CN101704088B - 合金液态挤压铸造成型装置及其工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合金液态挤压铸造成型装置，包括锤头(1)、静模(2)、动模(3)、浇料口(4)。本发明采用在立式压铸模具一侧的分型面处设置动静模各占半爿的斜向朝下的漏斗状浇料口，在静模上设置缸腔式液料室和活塞式带封口刀的锤头，控制锤头上顶的同时封口刀封住浇料进口，先低压快速向模腔充入液料，再高压低速挤压已充入模腔的半凝料，半凝料在高压低速挤压中逐步冷凝成型的技术方案，所提供的一种合金液态挤压铸造成型装置及其工艺方法，在同一模腔中，集低压充型、高压挤压的全功能铸造功能于一身，使合金铸件的成型达到了无卷气、无冷隔、无欠铸、无锻裂、无飞边、组织紧密、晶粒细密、机械性能高、可以进行热处理和焊接、尺寸精度高、节能、成本低的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金液态挤压铸造装置和工艺，具体是指利用立式挤压设备的装载，集模具、挤压铸造功能于一体，实现合金液态挤压铸造成型精密合金铸件的一种合金液态挤压铸造成型装置及其工艺方法。
背景技术
现有技术的合金液态成型工艺分为，高压铸造法、低压铸造法(含重力铸造)和铸造锻压法；
高压铸造法是通过压铸机用高压高速将炽热液态的镁、铝合金压射入成型模具的型腔中冷却定型来完成制品的成型，该技术具有充型速度快的特点，适用于薄壁复杂件的生产，但压射过程中常出现排气不良，合金液易卷气一同压铸进模具，使铸件组织含气，还伴有冷隔、欠铸等缺陷，导致制品的机械性能降低，且不能进行热处理和焊接；
低压铸造法(含重力铸造)是通过压铸机用低压低速将炽热液态的镁、铝合金压射入成型模具的型腔中冷却定型来完成制品的成型，该技术充型速度慢，在时间上模具排气较充分，制品的含气量比高压法明显减少，但制品因在冷却凝固过程中所受的压力不足，冷却后虽不含气却组织疏松，晶粒粗大，机械性能较低，需通过后序的热处理或锻压来强化；
铸造锻压法是采用低压或重力铸造等方式先生产出铸件毛坯，再将铸件毛坯加热后通过模具进行挤压锻造，该技术存在着锻件挤裂、锻裂、飞边、尺寸精度不高等成型缺陷，以及二次加工的能源、工时浪费、成本高等不足。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用在立式压铸模具一侧的分型面处设置动静模各占半爿的斜向朝下的漏斗状浇料口，在静模上设置缸腔式液料室和活塞式带封口刀的锤头，控制锤头上顶，同时封口刀封住浇料进口，先低压快速向模腔充入液料，再高压低速挤压已充入模腔的半凝料，使半凝料在高压低速挤压中逐步冷凝成型的技术方案，提供一种合金液态挤压铸造成型装置及其工艺方法，旨在通过在同一模腔中，集低压充型、高压挤压的全功能铸造功能于一身，使合金铸件的成型达到无卷气，无冷隔、无欠铸、无锻裂、无飞边、组织紧密、晶粒细密、机械性能高、可以进行热处理和焊接、尺寸精度高、节能、成本低的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种合金液态挤压铸造成型装置及其工艺方法，包括合金液态挤压铸造成型装置和合金液态挤压铸造工艺方法，其中：所述的合金液态挤压铸造成型装置，包括锤头、静模、动模、浇料口，其中，所述的锤头为钢制的圆柱形台阶活塞柱体，锤头的上端面设有沿右侧面向上延伸的圆环缺形柱体构成的封口刀