CN104550825B - 金属成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属成型设备，包括：熔炼装置、模具装置、压射装置和抽真空装置，熔炼装置内设有坩埚。模具装置与熔炼室密封相连。压射装置的料筒组件设在模具装置和熔炼装置的连接处，料筒组件的一部分伸入到熔炼室内且位于坩埚的下方，压射单元将原料压射入模具装置内，压射单元与熔炼装置之间密封连接。抽真空装置分别与熔炼室和模具装置相连。根据本发明的金属成型设备，将压射装置和熔炼装置的抽真空的空间合二为一，需要抽真空的空间体积大大减小，有利于保证真空空间的密封性及保压性，并且使得抽真空装置能够迅速进行真空处理，能够在较短的时间内满足易氧化金属熔炼真空度的要求，从而保证易氧化金属成型的批量生产。

Description

金属成型设备

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，尤其是涉及一种金属成型设备。

背景技术

为了减少金属成型过程中气泡的产生，相关技术中有采用模具吸真空的方法，但是由于特有的工作模式，模内真空度只能达到80％左右，熔炼和压射位置不能实现真空环境，并不具备完全克服气泡和防止氧化的功能。

相关技术中还有采用对压射位置和熔炼位置全部用真空舱进行保护的方法，但采用这种方法存在如下缺陷：首先，这样的方法会使真空舱的体积增大，密封位置显著增多，设备自身的稳定性降低，难以实现真正意义上的批量应用。其次，很多类似的方案只是停留在设想阶段，由于方案本身的缺陷，在实施时往往困难重重。最后，对于真空度要求不高的Mg合金等，设备真空舱体积大也可在真空系统的辅助下，达到真空度要求。但是对于真空度要求高的非晶合金，大体积真空舱将很难实现短时间的真空操作及保压，这将给非晶合金成型的批量生产带来重大科研难题。同时，这也给成型需要的动作在于外界接口的设计增加了难度，提高了设备的不稳定性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种金属成型设备，该金属成型设备保证易氧化金属成型的批量生产。

根据本发明实施例的金属成型设备，包括：熔炼装置，所述熔炼装置包括具有送料口的熔炼室，所述熔炼室内设有用于盛装原料且可转动的坩埚，所述熔炼室内设有用于对所述原料进行加热的加热单元以得到熔融状态的所述原料；模具装置，所述模具装置与所述熔炼室密封相连；压射装置，所述压射装置包括料筒组件和压射单元，所述料筒组件设在所述模具装置和所述熔炼装置的连接处，所述料筒组件的一部分伸入到所述熔炼室内且位于所述坩埚的下方以接收所述熔融状态的原料，所述压射单元的一端穿过所述熔炼室伸入到所述料筒组件内以将所述料筒组件内的所述熔融状态的原料压射入所述模具装置内，所述压射单元与所述熔炼装置之间密封连接；抽真空装置，所述抽真空装置分别与所述熔炼室和所述模具装置相连。

根据本发明实施例的金属成型设备，通过将压射装置的料筒组件设在熔炼装置和模具装置的连接处，且料筒组件的一部分位于坩埚的下方，压射单元的一部分穿过熔炼室伸入到料筒组件中，即将压射装置穿射于熔炼装置，从而将压射装置和熔炼装置的抽真空的空间合二为一，因此抽真空装置需要抽真空的空间体积大大减小，有利于保证真空空间的密封性及保压性，并且使得抽真空装置能够迅速进行真空处理，能够在较短的时间内满足易氧化金属熔炼真空度的要求，从而保证易氧化金属成型的批量生产。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的金属成型设备的示意图；

图2为根据本发明实施例的金属成型设备中的熔炼装置和压射装置的示意图；

图3为根据本发明实施例的熔炼装置的后视图；

图4为图3所示的熔炼装置的右视图；

图5为图3所示的熔炼装置的剖面图；

图6为本发明实施例的熔炼室与水冷电极组件、水冷电极组件和加热单元的连接关系示意图；

图7为根据本发明实施例的送料装置的示意图；

图8为根据本发明实施例的抽真空装置的示意图；

图9为根据本发明实施例的压射装置的示意图；

图10为根据本发明实施例的压射装置与熔炼装置的整体结构剖视图；

图11为图9中A部分的放大示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图11描述根据本发明实施例的一种金属成型设备1000，该金属成型设备1000用于将金属原料加工成型为预定形状的金属元件，其中金属原料可以为易氧化金属例如非晶合金等。

