專利名稱：一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擠壓鑄造，具體是指一種利用電磁力作用將液態(tài)金屬充填模具型腔的 間接擠壓鑄造方法及其裝置。
背景技術(shù)：
擠壓鑄造也稱液態(tài)模鍛，該工藝是將一定的液態(tài)或半固態(tài)金屬澆入模具型腔，通 過(guò)擠壓沖頭以一定的擠壓力作用于液態(tài)金屬上，使之充分結(jié)晶、凝固和成形，從而獲 得所需形狀零件的一種材料凈精確成形方法。用這種工藝方法使液態(tài)金屬在高壓下凝 固，能獲得可熱處理的高致密鑄件。其中間接擠壓鑄造可以生產(chǎn)大型、復(fù)雜、尺寸精 確的零件，代表著擠壓鑄造的主要發(fā)展方向。
現(xiàn)行的間接擠壓鑄造成形方法，由于主要采用人工將液態(tài)金屬澆入壓室的澆注方 式(《鋁合金支架間接擠壓鑄造的研究》，特種鑄造及有色合金，2006 ， 26(8): 492~495)，存在如下明顯的缺點(diǎn)與不足
1) 用澆勺從坩堝中盛取金屬熔體從壓室口澆注，液態(tài)金屬暴露在空氣中，易氧 化，且難以準(zhǔn)確控制液態(tài)金屬的澆注量；
2) 液態(tài)金屬?gòu)纳现料碌貪踩雺菏遥菀自斐蓺怏w和夾雜物的巻入；
3) 在上、下模具打開(kāi)狀態(tài)下進(jìn)行澆注，從澆注到擠壓的時(shí)間間隔較長(zhǎng)，熔體不 均勻，容易造成偏析，且液態(tài)金屬的溫度下降速度快，易氧化吸氣；
4) 為了防止壓射前液態(tài)金屬溫度下降導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷，需要提高其熔煉溫度， 或者額外增加壓室加熱系統(tǒng)，能量消耗大。
中國(guó)發(fā)明專利ZL2003 10111172.8在利用立式壓力機(jī)進(jìn)行間接擠壓鑄造過(guò)程 中，設(shè)計(jì)了一種壓室側(cè)定量澆注裝置。液態(tài)金屬能通過(guò)此澆注裝置和澆口滑塊進(jìn)入壓 室，澆注完畢后澆口滑塊可關(guān)閉壓室。采用這種澆注方式能使?jié)沧⑦^(guò)程不受開(kāi)、合模 影響，從而提高生產(chǎn)效率。但是用該裝置澆注時(shí)，液態(tài)金屬利用重力從高處澆入壓室， 仍然容易造成氣體和夾雜物的巻入；壓室需要存儲(chǔ)所有的液態(tài)金屬，當(dāng)生產(chǎn)大型零件 時(shí)，擠壓沖頭運(yùn)動(dòng)距離很長(zhǎng)，會(huì)增加壓室和擠壓沖頭之間的摩擦和磨損，降低了兩者 的使用壽命
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種質(zhì)量好、效率高、成形穩(wěn) 定的利用電磁力充型的間接擠壓鑄造成形方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于為實(shí)現(xiàn)利用電磁力充型的間接擠壓鑄造成形方法設(shè)計(jì)一 個(gè)專用裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下措施-
一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造方法是利用電磁力通過(guò)傳輸管道將液態(tài)金 屬引入壓室充填部分模具型腔，當(dāng)模具型腔內(nèi)的液態(tài)金屬達(dá)到預(yù)定量時(shí)，停止液態(tài)金 屬傳輸；擠壓沖頭上行推動(dòng)液態(tài)金屬填充模具型腔中未充滿部分，擠壓沖頭繼續(xù)上行 對(duì)液態(tài)金屬進(jìn)行擠壓成形，同時(shí)傳輸管道內(nèi)的液態(tài)金屬在反向電磁力作用下流回保溫 爐。
當(dāng)擠壓沖頭上行進(jìn)行擠壓成形時(shí)，所述擠壓沖頭行程不小于傳輸管道的出口高 度；擠壓沖頭的一側(cè)密封住傳輸管道的出口。
