CN113305281B - 压铸方法及压铸装置 - Google Patents

Abstract

一种压铸方法，具有：向柱塞套筒供给熔融金属的步骤，和在柱塞套筒内使柱塞前进而将熔融金属向模具注入的步骤。在将熔融金属向模具注入的步骤中，使柱塞在前进之前暂时后退，在使已后退的柱塞前进时，将柱塞持续加速至达到目标最大速度。

Description

压铸方法及压铸装置

技术领域

本发明涉及一种压铸方法及压铸装置。

背景技术

如日本特开2018-176192号公开所示，在压铸时，向圆筒状的柱塞套筒供给熔融金属之后，柱塞芯在柱塞套筒内以高速前进，由此将该熔融金属注入到模具的空腔内。

发明内容

对于压铸方法及压铸装置，发明人发现了以下的问题。如日本特开2018-176192号公开所示，在压铸时，为了不使得在注入时熔融金属成为湍流而带入空气，从而需要在将熔融金属注入柱塞套筒之后，使柱塞芯以低速前进以使熔融金属面的波动平稳。

因此，存在下述问题：在柱塞芯前进的期间，在柱塞套筒内熔融金属的温度降低，所制造的铸件内产生断裂激冷层等。另外，断裂激冷层是一种铸造缺陷，其是由形成于柱塞套筒的内表面的熔融金属的初始凝固片随着柱塞芯的前进而断裂、脱落，混入铸件内而产生的。

本发明提供一种能够抑制柱塞套筒内的熔融金属的温度降低的压铸方法及装置。

本发明第一方式涉及的压铸方法，具有：向柱塞套筒供给熔融金属；在所述柱塞套筒内使柱塞前进而将所述熔融金属向模具注入，在将所述熔融金属向模具注入时，使所述柱塞在前进之前暂时后退，在使已后退的所述柱塞前进时，将所述柱塞持续加速至达到目标最大速度。

在本发明的第一方式涉及的压铸方法中，替代设置低速区间而是在使柱塞前进之前使其暂时后退，以不使得在注入时熔融金属成为湍流而带入空气。由此，由于与熔融金属注入相伴的熔融金属面的波动平稳，因此在使已后退的所述柱塞前进时，将所述柱塞持续加速至达到目标最大速度。其结果为，能够在抑制空气的带入的同时缩短注入工序所需的时间，能够抑制柱塞套筒内的熔融金属的温度降低。

在上述第一方式中，也可以在从设置于所述柱塞套筒的熔融金属供给口供给了所述熔融金属之后且使所述柱塞前进之前，封塞所述熔融金属供给口。通过这样的结构，能够在柱塞前进时抑制熔融金属从柱塞套筒的熔融金属供给口溢出。

在上述第一方式中，也可以在使所述柱塞前进时，以压铸装置能够实现的最大加速度将所述柱塞持续加速至达到目标最大速度。通过这样的结构，能够进一步抑制熔融金属温度的降低。

在上述第一方式中，也可以在使所述柱塞暂时后退时，通过伺服泵对所述柱塞进行液压驱动。通过这样的结构，能够高精度地控制柱塞的动作，并且能够抑制电力消耗。

本发明第二方式涉及的压铸装置具有：柱塞套筒，其配置为，经由熔融金属供给口被供给熔融金属；模具，其与所述柱塞套筒连通；柱塞，其配置为，将供给到所述柱塞套筒的所述熔融金属向所述模具注入；以及控制部，其配置为，控制所述柱塞的动作，所述控制部在使所述柱塞前进而将所述熔融金属向所述模具注入时，在所述柱塞前进之前使其暂时后退，在使已后退的所述柱塞前进时，将所述柱塞持续加速至达到目标最大速度。

在本发明的第二方式涉及的压铸装置中，替代设置低速区间而是在使柱塞前进之前使其暂时后退，以不使得在注入时熔融金属成为湍流而带入空气。并且，在使已后退的所述柱塞前进时，将所述柱塞持续加速至达到目标最大速度。因此，能够缩短注入工序所需的时间，并且抑制柱塞套筒内的熔融金属的温度降低。

