專利名稱：連續(xù)壓力熔融金屬供給系統(tǒng)和用于形成連續(xù)金屬制品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熔融金屬供給系統(tǒng)，特別涉及一種連續(xù)壓力熔融金屬供給系統(tǒng)和用于形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品的方法。
被稱為擠壓成形的金屬加工工藝包括通過具有預(yù)定構(gòu)形的壓模開口對(duì)金屬料(錠料或者坯料)加壓以形成具有較長(zhǎng)長(zhǎng)度并且基本上不變的橫截面的形狀。例如，在鋁合金的擠壓成形過程中，鋁料被預(yù)熱到適合的擠壓溫度。接著將鋁料放入加熱的筒體中。用于擠壓成形工藝的筒體包括在一端處具有所需形狀的壓模開口和橫截面尺寸與筒體的孔基本相同的往復(fù)活塞或者沖壓頭。活塞或者沖壓頭移動(dòng)壓靠鋁料以擠壓鋁料。壓模中的開口是鋁料在壓力下的最小阻力路徑。所述鋁料變形和流過壓模開口以生產(chǎn)具有橫截面形狀與壓模開口相同的擠壓產(chǎn)品。
參見

圖1，上述擠壓成形工藝用附圖標(biāo)記10表示，并且通常由幾個(gè)謹(jǐn)慎和不連續(xù)的操作構(gòu)成，包括熔化20、澆鑄30、均質(zhì)化40、(非強(qiáng)制性的)鋸切50、再加熱60以及最后為擠壓70。鋁料在高溫下被澆鑄并且通常被冷卻到室溫。由于鋁料被澆鑄，因此結(jié)構(gòu)中具有一定的不均質(zhì)性并且鋁料被加熱以使?jié)茶T金屬均質(zhì)化。在均質(zhì)化步驟后，鋁料被冷卻到室溫。在冷卻后，均質(zhì)的鋁料在爐中被再加熱到被稱為預(yù)熱溫度的高溫。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，對(duì)于一系列坯料中每一個(gè)需要被擠壓的坯料來(lái)說，預(yù)熱溫度基本上是相同的并且基于經(jīng)驗(yàn)。在鋁料達(dá)到預(yù)熱溫度后，準(zhǔn)備將其放在擠壓機(jī)中并且被擠壓。
所有上述步驟涉及鑄造和擠壓領(lǐng)域的技術(shù)人員公知技術(shù)。上述步驟中每一個(gè)涉及需要擠壓金屬的冶金控制。這些步驟的費(fèi)用消耗是非常大，每次從室溫對(duì)金屬料再加熱而導(dǎo)致能量消耗。還存在與金屬料切邊的需要相關(guān)的生產(chǎn)中回收的成本、與處理庫(kù)存相關(guān)的勞動(dòng)力成本以及擠壓設(shè)備的資本費(fèi)用和操作成本。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)對(duì)于設(shè)計(jì)一種能夠直接利用熔融金屬操作的擠壓設(shè)備進(jìn)行了嘗試。授權(quán)給Lindemann的美國(guó)專利US 3,328,994披露了這樣一個(gè)示例。Lindemann的專利披露了一種用于通過擠壓噴嘴擠壓金屬以形成實(shí)心桿的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于容納熔融金屬供給源的容器和位于容器出口處的擠壓模(即，擠壓噴嘴)。導(dǎo)管從容器的底部開口通向擠壓噴嘴。加熱腔室位于從容器的底部開口通向擠壓噴嘴的導(dǎo)管中并且用于加熱通向擠壓噴嘴的熔融金屬。冷卻腔室包圍擠壓噴嘴以便當(dāng)熔融金屬通過擠壓噴嘴時(shí)使熔融金屬冷卻和凝固。容器被加壓以迫使容納在容器中的熔融金屬通過輸出導(dǎo)管、加熱腔室并且最后通過擠壓噴嘴。
授權(quán)給Kreidler的美國(guó)專利US 4,075,881披露了一種利用成形工具和模具通過擠壓成形直接將熔融金屬制造成桿、管和異型制品的方法和設(shè)備。熔融金屬以連續(xù)批的形式被裝到該設(shè)備的接收間隔腔室中，所述熔融金屬被冷卻以被轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N熱塑性狀態(tài)。連續(xù)批形成了層挨層的結(jié)構(gòu)以形成條或者其他類似的制品。
都授權(quán)給Eibe的美國(guó)專利US 4,774,997和US 4,718,476披露了一種用于熔融金屬連續(xù)擠壓澆鑄的設(shè)備和方法。在由Eibe的專利所披露的設(shè)備中，熔融金屬被容納在一個(gè)壓力容器中，所述壓力容器可利用空氣或者諸如氬氣的惰性氣體加壓。當(dāng)壓力容器被加壓時(shí)，迫使容納在其中的熔融金屬通過擠壓模組件。所述擠壓模組件包括與下游精壓模流通的模型。噴嘴處于這樣的位置，即，能夠在模型的外側(cè)上噴水以使通過其中的熔融金屬冷卻和凝固。接著迫使冷卻和凝固的金屬通過精壓模。在離開精壓模后，擠壓的金屬以金屬帶的形式在一對(duì)壓輥之間通過并且在被卷繞在卷曲機(jī)之前被進(jìn)一步冷卻。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于以基本上恒定的工作壓力和流速將熔融金屬供給到下游金屬加工或者成形工藝的熔融金屬供給系統(tǒng)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品的熔融金屬供給系統(tǒng)和方法。
概括地，上述目的是由這里所述的一種能夠形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品的方法實(shí)現(xiàn)的。一般地，該方法包括下列步驟提供多個(gè)熔融金屬注射器，每一個(gè)注射器具有注射器殼體和能夠在殼體內(nèi)往復(fù)操作的活塞，每一個(gè)注射器與熔融金屬供給源和輸出歧管流通，每一個(gè)注射器的活塞可移動(dòng)通過使來(lái)自于熔融金屬供給源的熔融金屬被接收在各個(gè)殼體中的第一沖程和使每一個(gè)注射器在壓力下將熔融金屬提供到輸出歧管的第二沖程，其中所述輸出歧管包括多個(gè)用于形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品的輸出壓模，所述輸出壓模被設(shè)置成能夠使熔融金屬冷卻和凝固以形成金屬制品的形式；順序地驅(qū)動(dòng)注射器以使各個(gè)活塞移動(dòng)在不同的時(shí)期通過它們的第一沖程和第二沖程，從而為輸出歧管提供基本上不變的熔融金屬流速和壓力；使輸出壓模中的熔融金屬冷卻以在各個(gè)輸出壓模中形成半固態(tài)金屬；使輸出壓模中半固態(tài)金屬凝固以形成具有鑄態(tài)結(jié)構(gòu)的凝固金屬；通過由各個(gè)輸出壓模限定的輸出壓?？着懦瞿探饘僖孕纬山饘僦破贰?br> 所述方法可包括在通過輸出壓模孔排出凝固金屬的步驟之前在輸出壓模中加工凝固的金屬以在凝固的金屬中形成一種加工后組織的步驟?？稍诿恳粋€(gè)輸出壓模的壓?？椎纳嫌蔚陌l(fā)散-收斂腔室中執(zhí)行所述在輸出壓模中加工凝固的金屬的步驟。
每一個(gè)輸出壓?？砂ㄅc壓?？紫嗤ǖ牟⑶矣糜趯⒔饘佥斔偷綁耗？椎妮敵鰤耗Ｍǖ馈耗？卓删哂斜葔耗Ｍǖ佬〉臋M截面積?？衫檬鼓探饘偻ㄟ^每一個(gè)輸出壓模的橫截面積較小的壓?？着懦鰜?lái)執(zhí)行加工凝固的金屬的步驟。至少一個(gè)輸出壓?？删哂袡M截面積小于相應(yīng)的壓模孔的壓模通道?？衫檬鼓探饘?gòu)妮^小橫截面積的壓模通道排出到相應(yīng)的較大橫截面積的壓?？讈?lái)執(zhí)行在至少一個(gè)輸出壓模中加工凝固金屬的步驟。
所述方法可包括通過具有壓?？椎牡诙敵鰤耗Ｅ懦鲋辽僖粋€(gè)金屬制品的凝固金屬的步驟。第二輸出壓?？晌挥诘谝惠敵鰤耗５南掠?。第二壓?？卓删哂行∮诘谝粔耗？椎臋M截面積。所述方法也可包括利用使凝固金屬通過第二壓?？着懦鰜?lái)對(duì)至少一個(gè)金屬制品的凝固金屬進(jìn)一步加工的步驟。
所述方法可包括對(duì)形成至少一個(gè)金屬制品的凝固金屬加工以在至少一個(gè)金屬制品中產(chǎn)生加工后組織的步驟，并且所述加工步驟是在輸出壓模的下游執(zhí)行的?？衫门c所述至少一個(gè)金屬制品接觸的多個(gè)輥來(lái)執(zhí)行所述加工步驟。所述至少一個(gè)金屬制品可是連續(xù)板或者連續(xù)錠。
至少一個(gè)輸出壓模的壓模孔可具有相對(duì)于通過其的至少一個(gè)軸線對(duì)稱的橫截面以形成具有對(duì)稱橫截面的金屬制品。另外，可將至少一個(gè)輸出壓模的壓?？自O(shè)置成能夠形成圓形橫截面的金屬制品的形式。另外，至少一個(gè)輸出壓模的壓?？卓杀辉O(shè)置成能夠形成多邊形橫截面的金屬制品的形式。至少一個(gè)輸出壓模的壓?？卓杀辉O(shè)置成能夠形成環(huán)形橫截面的金屬制品的形式。另外，至少一個(gè)輸出壓模的壓?？卓删哂胁粚?duì)稱的橫截面以形成具有不對(duì)稱橫截面的金屬制品。
至少一個(gè)輸出壓模的壓?？卓删哂邢鄬?duì)于通過其的至少一個(gè)軸線對(duì)稱的橫截面以形成具有對(duì)稱橫截面的金屬制品，并且至少一個(gè)輸出壓模的壓模孔可具有不對(duì)稱的橫截面以形成具有不對(duì)稱橫截面的金屬制品。
多個(gè)輥可與每一個(gè)輸出壓模聯(lián)合在一起并且在各個(gè)壓?？紫掠谓佑|所形成的金屬制品。所述方法還可包括利用輥和金屬制品之間的摩擦接觸為多個(gè)注射器提供背壓的步驟。至少一個(gè)壓模孔最好被設(shè)置成能夠形成連續(xù)板的形式。該方法還可包括利用輥對(duì)形成連續(xù)板的凝固金屬進(jìn)一步加工以產(chǎn)生加工后組織的步驟。
每一個(gè)所述輸出壓模可包括與壓?？紫嗤ǖ牟⑶矣糜趯⒔饘佥斔偷綁耗？椎妮敵鰤耗Ｍǖ?。至少一個(gè)壓?？卓删哂袡M截面積比相應(yīng)的壓?？仔〉膲耗Ｍǖ?，因此所述方法可包括利用使凝固金屬?gòu)妮^小橫截面積的壓模通道排出到至少一個(gè)輸出壓模的相應(yīng)的較大橫截面積的壓模孔對(duì)凝固金屬進(jìn)行加工以形成加工后組織的步驟。較大橫截面積的壓模孔可被設(shè)置成能夠形成連續(xù)錠的形式。多個(gè)輥可在所述至少一個(gè)輸出壓模的下游與所述錠接觸，從而所述方法還可包括利用輥和錠之間的摩擦接觸為多個(gè)注射器提供背壓的步驟。該方法還可包括利用輥對(duì)形成錠的凝固金屬進(jìn)一步加工以產(chǎn)生加工后組織的步驟。
利用上述方法形成的金屬制品可采用下列任何一種形狀，但是本發(fā)明不限于下列形狀具有多邊形或者圓形橫截面的實(shí)心桿；圓形或者多邊形橫截面的管；具有多邊形橫截面的板；以及具有多邊形或者圓形橫截面的錠。
本發(fā)明還涉及一種用于形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品的設(shè)備。所述設(shè)備包括輸出歧管和多個(gè)輸出壓模。所述輸出歧管被設(shè)置成能夠與熔融金屬源流通的形式。多個(gè)輸出壓模與輸出歧管流通。輸出壓模被設(shè)置成能夠形成多個(gè)長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品的形式。每一個(gè)輸出壓模還包括與所述輸出歧管相連的壓模殼體。所述壓模殼體具有壓?？祝鰤耗？妆辉O(shè)置成能夠形成離開輸出壓模的連續(xù)金屬制品的橫截面形狀的形式。壓模殼體還具有與輸出壓模流通并且用于將金屬輸送到輸出壓?？椎膲耗Ｍǖ?。另外，壓模殼體具有圍繞所述壓模通道的至少一部分的冷卻劑腔室以使從輸出歧管接收的熔融金屬冷卻和凝固并且通過壓模通道移動(dòng)到壓模孔。
至少一個(gè)輸出壓模的壓模通道可具有在相應(yīng)壓?？咨嫌蔚陌l(fā)散-收斂部分。至少一個(gè)輸出壓模的壓模通道可包括位于其中的芯棒以形成環(huán)形橫截面的金屬制品。多個(gè)輥可與每一個(gè)輸出壓模聯(lián)合在一起并且處于這樣的位置，即在各個(gè)壓?？紫掠谓佑|所形成的金屬制品以摩擦接合金屬制品并且為歧管中的熔融金屬提供背壓。
所述輸出壓模的至少一個(gè)壓模通道可具有大于相應(yīng)的壓模孔的橫截面積。至少一個(gè)壓模通道可具有小于相應(yīng)的壓?？椎臋M截面積。
至少一個(gè)輸出壓模的壓模通道可具有大于相應(yīng)的壓模孔的橫截面積。第二輸出壓?？晌挥谥辽僖粋€(gè)輸出壓模的下游。第二輸出壓模可具有橫截面積小于相應(yīng)的上游壓模孔的壓?？?。第二輸出壓?？晒潭ǖ嘏c上游輸出壓模相連。
每一個(gè)輸出壓模的壓模殼體可固定地與輸出歧管相連。另外，每一個(gè)輸出壓模的壓模殼體可與輸出歧管整體形成。
