CN104325107A - 一种常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备及方法。该设备包括控制系统、锁模装置、真空密封套、保温装置、定量给汤装置、压射装置、抽真空装置、自动给汤装置和熔料炉，其中，控制系统电连接并控制锁模装置、真空密封套、保温装置、定量给汤装置、压射装置、抽真空装置、自动给汤装置和熔料炉；保温装置整体安装在真空密封套里面且可以翻转；真空密封套分别与定量给汤装置、压射装置、抽真空装置连接；锁模装置、压射装置、真空密封套结合在一起，形成密闭腔体；抽真空装置对密闭腔体抽真空；自动给汤装置在熔料炉和定量给汤装置之间建立连接。本发明的设备和方法真空达到30Pa以下，实现高真空压铸，提高了产品品质。

Description

一种常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备及方法

技术领域

本发明涉及压铸成型技术，特别涉及一种常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备及一种常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型方法。

背景技术

随着对压铸产品质量要求的日益提升，在很多对压铸产品包括气孔等方面的缺陷品质要求较高的领域中，常规压铸技术已经难以满足产品质量的要求，真空压铸技术正成为行业内研究的重点。

目前，真空压铸技术大体上有两种方式。一种方式通过专利申请号201210250803.3的真空压铸机所公开：公开的真空压铸机，利用模具、料管腔体、熔料、锤头，在压铸过程中，形成一个密封的腔体；同时触发抽真空装置，通过设在压铸模具的抽气口进行抽真空；这种装置由于压铸周期限制，对腔体抽真空的有效时间非常短，且触发点控制要求高；真空通常只能达到10000帕左右的水平。

另一种方式如专利号US6805758B2所公开：利用一个体积较大的箱体将熔炼和压射部分全部装进去，然后对箱体整体进行抽真空，使熔炼和压铸全部在真空下进行。此方法虽然可以保证真空条件，但抽真空体积大，生产效率低。

另外，又如专利申请号201310638433.5公开的真空压铸机及专利申请号201320658005.4公开的真空压铸机，主要是针对易氧化金属的压铸；总体方法仍是将熔炼和压铸全部放在真空条件下进行，虽然解决了抽真空体积大的问题，但没有解决常规金属自动给汤的问题，对于常规金属，由于熔炼时间包括在整个生产周期中，使生产效率下降。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备及常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型方法，实现了高效率高质量的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的制造。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，包括控制系统、锁模装置、真空密封套、保温装置、定量给汤装置、压射装置、抽真空装置、自动给汤装置和熔料炉，其中，所述控制系统电连接并控制所述锁模装置、真空密封套、保温装置、定量给汤装置、压射装置、抽真空装置、自动给汤装置和熔料炉；

所述保温装置整体安装在所述真空密封套里面且可以翻转；

所述真空密封套分别与所述定量给汤装置、压射装置、抽真空装置连接；

所述锁模装置、压射装置、真空密封套结合在一起，形成密闭腔体；

所述抽真空装置对所述锁模装置、压射装置、真空密封套形成的密闭腔体抽真空；

所述自动给汤装置在所述熔料炉和所述定量给汤装置之间建立连接。

进一步地，所述真空密封套包括设置于其中的前法兰板、真空舱、后法兰板以及设置在真空舱的舱体上的抽真空接口、真空进气口、真空检测装置、翻转坩埚水冷铜电极入口装置和进料口，所述前法兰板和所述后法兰板连接所述真空舱，所述真空密封套通过所述前法兰板和所述后法兰板与所述压射装置连接，所述抽真空接口与所述抽真空装置的管道连接，所述真空密封套通过所述进料口与所述定量给汤装置连接。

进一步地，所述保温装置包括坩埚、保温护套和水冷铜线圈，所述坩埚位于所述进料口的下方，所述水冷铜线圈缠绕在所述坩埚外面的所述保温护套的外面，所述水冷铜线圈与所述翻转坩埚水冷铜电极入口装置连接。

进一步地，所述定量给汤装置包括封板、红外测温仪、旋转式气缸、恒温漏斗、漏斗保温线圈，所述封板和所述恒温漏斗固定到所述旋转式气缸，所述红外测温仪安装在所述封板中，所述漏斗保温线圈缠绕在所述恒温漏斗的外面。

进一步地，所述坩埚为石墨坩埚，所述漏斗为石墨漏斗。

进一步地，所述熔料炉为一个或多个。

进一步地，所述锁模装置包括定模和动模，所述锁模装置具有与所述抽真空装置连接的锁模装置抽气口。

进一步地，所述自动给汤装置是机械手，所述自动给汤装置端部固定有取汤勺。

一种常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型方法，提供将压铸金属汤料的锁模装置、保温装置、定量给汤装置、压射装置、抽真空装置结合起来并将金属材料熔料炉独立真空之外的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备；通过自动给汤装置运送汤料；通过所述定量给汤装置和所述保温装置加汤料；通过所述压射装置、抽真空装置和锁模装置完成定量给料、真空压铸成型工序。

