CN113210583B - 热金属供给注射方法以及热金属供给注射装置 - Google Patents

Abstract

热金属供给注射方法包括：通过负压产生装置在筒状容器中产生负压，并使熔融金属从保持炉吸取到筒状容器中，同时保留筒状容器的开口部分浸渍在熔融金属中，在将内柱塞头移动至筒状容器的尖端侧后，将筒状容器的开口部分布置在腔的入口中，同时通过关闭筒状容器的开口部分而维持负压，以及将内柱塞头移动至筒状容器的后端侧，然后将外柱塞头与内柱塞头一起移动至筒状容器的尖端侧，并经由入口通过注射使腔的内部填充熔融金属。

Description

热金属供给注射方法以及热金属供给注射装置

技术领域

本发明涉及热金属供给注射方法和热金属供给注射装置，更具体地，涉及用于供给和注射熔融金属的热金属供给注射方法和热金属供给注射装置。

背景技术

在第09-192811号日本未审查的专利申请公开(JP 09-192811A)中公开的热金属供给注射方法中，半熔融金属被供给至垂直竖立的注射套筒。之后，注射套筒水平地放下并连接至压铸机，并且套筒中的半熔融金属被压入模具中。

发明内容

本申请的发明的发明人已经发现以下问题。在这种热金属供给注射方法中，当注射套筒水平地放下时，熔融金属可能从注射套筒的端部溢出。因此，难以处理低粘度的熔融金属。

具体而言，该热金属供给注射方法以使用具有高固相率(solid-phase ratio)的熔融金属为前提。当低粘度的熔融金属或具有高液相率(liquid-phase ratio)的半熔融金属水平放置时，该半熔融金属从注射套筒溢出。该热金属供给注射方法被设计为也允许具有高液相率的半熔融金属的利用，但是被认为没有配置为在技术上实现这种利用。

本发明旨在抑制熔融金属溢出。

根据本发明的热金属供给注射方法被设计成通过筒状容器、可滑动地布置在筒状容器中的环形外柱塞头、可滑动地布置在外柱塞头内的内柱塞头以及在筒状容器中产生负压的负压产生装置的使用，从保持炉吸取熔融金属并通过注射使模具的腔的内部填充熔融金属。热金属供给注射方法包括：通过负压产生装置在筒状容器中产生负压，并使熔融金属从保持炉吸取到筒状容器中，同时保留筒状容器的尖端的开口部分浸渍在熔融金属中的步骤，在将内柱塞头移动至筒状容器的尖端侧后，将筒状容器的开口部分布置在腔的入口(gate)中，同时通过关闭筒状容器的开口部分而维持负压的步骤，以及将内柱塞头移动至筒状容器的后端侧，然后将外柱塞头与内柱塞头一起移动至筒状容器的尖端侧，并经由入口通过注射使腔的内部填充熔融金属的步骤。

根据该配置，在通过负压的使用被吸起之后，熔融金属保持在筒状容器中，同时通过利用内柱塞头关闭筒状容器的开口部分来保持负压。因此，无论筒状容器定向的方向如何，熔融金属都不太可能溢出。此外，即使当内柱塞头移动至筒状容器的后端侧以释放负压时，由于筒状容器的开口部分布置在腔的入口中，熔融金属也不太可能溢出。然后，可以通过注射使腔的内部填充熔融金属，而熔融金属仍然不太可能溢出。

此外，通过注射进行填充的步骤可以包括：将内柱塞头移动至筒状容器的后端侧，使得内柱塞头和外柱塞头的表面沿筒状容器的内壁表面成形，然后将外柱塞头与内柱塞头一起移动至筒状容器的尖端侧，并经由入口通过注射使腔的内部填充熔融金属。

根据该配置，腔的内部可以通过注射填充大致全部保持在筒状容器中的熔融金属，而没有将熔融金属遗留在筒状容器中。

根据本发明的热金属供给注射装置被设计成从保持炉吸取熔融金属并通过注射使模具的腔的内部填充熔融金属。热金属供给注射装置配备有：筒状容器，其具有配备有开口部分的尖端，并且筒状容器能够将熔融金属保持在内部；环形外柱塞头，其可滑动地布置在筒状容器中；内柱塞头，其可滑动地布置在外柱塞头内；移动装置，其使外柱塞头和内柱塞头彼此独立地以往复的方式移动；以及负压产生装置，其在筒状容器中产生负压。在负压产生装置在筒状容器中产生负压以使得熔融金属被吸取到筒状容器中后，内柱塞头通过移动至筒状容器的尖端侧并关闭筒状容器的开口部分而维持负压。

