CN117680649A - 一种减压铸造成形装置以及减压铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减压铸造成形装置以及减压铸造方法，属于合金材料加工技术领域。包括压室、挤压组件、进料口、成型组件和减压组件，通过进料口向压室内注入金属液，在挤压组件的作用下，将位于压室内的金属液挤压至成型组件的型腔内，所述减压组件安装在成型组件的侧壁上，在金属液进行成型组件的型腔的过程中，通过减压组件对型腔进行排压，使型腔的压力保持在预定压力下。本发明与现有高真空压铸工艺相比省去了繁杂的抽取真空的时间，显著降低了能耗，且同时具有短流程、低成本、工艺简单的特点，与常压铸造工艺相比，铸件气孔少，密度大，力学效果好，实现了无阻力平稳充型，减少铸件内部的气孔，进而获得形状完整、组织致密的铸件。

Description

一种减压铸造成形装置以及减压铸造方法

技术领域

本发明属于合金材料加工技术领域，具体涉及一种减压铸造成形装置以及减压铸造方法。

背景技术

进入21世纪，随着通讯、汽车、航空航天等领域高速发展，压力铸造作为一种近净成型技术，由于其极高的生产效率、较低的生产成本以及所生产铸件优秀的表面质量和尺寸稳定性而得到了广泛的应用。

高压压铸的两大特点即为高压和高速充型，常用的喷射压力从几千到几万kPa，甚至高达2×105kPa，其充填速度约为10-50m/s，有时甚至可达100m/s以上，且充填时间很短，一般在0.01~0.2s范围内。

普通的压铸件往往因为金属液在高速高压下完成充型、凝固，在压铸机的高速高压压射下，一方面，合金液强行填充模具型腔，导致模具型腔内的空气无法及时排出，从而瞬间产生巨大的压力，严重阻碍了压铸充型的过程；另一方面，模具内的气体在熔体的强力压缩下来不及排放，以致使铸件内部形成气孔，零件力学性能差，高压铸造零件延伸率一般不超过3％。

为了解决上述问题，半固态压铸技术、真空压铸技术应运而生，但采用半固态压铸技术的设备结构复杂、安装所需空间大、操作不方便，难以连续生产大尺寸薄壁长距离充型金属铸坯，且高速充型时模具型腔内的空气仍然无法及时排出，导致排气效果有所变差，金属铸坯质量有所下降。

而采用真空压铸技术在填充过程中主动抽离出模具型腔中的气体，有效减少零件在冷却过程中所产生的溶解气体和气泡，还可减少型腔的反压力，可使用较低的比压，有可能用小机器压铸较大的铸件，但真空压铸法目前制约于多个生产条件，例如需要使用大功率的真空泵设备来维持较好的真空度，在模具结构相对复杂的情况下，也需要进行长时间的排空或者多次排空的方式来进一步提高真空度（一般要达到50mbar）。

不论采用半固态压铸技术，还是采用真空压铸技术所使用的设备要求都较高，且生产效率降低，而高压压铸的压铸件内部有气孔，零件力学性能差。故急需要一种能够快速高效地释放型腔内压力的压铸成形方法，来减小模具型腔里形成阻碍充型的压力，从而使压铸过程实现无阻力充型。

为了解决这个问题，本申请提出一种减压铸造成形装置以及减压铸造方法，既能实现铸件形状完整、组织致密，还可进行热处理，进一步增加铸件的力学性能

发明内容

发明目的：提供一种减压铸造成形装置以及减压铸造方法，解决了现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种减压铸造成形装置，包括挤压组件，所述挤压组件内形成一端敞口的压室，所述挤压组件的挤压端设有进料口，通过进料口往压室内填充金属液，所述挤压组件端部垂直连接有成型组件，所述成型组件内形成一端敞口的型腔，所述型腔的敞口端与压室的敞口端连通，所述成型组件的一侧壁安装有减压组件，所述减压组件操作性连通型腔，所述减压组件远离型腔的端部连接储气罐，所述减压组件通讯连接有控制器，所述控制器用于控制减压组件对型腔进行充气或排气。

