專利名稱：冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置及其使用的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及注射裝置，該注射裝置將例如短圓柱形桿狀的鋼坯型輕金屬材料補(bǔ)充進(jìn)它的熔化設(shè)備中進(jìn)行融化，并且將熔融金屬供給到柱塞注射設(shè)備中用于測量。此外，本發(fā)明涉及用于冷室壓鑄機(jī)的測量方法。
背景技術(shù)：
用于輕金屬合金例如鎂、鋁、鋅的注射成型機(jī)通常稱作壓鑄成型機(jī)(die casting molding machine)，并且分成熱室壓鑄機(jī)方法和冷室壓鑄機(jī)方法。對于在前的在爐子上配設(shè)了注射裝置的熱型腔式機(jī)，它通過從爐子抽吸熔融金屬來測量注射裝置的注射套筒中用于一次噴射的熔融金屬，并且通過柱塞來將熔融金屬注射進(jìn)成型腔。對于這種方法的機(jī)器，高溫的熔融金屬可以穩(wěn)定地供入注射套筒。另一方面，對于后面的其中注射套筒置于爐子外的冷型腔式機(jī)而言，它通過使用泵或者桶將熔融金屬從爐子傳送到注射套筒來測量熔融金屬并且通過柱塞來注射。對于這種方法的機(jī)器，因?yàn)樽⑸溲b置配設(shè)成與爐子分開，所以維護(hù)工作變得很容易。
然而，對于上述方法的成型機(jī)而言，由于與成型制品相比爐子具有非常笨重的體積并且較大體積的熔融金屬必須保持特定的高溫，所以需要更高的運(yùn)轉(zhuǎn)成本。另外，升高或者降低爐子溫度需要花費(fèi)很長的時間。爐子的維護(hù)工作可能需要一整天。尤其在鑄造材料是鎂合金的情形下，因?yàn)殒V極其容易氧化并且著火，需要時不時地除去包括氧化鎂的礦泥。此外，爐子中的熔融金屬的表面積過大而不能防止礦泥的產(chǎn)生，雖然有大量的不燃燒的助溶劑或者惰性氣體注入爐子中。更糟糕的是，這種礦泥還會導(dǎo)致注射套筒和柱塞的磨損。
因此，已經(jīng)提出了用于直接向柱塞注射設(shè)備供給鑄造材料而不使用爐子的注射裝置。例如，已知一種具有材料供給設(shè)備的注射裝置，該材料供給設(shè)備能夠供給形式為短圓柱形桿狀的鋼坯或者坯料的輕金屬材料。這種類型的注射裝置通常向模子注射半固化鑄造材料。使用這種注射裝置，解決了與上述爐子有關(guān)的問題并且鎂合金的氧化也減小了。
更具體地說，這種注射裝置之一配設(shè)有容納有多個坯料用于進(jìn)行初步加熱的加熱套筒、包含柱塞的注射套筒、將坯料從加熱套筒導(dǎo)向注射套筒的滑槽，其特征在于，坯料已經(jīng)通過其它形成裝置預(yù)先形成了用于一次噴射注射量的尺寸。(例如，參見專利文件1，它的編號在后面顯示了)這種注射裝置將已經(jīng)在加熱套筒中加熱和軟化的坯料傳送至注射套筒，然后使用柱塞加壓將已經(jīng)變成半熔融狀態(tài)的材料注射進(jìn)入模子中。另一種類型的這種注射裝置在加熱套筒的前端配設(shè)有成形孔(小方塊)和切斷板，該板形成鋼坯并且截斷鋼坯使它與注射套筒匹配，其中鋼坯對應(yīng)于上述的坯料。(參見專利文件2)在這種裝置中，鋼坯的外徑形成得與注射套筒的內(nèi)徑配合并且截取鋼坯的總長為一次噴射的注射量。因此如專利文件1中顯示的例如坯料以及有關(guān)的初步加熱條件設(shè)置種類的增加解決了這些棘手的問題，其中不需要預(yù)先為每個成型制品準(zhǔn)備很多類型的坯料。
另一方面，提出了與上述方法裝置不同的注射裝置。(參見專利文件3)這種注射裝置在模子一側(cè)(接近模子的前側(cè))具有高溫缸部、在后側(cè)(基座側(cè))具有低溫缸部、以及它們之間的絕熱缸部。使用這種注射裝置，將預(yù)先形成圓柱形桿的鑄造材料插入上述的注射缸，然后在高溫缸部熔化，最后它的熔融金屬通過尚未熔融的鑄造材料進(jìn)行注射。因?yàn)殍T造材料不會通過柱塞而是通過尚未熔融的鑄造材料本身來注射，所以這種鑄造材料在本說明書中稱作自耗式柱塞。這種類型的注射裝置不需要爐子，所以使它的熔化設(shè)備附近的結(jié)構(gòu)很簡單并且還能夠進(jìn)行高效的熔化。此外，這種注射裝置不需要柱塞，這就實(shí)現(xiàn)了注射缸磨損的減少并且用于維護(hù)工作的時間較短。
然后，上述的申請人提出了類似的注射裝置(參見專利文件4)，但是這個文件主要公開了用于防止玻璃成形的滯塞的注射裝置。
順便提及的是，上面引用的專利文件為專利文件1--日本專利，編號為2639552，專利文件2--日本未審定專利，編號為2001-191168，專利文件3--日本未審定專利，編號為Hei.05-212531，和專利文件4--日本未審定專利，編號為Hei.05-254858。
然而，上述的熱型腔式機(jī)和冷型腔式機(jī)的注射裝置都存在一些與上述的爐子相關(guān)的問題。而且，在專利文件1和2中描述的不包含上述爐子的注射裝置具有下面的局限性，即它們不適合用于鑄造壁特別薄和/或幾何結(jié)構(gòu)精確的制品，因?yàn)樗鼈儾皇亲⑸渫耆廴诮饘俚难b置。當(dāng)這種類型的注射裝置嘗試使用完全熔融的鑄造材料進(jìn)行注射而不管這個限制時，就需要較長的等待時間來等待材料變化成完全熔融的狀態(tài)。
采用自耗式柱塞的另一個專利文件3沒有公開鑄造材料的長度和它的供給方法。此外專利文件3也沒有公開針對下面現(xiàn)象的解決方案，雖然這種現(xiàn)象通常會發(fā)生。這種現(xiàn)象是柱塞的運(yùn)動受阻因此在注射過程中通常變得不能注射，因?yàn)榫哂械驼扯群透邏旱娜廴诮饘俳?jīng)由注射套筒和自耗式柱塞之間的間隙向后流動并且然后隨著增大的摩擦阻力而固化。原因是注射裝置充當(dāng)注射裝置和熔化設(shè)備因此熔融金屬的壓力變得較高。而且，在自耗式柱塞水平地安裝在注射套筒中的情形下，因?yàn)橹妥⑸涮淄仓g的間隙在它的上側(cè)變得較大，上述的現(xiàn)象變得更顯著。這是因?yàn)樽院氖街耐鈴街圃斓帽阮A(yù)期熱膨脹的注射套筒的內(nèi)徑薄很多。此外，在多次噴射成型操作之后熔融金屬的固化物質(zhì)被毀壞并重新形成，其結(jié)果是在更大范圍內(nèi)并且更堅硬地形成的情形下，上述現(xiàn)象變得更顯著。特別地，如果是用于非常薄的壁形和/或特別復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)形狀的成型，那么上述現(xiàn)象的出現(xiàn)就會變得更加顯著，因?yàn)樵谶@種情形下是以高速和高壓進(jìn)行注射。
