CN116121758B - 一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压铸件去毛刺技术领域，具体为一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置，包括平流管、带电颗粒、分离筒、颗粒槽、下料机，平流管一端具有两个分支进口，分别为颗粒物进口和风力进口，平流管中段设置置物窗和置物槽，置物槽内放置待处理工件，置物窗盖上后平流管在该处内壁面为平整连续壁面，平流管中段位置设置外加磁场，磁场的方向垂直于平流管流道，磁场对带电颗粒施加的力是使带电颗粒朝向工件的力。平流管末端折弯连接至分离筒的进口，分离筒固体物出口连接颗粒槽，分离筒出气口朝上，颗粒槽下端通过下料机连接颗粒物进口。工件也带有电荷，工件电荷与带电颗粒的电荷电性相反，带电颗粒携带的电荷为负电荷。

Description

一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置

技术领域

本发明涉及压铸件去毛刺技术领域，具体为一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置。

背景技术

铝合金是一种加工难度较低的轻质金属，很多对于强度要求不高的场合使用，其中压铸式是铝合金的一种成型方式。铝合金压铸件在铸造完毕出模后，表面可能有些局部位置存在毛刺，毛刺需要去除，不然影响美观以及使用性能，尤其对于曲面造成的工件，例如风机叶轮叶片一体成型件，曲面上的毛刺就显著影响风机做功性能。

打磨式的去毛刺方式对于平整表面适用，对于曲面结构的工件，打磨需要手工进行，操作者观察毛刺位置并使用磨轮的局部与毛刺接触进行打磨，毛刺量较多时，十分费力，且打磨去毛刺质量很难保证，对于毛刺周围表面也有剐蹭损伤；抛丸式的去毛刺方式则只能针对较大的毛刺工况，而对于毛刺高度只有零点几毫米的情况，抛丸方式去毛刺效率很低，且会将原本的粗糙度提升量级，例如铝合金压铸产出为12.5的粗糙度，使用极细小的金属丸进行抛丸去毛刺处理，可能会使得工件的表面粗糙度降低到25乃至50，粗糙度的增加就会显著影响工件的使用效果，因此，抛丸式的去毛刺工艺不适用风机叶片等曲面造型件的去毛刺工艺，现有技术中针对这方面的处置手段依然只能采取手工打磨的方式。

发明内容

本发明提供一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置，可以有效解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置，去毛刺装置包括平流管、带电颗粒，平流管一端具有两个分支进口，分别为颗粒物进口和风力进口，平流管中段设置置物窗和置物槽，置物槽内放置待处理工件，置物窗盖上后平流管在该处内壁面为平整连续壁面，平流管中段位置设置外加磁场，磁场的方向垂直于平流管流道，磁场对带电颗粒施加的力是使带电颗粒朝向工件的力。

平流管一端通过风机送入高风速的风，另一个进口注入的带电颗粒被风裹带沿平流管前进，带电颗粒前进过程中不仅受到相互之间的斥力、自身重力、风吹动使其前进的推力，在经过外加磁场的区域时，还会受到电磁作用力，此处的受力可以依据霍尔效应进行判断，带电颗粒紧贴工件表面前进，带电颗粒的尺度为几十至一两百微米级别的，可以将零点几毫米高的毛刺“撞平”，完成毛刺去除过程，工件是曲面连续造型，带电颗粒只会撞击尖锐的凸起结构，而不会对平整表面造成损伤，磁场以及颗粒物带电是为了确保所有颗粒均保持在紧贴工件表面的位置前进，工件一面完成去毛刺后翻面进行另一面的去毛刺过程。

