專利名稱：一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鑄造及鍛造行業(yè)的一種液態(tài)金屬在同一模具型腔內在完成坯件鑄造
工藝過程的同時，可以對型腔內金屬坯件有選擇性的局部或全部實施鍛造等工藝過程，是 集定量純凈熔煉，壓力充型鑄造、精密控溫鑄鍛一體化的集成式機械裝備。
背景技術：
目前液態(tài)金屬鑄鍛工藝技術及對應的機械裝備還沒有在主體裝備上形成完整的 配套體系；比如其一，如何在線連續(xù)定量制備純凈的金屬液體；其二，液態(tài)鑄鍛機械與熔煉 爐之間的密封式連續(xù)、定量、純凈態(tài)給料系統(tǒng)及控制系統(tǒng)；其三，液態(tài)鑄鍛機械裝備與模具 系統(tǒng)鍛造功能之間的銜接；其四，進入模腔內的金屬液體如何控制其凝固狀態(tài)，使得鍛造力 有效地全方位地作用于模腔內坯件的整體；其五，鑄鍛機械專門完成鍛造功能的沖頭能量 供給的方式及速度控制方式，如何適應不同幾何形狀金屬坯件的鍛造需求等等諸多方面的 工藝技術，在已有的液態(tài)金屬鑄鍛裝備中，還沒有得到關注和很好的配套式的技術路線，甚 至是關于液態(tài)鑄鍛工藝過程的特征描述尚未有權威統(tǒng)一的定義。因此，液態(tài)鑄鍛技術及對 應的該類標準的技術裝備，其在目前的行業(yè)中，在國際、國內已有的專利等科技文獻中尚未 見到關于上述的相關資料。 在目前已有的壓力鑄造甚至是高壓鑄造工藝中，由于工件幾何結構的復雜性，特 別是有內、外澆道口的低壓或高壓鑄造工藝中，由于液態(tài)金屬的凝固過程并不能按理想的 次序凝固，甚至是內澆道口處率先凝固，致使其模具型腔內的坯件體積內得到壓力的均勻 性及不斷地傳遞壓力的過程受阻，從而使得坯件熱節(jié)處的縮孔無法得到有效地補縮，已經 凝固的金屬坯料部位其鍛造力施加的影響被消弱；因此，在實踐操作中其模腔內金屬坯件 整體液態(tài)模鍛的工藝企圖無法實現(xiàn)。 同時，在已有的擠壓鑄造使用的設備中，鍛造缸與合模缸二者合一 ；其鍛造沖頭的 幾何端面也是模具型腔的組成部分。其沖頭進入合模位置并浸入存留在下模腔體內的液態(tài) 金屬型腔內后，液態(tài)金屬液面被以低壓鑄造的工藝模式不斷占位性上升，當沖頭停止下移， 即可視為壓力鑄造、鍛造工藝過程終結，此時由于坯件幾何形狀特征的差異性所導致的液 態(tài)金屬凝固過程的非均衡性，坯件中仍存在熱節(jié)，則熱節(jié)處的縮孔仍將無法得到有效地解 決，且坯件的局部亦無法得到鍛造工藝特征的處理。 在以上的分析中，當膜腔內液態(tài)金屬凝固的過程及凝固終結的一剎那，若模腔的 容積不能夠持續(xù)不斷地在某一個方位始終處于壓力下直接縮小的狀態(tài)趨勢之中并足可以 影響到膜腔內的整個坯件，則不能最終實現(xiàn)液態(tài)鑄鍛其工藝技術的效果。因此可以認為，液 態(tài)模鍛裝備的液態(tài)模鍛工作部與模具間其結合部的設計，特別是對模腔內液態(tài)金屬凝固過 程的控制是實現(xiàn)鍛造工藝過程的關鍵所在；而其顯著的特征在于鍛造過程若使得模腔某一 區(qū)域界面內的容積處于連續(xù)地壓力性縮小，是至關重要的。 在目前已有的四柱立式液態(tài)鑄鍛設備中，其專用鍛造液壓缸一般設計安裝在活動 中板上，而活動中板下移的液壓力來自于合模主缸，因此該種裝備在啟動鍛打動作時，鍛造