优选的，还包括若干顶出件，所述顶出件滑动安装在所述成型组件的侧壁且与所述减压组件位于同侧，所述顶出件用于将型腔内的铸造完成的工件顶出脱离型腔。

优选的，所述挤压组件包括收容壳体，所述收容壳体为两端敞口的中空结构，所述收容壳体其中一敞口端安装有压杆，压杆的端部连接有压头，所述压头与压杆形成联动部件，所述收容壳体与联动部件配合形成压室，所述进料口开设在所述收容壳体的侧壁，所述进料口靠近所述联动部，通过进料口向中空结构内填充金属液，并在收容壳体的中空结构对联动部件的收容，完成压室的大小变化，将金属液挤压至型腔内。

优选的，所述成型组件包括定模和动模，所述顶出件由下至上线性阵列安装在动模上，所述动模向定模移动形成密封合模，所述动模远离所述定模形成开模，当形成合模时，所述定模与所述动模对立设置且其端部分别与挤压组件的端部垂直连接，所述定模与所述动模之间预留有间隙形成型腔，型腔的下端与压室连通，型腔的上端通过减压组件的局部对其封堵形成密封，用于金属液进入形成铸件，当铸件完成后，定模和动模远离形成分模，通过对顶出件施加外力，所述顶出件将动模内的铸件顶出。

优选的，所述成型组件还包括镶块，所述镶块安装在所述定模的侧壁，当所述定模与所述动模形成合模时，所述镶块位于所述定模与所述动模之间。

优选的，所述减压组件包括第一减压块、第二减压块和第三减压块，所述第一减压块、第二减压块由下至上嵌入动模内，所述第三减压块设于定模与动模的顶部，所述第三减压块与型腔接触的端面为W型结构，所述第一减压块、第二减压块和第三减压块均连通有气管，气管相互连通后形成一个进出口与储气罐连通，靠近第一减压块、第二减压块和第三减压块的气管端部均安装有电磁阀门，所述电磁阀门均与所述控制器控制连接，所述第一减压块、第二减压块和第三减压块连接的气管上分别安装有示压器，所述示压器分别与控制器通讯连接。

一种减压铸造成形装置的减压铸造方法，包括以下步骤：

S1、对定模和动模进行预热，在定模和动模完成预热后，动模向定模移动形成密封合模，通过将预定温度的金属液注入压室内；

S2、在预定温度下，对金属进行熔炼，熔炼完成后得到金属液，通过进料口向压室内注入金属液，当完成金属液注入完成后，挤压组件中的压头依据金属液与型腔之间的位置关系，分级压射速度对金属液挤压，将金属液挤压至型腔内；

S3、当对金属液进行挤压初期，通过减压组件获取型腔内的初始压力，当初始压力为1个大气压时，挤压组件以预定速度将金属液向型腔内推动，并在推动过程中，通过控制器与减压组件的相互配合下，对型腔内的压力进行实时获取，在对金属液推动的过程中，型腔内的压力超过1个大气压时，通过控制器对减压组件进行控制，对型腔内的压力进行分级排气释放，使型腔内的压力始终保持在1个大气压，直至将金属液完全推入型腔充型完成后，控制器控制减压组件完全闭合；

S4、当步骤S3完成铸件的充型后，对成型组件进行开模处理，并配合顶出件将铸件顶出，配合机械手将铸件移动至指定位置；

S5、在步骤S4中，完成铸件的移出后，在控制器的控制下，储气罐配合减压组件对型腔、压室进行吹扫处理，使型腔和压室保持洁净；

S6、重复步骤S1至S5所有步骤，直至完成预定铸件数量。

优选的，步骤S2压头分速对金属液挤压的具体过程为：

S21、当金属液全部位于压室内时，压头以第一级压射速度运动，对压室内的金属液进行挤压，使金属液向型腔内移动；

S22、当金属液部分填入型腔内完成铸件横浇道的填充后，压头以第二级压射速度运动，对金属液进行挤压，直至金属液全部充入型腔内，压头暂停移动，并在压头的封堵下，使金属液停留在型腔内；

优选的，步骤S3中的分级排气释放的具体过程为：

S31、当金属液进行初次挤压时，此时金属液的液位处于减压组件与压室之间，通过减压组件获取型腔内的压力，当型腔内的压力大于1个大气压时，减压组件中靠近压室的电磁阀门在控制器的控制下打开排气，当型腔内的压力小于等于1个大气压时，减压组件中的所有电磁阀门均处于闭合状态，压头将金属液挤压，使金属液向型腔内移动；

