CN114523087B - 一种用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置，属于金属铸造领域，针对铝合金化学性质较活跃，浇注过程中铝合金熔体和外界环境接触的时间较长，容易发生氧化现象以及挤压铸造过程中金属浇注量需要准确控制的问题。本发明通过金属熔体定体积室推杆将金属熔体从合金熔体加热及保温炉沿金属熔体吸入管吸入金属熔体定体积室或沿金属熔体流出管从金属熔体定体积室流出，该过程中保持密封状态，并且通过调节金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关和金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关的位置，可以控制金属熔体定体积室推杆上下运动的极限位置，从而可调整金属熔体定体积室和金属熔体定体积室推杆所围成的最大体积，实现金属熔体的定量控制。
Description
技术领域
本发明属于金属铸造领域，具体涉及一种用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置。
背景技术
随着科技的发展，对铸件质量要求越来越高，而且为了进一步适应当前节能、环保以及轻量化等需求，目前很大一部分产品被轻质材料取代。其中，铝合金具有较低的密度值、较高的比强度值和比刚度值，耐腐蚀性能也十分优异，因此目前各行各业对铝及铝合金产品的需求量在不断增加，因此对铝合金产品的质量也提出了更高的要求。挤压铸造又被称为液态模锻，将铸造和锻造的特点有机的结合起来，目前铝合金挤压铸造件广泛应用于汽车、家电和航空航天等领域。铝合金挤压铸造过程中，过去多依赖人工经验，故存在劳动强度比较大，环境恶劣等问题。而且铝合金化学性质较活跃，浇注过程中铝合金熔体和外界环境接触的时间较长，容易发生氧化现象。同时挤压铸造过程中金属浇注量也是十分重要的参数，如果不能保证浇注体积的准确控制，将对挤压铸造工件的质量产生影响，同时也会增加生产成本。
发明内容
本发明的目的是针对金属熔体在挤压铸造过程中存在的问题，提出的一种用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置。该装置由合金熔体加热及保温炉1、金属熔体定体积室2、金属熔体定体积室推杆3、金属熔体定体积室固定台4、挤压铸造定量浇注装置底座5、金属熔体定体积室推杆横杆6、左右立柱横向固定梁7、左立柱8、右立柱9、金属熔体吸入管控制电磁阀10、金属熔体流出管控制电磁阀11、金属熔体流出管12、金属熔体吸入管13、金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关14、金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关15、定体积室推杆横杆左螺母16、定体积室推杆横杆右螺母17、推杆横杆左驱动轴18、推杆横杆右驱动轴19、左驱动轴端齿轮20、右驱动轴端齿轮21、过渡齿轮22、过渡齿轮支撑轴23、步进电机24、步进电机支撑架25组成。
合金熔体加热及保温炉1置于挤压铸造定量浇注装置底座5的上表面，合金熔体加热及保温炉1上方设有上端盖对合金熔体加热及保温炉1中的金属熔体密封。合金熔体加热及保温炉1左右两侧分别设有左立柱8和右立柱9，左立柱8和右立柱9下端固定在挤压铸造定量浇注装置底座5上，上端与左右立柱横向固定梁7固定连接。金属熔体定体积室固定台4固定安装在左立柱8和右立柱9上，金属熔体定体积室2固定安装在金属熔体定体积室固定台4中部的通孔中，金属熔体定体积室2的下端左右两侧分别装有金属熔体吸入管13和金属熔体流出管12，金属熔体吸入管13经合金熔体加热及保温炉1上端盖上的通孔深入合金熔体加热及保温炉1的内部，金属熔体吸入管13和金属熔体流出管12的上端分别固定装有金属熔体吸入管控制电磁阀10和金属熔体流出管控制电磁阀11。
金属熔体定体积室固定台4的上方设有金属熔体定体积室推杆横杆6，金属熔体定体积室推杆横杆6的左右两端设有通孔，左立柱8和右立柱9分别穿过金属熔体定体积室推杆横杆6的左右两端的通孔，金属熔体定体积室推杆横杆6可沿着左立柱8和右立柱9上下滑动。金属熔体定体积室推杆3固定安装在金属熔体定体积室推杆横杆6的下方，金属熔体定体积室推杆3下端圆柱面可在金属熔体定体积室2内腔侧壁滑动，同时起着密封的作用。
