一种全自动铝圆锭浇铸设备及负压铸造工艺的制作方法

1.本发明涉及铸造成型设备技术领域，尤其是一种全自动铝圆锭浇铸设备及负压铸造工艺。


背景技术：

2.铝圆锭浇铸大多为直灌式浇铸，发生漏铝现象后，铝水的泄漏量大，容易造成安全事故；铸造模具一般为敞开式，铝水与外界空气直接接触，容易将空气中的微量元素带入铝锭中，影响铸件质量；铝圆锭浇铸后直接在铸井边缘清理与维护，具有较大的安全隐患。


技术实现要素：

3.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种全自动铝圆锭浇铸设备及负压铸造工艺，从而可以方便的完成铝圆锭浇铸工作，自动化程序高，工作效率高，操作简单方便。
4.本发明所采用的技术方案如下：
5.一种全自动铝圆锭浇铸设备，包括若干个铸造单元，位于铸造单元的底部设置有与铸造单元相对应的圆锭托载平台，圆锭托载平台的底部设置有举升装置；位于铸造单元的一旁设置有运载和翻转铸造单元的移动小车，位于铸造单元的另一旁设置有全自动输送流槽，全自动输送流槽向铸造单元内注入铝液。
6.其进一步技术方案在于：
7.所述移动小车的结构为：包括移动车体，所述移动车体的底面安装有两个从动辊轮和两个驱动辊轮，两个驱动辊轮的连接轴中部通过联轴器与电机相连，位于移动车体上对称安装有两组夹紧油缸，所述夹紧油缸的输出端安装有压块，夹紧油缸和压块组成夹紧装置，压块与地面上锁块对应；所述移动车体上部两侧位置分别安装有倾翻油缸，两个倾翻油缸输出端之间连接转动梁，所述转动梁上安装有倾翻架，倾翻架绕着转动梁翻转。
8.倾翻架内部为中空结构，并在中空结构内安装铸造单元。
9.所述倾翻架含有倾翻框架，倾翻框架的左端设置有入水口，倾翻框架两侧分别安装有水框架，水框架和入水口之间用软管连接，水框架的两端安装有升降机，升降机固定在倾翻框架上，升降机的升降通过伺服电机控制。
10.所述移动车体上安装有踏板。
11.所述全自动输送流槽的结构为：包括固定在地面的固定座，固定座上安装有固定流道，与固定流道依次连接有软流道和升降流道，所述升降流道的出口处与铸造单元连接；所述固定座上通过立杆安装有液位检测器，液位检测器下方安装有一号升降闸板，一号升降闸板与固定流道对应，升降流道一侧设置有溢出流道，升降流道的底部通过升降座支撑，升降座的一旁通过支杆安装有二号升降闸板和三号升降闸板，二号升降闸板与溢出流道对应，三号升降闸板与升降流道的出口处对应。
12.一号升降闸板、二号升降闸板和三号升降闸板的结构相同。
13.升降座的安装结构为：包括垂直固定在升降座上的两块间隔的加强板，加强板的内侧安装有立柱，所述立柱的内侧设置有导轨，导轨上有滑块，滑块与滑板固定，所述滑板上固定有支架，所述支架呈“工”字型结构，所述支架上安装升降流道，位于滑板后背的升降座上安装有升降装置，所述升降装置通过升降电机驱动。
14.全自动输送流槽的一侧还设置有铝水收集装置。
15.一种全自动铝圆锭浇铸设备的负压铸造工艺，包括如下操作步骤：
16.首先：铸前准备工作：
17.启动电机，移动小车发生移动，将移动小车运载铸造单元到达铸造工位，并让压块夹紧；
18.二号升降闸板下降将铝水排放口闸断，三号升降闸板处于上升状态，升降机与升降流道的升降装置同步升降，调整铸造单元内的铸造分配腔室底面与固定流道底面水平，举升装置油缸伸出，使圆锭托载平台和铸造单元合模，单个引锭头与单个铸造模具合模到位时位置显示，也是开始铸造时圆锭托载平台的初始位置；合模结束后水阀打开，水流经过移动小车的入水口进去水框架，再进入铸造单元的水腔，通过铸造模具下边沿的小孔喷洒在引锭头外圈，检查无水进入铸造空腔，模盘盖覆盖在分配腔室上方，将分配腔室与外界密封隔离，铸前准备工作完成；
19.其次，铸造单元的铝水填充：
20.铝水经过固定流道、软流道和升降流道进入铸造单元，由于铸造单元分配腔室底面与固定流道地面水平，铝水通过分配腔室直接分配到每一个铸造空腔内，此时外界与铸造空腔连通的空气管道上的通气阀处于关闭状态；
21.模盘盖上设有的抽负压阀打开，将分配腔室内空气抽离，形成负压；
22.再者，进入稳态：
