專利名稱：非晶合金壓鑄設備及非晶合金壓鑄工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非晶合金壓鑄設備和非晶合金壓鑄工藝。
背景技術(shù)：
非晶合金材料也被稱作金屬玻璃，由于組成合金的原子無序的獨特排列結(jié)構(gòu)，而具有不同于普通結(jié)晶態(tài)金屬材料的優(yōu)異的物理、化學性質(zhì)，例如高屈服強度、高硬度、超彈性(高彈性極限)、高耐磨損性、高耐腐蝕性等。同時，非晶合金由于特殊的結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)還具有優(yōu)異的鑄造性能。非晶合金在成型過程中由于要形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，因此需要防止異質(zhì)形核出現(xiàn)。由于非晶合金通常含有活潑性元素，如鋯、鋁、鎂、鈦、稀土等元素，因此容易與非金屬氣體元素發(fā)生反應形成異質(zhì)形核點，而導致很難獲得非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或者大大降低非晶合金的臨界尺寸。美國專利US6021840提出了真空壓鑄技術(shù)，該技術(shù)通過形成真空避免非晶合金熔體和成型過程中合金元素的氧化。然而，真空技術(shù)的應用，尤其高真空環(huán)境氣氛的建立，例如在美國專利US6021840中，真空度甚至高達IOOOum汞柱，為了獲得高真空度，一方面增加了設備成本，另一方面延長了非晶合金的鑄造周期，降低了生產(chǎn)效率。同時，真空系統(tǒng)需要復雜的封閉系統(tǒng)來維持，封閉系統(tǒng)極大地影響了工人操作的連續(xù)性和方便性，增加了生產(chǎn)的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種非晶合金壓鑄設備，該壓鑄設備結(jié)構(gòu)簡單，采用正壓保護氣體，無需建立高真空度，降低了制造成本和維護成本。本發(fā)明的另一目的在于提出一種非晶合金壓鑄工藝，該工藝操作簡單，成本低，周期短，效率高。根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例的非晶合金壓鑄設備，包括定模和動模，所述定模和動模可閉合和可打開，所述定模和動模閉合時在它們之間限定出模腔；封閉倉，所述封閉倉內(nèi)限定有封閉腔室且所述封閉倉具有送料口 ；保護氣體供給裝置，所述保護氣體供給裝置與所述封閉倉相連用于向所述封閉腔室內(nèi)供給保護氣體且所述封閉腔室內(nèi)的保護氣體為正壓；熔化容器，所述熔化容器設在所述封閉倉內(nèi)，用于接納和熔化從所述送料口加入的非晶合金；壓射筒，所述壓射筒與所述模腔連通且具有熔體入口，所述壓射筒內(nèi)設有用于將所述熔融非晶合金熔體噴射到所述模腔內(nèi)的壓射塞；驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置與所述壓射塞相連用于驅(qū)動所述壓射塞在所述壓射筒內(nèi)移動；和有害氣體凈化裝置，所述有害氣體凈化裝置與所述封閉倉相連用于凈化所述封閉腔室內(nèi)的有害氣體。根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄設備，通過設置有保護氣體供給裝置和有害氣體凈化裝置，當有害氣體凈化裝置對封閉腔室內(nèi)的有害氣體進行凈化后，保護氣體供給裝置向封閉腔室內(nèi)輸送保護氣體且使得封閉腔室內(nèi)的保護氣體保持為正壓，使得在打開送料口向熔化容器內(nèi)投料時或從取件口取件時都不會導致外界空氣進入封閉腔室內(nèi)，有效的隔絕了非晶合金熔體與空氣的接觸，避免非晶合金熔體與有害氣體元素發(fā)生反應形成異質(zhì)形核點而導致很難獲得非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或者大大降低非晶合金的臨界尺寸，而且無需對封閉腔室反復進行抽真空導致的生產(chǎn)周期的延長和生產(chǎn)成本的提高，實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，且壓鑄設備結(jié)構(gòu)簡單，采用正壓保護氣體，無需建立非常高的真空度， 降低了制造成本和維護成本。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述有害氣體凈化裝置為抽真空裝置和氣體凈化器中的一種或它們的組合。由此，便于維持封閉腔室內(nèi)的有害氣體的濃度。具體地，所述有害氣體為Ν2、ο2、Η2ο、α)2中的至少一種。