專利名稱：金屬成型設(shè)備的物料熔化保持裝置及棒材熔化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在金屬成型設(shè)備的物料熔化保持裝置中熔化 例如鎂和鋁等棒材的方法。
背景技術(shù)：
作為一種用于金屬成型的注射裝置，日本專利公開號為2004 -291032的專利申請公開了一種具有以下結(jié)構(gòu)的裝置，其中在內(nèi)部 裝有柱塞的注射筒上設(shè)置熔化爐；固體物料由熔化爐進(jìn)行熔化， 熔化的物料儲存在熔化爐中；熔化爐中的熔融物料被吸入并積聚 在柱塞前面的物料測量室中，并且物料測量室是由柱塞的后退行 程所形成，用于測量一次注射使用的熔融物料量；所測量的物料 從在筒體的末端的噴嘴被柱塞的向前行程注射到模具內(nèi)。
此外，作為利用棒材作為成型物料的金屬成型注射裝置，日 本專利公開號為2005-40807的專利申請中公開了一種具有以下結(jié) 構(gòu)的裝置，其中熱保持儲存筒體直立在內(nèi)部容納有注射柱塞的注 射加熱筒體的熔液保持室中；設(shè)置有橫向延伸的加熱筒體的熔化 裝置被設(shè)置在熱保持儲存筒體的頂側(cè)上；棒材通過加熱筒體進(jìn)行 熔化；熔融物料在熱保持儲存筒體中保持了可以多次注射使用的 量；在熔液保持室內(nèi)的熔融物料被吸入并積聚在注射柱塞前面的 物料測量室中，并且物料測量室是由柱塞的后退行程所形成，用 于測量一次注射使用的熔融物料量；并且，所測量的物料從在筒 體的末端的噴嘴被柱塞的向前行程注射到模具內(nèi)。.此外，日本專利公開文獻(xiàn)2006-809公開了一種具有以下結(jié)構(gòu) 的裝置，其中用于棒材的熔化筒體直立在內(nèi)部裝有注射柱塞的加 熱保持筒體上；棒材由熔化筒體所熔化；熔融物料在加熱保持筒 體中存儲的量能夠多次注射使用；在加熱保持筒體中的熔融物料 被吸入并積累在物料測量室中，并且物料測量室是由柱塞的后退 行程所形成，用于測量熔融物料的量；并且，所測量的物料從在 筒體的末端的噴嘴被柱塞的向前行程注射到模具內(nèi)。
常規(guī)裝置在熔化爐中熔化固體物料，并且儲存熔化的物料， 測量柱塞每次后退行程所需的一次注射熔融物料量，以及注射所
測量的物料；在這樣的常規(guī)裝置中，所供應(yīng)的固體物料被已經(jīng)在 熔化爐中熔化的熔融物料所浸沒和熔化。因此，如果在熔化爐中 存在熔融物料，棒材甚至就會(huì)在在短時(shí)間內(nèi)熔化。然而，如果在 成型啟動(dòng)時(shí)熔化爐中沒有熔融物料，則供應(yīng)到爐體之內(nèi)的棒材被 爐體周邊和底部的輻射熱所熔化，但是同浸沒熔化相比，這具有 更低的加熱效率，并且需要花費(fèi)更長的時(shí)間直到多個(gè)棒材熔化為 止；熔融物料因此達(dá)到了足夠的儲存量用于浸沒和熔化棒材。因 此，如果棒材由熔化爐融化，成型的啟動(dòng)時(shí)間需要長達(dá)60分鐘， 并且這會(huì)帶來效率低的成型操作問題。
此外，當(dāng)物料由熔化爐熔化時(shí)，供應(yīng)的物料的溫度比熔融物 料低，因此每當(dāng)供應(yīng)物料時(shí)，固體物料周圍的熔融物料的溫度就 會(huì)下降；因此，為了防止這種溫度波動(dòng)影響到供應(yīng)給注射筒的熔 融物料，棒材預(yù)先在其它的地方加熱以降低了與熔融物料之間的 溫度差，然后傳送和供應(yīng)物料到熔化爐內(nèi)；然而，這是不方便的。
在熔化筒體中儲存和熔化棒材的熔化方法中，盡管物料由輻 射熱(輻射熱熔化與浸沒熔化相比具有更低的效率)進(jìn)行熔化，.
