TW201020042A - Vacuum system for melting and casting of metal, and method of vacuum melting and casting using the same - Google Patents

Description

201020042 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及將金屬熔解而鑄造特定成型品時，在真空狀態下熔解金 屬，並將熔解後的熔湯在真空狀態下注入鑄造裝置中，並且能夠在鑄造裝 置内部維持真空狀態的環境下進行鑄造，用來將金屬熔解及鑄造之真空系 統及使用該真空系統之真空熔解及鑄造之方法。 【先前技術】 通常，壓鑄機是在大氣中熔解鋁合金、辞合金、鎂合金、銅合金等金 〇 屬，將熔解而得到的溶湯在大氣中進行鑄造。 仁疋，在大氟中進行炫解和鏵造的情況，由於金屬在炫解時從大氣中 流入氣體並且在鑄造時I生氣泡，所以發生較㈣壓賴品魏泡不良、 表面不良、未填充等成财良，導致製品生產率低，由此能量的損失也莫 大’而且由於產生氣體導致作業環境非常惡劣，存在避諱作業的現象越來 越厲害的問題。 从發而且如鎮14樣的活性金屬由於在SF6和c〇2的混合氣體氛圍中進行 作=因此會排出相當量的溫室氣體，不用說大氣污染，即使在生產方面 也存在很多困難。 ❹ 【發明内容】 要解決的技術問題 錄用ίϋΐ上述的現有技存在的問題’本發明的第-目的是提供一 解及鑄造之真空系統及使用該真空系統之真雜解及鑄造 的純金屬㈣，，造用金屬時能夠在真空狀態下作業而獲得除去雜質氣艘 入纯炫湯而=且透過真空化的金屬模具和熔湯供給管向金屬模具内壓 日ί保的鑄造作# 能夠顯著減少通常的不良率。 的活性金;ί 目㈤是提供能夠在真空狀態下穩定地進行如錢合金這樣 空系統之真空將金屬溶解及禱造之真空系統及使用該真 3 201020042 解決問題的手段 真空溶 :㈣浦裝置； 部且有炼湯祕幫浦裝連接能夠在真空狀態下炫解金屬，内 和真空_接，在真===== 實現金屬麟解、以及採輯造鑛;=造 感知於’在上述真_室具有 9 :真:_内注入惰性氣體的惰性氣體填充=第:=== 根據本個_來驗躲解麟造之真”歧使職 造之枝，能齡轉料_適_特徵職件ΐ，、將銘 進订’因此能脑著減少齡，使輯造料率最桃，生辦大， 使作業環境變得環保，能夠廉價地生產可信賴的優質製品。 曰 進而，在熔解活性金屬時也自動管理氧和氮量，在發生 =^惰性氣體特條性缝與氧發生反應，從而具有作業 大的優點。 【實施方式】 下面’參照附圖更加詳細地說明本發明如下。 第1圖是本發_用來將金屬熔解及鑄造之真空系統的要部構成圖。 .如第1圖所示’本發明的真“統具有：吸人空氣的真空幫浦裝置 256 ’真魏解室2〇 ’與上述真空幫浦裝置256連接而能夠在真空 解鑄造物用金屬，具有加絲置（圖巾未示），並且在、= 110 ;材料投入管120，與上述真空幫浦裝置256連接而能夠態: 4 201020042 ϋίί :解室2G内投人金屬材料G1 ’在—側具有材料裝人活塞200 ; 與上妨空雜室2G触岐糾^雜下注入進 來鑄把物用溶场的套管⑼、以及與上述真空幫浦裝置2S6連接而能夠在真 iii5=上述套管15G狀所注人絲湯而成型树定製品的金屬 ⑽了使上述包含套管i5G和金屬模具的鑄造裝置、熔 =使各裝置内部維持相同的真线’在上述金屬模具二 參 ❹ 第置第:辅助真空槽22,在上述真空_2。和真空幫= iimrrr衫槽23，使上賴馳μ m在與第—輔助真 =料接_時，使上述第—辅助真空槽22和第二輔助真空槽23相互 溶解後上的^造/刑置^只要是包含套管⑼和金屬模具⑽’並且能夠將 的柄'為特疋製品，則沒有特別限制，作為這樣的鑄造裝置400 造機、垂真空轉壓鏵機、水準式_機、真空重力金屬模具碡 載的裝置。 鍛造機、垂直真空麵鑄造機’但本發明並不限於記 壓鑄機mm本發明的第一實施例’將上述禱造裝置4〇0與真空熔解 提出過的_專鄉胸簡57財可^如本發明人 能夠在m和^2圖所7’上述各裝置的連接部分適宜設置有閥，這樣 為此或者發生異f時或者輯各種肢相互連通或關閉。 管12〇t 傳有第—，，在材料投入 真空槽22之間具有第四闕^有第二閥V2 ’在金屬模具450和第一輔助 若開啟另第夕料投^ ^和材料裝入活塞200之間設置有第三闕V3， 狀態，相反，或為^味^^材^人管12G内部投人鑄造用金屬的 狀態。 】意味著疋材料投入管120内部已投入有金屬的 在上述材料投入管120和第一輔助真空槽22之間具有第五間％，第 201020042 一輔助真空槽22和真空幫浦裝置250之間設置有第十閥νιο，在上述第一 輔助真空槽22和第二輔助真空槽23之間設置有第八閥V8，在開啟第八閥 V8時’各輔助真空槽22、23可維持相互相同的真空度。 在上述真空溶解室20和第二輔助真空槽23之間具有第七閥V7，在 第=輔助真空槽23和真空幫浦裝置256之間設置有第域V9，關於根據 上述各閥的開合的本發明的真空系統作用的說明在後面具體說明。 。另一方面，在上述真空熔解室20設置可感知内部的氧和氫量的第一 感測器47，料六闕V6為介f連接填充有舰氣體_性氣體填充容器 21與上述真空熔解室20，由此，在真空熔解室2〇内熔解的金屬為鎂合金、