如图1-图11所示，根据本发明实施例的金属成型设备1000包括：熔炼装置5、模具装置10、压射装置8和抽真空装置3，其中，熔炼装置5用于将原料熔炼成熔融状态，熔炼装置5包括具有送料口508的熔炼室501，熔炼室501内设有用于盛装原料且可转动的坩埚502，优选地，坩埚502位于送料口508的正下方以接收从送料口508加入的原料。熔炼室501内设有用于对原料进行加热的加热单元003以得到熔融状态的原料，也就是说，加热单元003对坩埚502内的原料进行加热以得到熔融状态的原料。

模具装置10与熔炼室501密封相连，模具装置10用于将熔融状态的原料加工成型为具有预定形状的金属元件，即为金属的成型过程。压射装置8包括料筒组件81和压射单元，料筒组件81设在模具装置10和熔炼装置5的连接处，料筒组件81的一部分伸入到熔炼室501内且位于坩埚502的下方以接收熔融状态的原料，即当坩埚502内的原料熔炼成熔融状态时，坩埚502转动以将熔融状态的原料倒入到料筒组件81内，即为原料的给汤过程。压射单元的一端穿过熔炼室501伸入到料筒组件81内以将料筒组件81内的熔融状态的原料压射入模具装置10内，实现了原料的压射过程。压射单元与熔炼装置5之间密封连接，也就是说，压射装置8的一部分穿射于熔炼装置5内，压射装置8与熔炼装置5密封连接使得压射装置8与熔炼装置5的抽真空的空间合二为一。

抽真空装置3分别与熔炼室501和模具装置10相连，此时抽真空装置3对压射装置8和熔炼装置5限定出的空间进行抽真空，使得压射装置8的料筒组件81和熔炼室501处于真空环境中，且该抽真空装置3还对模具装置10进行抽真空，从而使得原料的熔炼、给汤、压射及成型过程都处于真空环境中。

金属成型设备1000工作时，首先通过送料口508向坩埚502内加料，然后启动抽真空装置3对熔炼室501、压射装置8和模具装置10进行抽真空，接着加热单元003工作以对坩埚502内的原料进行加热，当坩埚502内的原料被加热为熔融状态时，坩埚502转动以将熔融状态的原料倒入到料筒组件81中，接着压射装置8中的压射单元将料筒组件81中的熔融状态的原料压射入模具装置10中，模具装置10对熔融状态中的原料进行加工成型以形成具有预定形状的金属元件，从而完成金属原料的一系列的熔炼——给汤——压射——成型过程。

其中，金属成型设备1000还包括用于控制模具装置10模温的模温系统1、用于整机的电气控制的电控系统2用于提供熔炼过程的实时摄像反馈的CCD系统9、提供人机操作界面及成型信息监控的人机终端控制系统6。

根据本发明实施例的金属成型设备1000，通过将压射装置8的料筒组件81设在熔炼装置5和模具装置10的连接处，且料筒组件81的一部分位于坩埚502的下方，压射单元的一部分穿过熔炼室501伸入到料筒组件81中，即将压射装置8穿射于熔炼装置5，从而将压射装置8和熔炼装置5的抽真空的空间合二为一，因此抽真空装置3需要抽真空的空间体积大大减小，有利于保证真空空间的密封性及保压性，并且使得抽真空装置3能够迅速进行真空处理，能够在较短的时间内满足易氧化金属熔炼真空度的要求，从而保证易氧化金属成型的批量生产。

在本发明的一些实施例中，如图2和图10所示，熔炼室501的后端敞开且熔炼室501的后端设有第一法兰512，压射单元的位于熔炼室501外的部分上设有转接法兰84，第一法兰512和转接法兰84之间通过真空密封波纹管83密封连接以实现压射装置8和熔炼装置5之间的密封连接。具体地，真空密封波纹管83属于柔性密封件，可以将熔炼室501与压射单元、以及自身结构设计误差在装配中抵消，同时由于该真空密封波纹管83是柔性件，可以大量吸收金属成型设备1000振动对各个组件的影响，提高了金属成型设备1000的安全性及稳定性。需要理解的是，本发明不限于此，熔炼室501和压射单元之间还可以采用其他方式密封连接。