S32、在金属液向型腔内移动时，型腔内的压力增大，当型腔内的压力大于1个大气压时，获取金属液的液位；

当金属液的液位低于减压组件的第一减压块时，则此时控制器控制位于第一减压块气管端部的电磁阀门打开排气；

当金属液的位于处于第一减压块和第二减压块之间时，此时控制器控制位于第一减压块气管端的电磁阀门关闭，位于第二减压块气管端的电磁阀门打开排气，直至型腔内的压力小于等于1个大气压时，控制器控制电磁阀门关闭；

当金属液的液位于处于第二减压块和第三减压块之间时，此时控制器控制位于第一减压块、第二减压块气管端的电磁阀门均关闭，位于第三减压块气管端的电磁阀门打开排气，直至金属液对型腔充型完成后，控制器控制电磁阀门关闭，此时金属液与第三减压块（11）面接触或压射至第三减压块（11）的W型结构内；

有益效果：本发明涉及一种减压铸造成形装置以及减压铸造方法，在动模中嵌入三组减压块，并通过气管插入每组减压块内，配合电磁阀门、示压器和控制器对型腔内的压力进行调节，与现有高真空压铸工艺相比省去了繁杂的预先抽取真空的时间，显著降低了能耗，且同时具有短流程、低成本、工艺简单的特点，与常压铸造工艺相比，铸件内部气孔少，铸件密度增大，力学效果提升；

其次，在金属液进入型腔内时，在减压组件和控制器的相互配合下，将型腔内的被压缩气体及时排出，控制型腔内的大气压始终保持在1个大气压的环境下，实现了无阻力平稳充型，减少铸件内部的气孔，进而获得形状完整、组织致密的组件。

附图说明

图1为本发明的工作流程图；

图2为本发明的剖面结构示意图；

图3为本发明的实施例1铸件金相结构图；

图4为本发明的对比例1铸件金相结构图；

图5为本发明的实施例2铸件金相结构图；

图6为本发明的对比例2铸件金相结构图。

图2中附图标记为：1、收容壳体；2、压杆；3、压头；4、压室；5、进料口；6、动模；7、第一减压块；8、电磁阀门；9、示压器；10、第二减压块；11、第三减压块；12、气管；13、定模；14、镶块；15、型腔；16、储气罐；17、控制器；18、顶出件。

具体实施方式

如图1至图6所示，本发明提供一种技术方案：一种减压铸造成形装置，包括挤压组件、成型组件、减压组件、控制器17、若干顶出件18和储气罐16，所述挤压组件内形成一端敞口的压室4，所述挤压组件的挤压端设有进料口5，通过进料口5往压室4内填充金属液，所述成型组件设置在挤压组件的敞口端，所述挤压组件与所述成型组件垂直连接，所述成型组件内形成一端敞口的型腔15，所述型腔15的敞口端与压室4的敞口端连通，所述减压组件安装在所述成型组件的一侧，所述减压组件与控制器17控制连接，所述减压组件远离型腔15的端部连接所述储气罐16，所述控制器17控制减压组件与成型组件内的型腔15操作性连通，在减压组件与储气罐16的配合下，实现对成型组件的型腔15进行充气或排气，所述若干顶出件18由下至上线性阵列安装在成型组件的侧壁上，所述顶出件18与所述减压组件位于成型组件的同侧，所述顶出件18与动模6呈间隙配合，在进行高压压铸过程中，顶出件18与减压组件协同实现充型过程中的排气，并在铸造完成后，通过所述顶出件18将型腔15内铸造完成的工件顶出脱离型腔15，通过进料口5向挤压组件的压室4内注入金属液，并在挤压组件的挤压下，将金属液挤压至成型组件的型腔15中，在对金属液挤压的过程中，通过减压组件对型腔15内的压力进行释放，使型腔15内的压力始终保持在1个大气压的环境下，实现金属液充型完成，与现有高真空压铸工艺相比省去了繁杂的抽取真空的时间，显著降低了能耗，且同时具有短流程、低成本、工艺简单的特点，同时，在金属液进入型腔15内时，在减压组件和控制器17的相互配合下，将型腔15内的被压缩气体排出，控制型腔15内的大气压始终保持在1个大气压的环境下，减少铸件内部的气孔，进而获得形状完整、组织致密的组件，并在成型组件开模时，在顶出件18的配合下，能够快速的将铸件顶出，配合机械爪将铸件移送至预定位置等待进一步加工处理。

