CN103974790A - 用于直线温度控制熔融的容装浇口 - Google Patents

用于直线温度控制熔融的容装浇口 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种装置，所述装置包括至少一个浇口和容器，所述浇口被配置为在第一位置和第二位置之间移动，所述浇口移动至第一位置以限制进入容器的脱模路径并且在所述材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在容器内，所述浇口移动至第二位置以允许熔融形式的材料移动穿过脱模路径。所述浇口可例如在其第一位置和第二位置之间线性地移动或旋转。所述装置被配置为熔融所述材料，并且所述至少一个浇口被配置为允许所述装置在所述材料的熔融期间保持在真空下。可使用感应源来执行熔融。所述装置还可包括被配置为接收熔融材料并用于对诸如块体无定形合金部件之类的模塑部件进行模塑的模具。

Description

用于直线温度控制熔融的容装浇口
技术领域
本发明整体涉及浇口以及容器，所述容器熔融所述材料并且在熔融期间将熔融材料保持在其中。
背景技术
一些注塑机在将材料注入到模具中之前使用感应线圈来熔融所述材料。然而，来自感应线圈的磁通趋于使熔融材料不可预见地移动，这可导致难以控制熔融材料的匀度和温度。此外，熔融材料必须保持在熔融区内，以便其不会过多混合或过快冷却。
发明内容
一种用于改进模塑物体或部件的根据本文实施例的提议解决方案将使用块体凝固型无定形合金。
附图说明
图1提供了示例性块体凝固型无定形合金的温度-粘度图。
图2提供了示例性块体凝固型无定形合金的时间-温度-转变(TTT)的示意图。
图3示出了根据本发明一个实施例的具有浇口的注塑系统。
图4和图5示出了根据本发明一个实施例的浇口的详细剖视图，该浇口分别在第一位置和第二位置与注塑系统中的容器相关联。
图6和图7示出了根据本发明另一个实施例的浇口的详细透视剖视图，该浇口分别在第一位置和第二位置与注塑系统中的容器相关联。
图8和图9示出了根据本发明一个实施例的可旋转浇口的详细剖视图，该可旋转浇口分别在第一位置和第二位置与注塑系统中的容器相关联。
图10和图11示出了根据本发明另一个实施例的替代浇口的详细剖视图，该替代浇口分别在第一位置和第二位置与注塑系统中的容器相关联。
图12和图13示出了根据本发明一个实施例的铰接式浇口的详细剖视图，该铰接式浇口分别在第一位置和第二位置与注塑系统中的容器相关联。
图14示出了图12的铰接式浇口在第一位置的俯视透视图。
图15和图16示出了根据本发明一个实施例的双浇口系统的详细剖视图，该双浇口系统分别在第一位置和第二位置与注塑系统中的容器相关联。
图17示出了根据本发明一个实施例的用于对材料进行熔融并模塑部件的方法。
具体实施方式
在本说明书中引用的所有出版物、专利和专利申请均据此全文以引用方式并入。
本文所用冠词“一个”和“一种”是指一个或多于一个(即，至少一个)冠词的语法对象。以举例的方式，“聚合物树脂”意指一种聚合物树脂或多于一种的聚合物树脂。本文所引用的任何范围均包括端值在内。在本说明书的全文中所用的术语“基本上”和“约”用于描述并说明小的波动。例如，它们可以指小于或等于±5％，诸如小于或等于±2％、诸如小于或等于±1％、诸如小于或等于±0.5％、诸如小于或等于±0.2％、诸如小于或等于±0.1％、诸如小于或等于±0.05％。
块体凝固型无定形合金或块体金属玻璃(“BMG”)为最近开发的一类金属材料。这些合金能够以相对较慢的速度凝固和冷却，并且它们在室温下保持无定形的非结晶(即，玻璃态)状态。无定形合金具有许多比其晶态对应物更优越的特性。然而，如果冷却速度不够快，则晶体可能在冷却期间形成于合金内部，使得无定形状态的有益效果可能被丧失。例如，制造块体无定形合金部件的一个挑战在于由缓慢冷却或合金原材料中的杂质所导致的部件的局部结晶。由于在BMG部件中期望较高程度的无定形度(以及，相反地，较低程度的结晶度)，因此需要开发用于铸造具有受控量的无定形度的BMG部件的方法。
图1(得自美国专利7,575,040)示出了来自由Liquidmetal Technology制造的Zr--Ti--Ni--Cu--Be族VIT-001系列的示例性块体凝固型无定形合金的粘度-温度曲线图。应该指出，在形成无定形固体期间，不存在块体凝固型无定形金属的明显液体/固体转变。随着过冷却逐渐扩大，熔融的合金变得越来越粘，直至其在大约玻璃化转变温度处接近固体形式。因此，块体凝固型无定形合金的凝固前沿的温度可为大约玻璃化转变温度；在该温度，出于拉出经淬火的无定形片材产品的目的，合金将实际上充当固体。
图2(得自美国专利7,575,040)示出了示例性块体凝固型无定形合金的时间-温度-转变(TTT)冷却曲线或TTT图。与常规金属一样，块体凝固型无定形金属在冷却时不会经历液体/固体结晶转变。相反，随着温度降低(接近玻璃化转变温度Tg)，在高温(接近“熔融温度”Tm)下发现的高度流体化的非晶态形式金属变得更粘，最终呈现常规固体的外在物理特性。
尽管块体凝固型无定形金属并不存在液体/结晶转变，但可将“熔融温度”Tm定义为对应的结晶相的热力学液相线温度。在该机制下，块体凝固型无定形合金在熔融温度下的粘度可在约0.1泊至约10,000泊的范围内，并且甚至有时低于0.01泊。在“熔融温度”下的较低粘度将提供使用块体凝固型无定形金属对壳体/模具的复杂精细部分进行更快且完全的填充以便形成BMG部件。此外，所述熔融金属形成BMG部件的冷却速度必须使得在冷却期间时间-温度曲线不横向穿过界定图2的TTT图中的结晶区的鼻形区域。在图2中，Tnose为其中结晶最为迅速且在最短时间尺度内出现的临界结晶温度Tx。
过冷液相区(介于Tg和Tx之间的温度区域)是抵抗块体凝固合金结晶的卓越稳定性的体现。在该温度区域内，块体凝固型合金可作为高粘度液体存在。块体凝固型合金在过冷液相区中的粘度可以在玻璃化转变温度下的1012帕/秒与降至结晶温度(过冷液相区的高温极限)下的105帕/秒之间变化。具有这种粘度的液体可在所施加的压力下发生显著的塑性应变。本文的实施例利用过冷液相区中的较大塑性成形性能作为成形和分离方法。
需要对Tx进行一些阐释。在技术上，TTT图中所示的鼻形曲线将Tx描述为温度和时间的函数。因此，不管在加热或冷却金属合金时得到何种轨线，当碰到TTT曲线时，就已达到Tx。在图2中，将Tx示出为虚线，因为Tx可从接近Tm变化至接近Tg。
图2的示意性TTT图示出了在时间-温度轨线(示出为(1)，作为示例性轨线)不碰到TTT曲线的情况下，从处于或高于Tm至低于Tg的压铸的加工方法。在压铸期间，成形与快速冷却基本上同时发生以避免轨线碰到TTT曲线。在时间-温度轨线(示出为(2)、(3)和(4)，作为示例性轨线)不碰到TTT曲线的情况下从处于或低于Tg至低于Tm的超塑性成形(SPF)加工方法。在SPF中，将无定形BMG重新加热到过冷液相区内，此处可用的加工窗口可能比压铸大得多，从而导致工艺具备更佳的可控性。SPF工艺不需要快速冷却来避免在冷却期间出现结晶。另外，如示例性轨线(2)、(3)和(4)所示，SPF可在SPF期间的最高温度高于Tnose或低于Tnose、最高至约Tm的情况下进行。如果对一件无定形合金进行加热且设法避免碰到TTT曲线，则已加热到“介于Tg和Tm之间”，但不会达到Tx。
以20℃/分钟的加热速率得到的块体凝固型无定形合金的典型差示扫描量热仪(DSC)加热曲线主要描述了横跨TTT数据的特定轨线，其中将可能看到在一定温度下的Tg、当DSC加热斜坡跨过TTT结晶起点时的Tx、以及当同一条轨线跨过用于熔融的温度范围时的最终熔融峰。如果以如图2中的轨线(2)、(3)和(4)的倾斜升温部分所示的快速加热速率加热块体凝固型无定形合金，则可能完全避开TTT曲线，并且DSC数据将示出加热时的玻璃化转变但没有Tx。此过程的另一种考虑方式为，只要轨线(2)、(3)和(4)不碰到结晶曲线，这些轨线可落在TTT曲线的鼻部(以及甚至高于鼻部)与Tg线之间的温度的任何位置处。这仅仅意味着轨线的水平平台可能随着提高加工温度而大幅变短。
相
本文中的术语“相”可指见于热力学相图中的相。相为遍及其中材料的所有物理特性基本上是一致的空间(如，热力学系统)区域。物理特性的实例包括密度、折射率、化学组成、以及晶格周期性。将相简单地描述为材料的在化学上一致、在物理上不同和/或可机械分离的区域。例如，在处于玻璃罐中的由冰和水组成的系统中，冰块为一个相，水为第二相，水上方的湿空气为第三相。罐的玻璃为另一种分离相。相可以指固溶体，其可以是二元、三元、四元或更多元的溶液或化合物，诸如金属互化物。又如，无定形相不同于结晶相。
金属、过渡金属和非金属
术语“金属”是指正电性的化学元素。本说明书中的术语“元素”通常是指可见于元素周期表中的元素。在物理上，基态中的金属原子包含部分填充的带，具有接近占有态的空态。术语“过渡金属”为元素周期表中第3族到第12族中的任何金属元素，其具有不完全的内电子层，并且在一系列元素中在最大正电性和最小正电性之间起到过渡连接的作用。过渡金属的特征在于多重价、有色的化合物和形成稳定的络合离子的能力。术语“非金属”是指不具有丢失电子和形成阳离子能力的化学元素。
取决于应用，可使用任何合适的非金属元素，或它们的组合。合金(或“合金组合物”)可包含多种非金属元素，例如至少两种、至少三种、至少四种、或更多种非金属元素。非金属元素可以是见于元素周期表的第13-17族中的任何元素。例如，非金属元素可以是F、Cl、Br、I、At、O、S、Se、Te、Po、N、P、As、Sb、Bi、C、Si、Ge、Sn、Pb和B中的任何一种。有时候，非金属元素也可以是第13-17族中的某些准金属(例如，B、Si、Ge、As、Sb、Te和Po)。在一个实施例中，非金属元素可包括B、Si、C、P、或它们的组合。因此，例如，合金可包括硼化物、碳化物、或它们两者。
