專利名稱：一種鎂、鋁合金的液態(tài)加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬液態(tài)壓力成型領(lǐng)域，尤其是一種鎂、鋁合金 的液態(tài)加工裝置。
技術(shù)背景鎂的化學(xué)活性很強(qiáng)，在空氣中，液態(tài)鎂及其合金會(huì)迅速氧化、燃 燒，而且鎂合金在熔煉溫度下，其蒸汽壓較高并很容易蒸發(fā)，因此在 熔煉與擠壓壓鑄鎂合金時(shí)首先要防止鎂合金的蒸發(fā)、燃燒。此外，鎂 合金雖然流動(dòng)性高，但由于鎂合金的比熱較小、凝固潛熱較小，所以 合金液的冷卻速度快，在模具型腔中凝固迅速，必須要求大流量短充 型時(shí)間的快速給料方能避免鎂合金鑄件冷隔、欠鑄或成型不良等鑄造 缺陷，因此快速給料是鎂合金制造工藝的難點(diǎn)。目前鎂合金的擠壓鑄造工藝基本是以開式澆鑄、立式擠壓方式進(jìn) 行，其熔化保溫定量喂料爐采用螺旋量泵和氣壓控制定量泵兩種加料 方法，鎂料由熔化保溫定量喂料爐的保溫室定量泵通過鵝頸管抽入壓 射室，靠壓射活塞高速射料充填型腔，鵝頸管與壓射室入口是非封閉的。如中國專利(專利號(hào):C薩56766，專利名稱 一種傾轉(zhuǎn)式鎂合金熔煉爐澆注裝置)公開了一種使用固態(tài)金屬氟化物防止液態(tài)鎂合金 氧化燃燒的方法和與之相匹配的鎂合金封閉熔煉爐。該熔煉爐由兩套 平行四連桿支撐機(jī)構(gòu)、控制頂桿及嚙合傳動(dòng)部分和槽型滑軌組成，其 澆注裝置可保證澆注時(shí)鎂液出口與模具澆口之間的距離較短且恒定 不變以減少鎂液氧化。這種鎂合金擠壓壓鑄設(shè)備與熔化爐之間非全封 閉式連接容易造成鎂合金澆口處燃燒氧化或鑄件冷隔、欠鑄或成型不 良等鑄造缺陷，且壓射活塞高速射料充填型腔則令模腔內(nèi)較易困氣， 易產(chǎn)生氣孔和澆不足。此外，鎂合金壓鑄行業(yè)所普遍使用的機(jī)前爐主要為定量澆鑄爐， 熔融合金由定量泵通過繞嘴流入壓射室，利用沖頭高速壓入型腔。這 種方法雖可滿足普通零件要求，但對(duì)于薄壁大平板或形狀復(fù)雜大型零 件則無法滿足鑄造的質(zhì)量特性要求。因?yàn)殒V合金熔點(diǎn)低、冷卻速度快， 澆鑄時(shí)間較長會(huì)因鎂合金溫度降低較快而使零件無法保證充填完整， 靠沖頭高速充填型腔則易產(chǎn)生氣孔和澆不足，而且設(shè)備昂貴，維護(hù)成本高，對(duì)材料有特殊要求。近年發(fā)展起來的立式閉模充型擠壓鑄造，是以壓射機(jī)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ) 縮，但其公稱壓力有限，并未達(dá)到擠壓鑄造的補(bǔ)縮比壓要求，嚴(yán)格來 說，還不能算作真正意義上的擠壓鑄造。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鎂、鋁合 金的液態(tài)加工裝置，該裝置將成型機(jī)和熔化爐體一體密封連接并采用 立式擠壓，生產(chǎn)周期短，鑄件質(zhì)量高，合金余料少，產(chǎn)品近于凈尺寸 成型。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種鎂、鋁合金的液態(tài)加工裝置，由熔化爐、擠壓鑄造成型機(jī)構(gòu) 成，熔化爐由熔化區(qū)、保溫區(qū)構(gòu)成，擠壓鑄造成型機(jī)由合模油缸、合 模底板、鎖模機(jī)構(gòu)油缸、格林柱、動(dòng)模柵板、動(dòng)模、型腔、靜模、下 支架構(gòu)成，其特征在于(1) .熔化爐在保溫區(qū)中設(shè)置一給料區(qū)，該給料區(qū)設(shè)置在活塞的活 塞腔內(nèi)，該活塞腔連通有一輸料管且該輸料管直接與擠壓鑄造成型機(jī) 的型腔連通；(2) .在靜模上安裝有一切斷刀，該切斷刀設(shè)置在擠壓鑄造成型機(jī) 靜模上的輸料管上用于通斷輸料管；(3) .在擠壓鑄造成型機(jī)的動(dòng)模上安裝有上壓頭，靜模上安裝有下 壓頭，該兩個(gè)壓頭均連通型腔并擠壓型腔內(nèi)的合金液體。而且，所述的熔化爐在保溫區(qū)方向的活塞腔內(nèi)安裝有進(jìn)料門、進(jìn) 料連桿、壓力保險(xiǎn)片以及該壓力保險(xiǎn)片的提拉連桿。 而且，所述的輸料管可自加熱熔化合金并保溫。 