CN217044520U - 一种背压式高真空压力铸造压射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背压式高真空压力铸造压射装置，其特征在于包括：压室，压射冲头，压射活塞杆、分流锥、纯惰性气体供给装置和油性气体供给装置；通过产生气体背压，一方面阻止金属液进入压射冲头和压室内壁的间隙中；另一方面形成背压气室，将升液管中的金属液与压室和压射冲头分隔，避免高温金属液与压室和压射冲头长时间直接接触。本实用新型旨在高真空压力铸造过程中，同时实现压室内部良好密封性和压射冲头的灵活通过性，延长密封元件寿命；并且，在连续铸造过程中，加压保温炉内压力保持恒定，无需频繁增压和泄压。

Description

一种背压式高真空压力铸造压射装置

技术领域

本实用新型涉及高真空压力铸造技术领域，特别涉及一种便于密封、可提供背压的压射装置及压铸方法。适应于压铸和挤压。

背景技术

压铸是一种利用高压强制将金属熔液压入形状复杂的金属模内的一种精密铸造法。具有压铸成形周期短、生产效率高等优点，但由于金属液填充速度快，模具型腔中的气体及金属液中析出的气体来不及排出而导致铸件内部产生缩孔，降低铸件的力学性能和内部质量，限制了压铸件的应用领域。

为了避免铸件内部出现气孔缺陷，真空压铸的铸造方法被提出并成功地解决了气孔问题。高真空压铸的关键技术是降低压室和型腔的真空度，且能够保持在5Kpa以下的高真空状态。

这方面的应用研究由来已久，如引用专利1至引用专利3所述。

引用专利1。中国专利：CN102909335B，一种双向抽真空的高真空压铸装置，公开了一种通过在料筒上增加抽真空点，与模具上抽真空构成双向抽真空系统。采用这种双向抽真空方式，可以在很短时间内使压室和型腔内的真空度达到100mbar以内，适用于对气孔有很高要求的压铸件。

引用专利2。中国专利：CN102145381B，一种高真空压铸用真空装置，采用直接利用压射油缸中的压力变化信号来驱动真空阀的关闭及控制快速压射动作，具有控制精度高、设置维护简便、故障率低、使用寿命长的优点。

引用专利3。中国专利：CN106552917B，一种用于合金压铸成形的高真空压铸模具，在模角处设置了抽真空管路，有效防止顶针板处密闭腔体中气体对铸件型腔真空度的影响。将顶杆设计为阶梯轴形状，进而与动模板之间形成面密封结构，通过密封元件实现了高效密封。

由于铸造过程频繁遭遇热、力冲击，上述技术无法实现压室稳定地保持其密封性；特别是压射冲头在保证其与压室的良好密封性的同时，还要在压室内部频繁移动，密封元件经常出现磨损、失效问题，影响高真空压力铸造设备的连续工作稳定性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型提供一种背压式高真空压力铸造压射装置及铸造方法。本实用新型所采取的技术方案是：通过形成气体背压力，阻止金属液进入压射冲头和压室内壁之间的间隙当中；同时，通过背压气室，将升液管中的金属液与压室和压射冲头分隔，避免高温金属液与压室和压射冲头长时间直接接触。上述技术特征既能保证压室和型腔真空度，增强压室密封性，延长密封元件的使用寿命；同时还实现了在连续铸造过程中，加压保温炉内压力能够保持恒定，无需频繁增压和泄压。

本实用新型所采取的具体技术方案是：一种背压式高真空压力铸造压射装置包括：压室，压射冲头，压射活塞杆、分流锥、纯惰性气体供给装置和油性气体供给装置；所述压室内设置容纳空间；压室下方设置有浇注口，所述浇注口也用作升液管安装接口；压室上方设置有抽真空口，所述抽真空口与抽真空装置连通；所述压射冲头位于压室内部，压射冲头与所述压射活塞杆通过螺纹连接在压室的一侧沿压室长度方向移动；所述分流锥设置在压室的另一侧，沿压室长度方向移动启闭压室；