过渡金属元素可以是钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、铍、和ununbium中的任何一种。在一个实施例中、包含过渡金属元素的BMG可具有Sc、Y、La、Ac、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd和Hg中的至少一种。取决于应用，可使用任何合适的过渡金属元素、或它们的组合。所述合金组合物可包含多种过渡金属元素，例如至少两种、至少三种、至少四种、或更多种过渡金属元素。
当前所描述的合金或合金“样品”或“样本”合金可具有任何形状或尺寸。例如，所述合金可具有微粒形状，其可以具有例如球状、椭球状、线状、杆状、片状、薄片状或不规则形状的形状。所述微粒可具有任何尺寸。例如，它可具有介于约1微米和约100微米之间的平均直径，诸如介于约5微米和约80微米之间、诸如介于约10微米和约60微米之间、诸如介于约15微米和约50微米之间、诸如介于约15微米和约45微米之间、诸如介于约20微米和约40微米之间、诸如介于约25微米和约35微米之间。例如，在一个实施例中，微粒的平均直径介于约25微米和约44微米之间。在一些实施例中，可使用更小的微粒例如纳米范围内的微粒，或者更大的微粒例如大于100微米的那些。
合金样品或样本还可具有大得多的尺度。例如，它可以是块体结构组件，例如铸块、电子设备的外壳/保护套或甚至是尺度在毫米、厘米或米范围内的结构组件的一部分。
固溶体
术语“固溶体”是指固体形式的溶体。术语“溶体”是指两种或更多种物质的混合物，其可为固体、液体、气体、或这些的组合。该混合物可为均质的或非均质的。术语“混合物”是彼此结合并且通常能够分离的两种或更多种物质的组合物。一般来讲，所述两种或更多种物质在化学上不相互结合。
合金
在一些实施例中，本文所描述的合金组合物可被完全合金化。在一个实施例中，术语“合金”是指两种或更多种金属的均质混合物或固溶体，一种金属的原子取代或占据其他金属的原子之间的间隙位置；例如，黄铜是锌和铜的合金。与复合物不同，合金可以是指金属基体中的一种或多种元素部分或完全的固溶体，诸如金属基体中的一种或多种化合物。本文的术语合金可以指可给出单一固相微结构的完全固溶体合金以及可给出两种或更多种相的部分溶体这两者。本文所描述的合金组合物可以指包含合金的合金组合物，或包含含合金复合物的合金组合物。
因此，完全合金化的合金可具有均匀分布的成分，不管是固溶体相、化合物相、还是它们两者。本文所使用的术语“完全合金化”可考虑误差容限内的微小变化。例如，其可以指至少90％合金化的，诸如至少95％合金化的，诸如至少99％合金化的，诸如至少99.5％合金化的，诸如至少99.9％合金化的。本文的百分比可以指体积百分比或重量百分比，这取决于上下文。这些百分比可由杂质平衡，其就组成或相而言可能不是合金的一部分。
无定形或非晶态固体
“无定形”或“非晶态固体”是缺乏作为晶体特性的晶格周期性的固体。如本文所用，“无定形固体”包括“玻璃”，其是在加热时通过玻璃化转变而软化并转变成类液体状态的无定形固体。一般来讲，尽管无定形材料因化学键的性质而可在原子长度尺度下具有一些短程有序，但是它们缺乏晶体的长程有序特性。可基于通过结构表征技术诸如X射线衍射和透射电子显微镜法所确定的晶格周期性，来区分无定形固体和晶态固体。
术语“有序”和“无序”指定多粒子系统中一些对称性或相关性的存在或不存在。术语“长程有序”和“短程有序”基于长度范围来区分材料中的有序。
固体中最严格形式的有序是晶格周期性：不断重复一定的样式(晶胞中的原子排列)以形成平移不变的空间拼接(tiling)。这是晶体的定义性质。可能的对称性分为14个布拉维(Bravais)晶格和230个空间群。
晶格周期性意味着长程有序。如果仅已知一个晶胞，则通过平移对称性可准确地预测在任意距离处的所有原子位置。反过来通常是正确的，除了例如在具有完美确定性拼接但不具有晶格周期性的准晶体中。
长程有序表征其中相同样品的遥远部分展现相关行为的物理系统。这可表示为相关性函数，即自旋-自旋相关性函数：G(x，x')＝<s(x)，s(x')>。
在上面的函数中，s为自旋量子数，并且x为特定系统中的距离函数。当x＝x'时该函数等于1，并且随着距离|x-x'|增加而减小。通常，其在较大距离处指数衰减至零，并且认为该系统为无序的。然而，如果相关性函数在大的|x-x'|处衰减至常数值，则可认为该系统具有长程有序性。如果其作为距离的幂衰减至零，则可称其为准长程有序。注意，所谓“大的|x-x'|”的数值是相对的。
当定义其行为的一些参数为不随时间变化的随机变量时(即它们是淬火或冷冻的)，则可认为系统呈现淬火无序，如自旋玻璃。这与退火无序相反，在退火无序中，随机变量允许自己演变。本文的实施例包括包含淬火无序的系统。
本文所述的合金可为晶态、部分晶态、无定形、或基本上无定形。例如，合金样品/样本可包括至少一些结晶度，具有处于纳米和/或微米范围内的尺寸的晶粒/晶体。作为另外一种选择，合金可为基本上无定形的，诸如完全无定形的。在一个实施例中，合金组合物至少基本上不是无定形的，诸如为基本上晶态的，诸如为完全晶态的。
在一个实施例中，晶体或多个晶体在另外的无定形合金中的存在可理解为其中的“结晶相”。合金的结晶度程度(或在一些实施例中简称为“结晶度”)可指存在于合金中的结晶相的量。所述程度可指例如存在于合金中的晶体的分数。所述分数可指体积分数或重量分数，这取决于上下文。对无定形合金的“无定形”的量度可以是无定形度。无定形度可用结晶度的程度来衡量。例如，在一个实施例中，具有低程度的结晶度的合金可被认为具有高程度的无定形度。在一个实施例中，例如，具有60体积％结晶相的合金可具有40体积％无定形相。
无定形合金或无定形金属
“无定形合金”为具有大于50体积％的无定形含量、优选大于90体积％的无定形含量、更优选大于95体积％的无定形含量、并且最优选大于99体积％至几乎100体积％的无定形含量的合金。注意，如上所述，无定形度高的合金相当于结晶度程度低。“无定形金属”为具有无序的原子尺度结构的无定形金属材料。与为晶态并因此具有高度有序的原子排列的大多数金属相比，无定形合金为非结晶的。在冷却期间直接从液态生成这种无序结构的材料有时称为“玻璃”。因此，通常将无定形金属称为“金属玻璃”或“玻璃态金属”。在一个实施例中，块体金属玻璃(“BMG”)可以指其微结构至少部分地为无定形的合金。然而，除极其快速冷却外，还存在许多制备无定形金属的方式，包括物理气相沉积、固态反应、离子辐照、熔融纺丝和机械合金化。不管无定形合金是如何制备的，它们可能均为单一类材料。
无定形金属可通过多种快速冷却方法制备。例如，可通过将熔融金属溅射到旋转金属盘上来制备无定形金属。大约上百万度每秒的快速冷却可能过快而不能形成结晶，并因此将材料“锁定”在玻璃状态。此外，可以以低到足以允许无定形结构以厚层的方式形成的临界冷却速率来制备无定形金属/合金，如块体金属玻璃。
术语“块体金属玻璃BMG”(“BMG”)、块体无定形合金(“BAA”)和块体凝固型无定形合金在本文中可互换地使用。它们是指具有至少在毫米范围内的最小尺度的无定形合金。例如，所述尺度可为至少约0.5mm、诸如至少约1mm、诸如至少约2mm、诸如至少约4mm、诸如至少约5mm、诸如至少约6mm、诸如至少约8mm、诸如至少约10mm、诸如至少约12mm。取决于几何形状，所述尺度可以指直径、半径、厚度、宽度、长度等。BMG也可为具有在厘米范围内(诸如至少约1.0cm、诸如至少约2.0cm、诸如至少约5.0cm、诸如至少约10.0cm)的至少一个尺度的金属玻璃。在一些实施例中，BMG可具有至少在米范围内的至少一个尺度。BMG可呈上述的与金属玻璃有关的任何形状或形式。因此，在一些实施例中，本文所述的BMG在一个重要方面可能不同于通过常规沉积技术制成的薄膜—前者可具有比后者大得多的尺度。
无定形金属可为合金，而不是纯金属。该合金可包含显著不同尺寸的原子，从而导致熔化状态中的低自由体积(并因此具有比其他金属和合金高数个数量级的粘度)。该粘度防止原子充分移动以形成有序的晶格。材料结构可导致冷却期间的低收缩率和对塑性变形的抵抗性。晶界(在某些情况为晶态材料的弱点)的缺乏可例如导致对磨损和腐蚀的较好抵抗性。在一个实施例中，无定形金属(技术上讲，亦即玻璃)还可比氧化物玻璃和陶瓷坚韧得多且脆性更低。
无定形材料的热导率可低于其晶态对应物的热导率。为了即使在较缓慢的冷却期间仍能实现无定形结构的形成，该合金可由三种或更多种组分组成，从而导致具有较高势能和较低形成几率的复杂晶体单元。无定形合金的形成可取决于多个因素：合金的组分的组成；组分的原子半径(优选具有超过12％的显著区别以获得高堆积密度和低自由体积)；以及混合组分的组合、抑制晶体成核并延长熔融金属处于过冷却状态的时间的负热量。然而，由于无定形合金的形成基于很多不同的变量，因此可能难以事先确定合金组合物是否会形成无定形合金。
例如，硼、硅、磷及其他玻璃形成元素与磁性金属(铁、钴、镍)的无定形合金可为磁性的，具有低矫顽磁力和高电阻。高电阻导致在经受交变磁场时因涡流所致的低损耗，例如作为变压器磁芯的有用性质。
无定形合金可具有多种潜在有用的性质。具体地讲，它们倾向于比类似化学组成的晶态合金更强，并且它们可承受比晶态合金更大的可逆(“弹性”)变形。无定形金属的强度直接源于它们的非晶态结构，所述非晶态结构可能不具有限制晶态合金强度的任何缺陷(例如位错)。例如，一种现代无定形金属(称为VitreloyTM)的抗拉强度几乎是高级钛的抗拉强度的两倍。在一些实施例中，室温下的金属玻璃是不可延展的并且当在受力情况下加载时趋于突然失效，这限制了在注重可靠性的应用中的材料可应用性，因为即将发生的失效是不可见的。因此，为了克服该挑战，可使用具有包含可延展的晶态金属的枝晶粒子或纤维的金属玻璃基体的金属基体复合材料。作为另外一种选择，可使用趋于导致脆化的一种或多种元素(例如，Ni)含量低的BMG。例如，可使用不含Ni的BMG来提高BMG的延展性。
块体无定形合金的另一种有用性质是它们可为真玻璃；换句话讲，它们可在加热时软化并且流动。这可允许以与聚合物几乎相同的方式进行简单加工，诸如通过注塑。因此，可使用无定形合金来制备运动器材、医疗设备、电子组件以及装备和薄膜。可经由高速氧燃料技术来沉积无定形金属的薄膜作为保护性涂层。
