使用鑄造和成形工具生產(chǎn)金屬部件的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使用鑄造和成形工具來生產(chǎn)金屬部件的方法，該方法包括如下步驟：將熔化的金屬合金鑄造到鑄造和成形工具(4)，其中，熔化物以第一壓力(P1)從上面傾倒入鑄造和成形工具(4)的基部(5)或容器(61)內(nèi)；對(duì)基部(5)和上部(6)之間的熔化物施加壓力，同時(shí)將該熔化物固化為部件，其中，以比第一壓力(P1)高的第二壓力(P2)對(duì)正在固化的熔化物加壓；當(dāng)熔化物至少大部分地固化而形成部件時(shí)，通過基部相對(duì)于上部的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來壓縮該部件，從而用比第二壓力(P2)高的第三壓力(P3)對(duì)該部件進(jìn)行壓縮。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)鑄造坯料的對(duì)應(yīng)裝置。
【專利說明】使用鑄造和成形工具生產(chǎn)金屬部件的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及借助于鑄造和成形工具生產(chǎn)金屬部件的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]從DE 10 2006 036 369 Al中可了解到制造高應(yīng)力部件的熔化、鑄造和壓制的方法。為此，將原材料引入到處于惰性氣體之下的封閉系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)行加熱、恪化和量化。然后，原料通過壓力腔輸入到鑄造模具的模具腔內(nèi)，原料在模具腔內(nèi)在提高的壓力之下固化，形成鑄造的微結(jié)構(gòu)。在固化之后，通過進(jìn)一步提高壓力，迫使部件的微結(jié)構(gòu)在變化的模具腔內(nèi)流動(dòng)，因此，至少部分地轉(zhuǎn)換為混捏的微結(jié)構(gòu)。在進(jìn)一步冷卻和打開模具之后，取出具有其最后尺寸的部件。
[0003]從DE 38 12 740 Al中可了解一種鑄造-鍛造-方法，其中，下部模具用于鑄造以及鍛造。下部模具與上部鑄造模具部分一起形成了鑄造腔，而且下部模具與上部模具一起形成了鍛造模具。采用該種方法，可快速地和需要較少的機(jī)加工地制造具有高尺寸精度和高強(qiáng)度的高質(zhì)量金屬部件。
[0004]從US 5 729 883 A中可了解一種由鋁合金制造盤形鍛造部件的方法，該盤形鍛造部件可作為用于車輛輪子的預(yù)成形件。該方法包括以下步驟:將材料鑄造到預(yù)定模具內(nèi)，以及其后將材料鍛造成鍛造部件。在鍛造過程中，變形程度不小于15%。
[0005]從DE 10 2011 119 643 Al中可了解一種借助于鍛造工藝過程來制造用于車輛輪子坯料的方法。鑄造步驟在鍛造過程之前執(zhí)行，其中，生產(chǎn)出鑄造坯料，該坯料的形狀不同于簡單的金屬圓柱。鑄造的坯料通過鍛造過程被壓制成最后形狀，并變形到最后坯料。鑄造可僅通過重力鑄造、低壓鑄造或沙鑄造來執(zhí)行。鍛造之后，最后坯料的外材料部分被輥壓，以便借助于流動(dòng)模制工藝來將輪輞鞍邊制成前輪緣法蘭和后輪緣法蘭。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出通過使用鑄造和成形工具來制造金屬部件的方法，該方法可容易地和成本有效地執(zhí)行，其保證最終部件具有高強(qiáng)度。該目的進(jìn)一步提出對(duì)應(yīng)的裝置，其具有簡單結(jié)構(gòu)，以致僅有低的加工成本，其能夠生產(chǎn)出具有良好強(qiáng)度特性的近終型的部件。
[0007]一個(gè)方案是使用鑄造和成形工具來生產(chǎn)金屬部件的方法，該方法包括如下步驟:
