[发明专利]一种大型有色金属薄壁结构件的铸造装置及铸造方法

说明书

一种大型有色金属薄壁结构件的铸造装置，所述铸造装置出液口连通铸造砂箱，铸造砂箱内设有连通的浇注系统及型腔，包括L形储液筒(10)、压力提供筒(20)和结晶处理器(30)，L形储液筒(10)顶部可充入第一气压的保护性气体，所述L形储液筒用于将存储的金属熔体以第一气压为动力使得金属熔体填充到型腔中；压力提供筒(20)与L形储液筒(10)一体连接为U形管连通器，压力提供筒(20)顶部可充入第二气压的保护性气体，用于以第二气压通过结晶处理器为型腔保压补缩；所述结晶处理器入液口连通压力提供筒，出液口连通浇注系统及型腔，结晶处理器(30)设有细晶机构。所述大型有色金属薄壁结构件的铸造装置，小设备制造大铸件，低压填充、高压补缩，在填充的同时可对熔体连续微合金化处理。

技术领域

本发明涉及铸造的技术领域，具体涉及一种大型有色金属薄壁结构件的铸造装置及铸造方法。

背景技术

铝合金枕梁是高速列车转向架机构的关键部件，其通过减振机构直接与车轮行走装置连接。枕梁作为高铁机车的关键零部件，是典型的结构复杂、薄壁的大型铝合金铸件，同时，枕梁又是箱体类铸件，中间有完整的空腔，是空气弹簧附加气室的贮气室，枕梁铸件的外形尺寸3068mm×1315mm×260mm，平均壁厚为15～25mm，铸件净重710kg。工作压力6bar，因此，枕梁又属于打压铸件；枕梁承受着整个车体重力的作用，在车辆运行中，随着车辆的颠簸，受交变载荷的作用，所以枕梁也属于受力铸件。因此，铝合金枕梁铸件的技术要求高，铸件需进行100％X光检测，内部不允许有裂纹、超标气孔及夹杂缺陷，圆形针孔不允许超过4级，长形针孔不允许超过2级，海绵状疏松和分散状疏松均不允许超过2级。尺寸精度为GB/T6414-1999的Ⅱ级，铸件内腔在为6bar压力时保压，5min内压降为0.1bar，最大工作压力为7bar。砂型铸造，铸型一般由外部砂型和内部型芯两部分组成。大型箱体类、薄壁铝合金铸件砂型铸造的主要铸造缺陷就是铸件的针孔度达不到设计要求。

现有技术的大型薄壁铝合金铸件的砂型铸造，存在如下缺陷：

1)低压铸造难以铸造大铸件，均是小铸件。例如日本尼桑发动机公司的发明专利(JP2008142735A，20080626)以活塞11将射出腔9内的熔体由型腔底部竖直向上充入型腔5，射出腔9的容量是有限的。还有日本新东工业株式会社的发明专利(CN103517776A，20140115)也是以活塞20将注射套筒16的注射腔内的熔体压入横浇道8进而水平填充入型腔6中。以注射腔获得压力填充型腔，适合小铸件，不适合类似铸件净重710kg的铝合金枕梁。即便如CITIC DICASTAL CO LTD中信戴卡股份公司的发明专利(US2019283122A1，20190919)一种铝合金车轮低压铸造方法，在坩埚顶部通过上升管13经多个分浇道11连通模具型腔，以气压作为动力使得熔体从上升管13进入型腔，虽然可以增大铸件，但仍然存在气体大面积作用于液体的压力迟滞问题。

或者低压铸造设备适应小铸件铸造，则无法填充大铸件，大型号的低压铸造设备做小铸件则是浪费，适应性很差。

2)低压铸造与晶粒细化是单独工序，不能有机结合，互相等待。因为射出腔或坩埚腔都是坩埚材料，而晶粒细化需要冷却并晶粒物理打碎的过程，而这一过程只能单独安排另一工序来完成。

3)需要创新与其他铸造工艺相结合的铸造工艺设备，例如倾转式填充在重力铸造中比较成熟，如何很好地结合使用到低压铸造工艺中，还需要专门的铸造装置。

因此，对于大型有色金属薄壁结构件的铸造，如何结合不同铸造工艺的优点，如倾转式填充结合低压铸造，倾转式填充结合重力铸造，如何填充同时结合晶粒细化，如何使得小设备能够适应填充大铸件的能力，成为业界急需解决的棘手问题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种大型有色金属薄壁结构件的铸造装置及铸造方法。

本发明的目的是这样实现的，一种大型有色金属薄壁结构件的铸造装置，所述铸造装置出液口连通铸造砂箱，铸造砂箱内设有连通的浇注系统及型腔，包括