CN112792312B - 断速压射高压铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝合金铸件铸造领域，具体涉及一种断速压射高压铸造方法，包括慢速压射和高速压射两个过程，慢速压射过程完毕之后先暂停Ts，然后再进行高速压射；T≤1s。本方案减少了铸件的气孔数量，提高了机械性能。

Description

断速压射高压铸造方法

技术领域

本发明涉及铝合金铸件铸造领域，具体涉及一种断速压射高压铸造方法。

背景技术

铝合金铸件大多是通过压铸机压铸而成。压铸机就是在压力作用下把熔融金属液压射到模具中冷却成型，开模后得到固体金属铸件的一系列工业铸造机械。压铸机通常包括压室、模具和冲头，压室的一端与模具的型腔连通，压室的另一端设有供金属液进入压室的进料口，冲头滑动连接在压室中，冲头上连接有推杆，通过推杆推动冲头在压室内移动，冲头将压室内的金属液压射到模具的型腔中，然后再对模具中的金属液进行冷却，从而形成铸件。

传统压铸工艺只包括慢速压射和高速压射两个过程，慢速压射过程是指以较低的速度压射0-650mm，高速压射过程是指以较高的速度压射0-100mm，对于具体的压射距离还要视具体的产品而定。传统压铸工艺都是在慢速压射之后会立刻进行高速压射，但是此工艺存在产品气孔多而导致不良率高的缺陷。

发明内容

本发明意在提供断速压射高压铸造方法，以减少铸件的气孔数量。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：断速压射高压铸造方法，包括慢速压射和高速压射两个过程，慢速压射过程完毕之后先暂停Ts，然后再进行高速压射；T≤1s。

本方案的原理及优点是：本方案中的压铸工艺在原有两段式铸造的基础上在慢速压射和高速压射之间增加压射暂停时间T，此工艺在铝合金液体进入模具后暂停一定时间，让铝液稍微冷却一下，从而使得铝液变为半凝固状态，半凝固状态的铝液流动性变差，相比流动性较好的铝液，这样再高速压射时，半凝固状态的铝液在受到压力的作用下能够被推动，从而能够将半凝固状态铝液中的气孔推出，有效的减少了产品的气孔，提高了产品合格率。T≤1s，暂停的时间较短，暂停的时间不会过长，能够避免铝液完全固化而无法推动，能够保证高速压射时能够推动半凝固的铝液移动。

同时，经过本方案加工出来的产品经过测试，产品的抗拉强度得到提高，从而提升了产品的机械性能。现有技术中为了减少气孔的数量，常规的解决方式是增加模具上的排气量，或者改变流道的数量，或者改变流道的设置方式。上述常规的解决方式虽然能够解决气孔多的问题，但是产品的机械性能没有得到提高。而通过本方案的解决方式，在使气孔减少的同时，还能够增强产品的机械性能，效果较好。

优选的，作为一种改进，T＝0.1-0.4s。经过测试，暂停时间控制在此时间段内加工出来的产品较好。

优选的，作为一种改进，慢速压射的距离为0-650mm。

优选的，作为一种改进，高速压射过程中压射的距离为0-100mm。

优选的，作为一种改进，慢速压射的时间为0-6s。

优选的，作为一种改进，慢速压射和高速压射均在压铸机上完成，压铸机包括压室和驱动箱，压室中滑动连接有冲头，冲头上固定连接有推杆，驱动箱上设有用于使液压油进入的进油口，驱动箱的内部滑动连接有第一活塞，第一活塞在液压油的压力下推动推杆移动，第一活塞上设有活塞腔，活塞腔中滑动连接有第二活塞，推杆远离冲头的一端固定连接在第二活塞上，推杆穿过第一活塞和驱动箱，且推杆滑动连接在第一活塞和驱动箱上；驱动箱上固定连接有副箱，副箱和驱动箱侧壁之间设有第一通道，第一通道上设有电磁阀；副箱中滑动连接有第三活塞，副箱的侧壁上设有出液口，驱动箱的侧壁上设有进液口，进液口和出液口连通；第一活塞上设有用于与进液口连通的第二通道，第二通道和第一活塞上的活塞腔连通，驱动箱的内壁上固定设有用于与第一活塞相抵的第一挡块，第一挡块上设有用于控制电磁阀的控制开关；第一活塞在液压油的压力下向靠近第一活塞方向移动，第一活塞与第一挡块相抵时，第二通道和进液口相对。

本方案中液压油通过进油口按照一定流量的进入到驱动箱中，液压油进入到驱动箱中后，使得驱动箱中的油压变大，第一活塞在液压油的作用下在驱动箱中滑动，第一活塞带动推杆移动，推杆带动冲头在压室内移动，从而进行慢速压射。

