CN106623843B - 金属压铸成型设备及金属压铸成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属压铸成型设备及金属压铸成型方法。该金属压铸成型设备包括真空熔炼装置、加料装置、压射装置以及模具装置，其中，真空熔炼装置设有真空室和加热容器，加热容器位于真空室内并用于熔化来自加料装置的物料，加料装置安装于真空室的加料口上。压射装置包括驱动器、压射杆和压射头，其中压射杆的一端与驱动器连接，压射杆的另一端与压射头连接。加料装置设置成在将物料添加至加热容器时维持真空室的真空氛围，且压射头设置成在模具装置的开模过程中和合模过程中均维持真空室的真空氛围。本申请的金属压铸成型设备能够在不破坏真空氛围的情况下实现连续压铸。

Description

金属压铸成型设备及金属压铸成型方法

技术领域

本发明涉及金属压铸成型，具体涉及金属压铸成型设备及金属压铸成型方法。

背景技术

金属压铸成型越来越多的采用真空环境下压铸成型，尤其是非晶金属压铸成型，必须在真空环境下才能压铸成型，并且还可以根据工艺选择加装惰性气体充气接口，在抽真空后冲入适当的充惰性气体，防止金属溶液氧化或变质。目前常规的真空压铸成型，在金属压铸成型设备开模前，必须把真空室破真空，才能开模取产品，产品取下合模后，需要重新把真空室的真空度抽到要求的范围下才能开始下一次的压铸成型。

以上方法整个破真空、抽真空耗费时间很长，而且耗能。在破真空时会对周围环境产生噪音影响，在抽真空时会产生烟雾，污染周围环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现不破真空情况下连续压铸成型的金属压铸成型设备及金属压铸成型方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种金属压铸成型设备，所述金属压铸成型设备包括真空熔炼装置、加料装置、压射装置以及模具装置，其中所述真空熔炼装置设有真空室和加热容器，所述加热容器位于所述真空室内并用于熔化来自所述加料装置的物料，所述加料装置安装于所述真空室的加料口上；所述压射装置包括驱动器、压射杆和压射头，其中所述压射杆的一端与所述驱动器连接，所述压射杆的另一端与所述压射头连接；以及所述模具装置包括定模板、定模以及动模，其中，所述定模板内设有料筒，所述料筒上设有入料口且所述料筒的中部设有压射通道，所述定模内设有浇口套，以及所述压射通道与所述浇口套连通，其中所述加料装置设置成在将物料添加至所述加热容器时维持所述真空室的真空氛围，且所述压射头设置成在所述模具装置的开模过程中和合模过程中均维持所述真空室的真空氛围。

一实施例中，所述加料装置包括加料仓、仓盖以及隔断机构，其中所述仓盖密封连接于所述加料仓顶部，所述隔断机构布置于所述加料仓的底部开口与所述真空室的加料口之间，并且所述隔断机构具有打开状态和关闭状态，其中当所述隔断机构处于打开状态时，所述加料仓内的物料穿过所述隔断机构进入所述加热容器，而当所述隔断机构处于关闭状态时，所述隔断机构阻挡所述加料仓内的物料落入所述加热容器并将所述真空室与所述加料仓密封间隔开。

