鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的方法，并為實現該方法設計了裝置。本發明方法利用燃氣對模具分段直接加熱，通過控制燃氣流量的大小分段控制模具溫度，調整由澆口遠端到澆口近端的溫度場，使鑄造材料形成由澆口遠端到澆口近端的順序定向凝固。本發明裝置的模具板上依次安裝有若干個口徑不同的燒嘴，其數量及口徑均可根據不同鑄件尺寸大小和成型所需的溫度梯度配置。本發明取消了眾多的暗冒口和多段澆口，提高了鋁液利用率；燃氣燒嘴可以很靈活的布置在模具板上，并直接燃氣加熱，能源利用率高，加熱速率快；結構簡單、控制方便，故障率更低。有效降低了能源成本、材料成本、人工成本和加工成本。
【專利說明】鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋁合金重力鑄造模具的控溫，具體是指一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]鋁合金重力鑄造過程中，尤其是薄壁長管件和薄壁大平面鑄件，目前多使用暗冒口或者多段澆口來對鑄件進行溫度梯度調節和補縮的方法。然而鑄造時需要熔煉多余的鋁液填充冒口和澆口，后期需要對暗冒口或者多段澆口的打磨和機加工作業，能源成本、材料成本、人工成本和加工成本比較高，生產效率比較低。中國發明專利200910086665.8公開了一種外加小溫度梯度消除鑄件縮孔縮松的凝固過程控制方法。該方法是采用電阻加熱爐等對鑄型外部強制加熱，使鑄型形成自上而下的正溫度梯度，當鑄型溫度和溫度梯度達到預定值時，澆入金屬液，從而使金屬液內部形成一個自上而下的外加小溫度梯度，鑄件實現順序凝固。由于該方法電阻加熱爐置于鑄型外部，加熱體沒有直接作用在模具上加熱，靠輻射傳熱，加熱效率較低。同時，該方法各段電加熱體功率一樣，需采用多控溫儀多熱電偶分開控制各段加熱溫度，結構比較復雜，成本較高，故障率較高。中國發明專利03146852.7公開了一種定向凝固的鑄造方法及其裝置。該方法如下:各空心冷卻管道與各加熱元件單獨設置、單獨受控，空心冷卻管道與加熱元件相間排列，局部區域溫度可控的模具預熱后，將液態金屬輸入模腔中，通過各溫度傳感器采集的信息反饋控制局部空心冷卻管道、加熱元件的開閉以及局部保溫措施實現溫度梯度，最終實現定向凝固。中國發明專利200410077529.X公開了一種可應用于定向凝固的含內通道模具的制造方法，該方法如下:將具有獨立出入口和給定形狀與尺寸的管件布置在模具內，成型后管件成為模具內冷卻流體通道。在模具上布置溫度傳感器，控制系統根據采集的相關信息控制流體的冷卻流體流通和加熱元件電流通斷，從而適時控制模具上的溫度分布，使得模腔中流體材料定向凝固。上述兩項發明專利的裝置結構復雜，鑄件成型控制過程比較繁瑣，雖然有利于成型大型尺寸、復雜形狀零件，但對于成型類似重力鑄造的薄壁長管件和薄壁大平面鑄件等結構簡單零件，制造模具裝置成本太高，也沒必要先加熱預熱模具再通過調節冷卻水和加熱等諸多步驟獲得溫度梯度來實現定向凝固。
【發明內容】
[0003]為了克服上述問題，本發明的目的在于研發一種能源成本、材料成本、人工成本和加工成本比較低，生產效率比較高的一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的方法。
[0004]本發明的另一個目的在于為實現上述鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的方法，設計一種人為分段控制模具溫度的裝置。
[0005]為實現本發明的目的采用的技術方案是:
[0006]一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的方法，其特征在于:該方法利用燃氣對模具分段直接加熱，通過控制燃氣流量的大小分段控制模具溫度，調整由澆口遠端到澆口近端的溫度場，使鑄造材料形成由澆口遠端到澆口近端的順序定向凝固。