进一步地，所述方法步骤如下：

首先，将待压铸的金属材料放入所述熔料炉中，熔成压铸需要的汤料；

其次，所述自动给汤装置从所述熔料炉中定量取汤料并通过所述定量给汤装置将汤料加入到所述保温装置中；

接着，所述锁模装置合模，所述锁模装置与所述压射装置、真空密封套形成密闭腔体；

接着，所述抽真空装置对形成的所述密闭腔体抽真空，使所述密闭腔体达到设定的高真空度；

最后，将所述保温装置中的汤料注入到所述压射装置的料管中；所述压射装置向所述锁模装置的腔体压射汤料，压铸成型工件。

本发明提供的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，控制简单、成本低、性能稳定并能够连续自动生产；熔炼在真空之外进行，缩小了真空密封套的体积，减少了抽真空的时间，由于直接采用汤料进料，因此减少了熔炼时间，提高了生产效率，并能够实现自动连续化生产；真空可以达到30Pa以下，实现高真空压铸，提高了产品品质，该优点在400吨以上压铸机的自动连接化生产中更加明显。本发明提供的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型方法，方法简单，在高真空下，高效率地制造压铸成型工件。

附图说明

图1是本发明的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备的俯视图。

图2是本发明的成型设备的真空密封套的示意图。

图3是本发明的成型设备的保温装置的示意图。

图4是本发明的成型设备的定量给汤装置的示意图。

图5是本发明的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型方法的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提供的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，如图1所示，包括控制系统1、锁模装置2、真空密封套3、保温装置4、定量给汤装置5、压射装置6、抽真空装置7、自动给汤装置8和熔料炉9。其中，控制系统1电连接并控制锁模装置2、真空密封套3、保温装置4、定量给汤装置5、压射装置6、抽真空装置7、自动给汤装置8和熔料炉9。控制系统1可以为PLC全自动控制模式，自动地分别控制锁模装置2、真空密封套3、保温装置4、定量给汤装置5、压射装置6、抽真空装置7、自动给汤装置8和熔料炉9的运行，自动地完成压铸成型。熔料炉9可以为一个，也可以为多个，多个熔料炉9可以围绕自动给汤装置8并与自动给汤装置8距离相等。

保温装置4整体安装在真空密封套3的里面，保温装置4可以翻转。真空密封套3分别与定量给汤装置5、压射装置6、抽真空装置7连接。自动给汤装置8可以转动和部分翻转，自动给汤装置8可以是机械手，也可以是可转动和部分翻转的其它机构。自动给汤装置8端部固定有取汤勺81，取汤勺81可以为带有凸出尖口的长方体，也可以为带有凸出尖口的圆柱体。自动给汤装置8在熔料炉9和定量给汤装置5之间建立汤料输送连接。

锁模装置2、压射装置6、真空密封套3结合在一起，形成密闭腔体。抽真空装置7对锁模装置2、压射装置6、真空密封套3形成的密闭腔体抽真空。

锁模装置2包括定模和动模，定模和动模的形状和尺寸可以根据实际生产需要进行设计，进而能够得到不同形状和尺寸的成型产品。锁模装置2具有与抽真空装置7连接的锁模装置抽气口10。

如图2所示，真空密封套3包括设置于其中的前法兰板31、真空舱32、后法兰板33以及设置在真空舱32的舱体一侧面上的抽真空接口34、真空进气口35、真空检测装置36、翻转坩埚水冷铜电极入口装置37和设置在真空舱32的舱体顶面上的进料口38。前法兰板31和后法兰板33连接真空舱32，在真空舱32的舱体的两端，真空密封套3通过前法兰板31和后法兰板33与压射装置6连接，抽真空接口34与抽真空装置7的管道连接，真空进气口35用于向真空舱32中导入空气，进而破真空舱32中的真空。真空密封套3通过开设的进料口38与定量给汤装置5连接。

如图3所示，保温装置4包括坩埚41、保温护套42和水冷铜线圈43。保温护套42围绕在坩埚41的外面，水冷铜线圈43缠绕在保温护套42的外面。水冷铜线圈43通过保温护套42对坩埚41均匀地加热，水冷铜线圈43的加热温度可以设置且可控制。水冷铜线圈43具有翻转功能并且可以带动坩埚41翻转。坩埚41位于真空密封套3的进料口38的下方。水冷铜线圈43与真空密封套3的翻转坩埚水冷铜电极入口装置37连接，翻转坩埚水冷铜电极入口装置37控制水冷铜线圈43的加热和翻转。水冷铜线圈43也可以用电阻加热管代替，电阻加热管还配置成具有翻转功能。坩埚41为石墨坩埚，也可以为石英坩埚或氮化硅坩埚。