当第一活塞移动到第一挡块处时，此时第一挡块与第一活塞相抵而使得第一活塞停止移动，此时，进液口和第二通道连通；同时，第一活塞对第一挡块上的控制开关进行挤压，控制开关控制电磁阀打开，电磁阀使得第一通道连通，驱动箱中的液压油进入到副箱中，液压油推动第三活塞在副箱中移动。在第三活塞移动过程中，第三活塞向靠近出液口方向移动，这个过程中副箱中的液压油不会从出液口流出，当第三活塞经过出液口后，副箱中的液压油从出液口中流出，并流入到进液口中。在副箱中的液压油进入到进液口之前，此时第一活塞被第一挡块阻挡，活塞腔中没有液压油而不会推动第二活塞移动，因此推杆处于静止的状态，此时冲头不会移动，从而实现了冲头的暂停移动。

然后，液压油从进液口进入到第二通道中，从而进入到活塞腔中，第一活塞上的活塞腔中的液压油的压力变大，推动第二活塞在活塞腔中移动，第二活塞推动推杆移动，推杆推动冲头继续移动。由于活塞腔位于第一活塞上，因此活塞腔的直径必定小于驱动箱内的直径，故在液压油流速不变的情况下，第二活塞的移动速度会变快而使第二活塞和活塞腔之间的空间快速变大而能够装入流进的较多的液压油。由于第二活塞移动速度变快，从而使得推杆的移动速度变快，冲头的移动速度变快，从而实现了快速压射。

由此，通过本方案的压铸机，在液压油流速不变的情况下，实现了慢速压射、暂停一段时间和快速压射各个过程中自动进行，无需人工干预控制，操作简单方便。

优选的，作为一种改进，驱动箱的内壁和第一活塞之间连接有用于使第一活塞复位的第一弹性件，活塞腔的内壁和第二活塞之间连接有用于使第二活塞复位的第二弹性件。由此，当活塞腔中的液压油退去之后，第二弹性件可使得第二活塞自动复位，当驱动箱中的液压油退去之后，第一弹性件使得第一活塞自动复位。

优选的，作为一种改进，第三活塞上固定连接有活塞杆，活塞杆远离第三活塞的一端位于副箱的外侧，活塞杆上固定连接有第一齿条，第一齿条上啮合有齿轮，齿轮上啮合有与第一齿条相对的第二齿条，驱动箱的侧壁上设有滑动孔，第二齿条的底部滑动连接在滑动孔中，第二齿条的底端用于与第一活塞的侧壁相抵。由此，当第一活塞与第一挡块相抵后，驱动箱中的液压油进入到副箱中，第三活塞在副箱中移动，第三活塞通过活塞杆带动第一齿条移动，第一齿条通过齿轮带动第二齿条移动，第二齿条的底部在滑动孔中向下滑动而与第一活塞的侧壁相抵。这样，使推杆复位时，需要将驱动箱中的液压油排出，在将驱动箱中的液压油排出时，通过第二齿条的底部和第一活塞相抵，可避免第一活塞在第一弹性件的作用下向远离第一挡块方向移动，使得第一活塞与第一挡块持续相抵，保证控制开关处于挤压状态而使得电磁阀处于打开状态，活塞腔中的液压油和副箱中的液压油能够通过第一通道进入到驱动箱中，避免了电磁阀关闭而无法使得活塞腔和副箱中的液压油回流到驱动箱中。当副箱中的液压油全部回流到驱动箱中后，第三活塞不再受到液压油向上的推力，第三活塞在重量的作用下向下移动，第三活塞带动第一齿条向下移动，第一齿条通过齿轮带动第二齿条向上移动，第二齿条的底部不再与第一活塞的侧壁相抵，这样第一活塞在第一弹性件的作用下可反向复位。由此，通过本方案，保证了活塞腔中的液压油和副箱中的液压油排完后第一活塞再反向移动，避免第一活塞中复位时，活塞腔和副箱中存有液压油而影响下次铸造过程正常进行。

优选的，作为一种改进，驱动箱的内壁上固定连接有用于与第一活塞的侧壁相抵的第二挡块，第二挡块位于进油口和第一活塞之间；活塞腔的内部固定连接有用于与第二活塞的侧壁相抵的第三挡块，第三挡块位于第二通道和第二活塞之间。由此，通过第一活塞可与第二挡块相抵，避免第一活塞将进油口堵住，通过第二活塞与第三挡块相抵，避免第二活塞将第二通道挡住。