步进电机24通过步进电机支撑架25与左立柱8固定连接，推杆横杆左驱动轴18的下端与步进电机24的输出轴相连，推杆横杆左驱动轴18穿过金属熔体定体积室固定台4和左右立柱横向固定梁7上的通孔后上端与左驱动轴端齿轮20固定连接，推杆横杆左驱动轴18中部设有螺纹与固定在金属熔体定体积室推杆横杆6上的定体积室推杆横杆左螺母16连接。推杆横杆右驱动轴19下端通过轴承与金属熔体定体积室固定台4固定，推杆横杆右驱动轴19穿过左右立柱横向固定梁7上的通孔后上端与右驱动轴端齿轮21固定连接，推杆横杆右驱动轴19中部设有螺纹与固定在金属熔体定体积室推杆横杆6上的定体积室推杆横杆右螺母17连接。左驱动轴端齿轮20和右驱动轴端齿轮21中间设有过渡齿轮22，左驱动轴端齿轮20、过渡齿轮22、右驱动轴端齿轮21啮合传递运动。过渡齿轮支撑轴23装在左右立柱横向固定梁7中部的通孔中，过渡齿轮22装在过渡齿轮支撑轴23的上端。
在左立柱8上设有金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关14和金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关15，金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关14和金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关15分别设置在金属熔体定体积室推杆横杆6的上下两侧。
合金熔体加热及保温炉1外侧设有加热线圈，使金属熔体保持恒温。金属熔体定体积室2外侧也设有加热线圈，使金属熔体保持恒温。
金属熔体吸入管13的下端距合金熔体加热及保温炉1的底面10-15cm。
使用本发明所提出的一种用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置的实验过程如下所示：
1)首先根据所需金属熔体的体积调整金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关14和金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关15的位置并固定，打开金属熔体吸入管控制电磁阀10，关闭金属熔体流出管控制电磁阀11，并使金属熔体定体积室推杆3置于金属熔体定体积室2的底部。
2)启动步进电机24，步进电机24带动推杆横杆左驱动轴18转动，左驱动轴端齿轮20随着推杆横杆左驱动轴18旋转，经过渡齿轮22，将旋转运动传递给右驱动轴端齿轮21，右驱动轴端齿轮21的转动带动推杆横杆右驱动轴19转动。推杆横杆左驱动轴18和推杆横杆右驱动轴19的转动经定体积室推杆横杆左螺母16和定体积室推杆横杆右螺母17，使金属熔体定体积室推杆横杆6向上运动。此时定量的金属熔体从合金熔体加热及保温炉1中吸出，通过金属熔体吸入管13进入金属熔体定体积室2和金属熔体定体积室推杆3形成的内腔中。
3)金属熔体定体积室推杆3上行至金属熔体定体积室推杆横杆6与金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关15接触时，步进电机24停止转动，此时，关闭金属熔体吸入管控制电磁阀10，并打开金属熔体流出管控制电磁阀11。步进电机24反向转动，步进电机24带动推杆横杆左驱动轴18转动，左驱动轴端齿轮20随着推杆横杆左驱动轴18旋转，经过渡齿轮22，将旋转运动传递给右驱动轴端齿轮21，右驱动轴端齿轮21的转动带动推杆横杆右驱动轴19转动。推杆横杆左驱动轴18和推杆横杆右驱动轴19的转动经定体积室推杆横杆左螺母16和定体积室推杆横杆右螺母17，使金属熔体定体积室推杆横杆6向下运动，金属熔体经金属熔体流出管12进入挤压铸造的压室中，当金属熔体定体积室推杆横杆6与金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关14接触时，步进电机24停止转动。
本发明的有益效果
通过调节金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关14和金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关15的位置，可以控制金属熔体定体积室推杆3上下运动的极限位置，从而可调整金属熔体定体积室2和金属熔体定体积室推杆3所围成的最大体积，实现金属熔体的定量吸入。合金熔体加热及保温炉1和金属熔体定体积室2外侧均设有加热线圈，可有效保持金属熔体的温度。合金熔体加热及保温炉1和金属熔体定体积室2均处于密封状态，可有效减少金属熔体的氧化。
附图说明
图1为一种用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置的主视图
