CN104001901B - 一种大振力、大振幅的振动挤压铸造方法及其铸造装置 - Google Patents
一种大振力、大振幅的振动挤压铸造方法及其铸造装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种大振力、大振幅的振动挤压铸造方法及其铸造装置，其方法是首先在铸造模具中伸进有振动杆，当需要进行铸造时，所述铸造模具中的动模和定模合模形成模具型腔，然后再往该模具型腔中注入所需的被成型金属材料，最后通过对所述振动杆施加大振力、大振幅的振动压力，使得此时对被成型金属材料的挤压力变为动挤压力，对模具型腔中的被成型金属材料进行振动压制，从而在被成型金属材料中形成振动压力场，振动压缩模具型腔中的被成型金属材料，最终得到所需的高致密度、无缩孔缩松缺陷的铸造产品。本发明在具有现有振动设备所具有的优点的同时将使设备的吨位大幅下降，使用消耗大幅下降，控制系统和液压系统大幅简化。
Description
技术领域
本发明涉及铸造方法及设备的技术领域，尤其是指一种大振力、大振幅的振动挤压铸造方法及其铸造装置。
背景技术
铸件在充型和凝固的过程中由于各种条件的综合影响，很容易产生气孔、缩孔、缩松等一些铸造缺陷，传统的通过改变浇注参数和修改模具等即可消除这些缺陷，但是随着铸造行业的不断发展，用户对铸造产品的质量要求越来越高，所需要的产品尺寸越来越大，结构外形也越来越复杂，因此对产品质量的控制也越来越困难。近些年来，汽车行业的发展突飞猛进，各种高质量要求的铸造产品不断出现，依靠传统的消除缺陷的方法尽管能一定程度上面提高铸件质量，但是其中的一些缺陷仍很难解决。
因此，越来越多的人开始研究或关注新的铸造方法和装备。由日本加特可株式会社申请号为201110059293.7、201110071326.X、201110057019.6的“铸造装置及铸造方法”的发明专利，公开了三种超声波铸造装置及铸造方法，分别在溶液汲取、输送及模腔内实施超声波振动，申请号为201210143369.9的“一种铸造装置及铸造方法”的发明专利又在此基础上面提出了改进方法，让超声波振动的时间更长更充分。虽然在铸造中加入超声波振动能一定程度上面细化晶粒，强化铸件，但超声波振动的振幅经变幅杠放大后也只有微米级，振动力很微小，无法压缩模具中的材料消除缩松缩孔缺陷。申请号为200710168429.1专利提供了一种主要用在重力铸造中的消失模振动铸造方法，此法并没有给出一个具体的结构，实施不是很明确；CN201720415U提供一种机械振动铸造装置，此装置是将整个模具和振动装置都安放在弹簧上面，此法虽然理论可行，但是对于像压铸一样设备巨大，且各种连接复杂的设备来说，难以实际生产应用；CN201913231U提供了一种实验用机械振动铸造设备，此装置也主要用来研究机械振动效果，也难以实际生产应用。目前的振动铸造是模具振动造成模具中的被成型材料振动，但被成型材料没有受到挤压。挤压铸造是现在铸造行业十分注重的一个领域，它在提高铸件质量和消除缺陷方面显示出很大的优越性，CN102069171A提供了一种压铸机及其挤压压铸方法，它的特点是先让动定模之间留有一定的间隙，待充液完毕之后对铸件型腔实施整体挤压，这在一定程度上能有效降低铸件缺陷的发生；CN102179495A也提供了一种挤压压铸机构，它的特点是挤压方式及方向能够调节，对铸件质量有一定效果；CN201482962U提供了一种对铸件局部进行挤压铸造的装置，对铸件局部气孔缩孔缩松等有明显效果。但是上面三种挤压铸造的装置及方法提供的都是静压力，如果铸件厚大则挤压效果将大为下降，同时对于局部挤压，如果补缩路径被阻断则所需静压力将大大提高，需要很大的挤压力，设备结构和液压系统都很庞大，需要消耗很多的能源。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种结构更可靠，价格更合理，振动效果更明显，实用价值更高，实施更方便，同时又能使模具、液压系统、控制系统等大幅简化的大振力、大振幅的振动挤压铸造方法及其铸造装置。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案其大振力、大振幅的振动挤压铸造方法是：首先，在铸造模具中伸进有振动杆，且所述振动杆能够将施加在其上的大振力、大振幅的振动压力传递给铸造模具型腔中的被成型金属材料，为被成型金属材料提供振动压力场，以直接作用于被成型金属材料本身；当需要进行铸造时，所述铸造模具中的动模和定模合模形成模具型腔，然后再往该模具型腔中注入所需的被成型金属材料，最后通过对所述振动杆施加大振力、大振幅的振动压力，使得此时对被成型金属材料的挤压力变为动挤压力，对模具型腔中的被成型金属材料进行振动压制，从而在被成型金属材料中形成振动压力场，振动压缩模具型腔中的被成型金属材料，最终得到所需的高致密度、无缩孔缩松缺陷的铸造产品。
所述振动杆由激振器施加大振力、大振幅的振动压力，所述激振器为大振力大振幅机械式或电磁式振动发生器。
所述铸造模具的动模中设置有补缩包，所述振动杆振动时挤压补缩包内的材料来对模具型腔中的被成型金属材料进行补缩。