上述類似的專利文件4也沒有解決上述的輕金屬成型的現(xiàn)象，因?yàn)樗_的是玻璃成形的滯塞預(yù)防技術(shù)。即，上述的滯塞預(yù)防技術(shù)是用于促進(jìn)在缸壁上具有多個凹槽或者螺旋凹槽的鑄造材料進(jìn)行冷卻的冷卻技術(shù)。在玻璃成形的這種情形下，假定上述的凹槽處的上述操作效果等等實(shí)際上有效，因?yàn)槿廴诓ＡР粫杆俚靥顫M上述的凹槽，原因是玻璃固有的相對較寬溫度范圍內(nèi)的軟化物質(zhì)具有較高的粘度。正好相反，就輕金屬成型而言，由于輕金屬固有的較小的比熱、較小的潛熱和高系數(shù)的導(dǎo)熱率，輕金屬迅速地熔化和固化。另外，輕金屬處于軟化狀態(tài)的溫度范圍比玻璃的要窄而且熔融金屬呈現(xiàn)極其低的粘度流動性。因此熔融金屬迅速地侵入上述的凹槽并且迅速地固化，因此凹槽不會充當(dāng)冷卻凹槽或者變形吸收凹槽。因此，上述的專利文件3和文件4中的注射裝置仍然不能穩(wěn)定地注射熔融輕金屬。
因此，本發(fā)明的目的是提供這種注射裝置，即不需要傳統(tǒng)的爐子并且可以通過鋼坯的形式來補(bǔ)充輕金屬材料并且向注射裝置供應(yīng)完全熔融的材料，其中所述注射裝置可以高效率地供給和熔化輕金屬材料，并且能夠以較高的精度測量熔融金屬一次噴射的注射量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，一種冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置，它向注射套筒的材料供應(yīng)口供給輕金屬材料的熔融金屬并且具有通過柱塞注射所述熔融金屬的柱塞注射設(shè)備，它包括(a)熔化所述輕金屬材料的熔化設(shè)備，以及將熔融金屬從所述熔化設(shè)備注入到所述柱塞注射設(shè)備的熔融金屬供給件；(b)其中所述熔化設(shè)備還包括通過供給短圓柱形桿狀的鋼坯型的所述輕金屬材料，補(bǔ)充成型金屬的鋼坯供給設(shè)備；鋼坯插入設(shè)備，它位于所述鋼坯供給設(shè)備后面，并且具有用于將所述補(bǔ)充的鋼坯向前移動或者后退超過所述鋼坯總長的距離的推桿，以及位于所述鋼坯供給設(shè)備前面的熔化缸，用于容納由所述推桿向前移動的所述多個鋼坯，并且用于使所述鋼坯從前端熔化從而形成幾次噴射的熔融金屬；(c)其中，所述熔融金屬供給件還包括，用于從所述熔化缸的缸孔前端將所述熔融金屬注入到所述注射套筒的所述材料供應(yīng)口的材料供給孔；以及(d)其中，所述熔化設(shè)備通過經(jīng)由所述推桿推動所述鋼坯，并且在所述柱塞注射設(shè)備使所述柱塞后退之后，通過對所述注射套筒供給一次噴射的熔融金屬來測量所述熔融金屬。
通過這種類型的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的注射裝置的熔化設(shè)備補(bǔ)充了形式為短圓柱形桿狀的輕金屬材料，并且僅僅熔化最小量的用于供給注射套筒的熔融金屬。因此，熔化缸中的加熱和固化可以在短時間內(nèi)完成并且因此可以快速地完成注射裝置的維護(hù)工作。此外用于在熔化設(shè)備中熔化材料的熱能減小并且因此加熱效率高。而且熔化設(shè)備的體積尺寸變得比傳統(tǒng)的爐子小得多。另外，處理變得很容易，因?yàn)檩p金屬材料以鋼坯的形式進(jìn)行供應(yīng)。特別地，在鋼坯是鎂材料的情形下，又具有另一個優(yōu)點(diǎn)，即鋼坯難于氧化。
優(yōu)選地，冷室壓鑄機(jī)中的所述注射裝置的所述熔化缸包括如下的第一熔化缸，即除了所述第一熔化缸的基座側(cè)之外的缸孔的大部分形成為具有能使所述缸孔的大部分與所述鋼坯未熔化前端的擴(kuò)大側(cè)表面接觸并且具有防止所述熔融金屬向后流動程度的內(nèi)徑，并且所述第一熔化缸的所述基座側(cè)的缸孔形成為具有比所述鋼坯外徑略大的直徑。
通過本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)的注射裝置，所述熔化設(shè)備包括如下的第一熔化缸，即除了基座側(cè)之外的所述第一熔化缸的缸孔的大部分形成為具有使所述缸孔的大部分與鋼坯前端擴(kuò)大端面接觸并且具有防止熔融金屬在測量時向后流動程度的內(nèi)徑，并且基座側(cè)的缸孔形成為具有比所述鋼坯外徑略大的外徑。因此擴(kuò)大的端面作為擴(kuò)徑密封件可以防止熔融金屬向后泄漏以及空氣等侵入熔融金屬，并且因此充當(dāng)具有較小摩擦阻力的密封層。此外，因?yàn)榈谝蝗刍缀屯茥U彼此不接觸，所以它們不會急劇磨損并且易于進(jìn)行熔化設(shè)備的維護(hù)工作。因此這種類型的熔化缸比較簡單，所以在小尺寸注射成型機(jī)中采用時非常有效。
優(yōu)選地，冷室壓鑄機(jī)中的所述注射裝置的所述熔化設(shè)備包括(a)冷卻所述鋼坯的冷卻件，固定在所述冷卻件前面的第二熔化缸，和位于所述第二熔化缸和所述冷卻件之間的冷卻套筒；(b)其中，所述冷卻件具有比所述鋼坯的外徑略大的直徑的通孔并且具有圍繞著所述通孔的冷卻管；(c)其中，所述第二熔化缸的缸孔的大部分形成為具有不會允許所述缸孔的大部分和所述鋼坯的所述前端接觸的內(nèi)徑；和(d)其中，所述冷卻套筒具有通過冷卻所述熔融金屬在所述鋼坯外周上產(chǎn)生所述熔融金屬的圓形固化材料的圓形凹槽。
通過這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的注射裝置的熔化設(shè)備包含所述第二熔化缸和冷卻件之間的冷卻套筒，所述冷卻件具有內(nèi)徑略微大于上述鋼坯外徑的孔，并且第二熔化缸的所述缸孔的大部分形成為具有不允許所述缸孔的大部分和鋼坯前端接觸的內(nèi)徑，并且冷卻套筒具有通過冷卻熔融金屬而生成圓形固化物質(zhì)的圓形凹槽。因此圓形固化材料作為圓形固化材料密封層防止熔融金屬向后泄漏以及空氣等侵入熔融金屬并且也充當(dāng)具有較小摩擦阻力的密封層。這種類型的熔化缸可以很有效地在大尺寸注射成型機(jī)和小尺寸注射成型機(jī)上采用。
優(yōu)選地，冷室壓鑄機(jī)的所述注射裝置的所述熔融金屬供給件的材料供給孔經(jīng)由連接通道通向所述熔化缸的缸孔，該連接通道在所述熔化缸的缸孔上部打開，并且所述熔化缸布置成其中前部分處于位置較高的傾斜姿勢。
使用本發(fā)明的注射裝置的這種結(jié)構(gòu)，鑄造材料供給件的材料供給孔導(dǎo)向在熔化缸的缸孔上部打開的連接通道，并且熔化缸布置成前側(cè)較高的傾斜姿勢。因此首先迅速地清除殘留在熔化缸中的空氣和氣體，并且防止了熔化缸中的熔融金屬在除測量時間之外的意外時刻溢流進(jìn)入注射套筒的現(xiàn)象，這就保證了測量的精度。
優(yōu)選地，冷室壓鑄機(jī)中的所述注射裝置的這種打開和關(guān)閉設(shè)備配設(shè)在所述熔化設(shè)備和所述柱塞注射設(shè)備之間，它包含通過在所述材料供給孔中向上和向下運(yùn)動而用于打開和關(guān)閉所述材料供給孔底端的閥桿，以及用于僅僅在測量的時候打開所述閥桿的閥桿驅(qū)動設(shè)備。
通過這種類型的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鲩y桿僅僅在測量的時候打開所述材料供給孔的底端，防止了在除了測量時間之外的意外時間材料供給孔中的熔融金屬的落下，這就保證了精確的測量。