鋰合金、鍅合金這樣的活性金屬的情況，根據需要開啟上述第六閥v6，將 惰性氣體投入到真空熔解室20内。 即，金屬中的鎂合金、鋰合金、锆合金等如果在大氣中熔解時接觸氧， 則會引起火而招致危險，只能在真空狀態下熔解。從而，在真空熔解室2〇 :熔解活性金屬騎財，如果真錄解室％喊人氧或氫，就會非常危 險’所=在真空嫁解室20 N流入氧和氫而引起火之前，帛一感測器47感 知氧和氫量而檢測出允許值以上的話，就會傳達到控制板（圖中未示）上， ，制板就會關閉第-閥V1和第七閥V7後，開啟第六閥％，向真空溶解 =0内軌雜鐘填充容^ 21⑽躲氣體，使得與氧的反應 未然，以安全地進行作業。 ^ ❹核If惰性氣體主要使用1氣，也可以使用SF6和％的混合氣體，也 m ΐί第-獅真空槽22可以迅速使金屬模具45G的部和套管 # 12G崎臟真心與第二漏真雜23連通而使真— 的金屬模具450的成型部、套管150、材料投入管120、第二辅助 持為相同的真空度，各輔助真雜22、23可設置有第 对55、65是祕在向真魏解室2G内流人氧和氫之 Ϊ感氫量的裝置。設置在第一輔助真空槽22的第二感測器55 二i t終止真空幫浦裝置256的運轉，關閉第四閥V4、第五閥 ^ V8、第九閥V9、第十閥V1G’來檢查導致異常的原因。另外， 201020042 設置在第二補助真空槽23的第二感測器65若感知氧和氫，則終止真空幫 浦裝置256的運轉，關閉第七閥V7、第八閥V8、第九閥V9、第十閥v二， 來檢査導致異常的原因。如上所述，第二細H 55、65是向真空轉室2〇 内流入氧和氫之前的第一安全裝置。 下面，參照第3圖至第12圖來說明本發明真空系統的工作方法如下， 由此本發明的真空系統的構成將會變得更加明確。 第3圖至第π圖是用於說明本發明的真空熔解及鑄造方法 統按照各工程的工作狀態圖。 、二、 51 ‘各輔助真空槽的真空化步驟 >如第3圖所示在關閉第一閥v卜第二闕V2、第四闕V4、第五間仍、 第八閥V6、第七閱V7、第八閥V8並且開啟第三閥V3、第九閥V9、第 閥^10的狀態下運轉真空幫浦裝置256的話，第一輔助真空槽Μ和第二辅 助=槽，内部成為真空狀態（1增、_竹-)，之所以開啟第 二阀疋為了向材料投入管120内推入要熔解的金屬材料。 如果根據設置在上述第一輔助真空槽22和第二輔助真空槽Μ的第二 =器55、65感知到氧和氫量，則終止真空幫浦裝置256的工作 辦侧娜料範圍是根據 52 :真空熔解室的真空化步驟 參 认⑽如、第4圖所示，關閉第十閥V1〇，開啟第七閥V7，使真空溶解室20 置狀態’繼續卫作真空幫浦裝置256。此時，即使真空幫浦裝 =6持續運轉-柿a1 ’如果真空轉室2G或第二輔助真空槽23 ^ 256 ? 篇南裝置256，使真空熔解室20内維持為真空狀態。 幻：第-輔助真空槽的高真空化步驟 遂鏟直所不’關閉第七間V7和第九閥V9 ’開啟第十閥V10，繼續 介槽二μ· ,置256 ’使第一輔助真空槽22 _真空度驗第二輔助真 :空時，。二第二輔助真空槽23的内部為〇Χ1〇·3Τ〇ΙΤ〜1Χ1〇-5Τ〇ΓΓ) 態:、 真空槽22則可以維持（lxl〇-5Torr〜lxl〇-7Torr)的真空狀 201020042 54 :材料投入管的真空化及金屬材料準備步驟 料如,L6 Γ斤示，用材料裝入活塞200向材料投入管12㈣推入金屬材 二 < 位置後’關閉第二閥V3，當材料袭入活塞20。透過第三閥 V3的插孔時停止，這樣第三閥V3就完全關閉。 接加此啟第五閥V5，材料投入管120内就與真空熔解室20内維 :又。另外合上金屬模具450 ’開啟第四閥V4以使成型部和 邮官卷^的空間形成真空。由此，材料投入管120和金屬模具450的内 邛、套管150和第一辅助真空槽22維持相同的真空度。 55 :各裝置的相同真空化步驟 鲁