材料可具有无定形相、结晶相、或它们两者。无定形相和结晶相可具有相同的化学组成并且仅在微结构上不同，即，一者为无定形微结构而另一者为晶态微结构。在一个实施例中的微结构是指由显微镜以25倍放大率或更高放大率显示的材料的结构。作为另外一种选择，这两个相可具有不同的化学组成和微结构。例如，组合物可为部分无定形、基本上无定形、或完全无定形的。
如上所述，可通过合金中存在的晶体分数来测量无定形度的程度(并且反之为结晶度的程度)。该程度可以指合金中存在的结晶相的体积分数或重量分数。部分无定形组合物可指其至少约5体积％(诸如至少约10体积％、诸如至少约20体积％、诸如至少约40体积％、诸如至少约60体积％、诸如至少约80体积％、诸如至少约90体积％)是无定形相的组合物。已经在本申请的其他地方定义了术语“基本上”和“约”。因此，至少基本上无定形的组合物可指其至少约90体积％(诸如至少约95体积％、诸如至少约98体积％、诸如至少约99体积％、诸如至少约99.5体积％、诸如至少约99.8体积％、诸如至少约99.9体积％)为无定形的组合物。在一个实施例中，基本上无定形的组合物内可具有一些附带的轻微量的结晶相。
在一个实施例中，相对于无定形相，无定形合金组合物可为均质的。在组成上均一的物质为均质的。这与异质的物质相反。术语“组成”是指物质中的化学组成和/或微观结构。当将物质的体积划分成两半并且两半均具有基本上相同的组成时，该物质为均质的。例如，当微粒悬浮液的体积分为两半且两半均具有基本上相同体积的粒子时，该微粒悬浮液为均质的。然而，在显微镜下可能看到单独的粒子。均质物质的另一实例为空气，虽然空气中的粒子、气体和液体可单独分析或从空气中分离，但其中的不同成分相等地悬浮。
相对于无定形合金为均质的组合物可指具有在其整个微结构中基本上均匀分布的无定形相的组合物。换句话讲，该组合物宏观上包含在整个组合物中基本上均匀分布的无定形合金。在可供选择的实施例中，该组合物可为具有无定形相的复合物，该无定形相中具有非无定形相。该非无定形相可为一种晶体或多种晶体。晶体可为任何形状例如球形、椭球形、线形、杆形、片形、薄片形或不规则形状的微粒形式。在一个实施例中，其可具有枝晶形式。例如，至少部分无定形的复合组合物可具有分散于无定形相基体中的枝晶形状的结晶相；该分散体可为均匀或非均匀的，并且该无定形相和结晶相可具有相同的或不同的化学组成。在一个实施例中，它们具有基本上相同的化学组成。在另一个实施例中，结晶相可以比BMG相更易延展。
本文所描述的方法可应用于任何类型的无定形合金。类似地，在本文中作为组合物或制品的成分描述的无定形合金可为任何类型。无定形合金可包含元素Zr、Hf、Ti、Cu、Ni、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb、Be、或它们的组合。即，合金可在其化学式或化学组成中包含这些元素的任意组合。所述元素可以不同的重量或体积百分比存在。例如，铁“基”合金可指具有非轻微的重量百分比的铁存在于其中的合金，该重量百分比可为例如至少约20重量％、诸如至少约40重量％、诸如至少约50重量％、诸如至少约60重量％、诸如至少约80重量％。作为另外一种选择，在一个实施例中，上文所述的百分比可为体积百分比，而不是重量百分比。因此，无定形合金可为锆基、钛基、铂基、钯基、金基、银基、铜基、铁基、镍基、铝基、钼基等等。该合金还可不含前述元素中的任一种以适合特定目的。例如，在一些实施例中，该合金或包含合金的组合物可基本上不含镍、铝、钛、铍、或它们的组合。在一个实施例中，该合金或复合物完全不含镍、铝、钛、铍、或它们的组合。
例如，无定形合金可具有式(Zr,Ti)a(Ni,Cu,Fe)b(Be,A1,Si,B)c，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在30至75的范围内，b在5至60的范围内，并且c在0至50的范围内。作为另外一种选择，无定形合金可具有式(Zr,Ti)a(Ni,Cu)b(Be)c，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在40至75的范围内，b在5至50的范围内，并且c在5至50的范围内。该合金还可具有式(Zr,Ti)a(Ni,Cu)b(Be)c，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在45至65的范围内，b在7.5至35的范围内，并且c在10至37.5的范围内。作为另外一种选择，合金可具有式(Zr)a(Nb,Ti)b(Ni,Cu)c(Al)d，其中a、b、c和d各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在45至65的范围内，b在0至10的范围内，c在20至40的范围内，并且d在7.5至15的范围内。前述合金体系的一个示例性实施例为由Liquidmetal Technologies(CA,USA)制造的商品名为VitreloyTM(例如Vitreloy-1和Vitreloy-101)的Zr-Ti-Ni-Cu-Be基无定形合金。表1中提供了不同系统的无定形合金的一些实例。
无定形合金还可为含铁合金，例如(Fe,Ni,Co)基合金。此类组合物的实例在美国专利6,325,868；5,288,344；5,368,659；5,618,359；和5,735,975(Inoue等人，Appl.Phys.Lett.，第71卷，第464页(1997年)，Shen等人的Mater.Trans.，JIM，第42卷，第2136页(2001年)以及日本专利申请200126277(公开号2001303218A)中有所公开。一种示例性组合物为Fe72Al5Ga2P11C6B4。另一实例为Fe72Al7Zrl0Mo5W2B15。美国专利申请公开2010/0084052中公开了可用于本文涂层中的另一种铁基合金体系，其中无定形金属包含例如锰(1至3原子％)、钇(0.1至10原子％)和硅(0.3至3.1原子％)，组成范围在括号内给出；并且包含以下元素：铬(15至20原子％)、钼(2至15原子％)、钨(1至3原子％)、硼(5至16原子％)、碳(3至16原子％)，并且余量为铁，指定的组成范围在括号内给出。
前述的无定形合金体系还可包含附加的元素，例如附加的过渡金属元素，包括Nb、Cr、V和Co。所述附加的元素可以小于或等于约30重量％、诸如小于或等于约20重量％、诸如小于或等于约10重量％、诸如小于或等于约5重量％的量存在。在一个实施例中，附加的任选元素为钴、锰、锆、钽、铌、钨、钇、钛、钒和铪中的至少一种，以形成碳化物并进一步改善耐磨性和耐腐蚀性。其他的任选元素可包括磷、锗和砷，总量至多约2％，并且优选地少于1％，以降低熔点。另外的附带的杂质应小于约2％，并且优选地0.5％。
表1：示例性无定形合金组成成分
合金 原子％ 原子％ 原子％ 原子％ 原子％ 原子％
1 Zr Ti Cu Ni Be
41.20％ 13.80％ 12.50％ 10.00％ 22.50％
2 Zr Ti Cu Ni Be
44.00％ 11.00％ 10.00％ 10.00％ 25.00％
3 Zr Ti Cu Ni Nb Be
56.25％ 11.25％ 6.88％ 5.63％ 7.50％ 12.50％
4 Zr Ti Cu Ni Al Be
64.75％ 5.60％ 14.90％ 11.15％ 2.60％ 1.00％
5 Zr Ti Cu Ni Al
52.50％ 5.00％ 17.90％ 14.60％ 10.00％
6 Zr Nb Cu Ni Al
57.00％ 5.00％ 15.40％ 12.60％ 10.00％
7 Zr Cu Ni Al Sn
50.75％ 36.23％ 4.03％ 9.00％ 0.50％
8 Zr Ti Cu Ni Be
46.75％ 8.25％ 7.50％ 10.00％ 27.50％
9 Zr Ti Ni Be
21.67％ 43.33％ 7.50％ 27.50％
10 Zr Ti Cu Be
35.00％ 30.00％ 7.50％ 27.50％
11 Zr Ti Co Be
35.00％ 30.00％ 6.00％ 29.00％
12 Au Ag Pd Cu Si
49.00％ 5.50％ 2.30％ 26.90％ 16.30％
13 Au Ag Pd Cu Si
50.90％ 3.00％ 2.30％ 27.80％ 16.00％
14 Pt Cu Ni P
57.50％ 14.70％ 5.30％ 22.50％
15 Zr Ti Nb Cu Be
36.60％ 31.40％ 7.00％ 5.90％ 19.10％
16 Zr Ti Nb Cu Be
38.30％ 32.90％ 7.30％ 6.20％ 15.30％
17 Zr Ti Nb Cu Be
39.60％ 33.90％ 7.60％ 6.40％ 12.50％
18 Cu Ti Zr Ni
47.00％ 34.00％ 11.00％ 8.00％
19 Zr Co Al
55.00％ 25.00％ 20.00％
在一些实施例中，具有无定形合金的组合物可包含少量的杂质。可特意添加杂质元素以改变组合物的性质，诸如改善机械性质(如，硬度、强度、断裂机制等)和/或改善抗腐蚀性。作为另外一种选择，杂质可作为不可避免的附带杂质(如作为加工和制造的副产物获得的那些)而存在。杂质可小于或等于约10重量％、诸如约5重量％、诸如约2重量％、诸如约1重量％、诸如约0.5重量％、诸如约0.1重量％。在一些实施例中，这些百分比可为体积百分比，而不是重量百分比。在一个实施例中，合金样品/组合物基本上由无定形合金组成(仅具有少量的附带杂质)。在另一个实施例中，该组合物包含无定形合金(没有可观察到的痕量杂质)。
在一个实施例中，最终的部件超过块体凝固型无定形合金的临界铸造厚度。