在上述第二方式中，也可以还具有盖部，其配置为打开/闭合所述熔融金属供给口。根据这种结构，能够在柱塞前进时，通过盖部来封塞柱塞套筒的熔融金属供给口，抑制熔融金属从熔融金属供给口溢出。

在上述第二方式中，所述控制部也可以配置为，在使所述柱塞前进时，以该压铸装置能够实现的最大加速度将所述柱塞持续加速至达到所述目标最大速度。通过这样的结构，能够进一步抑制熔融金属温度的降低。

在上述第二方式中，也可以还具有伺服泵，其配置为，在使所述柱塞暂时后退时对所述柱塞进行液压驱动。通过这样的结构，能够高精度地控制柱塞的动作，并且能够抑制电力消耗。

根据本发明，能够提供一种可以抑制柱塞套筒内的熔融金属的温度下降的压铸方法。

附图说明

以下，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意义，其中相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：

图1是压铸装置的示意性剖视图。

图2是压铸装置的示意性剖视图。

图3是压铸装置的示意性剖视图。

图4是表示第一实施方式及对比例中的压铸方法的注入工序中的注入速度的变化的曲线图。

图5是第一实施方式的注入工序中的柱塞套筒内的立体剖视图。

图6是表示柱塞驱动源的结构及动作的一例的详细情况的液压回路图。

图7是表示柱塞驱动源的结构及动作的一例的详细情况的液压回路图。

图8是表示柱塞驱动源的结构及动作的一例的详细情况的液压回路图。

图9是表示柱塞驱动源的结构及动作的一例的详细情况的液压回路图。

具体实施方式

下面，参照附图，详细说明应用了本发明的具体实施方式。但是，本发明不被限定于以下的实施方式。此外，为了使明确地说明，适当地简化了以下的记载内容以及附图。

第一实施例

压铸装置的整体结构

首先，参照图1～图3，对第一实施方式的压铸装置的整体结构进行说明。图1～图3是压铸装置的示意性剖视图。另外，不言自明的是，图1及其它附图中所示的右手xyz直角坐标系是为了便于描述构成元件的位置关系。通常，z轴正向为铅直向上方向，xy平面为水平面，其在附图之间是共同的。

如图1～图3所示，第一实施方式的压铸装置具有可动模10、固定模20、柱塞套筒30、柱塞40、柱塞驱动源50、控制部60。在此，图1～图3表示压铸装置的动作。另外，在图2、图3中省略了柱塞驱动源50、控制部60。

图1表示在压铸装置中向柱塞套筒30供给熔融金属M的情况。图2表示在压铸装置中完成了熔融金属M向空腔C的注入的情况。图3表示在压铸装置中从模具(可动模10、固定模20)取出铸件A的情况。

可动模10由未图示的驱动源驱动，是能够在x轴方向上滑动移动的模具。另一方面，固定模20是被固定在压铸装置的模具。通过使可动模10向x轴正方向移动并与固定模20抵接，如图1所示地在可动模10和固定模20之间形成与铸造的产品形状对应的空腔C。

如图2所示，通过向该空腔C填充熔融金属M，铸造图3所示的铸件A。然后，可动模10向x轴负方向移动而从固定模20脱模，由此，如图3所示地能够取出铸件A。可动模10和固定模20由例如用于热成型的合金工具钢等制成。另外，可动模10和固定模20也可以分别是镶块结构。

例如，如图1所示，在固定模20形成有具有与x轴平行的中心轴的截面圆形的贯通孔。在该贯通孔中嵌合有圆筒状的柱塞套筒30。柱塞40在柱塞套筒30的内部在x轴方向上滑动。在柱塞套筒30的可动模10侧(x轴负方向侧)的端部上侧，在固定模20与可动模10之间形成有浇道(熔融道)R，所述浇道R将柱塞套筒30与空腔C连通，并将熔融金属M引导至空腔C。

柱塞套筒30是具有与x轴平行的中心轴的圆筒状的部件。如上所述，柱塞套筒30嵌合于固定模20的贯通孔。向柱塞套筒30注入熔融金属M。柱塞套筒30例如由用于热成型的合金工具钢等构成。