如第7圖所示’開啟第八閥V8，使第_輔助真空槽22、第二輔助真 =23、金屬模，45。的成型部和套管15()内和材料投入管12。維持相同 rtf 0X1 吉0 Τ〇ΙΓ〜1Χ1〇5Τ〇订）’然後開啟第七閥V7，使真空溶解室20 ΪΪίΪΓί Ϊί。此時，真空幫浦裝置256如果達到所要求的真空度 此終止運轉，如果未達到則進行運轉。 56 :金屬材料的投入步驟 如第8 ®所示’開啟第二閥V2，使用材料裝入活塞2〇〇將材料投入 管120内的金屬材料01推入真空溶解室2〇内的嫁湯掛禍ιι〇内後，使材 料裝入活塞200位於材料投入管12〇内。 57 :金屬材料的嫁解步驟 如第9圖所示’關閉第二闕V2、第四閥V4、第五閥v5、第七間v7、 第八閥VS ’開啟第九閥Μ，運轉真空幫浦裝置μ 22和第二輔助真空槽23維持高的真空度。此時，裝人真=解^ = 熔湯坩堝110中的金屬材料卯開始熔解。 S8 :真空熔解室的真空維持步驟 金屬材觸娜解後，如第1G騎稍啟第七閥V7和第__闕W， 使材料裝入活塞200恢復到原位置，開啟第三閥V3。 此時’當金紐料為純接觸剌敎的活性金屬的航，若設置在 真空熔解室20的第-❹】器47感知到允許值以上的氧和氫，則立即關閉 第-閥VI和第七閥V7後’ pg啟第六閥V6，迅速向真空雜室2G内釋放 惰性氣體填充容II 21内的氣體，由此起雖止金屬材料引起火的安全裝置 8 201020042 的作用。 S9 :溶湯的注入和成型步驟 一如果在真工溶解至2。内的溶湯掛禍u。中完全進行溶解則如第u 圖所示關閉第七閥V7 ’傾斜溶湯掛瑪11〇，向鱗造裝置柳的套管⑼内 〆主^溶所在内部形成有成型空間腔（CaYity)的金屬模具450贼型規定 的製品。 完成步驟S9後’如第12圖所示關閉第一閥V1，再次恢復到前述的 步驟S1，來結束一個迴圈的真空熔解和鑄造工序。