4缸的支撐反力將抵消合模缸的部分壓力，不僅降低了合模主缸的壓力并提高了能耗，對進 一步增加鍛造缸的壓力也將受到一定程度的限制。 在已有的四柱立式液態(tài)鑄鍛設備中，其對合金液的澆注過程的設計中，該類裝備 均沒有設計專門的可供手動、自動及密封式定量澆注的專用通道和專用的精密純凈的熔煉 設備，而是工廠據自身條件搭配的合金液的熔煉裝備亦即是傳統(tǒng)鑄造行業(yè)熔煉鑄造鋁合金 專用熔煉爐；因此，在生產過程中除了熔湯定量不確定外，其熔湯的夾雜、吸氣、移動滴落甚 至滴落在下模面內、外澆道口處，不僅影響坯件質量，也使得高強度變形鋁合金、鎂合金采 用目前的液態(tài)鑄鍛工藝困難重重。 綜上對國際、國內其技術背景的分析，可以認為立式液態(tài)金屬鑄鍛裝備是集精密 定量熔煉與液態(tài)湯料輸送、壓力鑄造、擠壓鑄造、控溫鍛造一體化的技術裝備；其對鍛造過 程的功能設計又必須與模具設計結合起來；其對熔湯如何可手動、自動及密封式定量注入 盛液缸的工藝設計必須與液態(tài)金屬鑄鍛裝備的工藝操作及熔煉爐控制系統(tǒng)結合起來。而如 何在線連續(xù)并精準定量提供純凈的金屬液體及進入模腔內液態(tài)金屬的凝固過程的可控性、 鍛造缸壓力及速度的可控性、對于坯件鍛打方位的選取與鑄鍛模具的設計等工藝技術體系 的綜合考慮，仍然是液態(tài)金屬鑄鍛裝備的系統(tǒng)設計中需要進一步完善的地方。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種鑄造及鍛造行業(yè)用于液態(tài)鑄鍛工藝的集精密定量熔煉、 壓力充型鑄造、在模具型腔內精密控溫鑄鍛的一體化的集成式機械裝備及對應的操作方 法。 本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備及操作方法。該裝備由內
置式熔煉爐及液壓充液塞頭、工作臺、活動中板及固定式上板等構成；該裝備特征在于外上
板中心部位安裝有鍛造缸，上板兩側安裝有鎖緊模具用液壓邊缸；活動中板上平面兩側分
別與液壓邊缸端頭連接，其下平面安裝有外上模板固定卡盤；工作臺上平面安裝有下模板
固定卡盤，工作臺下平面安裝有內置式熔煉爐，熔煉爐下方安裝有液壓充液塞頭并與內置
式熔煉爐內膽相連接。其操作方法的特征在于當內置式熔煉爐爐膽內放入定量金屬料后，
液壓邊缸通過活動中板合模，待金屬料呈液態(tài)后，爐膽內充液塞頭上移將液態(tài)金屬擠至模
腔內，此時鍛造缸沖頭將鍛造力通過上模板內的沖頭作用在模腔坯件上。 本發(fā)明內容所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備的特征在
于固定式上板上平面幾何中心部位安裝有可任意調整鍛打能量和速度的智能化的數(shù)控鍛
造沖頭，上板上平面兩側安裝有鎖緊模具用液壓邊缸。 本發(fā)明所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備的特征在于活 動中板兩側分別與液壓邊缸液壓桿端頭連接，并由此控制活動中板的位移過程；其活動中 板下平面安裝有上模板固定卡盤，活動中板的幾何中心部位設計有鍛造沖頭的鍛造通道。
本發(fā)明所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備的特征在于所 述的內置式熔煉爐為爐腔內有氮氣保護的可控功率的感應電爐，當既定重量的金屬錠置放 在熔煉爐內膽后，啟動加熱電源將其快速熔化；爾后啟動充液塞頭將金屬液體送入模腔內。
