CN110461502A - 用于有色合金的热室压铸的设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于有色合金的热室压铸的设备，必要地包括用于闭合/开启模具(110、111)的压力机(115)和注射组(112)。注射组(112)包括：沉浸在熔融合金的炉(124)中的泵本体(102)，注射活塞(116)在泵本体(102)中滑动；连接到注射活塞(116)的致动器(108)；以及形成在泵本体(102)且以加热的延伸件(103)结束的鹅颈管，延伸件(103)设有用于连接到模具(110、111)的喷嘴(104)。两个液压千斤顶(114)固定在注射组(112)和固定的压力机(115)之间，注射组(112)被分为静止的底部以及在平行于延伸件(103)和液压千斤顶(114)的纵向轴线的倾斜的引导件(109)上可移动的顶部，炉(124)被安装在水平轨道(120)上，并且液压千斤顶(114)被固定到泵本体(102)。
Description
技术领域
本发明涉及用于有色合金的热室压铸的设备，特别地涉及用于生产大型结构件的设备。
背景技术
已知无论在熔融合金的注射泵处于空气中的冷室系统还是在注射泵沉浸于熔融合金中的热室系统，对于将合金注射到温度比熔融合金低几百度的金属模具中而言，随着结构铸件的厚度减小，铸件的凝固时间变短，因而模具的填充时间变短，甚至短至20毫秒，因此，需要高填充速度和高注射压力。
由于合金在模具中的较短路径以及铸件供应系统的加热，在热室工艺中的速度和压力远低于在冷室工艺中的速度和压力。这带来热室压铸工艺相比于类似的冷室压铸工艺而言的诸多优势，例如：
甚至在温度方面的闭合循环；
铸件中可以忽略的气泡、炉渣、氧化物、初结晶、因润滑剂而来的空隙、冷隔等的含量；
模具中更少的热冲击，因而更长的模具寿命；
铸件的毛重和净重之间的更低比例；
合金受到的较低压力；
模具的更低的闭合力，因而模具和相关的闭合组的较低成本；
更高的生产率和更少的浪费；
节省能量。
然而，正如以下参照在图1和2中示意性地示出的现有技术所说明的，由于管理用于大型结构件的具有足够规模的设备的成本和困难，现有的热室设备不适于这样的零件的压铸。
图1(不按比例)中示出了已知的热室设备的合模组(或压力机)15和注射组12。必须处于熔融合金的炉缸17外的通常为液压的注射组致动器8必须具有接近竖直的移动，泵必须是单缸循环泵(参见例如EP 0400274、EP 1044743、US 4566522、US 4505317)。
通过形成在泵主体2中的导管1(所谓的鹅颈管(虹吸式结构))和导管1的延伸件3进行与模具的固定部分的连接，导管1的延伸件3连接到主体2且加热到高温以避免合金的凝固和连接阻碍。延伸件3必须相对于水平姿态朝向泵倾斜，以允许凝固铸件中未使用的熔融合金向下流向泵，从而不为氧化或半固态合金的停滞提供方便，该停滞会影响后续铸件的质量。
通过借助两个液压千斤顶14以充足的力将模具的两个部分10和11压向延伸件3的喷嘴4，获得合金的气密性，两个液压千斤顶14关于延伸件3对称放置且固定在压力机15的头部和注射组12之间，注射组12和设备的固定到地面的基座13是一体的，从而拉动相对于地面可滑动的压力机15。
在生产工艺期间，有时通过所谓的“胡萝卜形件(carrot)”5连接到延伸件3的喷嘴4的铸件6的凝固朝向延伸件3延续到胡萝卜形件5外，阻碍了铸件6自泵子组分离。负责模具10/11的合模/开模的部分，即压力机15，以和延伸件3同样的斜度在水平方向上倾斜，从而允许压力机15(以及闭合的模具)强行从注射组12移除，随后胡萝卜形件5从适当成形的喷嘴4分离7。图2中示出了该情形，其代表了分离7进入喷嘴4以用于对喷嘴4和延伸件3的维修操作的最大运动范围(喷嘴必须刚性地夹在延伸件3上或形成在其中)。
通过用于将模具附接至延伸件3的同样一对液压千斤顶14的致动实现分离7，该一对液压千斤顶14是双作用千斤顶，沿着倾斜引导件9使得闭合组15和模具10/11从与基座13一体的注射组12移开，滑动部分的重量从几十千克到几百千克不等。
