CN101204728A - 金属成型设备的物料熔化保持装置及棒材熔化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在金属成型设备的物料熔化保持装置中熔化棒材的方法，其中金属成型设备的物料熔化保持装置包括熔化保持炉的炉体，用于棒材的熔化筒体和用于将棒材直接供应到炉体内的物料供应筒体在炉体上相互平行地设置；在启动成型时，在将熔融物料从熔化筒体供应到熔化保持炉内之前，使用熔化筒体来熔化棒材，并且随后从物料供应筒体供应到炉体底部的棒材被熔融物料所浸没和熔化，从而在启动成型之后在熔化保持炉中维持浸没熔化。

Description

金属成型设备的物料熔化保持装置及棒材熔化方法
技术领域
本发明涉及一种在金属成型设备的物料熔化保持装置中熔化例如镁和铝等棒材的方法。
背景技术
作为一种用于金属成型的注射装置，日本专利公开号为2004-291032的专利申请公开了一种具有以下结构的装置，其中在内部装有柱塞的注射筒上设置熔化炉；固体物料由熔化炉进行熔化，熔化的物料储存在熔化炉中；熔化炉中的熔融物料被吸入并积聚在柱塞前面的物料测量室中，并且物料测量室是由柱塞的后退行程所形成，用于测量一次注射使用的熔融物料量；所测量的物料从在筒体的末端的喷嘴被柱塞的向前行程注射到模具内。
此外，作为利用棒材作为成型物料的金属成型注射装置，日本专利公开号为2005-40807的专利申请中公开了一种具有以下结构的装置，其中热保持储存筒体直立在内部容纳有注射柱塞的注射加热筒体的熔液保持室中；设置有横向延伸的加热筒体的熔化装置被设置在热保持储存筒体的顶侧上；棒材通过加热筒体进行熔化；熔融物料在热保持储存筒体中保持了可以多次注射使用的量；在熔液保持室内的熔融物料被吸入并积聚在注射柱塞前面的物料测量室中，并且物料测量室是由柱塞的后退行程所形成，用于测量一次注射使用的熔融物料量；并且，所测量的物料从在筒体的末端的喷嘴被柱塞的向前行程注射到模具内。
此外，日本专利公开文献2006-809公开了一种具有以下结构的装置，其中用于棒材的熔化筒体直立在内部装有注射柱塞的加热保持筒体上；棒材由熔化筒体所熔化；熔融物料在加热保持筒体中存储的量能够多次注射使用；在加热保持筒体中的熔融物料被吸入并积累在物料测量室中，并且物料测量室是由柱塞的后退行程所形成，用于测量熔融物料的量；并且，所测量的物料从在筒体的末端的喷嘴被柱塞的向前行程注射到模具内。
常规装置在熔化炉中熔化固体物料，并且储存熔化的物料，测量柱塞每次后退行程所需的一次注射熔融物料量，以及注射所测量的物料；在这样的常规装置中，所供应的固体物料被已经在熔化炉中熔化的熔融物料所浸没和熔化。因此，如果在熔化炉中存在熔融物料，棒材甚至就会在在短时间内熔化。然而，如果在成型启动时熔化炉中没有熔融物料，则供应到炉体之内的棒材被炉体周边和底部的辐射热所熔化，但是同浸没熔化相比，这具有更低的加热效率，并且需要花费更长的时间直到多个棒材熔化为止；熔融物料因此达到了足够的储存量用于浸没和熔化棒材。因此，如果棒材由熔化炉融化，成型的启动时间需要长达60分钟，并且这会带来效率低的成型操作问题。
此外，当物料由熔化炉熔化时，供应的物料的温度比熔融物料低，因此每当供应物料时，固体物料周围的熔融物料的温度就会下降；因此，为了防止这种温度波动影响到供应给注射筒的熔融物料，棒材预先在其它的地方加热以降低了与熔融物料之间的温度差，然后传送和供应物料到熔化炉内；然而，这是不方便的
在熔化筒体中储存和熔化棒材的熔化方法中，尽管物料由辐射热(辐射热熔化与浸没熔化相比具有更低的效率)进行熔化，但整个物料接收周围辐射热，热效率是相当地高的，并且能够通过简单地把棒材插入到熔化筒体内来维持熔化，并且熔融物料能够储存和保持在注射加热筒体的热维持储存筒体或加热保持筒体中，从而成型启动的周期大约是20分钟；与棒材直接地由熔化炉熔化的情况相比，能够较早地开始成型操作。此外，由于在熔化炉中不会因物料供应而发生温度下降，因此这种方法具有一定优势。然而，在熔化之后的储存的物料量受到限制，并且取决于金属制品的重量，适合于成型周期而熔化和供应物料变得困难；因此，这一方法几乎不适用于大型机器。