在本發(fā)明的一個實施例中，所述非晶合金壓鑄設備構(gòu)造為臥式，其中所述定模和動模設在所述封閉倉外面。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述非晶合金壓鑄設備構(gòu)造為立式，其中所述定模和動模設在所述封閉倉內(nèi)部。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述定模和動模之間設有真空密封件，從而保證模腔的密閉性。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述壓射筒通過設在所述定模上的連通通道與所述模腔連通，因此，結(jié)構(gòu)簡單且避免了熔融非晶合金熔體從壓射筒運送到模腔過程中泄露。在本發(fā)明的一個實施例中，所述保護氣體為惰性氣體中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述封閉腔室內(nèi)的保護氣體壓力介于1個大氣壓與 1.1個大氣壓之間。由此，從而保證在打開送料口往熔化容器投料時或者從取件口取件時都不會導致外界空氣進入封閉腔室中。在本發(fā)明的一個實施例中，所述保護氣體的密度大于等于空氣密度，從而在打開送料口往熔化容器投料或者從取件口取件時，密度較大的保護氣體不會過多的從送料口和取件口溢出，且不會導致外界空氣進入封閉腔室。在本發(fā)明的一個實施例，所述熔化容器包括坩堝和用于加熱所述坩堝的加熱裝置。具體地，所述加熱裝置為感應加熱裝置、電弧加熱裝置和電阻加熱裝置中的一種。根據(jù)本發(fā)明進一步的實施例，非晶合金壓鑄設備還包括模腔抽真空裝置，所述模腔抽真空裝置與所述模腔相連用于對所述模腔抽真空。通過進一步降低模腔內(nèi)的有害氣體濃度和提高壓鑄過程中的氣體排氣，進一步隔絕了非晶合金熔體與有害氣體的接觸，避免非晶合金熔體與有害氣體元素發(fā)生反應形成異質(zhì)形核點而導致很難獲得非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或者大大降低非晶合金的臨界尺寸，且減小了非晶合金壓鑄件的氣孔率，改善了材料性能。根據(jù)本發(fā)明第二方面實施例的一種非晶合金壓鑄工藝，包括以下步驟對非晶合金壓鑄設備的封閉倉的封閉腔室進行凈化，以使所述封閉腔室內(nèi)的有害氣體的濃度低于預定濃度；向所述封閉腔室內(nèi)供給保護氣體且使所述封閉腔室內(nèi)的保護氣體保持為正壓；從所述封閉腔室上的送料口將非晶合金送入位于所述封閉腔室內(nèi)的熔化容器內(nèi)進行熔化，得到熔融的非晶合金，且在通過所述送料口向所述熔化容器內(nèi)送料時所述封閉腔室內(nèi)的保護氣體從所述送料口溢出；將所述熔融的非晶合金從所述熔化容器加入到壓射筒內(nèi)；從所述壓射筒內(nèi)將所述熔融的非晶合金壓射到由所述非晶合金壓鑄設備的定模和動模限定出的模腔內(nèi)成型；和打開所述定模和動模以從所述非金合金壓鑄設備的取件口取出成型的非晶合金產(chǎn)品，且在取出所述非晶合金產(chǎn)品時所述封閉腔室內(nèi)的一部分保護氣體從所述取件口溢出。根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄工藝，通過對封閉腔室進行凈化后再通入保護氣體且使得封閉腔室內(nèi)的保護氣體保持為正壓，有害氣體濃度低于預定濃度，且在打開送料口往熔化容器投料和打開取件口取出成型的非金合金產(chǎn)品時，都會有一部分保護氣體溢出，從而不會導致外界空氣從送料口和取件口進入到封閉腔室內(nèi)，避免了熔化容器內(nèi)的非晶合金熔化時與有害氣體發(fā)生反應而產(chǎn)生異質(zhì)形核點，而導致很難獲得非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或者大大減低非晶合金的臨界尺寸。由于封閉腔室內(nèi)的保護氣體保持為正壓，且在向封閉腔室內(nèi)送料和取出壓鑄件時并不破壞封閉腔室內(nèi)的氣氛環(huán)境，同時由凈化系統(tǒng)維持封閉腔室內(nèi)可能出現(xiàn)的超標的有害氣體，因此無需反復地對封閉腔室抽真空，也無需對封閉腔室建立非常高的真空度，因此提高了壓鑄效率，降低了生產(chǎn)成本。而且送料口可以隨時打開和關(guān)閉進行投料，提高壓鑄效率和降低生產(chǎn)成本。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述凈化包括利用抽真空裝置對所述封閉腔室抽真空和利用氣體凈化器對所述封閉腔室內(nèi)的氣體進行凈化中的至少一種。由此，便于控制和維持有害氣體的濃度符合工藝要求。在本發(fā)明的一個實施例中，所述封閉腔室內(nèi)的保護氣體壓力介于1個大氣壓與 1.1個大氣壓之間的正壓。