CN102218523A - 一种挤压铸造压室温度的调节方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挤压铸造压室温度的调节方法及系统。该方法包括：沿布置在挤压铸造压室壁内的导热油通道流动的导热油与压室、压室内的金属熔液进行热交换；通过调节导热油的温度和流量，控制压室和金属熔液所需的温度。实现上述调节方法的系统，压室是由外套管壁和内套管壁装配而成，外套管内壁和内套管外壁分别开设互相对应的导热油流通槽，装配后构成压室壁内均匀分布的导热油通道，其进油口和出油口裸露在压室的下端。本发明可使压室受热均匀，并充分利用了导热油的热量，提高了压室的热交换效率，保持冲头与挤压铸造压室壁的配合间隙相对稳定，避免了压室壁与冲头的过度摩擦和磨损，改善了冲头运动，提高了挤压铸造压室和冲头寿命。

Description

一种挤压铸造压室温度的调节方法及系统

技术领域

本发明涉及挤压铸造设备，具体为一种挤压铸造压室温度的调节方法及系统。

背景技术

挤压铸造是对铸型型腔内的液态金属施加较高的机械压力，并使其成形和凝固，从而获得铸件的一种工艺方法。挤压铸造设备的压射系统主要由压室和冲头组成，压射系统提供了从金属熔液充填模具到完全凝固过程中所需的压力。在压射过程中，一般首先将金属熔液浇入压室当中，然后冲头向上运动将金属熔液充填模具型腔，完成充型过程。

在充型过程中，压室的温度对铸件质量和挤压铸造设备正常运行有着重要的影响。如果压室温度较低，高温的金属熔液浇入到压室中后温度会急剧下降，其流动性和充型能力都会受到影响，造成铸件充型不足、缩孔、缩松、表面冷隔等质量缺陷，甚至金属熔液在压室中发生凝固，造成设备无法正常生产。压室温度过高，压室壁的热膨胀就会变大，使压室内壁与冲头的间隙变大，金属液就会渗入间隙，造成漏液；金属液凝固还会出现冲头卡死在压室中，无法正常生产。在每一个工作循环中金属熔液在压室中停留的时间只有4-5秒钟，其余时间压室中没有金属熔液，实际上在挤压铸造生产中压室和冲头会反复的承受热冲击，由于受热不均匀，压室和冲头的热变形并不一致，此外压室不同部位的热变形也不一致，这会导致冲头在压室中的运动不顺畅，这将严重影响冲头和压室的使用寿命。因此对压室进行温度控制是十分必要。通过对压室的温控，使压室和冲头的保持在一个热平衡状态，压室和冲头的变形保持一致，高质量的完成金属液充型过程；避免工艺循环中带来的热冲击，提高压室和冲头的使用寿命。

现有的挤压铸造设备中，只是对压室进行加热，并没有实现实质意义上的温度控制。常规的压室加热方式是在压室外圈布置电加热管，然后再布置上保温层，通过电加热管对压室进行加热。例如中国发明专利200910036626.7所设计的一种挤压铸造机中就采用了这样的结构。这种结构虽然解决了金属熔液在压室中热量散失造成熔液温度下降影响铸件质量的问题，但是还存在如下不足之处：

(1)只能被动地进行加热，无法主动地控制压室温度，设备对压室温控的干预能力有限，难以实现工艺对压射系统温度的要求，压射系统的温度始终会存在波动，热应力还是始终会伴随整个生产过程。

(2)电加热管是绕在压室的外侧，电加热管首先加热压室外壁，然后才能将热量传递到压室的各个部位，这种加热方法本身就造成压室内外受热不均匀，而且也影响了热传递的速度，降低了热传递的效率。

(3)压室最上部要与模具相配合，没有空间布置电加热管，使得只能在压室偏下部分进行加热，压室上下部位受热不均匀，造成压室在工作过程中受到额外的热应力，影响压室与冲头之间的配合，也降低了压室的使用寿命。