注射活塞16是承受磨损的零件，必须每几千次铸造就被更换一次，且只要所述元件是可管理的且具有能够被操作者承受的重量，操作即可行。但是，由于其必须被预热，该操作可能会变得危险。
在更过时的现有技术中，也存在具有水平闭合和竖直注射的小型机器的构造，其中延伸件倾斜，具有用于接触和密封的一个或两个球形端部。然而，在发生阻塞的情况下，这样的结构需要对延伸件进行复杂的拆卸或需要延伸件的借助氧炔焰等的过热，这对于延伸件的完整性在结构上是危险的，没有考虑球形连接的不稳定密封(参见例如US6481489)。
图1和2描述的结构对于相比于现在的设备而言是较大的设备的发展的严重障碍，因为预热到高温后，设备中包括的滑动部分、压力机和模具的重量将达到上万千克，并且阀杆和注射活塞的重量将会超过一百千克。
对于小型或中小型机器来说，只要在当前使用的热室系统中用于闭合注射泵上的模具的滑动和倾斜联接的体积和重量之间的比例是合理的，该联接就是合理的。该系统对于大型结构件而言变得过于昂贵且难以接受，其中，表面和厚度之间的比例不断变大，因此相比于注射组而言，模具的体积和重量的比例以及因此闭合压力机的体积和重量的比例不断变大。
用于大型结构零件的热室工艺的发展也受到对于注射活塞16(其密封件具有几千次循环的使用寿命)的频繁更换的需求的阻碍，因为该元件由于太重而难以操纵且处于高温，因而难以管理。另外，维护包括其他具有有限寿命的机构(例如喷嘴、加热环等)的熔融合金泵子组也有困难。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种热室压铸设备，其克服了上述缺点和热室工艺的现有的尺寸限制，将其扩展到大尺寸结构铸件。该目的通过包括固定的压力机和注射组的设备实现。注射组被分为静止部分和在平行于延伸件的倾斜的引导件和水平轨道上可移动的部分，使得这样的运动可以共存。其他的有利特征将在从属权利要求中叙述。
本设备的第一个重要优势恰恰在于以热室工艺也实现大型结构件从而获得相对于冷室工艺的所有前述优点的可能性。
第二个显著的优势源自以下事实：得益于以自动或半自动装置进行注射活塞的更换以及甚至在炉缸的清洁和/或熔融合金泵子组的维修或更换期间能够安全地操作的可能性，简化了维修阶段的管理。
提出的构造的另一优势包括容易地以新的热室注射组替换现有设备的冷室注射组的可能性，因为在所有的中型和大型设备中，注射组和设备的其他部分分离，因此容易在几个工作日内断开旧组并连接新组。
进一步，提出的构造能够允许两个或多于两个的注射组联合到同一水平或竖直合模系统，在所述实施例中甚至允许在同一型腔中注射不同的合金。
附图说明
根据本发明的压铸设备的这些以及其他优势和特点将从以下参照附图对其两个实施例的详细描述中对本领域技术人员而言变得清楚，其中：
图1和2分别示出了如上所述的处于合模(具有全型腔)和胡萝卜形件的分离的位置的现有设备的纵向截面示意图；
图3和图4分别示出了处于合模(具有全型腔)和胡萝卜形件的分离的位置的根据本发明的热室压铸设备的第一实施例的纵向截面示意图；
图5示出了所述设备的横截面示意图；
图6示出了处于用于更换注射活塞的位置的所述设备的纵向截面局部示意图；
图7示出了处于用于炉缸的清洁和/或熔融合金泵子组的维修/更换的位置的所述设备的纵向截面局部示意图；
图8示出了具有模具的竖直闭合和两个注射组的设备的第二个实施例的纵向截面示意图。
具体实施方式
参照图3到5，可以看到根据本发明的优选实施例的热室压铸设备包括基座130。基座130承载由两个半模110和111组成的闭合组115，两个半模110和111包围模具的型腔106，型腔106如在常见的冷室设备中一样具有水平姿态和引导件。而与当前的热室设备类似，延伸件103的轴线在水平方向上倾斜，且熔融合金泵和其致动器108的轴线是竖直的。
泵的本体102通过炉124的结构借助已知类型的支撑件122被约束和弹性支撑，本体102沉浸在炉124中且在注射阶段同轴地连接到注射活塞116的致动器108。如有必要，本体102可以自由地在顶部水平引导件118上滑动，顶部水平引导件118和横杆113是一体的，横杆113承载致动器108，泵体102借助相对于致动器108的轴线对称的两个支架119悬挂到顶部水平引导件118。在注射期间，支架119用于在泵和其致动器之间建立力的闭环。
