專利名稱：一種真空壓鑄設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及金屬鑄造設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種用于金屬真空壓力鑄 造的真空壓鑄設(shè)備。
背景技術(shù)：
壓力鑄造能夠生產(chǎn)比較復(fù)雜的工件，并且生產(chǎn)效率較高，是現(xiàn)在應(yīng)用非 常廣泛的一種材料加工手段，廣泛應(yīng)用于鎂合金、鋁合金、鋅合金等低熔點 合金的生產(chǎn)中。但是現(xiàn)有的壓鑄設(shè)備大多都是在大氣中進行熔煉和壓鑄，這 樣很容易造成金屬的氧化，從而造成金屬和能源的浪費，并且很容易在產(chǎn)品
中形成氧化夾雜和氣孔從而影響材料的性能；也有一部分壓鑄設(shè)備使用氣氛 保護的方法進行熔煉保護，但是保護效果也不是很理想，并且有些保護氣體 對環(huán)境污染比較嚴(yán)重，中國發(fā)明專利申請公開說明書中公開號 "CN1569362 "名稱為"鎂合金真空壓力鑄造機"的專利公開了一種真空壓 力鑄造機結(jié)構(gòu)，設(shè)備主要由真空壓力密封室、保溫爐、氣壓泵、控制設(shè)備和 附屬設(shè)備組成，合金液的充填和鑄件壓力凝固的動力是由浸在常壓鎂液坩堝 中的金屬液體氣壓泵配合真空和高壓氣體實現(xiàn)的，保溫爐和坩堝在生產(chǎn)過程 始終處于常壓狀態(tài)，鎂合金液處于常壓和氣體保護狀態(tài)下。
上述結(jié)構(gòu)的需要體積龐大的真空壓力密封室，從而導(dǎo)致真空壓力鑄造機 結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、體積龐大，大大增加了設(shè)備成本，并且很難對真空室部分中 出現(xiàn)的問題進行操作，因此，對于一些在高溫下容易氧化只能在真空條件下 進行熔煉和鑄造的合金，就很難使用現(xiàn)有的壓鑄手段進行生產(chǎn)；而且現(xiàn)有的 壓鑄設(shè)備很難實現(xiàn)高熔點合金的生產(chǎn)，這就大大限制了壓鑄工藝的應(yīng)用范 圍
實用新型內(nèi)容
、
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的真空壓 鑄設(shè)備。
本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
本實用新型的一種真空壓鑄設(shè)備，
其包括用于提供壓鑄用金屬原料的料管，與該料管密封連通的、用于 成型金屬產(chǎn)品形狀可控制溫度的產(chǎn)品成型部，與該料管動密封配合的、用于 將所述金屬原料熔煉得到的金屬溶液壓入上述產(chǎn)品成型部的壓桿，其中，還 包括與所述料管連通的、用于將壓鑄用金屬原料送入該料管的送料裝置， 設(shè)置在所述料管上、用于熔化金屬原料的熔煉裝置；該種真空壓鑄設(shè)備在使 用時，利用送料裝置將壓鑄用金屬原料送入該料管的送料裝置后，對料管和 閉合的產(chǎn)品成型部進行抽真空，當(dāng)料管和產(chǎn)品成型部內(nèi)的真空度達到指定值 后，熔煉裝置工作，將金屬原料快速熔化，當(dāng)料管內(nèi)的金屬熔液溫度達到指 定值后，壓桿動作將金屬熔液壓入產(chǎn)品成型部內(nèi)，當(dāng)金屬熔液在可控制溫度 的產(chǎn)品成型部內(nèi)冷卻凝固后，打開產(chǎn)品成型部取出成型的金屬產(chǎn)品；因為該 種真空壓鑄設(shè)備中將料管和熔煉裝置結(jié)合為一體，使得本設(shè)備的金屬原料在 料管中可以用熔煉裝置加熱熔化然后直接進行壓鑄，較之現(xiàn)有的真空壓力鑄 造設(shè)備可以省去對熔煉爐的保護結(jié)構(gòu)，使得真空壓鑄設(shè)備結(jié)構(gòu)簡化，成本降 低；同時，該種真空壓鑄設(shè)備只需要通過密封材料將料管和產(chǎn)品成型部密封 好，然后在使用時對其進行抽真空就可以實現(xiàn)全真空條件下的熔煉和壓鑄， 工藝操作也較現(xiàn)有同類設(shè)備更加簡單。