如图2、图9和图10所示，在本发明的具体示例中，熔炼室501的前端敞开且熔炼室501的前端设有第二法兰516，模具装置10的后端设有头板101，第二法兰516和头板101密封配合，料筒组件81贯穿头板101设置。从而便于模具装置10和熔炼装置5之间的密封连接。

下面参考图3、图4和图5对本发明实施例的熔炼装置5的结构进行详细描述。

如图3、图4和图5所示，熔炼装置5包括具有内腔的熔炼室501、坩埚502、抽真空组件503、水冷电极组件504、预留端口505、引线端子组件506、高真空规管507、送料口508、惰性气体端口509、CCD终端口510、放气阀门513、观察窗517、真空表519和料道520。熔炼室501的两端开口，第一法兰512和第二法兰516分别设置于熔炼室501的两端。该熔炼室501形成为大体椭圆形，在本发明的示例中，熔炼室501的内部腔体截面形状为中间呈矩形结构，于矩形结构的两端分别为圆弧结构。与现有技术中采用的球形或圆柱型结构相比，熔炼室501采用这种近似椭圆结构，能够使腔体的体积明显减小，有利于减少抽真空的时间。当然，熔炼室501的内部腔体还可以采用其他形状，只要能够减小密封体积即可。

如图3和图4所示，在熔炼室501内设置有倒(投)料后受惰性气体保护的坩埚502，坩埚502与水冷电极组件504连接，水冷电极组件504可以在保证真空密封的条件下旋转以带动坩埚502转动。熔炼室501上还设置有用于向熔炼室501内喷入惰性气体的惰性气体端口509，惰性气体端口509在熔炼室501内设置了喷嘴，喷嘴位置与坩埚502位置相适配。在坩埚502将熔融状态的原料倒入料筒组件81后，迅速回位到惰性气体喷嘴位置。该惰性气体喷嘴与熔炼系统5上的惰性气体端口509之间(如图3所示)采用常规PU管或者金属管相通，通过惰性气体端口509实现惰性气体接入的时间和量的控制。因此，在模具装置10未开模之前就对坩埚502采用惰性气体冷却保护的方法使得坩埚502迅速降温，这样即使熔炼室501进入大气环境，坩埚502因没有温度也不会被氧化，同样达到保护熔炼系统5的目的。上述保护坩埚502的方法结构简单，可靠稳定。可选地，惰性气体采用氩气。

如图5和图6，坩埚502上有加热单元003，加热单元003外套在坩埚502上，加热单元003与水冷电极组件504连接。水冷电极组件504有两个电极004，加热单元003的两端与两个电极004电连接。加热单元003与两个电极004可以为中空的结构，中空结构内有冷却液，该冷却液通过一个电极的中空结构进入加热单元003内部，然后从另一个电极流出。换言之，加热单元003内设有第一水路通道，每个电极004内设有第二水路通道，两个第二水路通道分别与第一水路通道的两端相连，冷却液从一个电极004的第二水路通道进入到加热单元003的第一水路通道内对加热单元003进行换热后，从另一个电极004的第二水路通道流出。

如图6所示，两个电极004穿设在熔炼室501的侧壁上，熔炼装置5还包括密封件005和旋转力臂001，密封件005外套在每个电极004的位于熔炼室501外的一端上以密封每个电极004与熔炼室501之间的间隙，旋转力臂001固定在密封件005上以带动密封件005、两个电极004和坩埚502转动。换言之，熔炼室501的侧壁上开设有安装孔，水冷电极组件504穿设于安装孔内，且通过一密封件005密封，密封件005上设置有旋转力臂001。具体地，该密封件005与熔炼室501的侧壁密闭连接，且密封件005以垂直于安装孔的方向为旋转轴，该密封件005能以该旋转轴为中心轴相对于熔炼室501的侧壁旋转。两个电极004分别穿过密封件005，从熔炼室501的内部平行延伸到外部。旋转力臂001通过螺钉固定在密封件005的外侧。外力作用下，旋转力臂001运动，带动密封005、电极004和坩埚502整体以垂直于安装孔的方向为中心轴相对于熔炼室501转动，实现坩埚502翻转倒料的目的。