至少一個(gè)輸出壓模的壓?？卓杀辉O(shè)置成能夠形成圓形橫截面的金屬制品的形式。另外，至少一個(gè)輸出壓模的壓?？卓杀辉O(shè)置成能夠形成多邊形橫截面的金屬制品的形式。另外，至少一個(gè)輸出壓模的壓?？卓杀辉O(shè)置成能夠形成環(huán)形橫截面的金屬制品的形式。至少一個(gè)輸出壓模的壓?？卓删哂杏糜谛纬刹粚?duì)稱橫截面的金屬制品的不對(duì)稱橫截面。另外，至少一個(gè)輸出壓模的壓?？卓删哂邢鄬?duì)于通過其的至少一個(gè)軸線對(duì)稱的橫截面以形成具有對(duì)稱橫截面的金屬制品。
至少一個(gè)輸出壓模的壓?？卓杀辉O(shè)置成能夠形成連續(xù)板或者連續(xù)錠的形式。連續(xù)錠可具有多邊形或者圓形橫截面。連續(xù)板也可具有多邊形橫截面。
所述設(shè)備還可包括單個(gè)輸出壓模，所述輸出壓模具有壓模殼體，所述壓模殼體具有壓?？缀团c輸出歧管流通的壓模通道。壓模殼體還可具有至少部分地包圍所述壓模通道的冷卻劑腔室。所述壓模孔最好被設(shè)置成能夠形成連續(xù)金屬制品的橫截面形狀的形式。
從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中可以明顯地看出本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中所涉及的擠壓工藝的示意圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例所涉及的一種熔融金屬供給系統(tǒng)的截面圖，其中所述熔融金屬供給系統(tǒng)包括熔融金屬供給源、多個(gè)熔融金屬注射器和輸出歧管；圖3是圖2中所示的熔融金屬供給系統(tǒng)的一個(gè)注射器的截面圖，其中所示的注射器在排出沖程的起點(diǎn)；圖4是圖3中所示的注射器的截面圖，其中所示的注射器在返回沖程的起點(diǎn)；圖5是表示關(guān)于圖3和圖4中所示的注射器的一個(gè)注射循環(huán)的活塞位置與時(shí)間關(guān)系的圖表；圖6是用于圖3和圖4中所示的注射器的另一種氣體供給和排出布置形式；圖7是表示關(guān)于圖2中所示的熔融金屬供給系統(tǒng)的多個(gè)注射器的活塞位置與時(shí)間關(guān)系的圖表；
圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例所涉及的一種熔融金屬供給系統(tǒng)的截面圖，其中所述熔融金屬供給系統(tǒng)包括熔融金屬供給源、多個(gè)熔融金屬注射器和輸出歧管；圖9是用于圖2和圖8中所示的熔融金屬供給系統(tǒng)中的輸出歧管的截面圖，其中示出了用于將熔融金屬供給到一個(gè)示例性下游工藝的輸出歧管；圖10是本發(fā)明所涉及的用于形成多個(gè)長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品的設(shè)備的平面截面圖，其中包含了圖8和圖9中所示的歧管；圖11a是適于形成實(shí)心橫截面的金屬制品的輸出壓模的截面圖；圖11b是利用圖11a的輸出壓模形成的實(shí)心橫截面的金屬制品的截面圖；圖12a是適于形成環(huán)形橫截面的金屬制品的輸出壓模的截面圖；圖12b是利用圖12a的輸出壓模形成的環(huán)形橫截面的金屬制品的截面圖；圖13是圖10中所示的輸出壓模的第三實(shí)施例的截面圖；圖14是沿著圖13中的14-14線所得到的截面圖；圖15是沿著圖13中的15-15線所得到的截面圖；圖16是圖13中所示的輸出壓模的前端視圖；圖17是與圖10中所示的設(shè)備結(jié)合使用的輸出壓模的截面圖，其中圖10中所示設(shè)備具有與其相連的第二輸出壓模以進(jìn)一步減小金屬制品的橫截面積；圖18是適于形成本發(fā)明所涉及的連續(xù)金屬板的輸出壓模的截面圖；圖19是適于形成本發(fā)明所涉及的連續(xù)金屬錠的輸出壓模的截面圖；圖20是利用圖18所示的輸出壓模形成的金屬板的透視圖；圖21a是利用圖19所示的輸出壓模形成的金屬錠的透視圖，其中所示金屬錠具有多邊形的橫截面；圖21b是利用圖19所示的輸出壓模形成的金屬錠的透視圖，其中所示金屬錠具有圓形的橫截面；圖22是適于形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬I字梁的輸出壓?？椎慕孛鎴D；圖23是適于形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)異型桿的輸出壓?？椎慕孛鎴D；圖24是適于形成長(zhǎng)度不限的具有正方形中央開口的連續(xù)圓形金屬制品的輸出壓?？椎慕孛鎴D；以及圖25是適于形成長(zhǎng)度不限的具有正方形中央開口的正方形金屬制品的輸出壓模孔的截面圖。
本發(fā)明涉及包含至少兩個(gè)(即，多個(gè))熔融金屬注射器的熔融金屬供給系統(tǒng)。該熔融金屬供給系統(tǒng)可用于將熔融金屬供給到下游金屬加工或者金屬成形設(shè)備或者工藝。特別是，該熔融金屬供給系統(tǒng)用于以基本上不變的流速和壓力將熔融金屬供給到這樣的下游金屬加工或者金屬成形設(shè)備或者工藝，諸如加壓成形、鍛造和軋制。其他等同的下游工藝也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
參見圖2-4，本發(fā)明所涉及的熔融金屬供給系統(tǒng)90包括多個(gè)熔融金屬注射器100，為了清楚起見，分別用“a”、“b”、“c”和“d”表示這些注射器。圖2中所示的三個(gè)注射器100a、100b、100c是本發(fā)明的示例，并且熔融金屬供給系統(tǒng)90所需的注射器100的最小數(shù)量如上所述是兩個(gè)。注射器100a、100b、100c是相同的并且為了清楚起見，下面僅相對(duì)于單個(gè)注射器“100”描述它們的部件。
注射器100包括用于在將熔融金屬注射到下游設(shè)備或者工藝之前容納熔融金屬的殼體102。活塞104向下延伸到殼體102中并且可在殼體102內(nèi)往復(fù)操作。殼體102和活塞104最好是圓柱形的?；钊?04包括活塞桿106和與活塞桿106相連的活塞頭108?；钊麠U106具有第一端110和第二端112?；钊^108與活塞桿106的第一端110相連?；钊麠U106的第二端112與液壓驅(qū)動(dòng)器或者沖壓頭114接合以驅(qū)動(dòng)活塞104實(shí)現(xiàn)其往復(fù)移動(dòng)。活塞桿106的第二端112通過自對(duì)準(zhǔn)接合件116與液壓驅(qū)動(dòng)器114接合。在活塞104的往復(fù)移動(dòng)期間，活塞頭108最好保持完全位于殼體102內(nèi)。活塞頭108可與活塞桿106整體形成或者單獨(dú)形成的。
活塞桿106的第一端110通過隔熱阻擋件118與活塞頭108相連，隔熱阻擋件118可由zinconia或者類似的材料制成。環(huán)形壓力密封件120位于活塞桿106周圍并且包括在殼體102內(nèi)延伸的部分121。環(huán)形壓力密封件120在活塞桿106和殼體102之間提供基本上氣密密封。
由于與注射器100結(jié)合使用的熔融金屬的高溫，最好利用一種冷卻介質(zhì)，諸如水對(duì)注射器100進(jìn)行冷卻。例如，活塞桿106可具有中央孔122。中央孔122通過輸入導(dǎo)管124和輸出導(dǎo)管126與冷卻水源(未示出)流通，利用輸入導(dǎo)管124和輸出導(dǎo)管126能夠使冷卻水通過活塞桿106的內(nèi)部。類似地，可利用圍繞殼體102延伸并且位置與壓力密封件120基本重合的冷卻水套128對(duì)環(huán)形壓力密封件120進(jìn)行冷卻。注射器100a、100b、100c可與單個(gè)冷卻水源共同連接。
本發(fā)明所涉及的注射器100a、100b、100c最好適于與具有低熔點(diǎn)的熔融金屬結(jié)合使用，諸如鋁、鎂、銅、黃銅、包括上述金屬的合金以及其他類似的金屬。本發(fā)明還預(yù)見到，注射器100a、100b、100c可與含鐵金屬結(jié)合使用，可單獨(dú)使用或者與上述金屬結(jié)合使用。因此，用于每一個(gè)注射器100a、100b、100c的殼體102、活塞桿106和活塞頭108是由適于與熔融鋁和熔融鋁合金以及上述其他金屬或者金屬合金結(jié)合使用的抗高溫金屬合金制成的?；钊^108也可由耐火材料或者石墨制成的。殼體102的內(nèi)表面上具有襯130。所述襯130可由耐火材料或者石墨或者其他適于與熔融鋁和熔融鋁合金以及上述其他金屬或者金屬合金結(jié)合使用的材料制成的。
活塞104通?？梢苿?dòng)通過使熔融金屬被接收在殼體102中的返回沖程和將熔融金屬?gòu)臍んw102排出的排出沖程。圖3示出了處于即將開始排出沖程之前(或在返回沖程的終點(diǎn)時(shí))的一個(gè)點(diǎn)處的活塞104以將熔融金屬?gòu)臍んw102排出。相反，圖4示出了在排出沖程的終點(diǎn)處時(shí)(或者在返回沖程的起點(diǎn)處時(shí))的活塞104。
熔融金屬供給系統(tǒng)90還包括用于保持將熔融金屬134供給到每一個(gè)注射器100a、100b、100c的殼體102的備用供給的熔融金屬供給源132。熔融金屬供給源132可容納上述任何一種金屬或者金屬合金。
注射器100還包括第一閥136。注射器100通過第一閥136與熔融金屬供給源132流通。特別是，注射器100的殼體102通過第一閥136與熔融金屬供給源132流通，第一閥136最好是一種能夠在活塞104的排出沖程中防止熔融金屬134回流到熔融金屬供給源132的止回閥。這樣，在活塞104的排出沖程中，第一止回閥136使得熔融金屬134流到殼體102。
注射器100還包括進(jìn)入/注入端口138。第一止回閥136最好位于進(jìn)入/注入端口138(下面稱為“端口138”)中，端口138與殼體102的下端相連。端口138可通過本領(lǐng)域公知的任何方式與殼體102的下端固定連接或者與殼體整體形成。
熔融金屬供給系統(tǒng)90還包括用于將熔融金屬134供給到下游設(shè)備或者工藝的輸出歧管140。注射器100a、100b、100c分別與輸出歧管140流通。特別是，每一個(gè)注射器100a、100b、100c的端口138用作進(jìn)入每一個(gè)注射器100a、100b、100c的入口或者進(jìn)口，并且還用于將從每一個(gè)注射器100a、100b、100c的殼體102排出的熔融金屬134分配(即，注射)到輸出歧管140。
注射器100還包括第二止回閥142，第二止回閥142最好位于端口138中。第二止回閥142類似于第一止回閥136，但現(xiàn)在被設(shè)置成能夠提供用于使接收在注射器100的殼體102中的熔融金屬134從殼體102排出并且進(jìn)入輸出歧管140和最后的下游工藝的輸出導(dǎo)管的形式。
熔融金屬供給系統(tǒng)90還包括與每一個(gè)注射器100a、100b、100c流通的加壓氣體供給源144。氣體供給源144可是一個(gè)惰性氣體源，諸如氦、氮或者氬、壓縮空氣源或者二氧化碳。特別是，每一個(gè)注射器100a、100b、100c的殼體102通過各自的氣體控制閥146a、146b、146c與氣體供給源144流通。
氣體供給源144最好是與每一個(gè)注射器100a、100b、100c的殼體102相連的公共源。提供氣體供給源144以在每一個(gè)注射器100a、100b、100c的活塞104的返回沖程中對(duì)形成在活塞頭108和流入到殼體102中的熔融金屬134之間的空間加壓(下面將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述)。在活塞104在殼體102內(nèi)往復(fù)移動(dòng)過程中，形成活塞頭108和熔融金屬134之間的空間，示出在附圖3中，并且如圖3中所示，對(duì)于示例性注射器100，用附圖標(biāo)記148表示該空間。
為了使氣體從氣體供給源144流到形成在活塞頭108和熔融金屬134之間的空間148，活塞108具有略小于殼體102內(nèi)徑的外徑。因此，在注射器100a、100b、100c的操作過程中，活塞頭108和殼體102之間幾乎沒有磨損。氣體控制閥146a、146b、146c適于對(duì)形成在活塞頭108和熔融金屬134之間的空間148加壓以及在活塞104的每一個(gè)排出沖程的終點(diǎn)處使空間148排氣以達(dá)到大氣壓力。例如，氣體控制閥146a、146b、146c分別具有單一閥體，所述閥體具有兩個(gè)獨(dú)立控制端口，如這里所述的，一個(gè)用于使空間148“排氣”，第二個(gè)用于使空間148“加壓”?？衫脝蝹€(gè)多位置裝置驅(qū)動(dòng)獨(dú)立的排氣和加壓端口，所述單個(gè)多位置裝置可被遠(yuǎn)程控制。或者，氣體控制閥146a、146b、146c可在每一種情況下被兩個(gè)獨(dú)立控制的閥替代，諸如排氣閥和氣體供給閥，如這里結(jié)合圖6所述的。任何一種設(shè)置形式都是優(yōu)選的。