但整個(gè)物料接收周圍輻射熱，熱效率是相當(dāng)?shù)馗叩?，并且能夠?過簡單地把棒材插入到熔化筒體內(nèi)來維持熔化，并且熔融物料能 夠儲存和保持在注射加熱筒體的熱維持儲存筒體或加熱保持筒體 中，從而成型啟動(dòng)的周期大約是20分鐘；與棒材直接地由熔化爐 熔化的情況相比，能夠較早地開始成型操作。此外，由于在熔化 爐中不會(huì)因物料供應(yīng)而發(fā)生溫度下降，因此這種方法具有一定優(yōu) 勢。然而，在熔化之后的儲存的物料量受到限制，并且取決于金 屬制品的重量，適合于成型周期而熔化和供應(yīng)物料變得困難，，因 此，這一方法幾乎不適用于大型機(jī)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述常規(guī)物料熔化方法中存在的問題而設(shè)計(jì) 的，其目的是提供一種在金屬成型設(shè)備的物料熔化保持裝置中的、
新的棒材熔化保持方法；其中，該物料熔化保持裝置采用了用于 熔化棒材的熔化筒體以及利用爐體中的熔融物料進(jìn)行浸沒熔化， 并且從啟動(dòng)成型時(shí)利用熔化筒體進(jìn)行材料熔化轉(zhuǎn)換到啟動(dòng)后利用 浸沒熔化進(jìn)行熔融物料；與常規(guī)方法相比較，可提高熔化的效率， 并可確保足夠的儲存量。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于在金屬成型設(shè)備 的物料熔化保持裝置中熔化棒材的方法，其中金屬成型設(shè)備的物 料熔化保持裝置包括熔化保持爐的爐體，用于棒材的熔化筒體和 用于將棒材直接供應(yīng)到爐體內(nèi)的物料供應(yīng)筒體在爐體上相互平行 地設(shè)置；在啟動(dòng)成型時(shí)，在將熔融物料從熔化筒體供應(yīng)到熔化保 持爐內(nèi)之前，使用熔化筒體來熔化棒材，并且隨后從物料供應(yīng)筒 體供應(yīng)到爐體底部的棒材被熔融物料所浸沒和熔化，從而在啟動(dòng)
成型之后在熔化保持爐中維持浸沒熔化。
此外，在啟動(dòng)成型時(shí)，向熔化筒體和物料供應(yīng)筒體供應(yīng)棒材， 并且在熔化保持爐中的熔融物料的熔液表面達(dá)到足以浸沒熔化從 物料供應(yīng)筒體供應(yīng)的棒材之后，熔化筒體停止熔化棒材，并且在 棒材由物料供應(yīng)筒體預(yù)先加熱的同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行物料供應(yīng)。
此外，首先將棒材供應(yīng)至熔化筒體，并且在熔化保持爐中的 熔融物料的熔液表面達(dá)到足以浸沒熔化從物料供應(yīng)筒體處供應(yīng)的 棒材之后，將棒材供應(yīng)至物料供應(yīng)筒體，以及在棒材由物料供應(yīng) 筒體預(yù)先加熱的同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行物料供應(yīng)；并且，同時(shí)進(jìn)行利用熔 化筒體來熔化棒材和在熔化保持爐中利用熔融物料來浸沒熔化棒 材。
發(fā)明效果
利用上述結(jié)構(gòu)，因?yàn)槔萌刍搀w將棒材熔化成熔融物料且 熔融物料被供應(yīng)向熔化保持爐，所以與棒材直接由爐體進(jìn)行熔化 的情況相比，保持在熔化保持爐中的熔融物料在啟動(dòng)成型時(shí)更快 地到達(dá)規(guī)定的量，結(jié)果使得能夠更快啟動(dòng)地成型。
