CN201175762Y - 一种真空压铸设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种真空压铸设备，其包括：用于提供压铸用金属原料的料管，与该料管密封连通的、用于成型金属产品形状可控制温度的产品成型部，与该料管动密封配合的、用于将所述金属原料熔炼得到的金属溶液压入上述产品成型部的压杆，其中，还包括：与所述料管连通的、用于将压铸用金属原料送入该料管的送料装置，设置在所述料管上、用于熔化金属原料的熔炼装置；该种真空压铸设备结构简单、成本较低。

Description

一种真空压铸设备

技术领域

本实用新型涉及金属铸造设备领域，尤其涉及一种用于金属真空压力铸造的真空压铸设备。

背景技术

压力铸造能够生产比较复杂的工件，并且生产效率较高，是现在应用非常广泛的一种材料加工手段，广泛应用于镁合金、铝合金、锌合金等低熔点合金的生产中。但是现有的压铸设备大多都是在大气中进行熔炼和压铸，这样很容易造成金属的氧化，从而造成金属和能源的浪费，并且很容易在产品中形成氧化夹杂和气孔从而影响材料的性能；也有一部分压铸设备使用气氛保护的方法进行熔炼保护，但是保护效果也不是很理想，并且有些保护气体对环境污染比较严重，中国发明专利申请公开说明书中公开号“CN1569362”名称为“镁合金真空压力铸造机”的专利公开了一种真空压力铸造机结构，设备主要由真空压力密封室、保温炉、气压泵、控制设备和附属设备组成，合金液的充填和铸件压力凝固的动力是由浸在常压镁液坩埚中的金属液体气压泵配合真空和高压气体实现的，保温炉和坩埚在生产过程始终处于常压状态，镁合金液处于常压和气体保护状态下。

上述结构的需要体积庞大的真空压力密封室，从而导致真空压力铸造机结构十分复杂、体积庞大，大大增加了设备成本，并且很难对真空室部分中出现的问题进行操作，因此，对于一些在高温下容易氧化只能在真空条件下进行熔炼和铸造的合金，就很难使用现有的压铸手段进行生产；而且现有的压铸设备很难实现高熔点合金的生产，这就大大限制了压铸工艺的应用范围。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本较低的真空压铸设备。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型的一种真空压铸设备，

其包括：用于提供压铸用金属原料的料管，与该料管密封连通的、用于成型金属产品形状可控制温度的产品成型部，与该料管动密封配合的、用于将所述金属原料熔炼得到的金属溶液压入上述产品成型部的压杆，其中，还包括：与所述料管连通的、用于将压铸用金属原料送入该料管的送料装置，设置在所述料管上、用于熔化金属原料的熔炼装置；该种真空压铸设备在使用时，利用送料装置将压铸用金属原料送入该料管的送料装置后，对料管和闭合的产品成型部进行抽真空，当料管和产品成型部内的真空度达到指定值后，熔炼装置工作，将金属原料快速熔化，当料管内的金属熔液温度达到指定值后，压杆动作将金属熔液压入产品成型部内，当金属熔液在可控制温度的产品成型部内冷却凝固后，打开产品成型部取出成型的金属产品；因为该种真空压铸设备中将料管和熔炼装置结合为一体，使得本设备的金属原料在料管中可以用熔炼装置加热熔化然后直接进行压铸，较之现有的真空压力铸造设备可以省去对熔炼炉的保护结构，使得真空压铸设备结构简化，成本降低；同时，该种真空压铸设备只需要通过密封材料将料管和产品成型部密封好，然后在使用时对其进行抽真空就可以实现全真空条件下的熔炼和压铸，工艺操作也较现有同类设备更加简单。

在上述结构基础上，其中：

所述送料装置包括：设置在所述料管上的入料口，与所述入料口连通的入料仓，与该入料仓滑动密封配合的送料筒，以及用于对所述入料口进行密封的真空挡板；使用该送料装置时，将真空挡板打开，将送料筒经过入料仓伸入所述料管中，将金属原料顺着送料筒放入料管中，然后抽出送料筒，关闭真空挡板。

在上述结构的基础上，所述入料仓与所述料管呈倾斜角度交叉布置；采用入料仓与所述料管呈倾斜角度交叉布置的方式可以便于熔炼装置的布置。

所述产品成型部包括：具有用于成型金属产品形状的产品型腔的成型模具，用于对该成形模具进行降温的水冷管，用于对该成型模具分模面进行密封的第一密封圈，用于对该成型模具进行抽真空的第一真空阀；使用该产品成型部时，闭合模具，利用第一真空阀对该成型模具进行抽真空，当压杆动作将金属熔液压入成型模具的产品型腔，当水冷管对该成型模具进行降温后，使得产品型腔内的熔液冷却凝固后打开成型模具取出成型的金属产品。