由此，保證了在打開送料口往熔化容器投料時或者從取件口取件時都不會導致外界空氣的引入而污染封閉腔室中的保護氣體?？蛇x地，所述保護氣體為惰性氣體中的一種或多種。由此，避免了非晶合金熔體與有害氣體發(fā)生反應。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保護氣體的密度大于等于空氣密度。由此，在打開送料口往熔化容器投料或者從取件口取件時，密度較大的保護氣體由于重力的作用不會過多的從送料口和取件口溢出，且不會導致外界空氣的流入封閉腔室。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述非晶合金為&aAlbCu。Md，其中M為Nb、Sc、Ta、Ni、 Co、Y、Ag、Fe、Sn、Hf、Ti、Be及稀土元素中的一種或幾種元素；a、b、c、d為原子百分數(shù)， 30彡a彡70，5彡b彡；35，5彡c彡40，5彡d彡30。由此，該非晶合金具有一定的有害氣體抵抗能力和大的臨界尺寸，便于非晶合金高質(zhì)量鑄件的獲得。進一步地，所述非晶合金中含有雜質(zhì)元素，其中以原子百分數(shù)計，所述雜質(zhì)元素的含量不高于5%。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述封閉腔室內(nèi)的有害氣體的濃度均低于lOOOOppm。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述封閉腔室內(nèi)的有害氣體的濃度均低于lOOOppm。根據(jù)本發(fā)明的進一步實施例，非晶合金壓鑄工藝還包括在將所述熔融的非晶合金壓射到所述模腔之前對所述模腔進行抽真空。由此，進一步降低了模腔內(nèi)的有害氣體濃度和提高了壓鑄過程中熔體的排氣的效率，從而進一步隔絕了非晶合金熔體與空氣的接觸， 避免非晶合金熔體與有害氣體元素發(fā)生反應形成異質(zhì)形核點而導致很難獲得非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或者大大降低非晶合金的臨界尺寸，且減小了非晶合金壓鑄件的氣孔率，提高了鑄件質(zhì)量。在本發(fā)明的一個實施例中，所述取件口和送料口交替打開。由此，可有效的防止封閉腔室中的保護氣體和外界空氣出現(xiàn)氣體對流而進入封閉腔室。
本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的立式非晶合金壓鑄設備的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的臥式非晶合金壓鑄設備的示意圖；和圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄工藝的流程圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)，，、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。下面參考圖1-圖2描述根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄設備100，根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄設備100用于將非晶合金壓鑄成型，然而，需要理解的是，根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄設備100也可以壓鑄與非晶合金具有類似性質(zhì)的活潑金屬，例如
鐵合金、鏡合金等O根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄設備100，包括定模1、動模2、封閉倉4、保護氣體供給裝置(圖未示出)、熔化容器5、壓射筒6、驅(qū)動裝置8和有害氣體凈化裝置10。具體地，定模1和動模2可閉合和可打開，定模1和動模2閉合時在它們之間限定出模腔3。封閉倉4內(nèi)限定有封閉腔室40且封閉倉4具有送料口 41以向封閉倉4內(nèi)輸送非晶合金。保護氣體供給裝置與封閉倉4相連用于向封閉腔室40內(nèi)供給保護氣體且封閉腔室40內(nèi)的保護氣體為正壓，可以有效地防止外界有害氣體進入到封閉腔室40內(nèi)，可選地， 保護氣體為惰性氣體的一種或多種，例如是氦、氖、氬、氪、氙、氡中的一種或多種組合。熔化容器5設在封閉倉4內(nèi)，用于接納和熔化從送料口 41加入的非晶合金。壓射筒6與模腔3連通且具有熔體入口 60，壓射筒6內(nèi)設有用于將熔融非晶合金熔體噴射到模腔3內(nèi)的壓射塞7。驅(qū)動裝置8與壓射塞7相連用于驅(qū)動壓射塞7在壓射筒6內(nèi)移動，使得