所述压射冲头圆柱面下侧设置有轴向盲孔A与所述压室下方浇注口连通，所述轴向盲孔A与压射冲头内部的径向盲孔B连通；所述径向盲孔B又与压射活塞杆内部的轴向通道C连接；所述轴向通道C的末端连接纯惰性气体供给装置；通入所述压室浇注口的惰性气体可提供背压的作用，使升液管中的金属液与压室之间留有一定的距离，可减少压室和冲头接触高温金属液的时间；此外，通入的惰性气体和金属液一同进入压室时，可对金属液进行冲洗去除其中的融入的气体，同样能够降低铸件内部气孔产生的概率；

所述压射冲头外圆柱面上侧设置有两处径向盲孔，与压射冲头内部的轴向盲孔连通；所述轴向盲孔又与压射活塞杆内部的轴向通道连接，连接油性惰性气体供给装置；

所述压射冲头外圆周面对称设置有耐热密封垫圈A和耐热密封垫圈B；所述耐热密封垫圈A和耐热密封垫圈B安装在压射冲头外圆周面的两侧，距离压射冲头端面的距离100mm-200mm；

在冲头带动密封垫圈快速运动时，由于重力作用下，密封垫圈上部与压室之间容易产生间隙，使外部气体进入压室和型腔，降低真空度；通入的油性惰性气体在耐热密封垫圈的中部产生背压作用，使得密封垫圈与压室之间更加紧实，增强密封效果。此外，油性惰性气体还可以对密封圈和冲头进行冷却，可增加其使用寿命。

附图说明

图1是装置结构剖视示意图。

图2是压射冲头局部放大示意图。

图3是分流锥半开启状态示意图。

图4是升液管内背压气室示意图。

图中，1，压射活塞杆；2，压射冲头；3，压室；4，分流锥；5，组合胀环A；6，耐热密封垫圈A；7，耐热密封垫圈B；8，组合胀环B；9，纯惰性气体供给装置；10，油性惰性气体供给装置；11，气阀A；12，气阀B；110，轴向通道A；120，轴向通道B；210，径向盲孔A；220，轴向盲孔A；231径向盲孔B；232，径向盲孔C；240，轴向盲孔B；310，浇注口；320抽真空口；399，升液管；400，金属液；401，背压气室。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例一。

如图1所示，本实用新型提出的一种背压式高真空压力铸造压射装置，包括：压室3，压射冲头2，压射活塞杆1、分流锥4、纯惰性气体供给装置9和油性气体供给装置10。

如图4所示，压室3内设置有容纳空间；压室3下方设置有浇注口310；浇注口310与升液管399连通；升液管399另一端插入加压保温炉并且位于炉内金属液液面下方；

压室3上方设置有抽真空口320，抽真空口320连接抽真空装置；

压射冲头2位于压室3内部；压射冲头2与压射活塞杆1通过螺纹连接，在压室3内部沿压室3长度方向移动；分流锥4设置在压室3的另一侧，沿压室3长度方向移动，开启或封闭压室3；

压射冲头2圆柱面下侧设置有径向盲孔A210；

所述径向盲孔A210位于压射冲头2本体的中部，与压射冲头内部的轴向盲孔A220连通；轴向盲孔A220与压射活塞杆1内部的轴向通道A110连接；

所述轴向通道A110的末端依次连接气阀A11和纯惰性气体供给装置9；

本实施例的技术特征进一步包括：压射冲头2外圆柱面上侧设置有径向盲孔B231和径向盲孔C232；两处径向盲孔均与压射冲头2内部的轴向盲孔B240连通；轴向盲孔B240又与压射活塞杆1内部的轴向通道B120连接；

