TWI787369B - 用於模製特別是金屬玻璃的方法與設備 - Google Patents

用於模製特別是金屬玻璃的方法與設備 Download PDF

Info

Publication number
TWI787369B
TWI787369B TW107136553A TW107136553A TWI787369B TW I787369 B TWI787369 B TW I787369B TW 107136553 A TW107136553 A TW 107136553A TW 107136553 A TW107136553 A TW 107136553A TW I787369 B TWI787369 B TW I787369B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
crucible
mold
piston
sector
melting
Prior art date
Application number
TW107136553A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201923110A (zh
Inventor
約瑟 菲珍布朗
Original Assignee
法商洛克杜爾公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 法商洛克杜爾公司 filed Critical 法商洛克杜爾公司
Publication of TW201923110A publication Critical patent/TW201923110A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI787369B publication Critical patent/TWI787369B/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/2038—Heating, cooling or lubricating the injection unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F27B14/061—Induction furnaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/02—Hot chamber machines, i.e. with heated press chamber in which metal is melted
    • B22D17/04—Plunger machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/203—Injection pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
    • B22D25/06—Special casting characterised by the nature of the product by its physical properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/12—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces with electromagnetic fields acting directly on the material being heated

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本發明係關於一種藉由模製塊體金屬玻璃(BMG)以製造零件之設備，其包含：a.模具，其包含限定緊密模腔之兩個剛性區段；b.用於熔融該BMG之設備，其包含：bi.豎直佈置之冷扇形坩堝或熔融坩堝，其包含由彼此電絕緣的導電及非磁性材料所形成的中空區段；bii.呈圍繞該熔融坩堝之線圈形式的電感器，該電感器用於加熱該熔融坩堝之內容物；biii.用於產生極高頻電流的部件，該部件用於為該電感器供電；其特徵在於，該設備包含扇形活塞，該扇形活塞包含由彼此電絕緣的導電及非磁性材料所形成的中空區段，封閉該熔融坩堝的一個末端。

Description

用於模製特別是金屬玻璃的方法與設備
本發明係關於一種用於模製特別是金屬玻璃的方法與設備。更特定言之，但非排他地，本發明適合於製造電子設備之殼體，更特定言之用於智慧型電話。
實際上，呈非晶、非結晶或部分結晶金屬形式的金屬玻璃由於金屬結構中缺少晶界而具有硬度、彈性及耐腐蝕特性，從而在這類應用中同樣有著特別高的性能，但具有多餘的保護殼體，消費者可以用該等保護殼體包住其智慧型電話以免受撞擊、刮擦的影響，並且同樣具有防水功能。
根據先前技術，此類殼體係自一片非晶金屬合金獲得，該片非晶金屬合金在受熱至(相比於在相同的結晶金屬合金下為了獲得等效鑄塑效果而達到的溫度)相對低的溫度之後，藉由吹塑成型方法(類似於玻璃成型方法)在具有該殼體之形狀的模具中成型。
