CN111283160A - 一种低速层流高压压铸工艺 - Google Patents
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Abstract
一种低速层流高压压铸工艺,采用较低的内浇口充填速度,内浇口充填速度是0.1~6m/s,充填时金属液在内浇口和型腔里是等速水平上升充满型腔,金属液从内浇口到型腔里流动时,靠近型腔周侧模具表面的金属液流动速度低,靠近型腔中部的金属液的流动速度高,形成一个从外层到内层速度逐层增高的流线型流动模式,不出现喷射和翻滚现象,合金液在型腔里流动,呈全壁厚均匀上升的层流流态,层流充填达到不包卷气体,能顺序地将型腔内的气体从上部的溢流槽、排气槽排出,铸件内没有因合金液流动包卷气体形成的气孔,这样的铸件可以用高温固溶热处理来提高性能。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工领域,具体涉及一种低速层流高压压铸工艺。
背景技术
传统的铸造工艺有高速高压压铸,适合于薄壁铸件压铸,铸件的壁厚在3±2mm时比较适宜,金属型浇注工艺,适合厚壁件铸造,铸件的壁厚在20±15mm时比较适宜;但需要较大的冒口补缩,冒口难以去除,也不容易实现自动化,挤压铸造虽然与低速层流高压压铸工艺接近,可以铸造厚壁铸件,铸件的壁厚在15±10mm时比较适宜,且铸件的机械强度很好;但挤压铸造模具寿命只有低速层流高压压铸模具的三分之一,且需要专用的挤压铸造压铸机,专用的挤压铸造压铸机适用的铸件类型单一,机器利用率不高。
层流是流体的一种流动状态,流体在管内流动时,其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动,此种流动称为层流,流体的流速在管道中心处最大,近管壁处最小,管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5,在层流流动中,流体质点作有条不紊的线状运动,流体微团的轨迹没有不规则的脉动、无径向脉动,各流体层是互不干扰、互不混掺地流动,相邻流体层之间只有分子热运动造成的热量交换,所以这种液体流动叫做层流。
现在常规的压铸工艺基本上都是紊流充填的,内浇口充填速度是20~70m/s,金属液通过内浇口是高速喷溅充填型腔的,由于型腔内的气体来不及排到外边,大部分气体被紊乱流动、带状、片状高速喷射的合金液卷入到铸件内部,生产出的压铸件内部有气体、气孔,不可以进行焊接,也不可以用固溶化热处理来提高铸件的性能,因压铸件在焊接或高温热处理时,铸件内部和表面包含的气体膨胀,会产生大量的气孔、气泡、鼓泡,并会降低机械性能。
发明内容
本发明旨在提供一种低速层流高压压铸工艺和除气方法。
为实现上述技术目的,本发明采用以下技术方案,一种低速层流高压压铸工艺,包括以下步骤:
S1、压铸机油泵提供的系统压力油输入到压射缸中压射活塞的左侧压射缸前腔中,压力油作用压射活塞的左侧,压射活塞向右运动使压射冲头先退回复位到起始的A位置;
S2、另外用机械手的浇勺舀取合金液,从浇料口向压射室中浇入合金液;
S3、压射储能器中的液压油在压射缸中从压射活塞右侧压射缸后腔对压射活塞施加压力,在1~6段位置内进行低速压射,根据需要分别按不同的速度推动压射活塞和压射冲头,以0.01~1.0m/s的低速压射速度向左运动,使合金液前端流动到内浇口的位置,此时压射冲头运动到C位置;
S4、压射储能器中的液压油在压射缸中从压射活塞右侧压射缸后腔对压射活塞继续施加压力,再分1~6段位置进行充填压射,推动压射活塞和压射冲头,根据合金液在内浇口中充填速度达到0.1~6m/s的压铸工艺需要,调节压射冲头以0.01~1.0m/s的充填压射速度向左运动,使合金液前端充填满铸件型腔和溢流槽,此时压射冲头运动到B位置;
