CN108097920A - 钛合金料筒结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钛合金料筒结构，包括料筒内衬和料筒外套，料筒内衬安装在料筒外套之中，料筒内衬的一侧设有浇口套内衬，料筒内衬的另一侧设有压套；压套用螺钉固定在料筒外套上，并能压住料筒内衬；料筒内衬上朝向压套的那一侧有拆装孔和定位孔；料筒内衬、浇口套内衬均由钛合金材料制成。本发明采用钛合金作为料筒的材料。该料筒结构结构简单、针对性强、在压铸成型设备，尤其是非晶压铸成型设备上，能够提高料筒与压射头的寿命，并有利于非晶制品的成型工艺，适应设备的工业化。

Description

钛合金料筒结构

技术领域

本发明涉及压铸设备领域，具体涉及一种钛合金料筒结构。

背景技术

目前的非晶压铸设备，料筒的材料，依旧用的是同铝压铸设备一样的H13、SKD61等热作模具钢，再进行氮化处理，氮化硬度一般在HV950以上，渗氮深度在0.3-0.5mm之间。而压射头的设计，为了保护料筒，外圆表面一般会淬火到HRC42-HRC46左右。这种材料与表面处理，比较适合于铝压铸成型，是因为铝原料比较软，硬度只有HB60-150左右。这样料筒与压射头的硬度远高于铝原料，在生产中铝原料几乎不会对料筒与压射头造成影响。

但是这种材料与表面处理，用在非晶压铸成型上面，效果不够良好。目前压铸成型常用的非晶原料为锆基块状非晶。非晶原料进入料筒内部后，非晶原料会粘附在料筒壁上。即使金属材料进行氮化处理后，表面还是有较大的粘性。原因是热作模具钢是铁基或镍基的合金，而锆基块状非晶的锆元素，与热作模具钢中的铁或镍元素，在高温下会起反应。非晶原料进入料筒内部后，第一模过后，总会有一些残留在料筒壁上，冷却后就会与料筒壁结合在一起，形成很硬的残留粘结物。而下一模时，这些很硬的残留粘结物，会阻碍压射头在料筒之内的高速移动。由于压射头的速度一般在2m/s到6m/s之间，在这样的高速下，形成的阻碍与破坏就会很大。料筒的氮化硬度只比非晶原料高一些，而厚度只有薄薄的一层，那样会很容易损坏。压射头的硬度比非晶原料还要低，更容易损坏。而每一模过后，很硬的残留粘结物会更多，对料筒与压射的损坏会更大。

这种状况，就造成了料筒与压射头的损坏很快。持续不多的模数之后，就需要更换料筒与压射头。这种缺陷，造成了非晶压铸成型设备难以进行推广与商业化运作。

发明内容

本发明的目的在于提供钛合金料筒结构，该料筒结构结构简单、针对性强、在压铸成型设备，尤其是非晶压铸成型设备上，大幅度提高了料筒与压射头的寿命。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

钛合金料筒结构，包括料筒内衬和料筒外套，料筒内衬安装在料筒外套之中，料筒内衬的一侧设有浇口套内衬，料筒内衬的另一侧设有压套。

进一步，压套用螺钉固定在料筒外套上，并能压住料筒内衬。

进一步，料筒内衬上朝向压套的那一侧有拆装孔和定位孔。

进一步，料筒外套上设有温控液孔。

进一步，料筒外套上设有循环通液流道，循环通液流道上设有工艺孔，工艺孔上设有紫铜管与钢珠，紫铜管塞进料筒外套上的工艺孔，钢珠压在紫铜管内，钢珠的外径大于紫铜管的内径。

进一步，料筒内衬与浇口套内衬的内孔是同心的。

进一步，料筒内衬和浇口套内衬均由钛合金材料制成。本发明采用钛合金作为料筒的材料。第一方面，目前常用的锆基块状非晶，锆成分与铁、镍等成分在高温下会产生化学与物理反应，并形成粘结。但锆成分与钛成分在高温下不会产生反应与粘结。利用这个特性，使用钛合金作为料筒材料，就能防止非晶原料粘结在料筒壁上，使得每一模都能将原料推出料筒外。这样就避免了料筒损坏的最主要因素，从而大大提升料筒的使用寿命。第二方面，钛合金的导热率远远低于热作模具钢。料筒采用钛合金材料之后，能大大提高料筒内部的非晶熔液的热量的散发，使料筒内部的非晶熔液能维持在一个比较高的温度范围，这有利于非晶制品的成型工艺。

进一步，料筒内衬与浇口套内衬的内孔内设有压射头，压射头自由地移动在料筒内衬与浇口套内衬的内孔中，压射头的内部可通冷却水，压射头的角部设有凹陷进去的一圈。

进一步，压射头的尖端部一侧设有倒角，压射头的主体直径为D，压射头上倒角的长度在 0-0.5D之间。

进一步，压射头的材料采用铸铁或钢材。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为钛合金料筒结构，该料筒结构结构简单、针对性强、在压铸成型设备，尤其是非晶压铸成型设备上，能够提高料筒与压射头的寿命，并有利于非晶制品的成型工艺，适应设备的工业化。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明中钛合金料筒结构的结构示意图；