附图说明

图1为驱动箱和压室的剖视图，主要示出了第一活塞位于驱动箱右侧时的状态。

图2为驱动箱和压室的剖视图，主要示出了第一活塞位于驱动箱左侧时的状态。

图3为通过传统的铸造方法加工出来的飞轮壳的试验力-时间曲线图。

图4为通过本申请的铸造方法加工出来的飞轮壳的试验力-时间曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：压室1、冲头2、进料口3、推杆4、驱动箱5、第一挡块6、第一活塞7、第二活塞8、第三挡块9、第二挡块10、进油口11、副箱12、电磁阀13、第三活塞14、活塞杆15、第三压簧16、固定块17、第一齿条18、齿轮19、第二齿条20、出液口21、油管22、进液口23、第二通道24、第二压簧25、第一压簧26。

实施例1

断速压射高压铸造方法，在压铸机上进行，包括慢速压射和高速压射两个过程，慢速压射过程完毕之后先暂停Ts，然后再进行高速压射。本实施例中的T≤1s，具体的，根据不同的铸造产品，T＝0.1-0.4s。慢速压射的距离为0-650mm，本实施例中为650mm。高速压射过程中压射的距离为0-100mm，本实施例为100mm，这样通过慢速压射和快速压射，使得压射的总距离为750mm。慢速压射的时间为0-6s，本实施例中为6s。

容易理解，对于暂停时间的设置，可以在压铸机设备上对PLC程序进行内部修改从而达到慢速压射之后暂停一段时间后再进行快速压射。

本实施例中的压铸工艺在原有两段式铸造的基础上通过调整压铸机设备的PLC程序及设备参数在慢速压射+高速压射之间增加压射暂停时间100ms-400ms，此工艺在铝合金液体进入模具后暂停一定时间，让铝液稍微冷却一下，再通过设备高速压射，可以有效的减少产品气孔、提高产品合格率等优点。同时，通过测试，产品的抗拉强度从原来的180Mpa以下，提高到230Mpa，产品的机械性能等参数都有显著提高，产品一致性得以保障。

拉伸试验：

1、以压铸的飞轮壳产品为例，通过传统的压铸方式加工出来的飞轮壳的试验力-时间曲线图如图3所示，拉伸试验数据如下：

批号	2020-11-23-002	试样名称	D30飞轮壳
				材质	A380	图号	未时效2
试验日期	2020/11/23	原始标距(mm)	38
				最大力(kN)	5.596	抗拉强度(MPa)	179.53
下屈服强度(MPa)	136.35	断后伸长率(％)	1.6

2、通过本实施例压铸方式加工出来的飞轮壳的试验力-时间曲线图如图4所示，拉伸试验数据如下：

批号	2020-11-24-1	试样名称	D30飞轮壳
				材质	A380	图号	未时效
试验日期	2020/11/24	原始标距(mm)	24.5
				最大力(kN)	8.353	抗拉强度(MPa)	230.00
下屈服强度(MPa)	202.44	断后伸长率(％)	2.63

3、结论：通过图3和图4对比，并通过上述两组试验数据对比可知，本方案加工出来的飞轮壳的最大力、下屈服强度、抗拉强度和断后伸长率等参数均得到提高，产品的机械性能等参数都有显著提高。

实施例2

实施例1是通过更改压铸机PLC程序实现断速压射高压铸造。而本实施例，通过更改压铸机的机械结构达到断速压射高压铸造的目的。

结合图1所示，本实施例中压铸机包括压室1和驱动箱5，压室1的左端和模具的型腔连通，压室1中滑动连接有冲头2，冲头2上的右侧面上焊接有推杆4，压室1的侧壁上设有位于冲头2左侧的进料口3，通过进料口3能够使得铝合金液体进入到压室1中。

驱动箱5的内部设有腔室，驱动箱5的右端上设有用于使液压油进入驱动箱5内部的进油口11，驱动箱5的内部横向滑动连接有第一活塞7，驱动箱5的右端的内壁上焊接有第二挡块10，第一活塞7的右侧壁与第二挡块10相抵。第一活塞7上设有活塞腔，活塞腔中横向滑动连接有第二活塞8，第二活塞8的顶部上设有第二通道24，活塞腔的内部焊接有第三挡块9，第三挡块9位于第二通道24的左侧，第二活塞8的右侧面与第三挡块9相抵。推杆4右端焊接在第二活塞8上，推杆4穿过第一活塞7和驱动箱5，且推杆4滑动连接在压室1的右端、第一活塞7的左端和驱动箱5的左端上。