S5、合金液补缩,在合金液充填满铸件型腔和溢流槽的同时,增压储能器中的液压油在压射缸中从压射活塞右侧对压射活塞和压射冲头继续施加更大的增压压力,使压射冲头推动合金液的铸造压力达到20~200MPa之间,对充填进模具型腔里的合金液进行补缩,合金液冷却凝固;
S6、待合金液凝固之后,在压铸机另外的开、合模系统的作用下开模,动模和顶杆向左运动打开模具;同时在压射储能器提供压力的作用下,压射活塞和压射冲头推动横浇道与动模同时运动;同时动模带动铸件向左运动到开模最大的位置停止;
S7、在另外的顶出油缸的作用下,顶杆向右运动,顶出铸件脱离动模;
S8、用机械手从模具中取出铸件,顶杆向左、冲头向右运动各自退回复位,在压铸机的开、合模系统的作用下合模,动模和顶杆同时一体向右运动合模,重复步骤S1的压铸动作。
作为优选,合金液的低速压射速度为0.03-0.2m/s,充填压射速度为0.1-0.5m/s,内浇口速度控制在0.2-0.5m/s,调节充填压射速度的大小,要以内浇口速度为基础,合金液在内浇口和型腔内部的流动速度低,合金液自下而上都以层流形式慢速流动、充填,无紊流、涡流和喷溅现象,型腔里的气体从模具上部顺利排出,避免铸件产生气孔。
作为优选,型腔和横浇道内的合金液都要从上向下顺序冷却、凝固,控制模具的温度,对模具的上部铸件壁厚较薄的部位和模具温度较低的部位,需用模温机通热油对模具进行加热,对模具的型腔、铸件厚壁、铸件热节、横浇道、浇口套、型芯等部位要在压射充填结束后开始通水冷却模具,远离内浇口的部位,早点开始通水冷却,距离内浇口较近的部位较晚的开始通水冷却,前后相差1~8秒,定时通水冷却5~20秒钟,使合金液从上向下顺序凝固,有利于冲头的增压补缩,防止铸件出现缩孔、缩松。
作为优选,低速压铸层流充填的内浇口与金属型浇注的内浇口一样,很厚很大,内浇口的厚度要大于普通压铸,其内浇口的截面积平均是普通压铸的10倍左右,以保证层流充填和在铸件顺序凝固时有足够的增压补缩通道,内浇口设置在铸件最厚大的部位,内浇口的厚度大于等于厚大部位的铸件壁厚内浇口的厚度大于等于铸件厚大部位的壁厚,长度为3-5mm;低速压铸模具的横浇道截面积很厚大,比内浇口的截面积要大,一般比内浇口的周边大出4~8mm,横浇道的截面形状,一般是圆形、腰圆形或近似正方形。
作为优选,压铸机使用保温压射室,压射室座套长度与压射室一致,座套的整个内孔每间隙6mm加工出宽14mm、深3mm的沟槽,座套内的沟槽涂5-10mm的石棉保护层,用以减小压射室对合金液的散热速度,防止合金液出现过多的冷硬层,否则,冷硬层会因内浇口厚大而进入型腔,使铸件的内部出现分层的缺陷,也可以使用模温机通200~350℃的热油加热压射室。
作为优选,使用较小直径的压射室,适宜的压射室的充满度在70±10%。
作为优选,步骤S5的增压在速射结束0-0.1s之内建立起增压。
作为优选,溢流槽的体积比普通压铸的大0~30%,溢流口的厚度为1.5~2.5mm;三段排气槽的深度分别是0.5、0.3、0.1mm,0.1mm深的一段排气槽的长度大于40mm,排气槽的宽度为16、20、25、30mm这四种规格。
作为优选,排气槽为波浪形排气槽。
作为优选,机械手取出铸件后,用喷涂机向动模和定模的溢流槽、排气槽、铸件型腔、内浇口和横浇道部位喷涂脱模剂,并用压缩空气吹掉多余的脱模剂。
本发明的低速层流高压压铸工艺,采用较低的内浇口充填速度,内浇口充填速度是0.1~6m/s,充填时金属液在内浇口和型腔里是等速水平上升充满型腔,金属液从内浇口到型腔里流动时,靠近型腔周侧模具表面的金属液流动速度低,靠近型腔中部的金属液的流动速度高,形成一个从外层到内层速度逐层增高的流线型流动模式,不出现喷射和翻滚现象,合金液在型腔里流动,呈全壁厚均匀上升的层流流态,层流充填达到不包卷气体,能顺序地将型腔内的气体从上部的溢流槽、排气槽排出,铸件内没有因合金液流动包卷气体形成的气孔,这样的铸件可以用高温固溶热处理来提高性能;低速层流高压压铸件,一般都比较厚,容易出现缩孔,需要充填结束后,用压射冲头立即进行增压,进行高压挤压补缩,所以是高压压铸。
