CN104139171B - 一种适用于压力铸造工艺的梯度复合压头装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于压力铸造工艺的梯度复合压头装置，涉及一种适合于在压力铸造工艺中提供分级压力的压头装置。所述复合压头装置由第一压头、第二压头和弹簧三部分组成；第一压头的上端面开有凹槽，下端面开有与凹槽相连通的通孔；第二压头的纵截面为T型，第二压头的下端插于第一压头的通孔中，上端插于第一压头的凹槽中；弹簧套于第二压头下端并位于凹槽内。本发明是针对液态合金、半固态合金的压力成型而设计的梯度复合压头。通过复合压头结构，实现了在加压过程的后期，使型腔中心部位进一步得到增强的压力，从而有效地减少型腔心部的铸造缺陷。

Description

一种适用于压力铸造工艺的梯度复合压头装置

技术领域

本发明涉及一种适合于在压力铸造工艺中提供分级压力的压头装置。

背景技术

在液态金属成型过程中，有时需要使合金液在压力下成型。压力下成型的好处是可以减少缩孔、缩松等铸造缺陷，获得致密显微组织。常用的压铸、挤压铸造、液态模锻工艺等都是利用了液态金属在压力下成型的原理。

在半固态（压力）铸造、挤压铸造、流变（压力）铸造过程中，为将一定的压力传递到液态合金液中，都需要一定形状的压头。压头与模具配合，将液态合金封闭，并通过压头将压力传递给液态合金液，从而实现合金液在压力下凝固，获得致密的组织和更好的性能。

压力成型的最基本条件是要有一个型腔，以及一个压头。型腔内呈装金属液，压头用来封闭型腔，并传递外来（一般来自压力机）的压力。型腔和压头一般均由金属制成，本身能承受和传递很高的压力。

传统的压力头是整体的，只能固定地传递来自外面的压力。如图1所示的简单的压头，往往会存在这样的不足：当型腔中靠近四壁的金属液由于温度降低比较快而凝固时，凝固的部分就会产生很大的抗力，抵触压头的压力，从而造成型腔心部未凝固部分得不到继续的压力，因而在心部仍然产生缩孔、缩松等铸造缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于压力铸造工艺的梯度复合压头装置，通过复合压头结构，实现了在加压过程的后期，使型腔中心部位进一步得到增强的压力，从而有效地减少型腔心部的铸造缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于压力铸造工艺的梯度复合压头装置，由第一压头、第二压头和弹簧三部分组成。所述第一压头的上端面开有凹槽，下端面开有与凹槽相连通的通孔；所述第二压头的纵截面为T型，第二压头的下端插于第一压头的通孔中，上端插于第一压头的凹槽中；所述弹簧套于第二压头下端并位于凹槽内。

初始阶段，施加的压力通过弹簧的传递，加载在合金液整体上；随着压力的增加，弹簧开始被压缩，第二压头与第一压头开始有明显的相对运动，第二压头将逐渐探出第一压头的底端，从而对合金液中心部位产生额外的压力；当压力进一步增加，弹簧被进一步压缩，第二压头与第一压头的相对运动距离变大，此时第二压头对型腔中心部位合金的压缩作用进一步增强，增压的作用更加明显；当弹簧完全压缩，以至于到弹簧各级螺旋完全相接触时，此时第二压头与第一压头的相对运动已不存在，二者又相当于变成一个整体，共同对合金液（大部分已凝固）产生保压的作用。

本发明是针对液态合金、半固态合金的压力成型而设计的梯度复合压头。具有如下优点：

1、对比于简单的压头来说，具有加压过程中可以自动对型腔心部实行附加增压的作用，促进型腔心部的致密化。

2、与可以实现类似作用的多级油压缸来说，具有结构简单、造价低廉、适用场合广泛等优点。

3、本梯度复合压头可以用在任何通用压力机上使用。

4、由于存在可以相对运动的两级压头，可以兼顾整体压力和型腔心部压力的分配，因而可以有效地解决型腔心部铸造缺陷的问题。

附图说明

图1为传统模具与压头示意图；

图2为本发明复合压头与模具示意图；

图3为第一压头的结构示意图；

图4为第二压头的结构示意图；

图5为弹簧的结构示意图；

图6为加压初始状态；

图7为加压到最终状态；

图中：1-压头，2-合金液，3-模具，4-第一压头，5-第二压头，6-弹簧，7-凹槽，8-通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限如此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：本实施方式提供了一种适用于合金熔体压力成型的复合压头结构，其目的是使受压的型腔心部也得到密实的组织。

如图2-5所示，复合压头主要由第一压头4、第二压头5和弹簧6三部分组成。所述第一压头4的上端面开有凹槽7，下端面开有与凹槽7相连通的通孔8；所述第二压头5的纵截面为T型，第二压头5的下端插于通孔8中，上端插于凹槽5中；所述弹簧6套于第二压头5下端并位于凹槽7内。

本实施方式中，凹槽7的横截面大于通孔8的横截面。

本实施方式中，弹簧6刚度一般很大，针对不同的试验场合，一般要定制一定刚度要求的弹簧。

本实施方式的梯度压头组合起来如图2所示。下面描述其工作中的两种工作状态和动作关系。

如图6所示，在加压的初始状态，弹簧6已传递压力，但未有明显变形，此时第二压头5的底部端部与第一压头4的底部基本持平；当所加压力增大到一定程度时，弹簧6发生明显变形，此时第二压头5的底部已经开始突出超出第一压头4的底部；当压力进一步增大，乃至使弹簧6被完全压缩，如图7所示，此时第二压头5的底部突出到最大程度，突出长度为λ。此后再进一步加大压力，第一压头4、第二压头5的相对位置不再变化。这时相当于到达压力成型的结束，型腔内的合金液已凝固完毕。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，实现类似的功能可以通过多级油压缸来实现。油压缸可有多级复合压头，在加压过程中二级压头可以从一级压头中伸出，实现在小面积上进一步增压的目的。但其结构复杂，成本高昂，属复杂机构。

Claims (2)

1.一种适用于压力铸造工艺的梯度复合压头装置，其特征在于所述复合压头装置由第一压头、第二压头和弹簧三部分组成，其中：第一压头的上端面开有凹槽，下端面开有与凹槽相连通的通孔；第二压头的纵截面为T型，第二压头的下端插于第一压头的通孔中，上端插于第一压头的凹槽中；弹簧套于第二压头下端并位于凹槽内。

2.根据权利要求1所述的适用于压力铸造工艺的梯度复合压头装置，其特征在于所述凹槽的横截面大于通孔的横截面。