一实施例中，所述隔断机构的出口连接于下料管，所述下料管的下段相对于竖直方向向下倾斜。

一实施例中，所述加料装置或所述隔断机构设置成每次打开所述隔断机构，使得预定数量的物料落入所述加热容器。

一实施例中，所述隔断机构为阀门，其中所述阀门的入口与所述加料仓的底部开口密封连接，所述阀门的出口与所述真空室的加料口密封连接。

一实施例中，所述阀门是电磁阀。

一实施例中，所述压射头与所述料筒之间为间隙配合，以及所述压射头与所述浇口套之间为间隙配合。

一实施例中，所述定模板设有朝向所述真空室内部开口的凹腔，所述入料口位于所述凹腔内。

根据本发明的另一方面，提供了一种金属压铸成型方法，所述金属压铸成型方法包括以下步骤：

步骤A：提供如上所述的金属成型设备；

步骤B：合模并在合模完成之后使得所述压射头位于所述料筒内并位于所述入料口与所述真空室之间；

步骤C：对所述真空室和所述模具装置抽真空；

步骤D：将物料添加至所述加热容器；

步骤E：在所述加热容器中熔化所述物料；

步骤F：将熔化后的物料经由所述入料口添加至所述料筒；

步骤G：压射；

步骤H：产品冷却后开模同时使得所述压射头的一部分露出所述浇口套；

步骤I：取出产品并使得所述压射头位于所述料筒内并在所述入料口与所述定模板之间；以及

重复步骤B、步骤D、步骤E、步骤F、步骤G、步骤H和步骤I以进行下一次金属压铸成型。

一实施例中，在对所述真空室和所述模具装置抽真空之后，对所述真空室和/或所述模具装置进行惰性气体保护。

一实施例中，在将物料添加至所述加热容器之前，对所述加料装置抽真空。

一实施例中，在步骤F中，在将熔化后的物料经由所述入料口添加至所述料筒之前，将加热容器移动至所述入料口上方。

一实施例中，所述加料装置包括加料仓、仓盖以及隔断机构，其中所述仓盖密封连接于所述加料仓顶部，所述隔断机构布置于所述加料仓的底部开口与所述真空室的加料口之间；以及在重复步骤B、步骤D、步骤E、步骤F、步骤G、步骤H和步骤I预定次数之后，在通过所述隔断机构密封所述真空室的加料口之后，打开所述仓盖并添加物料，然后对所述加料仓抽真空，然后重复步骤B、步骤D、步骤E、步骤F、步骤G、步骤H和步骤I，或者，在任意一次压铸成型的步骤G之后，在通过所述隔断机构密封所述真空室的加料口之后，打开所述仓盖并添加物料，然后进行下一次金属压铸成型。

一实施例中，所述压射头与所述料筒之间为间隙配合，以及所述压射头与所述浇口套之间为间隙配合。

本发明的金属压铸成型设备通过设置加料装置，可实现连续加料且加料时不用破真空。另外，通过在开模和合模过程中，将压射头停留在不同的位置，可以在开模取产品和合模过程中，不影响真空室的真空度，实现连续的真空压铸。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的金属压铸成型设备的结构示意图。

图2是图1的金属压铸成型设备的一部分的结构示意图。

图3是沿图1的A-A线剖切的金属成型设备的剖视图，其中为清楚起见，未示出部分结构。

图4是根据本发明的一实施例的金属压铸成型方法的控制流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

如图1-3所述，金属压铸成型设备10包括模具装置1、压射装置2、真空熔炼装置3、加料装置4、抽真空装置6以及控制装置(图未示)，其中真空熔炼装置3和其他装置的连接都采用真空密封，抽真空装置3为模具装置1、压射装置2以及可选地为加料装置4抽真空。模具装置1与真空熔炼装置3密封连接。加料装置4连接于真空熔炼装置3，用于向真空熔炼装置3内的加热容器添加金属原材料。真空熔炼装置3用于在真空环境下加热金属材料，尤其是非晶金属材料。压射装置2的一部分位于真空熔炼装置3的真空室内，用于将熔化后的金属材料压射入模具装置1。模具装置1用于所压铸产品的成型。控制装置用于控制整个金属成型设备10的运行。控制装置设置成与加料装置和压射装置相配合，使得在将物料添加至加料装置的加热容器时维持真空装置的真空室的真空氛围，并使得在模具装置的开模过程中和合模过程中均维持真空室的真空氛围。

真空熔炼装置3设有真空室31和加热容器32，加热容器32位于真空室31内并用于熔化来自加料装置1的物料。这里，加热容器32为坩埚。坩埚置于感应线圈33内，通过感应加热方式来熔化坩埚内的金属材料。在熔化完成后，加热容器32能够从一个位置移动到另一个位置同时保温。真空室31的外壁上设有加料口311和抽真空口312。加料口311与加料装置4连接，物料经由该加料口311进入真空室31内的加热容器32中。抽真空口312与抽真空装置连接，用于对真空室31抽真空。一优选实施例中，真空室31的外壁上还设有保护气体接口，用于向真空室及模具装置提供保护气体。保护气体通常是惰性气体。

