專利名稱：一種連鑄連鍛裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連鑄連鍛裝置，特別涉及一種自動(dòng)調(diào)節(jié)鑄造后的鍛造時(shí)間、提高鍛造 產(chǎn)品質(zhì)量的裝置。本發(fā)明還涉及連鑄連鍛的方法，特別涉及一種自動(dòng)調(diào)節(jié)鑄造后的鍛造時(shí) 間、提高鍛造產(chǎn)品質(zhì)量的連鑄連鍛方法。
背景技術(shù)：
早期低壓鑄造、壓力鑄造、液態(tài)金屬模鍛(或稱擠壓鑄造)所使用的設(shè)備，一般沒 有專用的鍛造機(jī)構(gòu)，即使是液態(tài)金屬模鍛設(shè)備，也僅是在完成液態(tài)金屬注入模具型腔后，其 壓射缸繼續(xù)對(duì)工件施以較之澆注更大的壓力，以實(shí)現(xiàn)在工件冷卻過程中保持適當(dāng)?shù)膲毫Γ?但仍無法在模腔內(nèi)直接實(shí)現(xiàn)鍛打，因此鑄件的顯微組織仍為鑄態(tài)組織，工件的質(zhì)量仍欠佳。 后來逐漸有了連鑄連鍛設(shè)備，但是液態(tài)金屬在鑄造型腔內(nèi)的冷卻時(shí)間不穩(wěn)定，受周圍環(huán)境 溫度變化或外界各種因素的影響較大，因而在預(yù)定的鍛打時(shí)間，液態(tài)金屬的凝固時(shí)間波動(dòng)， 造成工件良品率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種不受外界環(huán)境溫度影響、提高工件強(qiáng)度、降低成本、高自動(dòng)化 的連鑄連鍛裝置。本發(fā)明另一個(gè)目的在于提供一種不受外界環(huán)境溫度影響、提高工件強(qiáng)度、大大增 加工件良品率的連鑄連鍛方法。本發(fā)明裝置是這樣實(shí)現(xiàn)的一種連鑄連鍛裝置，包括模具、固定模具的工作臺(tái)、開 合模機(jī)構(gòu)，以及壓射缸，在機(jī)架上固定一個(gè)以上向模具方向施力的鍛壓缸，還包括，溫度控 制裝置，所述溫度控制裝置是設(shè)置于模具內(nèi)，用于使模具型腔周圍由傳感器一側(cè)至鍛壓側(cè) 的溫度逐漸升高的裝置；聲波發(fā)射裝置，所述聲波發(fā)射裝置是用于朝所述模具型腔方向發(fā) 射聲波的裝置；傳感器，所述傳感器位于聲波發(fā)射裝置同側(cè)，是用于接收返回聲波的裝置； 連接裝置，所述連接裝置前端伸入模具內(nèi)，尾端置于模具外并連接著所述傳感器；控制系 統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)是連接著所述傳感器，用于接收傳感器產(chǎn)生的信號(hào)與預(yù)設(shè)值比較，并控制 著鍛壓裝置啟動(dòng)鍛壓動(dòng)作的系統(tǒng)。本發(fā)明的一種連鑄連鍛方法，具有模具合模步驟，向模具型腔注入金屬液的步驟， 鍛打鑄件步驟，開模取件步驟，還包括以下步驟a)由溫度控制裝置使模具型腔周圍由傳 感器一側(cè)至鍛壓側(cè)的溫度逐漸升高的步驟；b)由聲波發(fā)射裝置向模具型腔發(fā)射聲波的步 驟；c)由傳感器接收返回的聲波信號(hào)，然后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將所述信號(hào)傳到控制系統(tǒng)MCU 的步驟；d)由控制系統(tǒng)MCU調(diào)取預(yù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的預(yù)定值，并將步驟c)中所產(chǎn)生的電信 號(hào)值與所述預(yù)定值進(jìn)行比較的步驟；e)經(jīng)步驟d)的比較當(dāng)所述實(shí)際電信號(hào)值達(dá)到預(yù)定值 時(shí)，控制系統(tǒng)啟動(dòng)鍛打的步驟。本發(fā)明采用的連鑄連鍛裝置及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)金屬液的凝固狀 態(tài)，并且將信號(hào)傳遞給MCU，MCU控制鍛打的時(shí)間，能夠使工件的強(qiáng)度提高30%。同時(shí)加工成本降低30%，并且這種加工裝置及方法，不受周圍環(huán)境溫度的影響，對(duì)當(dāng)今工業(yè)高自動(dòng)化生產(chǎn)來說是很有價(jià)值的。


