一种轴类铸件免打磨式铸造方法

技术领域

本发明涉及铸造工艺领域，更具体地说，涉及一种轴类铸件免打磨式铸造方法。

背景技术

铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700-前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。铸造是指将固态金属熔化为液态倒入特定形状的铸型，待其凝固成形的加工方式。被铸金属有：铜、铁、铝、锡、铅等，普通铸型的材料是原砂、黏土、水玻璃、树脂及其他辅助材料。

在铸造时，由于液态金属充填型腔速度比较快，流态不稳定，型腔内液态金属容易填充不充分，产生气泡，尤其是液态金属与型腔内壁的接触部位，从而使得成型的铸件表面容易存在气孔或凹陷，铸件表面较为粗糙，需进行打磨等后期处理才能投入正常使用，严重缺陷的甚至无法投入使用。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种轴类铸件免打磨式铸造方法，它通过预先在通磁铸模加入多尾去泡浮球，浇铸时配合对通磁铸模的电流控制，使多尾去泡浮球首先在型腔底部进行贴底式来回移动，消除液态金属与型腔底部之间的气泡，同时，在多尾去泡浮球的自身沉浮以及水平移动过程中，其上方的液态金属受其影响，流动性增强，对其内部的气泡也起到了有效的消除作用，随后，控制多尾去泡浮球分散移至型腔内壁处，在液态金属的浮力作用下，自动沿着型腔内壁进行贴壁式上浮运动，消除液态金属与型腔壁之间的气泡，从而可得到内部和表面均低气泡率的铸件，保证了铸件成型的合格成品率，有效减少了铸件后期加工过程。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种轴类铸件免打磨式铸造方法，包括以下步骤：

S1、按照铸件形状要求制作合格的通磁铸模；

S2、按照所需要的金属成份配好化学成份，选择合适的熔化炉熔化合金材料，形成合格的液态金属；

S3、在通磁铸模的型腔中放入适量的多尾去泡浮球，将液态金属注入通磁铸模中；

S4、对通磁铸模通电，循环改变电流方向，并对电流大小进行规律性调节，使多尾去泡浮球首先在型腔底部进行贴底式来回移动，随后分散移至型腔内壁处，断开电源，在液态金属浮力作用下，多尾去泡浮球沿着型腔内壁进行贴壁式上浮，消除铸件与型腔接触部位的气泡；

S5、待多尾去泡浮球上浮至液态金属表面后，取出多尾去泡浮球；

S6、液态金属冷却成型后，得最终铸件。

本发明通过预先在通磁铸模加入多尾去泡浮球，浇铸时配合对通磁铸模的电流控制，使多尾去泡浮球首先在型腔底部进行贴底式来回移动，消除液态金属与型腔底部之间的气泡，同时，在多尾去泡浮球的自身沉浮以及水平移动过程中，其上方的液态金属受其影响，流动性增强，对其内部的气泡也起到了有效的消除作用，随后，控制多尾去泡浮球分散移至型腔内壁处，在液态金属的浮力作用下，自动沿着型腔内壁进行贴壁式上浮运动，消除液态金属与型腔壁之间的气泡，从而可得到内部和表面均低气泡率的铸件，保证了铸件成型的合格成品率，有效减少了铸件后期加工过程。

进一步的，所述通磁铸模包括外型体，所述外型体的内壁固定连接有型芯，所述型芯的内部固定连接有电磁铁，所述外型体和型芯之间构成型腔，所述电磁铁的下端与型腔内底面位于同一水平面上，所述多尾去泡浮球的密度小于液态金属密度，在对电磁铁进行通电时，多尾去泡浮球受磁场作用，会以贴合型腔内底面的方式进行移动，通过控制电磁铁的电流方向和大小，改变磁场方向和磁性大小，使多尾去泡浮球沿着循环靠近-远离电磁铁的方向移动，从而充分有效消除型腔内底面和液态金属之间的气泡，同时，因多尾去泡浮球的密度小于液态金属密度，多尾去泡浮球在液态金属中呈上浮状态，因此多尾去泡浮球在贴底式移动过程中，会存在一定的上下浮沉运动，在多尾去泡浮球的上下浮沉和贴底式移动的共同作用下，带动其上方液态金属流动，使液态金属内部的气泡也可以得到有效消除。