水冷电极组件504是熔炼装置5的核心，其与外部的伺服电机相连以与伺服电机同步带动坩埚502转动，从而将熔炼系统5的熔料落料做到速度控制可调，方便了熔炼状态的原料的倒料速度，倒料角度工艺参数的修正。与同轴电极相比，采用水冷电极组件504具有不可取代的优势，1：结构体积较小，适合跟普通压铸机接口，不会造成位置干涉，若用同轴电极，结构上需要做出尺寸的巨大改动才能与普通压铸机结合；2：同轴电极依然存在真空通电后的辉光放电以及可怕的起弧放电(有可能击穿电极)，但是电极004仅仅出现辉光放电，不会出现起弧放电，而辉光放电是真空条件下通电的自然现象，只要不起弧，不会对电极有任何影响，而仅仅有少许的能量损耗，这种现象的典型应用就是真空电弧炉的原理。

水冷电极组件504分别与水冷循环供应系统4以及抽真空装置3中的高频电源相连。通过水冷电极组件504可以实现金属合金的熔炼、向料筒组件81(如图9所示)的倒料以及各种清理保护动作的完成。控制水冷电极组件504，便可将坩埚502内的熔融状态的原料直接倒入料筒组件81，不会出现落料高度太高造成各种工艺的不确定性因素。对于不同的合金金属熔液翻转倾倒的动作快慢，速度都不尽相同，这里采用水冷电极组件504，完全做到了控制可调，适合各种合金金属的工艺要求。

观察窗517与观察窗基座518密封连接，观察窗基座518直接采用高真空焊接工艺焊接于熔炼室501的室体上，通过观察窗517可以直接看到内部熔炼装置5的熔炼情况及各种水冷电极组件504的翻转动作和压射动作。抽真空组件503，高真空规管507，放气阀门513，预留端口505和真空表519为熔炼室501的标配，通过这些组件可以完整控制熔炼室501的真空发生和释放情况，预留端口505为了满足以后工艺的增加功能的需要。惰性气体端口509上设有电磁隔断阀，气路卡套等标准真空件，通过相应的连接件，连接在一起实现惰性气体的通入时间以及量的控制。CCD终端口510设在熔炼室体501内的坩埚502口的正上方，其上设有图像采集器件和红外线终端探头，图像采集器将熔炼过程完整的反馈到控制系统6中，便于操作人员随时看到坩埚502的熔炼情况，红外线终端探头实时采集温度信号反馈于控制系统6中。

熔炼室501上设置的送料口508、料道520和引线端子组件506，这三个组件的配合工作共同完成送料动作。送料口508通过料道520与坩埚502相通，在送料时，送料口508打开，原料进入料道520。引线端子组件506是真空状态与大气状态接线的一种常规方法，料道520上设有传感器用于检测原料是否在料道520中卡住或者残存，并将传感信号通过引线端子组件506输送到控制系统中，控制系统6对可能产生的情况进行判断。

在本发明的一些实施例中，金属成型设备1000还包括位移速度监测反馈装置7，位移速度监测反馈装置7与压射装置8相连用于检测压射装置8的运行参数。

下面参考图9-图11详细描述根据本发明实施例的位移速度监测反馈装置7和压射装置8的详细结构及两者之间的装配关系。

如图9和图10所示，压射装置8包括料筒组件81、包括吉制杆组件82和压射动力装置86的压射单元、真空密封波纹管83、真空密封波纹管转接板84和尾板85，吉制杆组件82包括吉制杆821和设在吉制杆821上的磁环822，其中，吉制杆821的前端设有用于压射原料的锤头，磁环822设在吉制杆821的后端用来反馈吉制杆821的位置，在本发明的示例中，磁环822外套在直线位移传感装置72上且磁环822固定在吉制杆821的后端面上。吉制杆821内设有滑动通道，位移速度监测反馈装置7包括伸入到滑动通道内的直线位移传感装置72。

料筒组件81设置于头板101上，料筒组件81的位于熔炼室501的部分的顶部上设有浇道口94，坩埚502将熔融状态的原料倒入浇道口94内以将熔融状态的原料倒入到料筒组件81内，从而基本没有落料高度，料筒组件81内侧壁基本不会受到冲蚀，且在短时间内将熔融状态的原料倒入到料筒组件81内，使得原料的冷却消耗很少，对后续的成型过程影响就很少。同时料筒组件81采用模温系统1供热循环油的形式进行保温，此时通过调整模温系统1的温度可以自由调整保温温度，满足不同的金属原料的保温温度需求。其中为了使得料筒组件81具有更好的保温性能，料筒组件81上还可设有保温层。

