CN101618450A - 一种利用电磁力充型的间接挤压铸造方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用电磁力充型的间接挤压铸造方法及其装置。该方法利用电磁力通过传输管道将液态金属引入压室充填部分模具型腔，当模具型腔内的液态金属达到预定量时，停止液态金属传输；挤压冲头上行推动液态金属填充模具型腔中未充满部分，挤压冲头继续上行对液态金属进行挤压成形，同时传输管道内的液态金属在反向电磁力作用下流回保温炉。本发明方法简便、自动化程度高、稳定性好，专用装置的结构设计巧妙。液态金属通过封闭的传输管道进行传输与充型，减少了氧化和吸气；流速和流量可控，实现挤压铸造的定量化；在挤压成形的同时，使传输管道内的液态金属回流，提高了生产效率；减少了挤压冲头和压室的摩擦与磨损，提高了两者的使用寿命。

Description

一种利用电磁力充型的间接挤压铸造方法及其装置

技术领域

本发明涉及挤压铸造，具体是指一种利用电磁力作用将液态金属充填模具型腔的间接挤压铸造方法及其装置。

背景技术

挤压铸造也称液态模锻，该工艺是将一定的液态或半固态金属浇入模具型腔，通过挤压冲头以一定的挤压力作用于液态金属上，使之充分结晶、凝固和成形，从而获得所需形状零件的一种材料净精确成形方法。用这种工艺方法使液态金属在高压下凝固，能获得可热处理的高致密铸件。其中间接挤压铸造可以生产大型、复杂、尺寸精确的零件，代表着挤压铸造的主要发展方向。

现行的间接挤压铸造成形方法，由于主要采用人工将液态金属浇入压室的浇注方式(《铝合金支架间接挤压铸造的研究》，特种铸造及有色合金，2006，26(8)：492～495)，存在如下明显的缺点与不足：

1)用浇勺从坩埚中盛取金属熔体从压室口浇注，液态金属暴露在空气中，易氧化，且难以准确控制液态金属的浇注量；

2)液态金属从上至下地浇入压室，容易造成气体和夹杂物的卷入；

3)在上、下模具打开状态下进行浇注，从浇注到挤压的时间间隔较长，熔体不均匀，容易造成偏析，且液态金属的温度下降速度快，易氧化吸气；

4)为了防止压射前液态金属温度下降导致的质量缺陷，需要提高其熔炼温度，或者额外增加压室加热系统，能量消耗大。

中国发明专利ZL200310111172.8在利用立式压力机进行间接挤压铸造过程中，设计了一种压室侧定量浇注装置。液态金属能通过此浇注装置和浇口滑块进入压室，浇注完毕后浇口滑块可关闭压室。采用这种浇注方式能使浇注过程不受开、合模影响，从而提高生产效率。但是用该装置浇注时，液态金属利用重力从高处浇入压室，仍然容易造成气体和夹杂物的卷入；压室需要存储所有的液态金属，当生产大型零件时，挤压冲头运动距离很长，会增加压室和挤压冲头之间的摩擦和磨损，降低了两者的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种质量好、效率高、成形稳定的利用电磁力充型的间接挤压铸造成形方法。

本发明的另一个目的在于为实现利用电磁力充型的间接挤压铸造成形方法设计一个专用装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下措施：

一种利用电磁力充型的间接挤压铸造方法是利用电磁力通过传输管道将液态金属引入压室充填部分模具型腔，当模具型腔内的液态金属达到预定量时，停止液态金属传输；挤压冲头上行推动液态金属填充模具型腔中未充满部分，挤压冲头继续上行对液态金属进行挤压成形，同时传输管道内的液态金属在反向电磁力作用下流回保温炉。

当挤压冲头上行进行挤压成形时，所述挤压冲头行程不小于传输管道的出口高度；挤压冲头的一侧密封住传输管道的出口。

实现上述权利要求所述的一种利用电磁力充型的间接挤压铸造成形方法的装置是由保温炉、电磁泵、传输管道、压室、挤压冲头、定模具板、定模具、动模具、动模具垫块、顶出系统和动模具板所组成；它们之间及其与铸造机之间的联接关系如下：保温炉、传输管道、压室和模具型腔依次联接并相通；电磁泵安装在保温炉出口与传输管道入口的联接处；挤压冲头动配合安装与压室内，压室、定模具和动模具构成模具型腔；定模具与定模具板相连接，动模具、动模具垫块和动模具板相连接，挤压冲头与铸造机压射系统相连接。

所述挤压冲头的高度不小于传输管道的出口高度。

本发明装置用于立式间接挤压铸造时，压室与定模具板和定模具相连接；动模具板与铸造机哥林柱连接。

本发明装置用于水平间接挤压铸造时，压室与定模具、动模具相连接；定模具板、动模具板均与铸造机哥林柱相连接。

本发明与现有技术相比具有以下突出的优点：

1、由于本发明利用电磁力充型的间接挤压铸造的方法简便、避免了挤压铸造过程人工浇注，提高了成形的自动化程度、稳定性和效率，并且还有效地提高了间接挤压铸造的产品质量。