附图标记：1-合金熔体加热及保温炉、2-金属熔体定体积室、3-金属熔体定体积室推杆、4-金属熔体定体积室固定台、5-挤压铸造定量浇注装置底座、6-金属熔体定体积室推杆横杆、7-左右立柱横向固定梁、8-左立柱、9-右立柱、10-金属熔体吸入管控制电磁阀、11-金属熔体流出管控制电磁阀、12-金属熔体流出管、13-金属熔体吸入管、14-金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关、15-金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关、16-定体积室推杆横杆左螺母、17-定体积室推杆横杆右螺母、18-推杆横杆左驱动轴、19-推杆横杆右驱动轴、20-左驱动轴端齿轮、21-右驱动轴端齿轮、22-过渡齿轮、23-过渡齿轮支撑轴、24-步进电机、25-步进电机支撑架。
具体实施方式
具体实施方式结合附图加以说明，金属熔体为铝合金A356。一种用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置由合金熔体加热及保温炉1、金属熔体定体积室2、金属熔体定体积室推杆3、金属熔体定体积室固定台4、挤压铸造定量浇注装置底座5、金属熔体定体积室推杆横杆6、左右立柱横向固定梁7、左立柱8、右立柱9、金属熔体吸入管控制电磁阀10、金属熔体流出管控制电磁阀11、金属熔体流出管12、金属熔体吸入管13、金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关14、金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关15、定体积室推杆横杆左螺母16、定体积室推杆横杆右螺母17、推杆横杆左驱动轴18、推杆横杆右驱动轴19、左驱动轴端齿轮20、右驱动轴端齿轮21、过渡齿轮22、过渡齿轮支撑轴23、步进电机24、步进电机支撑架25组成。
合金熔体加热及保温炉1置于挤压铸造定量浇注装置底座5的上表面，合金熔体加热及保温炉1外侧设有加热线圈，使金属熔体保持恒温。挤压铸造定量浇注装置底座5的左右两侧固定装有左立柱8和右立柱9。金属熔体定体积室固定台4固定安装在左立柱8和右立柱9上，金属熔体定体积室2固定安装在金属熔体定体积室固定台4中部的通孔中，金属熔体定体积室2外侧也设有加热线圈，使金属熔体保持恒温。金属熔体定体积室固定台4中部左右两侧设有通孔。金属熔体定体积室2的下端左右两侧分别装有金属熔体吸入管13和金属熔体流出管12，金属熔体吸入管13经合金熔体加热及保温炉1端盖上的通孔深入合金熔体加热及保温炉1的内部，金属熔体吸入管13的下端距合金熔体加热及保温炉1的底面约10-15cm。金属熔体吸入管13和金属熔体流出管12的上端分别固定装有金属熔体吸入管控制电磁阀10和金属熔体流出管控制电磁阀11。
金属熔体定体积室固定台4的上方设有金属熔体定体积室推杆横杆6，金属熔体定体积室推杆横杆6的左右两端设有通孔，左立柱8和右立柱9分别穿过金属熔体定体积室推杆横杆6的左右两端的通孔，金属熔体定体积室推杆横杆6可沿着左立柱8和右立柱9上下滑动。金属熔体定体积室推杆3固定安装在金属熔体定体积室推杆横杆6的下方，金属熔体定体积室推杆3下端圆柱面可在金属熔体定体积室2内腔侧壁滑动，同时起着密封的作用。与金属熔体定体积室固定台4中部左右两侧设有通孔相对应，金属熔体定体积室推杆横杆6上也设有两个通孔，左右通孔中分别固定装有定体积室推杆横杆左螺母16和定体积室推杆横杆右螺母17。在左立柱8上设有金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关14和金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关15，金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关14和金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关15位于金属熔体定体积室推杆横杆6的上下两侧。左右立柱横向固定梁7固定装在左立柱8和右立柱9的顶部。与金属熔体定体积室固定台4中部左右两侧设有通孔相对应，左右立柱横向固定梁7中部左右两侧也设有通孔。
推杆横杆左驱动轴18和推杆横杆右驱动轴19经通孔分别穿过金属熔体定体积室固定台4，定体积室推杆横杆左螺母16和定体积室推杆横杆右螺母17，左右立柱横向固定梁7。推杆横杆左驱动轴18中部设有螺纹与固定在金属熔体定体积室推杆横杆6上的定体积室推杆横杆左螺母16连接。推杆横杆右驱动轴19中部设有螺纹与固定在金属熔体定体积室推杆横杆6上的定体积室推杆横杆右螺母17连接。推杆横杆右驱动轴19下端通过轴承与金属熔体定体积室固定台4固定。其中推杆横杆左驱动轴18的下端与步进电机24的输出轴相连，步进电机24通过步进电机支撑架25固定安装在左立柱8上。推杆横杆左驱动轴18的上端固定装有左驱动轴端齿轮20，推杆横杆右驱动轴19的上端与右驱动轴端齿轮21固定连接。左驱动轴端齿轮20和右驱动轴端齿轮21中间设有过渡齿轮22，左驱动轴端齿轮20、过渡齿轮22、右驱动轴端齿轮21啮合传递运动。过渡齿轮支撑轴23装在左右立柱横向固定梁7中部的通孔中，过渡齿轮22装在过渡齿轮支撑轴23的上端。
