專利名稱：一種在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工精確成形系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬材料液態(tài)加工成形技術(shù)，特別是各類金屬材料的高性能半固態(tài)精確成形技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)各類高性能異形構(gòu)件性能提出了越來(lái)越高的要求，例如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、飛機(jī)蝸輪盤、軋輥等。半固態(tài)加工技術(shù)可使金屬材料的晶粒細(xì)化，獲得細(xì)小、近球形、非枝晶組織，從而大大提高工件的力學(xué)性能?，F(xiàn)代精確成形技術(shù)，可以使工件表面光潔，外形尺寸精確，從而大大降低制造成本。本發(fā)明對(duì)推動(dòng)多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的復(fù)合和應(yīng)用，特別是提高各類高性能異形構(gòu)件的性能、降低加工成本具有重要意義。
I.半固態(tài)加工技術(shù)
金屬材料的半固態(tài)加工技術(shù)是各類高性能構(gòu)件精確成形技術(shù)中的關(guān)鍵性技術(shù)，它直接影響各類高性能異形構(gòu)件性能的質(zhì)量，《半固態(tài)金屬漿料制備新工藝和加工新技術(shù)》(江運(yùn)喜、謝水生、李興剛著，“鍛壓技術(shù)” 2003年28.6)中，公開了目前國(guó)內(nèi)外半固態(tài)加工技術(shù)技術(shù)的發(fā)展，其主要方法是
(I)新MIT工藝“新MIT工藝”法是2000年由麻省理工學(xué)院(MassachusettsInstitute of Technology,簡(jiǎn)稱 MIT)的 Flemings 等提出，Idraprince 有限公司獲得這項(xiàng)技術(shù)專利。其原理是合金溶體在液相線溫度下，由于攪拌與冷卻的共同作用，導(dǎo)致了溶體體積中合金晶粒的過(guò)冷形核，再迅速冷卻合金溶體，就能獲得較理想的半固態(tài)漿料，然后再注入型腔中成形。(2)冷卻斜槽法冷卻斜槽法的原理為將略高于液相線溫度的熔融金屬倒在冷卻斜槽上，由于斜槽的冷卻作用，在斜槽壁上有細(xì)小的晶粒形核長(zhǎng)大，金屬流體的沖擊和材料的自重作用使晶粒從斜槽壁上脫落并翻轉(zhuǎn)，以達(dá)到攪拌效果。通過(guò)冷卻斜槽的金屬漿料落入容器，控制容器溫度，即緩慢冷卻，冷卻到一定的半固態(tài)溫度后保溫，達(dá)到要求的固相體積分?jǐn)?shù)，隨后可進(jìn)行流變成形和觸變成形。(3)雙螺旋半固態(tài)金屬流變注射成形法該方法的工作原理是，熔融金屬在坩堝中熔煉，達(dá)到比液相線溫度高出約50°C的預(yù)定溫度，將熔融金屬保溫15分鐘，獲得均勻的化學(xué)成分。當(dāng)熔融金屬為鎂合金時(shí)，坩堝采用氬氣保護(hù)。融熔金屬以一定的速度進(jìn)入雙螺旋剪切裝置，調(diào)整其溫度，同時(shí)受到雙螺桿的剪切作用，獲得一定固相百分?jǐn)?shù)的理想的半固態(tài)漿料。(4)剪切-冷卻-軋制法該方法的工作原理是將加熱到一定溫度的熔融金屬經(jīng)噴嘴注入輥縫上方的導(dǎo)向槽中，軋輥與靴形座之間留有一定的間隙，同時(shí)軋輥表面具有一定的粗糙度，軋輥內(nèi)通水冷卻。由于軋輥與靴形座的冷卻作用，合金液發(fā)生凝固，轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥對(duì)部分凝固的合金產(chǎn)生剪切攪拌作用，使合金液轉(zhuǎn)化為半固態(tài)漿料，并通過(guò)軋輥施加的摩擦力將半固態(tài)漿料從軋輥與靴形座間隙中拖出，通過(guò)安裝在出料口的剝離器引導(dǎo)半固態(tài)漿料流動(dòng)。