[0008]將熔化的金屬合金鑄造或澆鑄到鑄造和成形工具內(nèi)，其中，熔化金屬合金以第一壓力(PD從上方傾倒入鑄造和成形工具的基部或容器內(nèi)；對(duì)鑄造和成形工具基部和上部之間的熔化金屬合金施加壓力，同時(shí)固化該熔化的金屬合金，其中，以比第一壓力(PD高的第二壓力(P2)對(duì)正在固化的熔化的加壓；以及，當(dāng)熔化物至少大部分固化而形成部件時(shí)，通過基部和上部中的至少一個(gè)相對(duì)于基部和上部中的另一個(gè)移動(dòng)來壓縮該部件，其中，用比第二壓力(P2)高的第三壓力(P3)對(duì)該部件進(jìn)行壓縮。
[0009]該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，可在短時(shí)間內(nèi)制造成高強(qiáng)度的部件。鑄造之后施加壓力有利于形成小結(jié)晶的細(xì)微結(jié)構(gòu)。因?yàn)榈诙毫?P2)作用在熔化物上，相應(yīng)地因?yàn)槔涞纳喜肯鄬?duì)運(yùn)動(dòng)到基部內(nèi)，所以，在部件邊緣區(qū)域內(nèi)晶體生長受阻，生成的晶體連續(xù)地?cái)嗔殉奢^小的晶體。借助于其后以較高的第三壓力(P3)進(jìn)行壓縮，形成了材料的流動(dòng)，其中，材料中的孔閉合，阻止形成新的孔或使孔減到最少?？偟膩碚f，產(chǎn)生了具有高強(qiáng)度的細(xì)微結(jié)構(gòu)。壓力的施加可以小于1kN的力來進(jìn)行。在壓縮過程中，最好大于100kN的力施加到部件上。另一優(yōu)點(diǎn)是，因?yàn)閴嚎s的緣故，制造的部件具有近終型的形狀，這使得材料最佳的利用率。此外，用所述方法制成的產(chǎn)品具有高的尺寸精度和表面光潔度。由于用一個(gè)工具就可實(shí)施不同的加工步驟，所以工具的成本低。該方法特別適合于制造汽車的輪緣，其中，當(dāng)然也不排斥其它部件的制造。
[0010]作為制造部件的材料來說，可鍛造的合金是首選采用的，其中，不排斥鑄造合金的使用。像鋁、鎂和鈦那樣的輕金屬的金屬合金是作為首選材料使用的。
[0011]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，將熔化物鑄造或填充到由工具形成的模具腔內(nèi)可在標(biāo)準(zhǔn)壓力(PD下進(jìn)行，即模具腔內(nèi)為大氣壓力。這對(duì)將全部的熔化量放入工具的模具腔內(nèi)是最佳有效的。較佳地，在熔化物鑄造過程中，鑄造和成形工具的上部相對(duì)于基部保持在部分打開的位置中。換句話說，在鑄造過程中基部和上部還尚未完全關(guān)閉，但最好朝向彼此移動(dòng)，這樣，金屬的填充高度是基部所有流動(dòng)通道中的高度；在金屬合金以后的壓縮和流動(dòng)中，已經(jīng)固化的金屬不會(huì)面彼此接觸。金屬合金也可被指定為材料。
[0012]填充分別從填充容器或定量給料單元處發(fā)生，其中，要能夠提供制造要求部件所需的熔化物體積。熔化物填充到鑄造工具內(nèi)的過程，或在鑄造之后填充容器的重新填充過程，分別較佳地在傳感器控制下發(fā)生。鑄造最好以重力鑄造的形式發(fā)生，這意味著只使用熔化物的重力，從布置在上方的填充容器進(jìn)入到布置在下方的鑄造工具內(nèi)。然而，原理上來說，低壓鑄造也是可能的。過濾器可設(shè)置在填充容器和鑄造工具之間的流動(dòng)路徑內(nèi)，這減慢鑄造流動(dòng)，并因此導(dǎo)致熔化物流入基部內(nèi)光順的或恒定的流動(dòng)特性。過濾器例如可以鋼制的絲網(wǎng)形式提供，其可布置在填充容器的下端處。在填充容器的出口處，可設(shè)置冷卻單元，在熔化物從填充容器退出過程中冷卻單元可使熔化物冷卻。因此，在填充基部過程中，液體的金屬合金可已經(jīng)轉(zhuǎn)變到半固體狀態(tài)中。