第13圖是根據本發明的第二實施例與真空重力金屬模具鱗造機連接 的真空系統的構成圖；第14圖是根據本發明的第三實施例與垂直真空溶湯 鍛造機連接的真空纽的構細；第15圖是根據本發明的第四實施例與垂 直真空模壓鑄造機連接的真空系統的構成圖。 當本發明的第二實施例和第四實施例的情況，與上述第1圖的真空系 統相同的構成和相同的方法工作，只是根據鏵造裝置働的特性區分了而 已。 上述铸造裝置400至少包含套管⑼和金屬模具，根據裝置的 性還可以如第14圖和第15圖所示進-步包含炫湯注入口阻斷活塞3〇〇，另 外可以如第15圖所示還具備熔湯加壓活塞155。 此時，上述第2圖的真空熔解壓鑄機是本發明人提出的裝置，可參照 韓國專利第1G-G578257號的構成’第13 _真空重力金屬模具鑄造機可參 照韓國專爾胸5725^M圖的垂直真空料料機可參照 韓國專利第副簡89號的構成，第Μ圖的垂直真空模輯造機可參照^ 國專利第削572583顏構成，在這裏省略關於它們的具_構成 的說明。 前文係針對本發明之較佳實施例為本發明之技術特徵進行具體之說 明，唯熟悉此項技術之人士當可在不脫離本發明之精神與原則下對本發明 進行變更與修改，而該等變更與修改，皆應涵蓋於如下申請專利範圍 定之範疇中。 1 9 201020042 【圖式簡單說明】 第1圖是本發明的用來將金屬熔解及鑄造之真外 第2圖是根據本發明的第一實施例與真空炫解系统的要部構成圖； 成圖； 工堡轉機連接的真空系統的構 ^ ^第Π暇麟綱本發_真空轉及鑄造綠的真 照 各工程的工作狀態圖； 第13圖是根據本發明的第二實施例與真空重力金屬模具鑄造機連接的真空 系統的構成圖； 第14圖是根據本發明的第三實施例與垂直真空熔湯鍛造機連接的真空系統 的構成圖；以及

圖15是根據本發明的第四實施例與垂直真空模壓鑄造機連接的真空系統的 構成圖。 【主要元件符號說明】 VI 第一閥 V2 第二閥 V3 第三闕 V4 第四閥 V5 第五閥 V6 第六閥 V7 第七閥 V8 第八閥 V9 第九閥 V10 第十閥 01 金屬材料 20 真空熔解室 21 惰性氣體填充容器 22 第一輔助真空槽 23 第二輔助真空槽 47 第一感測器 201020042 55 65 110 120 150 155 200 256 300 400 〇 450 第二感測器 第二感測器 熔湯坩堝 材料投入管 套管 熔湯加壓活塞 材料裝入活塞 真空幫浦裝置 熔湯注入口阻斷活塞 鑄造裝置 金屬模具