在本文的实施例中，其中块体凝固型无定形合金可作为高粘度液体存在的过冷液相区的存在允许超塑性成形。可以获得大的塑性变形。将在过冷却液相区中发生大的塑性形变的能力用于成形和/或切割工艺。与固体相反，液体块体凝固型合金局部产生变形，这极大地降低了切割和成形所需的能量。切割和成形的容易性取决于合金、模具和切割工具的温度。随着温度提高，粘度下降，因此切割和成形就越容易。
例如，本文的实施例可利用以无定形合金在Tg与Tx之间实施的热塑性成形工艺。在本文中，根据在典型加热速率(例如20℃/分钟)下的标准DSC测量，将Tx和Tg确定为结晶温度的起始点和玻璃化转变温度的起始点。
无定形合金组分可具有临界铸造厚度，并且最终的部件的厚度可大于临界铸造厚度。此外，将加热和成型操作的时间和温度选择为使得无定形合金的弹性应变极限可基本上保持为不小于1.0％，并且优选地不小于1.5％。在本文实施例的上下文中，大约玻璃化转变的温度意指成形温度可低于玻璃化转变温度、处于玻璃化转变温度处、或在玻璃化转变温度周围、以及高于玻璃化转变温度，但优选地处于低于结晶温度Tx的温度。采用与加热步骤的加热速率类似的速率，并且优选地采用高于加热步骤的加热速率的速率来进行冷却步骤。冷却步骤还优选地在成形和成型负荷仍得以保持的同时实现。
电子设备
本文的实施例在使用BMG制造电子设备的过程中可为有价值的。本文的电子设备可指本领域已知的任何电子设备。例如，其可为电话诸如手机和座机电话，或任何通讯设备诸如智能电话(包括例如iPhoneTM)，以及电子邮件收/发设备。其可为显示器(例如数字显示器)、电视监视器、电子书阅读器、便携式网页浏览器(例如，iPadTM)以及计算机监视器的一部分。其还可为娱乐设备，包括便携式DVD播放器、常规DVD播放器、蓝光碟片播放器、视频游戏控制台、音乐播放器例如便携式音乐播放器(如，iPodTM)等。其还可为提供控制的设备的一部分，例如控制图像流、视频流、声音流(如，AppleTVTM)，或其可为用于电子设备的遥控器。其可为计算机或其附件的一部分，例如硬盘塔外壳或保护套、膝上型计算机外壳、膝上型计算机键盘、膝上型计算机轨触摸板、台式计算机键盘、鼠标和扬声器。该制品还可应用于诸如手表或时钟之类的设备。
本文所示的方法、技术和设备不旨在限于所示的实施例。
如本文所公开，装置或系统(或设备或机器)被配置为执行一种或多种材料(诸如无定形合金)的熔融和注塑。装置被配置为通过在将熔融材料注入到用于模塑的模具中之前在更高的熔融温度下熔融来加工此类材料或合金。如下文进一步描述，装置的部件彼此定位成一条直线。根据一些实施例，装置的部件(或至其的通道)在水平轴线上对准。
以下实施例仅用于示例的目的，并不旨在进行限制。
图3示出了此类示例性系统的示意图。更具体地讲，图3示出了注塑装置或系统10。根据一个实施例，注塑系统10具有被配置为熔融其中所接收的可熔材料的熔融区12以及被配置为使熔融材料从熔融区12脱出并进入模具16的至少一个柱塞杆14。在一个实施例中，至少柱塞杆14和熔融区12成一直线并且设置在水平轴线(例如，X轴)上，使得柱塞杆14在水平方向上(例如，沿着X轴)基本上穿过熔融区12移动，以将熔融材料移动到模具16中。模具可邻近熔融区定位。
可熔材料可以任意种形式接收在熔融区中。例如，可熔材料可以铸块(固态)、半固态、经预热的浆料、粉末、球粒等形式提供在熔融区12中。在一些实施例中，装料口(诸如铸块装载口18的所示实例)可作为注塑系统10的一部分提供。装料口18可为在任意数量的位置处在机器中提供的单独开口或区域。在一个实施例中，装料口18可为穿过机器的一个或多个部件的通路。例如，材料(例如，铸块)可由柱塞14在水平方向上插入容器20中，或可在水平方向上从注入系统10的模具侧插入(例如，穿过模具16和/或穿过传送套筒30进入容器20)。在其他实施例中，可以其他方式和/或使用其他设备(例如，穿过注入系统的相对端)将可熔材料提供到熔融区12中。
熔融区12包括被配置为接收可熔材料并且在材料加热至熔融状态时容纳材料的熔融机构。熔融机构可为例如容器20的形式，容器20具有用于接收可熔材料并且被配置为熔融其中的材料的主体。在整个本发明中所用的容器是由用于将物质加热至高温的材料所制成的器皿。例如，在一个实施例中，容器可为坩埚，诸如船型坩埚或凝壳炉等。在一个实施例中，容器20是冷炉床熔炼设备，所述冷炉床熔炼设备被配置为当在真空(例如由真空设备38或泵施加的真空)下时用于一种或多种可熔材料。在一个实施例中，如下文进一步描述，容器为温度调节的容器。
容器20还可具有将材料(例如，给料)输入到其主体的接收或熔融部分24的入口。在图中所示的实施例中，容器20的主体包括基本上呈U形的结构。然而，所示的形状不旨在进行限制。容器20可包括任意数量的形状或构形。容器的主体具有长度并且可在纵向和水平方向上延伸，使得借助柱塞14将熔融材料从该主体中水平地移除。例如，主体可包括基部，该基部具有从基部竖直延伸的侧壁。用于加热或熔融的材料可被接收在容器的熔融部分24中。熔融部分24被配置为接收将于其中熔融的可熔材料。例如，熔融部分24具有用于接收材料的表面。容器20可使用用于输送的注入系统的一个或多个设备(例如，装料口和柱塞)来将材料(例如，铸块的形式)接收在其熔融部分24中。
在一个实施例中，主体和/或其熔融部分24可包括基本上呈圆形和/或光滑的表面。例如，熔融部分24的表面能够以弧形形状形成。然而，主体的形状和/或表面不旨在进行限制。主体可为一体的结构，或由接合或机加工在一起的独立部件形成。容器20的主体可由任何数量的材料(例如，铜、银)形成，包括一个或多个涂层和/或构形或设计。例如，一个或多个表面内可具有凹部或凹槽。
容器20的主体可被配置为接收在水平方向上穿过该主体以移动熔融材料的柱塞杆。即，在一个实施例中，熔融机构与柱塞杆在相同的轴线上，并且主体可被配置为和/或将尺寸设定成接收柱塞杆的至少一部分。因此，柱塞杆14可被配置为通过基本上移动穿过容器20来将熔融材料(在加热/熔融之后)从容器移动到模具16中。参考图3中系统10的所示实施例，例如，柱塞杆14将在水平方向上从右向左移动穿过容器20，从而朝着模具16移动和推送熔融材料并将熔融材料移动和推送到模具16中。
为了加热熔融区12并熔融所述容器20中接收的可熔材料，注入系统10还包括用于加热和熔融可熔材料的热源。容器的至少熔融部分24，或者基本上整个主体自身，被配置为被加热，使得其内所接收的材料得以熔融。使用例如定位在被配置为熔融可熔材料的熔融区12内的感应源26来实现加热。在一个实施例中，感应源26邻近容器20定位。例如，感应源26可为线圈的形式，该线圈基本上围绕容器主体的长度以螺旋样式定位。因此，容器20可被配置为通过使用电源或源28向感应源/线圈26提供电源来感应熔融熔融部分24内的可熔材料(例如，已插入的铸块)。因此，熔融区12可包括感应区。感应线圈26被配置为在不熔融和弄湿容器20的情况下加热和熔融容器20所包含的任何材料。感应线圈26朝容器20发射射频(RF)波。如图所示，主体和围绕容器20的线圈26可被配置为沿着水平轴线(例如，X轴)在水平方向上定位。
在一个实施例中，容器20为温度调节的容器。此类容器可包括一条或多条温度调节线路，所述一条或多条温度调节线路被配置为使液体(例如，水或其他流体)在其中流动以在容器中所接收的材料的熔融期间调节容器20的主体的温度(例如，强制冷却所述容器)。此类强制冷却坩埚还可在与柱塞杆相同的轴线上提供。一条或多条冷却线路可有助于防止对容器20自身的主体的过度加热和熔融。冷却线路可连接至被配置为引起液体在容器中流动的冷却系统。冷却线路可包括供液体或流体流经的一个或多个入口和出口。冷却线路的入口和出口可以任意种方式配置且不旨在被限制。例如，冷却线路可相对于熔融部分24定位，使得其上的材料被熔融并且容器温度受到调节(即，热量被吸收，并且容器被冷却)。冷却线路的数量、定位和/或方向不应是受限的。冷却液体或流体可被配置为在向感应源26通电时在可熔材料的熔融期间流经冷却线路。
当材料在容器20中熔融之后，可使用柱塞14来迫使熔融材料离开容器20并进入模具16，以模塑成物体、部件或工件。在可熔材料为合金诸如无定形合金的情况下，模具16被配置为形成模塑的块体无定形合金物体、部件或工件。模具16具有用于穿过其中来接收熔融材料的入口。容器20的输出和模具16的入口可成一直线并且在水平轴上提供，使得柱塞杆14在水平方向上穿过容器的主体22移动以使熔融材料脱出并经由模具16的入口进入模具16中。
如先前所指出，用于模塑诸如金属或合金之类的材料的诸如注塑系统10的系统可在迫使熔融材料进入模具或模腔时实施真空。注塑系统10可还包括被配置为对至少熔融区12和模具16施加真空压力的至少一个真空源38或泵。可至少向注塑系统10的用于对其中的材料进行熔融、移动或传送以及模塑的部件施加真空压力。例如，容器20、传送套筒30和柱塞杆14可全部在真空压力下和/或封闭在真空室中。
在一个实施例中，模具16为真空模具，该真空模具为被配置为在对材料进行模塑时调节其中的真空压力的封闭结构。例如，在一个实施例中，真空模具16包括相对于彼此相邻地(分别地)定位的第一板(也称为“A”模具或“A”板)、第二板(也称为“B”模具或“B”板)。第一板和第二板通常各自具有与其相关联的模具腔体以模塑第一板和第二板之间的熔融材料。腔体被配置为经由注入套筒或传送套筒30来模塑接收在其间的熔融材料。模具腔体可包括用于成形和模塑其中的部件的部件腔体。
通常，第一板可连接至传送套筒30。根据一个实施例，柱塞杆14被配置为将熔融材料从容器20中穿过传送套筒30移动到模具16中。传送套筒30(在本领域或本文中有时称为射料套筒、冷套筒或注入套筒)可在熔融区12和模具16之间提供。传送套筒30具有开口，该开口被配置为接收熔融材料并允许(使用柱塞14)传送熔融材料穿过其中并进入模具16。其开口可沿着水平轴线(例如，X轴)在水平方向上提供。传送套筒不需要为冷室。在一个实施例中，至少柱塞杆14、容器20(例如，其接收或熔融部分)以及传送套筒30的开口成一直线并且在水平轴线(例如，X轴)上提供，使得柱塞杆14在水平方向上穿过容器20移动，以便将熔融材料移动到传送套筒30的开口中(并随后穿过该开口)。