根據另一實施方式，根據先前技術之方法使用塊體金屬玻璃(或BMG，bulk metallic glass)之真空模製技術。使用BMG可以降低臨界冷卻速率，從而能夠將材料固化至非晶材料中。為了確保低結晶度或高非晶度，材料必須在一定條件下模製，從而防止雜質(特別是氮氣及氧氣)所造成的污染。為此目的，在真空中或在惰性氛圍中進行熔融及鑄塑操作。材料在坩堝中 藉助於感應加熱而熔化，接著被注入至模具中。根據先前技術之技術使用由磁場透明材料組成的坩堝(諸如氧化鋯坩堝)或冷扇形銅坩堝。
通常被稱作注塑或鑄塑坩堝的通道可以將熔融坩堝之內容物與模腔連接，同時使熔融坩堝及模腔全部處於真空中。熔融坩堝與注塑坩堝之間的連接在熔融操作期間必須關閉，然後為了進行鑄塑而開放，該關閉及開放動作係由可移動的閉合部件(諸如掀板、活塞或可移動挺桿)完成。當熔融坩堝豎直地放置(例如在模具上方)並且重力往往會使熔融料更接近於可移動的閉合部件時，可移動的閉合部件必須經過冷卻，這樣就不會損壞部件，從而確保該可移動的閉合部件與注塑坩堝之間的緊密性，熔融料接觸可移動的閉合部件以冷卻，並且在每次鑄塑期間，在可移動的閉合部件的表面上存在材料浮渣，此等浮渣可能會妨礙設備之操作，且必須移除。
陶瓷坩堝進一步具有與某些合金反應之缺點。
冷扇形坩堝可以藉由拉普拉斯磁力將熔融料與坩堝壁隔開，但不能解決產生浮渣的問題。因此，根據先前技術，該坩堝水平地放置，且拉普拉斯力抵消重力，使得裝料懸浮或偽懸浮於由坩堝形成之管內部。將材料注塑至模具中涉及使用經過冷卻的活塞，該活塞移動坩堝並將裝料推至模腔中。或者，坩堝豎直地放置，且由經過冷卻的可拆卸式底部封閉，在熔融坩堝與模具之間形成掀板。在先前技術之此等實施方式中，熔融材料接觸該活塞或掀板以冷卻，且亦存在與該活塞或掀板接觸之材料浮渣，該浮渣必須週期性地或甚至在每次鑄塑期間移除。
本發明旨在解決先前技術之缺點，為此目的，本發明係關於一種用於藉由模製BMG來製造零件之設備，該設備包含： a.模具，其包含限定緊密模腔之兩個剛性區段；b.用於熔融該BMG之設備，其包含：bi.豎直佈置之冷扇形坩堝或熔融坩堝，其包含由彼此電絕緣的導電及非磁性材料所形成的中空區段；bii.呈圍繞該熔融坩堝之線圈形式的電感器，該電感器用於加熱該熔融坩堝之內容物；biii.用於產生極高頻電流的部件，該部件用於為該電感器供電；該設備包含扇形活塞，該扇形活塞包含由彼此電絕緣的導電及非磁性材料所形成的中空區段，封閉該熔融坩堝的一個末端；d.用於將該熔融坩堝之該內容物與該模腔連接並鑄塑該BMG的部件。
因此，熔融坩堝相對於模具的豎直佈置可以在複數個操作的實施中因重力的存在而受益，從而利於鑄塑方法的自動化。扇形坩堝使得熔融材料與坩堝壁的分隔成為可能，從而防止其受到任何污染，而扇形活塞的使用使得熔融料可以在由該活塞之區段上的感應電流的流動產生的磁場的拉普拉斯分力的作用下，相對於該活塞處於懸浮或偽懸浮狀態。熔融料不與熔融坩堝或熔融及鑄塑期間的活塞接觸，根據本發明之設備能夠使用包含反應性化合物(諸如鈦或鋯)之BMG，該等反應性化合物將與耐火材料製成的坩堝相互作用。裝料不會與活塞接觸而冷卻，也不會產生浮渣。
本發明有利地根據下文揭示的實施方式及替代實施方式來實施，此等實施方式及替代實施方式將被單獨考慮或根據任何技術可行的組合考慮。
有利地，用於連接熔融坩堝的內容物與模腔的部件包含用於豎直移動活塞的設備。因此，由於熔融坩堝相對於模具的豎直佈置，該活塞使得可以使用重力或藉由注塑進行鑄塑，仍然沒有活塞與熔融料的接觸。
因此，根據第一實施方式，熔融坩堝位於模腔的上方，並且活塞向下移動。並且根據第二實施方式，熔融坩堝位於模腔下方，活塞向上移動。
有利地，根據本發明之設備包含在熔融坩堝與模腔之間的通道或注塑坩堝。此實施方式使得可以將熔融設備定位在剛性部分之外，熔融設備之剛性區段藉由此注塑坩堝通向空腔。
有利地，根據本發明之設備包含圍繞注塑坩堝並由高頻電流供電的線圈。由此線圈產生的感應效應使得可以保持熔融料之溫度直到其進入模腔，並且亦使該熔融料與注塑坩堝的壁隔開。
有利地，根據與前述實施方式相容的實施方式，根據本發明之設備包含注塑線圈及用於為其供電的部件，該部件適於產生一電磁力，以將該熔融坩堝中包含的熔融材料注入該模腔中。此實施方式使得能夠藉由該線圈使用拉普拉斯力，以便在注入時將熔融材料注入模具中而不與該材料接觸。
根據第一替代實施方式，注塑線圈為由電容器放電供電的扁線圈。此實施方式使用與電磁成形中使用的配置類似的配置，以向熔融材料施加將其引向模腔的力。
根據與第一替代實施方式相容的第二替代實施方式，注塑線圈包含在形成熔融線圈的線圈中的鏈形線圈，該注塑線圈由相對於為熔融線圈供電之交流電異相的高頻交流電供電，以產生滑動場。因此，形成熔融電感器之線圈及該注塑線圈的組合作用產生了有利於將材料注入模腔中的滑動場。
有利地，熔融坩堝及活塞之區段由不鏽鋼製成，從而提供比銅更大的耐用性，通常用於此目的並且亦能夠使活塞變輕以使其在鑄塑過程中更快速地移動。
有利地，模具包含模腔的感應加熱部件。該感應部件使得可以 在鑄塑期間快速地將模腔帶到合適的溫度，從而有利於填充該空腔。
有利地，根據本發明之設備的模具亦包含用於冷卻模腔的部件。因此，減少了循環時間。
