CN201618837U

CN201618837U - 一种非晶合金真空射料装置及包括该真空射料装置的压铸机

Info

Publication number: CN201618837U
Application number: CN2009202620380U
Authority: CN
Inventors: 孙帅
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2009-12-26
Filing date: 2009-12-26
Publication date: 2010-11-03
Anticipated expiration: 2019-12-26

Abstract

本实用新型提供了一种非晶合金真空射料装置及包括该真空射料装置的压铸机，其中，该真空射料装置包括料筒，以及可在所述料筒内往复运动的压射部件，在料筒上设有进料口和出料口，在料筒进料口处设有冷却装置，在出料口处设有加热装置，同时还提供了一种具有该射料装置的压铸机，本实用新型可用于非晶合金成型，其优点是：采用流变成型的温度相对较低，对成型模具材料的要求和损耗都明显降低。

Description

一种非晶合金真空射料装置及包括该真空射料装置的压铸机

技术领域

本实用新型涉及压铸机，尤其涉及一种压铸机的真空射料装置。

背景技术

压力铸造简称压铸，是一种将合金的熔融体倒入料简内，通过压力将熔融体以高速充填模具的型腔，并使熔融体在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。随着熔融体冷却过程的加压铸造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织形成锻态的破碎晶粒，毛坯的综合机械性能得到显著的提高。另外，该工艺生产出来的毛坯，具有很好的外表面光洁度。

与晶态合金相比，非晶合金由于在强度、硬度、冲击断裂能及耐腐蚀性等方面具有明显的优势，从而引起各国学者的重视。自从20世纪年代大块非晶合金成分选择的三条原则提出后，大块非晶合金的制备取得了突破性的进展，不但发展出如Fe、Co、Zr、Ni、Mg、Pd、Ti、Cu、Nd、La等多种大块非晶合金材料系列，而且所获得的非晶合金尺寸和所需要的临界冷却速度也更具有实用意义。如Zr基大块非晶合金的临界冷却速度达到10K/s以下，最大厚度可达30mm，完全可以通过普通金属型铸造法制备出用于结构材料的非晶合金材料。

对于具有明显的玻璃转变、非常高的过冷液态稳定性和反晶化热稳定性的非晶合金，采用金属型铸造方法制备非晶合金零件的首选。中国实用新型专利CN200720119374.0提供了一种压铸大块非晶合金的装置，它包括铜模、加热容器、喷嘴和压射装置，其中加热容器上设有加料口，喷嘴与铜模的型腔相连通，压射装置固定在加热容器中，喷嘴与压射装置相连通。此装置可用于铸造生产体积较大和结构复杂的产品。但由于非晶合金的液相温度区域较高，一般的模具材料无法满足如此高的压铸温度，而且非晶合金非常容易与模具材料发生侵蚀作用，造成模具损耗非常大，生产成本高。

块体非晶合金在室温无论是采用机加工还是塑性加工，其成型加工都十分困难，是阻碍非晶合金材料应用的主要障碍之一。但块体非晶合金在过冷液相区的较高温度和较低应变速率条件下，其应变速率敏感指数m值接近1，其塑性变形呈牛顿粘性流动特征，是理想的超塑性材料。而且其较低的可加工温度，使其在模具材料的选用、减少对模具的热冲击方面更具优势，很多学者投入大量精力研究利用非晶超塑性精密加工，克服非晶合金的铸造和室温加工中存在困难，国内外有都有很多非晶合金超塑性成型相关专利，但没有能够有效的解决非晶合金在低温条件下进行超塑性成型的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是克服现有技术中，非晶合金压铸设备无法对非晶合金进行低温超塑性成型的问题。

鉴于上述目的，本发明提供一种用于非晶合金压铸机的真空射料装置，该真空射料装置包括料筒，以及可在所述料筒内往复运动的压射部件，在料筒上设有进料口和出料口，在料筒进料口处设有冷却装置，在出料口处设有加热装置。

本实用新型还提供一种非晶合金压铸机，所述压铸机包括熔炼室、模具、真空射料装置，所述熔炼室和所述模具分别与所述真空射料装置密封连接，所述的真空射料装置包括料筒，以及可在所述料筒内往复运动的压射部件，在料筒上设有进料口和出料口，在料筒进料口处设有冷却装置，在出料口处设有加热装置。

与现有的非晶合金压铸设备相比，本实用新型的非晶合金压铸机可以实现非晶在低温条件下进行超塑性成型，制备体积较大和结构复杂的非晶合金产品，从而提高模具使用寿命以及产品非晶化程度避免高温熔体对模具的侵蚀，产品晶化断裂现象。