所述料管通过第三密封圈与所述产品成型部密封连通。

作为上述方案的进一步改进，所述熔炼装置为设置在料管上的感应线圈；该感应线圈在料管上通过感应加热熔化料管中的金属原料。

作为上述方案的进一步改进，所述感应线圈为高频感应线圈。

进一步的，所述感应线圈为高频水冷铜感应线圈。

进一步，所述料管包括：与所述熔炼装置配合的用于熔炼提供压铸用金属原料的熔炼料管，与该熔炼料管密封连通的非熔炼料管；其中，所述熔炼料管为采用耐高温、强度高、抗热震性较好、热膨胀系数比较小的无机非金属固体材料制成的熔炼料管。

所述料管上设有用于对该料管进行抽真空的第二真空阀；使用时，利用该第二真空阀对该料管进行抽真空。

所述的熔炼料管为采用耐高温、强度高、抗热震性较好、热膨胀系数比较小的陶瓷材料制成的熔炼料管。

所述的非熔炼料管为钢制料管，该非熔炼料管室温下的内径与所述熔炼料管室温下的内径相同。

所述压杆通过第二密封圈与所述料管动密封配合。

作为上述方案的进一步改进，其中，所述压杆的压杆头上设置有与所述熔炼料管内壁紧密配合的活塞环，该活塞环为采用弹性材质制成的活塞环；该设备在高温下使用时，因为热膨胀系数的不同，陶瓷料管的内径就大于金属料管的内径，在陶瓷料管和钢制料管的连接部位会形成一个台阶，造成会在陶瓷料管内形成残留金属，当打开产品成型部取料时，空气进入到料管中会造成残留金属的氧化，当进行下一个产品生产时这部分氧化物就会进入到金属熔液中从而影响其力学性能，而通过在压杆的压头上设置与所述熔炼料管内壁紧密配合的活塞环的方式，活塞环可以在料管内弹性缩放从而把残留金属熔液带走。

进一步，所述活塞环为横截面为梯形的活塞环；因为该设备在高温下使用时，陶瓷料管和钢制料管的连接部位会形成一个台阶，采用横截面为梯形的活塞环可以顺利通过该台阶，将陶瓷料管中的金属熔液全部带走。

作为上述方案的进一步改进，其中，所述料管外套设有套管，该套管通过第四密封圈与所述料管密封配合。

本实用新型的一种真空压铸设备，通过采用与所述料管连通的、用于将压铸用金属原料送入该料管的送料装置，设置在所述料管上、用于熔化金属原料的熔炼装置；该种真空压铸设备在使用时，利用送料装置将压铸用金属原料送入该料管的送料装置后，对料管和闭合的产品成型部进行抽真空，当料管和产品成型部内的真空度达到指定值后，熔炼装置工作，将金属原料快速熔化，当料管内的金属熔液温度达到指定值后，压杆动作将金属熔液压入产品成型部内，当金属熔液在可控制温度的产品成型部内冷却凝固后，打开产品成型部取出成型的金属产品；因为该种真空压铸设备中将料管和熔炼装置结合为一体，使得本设备的金属原料在料管中可以用熔炼装置加热熔化然后直接进行压铸，较之现有的真空压力铸造设备可以省去对熔炼炉的保护结构，使得真空压铸设备结构简化，成本降低；同时，该种真空压铸设备只需要通过密封材料将料管和产品成型部密封好，然后在使用时对其进行抽真空就可以实现全真空条件下的熔炼和压铸，工艺操作也较现有同类设备更加简单。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为该种真空压铸设备轴向剖视结构示意图；

图2为图1中A区域的放大图示意图。

图3为图1中B区域的放大示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，本实用新型的一种真空压铸设备，其包括：用于提供压铸用金属原料的料管13，与该料管13密封连通的、用于成型金属产品形状可控制温度的产品成型部，与该料管13动密封配合的、用于将所述金属原料熔炼得到的金属溶液压入上述产品成型部的压杆16，其中，还包括：与所述料管13连通的、用于将压铸用金属原料送入该料管13的送料装置，设置在所述料管13上、用于熔化金属原料的熔炼装置11。