经由(例如，第一板中的)入口在水平方向上将熔融材料推送穿过传送套筒30并进入模具腔体以及第一板与第二板之间。在材料的模塑期间，所述至少第一板和第二板被配置为基本上消除其间的材料(例如，无定形合金)在至少氧气和氮气中的暴露。具体地讲，施加真空，使得大气基本上从板及其腔体内消除。使用经真空线路连接的至少一个真空源38来向真空模具16的内部施加真空压力。例如，在熔融和后续模塑循环期间，系统上的真空压力或水平可保持在1×10-1至1×10-4托之间。在另一个实施例中，在熔融和模塑过程中，真空水平保持在1×10-2至约1×10-4托之间。当然，可使用其他压力水平或范围，诸如1×10-9托至约1×10-3托，和/或1×10- 3托至约0.1托。脱模器机构(未示出)被配置为将模塑(无定形合金)材料(或模塑部件)从模具16的第一板和第二板之间的模具腔体中脱出。脱模机构与致动机构(未示出)相关联或连接，致动机构被配置为被致动以便脱出模塑材料或部件(例如，在第一部件和第二部件水平地且相对地远离彼此移动之后、在至少板之间的真空压力释放之后)。
在装置10中可采用任意数量或类型的模具。例如，可在第一板和第二板之间和/或附近提供任意数量的板以形成模具。已知为“A”系列、“B”系列和/或“X”系列模具的模具可例如在注塑系统/装置10中实现。
均匀地加热待熔融的材料以及在此类注塑装置10中保持熔融材料的温度有助于形成均匀的模塑部件。仅出于说明性目的，在整个本发明中，待熔融的材料被描述和示出为铸块25的形式，所述铸块25为固体状态给料的形式；然而，应当指出，待熔融的材料可以固态、半固态、经预热的浆料、粉末、球粒等形式接收在注塑系统或装置10中，并且材料的形式不是限制性的。为了在此类系统中包含正被熔融和/或已熔融的材料，根据本发明，在装置中提供至少一个浇口。浇口被配置为将熔融材料包含在装置的熔融区内并使热损失最小化。此外，熔融材料必须保持在熔融区内，使得其不会过多混合或过快冷却。
在定位成一直线且处于水平方向的注塑装置10中，使大多数电源输入进入到用于熔融的材料中，将材料包含在熔融区12中，与感应线圈26相邻，这在每个循环中对于获得一致的熔融是有效的(例如，而不是使熔融材料朝着容器20的脱模路径流动和/或流出该脱模路径)。
因此，本发明提供了多个不同概念来解决在注塑装置/机器的至少感应/熔融区内对至少一个浇口的需求。已经发现，在不具有使熔融物包含在熔融区内的浇口的情况下，待熔融的材料(或熔融材料)趋于延伸并移动超过熔融源(例如，感应场)的范围，进而导致温度损失、电源输入要求增加(例如，用于熔融或保持熔融物的温度)、以及成形或模塑的部件的质量不佳。浇口的公开的和示例性实施例还确保了在加热和熔融过程中在不妨碍装置的其他部件的功能的情况下包含待熔融的材料，所述其他部件的功能为例如保持在所述过程中抽吸足够真空和/或影响机器的可靠性的柱塞功能和能力。它在熔融过程中包含材料(例如，以便与来自感应源26的RF耦合)并且还在对其(所述材料)进行熔融的同时促进稳态温度分布。
当在注塑装置10中将BMG用作材料时，使用如本文所公开的至少一个浇口会得到具有高弹性极限、抗腐蚀性和低密度的材料，并且是节省成本的。
浇口(或多个浇口)可由任何材料制成，包括但不限于RF透明材料(例如，使得来自热/感应源26的感应电流或RF不会对浇口进行加热)。材料可以是能够经由气体、流体或其他方式来控制温度的材料。例如，可用于形成浇口的此类示例性材料可为金属，诸如铜、玻璃、陶瓷、或任何其他材料。在一个实施例中，浇口可由具有小透入深度的高导热金属制成，诸如铜或铜合金。浇口还可涂覆有磁性材料、陶瓷、非磁性材料、绝缘体或其他材料。
此外，应当指出，浇口的主体不需要全部由相同材料制成。例如，浇口可包括由一种或多种材料制成的尖端，所述一种或多种材料被配置为具有耐热性和/或被配置为在熔融期间包含材料而不损坏材料，并且浇口的主体可由另一种材料制成。
例如，在本文的公开实施例中，每个浇口能够移动至第一(闭合)位置和第二(打开)位置。浇口被配置为在第一位置和第二位置之间移动，所述浇口在第一位置限制进入容器20的脱模路径并且在材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在容器20内，所述浇口在第二位置以允许熔融形式的材料移动穿过脱模路径。装置10被配置为熔融所述材料，并且浇口被配置为允许装置10在材料的熔融和成形/铸造期间保持在真空下。
下文进一步描述了单浇口系统(例如，其中在熔融阶段柱塞14与铸块接触)(例如，参见图4-14)和双浇口系统(例如，参见图15-16)的示例性实施例。例如，在作为单浇口系统运用的实施例中，柱塞14可被配置为限制容器20中脱模路径的相对侧并且在材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在容器20内。柱塞14还可进一步配置为在熔融之后，当浇口移动至第二位置(打开位置)时，将熔融形式的材料移动穿过容器20中的脱模路径并朝向模具16移动并进入模具16。例如，柱塞14的尖端可由允许熔融物的高热量和最低能量损失的材料诸如陶瓷形成。在一个实施例中，尖端可在熔融期间和/或一旦位于模具内之后通过液体/气体冷却来冷却以促进凝固。例如，使用具有柱塞的单个浇口，提供了具有更少密封件的简单设计。或者，双浇口系统可允许浇口在熔融阶段期间加热。此类设置允许柱塞14的尖端在熔融阶段(材料加热)期间保持冷却并从熔融区12安全地回缩。在浇口回缩至第二位置时，柱塞14可接触熔融材料，并且熔融物可在插入至模具16之前冷却。
在图4-16的所示实施例的每一者中，容器20沿着水平轴线(X轴)定位，使得在被引导穿过脱模路径(例如，借助柱塞14)时，所述熔融形式的材料在水平方向上移动。围绕容器20的至少一部分的是线圈形式的感应源26，该线圈被定位成和被配置为对用于熔融的材料进行加热。仅出于说明性目的，容器20的所示视图为沿着U形船/容器的X轴截取的剖视图，该U形船/容器内具有用于接收待熔融材料(例如，铸块形式)的熔融部分24。例如，图14所示的俯视图可更好地示出图示中提供的U形容器的实例。然而，所示的形状不旨在为限制性的。
此外，每个实施例包括被定位成围绕容器20的至少一部分的套筒42。套筒42在与容器20水平的方向上(即，沿着X轴)延伸。套筒42可由任何材料制成并且以任何形式提供，其不旨在为限制性的。例如，套筒42可为经成形的石英管。套筒42围绕容器20的外部放置，使得可施加真空并且在真空下实现熔融过程。套筒42被配置为允许将浇口40定位在第一(闭合)位置和第二(打开)位置。
另外，致动机构与一个或多个浇口的每一者相关联以在第一位置和第二位置之间选择性地移动所述浇口。可使用和/或控制(例如，由控制器)任何种类的致动机构。可与浇口的本文公开的实施例的任一者一起使用的致动机构的一些实例包括气动活塞、液压(流体)活塞、螺线管和/或伺服电机。可使用直联轴、磁体、重力或其他设备来控制浇口。用于将浇口移动至第一位置和第二位置并且在第一位置和第二位置之间移动的致动机构的类型不旨在为限制性的。
现在转向图示，图4和图5示出了浇口40的一个实施例的详细剖视图，该浇口40分别在第一位置和第二位置与注塑系统10中的容器20相关联。在该实施例中，套筒42包括从其延伸的突起44，浇口被配置为从突起44处在内部移动(延伸和回缩)至其第一位置和第二位置。突起44被定位成使得其允许浇口40的至少一部分移动进入容器20的主体并且与其熔融部分24接触。突起44定位在套筒42上使得其允许浇口40进入U形容器20的顶部部分内。更具体地讲，浇口40为以相对于容器20成一定角度安装的线性致动浇口。套筒42的突起44对角地安装在轴线A-A上，该轴线A-A被定位成相对于容器20的轴线(X轴上)成角度α。因此，浇口40被配置为线性地沿着轴线A-A在第一位置和第二位置之间相对于容器在对角方向上移动。在一个实施例中，突起44可以相对于套筒42成约15度至约90度之间的角度α提供，使得浇口40以相对于容器20成类似角度定位。然而，浇口40的附接角度不旨在为限制性的。
在一个实施例中，相对于容器来提供突起44的角度α为约90度，即浇口被配置成当在其第一位置和第二位置之间移动时相对于容器在垂直方向上移动。约90度的角度允许缩短容器的长度(在水平/纵向方向上)，这继而有助于减少对熔融材料的不必要的冷却，从而提高材料的铸造质量。
浇口40包括接触表面(或尖端)46，所述接触表面(或尖端)被配置为在熔融过程中在材料被熔融和/或为熔融状态时限制材料的移动。尖端可相对于其主体成一定角度提供。例如，在第一位置，浇口的尖端46可被配置为相对于容器20的熔融部分24竖直地延伸。接触表面或尖端46可由与浇口40的主体类似或不同的材料形成。可使用任何数量的材料来形成浇口40。由上文描述的致动机构或设备(未示出)来将浇口40移动至其第一位置(图4)或第二位置(图5)。例如，在熔融之前，浇口40可定位在(或者如果需要，移动至)图4的第一(闭合)位置。可在待熔融的材料(铸块25)插入容器20中之前或之后，在其第一位置提供浇口40。浇口40在熔融过程中保持在适当位置以在材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在容器20内，并且在达到所需的温度/稳态/熔融材料时，浇口40可被致动以移动至如图5所示的第二(打开)位置，以允许熔融形式的材料移动穿过容器20的脱模路径并进入模具16。因此，浇口40的构形被设计为在第一位置和第二位置之间以及至第一位置和第二位置提供不间断移动。浇口40能够在熔融过程中使正被熔融的材料保持在感应线圈磁场/熔融区12内(例如，与在容器的相对侧或端部上的柱塞14一起)。