轴向通道B120的末端依次连接气阀B12和油性惰性气体供给装置10；

如图2所示，该压射装置进一步包括：压射冲头2外圆周面对称设置有耐热密封垫圈6和耐热密封垫圈7；耐热密封垫圈6和耐热密封垫圈7安装在压射冲头外圆周面的两侧，距离压射冲头端面的距离100mm-200mm；

压射冲头2外圆柱面下侧径向盲孔A210的开孔位置位于耐热密封垫圈A6和耐热密封垫圈B7之间；

压射冲头2外圆柱面上侧径向盲孔B231和径向盲孔C232的开孔位置分别位于耐热密封垫圈A6和耐热密封垫圈B7中部。

如图2所示，该压射装置进一步包括：压射冲头2外圆周面对称设置有组合胀环A5和组合胀环B8；所述组合胀环A5和组合胀环B8都分别由一层铍青铜环套一层模具钢环组成，分别安装在压射冲头2两端，并且与压射冲头2端面齐平；

使用上述一种背压式高真空压力铸造压射装置，包括如下步骤：

步骤一，铸造准备，如图1所示；

分流锥4将压室3一侧封闭；

压射冲头2外圆柱面下侧径向盲孔A210与压室3下方浇注口310连通；油性惰性气体供给装置10和纯惰性气体供给装置9供气；气阀A11和气阀B12开启；

油性惰性气体流经轴向通道B120、压射冲头2内部的轴向盲孔B240、压射冲头2外圆柱面上侧径向盲孔B231和径向盲孔C232到达耐热密封垫圈A6和耐热密封垫圈B7中部；油性惰性气体中的润滑油微液滴进入所述耐热密封垫圈A6、耐热密封垫圈B7和压室3内壁的间隙，产生气体背压，实现冲头更好的密封性；产生润滑效果并增加密封元件和冲头使用寿命；

同时，油性惰性气体产生气体背压，阻碍压室3内的金属残渣和颗粒物粉尘进入耐热密封垫圈B7和压室3内壁的间隙中；

纯惰性气体流经轴向通道A110、压射冲头2内部的轴向盲孔A220、压射冲头2外圆柱面上侧径向盲孔A210进入浇注口310；

如图4所示，纯惰性气体产生气体背压，形成背压气室401，将升液管399中的金属液400与压室3分隔，避免高温金属液400与压室3和压射冲头2长时间直接接触；

抽真空装置工作，压室3和型腔内部形成真空，真空度5kPa以下；

步骤二，压室充液；压射活塞杆1水平拉出压室3，带动压射冲头2向远离分流锥4的方向回退，浇注口310与压室3连通；同时，关闭与压室上方抽真空口320相连通的抽真空装置；

由于金属液400压力高于压室3压力，在压力作用下，背压气室401内的纯惰性气体通过浇注口310进入压室3；加压保温炉中的金属液经过升液管也进入压室3；当加压保温炉内压力与压室3内部压力平衡时，压室3无法进入更多的金属液400；但由于纯惰性气体与金属液400不发生化学反应，且纯惰性气体在金属液400中的溶解度很低，纯惰性气体会在压室3内部空间的顶部聚集。

步骤三，开启分流锥。分流锥4向远离压室3的方向平移；由于压室3和型腔之间存在压力差，压室3内的金属液400进入型腔；在所述压室3内的金属液400进入型腔的过程中，压射活塞杆1带动压射冲头向分流锥4方向平移，按照快压-增压-保压-冷却的预定工艺进行高真空压力铸造。

实施例二。

实施例二与实施例一的区别技术特征在于：

分流锥4的锥体截面形状为梯形，与金属液接触侧的底角角度45-92°；

在实施步骤二-压室充液的同时，分流锥4提前开启；

所述分流锥4提前开启的动作为分流锥4向远离压室3的方向平移0.1-10mm；那么，步骤一在压室3顶部聚集的纯惰性气体会通过分流锥4与压室上侧打开的微小间隙提前进入型腔，进而被与型腔连接的抽真空装置排除；