本發明亦係關於一種實施根據本發明之任一實施方式的用於由BMG模製零件之方法，該方法包含以下步驟：i.向該坩堝給料；ii.關閉該模具並抽空該模腔；iii.熔化裝料；iv.藉助於模具感應電路預熱該模具；v.藉由移動該扇形活塞進行鑄塑；vi.藉由使一冷卻劑在該模具感應電路中循環來冷卻該模具；vii.打開該模具並自該模具中取出該零件。
根據本發明之模製設備的熔融設備使得可以在注塑之前保持熔融料處於高溫，同時對模具進行預熱以確保在空腔之注塑及完全填充期間令人滿意的材料流。根據本發明之設備的扇形活塞防止在熔融及注塑期間在該活塞之表面上產生浮渣，且因此清潔該活塞之操作。使用模具之感應加熱可以使模具快速達到合適的溫度以用於進行注塑，從而接連不斷地執行一系列循環，同時確保零件在注塑之後的有效及快速冷卻。
有利地，步驟iii)及iv)以並行方式進行，以便進一步減少循環時間。
101‧‧‧可分離部分
102‧‧‧可分離部分
103‧‧‧密封部件
110‧‧‧密封模腔
120‧‧‧電感器
125‧‧‧冷卻通道
130‧‧‧部件
150‧‧‧熔融設備
155‧‧‧外殼
160‧‧‧熔融坩堝
161‧‧‧中空區段
165‧‧‧熔融線圈
166‧‧‧扁平線圈
170‧‧‧冷卻部件
175‧‧‧部件
180‧‧‧活塞
185‧‧‧操作桿
186‧‧‧部件
190‧‧‧材料/熔融料
260‧‧‧注塑坩堝
265‧‧‧線圈
266‧‧‧注塑線圈
301‧‧‧可分離部分
302‧‧‧可分離部分
303‧‧‧密封部件
310‧‧‧密封模腔
320‧‧‧電感器
325‧‧‧冷卻通道/冷卻部件
350‧‧‧熔融設備
355‧‧‧緊密外殼/熔融外殼
360‧‧‧熔融坩堝
365‧‧‧熔融線圈
380‧‧‧扇形活塞
385‧‧‧操作桿
386‧‧‧部件
481‧‧‧中空區段
482‧‧‧中空區段
483‧‧‧中空區段
484‧‧‧中空區段
485‧‧‧中空區段
486‧‧‧中空區段
490‧‧‧冷卻擋板
491‧‧‧孔口
492‧‧‧孔口
493‧‧‧孔口
494‧‧‧第二孔口
500‧‧‧感應電流
610‧‧‧第一步驟
620‧‧‧關閉步驟
630‧‧‧熔融步驟
640‧‧‧加熱步驟
650‧‧‧鑄塑步驟
660‧‧‧冷卻步驟
670‧‧‧脫模步驟
760‧‧‧活塞
761‧‧‧操作桿
762‧‧‧頭部
下文中根據本發明的較佳非限定性實施方式且參看圖1至圖7來揭示本發明，在圖中： - 圖1表示根據本發明之設備的示意截面圖，其中在裝料的熔融期間，熔融設備放置於模具上方；- 圖2展示鑄塑開始時圖1中的設備；- 圖3是根據本發明之設備之另一實施方式的截面示意圖，其中熔融設備放置於模具下方；- 圖4示意性地表示根據本發明之設備之扇形活塞的實施方式之立體及部分截面圖；- 圖5是如圖4中所表示的活塞的一區段之例示性實施方式之立體圖；- 圖6展示根據本發明之方法的概要；- 且圖7表示對應於圖1及圖2中表示的截面之熔融設備(包含注塑活塞的根據本發明之設備的例示性實施方式)的局部視圖。
圖1至圖5及圖7中的附圖為根據本發明之設備的示意圖，用於理解本發明之基本部件的操作。在所有此等圖中，y軸表示向上的豎直方向。為了不使圖過載，沒有表示電感器及線圈之電源部件。
在圖1中，在BMG熔融階段期間表示該設備。根據例示性實施方式，根據本發明之設備包含在兩個或更多個可分離部分(101、102)中的模具，當閉合時，該等可分離部分限定密封的模腔(110)。密封部件(103)使得可以確保在初級真空中及在輕微惰性氣體加壓下密封空腔。模具之兩個部分(101、102)例如固定在壓力機之壓板上，以便能夠打開及關閉模具。模具之至少一個部分(101)包含用於加熱模腔(110)之表面的部件，例如呈在模具中形成的管道中延伸的電感器(120)之形式。該等電感器例如由銅管或具有適當橫截面的多股銅線形成，用於所使用的電感應電流。電感器(120)連接 至高頻電流產生器(未示出)。模具之兩個部分(101、102)由金屬材料製成，例如鋼或銅。在形成模具之該等部分的材料不具有鐵磁性的情況下，例如若此等部分由銅製成，則接收電感器(120)之管道的表面塗覆有鐵磁材料，例如鎳。塗層之厚度取決於加熱功率及供給電感器的電流之頻率，通常在0.1mm與1mm之間。當向該等電感器(120)提供高頻交流電時，它們加熱管壁，並且由此產生的熱量藉由傳導傳播至模腔(110)之表面。通常，藉由功率介於10KW與100KW之間的發電機向模具之加熱電感器提供頻率在10KHz與200KHz之間的交流電，而此等值不具有限制性。根據例示性實施方式，模具之至少一個部分包含用於循環冷卻劑及冷卻模腔(110)之通道(125)。根據實施方式，冷卻劑是諸如水或油的液體或氣體。根據此實施方式，冷卻通道(125)位於模腔與電感器之間，儘可能接近模腔的表面，以確保快速冷卻及高非晶度。電感器的位置、安裝的加熱功率、冷卻通道的數量及分佈以及冷卻所需的冷卻劑的流速例如藉由模具的加熱及冷卻循環之數位模擬來確定。
部件(130)使得可以抽空模腔並在其中引入惰性氣體，例如氬氣，從而在其中產生相對於大氣壓的輕微加壓。