根据一个实施例，浇口40可被配置为包括可进行温度控制或冷却(例如，在熔融过程中)的主体和/或尖端46。可经由导热、对流、气体或流体连续地或间歇地冷却浇口。在一个实施例中，如图4所示，可在浇口中提供一条或多条温度调节线路48，所述一条或多条温度调节线路48被配置为使液体(例如，水或其他流体)在其中流动以在容器中所接收的材料的熔融期间调节浇口(或其尖端)的温度(例如，以便强制冷却浇口和/或其尖端)。所述一条或多条线路可有助于防止过度加热和熔融浇口或浇口尖端自身。所述线路可连接至被配置为在容器中引起液体流动的冷却系统。所述线路可包括供液体或流体流经的一个或多个入口和出口。所述线路的入口和出口可以任意种方式配置且不旨在是受限的。所述线路的数量、定位和/或方向不应是受限的。冷却液体或流体可被配置为当浇口在第一(闭合)位置针对熔融且在熔融期间封闭铸块时，和/或当向感应源26供电时，在可熔材料的熔融期间流经所述线路。
图6和图7示出了浇口50的另一个实施例的详细透视剖视图，浇口50分别在第一位置和第二位置与注塑系统10中的容器20相关联。在该实施例中，浇口50的进入和相对移动在套筒42的外部实现。更具体地讲，浇口50被配置为经由延伸穿过传送套筒30并进入容器20的脱模路径来进入容器20，使得至少其尖端54被提供为在熔融期间接触并保持材料。传送套筒30可包括密封件，使得熔融区12在使用时保持真空密封。浇口50被配置为在内部移动(延伸和回缩)至其第一位置和第二位置。浇口50为以相对于容器20成角度β的方式安装的线性致动浇口。更具体地，浇口50对角地安装在轴线B-B上，该轴线B-B被定位成相对于容器20的轴线(X轴上)成一定角度。因此，浇口50被配置为线性地沿着轴线B-B在第一位置和第二位置之间相对于容器在对角方向上移动。在一个实施例中，可相对于套筒42和/或容器20成约30度至约90度之间的角度β提供浇口50。在一个实施例中，角度β为约45度。在一个实施例中，感应区或熔融区12内的到达可取决于浇口50的安装角度。然而，浇口50的附接角度不旨在为限制性的。
浇口50包括主体52和接触表面(或尖端)54，所述接触表面(或尖端)被配置为在被熔融过程中在材料熔融和/或为熔融状态时限制材料的移动。尖端可相对于其主体成一定角度提供。例如，在第一位置，浇口的尖端54可被配置为相对于容器20的熔融部分24竖直地延伸。在图6和图7中，接触表面或尖端54由与浇口54的主体52不同的材料形成。例如，主体52由铜材料制成，而尖端54由陶瓷材料制成。可使用任何数量的材料来形成浇口50。由诸如上文所述那些的致动机构或设备56来将浇口50移动至其第一位置(图6)或第二位置(图6)。例如，致动机构56可包括气动活塞以用于将浇口50移动至其第一位置和第二位置并且在其第一位置和第二位置之间移动。在熔融之前，浇口50可定位在(或者如果需要，移动至)图6的第一(闭合)位置。可在待熔融的材料(铸块25)插入容器20中之前或之后，在其第一位置提供浇口50。浇口50在熔融过程中保持在适当位置以在材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在容器20内，并且在达到所需温度/稳态/熔融材料时，浇口50可被致动以移动至如图7所示的第二(打开)位置，以允许熔融形式的材料穿过容器20的脱模路径、穿过传送套筒30并进入模具16的移动。因此，浇口50的构形被设计为在第一位置和第二位置之间以及至第一位置和第二位置提供不间断移动。浇口50能够在熔融过程中使正被熔融的材料保持在感应线圈磁场/熔融区12内(例如，与在容器的相对侧或端部上的柱塞14一起)。不需要对套筒42重新构形或更改。浇口50保持套筒42的更简单设计(无需形成突起，诸如图4所示的突起44)，并提供邻近熔融区12而提供的便于集成的致动机构。
图8和图9示出了根据本发明的一个实施例的可旋转浇口60的详细剖视图，该可旋转浇口分别在第一位置和第二位置与注塑系统10中的容器20相关联。在该实施例中，套筒42包括从其延伸的突起45，浇口的至少一部分被配置为从突起45处在内部旋转地移动至其第一位置和第二位置。突起45定位在套筒42上，使得其允许浇口60被定位成穿过并进入在U形容器20的顶部部分内的主体。更具体地讲，浇口60为旋转地致动的浇口。套筒42的突起45竖直地安装在相对于容器20的轴线(X轴上)垂直地(例如，以相对于X轴成90度的角度)定位的轴线C-C上(Y轴上)。因此，浇口60被定位成相对于容器20的轴线(X轴)围绕垂直轴线(轴线C-C)移动。浇口60包括延伸部62，该延伸部竖直地延伸穿过突起45以用于其主体64向第一位置或第二位置的致动和移动(即，旋转)。主体64被形成为使得其壁部通过将熔融材料包含在装置的熔融区内来防止正被熔融的材料穿过脱模路径而移动或离开。主体64还包括穿过其中的开口66。例如，在一个实施例中，浇口60可为球阀的形式。开口66允许熔融状态的材料从容器的熔融部分24、穿过其脱模路径并且朝着/进入模具16移动。在一个实施例中，该浇口可通过流体来控制温度。
浇口60的主体64被配置为在熔融过程中在材料被熔融和/或为熔融状态时限制材料的移动。主体64可由与延伸部62类似或不同的材料形成。可使用任何数量的材料来形成浇口60。由上文描述的致动机构或设备(未示出)来将浇口60移动至其第一位置(图8)或第二位置(图8)。致动设备被配置为旋转地围绕轴线C-C旋转地移动延伸部。例如，在熔融之前，浇口60可定位在(或者如果需要，移动至)图8的第一(闭合)位置中，使得主体64阻挡材料的移动。可在待熔融的材料(铸块25)插入容器20中之前或之后，在其第一位置提供浇口60。浇口60在熔融过程中保持在适当位置以在材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在容器20内，并且在达到所需温度/稳态/熔融材料时，浇口60可被致动以围绕轴线C-C旋转至如图9所示的第二(打开)位置，以允许熔融形式的材料移动穿过开口66、穿过容器20的脱模路径并进入模具16。浇口60被配置为从第一位置旋转90度到第二位置。因此，浇口60的构形被设计为在第一位置和第二位置之间以及至第一位置和第二位置提供不间断移动。它在其第一位置和第二位置之间提供使用90度旋转运动。与其一起使用的任何密封件不太可能受到污染。浇口60能够在熔融过程期间使正被熔融的材料保持在感应线圈磁场/熔融区12内(例如，与在容器的相对侧或端部上的柱塞14一起)。在一个实施例中，柱塞的尖端的尺寸设定成使得其可延伸穿过开口66以便将熔融材料移动到模具16中。在一个实施例中，该浇口可通过流体来控制温度。
图10和图11示出了另一可供选择的浇口70的详细剖视图，该浇口70分别在第一位置和第二位置与注塑系统10中的容器20相关联。在该实施例中，套筒42包括类似于图4和图5所示的突起44的突起74，该突起74从套筒延伸并允许浇口的至少一部分于其中旋转地移动至其第一位置和第二位置。突起74被定位成使得其允许浇口70的至少一部分(例如，尖端76)在容器20的主体中并且以与其熔融部分24接触的方式移动。突起74定位在套筒42上，使得其允许浇口70被定位成穿过并进入在U形容器20的顶部部分内的主体。更具体地讲，浇口70为相对于容器20成一定角度安装的旋转致动浇口。套筒42的突起74对角地安装在轴线D-D上，所述轴线D-D被定位成相对于容器20的轴线(X轴上)成角度Θ。浇口70线性地沿着轴线A-A在第一位置和第二位置之间相对于容器在对角方向上定位，但被配置为在第一位置和第二位置之间相对于容器20旋转。在一个实施例中，可相对于套筒42成约30度至约90度之间的角度Θ提供突起74，使得浇口70以相对于容器20成类似角度定位。在另一个实施例中，突起74相对于容器20的轴线(X轴)成约45度的角度Θ定位。然而，浇口70的附接角度不旨在为限制性的。在一个实施例中，该浇口可通过流体来控制温度。
浇口70包括接触表面(或尖端)76，所述接触表面(或尖端)被配置为在熔融过程中在材料熔融和/或为熔融状态时限制材料的移动。尖端可相对于其主体成一定角度提供。例如，在第一位置，浇口的尖端76可被配置为相对于容器20的熔融部分24竖直地延伸。然而，在浇口70旋转之后，尖端76可被配置为水平地并且平行于容器的熔融部分24而延伸。接触表面或尖端76可由与浇口70的主体72类似或不同的材料形成。可使用任何数量的材料来形成浇口70。由上文描述的致动机构或设备(未示出)来将浇口70移动至其第一位置(图10)或第二位置(图11)。例如，在熔融之前，浇口70可定位在(或者如果需要，移动至)图10的第一(闭合)位置中。可在待熔融的材料(铸块25)插入容器20中之前或之后，在其第一位置提供浇口70。浇口70在熔融过程中保持在适当位置以在材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在容器20内，并且在达到所需温度/稳态/熔融材料时，浇口70可被致动和旋转以移动至如图11所示的第二(打开)位置，以允许熔融形式的材料移动穿过容器20的脱模路径并进入模具16。浇口70被配置为从第一位置旋转180度到第二位置。因此，浇口70的构形被设计为在第一位置和第二位置之间以及至第一位置和第二位置提供不间断移动。它在其第一位置和第二位置之间提供使用180度旋转运动。与其一起使用的任何密封件不太可能受到污染。浇口70能够在熔融过程中使正被熔融的材料保持在感应线圈磁场/熔融区12内(例如，与在容器的相对侧或端部上的柱塞14一起)。在一个实施例中，柱塞的尖端的尺寸设定成使得其可在浇口70处于第二位置时在尖端76下方延伸，以便将熔融材料移动到模具16中。在一个实施例中，该浇口可通过流体来控制温度。
图12和图13示出了可供选择的实施例，所述实施例示出了铰接式浇口80的详细剖视图，该铰接式浇口80分别在第一位置和第二位置与注塑系统10中的容器20相关联。在该实施例中，套筒42围绕容器20的至少熔融部分24。浇口80具有主体82和铰链84，所述铰链用于在其第一位置和第二位置之间旋转。浇口80被配置为相对于容器20旋转。更具体地，浇口80被配置为重力致动浇口，诸如瓣阀，该重力致动浇口在感应区内枢转并且基于其自身重量而被保持在其第一(闭合)位置。可由正抵靠浇口80推送的熔融物的力(在熔融过程之后在熔融物前进穿过容器的脱模部件时)，或者由例如推杆的力，来将浇口80移动或打开至其第二位置。还可使用或者替代地使用诸如杆、磁体和/或致动器的替代方法和/或部件来移动浇口80。在一个实施例中，该浇口可通过流体来控制温度。