该种真空压铸设备在使用时，利用送料装置将压铸用金属原料送入该料管13的送料装置后，对料管13和闭合的产品成型部进行抽真空，当料管13和产品成型部内的真空度达到指定值后，熔炼装置11工作，将金属原料快速熔化，当料管13内的金属熔液温度达到指定值后，压杆16动作将金属熔液压入产品成型部内，当金属熔液在可控制温度的产品成型部内冷却凝固后，打开产品成型部取出成型的金属产品；因为该种真空压铸设备中将料管13和熔炼装置11结合为一体，使得本设备的金属原料在料管13中可以用熔炼装置加热熔化然后直接进行压铸，较之现有的真空压力铸造设备可以省去对熔炼炉的保护结构，使得真空压铸设备结构简化，成本降低；同时，该种真空压铸设备只需要通过密封材料将料管和产品成型部密封好，然后在使用时对其进行抽真空就可以实现全真空条件下的熔炼和压铸，工艺操作也较现有同类设备更加简单。

本具体实施方式中，送料装置包括：设置在所述料管13上的入料口(图中未示出)，与所述入料口连通的入料仓4，与该入料仓4滑动密封配合的送料筒3，以及用于对所述入料口进行密封的真空挡板5；使用该送料装置时，将真空挡板5打开，将送料筒3经过入料仓4伸入所述料管13中，将金属原料顺着送料筒3放入料管13中，然后抽出送料筒3，关闭真空挡板5；入料仓4与所述料管13呈倾斜角度交叉布置；采用入料仓4与所述料管呈倾斜角度交叉布置的方式可以便于熔炼装置11的布置。

本具体实施方式中，产品成型部包括：具有用于成型金属产品形状的产品型腔9的成型模具17，用于对该成形模具17进行降温的水冷管6，用于对该成型模具17分模面进行密封的第一密封圈8，用于对该成型模具17进行抽真空的第一真空阀7；使用该产品成型部时，闭合成型模具17，利用第一真空阀7对该成型模具17进行抽真空，当压杆16动作将金属熔液压入成型模具的产品型腔9，当水冷管6对该成型模具17进行降温后，使得产品型腔9内的熔液冷却凝固后打开成型模具17取出成型的金属产品。

所述料管13通过第三密封圈10与所述产品成型部密封连通。

本具体实施方式中，所述熔炼装置17为设置在料管13上的感应线圈11；该感应线圈11在料管13上通过感应加热熔化料管13中的金属原料，本具体实施方式中该感应线圈11采用水冷铜线圈11；因为感应线圈功圈的功率越大，加热速度越快，由于本实用新型的设备要求将料管13中的金属快速熔化，因此该水冷铜线圈11需要选用比较大的功率；本具体实施方式中水冷铜线圈11选用的功率范围是5KW到100KW，优化功率范围是15KW到50KW；

而感应熔炼另一个重要因素是感应电源的频率，感应线圈中别加热物体的透入深度计算公式如下：δ＝5030(ρ/μf)^0.5，其中ρ为被加热物体的电阻率，μ为被加热物体的相对磁导率，f为电流频率，频率决定了被加热物体的加热深度，频率越高加热深度越浅，频率越低加热深度越大，透热性越好，当被热物体的直径D＝3.5δ＝17605(ρ/μf)^0.5时加热效率最高，因此对于尺寸较大即直径D较大的块状金属材料，感应电源要选择频率较低的电源；而对于尺寸较小即直径较小的小块状金属材料或者颗粒状的金属材料，感应电源要选择频率较低的电源，这样才能在保证大的熔化速度的同时保证加热效率，本设备感应电源的频率范围是1KHz到300KHz，优化范围为30KHz到80KHz。

本具体实施方式中，所述料管13包括：与所述水冷铜线圈11配合的用于熔炼提供压铸用金属原料的熔炼料管12，与该熔炼料管密封连通的非熔炼料管；其中，所述熔炼料管12为采用耐高温、强度高、抗热震性较好、热膨胀系数比较小的无机非金属固体材料制成的熔炼料管12，其中，料管13上设有用于对该料管13进行抽真空的第二真空阀2；使用时，利用该第二真空阀13对该料管13进行抽真空；

本具体实施方式中的熔炼料管12采用耐高温、强度高、抗热震性较好、热膨胀系数比较小的陶瓷材料制成的熔炼料管；非熔炼料管为钢制料管，该非熔炼料管室温下的内径与所述熔炼料管12室温下的内径相同。