本發(fā)明所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備使用方法的特 征在于當內置式熔煉爐為爐腔內裝入既定重量的合金固體后，即啟動熔煉爐加熱裝置，同時啟動液壓邊缸通過活動中板合模，當金屬達既定溫度后，內置式熔煉爐爐膽內的液態(tài)金 屬通過充液塞頭將爐膽內的金屬液體擠入模腔后保壓、控溫；膜腔內的金屬坯件再次達到 既定溫度后，在啟動安裝在上板上平面的鍛造缸沖頭的同時關閉加熱裝置并啟動降溫裝 置；當鍛打力作用在穿過上模板上平面的孔洞并與上模芯相連接的圓柱形桿件上時，圓柱 形桿件直接將鍛造力傳遞給上模芯亦即是鍛造工作部沖頭，則鍛造力直接作用在模腔內金 屬坯件的表面上。 本發(fā)明所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備的特征在于所 述的用于液態(tài)模鍛用的模具內，設計、安裝有控溫加熱及控溫冷卻系統(tǒng)，使得進入模腔內的 液態(tài)金屬的凝固過程處于可控狀態(tài)。


圖1是本發(fā)明液態(tài)鑄鍛集成化裝備的三維圖。其中1為內置式熔煉爐；2為液壓 充液塞頭；3為工作臺；4為活動中板；5為固定式上板；6為鍛造缸；7為液壓邊缸；8為外上 模板固定卡盤；9為外下模板固定卡盤；10為充液塞頭液壓缸。 圖2是本發(fā)明液態(tài)鑄鍛集成化裝備的正剖面圖。其中其中1為內置式熔煉爐；2 為液壓充液塞頭；3為工作臺；4為活動中板；5為固定式上板；6為鍛造缸；7為液壓邊缸； 8為外上模板固定卡盤；9為外下模板固定卡盤；10為充液塞頭液壓缸；11為內置式熔煉爐 環(huán)形加熱器；12為上模芯；13為金屬坯件；14為鍛造沖頭的鍛造通道；15為鍛造缸沖頭；16 為圓柱形桿件；17為液態(tài)模鍛用的模具內控溫裝置；18為液態(tài)模鍛用的模具；19為外上模 板；20為外下模版。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備。該裝備由內置式熔煉爐 1及充液塞頭2、工作臺3、活動中板4及固定式上板5等構成；該裝備特征在于固定式上板 5上平面兩側安裝有鎖緊模具用液壓邊缸7 ;活動中板4兩側分別與液壓邊缸7的液壓桿端 頭連接，中心部位安裝有鍛造缸6，其下平面安裝有外上模板19的上固定卡盤8 ;熔煉爐爐 頂設計有下模板20的下固定卡盤9，熔煉爐1的爐底下方安裝有充液塞頭2。
使用該裝備操作的方法是，當液壓邊缸7通過活動中板4合模后，內置熔煉爐1內 的液體通過爐底充液塞頭2上移將液態(tài)金屬擠至模腔內保壓，此時啟動鍛造缸9的沖頭15 穿過模具外上模板19直接作用在模腔內金屬坯件13上，如此完成了一次液態(tài)鑄鍛的工藝 操作過程。
權利要求
本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備及操作方法。該裝備由內置式熔煉爐及液壓充液塞頭、工作臺、活動中板及固定式上板等構成；該裝備特征在于上板中心部位安裝有鍛造缸，上板兩側安裝有鎖緊模具用液壓邊缸；活動中板上平面兩側分別與液壓邊缸端頭連接，其下平面安裝有外上模板固定卡盤；工作臺上平面安裝有外下模板固定卡盤，工作臺下平面安裝有內置式熔煉爐，熔煉爐下方安裝有液壓充液塞頭并與內置式熔煉爐內膽相連接。其操作方法的特征在于當內置式熔煉爐爐膽內放入定量固相金屬錠后，液壓邊缸通過活動中板合模，待金屬料呈液態(tài)后，爐膽內充液塞頭上移將液態(tài)金屬擠入模腔，此時鍛造缸沖頭將鍛造力通過內上模板沖頭作用在模腔坯件上。
2. 根據權利要求1所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備特征在 于固定式上板平面幾何中心部位安裝有可任意調整鍛打能量的智能化的數(shù)控液壓鍛造沖 頭或氣動沖頭，上板上平面兩側安裝有鎖緊模具用液壓邊缸。
3. 根據權利要求1所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備特征在 于活動中板兩側分別與固定在上板上平面兩側的液壓邊缸液壓桿端頭連接，并由此控制活 動中板的位移過程；其活動中板下平面安裝有外上模板固定卡盤；活動中板幾何中心部位 設計有鍛造缸沖頭的中空通道。
