CN114502300A - 用于在由黄铜、青铜、铝合金、镁合金和轻合金等制成的物体的半固体状态下进行压铸的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在由黄铜、青铜、铝合金、镁合金和轻合金等制成的物体的半固体状态下进行压铸的设备(1)，该设备包括：上模具部分(3)，其适于与下模具部分(2)相配合，上模具部分(3)与下模具部分(2)之间的配合形成铸造腔体(4)；炉(7)，其布置在下模具部分(2)的下方并设置有与铸造腔体(4)连接的用于进给液态金属(8)的管道(9)，上模具部分(3)设置有腔体，锻造活塞(5)可在该腔体中自由地移动，活塞在内部容纳流量控制柱塞(6)，其中，该设备包括在上模具部分(3)与下模具部分(2)之间、周向地围绕待铸造的部件的真空通道(10)，该真空通道通过至少一个排气通道(12)连接至铸造腔体(4)。

Description

用于在由黄铜、青铜、铝合金、镁合金和轻合金等制成的物体 的半固体状态下进行压铸的设备和方法

本发明涉及一种用于在由黄铜、青铜、铝合金、镁合金和轻合金等制成的物体的半固体状态下进行压铸的设备和方法。

更具体地，本发明涉及一种用于提供在低压下并在半固体状态下锻造的物体的设备和方法。

众所周知，在小尺寸和中等尺寸的物体的生产中，存在产品的质量问题，该产品不得具有气体或空气杂质，并且除了具有高机械特性之外，必须具有尽可能短的循环时间。

在本领域中已知一种设备，该设备设置有下模具和上模具，该下模具和上模具限定用于容纳一定剂量的液态金属的区域，该液态金属源自布置成与炉连通并且源自下方的管道。

在这样的技术方案中，上模具设置有流动控制元件和按压柱塞，该流动控制元件作用在液态金属进口管道的连通端口上，该按压柱塞限定模具的上印模的一部分。

模具因此由液态金属的溢出来填充，然而，具有的缺点是不能准确知道完成工件所需的金属量。

此外，金属的剂量可能不正确，因为在初始步骤中，模具没有完全填充，但是液态金属到达溢流线的水平高度，从而只有在关闭用于与液态金属进口管道的连通端口和按压柱塞下降之后才获得模具的完全填充，这使得液态金属上升以完成模具的腔体。

以上提出的解决方案易于改进。

用于铸造过程中的低压的使用需要将炉布置在铸造机下方并且必须加压。通常由空气提供的炉的加压使金属冷却，并且因此需要使用密封的炉。

在用于填充模具的腔体并且对炉进行加压的步骤过程中，存在于升液管中和模具的腔体中的空气必须从模具排出以允许引入液态金属。

在已知的用于将液态金属从炉上升到模具的腔体的设备中，压力用于施加在炉中的金属的所述表面上。炉室的加压需要使用特殊类型的炉，并且此外，在设备工作的同时不可能对炉进行充注。

此外，因为炉是密闭型的，所以不可能控制金属的状态。

此外，当炉腔室加压时，在金属升液管道中存在空气，并且在金属在管道中上升之前，这样的空气(如在铸造腔体中的空气)必须从存在于模具闭合件上的排气元件排出。

本发明的目标是提供一种用于在由黄铜、青铜、铝合金、镁合金和轻合金等制成的物体的固体状态下进行压铸的设备和方法，该设备和方法使得有可能获得处于半固体状态下的压铸部件，而无需对供应炉加压并且在金属升液管和铸造腔体中没有空气，以及因此降低了设备的生产成本。

在此目标内，本发明的目的是提供一种用于在由黄铜、青铜、铝合金、镁合金和轻合金等制成的物体的半固体状态下进行压铸的设备和方法，其中可以使用非加压炉。

本发明的另一目的是提供一种设备和方法，其中，所获得的部件没有孔隙。

本发明的另一目的是提供一种设备和方法，其中，不需要用于在炉中充注液态金属的机器停机时间。

本发明的另一目的是提供一种设备和方法，其中，可以在设备工作的同时控制容纳在炉中的金属的状态。

本发明的另一目的是提供一种设备和方法，该设备和方法高度可靠、提供起来相对简单并且具有有竞争力的成本。

在下文中将变得更加显而易见的此目标以及这些和其他目的通过一种用于在由黄铜、青铜、铝合金、镁合金和轻合金等制成的物体的半固体状态下进行压铸的设备来实现的，该设备包括：模具，其由适于与下模具部分相配合的上模具部分构成，所述上模具部分与所述下模具部分之间的配合形成铸造腔体；炉，其设在所述下模具部分的下方并设置有与所述铸造腔体连接的用于进给液态金属的管道，所述上模具部分设置有腔体，锻造活塞可以在所述腔体中自由移动，所述活塞在内部容纳流量控制柱塞，该设备的特征在于，该设备包括：在所述上模具部分与所述下模具部分之间、周向地围绕待铸造的部件的真空通道，该真空通道通过至少一个排气通道连接至所述铸造腔体。

