CN208245779U - 一种大幅面非晶合金薄壁件的成型设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，包括：熔炼装置，包括具有送料口的真空室，真空室内设置有可转动的坩埚及对坩埚内的非晶合金进行加热的加热单元；压射装置，包括料筒和压射单元，料筒的一端为出料口，另一端设有进料口，进料口与真空室密封连接，以接收坩埚内熔融状态的原料；压射单元的一端配于料筒内并与料筒密封连接，以将料筒内的熔融状态的原料压射入模具内；模具，具有与薄壁件形状一致的型腔，型腔与出料口密封连接；抽真空装置，分别与真空室和型腔相连通。应用本实用新型提供的成型设备，可以实现复杂结构以及大幅薄壁件的一次性非晶态成型。

Description

一种大幅面非晶合金薄壁件的成型设备

技术领域

本实用新型涉及非晶合金制备技术领域，更具体地说，涉及一种大幅面非晶合金薄壁件的成型设备。

背景技术

随着非晶合金产业的发展，由于其具有高硬度、高强度、高的弹性极限等力学性能，非晶合金在越来越多的行业中应用，因而也就对非晶合金产品的生产要求越来越高。

由于非晶合金的优异性能，块体非晶合金薄壁件或平面薄板等构件的需求不断上升，此类产品既有优异的各项力学性能，又可以降低厚度，减轻重量，实现节能环保。

对于在块体非晶合金，现有技术中通常是通过铜模浇铸或吸铸等方法获得比较薄的板状零件结构，但是因为浇铸或吸铸时，其合金熔液填充模具的速度和压力等往往比较低，而非晶合金形成非晶体结构时所需要的冷速比较大，一般情况需要大于1000度每秒，所以，使用常规方法不能得到面幅比较大的非晶板材。

综上所述，如何有效地解决大幅面非晶合金薄壁件难以制备等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，该成型设备的结构设计可以有效地解决大幅面非晶合金薄壁件难以制备的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，包括：

熔炼装置，包括具有送料口的真空室，所述真空室内设置有可转动的坩埚及对所述坩埚内的非晶合金进行加热的加热单元；

压射装置，包括料筒和压射单元，所述料筒的一端为出料口，另一端设有进料口，所述进料口与所述真空室密封连接，以接收所述坩埚内熔融状态的原料；所述压射单元的一端配于所述料筒内并与所述料筒密封连接，以将所述料筒内的所述熔融状态的原料压射入所述模具内；

模具，具有与薄壁件形状一致的型腔，所述型腔与所述出料口密封连接；

抽真空装置，分别与所述真空室和所述型腔相连通。

优选地，上述成型设备中，所述加热单元包括设置于所述坩埚外侧的线圈。

优选地，上述成型设备中，所述进料口位于所述坩埚的下方。

优选地，上述成型设备中，还包括设置于所述熔炼装置内用于测量所述合金温度的测温装置。

优选地，上述成型设备中，还包括用于控制所述模具温度的温控装置。

优选地，上述成型设备中，所述模具包括定模和动模，所述定模与所述料筒密封固定连接，所述动模的一端连接有动模板。

优选地，上述成型设备中，所述压射单元包括压射杆和连接于所述压射杆端部的压射冲头，所述压射冲头装配于所述料筒内。

本实用新型提供的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备包括熔炼装置、压射装置、模具和抽真空装置。其中，熔炼装置包括具有送料口的真空室，真空室内设置有可转动的坩埚及对坩埚内的非晶合金进行加热的加热单元；压射装置包括料筒和压射单元，料筒的一端为出料口，另一端设有进料口，进料口与真空室密封连接，以接收坩埚内熔融状态的原料；压射单元的一端配于料筒内并与料筒密封连接，以将料筒内的熔融状态的原料压射入模具内；模具具有与薄壁件形状一致的型腔，型腔与出料口密封连接；抽真空装置，分别与真空室和型腔相连通。