可直接進(jìn)行流變成形，也可制成所需尺寸的半固態(tài)坯料，然后進(jìn)行觸變成形。(5)NRC工藝NRC方法的生產(chǎn)工藝過(guò)程為①將熔融金屬控制在液相線溫度以上幾度范圍內(nèi)；②將熔融金屬倒入隔熱容器中，由于容器的冷卻作用，在熔融金屬內(nèi)部產(chǎn)生大量的初生相晶粒；③在容器上下用陶瓷覆蓋，防止過(guò)冷；④利用風(fēng)冷將金屬冷卻到設(shè)定的半固態(tài)溫度；⑤通過(guò)隔熱容器外部的高頻感應(yīng)加熱器調(diào)整漿料的溫度，調(diào)整金屬漿料的固相體積分?jǐn)?shù)，形成球形漿料，滿足成形需要，這個(gè)過(guò)程需要3到5分鐘； 翻轉(zhuǎn)隔熱容器，將半固態(tài)漿料倒入套筒。同時(shí)，上表面的氧化層沉到套筒底部，可防止氧化層進(jìn)入產(chǎn)品；⑦將漿料直接倒入模腔中，并成形。(6)不同液體混合法不同液體混合法是將兩種或三種亞共晶成分的熔融金屬混合，或?qū)喒簿Ш瓦^(guò)共晶成分的熔融金屬混合，將要混合的熔融金屬均保持在液相線以上，熔融金屬內(nèi)沒有晶核或者晶核很少。混合是在絕熱容器中進(jìn)行，或者在一個(gè)通過(guò)向絕熱容器的表面涂鍍石墨的靜止混合槽中進(jìn)行，混合槽要預(yù)熱，保證熔體流過(guò)混合槽時(shí)，其溫度保持在液相線溫度以上。熔體在混合槽上以湍流方式流動(dòng)，使其混合程度良好。兩種熔體的混合導(dǎo)致自發(fā)的熱傳導(dǎo)(熱釋放)，亞共晶吸收過(guò)共晶熱量，混合后得到的新合金溫度在液相線溫度上下，含有大量的晶核，進(jìn)一步熱處理可以形成具有細(xì)小，球狀組織的半固態(tài)漿料。
(7)近液相線鑄造法近液相線鑄造法主要采用控制鑄造的溫度、靜置時(shí)間、鑄造速度及冷卻強(qiáng)度等因素，將熔融溫度在液相線溫度以上或接近于液相線溫度經(jīng)保溫靜置后，并在一定的冷速下澆注，從而獲得細(xì)小、近球形、非枝晶半固態(tài)組織。以上所介紹的新工藝均為半固態(tài)流變成形技術(shù)，目前的半固態(tài)加工工藝可分為半固態(tài)流變成形和半固態(tài)觸變成形二種，它們的共同特點(diǎn)是先在鑄型外制成半固態(tài)漿料，再實(shí)施流變或觸變成形工藝。流變成形工藝是將先將制備的半固態(tài)漿料直接鑄軋成板帶坯，觸變成形工藝是將制備的半固態(tài)漿料鑄造成坯錠后，再二次加熱，重熔后觸變成形的工藝過(guò)程。目前半固態(tài)流變技術(shù)的主要問題是在澆注前需要一個(gè)半固態(tài)降溫和制漿過(guò)程，需要嚴(yán)格的溫控設(shè)奮和一定的制漿設(shè)備，因此大大提高了制造成本和工藝的復(fù)雜度。3，精確成形技術(shù)
現(xiàn)代精確成形技術(shù)有壓力鑄造、低壓鑄造、精鍛和近凈成形技術(shù)等，具有工件成形性好、輪廓清晰、表面光潔、鑄件組織致密、力學(xué)性能優(yōu)良，可以做到少加工甚至不加工，從而大大降低制造成本。與本發(fā)明相關(guān)的精確成形技術(shù)有低壓鑄造、差壓鑄造等。低壓鑄造是使液體金屬在壓力作用下充填型腔，以形成鑄件的一種方法。由于所用的壓力較低，所以叫做低壓鑄造。其工藝過(guò)程是在密封的坩堝(或密封罐)中，通入干燥的壓縮空氣，金屬液在氣體壓力的作用下，沿升液管上升，通過(guò)澆口平穩(wěn)地進(jìn)入型腔，并保持坩堝內(nèi)液面上的氣體壓力，一直到鑄件完全凝固為止。然后解除液面上的氣體壓力，使開液管中未凝固的金屬液流坩堝，再由氣缸開型并推出鑄件。