CN101774007B - 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，包括液料室(1)、锤头(2)、封口滑道(3)、浇料口(4)、静止工作台(71)、封口刀(72)压射装置(76)。本发明采用将合金料液由下而上，先低压注入模具型腔中充型，再高压挤压，直至合金料液在模具型腔中冷却固化成型为制品的技术方案，克服了现有技术存在工序多、效率低、成本高、质量差、能耗大的问题与不足，所提供的一种合金液态挤压铸造成型装置及其工艺方法，使合金铸件制品无卷气，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，使合金液态成型生产达到了优质、高效、低成本、节能降耗的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金液态成型工艺方法及其装置，具体是指采取将合金料液由下而上注入模腔，通过液态低压充型、塑态高压挤压成型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，合金料液易与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、铝合金压射进入成型模具的型腔中，冷却定型完成制品的成型，该技术充型速度慢，时间长，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，该技术存在着锻件易被挤裂、锻裂，产生飞边、尺寸精度不高等成型缺陷，以及二次加工的能源消耗、工时浪费、综合成本高等不足。因此，现有技术存在工序多、效率低、成本高、质量差、能耗大的问题与不足。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用将炽热的液态合金料液由下而上，先低压注入模具型腔中充型，再高压挤压逐步冷却为塑态的合金料液，直至合金料液在模具型腔中冷却固化成型为制品的充型、挤压连续铸造成型的技术方案，提供一种合金液态挤压铸造成型装置及其工艺方法，旨在通过由下而上将合金料液注入模腔，充型挤压铸型时，空气处在合金料液的上面避免空气的卷入，通过一次性低压充型、高压挤压的连续铸造成型，使合金铸件制品达到无卷气，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，使合金液态成型生产达到高效率、低成本、品质优、节能降耗的目的。
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，包括液料室、锤头、封口滑道、浇料口、静止工作台、封口刀压射装置，其中：所述的液料室为垂直竖立设置在卧式压铸模具动、静模分型面的下部，由二爿半圆柱形有顶有底的凹槽合模形成的圆柱形合符缸腔，其中半爿凹槽垂直竖立设置在静模型腔的分型面的下部，另半爿凹槽垂直竖立设置在动模型芯分型面的下部，且位置相互对应；液料室的顶部中心设有竖直向上，由二爿半圆柱形的凹槽合模形成的圆柱形合符的流道与静模的型腔相通，其中半爿设在静模的分型面上，另半爿设在动模的分型面上，且位置相互对应；液料室的底部中心设有竖直向下，由二爿半圆柱形的凹槽合模形成的圆柱形合符通孔，其中半爿设在静模的分型面上，另半爿设在动模的分型面上，且位置相互对应；流道与型腔的接合部为设在静模的分型面上的半爿凹槽构成的内浇口；液料室位于静模的半爿顶壁上设有与所述封口滑道相连的凹槽，凹槽的上槽底与所述浇料口相通；
所述的锤头为钢制成的上大下小圆柱台阶形的活塞体；锤头上部大圆柱体滑动配合位于所述液料室的合符缸腔中；锤头下部小圆柱体向下滑动穿过所述液料室底部中心的合符通孔与所述压射装置相连；
所述的封口滑道为设在静模中的，截面为矩形的直通孔道；封口滑道的左端口与所述液料室顶壁上的凹槽相连，右端口穿过静模和所述静止工作台，从静止工作台的右面穿出；