此外，在烙融物料的熔液表面到達(dá)規(guī)定液位之后，因?yàn)閺奈?料供應(yīng)筒體插入和供應(yīng)到熔化保持爐的棒材通過熔融物料的浸沒 熔化而熔化，所以在啟動(dòng)成型之后物料可響應(yīng)于成型周期而熔化 和保持，棒材沒有完全地浸沒在浸沒熔化的熔融物料中，而是棒 材在其浸沒在熔融物料中的位置處開始熔化，并且由于所供應(yīng)的 棒材而導(dǎo)致的熔融物料溫度降低僅僅是局部的。進(jìn)一步說，如果 棒材預(yù)先加熱，因?yàn)榕c熔融物料的溫差是很小，所以溫差很快就 消失了，整個(gè)熔融物料因此沒有受到影響，并且從物料熔化保持裝置供應(yīng)到金屬成型設(shè)備處的熔融物料溫度始終是穩(wěn)定的。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的、設(shè)置有物料熔化保持裝置的金屬成型 設(shè)備的側(cè)視圖，其中該物料熔化保持裝置能夠進(jìn)行熔化和保持棒 材的方法；
圖2是金屬成型設(shè)備的正視圖3是物料熔化保持裝置以及注射筒體的縱向截面剖視圖； 圖4a和4b描述物料熔化保持方法，其中
圖4a描述在成型啟動(dòng)時(shí)的方法；和
圖4b描述在成型操作期間的方法。
具體實(shí)施例方式
在所有附圖中，附圖標(biāo)記1表示注射類型的金屬成型設(shè)備的 注射筒；附圖標(biāo)記2表示設(shè)置在注射筒1上并且與注射筒1的后 部分隔開的注射驅(qū)動(dòng)裝置；和附圖標(biāo)記3表示設(shè)置在注射筒1前 部的上方的物料熔化保持裝置。注射筒1和注射驅(qū)動(dòng)裝置2通過 分別設(shè)置在兩邊的桿4相互連接，而且通過將前、后支承架6和7 (其與注射筒1和注射驅(qū)動(dòng)裝置2整體地形成)分別插入到一對 平行的左、右支承軸10 (其水平地設(shè)置在機(jī)座8的座板9上)內(nèi) 被水平地設(shè)置在機(jī)座8上。
注射筒1具有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置了注射柱塞13用于在筒 體主單元ll (其在一端部包括噴嘴12)的中心內(nèi)側(cè)前后自由地移 動(dòng)，并且供應(yīng)口 14設(shè)置在注射柱塞13縮回位置的頂部，如圖3所示；當(dāng)物料熔化保持裝置3由直立在筒體主單元11后部上的機(jī) 架15支承時(shí)，物料熔化保持裝置3設(shè)置在筒體主單元11上的供 應(yīng)口 14處。
物料熔化保持裝置3包括由爐體31 (其俯視圖上是環(huán)形的) 和儲存筒體32構(gòu)造而成的熔化保持爐30，其中爐體31在熔爐內(nèi) 的高度內(nèi)比棒材的長度要短；儲存筒體32的主體部分在爐體31 的環(huán)形底面中心處從爐體31的底面向下整體地形成，儲存筒體32 的底部內(nèi)壁形成為傾斜表面，該傾斜壁面是通過逐漸向下減少直 徑一直到位于底端中心處的流動(dòng)出口 32a而形成，并且儲存筒體 32保持著熔融物料；物料熔化筒體34和物料供應(yīng)筒體35的底端 插入到貫穿蓋部件33而設(shè)置的各個(gè)孔內(nèi)并與其接合；物料熔化筒 體34和物料供應(yīng)筒體35由在爐體31的頂部上彼此平行布置的筒 體形成，且在長度上相等以及在豎直方向上較長。