在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，其中
所述送料裝置包括設(shè)置在所述料管上的入料口，與所述入料口連通的 入料倉，與該入料倉滑動密封配合的送料筒，以及用于對所述入料口進行密 封的真空擋板；使用該送料裝置時，將真空擋板打開，將送料筒經(jīng)過入料倉 伸入所述料管中，將金屬原料順著送料筒放入料管中，然后抽出送料筒，關(guān) 閉真空擋板。
在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，所述入料倉與所述料管呈傾斜角度交叉布置；采 用入料倉與所述料管呈傾斜角度交叉布置的方式可以便于熔煉裝置的布置。
所述產(chǎn)品成型部包括具有用于成型金屬產(chǎn)品形狀的產(chǎn)品型腔的成型模 具，用于對該成形模具進行降溫的水冷管，用于對該成型模具分模面進行密 封的第一密封圈，用于對該成型模具進行抽真空的第一真空閥；使用該產(chǎn)品 成型部時，閉合模具，利用第一真空閥對該成型模具進行抽真空，當(dāng)壓桿動 作將金屬熔液壓入成型模具的產(chǎn)品型腔，當(dāng)水冷管對該成型模具進行降溫 后，使得產(chǎn)品型腔內(nèi)的熔液冷卻凝固后打開成型模具取出成型的金屬產(chǎn)品。所述料管通過第三密封圈與所述產(chǎn)品成型部密封連通。 作為上述方案的進一步改進，所述熔煉裝置為設(shè)置在料管上的感應(yīng)線 圈；該感應(yīng)線圈在料管上通過感應(yīng)加熱熔化料管中的金屬原料。作為上述方案的進一步改進，所述感應(yīng)線圈為高頻感應(yīng)線圈。 進一步的，所述感應(yīng)線圈為高頻水冷銅感應(yīng)線圈。進一步，所述料管包括與所述熔煉裝置配合的用于熔煉提供壓鑄用金 屬原料的熔煉料管，與該熔煉料管密封連通的非熔煉料管；其中，所述熔煉 料管為采用耐高溫、強度高、抗熱震性較好、熱膨脹系數(shù)比較小的無機非金 屬固體材料制成的熔煉料管。所述料管上設(shè)有用于對該料管進行抽真空的第二真空閥；使用時，利用 該第二真空閥對該料管進行抽真空。所述的熔煉料管為采用耐高溫、強度高、抗熱震性較好、熱膨脹系數(shù)比 較小的陶瓷材料制成的熔煉料管。所述的非熔煉料管為鋼制料管，該非熔煉料管室溫下的內(nèi)徑與所述熔煉 料管室溫下的內(nèi)徑相同。所述壓桿通過第二密封圈與所述料管動密封配合。作為上述方案的進一步改進，其中，所述壓桿的壓桿頭上設(shè)置有與所述 熔煉料管內(nèi)壁緊密配合的活塞環(huán)，該活塞環(huán)為采用彈性材質(zhì)制成的活塞環(huán)； 該設(shè)備在高溫下使用時，因為熱膨脹系數(shù)的不同，陶瓷料管的內(nèi)徑就大于金 屬料管的內(nèi)徑，在陶瓷料管和鋼制料管的連接部位會形成一個臺階，造成會 在陶瓷料管內(nèi)形成殘留金屬，當(dāng)打開產(chǎn)品成型部取料時，空氣進入到料管中 會造成殘留金屬的氧化，當(dāng)進行下一個產(chǎn)品生產(chǎn)時這部分氧化物就會進入到 金屬熔液中從而影響其力學(xué)性能，而通過在壓桿的壓頭上設(shè)置與所述熔煉料 管內(nèi)壁緊密配合的活塞環(huán)的方式，活塞環(huán)可以在料管內(nèi)彈性縮放從而把殘留 金屬熔液帶走。進一步，所述活塞環(huán)為橫截面為梯形的活塞環(huán)；因為該設(shè)備在高溫下使 用時，陶瓷料管和鋼制料管的連接部位會形成一個臺階，采用橫截面為梯形 的活塞環(huán)可以順利通過該臺階，將陶瓷料管中的金屬熔液全部帶走。作為上述方案的進一步改進，其中，所述料管外套設(shè)有套管，該套管通 過第四密封圈與所述料管密封配合。
