即日起，特种铸造公众号推出【专利与发明】专栏，本专栏内容主要涉及国内外先进铸造工艺、设备改良以及有色合金方向的发明专利与技术标准，以供参考！
本专利提供了一种用于大型铝合金铸件的多点平行加压铸造装置及其方法。该装置包含一个平台，平台的顶面为工作面，平台的底部设有保温炉。保温炉的数量为两个或两个以上，每个保温炉通过单独的提升装置连接到与工作面对应的充液口，并且可以通过上升控制系统实现任意组合的独立或同步液压控制；工作面上还设有盖体，其与工作面形成密封的工作腔。此外，还提供了用于工作腔和保温炉的真空泵和惰性气体置换系统。
近年来，大型复杂铸件在航空航天、武器、船舶、汽车、电子等领域的需求和应用越来越广泛，特别是大型复杂铝合金框架、板形和机舱铸。然而，其具有的整体尺寸大(最大可达2500mm)、壁厚可变(5～100mm)、工艺长、热点分散等结构特点，导致了铸造过程中的许多问题:铸件壁厚压差高，液体提升不稳定，液位不同步，容易产生湍流和夹气；漫长的过程和大的熔体表面张力可能导致大面积的冷闭和铸件的错流；铸件有多个分散的热点，铸造过程补缩能力不足，导致针孔和气孔过多；糊状凝固合金的固、液体区域间温差大，导致严重的热开裂倾向；Al-Mg合金铸件在大气中进行充型，致使严重的Mg氧化和燃烧。上述问题在铸件的开发和生产过程中的频繁出现，制约了大型铝合金铸件在武器装备中的应用。
目前，我国已经开展了大型铝合金铸造技术和设备的研究，并具备一些精密铸造技术，已应用于航空、航天、武器等领域，但是铸件成品率较低。因此，有发明采用了多管同时提液的低压/差压铸造工艺及设备，浇口的设计缩短了液态合金的流动距离，减少了热量损失，在不提高浇注温度的前提下，有效解决了错流问题。然而，伴随着充模后的熔体在大气条件下容易氧化；浇注后取模不方便，提升管容易冻结；液位压力控制精度低，充模过程中熔体在型腔内波动较大等问题的产生，极大地影响了铸件的内部质量。
装置工作内腔尺寸为φ4040mm×2800mm，保温炉的容量为4×800kg，提升管的尺寸为4×160mm，可实现任意组合的四个保温炉的独立或同步液位加压控制，可满足最大尺寸为2450mm铝合金铸件的整体成形要求，最大浇注量可达2600kg。
通过四根提升管的多点同步充型，解决了大型铝合金铸件工艺长、温降大的问题，抑制了熔体湍流，避免了冷隔、夹杂等缺陷的发生，Fe、S杂质元素含量控制在0.2%以内。惰性气氛的保护减少了充型过程中的氧化，实现了将镁元素的烧损降低至1.2%。多点独立加压控制使Al熔体以近似层流的方式在型腔内顺利充型，提高了局部凝固和补缩能力，减少或消除铸件的分散性和收缩性缺陷，使大型铝合金铸件的针孔和气孔达到Ⅰ级，铝合金铸件中Cu、Mg等核心元素的成分波动小于0.45%。
本专利装置具有自动化程度高、操作流程清晰、稳定性高、适用性强的特点。采用PID液面加压精确控制，充模压力控制精度为±0.3kPa。所有加压过程参数、加压和温度测量数据由人机界面和工业计算机记录和保存，用于过程参数的优化。应用工业计算机中的铸造工艺专家系统，实现了同类铸件铸造工艺参数的自动设定。其具备的综合惰性气体保护、多点同步提升、分级加压凝固和比例积分微分(PID)压力精确控制等技术优势，创新设计了多点平行加压铸造装置，特别适用于制造航空航天、武器、船舶、汽车、电子等领域的大型复杂铸件，尤其是大型复杂铝合金框架、板形、舱体等，解决了这些大型复杂铸件现有制造过程中存在的紊流、冷隔、错流、针孔和气孔过多、氧化夹杂严重等问题，提高了铸件的成品率，为形成高质量大型铝合金铸件提供设备和工艺支持。该装置可广泛应用于大型Al-Si、Al-Cu、Al-Mg合金铸件的高质量成形，具有很高的应用价值和巨大的工业潜力。