圖1為本發(fā)明的連鑄連鍛裝置主視圖；圖2為本發(fā)明的連鑄連鍛裝置工作狀態(tài)示意圖；圖3為本發(fā)明的連鑄連鍛裝置與控制系統(tǒng)示意圖；圖4為本發(fā)明的電信號(hào)變化曲線示意圖；圖5為本發(fā)明的溫度控制裝置溫度曲線示意圖；圖6為本發(fā)明連鑄連鍛方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1至圖6對(duì)本發(fā)明連鑄連鍛裝置及方法做進(jìn)一步詳細(xì)說明。由機(jī)架1、開合模機(jī)構(gòu)2、固定模具3的工作臺(tái)4和活動(dòng)梁5以及壓射缸6構(gòu)成壓 鑄機(jī)，在機(jī)架上固定多個(gè)可向模具方向施力的鍛壓缸7。如圖2，鍛壓缸7固定在活動(dòng)梁5 上，可對(duì)模具開合方向可移動(dòng)的鑲塊8施鍛打力。模具的兩側(cè)可安裝側(cè)壓缸9，如圖1，側(cè)壓缸用于從兩側(cè)壓緊模具，其能保證液態(tài) 金屬冷卻時(shí)和凝固后高溫?cái)啻驎r(shí)的壓力，側(cè)壓缸可在模具兩側(cè)對(duì)模具外壁對(duì)稱施壓，以提 高模具耐鍛打力的強(qiáng)度，提高模具使用壽命；同時(shí)，在零件加工好后，側(cè)壓缸可松開模具，便 于抽芯。本發(fā)明所述的連鑄連鍛裝置，由于在機(jī)架上固定一個(gè)以上鍛壓缸，可向模具方向 施力，在模腔中根據(jù)工件的形狀設(shè)置可移動(dòng)的鑲塊，鍛壓缸的鍛造壓力作用在鑲塊上，并通 過鑲塊將鍛打力作用于工件。所述的連鑄連鍛機(jī)工作時(shí)，按壓鑄工藝向模腔內(nèi)注入液態(tài)金 屬并保持壓力，以實(shí)現(xiàn)鑄件的凝固補(bǔ)縮。待鑄坯結(jié)晶凝固尚處于高溫狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)鍛壓缸， 推動(dòng)模腔的鑲塊將鍛打力作用于工件12上，鍛壓缸可對(duì)鑲塊施持續(xù)的靜壓力，也可往復(fù)動(dòng) 作多次鍛打工件。使用所述設(shè)備，可使工件在模腔內(nèi)直接實(shí)現(xiàn)鍛打，提高工件的質(zhì)量。如圖3、圖4，為了準(zhǔn)確把握液態(tài)金屬的凝固時(shí)間，本實(shí)施例使用了狀態(tài)檢測(cè)裝置， 具體就是用壓電晶體式傳感器10來檢測(cè)液態(tài)金屬的凝固時(shí)間，即在模具下方設(shè)置傳感器 10，同時(shí)設(shè)置聲波發(fā)射裝置12由下向上對(duì)著液態(tài)金屬發(fā)射聲波，優(yōu)選縱或橫向超聲波，這 樣，超聲波穿過固態(tài)金屬及液態(tài)金屬，由于二者密度和剛度的差異(液體剛度為零)，在其 分界面會(huì)有一定的聲波能量被反射回來，當(dāng)液態(tài)金屬開始凝固時(shí)，界面穿越性加強(qiáng)，聲波返 回的能量會(huì)減小，該能量返回并被壓電晶體式傳感器10接收，造成傳感器的微量壓變，并 產(chǎn)生電信號(hào)E1。該傳感器10聯(lián)入系統(tǒng)電路中，電路中MCU連接的存儲(chǔ)器14中預(yù)先存儲(chǔ)一 個(gè)值E0，MCU調(diào)取EO并將實(shí)際電信號(hào)值El與EO進(jìn)行比較，當(dāng)El逐漸降低達(dá)到EO時(shí)，表明 液態(tài)金屬已開始凝固，MCU發(fā)送指令，控制鍛壓缸7動(dòng)作，開始鍛打。這樣，無論周圍環(huán)境溫 度如何變化，都會(huì)對(duì)鍛打時(shí)間掌握得很好，只需人為設(shè)置初始值E0，以進(jìn)行比較，而在設(shè)備 作業(yè)過程中，不需人為調(diào)整時(shí)間，從而提高自動(dòng)化程度的同時(shí)，提高了工件12的質(zhì)量。