当压室3冲液完成的同时，将分流锥4重新关闭，此时压室内部仅残留少量纯惰性气体，随后进行步骤三的开启分流锥作业。

实施例一和实施例二中所述的纯惰性气体优选氩气和氮气之一或两者混合；纯惰性气体的供气压力小于加压保温炉的炉内压力；纯惰性气体的供气压力控制在加压保温炉的炉内压力的压射压力的50-98%；纯惰性气体的供气压力越大，形成的背压气室401体积越大。

实施例一和实施例二中所述的油性惰性气体优选氩气和氮气之一或两者混合；油性惰性气体的供气压力大于压室3内最大压力；油性惰性气体的供气压力控制在压射压力的1.1至1.5倍之间；油性惰性气体掺杂润滑油微滴，所述润滑油微滴总体积占混合气体总体积不低于10%，所述润滑油微滴的直径5-50微米。

实施例一和实施例二在实施过程中，加压保温炉内压力保持恒定，无需频繁增压和泄压。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种背压式高真空压力铸造压射装置，其特征在于包括：压室(3)，压射冲头(2)，压射活塞杆(1)、分流锥(4)、纯惰性气体供给装置(9)和油性惰性气体供给装置(10)；

所述压室(3)设置有容纳空间；压室(3)下方设置有浇注口(310)，所述浇注口(310)与升液管(399)连通；升液管(399)另一端插入加压保温炉并且位于炉内金属液液面下方；加压保温炉内压力保持恒定；

压室(3)上方设置有抽真空口(320)；抽真空口(320)连接抽真空装置；

压射冲头(2)位于压室（3）内部；压射冲头(2)与压射活塞杆(1)连接，在压室(3)内部沿压室(3)长度方向移动；分流锥(4)设置在压室(3)的另一侧，沿压室(3)长度方向移动，开启或封闭压室(3)；

压射冲头(2)圆柱面下侧设置有径向盲孔A(210)；

所述径向盲孔A(210)位于压射冲头(2)本体的中部，与压射冲头(2)内部的轴向盲孔A(220)连通；轴向盲孔A(220)与压射活塞杆(1)内部的轴向通道A(110)连接；所述轴向通道A(110)的末端依次连接气阀A(11)和纯惰性气体供给装置(9)；

压射冲头(2)外圆柱面上侧设置有径向盲孔B(231)和径向盲孔C(232)；两处径向盲孔均与压射冲头(2)内部的轴向盲孔B(240)连通；轴向盲孔B(240)又与压射活塞杆(1)内部的轴向通道B(120)连接；轴向通道B(120)的末端依次连接气阀B(12)和油性惰性气体供给装置(10)。

2.根据权利要求1所述的一种背压式高真空压力铸造压射装置，其特征在于，压射冲头(2)外圆周面对称设置有耐热密封垫圈A(6)和耐热密封垫圈B(7)；耐热密封垫圈A(6)和耐热密封垫圈B(7)安装在压射冲头外圆周面的两侧，距离压射冲头端面的距离100mm-200mm；

压射冲头(2)外圆柱面下侧径向盲孔A(210)的开孔位置位于耐热密封垫圈A(6)和耐热密封垫圈B(7)之间；

压射冲头(2)外圆柱面上侧径向盲孔B(231)和径向盲孔C(232)的开孔位置分别位于耐热密封垫圈A(6)和耐热密封垫圈B(7)中部。

3.根据权利要求1或2所述的一种背压式高真空压力铸造压射装置，其特征在于：压射冲头(2)外圆周面对称设置有组合胀环A(5)和组合胀环B(8)；所述组合胀环A(5)和组合胀环B(8)都分别由一层铍青铜环套一层模具钢环组成，分别安装在压射冲头(2)两端，并且与压射冲头(2)端面齐平。

4.根据权利要求1所述的一种背压式高真空压力铸造压射装置，其特征在于：分流锥(4)的锥体截面形状为梯形，与金属液接触侧的底角角度45-92°。

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