如在图14的俯视图中更好地示出，浇口80可安装至围绕容器20的部分86。例如，部分86可定位在容器20的与感应线圈26的位置相邻的位置，使得浇口80可被定位成在熔融期间将材料包含在熔融区12的感应区内。部分86可单独地形成或制造并且附接至容器，或者与容器的主体一体地形成或制造。部分86可被配置为由套筒42围绕。
部分86包括用于浇口80的铰链的至少一个安装区域88。在所示的实施例中，部分86为在U形容器的任一侧上具有安装区域88的圆形工件，安装区域88各自被配置为接收所述铰链84的端部。部分86定位在容器20上，使得其允许浇口80被定位成穿过并进入在U形容器20的顶部部分内的主体。部分86的安装区域88对准以水平地将铰链84定位在以相对于容器20的轴线(X轴上)垂直地(例如，相对于X轴成90度的角度并且垂直于Y轴)定位的轴线(Z轴上)上。因此，浇口80被定位成相对于容器20的轴线(X轴)围绕Z轴旋转或铰接式移动。
浇口80的主体82被配置为在熔融过程中在材料被熔融和/或为熔融状态时限制材料的移动。可使用任何数量的材料来形成浇口80。同样，浇口80由其自身的主体重量(例如，主体82的重量)来重力致动以提供在其第一(闭合)位置中。从而，在熔融之前，和/或在待熔融的材料(铸块25)插入容器20中之前，(例如，在默认情况下)在第一位置(图12)提供浇口80。浇口80在熔融过程中保持在适当位置以在材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在容器20内，并且在达到所需温度/稳态/熔融材料时，浇口80可被致动以围绕Z轴旋转至如图13所示的第二(打开)位置，以通过将柱塞14移动穿过容器20而允许熔融形式的材料移动穿过开口66、穿过容器20的脱模路径并进入模具16。来自熔融材料和/或柱塞14的尖端的力将使浇口80围绕其铰链84旋转并朝着套筒42向上翻转。浇口80被配置为从第一位置旋转90度到第二位置。因此，浇口80的构形被设计为在第一位置和第二位置之间以及至第一位置和第二位置提供不间断移动。它在其第一位置和第二位置之间提供使用90度旋转运动。不需要对套筒42重新构造或更改。浇口80能够在熔融过程中使正被熔融的材料保持在感应线圈磁场/熔融区12内(例如，与在容器的相对侧或端部上的柱塞14一起)。浇口80保持所述套筒42的更简单设计(无需形成突起，诸如图4所示的突起44)，并提供邻近熔融区12提供的易于集成的致动机构。
根据另一个实施例，可在诸如装置10的注塑系统中采用双浇口系统(而不是在具有柱塞14的容器20的一个端侧或脱模路径上的单个浇口在熔融期间充当另一相对端侧上的浇口)。图15和图16示出了在感应线圈的下游侧和上游侧两者上的浇口机构的实例。示出了根据本发明一个实施例的双浇口系统的详细剖视图，该双浇口系统分别在第一位置和第二位置与注塑系统10中的容器20相关联。图15和图16类似于图4和图5中所示和所述的设计，包括浇口40，该浇口定位在套筒42的突起44中并且被配置为在其第一位置和第二位置之间移动，如上所述。浇口40的描述由此并入该实施例中，且因此仅为简单起见而不赘述。此外，图15和图16示出了附加浇口90，所述附加浇口被配置为限制容器20的相对侧。该相对侧为端侧，该端侧在一些实施例中可用作从例如装料口18注入材料(例如，铸块25)的注入侧。附加浇口90被配置为在材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在容器内，而不是在熔融过程中使用柱塞14(或柱塞尖端)。在该实施例中，套筒42还包括从其延伸的第二突起92，附加浇口90被配置为从突起92处在内部移动(延伸和回缩)至其第一位置和第二位置。突起92被定位成使得其允许附加浇口90的至少一部分移动进入容器20的主体并且以与容器20另一端上的熔融部分24接触。突起92定位在套筒42上，使得其允许附加浇口90进入U形容器20的顶部部分内。更具体地，附加浇口90为相对于容器20成一定角度安装的线性致动浇口。套筒42的突起92对角地安装在轴线E-E上，该轴线E-E被定位成相对于容器20的轴线(X轴上)成角度σ。因此，附加浇口90被配置为以与由浇口40所示类似的方式线性地沿着轴线E-E在第一位置和第二位置之间相对于容器在对角方向上移动。在一个实施例中，可相对于套筒42成约15度至约90度之间的角度σ提供突起92，使得附加浇口90相对于容器20成类似角度定位。然而，附加浇口90的附接角度不旨在是限制性的。
与浇口40一样，附加浇口90包括接触表面(或尖端)96，所述接触表面(或尖端)被配置为在熔融过程中在材料熔融和/或为熔融状态时限制材料的移动。尖端可相对于其主体成一定角度提供。例如，在第一位置，附加浇口90的尖端96可被配置为相对于容器20的熔融部分24竖直地延伸。附加浇口90的接触表面或尖端96可由与主体类似或不同的材料形成。可使用任何数量的材料来形成附加浇口90。由上文描述的致动机构或设备(未示出)来将附加浇口90移动至其第一位置(图15)或第二位置(图16)。浇口40和90可被配置为在其第一位置和第二位置之间基本上一起移动。例如，在熔融之前，附加浇口40可定位在(或者如果需要，移动至)图4的第一(闭合)位置。可在待熔融的材料(铸块25)插入容器20中之前或之后将浇口40提供在其第一位置中。另一方面，如果使用装料口18和/或柱塞14来将铸块25装载到容器20的熔融部分24中，则可在铸块25的插入之后将浇口90移动至图15所示的第一(闭合)位置。作为另外一种选择，在装载材料之后，浇口40和90两者均可被线性地移动至其相应的第一(闭合)位置。浇口40和附加浇口90在熔融过程中保持在其第一位置中以将可熔形式的材料包含在容器20内，并且在达到所需温度/稳态/熔融材料时，浇口40和附加浇口90可被致动以移动至如图16所示的它们相应的第二(打开)位置，以允许熔融形式的材料移动穿过容器20的脱模路径并进入模具16。在另一个实施例中，可首先将附加浇口90移动至其第二位置，使得柱塞14可被移动到容器20中且被配置为一旦将浇口40移动至其第二位置便移动熔融材料。尽管如此，一旦两个浇口均在第二位置，柱塞14便被配置为将熔融材料推送穿过容器20的脱模路径并进入模具。因此，浇口40和附加浇口90的构形被设计为在第一位置和第二位置之间以及至第一位置和第二位置提供不间断移动。浇口40和附加浇口90两者均能够在熔融过程中使正被熔融的材料保持在感应线圈磁场/熔融区12内。
应当指出，尽管图15和图16示出了与图4和图5所示的浇口40的构形相似的两个浇口的使用，但可单独地，或在下游浇口的基础上，借鉴并采用本文所公开的实施例中的任一者(例如，线性移动或旋转地移动浇口)来用作上游浇口，如图所示。还可一起使用不同浇口设计的组合。
因此，如本文所述的浇口旨在仅是示例性的。用于安装和/或移动浇口的构形不应是限制性的。
图17示出了根据本发明的一个实施例的、使用如图3所示的装置10来对材料进行熔融并模塑部件的方法。装置被设计为包括浇口、容器20和模具16，如在102处所示。浇口可为本文所述的构形或其他构形中的任一者，所述构形允许在第一位置和第二位置之间移动以分别停止并允许随容器20一起的材料的流动，如前所述。通常，注塑系统/装置10可以如下方式操作：将可熔材料(例如，单个铸块25形式的无定形合金或BMG)装载到进料机构(例如，装料口18)中，插入并接收在容器20(由感应线圈26围绕)的熔融区12中，如在104处所示。在106处，在第一位置提供浇口以限制进入容器的脱模路径并且在材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在容器内。可在装载待熔融的材料之前或之后，将浇口和/或真空施加至装置10，如在108处所示。可根据需要，使用注塑机“喷嘴”冲程或柱塞14将材料移动到容器20的熔融部分24中。在110处，通过感应过程来加热材料(即，通过经由电源向感应线圈26提供电源来加热材料)。注塑机通过闭环或开环系统来控制温度，这将使材料稳定在具体温度处(例如，通过使用温度传感器和控制器)。在材料的熔融期间，浇口被配置为允许装置在材料的熔融期间保持在真空下。同样在加热/熔融期间，可启动冷却系统以使(冷却)液体在容器20的任何冷却线路和/或浇口(或浇口尖端)中流动。一旦达到并保持所需温度以对可熔材料进行熔融，便可停止使用感应线圈26加热。如在112处所示，将浇口从第一位置移动至第二位置，以允许熔融形式的材料移动穿过脱模路径并进入模具，并且机器将随后通过沿着水平轴线(X轴)在水平方向上(从右向左)移动来开始将熔融材料从容器20中穿过传送套筒30注入到真空模具16中。这可使用柱塞14进行控制，所述柱塞可使用伺服驱动的驱动器或液压驱动器来启动。模具16被配置为通过入口接收熔融材料并且被配置为在真空下对熔融材料进行模塑，如在114处所示。即，将熔融材料注入到所述至少第一板与第二板之间的腔体中以在模具16中对部件进行模塑。如先前所指出，在一些实施例中，材料可以是用于模塑块体无定形合金部件的无定形合金材料。一旦模具腔体已开始充装，可将真空压力(经由真空线路及真空源38)保持在给定压力以将熔融材料“填充”到模具腔体的剩余空隙区域中并对材料进行模塑。在模塑过程(例如，大约10至15秒)之后，释放对至少模具16(或整个装置10)施加的真空压力，如在116处所示。然后打开模具16以泄压并使部件暴露于大气环境。在118处，启动脱模器机构以通过致动设备从模具16的至少第一板与第二板之间脱出凝固的模塑物体。此后，可再次开始该过程。然后可通过将所述至少第一板和第二板相对于彼此并朝向彼此移动使得第一板和第二板彼此相邻来闭合模具16。一旦柱塞14已移动回到装料位置，通过真空源来抽空熔融区12和模具16，以便插入和熔融更多材料并且对另一部件进行模塑。可在材料的下一个铸块的熔融开始之前，将浇口移动回其第一位置。