熔融金屬供給系統(tǒng)90還包括與每一個(gè)注射器100a、100b、100c的殼體102相連的相應(yīng)的傳感器149a、149b、149c，傳感器149a、149b、149c用于在注射器100a、100b、100c的操作過程中監(jiān)測(cè)空間148中的壓力。
注射器100還可包括位于空間148中的浮動(dòng)式隔熱阻擋件150以在活塞104的往復(fù)移動(dòng)過程中使活塞頭108與接收在殼體102中的熔融金屬134隔開并且避免直接與熔融金屬134接觸。隔熱阻擋件150在注射器100的操作過程中在殼體102內(nèi)浮動(dòng)，但通常保持與接收在殼體102中的熔融金屬134接觸。隔熱阻擋件150例如可由石墨或者適于與熔融鋁或者鋁合金結(jié)合使用的等同材料制成。
熔融金屬供給系統(tǒng)90還包括用于獨(dú)立控制注射器100a、100b、100c的控制單元160，諸如可編程計(jì)算機(jī)(PC)或者可編程邏輯控制器(PLC)。提供控制單元160以控制注射器100a、100b、100c，特別用于控制每一個(gè)注射器100a、100b、100c的活塞104的移動(dòng)以及氣體控制閥146a、146b、146c的操作，無(wú)論氣體控制閥是以單個(gè)閥的形式或者是以多個(gè)閥的形式提供的。因此，可在熔融金屬供給系統(tǒng)90內(nèi)控制注射器100a、100b、100c的各個(gè)注射循環(huán)，如這里進(jìn)一步描述的。
“中央”控制單元160與每一個(gè)注射器100a、100b、100c的液壓驅(qū)動(dòng)器114和氣體控制閥146a、146b、146c相連以控制每一個(gè)注射器100a、100b、100c的液壓驅(qū)動(dòng)器114的程序和操作以及氣體控制閥146a、146b、146c的操作。與每一個(gè)注射器100a、100b、100c的殼體102相連的壓力傳感器149a、149b、149c用于為控制單元160提供各個(gè)輸入信號(hào)。一般地，利用控制單元160驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)器114以控制每一個(gè)注射器100a、100b、100c的活塞104的移動(dòng)和用于注射器100a、100b、100c的相應(yīng)的氣體控制閥146a、146b、146c的操作，從而使注射器100a、100b、100c中的至少一個(gè)的活塞104總是移動(dòng)通過其排出沖程以便以基本上不變流速和壓力連續(xù)地將熔融金屬134輸送到輸出歧管140。其余的注射器100a、100b、100c的活塞104處于回復(fù)模式，其中活塞104移動(dòng)通過它們的返回沖程或者完成它們的排出沖程。這樣，如上所述，注射器100a、100b、100c中至少一個(gè)總是處于“工作”狀態(tài)，為輸出歧管140提供熔融金屬134，而其余的注射器100a、100b、100c的活塞104回復(fù)并且移動(dòng)通過它們的返回沖程(或者完成它們的排出沖程)。
參見圖3-5，現(xiàn)對(duì)包含在圖2中所示的熔融金屬供給系統(tǒng)90中的注射器100a、100b、100c中的一個(gè)的操作進(jìn)行描述。特別是，現(xiàn)將對(duì)一個(gè)注射器100在一個(gè)完整的注射循環(huán)(即，返回沖程和排出沖程)中的操作進(jìn)行描述。圖3示出了僅在活塞104在殼體102中開始排出沖程(即，向下)之前的點(diǎn)處的注射器100，即，剛完成其返回沖程。活塞頭108和熔融金屬134之間的空間148基本上被來(lái)自于氣體供給源144的氣體充滿，來(lái)自于氣體供給源144的氣體通過氣體控制閥146被供給。在活塞104在殼體102中往復(fù)移動(dòng)過程中，可操作氣體控制閥146以將來(lái)自于氣體供給源144的氣體供給到空間148(即，加壓)、使空間148排氣以達(dá)到大氣壓力以及在需要的情況下封閉氣體充填空間148。
如上所述，在圖3中，活塞104已在殼體102內(nèi)完成其返回沖程并且準(zhǔn)備開始一個(gè)排出沖程。氣體控制閥146處于關(guān)閉位置，防止在氣體充填空間148中的氣體排出以達(dá)到大氣壓力。在圖3中，活塞104在殼體102內(nèi)的位置在圖5中用點(diǎn)D表示?？刂茊卧?60發(fā)送一個(gè)信號(hào)給液壓驅(qū)動(dòng)器114以使活塞104開始向下移動(dòng)通過其排出沖程。當(dāng)活塞104在殼體102中向下移動(dòng)時(shí)，在氣體充填空間148中的氣體在活塞頭108和被接收在殼體102中的熔融金屬134之間被就地壓縮，大大減小其體積并且增加氣體充填空間148中的壓力。壓力傳感器149監(jiān)測(cè)氣體充填空間148中的壓力并且將該信息作為一個(gè)工藝值輸入供給到控制單元160。
當(dāng)在氣體充填空間148中的壓力達(dá)到“臨界”水平時(shí)，殼體102中的熔融金屬134開始通過第二止回閥142流入到端口138中和從殼體102中流出。臨界壓力水平取決于熔融金屬134將通過輸出歧管140(如圖2中所示)被送達(dá)的下游工藝。例如，輸出歧管140可與金屬擠壓工藝或者金屬軋制工藝相連。這些工藝將為注射器100提供大小不同的返回壓力或者“背壓”。注射器100在熔融金屬134將開始從殼體102流出之前必須克服該背壓。在注射器100處經(jīng)歷的背壓值例如從一個(gè)下游擠壓工藝到另一個(gè)也是變化的。這樣，熔融金屬134將開始從殼體102流動(dòng)的臨界壓力取決于工藝并且對(duì)于其的確定也是本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)。氣體充填空間148中的壓力是由壓力傳感器149連續(xù)監(jiān)測(cè)的，壓力傳感器149用于識(shí)別熔融金屬134開始從殼體102流動(dòng)的臨界壓力。壓力傳感器149將該信息作為輸入信號(hào)(即，工藝值輸入)提供給控制單元160。
在活塞104的排出移動(dòng)(即，當(dāng)熔融金屬134開始從殼體102流動(dòng)時(shí))中接近該點(diǎn)處，控制單元160基于從壓力傳感器149接收的輸入信號(hào)，調(diào)節(jié)液壓驅(qū)動(dòng)器114的向下移動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)器114控制活塞104的向下移動(dòng)(即，速度)，最后調(diào)節(jié)熔融金屬134通過端口138從殼體102排出到輸出歧管140的流速。例如，控制單元160可根據(jù)在輸出歧管140處所需的熔融金屬流速和最后的下游工藝加快或者減慢液壓驅(qū)動(dòng)器114的向下移動(dòng)。這樣，利用液壓驅(qū)動(dòng)器114的控制能夠控制熔融金屬流到輸出歧管140的流速。隔熱阻擋件150和壓縮氣體充填空間148在活塞104的排出沖程中使活塞頭108的端部與熔融金屬134隔開并且避免其與熔融金屬134直接接觸。特別是，熔融金屬134在浮動(dòng)的隔熱阻擋件150、壓縮氣體充填空間148和活塞頭108之前從殼體102排出。最后，活塞104到達(dá)下沖程或者排出沖程的終點(diǎn)，如圖5中點(diǎn)E所示。在活塞104的排出沖程的終點(diǎn)處，氣體充填空間148被緊密壓縮并且可產(chǎn)生大于20,000psi的極高壓力。
在活塞104到達(dá)排出沖程的終點(diǎn)(圖5中的點(diǎn)E)后，活塞104也可在殼體102中向上移動(dòng)通過短“復(fù)位”或者返回沖程。為了使活塞104移動(dòng)通過復(fù)位沖程，控制單元160驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)器114以使活塞104在殼體102中向上移動(dòng)。活塞104在殼體102中向上移動(dòng)一個(gè)短的“復(fù)位”距離到達(dá)圖5中由點(diǎn)A所示的位置。圖5中由虛線表示可選擇的活塞104的短復(fù)位或者返回沖程。由于活塞104在殼體102內(nèi)向上移動(dòng)短的復(fù)位距離，因此增加了壓縮氣體充填空間148的體積，從而減小了氣體充填空間148中的氣體壓力。如上所述，注射器100能夠在氣體充填空間148中產(chǎn)生大于20,000psi的極高壓力。因此，可利用活塞104在殼體102中的短復(fù)位沖程作為在通過氣體控制閥146對(duì)氣體充填空間148排氣以達(dá)到大氣壓力之前部分地釋放氣體充填空間148中的壓力的安全裝置。該裝置能夠當(dāng)使氣體充填空間148排氣時(shí)保護(hù)殼體102、環(huán)形壓力密封件120和氣體控制閥146不受損害。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，被壓縮在氣體充填空間148中的氣體體積較小，因此即使較大的壓力形成在氣體充填空間148中，存在于壓縮氣體充填空間148中的存儲(chǔ)能量值也是低的。
在點(diǎn)A處，利用控制單元160操作氣體控制閥146使之處于一個(gè)打開或者排氣位置以使氣體充填空間148中的氣體被排出達(dá)到大氣壓力或者被排出到氣體回收系統(tǒng)(未示出)。如圖5中所示，在氣體控制閥146被操作所述排氣位置之前，活塞104在殼體102中僅回縮一個(gè)短的復(fù)位沖程。接著，活塞104被操作(利用控制單元169通過液壓驅(qū)動(dòng)器114)以在殼體102內(nèi)向下移動(dòng)并且再次到達(dá)以前的排出沖程，在圖5中用點(diǎn)B表示。如果復(fù)位沖程沒有被遵循，那么氣體充填空間148在點(diǎn)E處被排氣達(dá)到大氣壓力(或者氣體回收系統(tǒng))并且活塞104可再次在殼體102內(nèi)開始返回沖程，返回沖程也將在圖5中點(diǎn)B處開始。
在點(diǎn)B處，利用控制單元160操作氣體控制閥146使其從排氣位置到關(guān)閉位置，并且活塞104在殼體102中開始返回沖程或者上沖程。利用液壓驅(qū)動(dòng)器114使活塞104移動(dòng)通過返回沖程，由控制單元160為液壓驅(qū)動(dòng)器114發(fā)送信號(hào)以使活塞104開始在殼體102中向上移動(dòng)。在活塞104的返回沖程中，熔融金屬134從熔融金屬供給源132流到殼體102中。特別是，當(dāng)活塞104開始移動(dòng)通過返回沖程時(shí)，活塞頭108開始形成空間148，空間148目前基本上處于低于大氣壓力的壓力下(即，真空)。這使得熔融金屬134從熔融金屬供給源132通過第一止回閥136進(jìn)入殼體102。當(dāng)活塞104在殼體102中繼續(xù)向上移動(dòng)時(shí)，熔融金屬134繼續(xù)流入到殼體102中。在活塞104的返回沖程中的一個(gè)特定點(diǎn)處，在圖5中用點(diǎn)C表示，殼體102最后完全充滿熔融金屬134。點(diǎn)C也可是使預(yù)選量的熔融金屬134被接收在殼體中的預(yù)選的點(diǎn)。但是，最好點(diǎn)C對(duì)應(yīng)于活塞104的返回沖程中的使殼體102基本上充滿熔融金屬134的點(diǎn)。在點(diǎn)C處，利用控制單元160操作氣體控制閥146使其到達(dá)一個(gè)使殼體102與氣體供給源144流通的位置，利用諸如氬或者氮的氣體對(duì)“真空”空間148加壓，形成新的氣體充填空間(即，“充填氣體”)148。當(dāng)氣體充填空間148被加壓時(shí)，活塞104在殼體102中持續(xù)向上移動(dòng)。
在點(diǎn)D(即，活塞104的返回沖程的終點(diǎn)處)處，利用控制單元160操作氣體控制閥146以使之到達(dá)關(guān)閉位置，防止氣體進(jìn)一步充填到形成在活塞頭108和熔融金屬134之間的氣體充填空間148以及防止氣體排出達(dá)到大氣壓力?？刂茊卧?60再次為液壓驅(qū)動(dòng)器114發(fā)送信號(hào)以使活塞104停止在殼體102中向上移動(dòng)。如上所述，活塞104的返回沖程的終點(diǎn)在圖5中由點(diǎn)D表示，并且可與活塞104在殼體102內(nèi)的完全返回沖程位置(即，活塞104最大可能的向上移動(dòng))重合，但不是必須的。當(dāng)活塞104到達(dá)返回沖程的終點(diǎn)時(shí)(即，圖3中所示的活塞104的位置)，活塞104可向下移動(dòng)通過另一個(gè)排出沖程，并且圖5中所示的注射循環(huán)再次開始。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，用于上述注射循環(huán)中的氣體控制閥146可需要注射器100的控制閥146的氣體供給(即，加壓)和排氣功能(即，端口)的適合的順序和獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明的其中氣體供給(即，加壓)和排氣功能是由兩個(gè)獨(dú)立的閥執(zhí)行的實(shí)施例也可能需要閥的順序驅(qū)動(dòng)。熔融金屬供給系統(tǒng)90的其中氣體控制閥146被注射器100中的兩個(gè)獨(dú)立的閥代替的實(shí)施例被示出在圖6中。在圖6中，利用分別用作氣體供給閥和排氣閥的兩個(gè)獨(dú)立的閥162、164執(zhí)行氣體供給和排氣功能。