夾在爐體31內(nèi)部和儲存筒體32之間、以便限制從爐體31進(jìn) 入儲存筒體32內(nèi)的例如淤泥沉淀物等雜質(zhì)的穿孔板36，被設(shè)置在 爐體31的底部上并且覆蓋爐體31的底部。穿孔板36不是必需的， 且如果熔融物料部分地熔化以及雜質(zhì)幾乎不沉淀，則不必使用穿 孔板36。此外，由多個(gè)帶式加熱器組成的加熱裝置37、 38和39 被連接到爐體31、儲存筒體32的主體部分、物料熔化筒體34和 物料供應(yīng)筒體35的外周邊上。
熔化筒體34和物料供應(yīng)筒體35是具有一定長度和直徑的筒 形體，其長度和直徑使得能夠儲存至少兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸(例如長度 300 mm、直徑為60 mm、對于鎂合金大約需要十二分鐘熔化時(shí)間) 的棒材，如圖4所示。在熔化筒體34內(nèi)，底端開口34a的直徑減 少以在開口周邊上形成臺階部分，并且物料支承軸34b水平地設(shè)置在接近開口的靠下部分中，從而供應(yīng)以下功能在筒體內(nèi)保持 棒材M，利用來自筒形體周邊上的加熱裝置39的輻射熱來加熱棒
材M，以及將熔化或部分熔化狀態(tài)的物料供應(yīng)至爐體31內(nèi)。
此外，物料供應(yīng)筒體35在爐體31中開口而不減少底部開口 的直徑，以便棒材M能夠穿過插入蓋部件33， 一直爐體31的底 表面開始支承棒材M，并且用作棒材M的預(yù)熱筒體(其使用筒體 周圍的加熱裝置39)。
通過在筒體11 (其設(shè)置有供應(yīng)開口 14)上設(shè)置儲存筒體32 的底端部、通過使流動(dòng)出口 32a緊鄰供應(yīng)開口 14的頂部、以及通 過穿過一個(gè)部件16 (其允許筒形體由于熱膨脹而延伸)在機(jī)架15 的頂端部分支承著熔化筒體34和物料供應(yīng)筒體35的上部分，物 料熔化保持裝置3相對于注射筒1豎直地進(jìn)行設(shè)置。
在所示的實(shí)施例中，盡管物料熔化保持裝置3設(shè)置在注射類 型的金屬成型設(shè)備的注射筒1上，但是金屬成型設(shè)備可以是冷腔 室壓鑄機(jī)，并且物料熔化保持裝置3設(shè)置在套筒(其內(nèi)部容納著 柱塞)的進(jìn)入開口上。
參考圖4，將說明在成型開始時(shí)物料熔化保持裝置3中的物料 熔化情況。
首先，爐體1、儲存筒體32、熔化筒體34通過加熱裝置37 、 38和39被加熱到規(guī)定溫度。如果金屬材料是鎂合金(AZ91D)， 規(guī)定的溫度是的60(TC到66(TC用于完全地熔化，570至585'C適 于部分地熔化。此外，通過加熱裝置39將物料供應(yīng)筒體35設(shè)定 到適合預(yù)熱的500至595°C。物料供應(yīng)筒體35可以設(shè)置60(TC至 650°C，作為熔化筒體使用。.然后，例如氬等惰性氣體從設(shè)置在爐體31頂部上的氣體引導(dǎo)
管41引入，以在爐體31、熔化筒體34和物料供應(yīng)筒體35內(nèi)形成 惰性氣體氣氛。在內(nèi)部溫度到達(dá)規(guī)定溫度之前或者之后，或者有 可能在加熱以前，棒材M從熔化筒體34和物料供應(yīng)筒體35兩者 頂端處的開口被供應(yīng)到筒體內(nèi)。在供應(yīng)棒材M之后，開口由穿孔
蓋關(guān)閉。
儲存在熔化筒體34內(nèi)的兩個(gè)棒材M在筒體內(nèi)被加熱裝置39 熔化為完全熔化狀態(tài)或部分熔化狀態(tài)，并且作為熔融物料Ml從 底端開口 34a流出并進(jìn)入熔化保持爐30之內(nèi)，如圖4a所示。熔 融物料Ml從熔化筒體34中持續(xù)供應(yīng)，同時(shí)棒材M額外地進(jìn)行供 應(yīng)，直到熔液表面L達(dá)到規(guī)定液位為止。通過設(shè)置在爐體31頂部 內(nèi)側(cè)的液位探測桿41來檢測規(guī)定液位。