去毛刺装置还包括分离筒、颗粒槽、下料机，平流管末端折弯连接至分离筒的进口，分离筒固体物出口连接颗粒槽，分离筒出气口朝上，颗粒槽下端通过下料机连接颗粒物进口。

颗粒物进行循环去毛刺作业，需要注意的是，带电颗粒在撞击并撞断毛刺后，其所携带的电荷可能会导入到工件上，因此，每次循环过程需要为带电颗粒注入电荷。分离筒是对于颗粒物和气体混合物进行分离的位置，可以采用扩大过流截面减小风速使颗粒物在重力作用下掉落的方式，也可以是过滤的方式。

分离筒为旋风分离器。没有过滤网式的易堵塞结构，依靠带电颗粒的自重掉落下来落入颗粒槽内。

工件也带有电荷，工件电荷与带电颗粒的电荷电性相反，带电颗粒携带的电荷为负电荷，去毛刺装置还包括电子发射器，电子发射器安装在颗粒物进口的内壁上。

电子发射器向平流管内不断散发出电子，电子飘散到空间中与进入颗粒物进口的带电颗粒结合而使其具有电性，电子发射器可以是光电效应式的发射管，工件带正电荷是通过将工件连接直流电源的正极完成的。由于工件是铝合金材质，在压铸产出后，只要在空气中放置一段时间，其表面就会形成一层氧化层，氧化层不导电，因此，带电颗粒在平流管内前进并紧贴到工件表面后，不会被转移走电荷，只有在毛刺位置发生撞击后，毛刺的基材部分露出，且由于电荷的尖端聚集效应，毛刺位置积攒很多正电荷，带电颗粒和毛刺基材接触前的瞬间，静电释放产生电弧造成局部高温，将毛刺软化，继而毛刺更容易被折断，电弧作用在毛刺的尖端，即使该毛刺未被充分除去，尖端也会熔化，重现成为固态后，尖端被倒圆。

去毛刺装置还包括氧化结构和毛刺位置氧化层去除结构，氧化结构和毛刺位置氧化层去除结构分别作为工件置入置物槽前的两道工序，

氧化结构将工件表面氧化，毛刺位置氧化层去除结构除去工件在毛刺位置的氧化层。

在进行带电颗粒去毛刺作业前，将工件进行两道预处理工序，氧化工序在工件表面形成均匀且厚度适宜的氧化层，因为纯靠铝合金件在空气中放置而产生的氧化层较薄，会出现因为较薄而能够导电的概率，如果带电颗粒在工件表面前进过程中就与基材电连接了，那么其上电荷会被导走且附着上工件的正电荷，影响后续撞击毛刺的作用，因此，只允许毛刺位置与带电颗粒存在导电接触，氧化层需要厚度足够才能形成可靠绝缘，在氧化层形成后，将毛刺位置的氧化层剥除，剥除的方式是将毛刺浸没到能够洗除氧化层的溶液中，毛刺位置的氧化层被剥除露出毛刺本体后，在去毛刺工序处带电颗粒就可以与毛刺进行高效的撞击完成毛刺折断过程。

氧化结构为将工件浸入双氧水后接阳极进行电化学氧化过程。电化学氧化过程不需要复杂化学试剂，使用常见的水即可，双氧水能够缩短氧化时间，因为氧元素更富裕，电化学氧化过程氧化层厚度可控且均匀。

毛刺位置氧化层去除结构为碱洗毛刺池，碱洗毛刺池包括下循环槽、上浸润槽、循环泵、集油斜面，下循环槽搭建水平方向的腰圆循环通道，下循环槽上方设置上浸润槽，上浸润槽与下循环槽的分界面上存在置入工件的缺口，上浸润槽顶部敞开，下循环槽内注入碱液，上浸润槽内注入粘滞液，碱液和粘滞液不相溶，碱液密度大于粘滞液密度，下循环槽底部设置循环泵，集油斜面也作为下循环槽和上浸润槽的分界面，且在循环泵鼓送碱液的循环路径上，集油斜面位于缺口的后方，工件通过夹爪置于缺口处。

