專利名稱：真空擠壓壓鑄模鍛工藝與裝置及其模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓鑄工藝，特別是真空壓鑄工藝的改進(jìn)與相應(yīng)裝置及其模具。
傳統(tǒng)真空壓鑄是在合模后抽走模具中的氣體，再將熔化了的金屬用壓射沖頭由壓室壓入模具型腔成形的。傳統(tǒng)壓鑄裝置通常采用壓室固定，而由液壓系統(tǒng)或機(jī)械系統(tǒng)推動(dòng)模具實(shí)現(xiàn)合模的方式。由于采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行合模的推動(dòng)與調(diào)節(jié)控制起來較為簡單可靠，故更多的壓鑄裝置采用液壓系統(tǒng)合模與壓射。這種壓鑄裝置的適用范圍明顯地受到鎖模力的限制，因鎖模力F1、承壓投影面積A1、壓射比壓P、壓射力F2、壓室截面面積A2間顯然有如下關(guān)系P=F1/A1=F2/A2 ①即，合模液壓系統(tǒng)主缸缸徑及工作壓強(qiáng)確定之后，其最大鎖模力F1就確定了。當(dāng)工藝上需要提高模腔的壓射比壓P時(shí)，由于受到額定的鎖模力F1的限制，被壓鑄的零件尺寸、主要是投影面積A1就要減少，壓鑄零件的形狀、體積、重量必定受到限制；當(dāng)工藝需要有大的模腔壓射比壓P和大的投影面積A1時(shí)，就只好另選具有更大鎖模力的設(shè)備了。下列是幾種常用壓鑄機(jī)型號(hào)及其技術(shù)參數(shù)與能力型號(hào)鎖模力 壓射力 最大 鑄件 鑄件最大壓射比壓 最大重量 投影面積J1113 1250KN 140KN127MPa 鋁2.5KG 190CM2J1140 4000KN 400KN120MPa 鋁5.6KG 670CM2J1163 6300KN 500KN 88MPa 鋁12.4KG 1412CM2資料顯示，現(xiàn)行壓鑄一般要求壓射比壓P大致在80MPa至130MPa之間，壓射力F2約是鎖模力F1的十分之一，壓室的截面積A2受到了嚴(yán)格的比例限制，加大了壓室的截面積A2，壓射比壓P就會(huì)下降，從而制約了壓鑄工藝的可調(diào)節(jié)、可適用范圍。可以看出，傳統(tǒng)壓鑄機(jī)各數(shù)據(jù)與鎖模力F1比例相關(guān)，鎖模力F1是型號(hào)設(shè)計(jì)的最根本的依據(jù)。傳統(tǒng)壓鑄機(jī)的型號(hào)確定了，機(jī)器的適應(yīng)生產(chǎn)范圍也就確定了，要生產(chǎn)不在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的鑄件，就只好用其它型號(hào)的壓鑄機(jī)?，F(xiàn)時(shí)的普通壓鑄機(jī)，只屬于中等壓射比壓的壓鑄機(jī)，由于壓射比壓低，低流動(dòng)性的合金件難以鑄造，一般都不能采用壓鑄工藝。如果金屬成形工藝(如擠壓鑄造)所需壓鑄比壓在500MPa至1000MPa范圍，所述傳統(tǒng)壓鑄機(jī)根本就不適用，生產(chǎn)稍大一點(diǎn)規(guī)格尺寸的零件都無能為力了。另外由于關(guān)系式①僅在金屬為液相時(shí)才成立，壓鑄充型后鑄件毛坯有一段時(shí)間外表呈固相，內(nèi)部仍是液相或混合相，對(duì)此，工藝上要求進(jìn)行高壓補(bǔ)縮，已有的做法是采用液壓內(nèi)外沖頭，結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，并且很多鑄件因受內(nèi)澆口的位置及大小所限制，往往是內(nèi)澆口金屬液已先于鑄件本身而凝固，僅靠壓射沖頭高壓補(bǔ)縮的辦法成效很差，甚至無法完成，形成鑄件存在縮孔、縮松現(xiàn)象嚴(yán)重。如何繼續(xù)保持大的壓射比壓直至金屬液完全凝固，也是一個(gè)待解決的問題。在壓鑄工藝上，傳統(tǒng)的作法是采用壓射沖頭快速壓入的方式完成整個(gè)壓鑄過程的，充型時(shí)模具中的氣體清排則借助抽真空工藝完成，因此氣體的及時(shí)迅速排出極重要。