本實用新型的一種真空壓鑄設(shè)備，通過采用與所述料管連通的、用于將 壓鑄用金屬原料送入該料管的送料裝置，設(shè)置在所述料管上、用于熔化金屬 原料的熔煉裝置；該種真空壓鑄設(shè)備在使用時，利用送料裝置將壓鑄用金屬 原料送入該料管的送料裝置后，對料管和閉合的產(chǎn)品成型部進行抽真空，當(dāng) 料管和產(chǎn)品成型部內(nèi)的真空度達到指定值后，熔煉裝置工作，將金屬原料快 速熔化，當(dāng)料管內(nèi)的金屬熔液溫度達到指定值后，壓桿動作將金屬熔液壓入 產(chǎn)品成型部內(nèi)，當(dāng)金屬熔液在可控制溫度的產(chǎn)品成型部內(nèi)冷卻凝固后，打開 產(chǎn)品成型部取出成型的金屬產(chǎn)品；因為該種真空壓鑄設(shè)備中將料管和熔煉裝 置結(jié)合為一體，使得本設(shè)備的金屬原料在料管中可以用熔煉裝置加熱熔化然 后直接進行壓鑄，較之現(xiàn)有的真空壓力鑄造設(shè)備可以省去對熔煉爐的保護結(jié) 構(gòu)，使得真空壓鑄設(shè)備結(jié)構(gòu)簡化，成本降低；同時，該種真空壓鑄設(shè)備只需 要通過密封材料將料管和產(chǎn)品成型部密封好，然后在使用時對其進行抽真空 就可以實現(xiàn)全真空條件下的熔煉和壓鑄，工藝操作也較現(xiàn)有同類設(shè)備更加簡 單。


為了易于說明，本實用新型由下述的較佳實施例及附圖作以詳細(xì)描述。
圖1為該種真空壓鑄設(shè)備軸向剖視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中A區(qū)域的放大圖示意圖。 圖3為圖1中B區(qū)域的放大示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1至圖3所示，本實用新型的一種真空壓鑄設(shè)備，其包括用 于提供壓鑄用金屬原料的料管13，與該料管13密封連通的、用于成型金屬產(chǎn) 品形狀可控制溫度的產(chǎn)品成型部，與該料管13動密封配合的、用于將所述金 屬原料熔煉得到的金屬溶液壓入上述產(chǎn)品成型部的壓桿16，其中，還包括 與所述料管13連通的、用于將壓鑄用金屬原料送入該料管13的送料裝置，設(shè) 置在所述料管13上、用于熔化金屬原料的熔煉裝置ll。
該種真空壓鑄設(shè)備在使用時，利用送料裝置將壓鑄用金屬原料送入該料
管13的送料裝置后，對料管13和閉合的產(chǎn)品成型部進行抽真空，當(dāng)料管13和 產(chǎn)品成型部內(nèi)的真空度達到指定值后，熔煉裝置ll工作，將金屬原料快速熔 化，當(dāng)料管13內(nèi)的金屬熔液溫度達到指定值后，壓桿16動作將金屬熔液壓入 產(chǎn)品成型部內(nèi)，當(dāng)金屬熔液在可控制溫度的產(chǎn)品成型部內(nèi)冷卻凝固后，打開 產(chǎn)品成型部取出成型的金屬產(chǎn)品；因為該種真空壓鑄設(shè)備中將料管13和烙煉 裝置ll結(jié)合為一體，使得本設(shè)備的金屬原料在料管13中可以用熔煉裝置加熱 熔化然后直接進行壓鑄，較之現(xiàn)有的真空壓力鑄造設(shè)備可以省去對熔煉爐的 保護結(jié)構(gòu)，使得真空壓鑄設(shè)備結(jié)構(gòu)簡化，成本降低；同時，該種真空壓鑄設(shè) 備只需要通過密封材料將料管和產(chǎn)品成型部密封好，然后在使用時對其進行 抽真空就可以實現(xiàn)全真空條件下的熔煉和壓鑄，工藝操作也較現(xiàn)有同類設(shè)備 更加簡單。