发明内容
本发明是鉴于上述常规物料熔化方法中存在的问题而设计的，其目的是提供一种在金属成型设备的物料熔化保持装置中的、新的棒材熔化保持方法；其中，该物料熔化保持装置采用了用于熔化棒材的熔化筒体以及利用炉体中的熔融物料进行浸没熔化，并且从启动成型时利用熔化筒体进行材料熔化转换到启动后利用浸没熔化进行熔融物料；与常规方法相比较，可提高熔化的效率，并可确保足够的储存量。
为了达到上述目的，本发明提供了一种用于在金属成型设备的物料熔化保持装置中熔化棒材的方法，其中金属成型设备的物料熔化保持装置包括熔化保持炉的炉体，用于棒材的熔化筒体和用于将棒材直接供应到炉体内的物料供应筒体在炉体上相互平行地设置；在启动成型时，在将熔融物料从熔化筒体供应到熔化保持炉内之前，使用熔化筒体来熔化棒材，并且随后从物料供应筒体供应到炉体底部的棒材被熔融物料所浸没和熔化，从而在启动成型之后在熔化保持炉中维持浸没熔化。
此外，在启动成型时，向熔化筒体和物料供应筒体供应棒材，并且在熔化保持炉中的熔融物料的熔液表面达到足以浸没熔化从物料供应筒体供应的棒材之后，熔化筒体停止熔化棒材，并且在棒材由物料供应筒体预先加热的同时继续进行物料供应。
此外，首先将棒材供应至熔化筒体，并且在熔化保持炉中的熔融物料的熔液表面达到足以浸没熔化从物料供应筒体处供应的棒材之后，将棒材供应至物料供应筒体，以及在棒材由物料供应筒体预先加热的同时继续进行物料供应；并且，同时进行利用熔化筒体来熔化棒材和在熔化保持炉中利用熔融物料来浸没熔化棒材。
发明效果
利用上述结构，因为利用熔化筒体将棒材熔化成熔融物料且熔融物料被供应向熔化保持炉，所以与棒材直接由炉体进行熔化的情况相比，保持在熔化保持炉中的熔融物料在启动成型时更快地到达规定的量，结果使得能够更快启动地成型。
此外，在熔融物料的熔液表面到达规定液位之后，因为从物料供应筒体插入和供应到熔化保持炉的棒材通过熔融物料的浸没熔化而熔化，所以在启动成型之后物料可响应于成型周期而熔化和保持，棒材没有完全地浸没在浸没熔化的熔融物料中，而是棒材在其浸没在熔融物料中的位置处开始熔化，并且由于所供应的棒材而导致的熔融物料温度降低仅仅是局部的。进一步说，如果棒材预先加热，因为与熔融物料的温差是很小，所以温差很快就消失了，整个熔融物料因此没有受到影响，并且从物料熔化保持装置供应到金属成型设备处的熔融物料温度始终是稳定的。
附图说明
图1是根据本发明的、设置有物料熔化保持装置的金属成型设备的侧视图，其中该物料熔化保持装置能够进行熔化和保持棒材的方法；
图2是金属成型设备的正视图；
图3是物料熔化保持装置以及注射筒体的纵向截面剖视图；
图4a和4b描述物料熔化保持方法，其中
图4a描述在成型启动时的方法；和
图4b描述在成型操作期间的方法。
具体实施方式
在所有附图中，附图标记1表示注射类型的金属成型设备的注射筒；附图标记2表示设置在注射筒1上并且与注射筒1的后部分隔开的注射驱动装置；和附图标记3表示设置在注射筒1前部的上方的物料熔化保持装置。注射筒1和注射驱动装置2通过分别设置在两边的杆4相互连接，而且通过将前、后支承架6和7(其与注射筒1和注射驱动装置2整体地形成)分别插入到一对平行的左、右支承轴10(其水平地设置在机座8的座板9上)内被水平地设置在机座8上。
注射筒1具有标准的结构，其中设置了注射柱塞13用于在筒体主单元11(其在一端部包括喷嘴12)的中心内侧前后自由地移动，并且供应口14设置在注射柱塞13缩回位置的顶部，如图3所示；当物料熔化保持装置3由直立在筒体主单元11后部上的机架15支承时，物料熔化保持装置3设置在筒体主单元11上的供应口14处。