差壓鑄造是在低壓鑄造的基礎(chǔ)上，鑄型外罩個(gè)密封罩，同時(shí)向坩堝和罩內(nèi)通入壓縮空氣，但坩堝內(nèi)的壓力略高，使坩堝內(nèi)的金屬液在壓力差的作用下經(jīng)升液管充填鑄型，并在壓力下結(jié)晶。其工藝過(guò)程是將電阻保溫爐和鑄型全部進(jìn)行密封，在密封罩內(nèi)通人壓力較大如500kPa的壓縮空氣，這時(shí)由于鑄型與增鍋內(nèi)部的壓力相等，金屬液不會(huì)上升，然后金屬液向上補(bǔ)充50kPa壓力，金屬液就會(huì)上升充填型腔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)出針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種新的在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工的各類高性能異形構(gòu)件的精確成形系統(tǒng)。該系統(tǒng)生產(chǎn)的各類高性能異形構(gòu)件，除具有金屬材料純凈、組織致密、晶粒細(xì)化，綜合性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)外，還可大大提高工件的尺寸精度，降低加工成本。本發(fā)明總的技術(shù)方案是建立一個(gè)在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工技術(shù)及精確成形技術(shù)組成的系統(tǒng)，以生產(chǎn)出各類高性能異形構(gòu)件。本發(fā)明分為設(shè)置壓力倉(cāng)和不設(shè)置壓力倉(cāng)兩種不同結(jié)構(gòu)的精確成形系統(tǒng)。一、設(shè)置壓力倉(cāng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括可調(diào)真空泵系統(tǒng)、振動(dòng)器、檢測(cè)儀表、密封罩、密封罩蓋、鑄型、金屬液位傳感器、澆口杯、聯(lián)通器、壓力倉(cāng)、壓力調(diào)節(jié)閥、惰性泵系統(tǒng)、通氣塞、砂墊、底座；
帶壓力倉(cāng)(10)的鑄型(6)放入密封罩(4)中，密封罩(4)的上蓋(5)帶有聯(lián)通器(9),聯(lián)通器可使?jié)部诒?8 )與鑄型(6 )相通或關(guān)閉，密封罩(4 )的底部鋪有一層砂墊(14 )，帶壓力倉(cāng)(10)的鑄型(6)放在砂墊上(14)，密封罩(4)的底部壁上開有孔洞，
通過(guò)管道與可調(diào)真空泵系統(tǒng)(I)聯(lián)通。壓力倉(cāng)(10)的上部壁上開有孔洞，通過(guò)管道與惰性氣泵系統(tǒng)(12)聯(lián)通，壓力倉(cāng)(10)的上部壁裝有一個(gè)金屬液位傳感器(7)，該傳感器(7)與檢測(cè)儀表(3)相聯(lián)，鑄型(6)和密封罩(4)的底座(15)外部分別裝有振動(dòng)器(2);
本系統(tǒng)所述密封罩可以是方形、圓形或多邊形，可以是單層或多層組合，每層可為單個(gè)整體或多個(gè)組合，所有組合聯(lián)接部均需保持密封，使密封罩實(shí)現(xiàn)真空；
本系統(tǒng)所述的聯(lián)通器，可以安裝在密封罩蓋上方或密封罩蓋下方；可以是手動(dòng)控制或自動(dòng)控制，開通與關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)澆口杯與鑄型的聯(lián)通；
本系統(tǒng)所述的鑄型，可以是金屬型、金屬加砂型或砂型；可以是整體的或由模塊組合成的；其底部設(shè)通氣塞，或在頂部設(shè)置排氣孔；鑄型中可放置砂芯；
本系統(tǒng)所述的振動(dòng)器，可以安裝在金屬型上或安裝在底座下部，可以是機(jī)械式、電動(dòng)式、氣動(dòng)式或超聲波式；可以是單個(gè)或多個(gè)；