所述的浇料口为设置在静模中，位于所述封口滑道位置的上方，从静模右侧外面由外向里，由上向下倾斜穿入静模中的外大里小漏斗状的孔道；浇料口位于静模内部的小口，经所述液料室顶壁上的凹槽与液料室相通，浇料口位于静模外部的大口与所述静止工作台的入料道相通；
所述的静止工作台为卧式压机装载压铸模具静模的固定工作台；静止工作台面上设有止动槽与静模的止动榫配合固定静模；设有穿过台面的与所述浇料口配合连通的漏斗形入料道；设有穿过台面的与静模中封口滑道连通的封口滑道；静止工作台的左下方设有支架，支架上固定支承所述压射装置，压射装置的活塞杆与所述锤头下部小圆柱体相连；
所述的封口刀为钢质的，截面为矩形的杆状体；封口刀截面尺寸与所述封口滑道和所述液料室顶壁上的凹槽滑动配合；封口刀滑动插于封口滑道中，封口刀的左端在封口时与液料室顶壁凹槽的左端齐平，封口刀的右端与封口油缸的的活塞杆相连，封口油缸固定在静止工作台封口滑道的出口处；
所述的压射装置为卧式压机通过控制油路切换，提供低压顶出和高压顶出功能的液压油缸动力装置。
各部件相互位置及连接关系为，压铸模具的静模装在卧式压机的静止工作台上，对接静模与静止工作台的封口滑道，插入封口刀，连接封口油缸，对接浇料口与入料道，对接止动榫与止动槽，连接锤头与压射装置；压铸模具的动模装在卧式压机的活动工作台上。
工作的起始状态为，卧式压机承载着压铸模具处于开模状态；封口油缸拉着封口刀缩回封口滑道中，液料室与浇料口处于相通状态；压射装置拉着锤头，锤头处于液料室的底部状态。
工艺方法
工艺步骤依次为合模、浇料、封口充型、挤压、断料、开模顶出；
步骤一、合模，卧式压机的活动工作台右移，动、静模合模；
步骤二、浇料，将炽热的液态的合金料液从入料道浇入浇料口中，合金料液靠重力沿浇料口的下端口，经过液料室顶壁上的凹槽，流入由锤头、液料室围成的腔室中；
步骤三、封口充型，封口油缸推动封口刀沿封口滑道插入液料室顶壁上的凹槽，封堵浇料口的下端口；之后压射装置控制锤头低压上顶，将合金料液充入由动模的型芯与静模的型腔围成的模腔中；由于封口刀的作用，阻止了已进入液料室中的合金料液被锤头上顶而从浇料口的下端口返回外溢；
步骤四、挤压，模腔充满后，压射装置控制锤头高压上顶，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，直至模腔中的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，卧式压机的尾部油缸右顶动模的脱模推动机构，脱模推动机构先推动切料刀在靠近制品的位置，将位于静模的内浇口、流道及液料室的冷料头，挤压出易折断的豁口，完成断料；同时，封口油缸拉动封口刀，回退复位；压射装置拉动锤头向下复位；
步骤六、开模顶出，卧式压机的活动工作台左移，动、静模开模，制品随动模、型芯左移，并将位于静模内浇口、流道及液料室的半爿冷料头拉出，同时，脱模推动机构推动顶杆右顶，将制品连同半爿冷料头一道顶出动模的型芯，制品脱模。
工作原理
由于垂直设置立式缸腔液料室，空气处在合金料液的上面，充型挤压铸型时，合金料液由下而上充入模腔，故，合金料液中不易卷入气体；取消了传统的外设料杯，液料室中的合金料液与内浇口接近，充型行程短、时间短，合金料液的温度损耗小，有利于液态低压充型、塑态高压挤压的连续铸造成型。
上述，本发明采用将炽热的液态合金料液由下而上，先低压注入模具型腔中充型，再高压挤压逐步冷却为塑态的合金料液，直至合金料液在模具型腔中冷却固化成型为制品的充型、挤压连续铸造成型的技术方案，克服了现有技术存在工序多、效率低、成本高、质量差、能耗大的问题与不足，所提供的一种合金液态挤压铸造成型装置及其工艺方法，通过由下而上将合金料液注入模腔，充型挤压铸型时，空气处在合金料液的上面避免空气的卷入，通过一次性低压充型、高压挤压的连续铸造成型，使合金铸件制品达到无卷气，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，使合金液态成型生产达到了高效率、低成本、品质优、节能降耗的目的。