根据该配置，在被吸起之后，熔融金属被保持在筒状容器中，同时通过利用内柱塞头关闭筒状容器的开口部分而保持负压。因此，无论筒状容器定向的方向如何，熔融金属都不太可能溢出。

此外，当筒状容器的开口部分布置在腔的入口中并且内柱塞头移动至筒状容器的后端侧时，外柱塞头可以通过与内柱塞头一起移动至筒状容器的尖端侧而通过注射使模具的腔的内部填充熔融金属。

根据该配置，即使当内柱塞头移动至筒状容器的后端侧以释放负压时，由于筒状容器的开口部分布置在腔的入口中，熔融金属也不太可能溢出。然后，可以通过注射使腔的内部填充熔融金属，而熔融金属仍然不太可能溢出。

本发明可以抑制熔融金属溢出。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业显著性，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是示出可以在根据第一实施例的热金属供给注射方法中使用的热金属供给注射装置的示意图；

图2是示出可以在根据第一实施例的热金属供给注射方法中使用的热金属供给注射装置的主要部分的横截面的剖视图；

图3是示出根据第一实施例的热金属供给注射方法的流程图；

图4是示出根据第一实施例的热金属供给注射方法中的多个步骤的示意图；

图5是示出根据第一实施例的热金属供给注射方法中的多个步骤的示意图；

图6是示出根据第一实施例的热金属供给注射方法中的多个步骤的示意图；

图7是示出根据第一实施例的热金属供给注射方法中的多个步骤的示意图；

图8是示出根据第一实施例的热金属供给注射方法中的多个步骤的示意图；以及

图9是示出根据第一实施例的热金属供给注射方法中的一个步骤的示意图。

具体实施方式

在下文中将参考附图详细描述应用本发明的具体实施例之一。然而，应当注意，本发明不应当限于以下实施例。此外，为了清楚说明，以下描述和附图被适当地简化。

(第一实施例)

将参照图1至图9描述根据第一实施例的热金属供给注射方法。图1是示出可以在根据第一实施例的热金属供给注射方法中使用的铸造装置的示意图。图2示出图1所示的铸造装置的主要部分的横截面。图3是示出根据第一实施例的热金属供给注射方法的流程图。图4至图8是分别示出根据第一实施例的热金属供给注射方法中的多个步骤的示意图。图9是示出根据第一实施例的热金属供给注射方法中的一个步骤的示意图。顺便提及，为了可理解性，在图5至图9中省略了将在后面描述的负压产生装置4、移动装置5、机械臂20等。

顺便提及，当然，在图1及其他附图中的每个附图中示出的右手XYZ坐标系用于为了便于说明组件之间的位置关系。通常，如附图中共同的，沿着Z轴的正方向表示垂直向上方向，并且XY平面表示水平面。

在根据第一实施例的热金属供给注射方法中，可以使用图1所示的热金属供给注射装置10。如图1所示，热金属供给注射装置10配备有筒状容器1、柱塞头23和负压产生装置4。

筒状容器1可以是呈用于保持熔融金属的圆筒形状的容器。例如，筒状容器1由例如陶瓷材料制成。筒状容器1配备有例如具有如图1和2所示的大致圆形的横截面的筒状部分1b。筒状部分1b在其尖端配备有开口部分1a，以及在其后端配备有后端部分1c。开口部分1a形成在筒状主体的尖端。筒状部分1b的横截面的直径朝向开口部分1a减小。

柱塞头23可滑动地设置在筒状容器1内。柱塞头23配备有内柱塞头2和外柱塞头3。

外柱塞头3配备有外柱塞头主体3a和杆3b。外柱塞头主体3a是环形主体或筒状主体。杆3b可以采用以下这种方式成形：从外柱塞头主体3a延伸穿过筒状容器1的后端部分1c，然后穿过筒状容器1的后端部分1c，从而返回外柱塞头主体3a。杆3b大致以C、U、V或成角度的U形的形状延伸。顺便提及，外柱塞头3可以配备有代替于杆3b的筒状部分。