应用本实用新型提供的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，通过熔炼装置将非晶合金加热至熔融状态，压射装置将熔融状态的原料由料筒压射至模具的型腔内，冷却成型出产品。由于压射时的压力高、压射速度快，从而可以实现大面积薄壁件充型，因此可以大大的提高非晶合金的应用面，实现复杂结构以及大幅薄壁结构件的一次性非晶态成型，降低了此类产品的成本，节约了生产能源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个具体实施例的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备的结构示意图。

附图中标记如下：

11.真空室；12.测温装置；13.进料口；14.坩埚；15.真空室抽气口；21.压射杆；22.压射冲头；33.料筒；41.动模板；42.模具；43.模具抽气口。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，以便于成型出大幅面非晶合金薄壁件。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1为本实用新型一个具体实施例的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备的结构示意图。

本实用新型提供的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备包括熔炼装置、压射装置、模具42和抽真空装置。

其中，熔炼装置包括真空室11，真空室11具有送料口，其内设置有可转动的坩埚14及对坩埚14内的合金进行加热的加热单元。通过加热单元感应加热熔化坩埚14内的非晶合金，以得到熔融状态的原料。坩埚14在真空室11内可转动，即与真空室11转动连接，以便于将坩埚14内熔融状态的原料倾倒至料筒33中。具体的，坩埚14的转动轴可以呈水平。并可通过伸缩缸等驱动部件推动坩埚14的转动。具体驱动方式及连接关系等可参考现有技术。坩埚14具体可以为石英坩埚14或其它不导电的耐热材料坩埚14。具体加热单元的结构及工作原理等请参考现有技术，此处不再赘述。

压射装置包括料筒33和压射单元，料筒33的一端为出料口，另一端设有进料口13，进料口13与真空室11密封连接，以接收坩埚14内熔融状态的原料；压射单元的一端配于料筒33内并与料筒33密封连接，以将料筒33内的熔融状态的原料压射入模具42内。压射单元具体而已包括压射杆21和连接于压射杆21前端的压射冲头22，压射冲头22装配于料筒33内，且能够在压射杆21的推动下沿料筒33前后移动，从而将熔融状态的原料压射入模具42的型腔内。

模具42包括公模和母模，二者合模后形成与薄壁件形状一致的型腔，型腔与出料口密封连接。也就是料筒33与模具42密封连接，且使得出料口与型腔连通。

抽真空装置，分别与真空室11和型腔相连通。具体的，真空室11具有真空室抽气口15，模具42上设置有与型腔连通的模具抽气口43，抽真空装置分别与真空室抽气口15和模具抽气口43连通，进而能够将真空室11及型腔抽真空。具体抽真空装置的结构及工作原理等请参考现有技术，此处不再赘述。

应用本实用新型提供的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，通过熔炼装置将非晶合金加热至熔融状态，压射装置将熔融状态的原料由料筒压射至模具42的型腔内，冷却成型出产品。由于压射时的压力高、压射速度快，从而可以实现大面积薄壁件充型，因此可以大大的提高非晶合金的应用面，实现复杂结构以及大幅薄壁结构件的一次性非晶态成型，降低了此类产品的成本，节约了生产能源。

同时，该熔炼装置能够减小真空室11的体积，真空室11内结构简单，而不会在熔炼时引入其它杂质，且有利于抽真空，缩短了抽真空时间，提高了生产效率，降低了生产成本，提高了产品质量

具体的，加热单元包括设置于坩埚14外侧的线圈，线圈与电源连接。也就是在坩埚14外设置线圈，电源能够为线圈供电。进而在线圈接通时，通过线圈对坩埚14加热，以使其感应熔化其内的非晶合金。具体线圈的结构可参考现有技术。

进一步地，进料口13位于坩埚14的下方。即料筒33的进料口13位于坩埚14的下方，从而便于接收坩埚14内熔融状态的原料。根据坩埚14转动的位置，可以相应的设置进料口13的位置，从而使得坩埚14倾倒熔融的原料时，正好落入进料口13内。需要说明的是，料筒33的一端为出料口，另一端与压射单元密封连接。进料口13可以设置于料筒33顶面上原理出料口的一端，具体位置根据坩埚14的位置确定。