根據此實施方式，該模具包含位於模具上方的熔融設備(150)。此設備與模腔連接並限制在與模具緊密組裝的外殼(155)中，使得模腔的抽空亦使熔融設備處於真空中，並且模腔在注入惰性氣體的情況下亦稍微加壓。此熔融設備(150)包含由熔融線圈(165)圍繞的熔融坩堝(160)，熔融線圈(165)由極高頻的電流產生器供電。該熔融坩堝(160)是扇形坩堝，其整體圓柱形狀包含複數個中空區段(161)，沿著氣缸的軸線延伸並且彼此電絕緣。該等區段由非磁性金屬材料製成，例如銅或不鏽鋼。冷卻部件(170)使得可以在該等中空區段中循環冷卻劑，以便冷卻它們。根據一個實施方式，熔融坩堝與模腔(110)連通的部分在熔融期間由活塞(180) 封閉，活塞(180)連接至操作桿(185)以便縮回。為此目的，該設備包含致動操作桿的部件(186)，例如齒條與小齒輪系統、電動缸、線性馬達或先前技術中已知的用於移動活塞及操作桿的任何其他部件。
在材料(190)熔融期間，該活塞(180)形成相對於熔融坩堝(160)的爐膛。然而，該活塞(180)是扇形的，並且與熔融坩堝類似地包含複數個中空區段，此等中空區段由導電金屬材料形成並且彼此電絕緣。部件(175)使得可以在活塞之中空區段中循環流體，例如經由操作桿，以便冷卻它們。與傳統的爐膛不同，扇形設計及活塞(180)之區段的導電性質使得可以在熔融線圈(165)之供電期間經由其區段中之感應電流的循環產生拉普拉斯力，自位於熔融坩堝中之活塞(180)的表面排除熔融料。因此，熔融料(190)在坩堝中處於電磁懸浮或偽懸浮中，而不與壁接觸。
熔融坩堝在模具上方的豎直位置的佈置使得可以在重力作用下向坩堝給料，模具被關閉。裝料由BMG的構成材料的顆粒或複數種材料的顆粒形成，其合金形成BMG，合金在熔融期間產生。根據另一替代實施方式，裝料由單個固體坯料形成，諸如圓柱體。
將固體裝料引入熔融坩堝中，後者在其底端由活塞(180)封閉，模具關閉，整體被抽空，熔融線圈(165)以極高頻的電流供電。或者，在抽真空之後，將惰性氣體引入模腔中並進入包含熔融坩堝的外殼中。感應電流加熱該裝料以開始熔融。坩堝的扇形化性質及由此產生的磁場使熔融料從坩堝壁上移開，就像活塞(180)的壁一樣，自身呈扇形。由於藉由感應直接加熱，裝料的熔融非常迅速。產生的拉普拉斯力使熔融料遠離坩堝壁及活塞壁，熔融料中的感應電流之循環亦混合該裝料，這使得可以確保其均勻性，特別是當裝料包含複數個不同比質量的合金元素。
根據此實施方式，連接至一系列電容器之扁線圈(166)位於熔 融坩堝的正上方。
在圖2中，表示在注塑階段圖1中之設備。為了進行注塑，裝料熔融，藉助於電感器(120)預熱模腔，使其達到等於或略小於BMG的玻璃轉變溫度的溫度。根據此實施方式，在熔融設備位於模具上方的情況下，經由操作桿(185)向下移動活塞(180)，使得活塞(180)縮回至模具中，從而打開通向模腔(110)的通道。然後熔融料(190)在重力作用下流入模腔。該模腔之表面已經預熱，熔融材料流入空腔，同時保持足夠的流動性以完全填充該空腔。然後，藉由使冷卻劑循環至冷卻通道(125)中來冷卻模腔。電子控制設備(未示出)使得可以使熔融線圈之電源供應器同步及定序，加熱模腔，縮回活塞，關閉熔融線圈之電源供應器以及冷卻模腔。
根據一個有利實施方式，扁線圈(166)由與活塞(180)之下降同步的電容器放電供電。該扁線圈(166)之電源供應器產生作用在熔融料上的電磁力，該電磁力將該裝料推向模腔。
根據一個有利實施方式，注塑線圈(266)在熔融線圈中呈鏈形並且在注塑期間藉由高頻交流電流與線圈(165)之電源供應器同時供電，兩個線圈(165、266)係由異相交流電供電，以產生滑動場，該滑動場傾向於將熔融料自熔融坩堝噴向模腔。
根據一個實施方式，此注塑線圈的使用與扁線圈的使用互補，以在模腔中進行熔融料的注入。
根據一個實施方式，藉由注塑坩堝或氣缸(260)來延長熔融坩堝(160)，注塑坩堝或氣缸(260)有利地由線圈(265)圍繞，線圈(265)由高頻電流供電並形成電感器。該注塑坩堝例如由電磁場透明的耐火材料製成，而此設計不具有限制性。此注塑坩堝使得可以橫穿將熔融坩堝(160)與模腔分開的模具部分的厚度，同時保持熔融料足夠熱。因此，圍繞注塑坩堝 (260)之線圈(265)的電源供應器一方面具有使熔融料(190)與注塑坩堝(260)的壁隔開的作用，另一方面具有藉由感應加熱效應，在熔融料進入模腔之前，保持熔融料處於足夠的溫度下。
注塑電感器、扁線圈(166)、注塑線圈(266)、圍繞注塑坩堝(260)之線圈(265)以及活塞運動的電源供應器由電子部件控制、排序及同步，例如，藉由可程式化邏輯控制器(未示出)。
在圖7中，根據另一實施方式，根據本發明之設備包含適於將裝料(190)推入模腔中的活塞(760)。該活塞包含頭部(762)及用於其豎直運動的操作桿(761)，該運動由電動、液壓或氣動缸執行，該電動、液壓或氣動缸藉由齒條與小齒輪系統、線性馬達或任何其他合適的部件致動該桿(761)。根據實施方式，活塞的頭部(762)是實心頭或空心頭，由鐵磁材料製成或塗有鐵磁材料。由操作桿(761)操作，該頭部(762)在熔融坩堝中軸向移動，在熔融坩堝中，該頭部受到熔融電感器(165)產生的感應電流的影響。形成活塞頭的材料或其塗層對感應電流的回應引起該頭部表面溫度的快速升高。根據一個實施方式，該頭部(762)藉由由操作桿(761)與活塞頭之間的部件(未示出)循環的冷卻劑的循環進一步冷卻。活塞頭的尺寸、其組成及其任何冷卻使得可以使活塞頭的表面在鑄塑期間與熔融料(190)接觸，達到一定的溫度，該溫度足夠高，不會在該頭部之表面上形成浮渣，並且足夠低，不會在該頭部上引起熔融材料的黏合或焊接現象。