而且，所述的切斷刀由固裝在靜模下部下支架上的液壓油缸驅(qū)動(dòng)。而且，所述的下壓頭由液壓油缸驅(qū)動(dòng)。而且，在靜模下部下支架上還安裝有一調(diào)節(jié)切斷刀進(jìn)給位置的螺 桿移動(dòng)裝置。而且，所述的進(jìn)料門由進(jìn)料連桿控制開啟，該進(jìn)料連桿由固裝在 熔化爐上的氣或液壓缸驅(qū)動(dòng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為l.本裝置將成型機(jī)和熔化爐體緊密連接為一個(gè)密封體，合金液體 始終在密閉條件下工作，防止鎂合金蒸發(fā)、燃燒，有效地減少了冷卻 和氧化環(huán)節(jié)。2. 本裝置省卻了壓射室，是通過熔化爐的給料活塞向合金加壓使 合金直接充滿模具型腔，減少合金熱損失，節(jié)約能源，提高了生產(chǎn)效 率。3. 本裝置采用立式結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)一爐多機(jī)，節(jié)約能源，減少占地 面積，有效利用空間；而且由于合金是從模具底部進(jìn)入型腔，使氣體 始終在液面上部，避免裹氣現(xiàn)象，有利于氣體的順利排出，減少氣孔， 提高零件內(nèi)部質(zhì)量。4. 本裝置可生產(chǎn)高低端產(chǎn)品，在生產(chǎn)低端產(chǎn)品時(shí)只充滿切斷即 可；而生產(chǎn)高端產(chǎn)品時(shí)，由于在合金由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)的過程中始終 施加大于100MPA的擠壓力和沖擊力，可實(shí)現(xiàn)液固態(tài)擠壓和液態(tài)模 鍛，使合金內(nèi)部組織更加致密緊實(shí)，提高零件的機(jī)械性能達(dá)1/3以上。5. 本裝置在熔化爐中間保溫室采用攪拌技術(shù)，可減少合金的成份 偏析現(xiàn)象并可制造復(fù)合基材料。6. 本裝置采用本加工工藝(鑄造、鑄擠、鑄鍛等聯(lián)合)，使零件 幾近凈尺寸成型，減少浪費(fèi)，減少后續(xù)加工，成品率提高，降低制造 成本。7. 本裝置通過壓頭的反復(fù)動(dòng)作可形成一定負(fù)壓，有利于提高產(chǎn)品 性能，沒有或少余料餅，可充分提高材料利用率。8. 本實(shí)用新型將成型機(jī)和熔化爐體一體密封連接并采用立式擠 壓方法來解決低壓鑄造鎂合金充型難的問題，減少占地面積，縮短了 生產(chǎn)節(jié)拍，提高了制件質(zhì)量，減少了合金余料，產(chǎn)品近于凈尺寸成型； 且維護(hù)方便，成本低廉，制件可直接進(jìn)行焊接和熱處理，也可應(yīng)用于 現(xiàn)有的普通壓鑄機(jī)上的技術(shù)改造。本裝置的應(yīng)用將使壓鑄行業(yè)增加一 項(xiàng)新的技術(shù)平臺(tái)，為提高鎂、鋁合金產(chǎn)品質(zhì)量尋找到一條新的途徑。


圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的熔化爐的俯視放大圖； 圖3為圖1的熔化爐的結(jié)構(gòu)放大圖； 圖4為本實(shí)用新型的鎂、鋁合金液液壓傳動(dòng)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，.以下實(shí)施例只 是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本鎂、鋁合金的液態(tài)加工裝置，由熔化爐及擠壓鑄造成型機(jī)兩部 分構(gòu)成，二者通過輸料管8連接。本實(shí)用新型所涉及現(xiàn)有技術(shù)的熔化爐1包括熔化區(qū)2、保溫區(qū)3，在保溫區(qū)內(nèi)安裝有一攪袢器4;所涉及現(xiàn)有技術(shù)的擠壓鑄造成型機(jī)包括合模油缸9、合模底板10、鎖模機(jī) 構(gòu)油缸ll、格林柱12、動(dòng)模柵板14、動(dòng)模15、型腔16、靜模20及 下支架19構(gòu)成，動(dòng)模與靜模之間為型腔，在一些成型機(jī)中還包括可 調(diào)整定位位置的螺桿移動(dòng)裝置23。