冷室壓鑄機(jī)中的所述注射裝置中使用的測量方法，其中，所述打開和關(guān)閉設(shè)備打開和關(guān)閉所述材料供給孔的測量方法以如下的方式測量熔融金屬，即所述熔融金屬始終保存在所述材料供給孔中，并且?guī)缀跬瑫r執(zhí)行所述材料供給孔的打開和關(guān)閉操作以及所述推桿的擠出操作。
在這種測量方法中，因?yàn)橥ㄟ^打開和關(guān)閉設(shè)備進(jìn)行的材料供給孔的打開和關(guān)閉操作和通過推桿進(jìn)行的熔融金屬的擠壓操作同時執(zhí)行，所以防止了材料供給孔中的熔融金屬的固化，并且避免了熔融金屬粘附到材料供給孔上或者閥桿上，這保證了精確的測量。


圖1是顯示了本發(fā)明的冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置的外形結(jié)構(gòu)的橫截面正視圖；圖2是顯示了用于本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一熔化缸的剖視圖；圖3是顯示了用于本發(fā)明的第二實(shí)施例的第二熔化缸的剖視圖；圖4是圖3中所示的第二熔化缸的基部的放大剖視圖；圖5是顯示了裝備在本發(fā)明的熔融金屬供給件中的打開和關(guān)閉設(shè)備的結(jié)構(gòu)的放大剖視圖；圖6是沿圖1的線X-X剖開的剖視圖，顯示了本發(fā)明的冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置的鋼坯供給設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
下面通過示意性實(shí)施例描述本發(fā)明的冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置。
首先，供入這個注射裝置的輕金屬材料。輕金屬材料形成預(yù)先從圓柱形棒上截斷特定長度的短桿的形狀。這種輕金屬材料在下文中被稱作鋼坯。參考數(shù)字2表示鋼坯，并且它的圓周面和截斷端面是平滑拋光的。當(dāng)這種鋼坯通過如下所述的加熱發(fā)生膨脹之后，它的外徑就形成得確保比熔化缸11的缸孔11a的基座端側(cè)(圖中的右側(cè))的內(nèi)徑薄0.2毫米至0.5毫米。這種鋼坯2的長度形成得與注射量的十幾次噴射至幾十次噴射相對應(yīng)，例如為了便于處理，大約形成300毫米至400毫米。因?yàn)檩p金屬材料通過鋼坯的這種形式進(jìn)行供應(yīng)，所以材料的存儲和處理變得很簡易。尤其在鋼坯2由鎂材料形成的情形下，鋼坯具有下面的優(yōu)點(diǎn)，即它們比傳統(tǒng)上在觸變成型中所使用的裝在托盤上的金屬更難于氧化，因?yàn)楸砻娣e相對于體積較小。順便提及的是，上述一次噴射的注射量為熔融金屬一次噴射注射的體積之和，該一次噴射注射與成型制品的體積和伴隨的體積例如閥芯、澆口和熱收縮體積有關(guān)。
接下來，將描述本發(fā)明的冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置的實(shí)施例的外形。如圖1所示，這種注射裝置1包括熔化設(shè)備10、柱塞注射設(shè)備20和將熔融金屬從熔化設(shè)備10注入柱塞注射設(shè)備20的熔融金屬供給件15。
熔化設(shè)備10與冷室壓鑄機(jī)中的傳統(tǒng)注射裝置不同之處在于輕金屬材料通過如上所述的鋼坯的形式進(jìn)行補(bǔ)充。這種熔化設(shè)備10包括熔化缸11、鋼坯供給設(shè)備40和鋼坯插入設(shè)備50。熔化缸11和鋼坯插入設(shè)備50固定到中央框架件90上。中央框架件90是用于安裝鋼坯供給設(shè)備40的部件并且包括四個矩形側(cè)板90a和單個底板。在兩個相對的板90a中的一個板中，形成直徑略大于鋼坯2的外徑的通孔90b。在相對的板90a的另一個板中，形成通孔90c，其中在通孔90c中，推桿52a像下文所述的一樣向前和向后運(yùn)動。熔化缸11是形成具有能夠容納多個鋼坯2的長度的長形缸。除了基座端的附近之外，缸孔11a的大部分形成為具有比下文將描述的鋼坯2的直徑更大的直徑。這種缸孔11a的前端通過端部塞子13進(jìn)行堵塞，但是缸孔11a如下文所述的那樣通向熔融金屬供給件15中的材料供給孔15a。使用這樣構(gòu)成的熔化設(shè)備10，鋼坯2通過鋼坯供給設(shè)備40逐個地補(bǔ)充到熔化缸11的后部并且由鋼坯插入設(shè)備50的柱塞52a插入到熔化缸11從而從它的前端熔化。熔融金屬3的量如下文所述一樣控制為幾次噴射的注射量。下文將描述熔化缸11、熔融金屬供給件15、鋼坯供給設(shè)備40和鋼坯插入設(shè)備50的更多細(xì)節(jié)。
柱塞注射設(shè)備20與冷室壓鑄機(jī)中的傳統(tǒng)注射裝置基本相同，并且包括注射套筒21、柱塞22和柱塞驅(qū)動設(shè)備60。注射套筒21和柱塞驅(qū)動設(shè)備60通過連接件64串聯(lián)布置在單條線上。注射套筒21具有用于暫時存儲熔融金屬3的套筒孔2la并且在上部具有材料供應(yīng)口21h，其中熔融金屬3經(jīng)由該材料供應(yīng)口21h注入。注射套筒21的前端(圖中的左側(cè))經(jīng)過靜止壓板31和半模32。柱塞22在它的基座端部處連接到柱塞驅(qū)動設(shè)備60的活塞桿62上，并且受到注射套筒21沿縱向方向的運(yùn)動的控制。這種柱塞注射設(shè)備20經(jīng)由中央框架件90固定熔化設(shè)備10。中央框架件90固定在布置在柱塞驅(qū)動設(shè)備60上的連接基座件92上。柱塞驅(qū)動設(shè)備60置于機(jī)器基座框架的滑動基座91上。(圖中未顯示)柱塞注射設(shè)備20使用柱塞22將熔融金屬3填充進(jìn)空腔34。下文中將描述注射套筒21、柱塞22、連接件64和柱塞驅(qū)動設(shè)備60的更多細(xì)節(jié)。順便提及的是，半模32和33構(gòu)成傳統(tǒng)的成型裝置，半模32固定在夾緊設(shè)備30的靜止壓板31上，因此在半模33閉合時形成空腔34。
熔融金屬供給件15中固定在熔化缸11前端的材料供給孔15a經(jīng)由端部塞子13中的連接通道13a和13b通向缸孔11a。熔融金屬供給件15的下部和材料供應(yīng)口2lh通過蓋子16覆蓋。注入孔17通向連接通道13a、材料供給孔15a或者蓋子16，其中惰性氣體經(jīng)由該注入孔17充入。例如在圖1中，這種注入孔17在端部塞子13中形成，然而在圖5中，它如在下文所述的那樣在蓋子16上形成。經(jīng)由這種注入孔17充入的惰性氣體清除材料供給孔15a和注射套筒21中的空氣。這種凈化可以特別地防止鑄造材料例如易于氧化的鎂合金的氧化。
