本發(fā)明涉及金屬鑄造成形工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適用于非均勻壁厚復(fù)雜鑄件的多點定向擠壓鑄造方法。

背景技術(shù)：

隨著擠壓鑄造研究水平和產(chǎn)品研發(fā)水平的不斷提升，擠壓鑄造產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，愈發(fā)受到鑄造工業(yè)的重視，其應(yīng)用領(lǐng)域也已經(jīng)由最初的軍工產(chǎn)業(yè)擴展到各種民用工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)在已成為生產(chǎn)汽車零部件的重要工藝。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車行業(yè)對鑄造零部件的要求越來越高，普通壓鑄技術(shù)中存在的氣孔、縮松等缺陷嚴重影響了鑄件的綜合性能，面臨逐漸被淘汰的風(fēng)險，而擠壓鑄造技術(shù)作為一種先進的加工工藝，兼有鑄造工藝簡單、成本低，又有鍛造產(chǎn)品性能好，質(zhì)量可靠等優(yōu)點。在汽車的一些重要零部件當(dāng)中，例如汽車發(fā)動機零件、大型鎂合金輪轂和各種儀表零件當(dāng)中，擠壓鑄造鑄件可以達到相關(guān)技術(shù)要求來取代難以達到相關(guān)性能要求的重力鑄造工藝的缺點。但是擠壓鑄造有自己的缺點，如常規(guī)的擠壓鑄造成型壓力大，達到100mpa，使其對設(shè)備及模具要求很高，增加成本；而且由于無法添加型芯，適用的鑄件形狀尺寸范圍有限等。

目前鑄件發(fā)展變得更加多樣化，其結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，不同部位的壁厚差異也越來越大，對于這些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚不同的鑄件，鑄件會在最薄處先凝固，而厚壁處自由凝固收縮容易形成縮松縮孔等缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種適用于非均勻壁厚復(fù)雜鑄件的多點定向擠壓鑄造方法。利用中、低壓力實現(xiàn)擠壓鑄造，并且能夠在多點定向施加壓力，從而可以形成有效補縮。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種適用于非均勻壁厚復(fù)雜鑄件的多點定向擠壓鑄造方法，包括采用擠壓鑄造模具，對待凝固的非均勻壁厚復(fù)雜鑄件進行多點施加定向壓力的步驟；所述各點的定向壓力范圍為0～100mpa。

優(yōu)選地，所述各點施加的定向壓力不相同。

優(yōu)選地，所述鑄件的厚壁處施加的定向壓力大于薄壁處。

優(yōu)選地，所述施壓時間為0～100s。

優(yōu)選地，所述擠壓鑄造模具包括：動模結(jié)構(gòu)、定模結(jié)構(gòu)、施壓結(jié)構(gòu)，所述動模結(jié)構(gòu)設(shè)置在定模結(jié)構(gòu)上方，施壓結(jié)構(gòu)設(shè)置在動模結(jié)構(gòu)上方；

所述動模結(jié)構(gòu)包括動模座板和若干施壓沖頭，所述施壓沖頭下底面與動模座板連接形成上型腔；

所述定模結(jié)構(gòu)包括定模座板和定模型腔板，所述定模型腔板設(shè)置在定模座板的上部，能夠與動模結(jié)構(gòu)連接形成封閉的鑄件型腔；

所述動模結(jié)構(gòu)的上方設(shè)置有施壓結(jié)構(gòu)，施壓結(jié)構(gòu)的中間設(shè)置有若干施壓桿，所述施壓桿對應(yīng)的設(shè)置在各施壓沖頭上方；

所述施壓沖頭包括上部、中部和下部，所述中部的截面尺寸小于上部和中部；

所述各施壓沖頭的上部、中部及下部的截面尺寸分別相同；各施壓沖頭的下部沿豎直方向的高度不相同；

所述施壓結(jié)構(gòu)上部通過動板連接部件與成型機動板連接；所述定模座板下部通過定模連接部件與成型機定板部件連接；

所述定模結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在定模座板側(cè)面的澆道，以及設(shè)置在定模型腔板上的鎖模結(jié)構(gòu)，所述澆道一端設(shè)置有封堵澆口，所述澆道另一端與鑄件型腔連通；

所述施壓沖頭上設(shè)置有測力傳感器，施壓沖頭能夠延豎直方向上下移動；通過測力傳感器的設(shè)置，可測量各施壓沖頭的出力值，從而得到施加在鑄件上的壓力值；由此可控制各施壓沖頭施加的壓力，使不同壁厚處的鑄件得到有效補縮，避免形成縮松、縮孔等缺陷；