當(dāng)物料由熔化筒體34熔化時(shí)，因?yàn)樵谕搀w主體和棒材M周 邊之間的縫隙很小且棒材M的整個(gè)圓邊通過輻射熱進(jìn)行加熱，所 以即使兩個(gè)棒材M在筒體中熔化并且之后供應(yīng)給熔化保持爐30， 加熱效率很高；該加熱效率比在空閑的爐體中一次供應(yīng)熔化多個(gè) 類似的棒材要高，并且儲存的熔融物料Ml在熔化保持爐30內(nèi)較 早地達(dá)到規(guī)定液位。因此，需要起動(dòng)成型的時(shí)間減少，且也較早 地過渡到成型操作。
當(dāng)出現(xiàn)如圖4b所示、物料供應(yīng)筒體35內(nèi)的棒材M在熔融物 料M1中浸沒、加熱和融化的情況時(shí)，停止向熔化筒體34供應(yīng)棒 材M，并且在筒體內(nèi)的所有棒材M熔化和流出之后，停止利用熔 化筒體34進(jìn)行加熱。隨后，棒材M僅從物料供應(yīng)筒體35供應(yīng)到 熔化保持爐內(nèi)，并且通過熔化保持爐30中保持的熔融物料Ml， 物料的融化僅僅表現(xiàn)為浸沒熔化。.
在物料供應(yīng)筒體35內(nèi)，存放在筒體內(nèi)的靠下棒材M從下端
開口 35a插入爐體31內(nèi)，直到棒材M的底部開始由爐體31的圓 底表面支承為止。因?yàn)榘舨腗在筒體內(nèi)通過加熱裝置39預(yù)先加 熱，因此有可能在其它地方節(jié)省了預(yù)熱棒材M的工作。在爐體31 內(nèi)，棒材M通過加熱裝置37加熱，直到棒材M浸沒在熔融物料 Ml之中為止；并且，在熔液表面L升高之后，棒材M在浸沒之 后通過熔融物料Ml加熱，并在浸沒處開始熔化。因此，在熔化 筒體34中融化的物料能夠解決熔化保持爐30內(nèi)的熔液表面L的 波動(dòng)。
因?yàn)樵谕搀w內(nèi)預(yù)先加熱的棒材M和熔融物料Ml之間的溫差 小于棒材M沒有被預(yù)先加熱的情況時(shí)的溫差，所以由于棒材M浸 沒而導(dǎo)致的熔融物料Ml暫時(shí)溫度降低立刻得到恢復(fù)；并且，因 為浸沒熔化發(fā)生在爐體31中的浸沒位置，在儲存筒體32靠下部 分的熔融物料不受到影響。因此，供應(yīng)給注射筒1的熔融物料的 溫度沒有波動(dòng)，并且物料始終保持穩(wěn)定的溫度。
如果熔融物料Ml的熔液表面L下降接近于規(guī)定液位容許范 圍的極限，則向物料供應(yīng)筒體35供應(yīng)棒材M，浸沒和熔化棒材M， 被保持的量增加，熔液表面L的液位維持在容許范圍之內(nèi)，且維 持了規(guī)定的溫度。此外，如果熔融物料Ml的熔液表面L下降到 容許程度以下且達(dá)到浸沒熔化的極限，則啟動(dòng)已經(jīng)停止的利用熔 化筒體34進(jìn)行的物料熔化，物料進(jìn)行供應(yīng)，從熔化筒體34將熔 融物料M1供應(yīng)到爐體31內(nèi)，并且熔液表面L升高到規(guī)定液位。 結(jié)果使得，可以繼續(xù)對來自物料供應(yīng)筒體35的棒材M1進(jìn)行浸沒 熔化。