本发明所述的铸造装置，包括有开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分，其中，所述铸造模具装置部分的动模和定模的开合控制由开合模装置部分的开合模液压缸控制，所述动模和定模能合模形成有模具型腔，所述大振力大振幅振动装置部分的振动杆贯穿动模，并由大振力大振幅振动装置部分的振动电机施加大振力、大振幅的振动压力，用于对铸造时模具型腔中的被成型金属材料进行大振力、大振幅的振动压制。
所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板、导柱，所述大振力大振幅振动装置部分包括有活动导杆、推动压板、振动杆、振动推板、推板液压缸、振动电机，所述铸造模具装置部分包括有动模、定模、流道截断板及带活塞的推杆，其中，所述动模座板活动套装在导柱上，并由开合模液压缸控制上下运动；所述动模和定模上下对置，所述动模固定安装在动模座板的底面，随动模座板上下运动，所述推杆带有活塞的一端竖直向上可伸进定模内的浇道，其另一端连接有动力，运动将被成型金属材料压入动、定模合模而成的模具型腔中，待活塞运动到行程终点时所述流道截断板运动，封住浇道，所述振动杆的一端竖直向下依次穿过动模座板和动模，并构成模具型腔的一部分，其另一端外露于动模座板，并位于推动压板下方，由所述振动电机施加振动压力，所述振动推板设在推动压板上方，且它们之间设置有配套的活动导杆和导套，所述导套固定安装在推动压板顶面，所述活动导杆固定安装在振动推板上，且所述振动推板由位于其上方的推板液压缸带动做上下运动。
所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板、导柱，所述大振力大振幅振动装置部分包括有活动导杆、推动压板、振动杆、振动推板、推板液压缸、振动电机，所述铸造模具装置部分包括有动模、定模、流道截断板、升液管、承装被成型金属材料的容器、保温炉，其中，所述动模座板活动套装在导柱上，并由开合模液压缸控制上下运动；所述动模和定模上下对置，所述动模固定安装在动模座板的底面，随动模座板上下运动，所述容器置于保温炉内，所述升液管的下部竖直向下贯穿保温炉的顶部伸进容器内，其上部与定模内的浇道相连通，通过对容器内注入压缩空气逼使容器内的被成型金属材料顺着升液管进入模具型腔，待被成型金属材料充满型腔后，所述流道截断板运动，封住浇道，所述振动杆的一端竖直向下依次穿过动模座板和动模，并构成模具型腔的一部分，其另一端外露于动模座板，并位于推动压板下方，由所述振动电机施加振动压力，所述振动推板设在推动压板上方，且它们之间设置有配套的活动导杆和导套，所述导套固定安装在推动压板顶面，所述活动导杆固定安装在振动推板上，且所述振动推板由位于其上方的推板液压缸带动做上下运动。
所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆、振动推板、振动电机、压板，所述铸造模具装置部分能够整体翻转90°，使定模座板和地面接触，它包括有动模、定模、流道截断板、定模座板、弹性垫圈，其中，所述动模座板由开合模液压缸控制左右运动，所述动模和定模左右对置，能组合形成有模具型腔，所述动模通过垫块固定安装在动模座板的一侧，随动模座板做左右运动，所述定模固定安装在定模座板的一侧，所述定模和定模座板内组合形成有水平直浇道，浇注时被成型金属材料通过水平直浇道从下往上充满模具型腔，待被成型金属材料充满型腔后，所述流道截断板运动，封住浇道；所述振动杆的一端水平穿过动模，并构成模具型腔的一部分，其另一端固接在压板的一侧，所述压板与振动推板固定相接，且它们位于动模和动模座板之间，所述压板与动模之间夹垫有弹性垫圈，所述振动推板连接有动力，且所述振动杆由振动电机施加振动压力。
所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆、振动推板、振动电机、压板，所述铸造模具装置部分包括有动模、定模、流道截断板、定模座板、弹性垫圈、压铸筒、带活塞的推杆，其中，所述动模座板由开合模液压缸控制左右运动，所述动模和定模左右对置，能组合形成有模具型腔，且所述动模和定模之间夹垫有弹性垫圈，所述动模通过垫块固定安装在动模座板的一侧，随动模座板做左右运动，所述定模固定安装在定模座板的一侧，所述定模和定模座板内组合形成有水平直浇道，所述压铸筒穿插在该水平直浇道中，且其内径与水平直浇道的内径相同，所述压铸筒上面开有熔液注入口，所述推杆带有活塞的一端可水平伸进压铸筒内，其另一端连接有动力，运动将被成型金属材料压入模具型腔中，待活塞运动到行程终点时所述流道截断板运动，封住浇道；所述振动杆的一端水平穿过动模，并构成模具型腔的一部分，其另一端固接在压板的一侧，所述压板与振动推板固定相接，且它们位于动模和动模座板之间，所述振动推板连接有动力，且所述振动杆由振动电机施加振动压力。
