TW568804B - Device for producing die cast metal parts, in particular from non-ferrous metals - Google Patents

Description

568804 B7 五、發明說明（） [發明的詳細說明] 本發明關於一種用於製造金屬模製部件，特別是非鐵 金屬壓鑄部件的裝置，用於製造金屬壓鑄部件，特別是非 鐵金屬製的壓鑄部件的裝置，該裝置具有一個熱室壓鑄機 以及一個在一壓鑄模前的閘門，該熱室壓鑄機具有一條豎 通道（豎管）(Steigkanal，英：standing pipe)和一個嘴件，該 豎通道在一鑄造容器中形成，該嘴件設一個澆鑄系統前方 ，該壓鑄模的橫截面配合各金屬熔融物設定。 具有相關的模構造的熱室壓鑄機係習知者。在作熱室 壓鑄作業時，將非鐵金屬的鋅與鎂以及在較小範圍內的鉛 或錫作鑄造。金屬具有快速冷卻的性質。因此在壓鑄時， 爲了達到最好的鑄造品質，故用高速度及高壓鑄造。在此 ，模充注的過程長短各依部件大小及最小的壁厚度而定， 爲時在5ms〜30ms之間。熱室壓鑄機的模關閉力量可高達 10000KN。 在鑄造過程時，有特定的經驗値用以計算該澆鑄系統 ，舉例而言，該經驗値在鋅的場合，在閘門的最大速度時 約50m/每秒，而在鎂的場合，在在閘門的最大速度時爲 100m/每秒。在所使用的高熔融溫度時(在鎂約650°C，在鋅 約420°C)，這些在液態的非鐵金屬幾乎與水一樣稀薄易流 動。爲了不超過前述的閘門速度，故該閘門面的橫截面(亦 即澆鑄系統的某部分，此部分以後可使澆鑄部件與模具分 開）的橫截面須對應地設計。 還有一種習知技術(“壓鑄機的操作”，鑄造工程師協會 :: 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 568804 B7 五、發明說明（> ) ，底特律/美國，1972版，第7頁），在熱室壓鑄程序時使 用一個隔間(Facher)或一種切向澆鑄，俾能將壓鑄部分均勻 地充注。如此，（特別是當使用多重模具時)使澆鑄系統變 得複雜，它在金屬冷卻後變成不能利用的殘餘物留下。這 種澆鑄部的重量比例(相對於該壓鑄部件)在40〜100%之間 。在每一道鑄造成形(Schufl)後留下澆鑄部分隨後再熔化’ 但這點需要耗費相當多的能量。此外由於該澆鑄部的燃燒 、修整(淸理)(Entgraten，英：fettle)、以及回收作業造成材 料的損失。 本發明的目的在於將上述種類的裝置設計成可使操作 時的澆鑄部的比例少得多。 在上述種類的裝置，這種目的依本發明達成之道，係 使該閘門爲一熱通道澆鑄系統的一部分，此系統使該通道 及噴嘴一直到模具的區域加熱。 利用這種設計，可使得在該始終需要的澆鑄通道(它們 有一 P卩分很複雜)中的材料保持液態，因此，在模具中的金 屬冷卻後，在澆鑄通道中的材料不會冷卻。這種材料可在 下一次禱造時重新使用。 在塑膠射出成形機的場合，固然基本上知道要設加熱 通道系統，但由於塑膠的導熱性質與金屬的導熱性質截然 不同，因此不可能將這些熱通道系統的設計(其中該模具可 作點狀充注或經由一隧道充注)轉用到金屬。 在本發明的進一步的特點中，噴嘴尖端設到噴嘴上， 該噴嘴設有一個梳狀-或格狀澆鑄系統直接地連接到該部件 4 ^氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公餐y --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 568804 A7 〜___B7__ 五、發明說明（、） 的輪廓上，甚中該梳狀-或格狀澆鑄系統構成該閘門或直接 支承在該閘門前方。這種設計有一好處：該位在噴嘴尖端 的閘門的橫截面中的金屬熔融物在模充注後，至少過渡變 到半固體狀態，因爲噴嘴尖端本身不被加熱。因此這種材 料可防止在模具打開後，金屬從熱通道系統後流出來或經 該系統再回到該嘴件、該豎通道、或該鑄造容器。 