CN210188458U - 半固态压铸机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半固态压铸机，包括启动控制单元、过渡控制单元、加速控制单元、填充控制单元、减速控制单元和增压控制单元，所述启动控制单元用于使射料杆的压射速度由0加速到第一速度；所述过渡控制单元用于使射料杆以第一速度运动使入料筒的腔室中充满半固态金属液；所述加速控制单元用于使压射速度加速至第二速度；所述填充控制单元用于使射料杆以第二速度运动以将入料筒中的半固态金属液压射入模具型腔中；所述减速控制单元用于使压射速度减小至第三速度；所述增压控制单元用于当模具型腔中充满半固态金属液时以第三速度压射。通过对压铸过程的分阶段控制以及对压铸速度的精确调节，有效降低卷气概率，提高产品质量。

Description

半固态压铸机

技术领域

本实用新型涉及一种压铸机。

背景技术

随着汽车工业的发展，汽车轻量化对其加速性能、稳定性、经济性起到重要作用。制造商通过采用锻铝替代铸铁或钢制件来解决汽车结构件轻量问题。但由于锻铝件成本高，我国自主品牌乘用车受到价格限制，目前几乎没有应用锻铝件的国产车。为了实现汽车轻型化的需求，业内提出采用半固态金属压铸成型制备的产品来代替锻铝件，其性能与锻铝件相当，而成本则与价格较为便宜的铸铝相当，由此可以满足汽车行业高性价比需求，是实现目标产品轻量化的最佳方法。但是半固态铝合金具有粘度高、补缩效率低的特点，目前的压铸机不能适应粘度高、补缩效率低的特性，压铸过程难以得到有效控制，压铸成型的铝合金容易有铸件缺陷。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的压铸机控制过程不够精确，提供一种能够对各个压铸阶段实现精确控制的用于半固态金属的压铸机。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型还提供一种半固态压铸机，其特点在于，包括一启动控制单元、一过渡控制单元、一加速控制单元、一填充控制单元、一减速控制单元和一增压控制单元，其中，

所述启动控制单元用于使射料杆的压射速度由0加速到第一速度，所述第一速度小于临界速度；

所述过渡控制单元用于使射料杆以第一速度运动使入料筒的腔室中充满半固态金属液，腔室中的气体被排出；

所述加速控制单元用于使压射速度加速至第二速度；

所述填充控制单元用于使射料杆以第二速度运动以将入料筒中的半固态金属液压射入模具型腔中；

所述减速控制单元用于使压射速度减小至第三速度，所述第三速度小于第一速度；

所述增压控制单元用于当模具型腔中充满半固态金属液时以第三速度压射，其中所述临界速度为Garber临界速度。

优选地，其还包括一计算单元，用于根据充满度、半固态金属液前进速度和流态计算得出所述临界速度。

优选地，所述计算单元还用于根据浇注质量、金属密度和冲头直径计算得出所述第一速度、第二速度和第三速度。

优选地，所述半固态金属液为半固态铝液或半固态铝合金液。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：通过对压铸过程的分阶段控制以及对压铸速度的精确调节，有效降低卷气概率，避免入料筒中困有气体，从而避免了铸件缺陷，提高产品质量。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所述的压射系统的局部部件的示意图。

图2为本实用新型一实施例所述的位置传感器的设置示意图。

图3为本实用新型一实施例所述的入料筒和射料杆的设置示意图。

图4为本实用新型一实施例所述的半固态压铸机的结构框图。

图5为本实用新型一实施例所述的压铸控制方法的流程图。

图6为本实用新型一实施例所述的压铸速度和位置关系示意图。

图7-图9分别为依据Garber慢压射理论的压铸速度分别等于、大于和小于临界速度时半固态铝液的形态示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

本实用新型基于铝合金半固态压铸件成形过程的充型与凝固特点，开展半固态压铸设备的结构设计和压力实时多段闭环的模块化控制，满足半固态压铸超低速压射、超宽可调范围、高动态增压、高重复精度等技术需求，开发新型智能化低成本高效率的半固态压铸机和压铸控制方法，来避免铸件缺陷。

参考图1-图9，半固态压铸机包括以下几个主要构成部分：压射系统、机架、头板、中板、尾板、液压系统、控制单元。其中压射系统包括：压射活塞1、压射油缸2、增压缸活塞3、增压缸筒4、伺服流量阀5、位置传感器6、射料杆8、入料筒7等组成，伺服流量阀设置于压射油缸有杆腔油口处，位置传感器6设置于有杆腔油端部且与所述压射油缸的压射活塞杆相连。

其中控制单元包括一启动控制单元11、一过渡控制单元12、一加速控制单元13、一填充控制单元14、一减速控制单元15和一增压控制单元16，其中，

所述启动控制单元11用于使射料杆的压射速度由0加速到第一速度，所述第一速度小于临界速度；

所述过渡控制单元12用于使射料杆以第一速度运动使入料筒的腔室中充满半固态金属液，腔室中的气体被排出；

所述加速控制单元13用于使压射速度加速至第二速度；

所述填充控制单元14用于使射料杆以第二速度运动以将入料筒中的半固态金属液压射入模具型腔中；

所述减速控制单元15用于使压射速度减小至第三速度，所述第三速度小于第一速度；

所述增压控制单元16用于当模具型腔中充满半固态金属液时以第三速度压射，

其中所述临界速度为Garber临界速度(依据Garber慢压射理论的临界速度)。参考图7-图9，分别示出了压铸速度等于、大于和小于临界速度时的情况，压铸机开始压铸时，当压铸速度大于等于临界速度，入料筒7中会被半固态铝液10困有气体，造成铸件缺陷；当压铸速度小于临界速度，入料筒7中充满半固态铝液10，避免困有气体造成铸件缺陷，提升产品合格率。