在柱塞套筒30的后方(x轴正方向侧)的端部附近的上表面形成有用于向柱塞套筒30注入熔融金属M的熔融金属供给口31。例如使用浇包(未图示)等，从熔融金属供给口31向柱塞套筒30内注入熔融金属M。另外，熔融金属供给方法没有任何限定，也可以采用电磁熔融金属供给、气压熔融金属供给等来代替浇包熔融金属供给。

进一步地，在柱塞套筒30设置有能够打开/闭合熔融金属供给口31的盖部32。在柱塞40注入熔融金属M时，能够抑制熔融金属M从熔融金属供给口31溢出。盖部32的打开/闭合动作没有任何限定，但在本实施方式中，通过未图示的驱动源使盖部32在z轴方向移动，从而能够打开/闭合熔融金属供给口31。盖部32的打开/闭合动作例如由控制部60控制。在图2、图3所示的示例中，盖部32嵌合在熔融金属供给口31。在嵌合状态下，优选盖部32的底面与柱塞套筒30的内周面为同一平面。

在本实施方式的压铸装置中，详细地如后所述，在通过柱塞40注入熔融金属M时，使柱塞40暂时后退，此后前进。因此，当未设置盖部32时，熔融金属M容易从熔融金属供给口31溢出。也就是说，通过盖部32，能够抑制熔融金属M从熔融金属供给口31溢出。另外，盖部32不是必须的。例如，如果采用熔融金属供给口31设置于柱塞套筒30的底部的密闭式的电磁熔融金属供给等，则不需要盖部32。

柱塞40具有柱塞芯41、柱塞杆42。柱塞芯41是与柱塞套筒30内的熔融金属M直接接触的圆柱状的部件。柱塞芯41通过具有与x轴平行的中心轴的棒状部件即柱塞杆42而与柱塞驱动源50连结，能够在柱塞套筒30内在x轴方向滑动。如图2所示，通过使柱塞芯41从柱塞套筒30的后端部向x轴负方向滑动，将注入到柱塞套筒30内的熔融金属M向空腔C注入。

柱塞驱动源50在x轴方向上驱动柱塞40。柱塞驱动源50例如包括由伺服电机驱动的液压泵(所谓的伺服泵)。另外，关于柱塞驱动源50的具体结构以及动作的详细情况，将在后面进行叙述。此外，柱塞驱动源50没有特别限定，例如也可以不使用液压泵，仅通过伺服电机驱动柱塞40。

控制部60控制柱塞40的动作。即，如图1所示，控制部60控制在x轴方向上驱动柱塞40的柱塞驱动源50。进一步地，控制部60也可以控制例如可动模10的动作、盖部32的打开/闭合动作等本实施方式涉及的压铸装置中的全部动作。在该情况下，控制部60也可以多个地分割设置。

虽未图示，但控制部60具有作为计算机的功能，并且具有例如CPU(CentralProcessing Unit)等计算部、存储有各种控制程序、数据的RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等存储部。

压铸方法的内容

接着，参照图1～图3，对第一实施方式涉及的压铸装置的动作，即压铸方法的内容进行说明。首先，如图1所示，在柱塞套筒30内使柱塞芯41(即柱塞40)向x轴正方向已后退的状态下，使可动模10与固定模20抵接，形成空腔C。然后，使用例如浇包(未图示)等，从柱塞套筒30的熔融金属供给口31向柱塞套筒30内供给熔融金属M。

接着，如图2所示，在通过盖部32封塞熔融金属供给口31之后，在柱塞套筒30中使柱塞芯41前进，并经由浇道R将熔融金属M注入到空腔C内。在此，通过使柱塞芯41前进，能够在推压熔融金属M的同时使其填充到空腔C内。关于从图1转移到图2的注入工序的详细情况，将在后面叙述。

接着，如图3所示，在空腔C内熔融金属M凝固后，使可动模10从固定模20脱模，取出铸造的铸件A。如图3所示，铸件A除了产品部A1之外，还具有浇道部A2和余料部A3。图3中的铸件A内所示的单点划线是产品部A1、浇道部A2和余料部A3之间的简易边界线。