进一步的，所述多尾去泡浮球包括空心壳体，所述空心壳体的内部开设有多个均匀排列的环形腔，所述环形腔的内部固定连接有一对分隔块，所述环形腔的内部滑动连接有一对完全相同的横向磁球，一对所述横向磁球分别位于一对分隔块之间，当电磁铁通电产生磁场后，横向磁球受到磁场作用会发生相应的移动，使得横向磁球在环形腔内部移动，在横向磁球的运动惯性下，会带动整个多尾去泡浮球在液态金属内发生倾斜转动，并且逐渐沿着靠近或是远离电磁铁的方向移动，对液态金属进行搅动，增大其流动性，消除内部气泡。

进一步的，所述空心壳体的外端固定连接有多个变压引流尾，多个所述变压引流尾均匀分布于一对分隔块的同一侧，所述变压引流尾包括气囊，所述气囊的开口端贯穿空心壳体并与空心壳体内部固定连接，所述气囊与环形腔相通，当横向磁球在环形腔内部移动时，横向磁球两侧的气压会发生相反的变化，当横向磁球和其中一个分隔块之间的气压增大时，该区域的气体会进入与其相通的气囊的内部，使气囊膨胀，此时横向磁球和另一个分隔块之间的气压则会减小，与此区域相通的气囊会瘪缩，气囊内的气体进入此区域中，以维持此区域气压的平衡，因此，横向磁球在环形腔内的移动过程会造成不同气囊的膨胀或收缩过程。

进一步的，所述气囊的外侧设有弹性套，所述弹性套的开口端与空心壳体的外端固定连接，所述弹性套上开设有多个均匀分布的流孔，液态金属可以通过流孔填充在弹性套和气囊之间，当气囊膨胀时，液态金属通过流孔向外喷出，当气囊收缩时，外部液态金属通过流孔进入弹性套和气囊之间，因此，通过气囊的膨胀-收缩过程，可以进一步提高液态金属的流动性，提高气泡消除效率。

进一步的，所述弹性套的外表面固定连接有附丝层，所述附丝层由金属丝相互交错编制而成，通过附丝层与液态金属的接触，液态金属充分附着在附丝层表面以及内部，可以增强变压引流尾与液态金属之间的摩擦，在变压引流尾的移动过程中，可以充分带动液态金属移动，从而有效提高液态金属的流动性。

进一步的，所述横向磁球包括主磁球和副磁球，所述主磁球的磁极分布方向和副磁球的磁极分布方向相反，在对电磁铁通电时，电磁铁对主磁球的作用方向和对副磁球的作用方向是相反的，使得多个多尾去泡浮球在型腔底部呈两个方向移动，且两个方向相反，即：带有主磁球的多尾去泡浮球和带有副磁球的多尾去泡浮球呈相反方向移动，分别为靠近电磁铁的方向和远离电磁铁的方向，通过多尾去泡浮球对液态金属的双向引导，同样可以进一步提高液态金属的流动性，并且，在将多尾去泡浮球向型腔壁引导过程中，因多尾去泡浮球的双向移动，可以实现一部分多尾去泡浮球与型腔外壁贴合，另一部分与型腔内壁贴合，方便进行全方位的贴壁式上浮运动，较为全面地消除液态金属与型腔壁之间的气泡。

进一步的，在所述步骤S3中加入的多个多尾去泡浮球所包括的主磁球总数和副磁球的总数不相同，因型腔外壁面积一般大于型腔内壁面积，因此在引导多尾去泡浮球进行贴壁时，可以将数量较多的同向移动的多尾去泡浮球引至型腔外壁，数量较少的同向移动的多尾去泡浮球引至型腔内壁，使多尾去泡浮球沿型腔壁均匀分布。

进一步的，所述空心壳体的外形呈椭球状，所述空心壳体的内侧设有配重块，所述配重块与空心壳体内壁固定连接，所述配重块位于靠近变压引流尾的一侧，配重块起到稳定重心作用，当多尾去泡浮球贴壁后，在无磁场作用下，多尾去泡浮球在自身重力作用下，逐渐成竖直稳定状态，变压引流尾和配重块所在的一端朝下，多尾去泡浮球以此状态逐渐上浮，可以大大减小上浮过程中受到的阻力，同时通过变压引流尾对液态金属的带动，使液态金属可以快速填充在多尾去泡浮球上浮所形成的空间内，提高液态金属填充的密实度。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过预先在通磁铸模加入多尾去泡浮球，浇铸时配合对通磁铸模的电流控制，使多尾去泡浮球首先在型腔底部进行贴底式来回移动，消除液态金属与型腔底部之间的气泡，同时，在多尾去泡浮球的自身沉浮以及水平移动过程中，其上方的液态金属受其影响，流动性增强，对其内部的气泡也起到了有效的消除作用，随后，控制多尾去泡浮球分散移至型腔内壁处，在液态金属的浮力作用下，自动沿着型腔内壁进行贴壁式上浮运动，消除液态金属与型腔壁之间的气泡，从而可得到内部和表面均低气泡率的铸件，保证了铸件成型的合格成品率，有效减少了铸件后期加工过程。