7壓射塞7將壓射筒6內(nèi)的熔融非晶合金熔體噴射到模腔3內(nèi)進行壓鑄成型。有害氣體凈化裝置10與封閉倉4相連用于凈化封閉腔室40內(nèi)的有害氣體，具體地，有害氣體為N2、02、 H20、C02中的至少一種。在本發(fā)明的一個示例中，非晶合金壓鑄設備100還包括取件口 13， 用于取出壓鑄成型的非晶合金。需要理解的是，當根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄設備 100為立式壓鑄設備時，取件口 13形成在封閉倉4上(如圖1所示)，當根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄設備100為臥式壓鑄設備時，取件口 13形成在定模1和/或動模2上(如圖2所示)，這將在下面詳細描述。在壓鑄時，首先，定模1和動模2合上形成模腔3，有害氣體凈化裝置10凈化封閉腔室40內(nèi)的有害氣體，使得封閉腔室40內(nèi)的有害氣體濃度低于預定濃度，然后保護氣體供給裝置向封閉腔室40內(nèi)供給保護氣體且使封閉腔室40內(nèi)的保護氣體保持為正壓，再將非晶合金從送料口 41送入到熔化容器5內(nèi)，關(guān)閉送料口 41，非晶合金在熔化容器5內(nèi)熔化后從熔體入口 60進入到壓射筒6內(nèi)，然后驅(qū)動裝置8驅(qū)動壓射塞7將壓射筒6內(nèi)的熔融非晶合金熔體噴射到模腔3內(nèi)，熔融非晶合金熔體在模腔3內(nèi)壓鑄成型，最后定模1和動模2打開，操作人員從取件口 13取出壓鑄成型的非晶合金。根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄設備100，通過設置有保護氣體供給裝置和有害氣體凈化裝置10，當有害氣體凈化裝置10對封閉腔室40內(nèi)的有害氣體進行凈化后，保護氣體供給裝置往封閉腔室40內(nèi)注入保護氣體且使得封閉腔室40內(nèi)的保護氣體保持為正壓，使得在打開送料口 41向熔化容器5內(nèi)投料時或從取件口 13取件時都不會導致外界空氣的引入封閉腔室40內(nèi)，有效的隔絕了非晶合金熔體與空氣的接觸，避免非晶合金熔體與有害氣體元素發(fā)生反應形成異質(zhì)形核點而導致很難獲得非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或者大大降低非晶合金的臨界尺寸，且無需對封閉腔室40反復進行抽真空導致，縮短了生產(chǎn)周期，實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，且根據(jù)本發(fā)明實施例的壓鑄設備結(jié)構(gòu)簡單，通過采用正壓保護氣體，無需建立高真空度，進一步降低了制造成本和維護成本。在本發(fā)明的一些實施例中如圖1和圖2所示，有害氣體凈化裝置10為抽真空裝置 101和氣體凈化器102中的一種或它們的組合，在圖1的示例中，有害氣體凈化裝置10為抽真空裝置101和氣體凈化器102的組合，此時，在對封閉腔室40的有害氣體進行凈化時，可先對封閉腔室40內(nèi)進行抽真空，然后由保護氣體供給裝置往封閉腔室40內(nèi)充入保護氣體， 再通過氣體凈化器102對封閉腔室40內(nèi)的殘留有害氣體進行循環(huán)處理，以便控制和維持有害氣體的濃度符合工藝要求，大大減少了對保護氣體的需求量，降低了生產(chǎn)成本，同時提高了有害氣體凈化裝置的使用壽命。當然本發(fā)明不限于此，有害氣體凈化裝置10還可以只為抽真空裝置101，此時可以對封閉腔室40內(nèi)進行抽真空后再充入保護氣體，便于維持封閉腔室40內(nèi)的有害氣體的濃度。有害氣體凈化裝置10還可以只為氣體凈化器102，此時可通過氣體凈化器102對封閉腔室40內(nèi)的有害氣體進行循環(huán)凈化后，再對封閉腔室40內(nèi)充入保護氣體，便于降低封閉腔室40內(nèi)的有害氣體的濃度。如圖2所示，在發(fā)明的一些實施例中，非晶合金壓鑄設備100構(gòu)造為臥式，其中定模1和動模2設在封閉倉4外面。如圖2所示，定模1和動模2設置在封閉倉4的左側(cè)且沿從左到右的方向水平設置，壓射筒6設置在定模1的右側(cè)，且壓射筒6的右端位于封閉腔室40內(nèi)且左端伸出封閉腔室40與模腔3相通，壓射塞7可在壓射筒6內(nèi)左右移動以將壓射筒6內(nèi)熔融非晶合金熔體噴射到模腔3內(nèi)。取件口 13設置動模2上且面對壓射筒6的左端，在從模腔3內(nèi)取件 (即取出壓鑄好的非晶合金產(chǎn)品時)，保護氣體在重力作用下可從取件口 13部分溢出，而外界空氣不會從取件口 13進入封閉腔室40內(nèi)。在本發(fā)明的另一些實施例中，如圖1所示，非晶合金壓鑄設備100構(gòu)造為立式，其中定模1和動模2設在封閉倉4內(nèi)部。