所述 聲波發(fā)射裝置12與所述傳感器10可以為一體式裝置。另外，為了使模具型腔中的液態(tài)金屬在朝向傳感器10—側(cè)先凝固以利于探測(cè)，同時(shí)使其朝向鍛打的一側(cè)后凝固以易于鍛打，在模具中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)控制裝置13，以本實(shí)施例為例，使模具型腔附近的溫度由下朝上逐漸升高。該溫度控制裝置13可以為加熱的金屬 絲，或用冷卻液體的流量和溫度來實(shí)現(xiàn)，例如實(shí)現(xiàn)1°C/cm的溫差。以冷卻液體為例，在靠 近模具型腔下側(cè)附近流量大，在上側(cè)流量小，這樣就會(huì)利于模具型腔底部比上部溫度低，從 而使工件12底部121先凝固。如圖5，溫度可以是直線上升，如直線A，也可以是曲線上升， 如曲線B、C所示?？傮w來說，溫度變化線為單向直線或曲線，即該溫度的變化可以是不均勻 的，但溫度的變化趨勢(shì)必須是一致的，即由一側(cè)到另一側(cè)逐漸上升，并且溫度較低的一側(cè)是 傳感器10所在的一側(cè)。例如，溫度上升線可以為直線或類似拋物線形。由于模具3的型腔及附近溫度較高，壓電晶體式傳感器10不能夠直接放置于模具 內(nèi)，需要設(shè)置連接裝置。本方案中，在模具3下方開槽31，該槽31頂端開設(shè)螺紋孔，用一個(gè) 頂端有螺紋的長形金屬棒11伸入槽31并旋入螺紋孔內(nèi)固定。金屬棒11的頂端111與工 件12的底側(cè)121平行設(shè)置，以利于返回聲波的接收。金屬棒11的頂端111靠近模具型腔 底側(cè)。金屬棒11的另一端，即下端伸出于模具外，設(shè)置有傳感器10及聲波發(fā)射裝置12。該 傳感器10連接入系統(tǒng)控制電路中。第二實(shí)施例中，在模具型腔的底側(cè)開設(shè)凹坑，該凹坑底側(cè)盡量平行于金屬棒11的 頂端111，在型腔內(nèi)注入加熱的金屬液體后，由于凹坑小，局部散熱快，并且溫度控制裝置 13使型腔底側(cè)溫度稍低，那么在凹坑處的金屬液必定率先凝結(jié)成工件的突出部122。金屬 棒11的頂端111與突出部122的位置相對(duì)應(yīng)。工件的突出部122相對(duì)于工件12整體來說， 是相當(dāng)小的一部分，在經(jīng)鍛打，開模并取出工件后，可以將突出部122打掉或切割掉。上述 開設(shè)的凹坑要求尺寸較窄，以使突出部122窄小，便于后期將突出部122從工件分離掉。上述實(shí)施例中，鍛壓壓力來自于正上方，傳感器設(shè)置于模具下方，溫度控制裝置使 模具的溫度由下方向上方逐漸升高。當(dāng)然，依據(jù)實(shí)際需要，模具也可以橫向放置，例如，由左 側(cè)施加鍛壓力，傳感器設(shè)置于模具右側(cè)，溫度控制裝置使模具的溫度由右側(cè)向左側(cè)逐漸升 高，其它相同，不再贅述。如圖6，為本發(fā)明連鑄連鍛方法的流程圖，由溫度控制裝置使模具型腔周圍由傳感 器一側(cè)至鍛壓側(cè)的溫度逐漸升高的步驟可以在最開始進(jìn)行，也可以在模具合模以后進(jìn)行， 對(duì)本發(fā)明無影響。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種連鑄連鍛裝置，包括模具、固定模具的工作臺(tái)、開合模機(jī)構(gòu)，以及壓射缸，在機(jī)架上固定一個(gè)以上向模具方向施力的鍛壓缸，其特征在于，還包括溫度控制裝置，所述溫度控制裝置是設(shè)置于模具內(nèi)，用于使模具型腔周圍由傳感器一側(cè)至鍛壓側(cè)的溫度逐漸升高的裝置；聲波發(fā)射裝置，所述聲波發(fā)射裝置是用于朝所述模具型腔方向發(fā)射聲波的裝置；傳感器，所述傳感器位于聲波發(fā)射裝置同側(cè)，是用于接收返回聲波的裝置；連接裝置，所述連接裝置前端伸入模具內(nèi)，尾端置于模具外并連接著所述傳感器；控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)是連接著所述傳感器，用于接收傳感器產(chǎn)生的信號(hào)與預(yù)設(shè)值比較，并控制著鍛壓裝置啟動(dòng)鍛壓動(dòng)作的系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄連鍛裝置，其特征在于，所述溫度控制裝置的溫度上升 線為單向線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄連鍛裝置，其特征在于，所述傳感器為壓電晶體式傳感器.