(2)通磁铸模包括外型体，外型体的内壁固定连接有型芯，型芯的内部固定连接有电磁铁，外型体和型芯之间构成型腔，电磁铁的下端与型腔内底面位于同一水平面上，多尾去泡浮球的密度小于液态金属密度，在对电磁铁进行通电时，多尾去泡浮球受磁场作用，会以贴合型腔内底面的方式进行移动，通过控制电磁铁的电流方向和大小，改变磁场方向和磁性大小，使多尾去泡浮球沿着循环靠近-远离电磁铁的方向移动，从而充分有效消除型腔内底面和液态金属之间的气泡，同时，因多尾去泡浮球的密度小于液态金属密度，多尾去泡浮球在液态金属中呈上浮状态，因此多尾去泡浮球在贴底式移动过程中，会存在一定的上下浮沉运动，在多尾去泡浮球的上下浮沉和贴底式移动的共同作用下，带动其上方液态金属流动，使液态金属内部的气泡也可以得到有效消除。

(3)多尾去泡浮球包括空心壳体，空心壳体的内部开设有多个均匀排列的环形腔，环形腔的内部固定连接有一对分隔块，环形腔的内部滑动连接有一对完全相同的横向磁球，一对横向磁球分别位于一对分隔块之间，当电磁铁通电产生磁场后，横向磁球受到磁场作用会发生相应的移动，使得横向磁球在环形腔内部移动，在横向磁球的运动惯性下，会带动整个多尾去泡浮球在液态金属内发生倾斜转动，并且逐渐沿着靠近或是远离电磁铁的方向移动，对液态金属进行搅动，增大其流动性，消除内部气泡。

(4)空心壳体的外端固定连接有多个变压引流尾，多个变压引流尾均匀分布于一对分隔块的同一侧，变压引流尾包括气囊，气囊的开口端贯穿空心壳体并与空心壳体内部固定连接，气囊与环形腔相通，当横向磁球在环形腔内部移动时，横向磁球两侧的气压会发生相反的变化，当横向磁球和其中一个分隔块之间的气压增大时，该区域的气体会进入与其相通的气囊的内部，使气囊膨胀，此时横向磁球和另一个分隔块之间的气压则会减小，与此区域相通的气囊会瘪缩，气囊内的气体进入此区域中，以维持此区域气压的平衡，因此，横向磁球在环形腔内的移动过程会造成不同气囊的膨胀或收缩过程。

(5)气囊的外侧设有弹性套，弹性套的开口端与空心壳体的外端固定连接，弹性套上开设有多个均匀分布的流孔，液态金属可以通过流孔填充在弹性套和气囊之间，当气囊膨胀时，液态金属通过流孔向外喷出，当气囊收缩时，外部液态金属通过流孔进入弹性套和气囊之间，因此，通过气囊的膨胀-收缩过程，可以进一步提高液态金属的流动性，提高气泡消除效率。

(6)弹性套的外表面固定连接有附丝层，附丝层由金属丝相互交错编制而成，通过附丝层与液态金属的接触，液态金属充分附着在附丝层表面以及内部，可以增强变压引流尾与液态金属之间的摩擦，在变压引流尾的移动过程中，可以充分带动液态金属移动，从而有效提高液态金属的流动性。

(7)横向磁球包括主磁球和副磁球，主磁球的磁极分布方向和副磁球的磁极分布方向相反，在对电磁铁通电时，电磁铁对主磁球的作用方向和对副磁球的作用方向是相反的，使得多个多尾去泡浮球在型腔底部呈两个方向移动，且两个方向相反，即：带有主磁球的多尾去泡浮球和带有副磁球的多尾去泡浮球呈相反方向移动，分别为靠近电磁铁的方向和远离电磁铁的方向，通过多尾去泡浮球对液态金属的双向引导，同样可以进一步提高液态金属的流动性，并且，在将多尾去泡浮球向型腔壁引导过程中，因多尾去泡浮球的双向移动，可以实现一部分多尾去泡浮球与型腔外壁贴合，另一部分与型腔内壁贴合，方便进行全方位的贴壁式上浮运动，较为全面地消除液态金属与型腔壁之间的气泡。