物料熔化保持装置3包括由炉体31(其俯视图上是环形的)和储存筒体32构造而成的熔化保持炉30，其中炉体31在熔炉内的高度内比棒材的长度要短；储存筒体32的主体部分在炉体31的环形底面中心处从炉体31的底面向下整体地形成，储存筒体32的底部内壁形成为倾斜表面，该倾斜壁面是通过逐渐向下减少直径一直到位于底端中心处的流动出口32a而形成，并且储存筒体32保持着熔融物料；物料熔化筒体34和物料供应筒体35的底端插入到贯穿盖部件33而设置的各个孔内并与其接合；物料熔化筒体34和物料供应筒体35由在炉体31的顶部上彼此平行布置的筒体形成，且在长度上相等以及在竖直方向上较长。
夹在炉体31内部和储存筒体32之间、以便限制从炉体31进入储存筒体32内的例如淤泥沉淀物等杂质的穿孔板36，被设置在炉体31的底部上并且覆盖炉体31的底部。穿孔板36不是必需的，且如果熔融物料部分地熔化以及杂质几乎不沉淀，则不必使用穿孔板36。此外，由多个带式加热器组成的加热装置37、38和39被连接到炉体31、储存筒体32的主体部分、物料熔化筒体34和物料供应筒体35的外周边上。
熔化筒体34和物料供应筒体35是具有一定长度和直径的筒形体，其长度和直径使得能够储存至少两个标准尺寸(例如长度300mm、直径为60mm、对于镁合金大约需要十二分钟熔化时间)的棒材，如图4所示。在熔化筒体34内，底端开口34a的直径减少以在开口周边上形成台阶部分，并且物料支承轴34b水平地设置在接近开口的靠下部分中，从而供应以下功能：在筒体内保持棒材M，利用来自筒形体周边上的加热装置39的辐射热来加热棒材M，以及将熔化或部分熔化状态的物料供应至炉体31内。
此外，物料供应筒体35在炉体31中开口而不减少底部开口的直径，以便棒材M能够穿过插入盖部件33，一直炉体31的底表面开始支承棒材M，并且用作棒材M的预热筒体(其使用筒体周围的加热装置39)。
通过在筒体11(其设置有供应开14)上设置储存筒体32的底端部、通过使流动出32a紧邻供应开14的顶部、以及通过穿过一个部件16(其允许筒形体由于热膨胀而延伸)在机架15的顶端部分支承着熔化筒体34和物料供应筒体35的上部分，物料熔化保持装置3相对于注射筒1竖直地进行设置。
在所示的实施例中，尽管物料熔化保持装置3设置在注射类型的金属成型设备的注射筒1上，但是金属成型设备可以是冷腔室压铸机，并且物料熔化保持装置3设置在套筒(其内部容纳着柱塞)的进入开口上。
参考图4，将说明在成型开始时物料熔化保持装置3中的物料熔化情况。
首先，炉体1、储存筒体32、熔化筒体34通过加热装置37、38和39被加热到规定温度。如果金属材料是镁合金(AZ91D)，规定的温度是的600℃到660℃用于完全地熔化，570至585℃适于部分地熔化。此外，通过加热装置39将物料供应筒体35设定到适合预热的500至595℃。物料供应筒体35可以设置600℃至650℃，作为熔化筒体使用。
然后，例如氩等惰性气体从设置在炉体31顶部上的气体引导管41引入，以在炉体31、熔化筒体34和物料供应筒体35内形成惰性气体气氛。在内部温度到达规定温度之前或者之后，或者有可能在加热以前，棒材M从熔化筒体34和物料供应筒体35两者顶端处的开口被供应到筒体内。在供应棒材M之后，开口由穿孔盖关闭。
储存在熔化筒体34内的两个棒材M在筒体内被加热装置39熔化为完全熔化状态或部分熔化状态，并且作为熔融物料M1从底端开口34a流出并进入熔化保持炉30之内，如图4a所示。熔融物料M1从熔化筒体34中持续供应，同时棒材M额外地进行供应，直到熔液表面L达到规定液位为止。通过设置在炉体31顶部内侧的液位探测杆41来检测规定液位。
当物料由熔化筒体34熔化时，因为在筒体主体和棒材M周边之间的缝隙很小且棒材M的整个圆边通过辐射热进行加热，所以即使两个棒材M在筒体中熔化并且之后供应给熔化保持炉30，加热效率很高；该加热效率比在空闲的炉体中一次供应熔化多个类似的棒材要高，并且储存的熔融物料M1在熔化保持炉30内较早地达到规定液位。因此，需要起动成型的时间减少，且也较早地过渡到成型操作。