吉制杆组件82用于压射料筒组件81内的金属熔液，吉制杆组件82从熔炼室501外部往其内腔穿设延伸，并且其端部伸入料筒组件81内，压射动力装置86连接于吉制杆组件82的后侧，为吉制杆组件82提供动力。也就是说，吉制杆组件82的一端伸入到料筒组件81内。压射动力装置86与吉制杆组件82相连用于驱动吉制杆组件82移动以将料筒组件81内的原料压射入模具装置10内。

头板101与尾板85将整个吉制杆组件82、压射动力装置86架空到合适的工作位置，通过转接板84将压射动力装置86同真空密封波纹管83密封连接，这样整个熔炼装置5和压射装置8均处于密封环境。

真空密封波纹管83的两端密封设置于转接板84和熔炼室51的第一法兰512上，吉制杆组件82贯穿于该真空密封波纹管83。

如图9、10和11所示，位移速度监测反馈装置7包括导向密封座71、直线位移传感装置72、后端密封盖73、传感器密封盖74、密封套筒75、导向铜环76以及O型密封圈78。在导向密封座71上还设置了一个在导向密封座71的厚度方向上贯穿导向密封座71的预留孔77。预留孔77用于在初次安装或后续维护时加注润滑油。具体地，导向密封座71和密封套筒75构造成用于设置直线位移传感装置72的外壳，外壳与压射装置密封连接，吉制杆821的后端伸入至外壳内以使得直线位移传感装置72的前端位于滑动通道内。

更具体地，导向密封座71在前后方向上贯通，导向密封座71的前端通过O型密封圈78与转接板84的后端静密封连接，吉制杆821贯穿导向密封座71且吉制杆821的后端从导向密封座71伸出以便于直线位移传感装置72伸入到吉制杆821内部。导向密封座71内设有外套在吉制杆821上的导向铜环76，在本发明的一些示例中，导向铜环76为两个，且两个导向铜环76间隔开地外套在吉制杆821上。吉制杆821内部的滑动通道用来容纳直线位移传感装置72，并且在吉制杆821上设置了一个用来反馈吉制杆821位置的磁环822。

密封套筒75外套在直线位移传感装置72上，即直线位移传感装置72固定在密封套筒75内，密封套筒75的前端与导向密封座71的后端静密封连接，密封套筒75的后端设置有与直线位移传感装置72配合的后端密封盖73和传感器密封盖74，以将直线位移传感装置72密封在密封套筒75内。

具体地，传感器密封盖74外套在直线位移传感装置72的后端上，后端密封盖73外套在直线位移传感装置72上且位于传感器密封盖74和密封套筒75的后端面之间，传感器密封盖74和后端密封盖73配合以使得直线位移传感装置72和密封套筒75之间密封连接。换言之，直线位移传感装置72通过密封套筒75、后端密封盖73和传感器密封盖74与导向密封座71静密封连接，保证整个位移速度监测反馈装置7处于真空环境中。相对于传统的动密封连接，根据本发明实施例的位移速度监测反馈装置7采用静密封连接，更容易实现真空密封，也提高了保压性，这对非晶合金的成型非常重要。

具体而言，吉制杆821可以在导向铜环76的约束下来回直线移动，此时锤头也来回在料筒组件81内来回移动，以实现将料筒组件81内的原料压射到模具装置10内，吉制杆821移动从而带动磁环822相对直线位移传感装置72移动，可以实时地把锤头的相对位置反馈出来，完成锤头位移的数据采集。后续整机的控制系统6会根据采集的数据计算锤头的速度，然后在提取油压数据计算压射压力。最后可以得出当前的压射装置8的关键参数，操作人员可以根据当前的压力、位移和速度并根据具体材料的要求，设置合适的压力、位移和速度值，以保证成型产品的品质。

其中，具体的检测原理如下：控制系统6以1KHz的频率向直线位移传感装置72发送检测信号，直线位移传感装置72将检测信号转化为电流脉冲并传递给位于直线位移传感装置72内部的波导管上，同时反馈给控制系统6一个开始信号。其中波导管为薄壁金属空心管，两端连有导线，以传导电流脉冲。电流脉冲以极高的速度沿着波导管向直线位移传感装置72的另一端传递，从而在波导管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环822产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，波导管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被直线位移传感装置72检测到，同时直线位移传感装置72向控制系统6反馈一个结束信号。通过记录开始信号与结束信号的时间差，即可得到磁环822当前的位置，也就是锤头当前的位置。当前位置与起始位置的差，即为锤头的位移。