夹爪将工件夹持定位到碱液与粘滞液的分界处，碱液不断进行平直的流动，而工件穿过粘滞液下放的过程中表面附着粘滞液，流动液体从固体表面过流时，存在一个与壁面保持相对静止的粘滞底层，从粘滞底层往外存在逐渐升高至主流速度的速度梯度，粘滞底层对于大部分流体与固体表面的过流过程均存在，只是厚薄的区别，而厚薄是可以计算而加以控制的，水力设计管道壁面存在水力光滑壁面、水力粗糙壁面以及过渡壁面，水力光滑是指粘滞底层将壁面的微观粗糙度波峰波谷全部覆盖，流动的水是在一个光滑水壁上流过，而水力粗糙壁面则是粘滞底层无法覆盖粗糙度或者壁面的微观结构，例如毛刺等等，毛刺而会伸出粘滞底层而与流动的液体接触，本申请所要在工件下表面建立的就是水力粗糙的粘滞底层，粘滞底层只覆盖光滑处的表面，毛刺则露出粘滞底层与过流的碱液接触，碱液与氧化层接触后可以剥除氧化物，露出铝合金基材部分，粘滞液则不与氧化层反应，也不与碱液相溶，其保持上浮趋势紧贴工件的下表面，在工件下表面的毛刺处氧化层去除后，将工件在上浸润槽内晃动并浸泡一段时间，让碱液充分脱离与工件的接触，然后将工件翻面进行另一面的毛刺位置氧化层去除过程。

下循环槽的腰圆循环折弯位置与工件所在缺口处的水平距离大于过流通道等效直径的五倍以上。工件所在缺口位置的前后保持较长的水平直流段L可以让碱液循环流动时由于折弯造成的涡流充分消除，液体以平直稳定的流动到达工件下表面，过流通道等效直径意义为过流面积转为圆形后对应的直径。

粘滞液为煤油。煤油密度与氢氧化钠溶液差异较大，也不互溶，粘附到铝合金工件表面后粘度适宜，不会出现过厚或过薄的粘滞底层，煤油也是可以大量获得的低成本消耗品。

与现有技术相比，本发明通过电化学过程先行在工件表面生成厚度适宜的氧化层，然后通过液体从固体表面过流时存在静止附着的粘滞底层的特性，将待处理的毛刺伸入到能够溶解氧化层的碱液中，毛刺位置的氧化层被剥离，其余平整光滑位置的氧化层保留，让工件在最后一步的去毛刺作业中可以与带电颗粒形成良好配合，磁场促使带电颗粒紧贴工件表面，颗粒物又被强力的风力和叠加的电场力赋予前进速度，带电颗粒在工件表面前进过程遇到与自身同一尺度的毛刺时进行撞击，折断毛刺使其脱落，带电颗粒不对毛刺位置周围表面产生损伤。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明所针对工件表面情况的示意图；

图2是本发明去毛刺工序所涉及的结构示意图；

图3是本发明带电颗粒在工件表面去毛刺过程中的运动示意图；

图4是本发明完成工序流程图；

图5是本发明碱洗毛刺池的结构示意图；

图6是图5中的视图A；

图7是本发明所针对工件在经历过氧化工序后的表面情况示意图；

图8是本发明所针对工件在经历过毛刺位置氧化层去除工序后的表面情况示意图；

图9是本发明所针对工件在经历过去毛刺工序后的表面情况示意图；

图中标号：1、平流管；11、颗粒物进口；12、风力进口；13、置物窗；14、置物槽；2、分离筒；3、颗粒槽；4、下料机；5、电子发射器；6、带电颗粒；7、碱洗毛刺池；71、下循环槽；72、上浸润槽；73、碱液；74、粘滞液；75、循环泵；76、集油斜面；9、工件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置，去毛刺装置包括平流管1、带电颗粒6，平流管1一端具有两个分支进口，分别为颗粒物进口11和风力进口12，平流管1中段设置置物窗13和置物槽14，置物槽14内放置待处理工件9，置物窗13盖上后平流管1在该处内壁面为平整连续壁面，平流管1中段位置设置外加磁场，磁场的方向垂直于平流管1流道，磁场对带电颗粒6施加的力是使带电颗粒6朝向工件9的力。