所述半固态压铸机还包括一计算单元17，用于根据充满度、半固态金属液前进速度和流态计算得出所述临界速度。所述计算单元17还用于根据浇注质量、金属密度和冲头直径计算得出所述第一速度、第二速度和第三速度。

所述半固态金属液为半固态铝液或半固态铝合金液，例如铝镁合金液。

智能压射过程多段控制：慢速启动段、过渡段、匀加速段、填充段、减速段、增压段等(如图6)，可根据压铸过程中半固态铝液在入料筒及型腔中的状态调整压射速度，避免困有气体造成铸件缺陷，更适合复杂压铸工艺要求。

参考图5和图6，以半固态铝液为例，介绍本实用新型所述的压铸控制方法。

步骤100：使射料杆的压射速度由0加速到第一速度，所述第一速度小于临界速度；

步骤101：使射料杆以第一速度运动使入料筒的腔室中充满半固态金属液，腔室中的气体被排出；

步骤102：使压射速度加速至第二速度；

步骤103：使射料杆以第二速度运动以将入料筒中的半固态金属液压射入模具型腔中；

步骤104：使压射速度减小至第三速度，所述第三速度小于第一速度；

步骤105：当模具型腔中充满半固态金属液时以第三速度压射，

其中所述临界速度为Garber临界速度。

其中步骤102中为匀加速。

参考图6，压射时，压射速度由0加速到小于临界速度的第一速度，此过程为慢速启动段a。然后射料杆以第一速度向前运动，让入料筒中上腔充满半固态铝液排出气体，此过程为过渡段b。入料筒中气体排出后，压射速度加速至最大压射速度(第二速度)，此过程为匀加速段c。然后射料杆以最大运动速度向前运动，将入料筒中的半固态铝液压射入模具型腔中，此过程为填充段d。在高速充填结束前减速，吸收锤头的机械惯性，消除峰压对金属液和模具的冲击，这样既可提高铸件外观质量又可防止飞边，此过程为减速段e。当模具型腔充满半固态铝液时，压射系统执行增压命令，至铸件成型结束，此过程为增压段f。

压射油缸的全行程细分若干个位置检测点。在油缸有杆腔油口处设置伺服流量阀控制油缸活塞杆运动速度，在油缸有杆腔油端部设置磁感应位置传感器，压铸机首次射料压铸前在控制界面中直接输入各位置监测点所要求达到的压射速度。射料压铸时，控制器通过0-10V电压控制信号控制伺服流量阀阀芯开口度的大小，使压射油缸出口的液压油流量通过伺服流量阀得到精准控制，从而实现压射材料运动速度的精准控制。磁感应位置传感器反馈实际压射时的位置信号至控制器，控制器根据压射油缸活塞杆通过该位置的时间以及所经过的位移可计算出通过该位置的速度，再与设定速度进行运算比较，根据比较结果，实时微调整控制信号控制伺服阀阀芯开口度的大小，使实际压射速度得到精准控制。

对于压射工艺参数智能计算及自动分段，用户只需通过人机界面输入浇注质量、合金种类(密度)、冲头直径等基本参数，系统可以模拟计算出匀加速、过渡速度等速度值和速度切换位置。以方便工艺调整对比、参考。运用Garber慢压射理论关于充满度、合金前进速度、流态(流动时波浪高度)之间的函数关系，模拟计算出如图7-图9所示流态的临界速度，可以有效降低卷气概率。负反馈的闭环控制系统：可以保证工艺参数重复精度。

瞬时建压对压铸件内部致密性问题意义重大，通过应用高处理速度的工业pc与定制版高频响伺服阀组成的实时控制系统，把从数据采集到响应输出时间控制在5ms以内，再加上伺服阀、单向阀动作时间，总共在15ms以内。

另外半固态和液态模锻压力成型对金属的工作压力要求较高：例如不低于65MPa；通过以下方案来提供和保障足够的压射力。针对特定产品设计专用压射机构：1)、适当加大压射缸内径,增大射料油缸受力面积。2)、通过加大液压系统压力，实现高压射力要求。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种半固态压铸机，其特征在于，包括一启动控制单元、一过渡控制单元、一加速控制单元、一填充控制单元、一减速控制单元和一增压控制单元，其中，

所述启动控制单元用于使射料杆的压射速度由0加速到第一速度，所述第一速度小于临界速度；

所述过渡控制单元用于使射料杆以第一速度运动使入料筒的腔室中充满半固态金属液，腔室中的气体被排出；

所述加速控制单元用于使压射速度加速至第二速度；

所述填充控制单元用于使射料杆以第二速度运动以将入料筒中的半固态金属液压射入模具型腔中；

所述减速控制单元用于使压射速度减小至第三速度，所述第三速度小于第一速度；

所述增压控制单元用于当模具型腔中充满半固态金属液时以第三速度压射，

其中所述临界速度为Garber临界速度。

2.如权利要求1所述的半固态压铸机，其特征在于，其还包括一计算单元，用于根据充满度、半固态金属液前进速度和流态计算得出所述临界速度。

3.如权利要求2所述的半固态压铸机，其特征在于，所述计算单元还用于根据浇注质量、金属密度和冲头直径计算得出所述第一速度、第二速度和第三速度。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的半固态压铸机，其特征在于，所述半固态金属液为半固态铝液或半固态铝合金液。

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