在注射裝置1的這類熔化缸11上，例如纏繞了加熱帶狀的加熱器12a、12b、12c和12d，從而首先從前端熔化鋼坯2。此外，加熱帶18和加熱帶23圍繞著熔融金屬供給件15和注射套筒21進(jìn)行纏繞從而保持熔融金屬3處于熔融狀態(tài)。這些加熱帶基于從圖中未示出的傳感器的反饋溫度將它們的附近控制為特定的設(shè)定溫度。例如，在鋼坯2是鎂合金的情形下，加熱帶23和18的溫度大約設(shè)置成600℃至650℃。下面將描述加熱帶12a、12b、12c和12d的溫度設(shè)置。順便提及的是，熔化缸11可以由陶瓷等形成，所以加熱帶可以是感應(yīng)加熱線圈。
接下來，將對公開了本發(fā)明的大多數(shù)特點(diǎn)的熔化設(shè)備10的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。首先，描述熔化缸11的兩個實(shí)施例。圖2是顯示了第一實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D。圖3是顯示了第二實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D。圖4是圖3中的基部的放大剖視圖。
圖2中的參考數(shù)字111表示第一實(shí)施例的第一熔化缸。除基座端部附近以外，這種缸111的缸孔111a的大部分形成具有比鋼坯2大幾毫米的直徑并且這種缸孔111a的基座端部具有比鋼坯2略大的直徑。在它們之間形成有階形部分111d。在這種熔化缸用于熔化鎂合金的情形下，直徑更大的缸孔111b相對于鋼坯2的間隙確保形成大約1毫米至2毫米。缸孔111c的基座端側(cè)與略微熱膨脹的鋼坯2的間隙也確保大約形成0.2毫米至0.5毫米。依照例如熔化缸111的內(nèi)徑、熔融金屬3的體積、加熱帶12c、12d的溫度設(shè)置或者直徑更大的缸孔111b與鋼坯2的間隙這些條件，階形部分111d的位置預(yù)先在適當(dāng)?shù)奈恢锰幮纬伞ｍ槺闾峒暗氖?，基座端?cè)的缸孔111c的內(nèi)徑表示缸的直徑，該缸直徑顯示了注射機(jī)的規(guī)格指標(biāo)之一。
圖3的參考數(shù)字211表示第二實(shí)施例的第二熔化缸。這種熔化缸211與它的基座端、連同下文將描述的冷卻套筒212一起通過螺栓213組合到中央框架件90的側(cè)板90a上。在這個實(shí)施例中，用于循環(huán)冷卻流體的冷卻管90d在側(cè)板90a的通孔90b的周圍形成。因此側(cè)板90a充當(dāng)冷卻件并且因此在下面的說明中也被稱作冷卻件214。理所當(dāng)然，這種冷卻件214可以使用與側(cè)板90a不同的零件構(gòu)成并且可以布置在任意位置上，只要它裝備在熔化缸211和側(cè)板90a之間即可。在鋼坯2是鎂合金的情形下，當(dāng)鋼坯2略微熱膨脹時通孔90b和鋼坯2之間的間隙確保大約形成0.2毫米至0.5毫米。由于通孔90b中的間隙和側(cè)板90a的這種冷卻操作，可以插入鋼坯2而不會干擾通孔90b并且可以使鋼坯2保持在非軟化狀態(tài)從而在熔融金屬3的壓力下不會產(chǎn)生變形，其中該壓力在測量時會升高很小的值。
上述的第二熔化缸211的缸孔211a的內(nèi)徑形成得大于鋼坯2幾毫米。例如，在成型金屬是鎂合金的情形中，相對于鋼坯2的間隙大約形成大于1毫米至3毫米。后面將描述這種間隙的操作效果。熔化缸211也具有環(huán)狀凸起211e，如圖4所示形成基座端部外側(cè)上的套筒形，并且與冷卻套筒212和冷卻件214相結(jié)合形成空間215。這種環(huán)狀凸起211e具有多個孔或者切口211f，其中被限制在空間215中的熱量從這些孔或者切口中耗散出去。因此空間215充當(dāng)冷卻件214和熔化缸211之間的絕熱空間。
固定在熔化缸211的基座端部和冷卻件214的側(cè)板90a之間的冷卻套筒212形成較小的并且大體上薄的圓柱形件，這樣與它們的接觸表面可以盡可能地變小。如圖4所示，這種冷卻套筒212裝配在冷卻件214前表面上的鏜孔和熔化缸211基座端部上的鏜孔中。這種冷卻套筒212也具有在圖中沒有示出的溫度傳感器并且可檢測出它的溫度。
如圖4所示在冷卻套筒212的孔中形成了圓形凹槽212a，其中，在該圓形凹槽212a中將沿著鋼坯2的周圍向后流動的熔融金屬3進(jìn)行固化和保持。在鋼坯2為鎂合金的情形中，這種圓形凹槽212a的寬度形成為20毫米至40毫米，優(yōu)選為30毫米，相對于缸孔211a的深度形成為3毫米至4毫米。此外，圓形凹槽212a前側(cè)處的冷卻套筒212的孔212b的內(nèi)徑形成得等于缸孔211a的內(nèi)徑，并且圓形凹槽212a后側(cè)處的孔212c的內(nèi)徑形成得等于通孔90b的內(nèi)徑。因?yàn)閳A形凹槽212a在與冷卻件214接觸的冷卻套筒212中形成，所以圓形凹槽212a通過冷卻件214強(qiáng)有力地進(jìn)行冷卻。后面將描述這種圓形凹槽212a的操作效果。順便提及的是，如圖4所示，圓形凹槽212a形成為完全包含在冷卻套筒212中，但是它也可以形成與熔化缸211一側(cè)或者冷卻件214一側(cè)相接觸。
特別地，希望冷卻套筒212由在剛度和熱膨脹上與熔化缸211和/或冷卻件214等效的材料來形成，并且由盡可能具有良好的導(dǎo)熱性的材料形成。這意味著冷卻套筒212可以與熔化缸211或者冷卻件214一起形成。此外，冷卻套筒212在硬度上沒有問題，雖然它由如圖所示的小體積件即相對較薄的圓柱形件形成。因?yàn)樵诤竺鎸⒚枋龅膱A形凹槽212a中形成的圓形固化材料201能夠防止熔融金屬3超過該圓形固化材料201向后泄漏，因此抑制了高壓。
對于第一熔化缸111和第二缸211的上述加熱帶12a、12b、12c和12d而言，三個前側(cè)加熱帶12a、12b和12c設(shè)置為鋼坯2的熔化溫度。例如，在鋼坯2是鎂合金的情形下，這些加熱帶的溫度大約設(shè)置成600℃至650℃。正好相反，用于第一熔化缸111的加熱帶12d和用于第二缸211的加熱帶溫度設(shè)置得略有不同。
第一熔化缸111的加熱帶12d的溫度設(shè)置適當(dāng)?shù)乜刂圃诖蠹s450℃至大約550℃，從而抑制位于熔化缸111基座端部處的鋼坯2的軟化。因?yàn)閷?shí)質(zhì)上當(dāng)鎂合金加熱至大約350℃時它就開始軟化。通過以這種方式加熱，鋼坯2初步加熱至使它不會在熔化缸111的基座端部處發(fā)生軟化的程度，然后對從熔化缸111一半到其前端的部分以高溫加熱同時在缸孔111a內(nèi)部前進(jìn)，最后在缸111的前端處迅速地熔化成600℃至650℃的熔融金屬3。在這個實(shí)施例中，中央框架件90的側(cè)板90a通常不加熱，因此在一些情形中，板90a可以通過像第二熔化缸211的冷卻管90d一樣的冷卻管進(jìn)行冷卻。