所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆、振动推板、振动电机、压板，所述铸造模具装置部分包括有动模、定模、流道截断板、定模座板、补缩包、压铸筒、带活塞的推杆，其中，所述动模座板由开合模液压缸控制左右运动，所述动模和定模左右对置，能组合形成有模具型腔，且所述动模中设置有补缩包，所述动模通过垫块固定安装在动模座板的一侧，随动模座板做左右运动，所述定模固定安装在定模座板的一侧，所述定模和定模座板内组合形成有水平直浇道，所述压铸筒穿插在该水平直浇道中，且其内径与水平直浇道的内径相同，所述压铸筒上面开有熔液注入口，所述推杆带有活塞的一端可水平伸进压铸筒内，其另一端连接有动力，运动将被成型金属材料压入模具型腔中，待活塞运动到行程终点时所述流道截断板运动，封住浇道；所述振动杆的一端水平伸进动模内，并与所述补缩包接触，使得振动时挤压补缩包内的材料来对模具型腔中的被成型金属材料进行补缩，其另一端由振动电机施加振动压力，并与动模之间夹垫有弹性垫圈，所述压板的一侧固接有可贯穿动模的挤压杆，其另一侧与连接有动力的振动推板固定相接，且它们位于动模和动模座板之间。
所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆、振动推板、振动电机、压板，所述铸造模具装置部分包括有动模、定模、流道截断板、定模座板、压铸筒、带活塞的推杆，其中，所述动模座板由开合模液压缸控制左右运动，所述动模和定模左右对置，能组合形成有模具型腔，所述动模通过垫块固定安装在动模座板的一侧，随动模座板做左右运动，所述定模固定安装在定模座板的一侧，所述定模和定模座板内组合形成有水平直浇道，所述压铸筒穿插在该水平直浇道中，且其内径与水平直浇道的内径相同，所述压铸筒上面开有熔液注入口，所述推杆带有活塞的一端可水平伸进压铸筒内，其另一端连接有动力，运动将被成型金属材料压入模具型腔中，待活塞运动到行程终点时所述流道截断板运动，封住浇道；所述振动杆的一端水平伸进动模内，并构成模具型腔的一部分，其另一端由振动电机施加振动压力，并与动模之间夹垫有弹性垫圈，所述压板的一侧固接有可贯穿动模的挤压杆，其另一侧与连接有动力的振动推板固定相接，且它们位于动模和动模座板之间。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、与超声波铸造相比，超声波频率高，但振动能量小，振幅经变幅杠放大后也只有微米级，振动力很微小，虽然感到有微弱的振动，但感觉不到有力的作用，只能细化晶粒，却无法挤压模具中的材料消除缩松缩孔缺陷；本发明振动挤压铸造为机械式或电磁式振动，振动能量大，振幅可达厘米级，振动力可达数吨，对模具中被成型金属材料施加很大的压力，压缩被成型金属材料消除缩松缩孔缺陷；
2、与振动铸造相比，现有的机械振动铸造设备都是对模具整体实施振动，对被成型金属材料的作用属于间接式的，没有力直接作用在被成型金属材料上，且只有在被成型金属材料为液态的时候才有效果，一旦被成型金属材料凝固就将失去作用；而本发明对被成型金属材料提供的振动场是直接作用于型腔即模具中被成型金属材料本身，不仅被成型金属材料为液态的时候有用，当被成型金属材料变为半固态和粘性的固态材料后效果依然非常明显，特别对于排除被成型金属材料中混有的气体；
3、与挤压铸造相比，挤压铸造的挤压力是静态的力，铸造小零件也需要很大的挤压力；而本发明的振动挤压力是动态的，可以在整个模具形腔内形成振动压力场波，小吨位的振动压力可以制造出大型铸造零件；
4、与压力铸造相比，压力铸造的挤压力通过挤压杆作用在料柄上，经过浇口和较长的流道才能作用到铸造产品上，力的传递距离远、能量额外消耗大，一旦传递路径上的材料先凝固了，挤压力就无法传递作用到被成型金属材料上；而本发明的振动压力通过振动杆可以直接作用到被成型金属材料上，力的传递距离短、能量额外消耗少；
5、本发明无需采用挤压铸造和压力铸造那样的高压成型，设备结构和模具承受的力小很多，设备结构和模具的尺寸可以大幅减小，降低投资成本，设备的动力系统也可大幅的减小，设备的制造成本和铸造产品的单件生产成本都大幅降低；
6、本发明因采用了机械式或电磁式振动，振幅变化范围广，效果明显，很多铸造缺陷可以在振动过程中得以消除，而不需要因模具结构问题而对模具进行复杂繁琐的设计和修模试模从而使新模具的设计大幅简化；
7、本发明可以根据需要设置多个振动杆，一个振动电机可以同时驱动数十个振动杆，哪里需要挤压就可以在哪个位置设置一个振动杆；
8、本发明铸造产品的致密度高，可以制造出无铸造缺陷的产品；
9、流道截断板截断被成型金属材料的输入通道后，可以隔断大振幅大振动力向材料输入系统和设备液压系统的传递，对材料输入系统和设备液压系统起到了很好的保护作用；
10、本发明因结构简单，价格便宜，效果明显，实施方便，因此具有很大的市场竞争力。
附图说明
图1为实施例1中本发明所述铸造装置的结构示意图。
图2为实施例2中本发明所述铸造装置的结构示意图。
图3为实施例3中本发明所述铸造装置的结构简图。
图4为实施例4中本发明所述铸造装置的结构简图。
图5为实施例5中本发明所述铸造装置的结构简图。
图6为实施例6中本发明所述铸造装置的结构简图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例所述大振力、大振幅的振动挤压铸造方法，其具体情况如下：