从通过附图中的非限制性示例示出的根据本发明的设备和方法的优选但非排他的实施例的描述中，本发明的进一步特征和优点将变得更加显而易见，其中：

图1是根据本发明的设备的平面图；

图2是根据本发明的设备的锻造活塞的立体图，其中对应的流量控制元件处于第一活动状态；

图3是图2的锻造活塞的立体图，其中对应的流量控制元件处于第二活动状态；

图4是根据本发明的设备处于第一活动状态的横截面图；

图5是根据本发明的设备处于第二活动状态的横截面图；

图6是根据本发明的设备处于第三活动状态的横截面图；

图7是根据本发明的设备处于第四活动状态的横截面图。

参照附图，将首先描述根据本发明的设备，并且随后描述用于使用该设备的方法。

在所有附图中，相同的元件由相同的附图标记标示。

总体上由附图标记1表示的根据本发明的设备包括：模具，该模具由下模具部分或基体2构成，该下模具部分或基体可以与上模具部分或基体3配合以便形成铸造腔体4；锻造活塞5，该锻造活塞可以在限定在上模具部分3内的通道中移动并在内部容纳流量控制柱塞6。

在下模具部分2下方存在适于容纳液态金属8的炉7。炉7设置有用于使液态金属朝向铸造腔体4上升的通道9。

方便地，存在用于通过可连接在点11处的真空泵提供真空的通道10；所述通道10通过至少一个排气通道12(并且优选地，多个排气通道12)连接至铸造腔体4。

提供排气通道12以接触被处理的部件的表面，该排气通道围绕所述表面周边地布置。

优选地，排气通道12设置有锯齿形形状(zigzag shape)或该排气通道在任何情况下都不是直线的。

进而，容纳流量控制柱塞6的锻造活塞5设置有：布置在该锻造活塞的上部区域处的用于产生真空的通道14；和布置在该锻造活塞的大致中间区域处的排气通道13，该排气通道可以在流量控制柱塞在锻造活塞5内的行程中通过该流量控制柱塞关闭。

图2示出了其中流量控制柱塞6保持排气通道13打开的状态，并且图3示出了允许保持排气通道13关闭的流量控制柱塞6的位置。

方便地，上模具部分3设置有传感器15，用于金属在铸造腔体4中的水平高度。

根据本发明的设备的使用方法如下。

参考图4，根据本发明的设备示出为处于闭合模具状态，其中炉7包含施加到该炉的液态金属8，并且在真空通道10上(通过附接在点11处的真空泵)和在锻造活塞5上的排气元件13上均施加有主动的真空(active vacuum)，从而允许金属8通过负压在铸造腔体4中和在锻造活塞6中上升。

图4中所示的步骤提供了同时在形成在流量控制柱塞5上的真空连接通道14处并且同时还在通道11处产生真空。

图5是液态金属进入通道9并填充铸造腔体4的步骤的视图。

在这种情况下，由于流量控制柱塞6的位置，锻造活塞的排气元件13仍然打开。

通过真空的负压并且通过具有“注射器效应”的锻造活塞5的上升而发生用液态金属8填充铸造腔体4。

填充步骤由传感器15调节，该传感器确定何时停止金属在铸造腔体4中的流入。

图5因此示出了根据本发明的在注射器效应已经发生之后的设备。

图6示出了流量控制柱塞6的下降和随之而来的液体金属进给管道9的关闭，并且其中排气元件13关闭。

在这种情况下，存在于进给管道中的金属8下降至存在于炉7中的金属的水平高度。

图7示出了在锻造步骤中的根据本发明的设备，其中用于进给金属8的管道9关闭并且其中空气排气元件关闭，并且其中锻造活塞5在最后锻造位置中向下下降。

这之后是用于打开模具并取出部件的步骤。

在实践中，已经发现根据本发明的设备和方法充分实现了预期的目标和目的，因为它们允许使用任何类型的炉(不一定是气密的炉)或通常任何类型的能量来加热金属。以这种方式，炉的成本相对于在背景技术中使用的炉大大降低。