本发明能够使用普通的压铸机自动化生产,使用普通的压铸模具结合压铸工艺参数调控,模具温度调控,必要时再使用局部挤压技术、真空压铸技术,能够压铸出机械性能高,无气孔、缩孔、冷隔缺陷,可以高温固溶热处理不起泡、不变形的铸件,此发明的低速层流高压压铸工艺,生产效率高,成本低,自动化程度好,铸件质量稳定,操作方便易行,例如ADC12铝合金低速层流高压压铸工艺压铸的铸件,可以进行T6处理,硬度在100~125 HB。
附图说明
图1为本发明使用的冷室压铸机的结构示意图;
图2为压射冲头为于A位置时的示意图;
图3为压射冲头位于C位置时的示意图;
图4为压射冲头位于B位置时的示意图。
图中:1、动模;2、顶杆;3、溢流槽和排气槽;4、定模;5、铸件型腔;6、冷却水管管道;7、内浇口;8、横浇道;9、浇口套;10、压射冲头;11、压射室;12、压射杆;13、浇料口;14、压射缸;15、压射活塞;16、压射储能器;17、增压储能器;18、换向阀;19、压射缸前腔;20、压射缸后腔;21、油泵;22、合金液;23、排气槽;24、加热油管管道。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,除非另有规定和限定,需要说明的是,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照图1至图4描述根据本发明实施例的一种低速层流高压压铸工艺,包括以下步骤:
S1、压铸机油泵21提供的系统压力油输入到压射缸14中压射活塞15的左侧压射缸前腔19中,压力油作用压射活塞15的左侧,压射活塞15向右运动使压射冲头10先退回复位到起始的A位置;
S2、另外用机械手的浇勺舀取合金液22,从浇料口13向压射室11中浇入合金液;
S3、压射储能器16中的液压油在压射缸14中从压射活塞15右侧压射缸后腔20对压射活塞15施加压力,在1~6段位置内进行低速压射,根据需要分别按不同的速度推动压射活塞15和压射冲头10,以0.01~1.0m/s的低速压射速度向左运动,使合金液22前端流动到内浇口7的位置,此时压射冲头10运动到C位置;
S4、压射储能器16中的液压油在压射缸14中从压射活塞15右侧压射缸后腔20对压射活塞15继续施加压力,再分1~6段位置进行充填压射,推动压射活塞15和压射冲头10,根据合金液22在内浇口中充填速度达到0.1~6m/s的压铸工艺需要,调节压射冲头10以0.01~1.0m/s的充填压射速度向左运动,使合金液22前端充填满铸件型腔5和溢流槽3,此时压射冲头10运动到B位置;
S5、合金液补缩,在合金液22充填满铸件型腔5和溢流槽3的同时,增压储能器17中的液压油在压射缸14中从压射活塞15右侧对压射活塞15和压射冲头10继续施加更大的增压压力,使压射冲头10推动合金液22的铸造压力达到20~200MPa之间,对充填进模具型腔里的合金液进行补缩,合金液冷却凝固;
S6、待合金液凝固之后,在压铸机另外的开、合模系统的作用下开模,动模1和顶杆2向左运动打开模具;同时在压射储能器16提供压力的作用下,压射活塞15和压射冲头10推动横浇道8与动模1同时运动;同时动模1带动铸件向左运动到开模最大的位置停止;
S7、在另外的顶出油缸的作用下,顶杆2向右运动,顶出铸件脱离动模1;
S8、用机械手从模具中取出铸件,顶杆2向左、冲头10向右运动各自退回复位,在压铸机的开、合模系统的作用下合模,动模1和顶杆2同时一体向右运动合模,重复步骤S1的压铸动作。
作为优选,合金液的低速压射速度为0.03-0.2m/s,充填压射速度为0.1-0.5m/s,内浇口速度控制在0.2-0.5m/s,调节充填压射速度的大小,要以内浇口速度为基础,合金液在内浇口和型腔内部的流动速度低,合金液自下而上都以层流形式慢速流动、充填,无紊流、涡流和喷溅现象,型腔里的气体从模具上部顺利排出,避免铸件产生气孔。