如圖1所示，定模1和動模2沿從下到上的方向豎直設置在封閉倉4內(nèi)部，壓射筒 6設置在定模1的下側(cè)且與模腔3相通，壓射塞7可在壓射筒6內(nèi)上下移動以將壓射筒6內(nèi)熔融非晶合金熔體噴射到模腔3內(nèi)。取件口 13位于封閉腔室40的右上部，當然本發(fā)明不限于此，取件口 13還可以位于封閉腔室40的左上部(圖未示出)或者頂部(圖未示出)， 此時由于保護氣體重力的作用可以有效的防止外界空氣進入封閉腔室40。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，如圖2所示，定模1和動模2之間設有真空密封件11， 從而提高模腔3的密閉性能。在本發(fā)明的一個實施例中，壓射筒6可以通過設在定模1上的連通通道(圖未示出)與模腔3連通。在本發(fā)明的一些實施例中封閉腔室40內(nèi)的保護氣體壓力介于1個大氣壓與1. 1 個大氣壓之間，從而保證在打開送料口 41往熔化容器5投料時或者從取件口 13取件時都不會導致外界空氣的引入而污染封閉腔室40中的保護氣體。優(yōu)選地，保護氣體的密度大于等于空氣密度，從而在打開送料口 41往熔化容器5投料或者從取件口 13取件時，密度較大的保護氣體由于重力的作用不會過多的從送料口 41和取件口 13溢出，且不會導致外界空氣的流入，可有效的防止保護氣體被外界空氣污染。在本發(fā)明的一些實施例中，如圖1和圖2所示，熔化容器5包括坩堝50和用于加熱坩堝50的加熱裝置51。具體地，加熱裝置51為感應加熱裝置、電弧加熱裝置和電阻加熱
裝置中的一種。優(yōu)選地，非晶合金壓鑄設備100還包括模腔抽真空裝置12，模腔抽真空裝置12與模腔3相連用于對模腔3抽真空，進一步降低模腔3內(nèi)的有害氣體濃度和提高了壓鑄過程中的排氣效率，進一步隔絕了非晶合金熔體與空氣的接觸，避免非晶合金熔體與有害氣體元素發(fā)生反應形成異質(zhì)形核點而導致很難獲得非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或者大大降低非晶合金的臨界尺寸，且減小了非晶合金壓鑄件的氣孔率，提高了鑄件質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄設備100的其他結(jié)構(gòu)和操作對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以都是已知的，這里不再詳細描述。下面參考圖1-圖3描述根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄工藝。根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄工藝可以利用圖1所示的立式壓鑄設備進行， 也可以利用圖2所示的臥式壓鑄設備進行。根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄工藝包括以下步驟首先，可以對非晶合金壓鑄設備100的封閉倉4的封閉腔室40進行凈化，以使封閉腔室40內(nèi)的有害氣體的濃度低于預定濃度。接下來，向封閉腔室40內(nèi)供給保護氣體且使封閉腔室40內(nèi)的保護氣體保持為正壓。
然后，從封閉腔室40上的送料口 41將非晶合金送入位于封閉腔室40內(nèi)的熔化容器5內(nèi)進行熔化，得到熔融的非晶合金，其中在通過送料口 41向熔化容器5內(nèi)送料時封閉腔室40內(nèi)的保護氣體從送料口 41部分溢出，從而可以有效地避免外界空氣進入封閉腔室 40。將熔融的非晶合金從熔化容器5加入到壓射筒6內(nèi)。接下來，從壓射筒6內(nèi)將熔融的非晶合金壓射到由非晶合金壓鑄設備100的定模1和動模2限定出的模腔3內(nèi)成型。最后，打開定模1和動模2以從非金合金壓鑄設備100的取件口 13取出成型的非晶合金產(chǎn)品，且在取出非晶合金產(chǎn)品時封閉腔室40內(nèi)的一部分保護氣體從取件口 13溢出。需要理解的是，上述壓鑄過程可以是連續(xù)進行的，例如在從壓射筒6內(nèi)將熔融的非晶合金壓射到模腔3內(nèi)時，可以同時向熔化容器5內(nèi)加料。根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄工藝，通過對封閉腔室40進行凈化后再通入保護氣體且使得封閉腔室40內(nèi)的保護氣體保持為正壓，有害氣體濃度低于預定濃度，且在打開送料口 41往熔化容器5投料和打開取件口 13取出成型的非金合金產(chǎn)品時，都會有一部分保護氣體溢出，從而不會導致外界空氣從送料口 41和取件口 13進入到封閉腔室40 內(nèi)，從而避免熔化容器5內(nèi)的非晶合金熔化時與有害氣體發(fā)生反應而產(chǎn)生異質(zhì)形核點，而導致很難獲得非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或者大大減低非晶合金的臨界尺寸，由于封閉腔室40內(nèi)的保護氣體保持為正壓，無需反復地對封閉腔室抽真空，也無需對封閉腔室建立非常高的真空度， 因此提高了壓鑄效率，降低了生產(chǎn)成本。