[0013]熔化物鑄造到鑄造和成形工具內(nèi)可在惰性氣體氛圍中進(jìn)行。借助于惰性氣體氛圍，在鑄造過程中可防止形成不希望的氧化層。使用惰性氣體取決于百處理的合金。在形成氧化層的趨勢不強(qiáng)的合金中，可以放棄惰性氣體的使用。
[0014]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在鑄造過程中和/或鑄造之后，可將振動(dòng)引入鑄造和成形工具內(nèi)。因此，可形成改進(jìn)的具有高強(qiáng)度的微結(jié)構(gòu)。通過引入振動(dòng)，早期形成了晶體邊界，因此形成了相對(duì)較小的晶體。此外，較快地流入且恒定地在基部內(nèi)發(fā)生熔化物的上升，這對(duì)微結(jié)構(gòu)也具有有利的效果。
[0015]較佳地，上部的至少一部分比基部的至少一部分設(shè)置更低的溫度。這可適用于鑄造步驟和/或施加壓力步驟和/或壓縮步驟中的至少一個(gè)。由基部的溫度較高，相比比接觸上部的熔化物部分，流入基部內(nèi)的熔化物更長時(shí)間地保持在液態(tài)中。同時(shí)，在較冷的工具零件或工具部分處，發(fā)生材料快速淬火，這導(dǎo)致微結(jié)構(gòu)具有高的強(qiáng)度。相應(yīng)地，在工具內(nèi)部且沿基部方向固化開始于上部處。
[0016]基部或上部的至少局部部分最好加熱到一定的溫度，該溫度對(duì)應(yīng)于金屬合金的固相溫度的三分之二(2/3) 土固相溫度的25%。在鑄造之前，基部的加熱例如可發(fā)生在爐子內(nèi)。在鑄造過程中上部和基部之間的溫差例如可以超過200°C。
[0017]為了制造回轉(zhuǎn)對(duì)稱體，基部可具有基部和環(huán)形的外殼部分，其中，在固化過程中和/或在壓縮過程中，外殼部分最好設(shè)置在比基部低的溫度?；亢屯鈿げ糠挚梢惑w地形成，或形成為分離零件，它們?cè)谄浜蟊舜诉B接在一起。
[0018]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，對(duì)熔化物施加壓力發(fā)生在部件表層溫度(T2)處，該溫度低于金屬合金的液相線(TL)和/或高于固相線(TS) (TS〈T2〈TL)，其中，該過程通常還可在達(dá)到液相線(TL)之前開始，例如，在液相線上方3%處。關(guān)于這一點(diǎn)，部件表層溫度意味著這樣的溫度，它是部件在層區(qū)域內(nèi)或由熔化物正在固化或已經(jīng)固化的體表的溫度。固化從外部到內(nèi)部發(fā)生，于是，正在固化的部件在內(nèi)部的溫度高于邊緣層處。施加壓力的步驟在第二壓力(P2)下進(jìn)行，該壓力高于大氣壓，并例如可借助于作用在熔化物上的上部的重量來施加。該壓力導(dǎo)致正在固化的材料流動(dòng)，該過程由此也可被指定為流動(dòng)形成。在施加壓力之前，相應(yīng)地在施加壓力開始時(shí)，材料仍然是液體的。在施加壓力結(jié)束時(shí)，材料至少部分地是面團(tuán)似的，或從部件的邊緣層區(qū)域開始到部件內(nèi)部，材料具有混捏的微結(jié)構(gòu)。一旦上部朝向基部作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，便可發(fā)生壓力的施加。對(duì)于快速的過程來說，在該情形中有利地是，如果在不到10秒的時(shí)間內(nèi)實(shí)施壓力施加直至達(dá)到兩個(gè)工具部分彼此限定的第一距離。在達(dá)到該第一距離之后，可開始一段保持時(shí)間，直到分別地出現(xiàn)熔化物至少大部分固化以及存在半固態(tài)的金屬合金。
