[发明专利]薄膜金属型铸造设备及其铸造方法

说明书

本发明涉及一种薄膜金属型铸造设备及其工艺方法，主要用于铸造铝和铝合金的铸件，其壁厚大于5毫米；使用特定的铸造工艺方法，属于铸造设备和铸造工艺的技术领域。

现有的铸造方法可使金属熔体快速有序结晶，在铸型接纳金属熔体以后逐渐浸入冷却介质中，这一类方法虽可使金属熔体实现快速有序结晶，但无法分型、铸型只能一次性使用，因此只能铸造形状简单的铸件，另外采用金属型铸造、压铸、低压铸造等，由于型壁厚重，热容量大，所以金属熔体在铸型中的热流方向呈紊乱状态，不能实现有序结晶。

中国专利87102954“薄壁金属铸型铸造法”如图10，包括上铸型50、下铸型51、压边圈52、坩埚53、升液管54、进气管55、浇注箱56、液态低熔点金属57等。采用金属薄板或金属网制成铸型1、2，利用低熔点金属57承受铸造熔体的压力，吸收和传导热量，起支撑和激冷薄壁铸型作用的液态低熔点金属在浇注前后或在浇注过程中适时进入浇注箱内，铸件冷却以后，液态低熔点金属排出浇注箱，然后将充满凝固浇注金属的薄壁铸型从浇注箱内取出并脱型，主要缺点是该发明在铸型薄壁化以后并设有出现快速有序结晶的特征，以液态低熔点金属57作冷却介质，对铸造金属的热扩散速度与硬模铸造相似，液态低熔点金属57对铸造熔体的热扩散方向的影响没有提出任何特定的方法，也就是该发明对快速有序结晶无积极效果；当铸件高度达到一定数值时，液态低熔点金属57对铸型50、51的支撑作用只能在液态低熔点金属57与铸造熔体同步上升并保持一定的压头差时才能实现，否则铸型将受到铸造熔体的压力或液态低熔点金属57的负压而产生很大的塑性形变及弹性形变，另外，当铸件大到一定程度时，纵向分型和多次分型均极困难，因此该发明在铸件形状或单件规模上都受到很大的限制。

本发明的目的是要提供一种薄膜金属型铸造设备，它可以克服上述的缺点，实现快速结晶以及有序结晶，主要用于铝或铝合金的铸造。

本发明的另一目的是要提供使用薄膜金属型的铸造方法，它可以结合薄膜金属型铸造设备，可有效地控制注前型温，薄膜金属型还可以分型；而且铝熔体在系统内热平衡以后仍处于液体状态。完全消除补缩胃口，提高金属收得率。并使铸件通体是细密的等轴晶状。

本发明的目的是这样实现的，采用薄膜金属型，其厚度在0.2～3mm之间，薄膜金属型可以分型，适合于铸造铝和铝合金铸件，而不拘其形状复杂程度；薄膜型沿分型面延伸形成合型副，合型副继续延伸形成型沿。合型副依托于型相与骨条共有的刚性平面。

薄膜金属型置于型箱之中，在薄膜金属型与型箱之间装有顶板和拉杆，拉杆一端固定在薄膜金属型上，另一端以螺纹方式拉紧在型箱上，顶板内侧缘与薄膜金属型相关部位的外轮廓相吻合，并处处触实，顶板外侧与型箱固定，型箱可以是一个整体，也可以由多块箱板组合而成，这时顶板被夹持在两块相邻的箱板之间。

两块相邻顶板间形成垂直方向通道，至少有一个喷嘴可以自由地在通道中运动，其速度可以调整、喷嘴是将冷却介质自下而上循序地供给薄膜金属型外表面，以便实现快速有序结晶，在薄膜金属型上端装有加热器，它把流动的气体传热介质传递给薄膜金属型，使薄膜金属型受到加热。

当铸造具有空腔的铸件必须采用壳状型芯时，薄膜金属型与型芯共同构成型腔，加热器可同时对型芯也进行加热。

在采用上述铸造设备铸造铝及其合金时，其工艺方法是薄膜化铸型-装型-型内壁喷涂涂料-合型-控制注前型温-浇注-系统内热平衡-自下而上地向薄膜金属型喷射冷却介质-脱型。

铸型薄膜化可以使它的热容量很小，使熔体的结晶过程成为可控状态。控制注前型温可以进一步限定薄膜金属型的吸热量，因此在系统内热平衡完成以后，铸造熔体与薄膜金属型进行一个预定数量的热交换，该预定数量的热交换完成以后，薄膜金属型吸收的熔体热量不足以使熔体结晶仍处于液态。

图1为薄膜金属型铸造设备示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图2的B-B剖视图。

图4为顶板和拉杆示意图。

图5为图4的C-C剖视图。

图6为组合式型箱局部剖视图。

图7为图6的K向视图。

图8为铸造设备实施例示意图。

图9为图8的D-D剖视图。

图10为现有技术示意图。

兹结合附图对薄膜金属型铸造设备及其工艺方法详细叙述。