實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求所述的一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造成形方法的裝置是 由保溫爐、電磁泵、傳輸管道、壓室、擠壓沖頭、定模具板、定模具、動(dòng)模具、動(dòng)模 具墊塊、頂出系統(tǒng)和動(dòng)模具板所組成；它們之間及其與鑄造機(jī)之間的聯(lián)接關(guān)系如下 保溫爐、傳輸管道、壓室和模具型腔依次聯(lián)接并相通；電磁泵安裝在保溫爐出口與傳 輸管道入口的聯(lián)接處；擠壓沖頭動(dòng)配合安裝與壓室內(nèi)，壓室、定模具和動(dòng)模具構(gòu)成模 具型腔；定模具與定模具板相連接，動(dòng)模具、動(dòng)模具墊塊和動(dòng)模具板相連接，擠壓沖 頭與鑄造機(jī)壓射系統(tǒng)相連接。
所述擠壓沖頭的高度不小于傳輸管道的出口高度。
本發(fā)明裝置用于立式間接擠壓鑄造時(shí)，壓室與定模具板和定模具相連接；動(dòng)模具 板與鑄造機(jī)哥林柱連接。
本發(fā)明裝置用于水平間接擠壓鑄造時(shí)，壓室與定模具、動(dòng)模具相連接；定模具板、 動(dòng)模具板均與鑄造機(jī)哥林柱相連接。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)
1、 由于本發(fā)明利用電磁力充型的間接擠壓鑄造的方法簡(jiǎn)便、避免了擠壓鑄造過(guò)程 人工澆注，提高了成形的自動(dòng)化程度、穩(wěn)定性和效率，并且還有效地提高了間接擠壓 鑄造的產(chǎn)品質(zhì)量。
2、 液態(tài)金屬通過(guò)封閉的傳輸管道傳輸，與傳統(tǒng)的澆注、充型方法相比，大大減少 了液態(tài)金屬的氧化和吸氣。3、 本發(fā)明的方法可通過(guò)調(diào)整電磁泵的電流強(qiáng)度，精確控制液態(tài)金屬的流速和流量， 實(shí)現(xiàn)擠壓鑄造零件的定量化。
4、 本發(fā)明的方法在電磁力作用下充填模具型腔，液態(tài)金屬傳輸平穩(wěn)，有利于熔體 均勻化，避免偏析等生成。
5、 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)電磁力充型的間接擠壓鑄造方法設(shè)計(jì)的專用裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧 妙，由于擠壓沖頭6的高度不小于傳輸管道4的出口高度，在實(shí)施擠壓成形過(guò)程中，
能使擠壓沖頭的一側(cè)順利密封住傳輸管道的出口，同時(shí)改變電磁泵的電流方向，使傳 輸管道內(nèi)的液態(tài)金屬進(jìn)行回流，提高了生產(chǎn)效率。
6、 由于本發(fā)明采用電磁力傳輸液態(tài)金屬先充填部分模具型腔，因此壓室僅需要存 儲(chǔ)擠壓鑄造的部分液態(tài)金屬，擠壓鑄造過(guò)程擠壓沖頭運(yùn)動(dòng)距離大大縮短，可以減少其 和壓室相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的摩擦與磨損，可提高了兩者的使用壽命。


圖1為一種利用電磁力充型的立式間接擠壓鑄造裝置的結(jié)構(gòu)示意其中1—保溫爐；2—電磁泵；3—液態(tài)金屬；4一傳輸管道；5—壓室；6—擠壓 沖頭；7—定模具板；8—定模具；9—模具型腔；10—?jiǎng)幽＞?；ll一動(dòng)模具墊塊；12 一頂出系統(tǒng)；13—?jiǎng)幽＞甙澹?4—鑄造機(jī)哥林柱。
圖2為一種利用電磁力充型的水平間接擠壓鑄造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造方法的電磁力充填型腔過(guò)程示意圖； 圖4為一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造方法的擠壓成形與液態(tài)金屬回流過(guò)程 示意圖。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)如下實(shí)施例結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 僅限于此。 實(shí)施例一