浇道部A2是在浇道R中熔融金属M凝固的部位。余料部A3是被柱塞芯41的前端面和模具(可动模10、固定模20)包围的熔融金属M凝固而成的部位。另外，浇道部A2和余料部A3最终被去除，产品部A1被用作产品。

注入工序的详细情况

接着，参照图4，对第一实施方式的压铸方法的注入工序的详细情况进行说明。图4是表示第一实施方式及对比例的压铸方法的注入工序中的注入速度的时间变化的曲线图。在图4中，横轴表示时间，纵轴表示注入速度即柱塞芯41的速度(m/s)。本实施方式以实线表示，对比例以虚线表示。

首先，对图4中虚线所示的对比例涉及的压铸方法的注入工序进行说明。在对比例涉及的注入工序中，为了在注入时熔融金属M不成为湍流并带入空气，在向柱塞套筒30注入熔融金属M后，从注入开始起以固定的低速使柱塞芯41前进(图4的低速区间)，以使熔融金属M的表面(熔融金属面)的波浪平稳化。该低速区间的速度例如为0.1～0.5m/s左右。

此后，以规定的加速度持续对柱塞芯41进行加速，直到达到目标最大速度。加速度根据产品(例如图3的铸件A)而适当地确定，但优选尽可能大，例如压铸装置能够发挥作用的最大加速度。并且，当柱塞芯41以目标最大速度持续前进时，由于空腔C内被熔融金属M填充，因此柱塞芯41不再继续前进而停止。目标最大速度根据产品而适当地设定，例如为数m/s左右。

在对比例中，由于设置有低速区间，所以柱塞芯41前进的时间即从熔融金属注入起到注入结束为止的时间长。因此，在熔融金属注入后在柱塞套筒30内熔融金属M的温度降低，有可能产生断裂激冷层。

接着，对图4中实线所示的本实施方式涉及的压铸方法的注入工序进行说明。在本实施方式涉及的注入工序中，在向柱塞套筒30注入熔融金属M之后，在使柱塞芯41前进之前，暂时后退。在后退之后，立即切换为前进，并以规定的加速度持续使柱塞芯41加速，直到达到目标最大速度。加速度根据产品而适当地确定，但优选尽可能大，例如是压铸装置能够发挥作用的最大加速度。

并且，与对比例相同地，当柱塞芯41以目标最大速度持续前进时，由于空腔C内被熔融金属M填充，所以柱塞芯41不再继续前进而停止。当然，也可以强制性地使柱塞芯41减速，以使柱塞芯41停止在规定的位置。

如图4所示，在对比例的注入工序中，在柱塞芯41加速之前设置有低速区间，以使注入时熔融金属M不成为湍流并带入空气。与此相对，在本实施方式的注入工序中，代替设置低速区间，使柱塞芯41在前进之前暂时后退。

由此，随着注入熔融金属的熔融金属面的波浪平稳化，因此在使后退的柱塞芯41前进时，持续使柱塞芯41加速直至达到目标最大速度。因此，在本实施方式的注入工序中，能够抑制空气的带入，并且与对比例相比而缩短注入工序所需的时间。其结果为，能够抑制柱塞套筒30内的熔融金属M的温度降低，能够抑制铸件A中的断裂激冷层的产生。

此外，在本实施方式的注入工序中，由于注入工序所需的时间短，所以压铸的周期也变短，与对比例相比，铸件A的生产效率提高。进一步地，如图4所示，在本实施方式中，与对比例相比，能够减小柱塞芯41的加速度。因此，能够使柱塞驱动源50低输出化、小型化、低电力消耗化。

在此，参照图1、图5，对通过在使柱塞芯41前进之前暂时后退而抑制空气的带入的原理进行说明。图5是第一实施方式涉及的注入工序中的柱塞套筒30内的立体剖视图。首先，如图1所示，当向柱塞套筒30注入熔融金属M时，在熔融金属面上产生波浪。

因此，如图5的上侧所示，当使柱塞芯41暂时向x轴正方向后退，以熔融金属M整体向后方(x轴正方向)移动的方式，产生大的波浪。伴随于此，通过熔融金属注入而在熔融金属面产生的波浪平稳化。以产生这种现象为前提，使柱塞芯41后退的时间、距离根据熔融金属M的量来适当地确定，优选尽可能短。