[0007]所述分段直接加熱，是從鑄件材料先凝固的位置到后凝固的位置的燃氣流量逐漸加大。
[0008]所述分段控制模具溫度，溫控儀根據熱電偶的溫度信號，通過電動閥門控制線控制電動閥門，電動閥門控制燃氣管道總燃氣流量大小，進而控制流入各個燒嘴的燃氣流量大小，以滿足鑄件充型溫度為準。
[0009]所述燃氣為天然氣、煤氣或液化氣。
[0010]一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的裝置，其特征在于:該裝置包括總燃氣管道、分燃氣管道接口、燒嘴、模具板、模具、熱電偶、溫控儀、電動閥門控制線和電動閥門；它們的連接關系是:
[0011]模具板上依次安裝有若干個口徑不同的燒嘴；燃氣入口與總燃氣管道連通，總燃氣管道上安裝有為燒嘴提供燃氣的分燃氣管道接口 ；澆口遠端處的模具上設有熱電偶測溫?L，熱電偶安裝在熱電偶測溫孔中，電動閥門控制線與燃氣電動閥門相連，溫控儀和熱電偶連接。
[0012]所述燒嘴，按燒嘴安裝位置，由鑄件材料先凝固到后凝固的方向，燒嘴口徑依次逐漸加大。
[0013]所述燒嘴，其數量及口徑均根據不同鑄件尺寸大小和成型所需的溫度梯度配置。
[0014]本發明與現有技術相比具有如下的優點及有益效果:
[0015]1、本發明取消了眾多的暗冒口和多段澆口，鋁液利用率提高，后期處理人工成本降低,整個生產成本降低；
[0016]2、本發明采用作為清潔能源的燃氣，無毒，環境友好，且成本比電熱更低；控制更簡單、方便。
[0017]3、使用燃氣直接加熱，模具可以設計的較薄，節約鋼材，降低了模具成本；由于燃氣燒嘴可以很靈活的布置在模具板上，與電熱管只能利用直孔相比可以更靈活的布置在各個需要模具控溫的地方；燃氣燒嘴火焰直接對模具外部加熱，能源利用率高，加熱速率快。
[0018]4、本發明的裝置利用不同部位燃燒發熱量的不同，不僅形成了鑄造材料順序凝固的溫度場，而且直接預熱了模具，無需先預熱模具再開閉冷卻、加熱元件等多步驟形成溫度梯度，對比以往的加熱控制機制采取多控溫儀多熱電偶分開控制的方式，結構更加簡單，成本更低，故障率更低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的裝置結構示意圖。
[0020]圖中:1.燃氣管道、2.分燃氣管道接口A、3.燒嘴A、4.分燃氣管道接口 B、5.燒嘴B、6.分燃氣管道接口 C、7.燒嘴C、8.分燃氣管道接口 D、9.燒嘴D、10.模具板、11.模具、12.澆口近端、13.鑄件、14.澆口遠端、15.熱電偶、16.溫控儀、17.電動閥門控制線、18.總燃氣入口、19.燃氣電動閥門
【具體實施方式】[0021]下面結合實施例及其附圖對本發明進行詳細的描述。
[0022]如圖1所示，一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的裝置，包括總燃氣管道1、分燃氣管道接口 A2、燒嘴A3、分燃氣管道接口 B4、燒嘴B5、分燃氣管道接口 C6、燒嘴C7、分燃氣管道接口 D8、燒嘴D9、模具板10、模具11、熱電偶15、溫控儀16、電動閥門控制線17和燃氣電動閥門19。
[0023]燃氣加熱分段控制模具溫度的裝置中的燒嘴，其數量和口徑可根據不同鑄件尺寸大小和成型所需的溫度梯度配置，本裝置以4個燒嘴為例說明其配置規則。