内柱塞头2是杆状的主体或圆柱状主体。内柱塞头2布置在外柱塞头3内。内柱塞头2配备有尖端部分2a和后端部分2b。当将内柱塞头2的尖端部分2a压靠筒状容器1的开口部分1a时，内柱塞头2呈关闭开口部分1a的这种形状。此外，内柱塞头2的尖端部分2a的外周表面可以呈与筒状容器1的开口部分1a的内壁表面大致相同的形状。后端部分2b配备有可移除地并且机械地连接到柱塞杆等的结构。

负压产生装置4可以是在筒状容器1的内部空间R1中产生负压的装置。根据本实施例的负压产生装置4是吸取气体的气体吸取装置。气体是例如空气或氮气。负压产生装置4经由气体能够流过的管4a连接至筒状容器1的内部空间R1。根据本实施例的管4a连接至筒状容器1的内部空间R1的后端部分1c侧。负压产生装置4通过经由管4a吸取筒状容器1的内部空间R1中的气体，在筒状容器1的内部空间R1中产生负压。管4a可以设置有例如转换阀。转换阀可以从测量筒状容器1的重量的重量传感器获取指示筒状容器1的重量的信号，并且根据所获取的信号来打开或关闭管4a。

移动装置5可以是使内柱塞头2和外柱塞头3彼此独立地以往复的方式移动的装置。移动装置5可以配备有驱动系统，例如，伺服电机。移动装置5可以是例如铸造机的注射缸、柱塞杆或它们的组合。

顺便提及，筒状容器1、内柱塞头2和外柱塞头3之间的间隙(clearance)可以设定在预定范围内。间隙可以在预定范围内，以使得负压产生装置4能够在筒状容器1的内部空间R1的整体中产生负压并且吸取熔融金属。此外，间隙可以在预定范围内，使得即使当熔融金属由于负压产生装置4产生的负压而被吸取到内部空间R1中时，熔融金属也不会插入到筒状容器1和外柱塞头3之间。同样地，间隙可以在预定范围内，使得即使当熔融金属由于负压产生装置4产生的负压而被吸取到内部空间R1中时，熔融金属也不会插入到内柱塞头2和外柱塞头3之间。

此外，筒状容器1通过机械臂20可以在预定的三维空间内以平移的方式自由移动，并且可以改变姿势以在预定的方向上定向。机械臂20配备有例如主体20a、臂20b和手20c。臂20b经由关节21a可转动地连接至主体20a。手20c经由关节21b可转动地连接至臂20b。手20c握住筒状容器1。当手20c握住筒状容器1时，通过手20c和臂20b的转动，机械臂20能够如上所述以平移的方式移动筒状容器1以及改变其姿势。

接下来，将参照图3描述根据第一实施例的热金属供给注射方法。在根据本实施例的热金属供给注射方法中，使用热金属供给注射装置10。

如图4所示，筒状容器1的尖端浸渍在熔融金属M1中，其中在筒状容器1的尖端的开口部分1a打开(在筒状容器浸渍步骤ST1中)。熔融金属M1以加热状态保持在保持炉30中。熔融金属M1是通过使金属材料熔化而得到的，并且该金属材料例如是铝或铝合金。熔融金属M1可以是例如半熔融金属或半固化金属。半熔融金属例如通过将固体金属保持在固液共存温度范围内的预定温度的加热状态而得到。半固化金属可以通过例如将液态金属冷却至固液共存温度范围内的预定温度而得到。

随后，通过负压产生装置4在筒状容器1中产生负压，并且熔融金属M1从保持炉30被吸取到筒状容器1中(在熔融金属吸取步骤ST2中)。具体而言，负压产生装置4吸取筒状容器1中的气体以在筒状容器1内产生负压。由于该负压，熔融金属M1从保持炉30被吸取到内部空间R1中。内部空间R1填充有熔融金属M1。