附图说明

图1为本实用新型提供的用于非晶合金压铸机的非晶合金真空射料装置的剖视图；

图2为本实用新型的压铸机的构造的剖视图；

具体实施方式

现有技术中存在非晶合金压铸设备，但是这些压铸设备无法控制熔体在填充模具时的温度，非晶合金熔体在高温条件下对于压铸模具具有很强的高温腐蚀，因此，压铸模具损耗很大，由此制备的非晶合金产品由于无法准确控制温度，因而造成了产品晶化断裂现象严重的现象。发明人通过大量的实验发现，非晶材料的超塑性性能对应变速率和变形温度非常敏感，只有在过冷液相区的较高温度和较低应变速率条件下，才能保证非晶合金的应变速率敏感指数m值接近1，而此时非晶合金的塑性变形呈现牛顿粘性流动特征，粘度不随应变速率的改变而改变；反之在低温、高应变速率条件下，非晶合金的m值小于1，其塑性变形呈现非牛顿粘性流动特征，粘度随应变速率的增加而增加。一般说来，非晶合金的超塑性成型须在较高温度和很低的成型速率条件下进行，因此超塑性成型不能加工非常复杂的零件，对非晶合金的温度控制要求也很高，温度控制不好就会造成裂纹或者非晶晶化现象，造成非晶合金材料性能迅速下降，且用现有技术生产非晶合金其生产过程要求准备好的非晶原料再进行升温成型，因此生产流程较长，造成能源的浪费，同时生产效率低。

为此，本实用新型提供一种用于非晶合金压铸机的非晶合金真空射料装置100，该真空射料装置100包括料筒150，以及可在所述料筒150内往复运动的压射部件140，在料筒150上设有进料口151和出料口152，在料筒进料口处设有冷却装置170，在出料口处设有加热装置180。

以及一种非晶合金压铸机，所述压铸机包括熔炼室200、模具300、真空射料装置100，所述熔炼室200和所述模具300分别与所述真空射料装置100密封连接，所述的真空射料装置100包括料筒150，以及可在所述料筒150内往复运动的压射部件140，在料筒150上设有进料口151和出料口152，在料筒进料口处设有冷却装置170，在出料口处设有加热装置180。

其中对于料筒的平均直径为30-50mm，冷却装置可以为盘管冷却器或蛇管冷却器，加热装置可以为感应加热装置或电阻棒加热装置，而冷却装置的长度为料筒长度的1/4-1/2，加热装置的长度为料筒长度的1/4-1/3，设置加热装置的目的是保持非晶合金的温度在过冷液相区内，如果加热装置长度太长则浪费了能源，只要保证非晶合金进入模具300时温度在T_g-T_nose即可，其中T_g为玻璃化转变温度，而T_nose为最容易形成非晶的温度，在现有技术中，非晶合金压射时的压射温度要高于非晶合金的熔融温度，而T_nose温度小于非晶合金的熔融温度，因此，本实用新型所提供的非晶合金压铸机射料装置的工作温度，要远小于现有技术中的压射装置的工作温度。当非晶合金在T_g-T_nose温度范围内时，非晶合金具有超塑性，因此只要将非晶合金的温度保持在T_g-T_nose范围内，即可保持非晶合金具有良好的加工性能。

由于冷却装置或加热装置是沿料筒设置，而且冷却装置或加热装置是通过对部分料筒加热或冷却来实现对非晶合金冷却或加热，因此，所述的冷却装置的长度实际上指冷却装置冷却区域的长度，而加热装置的长度也指的是加热装置实际加热区域的长度，而且对于冷却装置的位置也没有严格限定，只要能够保证将从进料口进入的非晶合金熔体冷却至T_nose以下即可，优选设置在进料口处，同样对于加热装置设置的位置也没有严格的限定，只要能够保证非晶合金最终从出料口流出时温度保持在T_g-T_nose范围即可。

由于采用本发明所提供的非晶合金压铸机时，是将非晶合金从液相线温度导入成型料筒内以大于非晶临界冷却速度冷却至T_nose以下的过冷液相区，然后对处于过冷却液相区非晶合金进行流变成型出非晶零件，而本发明中非晶合金的冷却控制通过采用具有温度梯度的料筒实现，在料筒的一端控制温度为非晶合金过冷液相区温度，为实现上述的功能，将非晶合金先导入料筒冷端从而获得足够的冷却速度，待非晶合金温度降至T_nose时，用压射机构将非晶合金慢慢转移到料筒的出料端，此时要保持非晶合金温度在T_g-T_nose范围内，因此在出料端对非晶合金进行加热，通过温度控制非晶合金温度在过冷液相区温度范围内，保证非晶合金处于可进行超塑性流变成型的状态。

料筒的冷端温度控制可采用在进料口151处设置盘管冷却器或蛇管冷却器，并在冷却管内通循环水或其他冷却介质来实现，料筒的出料口152处设置有感应加热装置或电阻棒加热装置，通过设置加热装置来控制非晶合金在出料口的温度。

本实用新型中液态非晶合金先导入料筒料进料端，由于在进料端设置有冷却装置，因此液态非晶在料筒内向周围介质快速传热，这样可以保证非晶的以大于临界冷却速率冷却下来。当非晶合金温度降到T_nose以下的温度时，压射杆将非晶合金转入料筒出料端，而在出料端由于设置有加热装置，从而使非晶合金温度停留于过冷液相区温度范围之内，从而可使非晶合金保持较低的粘度，保证了非晶合金进行流变成型的流变性能。