附图说明
图1是本发明的合金液态挤压铸造成型装置的结构示意图；
图2是图1中A部的引出放大图；
图3是本发明的合金液态挤压铸造成型装置，工作在浇料时态的示意图；
图4是本发明的合金液态挤压铸造成型装置，工作在封口充型、挤压时态的示意图；
图5是本发明的合金液态挤压铸造成型装置，工作在开模顶出时态的示意图。
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：液料室1、锤头2、封口滑道3、浇料口4、动模5、型芯51、静模6、型腔61、流道62、内浇口63、止动榫64、卧式压机7、静止工作台71、封口刀72、封口油缸73、入料道74、止动槽75、压射装置76、支架77、活动工作台78、切料刀01、斜导柱02、滑块03、顶杆04、冷料头05、制品06、合金料液07。
具体实施方式
参阅图1～图5，本发明的一种合金液态挤压铸造成型装置及其工艺方法，包括液料室1、锤头2、封口滑道3、浇料口4、静止工作台71、封口刀72压射装置76，其中：所述的液料室1为垂直竖立设置在卧式压铸模具动、静模分型面的下部，由二爿半圆柱形有顶有底的凹槽合模形成的圆柱形合符缸腔，其中半爿凹槽垂直竖立设置在静模6型腔61的分型面的下部，另半爿凹槽垂直竖立设置在动模5型芯51分型面的下部，且位置相互对应；液料室的顶部中心设有竖直向上，由二爿半圆柱形的凹槽合模形成的圆柱形合符的流道62与静模6的型腔61相通，其中半爿设在静模6的分型面上，另半爿设在动模5的分型面上，且位置相互对应；液料室的底部中心设有竖直向下，由二爿半圆柱形的凹槽合模形成的圆柱形合符通孔，其中半爿设在静模6的分型面上，另半爿设在动模5的分型面上，且位置相互对应；流道62与型腔61的接合部为设在静模6的分型面上的半爿凹槽构成的内浇口63；液料室位于静模6的半爿顶壁上设有与所述封口滑道3相连的凹槽，凹槽的上槽底与所述浇料口4相通；
所述的锤头2为钢制成的上大下小圆柱台阶形的活塞体；锤头上部大圆柱体滑动配合位于所述液料室1的合符缸腔中；锤头下部小圆柱体向下滑动穿过所述液料室1底部中心的合符通孔与所述压射装置76相连；
所述的封口滑道3为设在静模6中的，截面为矩形的直通孔道；封口滑道的左端口与所述液料室1顶壁上的凹槽相连，右端口穿过静模6和所述静止工作台71，从静止工作台71的右面穿出；
所述的浇料口4为设置在静模6中，位于所述封口滑道3位置的上方，从静模6右侧外面由外向里，由上向下倾斜穿入静模6中的外大里小漏斗状的孔道；浇料口位于静模6内部的小口，经所述液料室1顶壁上的凹槽与液料室相通，浇料口位于静模6外部的大口与所述静止工作台71的入料道74相通；
所述的静止工作台71为卧式压机7装载压铸模具静模6的固定工作台；静止工作台面上设有止动槽75与静模6的止动榫64配合固定静模6；设有穿过台面的与所述浇料口4配合连通的漏斗形入料道74；设有穿过台面的与静模6中封口滑道3连通的封口滑道3；静止工作台的左下方设有支架77，支架77上固定支承所述压射装置76，压射装置76的活塞杆与所述锤头2下部小圆柱体相连；
所述的封口刀72为钢质的，截面为矩形的杆状体；封口刀截面尺寸与所述封口滑道3和所述液料室1顶壁上的凹槽滑动配合；封口刀72滑动插于封口滑道3中，封口刀72的左端在封口时与液料室1顶壁凹槽的左端齐平，封口刀72的右端与封口油缸73的的活塞杆相连，封口油缸73固定在静止工作台71封口滑道3的出口处；
所述的压射装置76为卧式压机7通过控制油路切换，提供低压顶出和高压顶出功能的液压油缸动力装置。
各部件相互位置及连接关系为，压铸模具的静模6装在卧式压机7的静止工作台71上，对接静模6与静止工作台71的封口滑道3，插入封口刀72，连接封口油缸73，对接浇料口4与入料道74，对接止动榫64与止动槽75，连接锤头2与压射装置76；压铸模具的动模5装在卧式压机7的活动工作台78上。