驱动箱5顶部上焊接有副箱12，副箱12和驱动箱5侧壁之间设有第一通道，第一通道上设有电磁阀13；副箱12中竖向滑动连接有第三活塞14，副箱12的侧壁上设有出液口21，出液口21位于第三活塞14的上方。驱动箱5的顶部侧壁上设有进液口23，进液口23位于第一活塞7的左侧，进液口23和出液口21之间连通有油管22。第二通道24的顶端和进液口23间歇性相对并连通。驱动箱5的内壁上焊接有用于与第一活塞7左侧壁相抵的第一挡块6，第一挡块6位于第一活塞7的左侧，第一挡块6的右侧面上安装设有用于控制电磁阀13的控制开关。结合图2所示，本实施例中第一活塞7在液压油的压力下向靠近第一活塞7方向移动，第一活塞7与第一挡块6相抵时，第二通道24和进液口23相对。

结合图1所示，本实施例中驱动箱5的左端内壁和第一活塞7左端之间连接有用于使第一活塞7复位的第一弹性件，第一弹性件为第一压簧26，第一压簧26套在推杆4上。活塞腔的左侧内壁和第二活塞8的左端之间连接有用于使第二活塞8复位的第二弹性件，第二弹性件为第二压簧25，第二压簧25套在推杆4上。

压铸机上焊接有固定块17，固定块17位于副箱12的上方，第三活塞14上焊接有活塞杆15，活塞杆15的顶端位于副箱12的外侧，活塞杆15穿过副箱12的顶部并和副箱12的顶部竖向滑动连接。活塞杆15的顶端上焊接有第一齿条18，第一齿条18穿过固定块17，固定块17底部和活塞杆15顶端之间连接有第三压簧16，第三压簧16套在第一齿条18上。第一齿条18上啮合有齿轮19，齿轮19通过转动轴转动在压铸机上。齿轮19上啮合有与第一齿条18相对的第二齿条20，驱动箱5的顶部的侧壁上设有滑动孔，第二齿条20的底部为光滑端，第二齿条20的底部滑动连接在滑动孔中，第二齿条20的底端用于与第一活塞7的右侧壁相抵。

具体实施过程如下：通过进料口3向图1中的压室1中加入铝合金液体。加入好之后，通过进油口11向驱动箱5中压入液压油，使液压油按照一定的流动速度进入到驱动箱5中。液压油进入到驱动箱5中后，使得驱动箱5中的油压变大，第一活塞7在液压油的作用下在驱动箱5中向左滑动，第一活塞7对第一压簧26进行挤压，第一活塞7带动推杆4向左移动，推杆4带动冲头2在压室1内向左移动，从而进行慢速压射。

当第一活塞7移动到第一挡块6处时，结合图2所示，此时第一挡块6与第一活塞7的左侧面相抵，第一活塞7停止移动，此时，第一活塞7上的第二通道24移动到进液口23的下方而与进液口23连通。同时，第一活塞7对第一挡块6上的控制开关进行挤压，控制开关控制电磁阀13打开，电磁阀13使得第一通道连通，液压油在进入到驱动箱5中后，由于第一活塞7不会向左移动，因此液压油通过第一通道进入到副箱12中，液压油推动第三活塞14在副箱12中向上移动。第三活塞14向上移动过程中，若第三活塞14位于出液口21的下方，这个过程中副箱12中的液压油不会从出液口21流出，当第三活塞14经过出液口21后移动到出液口21的上方后，副箱12中的液压油从出液口21中流出，并通过油管22流入到进液口23中。由此，在副箱12中的液压油进入到进液口23之前，此时第一活塞7被第一挡块6阻挡，而活塞腔中没有液压油而不会推动第二活塞8向左移动，因此推杆4处于静止的状态，此时冲头2不会移动，从而实现了冲头2的暂停一段时间移动。在第三活塞14向上移动过程中，第三活塞14带动活塞杆15向上移动，活塞杆15带动第一齿条18向上移动，第三压簧16被压缩，第一齿条18通过齿轮19带动第二齿条20向下移动，第二齿条20的底部通过滑动孔进入到驱动箱5中，第二齿条20的底部与第一活塞7的右端相抵。

然后，液压油从进液口23进入到第二通道24中，从而进入到活塞腔中，第一活塞7上的活塞腔中的液压油的压力变大，推动第二活塞8在活塞腔中移动，第二活塞8推动推杆4向左移动，第二活塞8对第二压簧25进行挤压，而使得第二压簧25蓄力，推杆4推动冲头2继续向左移动。由于活塞腔位于第一活塞7上，第一活塞7位于驱动箱5的内部，因此活塞腔的直径必定小于驱动箱5内的直径，故在液压油流速不变的情况下，第二活塞8的移动速度会相对于第一活塞7的移动速度变快，第二活塞8带动推杆4的移动速度变快，冲头2的移动速度变快，从而实现了快速压射。