23.铝水填充完毕，铝水与冷却水被铸造模具隔绝，通过热传导进行初次冷却，铝水接触铸造模具受冷开始凝固，形成一层薄薄的柱形铝壳凝固层，当柱形铝壳凝固层形成后，柱形铝壳收缩，移动小车的伺服电机和升降流道的升降电机同步工作，使铸造单元和升降流道同步上升，同时引锭头缓慢下降，将柱形铝壳拉出铸造模具，通过铸造模具下边沿的小孔的冷却水，形成连续的环状水流，并喷洒在凝固的柱形铝壳上进行二次冷却，使铝壳不断增加，直到整个圆锭截面凝固；
24.铸造单元上升100-250mm后停止，由于抽负压阀持续工作，将分配腔室保持负压状态，铝水被持续输送进分配腔室，当铸造模具内铝水液位和固定流道中的铝水液位达到相同高度时，通气阀打开，使铸造空腔与外界大气连通，形成虹吸效应，从此时开始，铸造模具内铝水的液位可以通过调节固定流道中铝水的液位来调节，固定流道的铝水液位高度通过液位检测器检测，再利用一号升降闸板的升降来控制通向铸造单元的铝水液位，控制铸造模具内铝水的液位；
25.铸造单元停止上升后，圆锭托载平台以设定的铸造速度平稳下降，进入平稳铸造状态；
26.最后，结束铸造：
27.保持稳态直至铝圆锭长度达到设定长度时，三号升降闸板下降，切断铸造单元的铝水供应，二号升降闸板升起，将多余的铝水从排放口排出；
28.当分配流槽内铝水液位低于铸造空腔，分配腔室内负压失效，虹吸效应自动终止，铸造单元的铝水供应就自动终止，圆锭托载平台减速下降，直至铸造单元分配腔室内铝水全部排空，铝圆锭尾部脱离铸造模具后停止；
29.升降闸板全部上升打开，将流道内剩余的铝水排放到铝水收集装置中；
30.冷却10-15分钟后，水阀关闭，停止冷却水供应；
31.压块松开，倾翻架抬起3-5度，移动小车驶离铸造工位；
32.到达设定位置后停止，倾翻油缸收缩，倾翻架抬起到最大角度，进行铸造单元的清理与维护。
33.本发明的有益效果如下：
34.本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过重新对铝圆锭浇铸设备的设计，在移动小车、全自动输送流槽等机构之间的互相配合工作，可以方便的完成铝圆锭的加工，操作简便，工作效率高，自动化程度高。
35.本发明采用了负压铸造的工艺，将铝水与空气隔绝来减少铝水的氢元素的含量，从而提高铸造铝棒的质量。
36.本发明采用虹吸原理为铸造模具提供铝水，当发生漏铝现象时，由于分配腔室的铝水液面高于流道铝水液面，能够自动切断铝水的供应，从而减少铝水的泄露量，提高了铸造的安全系数。
37.本发明所述的铸造单元个数可以根据浇铸铝水的量而增加(展出图纸仅显示的一个铸造单元)，单个铸造单元包括几个或几十个铸造模具，铸造模具可以根据需求铝圆锭直径而统一更改。
38.本发明具有每小时浇铸几十吨铝棒的能力；
39.本发明采用了激光检测仪器、伺服电机、升降闸板等远程控制元件，铸造时可以通过远程控制来实现铸造设备的启停，减少铸造现场人员的安排。
40.本发明还配有移动小车，铸造结束时，将铸造单元带离铸井边缘后清理与维护，大大减小登高清理与维护的风险。
附图说明
41.图1为本发明的结构示意图。
42.图2为本发明移动小车的结构示意图。
43.图3为本发明移动小车的主视图。
44.图4为本发明移动小车的俯视图。
45.图5为本发明移动小车的仰视图。
46.图6为本发明移动小车的结构示意图(倾翻架翻转90度后)。
47.图7为本发明倾翻架的结构示意图。
48.图8为本发明全自动输送流槽的结构示意图。
49.图9为本发明全自动输送流槽另一视角的结构示意图。
50.图10为本发明全自动输送流槽升降座的结构示意图。
51.图11为本发明工艺过程图(一)。
52.图12为本发明工艺过程图(二)。
53.其中：1、铸造单元；2、圆锭托载平台；3、举升装置；4、移动小车；5、升降流道；6、软流道；7、液位检测器；8、固定流道；9、一号升降闸板；10、二号升降闸板；
54.11、三号升降闸板；12、铝水收集装置；13、水阀；14、水腔；15、模盘盖；16、铸造空腔；17、铸造模具；18、引锭头；19、抽负压阀；20、空气管道；
55.21、通气阀；22、分配腔室；23、分配流槽；24、立杆；25、固定座；26、溢出流道；27、升降座；28、升降装置；29、立柱；30、导轨；