[0019]在壓縮步驟的過程中，在部件從熔化物至少大部分地固化之后，部件以增高的第三壓力(P3)作用，其也是由基部朝向上部的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，或反之亦然。這樣，該壓縮步驟也可被指定為后壓縮。至少大部分固化是指部件已經(jīng)從液態(tài)冷卻，使得該結(jié)構(gòu)至少介于液態(tài)和固態(tài)之間。材料在該已經(jīng)部分固化的狀態(tài)中具有揉捏的紋理。該狀態(tài)也被稱作半固
--τ O
[0020]壓縮步驟最好發(fā)生在部件表層溫度(Τ3)下，在施加壓力的過程中，該溫度低于金屬合金的溫度(Τ3〈Τ2)。執(zhí)行壓縮的溫度(Τ3)下邊界較佳地是金屬合金的固相線溫度(TS)的一半(T3>0.5TS)。部件的部分區(qū)域也可具有溫度(Τ3)之外的溫度。在壓縮過程中，分別使基部和/或上部的部件溫度可受到控制。借助于特別靠近鑄造-和成形工具內(nèi)壁安裝的溫度傳感器，便可確定溫度。通過到達(dá)上部朝向于基部相對(duì)運(yùn)動(dòng)的最終位置以及通過達(dá)到特殊的溫度，可較佳地限定成形過程的結(jié)束。
[0021]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，執(zhí)行壓縮步驟，這樣，由于壓縮使得部件相應(yīng)地經(jīng)歷變形，變形程度小于15%，特別是小于10%，更加特別地是小于5%。因?yàn)樽冃纬潭认喈?dāng)?shù)?，所以，變形速度很高，這對(duì)于制造時(shí)間有有利的影響。材料在壓縮過程中進(jìn)一步固化，因?yàn)樵趬毫κ┘又驴焖俚乩鋮s，該材料形成特別小的晶體，這導(dǎo)致高質(zhì)量的微結(jié)構(gòu)。
[0022]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過移動(dòng)基部，同時(shí)使上部保持靜止不動(dòng)，便可執(zhí)行壓縮步驟。然而，還有反向的運(yùn)動(dòng)學(xué)也是可能的。這意味著使基部保持靜止而移動(dòng)上部。還有，可構(gòu)思使兩個(gè)部分相對(duì)于彼此移動(dòng)。在壓縮過程中，鑄造過程中基部和上部之間存在的間隙完全閉合，或至少大部分閉合。通過使工具部分朝向彼此移動(dòng)，來壓縮在已經(jīng)固化區(qū)域下方的仍為液體或面團(tuán)狀的材料。這樣，可防止形成收縮腔、鼓吹孔或微孔，或至少使尺寸和數(shù)量減到最小。在壓縮過程中，內(nèi)腔可以被“壓出”部件外，由此，相應(yīng)地減小部件的體積。取決于工具部件和部件面積，這可以是在內(nèi)腔的20 %至80 %之間，相應(yīng)地是孔的20 %至80 %之間。當(dāng)使用鋁合金時(shí)，部件面積量可減小3%以上。實(shí)現(xiàn)具有改進(jìn)特征值的內(nèi)腔(相應(yīng)地孔)減小的部件。
[0023]作為壓縮之后的另一方法步驟，可以提供:完全固化部件的局部后-壓縮，其中，通過將鍛造工具移動(dòng)到鑄造-和成形工具的基部內(nèi)，來實(shí)現(xiàn)該后-壓縮，由此，部件至少在局部區(qū)域內(nèi)被鍛造工具進(jìn)一步壓縮，并因此塑性變形。
[0024]在局部后-壓縮過程中，比壓縮過程中大的力作用在部件上。在后-壓縮區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)生類似于鍛造的微結(jié)構(gòu)，其在以后可承受更高的載荷。這樣，后-壓縮也可被指定為鍛造加工。對(duì)于后-壓縮來說，鑄造-和成形工具的上部從基部提升起，然后，將鍛造工具移入基部內(nèi)。部件的局部區(qū)域，尤其是在運(yùn)行條件下經(jīng)受較高載荷的區(qū)域，發(fā)生塑性變形并被鍛造工具壓縮。因?yàn)榫植垮懺欤谶@些受高載荷的區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)帶有特別高強(qiáng)度的部件的微結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要的變形程度或強(qiáng)度，一個(gè)或多個(gè)鍛造工位都是可能的。在鍛造之后，部件具有近終型的形狀，于是，可降低像流動(dòng)成形或機(jī)加工那樣的后處理步驟的費(fèi)用。