随后，如图5所示，内柱塞头2比外柱塞头3的外柱塞头主体3a的尖端更向筒状容器1的尖端侧移动，并且筒状容器1的尖端的开口部分1a关闭(在筒状容器关闭步骤ST3中)。通过关闭开口部分1a，维持内部空间R1内的负压。内部空间R1中的负压可以通过转换阀等的使用适当地关闭管4a来维持。内部空间R1中的负压可以从筒状容器关闭步骤ST3维持到柱塞杆连接步骤ST9(稍后将描述)。在熔融金属M1的液面靠近或接触外柱塞头3的外柱塞头主体3a的尖端情况下，以有利的方式能够提高熔融金属M1的套筒填充率。

随后，通过机械臂20使热金属供给注射装置10移动并从保持炉30中取出以停止浸渍(在热金属供给注射装置浸渍停止步骤ST4中)。随后，通过机械臂20改变热金属供给注射装置10的姿势以在预定的方向上定向(在热金属供给注射装置姿势改变步骤ST5中)。热金属供给注射装置10可以在朝向图6所示的模具40的腔C1的入口G1的方向上定向。

随后，如图6所示，通过机械臂20使热金属供给注射装置10移动靠近模具40(在热金属供给注射装置移动步骤ST6中)。随后，将筒状容器1的开口部分1a布置在模具40的腔C1的入口G1中(在热金属供给注射装置布置步骤ST7中)。筒状容器1的开口部分1a与模具40的腔C1的入口G1接触。

随后，如图7所示，使柱塞杆50移动靠近内柱塞头2(在柱塞杆移动步骤ST8中)，并且将柱塞杆50的尖端部分50a和内柱塞头2的后端部分2b机械地彼此连接(在柱塞杆连接步骤ST9中)。尖端部分50a可以配置为在通过被压靠后端部分2b而从后端部分2b接收反作用力时握住或被配合到后端部分2b。尖端部分50a在垂直于柱塞杆50的轴线的平面(在该情况下为YZ平面)可以呈例如除了围绕柱塞杆50的轴线的圆形的形状以外的形状，更具体地，以负方式延伸的形状、舌状形状或杆状形状。

随后，如图8所示，内柱塞头2的尖端部分2a向筒状容器1的后端部分1c侧移动，并机械地连接至外柱塞头3(在内柱塞头后退步骤ST10中)。具体而言，内柱塞头2可以后退，以使内柱塞头2和外柱塞头3的表面沿着筒状容器1的内壁表面成形。替代性地，内柱塞头2可以后退，直至内柱塞头2的尖端部分2a与外柱塞头3的外柱塞头主体3a的尖端在筒状容器1的轴向上(在这种情况下为X轴方向)位于相同位置。顺便提及，当内柱塞头2后退时，筒状容器1的开口部分1a和模具40的腔C1的入口G1彼此连接，使得熔融金属M1可以从中流过。在使内柱塞头2后退之后，如图8和9所示，通过利用例如柱塞杆50的轴线的旋转而使尖端部分50a和杆3b在垂直于柱塞杆50的轴线的平面上(在该情况下为YZ平面)彼此重叠，将柱塞杆50和外柱塞头3彼此机械地连接。

随后，将外柱塞头3与内柱塞头2一起移动至入口G1侧，并且熔融金属M1经由入口G1通过注射被填充到腔C1的内部(在注射填充步骤ST11中)。在内柱塞头2和外柱塞头3的表面沿着筒状容器1的内壁表面成形的情况下，腔C1的内部可以通过注射填充全部熔融金属M1。在通过注射使腔C1填充熔融金属M1之后，通过固化熔融金属M1可以形成铸造产品。在固化熔融金属M1的同时预定的压力可以适当地传递至熔融金属M1。此后，可动模42与模具40的固定模41分离，因此可以从固定模41移除铸造产品并获得铸造产品。

由于上述原因，利用上述根据第一实施例的热金属供给注射方法，在熔融金属M1被吸取到筒状容器1的内部空间R1中后，筒状容器1的开口部分1a关闭以将熔融金属M1保持在筒状容器1的内部空间R1中。因此，不管筒状容器1定向的方向如何，熔融金属M1都保留在筒状容器1的内部空间R1中，因此不太可能溢出。所以，抑制了套筒填充率下降，并且抑制了熔融金属的温度下降。因此，抑制了诸如压铸产品的铸造产品的质量恶化。