，封口刀顶部中心沿直径线设有一段垂直向下的槽形垭口槽；所述的静模为立式压铸模具的下模部分，其上面设有型芯，型芯右侧的分型面上设有凹槽构成的内浇口流道，在靠近型芯的内浇口流道的凹槽底部设置切料刀，内浇口流道的右端与液料室的左上口沿相通；所述的液料室为与所述锤头滑动配合的圆形台阶通孔的缸腔，所述锤头的封口刀朝上且靠在液料室的右内壁，滑动置于液料室内腔中，封口刀的顶部斜坡向上露出所述动模的分型面，封口刀的垭口槽底与位于静模的半爿所述浇料口的斜面齐平；所述的动模为立式压铸模具的上模部分，动模下面设有型腔，型腔的右侧设有与置于静模液料室内腔中的所述锤头的封口刀的位置对应的滑动配合的圆缺形通孔构成的滑道，滑道的下端口与位于动模的半爿所述浇料口的斜面齐平；所述的浇料口为在设置在立式压铸模具侧面的分型线处，由动、静模各占半爿，合模时构成外大里小，由上向下倾斜的漏斗状的孔道；浇料口的下端孔深入模具中与所述静模的液料室的右上口沿相通。
应用连接关系
锤头的底部与变压变速油缸相连，变压变速油缸为通过控制油路切换，向伺服机构提供快速低压顶出和慢速高压顶出功能的一种双缸串连液压油缸；动、静模设有常规的脱模顶杆、斜导柱、滑块以及脱模顶杆、切料刀的脱模推动机构；本装置应用时装载于立式挤压压机上，其中，动模3装在压机中部的活动梁上，静模装在压机下部的静止工作台上，静模的脱模推动机构与压机的下油缸相连。
适应性设计拓展
适应于不同的制品与成型模具，锤头的形状可以为多样，参阅图3、图4；
适用于长方体边进料成型模具的锤头形状为长圆柱形，其封口刀设于长边一侧，与其滑动配合的静模液料室横断面亦为长圆形；
适用于中心进料成型模具的锤头形状为下大上小的同心圆柱台阶形，其上部较小直径的同心圆柱体即为封口刀体，圆柱封口刀体的顶部无需垭口槽，与圆柱封口刀体滑动配合的动模滑道为圆形通孔。
所述的合金液态挤压铸造工艺方法，步骤依次为合模、浇料、充型、挤压、断料、开模顶出；
步骤一、合模，压机中部的活动梁下压，动、静模合模；
步骤二、浇料，将炽热的液态的合金料液通过自动机械或手动工具浇入浇料口中，合金料液靠重力沿浇料口的下端孔，流过锤头封口刀的垭口槽，流入由锤头、液料室围成的腔室中；
步骤三、充型，变压变速油缸控制锤头低压快速上顶，将合金料液快速充入由动模型腔与静模型芯围成的模腔中，与此同时，锤头封口刀的垭口槽随之沿静模的滑道上移，垭口槽下的封口刀的柱壁封堵住浇料进口，以阻止液料室中上顶的合金料液从浇料进口处外溢；
步骤四、挤压，模腔充满后，变压变速油缸控制锤头高压低速上顶，挤压已充入模腔的，尚处在逐步冷却半凝状态的合金料液排气、充实模腔，直至模腔中合金料液逐步从液态、塑态冷凝成型为刚性状态的制品；
步骤五、断料，压机的下油缸上顶静模的脱模推动机构，脱模推动机构先推动切料刀在靠近制品的位置，将位于静模内浇口流道及液料室的冷料头，挤压出易折断的豁口，完成断料；
步骤六、开模顶出，压机中部的活动梁上升压，动、静模开模，同时，脱模推动机构推动顶杆上升，将制品连同冷料头一道顶出脱离静模型芯和液料室，制品脱模。
优势原理
采用立式压机和液料室使空气在合金料液的上面，挤压时容易排气；由于取消了传统的外设料杯，液料室中的合金料液液面与内浇口接近，合金料液在充型时只需要排除模腔中的气体；由于合金料液首先浇入静模的液料室中，锤头上顶合金料液充型动作的行程较短，合金料液的温度损耗不大，使充型过程接近于传统的低压入料，且时间更短；既能够加工低压、普通压铸的产品也可加工挤压铸造的产品，具备低压充型、高压挤压的全功能铸造功能，因此是真正意义上的全功能的挤压铸造装置。