图2为本发明中钛合金料筒结构的剖面示意图；

图3为本发明中料筒内衬的侧面结构示意图；

图4为本发明中料筒外套的结构示意图；

图5为本发明中图4中C向的剖面示意图；

图6为本发明中图4中D向的剖面示意图；

图7为本发明中钛合金料筒结构的装配示意图；

图8为本发明中压射头安装于钛合金料筒结构中的结构示意图；

图9为本发明中图8中的部分放大示意图；

图10为本发明中压射头的结构示意图。

图中：1-料筒内衬；2-料筒外套；3-浇口套内衬；4-压套；5-芯棒；6-压射头；7-紫铜管；8-钢珠；9-螺钉；10-拆装孔；11-定位孔；12-温控液孔；13-循环通液流道；14-工艺孔；15-凹陷进去的一圈；16-倒角。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，钛合金料筒结构，包括料筒内衬1和料筒外套2，料筒内衬1安装在料筒外套2之中，料筒内衬1的一侧设有浇口套内衬3，料筒内衬1的另一侧设有压套4。在料筒的设计上，采用了外套与内衬的分层结构。料筒内衬1安装在料筒外套2之中。料筒内衬1与料筒外套2之间采用间隙配合，方便拆装。料筒内衬1的一侧设有浇口套内衬3，浇口套内衬3设计在模具内，装配完成后，料筒内衬1与浇口套内衬3之间紧密贴合。在料筒内衬1的另一侧是压套4，压套4用螺钉9固定在料筒外套2上，并能压住料筒内衬1。这样，料筒内衬1就能固定住不动。料筒内衬1的材料采用钛合金，这个零件的结构比较简单，加工也会比较容易，成本也会较低。从料筒外套2与料筒内衬1的大孔上，会进入高温的非晶熔液。高温的非晶熔液通过料筒内衬1与浇口套内衬3，并被压出。

如图3所示，料筒内衬1上朝向压套4的那一侧有拆装孔10。在拆掉压套4后，可以利用拆装孔10，将料筒内衬1从压套4侧取出。那样就可以在不拆浇口套内衬3那一侧的模具的情况下，就可拆装料筒内衬1。这对于需要常拆装的料筒内衬1来说，是增加许多方便性的。当然，也可以拆掉浇口套内衬3那一侧的模具，以及拆掉压套4，将料筒内衬1从浇口套内衬3那一侧取出。料筒内衬1还有定位孔11，利用定位孔11，可以防止料筒内衬11装配时，因旋转而安装角度不对。

如图4、图5、图6所示，料筒外套2上有温控液孔12，用来通温控液，以便控制料筒外套2与料筒内衬1的温度，进而调节料筒内部的非晶熔液的温度。

如图4、图5、图6所示，所述料筒外套2上设有循环通液流道13，所述循环通液流道13上设有工艺孔14，所述工艺孔14上设有紫铜管7与钢珠8，所述紫铜管7塞进料筒外套2上的工艺孔14，所述钢珠8压在紫铜管7内，所述钢珠8的外径大于紫铜管7的内径。而为了打出这种能循环通液的流道，会有一些工艺孔14存在。但是料筒外套2的工作环境，是处于真空状态，且会有周期性的加热与空冷的现在，对工艺孔14的密封要求很高。此处设计了紫铜管7与钢珠8的结构。紫铜管7正好塞进料筒外套2上的工艺孔14。而钢珠8的外径比紫铜管7的内径要大一些，那压入钢珠8后，就迫使紫铜管7变形，使得料筒外套2的工艺孔14与紫铜管7外径，以及紫铜管7内径与钢珠8，都产生过盈密封的效果。那就可以保证密封性能。如果不用紫铜管7，直接用钢珠8挤入工艺孔14，也能得到略逊一些的密封效果。或者改一下紫铜或钢的材料，但也采用这种过盈密封的方式，也能得到性价比略逊的密封效果。

如图2所示，在使用过程中，要确保料筒内衬1与浇口套内衬3的内孔是同心的。料筒内衬1与浇口套内衬3之间，以及配套零件之间，用台阶来定位，并且台阶配合的精度与间隙要求的要求足够高，来保证浇口内套与料筒内套之间的孔的同心。