在进一步实施例中，所述挤压组件包括收容壳体1，所述收容壳体1为两端敞口的中空结构，所述收容壳体1其中一敞口端安装有压杆2，压杆2的端部连接有压头3，所述压头3与压杆2形成联动部件，所述收容壳体1与联动部件配合形成压室4，所述进料口5开设在所述收容壳体1的侧壁，所述进料口5靠近所述联动部，通过进料口5向中空结构内填充金属液，并在收容壳体1的中空结构对联动部件的收容，完成压室4的大小变化，将金属液挤压至型腔15内。

在进一步实施例中，所述成型组件包括定模13、动模6和镶块14，所述顶出件18由下至上线性阵列安装在动模6上，所述镶块14安装在所述定模13的侧壁，所述动模6向定模13移动形成密封合模，所述动模6远离所述定模13形成开模，当形成合模时，所述镶块14位于所述定模13与所述动模6之间，所述定模13与所述动模6对立设置且其端部分别与挤压组件的端部垂直连接，所述定模13与所述动模6之间预留有间隙，间隙的下端与压室4连通，间隙的上端通过减压组件的局部对其封堵形成密封，用于金属液进入形成铸件，当铸件完成后，定模13和动模6远离形成分模，通过对顶出件18施加外力，所述顶出件18将动模6内的铸件顶出。

在进一步实施例中，所述减压组件包括第一减压块7、第二减压块10和第三减压块11，所述第一减压块7、第二减压块10由下至上嵌入动模6内，所述第三减压块11设于定模13与动模6的顶部，所述第三减压块11与型腔15接触的端面为W型结构，所述第一减压块7、第二减压块10和第三减压块11均连通有气管12，气管12相互连通后形成一个进出口与储气罐16连通，靠近第一减压块7、第二减压块10和第三减压块11的气管12端部均安装有电磁阀门8，所述电磁阀门8均与所述控制器17控制连接，所述第一减压块7、第二减压块10和第三减压块11连接的气管12上分别安装有示压器9，所述示压器9分别与控制器17通讯连接，当金属液定量注入压室4中，并在压头3的配合下，使金属液填充只型腔15后，铸件顶部设置有渣包来手机多余的金属液，且在第三减压块11的端面设置的W型结构的保护下，金属液被压射至与第三减压块11面接触或射至第三减压块11的W型结构内便已经凝固成型，并不会发生严重的溢流现象。

一种减压铸造成形装置的减压铸造方法，包括以下步骤：

步骤一、对定模13和动模6进行预热，预热的方式可采用电阻加热、气体加热红外线加热、蒸汽加热与电加热等任意一种，可以根据型腔的不同尺寸进行选择合适的预热方式，在定模13和动模6完成预热后，动模6向定模13移动形成密封合模，通过将预定温度的金属液注入压室（4）内；

步骤二、在预定温度下，对金属进行熔炼，熔炼完成后得到金属液，通过进料口5向压室4内注入金属液，当完成金属液注入完成后，挤压组件中的压头3依据金属液与型腔15之间的位置关系，分级压射速度对金属液挤压，将金属液挤压至型腔15内，分级压射速度包括第一级压射速度和第二级压射速度；

当金属液全部位于压室4内时，压头3以第一级压射速度运动，对压室4内的金属液进行挤压，使金属液向型腔15内移动；

当金属液部分填入型腔15内完成铸件横浇道的填充后，压头3以第二级压射速度运动，对金属液进行挤压，直至金属液全部充入型腔15内，压头3暂停移动，并在压头3的封堵下，使金属液停留在型腔15内，等待金属液冷却凝固形成铸件，通过两段式压射方法使得金属液能够较平缓地填充铸件料柄与浇道，而后金属液经横浇道同步到达各个内浇口，以类平面状填充铸件的剩余部分，采用此种压射方法可以实现金属液的平稳充型，最大程度减轻卷气、夹渣等缺陷的产生；

步骤三、当对金属液进行挤压初期，通过减压组件获取型腔15内的初始压力，当初始压力为1个大气压时，挤压组件以预定速度将金属液向型腔15内推动，并在推动过程中，通过控制器17与减压组件的相互配合下，对型腔15内的压力进行实时获取，在对金属液推动的过程中，型腔15内的压力超过1个大气压时，通过控制器17对减压组件进行控制，对型腔15内的压力进行分级排气释放，使型腔15内的压力始终保持在1个大气压的压力下，直至将金属液完全推入型腔15充型完成后，控制器17控制减压组件完全闭合；