在此，在本發明的進一步的特點中’噴嘴尖端與噴嘴 各設以錐形插接頭，該錐形插接頭即使在上述的很高溫度 65〇°C或420°C都可由於金屬倚靠在金屬上而有充分的密封 作用。 在此，該噴嘴尖端本身可插接到加熱的噴嘴上，而其 噴嘴再插接到該加熱的噴嘴上。 在本發明的進一步的特點中，該噴嘴尖端可計成配合 所要製造的部件所用的模具。在此，該噴嘴尖端可在側面 或在中間放到此模具上。 防止液體金屬回流到該豎管路或該鑄造容器中的另一 變更方式，也可用如下述的方式達成：使一噴嘴尖端(它倚 靠在該澆鑄系統上且受被加熱)與該嘴件配合，在模具充滿 後，在該噴嘴尖端中形成一個塞塊(Pfropfen，英：plug )， 該塞塊可阻止該嘴件與豎管中的金屬熔融物回流到該鑄造 容器中。這種塞塊在下一批鑄造作業時就被壓入該熱通道 系統中，在該處設有一個對應的容納空間以容納此塞塊， 該塞塊進入該容納空間中，因此不會阻止液態金屬進一步 地進入。此塞塊再在該熱通道系統中熔化。 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · I -------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 568804 A7 ----- -B7____ 五、發明說明（+ ) 爲了在各種情形中防止回流到鑄造容器中的情事，如 果不採用上述具一嘴件的另種變更方式也可(或除了這種變 更方式外另外還可)在該豎通道中設一個止回閥。一個止回 閥也可以設在該「鑄造活塞」中，因此，迄今在壓鑄機發 生的缺點…如果在該鑄造活塞中回程時沒有材料從該豎通 道後流出來’則材料會受到鑄造缸中產生的真空在活塞環 上流過進入鑄造缸中…可以避免。由於在鑄造活塞中設一 止回閥’材料如今可直接從鑄造容器經該鑄造活塞流入鑄 造缸中。在此情形中所要用的止回閥要針對所發生的高溫 而由高耐熱的金屬或陶瓷構成。 本發明在以下利用圖式中所示的實施例詳細說明並在 以下敘述。圖式中： [圖式的簡單說明] 第1圖係一個熱室壓鑄機的鑄造單元的示意圖，它具 有放在模具的澆鑄通道上的嘴件， 第2圖係依本發明所設的熱通道系統的示意圖，該系 統通入該模具中， 第3圖係依第2圖左邊的模具從該熱通道系統出來進 到該模具中的過渡區的放大圖， 第4圖係第3圖的用於充注模具的噴嘴尖端的一示意 圖，此圖係大約沿第3圖IV-IV線的剖面圖| , 第5圖係對應於第2圖右邊的楔具從該熱通道系統出 來到該模具的過渡區的放大圖， 第6圖係該噴嘴與該澆鑄部的剖視圖，此剖視圖係沿 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) "- --------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 568804 A7 _B7_ 五、發明說明（$ ) 著第5圖的線VI-VI切開者， 第7圖係相似於第3圖或第5圖的示圖，但具有另外 一種熔融金屬過渡到模的設一方式， 第8圖係該噴嘴尖端沿箭頭VIII的方向的示意放大圖 ，但沒有接在前方的噴嘴， 第9圖係類似第1圖的一個熱室壓鑄機的鑄造裝置的 部分視圖，但在該豎孔與在鑄造活塞中有止回閥， 第10圖係嘴件的末端的示意圖，它具有放上去之未受 加熱的噴嘴尖端。 [圖號說明] (1) 鑄造容器 (2) 金屬熔融物 (3) 熔爐缸 (4) 鑄造缸 (5) f尋造活塞 (5，） 起始位置 (6) 活塞桿 (7) 供流開口 (8) 箭頭 (9) 豎孔 (10) D賁嘴 (11) 澆鑄嘴件 (12) 固定的模半部 (13) 熱通道澆鑄系統 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 568804 A7 B7 五、發明說明（L ) (14) (15) (15a)(15b) (16) (16a)(16b) (17) (18) (19) (21) (21b) (22) (22) (23) (23a)(23b) (24) (25) (25a)(25b) (26) (27) (28) (29) (30) (32) (33) (34) (35) (36) (37) 