在本发明的一些实施例中，直线位移传感装置72采用磁致伸缩直线位移传感器。当然，本发明不限于此，直线位移传感装置72还可以采用拉线式传感器等其他类型的传感器，只要能够测量吉制杆组件82的压力、位移、速度参数即可。

由于压射装置8的压力、位移、速度是非常重要的参数，这几项参数对压铸工艺以及成型有非常重要的参考作用，不同的合金金属，参数不完全相同，而对于这几项参数的数据采集是实现这几项参数反馈控制的关键。常规的测量技术在真空密封的环境下无法实现，这里采用了相对测定的方法，通过对吉制杆组件82内的吉制杆821的加工，可以将磁致伸缩直线位移传感器72的测量工作位置于其中，通过相对测定的方法依然能得到。而压射装置8的压射力可以通过测定油压压力得出，并最终反馈到控制系统6，参数同时在触摸屏面板上体现。

具体地，压射装置8的压射力可以通过安装在压射油缸上与油缸内相通的液压压强传感器测得。液压压强传感器通过检测压射油缸内的液压压强造成的传感器微小形变，并将该形变转化为4-20mA的电流信号反馈给控制系统6，控制系统6通过检测此电流的大小即可得到压射装置8的实时压强，有了实时压强，再乘以压射油缸的横截面积，即得到压射系统的实时压射力。该参数同时在触摸屏面板上体现。

在本发明的进一步实施例中，金属成型设备1000还包括送料装置12，送料装置12与送料口508相连以将原料通过送料口508送入到坩埚502内。

如图7所示，送料装置12包括导向装置122、升料传送带123、落料控制器124例如气缸，振动筛125、记数器127、过渡带128、筛选装置129、称重传送带008和质量传感器009。称重传送带008与振动筛125之间通过过渡带128相连，即过渡带128的一端与振动筛125连接，称重传送带008与过渡带128的另一端连接。升料传送带123的下端与称重传送带008相连，升料传送带123的上端与送料口508之间通过导向装置122连通。

计数器127用于对进入到称重传送带008的原料进行计数。落料控制器124与计数器127相连以在计数器127检测到进入到称重传送带008上的原料的数量达到预定数值时止挡原料进入到称重传送带008上，从而使得每次进入到称重传送带008上的原料的数量相同。质量传感器009检测称重传送带008上的原料的质量是否合格。筛选装置129设在称重传送带008上用于将不合格的原料从称重传送带008上筛选出。在本发明的具体示例中，质量传感器009和筛选装置129设置于称重传送带008上，筛选装置129为气缸。

送料装置12工作时，此时将具有一定规则形状的原料事先放入振动筛125中，通过振动筛125将原料输送到过渡带128中，在过渡带128将原料传送到称重传送带008的过程中，计数器127对原料进行计数，当称重传送带008上的原料的数量达到预定数值时，落料控制器124落下以止挡原料进入到称重传送带008上，此时由质量传感器009对称重传送带008上的预定数量的原料进行对比检测，当质量传感器009检测为合格则将定量的原料送到升料传送带123上，当质量传感器009检测为不合格，则由筛选装置129将质量不合格的原料推入预先设定好的位置，送料装置12继续运转，合格的原料由升料传送带123经过导向装置122，输送到送料口508位置，等待落料成型。

如图8所示，在本发明的具体实施例中，抽真空装置3包括：真空机组31、防尘过滤三通接口32、熔炼室抽真空接头33、压差充气阀34、模具抽真空接头35和电磁阀36。熔炼室抽真空接头33设在真空机组31上且与熔炼室501相连。模具抽真空接头35设在真空机组31上且与熔炼室501相连。

防尘过滤三通接口32包括第一接口、第二接口和第三接口，第一接口与真空机组31相连，第二接口与熔炼室抽真空接头33相连，第三接口与模具抽真空接头35相连，第二接口和第三接口内分别设有过滤网。从而可防止原料或尘土等物质进入到真空机组31内。

电磁阀36设在防尘过滤三通接口32上用于控制第二接口和第三接口的打开或关闭，以控制是否对熔炼室501和模具装置10进行抽真空。压差充气阀34设在防尘过滤三通接口32上以在断电的情况下对抽真空装置3起到保护作用。其中，压差充气阀34的工作原理等已为本领域的技术人员所熟知，这里就不详细描述。