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄連鍛裝置，其特征在于，所述聲波發(fā)射裝置發(fā)射的聲波 為超聲波。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄連鍛裝置，其特征在于，所述連接裝置前端面平行于其 靠近的模具型腔底側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄連鍛裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括MCU與存儲(chǔ) 器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有預(yù)設(shè)定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄連鍛裝置，其特征在于，所述模具型腔的底側(cè)開設(shè)凹坑， 所述凹坑與所述連接裝置前端位置相對(duì)應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄連鍛裝置，其特征在于，所述聲波發(fā)射裝置與所述傳感 器為一體式裝置。
9.一種連鑄連鍛方法，具有模具合模步驟，向模具型腔注入金屬液的步驟，鍛打鑄件步 驟，開模取件步驟，其特征在于，還包括以下步驟a)由溫度控制裝置使模具型腔周圍由傳感器一側(cè)至鍛壓側(cè)的溫度逐漸升高的步驟；b)由聲波發(fā)射裝置向模具型腔發(fā)射聲波的步驟；c)由傳感器接收返回的聲波信號(hào)，然后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將所述信號(hào)傳到控制系統(tǒng) MCU的步驟；d)由控制系統(tǒng)MCU調(diào)取預(yù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的預(yù)定值，并將步驟c)中所產(chǎn)生的電信號(hào)值 與所述預(yù)定值進(jìn)行比較的步驟；e)經(jīng)步驟d)的比較當(dāng)所述實(shí)際電信號(hào)值達(dá)到預(yù)定值時(shí)，控制系統(tǒng)啟動(dòng)鍛打的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的連鑄連鍛方法，其特征在于，還包括步驟，d0)在控制系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中預(yù)設(shè)初始值的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連鑄連鍛裝置及方法，包括模具、固定模具的工作臺(tái)、開合模機(jī)構(gòu)，以及壓射缸，在機(jī)架上固定一個(gè)以上向模具方向施力的鍛壓缸，還具有溫度控制裝置、聲波發(fā)射裝置、傳感器、連接裝置及控制系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)時(shí)檢測(cè)金屬液的凝固狀態(tài)，并且將信號(hào)傳遞給MCU，MCU控制鍛打的時(shí)機(jī)，該加工裝置及方法，不受周圍環(huán)境溫度的影響，提高了工業(yè)自動(dòng)化的程度及工件的質(zhì)量。
文檔編號(hào)B22D27/20GK101817074SQ20101016140
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者韓德瑋 申請(qǐng)人:韓德瑋