CN109732056A - 一种浸于高温熔体的压射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种玻璃热弯成型模具用陶瓷及其制备方法，所述玻璃热弯成型模具用陶瓷包括陶瓷基料及硅和碳化硅，所述硅的重量百分比为0.2%‑22%，碳化硅的重量百分比为0.2%‑8%，陶瓷基料为二硅化钼。本发明的玻璃热弯成型模具用陶瓷，加入了单质硅，并优选了其制备方法，提升了该玻璃热弯成型模具用陶瓷的致密性、尺寸稳定性及耐磨损性能，既延长了使用寿命，又保证了较高的玻璃产品良率。此外，硅的加入使本发明的玻璃热弯成型模具用陶瓷具备了较好的电加工特性，降低了加工成本，提高了加工产品的表面质量。

Description

一种浸于高温熔体的压射装置

技术领域

本发明属于金属压力铸造装备关键零部件技术领域，尤其涉及一种可以长期浸于高温熔体当中工作的压射装置及材料技术。

背景技术

近年来，随着工业4.0的产业需求越来越高，对节能环保、高度自动化的成型设备要求越来越高，压力铸造成型作为近终成型的有效成型方法，得到了大规模的产业化应用，有效的降低了各种金属精密件的生产成本，但是也存在着能耗高、生产效率低、生产周期无法进一步缩短的瓶颈，尤其在生产小型精密结构件的案例中，面临着开发模具成本高、模具寿面短、产品尺寸精度稳定性差、生产成本高的产业问题。

热式压铸机和多滑块压铸机作为高效压铸机的一种则可以有效解决常规压铸机面临的上述产业问题，尤其在精密小型结构件中，但由于压射系统耐温的限制，目前仅限于锌合金零部件可以采用此种压铸机型进行产品生产，难于应用于铝合金、镁合金等材料领域，因此极大的限制了热式压铸机和多滑块压铸机在精密制造领域的效能发挥。

由于铝合金和镁合金的材料活性远高于锌合金，而且熔融温度高，因此产业界一直未能获得一种可以长期浸泡于高温熔体的环境当中，并可以长期耐受高速高压高热震冲击的压射装置。

本发明，提出了一种可以克服上述技术难题的压射装置，具有结构简单、易于维护，可以长期使用，高温工作稳定性高的特点，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的热式压铸机和多滑块压铸机中压射装置难于在高温熔体中长期使用的技术缺陷，提供了一种可以长期浸于高温熔体中并稳定工作的压射装置及材料。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种浸于高温熔体的压射装置，由金属压射室、陶瓷套及压射锤头及进液口、出液口组成，其中陶瓷套内嵌于金属压射室中，金属压射室与熔体接触部分采用陶瓷层覆盖，锤头在陶瓷套内做往复运动。

整个压射装置整体或部分浸于高温熔体中，所谓高温熔体温度高于400℃的金属溶液，一般指铝合金、镁合金及特种合金熔体。金属压射室指的是提供锤头压射动作的金属腔体结构，允许金属熔体从进液口进入，后被锤头从射出口压射出去，在本发明中为了克服高温熔体的侵蚀和高温摩擦磨损，内嵌有陶瓷套，即跟锤头高温摩擦磨损部分均为陶瓷；同时为了克服金属压射室表面被高温熔体的熔蚀和高温空气的氧化，本发明在金属压射表面涂覆有陶瓷层。

本发明的陶瓷套可以采用直接涂覆烧结成型于金属压射室的内壁，形成内嵌陶瓷套结构，也可以作为独立的陶瓷套结构内置于金属压射室内部，前一种方案难于做到较厚的陶瓷层，优选大于20um厚度层；后一种方案易于做到较厚的陶瓷厚度和陶瓷强度，是本发明的优选方案。

本发明的金属压射室材质优选为高温合金，本发明的高温合金是指以铁、镍、钴、钛、铌为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，高温合金通常为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性；同时，在本发明中，金属压射室材质可以为铁基高温合金、镍基高温合金、钛基高温合金、铌基高温合金、钴基高温合金中的一种或多种组合。高温合金可以高温条件下，提供压射室足够的机械强度和高温尺寸稳定性，不会因长时间使用而导致变形失效。