下面参考图1-图11对根据本发明具体实施例的金属成型设备1000的工作过程进行详细描述，其中金属成型设备1000还包括用于检测真空度的真空检测系统。

首先，开机后控制系统6进行自检，同时检测熔炼室501内的空气压强、水冷循环供应系统4内的冷却水压力、各个阀位置是否正常，如无异常则对熔炼装置5进行初始化复位使得坩埚502正对送料口508设置，进入到正常运行状态，如出现异常则进行声光报警，并将错误的信息显示在控制系统6的人机界面上。

送料装置12将原料通过送料口508送入到熔炼室501内的坩埚502内，然后抽真空装置3对熔炼室501、模具装置10、压射装置8进行抽真空，当真空检测系统检测到熔炼室501、模具装置10、压射装置8内的压强达到需求值时，加热单元003开始对坩埚502内的原料进行加热以将原料熔炼为熔融状态，且模具装置10合膜并升温至需要温度。

在熔炼的过程中，CCD系统9实时采集熔炼装置5内的视频图像，操作人员可以通过CCD系统9的显示屏观察熔炼装置5内的情况，可以通过视频根据经验判断熔炼温度，红外温度传感器检测熔炼温度，实时显示在人机界面上。控制系统6根据工艺预设的加热电流和加热时间控制加热电源功率，并实现加热、保温多段控制，精确控温。

加热熔炼完成后，伺服电机带动水冷电极组件504和坩埚502转动，将熔融状态的原料倒入料筒组件81内，坩埚502适当停留以保证原料全部倒入料筒组件81内，然后坩埚502高速返回到冷却位置，通入惰性气体对坩埚502进行冷却，保证开模前坩埚502温度降低至不易氧化的温度。

熔炼装置5内的坩埚502倾倒完成后经过预设的延时时间，压射装置8的压射单元进行一速、二速压射，将料筒组件81内的熔融状态的原料压射到模具装置10中成形。压射过程中磁致伸缩位移传感器72实时反馈吉制杆82前端的锤头位置，位移速度监测反馈装置7通过锤头位置变化高速计算出锤头即时速度。同时压力传感器即时反馈压射装置8的压力值。位移速度监测反馈装置7将速度、位移、压力值保存并以曲线形式显示。在压射完成后，自动计算出一段速度、二段速度、二速起始点、增压延迟、建压时间等参数，供工艺人员查询。

坩埚502冷却完成后放气阀门513打开，对熔炼室501内的真空环境进行放气。真空检测系统检测真空环境的压强高于设定下限时，经过延时关闭放气阀门513，保证真空环境压强基本等于大气压，此时允许模具装置10开模，取出成型后的金属元件。

最后操作人员清理模具、料桶、锤头等，且操作人员打开送料口508，将下个循环原料从送料口508倒入，进行下一个循环。

在具体参数方面，本发明实施例的金属成型设备1000可以在2～20秒内把熔炼装置5和压射装置8的真空度降到5～200Pa范围内，极限值可以达到10Pa以内，并且压升不大于0.5Pa/秒，在短时间内就可以充分提供了优异的真空环境。对于非晶合金等对真空度要求较高的产品，本发明的金属成型设备可以在15秒内把熔炼装置5和压射装置8的真空度降到100Pa以下。具体参数可以在设备上进行设定，可以根据生产产品的工艺要求做实时的修改。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种金属成型设备，其特征在于，包括：

熔炼装置，所述熔炼装置包括具有送料口的熔炼室，所述熔炼室内设有用于盛装原料且可转动的坩埚，所述熔炼室内设有用于对所述原料进行加热的加热单元以得到熔融状态的所述原料；

模具装置，所述模具装置与所述熔炼室密封相连；

压射装置，所述压射装置包括料筒组件和压射单元，所述料筒组件设在所述模具装置和所述熔炼装置的连接处，所述料筒组件的一部分伸入到所述熔炼室内且位于所述坩埚的下方以接收熔融状态的原料，所述压射单元的一端穿过所述熔炼室伸入到所述料筒组件内以将所述料筒组件内的所述熔融状态的原料压射入所述模具装置内，所述压射单元与所述熔炼装置之间密封连接；