(4)电加热管与压室壁相接触，电加热管一旦漏电将造成挤压铸造设备整体短路，造成安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有挤压铸造设备压室温控方法的不足，通过对导热油的温度控制，实现对挤压铸造压室温度的调节，提供一种受热均匀、高效的挤压铸造压室温度的调节方法。

本发明的另一个目的在于为挤压铸造压室温度调节方法设计一套挤压铸造压室温度的调节系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下措施：

一种挤压铸造压室温度的调节方法，其特征在于，该方法包括：

(1)沿布置在挤压铸造压室壁内的导热油通道中流动的导热油与压室、压室内的金属熔液进行热交换；

(2)通过调节导热油的温度和流量，控制并维持压室和金属熔液所需的温度。

所述导热油温度的调节是通过热交换装置对导热油进行加热或冷却实现。

所述导热油为循环使用，其循环路径为导热油在循环泵的作用下从储油槽中流出，经热交换装置加热或冷却到工艺所需温度，再经过输油管输送到导热油通道进油口，然后在挤压铸造压室壁内沿导热油通道流动，在导热油流动过程中与挤压铸造压室、压室内的金属熔液进行热交换，并维持挤压铸造压室和金属熔液温度的相对稳定，最后从导热油通道出油口流出并经滤油器和膨胀槽流回到储油槽。

实现上述挤压铸造压室温度的调节方法的系统，其特征在于：该系统由开设在挤压铸造压室壁内带有进油口和出油口的导热油通道、温度检测装置、滤油器、膨胀槽、注油泵、储油槽、油压表、循环泵和热交换装置组成；它们的联接关系如下：所述导热油通道的进油口和出油口裸露在挤压铸造压室的下端；储油槽、循环泵、热交换装置、与进油口通过输油管依次相联，出油口、滤油器、膨胀槽与储油槽通过输油管依次相联，注油泵与储油槽也通过输油管相联；连接滤油器与膨胀槽的输油管，和连接储油槽与循环泵的输油管上分别装有油压表；监测挤压铸造压室温度的温度检测装置通过信号传输线分别与热交换装置和挤压铸造压室相联。

所述挤压铸造压室由外套管壁和内套管壁两部分装配而成，外套管壁内壁和内套管壁外壁分别均匀开有互相对应的导热油流通槽，外套管壁内壁和内套管壁外壁装配后，两者的导热油流通槽构成挤压铸造压室壁内的导热油通道。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明导热油通道是均匀布置在挤压铸造压室壁内部，挤压铸造压室可以整体与导热油进行热交换，不仅不影响挤压铸造压室与模具相配合，而且挤压铸造压室传热均匀，减少了挤压铸造压室不同部位热变形的差异和热应力，避免挤压铸造压室产生热裂纹等疲劳缺陷，提高挤压铸造压室的使用寿命。

2、本发明导热油是在挤压铸造压室壁内部流动，导热油与挤压铸造压室热交换充分，有效减少了导热油向挤压铸造压室周围空气进行热辐射的机率，提高了热交换效率。

3、通过对导热油的温度和流量控制，实现对挤压铸造压室温度的调节，有利于维持压射系统保持热平衡状态，压室与冲头的热变形保持相对的一致，保持两者的配合间隙相对稳定，避免了冲头与挤压铸造压室内壁的过度摩擦与磨损，也防止冲头与挤压铸造压室间隙过大造成金属熔液将挤压铸造压室与冲头粘结的现象，使冲头在挤压铸造压室中的运动保持顺畅，从而有效地提高了冲头的使用寿命。

4、在生产循环开始前可以通过导热油预热挤压铸造压室达到一定温度，使压室和金属熔液可以很快达到稳定的温度，有效减少了挤压铸造压室达到温度稳定状态所需的工作循环个数。