首先，在铸造模具中伸进有振动杆，且所述振动杆由激振器(具体为大振力大振幅机械式或电磁式振动发生器)施加大振力、大振幅的振动压力，并能够将施加在其上的大振力、大振幅的振动压力传递给铸造模具型腔中的被成型金属材料，为被成型金属材料提供振动压力场，以直接作用于被成型金属材料本身；当需要进行铸造时，所述铸造模具中的动模和定模合模形成模具型腔，然后再往该模具型腔中注入所需的被成型金属材料，最后通过对所述振动杆施加大振力、大振幅的振动压力，使得此时对被成型金属材料的挤压力变为动挤压力，对模具型腔中的被成型金属材料进行振动压制，从而在被成型金属材料中形成振动压力场，振动压缩模具型腔中的被成型金属材料，最终得到所需的高致密度、无缩孔缩松缺陷的铸造产品。
如图1所示，为能够实现以上所述大振力、大振幅的振动挤压铸造方法的铸造装置，包括有开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分，所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸101、动模座板102、导柱103，所述大振力大振幅振动装置部分包括有活动导杆104、推动压板105、振动杆106、振动推板107、推板液压缸108、振动电机115，所述铸造模具装置部分包括有动模109、定模110、流道截断板111及带活塞112的推杆113，其中，所述动模座板102活动套装在导柱103上，并由开合模液压缸101控制上下运动；所述动模109和定模110上下对置，所述动模109固定安装在动模座板102的底面，随动模座板102上下运动，所述推杆113带有活塞112的一端竖直向上可伸进定模110内的浇道，其另一端连接有动力，运动将被成型金属材料压入动、定模109、110合模而成的模具型腔116中，待活塞112运动到行程终点时所述流道截断板111运动，封住浇道，所述振动杆106的一端竖直向下依次穿过动模座板102和动模109，并构成模具型腔的一部分，其另一端外露于动模座板102，并位于推动压板105下方，由所述振动电机115施加振动压力，所述振动推板107设在推动压板105上方，且它们之间设置有配套的活动导杆104和导套114，所述导套114固定安装在推动压板105顶面，所述活动导杆104固定安装在振动推板107上，且所述振动推板107由位于其上方的推板液压缸108带动做上下运动。
工作时，开合模液压缸101推动动模座板102向下运动，动模座板102带动动模109向下运动与定模110合模形成模具型腔116，然后带有活塞112的推杆113运动将被成型金属材料压入型腔，待活塞112运动到行程终点时所述流道截断板111运动，封住浇道，活塞卸载退回。此时推板液压缸108运动，并推动振动推板107向下运动，当活动导杆104运动到导套114末端时就开始推动推动压板105向下运动，直到压住振动杆106，紧接着振动电机115开始工作，从而带动振动杆106对模具型腔中的被成型金属材料施加振动挤压。
本实施例所述的铸造装置，并不同于一般的挤压铸造机，它是结合了振动的挤压铸造机，能将静挤压力变为动的振动挤压，能够用比较小的力就完成对被成型金属材料的挤压，而且振动效果不仅在合金熔液为液体时有效，而且对半固体的合金熔液也效果明显。
实施例2
如图2所示，与实施例1不同的是本实施例所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸201、动模座板202、导柱203，所述大振力大振幅振动装置部分包括有活动导杆204、推动压板205、振动杆206、振动推板207、推板液压缸208、振动电机216，所述铸造模具装置部分包括有动模209、定模210、流道截断板211、升液管212、承装被成型金属材料的容器213、保温炉214，其中，所述动模座板202活动套装在导柱203上，并由开合模液压缸201控制上下运动；所述动模209和定模210上下对置，所述动模209固定安装在动模座板202的底面，随动模座板202上下运动，所述容器213置于保温炉214内，所述升液管212的下部竖直向下贯穿保温炉214的顶部伸进容器213内，其上部与定模210内的浇道相连通，通过对容器213内注入压缩空气逼使容器213内的被成型金属材料顺着升液管212进入模具型腔217，待被成型金属材料充满型腔后，所述流道截断板211运动，封住浇道，所述振动杆206的一端竖直向下依次穿过动模座板202和动模209，并构成模具型腔的一部分，其另一端外露于动模座板202，并位于推动压板205下方，由所述振动电机216施加振动压力，所述振动推板207设在推动压板205上方，且它们之间设置有配套的活动导杆204和导套215，所述导套215固定安装在推动压板205顶面，所述活动导杆204固定安装在振动推板207上，且所述振动推板207由位于其上方的推板液压缸208带动做上下运动。
浇注初期，开合模液压缸201推动模具合模，然后往保温炉内的容器中通入压缩空气，随着压力的增大，被成型金属材料就会顺着升液管29上升，然后慢慢进入模具型腔217，待被成型金属材料充满型腔之后，流道截断板211工作，封住浇口，最后大振力大振幅振动装置部分工作，振动电机216开始振动，对被成型金属材料实施振动挤压。
实施例3