本發(fā)明的目的是要提供一種真空擠壓壓鑄模鍛工藝，并通過對(duì)傳統(tǒng)壓鑄裝置的改進(jìn)而使原來的鎖模力大大提高，通過加壓裝置提供強(qiáng)大的充型壓強(qiáng)和補(bǔ)縮壓力，取得明顯的補(bǔ)縮效果，實(shí)現(xiàn)擠壓壓鑄和模鍛工藝，從而使其壓鑄能力、適應(yīng)能力大大提高。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，通過對(duì)傳統(tǒng)壓鑄裝置的改造，增大系統(tǒng)的壓射動(dòng)力，采用多方向增壓與可調(diào)速壓鑄工藝，并增加機(jī)械自鎖部件，提高因壓射動(dòng)力增大后所需的鎖模能力，改造模具方便實(shí)現(xiàn)所期望的工藝。具體地說，增加壓射沖頭調(diào)速機(jī)構(gòu)方便按壓鑄工藝要求調(diào)整充型時(shí)金屬液的壓入速度。簡化液壓內(nèi)外結(jié)構(gòu)式中頭結(jié)構(gòu)，改造成機(jī)械內(nèi)外結(jié)構(gòu)式?jīng)_頭，提供大的后期壓射比壓。模具中存在實(shí)現(xiàn)擠壓鑄造及模鍛的滑塊，模具一部分可設(shè)計(jì)為與主缸活塞相連，在合模、機(jī)械自鎖部件鎖緊后，主缸的強(qiáng)大壓力構(gòu)成擠壓鑄造及模鍛的工藝特性，成為高壓補(bǔ)縮的主體；在模具的實(shí)現(xiàn)擠壓鑄造及模鍛的滑塊上也可與輔助缸活塞相連，滿足對(duì)鑄型(模具)較大壁厚或其它需要補(bǔ)縮的地方，實(shí)現(xiàn)壓鑄充型后的補(bǔ)縮工藝。增加真空儲(chǔ)備罐，提高瞬間使模腔達(dá)到真空度要求的能力。
本發(fā)明采用在傳統(tǒng)壓鑄裝置增加機(jī)械自鎖部件以顯著提高壓鑄過程的鎖模能力。由于自鎖部件的存在，可大幅度提高壓鑄系統(tǒng)的壓強(qiáng)，使大幅度提高壓射動(dòng)力成為可能，實(shí)際工作壓力可比普通壓鑄機(jī)提高十倍到幾十倍，其極限值理論上僅與結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)；可大幅度提高壓室的截面積，從而大幅度提高壓鑄零件的重量；可大幅度提高壓鑄件的投影面積，減少對(duì)鑄件形狀的限制，由于自鎖部件的存在，在上述諸多情況下，系統(tǒng)仍能確保其鎖模狀態(tài)；由于提高壓射比壓，為低流動(dòng)性鑄造合金件采用壓鑄工藝提供條件；增加輔助缸，可增大對(duì)模具型腔進(jìn)行補(bǔ)縮的能力；可調(diào)控的“正常”或“加速”壓射速度有利于選擇既保證金屬液凝固前完成壓入工序，也方便實(shí)現(xiàn)按鑄件的不同要求確定不同的速度，包括帶砂型芯壓鑄所必須的低速充型條件；還有補(bǔ)縮的結(jié)果提高了鑄件的氣密性和致密性，壓鑄機(jī)的工作范圍可由采用壓強(qiáng)充型工藝到實(shí)現(xiàn)壓力補(bǔ)縮工藝；從普通壓鑄、真空壓鑄、低壓鑄造到高壓擠壓鑄造，甚至達(dá)到精密模鍛及超塑成形工藝，有助于實(shí)現(xiàn)不同金屬的“液相-半固相-固相”成形工藝及設(shè)備的兼容設(shè)計(jì)。