作为优选,型腔和横浇道内的合金液都要从上向下顺序冷却、凝固,控制模具的温度,对模具的上部铸件壁厚较薄的部位和模具温度较低的部位,需用模温机通热油对模具进行加热,对模具的型腔、铸件厚壁、铸件热节、横浇道、浇口套、型芯等部位要在压射充填结束后开始通水冷却模具,远离内浇口的部位,早点开始通水冷却,距离内浇口较近的部位较晚的开始通水冷却,前后相差1~8秒,定时通水冷却5~20秒钟,使合金液从上向下顺序凝固,有利于冲头的增压补缩,防止铸件出现缩孔、缩松。
作为优选,低速压铸层流充填的内浇口与金属型浇注的内浇口一样,很厚很大,内浇口的厚度要大于普通压铸,其内浇口的截面积平均是普通压铸的10倍左右,以保证层流充填和在铸件顺序凝固时有足够的增压补缩通道,内浇口设置在铸件最厚大的部位,内浇口的厚度大于等于厚大部位的铸件壁厚内浇口的厚度大于等于铸件厚大部位的壁厚,长度为3-5mm;低速压铸模具的横浇道截面积很厚大,比内浇口的截面积要大,一般比内浇口的周边大出4~8mm,横浇道的截面形状,一般是圆形、腰圆形或近似正方形。
作为优选,压铸机使用保温压射室,压射室座套长度与压射室一致,座套的整个内孔每间隙6mm加工出宽14mm、深3mm的沟槽,座套内的沟槽涂5-10mm的石棉保护层,用以减小压射室对合金液的散热速度,防止合金液出现过多的冷硬层,否则,冷硬层会因内浇口厚大而进入型腔,使铸件的内部出现分层的缺陷,也可以使用模温机通200~350℃的热油加热压射室。
作为优选,使用较小直径的压射室,适宜的压射室的充满度在70±10%。
作为优选,步骤S5的增压在速射结束0-0.1s之内建立起增压。
作为优选,溢流槽的体积比普通压铸的大0~30%,溢流口的厚度为1.5~2.5mm;三段排气槽的深度分别是0.5、0.3、0.1mm,0.1mm深的一段排气槽的长度大于40mm,排气槽的宽度为16、20、25、30mm这四种规格。
作为优选,排气槽为波浪形排气槽。
作为优选,机械手取出铸件后,用喷涂机向动模1和定模4的溢流槽3、排气槽23、铸件型腔5、内浇口7和横浇道8部位喷涂脱模剂,并用压缩空气吹掉多余的脱模剂。
本发明的低速层流高压压铸工艺,采用较低的内浇口充填速度,内浇口充填速度是0.1~6m/s,充填时金属液在内浇口和型腔里是等速水平上升充满型腔,金属液从内浇口到型腔里流动时,靠近型腔周侧模具表面的金属液流动速度低,靠近型腔中部的金属液的流动速度高,形成一个从外层到内层速度逐层增高的流线型流动模式,不出现喷射和翻滚现象,合金液在型腔里流动,呈全壁厚均匀上升的层流流态,层流充填达到不包卷气体,能顺序地将型腔内的气体从上部的溢流槽、排气槽排出,铸件内没有因合金液流动包卷气体形成的气孔,这样的铸件可以用高温固溶热处理来提高性能;低速层流高压压铸件,一般都比较厚,容易出现缩孔,需要充填结束后,用压射冲头立即进行增压,进行高压挤压补缩,所以是高压压铸。
本发明能够使用普通的压铸机自动化生产,使用普通的压铸模具结合压铸工艺参数调控,模具温度调控,必要时再使用局部挤压技术、真空压铸技术,能够压铸出机械性能高,无气孔、缩孔、冷隔缺陷,可以高温固溶热处理不起泡、不变形的铸件,此发明的低速层流高压压铸工艺,生产效率高,成本低,自动化程度好,铸件质量稳定,操作方便易行,例如ADC12铝合金低速层流高压压铸工艺压铸的铸件,可以进行T6处理,硬度在100~125 HB。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种低速层流高压压铸工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1、压铸机油泵提供的系统压力油输入到压射缸中压射活塞的左侧压射缸前腔中,压力油作用压射活塞的左侧,压射活塞向右运动使压射冲头先退回复位到起始的A位置;