如图3所示，与实施例1不同的是本实施例所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板310，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆301、振动推板302、振动电机303、压板312，所述铸造模具装置部分能够整体翻转90°，使定模座板307和地面接触，它包括有动模304、定模305、流道截断板306、定模座板307、弹性垫圈308，其中，所述动模座板310由开合模液压缸控制左右运动，所述动模304和定模305左右对置，能组合形成有模具型腔311，所述动模304通过垫块313固定安装在动模座板310的一侧，随动模座板310做左右运动，所述定模305固定安装在定模座板307的一侧，所述定模305和定模座板307内组合形成有水平直浇道309，浇注时被成型金属材料通过水平直浇道309从下往上充满模具型腔311，待被成型金属材料充满型腔后，所述流道截断板306运动，封住浇道；所述振动杆301的一端水平穿过动模304，并构成模具型腔311的一部分，其另一端固接在压板312的一侧，所述压板312与振动推板302固定相接，且它们位于动模304和动模座板310之间，所述压板312与动模304之间夹垫有弹性垫圈308，所述振动推板302连接有动力，且所述振动杆301由振动电机303施加振动压力。
浇注过程为：浇注机在浇注开始时，处于水平位置，模具合模之后，被成型金属材料通过水平直浇道309被压入模具型腔311，待压射完毕，流道截断板306就将浇口封闭，此时翻转铸造机工作，将铸造模具装置部分整体翻转90°，使定模座板307和地面接触，完毕之后振动电机303开始工作，振动杆301开始对被成型金属材料实施振动挤压。
实施例4
如图4所示，与实施例1不同的是本实施例所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板410，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆401、振动推板402、振动电机403、压板412，所述铸造模具装置部分包括有动模404、定模405、流道截断板406、定模座板407、弹性垫圈408、压铸筒409、带活塞414的推杆415，其中，所述动模座板410由开合模液压缸控制左右运动，所述动模404和定模405左右对置，能组合形成有模具型腔411，且所述动模404和定模405之间夹垫有弹性垫圈408，所述动模404通过垫块413固定安装在动模座板410的一侧，随动模座板410做左右运动，所述定模405固定安装在定模座板407的一侧，所述定模405和定模座板407内组合形成有水平直浇道，所述压铸筒409穿插在该水平直浇道中，且其内径与水平直浇道的内径相同，所述压铸筒409上面开有熔液注入口416，所述推杆415带有活塞414的一端可水平伸进压铸筒409内，其另一端连接有动力，运动将被成型金属材料压入模具型腔411中，待活塞414运动到行程终点时所述流道截断板406运动，封住浇道；所述振动杆401的一端水平穿过动模404，并构成模具型腔411的一部分，其另一端固接在压板412的一侧，所述压板412与振动推板402固定相接，且它们位于动模404和动模座板410之间，所述振动推板402连接有动力，且所述振动杆401由振动电机403施加振动压力。
当压铸筒409中的被成型金属材料被压入模腔模具411之后，流道截断板406封住浇道，此时活塞414卸载，这样动模404和定模405之间的锁模力可以减到很小，液压系统将大为简化，并且此时振动电机403开始振动，由于动模404和定模405之间留有一定的间隙，动模404在弹性垫圈408的作用下整体振动挤压铸件制品，除了具有类似超声波振动细化晶粒的效果外，还会将熔液中的气体几乎全部排出，防止气孔缺陷，将会大大地降低铸件缩孔缩松缺陷，边振动边凝固，最后得到质量更好的铸件。
实施例5
如图5所示，与实施例1不同的是本实施例所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板510，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆501、振动推板502、振动电机503、压板512，所述铸造模具装置部分包括有动模504、定模505、流道截断板506、定模座板507、补缩包508、压铸筒509、带活塞514的推杆515，其中，所述动模座板510由开合模液压缸控制左右运动，所述动模504和定模505左右对置，能组合形成有模具型腔511，且所述动模504中设置有补缩包508，所述动模504通过垫块513固定安装在动模座板510的一侧，随动模座板510做左右运动，所述定模505固定安装在定模座板507的一侧，所述定模505和定模座板507内组合形成有水平直浇道，所述压铸筒509穿插在该水平直浇道中，且其内径与水平直浇道的内径相同，所述压铸筒509上面开有熔液注入口516，所述推杆515带有活塞514的一端可水平伸进压铸筒509内，其另一端连接有动力，运动将被成型金属材料压入模具型腔511中，待活塞514运动到行程终点时所述流道截断板506运动，封住浇道；所述振动杆501的一端水平伸进动模504内，并与所述补缩包508接触，使得振动时挤压补缩包508内的材料来对模具型腔中的被成型金属材料进行补缩，其另一端由振动电机503施加振动压力，并与动模504之间夹垫有弹性垫圈517，所述压板512的一侧固接有可贯穿动模504的挤压杆518，其另一侧与连接有动力的振动推板502固定相接，且它们位于动模504和动模座板510之间。