采用本發(fā)明生產(chǎn)鋁合金支架。
本實(shí)施例的鑄造機(jī)為16000KN的立式鑄造機(jī)(型號(hào)LY-1600)，電磁泵系統(tǒng)為 EMPS-LC，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的電磁力充型的立式間接擠壓鑄造的裝置具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。該裝置是由保溫爐1、電磁泵2、傳輸管道4、壓室5、擠壓沖頭6、定模具板7、 定模具8、動(dòng)模具IO、動(dòng)模具墊塊ll、頂出系統(tǒng)12和動(dòng)模具板13所組成；它們之間 及其與鑄造機(jī)之間的聯(lián)接關(guān)系如下保溫爐l、傳輸管道4、壓室5和模具型腔9依次聯(lián)接并相通；電磁泵2安裝在保溫爐1出口與傳輸管道4入口的聯(lián)接處；擠壓沖頭6 動(dòng)配合安裝與壓室5內(nèi)，壓室5、定模具8和動(dòng)模具10構(gòu)成模具型腔9;定模具8與 定模具板7相連接，動(dòng)模具IO、動(dòng)模具墊塊11和動(dòng)模具板13相連接，擠壓沖頭6與 鑄造機(jī)壓射系統(tǒng)相連接，壓室5與定模具板7和定模具8相連接；動(dòng)模具板13與鑄造 機(jī)哥林柱14連接。
本實(shí)施例電磁力充型的間接擠壓鑄造的裝置設(shè)定傳輸管道4的高度為60mm;擠 壓沖頭6的高度為135mm。 本實(shí)施例的工藝流程為
閉合模具—對(duì)模具施加鎖模力—電磁力傳輸液態(tài)金屬充填部分模具型腔—擠壓沖
頭推動(dòng)液態(tài)金屬充填模具型腔內(nèi)未充滿部分—擠壓沖頭擠壓成形且傳輸管道內(nèi)液態(tài)金 屬回流—保壓至凝固完畢—解除模具鎖定并打開(kāi)模具—頂出系統(tǒng)頂出鑄件。
工藝流程包括如下步驟和工藝條件
1) 預(yù)熱模具至280。C;
2) 清理定模具和動(dòng)模具表面、噴涂料；
3) 利用鑄造機(jī)合模油缸閉合模具，對(duì)模具施加鎖模力；
4) 啟動(dòng)電磁泵，利用電磁力傳輸液態(tài)金屬充填模具型腔，通過(guò)電流強(qiáng)度調(diào)節(jié)控 制鋁合金液充型速度，其過(guò)程如圖3所示，將保溫爐1中的液態(tài)金屬3即鋁合金液通 過(guò)傳輸管道4引入壓室5并填充部分模具型腔9，其中電磁泵2中電流強(qiáng)度在80 300A 范圍調(diào)節(jié)；
5) 利用鑄造機(jī)壓射油缸推動(dòng)擠壓沖頭6上行，推動(dòng)鋁合金液3填充模具型腔9 中未充滿部分，擠壓沖頭6繼續(xù)上行對(duì)鋁合金液3進(jìn)行擠壓成形，擠壓沖頭總行程 95mm;此時(shí)擠壓沖頭6的一側(cè)密封住傳輸管道4的出口 ，改變電磁泵的電流方向，并 將電流在60 100A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，產(chǎn)生的反向電磁力將傳輸管道4中的鋁合金液3引 回保溫爐1,擠壓成形與液態(tài)金屬回流過(guò)程如圖4所示；
6) 保持?jǐn)D壓力至鑄件完全凝固后，鑄造機(jī)壓射油缸回程，帶動(dòng)擠壓沖頭6復(fù)位；
7) 鑄造機(jī)合模油缸回程，提起動(dòng)模具板13、動(dòng)模具10和鑄件；
8) 頂出系統(tǒng)12下行打落鑄件；
9) 從第二步開(kāi)始重復(fù)上述步驟，進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。 實(shí)施例二采用本發(fā)明生產(chǎn)鋁合金輪轂。