如图2、3所示，平流管1一端通过风机送入高风速的风，另一个进口注入的带电颗粒6被风裹带沿平流管1前进，带电颗粒6前进过程中不仅受到相互之间的斥力、自身重力、风吹动使其前进的推力，在经过外加磁场的区域时，还会受到电磁作用力，此处的受力可以依据霍尔效应进行判断，以图3视角进行举例，当带电颗粒6是携带负电荷从做往右运动时，工件9位于流道的下部，磁场方向则是从视图平面向内的，以左手定则分析带电颗粒6受力，其受到向下的力，带电颗粒6紧贴工件9表面前进，带电颗粒6的尺度为几十至一两百微米级别的，可以将零点几毫米高的毛刺“撞平”，完成毛刺去除过程，工件9是曲面连续造型，带电颗粒6只会撞击尖锐的凸起结构，而不会对平整表面造成损伤，磁场以及颗粒物带电是为了确保所有颗粒均保持在紧贴工件表面的位置前进，工件9一面完成去毛刺后翻面进行另一面的去毛刺过程。带电颗粒6在平流管1内还可以叠加电场力以获得更大的前进速度。

去毛刺装置还包括分离筒2、颗粒槽3、下料机4，平流管1末端折弯连接至分离筒2的进口，分离筒2固体物出口连接颗粒槽3，分离筒2出气口朝上，颗粒槽3下端通过下料机4连接颗粒物进口11。

颗粒物进行循环去毛刺作业，需要注意的是，带电颗粒6在撞击并撞断毛刺后，其所携带的电荷可能会导入到工件9上，因此，每次循环过程需要为带电颗粒6注入电荷。分离筒2是对于颗粒物和气体混合物进行分离的位置，可以采用扩大过流截面减小风速使颗粒物在重力作用下掉落的方式，也可以是过滤的方式。

分离筒2为旋风分离器。没有过滤网式的易堵塞结构，依靠带电颗粒6的自重掉落下来落入颗粒槽3内。

工件9也带有电荷，工件9电荷与带电颗粒6的电荷电性相反，带电颗粒6携带的电荷为负电荷，去毛刺装置还包括电子发射器5，电子发射器5安装在颗粒物进口11的内壁上。

如图2所示，电子发射器5向平流管1内不断散发出电子，电子飘散到空间中与进入颗粒物进口11的带电颗粒6结合而使其具有电性，电子发射器5可以是光电效应式的发射管，工件9带正电荷是通过将工件9连接直流电源的正极完成的。由于工件9是铝合金材质，在压铸产出后，只要在空气中放置一段时间，其表面就会形成一层氧化层，氧化层不导电，因此，带电颗粒6在平流管1内前进并紧贴到工件9表面后，不会被转移走电荷，只有在毛刺位置发生撞击后，毛刺的基材部分露出，且由于电荷的尖端聚集效应，毛刺位置积攒很多正电荷，带电颗粒6和毛刺基材接触前的瞬间，静电释放产生电弧造成局部高温，将毛刺软化，继而毛刺更容易被折断，电弧作用在毛刺的尖端，即使该毛刺未被充分除去，尖端也会熔化，重现成为固态后，尖端被倒圆。