如图4所示，定量给汤装置5包括封板51、红外测温仪52、旋转式气缸53、恒温漏斗54、漏斗保温线圈55。封板51和恒温漏斗54固定在旋转式气缸53的两侧，旋转式气缸53可以改变封板51和恒温漏斗54的位置，从而使封板51和恒温漏斗54交替位于真空密封套3的进料口38的上方，漏斗保温线圈55缠绕在恒温漏斗54的外面，漏斗保温线圈55可通电加热，从而使恒温漏斗54的温度保持恒定，漏斗保温线圈55的加热温度也可以设置且可控制。漏斗保温线圈55可以为水冷铜线圈，也可以用电阻加热管代替。红外测温仪52安装在封板51上设置的测温视窗56中，测温视窗56为由透明玻璃或其它耐高温的透明材料制成窗口。恒温漏斗54为石墨漏斗，也可以为石英漏斗或氮化硅漏斗。

本发明提供的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，设备开机后，压铸成型工件的实施方式如下：

首先，将需要压铸的金属材料放入熔料炉9中，金属材料在熔料炉9中熔炼成达到预定的温度和质量要求的液体(即，汤料)；

接着，打开保温装置4的电源，水冷铜线圈43通电加热并将坩埚41预热到需要的温度；同时，打开定量给汤装置5的电源，漏斗保温线圈55通电加热并将恒温漏斗54加热到规定温度；

接着，自动给汤装置8使用取汤勺81，从熔料炉9中定量取汤料；同时，定量给汤装置5的旋转式气缸53将恒温漏斗54切换到插在真空密封套3的进料口38中且正对真空密封套3里面的保温装置4的坩埚41；

接着，自动给汤装置8转动，将盛有汤料的取汤勺81从熔料炉9运送到定量给汤装置5并对准恒温漏斗54，自动给汤装置8部分翻转，从而使取汤勺81里面的汤料通过恒温漏斗54注入到坩埚41中；然后定量给汤装置5的旋转式气缸53将封板51切换到盖在真空密封套3的进料口38的上方，同时，锁模装置2的动模和定模自动锁模；

接着，抽真空装置7通过抽真空接口34，将锁模装置2、真空密封套3、压射装置6形成的密闭腔体中的空气抽出，直到腔体中达到真空度要求；同时，通过定量给汤装置5的红外测温仪52监测坩埚41中的汤料的温度，并利用水冷铜线圈43保证汤料温度不低于要求；

接着，保温装置4的水冷铜线圈43翻转，将坩埚41内的汤料注入到压射装置6的料管中；同时，抽真空装置7切换为从锁模装置2的锁模装置抽气口10抽真空；

接着，压射装置6向锁模装置2的动模和定模形成的腔体压射汤料，完成压铸成型；

接着，抽真空装置7停止抽真空，真空密封套3的真空进气口35打开，向真空舱32中导入空气，从而向锁模装置2、真空密封套3、压射装置6形成的密闭腔体中导入空气；锁模装置2开模；压铸成型设备的机台完成自动取件喷脱模剂等动作；

最后，自动给汤装置8转动返回到熔料炉9，从定量取汤开始循环上述汤料注入坩埚41及之后的动作，实现自动连续化压铸成型生产。

本发明所提供的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备是建立在常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型方法的基础上，该方法将压铸金属汤料的锁模装置2、保温装置4、定量给汤装置5、压射装置6、抽真空装置7结合起来，将金属材料熔炼炉独立真空之外；通过自动给汤装置运送汤料；通过定量给汤装置5和保温装置4加汤料；通过压射装置6、抽真空装置7和锁模装置2完成定量给料、真空压铸成型工序。如图5所示，本发明方法的步骤如下：

首先，将待压铸的金属材料放入熔料炉9中，熔成压铸需要的液体(即汤料)并在设定温度保温；

其次，自动给汤装置8从熔料炉9中定量取汤料并通过定量给汤装置5将汤料加入到保温装置4中；

接着，锁模装置2的动模与定模合模，锁模装置2与压射装置6、真空密封套3形成密闭腔体；

接着，抽真空装置7对形成的密闭腔体抽真空，使密闭腔体达到设定的高真空度；

最后，将保温装置4中的汤料注入到压射装置6的料管中；压射装置6向锁模装置2的动模和定模形成的腔体压射汤料，压铸成型工件。

本发明提供的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，控制简单、成本低、性能稳定并能够连续自动生产；定量给汤装置5的漏斗保温线圈55确保恒温漏斗54的畅通，确保生产连续进行，红外测温仪52可以连续监测汤料的温度，恒温漏斗54保证了汤料能够快速加入真空密封套3里面的保温装置4的坩埚41中，并且封板51保证了锁模装置2、压射装置6、真空密封套3形成的腔体的密闭性；保温装置4的翻转功能使汤料能够快速注入压射装置6的料筒中；坩埚41和恒温漏斗54优选用石墨材料，能够实现感应自身发热，降低能量损耗，且不容易在表面残留渣料；抽真空装置7可以分别从抽真空接口34和锁模装置2的锁模装置抽气口10抽气，对压铸排气、消除产品的气孔现象有帮助，可以明显提高产品品质。