在上述各实施例的基础上，还包括设置于熔炼装置内用于测量合金温度的测温装置12。具体测温装置12可以为温度计、温度传感器等。通过测温装置12的设置，能够实时监测熔炼装置内合金温度，从而便于控制熔炼温度并监控非晶合金的熔炼进程，若出现问题也能及时发现。

进一步地，还包括用于控制模具42温度的温控装置。压射装置将熔融状态的原料由料筒压射至模具42的型腔内，冷却成型出产品。通过温控装置控制模具42内的温度，从而便于熔融状态的原料在型腔内成型的控制。具体温控装置的结构请参考现有技术，此处不再赘述。

在上述各实施例中，模具42包括定模和动模，定模与料筒密封固定连接，动模的一端连接有动模板41。动模板41用于与驱动设备连接，进而驱动设备驱动动模板41进而带动动模相对定模往复运动，以合模或开模。合模状态下，定模与动模形成型腔，以成型产品。开模后，则便于将产品取出。具体的，定模上可以开设与压射单元配合的通孔，通孔的一端与料筒33密封连接，另一端与型腔连通，进而压射单元推动熔融状态的原料由料筒压射至型腔内。

优选的，压射冲头22的直径与料筒33的内径相配合，只预留运动配合间隙。料筒33的内径应足够大，以承载熔融状态的合金，料筒33的内径具体可以在30到120mm之间。

采用上述任一种大幅面非晶合金薄壁件的成型装置，工作时具体可以包括以下步骤：

S1：加料并锁模，将非晶合金放入坩埚14内，关闭加料口并将模具42合模后锁模。

具体可以先加料，打开真空仓体加料口，将处理好的非晶合金料放入真空仓体内的加热坩埚14内，关闭加料口。再锁模，具体可以利用锁模机构，将动模合上，形成密封的型腔。锁模机构所使用的锁模力需要大于模内充填时的涨型力，锁模力一般情况大于1000KN。根据需要也可以先锁模再加料，二者的前后顺序不作具体限定。

S2：抽真空，抽真空装置将真空室11及型腔均抽真空至设定真空值。

由于抽真空装置与真空室11及型腔连通，进而在成型前先将其均抽真空，以防止熔炼及成型过程中空气对熔融状态的合金产生不利影响。具体的真空值可根据需要进行设置，此处不作具体限定。

S3：加热，通过加热单元将坩埚14内的非晶合金感应加热熔化到设定温度。

在加热单元为线圈时，通过电源接通线圈，将放入坩埚14内的非晶合金料感应加热熔化到设定温度，具体设定温度的大小可根据非晶合金的不同对应设置，此处不作具体限定。优选的，设定温度为非晶合金熔点以上20℃到300℃。在加热过程中，可以向真空室11内充入保护气体，以防止非晶合金熔化过程中发生氧化等。

S4：倒料，将加热后的熔融状态的原料倾倒入料筒33内。

具体的，可以通过驱动部件推动坩埚14转动，以将其内熔融状态的原料通过料筒33的进料口13倾倒入料筒33内。通过控制驱动部件的动作控制坩埚14的转动速度，也就是控制原料倾倒速度。根据倾倒速度，在倾倒过程中可以对料汤进行保温。

S5：压射成型，压射单元推动料筒内熔融状态的原料，压射到模具42的型腔内，冷却成型为产品。

压射单元包括压射杆21和压射冲头22的情况下，则压射杆21带动压射冲头22推动料筒33内的料汤，即熔融状态的原料，迅速压射到模具42型腔内，冷却成型为所需产品。

S6：开模取件，真空室11放气后将模具42内的产品取出。真空室11放气，打开动模，将模具42内产品取出，并对模具42进行清理。

应用上述大幅面非晶合金薄壁件的成型方法，可以实现非晶合金在真空条件下的快速加热熔化，以及在高压力下的快速模具42充填，从而实现在极短时间内的大面积充型，形成合金非晶态化的大幅面薄壁结构件。