56.31、滑板；32、支架；33、加强板；34、升降电机；
57.401、移动车体；402、倾翻架；403、倾翻油缸；404、转动梁；405、倾翻框架；406、压块；407、夹紧油缸；408、软管；409、驱动辊轮；410、联轴器；
58.411、电机；412、从动辊轮；413、入水口；414、升降机；415、水框架；416、伺服电机；417、踏板。
具体实施方式
59.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
60.如图1-图12所示，本实施例的全自动铝圆锭浇铸设备，包括若干个铸造单元1，位于铸造单元1的底部设置有与铸造单元1相对应的圆锭托载平台2，圆锭托载平台2的底部设置有举升装置3；位于铸造单元1的一旁设置有运载和翻转铸造单元1的移动小车4，位于铸造单元1的另一旁设置有全自动输送流槽，全自动输送流槽向铸造单元1内注入铝液。
61.移动小车4的结构为：包括移动车体401，移动车体401的底面安装有两个从动辊轮412和两个驱动辊轮409，两个驱动辊轮409的连接轴中部通过联轴器410与电机411相连，位于移动车体401上对称安装有两组夹紧油缸407，夹紧油缸407的输出端安装有压块406，夹紧油缸407和压块406组成夹紧装置，压块406与地面上锁块对应；移动车体401上部两侧位置分别安装有倾翻油缸403，两个倾翻油缸403输出端之间连接转动梁404，转动梁404上安装有倾翻架402，倾翻架402绕着转动梁404翻转。
62.倾翻架402内部为中空结构，并在中空结构内安装铸造单元1。
63.倾翻架402含有倾翻框架405，倾翻框架405的左端设置有入水口413，倾翻框架405两侧分别安装有水框架415，水框架415和入水口413之间用软管408连接，水框架415的两端安装有升降机414，升降机414固定在倾翻框架405上，升降机414的升降通过伺服电机416控制。
64.移动车体401上安装有踏板417。
65.全自动输送流槽的结构为：包括固定在地面的固定座25，固定座25上安装有固定流道8，与固定流道8依次连接有软流道6和升降流道5，升降流道5的出口处与铸造单元1连接；固定座25上通过立杆24安装有液位检测器7，液位检测器7下方安装有一号升降闸板9，一号升降闸板9与固定流道8对应，升降流道5一侧设置有溢出流道26，升降流道5的底部通过升降座27支撑，升降座27的一旁通过支杆安装有二号升降闸板10和三号升降闸板11，二号升降闸板10与溢出流道26对应，三号升降闸板11与升降流道5的出口处对应。
66.一号升降闸板9、二号升降闸板10和三号升降闸板11的结构相同。
67.升降座27的安装结构为：包括垂直固定在升降座27上的两块间隔的加强板33，加强板33的内侧安装有立柱29，立柱29的内侧设置有导轨30，导轨30上有滑块，滑块与滑板31
固定，滑板31上固定有支架32，支架32呈“工”字型结构，支架32上安装升降流道5，位于滑板31后背的升降座27上安装有升降装置28，升降装置28通过升降电机34驱动。
68.全自动输送流槽的一侧还设置有铝水收集装置12。
69.本实施例的全自动铝圆锭浇铸设备的负压铸造工艺，包括如下操作步骤：
70.首先：铸前准备工作：
71.启动电机411，移动小车4发生移动，将移动小车4运载铸造单元1到达铸造工位，并让压块406夹紧；
72.二号升降闸板10下降将铝水排放口闸断，三号升降闸板11处于上升状态，升降机414与升降流道5的升降装置28同步升降，调整铸造单元1内的铸造分配腔室22底面与固定流道8底面水平，举升装置3油缸伸出，使圆锭托载平台2和铸造单元1合模，单个引锭头18与单个铸造模具17合模到位时位置显示，也是开始铸造时圆锭托载平台2的初始位置；合模结束后水阀13打开，水流经过移动小车4的入水口413进去水框架415，再进入铸造单元1的水腔14，通过铸造模具17下边沿的小孔喷洒在引锭头18外圈，检查无水进入铸造空腔16，模盘盖15覆盖在分配腔室22上方，将分配腔室22与外界密封隔离，铸前准备工作完成；