本系統(tǒng)所述的惰性氣泵系統(tǒng)，可以是機(jī)械式泵體或壓力罐；可以通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓
力；
本系統(tǒng)所述的澆口杯，可以放在密封罩蓋上，經(jīng)密封罩蓋上的孔洞與聯(lián)通器相通，或放在聯(lián)通器上與密封罩蓋上的孔洞相通。本系統(tǒng)工作過(guò)程的準(zhǔn)備工作是首先將鑄型(6)(型芯)放入密封罩(4)底座的砂墊(14)上，蓋上壓力倉(cāng)蓋(10)，密封罩蓋(5)下部帶有一個(gè)聯(lián)通器(9)，聯(lián)通器(9)處于關(guān)閉狀態(tài)。密封罩蓋(5)上部放置一個(gè)燒口杯(8),燒口杯(8)的燒道可通過(guò)聯(lián)通器(9)與壓力倉(cāng)(10)的鑄型澆道連通。壓力倉(cāng)(10)的上部壁上聯(lián)通的惰性氣泵系統(tǒng)(12)處于關(guān)閉狀態(tài)，密封罩(4)通過(guò)管道聯(lián)通的真空泵系統(tǒng)(I)也處于關(guān)閉狀態(tài)。本系統(tǒng)工作過(guò)程是首先將密封罩(4)的底部通過(guò)管道聯(lián)通的真空泵系統(tǒng)(I)開啟，對(duì)密封罩(4)和其中的鑄型(6)抽真空，當(dāng)密封罩(4)和其中的鑄型(6)的真空度達(dá)到要求后開始向密封罩蓋(5 )上部放置的燒口杯(8 )燒注液態(tài)金屬，當(dāng)燒口杯(8 )注滿液態(tài)金屬后，打開密封罩蓋(5)帶有的聯(lián)通器(9)，使?jié)部诒?8)的澆道通過(guò)聯(lián)通器(9)與壓力倉(cāng)(10)的澆道連通，金屬液注入鑄型(6)，同時(shí)設(shè)置在鑄型(6)上和底座(15)外部的振動(dòng)器(2)開始振動(dòng)。澆注工作直至金屬液與壓力倉(cāng)(10)的上部上的金屬液位傳感器(7)接觸，與傳感器(7)相聯(lián)的檢測(cè)儀表(3)顯示并發(fā)出訊號(hào)時(shí)，澆注工作停止并關(guān)閉聯(lián)通器(9)，同時(shí)開啟惰性氣泵(12)并調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥(11)，快速輸入惰性氣體并對(duì)金屬液施壓，在抽真空、惰性氣體壓力及振動(dòng)等的多重作用下對(duì)金屬液進(jìn)行半固態(tài)加工和精確成形，待金屬液完全凝固后，關(guān)閉真空泵系統(tǒng)(I)、惰性氣體壓力系統(tǒng)(12)和振動(dòng)器(2)，打開密封罩蓋(5)和壓力倉(cāng)(10)和鑄型(6)，取出鑄件，工藝過(guò)程結(jié)束。二、不設(shè)置壓力倉(cāng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括可調(diào)真空泵系統(tǒng)、振動(dòng)器、密封罩、密封罩蓋、鑄型、澆口杯、聯(lián)通器、砂墊、底座、澆柱系統(tǒng)、排氣孔；
將鑄型(6)放入密封罩(4)中，密封罩蓋(5)上帶有聯(lián)通器(9),聯(lián)通器(9)可使燒口杯
(8)與鑄型(6)相通或關(guān)閉，密封罩(4)的底部鋪有一層砂墊(15)，不帶壓力倉(cāng)的鑄型(6)放在砂墊(14)上，密封罩(4)的底部壁上開有孔洞，通過(guò)管道與真空泵系統(tǒng)(I)聯(lián)通，鑄型(6)和密封罩(4 )下的底座(15 )外部分別裝有振動(dòng)器(2 )，澆口杯(8 )的澆道通過(guò)聯(lián)通器(9 )與鑄型(6)和澆注系統(tǒng)(16)連通，頂部設(shè)置排氣孔(17)。本系統(tǒng)所述密封罩可以是方形、圓形或多邊形，可以是單層或多層組合，每層可為單個(gè)整體或多個(gè)組合，所有組合聯(lián)接部均需保持密封，使密封罩實(shí)現(xiàn)真空；