根據上文揭示之此等實施方式的替代組合，根據本發明之設備能夠進行基本的重力鑄塑並且為此目的僅包含分段活塞(180)，或能夠進行磁場輔助重力鑄塑，此組合包含與注塑線圈(266)及/或扁線圈(166)相關聯之分段活塞(180)。根據對應於機械注塑之另一替代實施方式，根據本發明之設備包含充當熔融坩堝底部中的底部的可縮回分段活塞(180)及將裝料推 入空腔中的注塑活塞(760)。根據包含注塑活塞(760)的後一實施方式的另一替代實施方式，根據本發明之設備亦包含適於產生滑動磁場之注塑線圈(266)。
在填充模腔之後，冷卻劑在模具之冷卻通道(125)中的循環使得可以快速冷卻模腔及包含在其中的零件，從而確保其高非晶度。然後打開模具，將零件自模具中取出並重新開始循環。
儘管圖1及圖2表示根據本發明之設備，在包含注塑坩堝及利於將熔融料注入模腔的線圈(166、266)的實施方式中，熟悉此項技術者理解此等特徵是改進並且對於根據本發明之設備的操作不是必需的，僅僅移動活塞(180)使得可以進行重力鑄塑，重力鑄塑視情況藉由注塑活塞的機械作用來輔助進行。在此情況下，熔融設備例如直接定位在模具的底部(102)中，類似於圖3中所示的實施方式，但是活塞(180)在模腔(110)的側面位於熔融坩堝下方。
在圖3中，根據本發明設備的另一實施方式，熔融設備(350)豎直地定位在模具的模腔(310)下方。與其他實施方式類似，模具包含至少兩個可分離部分(301、302)及相關聯的密封部件(303)，使得在關閉模具時，該等部分在其間限定密封的模腔(310)，模腔(310)適於藉由合適的部件抽空，並用略微加壓的惰性氣體填充。模具的兩個部分(301、302)例如安裝在壓力機之壓板上，這使得能夠打開及關閉模具。模具的至少一個部分(301)有利地包含用於加熱模腔(310)之表面的部件，例如呈延伸至模具中形成的管道中的電感器(320)之形式。模具的至少一個部分有利地包含適於快速冷卻模腔(310)之冷卻(325)通道(325)。
熔融設備(350)在模具下方的豎直佈置使得可以在模具打開的情況下在重力作用下將裝料排出至該熔融設備中。熔融設備(350)包含冷卻 的扇形熔融坩堝(360)，其包含中空區段，例如由不鏽鋼製成並且彼此電絕緣。熔融坩堝(360)藉由其頂端連接至模腔(310)，並藉由扇形活塞(380)在其底端封閉。該扇形活塞附接至操作桿(385)，並且操作部件(386)使得可以豎直地移動該操作桿(386)並因此移動該活塞(380)。連接至高頻電流產生器(未示出)的感應線圈(365)或熔融線圈使得可以在熔融坩堝中產生高頻交變磁場並熔融其中包含的裝料(190)。熔融設備(350)插入緊密的外殼(355)中。
將固體裝料放入熔融坩堝中，由扇形活塞(380)封閉，關閉模具並抽真空。取決於注入的材料，抽真空之後是將惰性氣體注入模腔(310)並進入熔融外殼(355)。熔融線圈(365)的電源供應器使得可以熔融裝料(190)。在熔融坩堝(360)及扇形活塞(380)的區段中循環的感應電流的所得拉普拉斯力使得熔融料與其壁隔開，使得發現該熔融料處於電磁懸浮或偽懸浮且沒有接觸。
為了進行鑄塑，扇形活塞(380)藉由致動操作桿(385)的部件(386)向上移動，這具有將裝料(190)推入模腔的效果，而在該裝料與該活塞(380)之間仍然沒有接觸。控制活塞(380)的冷卻，使得活塞表面上適於與偽懸浮熔融料接觸的溫度足以防止產生浮渣，但不足以防止熔融料黏合或焊接在該活塞的表面上。
在鑄塑之前，藉由用高頻電流激勵模具的電感器(320)，使模腔(310)的表面達到等於或略小於所用BMG的玻璃轉變溫度的溫度，以有利於均勻填充空腔。然後，藉由在模具的冷卻通道(125)中循環冷卻劑來快速冷卻模腔。然後打開模具，將部件自模具中取出並重新開始循環。
根據此實施方式的替代實施方式，根據本發明之設備包含連接熔融坩堝與模腔的注塑坩堝，以及圍繞該注塑坩堝的線圈，其適於在熔融料的 軌跡在熔融坩堝與模腔之間期間保持住熔融料的溫度。
根據本發明設備的任何一個實施方式的替代實施方式，本發明設備包含複數個平行的熔融及注塑設備，以確保空腔的優良填充。
在圖4中，根據例示性實施方式，活塞(185、385)包含由不鏽鋼或另一種導電及非磁性材料製成的複數個中空區段(481、482、483、484、485、486)，在其兩個橫向端部處透空，並且藉由一層絕緣材料(例如陶瓷)彼此電絕緣。該絕緣材料層亦確保了區段之間的緊密性。區段經由由電絕緣材料製成的冷卻擋板(490)與操作桿(185、385)連接。該冷卻擋板經由形成在操作桿中的孔口(491)與流體循環部件(未示出)液壓連接，並在所有區段(481、482、483、484、485、486)中分配冷卻劑以確保其冷卻。為此，該等區段在其底面上包含孔口(493)，該孔口使區段的內部與冷卻擋板(490)接觸。在區段的內徑向端部處的第二孔口(494)將每個區段的內部與形成在操作桿中的孔口(492)連接，該孔口(492)又與循環部件液壓連接，這使得冷卻劑能夠在活塞區段中循環。