現(xiàn)結(jié)合


本發(fā)明的實(shí)施工藝和為本工藝實(shí)施對(duì)傳統(tǒng)壓鑄機(jī)增添或改進(jìn)的裝置以及本工藝下模具的改進(jìn)。
附圖1自鎖部件附圖2壓射中頭機(jī)構(gòu)附圖3合模狀態(tài)時(shí)，具有澆注口封口，輔助缸補(bǔ)縮，主缸擠壓鑄造及其與模具關(guān)系裝置圖中，1a-楔塊自鎖部件 1b-支撐桿自鎖部件2-動(dòng)模固定板或動(dòng)模 3-機(jī)體 4-主缸活塞5-模具的主缸活動(dòng)滑塊 6-模具的輔助缸活動(dòng)滑塊7-輔助缸 8-澆注口封口板 9-彈簧10-外沖頭 11-內(nèi)沖頭 12-抽真空接口增加的自鎖部件，可以采用在外支承與動(dòng)模間設(shè)置楔塊或支撐桿來實(shí)現(xiàn)，外支承一般可借用壓鑄機(jī)機(jī)座或?qū)е?，其中“楔塊-斜面”機(jī)構(gòu)可設(shè)計(jì)成與動(dòng)模隨動(dòng)的最簡單自鎖部件，而支撐桿可設(shè)計(jì)成單節(jié)式或多節(jié)式，按鎖模力、合模及開模動(dòng)作要求以及合模距離來確定楔塊、支撐桿尺寸或固定點(diǎn)，可按公知自鎖必備條件設(shè)計(jì)實(shí)施。
增加壓射沖頭調(diào)速機(jī)構(gòu)，可采用可控制的離合行程開關(guān)及相應(yīng)的調(diào)速電路，一種狀態(tài)為傳統(tǒng)工作狀態(tài)(快壓)，另一種狀態(tài)為壓射沖頭的原始工作速度狀態(tài)，該狀態(tài)可由原機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，以廣泛適應(yīng)各種鑄造合金工藝，特別是高粘度、低流動(dòng)性合金材料的壓鑄工藝及帶型芯壓鑄工藝等。它也為超塑成形工藝需要很低變型速率的成形工藝特征創(chuàng)造必備的條件。
壓射沖頭的改造由一體式或液壓內(nèi)外沖頭改為全機(jī)械內(nèi)外沖頭多部件組合式，內(nèi)外沖頭間有調(diào)節(jié)彈簧，沖頭在不同的壓力條件下，有不同的壓入動(dòng)作，在金屬液尚末凝固的充型時(shí)間階段，壓射沖頭是全部壓入的，充型后由于毛坯水口外部先行凝固，抗力增大，當(dāng)內(nèi)沖頭的壓射力大于該抗力和彈簧的合力時(shí)，內(nèi)沖頭動(dòng)作，繼續(xù)前進(jìn)，把壓室中心未凝固金屬液繼續(xù)壓入，達(dá)到補(bǔ)縮目的。
澆口孔設(shè)置的金屬片，起輔助密封作用，實(shí)踐證明，這種密封結(jié)構(gòu)也相當(dāng)簡單可靠。
當(dāng)合模動(dòng)作在合模壓力作用下完成時(shí)，自鎖機(jī)構(gòu)也已到達(dá)設(shè)計(jì)位置，鎖住模具，壓射機(jī)構(gòu)壓入金屬液開始充型，在金屬液全部澆進(jìn)壓室之后，澆口孔設(shè)置的金屬片復(fù)蓋澆口孔，真空系統(tǒng)啟動(dòng)，帶真空儲(chǔ)備罐的抽真空設(shè)備在瞬間抽走模腔內(nèi)及整個(gè)澆注系統(tǒng)管道、壓室等地方的氣體。壓射沖頭在強(qiáng)大動(dòng)力驅(qū)使下，按設(shè)計(jì)速度將壓室中的金屬液壓入模腔成型，在自鎖部件協(xié)助下，沖頭可在液相狀態(tài)下繼續(xù)壓入，并在后階段形成內(nèi)沖頭壓進(jìn)的補(bǔ)縮工序，與此同時(shí)，啟動(dòng)主缸及輔助缸作為擠壓動(dòng)力，共同向模腔壓入，在半固相與固相初段期間共同擠壓鑄件，直至鑄件完全固化才脫模，達(dá)到真空擠壓壓鑄模鍛工藝目的。