另一方面，第二熔化缸211的加熱帶12d固定在遠(yuǎn)離連接了冷卻套筒212的基座端部附近的位置處，并且能夠盡可能地抑制對冷卻套筒212的加熱影響。加熱帶12d的溫度設(shè)置控制在大約500℃至550℃。因此，冷卻套筒212不會受到加熱而是通過冷卻件214進(jìn)行強(qiáng)烈地冷卻。因此，冷卻套筒212的溫度主要地通過冷卻件214的冷卻溫度設(shè)置來控制，并且通過加熱帶12d輔助地控制。理所當(dāng)然，冷卻劑進(jìn)入的管件可以圍繞著冷卻套筒212轉(zhuǎn)動并且可以單獨(dú)地控制它的溫度。更具體地說，如果是鑄造鎂，冷卻件214中的鋼坯2的溫度可以冷卻至不會超過大約100℃至150℃的溫度，并且冷卻套筒212中的鋼坯2的溫度可以控制成大約400℃，這個溫度接近將會發(fā)生輕微軟化的350℃的溫度。
因?yàn)殇撆?通過如上所述在第一熔化缸11或者第二熔化缸211中進(jìn)行加熱，所以鋼坯2從它的前端開始熔化并且轉(zhuǎn)變成熔融金屬3。然后，控制溫度以便保證幾次噴射的注射量，同時在成型操作的每次測量過程中該熔融金屬3的體積都會有波動。這樣，在熔化設(shè)備10中僅僅熔化并且保證最少量的材料，并且因此有效地減小了熱能。此外，用于升高或者降下溫度的時間減少，這就使用于維護(hù)工作和檢測工作所浪費(fèi)的等待時間最小化。此外，熔化設(shè)備的體積大小變得比傳統(tǒng)的爐子小得多。
理所當(dāng)然，當(dāng)用于一次噴射量的熔融金屬3從熔化缸111或者211供給到注射套筒21即測量時，必須安全地防止熔融金屬3經(jīng)由鋼坯2和熔化缸11之間的間隙向后流動。在第一熔化缸111和第二熔化缸211中都通過下面的方法進(jìn)行這種密封。
在第一實(shí)施例中，在測量的時候，由于熔融金屬3的壓力略微增大，所以軟化鋼坯2的前端在直徑上略微擴(kuò)大。然后前端擴(kuò)大的側(cè)表面2a通過與較大直徑的缸孔111b的壁面保持適當(dāng)?shù)慕佑|來密封熔融金屬3。當(dāng)該擴(kuò)大側(cè)表面2a保持與缸孔111b的壁面適當(dāng)?shù)亟佑|時就執(zhí)行密封，并且因此該密封通過它們之間的適當(dāng)?shù)拈g隙尺寸來實(shí)現(xiàn)。在這種情形下，在測量的時候熔融金屬3的壓力升高很小，這不會導(dǎo)致上述的側(cè)表面2a在徑向上膨脹得太大，這一點(diǎn)很便利。此外，還抑制了鋼坯2與缸孔111b的偏心度并且因此基座端部側(cè)的缸孔11lc和鋼坯2之間的間隙變小并且同樣地減小到最低。另外，側(cè)表面2a作為柔軟的并且均勻擴(kuò)大的密封層與缸孔111b保持適當(dāng)?shù)亟佑|，因?yàn)檫@種表面2a可以通過加熱帶12a至12d的加熱和冷卻件214的冷卻保持在適當(dāng)?shù)能浕癄顟B(tài)。因此側(cè)表面2a充當(dāng)具有較低摩擦阻力的而且能夠防止空氣等的侵入或者熔融金屬3的泄漏的密封層。因此這個實(shí)施例中直徑擴(kuò)大的側(cè)表面2a在下文的說明中用術(shù)語稱作擴(kuò)徑密封件。
在這個實(shí)施例中，大徑缸孔111b和鋼坯2之間的間隙必須依照如上所述的成型條件適當(dāng)?shù)仡A(yù)先設(shè)定。然而，上述的第一熔化缸111非常有效地且容易地被采用用來具有相對較小內(nèi)徑的熔化缸111的小尺寸的注射成型機(jī)。這是因?yàn)楹唵伟ㄉ鲜龅母卓?11b、111c的熔化缸111符合成本減少的要求，而這對小尺寸注射成型機(jī)又是必須的。此外，這種小尺寸注射成型機(jī)不會像大尺寸注射成型機(jī)那樣地導(dǎo)致熔融金屬向后流動的現(xiàn)象。通過如下的現(xiàn)象可以很容易地理解上面的描述，即大尺寸注射成型機(jī)中的鋼坯2的直徑很厚，由此圓周長度就很長，這樣熔融金屬向后流動所經(jīng)由的間隙就變得較大。
另一方面，在第二實(shí)施例中，熔融金屬3不通過上述的擴(kuò)徑密封件密封而是通過圓形固化材料密封層來密封，其中該圓形固化材料密封層是冷卻套筒212的圓形凹槽212a中的熔融金屬3的固化物質(zhì)。下面來描述這種圓形固化材料密封層的密封。
如果使用鎂合金，冷卻套筒212a中的鋼坯2由冷卻套筒212對它進(jìn)行強(qiáng)有力地冷卻而控制為大約400℃，即在它的軟化溫度附近。在這種條件下，當(dāng)注射裝置1首先開始它的預(yù)備性的注射成型操作時，鋼坯2以低速前進(jìn)，這點(diǎn)下文將進(jìn)行描述。然后已經(jīng)在熔化缸211前端熔化的熔融金屬3沿著鋼坯2向后流動，同時將圓形凹槽212a填滿，并且最后變成固化物質(zhì)。作為圓形固化材料201的這種固化物質(zhì)具有如下的特性。
首先，因?yàn)檫@種圓形固化材料201是符合圓形凹槽212a和鋼坯2之間的空間形狀的熔融金屬3的固化材料，所以它填滿鋼坯2的周圍空間而沒有間隙，即使鋼坯2與熔化缸211存在微小的偏心度。其次，因?yàn)樘幱诠袒癄顟B(tài)的圓形固化材料201的較大部分裝配在圓形凹槽212a中，所以在測量過程中圓形固化材料201既不與鋼坯2一起前進(jìn)也不會由于熔融金屬的壓力而斷裂，并且因此圓形固化材料201不會向后增長超過圓形凹槽212a。此外，因?yàn)殇撆?的圓周表面由熔融金屬3迅速地加熱直到下一個測量過程時為止，所以和鋼坯2接觸的圓形固化材料201的表面保持處于適當(dāng)?shù)剀浕臓顟B(tài)。順便提及的是，上述的熔融金屬3是在鋼坯2前進(jìn)的同時的測量過程中填充圍繞著鋼坯2的圓周的間隙的材料。此外，圓形固化材料201對鋼坯2的粘附強(qiáng)度并不大，因?yàn)楣袒牧?01是當(dāng)滾燙的熔融金屬3與具有相對較低的溫度的鋼坯2接觸時迅速地轉(zhuǎn)動的固化材料。
另外，熔化缸211的缸孔211a的內(nèi)徑和鋼坯2的外徑之間的間隙形成為幾毫米以便鋼坯2中軟化的前端不會干涉到缸孔211a，其中鋼坯2在前進(jìn)的同時內(nèi)徑略微擴(kuò)大。因此熔融金屬3可以向后進(jìn)入到鋼坯的擴(kuò)大端的后面，而不會發(fā)生堵塞，這樣就避免了熔融金屬不能進(jìn)入的空間的存在，并且因此抑制了鋼坯2測量量的波動。這種現(xiàn)象可以通過假設(shè)如下的相反的現(xiàn)象很容易地理解，即鋼坯2擴(kuò)大的前端重復(fù)它的增長和破裂，并且因此與缸孔211a反復(fù)接觸或者分離。在這種相反的現(xiàn)象中，充當(dāng)活塞面積的推動面積實(shí)際上有波動。
這樣，在測量時當(dāng)鋼坯2前進(jìn)和推動熔融金屬3時，圓形固化材料201對鋼坯2和熔化缸211之間的間隙良好和穩(wěn)定地進(jìn)行密封。圓形固化材料201當(dāng)然不會允許空氣等侵入鋼坯2和熔化缸211之間的間隙，并且防止熔融金屬3向后流動，這還減少了鋼坯2運(yùn)動的摩擦阻力。這種圓形固化材料201的密封作用有效地利用輕金屬材料尤其是鎂合金的特性，即由于它的高系數(shù)的導(dǎo)熱率、較小的熱容和較小的潛熱而迅速地從固體變化成流體的相變特性。