本具體實施方式
中，送料裝置包括設(shè)置在所述料管13上的入料口 (圖 中未示出)，與所述入料口連通的入料倉4，與該入料倉4滑動密封配合的
送料筒3，以及用于對所述入料口進行密封的真空擋板5 ;使用該送料裝置
時，將真空擋板5打開，將送料筒3經(jīng)過入料倉4伸入所述料管13中，將金 屬原料順著送料筒3放入料管13中，然后抽出送料筒3，關(guān)閉真空擋板5; 入料倉4與所述料管13呈傾斜角度交叉布置；采用入料倉4與所述料管呈傾 斜角度交叉布置的方式可以便于熔煉裝置ll的布置。
本具體實施方式
中，產(chǎn)品成型部包括具有用于成型金屬產(chǎn)品形狀的產(chǎn) 品型腔9的成型模具17，用于對該成形模具17進行降溫的水冷管6 ，用于對 該成型模具17分模面進行密封的第一密封圈8 ，用于對該成型模具17進行抽 真空的第一真空閥7;使用該產(chǎn)品成型部時，閉合成型模具17，利用第一真 空閥7對該成型模具17進行抽真空，當(dāng)壓桿16動作將金屬熔液壓入成型模具 的產(chǎn)品型腔9，當(dāng)水冷管6對該成型模具17進行降溫后，使得產(chǎn)品型腔9內(nèi) 的熔液冷卻凝固后打開成型模具17取出成型的金屬產(chǎn)品。
所述料管13通過第三密封圈10與所述產(chǎn)品成型部密封連通。 本具體實施方式
中，所述熔煉裝置17為設(shè)置在料管13上的感應(yīng)線圈11; 該感應(yīng)線圈11在料管13上通過感應(yīng)加熱熔化料管13中的金屬原料，本具體實 施方式中該感應(yīng)線圈ll采用水冷銅線圈ll;因為感應(yīng)線圈功圈的功率越大， 加熱速度越快，由于本實用新型的設(shè)備要求將料管13中的金屬快速熔化，因 此該水冷銅線圈ll需要選用比較大的功率；本具體實施方式
中水冷銅線圈ll
選用的功率范圍是5KW到100KW ，優(yōu)化功率范圍是15KW到50KW;
而感應(yīng)熔煉另一個重要因素是感應(yīng)電源的頻率，感應(yīng)線圈中別加熱物體 的透入深度計算公式如下S =5030( P / P ff5 ，其中P為被加熱物體的電 阻率，W為被加熱物體的相對磁導(dǎo)率，f為電流頻率，頻率決定了被加熱物 體的加熱深度，頻率越高加熱深度越淺，頻率越低加熱深度越大，透熱性越 好，當(dāng)被熱物體的直徑D=3.5 5 =17605( P / y ff5時加熱效率最高，因此對 于尺寸較大即直徑D較大的塊狀金屬材料，感應(yīng)電源要選擇頻率較低的電 源；而對于尺寸較小即直徑較小的小塊狀金屬材料或者顆粒狀的金屬材料， 感應(yīng)電源要選擇頻率較低的電源，這樣才能在保證大的熔化速度的同時保證 加熱效率，本設(shè)備感應(yīng)電源的頻率范圍是lKHz到300KHz，優(yōu)化范圍為30KHz 至廿80KHz 。
本具體實施方式
中，所述料管13包括與所述水冷銅線圈ll配合的用于 熔煉提供壓鑄用金屬原料的熔煉料管12，與該熔煉料管密封連通的非熔煉料 管；其中，所述熔煉料管12為采用耐高溫、強度高、抗熱震性較好、熱膨脹 系數(shù)比較小的無機非金屬固體材料制成的熔煉料管12，其中，料管13上設(shè)有 用于對該料管13進行抽真空的第二真空閥2;使用時，利用該第二真空閥13 對該料管13進行抽真空；
本具體實施方式