其中，当金属液进行初次挤压时，此时金属液的液位处于减压组件与压室4之间，通过减压组件获取型腔15内的压力，当型腔15内的压力大于1个大气压时，减压组件中靠近压室4的电磁阀门8在控制器17的控制器17打开排气，当型腔15内的压力小于等于1个大气压时，减压组件中的所有电磁阀门8均处于闭合状态，压头3将金属液挤压，使金属液向型腔15内移动；

在金属液向型腔15内移动时，型腔15内的压力增大，当型腔15内的压力大于1个大气压时，获取金属液的液位；

当金属液的液位低于减压组件的第一减压块7时，则此时控制器17控制位于第一减压块7气管12端部的电磁阀门8打开排气；

当金属液的位于处于第一减压块7和第二减压块10之间时，此时控制器17控制位于第一减压块7气管12端的电磁阀门8关闭，位于第二减压块10气管12端的电磁阀门8打开排气，直至型腔15内的的压力小于等于1个大气压时，控制器17控制电磁阀门8关闭；

当金属液的位于处于第二减压块10和第三减压块11之间时，此时控制器17控制位于第一减压块7、第二减压块10气管12端的电磁阀门8均关闭，位于第三减压块11气管12端的电磁阀门8打开排气，直至金属液对型腔15充型完成后，控制器17控制电磁阀门8关闭，此时金属液与第三减压块11面接触或压射至第三减压块11的W型结构内；

步骤四、当位于型腔15内的金属液完成铸件的充型、凝固后，对成型组件进行开模处理，并配合顶出件18将铸件顶出，配合机械手将铸件移动至指定位置；

步骤五、在铸件的移出后，在控制器17的控制下，储气罐16配合减压组件对型腔15、压室4进行吹扫处理，使型腔15和压室4保持洁净；

步骤六、在完成对型腔15和压室4的清洁处理后，重复步骤一至步骤五所有步骤，直至完成预定铸件数量。

实施例1：

采用上述减压铸造成形装置对A356铝合金飞轮壳的减压压铸成形：

在700℃进行A356合金的熔炼，同时，对减压铸造成形装置进行密封处理，并在A356合金熔炼完成后，向熔炼后的A356合金通入氮气旋转除气进行精炼，得到精炼A356合金，将适量的精炼A356合金通过进料口5注入压室4内，对减压铸造成型装置进行预热处理，其中，动模6预热至180℃，定模13预热至220℃，在完成预热后，顶杆复位，模具动模6向定模13移动形成合模，利用吨位为1000吨压头33以0.1m/s的速度运动挤压精炼A356合金液；当压头3开始移动时，通过示压器9显示型腔15内的压力，并利用控制器17获取示压器9的信号，来判断型腔15内的当前压力，若当前型腔15内的压力小于等于1个大气压时，则减压组件处于暂停工作的状态，压头3继续在压室4内移动，当A356合金液部分填入型腔15完成铸件横浇道的填充后，压头3以2m/s的速度运动，此时型腔15内气压逐渐增大，当控制器17识别出示压器9检测到型腔15内的压力大于1个大气压时，若此时精炼A356合金液的液位处于第一减压块7的下方，控制器17控制靠近第一减压块7端部的电磁阀门8打开排气，若此时精炼A356合金液的液位处于第一减压块7与第二减压块10之间，则控制器17控制第二减压块10端部的电磁阀门8打开排气，直至精炼A356合金液的液位上升至第二减压块10齐平后，控制器17控制第二减压块10端部的电磁阀门8关闭，第三减压块11端部的电磁阀门8打开，直至精炼A356合金液充型完成，控制器17控制第三减压块11端部的电磁阀门8关闭，并保压压力为200MPa，保压时间为15s；在精炼A356合金液充型、凝固后，成型组件开模，并配合顶出件18将铸件移出成型组件，即可通过机械手取出铸件；在铸件被移出后，控制器17控制减压组件反向打开，在减压组件和储气罐16的配合下，对型腔15和压室4内进行吹扫处理，如图3所示，如此完成铸件，内部金相观察几乎无气孔，通过对完成铸件进行测试后得出，铸件的氢含量达到0.06ml/100g，密度为2.82g/cm³，屈服强度则达到150MPa，拉伸强度为232MPa，伸长率为6.2%。