上述的圓形固化材料201安全地密封熔融金屬3。因此這類熔化缸211可以在大尺寸注射成型機(jī)上采用，其中使用的鋼坯直徑比小尺寸注射成型機(jī)的要厚。
接下來，將描述與本發(fā)明的熔化缸11有關(guān)的其他部件的特征實(shí)施例。在下文的說明中，熔化缸11包括盡可能不是特定的第一熔化缸111和第二熔化缸211。
首先，參照與連接通道13b的布局定位和熔化缸11的安裝情況有關(guān)的圖1來描述這個實(shí)施例，該連接通道13b在位于熔化缸11前端上的端部塞子13中形成。連接通道13b形成為作為缸孔11a和端部塞子13的塞子部分的上部剪切塊之間的空間，以便在缸孔11a的上部打開。在這種情形下，通過水平地移走上部來形成所述剪切塊從而形成D形的剖面，或者例如將矩形凹槽切成鍵槽。包含熔化缸11的熔化設(shè)備10以大約3度的傾斜位置布置，并且前側(cè)較高。通過連接通道13b的這種配置，當(dāng)首先開始預(yù)備性的注射成型操作時，已經(jīng)封閉在熔化缸11內(nèi)部的空氣或者惰性氣體就可以被安全地清除。這是因?yàn)榭諝夂蜌怏w容易聚集在上部。此外測量還變得精確，因?yàn)樵跍y量過程之外的不希望的時刻熔融金屬3可能會溢出到注射套筒21的這種現(xiàn)象，通過連接通道13b和熔化缸11的傾斜位置這種配置而避免了。在這種情形下，包括注射套筒21和成型夾緊設(shè)備30以及熔化缸11的整個注射成型機(jī)布置成傾斜位置，并且后側(cè)較低會更好。
在這個實(shí)施例中，如果熔融金屬供給件15包括如圖5所示的打開和關(guān)閉設(shè)備就會更好。圖5是顯示了熔融金屬供給件15和它附近的結(jié)構(gòu)的放大剖視圖。在這個圖形中，打開和關(guān)閉設(shè)備70包括在材料供給孔15a的底部上形成的閥座15b、通過與閥座15b接觸或者分離來打開和關(guān)閉材料供給孔15a的閥桿71，以及例如用于驅(qū)動閥桿71向上和向下的液壓缸的閥桿驅(qū)動設(shè)備72。在閥桿71和材料供給孔15a之間，固定一個成為熔融金屬3的流動通道的間隙。液壓缸72固定在支架73上，并且閥桿71的上端通過聯(lián)結(jié)件74連接到液壓缸72的活塞桿72a。上述結(jié)構(gòu)的打開和關(guān)閉設(shè)備70通過僅僅在測量的時候打開材料供給孔15a來防止熔融金屬3在除了測量時間之外的意外時刻落下，因?yàn)槿廴诮饘?有時會粘附到材料供給孔15a的側(cè)壁上。另外，因?yàn)椴牧瞎┙o孔15a在它的底端附近打開和閉合，所以在材料供給孔15a中就不存在讓熔融金屬3可以粘附并且有時落下的側(cè)壁。這樣，打開和關(guān)閉設(shè)備70就保證了精確的測量。順便提及的是，在配設(shè)了這類打開和關(guān)閉設(shè)備70的情形下，注入孔17裝備在蓋子16上以便材料供給孔15a中的閥桿71不會冷卻下來。
在配設(shè)了這類打開和關(guān)閉設(shè)備70的情形下，可以在熔融金屬始終填滿閥桿71和材料供給孔15a之間的間隙的這種條件下執(zhí)行測量。在這種情形下，通過鋼坯2擠壓出(供給)熔融金屬3的起始時間和結(jié)束時間控制成與打開和關(guān)閉材料供給孔15a的操作的時間相符，其中該打開和關(guān)閉時間決定測量操作的開始和結(jié)束。通過上述的測量，可以更精確地控制測量。這是因?yàn)橛捎诓牧瞎┙o孔15a填滿了熔融金屬，材料供給孔15a和閥桿71中沒有發(fā)生溫度的下降，并且還避免了熔融金屬3粘附到側(cè)壁上。此外，可以實(shí)施另一種操作效果，即通過這種操作熔化缸11中的熔融金屬3的熔化效率提高。首先是避免了熔融金屬3的溫度下降，然而當(dāng)面向連接通道13b的熔融金屬3接觸惰性氣體時會發(fā)生所述溫度下降。其次是以前對熔化缸11中的鋼坯2的壓縮變成可能并且因此熔化變得較容易。
接著描述鋼坯供給設(shè)備40。圖6是顯示了鋼坯供給設(shè)備的剖視圖，沿著圖1的中央框架件90處的線X-X剖開。例如，這個設(shè)備包括裝載了多個排成隊的鋼坯2的給料器41、用于使鋼坯以對齊的狀態(tài)相繼落下的滑槽42、用于暫時抓住鋼坯并允許鋼坯一個接一個地落下的閘門設(shè)備43、以及用于保持使鋼坯與熔化缸11的軸向中心同中心的支架44。在給料器41中，布置了用于形成折回引導(dǎo)通道的隔板41以便使鋼坯2落下，而不會產(chǎn)生堆積。閘門設(shè)備43包括上段閘門和下段閘門這兩段閘門，即閘板43a和夾持件45，其中夾持件45是夾持器44的移動側(cè)。這種閘門設(shè)備43通過閘板43a和夾持件45的交替打開和關(guān)閉操作允許鋼坯2一個接一個地落下。參考數(shù)字43b表示液壓缸，例如用于使閘板43a向前和向后移動的氣缸。夾持器44包括一組夾持件45和46、例如為氣缸的液壓缸47和配置在滑槽42下方的引導(dǎo)件48，其中夾持件45和46通過從兩側(cè)夾住并且保留極小的間隙來夾持鋼坯2，液壓缸47打開或者閉合一側(cè)的夾持件45，并且引導(dǎo)件48在曲線引導(dǎo)表面上接收鋼坯2并且將它引導(dǎo)到夾持件46一側(cè)。在夾持件45和46的相對的側(cè)面上，直徑略大于鋼坯外徑的幾乎為半圓弧形凹槽45a和46a以如下的方式形成，即當(dāng)夾持件45閉合時凹槽45a和46a的中心與缸孔11a的中心對齊。因此從給料器41供給的鋼坯2通過夾持器44與缸孔11a的中心同中心地被夾持著。這種鋼坯供給設(shè)備40以排列的狀態(tài)夾持鋼坯2并且使鋼坯2一個接一個地下落。因此，鋼坯供給設(shè)備并不限于上述的實(shí)施例，只要它能夠起到如上所述的作用即可。順便提及的是，鋼坯2可以在機(jī)外以較低的溫度初步加熱而用于表面除濕。
接著描述鋼坯插入設(shè)備50。例如，如圖1所示，這種設(shè)備包括液壓缸51、由液壓缸51控制而向后和向前運(yùn)動的活塞桿52以及與活塞桿的一端形成為整體的推桿52a。推桿52a的最大運(yùn)動行程設(shè)置成遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋼坯2的總長。推桿52a與每個測量過程的一次噴射的注射量相對應(yīng)地間歇地前進(jìn)。推桿52a的位置和速度由位置檢測設(shè)備例如圖中未示出的線性標(biāo)尺來檢測，并且反饋給圖中未示出的控制設(shè)備。