使用本发明所提出的一种用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置的实验过程如下所示：
首先根据所需金属熔体的体积调整金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关14和金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关15的位置并固定，打开金属熔体吸入管控制电磁阀10，关闭金属熔体流出管控制电磁阀11，并使金属熔体定体积室推杆3置于金属熔体定体积室2的底部。启动步进电机24，步进电机24带动推杆横杆左驱动轴18转动，左驱动轴端齿轮20随着推杆横杆左驱动轴18旋转，经过渡齿轮22，将旋转运动传递给右驱动轴端齿轮21，右驱动轴端齿轮21的转动带动推杆横杆右驱动轴19转动。推杆横杆左驱动轴18和推杆横杆右驱动轴19的转动经定体积室推杆横杆左螺母16和定体积室推杆横杆右螺母17，使金属熔体定体积室推杆横杆6向上运动。此时定量的金属熔体从合金熔体加热及保温炉1中吸出，通过金属熔体吸入管13进入金属熔体定体积室2和金属熔体定体积室推杆3形成的内腔中。金属熔体定体积室推杆3上行时，当金属熔体定体积室推杆横杆6与金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关15接触时，步进电机24停止转动，此时，关闭金属熔体吸入管控制电磁阀10，并打开金属熔体流出管控制电磁阀11。步进电机24反向转动，步进电机24带动推杆横杆左驱动轴18转动，左驱动轴端齿轮20随着推杆横杆左驱动轴18旋转，经过渡齿轮22，将旋转运动传递给右驱动轴端齿轮21，右驱动轴端齿轮21的转动带动推杆横杆右驱动轴19转动。推杆横杆左驱动轴18和推杆横杆右驱动轴19的转动经定体积室推杆横杆左螺母16和定体积室推杆横杆右螺母17，使金属熔体定体积室推杆横杆6向下运动，金属熔体经金属熔体流出管12进入挤压铸造的压室中，当金属熔体定体积室推杆横杆6与金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关14接触时，步进电机24停止转动。
Claims (4)
1.一种用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置，其特征在于，该装置由合金熔体加热及保温炉(1)、金属熔体定体积室(2)、金属熔体定体积室推杆(3)、金属熔体定体积室固定台(4)、挤压铸造定量浇注装置底座(5)、金属熔体定体积室推杆横杆(6)、左右立柱横向固定梁(7)、左立柱(8)、右立柱(9)、金属熔体吸入管控制电磁阀(10)、金属熔体流出管控制电磁阀(11)、金属熔体流出管(12)、金属熔体吸入管(13)、金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关(14)、金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关(15)、定体积室推杆横杆左螺母(16)、定体积室推杆横杆右螺母(17)、推杆横杆左驱动轴(18)、推杆横杆右驱动轴(19)、左驱动轴端齿轮(20)、右驱动轴端齿轮(21)、过渡齿轮(22)、过渡齿轮支撑轴(23)、步进电机(24)和步进电机支撑架(25)组成；
合金熔体加热及保温炉(1)置于挤压铸造定量浇注装置底座(5)的上表面，合金熔体加热及保温炉(1)上方设有上端盖对合金熔体加热及保温炉(1)中的金属熔体密封；合金熔体加热及保温炉(1)左右两侧分别设有左立柱(8)和右立柱(9)，左立柱(8)和右立柱(9)下端固定在挤压铸造定量浇注装置底座(5)上，上端与左右立柱横向固定梁(7)固定连接；金属熔体定体积室固定台(4)固定安装在左立柱(8)和右立柱(9)上，金属熔体定体积室(2)固定安装在金属熔体定体积室固定台(4)中部的通孔中，金属熔体定体积室(2)的下端左右两侧分别装有金属熔体吸入管(13)和金属熔体流出管(12)，金属熔体吸入管(13)经合金熔体加热及保温炉(1)上端盖上的通孔深入合金熔体加热及保温炉(1)的内部，金属熔体吸入管(13)和金属熔体流出管(12)的上端分别固定装有金属熔体吸入管控制电磁阀(10)和金属熔体流出管控制电磁阀(11)；
金属熔体定体积室固定台(4)的上方设有金属熔体定体积室推杆横杆(6)，金属熔体定体积室推杆横杆(6)的左右两端设有通孔，左立柱(8)和右立柱(9)分别穿过金属熔体定体积室推杆横杆(6)的左右两端的通孔，金属熔体定体积室推杆横杆(6)可沿着左立柱(8)和右立柱(9)上下滑动；金属熔体定体积室推杆(3)固定安装在金属熔体定体积室推杆横杆(6)的下方，金属熔体定体积室推杆(3)下端圆柱面可在金属熔体定体积室(2)内腔侧壁滑动，同时起着密封的作用；