当出现如图4b所示、物料供应筒体35内的棒材M在熔融物料M1中浸没、加热和融化的情况时，停止向熔化筒体34供应棒材M，并且在筒体内的所有棒材M熔化和流出之后，停止利用熔化筒体34进行加热。随后，棒材M仅从物料供应筒体35供应到熔化保持炉内，并且通过熔化保持炉30中保持的熔融物料M1，物料的融化仅仅表现为浸没熔化。
在物料供应筒体35内，存放在筒体内的靠下棒材M从下端开口35a插入炉体31内，直到棒材M的底部开始由炉体31的圆底表面支承为止。因为棒材M在筒体内通过加热装置39预先加热，因此有可能在其它地方节省了预热棒材M的工作。在炉体31内，棒材M通过加热装置37加热，直到棒材M浸没在熔融物料M1之中为止；并且，在熔液表面L升高之后，棒材M在浸没之后通过熔融物料M1加热，并在浸没处开始熔化。因此，在熔化筒体34中融化的物料能够解决熔化保持炉30内的熔液表面L的波动。
因为在筒体内预先加热的棒材M和熔融物料M1之间的温差小于棒材M没有被预先加热的情况时的温差，所以由于棒材M浸没而导致的熔融物料M1暂时温度降低立刻得到恢复；并且，因为浸没熔化发生在炉体31中的浸没位置，在储存筒体32靠下部分的熔融物料不受到影响。因此，供应给注射筒1的熔融物料的温度没有波动，并且物料始终保持稳定的温度。
如果熔融物料M1的熔液表面L下降接近于规定液位容许范围的极限，则向物料供应筒体35供应棒材M，浸没和熔化棒材M，被保持的量增加，熔液表面L的液位维持在容许范围之内，且维持了规定的温度。此外，如果熔融物料M1的熔液表面L下降到容许程度以下且达到浸没熔化的极限，则启动已经停止的利用熔化筒体34进行的物料熔化，物料进行供应，从熔化筒体34将熔融物料M1供应到炉体31内，并且熔液表面L升高到规定液位。结果使得，可以继续对来自物料供应筒体35的棒材M1进行浸没熔化。
如上所述，虽然通过将棒材M供应到熔化筒体34和物料供应筒体35内来熔融物料，但是因为来自物料供应筒体35的棒材M熔化是随着炉体31内的浸没熔化而进行，所以当将棒材M供应给熔化筒体34时棒材M可以不必同时地供应给物料供应筒体35，并且当熔融物料M1的熔液表面L达到足以浸没棒材M的程度时可以将棒材M供应至物料供应筒体35；这几乎不延迟随后的浸没熔化，且几乎不引起熔化保持炉30内保持的熔融物料数量的减少。

Claims (4)

1.一种用于在金属成型设备的物料熔化保持装置中熔化棒材的方法，其中金属成型设备的物料熔化保持装置包括熔化保持炉的炉体，并且用于棒材的熔化筒体和用于将棒材直接供应到炉体内的物料供应筒体在炉体上相互平行地设置；在启动成型时，在将熔融物料从熔化筒体供应到熔化保持炉内之前使用熔化筒体来熔化棒材，并且随后从物料供应筒体供应到炉体底部的棒材被熔融物料所浸没和熔化，从而在启动成型之后在熔化保持炉中维持浸没熔化。
2.如权利要求1所述的、用于在金属成型设备的物料熔化保持装置中熔化棒材的方法，其特征在于：在启动成型时，棒材被供应至熔化筒体和物料供应筒体，并且在熔化保持炉中的熔融物料的熔液表面达到足以浸没熔化从物料供应筒体处供应的棒材之后，熔化筒体停止熔化所述棒材，以及在棒材由物料供应筒体预先加热的同时继续进行物料供应。
3.如权利要求1所述的、用于在金属成型设备的物料熔化保持装置中熔化棒材的方法，其特征在于：首先将棒材供应至熔化筒体，并且在熔化保持炉中的熔融物料的熔液表面达到足以浸没熔化从物料供应筒体处供应的棒材之后，将棒材供应至物料供应筒体，以及在棒材由物料供应筒体预先加热的同时继续进行物料供应。
4.如权利要求1所述的、用于在金属成型设备的物料熔化保持装置中熔化棒材的方法，其特征在于：同时进行利用熔化筒体来熔化棒材和在熔化保持炉中利用熔融物料来浸没熔化棒材。
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