CN107350452B - 适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法，包括采用挤压铸造模具，对待凝固的非均匀壁厚复杂铸件进行多点施加定向压力的步骤。所述挤压铸造的装置包括动模结构、定模结构、施压结构，所述动模结构包括动模座板和若干施压冲头，所述施压冲头下底面与动模座板连接形成上型腔；所述动模结构的上方设置有施压结构，施压结构的中间设置有若干施压杆，所述施压杆对应的设置在各施压冲头上方。本发明的方法为对待凝固的非均匀壁厚复杂铸件进行多点施加定向中、低压力，解决了铸件壁厚位置处在凝固过程中易产生缩松等缺陷问题，提高铸件内部组织致密度，从而提高铸件质量。

Description

适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法

技术领域

本发明涉及金属铸造成形工艺技术领域，尤其是一种适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法。

背景技术

随着挤压铸造研究水平和产品研发水平的不断提升，挤压铸造产品的应用领域越来越广泛，愈发受到铸造工业的重视，其应用领域也已经由最初的军工产业扩展到各种民用工业领域，现在已成为生产汽车零部件的重要工艺。随着汽车工业的发展，汽车行业对铸造零部件的要求越来越高，普通压铸技术中存在的气孔、缩松等缺陷严重影响了铸件的综合性能，面临逐渐被淘汰的风险，而挤压铸造技术作为一种先进的加工工艺，兼有铸造工艺简单、成本低，又有锻造产品性能好，质量可靠等优点。在汽车的一些重要零部件当中，例如汽车发动机零件、大型镁合金轮毂和各种仪表零件当中，挤压铸造铸件可以达到相关技术要求来取代难以达到相关性能要求的重力铸造工艺的缺点。但是挤压铸造有自己的缺点，如常规的挤压铸造成型压力大，达到100MPa，使其对设备及模具要求很高，增加成本；而且由于无法添加型芯，适用的铸件形状尺寸范围有限等。

目前铸件发展变得更加多样化，其结构也越来越复杂，不同部位的壁厚差异也越来越大，对于这些结构复杂、壁厚不同的铸件，铸件会在最薄处先凝固，而厚壁处自由凝固收缩容易形成缩松缩孔等缺陷。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法。利用中、低压力实现挤压铸造，并且能够在多点定向施加压力，从而可以形成有效补缩。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法，包括采用挤压铸造模具，对待凝固的非均匀壁厚复杂铸件进行多点施加定向压力的步骤；所述各点的定向压力范围为0～100MPa。

优选地，所述各点施加的定向压力不相同。

优选地，所述铸件的厚壁处施加的定向压力大于薄壁处。

优选地，所述施压时间为0～100s。

优选地，所述挤压铸造模具包括：动模结构、定模结构、施压结构，所述动模结构设置在定模结构上方，施压结构设置在动模结构上方；

所述动模结构包括动模座板和若干施压冲头，所述施压冲头下底面与动模座板连接形成上型腔；

所述定模结构包括定模座板和定模型腔板，所述定模型腔板设置在定模座板的上部，能够与动模结构连接形成封闭的铸件型腔；

所述动模结构的上方设置有施压结构，施压结构的中间设置有若干施压杆，所述施压杆对应的设置在各施压冲头上方；

所述施压冲头包括上部、中部和下部，所述中部的截面尺寸小于上部和中部；

所述各施压冲头的上部、中部及下部的截面尺寸分别相同；各施压冲头的下部沿竖直方向的高度不相同；

所述施压结构上部通过动板连接部件与成型机动板连接；所述定模座板下部通过定模连接部件与成型机定板部件连接；

所述定模结构还包括设置在定模座板侧面的浇道，以及设置在定模型腔板上的锁模结构，所述浇道一端设置有封堵浇口，所述浇道另一端与铸件型腔连通；

所述施压冲头上设置有测力传感器，施压冲头能够延竖直方向上下移动；通过测力传感器的设置，可测量各施压冲头的出力值，从而得到施加在铸件上的压力值；由此可控制各施压冲头施加的压力，使不同壁厚处的铸件得到有效补缩，避免形成缩松、缩孔等缺陷；

所述各施压冲头下部的界面与对应厚度的铸件壁厚处的截面相同。

本发明还提供了一种适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造模具，所述模具包括：动模结构、定模结构、施压结构，所述动模结构设置在定模结构上方，施压结构设置在动模结构上方；