本實(shí)用新型的創(chuàng)新部分在于關(guān)于熔化爐熔化爐在保溫區(qū)中設(shè)置一給料區(qū)，該給料區(qū)設(shè)置在活塞7的活塞 腔內(nèi)，該活塞腔連通輸料管且該輸料管與擠壓鑄造成型機(jī)的型腔相連 通連通；熔化爐在保溫區(qū)方向的活塞腔內(nèi)安裝有進(jìn)料門5、進(jìn)料連桿 26，進(jìn)料門由進(jìn)料連桿控制開啟并由固裝在熔化爐上的氣缸24驅(qū)動(dòng) 升降；在熔化爐活塞側(cè)壁安裝有一壓力保險(xiǎn)片6，該壓力保險(xiǎn)片固裝 一提拉連桿25，通過該提拉連桿可更換壓力保險(xiǎn)片；本實(shí)施例中的 壓力保險(xiǎn)片設(shè)置為兩個(gè)。熔化爐及成型機(jī)之間的輸料管為自加熱熔化合金并保溫管，實(shí)現(xiàn) 鎂、鋁合金液的流動(dòng)性。關(guān)于加工成型機(jī)在靜模上安裝有一切斷刀21，該切斷刀設(shè)置在擠壓鑄造成型機(jī) 構(gòu)靜模上的輸料管上用于阻斷輸料管，切斷刀由固裝在靜模下部下支 架上的液壓油缸22驅(qū)動(dòng)，螺桿移動(dòng)裝置安裝在靜模下部的下支架上， 用于調(diào)節(jié)切斷刀的進(jìn)給位置。在加工成型機(jī)構(gòu)的動(dòng)模上安裝上壓頭13、靜模上安裝下壓頭17， 該下壓頭由固裝在靜模上的液壓油缸18驅(qū)動(dòng)。上、下壓頭連通型腔 并擠壓型腔內(nèi)的合金液體。上、下壓頭可分別設(shè)置在動(dòng)模、靜模的任 何位置，因其結(jié)構(gòu)是現(xiàn)有技術(shù)，因此沒有給出其具體結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的工作原理為本裝置由右側(cè)擠壓機(jī)和左側(cè)熔化爐組成，熔化爐分三個(gè)區(qū)域—— 即熔化區(qū)、保溫?cái)嚢鑵^(qū)及活塞高壓擠料區(qū)。目前，快速給料是鎂合金 制造工藝的難點(diǎn)，而本裝置是通過壓力控制、大比壓將鎂合金快速充 入模具型腔，避免了中間環(huán)節(jié)，保證合金充滿型腔；并且合金液從底 部進(jìn)入，減少了裹氣傾向。當(dāng)進(jìn)料門關(guān)閉后，上壓頭和下壓頭同時(shí)回 退，模具型腔形成負(fù)壓，進(jìn)料連桿回退，打開入料口，活塞快速向下 運(yùn)動(dòng)，合金液通過輸料管進(jìn)入模具型腔。當(dāng)型腔內(nèi)達(dá)到一定壓力時(shí)， 切斷刀頂出并關(guān)斷輸料管，緊接著上壓頭和下壓頭(可設(shè)計(jì)每面5個(gè) 壓頭)同時(shí)對(duì)型腔進(jìn)行施壓，可以形成100MP以上的壓力，使零件在三項(xiàng)壓應(yīng)力下成型。在全部生產(chǎn)過程中，輸料管和模具型腔始終保 持加熱狀態(tài)，對(duì)于復(fù)雜零件，模具既有加熱又有冷卻，這樣即可以保 證充填又可以保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，從而可以保證鎂、鋁合金在 液態(tài)擠壓下成型。由于合金液始終是在壓力下工作，當(dāng)壓力達(dá)到較高 時(shí)，會(huì)對(duì)爐體造成一定的損壞，所以在給料缸壓力區(qū)下部爐壁上幵設(shè) 兩個(gè)壓力保險(xiǎn)片；當(dāng)液體壓力超過極限時(shí)，兩個(gè)保險(xiǎn)片被強(qiáng)行打開， 起到泄壓作用，保護(hù)爐體完好。本裝置取消了壓射裝置，熔化爐與加工成型機(jī)之間由輸料管緊密 剛性連接為一個(gè)密封體，輸料管具有加熱保溫結(jié)構(gòu)，合金液體始終在 密閉環(huán)境中。熔化爐在保溫區(qū)中增加一給料區(qū)，通過熔化爐的活塞向 合金液加壓，合金液由熔化爐經(jīng)輸料管直接充滿模具型腔，模具型腔 作為定量裝置，定量非常準(zhǔn)確。輸料管與加工成型機(jī)之間具有切斷刀， 擠壓成型機(jī)中設(shè)計(jì)有上、下壓頭結(jié)構(gòu)。充液前，切斷刀通道阻斷，壓 頭回退形成型腔負(fù)壓。進(jìn)行充液時(shí)，切斷刀通道打開。合金液體將型 腔充滿后，通過壓力傳感，由切斷刀將充液通道阻斷。合金是從模具 底部進(jìn)入型腔的，是可以一爐多機(jī)的。本裝置根據(jù)型腔制件品質(zhì)要求，型腔制件合金由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài) 的過程中，下壓頭可以是始終繼續(xù)對(duì)型腔制件金屬施加擠壓力的。下 壓頭對(duì)型腔制件金屬施加擠壓力，壓力應(yīng)大于100MPa。生產(chǎn)的制件 是可以進(jìn)行焊接和熱處理。型腔制件品質(zhì)要求不高時(shí)，壓頭也可以是 不施加壓力的。