接着，如图5下侧所示，当使柱塞芯41向x轴负方向前进时，在熔融金属面的波浪平稳化的状态下，通过向后方(x轴正方向)移动的熔融金属M，在柱塞芯41的前端面侧的熔融金属M的填充率提高。在此，熔融金属M的填充率指的是熔融金属M在柱塞套筒30的内部空间中占有的比例。

并且，在维持熔融金属面的波浪平稳化的状态并且柱塞芯41的前端面侧的熔融金属M的填充率高的状态下，熔融金属M通过柱塞芯41而向前方(x轴负方向)移动。因此，能够不带入空气地向空腔C侧排出空气，与此同时注入熔融金属M。

如以上说明，在本实施方式涉及的注入工序中，为了注入时熔融金属M不形成湍流并带入空气，取代设置低速区间，在使柱塞芯41前进之前，暂时后退。由此，伴随注入熔融金属的熔融金属面的波浪平稳化，因此在使已后退的柱塞芯41前进时，持续使柱塞芯41加速直至达到目标最大速度。

因此，能够抑制空气的带入，与此同时缩短注入工序所需的时间，并能够抑制柱塞套筒30内的熔融金属M的温度降低。其结果为，能够抑制铸件A中的断裂激冷层的产生。进一步地，由于注入工序所需的时间短，所以压铸的周期也变短，铸件A的生产效率提高。

柱塞驱动源50的详细情况

接着，参照图6～图9，对柱塞驱动源50的结构以及动作的一例进行详细说明。图6～图9是表示柱塞驱动源50的结构及动作的一例的详细情况的液压回路图。

如图6～图9所示，柱塞驱动源50具有注射缸51、注射活塞52、蓄压器ACC、液压泵P、伺服电机MT、油箱OT、阀V1～V5。在图6～图9中，粗箭头线表示动作油的流动。此外，与阀V1～V5一起表示的“C”表示阀关闭，“O”表示阀打开。伺服电机MT的动作、阀V1～V5的打开/闭合例如由图1所示的控制部60控制。

首先，参照图6，对柱塞驱动源50的结构进行说明。在注射缸51内充满动作油，注射活塞52在前后方向滑动。当动作油从注射缸51的后端部被导入并从前端部被排出时，注射活塞52前进。另一方面，当动作油从注射缸51的前端部被导入并从后端部被排出时，注射活塞52后退。注射活塞52与柱塞杆42的后端连结。此外，如图1～图3所示，在柱塞杆42的前端连结有柱塞芯41。

如图6所示，蓄压器ACC经由阀V1与注射缸51的后端部连接。在蓄压器ACC储存的动作油以规定的压力被导入注射缸51的后端部，由此注射活塞52前进。

液压泵P是由伺服电机MT驱动的双向型伺服泵。液压泵P的一端经由阀V2与注射缸51的后端部连接。液压泵P的另一端与注射缸51的前端部连接，并且经由阀V3与油箱OT连接。注射缸51的后端部经由阀V4与注射缸51的前端部连接，并且经由阀V5与油箱OT连接。

接着，参照图6～图9，对柱塞驱动源50的动作进行说明。图6表示熔融金属注入后使柱塞芯41暂时后退时的柱塞驱动源50的动作。在图4中实线所示的曲线图中，与表示为“后退”的区间中的动作相对应。

如图6所示，阀V2打开，除此之外的阀V1、V3～V5关闭。通过液压泵P从注射缸51的前端部向后端部输送动作油，由此注射活塞52(即柱塞芯41)后退。以此方式，在本实施方式中，在使柱塞芯41暂时后退时，通过伺服泵而驱动柱塞芯41。因此，能够高精度地控制柱塞芯41的动作，并且能够抑制电力消耗。