本系統(tǒng)所述的聯(lián)通器，可以安裝在密封罩蓋上方或密封罩蓋下方；可以是手動(dòng)控制或自動(dòng)控制，開通與關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)澆口杯與鑄型的聯(lián)通；
本系統(tǒng)所述的鑄型，可以是金屬型、金屬加砂型或砂型；可以是整體的或由模塊組合成的；鑄型中可放置砂芯；
本系統(tǒng)所述的振動(dòng)器，可以安裝在金屬型上或安裝在底座下部，可以是機(jī)械式、電動(dòng)式、氣動(dòng)式或超聲波式；可以是單個(gè)或多個(gè)；
本系統(tǒng)所述的澆口杯，可以放在密封罩蓋上，經(jīng)密封罩蓋上的孔洞與聯(lián)通器相通，或放在聯(lián)通器上與密封罩蓋上的孔洞相通。本發(fā)明的工作過(guò)程的準(zhǔn)備工作是首先將鑄型(6)(型芯)放入密封罩(4)底部的砂墊上(14),蓋上密封罩蓋(5),密封罩蓋(5)下部帶有一個(gè)聯(lián)通器(9),聯(lián)通器(9)于關(guān)閉狀態(tài)。密封罩蓋(5)上部放置一個(gè)澆口杯(8)，澆口杯(8)的澆道可通過(guò)聯(lián)通器(9)與鑄型(6)澆注系統(tǒng)(16)連通。密封罩(4)的底部壁上的孔通過(guò)管道聯(lián)通的真空泵系統(tǒng)(I)也處于關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明的工作過(guò)程是首先將密封罩(4)的底部壁上的通過(guò)管道聯(lián)通的真空泵系統(tǒng)(I)開啟，對(duì)密封罩(4)內(nèi)的空間并通過(guò)鑄型(6)頂部的排氣孔對(duì)鑄型(6)抽真空，當(dāng)密封罩(4)和其中的鑄型(6)的真空度達(dá)到要求后開始向密封罩蓋(5)上部放置的澆口杯(8)燒注液態(tài)金屬，當(dāng)燒口杯(8)注滿液態(tài)金屬后,打開密封罩蓋(5)上的聯(lián)通器(9),使燒口杯
(8)的澆道通過(guò)聯(lián)通器(9)與鑄型(6)的澆注系統(tǒng)(16)連通，金屬液通過(guò)澆注系統(tǒng)(16)注入鑄型(6),同時(shí)設(shè)置在鑄型(6)和密封罩(4)下的底座(15)外部的振動(dòng)器(2)開始振動(dòng)。澆注工作直至金屬液澆滿鑄型(6)，澆注工作停止并關(guān)閉聯(lián)通器(9)，在真空負(fù)壓和振動(dòng)等的多重作用下金屬液逐漸凝固。待金屬液完全凝固后，打開密封罩(4)和鑄型(6),取出鑄件，工藝過(guò)程結(jié)束。本發(fā)明可以達(dá)到如下效果
I、本發(fā)明可以省去給液態(tài)金屬在型外進(jìn)行溫度控制和半固態(tài)加工制漿的工藝過(guò)程，并可省去相應(yīng)的工藝裝備。2、本發(fā)明是在壓力下成型，鑄件尺寸精確，可大大節(jié)省加工費(fèi)用。 3、本發(fā)明是在對(duì)金屬液施壓，在抽真空、惰性氣體壓力及振動(dòng)等的多重作用下金屬液逐漸凝固的，因此組織致密，晶粒細(xì)小，力學(xué)性能優(yōu)良。4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)精確定量和自動(dòng)控制。5、本發(fā)明適用范圍廣，可適用鑄鐵、鑄鋼及各種有色金屬鑄件生產(chǎn)。6、本發(fā)明節(jié)能，經(jīng)濟(jì)效益顯著。