进一步地，抽真空装置将真空室11及型腔均抽真空至设定真空值，具体包括：

抽真空装置将真空室11及型腔均抽真空至设定真空值后，即停止抽气，或者继续抽气直至压射成型开始。也就是抽真空至设定真空值后，既可以通知抽气。为了保证真空效果，也可以持续抽气以维持该设定真空值直至倒料结束，及压射成型开始。具体设定真空值的范围为500Pa-1×10-5Pa。根据需要，也可以相应的调整设定真空值的大小。

在上述各实施例中，压射成型过程中，压射单元的推动速度范围为0.2m/s-1m/s，型腔内的充填速度范围为0.5m/s-0.7m/s，充填压力大于40MPa。通过该工艺参数的控制，能够实现在极短时间内的大面积充型，保证了大幅面薄壁结构件的质量。

以下以一个优选的实施方式为例说明。

在一个优选的实施例中，熔炼装置包括真空室11、测温装置12、进料口13、坩埚14及线圈；压射装置包括压射杆21、压射冲头22、料筒33。

工作时，在控制系统作用下，打开真空室11的进料口13，放入非晶合金原料，然后关闭进料口13。锁模机构推动动模板41，带动模具42合模；开启抽真空装置，通过真空室抽气口15和模具抽气口43对真空室11及型腔抽气，使密封真空室11内的压力达到设定真空值，抽真空系统继续抽气。加热装置的高频电源通过坩埚14周围的线圈对坩埚14内的非晶料块加热熔化到设定温度，旋转坩埚14将料倒入料筒33内，压射单元以设定的速度和压力推动压射冲头22以推动料筒33内的汤料，压射入模具42内极速冷却成型；密封的型腔内真空放气到大气压，打开模具42，取出模具42内的成型产品，清理模具42型腔，进入下一次循环。

具体的，大幅面非晶合金薄壁件成型设备的锁模力为5000KN，模内型腔体积为：200mm*300mm*0.8mm,以锆基非晶合金为原材料，将其熔炼到熔点以上250度时，倒料浇注压射，料筒33内压缩单元的推动速度在0.4到0.8m/s，模内注射速度为5到6m/s，在模具42内可成型出200mm*300mm*0.8mm的大幅块体非晶薄壁板件。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，其特征在于，包括：

熔炼装置，包括具有送料口的真空室，所述真空室内设置有可转动的坩埚及对所述坩埚内的非晶合金进行加热的加热单元；

压射装置，包括料筒和压射单元，所述料筒的一端为出料口，另一端设有进料口，所述进料口与所述真空室密封连接，以接收所述坩埚内熔融状态的原料；所述压射单元的一端配于所述料筒内并与所述料筒密封连接，以将所述料筒内的所述熔融状态的原料压射入模具内；

模具，具有与薄壁件形状一致的型腔，所述型腔与所述出料口密封连接；

抽真空装置，分别与所述真空室和所述型腔相连通。

2.根据权利要求1所述的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，其特征在于，所述加热单元包括设置于所述坩埚外侧的线圈。

3.根据权利要求1所述的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，其特征在于，所述进料口位于所述坩埚的下方。

4.根据权利要求1-3任一项所述的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，其特征在于，还包括设置于所述熔炼装置内用于测量合金温度的测温装置。

5.根据权利要求1-3任一项所述的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，其特征在于，还包括用于控制模具温度的温控装置。

6.根据权利要求1-3任一项所述的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，其特征在于，所述模具包括定模和动模，所述定模与所述料筒密封固定连接，所述动模的一端连接有动模板。

7.根据权利要求1-3任一项所述的大幅面非晶合金薄壁件的成型设备，其特征在于，所述压射单元包括压射杆和连接于所述压射杆端部的压射冲头，所述压射冲头装配于所述料筒内。