參照已經(jīng)描述的注射器100a、100b、100c中的一個(gè)在一個(gè)完整的注射循環(huán)中的操作，現(xiàn)將結(jié)合圖2-5和圖8對(duì)熔融金屬供給系統(tǒng)90的操作進(jìn)行描述。熔融金屬供給系統(tǒng)90通常適于順序地或者逐次地操作注射器100a、100b、100c以使注射器100a、100b、100c中的至少一個(gè)被操作以將熔融金屬134供給輸出歧管140。特別是，熔融金屬供給系統(tǒng)90適于操作注射器100a、100b、100c以使注射器100a、100b、100c中的至少一個(gè)的活塞104移動(dòng)通過排出沖程而其余注射器100a、100b、100c的活塞104回復(fù)并且移動(dòng)通過它們的返回沖程或者完成它們的排出沖程。
如圖7中所示，每一個(gè)注射器100a、100b、100c分別順序地遵循前面結(jié)合圖5描述的相同的移動(dòng)，但是以不同(即，“交錯(cuò)”)的時(shí)間開始它們的注射循環(huán)以使它們的輸送沖程的算術(shù)平均值導(dǎo)致被提供給輸出歧管140和最后的下游工藝的恒定的熔融金屬流速和壓力。注射器100a、100b、100c的注射循環(huán)的算術(shù)平均值在圖7中由虛線K表示。如上所述，控制單元160用于為注射器100a、100b、100c和氣體控制閥146a、146b、146c的操作排序以使上述工藝自動(dòng)操作。
在圖7中，第一注射器100a在點(diǎn)Da處開始其向下移動(dòng)，Da對(duì)應(yīng)于等于零的時(shí)間(即，t＝0)。當(dāng)?shù)谝蛔⑸淦?00a的活塞104以參照?qǐng)D5所述的方式遵循其排出沖程。在第一注射器100a的活塞104的排出沖程中，注射器100a通過其端口138將熔融金屬134供給到輸出歧管140。當(dāng)?shù)谝蛔⑸淦?00a的活塞104靠近其排出沖程的終點(diǎn)的點(diǎn)Na處時(shí)，第二注射器100b的活塞104在點(diǎn)Nb處開始其排出沖程。第二注射器100b的活塞104以參照?qǐng)D5所述的方式遵循其排出沖程并且基本上接替將熔融金屬134供給到輸出歧管140。如在圖7中所示，第一和第二注射器100a、100b的活塞104的排出沖程在短的時(shí)間內(nèi)重疊直至第一注射器100a的活塞104到達(dá)其排出沖程的終點(diǎn)(由點(diǎn)Ea表示)。
在第一注射器100a的活塞104到達(dá)點(diǎn)Ea(即，排出沖程的終點(diǎn))后，可使第一注射器100a通過短復(fù)位沖程并執(zhí)行前面參照?qǐng)D5所述的排氣工序。接著，活塞104在開始其返回沖程之前返回排出沖程的終點(diǎn)(在點(diǎn)Ba處)?；蛘?，可使第一注射器100a在點(diǎn)Ea處使氣體充填空間148排氣，并且其活塞104可以前面參照?qǐng)D5所述的方式在點(diǎn)Ba處開始返回沖程。
當(dāng)?shù)谝蛔⑸淦?00a的活塞104移動(dòng)通過其返回沖程時(shí)，第二注射器100b的活塞104移動(dòng)到靠近排出沖程的終點(diǎn)的點(diǎn)Nb處。基本上與到達(dá)點(diǎn)Nb的第二注射器100b同時(shí)，第三注射器100c的活塞104在點(diǎn)Dc處開始移動(dòng)通過其排出沖程。第一注射器100a同時(shí)繼續(xù)其向上移動(dòng)并且最好在點(diǎn)Ca處完全再次充滿熔融金屬134。第三注射器100c的活塞104以前面參照?qǐng)D5所述的方式遵循其排出沖程，并且第三注射器100c現(xiàn)基本上從第一和第二注射器100a、100b接替將熔融金屬134供給到輸出歧管140。但是，如在圖7中所示，第二和第三注射器100b、100c的活塞104的排出沖程在短的時(shí)間內(nèi)部分重疊直至第二注射器100b的活塞104到達(dá)其排出沖程的終點(diǎn)(由點(diǎn)Eb表示)。
在第二注射器100b的活塞104到達(dá)點(diǎn)Eb(即，排出沖程的終點(diǎn))后，可使第二注射器100b通過短復(fù)位沖程并執(zhí)行前面參照?qǐng)D5所述的排氣工序。接著，活塞104在開始其返回沖程之前返回排出沖程的終點(diǎn)(在點(diǎn)Bb處)?；蛘撸墒沟诙⑸淦?00b在點(diǎn)Eb處使氣體充填空間148排氣，并且其活塞104可以前面參照?qǐng)D5所述的方式在點(diǎn)Bb處開始返回沖程。在第二注射器100b的活塞104的接近點(diǎn)Ab處，第一注射器100a基本上完全回復(fù)并且準(zhǔn)備另一個(gè)排出沖程。這樣，當(dāng)?shù)谌⑸淦?00c到達(dá)其排出沖程的終點(diǎn)時(shí)，第一注射器100a準(zhǔn)備接替將熔融金屬134供給到輸出歧管140。
第一注射器100a在點(diǎn)Da處停留間歇期Sa直至第三注射器100c的活塞104靠近其排出沖程的終點(diǎn)的點(diǎn)Nc處。第二注射器100b的活塞104同時(shí)移動(dòng)通過其返回沖程并且第二注射器100b回復(fù)。在間歇期Sa后，第一注射器100a的活塞104開始另一個(gè)排出沖程以為輸出歧管140提供連續(xù)熔融金屬流。最后，第三注射器100c的活塞104達(dá)到其排出沖程的終點(diǎn)(在點(diǎn)Ec處)。
在第三注射器100c的活塞104到達(dá)點(diǎn)Ec(即，排出沖程的終點(diǎn))處后，可使第三注射器100c通過短復(fù)位沖程并執(zhí)行前面參照?qǐng)D5所述的排氣工序。接著，活塞104在開始其返回沖程之前返回排出沖程的終點(diǎn)(在點(diǎn)Bc處)。或者，可使第三注射器100c在點(diǎn)Ec處使氣體充填空間148排氣，并且其活塞104可以前面參照?qǐng)D5所述的方式在點(diǎn)Bc處開始返回沖程。在點(diǎn)Ac處，第二注射器100b基本上完全回復(fù)并且準(zhǔn)備接替將熔融金屬134供給到輸出歧管140。但是，使第二注射器100b處于間歇期Sb直至第三注射器100c的活塞104開始其返回沖程。在間歇期Sb中，第一注射器100a將熔融金屬134供給到輸出歧管140。當(dāng)?shù)谝蛔⑸淦?00a的活塞104再次靠近其排出沖程的終點(diǎn)(點(diǎn)Na)使第三注射器100c處于類似的間歇期Sc。
概括地，如前面所述的，上述工藝是連續(xù)的并且是由控制單元160控制的。注射器100a、100b、100c分別由控制單元160驅(qū)動(dòng)以順序地或者逐次地移動(dòng)通過它們的注射循環(huán)以使注射器100a、100b、100c中的至少一個(gè)將熔融金屬134供給輸出歧管140。這樣，注射器100a、100b、100c的至少一個(gè)的活塞104移動(dòng)通過其排出沖程，而注射器100a、100b、100c的其余的活塞104移動(dòng)通過它們的返回沖程或者完成它們的排出沖程。
圖8示出了本發(fā)明的熔融金屬供給系統(tǒng)的第二實(shí)施例并且用附圖標(biāo)記1 90表示。圖8中所示的熔融金屬供給系統(tǒng)190與上述的熔融金屬供給系統(tǒng)90類似，熔融金屬供給系統(tǒng)190現(xiàn)在可被設(shè)置成利用液體介質(zhì)操作而不是利用氣體介質(zhì)操作的形式。熔融金屬供給系統(tǒng)190包括多個(gè)熔融金屬注射器200，為了清楚起見，分別用“a”、“b”、“c”和“d”表示這些注射器。注射器200a、200b、200c與前面所述的注射器100a、100b、100c類似，但是現(xiàn)在特別適于利用粘性液體源和加壓介質(zhì)操作。下面僅相對(duì)于單個(gè)注射器“200”描述注射器200a、200b、200c和它們的部件。
注射器200包括注射器殼體202和活塞204，活塞204向下延伸到殼體202中并且可在殼體202內(nèi)往復(fù)操作。活塞204包括活塞桿206和活塞頭208?；钊^208可利用本領(lǐng)域公知的方法與活塞桿206獨(dú)立形成并且與其固定在一起，或者與活塞桿206整體形成。活塞桿206具有第一端210和第二端212?；钊^208與活塞桿206的第一端210相連。活塞桿206的第二端212與液壓驅(qū)動(dòng)器或者沖壓頭214接合以驅(qū)動(dòng)活塞204實(shí)現(xiàn)其在殼體202內(nèi)的往復(fù)移動(dòng)?；钊麠U206通過自對(duì)準(zhǔn)接合件216與液壓驅(qū)動(dòng)器214接合。注射器200最好適于與鋁和鋁合金、以及前面參照注射器100描述的其他金屬結(jié)合使用。因此，殼體202、活塞桿206和活塞頭208可由前面參照注射器100的殼體102、活塞桿106和活塞頭108描述的任何一種材料制成。活塞頭208也可由耐火材料或者石墨制成的。
如上所述，注射器200與前面參照?qǐng)D3-圖5所述的注射器100不同之處在于，注射器200特別適于使用液體介質(zhì)作為粘性液體源和加壓介質(zhì)。為此，熔融金屬供給系統(tǒng)190還包括位于每一個(gè)注射器200a、200b、200c的殼體202頂部上并與殼體202流通的液體腔室224。液體腔室224充有液體介質(zhì)226。液體介質(zhì)226最好是一種高粘度液體，諸如熔融鹽。一種適用于液體介質(zhì)的粘性液體是氧化硼。
如上述注射器100類似，注射器200的活塞204適于在殼體202內(nèi)往復(fù)操作并且可移動(dòng)通過使熔融金屬被接收在殼體202中的返回沖程和將熔融金屬?gòu)臍んw202排出到下游工藝的排出沖程。但是，活塞204還適于在液體腔室224中向上回縮。襯230設(shè)置在注射器200的殼體202的內(nèi)表面上，并且可由前面參照襯130描述的任何一種材料制成。
熔融金屬供給系統(tǒng)190還包括熔融金屬供給源232。提供熔融金屬供給源232以保持將熔融金屬234供給到每一個(gè)注射器200a、200b、200c的殼體202的備用供給。熔融金屬供給源232可容納前面參照熔融金屬供給系統(tǒng)90描述的任何一種金屬或者金屬合金。
注射器200還包括第一閥236。注射器200通過第一閥236與熔融金屬供給源232流通。特別是，注射器200的殼體202通過第一閥236與熔融金屬供給源232流通，第一閥236最好是一種能夠在活塞204的排出沖程中防止熔融金屬234回流到熔融金屬供給源232的止回閥。這樣，在活塞204的排出沖程中，第一止回閥236使得熔融金屬234流到殼體202。
注射器200還包括進(jìn)入/注入端口238。第一止回閥236最好位于進(jìn)入/注入端口238(下面稱為“端口238”)中，端口238與殼體202的下端相連。端口238可通過本領(lǐng)域公知的任何方式與殼體202的下端固定連接或者與殼體202整體形成。
熔融金屬供給系統(tǒng)190還包括用于將熔融金屬234供給到下游設(shè)備或者工藝的輸出歧管240。注射器200a、200b、200c分別與輸出歧管240流通。特別是，每一個(gè)注射器200a、200b、200c的端口238用作進(jìn)入每一個(gè)注射器200a、200b、200c的入口或者進(jìn)口，并且還用于將從每一個(gè)注射器200a、200b、200c的殼體202排出的熔融金屬234分配(即，注射)到輸出歧管240。
注射器200還包括第二止回閥242，第二止回閥242最好位于端口238中。第二止回閥242類似于第一止回閥236，但現(xiàn)在被設(shè)置成能夠提供用于使接收在注射器200的殼體202中的熔融金屬234從殼體202排出并且進(jìn)入輸出歧管240的輸出導(dǎo)管的形式。