对比例1：

采用传统高压压铸技术对A356铝合金飞轮壳的高压压铸成形：

对高压铸造模具进行密封处理，同时，以700℃对A356合金的熔炼，得到A356合金液，将适量的A356合金液从进料口5浇入压室4内，合模，以吨位为1000吨的压头3以0.1m/s的速度运动以挤压A356合金液，在压头3开始移动时，此时型腔15内压力约为1个大气压，当A356合金液部分填入型腔15后，压头33以2m/s的速度运动，此时型腔15内气压较大，此时型腔15内的压力在1.5~3个大气压之间来回波动，直至充型完成，保压压力为200MPa，保压时间为15s，待A356合金液充型、凝固后，开模并配合顶杆顶出铸件，利用机械手取出铸件，在铸件被取出后，对型腔15与压室4进行吹扫处理，如图4所示，如此完成铸件，内部金相观察发现大量孔洞，通过对完成铸件进行测试后得出，铸件的氢含量为0.12ml/100g，密度为2.75 g/cm3，屈服强度为66MPa，拉伸强度为170MPa，伸长率分为1.8%。

实施例2：

采用上述减压铸造成形装置对AZ91D镁合金散热器的减压压铸成形：

在680℃进行AZ91D合金的熔炼，同时，对减压铸造成形装置进行密封处理，在AZ91D合金熔炼完成后得到AZ91D合金液，将适量AZ91D合金液从进料口5浇入压室4，合模，以吨位为1000吨的压头3以0.5m/s的速度运动对AZ91D合金液进行压铸，在压头3开始移动时，同时利用示压器9获取型腔15内的压力，伸缩控制器17获取示压器9的信号，当型腔15内压力大于1个大气压，控制器17控制减压组件打开进行排气，使型腔15内的压力降低，：当AZ91D合金液部分填入型腔15完成铸件横浇道的填充后，压头3以5m/s的速度运动，此时型腔15内气压逐渐增大，当控制器17识别出示压器9检测到型腔15内的压力大于1个大气压时，若此时AZ91D合金液的液位处于第一减压块7的下方，控制器17控制靠近第一减压块7端部的电磁阀门8打开排气，若此时AZ91D合金液的液位处于第一减压块7与第二减压块10之间，则控制器17控制第二减压块10端部的电磁阀门8打开排气，直至AZ91D合金液的液位上升至第二减压块10齐平后，控制器17控制第二减压块10端部的电磁阀门8关闭，第三减压块11端部的电磁阀门8打开，直至AZ91D合金液充型完成，控制器17控制第三减压块11端部的电磁阀门8关闭，并保压压力为200MPa，保压时间为15s，在AZ91D合金液充型、凝固后，成型组件开模，并配合顶出件18将铸件移出成型组件，即可通过机械手取出铸件；在铸件被移出后，控制器17控制减压组件反向打开，在减压组件和储气罐16的配合下，对型腔15和压室4内进行吹扫处理，如图5所示，如此完成的铸件，其内部金相观察几乎无气孔，通过对完成铸件进行测试后得出，铸件的屈服强度为152MPa，拉伸强度为240MPa，伸长率5.6%。

对比例2：

采用传统高压压铸技术对AZ91D镁合金散热器的减压压铸成形：

对高压铸造模具进行密封处理，同时，以680℃进行AZ91D合金的熔炼，熔炼完成后得到AZ91D合金液，将适量金属液从进料口5浇入压室4，合模，压头3以0.5m/s的速度运动以压铸金属液，将AZ91D合金液挤压进型腔15内，在压头3开始移动时，利用示压器9获取型腔15内的压力，在挤压初期，此时型腔15内的压力约为1个大气压，此时减压组件暂停工作，当AZ91D合金液部分填入型腔15后，压头33以5m/s的速度运动，此时型腔15内气压逐渐增大，示压器9获取到型腔15内的压力达到3个大气压，减压组件一直处于暂停工作状态，直至充型完成，保压压力为200MPa，保压时间为15s，充型完成、凝固后，开模并通过所述顶杆顶出铸件，利用机械手取出铸件后，利用控制器17控制减压组件反向工作，在储气罐16和减压组件的配合下，对型腔15和压室4进行吹扫处理，如图6所示，如此完成的铸件，内部进行观察发现大量气孔，通过对完成铸件进行测试后得出，铸件的屈服强度为100MPa，拉伸强度为190MPa，伸长率2.0%。