(8)在步骤S3中加入的多个多尾去泡浮球所包括的主磁球总数和副磁球的总数不相同，因型腔外壁面积一般大于型腔内壁面积，因此在引导多尾去泡浮球进行贴壁时，可以将数量较多的同向移动的多尾去泡浮球引至型腔外壁，数量较少的同向移动的多尾去泡浮球引至型腔内壁，使多尾去泡浮球沿型腔壁均匀分布。

(9)空心壳体的外形呈椭球状，空心壳体的内侧设有配重块，配重块与空心壳体内壁固定连接，配重块位于靠近变压引流尾的一侧，配重块起到稳定重心作用，当多尾去泡浮球贴壁后，在无磁场作用下，多尾去泡浮球在自身重力作用下，逐渐成竖直稳定状态，变压引流尾和配重块所在的一端朝下，多尾去泡浮球以此状态逐渐上浮，可以大大减小上浮过程中受到的阻力，同时通过变压引流尾对液态金属的带动，使液态金属可以快速填充在多尾去泡浮球上浮所形成的空间内，提高液态金属填充的密实度。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明在铸造过程中的正面结构示意图一；

图3为本发明在铸造过程中的正面结构示意图二；

图4为本发明在铸造过程中的正面结构示意图三；

图5为本发明的多尾去泡浮球的正面结构示意图；

图6为本发明的变压引流尾在初始状态下的局部正面结构示意图；

图7为本发明的变压引流尾在使用时的局部正面结构示意图；

图8为本发明的横向磁球的两种磁极分布结构示意图。

图中标号说明：

1外型体、2型芯、3电磁铁、4空心壳体、401环形腔、5分隔块、6变压引流尾、61气囊、62弹性套、6201流孔、63附丝层、7横向磁球、71主磁球、72副磁球、8配重块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1，一种轴类铸件免打磨式铸造方法，包括以下步骤：

S1、按照铸件形状要求制作合格的通磁铸模；

S2、按照所需要的金属成份配好化学成份，选择合适的熔化炉熔化合金材料，形成合格的液态金属；

S3、在通磁铸模的型腔中放入适量的多尾去泡浮球，将液态金属注入通磁铸模中；

S4、对通磁铸模通电，循环改变电流方向，并对电流大小进行规律性调节，使多尾去泡浮球首先在型腔底部进行贴底式来回移动，随后分散移至型腔内壁处，断开电源，在液态金属浮力作用下，多尾去泡浮球沿着型腔内壁进行贴壁式上浮，消除铸件与型腔接触部位的气泡；

S5、待多尾去泡浮球上浮至液态金属表面后，取出多尾去泡浮球；

S6、液态金属冷却成型后，得最终铸件。

请参阅图2，通磁铸模包括外型体1，外型体1的内壁固定连接有型芯2，型芯2的内部固定连接有电磁铁3，外型体1和型芯2之间构成型腔，电磁铁3的下端与型腔内底面位于同一水平面上，多尾去泡浮球的密度小于液态金属密度，在对电磁铁3进行通电时，多尾去泡浮球受磁场作用，会以贴合型腔内底面的方式进行移动，通过控制电磁铁3的电流方向和大小，改变磁场方向和磁性大小，使多尾去泡浮球沿着循环靠近-远离电磁铁3的方向移动，从而充分有效消除型腔内底面和液态金属之间的气泡，同时，因多尾去泡浮球的密度小于液态金属密度，多尾去泡浮球在液态金属中呈上浮状态，因此多尾去泡浮球在贴底式移动过程中，会存在一定的上下浮沉运动，在多尾去泡浮球的上下浮沉和贴底式移动的共同作用下，带动其上方液态金属流动，使液态金属内部的气泡也可以得到有效消除。

请参阅图5，多尾去泡浮球包括空心壳体4，空心壳体4的内部开设有多个均匀排列的环形腔401，环形腔401的内部固定连接有一对分隔块5，环形腔401的内部滑动连接有一对完全相同的横向磁球7，一对横向磁球7分别位于一对分隔块5之间，当电磁铁3通电产生磁场后，横向磁球7受到磁场作用会发生相应的移动，使得横向磁球7在环形腔401内部移动，在横向磁球7的运动惯性下，会带动整个多尾去泡浮球在液态金属内发生倾斜转动，并且逐渐沿着靠近或是远离电磁铁3的方向移动，对液态金属进行搅动，增大其流动性，消除内部气泡。