所述动模结构包括动模座板和若干施压冲头，所述施压冲头下底面与动模座板连接形成上型腔；

所述定模结构包括定模座板和定模型腔板，所述定模型腔板设置在定模座板的上部，

所述动模结构的上方设置有施压结构，施压结构的中间设置有若干施压杆，所述施压杆对应的设置在各施压冲头上方。

所述铸件型腔由上型腔和定模型腔板上方的下型腔构成。

优选地，所述各施压杆上分别连接独立的液压缸，推动各施压杆向下运动。

优选地，所述施压冲头包括上部、中部和下部，所述中部的截面尺寸小于上部和中部；

所述各施压冲头的上部、中部及下部的截面尺寸分别相同；各施压冲头的下部沿竖直方向的高度不相同。

优选地，所述施压结构上方、定模座板下方各分别通过动板连接部件与成型机动板连接。

优选地，所述定模结构还包括设置在定模座板侧面的浇道，以及设置在定模型腔板上的锁模结构，所述浇道一端设置有封堵浇口，所述浇道另一端与铸件型腔连通。

优选地，所述施压冲头上设置有测力传感器，施压冲头能够延竖直方向上下移动。通过测力传感器的设置，可测量各施压冲头的出力值，从而得到施加在铸件上的压力值。由此可控制各施压冲头施加的压力，使不同壁厚处的铸件得到有效补缩，避免形成缩松、缩孔等缺陷。

优选地，所述各施压冲头下部的界面与对应厚度的铸件壁厚处的截面相同。

本发明还提供了一种前述模具的操作方法，包括以下步骤：

S1、合模：在外力作用下，使动模结构与定模结构接触，形成铸件型腔；

S2、充型和封堵：通过浇道向铸件型腔内浇注金属液，浇注完成后，利用封堵浇口进行封堵；

S3、加压凝固：通过施压杆推动施压冲头下行，对铸件型腔内的金属液进行施压，直至完全凝固；

S4、开模、取件：在外力作用下，动模结构向上运动，使动模结构与定模结构分离，取出凝固的铸件，即可。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1)本发明通过采用中、低压力铸造，多点定向施加压力，从而可以形成有效补缩，提高厚大断面铸件的致密性；通过本发明在中、低压力铸造的铸件可以进行后续处理如热处理来进一步提高力学性能，解决了通过常规压铸工艺所得的铸件无法进行热处理的问题。

2)本发明通过非均匀壁厚复杂铸件的不同壁厚施加不同压力，从而解决了铸件壁厚位置处在凝固过程中易产生缩松等缺陷问题，提高铸件内部组织致密度，从而提高铸件质量。

3)本发明的凝固方法制备的铸件，解决了在其他铸造工艺条件中制备得到的铸件所存在的冲(掉)砂、失形及夹砂等缺陷。

4)本发明采用中、低压力进行铸造，对设备和模具要求较低，有效降低了生产成本；且可根据不同壁厚的截面对应设计具有相应的不同下部截面的施压冲头，根据不同壁厚的数量对应设计不同数量的施压冲头，设计灵活、方便。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的装置在初始状态的结构示意图；

图2为本发明的装置在合模结束时的结构示意图；

图3是本发明的装置在进行挤压时的结构示意图；

其中，1、成型机动板，2、动板连接部件，3、施压结构，4施压杆，5、动模结构，6、定模结构，7、定模连接部件，8、成型机定板部分，9、封堵浇口，10、施压冲头，11、测力传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供了一种适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造模具，如图1-图3所示，所述模具包括：动模结构5、定模结构6、施压结构3，所述动模结构5设置在定模结构6上方，施压结构3设置在动模结构5上方；