上述，本发明采用在立式压铸模具一侧的分型面处设置动静模各占半爿的斜向朝下的漏斗状浇料口，在静模上设置缸腔式液料室和活塞式带封口刀的锤头，控制锤头上顶，同时封口刀封住浇料进口，先低压快速向模腔充入液料，再高压低速挤压已充入模腔的半凝料，使半凝料在高压低速挤压中逐步冷凝成型的技术方案，所提供的一种合金液态挤压铸造成型装置及其工艺方法，通过在同一模腔中，集低压充型、高压挤压的全功能铸造功能于一身，使合金铸件的成型达到了无卷气、无冷隔、无欠铸、无锻裂、无飞边、组织紧密、晶粒细密、机械性能高、可以进行热处理和焊接、尺寸精度高、节能、成本低的目的。
附图说明
图1是本发明的全功能合金液态铸造锻压成型装置的结构剖视示意图；
图2是本发明的全功能合金液态铸造锻压成型装置的锤头部件的轴测示意图；
图3是本发明的全功能合金液态铸造锻压成型装置，适用于长方体边进料成型模具的长圆柱形锤头部件的轴测示意图；
图4是本发明的全功能合金液态铸造锻压成型装置，适用于中心进料成型模具的同心圆柱台阶形锤头部件的轴测示意图；
图5是本发明的全功能合金液态铸造锻压成型装置，工作在合模、浇料时态的示意图；
图6是本发明的全功能合金液态铸造锻压成型装置，工作在低压充型时态的示意图；
图7是本发明的全功能合金液态铸造锻压成型装置，工作在高压挤压时态的示意图；
图8是本发明的全功能合金液态铸造锻压成型装置，工作在开模顶出时态的示意图；
图9是本发明的全功能合金液态铸造锻压成型装置，应用时装载于立式挤压机上位置的示意图。
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。
图中：锤头1、封口刀11、垭口槽111、静模2、液料室21、型芯22、内浇口23、切料刀24、动模3、型腔31、滑道32、浇料口4、斜导柱01、滑块02、顶杆03、冷料头04、制品05、合金料液06、压机07、长圆柱形锤头08、同心圆柱台阶形锤头09、变压变速油缸010。
具体实施方式
参阅图1～图9，本发明的一种合金液态挤压铸造成型装置及其工艺方法，包括合金液态挤压铸造成型装置和合金液态挤压铸造工艺方法，其中：所述的合金液态挤压铸造成型装置，包括锤头1、静模2、动模3、浇料口4，其中，所述的锤头1为钢制的圆柱形台阶活塞柱体，锤头的上端面设有沿右侧面向上延伸的圆环缺形柱体构成的封口刀11，封口刀11顶部中心沿直径线设有一段垂直向下的槽形垭口槽111；所述的静模2为立式压铸模具的下模部分，其上面设有型芯22，型芯22右侧的分型面上设有凹槽构成的内浇口23流道，在靠近型芯22的内浇口23流道的凹槽底部设置切料刀24，内浇口23流道的右端与液料室21的左上口沿相通；所述的液料室21为与所述锤头滑动配合的圆形台阶通孔的缸腔，所述锤头的封口刀11朝上且靠在液料室21的右内壁，滑动置于液料室21内腔中，封口刀11的顶部斜坡向上露出所述动模3的分型面，封口刀11的垭口槽111底与位于静模2的半爿所述浇料口4的斜面齐平；所述的动模3为立式压铸模具的上模部分，动模下面设有型腔31，型腔31的右侧设有与置于静模2液料室21内腔中的所述锤头1的封口刀11的位置对应的滑动配合的圆缺形通孔构成的滑道32，滑道32的下端口与位于动模3的半爿所述浇料口4的斜面齐平；所述的浇料口4为在设置在立式压铸模具侧面的分型线处，由动、静模各占半爿，合模时构成外大里小，由上向下倾斜的漏斗状的孔道；浇料口的下端孔深入模具中与所述静模2的液料室21的右上口沿相通。