请参阅图5和图6，空心壳体4的外端固定连接有多个变压引流尾6，多个变压引流尾6均匀分布于一对分隔块5的同一侧，变压引流尾6包括气囊61，气囊61的开口端贯穿空心壳体4并与空心壳体4内部固定连接，气囊61与环形腔401相通，气囊61的外侧设有弹性套62，弹性套62的开口端与空心壳体4的外端固定连接，弹性套62上开设有多个均匀分布的流孔6201，横向磁球7的直径略小于环形腔401的内径，即横向磁球7和环形腔401内壁之间存在较小间隙，当横向磁球7在环形腔401内部移动时，横向磁球7两侧的气压会发生相反的变化，当横向磁球7和其中一个分隔块5之间的气压增大时，该区域的气体会进入与其相通的气囊61的内部，使气囊61膨胀，此时横向磁球7和另一个分隔块5之间的气压则会减小，与此区域相通的气囊61会瘪缩，气囊61内的气体进入此区域中，以维持此区域气压的平衡，因此，横向磁球7在环形腔401内的移动过程会造成不同气囊61的膨胀或收缩过程，同时液态金属可以通过流孔6201填充在弹性套62和气囊61之间，当气囊61膨胀时，液态金属通过流孔6201向外喷出，当气囊61收缩时，外部液态金属通过流孔6201进入弹性套62和气囊61之间，因此，通过气囊61的膨胀-收缩过程，可以进一步提高液态金属的流动性，提高气泡消除效率，弹性套62的外表面固定连接有附丝层63，附丝层63由金属丝相互交错编制而成，通过附丝层63与液态金属的接触，液态金属充分附着在附丝层63表面以及内部，可以增强变压引流尾6与液态金属之间的摩擦，在变压引流尾6的移动过程中，可以充分带动液态金属移动，从而有效提高液态金属的流动性。

请参阅图8，横向磁球7包括主磁球71和副磁球72，主磁球71的磁极分布方向和副磁球72的磁极分布方向相反，在对电磁铁3通电时，电磁铁3对主磁球71的作用方向和对副磁球72的作用方向是相反的，使得多个多尾去泡浮球在型腔底部呈两个方向移动，且两个方向相反，即：带有主磁球71的多尾去泡浮球和带有副磁球72的多尾去泡浮球呈相反方向移动，分别为靠近电磁铁3的方向和远离电磁铁3的方向，通过多尾去泡浮球对液态金属的双向引导，同样可以进一步提高液态金属的流动性，并且，在将多尾去泡浮球向型腔壁引导过程中，因多尾去泡浮球的双向移动，可以实现一部分多尾去泡浮球与型腔外壁贴合，另一部分与型腔内壁贴合，方便进行全方位的贴壁式上浮运动，较为全面地消除液态金属与型腔壁之间的气泡。

在步骤S3中加入的多个多尾去泡浮球所包括的主磁球71总数和副磁球72的总数不相同，因型腔外壁面积一般大于型腔内壁面积，因此在引导多尾去泡浮球进行贴壁时，可以将数量较多的同向移动的多尾去泡浮球引至型腔外壁，数量较少的同向移动的多尾去泡浮球引至型腔内壁，使多尾去泡浮球沿型腔壁均匀分布。

请参阅图5，空心壳体4的外形呈椭球状，空心壳体4的内侧设有配重块8，配重块8与空心壳体4内壁固定连接，配重块8位于靠近变压引流尾6的一侧，配重块8起到稳定重心作用，当多尾去泡浮球贴壁后，在无磁场作用下，多尾去泡浮球在自身重力作用下，逐渐成竖直稳定状态，变压引流尾6和配重块8所在的一端朝下，多尾去泡浮球以此状态逐渐上浮，可以大大减小上浮过程中受到的阻力，同时通过变压引流尾6对液态金属的带动，使液态金属可以快速填充在多尾去泡浮球上浮所形成的空间内，提高液态金属填充的密实度，补充说明：多尾去泡浮球贴壁各结构均采用耐高温材料制成，本领域技术人员可以根据结构特性进行最佳的选择，使得制得的多尾去泡浮球在熔融的液态金属中可以正常使用。

本发明通过预先在通磁铸模加入多尾去泡浮球，浇铸时配合对通磁铸模的电流控制，使多尾去泡浮球首先在型腔底部进行贴底式来回移动，消除液态金属与型腔底部之间的气泡，同时，在多尾去泡浮球的自身沉浮以及水平移动过程中，其上方的液态金属受其影响，流动性增强，对其内部的气泡也起到了有效的消除作用，随后，控制多尾去泡浮球分散移至型腔内壁处，在液态金属的浮力作用下，自动沿着型腔内壁进行贴壁式上浮运动，消除液态金属与型腔壁之间的气泡，从而可得到内部和表面均低气泡率的铸件，保证了铸件成型的合格成品率，有效减少了铸件后期加工过程。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。