加料装置4加料装置安装于真空室的加料口31上。加料装置4设置成在将物料添加至加热容器32的同时维持真空室31的真空氛围。加料装置4包括加料仓41、仓盖42以及隔断机构44，其中仓盖42密封连接于加料仓的顶部，隔断机构44布置加料仓41的底部开口与真空室31的加料口311之间。隔断机构44具有打开状态和关闭状态，其中当隔断机构44处于打开状态时，加料仓41内的物料穿过隔断机构进入加热容器12，而当隔断机构44处于关闭状态时，隔断机构44阻挡加料仓41内的物料落入加热容器12并将真空室31与加料仓41密封间隔开。在仓盖42上还设有手柄43，拨动手柄43时可开启仓盖42。

隔断机构44设置成每次被打开时，预定数量的物料落入加热容器32。应理解的是，也可以通过对加料仓的设计来实现当打开隔断机构44时，预定数量的物料落入加热容器32。隔断机构44可由阀门构成。阀门的入口与加料仓的底部开口密封连接，阀门的出口与真空室的加料口密封连接。一实施例中，阀门是电磁阀。

加料口311的底部还连接有下料管45。下料管45的下段相对于竖直方向向下倾斜，从而当物料从加料口31掉落后，会首先落到倾斜的下段并降低速度，然后再落入加热容器。由此，防止物料由于快速掉落在容器上而可能损坏容器。

如图2-3所示，模具装置1包括定模板11、定模12以及动模(图未示)，其中定模板11内设有料筒14。料筒14贯穿定模板11。料筒14上设有入料口141且料筒14的中部设有压射通道142。定模12内设有浇口套15。压射通道142与浇口套15连通，从而压射头(也称为锤头)可在由压射通道142和浇口套15共同形成的通道内移动。定模板11还设有朝向真空室31内部开口的凹腔143。入料口141位于凹腔143内。加热容器32内的金属材料熔化完成后，加热容器32可以移动至凹腔143中在入料口141上方，然后再将熔化的金属材料倒入入料口141。

压射装置2包括驱动器21、压射杆22和压射头23，其中压射杆22的一端与驱动器21连接，压射杆22的另一端与压射头23连接。压射头23设置成在模具装置1的开模过程中和合模过程中均维持真空室31的真空氛围。压射头23与料筒14之间为间隙配合。压射头23与浇口套15之间为间隙配合。由此，可以在开模和合模过程中，保持真空室的真空度。驱动器21可以是任何可以驱动压射杆22往复运动的驱动机构。一优选实施例中，驱动器21为液压缸。液压缸的缸体安装于真空室外壁上。液压缸的活塞杆与压射杆22的一端连接并至少部分位于真空室内。