73.其次，铸造单元1的铝水填充：
74.铝水经过固定流道8、软流道6和升降流道5进入铸造单元1，由于铸造单元1分配腔室22底面与固定流道8地面水平，铝水通过分配腔室22直接分配到每一个铸造空腔16内，此时外界与铸造空腔16连通的空气管道20上的通气阀21处于关闭状态；
75.模盘盖15上设有的抽负压阀19打开，将分配腔室22内空气抽离，形成负压；
76.再者，进入稳态：
77.铝水填充完毕，铝水与冷却水被铸造模具17隔绝，通过热传导进行初次冷却，铝水接触铸造模具17受冷开始凝固，形成一层薄薄的柱形铝壳凝固层，当柱形铝壳凝固层形成后，柱形铝壳收缩，移动小车4的伺服电机416和升降流道5的升降电机34同步工作，使铸造单元1和升降流道5同步上升，同时引锭头18缓慢下降，将柱形铝壳拉出铸造模具17，冷却水通过铸造模具17下边沿的小孔，形成连续的环状水流，并喷洒在凝固的柱形铝壳上进行二次冷却，使铝壳不断增加，直到整个圆锭截面凝固；
78.铸造单元1上升100-250mm后停止，由于抽负压阀19持续工作，将分配腔室22保持负压状态，铝水被持续输送进分配腔室22，当铸造模具17内铝水液位和固定流道8中的铝水液位达到相同高度时，通气阀21打开，使铸造空腔16与外界大气连通，形成虹吸效应，从此时开始，铸造模具17内铝水的液位可以通过调节固定流道8中铝水的液位来调节，固定流道8的铝水液位高度通过液位检测器7检测，再利用一号升降闸板9的升降来控制通向铸造单元1的铝水液位，控制铸造模具17内铝水的液位；
79.铸造单元1停止上升后，圆锭托载平台2以设定的铸造速度平稳下降，进入平稳铸造状态；
80.最后，结束铸造：
81.保持稳态直至铝圆锭长度达到设定长度时，三号升降闸板11下降，切断铸造单元1的铝水供应，二号升降闸板10升起，将多余的铝水从排放口排出；
82.当分配流槽23内铝水液位低于铸造空腔16，分配腔室22内负压失效，虹吸效应自动终止，铸造单元1的铝水供应就自动终止，圆锭托载平台2减速下降，直至铸造单元1分配
腔室22内铝水全部排空，铝圆锭尾部脱离铸造模具17后停止；
83.升降闸板全部上升打开，将流道内剩余的铝水排放到铝水收集装置12中；
84.冷却10-15分钟后，水阀13关闭，停止冷却水供应；
85.压块406松开，倾翻架402抬起3-5度，移动小车4驶离铸造工位；
86.到达设定位置后停止，倾翻油缸403收缩，倾翻架402抬起到最大角度，进行铸造单元1的清理与维护。
87.本发明的具体结构和功能如下：
88.铸造单元1通过全自动输送流槽进行输送铝水，铝水填充完毕后，抽真空阀打开在铸造单元1内形成负压，负压建立后提升铸造单元1，形成虹吸效应，将铝水持续输送到铸造单元1中，打开通气阀21使铸造模具17内铝水液面与流道内铝水液面水平，从而通过控制流道内铝水液位来控制铸造模具17内铝水液面高度。
89.其中，移动小车4的结构为：
90.由以下几部分组成：移动车体401、转动梁404、倾翻油缸403、倾翻架402。移动车体401上有两组由夹紧油缸407和压块406组成的夹紧装置，当移动小车4需要移动到铸造工位时，夹紧装置夹紧，使移动小车4固定在铸造工位；移动车体401的底面装有两个从动辊轮412和两个驱动辊轮409，驱动辊轮409通过联轴器410与电机411相连，从而通过电机411实现移动小车4的前进后退；移动车体401上安装有倾翻油缸403和转动梁404，转动梁404的两端通过轴承装置支撑在移动车体401上，通过油缸伸缩实现倾翻架402的翻转。
91.转动梁404上安装有倾翻架402，倾翻架402含有倾翻框架405，倾翻框架405左端安装有两个入水口413，倾翻框架405两侧分别安装有水框架415，水框架415和入水口413之间用软管408连接，水框架415两端安装有升降机414，升降机414固定在倾翻框架405上，升降机414的升降通过伺服电机416控制，来实现水框架415的同步升降。
92.全自动输送流槽的结构为：
93.包括固定在地面的固定座25，固定座25上安装有固定流道8，与固定流道8连接有软流道6和升降流道5，固定座25上通过立杆24安装有液位检测器7，液位检测器7下方安装有一号升降闸板9，升降流道5通过升降座27支撑，升降座27的一旁通过支杆安装有二号升降闸板10和三号升降闸板11。