通过在第一步骤中的模具中产生的使液态金属上升的负压，包含在铸造腔体中和升液通道中的空气被抽取，并且因此在最终产品中不存在孔隙。

此外，通过本发明，可以显著地降低施加真空的成本，因为排气元件(通过其抽出金属)在通过具有负压的真空的产生而抽出的金属到达时关闭，该负压可以在0.3至1.0巴之间变化。

对于本发明重要的是在金属的上模具部分上和进给管道上都施加负压(真空)，以确保在锻造活塞中存在液态金属。

根据本发明的设备因为炉没有加压而避免了必须提供机器停机时间以充注液态金属。

此外，由于如上所述的炉没有加压，因此可以在设备生产的同时检查容纳在炉中的金属的状态。

沿待提供的部分的所有外表面延伸的真空通道的产生，以及所述通道通过在该部分的整个表面上的至少一个并且优选地一系列排气元件连接到待提供的部分允许连续地抽出金属直到所有的排气元件被液态金属封闭。

将真空通道连接到铸造腔体的排气元件具有使真空和空气通过但不使吸入的金属通过的尺寸。

在高压下(例如高达1200kg/cm²)的锻造步骤过程中，空气排气元件被关闭并且因此防止了在施加高压时的金属的流出。

方便地，优选地具有锯齿形或在任何情况下为非直线轮廓的排气元件的尺寸具有的宽度值可以从3mm至15mm变化，并且深度可以从0.1mm至0.8mm变化。

以上指出的尺寸仅是优选的。

因此构思的方法和设备易于进行许多修改和变化，所有的修改和变化都在所附权利要求的范围内。

所有细节还可以用其他技术上等效的元件替换。

在实践中，所使用的材料以及可能的形状和尺寸可以根据需求和现有技术水平任意选择。

本申请要求优先权的意大利专利申请第102019000018053号中公开的内容通过引证结合于文中。

在任何权利要求中提及的技术特征后跟有附图标记的情况下，包含那些附图标记仅出于增加权利要求的可理解性的目的，并且因此这样的附图标记对通过这样的附图标记以示例的方式识别的每个元件的解释不具有任何限制作用。

Claims (7)

1.一种用于在由黄铜、青铜、铝合金、镁合金和轻合金等制成的物体的半固体状态下进行压铸的设备(1)，所述设备包括：模具，所述模具由适于与下模具部分(2)相配合的上模具部分(3)构成，所述上模具部分(3)与所述下模具部分(2)之间的配合形成铸造腔体(4)；炉(7)，所述炉布置在所述下模具部分(2)的下方并且所述炉设置有与所述铸造腔体(4)连接的用于进给液态金属(8)的管道(9)，所述上模具部分(3)设置有腔体，锻造活塞(5)能够在所述腔体中自由地移动，所述活塞在内部容纳流量控制柱塞(6)，其特征在于，所述设备包括：在所述上模具部分(3)与所述下模具部分(2)之间、周向地围绕待铸造的部件的真空通道(10)，所述真空通道通过至少一个排气通道(12)连接至所述铸造腔体(4)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述上模具部分(2)包括用于与真空泵连接的通道(11)，所述通道将所述真空通道(10)与外部连接。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述上模具部分(2)包括传感器(15)，用于所述金属在所述铸造腔体(4)中的水平高度。

4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，所述锻造活塞(5)包括用于连接至真空以产生真空的通道(14)，所述真空连接通道布置在所述锻造活塞(5)的上部区域处。

5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，所述锻造活塞(5)包括空气排气通道(13)，所述空气排气通道适于在所述流量控制柱塞(6)在所述锻造活塞(5)内的行程中由所述流量控制柱塞阻塞。

6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，所述真空通道(10)的所述至少一个排气通道(12)具有锯齿形形状。

7.一种用于通过根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备的在由黄铜、青铜、铝合金、镁合金和轻合金等制成的物体的半固体状态下进行压铸的方法，所述方法包括以下步骤：

-将所述上模具部分(2)闭合到所述下模具部分(3)上，从而形成所述铸造腔体(4)；

-通过所述炉(7)，加热容纳在所述炉中的金属(8)；

-在所述真空通道中产生真空，并且使所述金属在进给管道(9)中上升，以填充所述铸造腔体(4)；

-通过同时在所述锻造活塞(5)的所述真空通道(14)处和在所述上模具部分(3)的所述真空通道(10)处产生真空来提供所述真空产生步骤，其中，通过所谓的“注射器效应”使所述锻造活塞(5)上升；

-通过所述流量控制柱塞(6)关闭所述进给管道(9)；

-使所述锻造活塞(5)下降，以执行锻造步骤；

-打开模具(2，3)并取出部件。

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