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Claims (1)

1. 201020042 七、申請專利範圍： 1. 具有： 一種用來將金屬熔解及鑄造之真空系統， 一真空幫浦裝置； ~ 狀態細_夠在真空 狀態：=^^=:裝置連接爾真空 離下注钱置具有無真线啦連躺能齡真空狀 纖曝在真空狀態 參 幫浦裝置之間；以及 2.專利範圍第1項所述之用來將金屬轉及鑄造之真空系統，進-第一，=槽，該第„輔助真空槽設置在該金屬模具和該真空 真雜，該第二伽真空槽設置在該真空您 空幫浦裝置之間， ·ά且v场具玄溶解室和該真 該材料投人管無第—輔助真空槽相連接。 I請====:;一系統- 知氧和氫量的-第二感測器真工槽中的至少一個或者各自都具有感 4. 如申請補顧第2項所述之时將金屬 該第-輔助真空槽和該第二輔助真空槽相連接。缚造之真工系統’其中 5. 如申請專利範圍第！項·_來將金屬 12 201020042 6.如申請專利範圍第4項所述之用來將金屬熔解及鑄造之真空系統，進一 步包含： 一第一閥，該第一閥在該真空熔解室和該套管之間； 第一閥，該第一閥在該材料投入管和該真空炼解室之間； 一第三閥，該第三閥形成於該材料投入管入口； 一第四閥，該第四閥在該金屬模具和該第一輔助真空槽之間； 一第五闕，該第五閥在該材料投入管和該第一輔助真空槽之間； 一第七閥，該第七閥在該真空熔解室和該第二輔助真空槽之間；

   一第八閥，該第八閥在該第一輔助真空槽和該第二輔助真空槽之 間； 一第九閥，該第九閥在該第二輔助真空槽和該真空幫浦装置之間； 以及 一第十閥，該第十閥在該第一輔助真空槽和該真空幫浦装置之間。 7_如申请專利範圍第！項至第6項任一項所述之用來將金屬溶解及鑄造之 真空系統，其中該鑄造裝置是真空熔解壓鑄機、水準式壓鑄機、真空重 力金屬模具鑄造機、垂直真空熔湯鍛造機、垂直真空模壓鑄造機中的任 一種。

   8. -種真空熔解及鑄造之方法，使用中請專利範圍第i項至第7項任一項 所述之真空系統，包括如下步驟： 各輔助真空獅真空化步驟sn運轉該真空幫浦裝置，使該第一 輔助真空槽和該第二獅真线的_成為真空狀態； ^空_室的真⑽轉S2 :赌將轉金屬材_ 解至的内部成為真空狀態； 畫輔助真空槽的高真空化步驟S3 :使該第-輔助真空槽内部的 真二度鬲於該苐二輔助真空槽内部的真空度； 向該的真空化和金屬材料準齡驟s4:用—材料裝入活塞 乂材枓投入s内部裝入要熔解的金屬材料，使該材料投入管的内部處 13 201020042 於真空狀態； 空槽進行相互連通，以觸一輔助真 投入管、該綱解室内部部、該套_、該材料 金屬材料的投入步驟§6 .田#·44^,'# 金屬材料脚m㈣岭·投入管内的 料進料的騎步驟S7:用一加熱袭置對該溶湯漏内的金屬材 真空熔解室的真空維持步驟 參 溶解室内部維持真空狀態；以及運轉該真工幫浦裝置，使該真空 熔湯的注人和成型步驟S9 :向輯造 在該金屬模具喊魏定製品。 /料㈣入“而 9.如申請專利範圍帛8項所述之真空溶解及鑄造之方法，其中該步驟幻 中，畲金屬材料為活性金屬的情況，設置於該真空溶解室的該第一感測 器若感知耻許值以上的氧和氫，勤該真级解室· 性氣體填充容器的氣體》 π