94.流道框架内部安装有隔热保温的耐火材料。
95.升降流道5中采用伺服电机是为了实现流道与移动小车4水框架415的同步升降。
96.本发明所述的负压铸造工艺，铝水经过固定流道8、软流道6和升降流道5，进入铸造单元1，通过升降流道5与移动小车4上升降机414带动铸造单元1同步升降，形成虹吸效应并开始稳定铸造。
97.本发明的整个工艺过程如下：
98.(一)铸前准备工作：
99.移动小车4运载铸造单元1到达铸造工位，移动小车4的压块406夹紧，升降闸板110下降将铝水排放口闸断，升降闸板211处于上升状态，移动小车4的升降机414与升降流道5的升降装置28同步升降，调整铸造单元1内的铸造分配腔室22底面与固定流道8底面水平，举升装置3油缸伸出，使圆锭托载平台2和铸造单元1合模，是单个引锭头18与单个铸造模具17合模到位时位置显示，也是开始铸造时圆锭托载平台2的初始位置。合模结束后水阀13打
开，水流经过移动小车4的入水口413进去水框架415，再进入铸造单元1的水腔14，通过铸造模具17下边沿的小孔喷洒在引锭头18外圈，检查无水进入铸造空腔16，模盘盖15覆盖在分配腔室22上方，将分配腔室22与外界密封隔离，铸前准备工作完成。
100.(二)铸造单元1的铝水填充：
101.铝水经过固定流道8、软流道6和升降流道5进入铸造单元1，由于铸造单元1的分配腔室22底面与固定流道8地面水平，铝水通过分配腔室22直接分配到每一个铸造空腔16内，此时外界与铸造空腔16连通的空气管道20上的通气阀21处于关闭状态，防止铸造空腔16内铝水液面过高。模盘盖15上设有抽负压阀19打开，将分配腔室22内空气抽离，形成负压。
102.(三)进入稳态：
103.铝水填充完毕，铝水与冷却水被铸造模具17隔绝，通过热传导进行初次冷却，铝水接触铸造模具17受冷开始凝固，形成一层薄薄的柱形铝壳凝固层，当柱形铝壳凝固层形成后，柱形铝壳收缩，移动小车4的伺服电机416和升降流道5的升降电机34同步工作，使铸造单元1和升降流道5同步上升，同时引锭头18缓慢下降，将柱形铝壳拉出铸造模具17，冷却水通过铸造模具17下边沿的小孔，形成连续的环状水流，并喷洒在凝固的柱形铝壳上进行二次冷却，使铝壳不断增加，直到整个圆锭截面凝固。铸造单元1上升一个设定的高度后停止，由于抽负压阀19持续工作，将分配腔室22保持负压状态，铝水被持续输送进分配腔室22，当铸造模具17内铝水液位和固定流道8中的铝水液位达到相同高度时，通气阀21打开，使铸造空腔16与外界大气连通，形成虹吸效应，从此时开始，铸造模具17内铝水的液位可以通过调节固定流道8中铝水的液位来调节，固定流道8的铝水液位高度通过液位检测器7检测，再利用升降闸板39的升降来控制通向铸造单元1的铝水液位，从而控制铸造模具17内铝水的液位。铸造单元1停止升降后，圆锭托载平台2以设定的铸造速度平稳下降，进入平稳铸造状态。
104.(四)结束铸造：
105.保持稳态直至铝圆锭长度达到设定长度时，升降闸板211下降，切断铸造单元1的铝水供应，升降闸板110升起，将多余的铝水从排放口排出。当分配流槽23内铝水液位低于铸造空腔16，分配腔室22内负压失效，虹吸效应自动终止，铸造单元1的铝水供应就自动终止，圆锭托载平台2减速下降，直至铸造单元1的分配腔室22内铝水全部排空，铝圆锭尾部脱离铸造模具17后停止。升降闸板全部上升打开，将流道内剩余的铝水排放到铝水收集装置12中。
106.冷却10-15分钟后，水阀13关闭，停止冷却水供应。移动小车4的压块406松开，倾翻架402抬起3-5度，移动小车4驶离铸造工位，到达设定位置后停止，倾翻油缸403收缩，倾翻架402抬起到最大角度，进行铸造单元1的清理与维护。
107.本发明通过重新对铝圆锭浇铸设备的设计，在移动小车4、全自动输送流槽等机构之间的互相配合工作，可以方便的完成铝圆锭的加工，操作简便，工作效率高，自动化程度高。
108.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。