如上所述，雖然通過將棒材M供應(yīng)到熔化筒體34和物料供 應(yīng)筒體35內(nèi)來熔融物料，但是因?yàn)閬碜晕锪瞎?yīng)筒體35的棒材 M熔化是隨著爐體31內(nèi)的浸沒熔化而進(jìn)行，所以當(dāng)將棒材M供 應(yīng)給熔化筒體34時(shí)棒材M可以不必同時(shí)地供應(yīng)給物料供應(yīng)筒體 35，并且當(dāng)熔融物料M1的熔液表面L達(dá)到足以浸沒棒材M的程 度時(shí)可以將棒材M供應(yīng)至物料供應(yīng)筒體35;這幾乎不延遲隨后的 浸沒熔化，且?guī)缀醪灰鹑刍３譅t30內(nèi)保持的熔融物料數(shù)量的 減少。
權(quán)利要求
1.一種用于在金屬成型設(shè)備的物料熔化保持裝置中熔化棒材的方法，其中金屬成型設(shè)備的物料熔化保持裝置包括熔化保持爐的爐體，并且用于棒材的熔化筒體和用于將棒材直接供應(yīng)到爐體內(nèi)的物料供應(yīng)筒體在爐體上相互平行地設(shè)置；在啟動(dòng)成型時(shí)，在將熔融物料從熔化筒體供應(yīng)到熔化保持爐內(nèi)之前使用熔化筒體來熔化棒材，并且隨后從物料供應(yīng)筒體供應(yīng)到爐體底部的棒材被熔融物料所浸沒和熔化，從而在啟動(dòng)成型之后在熔化保持爐中維持浸沒熔化。
2. 如權(quán)利要求1所述的、用于在金屬成型設(shè)備的物料熔化保 持裝置中熔化棒材的方法，其特征在于在啟動(dòng)成型時(shí)，棒材被供應(yīng)至熔化筒體和物料供應(yīng)筒體，并且在熔化保持爐中的熔融物料的熔液表面達(dá)到足以浸沒熔化從物料供應(yīng)筒體處供應(yīng)的棒材之 后，熔化筒體停止熔化所述棒材，以及在棒材由物料供應(yīng)筒體預(yù) 先加熱的同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行物料供應(yīng)。
3. 如權(quán)利要求l所述的、用于在金屬成型設(shè)備的物料熔化保 持裝置中熔化棒材的方法，其特征在于首先將棒材供應(yīng)至熔化筒體，并且在熔化保持爐中的熔融物料的熔液表面達(dá)到足以浸沒熔化從物料供應(yīng)筒體處供應(yīng)的棒材之后，將棒材供應(yīng)至物料供應(yīng)筒體，以及在棒材由物料供應(yīng)筒體預(yù)先加熱的同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行物料供應(yīng)。
4. 如權(quán)利要求l所述的、用于在金屬成型設(shè)備的物料熔化保持裝置中熔化棒材的方法，其特征在于同時(shí)進(jìn)行利用熔化筒體來熔化棒材和在熔化保持爐中利用熔融物料來浸沒熔化棒材。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于在金屬成型設(shè)備的物料熔化保持裝置中熔化棒材的方法，其中金屬成型設(shè)備的物料熔化保持裝置包括熔化保持爐的爐體，用于棒材的熔化筒體和用于將棒材直接供應(yīng)到爐體內(nèi)的物料供應(yīng)筒體在爐體上相互平行地設(shè)置；在啟動(dòng)成型時(shí)，在將熔融物料從熔化筒體供應(yīng)到熔化保持爐內(nèi)之前，使用熔化筒體來熔化棒材，并且隨后從物料供應(yīng)筒體供應(yīng)到爐體底部的棒材被熔融物料所浸沒和熔化，從而在啟動(dòng)成型之后在熔化保持爐中維持浸沒熔化。
文檔編號B22D17/02GK101204728SQ20071019936
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者南村正昭, 宮川守, 甲田紀(jì)泰, 竹內(nèi)康彥 申請人:日精樹脂工業(yè)株式會(huì)社