中的熔煉料管12采用耐高溫、強度高、抗熱震性較好、 熱膨脹系數(shù)比較小的陶瓷材料制成的熔煉料管；非熔煉料管為鋼制料管，該 非熔煉料管室溫下的內(nèi)徑與所述熔煉料管12室溫下的內(nèi)徑相同。
該具體實施方式
中的陶瓷料管12選用氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物 陶瓷、高溫非金屬材料以及復(fù)合陶瓷材料，最好為氧化鋁陶瓷，摻有氧化釔 的氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷或氮化硅陶瓷，其中性能最好的是氮化硅陶瓷并 且陶瓷中主要成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)應(yīng)大于94%，優(yōu)化的純度應(yīng)是大于99% ;由 于這部分陶瓷管在高溫下工作因此需要能經(jīng)受1300。C的溫度，最好是能經(jīng)受 1400到160(TC，這樣才可能保證料管在高溫高壓下長期穩(wěn)定工作；由于陶瓷 料管12在高溫高壓下工作，因此制成該陶瓷料管12的陶瓷要有比較高的強度 和較好的抗熱震性，另外該種陶瓷的熱膨脹系數(shù)不能太大，否則當(dāng)其受熱時 會與金屬料管之間產(chǎn)生較大的抵觸力而發(fā)生破裂，本設(shè)備中陶瓷套管的熱膨 脹系數(shù)應(yīng)小于8 X 10-6K"，最好能小于4 X 1(^K"。
本具體實施方式
中，壓桿16通過第二密封圈1與所述料管13動密封配
本具體實施方式
中，其中，所述壓桿16的壓桿頭上設(shè)置有與所述熔煉料 管12內(nèi)壁緊密配合的活塞環(huán)18，該活塞環(huán)18為采用彈性材質(zhì)制成的活塞環(huán)； 該設(shè)備在高溫下使用時，因為熱膨脹系數(shù)的不同，陶瓷料管12的內(nèi)徑就大于 金屬料管的內(nèi)徑，在陶瓷料管12和鋼制料管的連接部位會形成一個臺階，如 圖3所示，造成會在陶瓷料管12內(nèi)形成殘留金屬，當(dāng)打開產(chǎn)品成型部取料 時，空氣進入到料管中會造成殘留金屬的氧化，當(dāng)進行下一個產(chǎn)品生產(chǎn)時這 部分氧化物就會進入到金屬熔液中從而影響其力學(xué)性能，而通過在壓桿16的 壓頭上設(shè)置與所述熔煉料管12內(nèi)壁緊密配合的活塞環(huán)18的方式，活塞環(huán)18可 以在料管13內(nèi)彈性縮放從而把殘留金屬熔液帶走。
進一步，如圖2所示，所述活塞環(huán)18為橫截面為梯形的活塞環(huán)18;因為 該設(shè)備在高溫下使用時，陶瓷料管12和鋼制料管的連接部位會形成一個臺 階，采用橫截面為梯形的活塞環(huán)18可以順利通過該臺階，將陶瓷料管12中的 金屬熔液全部帶走。
本具體實施方式
中，其中，所述料管13外套設(shè)有套管14，該套管14通過 第四密封圈15與所述料管13密封配合。
以上所述之具體實施方式
為本實用新型的較佳實施方式，并非以此限定 本實用新型的具體實施范圍，凡依照本實用新型之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效變 化均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種真空壓鑄設(shè)備，其包括用于提供壓鑄用金屬原料的料管，與該料管密封連通的、用于成型金屬產(chǎn)品形狀可控制溫度的產(chǎn)品成型部，與該料管動密封配合的、用于將所述金屬原料熔煉得到的金屬溶液壓入上述產(chǎn)品成型部的壓桿，其特征在于，還包括與所述料管連通的、用于將壓鑄用金屬原料送入該料管的送料裝置，設(shè)置在所述料管上、用于熔化金屬原料的熔煉裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空壓鑄設(shè)備，其特征在于所述送料裝 