在圖4及圖5中，當活塞的此區段(486)位於由熔融設備之熔融線圈產生的交變磁場中時，感應電流(500)在該區段(486)整個周邊的表面上循環。此等感應電流產生在圖5中沿正y方向定向的拉普拉斯力，這樣將熔融料保持在距活塞表面一定距離處。
在圖6中，根據本發明方法的實施方式，不管設備之實施方式如何，設備之實施方式包含用於向熔融坩堝給料的第一步驟(610)。在熔融設備位於模具上方的情況下模具關閉或模具打開，並且當坩堝位於模具下方時模具打開，在此等情況下執行此步驟。根據關閉步驟(620)，關閉模具並將模腔以及熔融坩堝抽空。根據一個替代實施方式，在抽空及視情況沖洗(由一系列抽空及注入惰性氣體組成)之後，將惰性氣體(諸如氬氣)注入模腔及熔融 設備的外殼中，該氣體相對於大氣壓略微加壓。根據熔融步驟(630)，藉由為熔融設備的熔融線圈供電來熔融裝料。並行或同時，在加熱步驟(640)期間藉由電感器對模具進行預熱，以使模腔的表面達到等於或略小於BMG的玻璃轉變溫度的溫度。藉由感應加熱使得可以根據空腔的尺寸在1分鐘或更短的時間內達到這樣的溫度。根據鑄塑步驟(650)，根據模具之實施方式，活塞向下或向上移動，並且對注塑線圈以及圍繞注塑坩堝的線圈(若該設備具備該線圈的話)進行供電，如此用熔融材料填充預熱的模腔。根據操作的特徵，在鑄塑步驟期間視情況維持對模腔的加熱。根據冷卻步驟(660)，停止模具之電感器的電源供應器，並且冷卻劑在模具之冷卻通道中循環，從而提供零件的快速冷卻，直到零件達到其脫模溫度。根據脫模步驟(670)，打開冷卻的模具，將零件自模具中取出，並重新開始循環。
總之，根據本發明之方法及設備使得可以以高工作速度製造非晶金屬零件(特別是較薄的零件)，同時確保其高非晶度。
190‧‧‧材料/熔融料
301‧‧‧可分離部分
302‧‧‧可分離部分
303‧‧‧密封部件
310‧‧‧密封模腔
320‧‧‧電感器
325‧‧‧冷卻通道/冷卻部件
350‧‧‧熔融設備
355‧‧‧緊密外殼/熔融外殼
360‧‧‧熔融坩堝
365‧‧‧熔融線圈
380‧‧‧扇形活塞
385‧‧‧操作桿
386‧‧‧部件

Claims (12)

  1. 一種藉由模塑塊體金屬玻璃來製造零件之設備，其包含：一模具，其包含限定密封的模腔(110、310)之兩個剛性區段(101、102、301、302)；一用於熔融該塊體金屬玻璃之裝置，其包含：豎直佈置之包含兩末端的冷扇形坩堝(160、360)，其包含由彼此電絕緣的導電及非磁性材料所製成的中空區段(161)，並包含該塊體金屬玻璃；一電感器(165、365)，其係呈圍繞該冷扇形坩堝(160、360)之線圈形式且係用於加熱該塊體金屬玻璃；一高頻電流產生器，其係用於為該電感器供電；一扇形活塞(180、380)，該扇形活塞(180、380)包含由彼此電絕緣的導電及非磁性材料所製成的中空區段(481、482、483、484、485、486)並封閉該冷扇形坩堝(160、360)的該等末端中之一者，且該扇形活塞(180、380)連接至一操作桿(185、385)；一注塑坩堝(260)，其包含用於將該冷扇形坩堝(160、360)與該模腔(110、310)連接並鑄塑該塊體金屬玻璃的通道；及一部件(186、386)，其係用於致動該操作桿(185、385)和豎直移動該扇形活塞(180、380)。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該冷扇形坩堝(160)位於該模腔(110)上方，並且該扇形活塞(180)向下移動。
  3. 如請求項1所述之設備，其中該冷扇形坩堝(360)位於該模腔(310)下方，並且該扇形活塞(380)向上移動。
  4. 如請求項1所述之設備，其包含圍繞該注塑坩堝(260)並由高 頻電流供電的熔融線圈(265)。
  5. 如請求項4所述之設備，其包含一注塑線圈(166、266)及用於為其供電的部件，該部件適於產生電磁力，以將該冷扇形坩堝(160)中所包含的熔融塊體金屬玻璃(190)藉由該注塑坩堝(260)之該通道而注入該模腔中。
  6. 如請求項5所述之設備，其中該注塑線圈為一扁線圈(166)並且包括一電容器，藉由該電容器放電而為該注塑線圈供電。
  7. 如請求項5所述之設備，其中該注塑線圈(266)呈鏈形且包含熔融線圈，該注塑線圈由相對於為該熔融線圈供電的交流電異相的高頻交流電供電，以產生滑動場。
  8. 如請求項1所述之設備，其中該冷扇形坩堝及該扇形活塞(180)之該等區段(481、482、483、484、485、486)由不鏽鋼製成。
  9. 如請求項1所述之設備，其中該模具包含電感器(120、320)，該等電感器(120、320)在該模具中所形成的管道中延伸，以用於加熱該模腔(110、310)。
  10. 如請求項9所述之設備，其中該模具包含一冷卻通道(125、325)，以用於循環冷卻劑和冷卻該模腔。
  11. 一種藉由實施如請求項10所述之設備以模塑塊體金屬玻璃之方法，該方法包含以下步驟：i.將該冷扇形坩堝裝料(610)；ii.關閉該模具並抽空該模腔(620)；iii.熔化該冷扇形坩堝中的裝料(630)；iv.藉助於在該模具中所形成的管道中延伸的該等電感器(120、320)而預熱(640)該模具； v.藉由移動該扇形活塞而鑄塑(650)該塊體金屬玻璃；vi.藉由使冷卻劑在該模具的該冷卻通道中循環來冷卻該模具(660)；及vii.打開該模具並自該模具中取出該塊體金屬玻璃(670)。