豎通道 噴嘴 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 模具 模腔 加熱匣 端子線路 加熱匣 錐形部 熱通道澆鏡系統(13)的部分 噴嘴尖端 錐形部 射出噴嘴 可動的模半部 熱通道澆鑄系統（13)的部分 澆注格 閘門 通道 止回閥 加熱線圏 嘴件體 塞塊 通過孔 容納室 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 568804 A7 _B7_ 五、發明說明（Ί ) [實施例的說明] 第1圖首先或多或少地以示意圖方式顯示一個熱室壓 鑄機的鑄造容器（1)，該鑄造容器⑴放入所要鑄造的金屬( 例如鎂或鋅）的金屬熔融物⑵中。該金屬熔融物⑵保持在 —個熔爐缸（3)(Tiegel，英：pot或crucible)，該熔爐缸（3) 以圖中未詳示的方式放入一個保熱爐中。 鑄造容器（1)有一個具一鑄造活塞(5)的鑄造缸(4)，該鑄 造活塞(5)以圖中未詳示（因爲這是屬習知技術）的方式設有 一個驅動器，接到其活塞桿(6)，該驅動器可爲油壓或電氣 方式者。鑄造缸(4)的上區域中有一個側邊的供流開口（7)， 如果該活塞(5)位在一個在此供流開口（7)上方的位置時，金 屬熔融物(2)可經此供流開口（7)流入該鑄造缸(4)的內部。在 圖中所示的狀態中，鑄造活塞(5)已超出充注位置，並沿箭 頭(8)的方向朝下運動，其中，在該鑄造缸(4)中及在該豎孔 (9)[它接到該鑄造缸(4)]中的金屬熔融物經由該受加熱的噴 嘴（10)送到該澆鑄嘴件（11)，該澆鑄嘴件（11)係位在該以示 意圖方式圖示的固定的模半部（12)中。 雖然此時，在用熱室壓鑄機的傳統壓鑄方法的場合， 從該澆鑄嘴件（11)由豎通道各通到該模腔並經該閘門過渡 到模腔中，但在本發明的裝置中，該澆鑄嘴件（11)係爲熱 通道澆鑄系統（13)的一部分，該系統將該澆口通道（14)及接 在其後方的噴嘴(15)—直到模具(16)的範圍爲止作加熱。 人們知道，在傳統壓鑄方法中，被鑄造活塞(5)經該豎 孔及經該嘴件噴嘴（10)壓出的金屬熔融物[它經由該澆口通 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 568804 A7 _______Β7____ 五、發明說明（f ) 道(Lauferkanal)]及各閘門進入模具中]係一直保持受壓力直 到凝固爲止。在模具打開之後，[如果有模心(Kern)的話， 還包括在模心拉回之後]該鑄造件留在可動的模半部（圖中 未示）中，而鑄造活塞則移回其起始位置，此起始位置在第 1圖中用虛線以(5’)表示。在此向後運動時，該位於噴嘴的 嘴件（10)與豎孔(9)中的金屬熔融物被吸回該鑄造缸(4)中。 在模具中的金屬熔融物凝固了。 在模具打開後及將模製部件取出後，該模製部件須作 修整作業(entgraten)，這表示：要將流料通道及溢流料的部 分從鑄造部件除去。然後將這些全部的鑄造贅料部分再熔 化並重新加工。如前述，爲此需要花較大的工作及能量成 本，因爲這種鑄造贅料的量佔了所製造的部件的重量的40 %〜100 %之間(重量百分比）。 第2圖的熱通道系統（13)茲可避免產生大量的這種鑄 * *. 造贅料。在第2圖中首先可看到··該澆鑄嘴件（11)被一加 熱匣（17)圍住，該加熱匣（17)經由端子線路（18)供以電能。 一如另外還要設置的加熱匣（19)與加熱壓模(Heizpatrone)[它 們用於將噴嘴（15)或通道（14)加熱]，該加熱匣（17)可被供以 電流。第3圖茲顯示：該噴嘴(15)在模腔（16)前設有一錐形 部(21)，並用此錐形部插入該熱通道系統（13)的部分(22)的 相關的錐形容納部中並在該處呈密封方式保持住。用此方 式可造成一種金屬密封用金屬，它在非鐵金屬鑄造時的高( 在鎂爲65CTC，在鋅爲420°C)溫度時係爲必需者。