本實(shí)施例的鑄造機(jī)為20000KN的水平鑄造機(jī)，電磁泵系統(tǒng)為EMPS-LC，實(shí)現(xiàn)電 磁力充型的水平間接擠壓鑄造方法的裝置具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。該裝置是由保溫爐1、 電磁泵2、傳輸管道4、壓室5、擠壓沖頭6、定模具板7、定模具8、動(dòng)模具IO、動(dòng) 模具墊塊ll、頂出系統(tǒng)12和動(dòng)模具板13所組成；它們之間及其與鑄造機(jī)之間的聯(lián)接 關(guān)系如下保溫爐l、傳輸管道4、壓室5和模具型腔9依次聯(lián)接并相通；電磁泵2安 裝在保溫爐1出口與傳輸管道4入口的聯(lián)接處；擠壓沖頭6動(dòng)配合安裝與壓室5內(nèi)， 壓室5與定模具8、動(dòng)模具10構(gòu)成模具型腔9;定模具8與定模具板7相連接，動(dòng)模 具10、動(dòng)模具墊塊11和動(dòng)模具板13依次連接；定模具板7、動(dòng)模具板13均與鑄造機(jī) 哥林柱14相連接，擠壓沖頭6與鑄造機(jī)壓射系統(tǒng)相連接。
本實(shí)施例電磁力充型的水平間接擠壓鑄造的裝置設(shè)定傳輸管道4的高度為80mm; 擠壓沖頭6的高度為230mm。
本實(shí)施例的工藝流程同實(shí)施例1
工藝流程包括如下步驟和工藝條件
1) 預(yù)熱模具至260。C;
2) 清理定模具和動(dòng)模具表面、噴涂料；
3) 利用鑄造機(jī)合模油缸閉合模具，對(duì)模具施加鎖模力；
4) 啟動(dòng)電磁泵，利用電磁力傳輸液態(tài)金屬充填模具型腔，通過(guò)電流強(qiáng)度調(diào)節(jié)控制 鋁合金液充型速度，其過(guò)程如圖3所示，將保溫爐1中的液態(tài)金屬3即鋁合金液通過(guò) 傳輸管道4引入壓室5并填充部分模具型腔9，其中電磁泵2中電流強(qiáng)度在80 300A 范圍調(diào)節(jié)；
5) 利用鑄造機(jī)壓射油缸推動(dòng)擠壓沖頭6上行，推動(dòng)鋁合金液3填充模具型腔9中 未充滿部分，擠壓沖頭6繼續(xù)上行對(duì)鋁合金液3進(jìn)行擠壓成形，擠壓沖頭總行程140mm; 此時(shí)擠壓沖頭6的一側(cè)密封住傳輸管道的出口，從而改變電磁泵的電流方向，并將電 流在90 120A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，產(chǎn)生的反向電磁力將傳輸管道4中的鋁合金液3引回保 溫爐l,擠壓成形與液態(tài)金屬回流過(guò)程如圖4所示；
6) 保持?jǐn)D壓力至鑄件完全凝固后，鑄造機(jī)壓射油缸回程，帶動(dòng)擠壓沖頭6復(fù)位；
7) 鑄造機(jī)合模油缸回程，打開(kāi)動(dòng)模具板13、動(dòng)模具13和鑄件；
8) 頂出系統(tǒng)12前行頂出鑄件；
9) 從第二步開(kāi)始重復(fù)上述步驟，進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。
權(quán)利要求
1、一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造方法，其特征在于該方法利用電磁力通過(guò)傳輸管道將液態(tài)金屬引入壓室充填部分模具型腔，當(dāng)模具型腔內(nèi)的液態(tài)金屬達(dá)到預(yù)定量時(shí)，停止液態(tài)金屬傳輸；擠壓沖頭上行推動(dòng)液態(tài)金屬填充模具型腔中未充滿部分，擠壓沖頭繼續(xù)上行對(duì)液態(tài)金屬進(jìn)行擠壓成形，同時(shí)傳輸管道內(nèi)的液態(tài)金屬在反向電磁力作用下流回保溫爐。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造方法，其特征在 于當(dāng)擠壓沖頭上行進(jìn)行擠壓成形時(shí)，所述擠壓沖頭(6)行程不小于傳輸管道(4) 的出口高度；擠壓沖頭(6)的一側(cè)密封住傳輸管道(4)的出口。