所述动模结构5包括动模座板和若干施压冲头10，所述施压冲头10下底面与动模座板连接形成上型腔；

所述定模结构6包括定模座板和定模型腔板，所述定模型腔板设置在定模座板的上部，能够与动模结构5连接形成封闭的铸件型腔；

所述动模结构6的上方设置有施压结构3，施压结构3的中间设置有若干施压杆4，所述施压杆4对应的设置在各施压冲头10上方。

所述各施压杆4上分别连接独立的液压缸，推动各施压杆向下运动。

所述施压冲头10包括上部、中部和下部，所述中部的截面尺寸小于上部和中部；

所述各施压冲头10的上部、中部及下部的截面尺寸分别相同；各施压冲头的下部沿竖直方向的高度不相同。

所述施压结构3上方、定模座板下方各分别通过动板连接部件2与成型机动板1连接。

所述定模结构6还包括设置在定模座板侧面的浇道，以及设置在定模型腔板上的锁模结构，所述浇道一端设置有封堵浇口9，所述浇道另一端与铸件型腔连通。

所述施压冲头10上设置有测力传感器11，施压冲头10能够延竖直方向上下移动。通过测力传感器11的设置，可测量各施压冲头的出力值，从而得到施加在铸件上的压力值。由此可控制各施压冲头10施加的压力，使不同壁厚处的铸件得到有效补缩，避免形成缩松、缩孔等缺陷。

所述各施压冲头10下部的界面与对应厚度的铸件壁厚处的截面相同。

所述模具的操作方法，包括以下步骤：

S1、合模：在外力作用下，使动模结构5与定模结构6接触，形成铸件型腔；

S2、充型和封堵：通过浇道向铸件型腔内浇注金属液，浇注完成后，利用封堵浇口9进行封堵；

S3、加压凝固：通过施压杆推动施压冲头10下行，对铸件型腔内的金属液进行施压，直至完全凝固；

S4、开模、取件：在外力作用下，动模结构5向上运动，使动模结构5与定模结构6分离，取出凝固的铸件，即可。

实施例2

本实施例提供了一种适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法，包括采用实施例1所述的模具，对待凝固的非均匀壁厚复杂铸件进行多点施加定向压力的步骤；所述定向压力范围为0～100MPa。施压时间为0～100s。

本实施例中由于待成型铸件有三个厚度的壁厚，因此在采用的充型凝固装置中，设置上与壁厚相对应的三个施压冲头。在进行施加定向压力时，壁厚最大值处对应的施压冲头施加50MPa压力；中间壁厚值对应的施压冲头施加20MPa压力；壁厚最小值处对应的施压冲头施加0MPa压力；施压时间为50s。

本发明制得的铸件采用阿基米德密度、X-ray探伤等分析方法，可见其内部组织致密度高，未出现缩松缩孔现象。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法，其特征在于，包括采用挤压铸造模具，对待凝固的非均匀壁厚复杂铸件进行多点施加定向压力的步骤；各点的定向压力范围为0～100MPa；

所述方法采用的适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造模具包括：动模结构、定模结构、施压结构，所述动模结构设置在定模结构上方，施压结构设置在动模结构上方；

所述动模结构包括动模座板和若干施压冲头，所述施压冲头与动模座板连接，所述施压冲头下底面与动模座板的内腔形成上型腔；

所述定模结构包括定模座板和定模型腔板，所述定模型腔板设置在定模座板的上部，能够与动模结构连接形成封闭的铸件型腔；

所述动模结构的上方设置有施压结构，施压结构的中间设置有若干施压杆，所述施压杆对应的设置在各施压冲头上方；

所述施压冲头包括上部、中部和下部，所述中部的截面尺寸小于上部和下部；

各施压冲头的下部沿竖直方向的高度不相同；

所述定模结构还包括设置在定模座板侧面的浇道，以及设置在定模型腔板上的锁模结构，所述浇道一端设置有封堵浇口，所述浇道另一端与铸件型腔连通；

所述施压冲头的设置与铸件的壁厚相对应，在不同壁厚位置设置相应施压冲头；

所述各点施加的定向压力不相同；

所述铸件的厚壁处施加的定向压力大于薄壁处。

2.根据权利要求1所述的适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法，其特征在于，所述施压结构上部通过动板连接部件与成型机动板连接；所述定模座板下部通过定模连接部件与成型机定板部件连接。

3.根据权利要求1所述的适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法，其特征在于，所述施压冲头上设置有测力传感器，施压冲头能够沿竖直方向上下移动。

4.根据权利要求1所述的适用于非均匀壁厚复杂铸件的多点定向挤压铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、合模：在外力作用下，使动模结构与定模结构接触，形成铸件型腔；

S2、充型和封堵：通过浇道向铸件型腔内浇注金属液，浇注完成后，利用封堵浇口进行封堵；

S3、加压凝固：通过施压杆推动施压冲头下行，对铸件型腔内的金属液进行施压，直至完全凝固；

S4、开模、取件：在外力作用下，动模结构向上运动，使动模结构与定模结构分离，取出凝固的铸件，即可。

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