抽真空装置，所述抽真空装置分别与所述熔炼室和所述模具装置相连。

2.根据权利要求1所述的金属成型设备，其特征在于，所述熔炼室的后端敞开且所述熔炼室的后端设有第一法兰，所述压射单元的位于所述熔炼室外的部分上设有转接法兰，所述第一法兰和所述转接法兰之间通过真空密封波纹管密封连接。

3.根据权利要求1所述的金属成型设备，其特征在于，所述熔炼室的前端敞开且所述熔炼室的前端设有第二法兰，所述模具装置的后端设有头板，所述第二法兰和所述头板密封配合，所述料筒组件贯穿所述头板设置。

4.根据权利要求1所述的金属成型设备，其特征在于，所述熔炼装置还包括水冷电极组件，所述水冷电极组件与所述加热单元相连。

5.根据权利要求4所述的金属成型设备，其特征在于，所述加热单元外套在所述坩埚上，且所述加热单元内设有第一水路通道，所述水冷电极组件包括两个电极，每个所述电极内设有第二水路通道，两个所述第二水路通道分别与所述第一水路通道的两端相连。

6.根据权利要求5所述的金属成型设备，其特征在于，所述两个电极穿设在所述熔炼室的侧壁上，所述熔炼装置还包括密封件和旋转力臂，所述密封件外套在每个所述电极的位于所述熔炼室外的一端上以密封每个所述电极与所述熔炼室之间的间隙，所述旋转力臂固定在所述密封件上以带动所述密封件、所述两个电极和所述坩埚转动。

7.根据权利要求1所述的金属成型设备，其特征在于，所述熔炼室上还设有用于向所述熔炼室内喷入惰性气体的惰性气体端口。

8.根据权利要求1所述的金属成型设备，其特征在于，所述熔炼室形成为大体椭圆形。

9.根据权利要求1所述的金属成型设备，其特征在于，所述压射单元包括：

吉制杆组件，所述吉制杆组件的一端伸入到所述料筒组件内；

压射动力装置，所述压射动力装置与所述吉制杆组件相连用于驱动所述吉制杆组件移动以将所述料筒组件内的原料压射入所述模具装置内。

10.根据权利要求9所述的金属成型设备，其特征在于，还包括位移速度监测反馈装置，所述位移速度监测反馈装置与所述压射装置相连用于检测所述压射装置的运行参数。

11.根据权利要求10所述的金属成型设备，其特征在于，所述吉制杆组件包括吉制杆和设在所述吉制杆上的磁环，所述吉制杆内设有滑动通道，所述位移速度监测反馈装置包括伸入到所述滑动通道内的直线位移传感装置。

12.根据权利要求1所述的金属成型设备，其特征在于，还包括送料装置，所述送料装置与所述送料口相连以将所述原料通过所述送料口送入到所述坩埚内。

13.根据权利要求12所述的金属成型设备，其特征在于，所述送料装置包括：

振动筛；

称重传送带，所述称重传送带与所述振动筛之间通过过渡带相连；

升料传送带，所述升料传送带的下端与所述称重传送带相连，所述升料传送带的上端与所述送料口连通；

计数器，所述计数器用于对进入到所述称重传送带的原料进行计数；

落料控制器，所述落料控制器与所述计数器相连以在所述计数器检测到进入到所述称重传送带上的原料的数量达到预定数值时止挡原料进入到所述称重传送带上；

质量传感器，所述质量传感器检测所述称重传送带上的原料的质量是否合格；

筛选装置，所述筛选装置设在所述称重传送带上用于将不合格的原料从所述称重传送带上筛选出。

14.根据权利要求13所述的金属成型设备，其特征在于，所述升料传送带与所述送料口之间设有导向装置。

15.根据权利要求1所述的金属成型设备，其特征在于，所述抽真空装置包括：

真空机组；

熔炼室抽真空接头，所述熔炼室抽真空接头设在所述真空机组上且与所述熔炼室相连；

模具抽真空接头，所述模具抽真空接头设在所述真空机组上且与所述熔炼室相连。

16.根据权利要求15所述的金属成型设备，其特征在于，所述抽真空装置还包括防尘过滤三通接口，所述防尘过滤三通接口包括第一至第三接口，所述第一接口与所述真空机组相连，所述第二接口与所述熔炼室抽真空接头相连，所述第三接口与所述模具抽真空接头相连，所述第二接口和所述第三接口内分别设有过滤网。