图2所示为本实用新型的压铸机的构造的剖视图，本发明所提供的非晶合金压铸机包括熔炼室200、模具300、真空射料装置100，所述熔炼室200和所述模具300分别与所述真空射料装置100密封连接，所述的真空射料装置100包括料筒150，以及可在所述料筒150内往复运动的压射部件140，在料筒150上设有进料口151和出料口152，在料筒进料口处设有冷却装置170，在出料口处设有加热装置180。

本实用新型所提供的非晶合金压铸机的工作流程如下：在真空条件下，将称重好的合金坯料在熔炼室200中制备得到液态非晶合金，液态非晶合金的温度在T_m以上，控温系统控制料筒两端的温度。将熔炼处理好的液态非晶合金通过进料口151进入料筒150，进入料筒150后液态非晶合金通过设置在进料口处的冷却装置170对液态非晶合金进行冷却，将液态非晶合金冷却至T_nose-T_g，然后依靠压射部件140慢慢将非晶合金转入料筒用加热装置180加热的区间，将非晶合金温度保持在T_g-T_nose温度范围内时，用压射部件快速将非晶合金料向前推进，非晶合金进入模具内，在模具内，将非晶合金以1-1000K/S的速度冷却至T_g以下，获得非晶合金样品。

所述真空射料装置还包括设置在所述压射部件140与料筒150之间，以使所述压射部件140与料筒150形成密封的密封体130。优选地，采用胶圈等静压密封或磁力密封等密封方式达到密封的目的。因此压射部件140可以在驱动下在料筒150内往复运动。

在压铸过程中，压射区域是指从熔炼室200落入料筒150中的熔融体被压射部件140推压填充到模具300的过程中压射部件140与熔融体运动经过的区域。所述压射区域由所述真空射料装置的内部区域、浇注通道的内部区域和模具300的内部区域组成。由于所述料筒150的一端与模具300为密封连接，并且料筒150与位于其上方的熔炼室200也是密封连接，因此对所述真空射料装置100实现真空也就是对压射区域实现了真空。

本发明所提供的一种非晶合金压铸机，所述压铸机包括熔炼室200、模具300、真空射料装置100，所述熔炼室200和所述模具300分别与所述真空射料装置100密封连接，所述的该真空射料装置100包括料筒150，以及可在所述料筒150内往复运动的压射部件140，在料筒150上设有进料口151和出料口152，在料筒进料口处设有冷却装置170，在出料口处设有加热装置180。

压铸过程中，熔融体从熔炼室200落入料筒150中，经过冷却，然后，压射部件140高速经过料筒150，并将料筒150中的熔融体推压至出料口152处，由于在出料口152处设置有加热装置，通过加热装置对非晶合金进行熔融，使得非晶合金温度保持T_g-T_nose范围内，然后经压射部件140推压至模具300中冷却成型。在整个压射过程中，真空射料装置100、熔炼室200和模具300一直是一个真空密封的整体，因此原料一直处于真空保护状态，不会被氧化，本实用新型通过控制非晶合金在加工时的温度，使非晶合金在压射过程中保持在T_g-T_nose温度范围内，从而对非晶合金进行塑性流变加工，一方面使得非晶合金可以在较低温度下进行塑性加工，同时避免了非晶合金在高温时对模具的腐蚀，另外一方面降低了非晶合金的生产成本，降低了能耗。

Claims

1.一种用于非晶合金压铸机的真空射料装置(100)，其特征在于，该真空射料装置(100)包括料筒(150)，以及可在所述料筒(150)内往复运动的压射部件(140)，在料筒(1 50)上设有进料口(1 5 1)和出料口(152)，在料筒进料口处设有冷却装置(170)，在出料口处设有加热装置(180)。

2.根据权利要求1所述的真空射料装置(100)，其特征在于，所述料筒(150)的平均直径为30-50mm。

3.根据权利要求1所述的真空射料装置(100)，其特征在于，所述真空射料装置(100)还包括设置在所述压射部件(140)与料筒之间，以使所述压射部件(140)与料筒形成密封的密封体(130)。

4.根据权利要求1所述的真空射料装置(100)，其特征在于，所述的冷却装置(150)为盘管冷却器或蛇管冷却器。

5.根据权利要求1所述的真空射料装置(100)，其特征在于，所述的加热装置(180)为感应加热装置或电阻棒加热装置。

6.根据权利要求1所述的真空射料装置(100)，其特征在于，所述的冷却装置的长度为料筒长度的1/4-1/2。

7.根据权利要求1所述的真空射料装置(100)，其特征在于，所述的加热装置的长度为料筒长度的1/4-1/3。

8.一种非晶合金压铸机，所述压铸机包括熔炼室(200)、模具(300)、真空射料装置(100)，所述熔炼室(200)和所述模具(300)分别与所述真空射料装置(100)密封连接，所述的真空射料装置(100)为权利要求1-7中任意一项所述的真空射料装置。