[0024]模具板10上依次安裝有燃氣燒嘴口徑逐漸加大的燒嘴A3、燒嘴B5、燒嘴C7、燒嘴D9。燃氣入口 18與總燃氣管道I連通，總燃氣管道I上安裝有與燒嘴A3相連的分燃氣管道接口 A2、與燒嘴B5相連的分燃氣管道接口 B4、與燒嘴C7相連的分燃氣管道接口 C6以及與燒嘴D9相連的分燃氣管道接口 D8 ;模具11的澆口遠端14附近設有熱電偶測溫孔，熱電偶15安裝在熱電偶測溫孔中，電動閥門控制線17與燃氣電動閥門19相連，溫控儀16和熱電偶15連接。溫控儀16根據熱電偶15的溫度信號，通過電動閥門控制線17控制燃氣電動閥門19，燃氣電動閥門19控制調節由燃氣入口 18流入總燃氣管道I的總燃氣流量大小，進而控制流入各個分燃氣管道接口及燒嘴的燃氣流量。
[0025]將適合鑄件13的澆口遠端14充型的溫度設定在溫控儀16上，待溫度到達設定溫度，溫控儀16將自動控制燃氣電動閥門19以控制燃氣流量大小，保證遠端的溫度足以讓鑄件充型。由于分燃氣管道接口 A2、分燃氣管道接口 B4、分燃氣管道接口 C6、分燃氣管道接口D8、以及與各分燃氣管道接口對應連接的燒嘴A3、燒嘴B5、燒嘴C7、燒嘴D9 口徑逐漸增大，燒嘴A3噴出的火焰最弱，燒嘴B5噴出的火焰次弱、燒嘴C7噴出的火焰強、燒嘴D9噴出的火焰最強，自然形成了由遠端14至澆口近端12由低到高的溫度梯度，這時自然澆鑄即可，無需別的任何暗冒口和多段澆口流道。如果溫度梯度不夠時，也只需局部更換更大口徑的分燃氣管道接口和燒嘴即可。按上述原理，總燃氣管道I上安裝的各分燃氣管道接口以及與各分燃氣管道接口其相配的燒嘴，可根據不同鑄件的尺寸大小成型所需的溫度梯度配置。
【權利要求】
1.一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的方法，其特征在于:該方法利用燃氣對模具分段直接加熱，通過控制燃氣流量的大小分段控制模具溫度，調整由澆口遠端到澆口近端的溫度場，使鑄造材料形成由澆口遠端到澆口近端的順序定向凝固。
2.根據權利要求1所述的一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的方法，其特征在于:所述分段直接加熱，是從鑄件材料先凝固的位置到后凝固的位置的燃氣流量逐漸加大。
3.根據權利要求1所述的一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的方法，其特征在于:所述分段控制模具溫度，溫控儀根據熱電偶的溫度信號，通過電動閥門控制線控制電動閥門，電動閥門控制燃氣管道總燃氣流量大小，進而控制流入各個燒嘴的燃氣流量大小，以滿足鑄件充型溫度為準。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的方法，其特征在于:所述燃氣為天然氣、煤氣或液化氣。
5.一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的裝置，其特征在于:該裝置包括總燃氣管道、分燃氣管道接口、燒嘴、模具板、模具、熱電偶、溫控儀、電動閥門控制線和電動閥門；它們的連接關系是: 模具板上依次安裝有若干個口徑不同的燒嘴；燃氣入口與總燃氣管道連通，總燃氣管道上安裝有為燒嘴提供燃氣的分燃氣管道接口 ；澆口遠端處的模具上設有熱電偶測溫孔，熱電偶安裝在熱電偶測溫孔中，電動閥門控制線與燃氣電動閥門相連，溫控儀和熱電偶連接。
6.根據權利要求5所述的一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的裝置，其特征在于:所述燒嘴，按燒嘴安裝位置，由鑄件材料先凝固到后凝固的方向，燒嘴口徑依次逐漸加大。
7.根據權利要求5或6所述的一種鋁合金重力鑄造燃氣加熱分段控制模具溫度的裝置，其特征在于:所述燒嘴，其數量及口徑均根據不同鑄件尺寸大小和成型所需的溫度梯度配置。
【文檔編號】B22D27/04GK103706779SQ201310741132
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】張十中, 李四娣, 張金榮, 丁陽陽, 曹永進 申請人:廣東鴻特精密技術股份有限公司