[发明专利]水冷金属型铸造方法及其设备

说明书

本发明涉及铸造技术领域，特别适合用于金属型铸造。

砂型铸造是使用最为广泛的铸造方法，它具有较大的灵活性，对不同的生产规模，不同的铸造合金都能适用。但它也存在一些缺点，如铸件光洁度和精度不高，机械加工余量大，工艺、过程较复杂，铸件质量不易控制，特别是由于一个铸型只能浇注一次，生产率低的问题较为突出。随着工业生产的飞速发展，对铸件质量和生产率提出了更高的要求，有的铸造厂开始采用金属型铸造方法，金属型铸造方法是一种把金属液浇入用金属材料做成的铸型，从而获得铸件的铸造方法。金属型铸造方法具有耐铸性高，铸件机械性能较好，加工余量小，生产率较高等优点，但是金属型铸造方法仍存在一些不足，例如铸型制造周期较长，铸型损坏后一般使用厂家不能复制，投资太高，铸件自然冷凝时间较长影响了生产率和铸件机械性能的提高。因此，金属型铸造方法未得到广泛应用，大多数铸造厂仍沿用砂型铸造的传统工艺方法。

本发明的目的是提供水冷金属型铸造方法来提高生产率和铸件质量，延长铸型寿命。本发明进一步的目的是提供水冷金属型铸造用铸型。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

水冷金属型铸造方法，其工艺过程是，预先在金属型铸型或者模样板的型腔等工作表面喷刷高温涂料，喷刷一次高温涂料后，可连续使用，然后将金属液从浇注系统浇注入金属型铸型或者模样板中，待金属液完全凝固后将铸件取出，其特征在于，在上述工艺过程中，用一套流体或水冷却系统对金属型铸型或者模样板进行冷却。

本发明方法更好的技术方案是，流体或水冷却介质可以是油、空气或水等，它们是通过在水冷金属型铸型或者模样板中的管道中流动带走热量的方法来加快水冷金属型铸型或者模样板的冷却的，通过对进入管道的流体温度和流量等的调节，可以控制冷却速度。

实现本发明方法专门设计的设备是水冷金属型铸型或者模样板，有一金属铸型或者模样板，其特征是流体或水冷却系统的管道安装在金属型铸型或者模样板中。

实现本发明方法的水冷金属型铸型或者模样板更好的设计方案是，流体或水冷却系统的管道是预先设计制造成形，然后铸造在金属型铸型或者模样板中。

实现本发明方法的水冷金属型铸型或者模样板更佳的设计方案是，流体或水冷却系统的管道的进水口位于水冷金属型铸型或者模样板的下部，而出水口位于上部。有利于铸件按顺序凝固。

采用本发明所述水冷金属型铸造方法及其水冷金属型铸型或者模样板，对黑色和有色金属如灰铸铁、球墨铸铁、铝、铜、铜铝合金、铜铝玻璃合金等的铸造试验表明，能大大提高工效、，铸件质量进一步提高，比砂型和一般金属型铸造优越，为铸造工艺开辟了新的途径。其主要优点是，（1）铸件毛坯表面光洁无砂，减少了清砂工序和铸件废品率;（2）铸件尺寸精确，加工余量小，或者不加工，节省了金属材料和机械加工费用;（3）铸件比重提高，水冷浇铸铝铸件增加重量6.9%，灰铸铁铸件增加重量1.8%，磷黄铜铸件增加重量5.7%;（4）铸件质量提高，金属液顺序凝固和均匀冷却加快，使铸件结晶组织细化，结构致密，无缩松气孔，灰铸铁经切削后，表面质量和光洁度与钢件相似，提高机械性能1个牌号以上;（5）铸件表面白口减少;（6）生产率高，铸件凝固加快，出型后可立即再进行浇注，节省了造型工时，易于实现机械化流水线操作;（7）铸型或模样板寿命延长;（8）可实现互换永久型铸造，铸型坏了可用模样板来精铸铸型，模样板坏了也可用铸型来精铸模样板;（9）采用水冷金属模样板精铸水冷金属型铸型能大幅度降低成本;（10）水冷金属模样板可用于精铸其它金属模具。