此時將 一噴嘴尖端(23)放入該加熱的噴嘴(15)中放到該背向錐形部 10 * 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 568804 A7 ___B7_ 五、發明說明) (21)的那一端上，而且同樣地用一個錐形部(24)，該錐形部 (24) 以密封及牢固的方式放入該噴嘴（15)的一個相關的對立 錐形部中。 噴嘴(23)本身在其下端上設有呈梳狀排列的射出成形 通道(25)，該射出成形通道(25)直接開口到該模腔（16)中。 所有射出成形通道(25)的橫截面須呈一整體對應於一閘門 橫截面/該閘門橫截面係爲製造一特定模具依熱室壓鑄方 法適用的經驗値所需者。依此方式，可確保在這些通道 (25) 中所造成的鑄造速度不會超過最大容許的速度，如前 所述。 我們可直接看出，在此情形中，在熱通道系統（13)中 的金屬熔融物可保持在一溫度，在此溫度時它仍呈液態。 在壓鑄過程結束後在壓力下保持在模具（16)中的金屬熔融 物凝固得較快。在該多數通道(25)的梳狀澆鑄部中的金屬 熔融物至少過渡變到半固體狀態。如圖所見，噴嘴尖端 (23)並不被加熱，且位在模腔（16)的區域中。此閘門[它由 該多數通道(25)所形成]在該可動的模半部(26)拿掉時，從 該留在固定的模半部（12)上的通道部分(27)分開，因此不會 留下凝固的澆鑄贅料，否則這種澆鑄贅料隨後要重新熔化 〇 對於另外用示意圖方式例示的模具（16a)的情形也是如 此，該模具（16a)經由一個澆鑄隔間(28)(第6圖)與噴嘴(23a) 連接，該澆鑄隔間(28)具有一過渡到模腔(16a)的閘門(29)。 此處，在該噴嘴(23a)中，該澆鑄通道(25a)位在該噴嘴的底 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 568804 B7 五、發明說明（p) 部，且大致沿噴嘴（15a)的軸的方向延伸。因此在鑄造時’ 在噴嘴的嘴件(23a)下方產生該澆鑄隔間（28)[該澆鑄隔間 (28)經由閘門（29)過渡到模腔（16)中]。當該可動的模半部 (26)從熱通道澆鑄系統（13)分離時，該澆鑄隔間（28)—同被 推出。它隨後可經由其閘門（29)很容易地從製成的部件分 離。第3圖到第6圖的噴嘴尖端(23)與(23a)各設計成使繞 鑄作手在噴嘴側面達成。 第7圖與第8圖茲顯示噴嘴尖端(23b)另一種可能的設 計，該噴嘴尖端(23b)再經由一個錐形部（21b)插在該噴嘴 (15b)上。此噴嘴尖端(23b)以其澆鑄通道(25b)與(30)放到該 模腔（16b)中心，並因此使該金屬熔融物在中心直接壓入該 模腔（16b)中。由於此處也使用多數通道(25b)或(30)[它們一 如在第3〜第6圖的噴嘴尖端(23)與(23a)，可全具有約1mm 〜1.5mm的直徑]，故同樣產生一種梳狀澆鑄部，該梳狀澆 鑄部在模具打開時可很容易地從噴嘴尖端鬆開，然後從壓 鑄件鬆開。 爲了作說明，此處還要指，出所用的非鐵金屬，例如 鎂與鋅，在液壓時，亦即在其熔解溫度時(在鎂約65(TC， 在鋅約420°C)幾乎和水一樣稀流動性。因此它們不能直接 經過該「梳狀澆鑄部」壓入相關的模腔中。模具充注過程 所需的時間在5ms〜30ms的量級之間。如此，在模具中的 材料凝固得較快，而在噴嘴尖端（23)(23a)與（23b)的小孔 (25)(25a)與(25b)中的材料則過渡變到半固體相，且因此在 壓鑄過程結束時會將熱通道系統（13)封閉。在下一次模製 12 ;紙張尺度適用中國國家標举（CNS)A4規格（210 X 297公楚） --------訂—-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 568804 A7 _____Β7_ 五、發明說明（（I ) 成形時，這種仍呈半固態的材料就一齊被壓入模具進去。 當使用該熱通道澆鑄系統（13)時還要注意：在該鑄造 活塞（5)拉回時，沒有溶融材料會經過該噴嘴（1〇)與該 孔⑼從該熱通道澆鑄系統（13)被抽出來。如果是這種情形 的話，則下一次模製成形時，完成時間只會稍微延遲一點 ，因爲該熱通道澆鑄系統（13)的流動通道以及可能還有該 通道(9)以及嘴件（10)最先才須再用金屬熔融物充注。 