2、液态金属通过封闭的传输管道传输，与传统的浇注、充型方法相比，大大减少了液态金属的氧化和吸气。

3、本发明的方法可通过调整电磁泵的电流强度，精确控制液态金属的流速和流量，实现挤压铸造零件的定量化。

4、本发明的方法在电磁力作用下充填模具型腔，液态金属传输平稳，有利于熔体均匀化，避免偏析等生成。

5、本发明为实现电磁力充型的间接挤压铸造方法设计的专用装置的结构设计巧妙，由于挤压冲头6的高度不小于传输管道4的出口高度，在实施挤压成形过程中，能使挤压冲头的一侧顺利密封住传输管道的出口，同时改变电磁泵的电流方向，使传输管道内的液态金属进行回流，提高了生产效率。

6、由于本发明采用电磁力传输液态金属先充填部分模具型腔，因此压室仅需要存储挤压铸造的部分液态金属，挤压铸造过程挤压冲头运动距离大大缩短，可以减少其和压室相对运动所引起的摩擦与磨损，可提高了两者的使用寿命。

附图说明

图1为一种利用电磁力充型的立式间接挤压铸造装置的结构示意图；

其中：1-保温炉；2-电磁泵；3-液态金属；4-传输管道；5-压室；6-挤压冲头；7-定模具板；8-定模具；9-模具型腔；10-动模具；11-动模具垫块；12-顶出系统；13-动模具板；14-铸造机哥林柱。

图2为一种利用电磁力充型的水平间接挤压铸造装置的结构示意图；

图3为一种利用电磁力充型的间接挤压铸造方法的电磁力充填型腔过程示意图；

图4为一种利用电磁力充型的间接挤压铸造方法的挤压成形与液态金属回流过程示意图。

具体实施方式

通过如下实施例结合说明书附图对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例一

采用本发明生产铝合金支架。

本实施例的铸造机为16000KN的立式铸造机(型号LY-1600)，电磁泵系统为EMPS-LC，实现本发明方法的电磁力充型的立式间接挤压铸造的装置具体结构如图1所示。该装置是由保温炉1、电磁泵2、传输管道4、压室5、挤压冲头6、定模具板7、定模具8、动模具10、动模具垫块11、顶出系统12和动模具板13所组成；它们之间及其与铸造机之间的联接关系如下：保温炉1、传输管道4、压室5和模具型腔9依次联接并相通；电磁泵2安装在保温炉1出口与传输管道4入口的联接处；挤压冲头6动配合安装与压室5内，压室5、定模具8和动模具10构成模具型腔9；定模具8与定模具板7相连接，动模具10、动模具垫块11和动模具板13相连接，挤压冲头6与铸造机压射系统相连接，压室5与定模具板7和定模具8相连接；动模具板13与铸造机哥林柱14连接。

本实施例电磁力充型的间接挤压铸造的装置设定传输管道4的高度为60mm；挤压冲头6的高度为135mm。

本实施例的工艺流程为：

闭合模具→对模具施加锁模力→电磁力传输液态金属充填部分模具型腔→挤压冲头推动液态金属充填模具型腔内未充满部分→挤压冲头挤压成形且传输管道内液态金属回流→保压至凝固完毕→解除模具锁定并打开模具→顶出系统顶出铸件。

工艺流程包括如下步骤和工艺条件：

1)预热模具至280℃；

2)清理定模具和动模具表面、喷涂料；

3)利用铸造机合模油缸闭合模具，对模具施加锁模力；

4)启动电磁泵，利用电磁力传输液态金属充填模具型腔，通过电流强度调节控制铝合金液充型速度，其过程如图3所示，将保温炉1中的液态金属3即铝合金液通过传输管道4引入压室5并填充部分模具型腔9，其中电磁泵2中电流强度在80～300A范围调节；

5)利用铸造机压射油缸推动挤压冲头6上行，推动铝合金液3填充模具型腔9中未充满部分，挤压冲头6继续上行对铝合金液3进行挤压成形，挤压冲头总行程95mm；此时挤压冲头6的一侧密封住传输管道4的出口，改变电磁泵的电流方向，并将电流在60～100A范围内调节，产生的反向电磁力将传输管道4中的铝合金液3引回保温炉1，挤压成形与液态金属回流过程如图4所示；