5、可以通过控制导热油的温度和流量，控制金属熔液的温度以适应不同铸件的工艺要求。

附图说明

图1为一种挤压铸造压室温度的调节系统的结构示意图；

图2为挤压铸造压室三维结构示意剖视图；

图3为挤压铸造压室内套管壁三维结构示意图。

其中：1-进油口；2-出油口；3-挤压铸造压室；4-导热油通道；5-温度检测装置；6-信号传输线；7-滤油器；8-膨胀槽；9-注油泵；10-储油槽；11-油压表；12-循环泵；13-输油管；14-热交换装置；15-密封圈；16-外套管壁；17-内套管壁；18-密封圈槽；19-导热油流通槽。

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。

如图1所示是一种包括挤压铸造压室3的挤压铸造压室温度的调节系统，它由进油口1、出油口2、导热油通道4、温度检测装置5、信号传输线6、滤油器7、膨胀槽8、注油泵9、储油槽10、油压表11、循环泵12、输油管13和热交换装置14组成。如图2所示，挤压铸造压室3由外套管壁16和内套管壁17两部分装配而成，外套管壁16内壁和内套管壁17外壁分别开有互相对应的导热油流通槽19，外套管壁16内壁和内套管壁17外壁装配后，两者的导热油流通槽19构成挤压铸造压室壁内导热油通道4。所述导热油通道4均匀开设在挤压铸造压室3壁内，如图3所示，位于挤压铸造压室壁内的导热油通道4是沿着挤压铸造压室壁由下到上呈矩形波状布置，导热油通道4的进油口1和出油口2裸露在挤压铸造压室3的下端。在挤压铸造压室3的上端和下端分别开有安装密封圈15的密封圈槽18。调节系统的联接关系如下：储油槽10、循环泵12、热交换装置14、进油口1通过输油管13依次相联，出油口2、滤油器7、膨胀槽8与储油槽10通过输油管13依次相联，注油泵9与储油槽10也通过输油管13相联。为控制流量，在联接储油槽10和循环泵12的输油管13上，以及联接滤油器7和膨胀槽8的输油管13上分别装有油压表11。监测挤压铸造压室3温度的温度检测装置5通过信号传输线6与挤压铸造压室3相联，温度检测装置5与热交换装置14之间也通过信号传输线6相联。

利用上述挤压铸造压室温度的调节系统，可实现挤压铸造压室温度的调节，调节方法包括：

(1)导热油与压室、压室内的金属熔液进行热交换；

(2)通过调节导热油的温度和流量，控制并维持压室和金属熔液所需的温度，导热油温度的调节是通过热交换装置对导热油进行加热或冷却来实现。

所述导热油为循环使用，其循环路径为导热油在循环泵的作用下从储油槽中流出，经热交换装置加热或冷却到工艺所需温度，再经过输送管道输送到压室壁内的导热油通道进油口，然后沿导热油通道流动，在导热油流动过程中与压室及金属熔液进行热交换，并维持压室和金属熔液温度的相对稳定，最后从压室壁内的导热油通道出油口流出并经滤油器和膨胀槽流回到储油槽。