接着，图7表示在使柱塞芯41前进时的柱塞驱动源50的动作。在图4中实线所示的曲线图中，与表示为“加速”以及“目标最大速度”的区间中的动作相对应。

如图7所示，在图6的状态关闭阀V2，并且打开阀V1、V4。在蓄压器ACC储存的动作油经由阀V1被导入注射缸51的后端部，由此注射活塞52前进。同时地，动作油经由阀V4从注射缸51的前端部向后端部输送。通过该动作油的差动流动，与仅通过蓄压器ACC使注射活塞52前进的情况相比，能够使注射活塞52以高速前进。

另外，在使暂时已后退的柱塞芯41前进时，也可以通过在图6中使液压泵P反转而使柱塞芯41前进之后，转移至图7所示的动作。由于液压泵P由伺服电机MT驱动，所以能够快速地从“后退”切换到“前进”。

接着，图8表示在柱塞芯41停止后在图2所示的状态下对熔融金属M进一步进行加压时的柱塞驱动源50的动作。在图4中实线所示的曲线图中，与柱塞芯41减速并停止后的区间的动作相对应。

如图8所示，在图7的状态关闭阀V4，打开阀V5。即，切断动作油的差动流动，仅通过蓄压器ACC推压注射活塞52。从注射缸51的前端部推出的动作油经由阀V5被排出并储存于油箱OT。

如上所述，通过动作油的差动流动，使注射活塞52以高速前进。另一方面，由于动作油的差动流动，压力会损失。因此，通过切断动作油的差动流动，能够提高推压注射活塞52(即柱塞芯41)的压力。

在此，图9表示从图8所示的状态欲进一步增压时的柱塞驱动源50的动作。如图9所示，在图8的状态关闭阀V1，打开阀V2、V3。即，代替蓄压器ACC，通过液压泵P推压注射活塞52。

详细而言，通过液压泵P经由阀V3从油箱OT抽取动作油，经由阀V2向注射缸51的后端部输送。从注射缸51的前端部推出的动作油经由阀V5被排出并储存于油箱OT。如果液压泵P的输出比蓄压器ACC的输出大，则与图8的状态相比，推压注射活塞52(即柱塞芯41)的压力进一步被提高。

本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当地进行各种变更。

Claims (8)

1.一种压铸方法，其特征在于，

包括：向柱塞套筒供给熔融金属；以及

在所述柱塞套筒内使柱塞前进而将所述熔融金属向模具注入，

其中，在将所述熔融金属向模具注入时，使所述柱塞(40)在前进之前暂时后退，在使已后退的所述柱塞(40)前进时，将所述柱塞(40)持续加速至达到目标最大速度。

2.根据权利要求1所述的压铸方法，其特征在于，

在从设置于所述柱塞套筒的熔融金属供给口供给了所述熔融金属之后且使所述柱塞前进之前，封塞所述熔融金属供给口。

3.根据权利要求1或2所述的压铸方法，其特征在于，

在使所述柱塞前进时，以压铸装置能够实现的最大加速度将所述柱塞持续加速至达到所述目标最大速度。

4.根据权利要求1或2所述的压铸方法，其特征在于，

在使所述柱塞暂时后退时，通过伺服泵对所述柱塞进行液压驱动。

5.一种压铸装置，其特征在于，

包括：

柱塞套筒，其配置为，经由熔融金属供给口被供给熔融金属；

模具，其与所述柱塞套筒连通；

柱塞，其配置为，将供给到所述柱塞套筒的所述熔融金属向所述模具注入；以及

控制部，其配置为，控制所述柱塞的动作，

其中，所述控制部在使所述柱塞前进而将所述熔融金属向所述模具注入时，在所述柱塞前进之前使其暂时后退，在使已后退的所述柱塞前进时，将所述柱塞持续加速至达到目标最大速度。

6.根据权利要求5所述的压铸装置，其特征在于，

还具有盖部，其配置为打开/闭合所述熔融金属供给口。

7.根据权利要求5或6所述的压铸装置，其特征在于，

所述控制部配置为，在使所述柱塞前进时，以该压铸装置能够实现的最大加速度将所述柱塞持续加速至达到所述目标最大速度。

8.根据权利要求5或6所述的压铸装置，其特征在于，

还具有伺服泵，其配置为，在使所述柱塞暂时后退时，对所述柱塞进行液压驱动。

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