權(quán)利要求1. 一種鎂、鋁合金的液態(tài)加工裝置，由熔化爐、成型機(jī)構(gòu)成，熔化爐由熔化區(qū)、保溫區(qū)構(gòu)成，擠壓鑄造成型機(jī)由合模油缸、合模底板、鎖模機(jī)構(gòu)油缸、格林柱、動(dòng)模柵板、動(dòng)模、型腔、靜模、下支架構(gòu)成，其特征在于(1).熔化爐在保溫區(qū)中設(shè)置一給料區(qū)，該給料區(qū)設(shè)置在活塞的活塞腔內(nèi)，該活塞腔連通有一輸料管且該輸料管直接與成型機(jī)的型腔連通；(2).在靜模上安裝有一切斷刀，該切斷刀設(shè)置在擠壓鑄造成型機(jī)靜模上的輸料管上用于通斷輸料管；(3).在擠壓鑄造成型機(jī)的動(dòng)模上安裝有上壓頭，靜模上安裝有下壓頭，該兩個(gè)壓頭均連通型腔并擠壓型腔內(nèi)的合金液體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂、鋁合金的液態(tài)加工裝置，其特 征在于所述的熔化爐在保溫區(qū)方向的活塞腔內(nèi)安裝有進(jìn)料門、進(jìn)料 連桿、壓力保險(xiǎn)片以及該壓力保險(xiǎn)片的提拉連桿。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂、鋁合金的液態(tài)加工裝置，其特 征在于所述的輸料管可自加熱熔化合金并保溫。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂、鋁合金的液態(tài)加工裝置，其特 征在于所述的切斷刀由固裝在靜模下部下支架上的液壓油缸驅(qū)動(dòng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂、鋁合金的液態(tài)加工裝置，其特 征在于所述的下壓頭由液壓油缸驅(qū)動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鎂、鋁合金的液態(tài)加工裝置，其特征在于在靜模下部下支架上還安裝有一調(diào)節(jié)切斷刀進(jìn)給位置的螺桿 移動(dòng)裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎂、鋁合金的液態(tài)加工裝置，其特征在于所述的進(jìn)料門由進(jìn)料連桿控制開啟，該進(jìn)料連桿由固裝在熔 化爐上的氣或液壓缸驅(qū)動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鎂、鋁合金的液態(tài)加工裝置，其主要技術(shù)特點(diǎn)是熔化爐的給料區(qū)設(shè)置在活塞的活塞腔內(nèi)，該活塞腔連通有一輸料管且該輸料管與擠壓鑄造成型機(jī)的動(dòng)模與靜模之間的型腔連通；在靜模上安裝有一切斷刀，在擠壓鑄造成型機(jī)上安裝有上、下壓頭。本實(shí)用新型將擠壓鑄造成型機(jī)和熔化爐體一體密封連接并采用立式擠壓方法來解決低壓鑄造鎂合金充型難的問題，縮短了生產(chǎn)節(jié)拍，提高了制件質(zhì)量，減少了合金余料，產(chǎn)品近于凈尺寸成型；且維護(hù)方便，成本低廉，制件可直接進(jìn)行焊接和熱處理，也可應(yīng)用于現(xiàn)有的普通壓鑄機(jī)上的技術(shù)改造。本裝置的應(yīng)用將使壓鑄行業(yè)增加一項(xiàng)新的技術(shù)平臺(tái)，為提高鎂、鋁合金產(chǎn)品質(zhì)量尋找到一條新的途徑。
文檔編號(hào)B22D18/02GK201102062SQ200720096700
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者姚國志, 楊鳳強(qiáng) 申請(qǐng)人:姚國志;楊鳳強(qiáng)