本发明应用在250T挤压铸造机，生产铝合金阶梯薄板零件，其工作过程如下：

根据铝合金挤压铸造铸件工艺要求，挤压铸造设备工作过程中挤压铸造压室温度保持在200℃-300℃的合理温度范围内，因此设定热交换装置14流出导热油的温度为挤压铸造压室3上限温度和下限温度的中间值250℃。启动注油泵9向储油槽10中注油，达到预定油量后关闭注油泵9。启动循环泵12和热交换装置14，观察油压表11油压是否正常。当温度检测装置5检测到挤压铸造压室3温度低于250℃时，导热油在循环泵12的作用下从储油槽10进入热交换装置14，通过热交换装置14将导热油温度加热到250℃，导热油经输油管13从进油口1进入挤压铸造压室壁内的导热油通道4中流动，温度较高的导热油与温度较低的挤压铸造压室3进行热交换后，导热油温度降低，挤压铸造设备的挤压铸造压室3温度逐渐升高，导热油从出油口2中流出挤压铸造压室3，经过滤油器7和膨胀槽8后流回储油槽10。温度降低的导热油经过热交换装置14加热后，油温又回到250℃，重新进入挤压铸造压室3。当温度检测装置5检测到挤压铸造压室3温度高于250℃时，导热油在循环泵12的作用下从储油槽10进入热交换装置14，通过热交换装置14将导热油温度冷却到250℃，导热油经输油管13从进油口1进入挤压铸造压室壁内的导热油通道4流动，温度较低的导热油与温度较高的挤压铸造压室3进行热交换后，导热油温度升高，挤压铸造设备的挤压铸造压室3温度逐渐降低，导热油从出油口2中流出挤压铸造压室3，经过滤油器7和膨胀槽8后流回储油槽10。温度升高的导热油经过热交换装置14冷却后，油温又回到250℃，重新进入挤压铸造压室3。导热油沿着以上次序周而复始的循环。通过导热油在挤压铸造压室壁中的流动使挤压铸造压室3温度保持在200℃-300℃之间。循环泵12和热交换装置14的功率可以根据挤压铸造压室当前温度与设定温度的差值和进行调整，并且调整导热油的流量从而使导热油温度稳定，以实现挤压铸造压室3及金属熔液保持在合理的温度范围，保证挤压铸造工艺的顺利进行。

Claims (5)

1.一种挤压铸造压室温度的调节方法，其特征在于，该方法包括：

(1)沿布置在挤压铸造压室壁内的导热油通道中流动的导热油与压室、压室内的金属熔液进行热交换；

(2)通过调节导热油的温度和流量，控制并维持压室和金属熔液所需的温度。

2.根据权利要求1所述的一种挤压铸造压室温度的调节方法，其特征在于：所述导热油温度的调节是通过热交换装置对导热油进行加热或冷却来实现。

3.根据权利要求1或2所述的一种挤压铸造压室温度的调节方法，其特征在于：所述导热油为循环使用，其循环路径为导热油在循环泵的作用下从储油槽中流出，经热交换装置加热或冷却到工艺所需温度，再经过输油管输送到导热油通道进油口，然后在挤压铸造压室壁内沿导热油通道流动，在导热油流动过程中与挤压铸造压室、压室内的金属熔液进行热交换，并维持挤压铸造压室和金属熔液温度的相对稳定，最后从导热油通道出油口流出并经滤油器和膨胀槽流回到储油槽。

4.一种挤压铸造压室温度的调节系统，其特征在于：该系统由开设在挤压铸造压室(3)壁内带有进油口(1)和出油口(2)的导热油通道(4)、温度检测装置(5)、滤油器(7)、膨胀槽(8)、注油泵(9)、储油槽(10)、油压表(11)、循环泵(12)和热交换装置(14)组成；它们的联接关系如下：所述导热油通道(4)的进油口(1)和出油口(2)裸露在挤压铸造压室(3)的下端；储油槽(10)、循环泵(12)、热交换装置(14)、与进油口(1)通过输油管(13)依次相联，出油口(2)、滤油器(7)、膨胀槽(8)与储油槽(10)通过输油管(13)依次相联，注油泵(9)与储油槽(10)也通过输油管(13)相联；连接滤油器(7)与膨胀槽(8)的输油管(13)，和连接储油槽(10)与循环泵(12)的输油管(13)上分别装有油压表(11)；监测挤压铸造压室(3)温度的温度检测装置(5)通过信号传输线(6)分别与热交换装置(14)和挤压铸造压室(3)相联。

5.根据权利要求4所述一种挤压铸造压室温度的调节系统，其特征在于：所述挤压铸造压室(3)由外套管壁(16)和内套管壁(17)两部分装配而成，外套管壁(16)内壁和内套管壁(17)外壁分别均匀开有互相对应的导热油流通槽(19)，外套管壁(16)内壁和内套管壁(17)外壁装配后，两者的导热油流通槽(19)构成挤压铸造压室壁内的导热油通道(4)。

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