去毛刺装置还包括氧化结构和毛刺位置氧化层去除结构，氧化结构和毛刺位置氧化层去除结构分别作为工件9置入置物槽14前的两道工序，

氧化结构将工件9表面氧化，毛刺位置氧化层去除结构除去工件9在毛刺位置的氧化层。

如图4所示，在进行带电颗粒6去毛刺作业前，将工件9进行两道预处理工序，氧化工序在工件9表面形成均匀且厚度适宜的氧化层，因为纯靠铝合金件在空气中放置而产生的氧化层较薄，会出现因为较薄而能够导电的概率，如果带电颗粒6在工件9表面前进过程中就与基材电连接了，那么其上电荷会被导走且附着上工件9的正电荷，影响后续撞击毛刺的作用，因此，只允许毛刺位置与带电颗粒6存在导电接触，氧化层需要厚度足够才能形成可靠绝缘，在氧化层形成后，将毛刺位置的氧化层剥除，剥除的方式是将毛刺浸没到能够洗除氧化层的溶液中，毛刺位置的氧化层被剥除露出毛刺本体后，在去毛刺工序处带电颗粒6就可以与毛刺进行高效的撞击完成毛刺折断过程。

氧化结构为将工件9浸入双氧水后接阳极进行电化学氧化过程。电化学氧化过程不需要复杂化学试剂，使用常见的水即可，双氧水能够缩短氧化时间，因为氧元素更富裕，电化学氧化过程氧化层厚度可控且均匀，一般3～6微米即可确保绝缘。

毛刺位置氧化层去除结构为碱洗毛刺池7，碱洗毛刺池7包括下循环槽71、上浸润槽72、循环泵75、集油斜面76，下循环槽71搭建水平方向的腰圆循环通道，下循环槽71上方设置上浸润槽72，上浸润槽72与下循环槽71的分界面上存在置入工件9的缺口，上浸润槽72顶部敞开，下循环槽71内注入碱液73，上浸润槽72内注入粘滞液74，碱液73和粘滞液74不相溶，碱液73密度大于粘滞液74密度，下循环槽71底部设置循环泵75，集油斜面76也作为下循环槽71和上浸润槽72的分界面，且在循环泵75鼓送碱液73的循环路径上，集油斜面76位于缺口的后方，工件9通过夹爪置于缺口处。

如图5所示，夹爪将工件9夹持定位到碱液73与粘滞液74的分界处，碱液73不断进行平直的流动，而工件9穿过粘滞液74下放的过程中表面附着粘滞液，流动液体从固体表面过流时，存在一个与壁面保持相对静止的粘滞底层，从粘滞底层往外存在逐渐升高至主流速度的速度梯度，粘滞底层对于大部分流体与固体表面的过流过程均存在，只是厚薄的区别，而厚薄是可以计算而加以控制的，水力设计管道壁面存在水力光滑壁面、水力粗糙壁面以及过渡壁面，水力光滑是指粘滞底层将壁面的微观粗糙度波峰波谷全部覆盖，流动的水是在一个光滑水壁上流过，而水力粗糙壁面则是粘滞底层无法覆盖粗糙度或者壁面的微观结构，例如毛刺等等，毛刺而会伸出粘滞底层而与流动的液体接触，本申请所要在工件9下表面建立的就是水力粗糙的粘滞底层，粘滞底层只覆盖光滑处的表面，毛刺则露出粘滞底层与过流的碱液73接触，即图6所示情况，碱液73与氧化层接触后可以剥除氧化物，露出铝合金基材部分，粘滞液74则不与氧化层反应，也不与碱液73相溶，其保持上浮趋势紧贴工件9的下表面，在工件9下表面的毛刺处氧化层去除后，将工件9在上浸润槽72内晃动并浸泡一段时间，让碱液73充分脱离与工件9的接触，然后将工件9翻面进行另一面的毛刺位置氧化层去除过程。

下循环槽71的腰圆循环折弯位置与工件9所在缺口处的水平距离大于过流通道等效直径的五倍以上。如图5所示，工件9所在缺口位置的前后保持较长的水平直流段L可以让碱液73循环流动时由于折弯造成的涡流充分消除，液体以平直稳定的流动到达工件9下表面，过流通道等效直径意义为过流面积转为圆形后对应的直径。