下面参照附图对本发明作进一步详细描述。

图1水冷金属型铸型铸造管子钳钳柄体示意图

图2是图1铸型的左分型面型腔右视图

图3水冷金属型铸型铸造随机拉轴器剖示示意图

图4是图3铸型的左分型面型腔右视图

图5水冷模样板精铸管子钳钳柄体水冷金属型铸型示意图

图6是图5水冷模样板右型腔框左视图

图7是图5水冷模样板左模样示意图

图8水冷模样板精铸管子钳活动钳口锻压模具示意图

图9是图8水冷模样板的右型腔框左视图

图10是图8水冷模样板左模样示意图

图11是图10水冷模样块的B-B剖示示意图

参照图1～11，是本发明所述水冷金属型铸造方法及其设备的具体实施例，其中各图零件名称相同者标记号相同。图1～2所示第一实施例是采用水冷金属型铸型来铸造管子钳钳柄体，其工艺过程是按如下步骤进行，（1）为了采用水冷金属型铸造方法，预先加工出具有流体或水冷却系统的水冷金属型铸型1，流体或水冷却介质可以是油、空气或水等，但由于采用水冷却较为方便且价格低廉，因此，建议使用水做为冷却介质，下述各实施例均采用水做为冷却介质，用户因特殊需要可选用其它流体冷却介质。本实施例的水冷金属型铸型1中预制有浇注系统2，水冷却系统3，左分型面4和右分型面5。（2）在型腔和浇口6等工作表面喷刷高温涂料，喷刷一次后，可长期使用，然后放置型芯7。（3）将可锻铸铁金属液从浇口7经内浇口8浇注入型腔中，打开水冷却系统的控制开关，使冷却水从金属型铸型1下部的冷却水进水口9进入水冷金属型铸型1中预先铸造排列好的水冷却管10中，吸收金属型铸型1中的热量后，再从出水口11排出，通过对水温度和流量的调节，可以控制水冷金属型铸型1的冷却速度，并使铸件的凝固符合顺序凝固原则。（4）待金属液完全凝固后将铸造好的管子钳钳柄体12取出。由于采用水冷金属型铸造方法，对可锻铸铁的过冷度增大，生成大量渗碳体细晶粒，机械性能可提高一个牌号，即原KTH350-10牌号材质能提高为KTH370-12，并且缩短铸件退火时间30%，可用多付铸型实行连续浇铸，实现机械化流水线作业。图3～4所示第二实施例是采用水冷金属型铸型来铸造随机拉轴器13，其工艺过程同第一实施例，所用金属液为球墨铸铁，为了同时浇注多个随机拉轴器，增设了横浇口14，铸造出的随机拉轴器加工后表面光亮如钢件。图5～8所示第三实施例是利用水冷模样板15来精铸管子钳钳柄体水冷金属型铸型1。水冷模样板15由左型腔框16、右型腔框17和水冷模样块18构成，它们体内部均分别安装有水冷却管道19，水冷却管道19的进水口9位于水冷模样板15的下部而出水口位于上部，为了铸造出水冷金属型铸型的水冷却系统，在进行浇注前应将预制成型好的水冷却管10分别放入左型腔框和右型腔框中并由定位孔20定位，然后，再进行水冷浇注直接铸造出型腔尺寸精度较高的管子钳钳柄体水冷金属型铸型。图8～11所示第四实施例是采用水冷模样板15精铸管子钳活动钳口锻压模具21，锻压模具不需水冷却系统，因此铸造时不放入水冷却管，另增加有冒口22。采用水冷金属模样板直接铸造出具有型腔尺寸精度较高的锻压模具后，只需简单的加工打磨，便可投入使用，大大减少了模具费用开支，模具损坏后可重新自己铸造，并能实现互换永久型工艺，模样板坏了可用模具来重新水冷精铸，模具坏了可用模样板大批复制。