注射器200的活塞頭208可采用圓柱形并且被接收在圓筒形殼體202中?；钊^208還具有周向延伸的凹槽248。設(shè)置凹槽248以便當(dāng)活塞204在其返回沖程中向上回縮到液體腔室224中時(shí)使液體介質(zhì)226從液體腔室224充填凹槽248。凹槽248在活塞204的返回沖程和排出沖程中保持充有液體介質(zhì)226。但是，對(duì)于活塞204向上進(jìn)入液體腔室224中的每一個(gè)返回沖程，“新”供給的液體介質(zhì)226充填凹槽248。為了使來(lái)自于液體腔室224的液體介質(zhì)226保持在凹槽248中，活塞頭208具有略微小于殼體202內(nèi)徑的外徑。因此，在注射器200的操作過程中，活塞頭208和殼體202之間幾乎沒有磨損，并且高粘度液體介質(zhì)226防止接收在殼體202中的熔融金屬234向上流入到液體腔室224中。
活塞頭208中具有凹槽248的端部可被完全省卻，以便在活塞204的返回沖程和排出沖程中，在活塞頭208和被接收在殼體202中的熔融金屬234之間存在一個(gè)液體介質(zhì)層或者柱226并且用于在注射器200的活塞204之前從殼體202壓迫熔融金屬234。這與前面所述的注射器100的氣體充填空間”類似。
由于容納在液體腔室224中的液體介質(zhì)226的較大體積，注射器200通常無(wú)需像前面所述的注射器100的情況那樣進(jìn)行內(nèi)部冷卻。另外，由于注射器200是利用液體介質(zhì)操作的，因此用于注射器100中的氣體密封結(jié)構(gòu)(即，環(huán)形壓力密封件)是不需要的。這樣，前面參照注射器100所述的冷卻水套128也不需要。如上所述，一種適用于液體介質(zhì)224的液體是熔融鹽，諸如氧化硼，特別是當(dāng)容納在熔融金屬供給源232中的熔融金屬234是一種鋁基合金時(shí)。容納在液體腔室224中的液體介質(zhì)226可是相對(duì)于容納在熔融金屬供給源232中的熔融金屬234為化學(xué)惰性或者抵抗性(即，基本上不反應(yīng))的任何液體。
以與上述熔融金屬供給系統(tǒng)90類似的方式操作圖8中所示的熔融金屬供給系統(tǒng)190，它們的操作之間僅由微小的變化。例如，由于注射器200a、200b、200c是利用一種液體介質(zhì)操作而不是氣體介質(zhì)，因此無(wú)需氣體控制閥146a、146b、146c并且不使注射器200a、200b、200c移動(dòng)通過參照?qǐng)D5所述的“復(fù)位”沖程和排氣工藝。相反，液體腔室224為注射器200a、200b、200c提供液體介質(zhì)224的備用供給，液體介質(zhì)224用于對(duì)注射器200a、200b、200c加壓。液體介質(zhì)224還可為注射器200a、200b、200c提供某些冷卻的優(yōu)點(diǎn)。
下面將繼續(xù)參照?qǐng)D8對(duì)熔融金屬供給系統(tǒng)190的操作進(jìn)行描述。這里所述的整個(gè)工藝是由控制單元260(PC/PLC)控制的，控制單元260控制與每一個(gè)注射器200a、200b、200c的活塞204相連的液壓驅(qū)動(dòng)器214的操作和移動(dòng)，從而控制各個(gè)活塞204的移動(dòng)。如同前面所述的熔融金屬供給系統(tǒng)90，控制單元260順序或者依次地驅(qū)動(dòng)注射器200a、200b、200c以便以基本上不變的操作壓力將熔融金屬流連續(xù)供給到輸出歧管240。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，這樣的順序或者依次地驅(qū)動(dòng)是通過對(duì)與每一個(gè)注射器200a、200b、200c的活塞204相連的液壓驅(qū)動(dòng)器214的適合控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
在圖8中，所示的第一注射器200a的活塞204處于其排出沖程的終點(diǎn)處，剛將熔融金屬234注射到輸出歧管240中。第二注射器200b的活塞204移動(dòng)通過其排出沖程并且已經(jīng)接替將熔融金屬234供給到輸出歧管240中。第三注射器200c已經(jīng)完成其返回沖程并且完全“充填”新的熔融金屬234。第三注射器200c的活塞204在其返回沖程(如圖8中所示)中最好部分向上縮入液體腔室224中以使形成在活塞頭208中的凹槽248基本上與液體腔室224中的液體介質(zhì)226流通。凹槽248中充有“新”的液體介質(zhì)226?；蛘?，活塞204可完全向上縮入液體腔室224中以使液體介質(zhì)226的層或者柱將活塞204的端部與接收在殼體202中的熔融金屬234隔開并且表面與其接觸。這種情況與前面所述的注射器100a、100b、100c的“氣體充填空間”類似。其余的注射器200a、200b的活塞204在它們的返回沖程中將遵循類似的移動(dòng)。
在第二注射器200b完成其排出沖程后，控制單元260驅(qū)動(dòng)與第三注射器200c的活塞204相連的液壓驅(qū)動(dòng)器214以使活塞204移動(dòng)通過其排出沖程，從而使第三注射器200c接替將熔融金屬234供給到輸出歧管240中。接著，當(dāng)?shù)谌⑸淦?00c完成其排出沖程時(shí)，控制單元260再次驅(qū)動(dòng)與第一注射器200a的活塞204相連的液壓驅(qū)動(dòng)器214以使活塞204移動(dòng)通過其排出沖程，從而使第一注射器200a接替將熔融金屬234供給到輸出歧管240中。這樣，控制單元260順序或者依次操作注射器200a、200b、200c以使上述工藝(即，注射器200a、200b、200c的交錯(cuò)的注射循環(huán))自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，從而以一種基本上不變的壓力為輸出歧管234提供連續(xù)的熔融金屬流234。
注射器200a、200b、200c的每一個(gè)在它們的注射循環(huán)中(即，返回沖程和排出沖程)以相同的方式操作。在注射器200a、200b、200c的每一個(gè)的活塞204的返回沖程中，在殼體202中形成低于大氣壓的壓力(即，真空)，使得熔融金屬234從熔融金屬供給源232通過第一止回閥236進(jìn)入殼體202。當(dāng)活塞204繼續(xù)向上移動(dòng)時(shí)，來(lái)自于熔融金屬供給源232的熔融金屬234在活塞頭208后面流入充填殼體202。但是，存在于凹槽248中和殼體202上方的高粘性液體介質(zhì)226防止熔融金屬234向上流到液體腔室224中。存在于凹槽248中和殼體202上方的高粘性液體介質(zhì)226提供了一種能夠防止熔融金屬234向上流動(dòng)以及在每一個(gè)注射器200a、200b、200c的活塞204的排出沖程中能夠使活塞204在殼體中產(chǎn)生高壓的“粘性密封”的效果。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，粘性液體介質(zhì)226存在于活塞頭208和活塞桿206周圍以及充填凹槽248。這樣，容納在殼體202內(nèi)(即，在活塞頭208和活塞桿206周圍)的液體介質(zhì)226使從液體腔室224流入到殼體202中的熔融金屬234分離，在殼體202內(nèi)提供一種“粘性密封”的效果。
在注射器200a、200b、200c的每一個(gè)的活塞204的排出沖程中，第一止回閥236以與注射器100a、100b、100c的第一止回閥136類似的方式防止熔融金屬234回流到熔融金屬供給源232中。存在于凹槽248中并且在活塞頭208和活塞桿206周圍以及在殼體202中上方的液體介質(zhì)226產(chǎn)生了在從殼體202排出的熔融金屬234和液體腔室224中的液體介質(zhì)226之間的粘性密封效果。另外，存在于凹槽248中并且在活塞頭208和活塞桿206周圍以及在殼體202中上方的液體介質(zhì)226在活塞204的下沖程中被壓縮，在殼體202內(nèi)產(chǎn)生高壓以將被接收在殼體202中的熔融金屬234從殼體202中壓出。由于液體介質(zhì)基本上是不可壓縮的，因此注射器200很快達(dá)到前面參照注射器100描述的“臨界”壓力。當(dāng)熔融金屬234開始從殼體202流動(dòng)時(shí)，液壓驅(qū)動(dòng)器215可用于控制每一個(gè)相應(yīng)的注射器200a、200b、200c的將熔融金屬234輸送到下游工藝的熔融金屬流速。
概括地，控制單元260順序地驅(qū)動(dòng)注射器200a、200b、200c以將熔融金屬234連續(xù)供給到輸出歧管240。這可通過注射器200a、200b、200c的活塞204的移動(dòng)交錯(cuò)以使至少一個(gè)活塞204總是移動(dòng)通過排出沖程來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，熔融金屬234被連續(xù)供給并且以基本上不變的操作或者加工壓力將熔融金屬234供給到輸出歧管240。
最后，參見圖8和圖9，所示的熔融金屬供給系統(tǒng)200與上述的輸出歧管240相連。所示的輸出歧管240能夠?qū)⑷廴诮饘?34供給到一個(gè)示例性下游工藝。該示例性下游工藝是連續(xù)擠壓設(shè)備300。擠壓設(shè)備300適于形成具有均勻橫截面的實(shí)心圓形桿。擠壓設(shè)備300包括多個(gè)擠壓導(dǎo)管302，每一個(gè)擠壓導(dǎo)管302適于形成單一的圓形桿。擠壓導(dǎo)管302分別包括一個(gè)熱交換器304和輸出壓模306。每一個(gè)熱交換器304與輸出歧管240流通(分別通過相應(yīng)的擠壓導(dǎo)管302)，所述輸出歧管240能夠在熔融金屬注射器200a、200b、200c的影響下從所述輸出歧管240接收熔融金屬234。熔融金屬注射器200a、200b、200c提供用于在恒定的壓力下將熔融金屬234注射到輸出歧管240中以及將熔融金屬234輸送到相應(yīng)的擠壓導(dǎo)管302所需的動(dòng)力。提供熱交換器304以便在熔融金屬供給系統(tǒng)190的操作過程中使通過其流到輸出壓模306的熔融金屬234冷卻和部分凝固。輸出壓模306的尺寸和形狀能夠形成具有基本上均勻的橫截面的實(shí)心桿。多個(gè)水噴管308可設(shè)置在每一個(gè)擠壓導(dǎo)管302的輸出壓模306的下游以使形成的桿完全凝固。上述擠壓設(shè)備300僅是可與本發(fā)明的熔融金屬供給系統(tǒng)90、190結(jié)合使用的下游設(shè)備或者工藝的一種類型的示例。如上所述，氣體操作的熔融金屬供給系統(tǒng)90也可與擠壓設(shè)備300結(jié)合使用。
現(xiàn)參照?qǐng)D10-25，其中示出了特定的應(yīng)用熔融金屬供給系統(tǒng)90、190的下游金屬成形工藝。下面將參照?qǐng)D2中所示的熔融金屬供給系統(tǒng)90對(duì)下游金屬成形工藝進(jìn)行描述，其中所述熔融金屬供給系統(tǒng)90將熔融金屬供給到該工藝。但是，顯然也可應(yīng)用圖8中所示的熔融金屬供給系統(tǒng)190。
圖10一般性地示出了用于形成多個(gè)長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品402的設(shè)備400。該設(shè)備包括上述歧管140，下面稱之為“輸出歧管”。輸出歧管140以基本上恒定的流速和壓力以上述方式從熔融金屬供給系統(tǒng)90接收熔融金屬132。熔融金屬132在輸出歧管140中保持在一定壓力下。設(shè)備400還包括多個(gè)與輸出歧管140相連的輸出壓模404。輸出壓模404可入圖1 0中所示與輸出歧管140固定連接或者與輸出歧管140的主體整體形成。利用常規(guī)的緊固件406(即，螺栓)使輸出壓模404與輸出歧管140相連。圖10中所示的輸出壓模404的材料不同于輸出歧管140，但也可利用與輸出歧管140相同的材料制成并且與其整體形成。
參見圖10-12，每一個(gè)輸出壓模404包括壓模殼體408，壓模殼體408以上述方式被固定在輸出歧管140上。每一個(gè)輸出壓模404的壓模殼體408具有與輸出歧管140相通的中心壓模通道410。壓模殼體408具有用于將相應(yīng)的金屬制品402從輸出壓模404排出的壓?？?12。壓模通道410提供用于將熔融金屬?gòu)妮敵銎绻?40輸送到壓模孔412的導(dǎo)管，所述壓?？?12用于使金屬制品402形成其所希望的橫截面形狀。輸出壓模404可用于生產(chǎn)相同類型的連續(xù)金屬制品402或者不同類型的金屬制品402，如后面進(jìn)一步描述的。在圖10中，兩個(gè)輸出壓模404適于將金屬制品402制成具有如圖12b中所示的環(huán)形或者空心橫截面的圓形橫截面的管，兩個(gè)輸出壓模404適于將金屬制品402制成具有如圖11b中所示的圓形橫截面的實(shí)心桿或者棒。
