[发明专利]异形铸件硬模铸造方法及其装置

说明书

本发明涉及电渣工艺，更确切地说涉及异形铸件硬模铸造方法及其装置。

推荐的发明主要适用于在固定和外场条件下用电渣硬模浇铸法制取黑色金属或有色金属零件和工具的异形铸件，使铸件的机械性能达到锻件的水平，同时铸件形状非常接近成品零件的形状。

在已知的一种异形铸件铸造法（SU，A，548149）中，熔融金属与在金属熔炼中所用的熔渣一起以敞开流动的方式浇注至硬模中。这种方法在电渣重熔的金属由料斗向硬模中浇注时不能保证电渣重熔金属流的连续性，因为以敞开流动的方式浇注时金属与大气接触，使金属中金属夹杂达到饱和状态，以致降低了铸件的质量。

已知另一种异形铸件铸造法（SU，A，3333625），按此方法在料斗中获得熔融金属和熔渣，然后将其浇注至硬模中。料斗和硬模是相互刚性连接的，使得硬模壁实际上是料斗壁的延续，熔融金属与熔渣即沿硬模壁流动，而硬模与料斗的上端表面是彼此分开的。因此，硬模与料斗形成一个一面未封闭的整体，通过将此整体浇水平轴翻转的方法实现金属和熔渣的浇注。

但是，这种工艺的可行性受到限制。这是因为，如果通过浇水平轴快速翻转非封闭性整体的方法浇注金属与熔渣可能使熔融金属和熔渣洒出;如果慢速翻转非封闭性整体，则相当多的熔渣会在连接硬模与料斗的壁上凝结，因而硬模铸件会有严重的表面缺陷。此外，在这种由硬模和料斗组成的非封闭性整体中无法有效地加热铸件的冒口部分，这样会在铸件内产生缩孔及其他铸造缺陷，否则为了避免这些缺陷就不得不使用大量熔剂。

已知另一种电渣重熔炉（SU，A，606359），它包括支柱、装有电极的上托架、装在转动支架上用以盛装熔融金属和熔渣的料斗、支臂以及下托架。料斗壳体通过挠性机构与上托架连接，而为了制取异形铸件采用单独放置的硬模。料斗在获得熔融金属和熔渣之后绕转动支架翻转，从而使液体金属与熔渣注入硬模中。

已知的又一种硬模铸造装置（SU，A，656350）系由熔融金属与熔渣的料斗及电极进给机构组成。料斗为形容器，其顶朝下，並可利用单独的传动机构绕自身轴线旋转。料斗和传动机构装在一平台上，该平台可通过单独的传动机构在垂直平面内转动。料斗在获得熔化金属与熔渣之后同平台一起在垂直平面内翻转，因而可向单独放置的硬模中浇注金属和熔渣。

已有的这些装置不能保证电渣重熔金属流的不间断性，因为金属是以敞开流动的方式注入单独放置的硬模的。

已知一种异形铸件铸造装置，它包括熔融金属与熔渣的料斗和硬模，料斗备有可使自己相对于水平铰接支点在垂直平面内转动的传动机构，在聚集和浇注电渣重熔金属的全过程中硬模都刚性地固定在料斗上〔B.E.Paton，B.I.Medovar，U.V.Orlovski著《电渣铸造》（俄文）1982年，乌克兰知识出版社（基辅）第51～53页〕。

由于固定在料斗外套上的料斗浇注端实际上是硬模壁的延续，因此在电渣重熔金属由料斗向硬模中浇注时不会出现电渣重熔金属流的中断现象，而且金属总是处在熔渣层下面，因而可防止金属与大气接触，保证铸件的高质量。

但是这种装置的生产率低，因为在铸件凝固和将已浇注硬模换成空硬模的时间内料斗是倒置的，故不可能盛装下一份熔融金属。

为了使铸件特别是大型铸件凝固，所损失的时间可能多达盛装熔融金属和进行浇注所需有效时间的50%。

本发明的目的是改变异形铸件硬模铸造工序的顺序和安排好铸造装置中硬模与熔融金属及熔渣料斗的相对位置，以便向硬模中浇注熔融金属和熔渣时能防止金属连同熔渣溢出，並且还能在用新硬模替换已浇注好的硬模之前向料斗中送入下一份熔融金属和熔渣。

完成本发明目的的方法是，在异形铸件硬模铸造方法中，先将熔融金属和熔渣盛入料斗内，然后浇注至硬模中，保持到结晶和获得异形成品铸件，根据本发明，在浇注之前硬模置于料斗的上方，使它们的上端表面相互贴合。为了实现熔融金属和熔渣的浇注，同时翻转硬模和料斗直至硬模处于料斗下方的位置为止，从而将熔融金属和熔渣由料斗转注至硬模中。在熔融金属和熔渣由料斗转注至硬模的过程中，应将它们的上端表面在转注区内的对接处封严。

硬模和料斗上端表面在熔融金属和熔渣向硬模转注区内的对接处，最好用从熔渣层复盖住转注区内的对接处时起至这一熔渣层凝固时为止暂时停止浇注的方法封严对接处。

熔融金属和熔渣的这一暂停浇注时间，最好至少选为浇注总持续时间的2%。

对复盖硬模与料斗上端表面对接处的熔渣层最好进行强制冷却。

料斗在硬模上方最好保持到铸件完全结晶。