应用连接关系
锤头1的底部与变压变速油缸010相连，变压变速油缸010为通过控制油路切换，向伺服机构提供快速低压顶出和慢速高压顶出功能的一种双缸串连液压油缸；动、静模设有常规的脱模顶杆03、斜导柱01、滑块02以及脱模顶杆03、切料刀24的脱模推动机构；本装置应用时装载于立式挤压压机07上，其中，动模3装在压机07中部的活动梁上，静模2装在压机07下部的静止工作台上，静模2的脱模推动机构与压机的下油缸相连。
适应性设计拓展
适应于不同的制品与成型模具，锤头的形状可以为多样，参阅图3、图4；
适用于长方体边进料成型模具的锤头形状为长圆柱形，长圆柱形锤头08的封口刀11设于长边一侧，与其滑动配合的静模液料室21横断面亦为长圆形；
适用于中心进料成型模具的锤头形状为下大上小的同心圆柱台阶形，同心圆柱台阶形锤头09的上部较小直径的同心圆柱体即为封口刀体，圆柱封口刀体的顶部无需垭口槽，与圆柱封口刀体滑动配合的动模滑道为圆形通孔。
所述的合金液态挤压铸造工艺方法，步骤依次为合模、浇料、充型、挤压、断料、开模顶出；
步骤一、合模，压机07中部的活动梁下压，动、静模合模；
步骤二、浇料，将炽热的液态的合金料液06通过自动机械或手动工具浇入浇料口4中，合金料液06靠重力沿浇料口4的下端孔，流过锤头1封口刀11的垭口槽111，流入由锤头1、液料室21围成的腔室中；
步骤三、充型，变压变速油缸010控制锤头1低压快速上顶，将合金料液06快速充入由动模3型腔31与静模2型芯22围成的模腔中，与此同时，锤头1封口刀11的垭口槽111随之沿静模的滑道32上移，垭口槽111下的封口刀11的柱壁封堵住浇料进口，以阻止液料室21中上顶的合金料液06从浇料进口处外溢；
步骤四、挤压，模腔充满后，变压变速油缸010控制锤头1高压低速上顶，挤压已充入模腔的，尚处在逐步冷却半凝状态的合金料液06排气、充实模腔，直至模腔中合金料液06逐步从液态、塑态冷凝成型为刚性状态的制品05；
步骤五、断料，压机的下油缸上顶静模的脱模推动机构，脱模推动机构先推动切料刀24在靠近制品05的位置，将位于静模2内浇口23流道及液料室21的冷料头04，挤压出易折断的豁口，完成断料；
步骤六、开模顶出，压机07中部的活动梁上升压，动、静模开模，同时，脱模推动机构推动顶杆03上升，将制品05连同冷料头04一道顶出脱离静模2型芯22和液料室21，制品05脱模。
Claims (3)
1.一种合金液态挤压铸造成型装置，包括锤头(1)、静模(2)、动模(3)、浇料口(4)，其特征在于：所述的锤头(1)为钢制的圆柱形台阶活塞柱体，锤头的上端面设有沿右侧面向上延伸的圆环缺形柱体构成的封口刀(11)，封口刀(11)顶部中心沿直径线设有一段垂直向下的槽形垭口槽(111)；所述的静模(2)为立式压铸模具的下模部分，其上面设有型芯(22)，型芯(22)右侧的分型面上设有凹槽构成的内浇口(23)流道，在靠近型芯(22)的内浇口(23)流道的凹槽底部设置切料刀(24)，内浇口(23)流道的右端与液料室(21)的左上口沿相通；所述的液料室(21)为与所述锤头滑动配合的圆形台阶通孔的缸腔，所述锤头的封口刀(11)朝上且靠在液料室(21)的右内壁，滑动置于液料室(21)内腔中，封口刀(11)的顶部斜坡向上露出所述动模(3)的分型面，封口刀(11)的垭口槽(111)底与位于静模(2)的