每一個(gè)輸出壓模404的壓模殼體408還具有冷卻腔室414，所述冷卻腔室414至少部分地包圍壓模通道410以使流經(jīng)壓模通道410到達(dá)壓模孔412的熔融金屬132得到冷卻。冷卻腔室414也可采用如圖18或者圖19所示的冷卻導(dǎo)管的形式，后面將對(duì)其進(jìn)行描述。提供冷卻腔室414以使壓模通道410中的熔融金屬132冷卻和凝固，從而在熔融金屬到達(dá)壓?？?12之前使其充分冷卻。
多個(gè)輥416可與每一個(gè)輸出壓模404聯(lián)合在一起。輥416在相應(yīng)的壓模孔412的下游接觸所形成的金屬制品402，特別是與金屬制品402摩擦接合以為輸出歧管140中的熔融金屬132提供背壓。輥416還用作能夠使金屬制品402從輸出壓模404的排出減慢的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于由熔融金屬供給系統(tǒng)90產(chǎn)生的并且存在于輸出歧管140中的高壓，制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于金屬制品402從輸出壓模404的排出減慢是有益的。這確保金屬制品402在從輸出壓模404排出之前充分凝固和冷卻。多個(gè)冷卻噴管418可位于輸出壓模404的下游以使從輸出壓模404排出的金屬制品402進(jìn)一步冷卻。
如上所述，圖10示出了具有兩個(gè)適于形成具有圓形的環(huán)形橫截面的金屬制品402(即，管)的輸出壓模404以及兩個(gè)適于形成具有圓形的實(shí)心橫截面的金屬制品402(即，桿)的輸出壓模404的設(shè)備400。這樣，設(shè)備400能夠同時(shí)生產(chǎn)不同類型的金屬制品402。圖10中所示的所述設(shè)備400包括四個(gè)輸出壓模404并且兩個(gè)用于生產(chǎn)環(huán)形橫截面的金屬制品402以及兩個(gè)用于生產(chǎn)實(shí)心橫截面的金屬制品402的特定設(shè)置方式僅是用于說明所述設(shè)備400的示例，本發(fā)明不限于這種特定的布置形式。圖10中所示的四個(gè)輸出壓模404可用于生產(chǎn)四種不同類型的金屬制品402。另外，四個(gè)輸出壓模40的使用僅是示例性的，并且根據(jù)本發(fā)明，設(shè)備400可具有任意數(shù)量的輸出壓模404。在設(shè)備400中僅需要一個(gè)輸出壓模404。
現(xiàn)將參照?qǐng)D10-圖11對(duì)用于形成實(shí)心橫截面的金屬桿的輸出壓模404進(jìn)行描述。圖10和圖11中的輸出壓模404還包括在壓?？?12上游的淚珠形腔室420。腔室420具有發(fā)散-收斂形狀，下面稱之為發(fā)散-收斂腔室420。發(fā)散-收斂腔室420位于環(huán)形冷卻腔室414的正前方。發(fā)散-收斂腔室420用于對(duì)壓模通道410中的凝固金屬進(jìn)行冷加工，在凝固金屬通過壓?？?12排出之前，熔融金屬132當(dāng)通過壓模通道410中由冷卻腔室414界定的區(qū)域時(shí)凝固。特別是，熔融金屬132從輸出歧管140通過壓模通道410流入到輸出壓模404中。由熔融金屬供給系統(tǒng)90提供的壓力使熔融金屬132流入到輸出壓模404中。熔融金屬132保持其熔融狀態(tài)直至熔融金屬132通過壓模通道410中由冷卻腔室414界定的區(qū)域。熔融金屬132在該區(qū)域中成為半固態(tài)，并且最好在到達(dá)發(fā)散-收斂腔室420之前充分凝固。半固態(tài)金屬和充分凝固的金屬這里分別用附圖標(biāo)記422和424表示。
在發(fā)散-收斂腔室420中的凝固金屬424具有鑄態(tài)結(jié)構(gòu)，這不是有利的。發(fā)散-收斂腔室420的發(fā)散-收斂形狀對(duì)凝固金屬424加工，形成一種加工后或者加工的微觀組織。加工的微觀組織改善所形成的金屬制品420的強(qiáng)度，在這種情況下，一種實(shí)心橫截面的桿具有圓形。該工藝與金屬冷加工是類似的以改善其強(qiáng)度和其他性質(zhì)，這在本領(lǐng)域是已知的。加工的凝固金屬424在壓力下通過壓模孔412排出以形成連續(xù)金屬制品402。在這種情況下，如上所述，金屬制品412是一種實(shí)心橫截面的金屬桿402。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，上述用于形成金屬制品402(即，實(shí)心圓桿)的工藝在機(jī)械方面具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。熔融金屬供給系統(tǒng)90以恒定的壓力和流速將熔融金屬132輸送到設(shè)備400，因此這是一個(gè)“備用狀態(tài)”系統(tǒng)。因此，在理論上沒有對(duì)所形成的金屬制品402長(zhǎng)度進(jìn)行限制。由于沒有“壓模壓力”和“壓模溫度”的瞬變現(xiàn)象，因此能夠較好地控制金屬制品402的橫截面的尺寸。還能夠通過金屬制品402的長(zhǎng)度(即，無(wú)瞬變現(xiàn)象)來(lái)較好地控制尺寸。另外，擠壓比可基于產(chǎn)品性能而不取決于工藝要求?？蓽p小擠壓比，從而延長(zhǎng)壓?？?2的擠壓壽命。另外，由于低的壓模壓力(即，高溫、低速)，因此具有很小擠壓變形。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，上述用于形成金屬制品402(即，實(shí)心圓桿)的工藝在冶金方面具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)通常包括(a)消除表面偏析和縮孔；(b)減小宏觀偏析；(c)無(wú)需現(xiàn)有技術(shù)中所需的均質(zhì)化和預(yù)熱處理；(d)增大獲得非再結(jié)晶結(jié)構(gòu)(即，低Z變形)的可能性；(e)在管狀結(jié)構(gòu)中較好的縫焊(如下面描述的)；(f)由于成形工藝的備用狀態(tài)性質(zhì)而利用金屬制品402的長(zhǎng)度消除結(jié)構(gòu)變化。
從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，上述工藝消除了處理庫(kù)存和將鑄造、預(yù)加熱、再加熱和擠壓步驟集成在一個(gè)步驟中，上述這些步驟存在于前面參見圖1描述的現(xiàn)有技術(shù)工藝中。另外，在所述的工藝中沒有浪費(fèi)的金屬，但是在前面描述的現(xiàn)有技術(shù)工藝中存在這樣的問題。通常，在現(xiàn)有技術(shù)中所涉及的擠壓工藝中，被擠壓的產(chǎn)品必須被切邊和/或去除氧化皮，而在本發(fā)明所涉及的方法中是不需要的。上述所有優(yōu)點(diǎn)都施加在形成在設(shè)備400中的每一個(gè)不同金屬制品402上，后面對(duì)其進(jìn)行描述。
現(xiàn)參見圖10和圖12，設(shè)備400可用于形成具有環(huán)形或者空心橫截面的金屬制品402，諸如圖12b中所示的中空管。用于該應(yīng)用的設(shè)備400還包括位于壓模通道410中的芯棒426。芯棒426最好延伸到輸出歧管140中，如圖10中所示。最好通過使冷卻劑在芯棒426內(nèi)部中循環(huán)而在內(nèi)部對(duì)芯棒426進(jìn)行冷卻。冷卻劑可通過延伸到芯棒426中心的導(dǎo)管428被供給到芯棒426。再次利用發(fā)散-收斂腔室420以便在通過壓?？?12壓出或者排出凝固金屬424之前對(duì)凝固的金屬424進(jìn)行加工以在凝固金屬424中形成加工后組織，從而形成了環(huán)形橫截面的金屬制品402(即，圓形管)。所得到的環(huán)形橫截面金屬制品402是“無(wú)縫的”，即，無(wú)需在管道或者管的制造中通常采用的焊接方法來(lái)形成圓形結(jié)構(gòu)。另外，由于熔融金屬132凝固成為環(huán)形結(jié)構(gòu)，在沒有進(jìn)行進(jìn)一步處理的凝固過程中，所得到的中空管的壁可被制作得很薄，這可能會(huì)使金屬的性能受到不良的影響。
如在這里所披露的，術(shù)語(yǔ)“圓形”并不是僅限于真正的圓形，而且包括諸如橢圓形的其他“圓形”(即，非完美圓形的形狀)。前面參照?qǐng)D11和圖12描述的輸出壓模404適于形成具有對(duì)稱圓形橫截面的金屬制品402。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“對(duì)稱橫截面”指的是，通過金屬制品402的垂直橫截面相對(duì)于通過該橫截面的至少一個(gè)軸線是對(duì)稱。例如，圖11b的圓形橫截面相對(duì)于圓的直徑是對(duì)稱的。
圖13-16示出了用于形成多邊形金屬制品402的輸出壓模404的一個(gè)實(shí)施例。如圖14-16中所示，所形成的金屬制品402具有L形橫截面。特別是，從圖14-16中可以明顯地看出，L形(即多邊形橫截面)相對(duì)于通過其的任何一個(gè)軸線是不對(duì)稱的。因此，本發(fā)明的設(shè)備400可用于形成不對(duì)稱形狀的金屬制品402，諸如由圖13-16中的輸出壓模404形成的L形條。
圖13-16中的輸出壓模404基本上與前面所述的輸出壓模404是類似的，但不包括一個(gè)發(fā)散-收斂腔室420?；蛘?，壓模通道410具有恒定的橫截面，所述恒定的橫截面具有所需的金屬制品402的形狀，如圖14中所示的截面圖中所示。熔融金屬132以前面所述的方式通過壓模通道410，并且在由冷卻腔室414所界定的區(qū)域中凝固。通過在壓?？?12處對(duì)凝固金屬加工形成凝固金屬424的所需的加工后組織。特別是，當(dāng)迫使凝固金屬424從由壓模通道410限定的較大的橫截面區(qū)域進(jìn)入由壓?？?12限定的較小的橫截面區(qū)域時(shí)，凝固金屬424被加工以形成所需的加工后組織。壓模通道410不限于具有與所形成的金屬制品402相同的橫截面形狀。壓模通道410可具有圓形，從而使其可用于圖11和圖12中的輸出壓模404的壓模通道410。圖13-圖16的輸出壓模的壓模通道410也可包括發(fā)散-收斂腔室420。圖13示出了通過迫使凝固金屬424通過橫截面積小于由上游的壓模通道410所限定的橫截面積的壓?？?12來(lái)形成凝固金屬424的所需的加工后組織。壓模通道410可具有與壓?？?12相同的形狀，但本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)。
簡(jiǎn)單地參見圖22-25，其他橫截面形狀也可用于由本發(fā)明的設(shè)備400所形成的連續(xù)金屬制品402。圖22和圖23示出了可利用本發(fā)明制造的對(duì)稱的、多邊形的橫截面金屬制品402。圖22示出了利用具有I形壓?？?12的輸出壓模404制造的一種多邊形I字梁。圖23示出了利用具有六邊形的壓模孔412的輸出壓模404制造的一種實(shí)心的多邊形桿。由圖23的輸出壓模404形成的六邊形橫截面金屬桿402可被稱為一種異型桿。圖24示出了一種環(huán)形金屬制品402，其中金屬制品402中的開口具有不同于金屬制品402的整體形狀的形狀。在圖24中，金屬制品402中的開口或者環(huán)為正方形，而金屬制品402的整體形狀是圓形。這可利用在圖12的輸出壓模404中的正方形芯棒426來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，圖25示出了具有整體多邊形形狀(即，正方形)的環(huán)形橫截面金屬制品402。圖25的輸出壓模404中的壓?？?12為正方形并且使用一種正方形芯棒426在金屬制品402中形成正方形開口或者環(huán)。圖25的金屬制品402可被稱為異型管。
參見圖17，本發(fā)明預(yù)見到，可使用附加的或者第二輸出壓模以進(jìn)一步減小金屬制品402的橫截面積并且對(duì)形成金屬制品402的凝固金屬424進(jìn)一步加工以進(jìn)一步改善所需加工后組織。圖17示出了與第一或者上游輸出壓模404相連的第二或者下游輸出壓模430?？衫盟镜臋C(jī)械緊固件(諸如螺栓)使第二輸出壓模430與輸出壓模404相連，或者可與輸出壓模404整體形成。圖17中所示的輸出壓模404的實(shí)施例具有與圖13中所示的輸出壓模404類似的結(jié)構(gòu)，但是也可具有圖11的輸出壓模404的結(jié)構(gòu)(即，具有發(fā)散-收斂腔室420等)。與上述輸出壓模404類似，第二輸出壓模430包括具有壓模通道436和壓?？?38的殼體434。第二壓模孔438的橫截面積小于第二壓模通道436。當(dāng)凝固金屬424從第二壓模通道436通過第二壓模孔438壓出時(shí)執(zhí)行進(jìn)一步的冷加工，進(jìn)一步改善形成金屬制品402的凝固金屬424的加工后組織并且提高金屬制品402的強(qiáng)度。如圖中所示，第二輸出壓模430的位置可緊挨著上游輸出壓模404，或者在輸出壓模404下游較遠(yuǎn)的位置處。第二輸出壓模430還提供一個(gè)用于在使凝固金屬424離開設(shè)備400之前使凝固金屬424冷卻的附加冷卻區(qū)域，從而改善形成金屬制品402的凝固金屬424的性能。