3、 實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求所述的一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造方法的裝置，其 特征在于該裝置是由保溫爐(1)、電磁泵(2)、傳輸管道(4)、壓室(5)、擠壓沖 頭(6)、定模具板(7)、定模具(8)、動(dòng)模具(10)、動(dòng)模具墊塊(11)、頂出系統(tǒng)(12) 和動(dòng)模具板(13)所組成；它們之間及其與鑄造機(jī)之間的聯(lián)接關(guān)系如下保溫爐(1)、 傳輸管道(4)、壓室(5)和模具型腔(9)依次聯(lián)接并相通；電磁泵(2)安裝在保溫 爐(1)出口與傳輸管道(4)入口的聯(lián)接處；擠壓沖頭(6)動(dòng)配合安裝在壓室(5) 內(nèi)，壓室(5)、定模具(8)和動(dòng)模具(10)構(gòu)成模具型腔(9);定模具(8)與定模 具板(7)相連接，動(dòng)模具(10)、動(dòng)模具墊塊(11)和動(dòng)模具板(13)相連接；擠壓 沖頭(6)與鑄造機(jī)壓射系統(tǒng)相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造裝置，其特征在于 采用立式間接擠壓鑄造時(shí)，壓室(5)與定模具板(7)和定模具(8)相連接；動(dòng)模具 板(13)與鑄造機(jī)哥林柱(14)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造裝置，其特征在于； 采用水平間接擠壓鑄造時(shí)，在合模狀態(tài)下壓室(5)與定模具(8)、動(dòng)模具(10)相連 接；定模具板(7)、動(dòng)模具板(13)均與鑄造機(jī)哥林柱(14)相連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造裝置，其 特征在于所述擠壓沖頭(6)的高度不小于傳輸管道(4)的出口高度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用電磁力充型的間接擠壓鑄造方法及其裝置。該方法利用電磁力通過(guò)傳輸管道將液態(tài)金屬引入壓室充填部分模具型腔，當(dāng)模具型腔內(nèi)的液態(tài)金屬達(dá)到預(yù)定量時(shí)，停止液態(tài)金屬傳輸；擠壓沖頭上行推動(dòng)液態(tài)金屬填充模具型腔中未充滿部分，擠壓沖頭繼續(xù)上行對(duì)液態(tài)金屬進(jìn)行擠壓成形，同時(shí)傳輸管道內(nèi)的液態(tài)金屬在反向電磁力作用下流回保溫爐。本發(fā)明方法簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、穩(wěn)定性好，專用裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙。液態(tài)金屬通過(guò)封閉的傳輸管道進(jìn)行傳輸與充型，減少了氧化和吸氣；流速和流量可控，實(shí)現(xiàn)擠壓鑄造的定量化；在擠壓成形的同時(shí)，使傳輸管道內(nèi)的液態(tài)金屬回流，提高了生產(chǎn)效率；減少了擠壓沖頭和壓室的摩擦與磨損，提高了兩者的使用壽命。
文檔編號(hào)B22D17/08GK101618450SQ20091004140
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者張衛(wèi)文, 張大童, 朱權(quán)利, 李元元, 羅宗強(qiáng), 趙海東, 明 邵, 陳維平 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)