半爿所述浇料口(4)的斜面齐平；所述的动模(3)为立式压铸模具的上模部分，动模下面设有型腔(31)，型腔(31)的右侧设有与置于静模(2)液料室(21)内腔中的所述锤头(1)的封口刀(11)的位置对应的滑动配合的圆缺形通孔构成的滑道(32)，滑道(32)的下端口与位于动模(3)的半爿所述浇料口(4)的斜面齐平；所述的浇料口(4)为在设置在立式压铸模具侧面的分型线处，由动、静模各占半爿，合模时构成外大里小，由上向下倾斜的漏斗状的孔道；浇料口的下端孔深入模具中与所述静模(2)的液料室(21)的右上口沿相通；
应用连接关系为，锤头(1)的底部与变压变速油缸(010)相连，变压变速油缸(010)为通过控制油路切换，向伺服机构提供快速低压顶出和慢速高压顶出功能的一种双缸串连液压油缸；动、静模设有常规的脱模顶杆(03)、斜导柱(01)、滑块(02)以及脱模顶杆(03)、切料刀(24)的脱模推动机构；本装置应用时装载于立式挤压压机(07)上，其中，动模(3)装在压机(07)中部的活动梁上，静模(2)装在压机(07)下部的静止工作台上，静模(2)的脱模推动机构与压机的下油缸相连。
2.一种采用权利要求1所述装置进行合金液态挤压铸造的工艺方法，其特征在于：工艺步骤依次为合模、浇料、充型、挤压、断料、开模顶出；
步骤一、合模，压机(07)中部的活动梁下压，动、静模合模；
步骤二、浇料，将炽热的液态的合金料液(06)通过自动机械或手动工具浇入浇料口(4)中，合金料液(06)靠重力沿浇料口(4)的下端孔，流过锤头(1)封口刀(11)的垭口槽(111)，流入由锤头(1)、液料室(21)围成的腔室中；
步骤三、充型，变压变速油缸(010)控制锤头(1)低压快速上顶，将合金料液(06)快速充入由动模(3)型腔(31)与静模(2)型芯(22)围成的模腔中，与此同时，锤头(1)封口刀(11)的垭口槽(111)随之沿静模的滑道(32)上移，垭口槽(111)下的封口刀(11)的柱壁封堵住浇料进口，以阻止液料室(21)中上顶的合金料液(06)从浇料进口处外溢；
步骤四、挤压，模腔充满后，变压变速油缸(010)控制锤头(1)高压低速上顶，挤压已充入模腔的，尚处在逐步冷却半凝状态的合金料液(06)排气、充实模腔，直至模腔中合金料液(06)逐步从液态、塑态冷凝成型为刚性状态的制品(05)；
步骤五、断料，压机的下油缸上顶静模的脱模推动机构，脱模推动机构先推动切料刀(24)在靠近制品(05)的位置，将位于静模(2)内浇口(23)流道及液料室(21)的冷料头(04)，挤压出易折断的豁口，完成断料；
步骤六、开模顶出，压机(07)中部的活动梁上升压，动、静模开模，同时，脱模推动机构推动顶杆(03)上升，将制品(05)连同冷料头(04)一道顶出脱离静模(2)型芯(22)和液料室(21)，制品(05)脱模。
3.根据权利要求1所述的一种合金液态挤压铸造成型装置，其特征在于：所述的锤头形状的适应性设计拓展为，适用于长方体边进料成型模具的锤头形状为长圆柱形，长圆柱形锤头(08)的封口刀设于长边一侧，与其滑动配合的静模液料室(21)横断面亦为长圆形；适用于中心进料成型模具的锤头形状为下大上小的同心圆柱台阶形，同心圆柱台阶形锤头(09)的上部较小直径的同心圆柱体即为封口刀体，圆柱封口刀体的顶部无需垭口槽，与圆柱封口刀体滑动配合的动模滑道为圆形通孔。
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