工作的起始状态为，卧式压机7承载着压铸模具处于开模状态；封口油缸73拉着封口刀72缩回封口滑道3中，液料室1与浇料口4处于相通状态；压射装置76拉着锤头2，锤头2处于液料室1的底部状态。
工艺方法
工艺步骤依次为合模、浇料、封口充型、挤压、断料、开模顶出；
步骤一、合模，卧式压机7的活动工作台78右移，动、静模合模；
步骤二、浇料，将炽热的液态的合金料液07从入料道74浇入浇料口4中，合金料液07靠重力沿浇料口4的下端口，经过液料室1顶壁上的凹槽，流入由锤头2、液料室1围成的腔室中；
步骤三、封口充型，封口油缸73推动封口刀72沿封口滑道3插入液料室1顶壁上的凹槽，封堵浇料口4的下端口；之后压射装置76控制锤头2低压上顶，将合金料液07充入由动模5的型芯51与静模6的型腔61围成的模腔中；由于封口刀72的作用，阻止了已进入液料室1中的合金料液07被锤头2上顶而从浇料口4的下端口返回外溢；
步骤四、挤压，模腔充满后，压射装置76控制锤头2高压上顶，挤压已充入模腔的，尚处在逐步冷却半凝状态的合金料液07排气、充实模腔，直至模腔中的合金料液07逐步从液态、塑态冷凝成型为刚性状态的制品06；
步骤五、断料，卧式压机7的尾部油缸右顶动模5的脱模推动机构，脱模推动机构先推动切料刀01在靠近制品06的位置，将位于静模6的内浇口63、流道62及液料室1的冷料头05，挤压出易折断的豁口，完成断料；同时，封口油缸73拉动封口刀72，回退复位；压射装置76拉动锤头2向下复位；
步骤六、开模顶出，卧式压机7的活动工作台78左移，动、静模开模，制品06随动模5、型芯51左移，并将位于静模6内浇口63、流道62及液料室1的半爿冷料头05拉出，同时，脱模推动机构推动顶杆04右顶，将制品06连同半爿冷料头05一道顶出动模5的型芯61，制品06脱模。
工作原理
由于垂直设置立式缸腔液料室，空气处在合金料液的上面，充型挤压铸型时，合金料液07由下而上充入模腔，故，合金料液07中不易卷入气体；取消了传统的外设料杯，液料室1中的合金料液07与内浇口63接近，充型行程短、时间短，合金料液07的温度损耗小，有利于液态低压充型、塑态高压挤压的连续铸造成型。
Claims (2)
1.一种合金液态挤压铸造成型装置，包括液料室(1)、锤头(2)、封口滑道(3)、浇料口(4)、静止工作台(71)、封口刀(72)、压射装置(76)，其特征在于：所述的液料室(1)为垂直竖立设置在卧式压铸模具动、静模分型面的下部，由二爿半圆柱形有顶有底的凹槽合模形成的圆柱形合符缸腔，其中半爿凹槽垂直竖立设置在静模(6)型腔(61)的分型面的下部，另半爿凹槽垂直竖立设置在动模(5)型芯(51)分型面的下部，且位置相互对应；液料室的顶部中心设有竖直向上，由二爿半圆柱形的凹槽合模形成的圆柱形合符的流道(62)与静模(6)的型腔(61)相通，其中半爿设在静模(6)的分型面上，另半爿设在动模(5)的分型面上，且位置相互对应；液料室的底部中心设有竖直向下，由二爿半圆柱形的凹槽合模形成的圆柱形合符通孔，其中半爿设在静模(6)的分型面上，另半爿设在动模(5)的分型面上，且位置相互对应；流道(62)与型腔(61)的接合部为设在静模(6)的分型面上的半爿凹槽构成的内浇口(63)；液料室位于静模(6)的半爿顶壁上设有与所述封口滑道(3)相连的凹槽，凹槽的上槽底与所述浇料口(4)相通；
所述的锤头(2)为钢制成的上大下小圆柱台阶形的活塞体；锤头上部大圆柱体滑动配合位于所述液料室(1)的合符缸腔中；锤头下部小圆柱体向下滑动穿过所述液料室(1)底部中心的合符通孔与所述压射装置(76)相连；
所述的封口滑道(3)为设在静模(6)中的，截面为矩形的直通孔道；封口滑道的左端口与所述液料室(1)顶壁上的凹槽相连，右端口穿过静模(6)和所述静止工作台(71)，从静止工作台(71)的右面穿出；