參見圖18和圖20，所述設(shè)備400可適于形成作為金屬制品402的連續(xù)金屬板。圖18的輸出壓模404具有壓模通道410，壓模通道410朝向壓?？?12呈錐形。壓?？?12能夠形成圖20中所示的連續(xù)板制品402的矩形橫截面。利用一對(duì)冷卻導(dǎo)管440、442代替冷卻腔室420，冷卻導(dǎo)管440、442限定了壓模通道410的長(zhǎng)度，如圖18所示，熔融金屬132在壓模通道410中冷卻以在壓模通道410中形成半固態(tài)金屬422和最后凝固金屬424。使凝固金屬424通過由壓模孔412限定的較小橫截面積被壓出，開始對(duì)凝固金屬424加工以形成所需的加工后組織。或者，利用緊挨著壓模孔412的輥416進(jìn)一步減小連續(xù)板402的高度H，進(jìn)一步對(duì)連續(xù)板402加工并且形成加工后組織。連續(xù)板402可具有任何長(zhǎng)度，這是因?yàn)橐砸环N備用狀態(tài)的形式為設(shè)備400提供熔融金屬132。這樣，本發(fā)明的設(shè)備400除了凝固提供上述的桿或者條還能夠提供軋制片材。在輥416的下游可進(jìn)行附加的常規(guī)軋制操作。
參見圖19和圖21，設(shè)備400可適于形成作為金屬制品402的連續(xù)金屬錠。圖19的輸出壓模404具有被分成兩部分的壓模通道410。壓模通道410的第一部分450具有恒定橫截面。壓模通道410的第二部分452逐漸發(fā)散以形成壓?？?12。壓?？?12能夠形成圖21中所示的錠402的橫截面形狀。橫截面形狀可是圖21a中所示的多邊形或者圖21b中所示的圓形。利用一對(duì)冷卻導(dǎo)管454、456代替冷卻腔室420，冷卻導(dǎo)管440、442限定了壓模通道410的第一部分450的長(zhǎng)度，如圖19所示。熔融金屬132在壓模通道410中冷卻以在壓模通道410的第一部分450中形成半固態(tài)金屬422和最后凝固金屬424。當(dāng)凝固金屬424到達(dá)壓模通道410的第二橫截面積較大的部分452時(shí)，最好使半固態(tài)金屬422充分冷卻以形成凝固金屬424。當(dāng)凝固金屬424從由壓模通道410的第一部分450限定的較小橫截面積向外發(fā)散到由壓模通道410的第二部分452限定的較大橫截面積中，開始對(duì)凝固金屬424加工以形成所需的加工后組織。另外，利用緊挨著壓?？?12的輥416進(jìn)一步減小連續(xù)錠402的寬度W，進(jìn)一步對(duì)連續(xù)錠402加工并且形成加工后組織。連續(xù)錠402可具有任何長(zhǎng)度，這是因?yàn)橐砸环N備用狀態(tài)的形式為設(shè)備400提供熔融金屬132。這樣，本發(fā)明的設(shè)備400除了凝固提供上述的連續(xù)板、桿或者條還能夠提供任何所需長(zhǎng)度的錠。
使用上述連續(xù)工藝可形成任何長(zhǎng)度和任何橫截面形狀的連續(xù)金屬制品。上述內(nèi)容具體說明了連續(xù)金屬桿、條、錠和板的形成。使用上述工藝可形成實(shí)心和環(huán)形橫截面形狀。這樣的環(huán)形形成無(wú)縫管、諸如中空管或者管道。上述工藝還能夠形成具有對(duì)稱和不對(duì)稱橫截面的金屬制品。概括地，這里所示的連續(xù)金屬成形工藝能夠(但不限于)(a)提供高體積、低擠壓比料形狀；(b)提供優(yōu)質(zhì)的、薄壁、無(wú)縫金屬制品，諸如中空的管或者管道；以及(d)提供無(wú)需驟冷或者時(shí)效處理以及沒有驟冷變形和很低的殘余應(yīng)力的不可熱處理的、無(wú)變形的、F回火金屬制品。
盡管這里已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變型和替換。本發(fā)明的保護(hù)范圍是由附屬的權(quán)利要求及其等同形式限定的。
權(quán)利要求
1.一種用于形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品的方法，包括下列步驟提供多個(gè)熔融金屬注射器，每一個(gè)注射器具有注射器殼體和能夠在殼體內(nèi)往復(fù)操作的活塞，每一個(gè)注射器與熔融金屬供給源和輸出壓模流通，每一個(gè)注射器的活塞可移動(dòng)通過使來(lái)自于熔融金屬供給源的熔融金屬被接收在各個(gè)殼體中的第一沖程和使每一個(gè)注射器在壓力下將熔融金屬提供到輸出壓模的第二沖程，其中所述輸出壓模被設(shè)置成用于使熔融金屬冷卻和凝固以形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品；順序地驅(qū)動(dòng)注射器以使各個(gè)活塞在不同的時(shí)期移動(dòng)通過它們的第一沖程和第二沖程，從而為輸出壓模提供基本上不變的熔融金屬流速和壓力；使輸出壓模中的熔融金屬冷卻以形成半固態(tài)金屬；使輸出壓模中半固態(tài)金屬凝固以形成具有鑄態(tài)結(jié)構(gòu)的凝固金屬；以及通過一輸出壓?？着懦瞿探饘僖孕纬山饘僦破?。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在通過壓模孔排出凝固金屬的步驟之前加工凝固的金屬以在凝固的金屬中形成一種加工后組織的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在壓模孔的上游的發(fā)散-收斂腔室中執(zhí)行所述加工凝固金屬的步驟。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，輸出壓模包括與壓?？紫嗤ǖ牟⑶矣糜趯⒔饘佥斔偷綁耗？椎妮敵鰤耗Ｍǖ?，壓?？紫薅吮葔耗Ｍǖ佬〉臋M截面積，通過使凝固金屬通過較小橫截面積的壓?？着懦鰜?lái)執(zhí)行加工凝固的金屬的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括通過具有壓?？椎牡诙敵鰤耗Ｅ懦瞿探饘俚牟襟E，第二輸出壓模位于第一輸出壓模的下游。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，第二壓?？拙哂行∮诘谝粔耗？椎臋M截面積，所述方法還包括通過使凝固金屬通過第二壓?？着懦鰜?lái)對(duì)凝固金屬進(jìn)一步加工以形成加工后組織的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓?？拙哂邢鄬?duì)于通過該孔的至少一個(gè)軸線對(duì)稱的橫截面，以形成具有對(duì)稱橫截面的金屬制品。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓?？讟?gòu)造成用于形成圓形橫截面的金屬制品。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓?？讟?gòu)造成用于形成多邊形橫截面的金屬制品。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓?？讟?gòu)造成用于形成環(huán)形橫截面的金屬制品。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓?？拙哂胁粚?duì)稱的橫截面，以形成具有不對(duì)稱橫截面的金屬制品。
12.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，多個(gè)輥在壓模孔下游接觸所形成的金屬制品，所述方法還包括利用輥和金屬制品之間的摩擦接觸為多個(gè)注射器提供背壓的步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，壓?？妆辉O(shè)置成能夠形成連續(xù)板。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該方法還包括利用輥對(duì)形成連續(xù)板的凝固金屬進(jìn)一步加工以產(chǎn)生加工后組織的步驟。
15.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述輸出壓模包括與壓?？紫嗤ǖ牟⑶矣糜趯⒔饘佥斔偷綁耗？椎妮敵鰤耗Ｍǖ?，壓模通道具有比相應(yīng)的壓?？仔〉臋M截面積，通過使凝固金屬?gòu)妮^小橫截面積的壓模通道排出到較大橫截面積的壓?？字衼?lái)執(zhí)行加工凝固的金屬的步驟。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，多個(gè)輥在壓模孔下游接觸所形成的金屬制品，所述方法還包括利用輥和金屬制品之間的摩擦接觸為多個(gè)注射器提供背壓的步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，壓?？妆辉O(shè)置成能夠形成連續(xù)錠。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法還包括利用輥對(duì)形成錠的凝固金屬進(jìn)一步加工以產(chǎn)生加工后組織的步驟。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬制品是具有多邊形橫截面的實(shí)心桿。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬制品是具有圓形橫截面的實(shí)心桿。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬制品是圓形的管。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬制品是多邊形的管。
23.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬制品是多邊形橫截面的板。
24.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬制品是多邊形橫截面的錠。
25.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬制品是圓形橫截面的錠。
26.一種用于形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品的方法包括下列步驟提供多個(gè)熔融金屬注射器，每一個(gè)注射器具有注射器殼體和能夠在殼體內(nèi)往復(fù)操作的活塞，每一個(gè)注射器與熔融金屬供給源和輸出歧管流通，每一個(gè)注射器的活塞可移動(dòng)通過使來(lái)自于熔融金屬供給源的熔融金屬被接收在各個(gè)殼體中的第一沖程和使每一個(gè)注射器在壓力下將熔融金屬提供到輸出歧管的第二沖程，其中所述輸出歧管包括多個(gè)用于形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品的輸出壓模，所述輸出壓模被設(shè)置成能夠使熔融金屬冷卻和凝固以形成金屬制品；順序地驅(qū)動(dòng)注射器以使各個(gè)活塞在不同的時(shí)期移動(dòng)通過它們的第一沖程和第二沖程，從而為輸出歧管提供基本上不變的熔融金屬流速和壓力；使輸出壓模中的熔融金屬冷卻以在各個(gè)輸出壓模中形成半固態(tài)金屬；使輸出壓模中半固態(tài)金屬凝固以形成具有鑄態(tài)結(jié)構(gòu)的凝固金屬；以及通過由各個(gè)輸出壓模限定的輸出壓?？着懦瞿探饘僖孕纬山饘僦破贰?br> 27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在通過壓?？着懦瞿探饘俚牟襟E之前在輸出壓模中加工凝固的金屬以在凝固的金屬中形成一種加工后組織的步驟。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，在每一個(gè)輸出壓模的壓模孔的上游的發(fā)散-收斂腔室中執(zhí)行所述在輸出壓模中加工凝固金屬的步驟。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，每一個(gè)輸出壓模包括與壓?？紫嗤ǖ牟⑶矣糜趯⒔饘佥斔偷綁耗？椎妮敵鰤耗Ｍǖ?，壓?？拙哂斜葔耗Ｍǖ佬〉臋M截面積，通過使凝固金屬通過每一個(gè)輸出壓模的橫截面積較小的壓模孔排出來(lái)執(zhí)行加工凝固的金屬的步驟。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模具有橫截面積小于相應(yīng)的壓?？椎膲耗Ｍǖ?，利用使凝固金屬?gòu)妮^小橫截面積的壓模通道排出到相應(yīng)的較大橫截面積的壓模孔中來(lái)執(zhí)行在至少一個(gè)輸出壓模中加工凝固的金屬的步驟。