该具体实施方式中的陶瓷料管12选用氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、高温非金属材料以及复合陶瓷材料，最好为氧化铝陶瓷，掺有氧化钇的氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷或氮化硅陶瓷，其中性能最好的是氮化硅陶瓷并且陶瓷中主要成分的质量百分数应大于94％，优化的纯度应是大于99％；由于这部分陶瓷管在高温下工作因此需要能经受1300℃的温度，最好是能经受1400到1600℃，这样才可能保证料管在高温高压下长期稳定工作；由于陶瓷料管12在高温高压下工作，因此制成该陶瓷料管12的陶瓷要有比较高的强度和较好的抗热震性，另外该种陶瓷的热膨胀系数不能太大，否则当其受热时会与金属料管之间产生较大的抵触力而发生破裂，本设备中陶瓷套管的热膨胀系数应小于8×10^-6K^-1，最好能小于4×10^-6K^-1。

本具体实施方式中，压杆16通过第二密封圈1与所述料管13动密封配合。

本具体实施方式中，其中，所述压杆16的压杆头上设置有与所述熔炼料管12内壁紧密配合的活塞环18，该活塞环18为采用弹性材质制成的活塞环；该设备在高温下使用时，因为热膨胀系数的不同，陶瓷料管12的内径就大于金属料管的内径，在陶瓷料管12和钢制料管的连接部位会形成一个台阶，如图3所示，造成会在陶瓷料管12内形成残留金属，当打开产品成型部取料时，空气进入到料管中会造成残留金属的氧化，当进行下一个产品生产时这部分氧化物就会进入到金属熔液中从而影响其力学性能，而通过在压杆16的压头上设置与所述熔炼料管12内壁紧密配合的活塞环18的方式，活塞环18可以在料管13内弹性缩放从而把残留金属熔液带走。

进一步，如图2所示，所述活塞环18为横截面为梯形的活塞环18；因为该设备在高温下使用时，陶瓷料管12和钢制料管的连接部位会形成一个台阶，采用横截面为梯形的活塞环18可以顺利通过该台阶，将陶瓷料管12中的金属熔液全部带走。

本具体实施方式中，其中，所述料管13外套设有套管14，该套管14通过第四密封圈15与所述料管13密封配合。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种真空压铸设备，其包括：用于提供压铸用金属原料的料管，与该料管密封连通的、用于成型金属产品形状可控制温度的产品成型部，与该料管动密封配合的、用于将所述金属原料熔炼得到的金属溶液压入上述产品成型部的压杆，其特征在于，还包括：与所述料管连通的、用于将压铸用金属原料送入该料管的送料装置，设置在所述料管上、用于熔化金属原料的熔炼装置。

2.根据权利要求1所述的一种真空压铸设备，其特征在于：所述送料装置包括：设置在所述料管上的入料口，与所述入料口连通的入料仓，与该入料仓滑动密封配合的送料筒，以及用于对所述入料口进行密封的真空挡板。

3.根据权利要求2所述的一种真空压铸设备，其特征在于：所述入料仓与所述料管呈倾斜角度交叉布置。

4.根据权利要求1所述的一种真空压铸设备，其特征在于：所述产品成型部包括：具有用于成型金属产品形状的产品型腔的成型模具，用于对该成形模具进行降温的水冷管，用于对该成型模具分模面进行密封的第一密封圈，用于对该成型模具进行抽真空的第一真空阀。

5.根据权利要求4所述的一种真空压铸设备，其特征在于：所述料管通过第三密封圈与所述产品成型部密封连通。

6.根据权利要求1所述的一种真空压铸设备，其特征在于：所述熔炼装置为设置在料管上的感应线圈。

7.根据权利要求1所述的一种真空压铸设备，其特征在于：所述料管包括：与所述熔炼装置配合的用于熔炼提供压铸用金属原料的熔炼料管，与该熔炼料管密封连通的非熔炼料管；其中，所述熔炼料管为采用耐高温、强度高、抗热震性较好、热膨胀系数比较小的无机非金属固体材料制成的熔炼料管。

8.根据权利要求7所述的一种真空压铸设备，其特征在于：所述料管上设有用于对该料管进行抽真空的第二真空阀；所述压杆通过第二密封圈与所述料管动密封配合。

9.根据权利要求7所述的一种真空压铸设备，其特征在于：所述压杆的压杆头上设置有与所述熔炼料管内壁紧密配合的活塞环，该活塞环为采用弹性材质制成的活塞环。

10.根据权利要求9所述的一种真空压铸设备，其特征在于：所述活塞环为横截面为梯形的活塞环。

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