置包括設(shè)置在所述料管上的入料口，與所述入料口連通的入料倉，與該入 料倉滑動密封配合的送料筒，以及用于對所述入料口進行密封的真空擋板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種真空壓鑄設(shè)備，其特征在于所述入料 倉與所述料管呈傾斜角度交叉布置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空壓鑄設(shè)備，其特征在于所述產(chǎn)品成 型部包括具有用于成型金屬產(chǎn)品形狀的產(chǎn)品型腔的成型模具，用于對該成 形模具進行降溫的水冷管，用于對該成型模具分模面進行密封的第一密封 圈，用于對該成型模具進行抽真空的第一真空閥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種真空壓鑄設(shè)備，其特征在于所述料管通 過第三密封圈與所述產(chǎn)品成型部密封連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空壓鑄設(shè)備，其特征在于所述熔煉裝 置為設(shè)置在料管上的感應(yīng)線圈。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種真空壓鑄設(shè)備，其特征在于所述料管包 括與所述熔煉裝置配合的用于熔煉提供壓鑄用金屬原料的熔煉料管，與該 熔煉料管密封連通的非熔煉料管；其中，所述熔煉料管為采用耐高溫、強度 高、抗熱震性較好、熱膨脹系數(shù)比較小的無機非金屬固體材料制成的熔煉料 管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種真空壓鑄設(shè)備，其特征在于所述料管上設(shè)有用于對該料管進行抽真空的第二真空閥；所述壓桿通過第二密封圈與所述料管動密封配合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種真空壓鑄設(shè)備，其特征在于所述壓桿的壓桿頭上設(shè)置有與所述熔煉料管內(nèi)壁緊密配合的活塞環(huán)，該活塞環(huán)為采用彈性材質(zhì)制成的活塞環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種真空壓鑄設(shè)備，其特征在于所述活塞環(huán)為橫截面為梯形的活塞環(huán)。
專利摘要本實用新型是關(guān)于一種真空壓鑄設(shè)備，其包括用于提供壓鑄用金屬原料的料管，與該料管密封連通的、用于成型金屬產(chǎn)品形狀可控制溫度的產(chǎn)品成型部，與該料管動密封配合的、用于將所述金屬原料熔煉得到的金屬溶液壓入上述產(chǎn)品成型部的壓桿，其中，還包括與所述料管連通的、用于將壓鑄用金屬原料送入該料管的送料裝置，設(shè)置在所述料管上、用于熔化金屬原料的熔煉裝置；該種真空壓鑄設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、成本較低。
文檔編號B22D18/06GK201175762SQ200820092918
公開日2009年1月7日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者姜霖琳, 清 宮, 張法亮, 董大偉 申請人:比亞迪股份有限公司