S2、另外用机械手的浇勺舀取合金液,从浇料口向压射室中浇入合金液;
S3、压射储能器中的液压油在压射缸中从压射活塞右侧压射缸后腔对压射活塞施加压力,在1~6段位置内进行低速压射,根据需要分别按不同的速度推动压射活塞和压射冲头,以0.01~1.0m/s的低速压射速度向左运动,使合金液前端流动到内浇口的位置,此时压射冲头运动到C位置;
S4、压射储能器中的液压油在压射缸中从压射活塞右侧压射缸后腔对压射活塞继续施加压力,再分1~6段位置进行充填压射,推动压射活塞和压射冲头,根据合金液在内浇口中充填速度达到0.1~6m/s的压铸工艺需要,调节压射冲头以0.01~1.0m/s的充填压射速度向左运动,使合金液前端充填满铸件型腔和溢流槽,此时压射冲头运动到B位置;
S5、合金液补缩,在合金液充填满铸件型腔和溢流槽的同时,增压储能器中的液压油在压射缸中从压射活塞右侧对压射活塞和压射冲头继续施加更大的增压压力,使压射冲头推动合金液的铸造压力达到20~200MPa之间,对充填进模具型腔里的合金液进行补缩,合金液冷却凝固;
S6、待合金液凝固之后,在压铸机另外的开、合模系统的作用下开模,动模和顶杆向左运动打开模具;同时在压射储能器提供压力的作用下,压射活塞和压射冲头推动横浇道与动模同时运动;同时动模带动铸件向左运动到开模最大的位置停止;
S7、在另外的顶出油缸的作用下,顶杆向右运动,顶出铸件脱离动模;
S8、用机械手从模具中取出铸件,顶杆向左、冲头向右运动各自退回复位,在压铸机的开、合模系统的作用下合模,动模和顶杆同时一体向右运动合模,重复步骤S1的压铸动作。
2.据权利要求1所述的低速层流高压压铸工艺,其特征在于,合金液的低速压射速度为0.03-0.2m/s,充填压射速度为0.1-0.5m/s,内浇口速度控制在0.2-0.5m/s。
3.根据权利要求1所述的低速层流高压压铸工艺,其特征在于,型腔和横浇道内的合金液都要从上向下顺序冷却、凝固,控制模具的温度,对模具的上部铸件壁厚较薄的部位和模具温度较低的部位,需用模温机通热油对模具进行加热,对模具的型腔、铸件厚壁、铸件热节、横浇道、浇口套、型芯等部位要在压射充填结束后开始通水冷却模具,远离内浇口的部位,早点开始通水冷却,距离内浇口较近的部位较晚的开始通水冷却,前后相差1~8秒,定时通水冷却5~20秒钟,使合金液从上向下顺序凝固。
4.根据权利要求1所述的低速层流高压压铸工艺,其特征在于,内浇口的厚度大于等于铸件厚大部位的壁厚,长度为3-5mm。
5.根据权利要求1所述的低速层流高压压铸工艺,其特征在于,压铸机使用保温压射室,压射室座套长度与压射室一致,座套的整个内孔每间隙6mm加工出宽14mm、深3mm的沟槽,座套内的沟槽涂5-10mm的石棉保护层。
6.根据权利要求1所述的低速层流高压压铸工艺,其特征在于,压射室的充满度在70±10%。
7.根据权利要求1所述的低速层流高压压铸工艺,其特征在于,步骤S5的增压在速射结束0-0.1s之内建立起增压。
8.根据权利要求1所述的低速层流高压压铸工艺,其特征在于,溢流槽的体积比普通压铸的大0~30%,溢流口的厚度为1.5~2.5mm;三段排气槽的深度分别是0.5、0.3、0.1mm,0.1mm深的一段排气槽的长度大于40mm,排气槽的宽度为16、20、25、30mm这四种规格。
9.根据权利要求8所述的低速层流高压压铸工艺,其特征在于,排气槽为波浪形排气槽。
10.根据权利要求1所述的低速层流高压压铸工艺,其特征在于,机械手取出铸件后,用喷涂机向动模和定模的溢流槽、排气槽、铸件型腔、内浇口和横浇道部位喷涂脱模剂,并用压缩空气吹掉多余的脱模剂。
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