在補(bǔ)充的時候，上述的鋼坯插入設(shè)備50使推桿52a向后移動的距離大于鋼坯2的總長從而保證鋼坯2的空間。然后鋼坯插入設(shè)備50將鋼坯2插進(jìn)熔化缸11同時推進(jìn)推桿52a。在測量過程的時候，鋼坯插入設(shè)備50使推桿52a間歇前進(jìn)并且向注射套筒21供給特定量的熔融金屬3，其中一次前進(jìn)所供給的量對應(yīng)于一次噴射的注射量。這種類型的鋼坯插入設(shè)備50并不限于液壓缸的驅(qū)動設(shè)備，只要保證推桿52a的上述操作即可，因此可以是已知的電驅(qū)動設(shè)備，該電驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動推桿52a利用滾珠絲桿等將伺服馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動。
現(xiàn)在參照圖1詳細(xì)地描述用于組合成上述的熔化設(shè)備10的柱塞注射設(shè)備20中的每個部件。這些部件并不限于例如下面所述的，因?yàn)樗鼈冊诶涫覊鸿T機(jī)的傳統(tǒng)注射裝置中是很常見的。
首先，描述柱塞注射設(shè)備20的總體結(jié)構(gòu)。用于將注射套筒21連接到柱塞驅(qū)動設(shè)備60的連接件64是圓柱形件并且在接近前側(cè)的位置處具有屏壁64a。屏壁64a具有通孔，其中柱塞22幾乎沒有間隙地裝配進(jìn)通孔中，并且收集盤65可拆卸地配設(shè)在屏壁64a前側(cè)的下面從而為熔融金屬3的泄漏做好準(zhǔn)備。同樣，用于注入惰性氣體的注入孔64b配設(shè)在連接件64的上側(cè)。具有這種類型的結(jié)構(gòu)的連接件64在注射套筒21和屏壁64a之間配設(shè)有空間66。使用這種結(jié)構(gòu)，即使從注射套筒21的基座端部泄漏出來很少量的熔融金屬3，這些也會被收集在收集盤65中。而且因?yàn)槎栊詺怏w被注入這個空間66內(nèi)，所以殘留在柱塞22和基座端側(cè)套筒孔2la之間的間隙中的空氣就被清除了。這種類型的清除保證了用于防止材料氧化的有利環(huán)境，特別是在鎂成型的情況下。惰性氣體的供應(yīng)量可以是很少量的，因?yàn)闅怏w僅僅供入空間66中和注射套筒21與柱塞22之間的微小間隙中。
接下來，描述柱塞驅(qū)動設(shè)備60。例如，如圖1所示，這種設(shè)備包括液壓缸61、由液壓缸61控制而運(yùn)動的活塞桿62以及用于連接活塞桿62和柱塞22的聯(lián)結(jié)件63。插入注射套筒21中的柱塞22由液壓缸61的活塞桿62驅(qū)動在縱向方向上向前和向后運(yùn)動。柱塞22的位置由位置檢測設(shè)備例如未示出的線性標(biāo)尺來檢測并且由未示出的控制器控制，其中位置反饋給控制器。柱塞22可以后退的位置設(shè)置為位于材料供應(yīng)口21h后面并且它的最大行程提前設(shè)計成與注射裝置1的最大注射體積一致。這種類型的柱塞驅(qū)動設(shè)備60并不限于液壓缸的驅(qū)動設(shè)備，并且因此可以是電驅(qū)動設(shè)備，其中驅(qū)動設(shè)備60驅(qū)動柱塞22利用滾珠絲桿等將伺服馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動。
柱塞22配設(shè)有直徑比注射套筒21的內(nèi)徑略薄的頭部22a和直徑比頭部22a略薄的軸部22b。頭部22a也具有配設(shè)在它的周圍的活塞環(huán)(未顯示)。
在測量過程中這種類型的柱塞驅(qū)動設(shè)備60使柱塞22后退到材料供應(yīng)口21h的后面，并且在完成測量之后使柱塞22前進(jìn)并且具有一定的注射速度和注射量。然后驅(qū)動設(shè)備60在需要時來控制夾持力。
使用本發(fā)明的如上構(gòu)成的注射裝置1，根據(jù)以下來執(zhí)行注射成型操作。為了易于理解，首先描述實(shí)際的噴射成型操作。在這種成型操作開始之前，多個鋼坯2已經(jīng)提前供入熔化缸11中并且與幾次噴射的注射量相等的熔融金屬3已經(jīng)固定在熔化缸11的向前側(cè)。在這種狀態(tài)下，首先執(zhí)行測量操作。首先，柱塞22后退到超過材料供應(yīng)口21h，然后推桿52使鋼坯2前進(jìn)特定的量。在配設(shè)了打開和關(guān)閉設(shè)備70的情形下，同時開始閥桿71的打開操作。通過上述的測量操作，用于一次噴射的熔融金屬3經(jīng)由熔融金屬供給件15從熔化缸10傳送到注射套筒21。通常，這種操作是在已經(jīng)在上述操作中成型的成型制品取出并且半模被夾緊之后進(jìn)行的。在測量的這個時候，熔融金屬3的壓力決不會變得很高，因?yàn)槿廴诮饘俟┙o件15的材料供給孔15a打開了。因此，通過上述的擴(kuò)徑密封件或者圓形固化材料密封層將熔融金屬3安全地密封。特別地，在配設(shè)了打開和關(guān)閉設(shè)備70并且材料供給孔15a始終充滿熔融金屬3的情形下，同時進(jìn)行閥桿71的打開操作。因此熔融金屬的壓力不會變得特別高。
在注射套筒21中測量的熔融金屬3通過加熱帶23保持在熔融狀態(tài)。這時，惰性氣體防止熔融金屬的氧化。接下來，柱塞22向前移動并且將用于一次噴射的熔融金屬噴射進(jìn)空腔34，就同傳統(tǒng)的一樣。接下來，進(jìn)行成型制品的傳統(tǒng)的冷卻，并且打開模子的另一個半部，然后取出成型制品。接下來，半模重新閉合并且然后通過上述的方法開始測量。在測量的每個時刻被消耗的熔化缸11中的熔融金屬3在下一個測量開始之前被熔化并且進(jìn)行補(bǔ)充。
每次重復(fù)如上所述的測量，鋼坯2間歇地向前移動。當(dāng)已經(jīng)完成了用于一個鋼坯的熔融金屬的注射時，就補(bǔ)充鋼坯2。在推桿52a的位置檢測器檢測到推桿52a已經(jīng)前進(jìn)的距離大于一個鋼坯的總長之后開始這種補(bǔ)充操作。首先，鋼坯插入設(shè)備50使推桿52a后退大于鋼坯2總長的距離，并且保證用于供給鋼坯2的熔化缸11后面的空間。接下來，鋼坯供給設(shè)備40向熔化缸11的后部補(bǔ)充一個鋼坯2，并且然后鋼坯插入設(shè)備50將鋼坯2推進(jìn)熔化缸11從而完成補(bǔ)充操作。這時，上述的擴(kuò)徑密封件或者圓形固化材料密封層防止空氣滲入到熔化缸11中的熔融金屬3以及熔融金屬3的向后流動。而且，因?yàn)殇撆?的側(cè)表面和圓周表面拋光成光滑的，所以沒有空氣隨著鋼坯一起進(jìn)入。因此一旦已經(jīng)完成清除，空氣就不會侵入熔化缸11。