以下描述通过上述的金属压铸成型设备来进行金属产品压铸成型，尤其是非晶金属产品的压铸成型的方法。

如图4所示，本申请的金属成型方法包括以下几个基本步骤：

步骤A：提供如上所述的金属成型设备；

步骤B：合模并在合模完成之后使得所述压射头位于所述料筒内并位于所述入料口与所述真空室之间；

步骤C：对所述真空室和所述模具装置抽真空；

步骤D：将物料添加至所述加热容器；

步骤E：在所述加热容器中熔化所述物料；

步骤F：将熔化后的物料经由所述入料口添加至所述料筒；

步骤G：压射；

步骤H：产品冷却后开模同时使得所述压射头的一部分露出所述浇口套；

步骤I：取出产品并使得所述压射头位于所述料筒内并在所述入料口与所述定模板(或外界环境)之间；以及

重复步骤B、步骤D、步骤E、步骤F、步骤G、步骤H和步骤I以进行下一次压铸成型。

步骤B中，可通过将压射头退回到压射初始位置，即图3所示的压射头位置一来实现，此时压射头回锤到底。步骤C中，在第一次加料时，可以首先通过打开加料装置的仓盖，将物料放入加料仓内，然后盖上仓盖，接着打开隔断机构将物料添加至加热容器来实现。在之后的加料过程中，只要加料仓里还有足够的物料，则不需要再打开舱盖来加入新的物料，而是仅仅打开隔断机构将物料添加至加热容器来实现。或者，在任意一次压铸成型的步骤G之后，在通过所述隔断机构密封所述真空室的加料口之后，均可以打开所述仓盖并添加物料，然后再进行下一次金属压铸成型。另外，在第一次加料过程中，打开隔断机构将物料添加至加热容器以及对真空室和模具装置抽真空这两个步骤的先后顺序可以对调，即可以先加热，再抽真空，也可以先抽真空，再加料。因此，应理解的是，在某些情况下，尤其是第一次加料时，步骤C和步骤D的顺序可以对调。本文的方法中，各步骤的序号并不旨在限制各步骤执行的顺序，而是为了描述方便。

在重复步骤B、步骤D、步骤E、步骤F、步骤G、步骤H和步骤I预定次数之后，当加料仓里的物料消耗完时，在通过隔断机构密封真空室的加料口之后，打开仓盖并网加料仓添加物料，然后对所述加料仓抽真空，然后重复步骤B、步骤D、步骤E、步骤F、步骤G、步骤H和步骤I。

上述压铸成型方法中，还可对真空室和/或模具装置进行惰性气体保护。惰性气体保护可以在对真空室和模具装置抽真空之后进行。另外，在将物料添加至加热容器之前，还可对加料装置抽真空。步骤F俗称为给汤。上述步骤F中，在将熔化后的物料经由入料口添加至料筒之前，还可将加热容器移动至入料口上方，在加热容器的移动过程中，对熔化的物料进行保温。

上述压射成型方法中，在步骤G和H中，通常在压射之后进行保压，然后等待冷却。

上述压铸成型方法中，在加料环节，改变原有的直接往熔炼室内的坩埚中给料，将熔炼室暴露在大气环境下，使用间接加料方式。首先拨动手柄，打开加料盖，将原料暂时存放在一个过渡加料仓内，真空室和加料仓通过一个隔断机构隔离，加完料后，再关上加料盖，使加料仓构成一个临时的封闭小空间，该封闭小空间为大气环境，可根据实际情况选择是否对该封闭小空间单独预抽真空。当需要往坩埚中加料时，打开隔断机构，原料通过带防冲击设计的下料管道进入坩埚，加料完成后，再次关闭隔断结构，隔绝熔炼室和过渡加料仓后，进入后续熔炼、給汤、压射、开模顶出等生产流程。若加料仓已经过预抽真空，则完全对熔炼室环境无影响；若没经过预抽真空，由于给加料仓体积较小，对熔炼室环境的影响较小。其中加料盖和隔断机构的安装连接都采用了真空密封，可以是各种开关挡板或阀门机构。

在开模取产品环节，压铸设备在真空或气氛保护环境下压射完成后，常规的动作流程为破真空和开模跟锤后，压射头再退回原点，在开模跟锤和压射头回原点过程中，熔炼室都有可能暴露在大气环境下。本申请的压铸成型方法通过上述各步骤，可实现开模取产品过程中，不破坏熔炼室原有的真空或气氛保护环境。压射头和料筒及浇口套为间隙很小紧配合。同样在压射完成后，开模并跟锤到图3所示的压射头位置三时，压射头不会完全露出模具浇口套，熔炼室暂时靠压射头和浇口套的密封，隔绝外界空气；在取完产品准备合模前，压射头会先退到位置二，即压射头位于料筒内并在入料口与定模之间，熔炼室靠压射头和料筒的密封，隔绝外界空气；合模到底后，压射头再退到位置1，等待再次給汤，即压射头位于料筒内并位于入料口与真空室之间。整个开合模过程中，熔炼室始终没有直接接触外界空气，维持了原有的真空或气氛保护环境。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种金属压铸成型设备，所述金属压铸成型设备包括真空熔炼装置、加料装置、压射装置以及模具装置，其中，所述真空熔炼装置设有真空室和加热容器，所述加热容器位于所述真空室内并用于熔化来自所述加料装置的物料，所述加料装置安装于所述真空室的加料口上；所述压射装置包括驱动器、压射杆和压射头，其中所述压射杆的一端与所述驱动器连接，所述压射杆的另一端与所述压射头连接；以及所述模具装置包括定模板、定模以及动模，其中，所述定模板内设有料筒，所述料筒上设有入料口且所述料筒的中部设有压射通道，所述定模内设有浇口套，以及所述压射通道与所述浇口套连通，其特征在于，所述加料装置设置成在将物料添加至所述加热容器时维持所述真空室的真空氛围，且所述压射头设置成在所述模具装置的开模过程中和合模过程中均维持所述真空室的真空氛围；其中所述压射头与所述料筒之间为间隙配合，所述压射头与所述浇口套之间为间隙配合；以及所述金属压铸成型设备进一步设置成在产品冷却后开模同时使得所述压射头的一部分露出所述浇口套；且在取出产品时使得所述压射头位于所述料筒内并在所述入料口与所述定模板之间。