实施例1与对比例1均采用了相同的金属液，实施例2与对比例2均采用了相同的金属液，利用减压铸造成形装置和传统的高压压铸装置分别进行铸件制作，通过两种装置获得的铸件从其氢含量、密度、屈服强度、拉伸强度和伸长率进行参数测试，得出，采用减压铸造成形装置制成的铸件比传统的高压压铸装置制作的铸件在屈服强度、拉伸强度和伸长率均得到提升。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种减压铸造成形装置，其特征在于，包括挤压组件，所述挤压组件内形成一端敞口的压室（4），所述挤压组件的挤压端设有进料口（5），通过进料口（5）往压室（4）内填充金属液，所述挤压组件端部垂直连接有成型组件，所述成型组件内形成一端敞口的型腔（15），所述型腔（15）的敞口端与压室（4）的敞口端连通，所述成型组件的一侧壁安装有减压组件，所述减压组件操作性连通型腔（15），所述减压组件远离型腔（15）的端部连接储气罐（16），所述减压组件通讯连接有控制器（17），所述控制器（17）用于控制减压组件对型腔（15）进行充气或排气。

2.根据权利要求1所述的一种减压铸造成形装置，其特征在于，还包括若干顶出件（18），所述顶出件（18）滑动安装在所述成型组件的侧壁且与所述减压组件位于同侧，所述顶出件（18）用于将型腔（15）内的铸造完成的工件顶出脱离型腔（15）。

3.根据权利要求1所述的一种减压铸造成形装置，其特征在于，所述挤压组件包括收容壳体（1），所述收容壳体（1）为两端敞口的中空结构，所述收容壳体（1）其中一敞口端安装有压杆（2），压杆（2）的端部连接有压头（3），所述压头（3）与压杆（2）形成联动部件，所述收容壳体（1）与联动部件配合形成压室（4），所述进料口（5）开设在所述收容壳体（1）的侧壁，所述进料口（5）靠近所述联动部，通过进料口（5）向中空结构内填充金属液，并在收容壳体（1）的中空结构对联动部件的收容，完成压室（4）的大小变化，将金属液挤压至型腔（15）内。

4.根据权利要求2所述的一种减压铸造成形装置，其特征在于，所述成型组件包括定模（13）和动模（6），所述顶出件（18）由下至上线性阵列安装在动模（6）上，所述动模（6）向定模（13）移动形成密封合模，所述动模（6）远离所述定模（13）形成开模，当形成合模时，所述定模（13）与所述动模（6）对立设置且其端部分别与挤压组件的端部垂直连接，所述定模（13）与所述动模（6）之间预留有间隙形成型腔（15），型腔（15）的下端与压室（4）连通，型腔（15）的上端通过减压组件的局部对其封堵形成密封，用于金属液进入形成铸件，当铸件完成后，定模（13）和动模（6）远离形成分模，通过对顶出件（18）施加外力，所述顶出件（18）将动模（6）内的铸件顶出。

5.根据权利要求2所述的一种减压铸造成形装置，其特征在于，所述成型组件还包括镶块（14），所述镶块（14）安装在所述定模（13）的侧壁，当所述定模（13）与所述动模（6）形成合模时，所述镶块（14）位于所述定模（13）与所述动模（6）之间。

6.根据权利要求4所述的一种减压铸造成形装置，其特征在于，所述减压组件包括第一减压块（7）、第二减压块（10）和第三减压块（11），所述第一减压块（7）、第二减压块（10）由下至上嵌入动模（6）内，所述第三减压块（11）设于定模（13）与动模（6）的顶部，所述第三减压块（11）与型腔（15）接触的端面为W型结构，所述第一减压块（7）、第二减压块（10）和第三减压块（11）均连通有气管（12），气管（12）相互连通后形成一个进出口与储气罐（16）连通，靠近第一减压块（7）、第二减压块（10）和第三减压块（11）的气管（12）端部均安装有电磁阀门（8），所述电磁阀门（8）均与所述控制器（17）控制连接，所述第一减压块（7）、第二减压块（10）和第三减压块（11）连接的气管（12）上分别安装有示压器（9），所述示压器（9）分别与控制器（17）通讯连接。