步进电机(24)通过步进电机支撑架(25)与左立柱(8)固定连接，推杆横杆左驱动轴(18)的下端与步进电机(24)的输出轴相连，推杆横杆左驱动轴(18)穿过金属熔体定体积室固定台(4)和左右立柱横向固定梁(7)上的通孔后上端与左驱动轴端齿轮(20)固定连接，推杆横杆左驱动轴(18)中部设有螺纹与固定在金属熔体定体积室推杆横杆(6)上的定体积室推杆横杆左螺母(16)连接；推杆横杆右驱动轴(19)下端通过轴承与金属熔体定体积室固定台(4)固定，推杆横杆右驱动轴(19)穿过左右立柱横向固定梁(7)上的通孔后上端与右驱动轴端齿轮(21)固定连接，推杆横杆右驱动轴(19)中部设有螺纹与固定在金属熔体定体积室推杆横杆(6)上的定体积室推杆横杆右螺母(17)连接；左驱动轴端齿轮(20)和右驱动轴端齿轮(21)中间设有过渡齿轮(22)，左驱动轴端齿轮(20)、过渡齿轮(22)、右驱动轴端齿轮(21)啮合传递运动；过渡齿轮支撑轴(23)装在左右立柱横向固定梁(7)中部的通孔中，过渡齿轮(22)装在过渡齿轮支撑轴(23)的上端；
在左立柱(8)上设有金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关(14)和金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关(15)，金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关(14)和金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关(15)分别设置在金属熔体定体积室推杆横杆(6)的上下两侧。
2.根据权利要求1所述的用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置，其特征在于，合金熔体加热及保温炉(1)外侧设有加热线圈，金属熔体定体积室(2)外侧也设有加热线圈。
3.根据权利要求1所述的用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置，其特征在于，金属熔体吸入管(13)的下端距合金熔体加热及保温炉(1)的底面10-15cm。
4.一种如权利要求1所述用于挤压铸造的铝合金熔体定量浇注装置的浇注方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
1)首先根据所需金属熔体的体积调整金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关(14)和金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关(15)的位置并固定，打开金属熔体吸入管控制电磁阀(10)，关闭金属熔体流出管控制电磁阀(11)，并使金属熔体定体积室推杆(3)置于金属熔体定体积室(2)的底部；
2)启动步进电机(24)，步进电机(24)带动推杆横杆左驱动轴(18)转动，左驱动轴端齿轮(20)随着推杆横杆左驱动轴(18)旋转，经过渡齿轮(22)，将旋转运动传递给右驱动轴端齿轮(21)，右驱动轴端齿轮(21)的转动带动推杆横杆右驱动轴(19)转动；推杆横杆左驱动轴(18)和推杆横杆右驱动轴(19)的转动经定体积室推杆横杆左螺母(16)和定体积室推杆横杆右螺母(17)，使金属熔体定体积室推杆横杆(6)向上运动；此时定量的金属熔体从合金熔体加热及保温炉(1)中吸出，通过金属熔体吸入管(13)进入金属熔体定体积室(2)和金属熔体定体积室推杆(3)形成的内腔中；
3)金属熔体定体积室推杆(3)上行至金属熔体定体积室推杆横杆(6)与金属熔体定体积室推杆横杆上限位开关(15)接触时，步进电机(24)停止转动，此时，关闭金属熔体吸入管控制电磁阀(10)，并打开金属熔体流出管控制电磁阀(11)；步进电机(24)反向转动，步进电机(24)带动推杆横杆左驱动轴(18)转动，左驱动轴端齿轮(20)随着推杆横杆左驱动轴(18)旋转，经过渡齿轮(22)，将旋转运动传递给右驱动轴端齿轮(21)，右驱动轴端齿轮(21)的转动带动推杆横杆右驱动轴(19)转动；推杆横杆左驱动轴(18)和推杆横杆右驱动轴(19)的转动经定体积室推杆横杆左螺母(16)和定体积室推杆横杆右螺母(17)，使金属熔体定体积室推杆横杆(6)向下运动，金属熔体经金属熔体流出管(12)进入挤压铸造的压室中，当金属熔体定体积室推杆横杆(6)与金属熔体定体积室推杆横杆下限位开关(14)接触时，步进电机(24)停止转动。
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