因此，本文所公开的实施例示出了至少一个浇口在示例性注入系统中的使用，该示例性注入系统具有其沿着水平轴线成一直线的熔融系统。所述至少一个浇口可设置在容器的下游/脱模侧以便在熔融期间以及在材料的熔融状态中保持材料，以及以便在熔融过程中引起稳态熔融。它使材料在熔融期间保持与由感应线圈形成的感应区相邻，这继而得到更均匀的模塑部件。本文所公开的浇口中的任一者可与不同的浇口设计结合使用。这些浇口中的任一者可使用流体来控制温度。此外，在利用两个浇口来将待熔融的材料包含在感应/熔融区中的设计中，浇口的任一者或两者可使用流体来控制温度。
尽管并未非常详细地描述，但所公开的注入系统可包括附加部件，所述附加部件包括但不限于一个或多个传感器、流量计等(例如，用于监控温度、冷却水流等)、和/或一个或多个控制器。另外，密封件可与任意数量的部件一起或相邻提供，以通过基本上限制或消除空气的显著暴露或泄漏而在处于真空压力下时在熔融期间和熔融材料的部件成形期间进行辅助。例如，密封件可为O形圈的形式。密封件被定义为可由任何材料制成且阻止其密封的部件之间的物质(诸如空气)移动的设备。注入系统可执行自动或半自动过程，以用于将可熔材料插入其中、施加真空、加热、注入以及对材料进行模塑以形成部件。
将使用本文所公开的注入系统的实施例的任一者来模塑(和/或熔融)的材料可包括任何数量的材料并且不应是受限的。在一个实施例中，待模塑的材料为无定形合金，如上文详细描述的那样。
用于本文示例性实施例的任一者中的浇口的类型和材料不旨在是受限的。此外，应当指出，尽管仅在图4中示出，但如图6-16所示的浇口(或其尖端)的本文所述实施例的任一者可被配置为以一定方式进行温度控制或冷却。
根据一个实施例，浇口是由铜制成的温度控制式浇口。在另一个实施例中，浇口是由铜制成的涂覆有另一种材料(诸如陶瓷)的涂层的温度控制式浇口。在另一个实施例中，浇口是以诸如陶瓷的材料为内衬的温度控制式浇口。
在另一个实施例中，浇口是由陶瓷制成的温度控制式浇口。在另一个实施例中，浇口是由陶瓷制成的涂覆有另一种材料涂层的温度控制式浇口。在另一个实施例中，浇口是以某种材料为内衬的温度控制式浇口。
然而，浇口不需要进行温度控制。在另一个实施例中，浇口是由陶瓷制成的浇口。在另一个实施例中，浇口是由陶瓷制成的涂覆有另一种材料涂层的浇口。在另一个实施例中，浇口以某种材料为内衬。
虽然在上文阐述的示例性实施例中已明确了本发明的原理，但对于本领域的技术人员而言显而易见的是，可对本发明实践中使用的结构、布置、比例、元件、材料和组件进行各种修改。
应当理解，可将上文所公开的以及其他的特征和功能中的多者或它们的替代形式根据需要组合成多种其他不同的系统/设备或应用。本领域的技术人员可随后于其中进行各种目前未预见或未预料的替代、修改、变型或改进，这些替代、修改、变型或改进也旨在由以下权利要求所涵盖。

Claims (30)

1.一种装置，所述装置包括浇口和容器，所述浇口被配置为在限制进入所述容器的脱模路径并在材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在所述容器内的第一位置与允许熔融形式的材料移动穿过所述脱模路径的第二位置之间移动，其中所述装置被配置为熔融所述材料，并且所述浇口被配置为允许所述装置在所述材料的熔融期间保持在真空下。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括柱塞，所述柱塞被配置为限制所述脱模路径的相对侧并在所述材料的熔融期间将所述可熔形式的材料包含在所述容器内，并且还被配置为在熔融之后，当所述浇口移动至所述第二位置时使所述熔融形式的材料移动穿过所述脱模路径。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括致动机构，所述致动机构与所述浇口相关联，以在所述第一位置和所述第二位置之间选择性地移动所述浇口。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述容器沿着水平轴线定位，使得所述熔融形式的材料在水平方向上移动穿过所述脱模路径。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述浇口被配置为在所述第一位置和所述第二位置之间相对于所述容器在对角或垂直方向上移动。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述浇口被配置为在所述第一位置和所述第二位置之间相对于所述容器旋转。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述浇口被配置为从所述第一位置旋转90度到所述第二位置。
8.根据权利要求6所述的装置，其中所述浇口被配置为从所述第一位置旋转180度到所述第二位置。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述浇口被提供在与所述容器的轴线成对角的轴线上。
10.根据权利要求6所述的装置，其中所述浇口包括铰链以相对于所述容器旋转。
11.根据权利要求1所述的装置，还包括附加浇口，所述附加浇口被配置为限制所述脱模路径的相对侧并在所述材料的熔融期间将所述可熔形式的材料包含在所述容器内。
12.根据权利要求1所述的装置，还包括感应源，所述感应源邻近所述容器定位并被配置为熔融所述容器中接收的材料。
13.根据权利要求1所述的装置，其中所述浇口还包括一条或多条温度调节线路，所述一条或多条温度调节线路被配置为使液体在其中流动以在所述材料的熔融期间调节所述浇口的温度。
14.根据权利要求1所述的装置，还包括模具，所述模具被配置为从所述容器的脱模路径接收所述熔融形式的材料并将所述材料模塑成模塑部件。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述模塑部件为块体无定形合金部件。
16.一种熔融可熔形式的材料的方法，包括：
提供装置，所述装置包括浇口和容器，所述浇口被配置为在第一位置和第二位置之间移动；
在所述容器内提供待熔融的材料；
在所述第一位置提供浇口以限制进入所述容器的脱模路径并在所述材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在所述容器内；
对所述装置施加真空；
熔融所述材料，所述浇口被配置为允许所述装置在所述材料的熔融期间保持在真空下；以及
将所述浇口从所述第一位置移动到所述第二位置以允许熔融形式的材料移动穿过所述脱模路径。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述装置还包括柱塞，并且所述方法还包括：提供柱塞，并且将所述柱塞定位成限制所述脱模路径的相对侧并在所述材料的熔融期间将所述可熔形式的材料包含在所述容器内；以及在熔融之后，当所述浇口移动至所述第二位置时将所述柱塞从所述相对侧移动并穿过所述容器，从而将所述熔融形式的材料移动穿过所述脱模路径。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述浇口在所述第一位置和所述第二位置之间的所述移动包括相对于所述容器在对角或垂直方向上移动所述浇口。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述浇口在所述第一位置和所述第二位置之间的所述移动包括相对于所述容器旋转所述浇口。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述浇口被配置为从所述第一位置旋转90度到所述第二位置。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述浇口被配置为从所述第一位置旋转180度到所述第二位置。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述浇口被提供在与所述容器的轴线成对角或垂直的轴线上。
23.根据权利要求19所述的方法，其中所述浇口包括铰链以相对于所述容器旋转，并且所述浇口的所述移动包括围绕所述铰链旋转所述浇口。
24.根据权利要求19所述的方法，其中所述浇口还包括一条或多条温度调节线路，所述一条或多条温度调节线路被配置为使液体在其中流动以在所述材料的熔融期间调节所述浇口的温度，并且其中所述方法还包括使所述液体在所述浇口中流动以调节所述浇口的温度。
25.根据权利要求16所述的方法，其中所述装置还包括附加浇口，并且所述方法还包括：提供所述附加浇口，并且将所述附加浇口定位成限制所述脱模路径的相对侧并在所述材料的熔融期间将所述可熔形式的材料包含在所述容器内。
26.根据权利要求16所述的方法，其中所述装置还包括感应源，所述感应源邻近所述容器定位，并且其中所述熔融所述材料包括向所述感应源通电以熔融所述容器中接收的材料。
27.根据权利要求16所述的方法，其中待熔融的材料为无定形合金。
28.一种制造块体无定形合金部件的方法，包括：
提供装置，所述装置包括浇口、容器和模具，所述浇口被配置为在第一位置和第二位置之间移动；
在所述容器内提供待熔融的材料；
在所述第一位置提供浇口以限制进入所述容器的脱模路径并在所述材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在所述容器内；
对所述装置施加真空；
熔融所述材料，所述浇口被配置为允许所述装置在所述材料的熔融期间保持在真空下；
将所述浇口从所述第一位置移动到所述第二位置以允许熔融形式的材料移动穿过所述脱模路径并进入所述模具；
将所述材料模塑成所述块体无定形合金部件；
释放所述装置上的真空；以及
将所述块体无定形合金部件从所述模具中脱出。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括：在所述材料的熔融期间使液体在所述浇口的温度调节线路中流动以调节所述浇口的温度。
30.根据权利要求28所述的方法，还包括提供附加浇口，以及将所述附加浇口定位成限制所述脱模路径的相对侧并在所述材料的熔融期间将可熔形式的材料包含在所述容器内。
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