所述各施壓沖頭下部的界面與對應(yīng)厚度的鑄件壁厚處的截面相同。

本發(fā)明還提供了一種適用于非均勻壁厚復(fù)雜鑄件的多點定向擠壓鑄造模具，所述模具包括：動模結(jié)構(gòu)、定模結(jié)構(gòu)、施壓結(jié)構(gòu)，所述動模結(jié)構(gòu)設(shè)置在定模結(jié)構(gòu)上方，施壓結(jié)構(gòu)設(shè)置在動模結(jié)構(gòu)上方；

所述動模結(jié)構(gòu)包括動模座板和若干施壓沖頭，所述施壓沖頭下底面與動模座板連接形成上型腔；

所述定模結(jié)構(gòu)包括定模座板和定模型腔板，所述定模型腔板設(shè)置在定模座板的上部，

所述動模結(jié)構(gòu)的上方設(shè)置有施壓結(jié)構(gòu)，施壓結(jié)構(gòu)的中間設(shè)置有若干施壓桿，所述施壓桿對應(yīng)的設(shè)置在各施壓沖頭上方。

所述鑄件型腔由上型腔和定模型腔板上方的下型腔構(gòu)成。

優(yōu)選地，所述各施壓桿上分別連接獨立的液壓缸，推動各施壓桿向下運動。

優(yōu)選地，所述施壓沖頭包括上部、中部和下部，所述中部的截面尺寸小于上部和中部；

所述各施壓沖頭的上部、中部及下部的截面尺寸分別相同；各施壓沖頭的下部沿豎直方向的高度不相同。

優(yōu)選地，所述施壓結(jié)構(gòu)上方、定模座板下方各分別通過動板連接部件與成型機動板連接。

優(yōu)選地，所述定模結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在定模座板側(cè)面的澆道，以及設(shè)置在定模型腔板上的鎖模結(jié)構(gòu)，所述澆道一端設(shè)置有封堵澆口，所述澆道另一端與鑄件型腔連通。

優(yōu)選地，所述施壓沖頭上設(shè)置有測力傳感器，施壓沖頭能夠延豎直方向上下移動。通過測力傳感器的設(shè)置，可測量各施壓沖頭的出力值，從而得到施加在鑄件上的壓力值。由此可控制各施壓沖頭施加的壓力，使不同壁厚處的鑄件得到有效補縮，避免形成縮松、縮孔等缺陷。

優(yōu)選地，所述各施壓沖頭下部的界面與對應(yīng)厚度的鑄件壁厚處的截面相同。

本發(fā)明還提供了一種前述模具的操作方法，包括以下步驟：

s1、合模：在外力作用下，使動模結(jié)構(gòu)與定模結(jié)構(gòu)接觸，形成鑄件型腔；

s2、充型和封堵：通過澆道向鑄件型腔內(nèi)澆注金屬液，澆注完成后，利用封堵澆口進行封堵；

s3、加壓凝固：通過施壓桿推動施壓沖頭下行，對鑄件型腔內(nèi)的金屬液進行施壓，直至完全凝固；

s4、開模、取件：在外力作用下，動模結(jié)構(gòu)向上運動，使動模結(jié)構(gòu)與定模結(jié)構(gòu)分離，取出凝固的鑄件，即可。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1)本發(fā)明通過采用中、低壓力鑄造，多點定向施加壓力，從而可以形成有效補縮，提高厚大斷面鑄件的致密性；通過本發(fā)明在中、低壓力鑄造的鑄件可以進行后續(xù)處理如熱處理來進一步提高力學(xué)性能，解決了通過常規(guī)壓鑄工藝所得的鑄件無法進行熱處理的問題。

2)本發(fā)明通過非均勻壁厚復(fù)雜鑄件的不同壁厚施加不同壓力，從而解決了鑄件壁厚位置處在凝固過程中易產(chǎn)生縮松等缺陷問題，提高鑄件內(nèi)部組織致密度，從而提高鑄件質(zhì)量。

3)本發(fā)明的凝固方法制備的鑄件，解決了在其他鑄造工藝條件中制備得到的鑄件所存在的沖(掉)砂、失形及夾砂等缺陷。

4)本發(fā)明采用中、低壓力進行鑄造，對設(shè)備和模具要求較低，有效降低了生產(chǎn)成本；且可根據(jù)不同壁厚的截面對應(yīng)設(shè)計具有相應(yīng)的不同下部截面的施壓沖頭，根據(jù)不同壁厚的數(shù)量對應(yīng)設(shè)計不同數(shù)量的施壓沖頭，設(shè)計靈活、方便。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的裝置在初始狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的裝置在合模結(jié)束時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的裝置在進行擠壓時的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、成型機動板，2、動板連接部件，3、施壓結(jié)構(gòu)，4施壓桿，5、動模結(jié)構(gòu)，6、定模結(jié)構(gòu)，7、定模連接部件，8、成型機定板部分，9、封堵澆口，10、施壓沖頭，11、測力傳感器。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