因此在第9圖中，該鑄造活塞(5，)設有一個止回閥(31) ，該止回閥（31)可使容器⑶中的金屬熔融物在該鑄造活塞 (5’)拉回運動時沿箭頭(32)的方向從上經該鑄造活塞通過去 流入其下方的鑄造缸(4)的空間進來。因此在該鑄造活塞 (5’)拉回運動時，在鑄造缸⑷中的真空（低壓）[這種真空在 傳統設備的場合，當嘴件封閉時發生]的情事不會發生。此 外有另一個止回閥放入在該豎孔(9)的下端上，因此在此處 也不會有金屬熔融物由於本身重量而逆流的情事。因此液 態金屬熔融物停留在該熱通道澆鑄系統（13)、在該噴嘴（10) 、及在該豎通道(9)中，直到下一次模製成形爲止。由於該 熱金屬熔融物直接位在模製部件或在模腔（16)(16a)(16b)上 ，故鑄造序可以較短且還更準確。 最後’第10圖顯示另一種用較簡單方式防止金屬熔融 物從熱通道澆鑄系統（13)逆流出來的可能方式。在該熱通 道澆鑄系統（13)的澆鑄嘴件（11)與該噴嘴（1〇)[它係以習知的 方式利用一個電氣式或感應式的加熱線圏(33)加熱]之間放 入一個嘴件體(34)，該嘴件體(34)不受熱，因此構成一個「 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 --------------------訂 i·-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 568804 A7 __ —__B7 __ 五、發明說明（fl) 凍入區域」。在每次模製成形後，在此嘴件體(34)內產生 一個冷的塞塊(35)(Pfropfen)，該塞塊(35)將該噴嘴（1〇)的通 過孔密封。因此在該熱通道澆鑄系統（13)中的金屬熔融物 不會經該澆鑄嘴件（11)回流。 第2圖顯示，該熱通道澆鑄系統（13)有一個容納室 (37)(第2圖），與該嘴件（10)的通過孔(36)在澆口通道（14)上 對齊，在該容納室(37)中該塞塊(35)在下一次模製成形時被 捕集，因此不會經過該通道系統到模腔。這種 (35)在該熱通道系統（13)中熔化一直到隨後的一道模製成形 爲止。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂 ί·-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 568804 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 6. 如申請專利範圍第1或第2項的裝置，其中：該噴 嘴尖端(23)(23a)(23b)的個別的通道(25)(25a)(25b)的橫截面 設計成很小，使得位在其中的金屬熔融物在模具充滿後過 渡變到半固體狀態。 7. 如申請專利範圍第1或第2項的裝置，其中：有一 個位於該澆鑄系統(13)上且不受加熱的噴嘴尖端(34)與該熱 室壓鑄機的嘴件(10)配合，在該噴嘴尖端(34)中在模具充注 後形成一個塞塊(35)。 8·如申請專利範圍第7項的裝置，其中：在該熱通道 澆鑄系統（13)中設有一個捕集室(37)以將在隨後的模製成形 作業時從噴嘴尖端(34)壓出來的塞塊(35)捕集。 9. 如申請專利範圍第8項的裝置，其中：該容納室(37) 設成與該熱室壓鑄機的嘴件(10)的孔(36)對齊。 10. 如申請專利範圍第1或第2項的裝置，其中：該豎 通道(9)設有一個止回閥(32)。 11. 如申請專利範圍第10項的裝置，其中：該止回閥 (32)設在該豎通道(9)的下端上。 12. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中：在該鑄造活 塞(5’)中設有一個止回閥(31)。 13. 如申請專利範圍第11項或第12項的裝置，其中， 該止回閥(32)(33)高度耐熱的金屬或陶瓷構成。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)