7.一种减压铸造成形装置的减压铸造方法，利用权利要求1-6任意一项所述的一种减压铸造成形装置进行铸造，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对定模（13）和动模（6）进行预热，在定模（13）和动模（6）完成预热后，动模（6）向定模（13）移动形成密封合模，通过将预定温度的金属液注入压室（4）内；

S2、在预定温度下，对金属进行熔炼，熔炼完成后得到金属液，通过进料口（5）向压室（4）内注入金属液，当完成金属液注入完成后，挤压组件中的压头（3）依据金属液与型腔（15）之间的位置关系，分级压射速度对金属液挤压，将金属液挤压至型腔（15）内；

S3、当对金属液进行挤压初期，通过减压组件获取型腔（15）内的初始压力，当初始压力为1个大气压时，挤压组件以预定速度将金属液向型腔（15）内推动，并在推动过程中，通过控制器（17）与减压组件的相互配合下，对型腔（15）内的压力进行实时获取，在对金属液推动的过程中，型腔（15）内的压力超过1个大气压时，通过控制器（17）对减压组件进行控制，对型腔（15）内的压力进行分级排气释放，使型腔（15）内的压力始终保持在1个大气压，直至将金属液完全推入型腔（15）充型完成后，控制器（17）控制减压组件完全闭合；

S4、当步骤S3完成铸件的充型后，对成型组件进行开模处理，并配合顶出件（18）将铸件顶出，配合机械手将铸件移动至指定位置；

S5、在步骤S4中，完成铸件的移出后，在控制器（17）的控制下，储气罐（16）配合减压组件对型腔（15）、压室（4）进行吹扫处理，使型腔（15）和压室（4）保持洁净；

S6、重复步骤S1至S5所有步骤，直至完成预定铸件数量。

8.根据权利要求7所述的一种减压铸造成形装置的减压铸造方法，其特征在于，步骤S2压头（3）分速对金属液挤压的具体过程为：

S21、当金属液全部位于压室（4）内时，压头（3）以第一级压射速度运动，对压室（4）内的金属液进行挤压，使金属液向型腔（15）内移动；

S22、当金属液部分填入型腔（15）内完成铸件横浇道的填充后，压头（3）以第二级压射速度运动，对金属液进行挤压，直至金属液全部充入型腔（15）内，压头（3）暂停移动，并在压头（3）的封堵下，使金属液停留在型腔（15）内。

9.根据权利要求7所述的一种减压铸造成形装置的减压铸造方法，其特征在于，步骤S3中的分级排气释放的具体过程为：

S31、当金属液进行初次挤压时，此时金属液的液位处于减压组件与压室（4）之间，通过减压组件获取型腔（15）内的压力，当型腔（15）内的压力大于1个大气压时，减压组件中靠近压室（4）的电磁阀门（8）在控制器（17）的控制下打开排气，当型腔（15）内的压力小于等于1个大气压时，减压组件中的所有电磁阀门（8）均处于闭合状态，压头（3）将金属液挤压，使金属液向型腔（15）内移动；

S32、在金属液向型腔（15）内移动时，型腔（15）内的压力增大，当型腔（15）内的压力大于1个大气压时，获取金属液的液位；

当金属液的液位低于减压组件的第一减压块（7）时，则此时控制器（17）控制位于第一减压块（7）气管（12）端部的电磁阀门（8）打开排气；

当金属液的位于处于第一减压块（7）和第二减压块（10）之间时，此时控制器（17）控制位于第一减压块（7）气管（12）端的电磁阀门（8）关闭，位于第二减压块（10）气管（12）端的电磁阀门（8）打开排气，直至型腔（15）内的的压力小于等于1个大气压时，控制器（17）控制电磁阀门（8）关闭；

当金属液的位于处于第二减压块（10）和第三减压块（11）之间时，此时控制器（17）控制位于第一减压块（7）、第二减压块（10）气管（12）端的电磁阀门（8）均关闭，位于第三减压块（11）气管（12）端的电磁阀门（8）打开排气，直至金属液对型腔（15）充型完成后，控制器（17）控制电磁阀门（8）关闭，此时金属液与第三减压块（11）面接触或压射至第三减压块（11）的W型结构内。