權(quán)利要求
1．一種真空擠壓壓鑄模鍛工藝，包括合模、抽真空、充型、脫模等工序，其特征在于合模后利用自鎖部件鎖模，充型時(shí)有強(qiáng)大的充型壓強(qiáng)和充型后有高壓力補(bǔ)縮，實(shí)施擠壓鑄造及模鍛工藝。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空擠壓壓鑄模鍛工藝，其特征在于壓室壓力及壓強(qiáng)可以增大十到幾十倍。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空擠壓壓鑄模鍛工藝，其特征在于后期高壓補(bǔ)縮可以一直維持到金屬液凝固為止。
4．一種真空擠壓壓鑄模鍛工藝所需要使用的真空擠壓壓鑄模鍛裝置，包括機(jī)架，壓入機(jī)構(gòu)，壓鑄動(dòng)力，合模機(jī)構(gòu)，合模動(dòng)力，其特征在于其合模機(jī)構(gòu)具有自鎖部件。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空擠壓壓鑄模鍛裝置，其特征在于自鎖部件可設(shè)置于動(dòng)?；騽?dòng)模板上。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空擠壓壓鑄模鍛裝置，其特征在于自鎖部件是在外支承與動(dòng)模間設(shè)置的楔塊。
7．根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空擠壓壓鑄模鍛裝置，其特征在于自鎖部件是在外支承與動(dòng)模間設(shè)置的支撐桿。
8．一種真空擠壓壓鑄模鍛工藝所使用的真空擠壓壓鑄模鍛模具，其特征是模具中存在實(shí)現(xiàn)擠壓鑄造及模鍛的滑塊。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的真空擠壓壓鑄模鍛模具，其特征在于實(shí)現(xiàn)擠壓鑄造及模鍛的滑塊可以由輔助壓力缸動(dòng)力實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的真空擠壓壓鑄模鍛模具，其特征在于擠壓鑄造及模鍛的滑塊可以由主缸推進(jìn)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮。
全文摘要
本發(fā)明涉及壓鑄工藝,特別是真空壓鑄工藝的改進(jìn)與相應(yīng)裝置及其模具。本發(fā)明的目的是要提供一種真空擠壓壓鑄模鍛工藝,并通過對(duì)傳統(tǒng)壓鑄裝置的改進(jìn)而使原來的鎖模力大大提高,通過加壓裝置提供強(qiáng)大的充型壓強(qiáng)和補(bǔ)縮壓力,取得明顯的補(bǔ)縮效果,實(shí)現(xiàn)擠壓壓鑄和模鍛工藝,從而使其壓鑄能力、適應(yīng)能力大大提高。
文檔編號(hào)B22D17/08GK1220197SQ9712326
公開日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1997年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月17日
發(fā)明者歐陽明 申請(qǐng)人:歐陽明