此外，即使当内柱塞头2移动至筒状容器1的后端部分1c侧以释放负压时，由于筒状容器1的开口部分1a布置在腔C1的入口G1中，熔融金属M1不太可能溢出。即，可以抑制熔融金属M1溢出。

此外，将筒状容器1的尖端浸渍在熔融金属M1的液体中以吸取熔融金属M1。因此，与诸如空气的气体接触的熔融金属的表面积小。结果，熔融金属M1不太可能被氧化，因此可以保持高的熔融金属的质量。结果，即使当铸造压力低时，也可以制造具有相同高质量的铸造产品。即，即使当热金属供给注射装置10应用于具有低铸造压力的铸造机时，也可以以有利的方式制造具有好质量的铸造产品。

此外，通过上述根据第一实施例的热金属供给注射方法，从保持炉30吸取熔融金属M1，并且模具40的腔C1的内部通过注射填充有熔融金属M1，因此不需要套筒或浇包(ladle)。因此，可以减少诸如压铸机的铸造机的部件部分的数量。

顺便提及，本发明不限于前述实施例，而是可以在不脱离其主旨的范围内适当地改变。此外，本发明可以通过适当地组合前述实施例及其示例来执行。

Claims (4)

1.热金属供给注射方法，其通过筒状容器、可滑动地布置在所述筒状容器中的环形外柱塞头、可滑动地布置在所述外柱塞头内的内柱塞头以及在所述筒状容器中产生负压的负压产生装置的使用，从保持炉吸取熔融金属并通过注射使模具的腔的内部填充所述熔融金属，所述热金属供给注射方法包括：

通过所述负压产生装置在所述筒状容器中产生负压，并使所述熔融金属经由所述筒状容器的尖端的开口部分从所述保持炉吸取到所述筒状容器中，同时保留所述开口部分浸渍在所述熔融金属中的步骤；

在将所述内柱塞头移动至所述筒状容器的尖端侧后，将所述筒状容器的所述开口部分布置在所述腔的入口中，同时通过关闭所述筒状容器的所述开口部分而维持所述负压的步骤；以及

将所述内柱塞头移动至所述筒状容器的后端侧，然后将所述外柱塞头与所述内柱塞头一起移动至所述筒状容器的尖端侧，并经由所述开口部分和所述入口通过注射使所述腔的内部填充所述熔融金属的步骤；

其中，所述负压产生装置是吸取气体的气体吸取装置。

2.根据权利要求1所述的热金属供给注射方法，其中，

通过注射进行填充的步骤包括：将所述内柱塞头移动至所述筒状容器的后端侧，使得所述内柱塞头和所述外柱塞头的表面沿所述筒状容器的内壁表面成形，然后将所述外柱塞头与所述内柱塞头一起移动至所述筒状容器的尖端侧，并经由所述开口部分和所述入口通过注射使所述腔的内部填充所述熔融金属。

3.热金属供给注射装置，用于从保持炉吸取熔融金属并通过注射使模具的腔的内部填充所述熔融金属，所述热金属供给注射装置包括：

筒状容器，其具有配备有开口部分的尖端，并且所述筒状容器能够将所述熔融金属保持在内部；

环形外柱塞头，其可滑动地布置在所述筒状容器中；

内柱塞头，其可滑动地布置在所述外柱塞头内；

移动装置，其使所述外柱塞头和所述内柱塞头彼此独立地以往复的方式移动；以及

负压产生装置，其在所述筒状容器中产生负压，其中

在所述负压产生装置在所述筒状容器中产生所述负压以使得所述熔融金属经由所述开口部分被吸取到所述筒状容器中后，所述内柱塞头通过移动至所述筒状容器的尖端侧并关闭所述筒状容器的开口部分而维持所述负压；

其中，所述负压产生装置是吸取气体的气体吸取装置；经由所述开口部分和所述腔的入口通过注射使所述腔的所述内部填充所述熔融金属。

4.根据权利要求3所述的热金属供给注射装置，其中，

当所述筒状容器的开口部分布置在所述腔的所述入口中并且所述内柱塞头移动至所述筒状容器的后端侧时，所述外柱塞头通过与所述内柱塞头一起移动至所述筒状容器的尖端侧而通过注射使所述模具的腔的内部填充所述熔融金属。