接下來，描述在上述的實(shí)際注射成型操作之前的預(yù)備性步驟的操作。首先，噴射惰性氣體用于清除熔化缸11中的空氣。接下來，提前裝入給料器41的鋼坯2通過鋼坯供給設(shè)備40供給到熔化缸11的后部，并且通過鋼坯插入設(shè)備50插入到熔化缸11。在這個初始階段，多個鋼坯2接連地插入直到它們填滿熔化缸11時為止。插入的鋼坯2從它的向前部分的前端開始熔化同時通過加熱帶12a至12d加熱并且在熔化缸11中被向前擠壓。在最后確保熔融金屬3用于多次噴射的注射量之后，熔融金屬3被傳送進(jìn)注射套筒21，同時柱塞22后退并且推桿52前進(jìn)。在熔融金屬3供入注射套筒21之后就執(zhí)行與上述的注射操作相對應(yīng)的操作，并且首先清除在形成熔融金屬3時混進(jìn)熔化缸11的空氣或者惰性氣體。在這種清除完成以后，重復(fù)多次預(yù)備性的成型操作并且調(diào)整成型條件然后完成成型之前的預(yù)備性的操作。
如上所述的本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的要旨可以進(jìn)行各種修改，并且這些修改不脫離所附權(quán)利要求的范圍。特別地，就具體設(shè)備而言，基本功能與本發(fā)明的要旨一致的這種設(shè)備包括在本發(fā)明中。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，本發(fā)明的冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置使鑄造材料可以以鋼坯的形式進(jìn)行供給，雖然采用了傳統(tǒng)的柱塞注射設(shè)備。因此本發(fā)明的注射裝置易于進(jìn)行材料的處理并且實(shí)現(xiàn)了鑄造材料的高效熔化和測量，同時繼承了冷室壓鑄機(jī)的注射特性并且使熔化設(shè)備的爐子變得沒有必要。此外，本發(fā)明的注射裝置通過本身的簡化而易于處理并且使維護(hù)工作比較容易。
權(quán)利要求
1.一種冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置(1)，它將輕金屬材料的熔融金屬供給到注射套筒(21)的材料供應(yīng)口(21h)并且具有通過柱塞(22)注射所述熔融金屬的柱塞注射設(shè)備(20)，包括(a)熔化所述輕金屬材料的熔化設(shè)備(10)，和將熔融金屬從所述熔化設(shè)備注入到所述柱塞注射設(shè)備的熔融金屬供給件(15)；(b)其中，所述熔化設(shè)備還包括，通過供給短圓柱形桿狀的鋼坯(2)型的所述輕金屬材料來補(bǔ)充成型金屬的鋼坯供給設(shè)備(40)；鋼坯插入設(shè)備(50)，它位于所述鋼坯供給設(shè)備后面，并且具有用于將所述補(bǔ)充的鋼坯向前移動或者后退超過所述鋼坯總長的距離的推桿(52a)，以及位于所述鋼坯供給設(shè)備前面的熔化缸(11)，用于容納由所述推桿向前移動的所述多個鋼坯，并且用于使所述鋼坯從前端熔化從而形成幾次噴射的熔融金屬(3)；(c)其中，所述熔融金屬供給件還包括，用于從所述熔化缸的缸孔(11a)的前端將所述熔融金屬注入到所述注射套筒的所述材料供應(yīng)口的材料供給孔(15a)；并且(d)其中，所述熔化設(shè)備通過經(jīng)由所述推桿推動所述鋼坯并且在所述柱塞注射設(shè)備使所述柱塞后退之后，通過向注射套筒供給一次噴射的熔融金屬來測量所述熔融金屬。
2.一種如權(quán)利要求1所述的冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置，其特征在于，所述注射裝置的所述熔化缸包括如下的第一熔化缸(111)，即除了所述第一熔化缸的基座側(cè)之外的缸孔(111b)的大部分具有能使所述缸孔的大部分與所述鋼坯未熔化前端的擴(kuò)大側(cè)表面(2a)接觸并且具有防止所述熔融金屬向后流動程度的內(nèi)徑，并且所述第一熔化缸的所述基座側(cè)的缸孔(111c)具有比所述鋼坯外徑略大的直徑。
3.一種如權(quán)利要求1所述的冷室壓鑄機(jī)中的所述注射裝置的所述熔化設(shè)備，包括(a)冷卻所述鋼坯的冷卻件(214)，固定在所述冷卻件前面的第二熔化缸(211)；和位于所述第二熔化缸和所述冷卻件之間的冷卻套筒(212)；(b)其中，所述冷卻件具有比所述鋼坯的外徑略大的通孔(90b)并且具有圍繞著所述通孔的冷卻管(90d)；(c)其中，所述第二熔化缸的缸孔(211a)的大部分形成為具有不會允許所述缸孔的大部分與所述鋼坯的所述前端接觸的內(nèi)徑；并且(d)其中，所述冷卻套筒具有通過冷卻所述熔融金屬而在所述鋼坯外周上產(chǎn)生所述熔融金屬的圓形固化材料(201)的圓形凹槽(212a)。
4.一種如權(quán)利要求1所述的冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置，其特征在于，所述注射裝置的所述熔融金屬供給件的材料供給孔經(jīng)由連接通道(13b)通向所述熔化缸的缸孔，該連接通道(13b)在所述熔化缸的缸孔上部打開，并且所述熔化缸布置成其中前部分處于位置較高的傾斜姿勢。
5.一種如權(quán)利要求1所述的冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置，其特征在于，在所述熔化設(shè)備和所述柱塞注射設(shè)備之間配設(shè)有這種打開和關(guān)閉設(shè)備(70)，它包含通過在所述材料供給孔中向上和向下運(yùn)動而用于打開和關(guān)閉所述材料供給孔底端的閥桿(71)，以及用于僅僅在測量的時候打開所述閥桿的閥桿驅(qū)動設(shè)備(72)。
6.一種如權(quán)利要求5所述的冷室壓鑄機(jī)中的所述注射裝置中使用的測量方法，其特征在于，所述熔融金屬以如下的方式被測量，即所述熔融金屬始終保存在所述材料供給孔中，并且?guī)缀跬瑫r執(zhí)行所述材料供給孔的打開和關(guān)閉操作以及所述推桿的擠出操作。
全文摘要
一種冷室壓鑄機(jī)中的注射裝置，其中注射裝置的熔化設(shè)備(10)包括用于補(bǔ)充鋼坯(2)型的輕金屬材料的鋼坯供給設(shè)備(40)、用于從鋼坯前端熔化鋼坯并且形成用于幾次噴射的熔融金屬(3)的熔化缸(11)、用于將鋼坯插入熔化缸的插入設(shè)備(50)以及柱塞注射設(shè)備(20)，其中用于一次噴射的熔融金屬的量經(jīng)由熔融金屬供給件(15)的打開和關(guān)閉設(shè)備(70)進(jìn)行測量并且從熔化設(shè)備供給到柱塞注射設(shè)備。特別地，通過具有擴(kuò)徑的鋼坯的一部分的側(cè)表面(2a)與缸的孔(111a)的接觸，或者通過在冷卻套筒(212)中的圓形凹槽(212a)中形成的圓形固化材料(201)與鋼坯的接觸，來實(shí)現(xiàn)熔化缸中熔融金屬的密封。注射裝置可以用于以更高的效率來供給并且熔化輕金屬材料例如鎂合金材料，并且以更高的精度測量熔融金屬的量。
文檔編號B22D17/10GK1711145SQ20038010343
公開日2005年12月21日 申請日期2003年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月18日
發(fā)明者藤川操 申請人:沙迪克普拉斯泰克株式會社