本发明中，陶瓷套作为独立陶瓷结构件内嵌于金属压射室时，为了克服在锤头压射过程中，巨大的压射力对陶瓷套的破坏而导致压射失效，本发明优选在陶瓷套和金属压射室之间增加有过渡层，过渡层具有粘结陶瓷和金属的作用，起到缓冲压射时的冲击力和震动的左右，防止陶瓷套的损坏和损坏后的失效。

本发明的过渡层为金属氧化物、碳化物、氮化物、硅酸盐中的一种或多种组合，金属氧化物优选为氧化铝、氧化硅、氧化钠、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化锆、氧化铍、氧化锌、氧化铜中的一种或多种组合。其中本发明中的硅酸盐是指硅、氧与其它化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称，可以为种类繁多的玻璃或水泥及陶瓷中的一种，具有独特的组织结构，不是各种简单氧化物的简单组合，具有化学稳定性好，耐高温的特点。

本发明的过渡层不仅限于所述物质，任何耐高温的化合物都可以理解为本发明简单延伸，如硅化物、氟化物等，但鉴于经济性和良好使用效果的过渡层物质为本发明所述物质。

本发明的陶瓷套材质为金属氧化物、碳化物、氮化物、硬质合金中的一种或多种组合；所述金属氧化物为氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化锆、氧化铍中的一种或多种组合；所述碳化物优选为碳化硅，所述氮化物优选为氮化硅，本发明所述的碳化硅是以碳化硅为基体的碳化硅材料，可以添加各种添加剂增强基体的高温强度和抗热冲击性能；同样，本发明所述的氮化硅是以氮化硅为基体的氮化硅材料，可以添加各种添加剂增强基体的高温强度和抗热冲击性能。同样，在理解本发明的陶瓷材质时，本发明的任何所述及的材质均为基体材质，可以添加任何有益于提高基体材质高温强度和抗冲击等特性的物质。

本发明的硬质合金优选碳化钨为基体，金属作为粘结剂。

本发明所述及的金属压射室表面的陶瓷层，其材质为金属氧化物、碳化物、氮化物、硅酸盐中的一种或多种组合；金属氧化物为氧化铝、氧化硅、氧化钠、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化锆、氧化铍、氧化锌、氧化铜中的一种或多种组合。其中本发明中的硅酸盐是指硅、氧与其它化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称，可以为种类繁多的玻璃或水泥及陶瓷中的一种，具有独特的组织结构，不是各种简单氧化物的简单组合，具有化学稳定性好，耐高温的特点。本发明的陶瓷层不仅限于所述物质，任何耐高温的化合物都可以理解为本发明简单延伸，如硅化物、氟化物等，但鉴于经济性和良好使用效果的陶瓷层物质为本发明所述物质。

本发明中的压射锤头，优选材质为陶瓷，陶瓷优选为碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷中的一种或两种组合；同时，压射锤头也可以由金属和陶瓷层组成，其中金属优选为铁基高温合金、镍基高温合金、钛基高温合金、铌基高温合金、钴基高温合金中的一种或多种组合。其中，陶瓷层材质为氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氮化硼、碳化钨、高温粘结剂中的一种或多种组合；为了保证陶瓷层的高温条件下的摩擦磨损效果，陶瓷层厚度优选大于100微米。同样，在理解本发明的陶瓷材质时，本发明的任何所述及的材质均为基体材质，可以添加任何有益于提高基体材质高温强度和抗冲击等特性的物质。