而且送料口可以隨時打開和關(guān)閉進行投料，提高壓鑄效率和降低生產(chǎn)成本。在本發(fā)明的一些實施例中凈化包括利用抽真空裝置101對封閉腔室40抽真空和利用氣體凈化器102對封閉腔室40內(nèi)的氣體進行凈化中的至少一種。在如圖1和圖2的示例中，對封閉腔室40進行凈化時，先使用抽真空裝置101對封閉腔室40進行抽真空使得封閉腔室40內(nèi)的有害氣體濃度低于預定濃度，然后通入保護氣體，再利用氣體凈化器102 對封閉腔室40內(nèi)的殘留有害氣體進行循環(huán)處理，以便控制和維持有害氣體的濃度符合工藝要求。優(yōu)選地，封閉腔室40內(nèi)的保護氣體壓力介于1個大氣壓與1. 1個大氣壓之間的正壓，從而保證在打開送料口 41往熔化容器5投料時或者從取件口 13取件時都不會導致外界空氣的引入而污染封閉腔室40中的保護氣體。封閉腔室40內(nèi)的保護氣體介于正壓，無需反復地對封閉腔室抽真空，也無需對封閉腔室建立非常高的真空度，由此節(jié)省了每個生產(chǎn)周期抽真空的時間，而且非晶合金的熔煉時間可以與其他工藝步驟同步，因此同時省卻了非晶合金的熔化時間，從而生產(chǎn)周期平均可以達到20秒。而傳統(tǒng)的非晶合金壓鑄采用真空負壓壓鑄，由于每次壓鑄周期內(nèi)必須對封閉腔室 40中的氣體進行抽真空操作，而且熔化容器5無法與其他工藝步驟同步工作，從而生產(chǎn)周期達到120秒。因此根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄工藝大大縮短了非晶合金的壓鑄周期，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。在本發(fā)明的一些實施例中保護氣體為惰性氣體中的一種或多種，由此避免了非晶合金熔體與有害氣體發(fā)生反應。例如，保護氣體的密度大于等于空氣密度，從而在打開送料口 41往熔化容器5投料或者從取件口 13取件時，密度較大的保護氣體由于重力的作用不會過多的從送料口 41和取件口 13溢出，且不會導致外界空氣的流入封閉腔室。在本發(fā)明的一個示例中，非晶合金為^aAlbCucMd,其中M為Nb、Sc、Ta、Ni、 Co、Y、Ag、Fe、Sn、Hf、Ti、Be及稀土元素中的一種或幾種元素；a、b、c、d為原子百分數(shù)， 30 ^ a ^ 70, 5 ^ b ^ 35, 5 ^ c ^ 40, 5 ^ d ^ 30,進一步地，非晶合金中含有雜質(zhì)元素， 其中以原子百分數(shù)計，雜質(zhì)元素的含量不高于5%，雜質(zhì)元素可以為Si、P、Be、Mg、B、0等元素。該非晶合金具有一定的有害氣體抵抗能力和大的臨界尺寸，便于非晶合金高質(zhì)量鑄件的獲得。在本發(fā)明的一個示例中，封閉腔室40內(nèi)的有害氣體的濃度均低于lOOOOppm。優(yōu)選地，封閉腔室40內(nèi)的有害氣體的濃度均低于lOOOppm?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄工藝還包括在將熔融的非晶合金壓射到模腔3之前對模腔3進行抽真空，由此可以降低模腔3內(nèi)的有害氣體濃度，進一步隔絕非晶合金熔體與空氣的接觸，避免非晶合金熔體與有害氣體元素發(fā)生反應形成異質(zhì)形核點而導致很難獲得非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或者大大降低非晶合金的臨界尺寸，且減小了非晶合金壓鑄件的氣孔率。優(yōu)選地，取件口 13和送料口 41交替打開，可有效的防止封閉腔室40中的保護氣體和外界空氣出現(xiàn)氣體對流進入封閉腔室40。下面參考圖1-圖3描述根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄設備100的操作過程和壓鑄工藝過程，下面以非晶合金壓鑄設備100為臥式為例進行說明。首先，定模1和動模2合上形成模腔3。利用抽真空裝置101對封閉倉4的封閉腔室40內(nèi)的氣體進行抽真空使得封閉腔室40內(nèi)的有害氣體濃度低于預定濃度，然后保護氣體供給裝置往封閉腔室40內(nèi)充入保護氣體且使封閉腔室40內(nèi)的保護氣體壓力介于1個大氣壓與1. 1個大氣壓之間的正壓，再利用氣體凈化器102對封閉腔室40內(nèi)的殘留有害氣體進行循環(huán)處理。