31.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法還包括通過具有壓?？椎牡诙敵鰤耗Ｅ懦鲋辽僖粋€(gè)金屬制品的凝固金屬的步驟，第二輸出壓模位于第一輸出壓模的下游。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，第二壓模孔具有小于第一壓?？椎臋M截面積，所述方法還包括通過使凝固金屬通過第二壓?？着懦鰜?lái)對(duì)至少一個(gè)金屬制品的凝固金屬進(jìn)一步加工以形成加工后組織的步驟。
33.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法包括對(duì)形成至少一個(gè)金屬制品的凝固金屬加工以在至少一個(gè)金屬制品中產(chǎn)生加工后組織的步驟，并且所述加工步驟是在輸出壓模的下游執(zhí)行的。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，利用與所述至少一個(gè)金屬制品接觸的多個(gè)輥來(lái)執(zhí)行所述加工步驟，所述至少一個(gè)金屬制品包括連續(xù)板或者連續(xù)錠。
35.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)輸出壓模的壓模孔具有相對(duì)于通過該孔的至少一個(gè)軸線對(duì)稱的橫截面，以形成具有對(duì)稱橫截面的金屬制品。
36.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)輸出壓模的壓?？自O(shè)置成能夠形成圓形橫截面的金屬制品。
37.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)輸出壓模的壓?？自O(shè)置成能夠形成多邊形橫截面的金屬制品。
38.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)輸出壓模的壓模孔設(shè)置成能夠形成環(huán)形橫截面的金屬制品。
39.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)輸出壓模的壓?？拙哂胁粚?duì)稱的橫截面以形成具有不對(duì)稱橫截面的金屬制品。
40.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模的壓?？拙哂邢鄬?duì)于通過該孔的至少一個(gè)軸線對(duì)稱的橫截面，以形成具有對(duì)稱橫截面的金屬制品，所述至少一個(gè)輸出壓模的壓?？拙哂胁粚?duì)稱的橫截面以形成具有不對(duì)稱橫截面的金屬制品。
41.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，多個(gè)輥與每一個(gè)輸出壓模聯(lián)合在一起并且在各個(gè)壓模孔下游與所形成的金屬制品接觸，所述方法還包括利用輥和金屬制品之間的摩擦接觸為多個(gè)注射器提供背壓的步驟。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)壓?？妆辉O(shè)置成能夠形成連續(xù)板。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，該方法還包括利用輥對(duì)形成連續(xù)板的凝固金屬進(jìn)一步加工以產(chǎn)生加工后組織的步驟。
44.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述每一個(gè)輸出壓模包括與壓?？紫嗤ǖ牟⑶矣糜趯⒔饘佥斔偷綁耗？椎妮敵鰤耗Ｍǖ溃渲兄辽僖粋€(gè)輸出壓模具有橫截面積小于相應(yīng)的壓?？椎膲耗Ｍǖ?，所述方法包括通過使凝固金屬?gòu)妮^小橫截面積的壓模通道排出到至少一個(gè)輸出壓模的較大橫截面積的壓模孔中加工凝固金屬以形成加工后組織的步驟。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，較大橫截面積的壓?？妆辉O(shè)置成能夠形成連續(xù)錠。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，多個(gè)輥在至少一個(gè)輸出壓模下游與錠接觸，所述方法還包括利用輥和錠之間的摩擦接觸為所述多個(gè)注射器提供背壓的步驟。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述方法還包括利用輥對(duì)形成連續(xù)錠的凝固金屬進(jìn)一步加工以產(chǎn)生加工后組織的步驟。
48.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，從所述輸出壓模排出的至少一個(gè)所述金屬制品是具有多邊形或者圓形橫截面的實(shí)心桿。
49.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，從所述輸出壓模排出的至少一個(gè)所述金屬制品是圓形或者多邊形橫截面的管。
50.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，從所述輸出壓模排出的至少一個(gè)所述金屬制品是多邊形橫截面的板。
51.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，從所述輸出壓模排出的至少一個(gè)所述金屬制品是多邊形或者圓形橫截面的錠。
52.一種用于形成長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品的設(shè)備包括輸出歧管，所述輸出歧管被設(shè)置成與熔融金屬源流通；多個(gè)輸出壓模，多個(gè)輸出壓模與輸出歧管流通并被設(shè)置成能夠形成多個(gè)長(zhǎng)度不限的連續(xù)金屬制品，每一個(gè)輸出壓模還包括與所述輸出歧管相連的壓模殼體，所述壓模殼體具有壓?？?，所述壓模孔被設(shè)置成能夠形成離開輸出壓模的連續(xù)金屬制品的橫截面形狀，壓模殼體具有與輸出歧管流通并且用于將金屬輸送到輸出壓?？椎膲耗Ｍǖ溃瑝耗んw還具有圍繞所述壓模通道的至少一部分的冷卻劑腔室，以使從輸出歧管接收的熔融金屬冷卻和凝固并且通過壓模通道移動(dòng)到壓模孔。
53.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模的壓模通道限定了在相應(yīng)壓模孔上游的發(fā)散-收斂部分。
54.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模的壓模通道包括位于其中的芯棒以形成環(huán)形橫截面的金屬制品。
55.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，還包括多個(gè)輥，所述多個(gè)輥與每一個(gè)輸出壓模聯(lián)合在一起并且處于這樣的位置，即在各個(gè)壓模孔下游接觸所形成的金屬制品以摩擦接合金屬制品并且為歧管中的熔融金屬提供背壓。
56.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，所述輸出壓模的至少一個(gè)壓模通道限定了大于相應(yīng)的壓?？讬M截面積的橫截面積。
57.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，所述輸出壓模的至少一個(gè)壓模通道具有小于相應(yīng)的壓模孔橫截面積的橫截面積。
58.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模的壓模通道具有大于相應(yīng)的壓模孔橫截面積的橫截面積，還包括第二輸出壓模，所述第二輸出壓模位于至少一個(gè)輸出壓模的下游，第二輸出壓?？删邫M截面積小于相應(yīng)上游壓?？讬M截面積的壓模孔。
59.如權(quán)利要求58所述的設(shè)備，其特征在于，第二輸出壓模固定地與上游輸出壓模相連。
60.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，每一個(gè)輸出壓模的壓模殼體固定地與輸出歧管相連。
61.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，每一個(gè)輸出壓模的壓模殼體與輸出歧管整體形成。
62.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模的壓模孔被設(shè)置成用于形成圓形橫截面的金屬制品。
63.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模的壓模孔被設(shè)置成用于形成多邊形橫截面的金屬制品。
64.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模的壓?？妆辉O(shè)置成用于形成環(huán)形橫截面的金屬制品。
65.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模的壓?？拙哂杏糜谛纬刹粚?duì)稱橫截面的金屬制品的不對(duì)稱橫截面。
66.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模的壓模孔具有相對(duì)于通過該孔的至少一個(gè)軸線對(duì)稱的橫截面以形成具有對(duì)稱橫截面的金屬制品。
67.如權(quán)利要求66所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模的壓?？拙哂杏糜谛纬刹粚?duì)稱橫截面的金屬制品的不對(duì)稱橫截面。
68.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)輸出壓模的壓?？妆辉O(shè)置成用于形成連續(xù)板或者連續(xù)錠。
69.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，連續(xù)板或者連續(xù)錠具有多邊形橫截面。
70.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還可包括單個(gè)輸出壓模，所述輸出壓模具有壓模殼體，所述壓模殼體具有壓?？缀团c輸出歧管流通的壓模通道，壓模殼體還可具有至少部分地包圍所述壓模通道的冷卻劑腔室，所述壓?？妆辉O(shè)置成用于形成連續(xù)金屬制品的橫截面形狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熔融金屬供給系統(tǒng)(90)，所述熔融金屬供給系統(tǒng)(90)包括多個(gè)注射器(100)，每一個(gè)注射器具有注射器殼體(102)和往復(fù)活塞(104)。熔融金屬供給源(132)與每一個(gè)注射器(100)的殼體(102)流通。活塞(104)可移動(dòng)通過使來(lái)自于熔融金屬供給源(132)的熔融金屬(134)被接收在殼體(102)中的第一沖程和使熔融金屬(134)從殼體(102)中排出的第二沖程。加壓氣體供給源(144)通過各個(gè)氣體控制閥(146)與每一個(gè)注射器(100)的殼體(102)流通。熔融金屬供給系統(tǒng)(90)與輸出歧管(140)流通，輸出歧管(140)具有多個(gè)輸出壓模(404)，輸出壓模(404)可用于形成連續(xù)的金屬制品，諸如桿、棒、錠和連續(xù)板。
文檔編號(hào)B22D39/02GK1516628SQ02812234
公開日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2002年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月19日
發(fā)明者維韋克·M·桑普爾, 斯科特·E·里格哈德, 文森特·A·保拉, 羅納德·G·沙巴爾, A 保拉, E 里格哈德, G 沙巴爾, 維韋克 M 桑普爾 申請(qǐng)人:阿爾科公司