[发明专利]一种半固态离心分离铸造磨球工艺、工艺装备及铸球机

说明书

技术领域

本发明属于半固态合金在铸造磨球领域，涉及磨球的成型工艺和铸球机。

背景技术

合金液经半固态化处理，铸件的机械性能和耐磨性均能提高，这项技术已在铝合金压力铸造和挤压铸造上得到应用。有试验数据显示，挤压铸造的过共晶高铬白口铸铁，经半固态化处理，冲击韧性和断裂韧性较常规的砂型铸造分别提高145％和55％，缩松倾向也完全消除。黑色金属，缘于其熔点高，半固态浆料的制备，储存，输送和成型技术的难度大，故至今未见其工业化生产的报道。

众所周知，金属型离心(加压)铸造的磨球，其内在质量，冲击韧性和耐磨性，均远高于相同成分的金属型重力铸造的磨球，一直是磨球界孜孜追求的目标，但由于其金属型的冷却问题难以解决，金属型变型严重，寿命短，致离心铸球设备不能长期运作。因此，40多年以来离心(加压)铸球工艺一直处于试验和探索阶段。

用高炉与电炉双联的短流程工艺，已在球墨铸铁和灰口铸铁离心铸管，配重和井盖等生产领域投入运行，且已取得相当好的经济和节能效果。短流程工艺适于三班作业和大批量生产，但当前铸造磨球的生产规模都不大，也缺少高效率的铸球生产设备，满足不了短流程工艺的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种把高温金属液处理成半固态浆料，改进金属型的冷却方式；完善离心铸球设备的结构，大幅度提高生产线的生产能力的一种半固态离心分离铸造磨球工艺、工艺装备及铸球机。

为了达成所述目的，本发明的第一方面，提出一种半固态离心分离铸造磨球工艺，所述方法的实现步骤如下：

步骤S1：把成份和温度合格的金属液注入还有剩余初始浆料的浇包中；

步骤S2：将自身回炉料敲成碎块作为使金属液受激冷和产生籽晶的原料；

步骤S3：将自身回炉料碎块按金属液重量的12％-15％投入浇包；

步骤S4：用搅拌机快速搅拌浇包中的金属液和回炉料，待回炉料全部溶入金属液中，得到固化率为20％-35％的低温半固态初始浆料；

步骤S5：将初始浆料倾入与金属型同步迥转的水冷甩盘上，使初始浆料再次受到强烈的激冷和剪切，得到固化率达到60％以上的浆料；浆料在离心浇口圈中，受十几个重力加速度的离心力的作用，把混入的渣滓和溶入的气体分离后通过斧头浇口进入金属型的型腔中，得到无铸造缺陷的磨球。

为了达成所述目的，本发明的第二方面，还提出一种半固态离心分离铸造磨球工艺装备，所述工艺装备包括：由上型和下型组成金属型、盖板、上型内腔、缝隙、下型内腔、斧头浇口、离心浇口圈、渣层、水冷甩盘、托盘、廻转时的水位线、间隙、调整螺钉和定位轴组成，其中：

下型及托盘固定在转台的廻转中心，在下型和转台的接触面之间有防漏的密封件；水冷甩盘通过定位轴和三个调整螺钉搁置在托盘上；下型和水冷甩盘间形成一圈进水和排水蒸汽的间隙；当转台启动时，下型内腔中及水冷甩盘上蒸发不完的水也会通过间隙、离心浇口圈、斧头浇口及上型、下型的接合面和配合止扣变成水雾或蒸汽逸出；

盖板固定在上型上，并在盖板和上型的接触面之间有密封件，同时也构成一圈注水和排蒸汽的缝隙，当补充水注满上型内腔后，通过上型端面上的浅槽中溢出，并滴入间隙进入下型内腔或溅入水冷甩盘的上面；浅槽使上型内腔的水位在金属型廻转时不超出水位线；上型通过自身的止扣和定位销靠自身重量扣放在下型的上面；上型与下型构成一个棱形截面的环形离心浇口圈；

定量浇包把混有杂质的初始浆料倾入高速廻转的水冷甩盘上，初始浆料在水冷甩盘和离心浇口圈中连续受到强烈的激冷和剪切，并在离心浇口圈中受10多个重力加速度的离心力，把混在初始浆料中的杂质分离出来，堆积在离心浇口圈的内侧形成渣层，洁净的、提高了固化率的浆料通过斧头浇口进入各自的型腔中，形成无铸造缺陷的优质磨球。

为了达成所述目的，本发明的第三方面，还提供一种使用述半固态离心分离铸造磨球工艺装备的铸球机，所述铸球机包括：开合机构、机械手、转台和一个控制柜；通过所述水冷甩盘和离心浇口圈在铸球机中完成了浆料制备的后续工序；用浇包直接进行浇注；靠金属型自重实现锁型；采用蒸发冷却的结构降低金属型的温度；所述铸球机中：

下型固接转台上面；转台用直流电动机通过皮带直接驱动，在所述铸球机制动时，通过转换开关将直流电动机转变成直流发电机，把巨大的惯性能量转换成电能，用于启动下一台所述铸球机；

具有长行程气缸和气动夹头的开合机构位于转台的上方并固定在悬臂梁上，实现开型、合型工序和更换金属型；