  12. 如請求項11所述之方法，其中步驟iii及iv係並行地進行。
TW107136553A 2017-10-25 2018-10-17 用於模製特別是金屬玻璃的方法與設備 TWI787369B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1771119A FR3072768B1 (fr) 2017-10-25 2017-10-25 Procede et dispositif de moulage notamment d’un verre metallique
??1771119 2017-10-25
FR1771119 2017-10-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201923110A TW201923110A (zh) 2019-06-16
TWI787369B true TWI787369B (zh) 2022-12-21

Family

ID=61187578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107136553A TWI787369B (zh) 2017-10-25 2018-10-17 用於模製特別是金屬玻璃的方法與設備

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210187602A1 (zh)
EP (1) EP3700695B1 (zh)
CN (1) CN111372705B (zh)
FR (1) FR3072768B1 (zh)
TW (1) TWI787369B (zh)
WO (1) WO2019081687A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2586818A (en) * 2019-09-04 2021-03-10 Castings Tech International Limited Casting apparatus
CN117483501B (zh) * 2024-01-03 2024-04-19 燕山大学 基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构与方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61119368A (ja) * 1984-11-14 1986-06-06 Mazda Motor Corp 加圧鋳造装置
JPH09174219A (ja) * 1995-12-25 1997-07-08 Hitachi Metals Ltd ダイカスト用スリーブおよび加圧成形方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5112328A (ja) * 1974-07-22 1976-01-30 Ono Atsumi Hanjutaichuzoyodaikasutoki
JPS61119368U (zh) * 1985-01-11 1986-07-28
DE3923550C2 (de) * 1989-07-15 1997-10-23 Ald Vacuum Techn Gmbh Verfahren und Dauerform zum Formgießen von elektrisch leitenden Werkstoffen
JPH04100669A (ja) * 1990-08-20 1992-04-02 Daido Steel Co Ltd 溶融金属の鍛造成形方法および鍛造成形装置
DE4320766C2 (de) * 1993-06-23 2002-06-27 Ald Vacuum Techn Ag Vorrichtung zum Einschmelzen einer festen Schicht aus elektrisch leitfähigem Material
JP3049648B2 (ja) * 1993-12-13 2000-06-05 日立金属株式会社 加圧成形方法および加圧成形機
JPH10253260A (ja) * 1997-03-10 1998-09-25 Shinko Electric Co Ltd 軟接触型コールドクルーシブル溶解ルツボ
JP2000088467A (ja) * 1998-09-18 2000-03-31 Fuji Electric Co Ltd 浮揚溶解装置
JP2001041661A (ja) * 1999-07-27 2001-02-16 Kobe Steel Ltd コールドクルーシブル誘導溶解装置
MXPA03006084A (es) * 2001-01-08 2003-09-10 Inductotherm Corp Horno de induccion con sistema de bobina de eficiencia mejorada.