然后打開送料口 41往熔化容器5內(nèi)送入非晶合金，此時，由于保護氣體壓力大于大氣壓，會有部分保護氣體通過送料口 41溢出封閉腔室40，可以避免外部空氣進入封閉腔室40內(nèi)。坩堝50通過加熱裝置51對非晶合金進行加熱熔化成熔融的非晶合金熔體，然后熔融非晶合金熔體從熔體入口 60送入壓射筒6內(nèi)，此時，優(yōu)選地，可以打開模腔抽真空裝置 12對模腔3進行抽真空，壓射塞7在驅(qū)動裝置8的作用下在壓射筒6內(nèi)向左運動擠壓壓射筒6內(nèi)的熔融非晶合金，從而將熔融非晶合金送入到抽真空的模腔3內(nèi)進行壓鑄成型。壓鑄完成后，壓射塞7停留在壓射筒6內(nèi)，打開定模1和動模2，通過取件口 13將壓鑄成型的非晶合金從模腔3內(nèi)取出，此時有部分的保護氣體從取件口 13溢出，然后將定模1和動模2合上，壓射塞7在驅(qū)動裝置8的作用下返回預定位置完成整個壓射循環(huán)，然后可以繼續(xù)將非晶合金從送料口 41送入熔化容器5，開始下一個生產(chǎn)周期。由于封閉腔室 40中保護氣體壓力保持為正壓，而且無需反復地對封閉腔室抽真空，也無需對封閉腔室建立非常高的真空度。且送料口 41可以在任何工藝步驟時打開和關(guān)閉進行投料，并啟動坩堝 50中的加熱裝置51將非晶合金熔煉至指定溫度，熔融非晶合金可隨時從熔體入口 60進入到壓射筒6內(nèi)進行壓射。送料口 41和取件口 13交替打開，可有效防止封閉腔室40中的保護氣體和外界空氣出現(xiàn)氣體對流。且在滿足取件和給料的條件下，送料口 41和取件口 13與封閉腔室40的氣體連通通道越小越有利于封閉腔室40中保護氣體壓力的維持。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種非晶合金壓鑄設備，其特征在于，包括定模和動模，所述定模和動?？砷]合和可打開，所述定模和動模閉合時在它們之間限定出模腔；封閉倉，所述封閉倉內(nèi)限定有封閉腔室且所述封閉倉具有送料口 ；保護氣體供給裝置，所述保護氣體供給裝置與所述封閉倉相連用于向所述封閉腔室內(nèi)供給保護氣體且所述封閉腔室內(nèi)的保護氣體為正壓；熔化容器，所述熔化容器設在所述封閉倉內(nèi)，用于接納和熔化從所述送料口加入的非晶合金；壓射筒，所述壓射筒與所述模腔連通且具有熔體入口，所述壓射筒內(nèi)設有用于將所述熔融非晶合金熔體噴射到所述模腔內(nèi)的壓射塞；驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置與所述壓射塞相連用于驅(qū)動所述壓射塞在所述壓射筒內(nèi)移動；和有害氣體凈化裝置，所述有害氣體凈化裝置與所述封閉倉相連用于凈化所述封閉腔室內(nèi)的有害氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，所述有害氣體凈化裝置為抽真空裝置和氣體凈化器中的一種或它們的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，所述有害氣體為&、02、H20、 CO2中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，所述非晶合金壓鑄設備構(gòu)造為臥式，其中所述定模和動模設在所述封閉倉外面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，所述非晶合金壓鑄設備構(gòu)造為立式，其中所述定模和動模設在所述封閉倉內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，所述定模和動模之間設有真空密封件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，所述壓射筒通過設在所述定模上的連通通道與所述模腔連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，所述保護氣體為惰性氣體中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，所述封閉腔室內(nèi)的保護氣體壓力介于1個大氣壓與1.1個大氣壓之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，所述保護氣體的密度大于等于空氣密度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，所述熔化容器包括坩堝和用于加熱所述坩堝的加熱裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，所述加熱裝置為感應加熱裝置、電弧加熱裝置和電阻加熱裝置中的一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的非晶合金壓鑄設備，其特征在于，還包括模腔抽真空裝置，所述模腔抽真空裝置與所述模腔相連用于對所述模腔抽真空。