在本实施例中，所述动模504内设置有外加的补缩包508，这样在熔液凝固的过程中振动杆501可以对补缩包508中的熔液实施振动挤压，从而对铸件进行补缩，有效地避免缩孔缩松缺陷。
实施例6
如图6所示，与实施例1不同的是本实施例所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板610，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆601、振动推板602、振动电机603、压板612，所述铸造模具装置部分包括有动模604、定模605、流道截断板606、定模座板607、压铸筒609、带活塞614的推杆615，其中，所述动模座板610由开合模液压缸控制左右运动，所述动模604和定模605左右对置，能组合形成有模具型腔611，所述动模604通过垫块613固定安装在动模座板610的一侧，随动模座板610做左右运动，所述定模605固定安装在定模座板607的一侧，所述定模605和定模座板607内组合形成有水平直浇道，所述压铸筒609穿插在该水平直浇道中，且其内径与水平直浇道的内径相同，所述压铸筒609上面开有熔液注入口616，所述推杆615带有活塞614的一端可水平伸进压铸筒609内，其另一端连接有动力，运动将被成型金属材料压入模具型腔611中，待活塞614运动到行程终点时所述流道截断板606运动，封住浇道；所述振动杆601的一端水平伸进动模604内，并构成模具型腔的一部分，其另一端由振动电机603施加振动压力，并与动模604之间夹垫有弹性垫圈617，所述压板612的一侧固接有可贯穿动模604的挤压杆608，其另一侧与连接有动力的振动推板602固定相接，且它们位于动模604和动模座板610之间。
在本实施例中，所述振动杆601设置在铸件热节或局部厚大部位，通过振动一方面可以排除铸件中的气体，防止气孔缺陷，同时通过对该处实施振动挤压，可以有效地消除该处可能产生的缩孔缩松缺陷，省去了在模具局部开设过多水道或别的冷却系统的繁杂工序，简单高效。
综上所述，在采用以上方案后，本发明所述振动挤压的铸造方法和装置运用的是振动动压力，在具有振动铸造和挤压铸造双重优点的同时，不仅结构简单，实施方便，并且在具有现有振动设备所具有的优点的同时将使设备的吨位大幅下降，使用消耗大幅下降，控制系统和液压系统大幅简化，并且新模具的设计也将大幅简化，在实际的生产中将会带来巨大的经济效益，运用前景十分广阔，值得推广。
以上所述实施例子只为本发明较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种大振力、大振幅的振动挤压铸造方法，其特征在于：首先，在铸造模具中伸进有振动杆，且所述振动杆能够将施加在其上的大振力、大振幅的振动压力传递给铸造模具型腔中的被成型金属材料，为被成型金属材料提供振动压力场，以直接作用于被成型金属材料本身；当需要进行铸造时，所述铸造模具中的动模和定模合模形成模具型腔，然后再往该模具型腔中注入所需的被成型金属材料，最后通过对所述振动杆施加大振力、大振幅的振动压力，使得此时对被成型金属材料的挤压力变为动挤压力，对模具型腔中的被成型金属材料进行振动压制，从而在被成型金属材料中形成振动压力场，振动压缩模具型腔中的被成型金属材料，最终得到所需的高致密度、无缩孔缩松缺陷的铸造产品。
2.根据权利要求1所述的一种大振力、大振幅的振动挤压铸造方法，其特征在于：所述振动杆由激振器施加大振力、大振幅的振动压力，所述激振器为大振力大振幅机械式或电磁式振动发生器。
3.根据权利要求1所述的一种大振力、大振幅的振动挤压铸造方法，其特征在于：所述铸造模具的动模中设置有补缩包，所述振动杆振动时挤压补缩包内的材料来对模具型腔中的被成型金属材料进行补缩。
4.一种能够实现权利要求1所述大振力、大振幅的振动挤压铸造方法的铸造装置，其特征在于：包括有开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分，其中，所述铸造模具装置部分的动模和定模的开合控制由开合模装置部分的开合模液压缸控制，所述动模和定模能合模形成有模具型腔，所述大振力大振幅振动装置部分的振动杆贯穿动模，并由大振力大振幅振动装置部分的振动电机施加大振力、大振幅的振动压力，用于对铸造时模具型腔中的被成型金属材料进行大振力、大振幅的振动压制。