压铸完毕后，需要使第一活塞7和第二活塞8向右移动复位，此时将驱动箱5中的液压油排出，在排出过程中，由于第二齿条20的底部和第一活塞7的右端相抵，故第二活塞8不会向右移动，第一活塞7与第一挡块6持续相抵，保证控制开关处于挤压状态而使得电磁阀13处于打开状态，活塞腔中的液压油和副箱12中的液压油能够回流到驱动箱5中，避免了电磁阀13关闭而无法使得活塞腔和副箱12中的液压油回流到驱动箱5中。而第二活塞8在第二压簧25的作用下向右移动而复位。最终第二活塞8与第三挡块9相抵。

随着副箱12中的液压油越来越少，第三活塞14在重力和第三压簧16的弹力作用下向下移动复位，第三活塞14通过活塞杆15带动第一齿条18向下移动，第一齿条18通过齿轮19带动第二齿条20向上移动，当副箱12中的液压油排干净后，第二齿条20的底部不再与第一活塞7的右侧壁相抵，此时随着驱动箱5中的液压油变少，第一活塞7在第一压簧26的作用下向右移动而复位。最终，第一活塞7与第二挡块10相抵。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.断速压射高压铸造方法，包括慢速压射和高速压射两个过程，其特征在于：慢速压射过程完毕之后先暂停Ts，然后再进行高速压射；T≤1s；

慢速压射和高速压射均在压铸机上完成，所述压铸机包括压室和驱动箱，所述压室中滑动连接有冲头，冲头上固定连接有推杆，所述驱动箱上设有用于使液压油进入的进油口，驱动箱的内部滑动连接有第一活塞，第一活塞在液压油的压力下推动推杆移动，所述第一活塞上设有活塞腔，活塞腔中滑动连接有第二活塞，所述推杆远离冲头的一端固定连接在第二活塞上，所述推杆穿过第一活塞和驱动箱，且推杆滑动连接在第一活塞和驱动箱上；所述驱动箱上固定连接有副箱，副箱和驱动箱侧壁之间设有第一通道，所述第一通道上设有电磁阀；所述副箱中滑动连接有第三活塞，副箱的侧壁上设有出液口，所述驱动箱的侧壁上设有进液口，进液口和出液口连通；所述第一活塞上设有用于与进液口连通的第二通道，所述第二通道和第一活塞上的活塞腔连通，所述驱动箱的内壁上固定设有用于与第一活塞相抵的第一挡块，第一挡块上设有用于控制电磁阀的控制开关；所述第一活塞在液压油的压力下向靠近第一挡块方向移动，第一活塞与第一挡块相抵时，第二通道和进液口相对。

2.根据权利要求1所述的断速压射高压铸造方法，其特征在于：T＝0.1-0.4s。

3.根据权利要求1所述的断速压射高压铸造方法，其特征在于：慢速压射的距离为0-650mm。

4.根据权利要求1所述的断速压射高压铸造方法，其特征在于：高速压射过程中压射的距离为0-100mm。

5.根据权利要求3所述的断速压射高压铸造方法，其特征在于：慢速压射的时间为0-6s。

6.根据权利要求1所述的断速压射高压铸造方法，其特征在于：所述驱动箱的内壁和第一活塞之间连接有用于使第一活塞复位的第一弹性件，所述活塞腔的内壁和第二活塞之间连接有用于使第二活塞复位的第二弹性件。

7.根据权利要求6所述的断速压射高压铸造方法，其特征在于：所述第三活塞上固定连接有活塞杆，活塞杆远离第三活塞的一端位于副箱的外侧，所述活塞杆上固定连接有第一齿条，第一齿条上啮合有齿轮，齿轮上啮合有与第一齿条相对的第二齿条，所述驱动箱的侧壁上设有滑动孔，所述第二齿条的底部滑动连接在滑动孔中，第二齿条的底端用于与第一活塞的侧壁相抵。

8.根据权利要求7所述的断速压射高压铸造方法，其特征在于：所述驱动箱的内壁上固定连接有用于与第一活塞的侧壁相抵的第二挡块，第二挡块位于进油口和第一活塞之间；所述活塞腔的内部固定连接有用于与第二活塞的侧壁相抵的第三挡块，第三挡块位于第二通道和第二活塞之间。

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