熔料炉9是设备的独立部件，缩小了真空密封套3的体积，减少了抽真空的时间；压铸材料在熔料炉9内熔炼成汤料，不占用生产时间，提升生产效率，且熔料炉9可实现精炼脱气、除渣等功能，提升汤料质量，最终提高产品品质；真空密封套3的前法兰板31和后法兰板33与压射装置6连接，可以明显缩小抽真空的容积，并且真空舱32的形状容积受压射装置6的影响较小，可以依据需要设计真空舱32的容积，本发明设备的真空可以达到30Pa以下，实现真正的高真空压铸，提高产品品质并提高生产效率，该优点在400吨以上压铸机的自动连接生产中更加明显。

本发明提供的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型方法，方法简单，在高真空下，高效率地制造压铸成型工件。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，其特征在于，包括控制系统、锁模装置、真空密封套、保温装置、定量给汤装置、压射装置、抽真空装置、自动给汤装置和熔料炉，其中，所述控制系统电连接并控制所述锁模装置、真空密封套、保温装置、定量给汤装置、压射装置、抽真空装置、自动给汤装置和熔料炉；

所述保温装置整体安装在所述真空密封套里面且可以翻转；

所述真空密封套分别与所述定量给汤装置、压射装置、抽真空装置连接；

所述锁模装置、压射装置、真空密封套结合在一起，形成密闭腔体；

所述抽真空装置对所述锁模装置、压射装置、真空密封套形成的密闭腔体抽真空；

所述自动给汤装置在所述熔料炉和所述定量给汤装置之间建立连接。

2.根据权利要求1所述的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，其特征在于，所述真空密封套包括设置于其中的前法兰板、真空舱、后法兰板以及设置在真空舱的舱体上的抽真空接口、真空进气口、真空检测装置、翻转坩埚水冷铜电极入口装置和进料口，所述前法兰板和所述后法兰板连接所述真空舱，所述真空密封套通过所述前法兰板和所述后法兰板与所述压射装置连接，所述抽真空接口与所述抽真空装置的管道连接，所述真空密封套通过所述进料口与所述定量给汤装置连接。

3.根据权利要求2所述的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，其特征在于，所述保温装置包括坩埚、保温护套和水冷铜线圈，所述坩埚位于所述进料口的下方，所述水冷铜线圈缠绕在所述坩埚外面的所述保温护套的外面，所述水冷铜线圈与所述翻转坩埚水冷铜电极入口装置连接。

4.根据权利要求3所述的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，其特征在于，所述定量给汤装置包括封板、红外测温仪、旋转式气缸、恒温漏斗、漏斗保温线圈，所述封板和所述恒温漏斗固定到所述旋转式气缸，所述红外测温仪安装在所述封板中，所述漏斗保温线圈缠绕在所述恒温漏斗的外面。

5.根据权利要求4所述的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，其特征在于，所述坩埚为石墨坩埚，所述漏斗为石墨漏斗。

6.根据权利要求1所述的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，其特征在于，所述熔料炉为一个或多个。

7.根据权利要求1所述的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，其特征在于，所述锁模装置包括定模和动模，所述锁模装置具有与所述抽真空装置连接的锁模装置抽气口。

8.根据权利要求1所述的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备，其特征在于，所述自动给汤装置是机械手，所述自动给汤装置端部固定有取汤勺。

9.一种常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型方法，其特征在于，提供将压铸金属汤料的锁模装置、保温装置、定量给汤装置、压射装置、抽真空装置结合起来并将金属材料熔料炉独立真空之外的常规压铸金属(铝、锌、铜)合金的高效高真空成型设备；通过自动给汤装置运送汤料；通过所述定量给汤装置和所述保温装置加汤料；通过所述压射装置、抽真空装置和锁模装置完成定量给料、真空压铸成型工序。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

首先，将待压铸的金属材料放入所述熔料炉中，熔成压铸需要的汤料；

其次，所述自动给汤装置从所述熔料炉中定量取汤料并通过所述定量给汤装置将汤料加入到所述保温装置中；

接着，所述锁模装置合模，所述锁模装置与所述压射装置、真空密封套形成密闭腔体；

接着，所述抽真空装置对形成的所述密闭腔体抽真空，使所述密闭腔体达到设定的高真空度；

最后，将所述保温装置中的汤料注入到所述压射装置的料管中；所述压射装置向所述锁模装置的腔体压射汤料，压铸成型工件。