2.根据权利要求1所述的金属压铸成型设备，其特征在于，所述加料装置包括加料仓、仓盖以及隔断机构，其中所述仓盖密封连接于所述加料仓顶部，所述隔断机构布置于所述加料仓的底部开口与所述真空室的加料口之间，并且所述隔断机构具有打开状态和关闭状态，其中当所述隔断机构处于打开状态时，所述加料仓内的物料穿过所述隔断机构进入所述加热容器，而当所述隔断机构处于关闭状态时，所述隔断机构阻挡所述加料仓内的物料落入所述加热容器并将所述真空室与所述加料仓密封间隔开。

3.根据权利要求2所述的金属压铸成型设备，其特征在于，所述加料装置或所述隔断机构设置成每次打开所述隔断机构，使得预定数量的物料落入所述加热容器。

4.根据权利要求2所述的金属压铸成型设备，其特征在于，所述隔断机构为阀门，其中所述阀门的入口与所述加料仓的底部开口密封连接，所述阀门的出口与所述真空室的加料口密封连接。

5.根据权利要求1所述的金属压铸成型设备，其特征在于，所述定模板设有朝向所述真空室内部开口的凹腔，所述入料口位于所述凹腔内。

6.一种金属压铸成型方法，其特征在于，所述金属压铸成型方法包括以下步骤：

步骤A：提供如权利要求1所述的金属压铸成型设备；

步骤B：合模并在合模完成之后使得所述压射头位于所述料筒内并位于所述入料口与所述真空室之间；

步骤C：对所述真空室和所述模具装置抽真空；

步骤D：将物料添加至所述加热容器；

步骤E：在所述加热容器中熔化所述物料；

步骤F：将熔化后的物料经由所述入料口添加至所述料筒；

步骤G：压射；

步骤H：产品冷却后开模同时使得所述压射头的一部分露出所述浇口套；

步骤I：取出产品并使得所述压射头位于所述料筒内并在所述入料口与所述定模板之间；以及

重复步骤B、步骤D、步骤E、步骤F、步骤G、步骤H和步骤I以进行下一次金属压铸成型。

7.根据权利要求6所述的金属压铸成型方法，其特征在于，在将物料添加至所述加热容器之前，对所述加料装置抽真空。

8.根据权利要求6所述的金属压铸成型方法，其特征在于，所述加料装置包括加料仓、仓盖以及隔断机构，其中所述仓盖密封连接于所述加料仓顶部，所述隔断机构布置于所述加料仓的底部开口与所述真空室的加料口之间；以及在重复步骤B、步骤D、步骤E、步骤F、步骤G、步骤H和步骤I预定次数之后，在通过所述隔断机构密封所述真空室的加料口之后，打开所述仓盖并添加物料，然后对所述加料仓抽真空，然后重复步骤B、步骤D、步骤E、步骤F、步骤G、步骤H和步骤I，或者，在任意一次金属压铸成型的步骤G之后，在通过所述隔断机构密封所述真空室的加料口之后，打开所述仓盖并添加物料，然后进行下一次金属压铸成型。