料筒内衬1和浇口套内衬3均由钛合金材料制成。本发明采用钛合金作为料筒的材料。第一方面，目前常用的锆基块状非晶，锆成分与铁、镍等成分在高温下会产生化学与物理反应，并形成粘结。但锆成分与钛成分在高温下不会产生反应与粘结。利用这个特性，使用钛合金作为料筒材料，就能防止非晶原料粘结在料筒壁上，使得每一模都能将原料推出料筒外。这样就避免了料筒损坏的最主要因素，从而大大提升料筒的使用寿命。第二方面，钛合金的导热率远远低于热作模具钢。料筒采用钛合金材料之后，能大大提高料筒内部的非晶熔液的热量的散发，使料筒内部的非晶熔液能维持在一个比较高的温度范围，这有利于非晶制品的成型工艺。

如图2、图8所示，在设备中，最终在料筒内衬1与浇口套内衬3的内孔中的是压射头6。浇口内套与料筒内套之间的孔的同心，能确保压射头6能自由地移动在料筒内衬1与浇口套内衬3的内孔中。

如图7所示，在使用过程中，要确保料筒内衬1与浇口套内衬3的内孔是同心的。故采用另一个实施例。在装配的时候，会使用芯棒5。芯棒5与料筒内衬1的内孔的间隙，以及芯棒5与浇口内套的内孔的间隙，要比压射头6要紧。装配顺序是，先在设备上安装上料筒（含料筒内衬1、料筒外套2、压套4等），再往料筒内衬1内孔中装入芯棒5，再安装模具（含浇口套内衬3）。等固定好料筒与模具后，就可将芯棒5拿走。

如图7、图8所示，在设备中，最终在料筒内衬1与浇口套内衬3的内孔中的是压射头6。压射头6的间隙，要比芯棒5的要松，故能确保压射头6能自由地移动在料筒内衬11与浇口套内衬3的内孔中。

如图9所示，压射头6的内部可通冷却水，压射头6的角部有凹陷进去的一圈15。这一圈的厚度比较小，这样在冷却水的作用下，这一圈很容易凝固，并形成一圈固体，这一圈固体就类同于密封圈，能更有效防止非晶熔液往压射头6间隙的挤入。

如图10所示，为了成本比较低的原因，压射头6的材料采用铸铁或钢材。但料筒内衬1与浇口套内衬3的钛合金材料，热膨胀系数比较小，而压射头6的热膨胀系数比较大。需要防止压射头6因热膨胀而胀死的问题。压射头6的尖端部分侧，高温的非晶熔液会造成压射头6的膨胀，故可在压射头6上进行一个极小的倒角16的设计。压射头6上倒角16的长度，可在0-0.5D之间。压射头6尖端部分的直径D2，由于受到高温的非晶熔液的热传导影响，会热膨胀。这时可计算在设计温度时，直径会加大到多少。而主体的直径D，由于冷却水的因素，还会维持在常温。那么只要保证尖端部分的直径D2，热膨胀后尺寸，不超过主体在常温时的直径D，就可以了。

在浇口内套与料筒内套之间，可以增加一个垫片作过渡，减少浇口内套与料筒内套的直接摩擦损耗。

料筒可以不采用外套与内衬的分层结构的方案，整个料筒都用钛合金材料做成一体，从而减少零件数量。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种钛合金料筒结构，其特征在于：包括料筒内衬和料筒外套，所述料筒内衬安装在料筒外套之中，所述料筒内衬的一侧设有浇口套内衬，所述料筒内衬的另一侧设有压套。

2.根据权利要求1所述的钛合金料筒结构，其特征在于：所述压套用螺钉固定在料筒外套上，并能压住料筒内衬。

3.根据权利要求1所述的钛合金料筒结构，其特征在于：所述料筒内衬上朝向压套的那一侧有拆装孔和定位孔。

4.根据权利要求1所述的钛合金料筒结构，其特征在于：所述料筒外套上设有温控液孔。

5.根据权利要求4所述的钛合金料筒结构，其特征在于：所述料筒外套上设有循环通液流道，所述循环通液流道上设有工艺孔，所述工艺孔上设有紫铜管与钢珠，所述紫铜管塞进料筒外套上的工艺孔，所述钢珠压在紫铜管内，所述钢珠的外径大于紫铜管的内径。

6.根据权利要求1所述的钛合金料筒结构，其特征在于：所述料筒内衬与浇口套内衬的内孔是同心的。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的钛合金料筒结构，其特征在于：所述料筒内衬和浇口套内衬均由钛合金材料制成。

8.根据权利要求1所述的钛合金料筒结构，其特征在于：所述料筒内衬与浇口套内衬的内孔内设有压射头，所述压射头自由地移动在料筒内衬与浇口套内衬的内孔中，所述压射头的内部可通冷却水，所述压射头的角部设有凹陷进去的一圈。

9.根据权利要求8所述的钛合金料筒结构，其特征在于：所述压射头的尖端部一侧设有倒角，所述压射头的主体直径为D，所述压射头上倒角的长度在 0-0.5D之间。

10.根据权利要求1或8或9所述的钛合金料筒结构，其特征在于：所述压射头的材料采用铸铁或钢材。