本實施例提供了一種適用于非均勻壁厚復(fù)雜鑄件的多點定向擠壓鑄造模具，如圖1-圖3所示，所述模具包括：動模結(jié)構(gòu)5、定模結(jié)構(gòu)6、施壓結(jié)構(gòu)3，所述動模結(jié)構(gòu)5設(shè)置在定模結(jié)構(gòu)6上方，施壓結(jié)構(gòu)3設(shè)置在動模結(jié)構(gòu)5上方；

所述動模結(jié)構(gòu)5包括動模座板和若干施壓沖頭10，所述施壓沖頭10下底面與動模座板連接形成上型腔；

所述定模結(jié)構(gòu)6包括定模座板和定模型腔板，所述定模型腔板設(shè)置在定模座板的上部，能夠與動模結(jié)構(gòu)5連接形成封閉的鑄件型腔；

所述動模結(jié)構(gòu)6的上方設(shè)置有施壓結(jié)構(gòu)3，施壓結(jié)構(gòu)3的中間設(shè)置有若干施壓桿4，所述施壓桿4對應(yīng)的設(shè)置在各施壓沖頭10上方。

所述各施壓桿4上分別連接獨立的液壓缸，推動各施壓桿向下運動。

所述施壓沖頭10包括上部、中部和下部，所述中部的截面尺寸小于上部和中部；

所述各施壓沖頭10的上部、中部及下部的截面尺寸分別相同；各施壓沖頭的下部沿豎直方向的高度不相同。

所述施壓結(jié)構(gòu)3上方、定模座板下方各分別通過動板連接部件2與成型機動板1連接。

所述定模結(jié)構(gòu)6還包括設(shè)置在定模座板側(cè)面的澆道，以及設(shè)置在定模型腔板上的鎖模結(jié)構(gòu)，所述澆道一端設(shè)置有封堵澆口9，所述澆道另一端與鑄件型腔連通。

所述施壓沖頭10上設(shè)置有測力傳感器11，施壓沖頭10能夠延豎直方向上下移動。通過測力傳感器11的設(shè)置，可測量各施壓沖頭的出力值，從而得到施加在鑄件上的壓力值。由此可控制各施壓沖頭10施加的壓力，使不同壁厚處的鑄件得到有效補縮，避免形成縮松、縮孔等缺陷。

所述各施壓沖頭10下部的界面與對應(yīng)厚度的鑄件壁厚處的截面相同。

所述模具的操作方法，包括以下步驟：

s1、合模：在外力作用下，使動模結(jié)構(gòu)5與定模結(jié)構(gòu)6接觸，形成鑄件型腔；

s2、充型和封堵：通過澆道向鑄件型腔內(nèi)澆注金屬液，澆注完成后，利用封堵澆口9進行封堵；

s3、加壓凝固：通過施壓桿推動施壓沖頭10下行，對鑄件型腔內(nèi)的金屬液進行施壓，直至完全凝固；

s4、開模、取件：在外力作用下，動模結(jié)構(gòu)5向上運動，使動模結(jié)構(gòu)5與定模結(jié)構(gòu)6分離，取出凝固的鑄件，即可。

實施例2

本實施例提供了一種適用于非均勻壁厚復(fù)雜鑄件的多點定向擠壓鑄造方法，包括采用實施例1所述的模具，對待凝固的非均勻壁厚復(fù)雜鑄件進行多點施加定向壓力的步驟；所述定向壓力范圍為0～100mpa。施壓時間為0～100s。

本實施例中由于待成型鑄件有三個厚度的壁厚，因此在采用的充型凝固裝置中，設(shè)置上與壁厚相對應(yīng)的三個施壓沖頭。在進行施加定向壓力時，壁厚最大值處對應(yīng)的施壓沖頭施加50mpa壓力；中間壁厚值對應(yīng)的施壓沖頭施加20mpa壓力；壁厚最小值處對應(yīng)的施壓沖頭施加0mpa壓力；施壓時間為50s。

本發(fā)明制得的鑄件采用阿基米德密度、x-ray探傷等分析方法，可見其內(nèi)部組織致密度高，未出現(xiàn)縮松縮孔現(xiàn)象。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。