WO2013158069A1 (en) * 2012-04-16 2013-10-24 Apple Inc. Injection molding and casting of materials using a vertical injection molding system
US20150298207A1 (en) * 2012-05-04 2015-10-22 Apple Inc. Inductive coil designs for the melting and movement of amorphous metals
FR2991902A1 (fr) * 2012-06-18 2013-12-20 Roctool Procede et dispositif pour le prechauffage d'un moule notamment de moulage par injection
WO2013190020A1 (fr) * 2012-06-19 2013-12-27 Roctool Moule à chauffage et refroidissement rapides
US8833432B2 (en) * 2012-09-27 2014-09-16 Apple Inc. Injection compression molding of amorphous alloys
FR3005154B1 (fr) * 2013-04-26 2015-05-15 Commissariat Energie Atomique Four a chauffage par induction electromagnetique, utilisation du four pour la fusion d'un melange de metal(ux) et d'oxyde(s) representatif d'un corium
FR3015918A1 (fr) * 2013-12-31 2015-07-03 Roctool Dispositif pour le chauffage d’un moule
US20150298296A1 (en) 2014-04-17 2015-10-22 Cynthia Cook Knife block with sharpening stones
CN204438766U (zh) * 2015-02-04 2015-07-01 涿州凯莱金属材料有限公司 一种定向凝固磁悬浮感应熔炼水冷铜坩埚
FR3044748B1 (fr) * 2015-12-03 2019-07-19 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Four a creuset froid a chauffage par deux inducteurs electromagnetiques, utilisation du four pour la fusion d'un melange de metal(ux) et d'oxyde(s) representatif d'un corium
US9821359B2 (en) * 2015-12-14 2017-11-21 Rasoul Jelokhani Niaraki High-speed hydraulic forming of metal and non-metal sheets using electromagnetic fields
JP6745642B2 (ja) * 2016-05-10 2020-08-26 芝浦機械株式会社 ダイカストマシン及び固液共存金属の成形方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61119368A (ja) * 1984-11-14 1986-06-06 Mazda Motor Corp 加圧鋳造装置
JPH09174219A (ja) * 1995-12-25 1997-07-08 Hitachi Metals Ltd ダイカスト用スリーブおよび加圧成形方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201923110A (zh) 2019-06-16
FR3072768B1 (fr) 2020-01-24
CN111372705B (zh) 2022-06-10
CN111372705A (zh) 2020-07-03
FR3072768A1 (fr) 2019-04-26
EP3700695B1 (fr) 2021-10-13
WO2019081687A1 (fr) 2019-05-02
US20210187602A1 (en) 2021-06-24
EP3700695A1 (fr) 2020-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3897815A (en) Apparatus and method for directional solidification
US7028746B2 (en) Apparatus for molding metals
US4347889A (en) Diecasting apparatus
JP4536991B2 (ja) 容器用の熱ジャケット
US3895672A (en) Integrated furnace method and apparatus for the continuous production of individual castings
TWI787369B (zh) 用於模製特別是金屬玻璃的方法與設備
US3998264A (en) Apparatus for producing metallic castings by progressively melting a solid charge
US6845809B1 (en) Apparatus for and method of producing on-demand semi-solid material for castings
WO2006055148A2 (en) Continuous casting of reactionary metals using a glass covering
AU2001261796A1 (en) Production of on-demand semi-solid material for castings
EP0387107A2 (en) Method and apparatus for casting a metal
US3845808A (en) Apparatus for casting directionally solidified articles
US6006821A (en) Method and apparatus for melting and pouring specialty metals
EP0083205B2 (en) Apparatus for producing castings in a vacuum.
JP7126022B2 (ja) アモルファス金属又は一部がアモルファス金属から形成される鋳造部品を製造するための装置及び方法
CN109822088B (zh) 大型高温高强度材料真空精密铸造设备
US3381742A (en) Metal casting and solidification
US9598747B2 (en) System and method of melting raw materials
NO157439B (no) Fremgangsmaate og innretning for stoeping av elektrodegitre for elektriske akkumulatorer.
JP6820185B2 (ja) 金属材料の溶解供給装置およびそれを用いた減圧鋳造装置
CN112846130A (zh) 一种真空熔炼压射成型装置
JP2006281243A (ja) 高融点金属の高圧鋳造方法およびダイカスト装置
CN214814653U (zh) 一种真空熔炼压射成型装置
KR100332374B1 (ko) 유도가열을 이용한 안정화 지르코니아 제조를 위한용융공정에서의 제조방법 및 그 장치
CN117940232A (zh) 用以制造包膜铸造部件的装置以及方法