注射组112可自由地在设置在基座130的位于注射组112的侧面的零件的顶部的两个倾斜的引导件109上滑动(优选地以滚动式)。引导件119平行于延伸件103的倾斜轴线且平行于附接千斤顶114的轴线，甚至优选地与延伸件103的所述轴线以及千斤顶的轴线共面(图5中线b-b所在的面)，从而不相对于喷嘴104和胡萝卜形件105的轴线之间的交叉点以及相对于延伸件103传递力矩。
在引导件109上的行进可以借助未示出的可调节弹性机械止动件被限制到胡萝卜形件105的最大拉断伸长率。尽管事实是沿着引导件109的行进必须保证喷嘴104紧密附接到模具110/111，但是前述的弹性止动件也可以用来形成所述行进的虚拟中心，在任何情况下行进的虚拟中心还可以通过本领域任何已知的方法(例如连接到千斤顶114的位置转换器)来决定。
生产循环操作与用于小型和中型铸件的大多数最新的技术类似，即锁模、铸件的注射和压实、铸件的凝固、铸件的冷却和注射活塞的返回、注射气缸的打开和填充、铸件的取出、模具的清洁、润滑和冷却、锁模等。
尽管先前的技术在每个循环中提供了胡萝卜形件撕裂，但归功于温度控制的进步，现有的生产技术要求保持延伸件对模具的附接，在开模期间减小附接，以及该附接仅在铸件的凝固扩散到喷嘴的情况下被中断。在温度控制异常的情形下不能避免这种可能性，并且在这种情形下，延伸件和模具之间的接合将阻碍生产循环的继续，因此无论如何该设备必须被装备以用于撕裂胡萝卜形件。
图4代表了进行撕裂的设备，归功于通过以下方式以充足的力和行程介入的附接千斤顶114：移动泵本体102使其远离压力机115且使注射组112沿着倾斜引导件109滑动，从而沿着水平轨道120拖动炉124，这样的运动因弹性支撑件122而得以共存。千斤顶、泵本体、延伸件、喷嘴和胡萝卜形件建立力的闭环。
以此方式，包括压力机115和模具110/111的设备的最重的部分保持静止，而仅有容易滑动的、重量和体积小得多的注射组112被移动。
进一步，注射组112被分成顶部和底部。顶部包括安装在设有引导件118的横杆113上的致动器108，底部包括泵本体102，泵本体102包括注射活塞116且又容纳在炉124内。
图6示出了处于用于更换注射活塞116的位置的设备，由于千斤顶114的作用到达该位置，但是只能在已经通过打开螺栓123(图5)来允许侵入运动之后才能到达该位置，螺栓用于在正常操作步骤和可能的胡萝卜形件的撕裂期间保证活塞116和致动器108之间的同轴度。在螺栓123打开且和致动器108互锁的情况下，千斤顶114推动泵本体102，泵本体102借助支架119且拖动炉124和它一起在引导件118上滑动，因而将活塞116相对于致动器108移出轴线。
不像在胡萝卜形件分离阶段所发生的，如图4所示，在这种情况下，由于致动器108与活塞116脱离并且因此千斤顶114对泵本体102的作用仅通过支撑件122和其盖117被传递到炉124，所以注射组112的顶部保持静止。需要注意的是，泵主要通过弹性支撑系统122被炉124的盖117支撑，使得沿着引导件118的滑动是平滑的，因为考虑到系统重压于轨道120上，但是由决定泵位置的引导件118引导，因此引导件118实际上未负载。这使得通过优选为笛卡尔式且专用的自动或半自动的加载器(未示出)完全安全地快速更换注射活塞116成为可能。
类似地，图7示出了处于用于炉124的清洁和/或熔融合金泵子组的维修或更换的位置的设备，设备具有甚至几千千克重量，通过泵子组到炉124的壳体的弹性悬挂122，使得操作变得容易和安全。也是在这种情形下，由于致动器108与活塞116脱离，所以注射组112的顶部保持静止。但是，炉124通过未示出的任何现有系统被移动，因为需要的位移大于千斤顶114的行程，所以千斤顶114在它们的两个端部中的一个处(例如在图7中的泵端处)脱离，从而泵子组能够和从引导件118脱离的支架119一起沿着轨道120移回。
图8表示具有模具的竖直闭合的设备，设有能够同时或彼此接连地注射两个相同或不同合金到模具中的两个注射组。这使得通过甚至可以是两个以上的专用注射组生产具有对于现有技术而言难以想象的尺寸的铸件成为可能，甚至是双金属或多金属铸件。