圖I為本發(fā)明設(shè)置壓力倉(cāng)的精確成形系統(tǒng)的分解示意圖。圖中I.可調(diào)真空泵系統(tǒng)、2.振動(dòng)器、3.檢測(cè)儀表、4.密封罩、5.密封罩蓋、6.鑄型、7.金屬液位傳感器、8.澆口杯、9.聯(lián)通器、10.壓力倉(cāng)、11.壓力調(diào)節(jié)閥、12.惰性泵系統(tǒng)、13.通氣塞、14.砂墊、15.底座；
圖2為本發(fā)明不設(shè)置壓力倉(cāng)的精確成形系統(tǒng)的分解示意圖。圖中1.可調(diào)真空泵系統(tǒng)、2.振動(dòng)器、4.密封罩、5.密封罩蓋、6.鑄型、8.燒口杯、9.聯(lián)通器、14.砂墊、15.底座、16.澆柱系統(tǒng)、17.排氣孔。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I
結(jié)合附圖I說(shuō)明如下
將一個(gè)帶壓力倉(cāng)(10)的鑄型(6)放入一個(gè)密封罩(4)中，密封罩(4)的上蓋(5)帶有一個(gè)聯(lián)通器(9 )，聯(lián)通器可使?jié)部诒?8 )與鑄型(6 )相通或關(guān)閉，密封罩(4 )的底部鋪有一層砂墊(14)，帶壓力倉(cāng)(10)的鑄型(6)放在砂墊上(14)。特別是密封罩(4)的底部壁上開有孔洞，通過(guò)管道與真空泵系統(tǒng)(I)聯(lián)通。壓力倉(cāng)(10)的上部壁上開有孔洞，通過(guò)管道與惰性氣泵系統(tǒng)(12)聯(lián)通。壓力倉(cāng)(10)的上部壁上還裝有一個(gè)金屬液位傳感器(7)，該傳感器(7)與檢測(cè)儀表(3)相聯(lián)。鑄型(6)和密封罩
(4)的底座(15)外部分別裝有若干個(gè)振動(dòng)器(2)。本發(fā)明工作過(guò)程的準(zhǔn)備工作是首先將鑄型(6)(型芯)放入密封罩(4)底座的砂墊(14)上，蓋上壓力倉(cāng)蓋(10)，密封罩蓋(5)下部帶有一個(gè)聯(lián)通器(9)，聯(lián)通器(9)處于關(guān)閉狀態(tài)。密封罩蓋(5)上部放置一個(gè)燒口杯(8),燒口杯(8)的燒道可通過(guò)聯(lián)通器(9)與壓力倉(cāng)(10)的鑄型澆道連通。壓力倉(cāng)(10)的上部壁上聯(lián)通的惰性氣泵系統(tǒng)(12)處于關(guān)閉狀態(tài)，密封罩(4)通過(guò)管道聯(lián)通的真空泵系統(tǒng)(I)也處于關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明的工作過(guò)程是首先將密封罩(4)的底部通過(guò)管道聯(lián)通的真空泵系統(tǒng)(I)開啟，對(duì)密封罩(4)內(nèi)的空間并通過(guò)鑄型(6)底部的通氣塞對(duì)鑄型(6)抽真空，當(dāng)密封罩(4)和其中的鑄型(6)的真空度達(dá)到要求后開始向密封罩蓋(5)上部放置的澆口杯(8)澆注液態(tài)金屬，當(dāng)澆口杯(8)注滿液態(tài)金屬后，打開密封罩蓋(5)帶有的聯(lián)通器(9)，使?jié)部诒?8)的澆道通過(guò)聯(lián)通器(9)與壓力倉(cāng)(10)的澆道連通，金屬液注入鑄型(6)，同時(shí)設(shè)置在鑄型
(6)上和底座(15)外部的振動(dòng)器(2)開始振動(dòng)。