所述的浇料口(4)为设置在静模(6)中，位于所述封口滑道(3)位置的上方，从静模(6)右侧外面由外向里，由上向下倾斜穿入静模(6)中的外大里小漏斗状的孔道；浇料口位于静模(6)内部的小口，经所述液料室(1)顶壁上的凹槽与液料室相通，浇料口位于静模(6)外部的大口与所述静止工作台(71)的入料道(74)相通；
所述的静止工作台(71)为卧式压机(7)装载压铸模具静模(6)的固定工作台；静止工作台面上设有止动槽(75)与静模(6)的止动榫(64)配合固定静模(6)；设有穿过台面的与所述浇料口(4)配合连通的漏斗形入料道(74)； 设有穿过台面的与静模(6)中封口滑道(3)连通的封口滑道(3)；静止工作台的左下方设有支架(77)，支架(77)上固定支承所述压射装置(76)，压射装置(76)的活塞杆与所述锤头(2)下部小圆柱体相连；
所述的封口刀(72)为钢质的，截面为矩形的杆状体；封口刀截面尺寸与所述封口滑道(3)和所述液料室(1)顶壁上的凹槽滑动配合；封口刀(72)滑动插于封口滑道(3)中，封口刀(72)的左端在封口时与液料室(1)顶壁凹槽的左端齐平，封口刀(72)的右端与封口油缸(73)的的活塞杆相连，封口油缸(73)固定在静止工作台(71)封口滑道(3)的出口处；
所述的压射装置(76)为卧式压机(7)通过控制油路切换，提供低压顶出和高压顶出功能的液压油缸动力装置；
各部件相互位置及连接关系为，压铸模具的静模(6)装在卧式压机(7)的静止工作台(71)上，对接静模(6)与静止工作台(71)的封口滑道(3)，插入封口刀(72)，连接封口油缸(73)，对接浇料口(4)与入料道(74)，对接止动榫(64)与止动槽(75)，连接锤头(2)与压射装置(76)；压铸模具的动模(5)装在卧式压机(7)的活动工作台(78)上。
2.一种权利要求1所述的合金液态挤压铸造成型装置的合金液态挤压铸造成型工艺方法，其特征在于：所述的工艺步骤依次为，合模、浇料、封口充型、挤压、断料、开模顶出；
步骤一、合模，卧式压机(7)的活动工作台(78)右移，动、静模合模；
步骤二、浇料，将炽热的液态的合金料液(07)从入料道(74)浇入浇料口(4)中，合金料液(07)靠重力沿浇料口(4)的下端口，经过液料室(1)顶壁上的凹槽，流入由锤头(2)、液料室(1)围成的腔室中；
步骤三、封口充型，封口油缸(73)推动封口刀(72)沿封口滑道(3)插入液料室(1)顶壁上的凹槽，封堵浇料口(4)的下端口；之后压射装置(76)控制锤头(2)低压上顶，将合金料液(07)充入由动模(5)的型芯(51)与静模(6)的型腔(61)围成的模腔中；由于封口刀(72)的作用，阻止了已进入液料室(1)中的合金料液(07)被锤头(2)上顶而从浇料口(4)的下端口返回外溢；
步骤四、挤压，模腔充满后，压射装置(76)控制锤头(2)高压上顶，挤 压已充入模腔的，尚处在逐步冷却半凝状态的合金料液(07)排气、充实模腔，直至模腔中的合金料液(07)逐步从液态、塑态冷凝成型为刚性状态的制品(06)；
步骤五、断料，卧式压机(7)的尾部油缸右顶动模(5)的脱模推动机构，脱模推动机构先推动切料刀(01)在靠近制品(06)的位置，将位于静模(6)的内浇口(63)、流道(62)及液料室(1)的冷料头(05)，挤压出易折断的豁口，完成断料；同时，封口油缸(73)拉动封口刀(72)，回退复位；压射装置(76)拉动锤头(2)向下复位；
步骤六、开模顶出，卧式压机(7)的活动工作台(78)左移，动、静模开模，制品(06)随动模(5)、型芯(51)左移，并将位于静模(6)内浇口(63)、流道(62)及液料室(1)的半爿冷料头(05)拉出，同时，脱模推动机构推动顶杆(04)右顶，将制品(06)连同半爿冷料头(05)一道顶出动模(5)的型芯(61)，制品(06)脱模。
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