6)保持挤压力至铸件完全凝固后，铸造机压射油缸回程，带动挤压冲头6复位；

7)铸造机合模油缸回程，提起动模具板13、动模具10和铸件；

8)顶出系统12下行打落铸件；

9)从第二步开始重复上述步骤，进行下一个工作循环。

实施例二

采用本发明生产铝合金轮毂。

本实施例的铸造机为20000KN的水平铸造机，电磁泵系统为EMPS-LC，实现电磁力充型的水平间接挤压铸造方法的装置具体结构如图2所示。该装置是由保温炉1、电磁泵2、传输管道4、压室5、挤压冲头6、定模具板7、定模具8、动模具10、动模具垫块11、顶出系统12和动模具板13所组成；它们之间及其与铸造机之间的联接关系如下：保温炉1、传输管道4、压室5和模具型腔9依次联接并相通；电磁泵2安装在保温炉1出口与传输管道4入口的联接处；挤压冲头6动配合安装与压室5内，压室5与定模具8、动模具10构成模具型腔9；定模具8与定模具板7相连接，动模具10、动模具垫块11和动模具板13依次连接；定模具板7、动模具板13均与铸造机哥林柱14相连接，挤压冲头6与铸造机压射系统相连接。

本实施例电磁力充型的水平间接挤压铸造的装置设定传输管道4的高度为80mm；挤压冲头6的高度为230mm。

本实施例的工艺流程同实施例1

工艺流程包括如下步骤和工艺条件：

1)预热模具至260℃；

2)清理定模具和动模具表面、喷涂料；

3)利用铸造机合模油缸闭合模具，对模具施加锁模力；

4)启动电磁泵，利用电磁力传输液态金属充填模具型腔，通过电流强度调节控制铝合金液充型速度，其过程如图3所示，将保温炉1中的液态金属3即铝合金液通过传输管道4引入压室5并填充部分模具型腔9，其中电磁泵2中电流强度在80～300A范围调节；

5)利用铸造机压射油缸推动挤压冲头6上行，推动铝合金液3填充模具型腔9中未充满部分，挤压冲头6继续上行对铝合金液3进行挤压成形，挤压冲头总行程140mm；此时挤压冲头6的一侧密封住传输管道的出口，从而改变电磁泵的电流方向，并将电流在90～120A范围内调节，产生的反向电磁力将传输管道4中的铝合金液3引回保温炉1，挤压成形与液态金属回流过程如图4所示；

6)保持挤压力至铸件完全凝固后，铸造机压射油缸回程，带动挤压冲头6复位；

7)铸造机合模油缸回程，打开动模具板13、动模具13和铸件；

8)顶出系统12前行顶出铸件；

9)从第二步开始重复上述步骤，进行下一个工作循环。

Claims (6)

1、一种利用电磁力充型的间接挤压铸造方法，其特征在于：该方法利用电磁力通过传输管道将液态金属引入压室充填部分模具型腔，当模具型腔内的液态金属达到预定量时，停止液态金属传输；挤压冲头上行推动液态金属填充模具型腔中未充满部分，挤压冲头继续上行对液态金属进行挤压成形，同时传输管道内的液态金属在反向电磁力作用下流回保温炉。

2、根据权利要求1所述的一种利用电磁力充型的间接挤压铸造方法，其特征在于：当挤压冲头上行进行挤压成形时，所述挤压冲头(6)行程不小于传输管道(4)的出口高度；挤压冲头(6)的一侧密封住传输管道(4)的出口。

3、实现上述权利要求所述的一种利用电磁力充型的间接挤压铸造方法的装置，其特征在于：该装置是由保温炉(1)、电磁泵(2)、传输管道(4)、压室(5)、挤压冲头(6)、定模具板(7)、定模具(8)、动模具(10)、动模具垫块(11)、顶出系统(12)和动模具板(13)所组成；它们之间及其与铸造机之间的联接关系如下：保温炉(1)、传输管道(4)、压室(5)和模具型腔(9)依次联接并相通；电磁泵(2)安装在保温炉(1)出口与传输管道(4)入口的联接处；挤压冲头(6)动配合安装在压室(5)内，压室(5)、定模具(8)和动模具(10)构成模具型腔(9)；定模具(8)与定模具板(7)相连接，动模具(10)、动模具垫块(11)和动模具板(13)相连接；挤压冲头(6)与铸造机压射系统相连接。

4、根据权利要求3所述的一种利用电磁力充型的间接挤压铸造装置，其特征在于：采用立式间接挤压铸造时，压室(5)与定模具板(7)和定模具(8)相连接；动模具板(13)与铸造机哥林柱(14)连接。

5、根据权利要求3所述的一种利用电磁力充型的间接挤压铸造装置，其特征在于：采用水平间接挤压铸造时，在合模状态下压室(5)与定模具(8)、动模具(10)相连接；定模具板(7)、动模具板(13)均与铸造机哥林柱(14)相连接。

6、根据权利要求3或4或5所述的一种利用电磁力充型的间接挤压铸造装置，其特征在于：所述挤压冲头(6)的高度不小于传输管道(4)的出口高度。

Images