5.根据权利要求4所述的一种铸造装置，其特征在于：所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸(101)、动模座板(102)、导柱(103)，所述大振力大振幅振动装置部分包括有活动导杆(104)、推动压板(105)、振动杆(106)、振动推板(107)、推板液压缸(108)、振动电机(115)，所述铸造模具装置部分包括有动模(109)、定模(110)、流道截断板(111)及带活塞(112)的推杆(113)，其中，所述动模座板(102)活动套装在导柱(103)上，并由开合模液压缸(101)控制上下运动；所述动模(109)和定模(110)上下对置，所述动模(109)固定安装在动模座板(102)的底面，随动模座板(102)上下运动，所述推杆(113)带有活塞(112)的一端竖直向上可伸进定模(110)内的浇道，其另一端连接有动力，所述推杆(113)运动将被成型金属材料压入动、定模(109、110)合模而成的模具型腔中，待活塞(112)运动到行程终点时所述流道截断板(111)运动，封住浇道，所述振动杆(106)的一端竖直向下依次穿过动模座板(102)和动模(109)，并构成模具型腔的一部分，其另一端外露于动模座板(102)，并位于推动压板(105)下方，由所述振动电机(115)施加振动压力，所述振动推板(107)设在推动压板(105)上方，且它们之间设置有配套的活动导杆(104)和导套(114)，所述导套(114)固定安装在推动压板(105)顶面，所述活动导杆(104)固定安装在振动推板(107)上，且所述振动推板(107)由位于其上方的推板液压缸(108)带动做上下运动。
6.根据权利要求4所述的一种铸造装置，其特征在于：所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸(201)、动模座板(202)、导柱(203)，所述大振力大振幅振动装置部分包括有活动导杆(204)、推动压板(205)、振动杆(206)、振动推板(207)、推板液压缸(208)、振动电机(216)，所述铸造模具装置部分包括有动模(209)、定模(210)、流道截断板(211)、升液管(212)、承装被成型金属材料的容器(213)、保温炉(214)，其中，所述动模座板(202)活动套装在导柱(203)上，并由开合模液压缸(201)控制上下运动；所述动模(209)和定模(210)上下对置，所述动模(209)固定安装在动模座板(202)的底面，随动模座板(202)上下运动，所述容器(213)置于保温炉(214)内，所述升液管(212)的下部竖直向下贯穿保温炉(214)的顶部伸进容器(213)内，其上部与定模(210)内的浇道相连通，通过对容器(213)内注入压缩空气逼使容器(213)内的被成型金属材料顺着升液管(212)进入模具型腔，待被成型金属材料充满型腔后，所述流道截断板(211)运动，封住浇道，所述振动杆(206)的一端竖直向下依次穿过动模座板(202)和动模(209)，并构成模具型腔的一部分，其另一端外露于动模座板(202)，并位于推动压板(205)下方，由所述振动电机(216)施加振动压力，所述振动推板(207)设在推动压板(205)上方，且它们之间设置有配套的活动导杆(204)和导套(215)，所述导套(215)固定安装在推动压板(205)顶面，所述活动导杆(204)固定安装在振动推板(207)上，且所述振动推板(207)由位于其上方的推板液压缸(208)带动做上下运动。
7.根据权利要求4所述的一种铸造装置，其特征在于：所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板(310)，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆(301)、振动推板(302)、振动电机(303)、压板(312)，所述铸造模具装置部分能够整体翻转90°，使定模座板(307)和地面接触，它包括有动模(304)、定模(305)、流道截断板(306)、定模座板(307)、弹性垫圈(308)，其中，所述动模座板(310)由开合模液压缸控制左右运动，所述动模(304)和定模(305)左右对置，能组合形成有模具型腔(311)，所述动模(304)通过垫块(313)固定安装在动模座板(310)的一侧，随动模座板(310)做左右运动，所述定模(305)固定安装在定模座板(307)的一侧，所述定模(305)和定模座板(307)内组合形成有水平直浇道(309)，浇注时被成型金属材料通过水平直浇道(309)从下往上充满模具型腔(311)，待被成型金属材料充满型腔后，所述流道截断板(306)运动，封住浇道；所述振动杆(301)的一端水平穿过动模(304)，并构成模具型腔(311)的一部分，其另一端固接在压板(312)的一侧，所述压板(312)与振动推板(302)固定相接，且它们位于动模(304)和动模座板(310)之间，所述压板(312)与动模(304)之间夹垫有弹性垫圈(308)，所述振动推板(302)连接有动力，且所述振动杆(301)由振动电机(303)施加振动压力。