澆注工作直至金屬液與壓力倉(cāng)(10)的上部上的金屬液位傳感器(7)接觸，與傳感器(7)相聯(lián)的檢測(cè)儀表(3)顯示并發(fā)出訊號(hào)時(shí)，澆注工作停止并關(guān)閉聯(lián)通器(9)，同時(shí)開啟惰性氣泵(12)并調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥(11)，快速輸入惰性氣體并對(duì)金屬液施壓，在抽真空、惰性氣體壓力及振動(dòng)等的多重作用下對(duì)金屬液進(jìn)行半固態(tài)加工和精確成形，待金屬液完全凝固后，關(guān)閉真空泵系統(tǒng)(I)、惰性氣體壓力系統(tǒng)(12)和振動(dòng)器(2 )，打開密封罩蓋(5 )和壓力倉(cāng)(10 )和鑄型(6 )，取出鑄件，工藝過(guò)程結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工精確成形系統(tǒng)，其特征是 設(shè)置壓力倉(cāng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括可調(diào)真空泵系統(tǒng)、振動(dòng)器、檢測(cè)儀表、密封罩、密封罩蓋、鋳型、金屬液位傳感器、澆ロ杯、聯(lián)通器、壓カ倉(cāng)、壓カ調(diào)節(jié)閥、惰性泵系統(tǒng)、通氣塞、砂墊、底座； 帶壓カ倉(cāng)(10)的鑄型(6)放入密封罩(4)中，密封罩(4)的上蓋(5)帶有聯(lián)通器(9),聯(lián)通器可使?jié)播肀?8)與鋳型(6)相通或關(guān)閉，密封罩(4)的底部鋪有ー層砂墊(14)，帶壓カ倉(cāng)(10)的鋳型(6)放在砂墊上(14)，密封罩(4)的底部壁上開有孔洞，通過(guò)管道與可調(diào)真空泵系統(tǒng)(I)聯(lián)通，壓カ倉(cāng)(10)的上部壁上開有孔洞，通過(guò)管道與惰性氣泵系統(tǒng)(12)聯(lián)通，壓カ倉(cāng)(10)的上部壁裝有ー個(gè)金屬液位傳感器(7)，該傳感器(7)與檢測(cè)儀表(3)相聯(lián)，鑄型(6)和密封罩(4)的底座(15)外部分別裝有振動(dòng)器(2)。
2.—種在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工精確成形系統(tǒng)，其特征是 不設(shè)置壓カ倉(cāng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括可調(diào)真空泵系統(tǒng)、振動(dòng)器、密封罩、密封罩蓋、鋳型、澆ロ杯、聯(lián)通器、砂墊、底座、澆柱系統(tǒng)、排氣孔； 將鑄型(6)放入密封罩(4)中，密封罩蓋(5)上帶有聯(lián)通器(9),聯(lián)通器(9)可使燒ロ杯(8)與鋳型(6)相通或關(guān)閉，密封罩(4)的底部鋪有ー層砂墊(15)，不帶壓力倉(cāng)的鑄型(6)放在砂墊(14)上，密封罩(4)的底部壁上開有孔洞，通過(guò)管道與真空泵系統(tǒng)(I)聯(lián)通，鋳型(6)和密封罩(4)下的底座(15 )外部分別裝有振動(dòng)器(2 )，澆ロ杯(8 )的澆道通過(guò)聯(lián)通器(9 )與鋳型(6)和澆注系統(tǒng)(16)連通，頂部設(shè)置排氣孔(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述ー種在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工精確成形系統(tǒng)，其特征是所述密封罩是方形、圓形或多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述ー種在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工精確成形系統(tǒng)，其特征是所述密封罩是單層或多層組合，每層為單個(gè)整體或多個(gè)組合，所有組合聯(lián)接部均需保持密封，使密封罩實(shí)現(xiàn)真空。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述ー種在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工精確成形系統(tǒng)，其特征是所述的聯(lián)通器，安裝在密封罩蓋上方或密封罩蓋下方。