4. 根據權利要求1所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備的特征 在于工作臺臺面幾何中心部位安裝有外下模板固定卡盤；工作臺底平面幾何中心部位設計 有內置式熔煉爐，熔煉爐下部安裝帶有充液塞頭的充液液壓缸，其充液塞頭即為內置式熔 煉爐爐膽管的移動式爐底。
5. 根據權利要求4所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備的特征 在于所述的內置式熔煉爐爐膽圓周外部安裝有可分段控制功率的環(huán)形加熱器，當既定重量 的金屬錠置放在熔煉爐內腔后，啟動加熱電源將其快速熔化，其熔化過程可實施惰性氣體 保護。
6. 根據權利要求1所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備使用方 法的特征在于當液壓邊缸通過活動中板合模后，內置式熔煉爐內的液體通過充液塞頭將爐 膽內的金屬液體擠入模腔后控溫保壓的同時，即啟動安裝在上板上平面的鍛造缸沖頭，并 將鍛打力穿過外上模板上平面的孔洞并作用在與上模芯相連接的柱形桿件上，并通過柱形 桿件直接傳遞給上模芯亦即是鍛造工作部沖頭，則鍛造力直接作用在模腔內金屬坯件的表 面上。
7. 根據權利要求1所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備的特征 在于所述的用于本液態(tài)鑄鍛裝備的模具，安裝有控溫加熱及控溫冷卻系統(tǒng)，使得進入模腔 內的液態(tài)金屬的凝固過程處于可控狀態(tài)。
8. 根據權利要求1所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備的操作 方法的特征在于當內置式熔煉爐爐膽內放入定量金屬錠后，液壓邊缸通過活動中板合模， 待金屬錠呈液態(tài)后，爐膽內充液塞頭上移將液態(tài)金屬擠至模腔內，此時鍛造缸沖頭將鍛造 力通過外上模板內的沖頭作用在模腔坯件上。
9. 根據權利要求1所述的一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備，該裝備的特征 在于所述的用于本液態(tài)鑄鍛裝備制造的產品，其材料應用范圍可以是金屬及可以成為塑性 及液態(tài)的可固化的非金屬類無機材料、有機材料等；其中包括陶瓷及其聚合物等復合材料的成型。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬鑄鍛成型用四柱立式液壓裝備及操作方法。該裝備由內置式熔煉爐及液壓充液塞頭、工作臺、活動中板及固定式上板等構成；該裝備特征在于上板中心部位安裝有鍛造缸，上板兩側安裝有鎖緊模具用液壓邊缸；活動中板上平面兩側分別與液壓邊缸端頭連接，其下平面安裝有外上模板固定卡盤；工作臺上平面安裝有外下模板固定卡盤，工作臺下平面安裝有內置式熔煉爐，熔煉爐下方安裝有液壓充液塞頭并與內置式熔煉爐內膽相連接。其操作方法的特征在于當內置式熔煉爐爐膽內放入固相金屬錠后，液壓邊缸通過活動中板合模，待金屬料呈液態(tài)后，爐膽內充液塞頭上移將液態(tài)金屬擠入模腔，此時鍛造缸沖頭將鍛造力通過內上模板沖頭作用在模腔坯件上。
文檔編號B22D17/12GK101774006SQ200910215569
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權日2009年12月22日
發(fā)明者高禹豐 申請人:高禹豐;姚欣欣