8.根据权利要求4所述的一种铸造装置，其特征在于：所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板(410)，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆(401)、振动推板(402)、振动电机(403)、压板(412)，所述铸造模具装置部分包括有动模(404)、定模(405)、流道截断板(406)、定模座板(407)、弹性垫圈(408)、压铸筒(409)、带活塞(414)的推杆(415)，其中，所述动模座板(410)由开合模液压缸控制左右运动，所述动模(404)和定模(405)左右对置，能组合形成有模具型腔(411)，且所述动模(404)和定模(405)之间夹垫有弹性垫圈(408)，所述动模(404)通过垫块(413)固定安装在动模座板(410)的一侧，随动模座板(410)做左右运动，所述定模(405)固定安装在定模座板(407)的一侧，所述定模(405)和定模座板(407)内组合形成有水平直浇道，所述压铸筒(409)穿插在该水平直浇道中，且其内径与水平直浇道的内径相同，所述压铸筒(409)上面开有熔液注入口(416)，所述推杆(415)带有活塞(414)的一端可水平伸进压铸筒(409)内，其另一端连接有动力，运动将被成型金属材料压入模具型腔(411)中，待活塞(414)运动到行程终点时所述流道截断板(406)运动，封住浇道；所述振动杆(401)的一端水平穿过动模(404)，并构成模具型腔(411)的一部分，其另一端固接在压板(412)的一侧，所述压板(412)与振动推板(402)固定相接，且它们位于动模(404)和动模座板(410)之间，所述振动推板(402)连接有动力，且所述振动杆(401)由振动电机(403)施加振动压力。
9.根据权利要求4所述的一种铸造装置，其特征在于：所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板(510)，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆(501)、振动推板(502)、振动电机(503)、压板(512)，所述铸造模具装置部分包括有动模(504)、定模(505)、流道截断板(506)、定模座板(507)、补缩包(508)、压铸筒(509)、带活塞(514)的推杆(515)，其中，所述动模座板(510)由开合模液压缸控制左右运动，所述动模(504)和定模(505)左右对置，能组合形成有模具型腔(511)，且所述动模(504)中设置有补缩包(508)，所述动模(504)通过垫块(513)固定安装在动模座板(510)的一侧，随动模座板(510)做左右运动，所述定模(505)固定安装在定模座板(507)的一侧，所述定模(505)和定模座板(507)内组合形成有水平直浇道，所述压铸筒(509)穿插在该水平直浇道中，且其内径与水平直浇道的内径相同，所述压铸筒(509)上面开有熔液注入口(516)，所述推杆(515)带有活塞(514)的一端可水平伸进压铸筒(509)内，其另一端连接有动力，运动将被成型金属材料压入模具型腔(511)中，待活塞(514)运动到行程终点时所述流道截断板(506)运动，封住浇道；所述振动杆(501)的一端水平伸进动模(504)内，并与所述补缩包(508)接触，使得振动时挤压补缩包(508)内的材料来对模具型腔中的被成型金属材料进行补缩，其另一端由振动电机(503)施加振动压力，并与动模(504)之间夹垫有弹性垫圈(517)，所述压板(512)的一侧固接有可贯穿动模(504)的挤压杆(518)，其另一侧与连接有动力的振动推板(502)固定相接，且它们位于动模(504)和动模座板(510)之间。
10.根据权利要求4所述的一种铸造装置，其特征在于：所述开合模装置部分、大振力大振幅振动装置部分、铸造模具装置部分由一个主机架整合在一起；所述开合模装置部分包括有控制开合模的开合模液压缸、动模座板(610)，所述大振力大振幅振动装置部分包括有振动杆(601)、振动推板(602)、振动电机(603)、压板(612)，所述铸造模具装置部分包括有动模(604)、定模(605)、流道截断板(606)、定模座板(607)、压铸筒(609)、带活塞(614)的推杆(615)，其中，所述动模座板(610)由开合模液压缸控制左右运动，所述动模(604)和定模(605)左右对置，能组合形成有模具型腔(611)，所述动模(604)通过垫块(613)固定安装在动模座板(610)的一侧，随动模座板(610)做左右运动，所述定模(605)固定安装在定模座板(607)的一侧，所述定模(605)和定模座板(607)内组合形成有水平直浇道，所述压铸筒(609)穿插在该水平直浇道中，且其内径与水平直浇道的内径相同，所述压铸筒(609)上面开有熔液注入口(616)，所述推杆(615)带有活塞(614)的一端可水平伸进压铸筒(609)内，其另一端连接有动力，运动将被成型金属材料压入模具型腔(611)中，待活塞(614)运动到行程终点时所述流道截断板(606)运动，封住浇道；所述振动杆(601)的一端水平伸进动模(604)内，并构成模具型腔的一部分，其另一端由振动电机(603)施加振动压力，并与动模(604)之间夹垫有弹性垫圈(617)，所述压板(612)的一侧固接有可贯穿动模(604)的挤压杆(608)，其另一侧与连接有动力的振动推板(602)固定相接，且它们位于动模(604)和动模座板(610)之间。
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2014
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