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述ー種在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工精確成形系統(tǒng)，其特征是所述的聯(lián)通器是手動(dòng)控制或自動(dòng)控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述ー種在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工精確成形系統(tǒng)，其特征是所述的鑄型，是金屬型、金屬加砂型或砂型。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述ー種在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工精確成形系統(tǒng)，其特征是所述的鑄型是整體的或由模塊組合成的；鑄型中放置砂芯。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述ー種在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工精確成形系統(tǒng)，其特征是所述的振動(dòng)器是單個(gè)或多個(gè)機(jī)械式、電動(dòng)式、氣動(dòng)式或超聲波式，安裝在金屬型上或安裝在底座下部。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述ー種在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工精確成形系統(tǒng)，其特征是所述的澆ロ杯是放在密封罩蓋上，經(jīng)密封罩蓋上的孔洞與聯(lián)通器相通，或放在聯(lián)通器上與密封罩蓋上的孔洞相通。
全文摘要
一種新的在型腔內(nèi)的液態(tài)金屬半固態(tài)加工的精確成形系統(tǒng)，分為設(shè)置壓力倉(cāng)和不設(shè)置壓力倉(cāng)兩種不同結(jié)構(gòu)的精確成形系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括密封罩、澆口杯、聯(lián)通器、真空泵、振動(dòng)器、帶壓力倉(cāng)(或不帶壓力倉(cāng))的鑄型、惰性氣泵。帶壓力倉(cāng)(或不帶壓力倉(cāng))的金屬鑄型放入密封罩中，密封罩的上蓋帶有聯(lián)通器，密封罩的底座上鋪有一層砂墊，帶壓力倉(cāng)(或不帶壓力倉(cāng))的鑄型放在砂墊上。當(dāng)密封罩抽真空并澆注完畢后，關(guān)閉聯(lián)通器，同時(shí)開啟惰性氣泵，快速輸入惰性氣體并對(duì)金屬液施壓，同時(shí)振動(dòng)器振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬液進(jìn)行半固態(tài)加工和精確成形。本發(fā)明精確成形組織致密，晶粒細(xì)小，力學(xué)性能優(yōu)良，適用范圍廣，可適用鑄鐵、鑄鋼及各種有色金屬鑄件生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B22D18/00GK102672142SQ20121017811
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者劉小文, 唐建軍, 堯軍平, 張瑩, 徐萬(wàn)里, 耿小牧, 耿茂鵬, 饒磊 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)