可以清楚的是，以上描述和说明的根据本发明的设备的实施例仅是可以有多种变型的示例。特别地，以示意性的方式描述元件，因为以其他技术上等同的元件代替它们在本领域技术人员的正常能力范围内。例如，双作用液压千斤顶114可以被能够进行以下相同功能的类似致动器替换：模具110/111附接到喷嘴104，胡萝卜形件105的分离107，以及活塞116的取出以用于其更换。
Claims (7)
1.一种用于有色合金的热室压铸的设备，基本上包括：
a)由两个半模(110、111)构成的模具；
b)用于闭合/开启所述模具(110、111)的压力机(115)；
c)承载所述压力机(115)的基座(130)；
d)注射组(112)，所述注射组(112)包括：
i)部分或全部沉浸在容纳在炉(124)中的熔融合金中的泵本体(102)；
ii)在所述泵本体(102)中滑动的注射活塞(116)；
iii)安装在位于所述炉(124)上方的横杆(113)上且可逆地连接到所述注射活塞(116)以驱动所述注射活塞(116)往复运动的致动器(108)；
iv)形成在所述泵本体(102)中的鹅颈管；
v)布置在所述鹅颈管的外端且设有用于连接到模具(110、111)的喷嘴(104)的加热的延伸件(103)，所述喷嘴(104)高于所述延伸件(103)的相对端，使得所述延伸件(103)具有朝向所述鹅颈管的斜度；以及
e)至少两个双作用液压千斤顶(114)，所述至少两个双作用液压千斤顶(114)相对于所述延伸件(103)对称布置，并且在注射组(112)的泵本体(102)和所述压力机(115)的最靠近泵本体(102)的部分之间以与所述延伸件(103)的斜度相等的斜度固定；
所述设备的特征在于所述压力机(115)被固定且所述注射组(112)沿着布置在所述基座(130)上的倾斜的引导件(109)可移动，所述倾斜的引导件(109)平行于所述延伸件(103)的纵向轴线以及所述液压千斤顶(114)的纵向轴线，优选地，所述倾斜的引导件(109)与所述延伸件(103)的纵向轴线以及所述液压千斤顶(114)的纵向轴线共面；以及
所述注射组(112)被分为顶部和底部，顶部包括致动器(108)和横杆(113)，底部包括泵本体(102)、注射活塞(116)和炉(124)，炉(124)安装在水平轨道(120)上。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述泵本体(102)通过弹性支撑件(122)被约束到炉(124)，并且泵本体(102)通过支架(119)悬挂到与横杆(113)一体的顶部水平引导件(118)。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括螺栓(123)，所述螺栓(123)在正常操作阶段保证注射活塞(116)和致动器(108)之间的同轴度并且在打开时允许支架(119)沿着顶部水平引导件(118)滑动。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括自动或半自动加载器，优选地为笛卡尔式加载器，在支架(119)沿着顶部水平引导件(118)滑动时，当所述注射活塞(116)相对于致动器(108)脱离并移出轴线时，所述自动或半自动加载器用于注射活塞(116)的快速替换。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括装置，在所述注射活塞(116)从致动器(108)脱离并且所述液压千斤顶(114)在其一端脱离时，所述装置使炉(124)沿着所述水平轨道(120)移动，直到所述炉(124)与所述注射组(112)的顶部脱离。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括连接到所述模具的两个或多于两个的注射组，以便同时或接连地向所述模具注射相同或不同的合金。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述压力机(115)以水平轴线或竖直轴线布置。
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