附图说明

图1 为一种浸于高温熔体的压射装置示意图

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合附图1，对本发明详细说明如下，附图1为本发明的一种浸于高温熔体压射装置，1为金属压射室，金属材质采用美国牌号为 16-25-6(Fe-25Ni-16Cr-6Mo)的加工硬化型奥氏体耐热钢，2为壁厚2mm的氧化锆陶瓷，3为0.5mm的过渡层，过渡层材质为氧化锌粉末物，4为氧化锆陶瓷压射锤头，5为在将陶瓷套安装到压射室形成内嵌结构后，作为与金属压射室同一种金属材质的金属堵头采用螺纹的形式链接在金属压射室的底部，与金属压射室1共同组成金属压射型腔，堵头5同时进一步固定了陶瓷套2；6为氧化铝陶瓷涂层，保护整个裸露于高温金属熔体的表面；7为进液口，当压射锤头往上运动，经过进液口7后，金属压射室外部的金属液便会流入，当锤头往下运动经过进液口7后继续运动，金属液就会被从出液口8压射出去，进液口和出液口内部通道同样采用氧化铝涂层覆盖，9为750℃铝合金高温熔体，10为容纳铝合金熔体的坩埚。

采用本实施例的压射装置可以连续工作十万模次，7天时间不需要维护，可以有效实现铝合金结构件的热式机生产，大大提高了生产效率和产品的一致性。

作为对比例，采用同样结构全金属材质的压射室和压射锤头，金属材质为美国牌号为 16-25-6(Fe-25Ni-16Cr-6Mo)的加工硬化型奥氏体耐热钢，只能工作1000模次即会失效而无法继续工作。

由本实施例可以看出，采用本发明的压射室，可以采用热式压铸机和多滑块压铸机对铝合金等高温合金进行铸件的连续压铸生产，可以大幅的提高铸件生产效率和铸件生产品质，同时不需要采用目前市场上冷式压铸机熔体转移，大大降低了热量损耗，降低了能耗，改善了生产环境，具有广阔的应用空间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种浸于高温熔体的压射装置，其特征在于，由金属压射室、陶瓷套及压射锤头及进液口、出液口组成，其中陶瓷套内嵌于金属压射室中，金属压射室与熔体接触部分采用陶瓷层覆盖，锤头在陶瓷套内做往复运动。

2.如权利要求1所述的高温熔体的压射装置，其特征在于，陶瓷套与金属压射室间有过渡层。

3.如权利要求2所述的过渡层，其特征在于，过渡层为金属氧化物、碳化物、氮化物、硅酸盐中的一种或多种组合。

4.如权利要求3所述的金属氧化物，其特征在于，金属氧化物为氧化铝、氧化硅、氧化钠、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化锆、氧化铍、氧化锌、氧化铜中的一种或多种组合。

5.如权利要求1所述的陶瓷套，其特征在于，陶瓷套材质为金属氧化物、碳化物、氮化物、硬质合金中的一种或多种组合。

6.如权利要求5所述的金属氧化物，其特征在于，金属氧化物为氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化锆、氧化铍中的一种或多种组合。

7.如权利要求5所述的碳化物，其特征在于，其材质为碳化硅。

8.如权利要求5所述的氮化物，其特征在于，其材质为氮化硅。

9.如权利要求5所述的硬质合金，其特征在于，硬质合金以碳化钨为基体，金属作为粘结剂。

10.如权利要求1所述的金属压射室，其特征在于，其材质为高温合金。

11.如权利要求6所述的高温合金，其特征在于，其材质为铁基高温合金、镍基高温合金、钛基高温合金、铌基高温合金、钴基高温合金中的一种或多种组合。

12.如权利要求1所述的陶瓷层，其特征在于，其材质为金属氧化物、碳化物、氮化物、硅酸盐中的一种或多种组合。

13.如权利要求12所述的金属氧化物，其特征在于，金属氧化物为氧化铝、氧化硅、氧化钠、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化锆、氧化铍、氧化锌、氧化铜中的一种或多种组合。

14.如权利要求1所述的压射锤头，其特征在于，材质为陶瓷。

15.如权利要求14所述的陶瓷，其特征在于，陶瓷为碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷中的一种或两种组合。

16.如权利要求1所述的压射锤头，其特征在于，压射锤头由金属和陶瓷层组成。

17.如权利要求16所述的金属，其特征在于，金属为铁基高温合金、镍基高温合金、钛基高温合金、铌基高温合金中的一种或多种组合。

18.如权利要求16所述的陶瓷层，其特征在于，材质为氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氮化硼、碳化钨、高温粘结剂中的一种或多种组合。