粘滞液74为煤油。煤油密度与氢氧化钠溶液差异较大，也不互溶，粘附到铝合金工件9表面后粘度适宜，不会出现过厚或过薄的粘滞底层，煤油也是可以大量获得的低成本消耗品。

为便于更准确理解各个工位对于工件9的加工作用过程，图7～9为工件9表面的一处局部在依次经历氧化工序、毛刺位置氧化层去除工序、去毛刺工序的情况，图7中生成厚度均匀的氧化层，图8中毛刺侧面和顶部的氧化层被洗除，且粗糙度较大的局部位置的氧化层尖顶也露出到碱液中被洗去尖端的氧化物，成为圆角，图9中细小毛刺被折断吹走，工件9表面的粗糙度不受到去毛刺过程影响。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置，其特征在于：所述去毛刺装置包括平流管(1)、带电颗粒(6)，所述平流管(1)一端具有两个分支进口，分别为颗粒物进口(11)和风力进口(12)，平流管(1)中段设置置物窗(13)和置物槽(14)，所述置物槽(14)内放置待处理工件(9)，所述置物窗(13)盖上后平流管(1)在该处内壁面为平整连续壁面，所述平流管(1)中段位置设置外加磁场，磁场的方向垂直于平流管(1)流道，磁场对带电颗粒(6)施加的力是使带电颗粒(6)朝向工件(9)的力；

所述去毛刺装置还包括分离筒(2)、颗粒槽(3)、下料机(4)，所述平流管(1)末端折弯连接至分离筒(2)的进口，所述分离筒(2)固体物出口连接颗粒槽(3)，分离筒(2)出气口朝上，所述颗粒槽(3)下端通过下料机(4)连接颗粒物进口(11)；

所述工件(9)也带有电荷，工件(9)电荷与带电颗粒(6)的电荷电性相反，所述带电颗粒(6)携带的电荷为负电荷，所述去毛刺装置还包括电子发射器(5)，所述电子发射器(5)安装在颗粒物进口(11)的内壁上；

所述去毛刺装置还包括氧化结构和毛刺位置氧化层去除结构，所述氧化结构和毛刺位置氧化层去除结构分别作为工件(9)置入置物槽(14)前的两道工序，

所述氧化结构将工件(9)表面氧化，所述毛刺位置氧化层去除结构除去工件(9)在毛刺位置的氧化层。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置，其特征在于：所述分离筒(2)为旋风分离器。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置，其特征在于：所述氧化结构为将工件(9)浸入双氧水后接阳极进行电化学氧化过程。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置，其特征在于：所述毛刺位置氧化层去除结构为碱洗毛刺池(7)，所述碱洗毛刺池(7)包括下循环槽(71)、上浸润槽(72)、循环泵(75)、集油斜面(76)，所述下循环槽(71)搭建水平方向的腰圆循环通道，下循环槽(71)上方设置上浸润槽(72)，所述上浸润槽(72)与下循环槽(71)的分界面上存在置入工件(9)的缺口，上浸润槽(72)顶部敞开，所述下循环槽(71)内注入碱液(73)，所述上浸润槽(72)内注入粘滞液(74)，所述碱液(73)和粘滞液(74)不相溶，碱液(73)密度大于粘滞液(74)密度，所述下循环槽(71)底部设置循环泵(75)，所述集油斜面(76)也作为下循环槽(71)和上浸润槽(72)的分界面，且在循环泵(75)鼓送碱液(73)的循环路径上，集油斜面(76)位于缺口的后方，所述工件(9)通过夹爪置于缺口处。

5.根据权利要求4所述的一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置，其特征在于：所述下循环槽(71)的腰圆循环折弯位置与工件(9)所在缺口处的水平距离大于过流通道等效直径的五倍以上。

6.根据权利要求4所述的一种铝合金一体化压铸件去毛刺装置，其特征在于：所述粘滞液(74)为煤油。