[发明专利]一种金属基复合材料真空低压铸造装置及铸造方法

说明书

本发明涉及一种金属基复合材料真空低压铸造装置及铸造方法，将熔炼装置外部增加了承压室，与搅拌装置、抽真空功能及相应的气控系统，不仅可以实现金属基复合材料的真空熔炼及真空搅拌除气处理，提高金属基复合材料熔体的冶金质量，而且在低压铸造时可实现熔体持续搅拌，强化了坩埚内金属基复合材料熔体内悬浮颗粒的对流运动，促进了熔体成分的均匀性，进而保证低压铸造时不同时刻进入铸型型腔的熔体成分均匀一致，从而使所生产的金属基复合材料构件具有成分均匀、性能优良的特点。并且与真空吸铸相比，本发明采用的真空低压铸造方法适合生产的铸件类型更为广泛。

技术领域

本发明属于铸造技术领域的装置和方法，具体涉及一种金属基复合材料真空低压铸造装置及铸造方法。

背景技术

常用的生产颗粒增强金属基复合材料的工艺方法主要有液态工艺、固态法、双相法以及原位复合法等，其中原位合成的增强颗粒与外加颗粒相比，不但颗粒细小，表面洁净，而且体系在热力学上比较稳定，无界面反应，增强效果更明显因而目前多采用颗粒增强金属基复合材料如铝基复合材料、镁基复合材料来生产复杂铸件，具有优异的组织性能，应用前景广阔。但是对一些结构复杂、壁厚差异大和质量要求高的铸件，采用常规的重力铸造方法无法满足复合材料构件的成形要求，需要采用反重力铸造方法来实现优质铸件的成形生产。反重力铸造是一种使合金液在压差作用下逆重力方向充填铸型型腔，并在一定压力下凝固成形的铸造方法，具有充型速度可控、有利于实现顺序凝固和通过浇注系统实现凝固补缩等特点，减少了充型过程中的卷气、二次氧化夹杂等铸造缺陷，铸件组织致密、性能好，是生产优质复合薄壁铸件的最优方法之一。反重力铸造按加压方式不同分为低压铸造、差压铸造、调压铸造和真空吸铸等。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号：200510029885.9，发明名称“铝基复合材料反重力真空吸铸成形设备”，该专利所述的设备由熔炼装置、真空吸铸装置和气路部分构成，其中熔炼装置中，搅拌器设置在坩埚台上，保护气体通道设置在坩埚台上，真空吸铸装置中，密封套、升液管和密封垫圈都设置在隔板上，隔板置于坩埚上的垫板上，模壳固定在模壳固定套内，密封套筒上的真空通道与气路部分相连；气路部分中，真空泵通过截止阀与真空罐相连。该设备采用通保护气体熔化铝基复合材料，通过搅拌装置解决复合材料的沉降和团聚问题，采用真空吸铸方法实现复杂薄壁铝合金复合材料构件的成形生产。但是该设备无法实现真空熔炼及除气处理，而这对于一些碳化硅增强铝基复合材料及镁基复合材料来说非常重要，熔化时的真空熔炼及真空除气处理是实现复合材料高性能的重要保证，并且浇注时需要对熔体进行持续搅拌以维持增强相颗粒的均匀性。此外该设备采用真空吸铸方法成形，存在吸铸充型动力有限、凝固补缩难等问题，只适合于小型复杂薄壁构件，而无法应用于一些大型及厚壁铸件的生产。此外，为此，本发明提出了一种金属基复合材料真空低压铸造装置与方法，可实现金属基复合材料的真空熔炼及搅拌除气处理，并能采用真空低压铸造成形方法进行优质构件的生产。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种金属基复合材料真空低压铸造装置及铸造方法，可对金属基复合材料的真空熔炼及真空除气处理，并能进行金属基复合材料优质构件的反重力液态成形生产。

技术方案

一种金属基复合材料真空低压铸造装置，包括熔炼装置、铸型室装置和气路；其特征在于：还包括承压装置、升降结构和抽真空气路；所述承压装置包括承压室1、中隔板12、承压室气路接口24和密封结构；所述升降结构包括举升油缸2、导向杆3和平板4；承压室1的底部设有举升油缸2和导向杆3，升油缸2和导向杆3上端设有平板4，承压室1的上部设有中隔板12，侧壁设有承压室气路接口24，在中隔板12与承压室1连接处设有密封结构；熔炼装置的熔化炉5和内置的坩埚6置于平板4，搅拌结构置于中隔板12上，其石墨搅拌头7通过中隔板12上的通孔和动密封结构13插入坩埚6内；铸型室装置置于中隔板12上，其升液管8通过中隔板12上的通孔插入坩埚6内；所述承压室气路接口24与抽真空气路连接。