14.一種非晶合金壓鑄工藝，其特性在于，包括以下步驟對非晶合金壓鑄設備的封閉倉的封閉腔室進行凈化，以使所述封閉腔室內(nèi)的有害氣體的濃度低于預定濃度；向所述封閉腔室內(nèi)供給保護氣體且使所述封閉腔室內(nèi)的保護氣體保持為正壓；從所述封閉腔室上的送料口將非晶合金送入位于所述封閉腔室內(nèi)的熔化容器內(nèi)進行熔化，得到熔融的非晶合金，且在通過所述送料口向所述熔化容器內(nèi)送料時所述封閉腔室內(nèi)的保護氣體從所述送料口溢出；將所述熔融的非晶合金從所述熔化容器加入到壓射筒內(nèi)；從所述壓射筒內(nèi)將所述熔融的非晶合金壓射到由所述非晶合金壓鑄設備的定模和動模限定出的模腔內(nèi)成型；和打開所述定模和動模以從所述非金合金壓鑄設備的取件口取出成型的非晶合金產(chǎn)品， 且在取出所述非晶合金產(chǎn)品時所述封閉腔室內(nèi)的一部分保護氣體從所述取件口溢出。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非晶合金壓鑄工藝，其特性在于，所述凈化包括利用抽真空裝置對所述封閉腔室抽真空和利用氣體凈化器對所述封閉腔室內(nèi)的氣體進行凈化中的至少一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非晶合金壓鑄工藝，其特性在于，所述封閉腔室內(nèi)的保護氣體壓力介于1個大氣壓與1. 1個大氣壓之間的正壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非晶合金壓鑄工藝，其特性在于，所述保護氣體為惰性氣體中的一種或多種。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非晶合金壓鑄工藝，其特性在于，所述保護氣體的密度大于等于空氣密度。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非晶合金壓鑄工藝，其特性在于，所述非晶合金為 ZraAlbCucMd,其中 M 為 Nb、Sc、Ta、Ni、Co、Y、Ag、Fe、Sn、Hf、Ti、Be 及稀土元素中的一種或幾種元素；a、b、c、d 為原子百分數(shù)，30 ^ a ^ 70, 5 ^ b ^ 35, 5 ^ c ^ 40, 5 ^ d ^ 30ο
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的非晶合金壓鑄工藝，其特性在于，所述非晶合金中含有雜質(zhì)元素，其中以原子百分數(shù)計，所述雜質(zhì)元素的含量不高于5%。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非晶合金壓鑄工藝，其特性在于，所述封閉腔室內(nèi)的有害氣體的濃度均低于lOOOOppm。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非晶合金壓鑄工藝，其特性在于，所述封閉腔室內(nèi)的有害氣體的濃度均低于lOOOppm。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非晶合金壓鑄工藝，其特性在于，還包括在將所述熔融的非晶合金壓射到所述模腔之前對所述模腔進行抽真空。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非晶合金壓鑄工藝，其特征在于，所述取件口和送料口交替打開。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非晶合金壓鑄設備及非晶合金壓鑄工藝，所述非晶合金壓鑄設備包括可閉合和可打開的定模和動模且閉合時在它們之間限定出模腔；內(nèi)限定有封閉腔室的封閉倉且封閉倉具有送料口；與封閉倉相連用于向封閉腔室內(nèi)供給保護氣體的保護氣體供給裝置且封閉腔室內(nèi)的保護氣體為正壓；設在封閉倉內(nèi)的熔化容器；與模腔連通且具有熔體入口的壓射筒，壓射筒內(nèi)設有用于將熔融非晶合金熔體噴射到模腔內(nèi)的壓射塞；驅(qū)動裝置；和有害氣體凈化裝置，有害氣體凈化裝置與封閉倉相連用于凈化封閉腔室內(nèi)的有害氣體。根據(jù)本發(fā)明實施例的非晶合金壓鑄設備，結(jié)構(gòu)簡單，采用正壓保護氣體，無需建立高真空度，降低了制造成本和維護成本。
文檔編號B22D17/02GK102527982SQ201110421420
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者張法亮 申請人:比亞迪股份有限公司