[0025]較佳地執(zhí)行壓縮步驟和/或局部后-壓縮步驟，通過所述壓縮過程，即相應(yīng)的后-壓縮過程，使得部件變形，總的變形程度小于15%，較佳地小于10%，尤其是小于5%。這樣，部件接近于所要求的最后輪廓。
[0026]在局部后-壓縮之后，諸如部件或部件的部分區(qū)域的流動(dòng)成形或燙平的形成過程可作為另一方法步驟提供。借助于該形成過程，帶有底切的外部或內(nèi)部形狀可形成在先前已經(jīng)變形的部件上，如果根據(jù)具體情況而定，則在部分區(qū)域內(nèi)進(jìn)行后-鍛造。例如，回轉(zhuǎn)對(duì)稱部件的外殼部分可借助于流動(dòng)成形來形成為汽車的輪緣的輪輞凸緣。
[0027]在流動(dòng)成形之后，可接著實(shí)施其它的方法步驟，尤其是清除毛刺、形狀切割或機(jī)械后處理、質(zhì)量控制，比如像X-線檢查，和/或上清漆。
[0028]上述目的進(jìn)一步通過制造金屬部件的裝置來滿足，該裝置包括:帶有基部和上部的鑄造和成形工具；定量給料單元，熔化的金屬合金用該定量給料單元從上方送入鑄造和成形工具的基部或容器內(nèi)；至少在金屬合金鑄造到鑄造和成形工具內(nèi)的過程中，使基部和上部保持在相對(duì)于彼此的限定位置中；以及在基部和上部之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的施力機(jī)構(gòu)，以使從熔化金屬合金中至少部分地固化的部件發(fā)生變形。
[0029]有了該裝置，可達(dá)到如上述方法同樣的優(yōu)點(diǎn)，于是，要關(guān)心這些優(yōu)點(diǎn)可參照以上描述。
[0030]鑄造和成形工具也被稱作鑄造模具，其可根據(jù)模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)，以使鑄造的設(shè)立時(shí)間保持很短。若干個(gè)鑄造模具可布置在旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)上，使得可經(jīng)過若干個(gè)生產(chǎn)工位。在鑄造之前，鑄造模具可在一個(gè)工位內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，加熱到處理溫度。鑄造模具最好容納在保持或運(yùn)輸裝置內(nèi)，通過使用滾子傳輸器、鏈條傳輸器或皮帶傳輸器來對(duì)該裝置進(jìn)行運(yùn)輸設(shè)計(jì)。對(duì)于傳輸來說，借助于機(jī)器人或門式起重機(jī)來操作也是可能的。
[0031]保持或運(yùn)輸裝置這樣進(jìn)行構(gòu)造，使得基部和上部中的至少一個(gè)可沿著一軸線移動(dòng)，即，不是完全固定在保持或運(yùn)輸裝置內(nèi)。在軸線的另兩個(gè)反向上，所述基部和/或上部是固定的?？商貏e地形成壓力施加機(jī)構(gòu)，使得基部可相對(duì)于上部移動(dòng)，而上部保持靜止不動(dòng)。上部和/或基部可設(shè)置有冷卻單元和溫度傳感器，它們較佳地在鑄造之后連接起來。
[0032]基部也可被稱作下部模具，該基部較佳地一體形成。然而，替代地，也可用若干個(gè)分離部件組裝而后，然后它們?cè)谥圃爝^程中彼此不可以分離。較佳地，基部是回轉(zhuǎn)對(duì)稱地形成的?；康臉?gòu)造高度特別進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)上部關(guān)閉時(shí)，基部可容納全部液體金屬量。
[0033]至少一個(gè)零件，即，基部或上部，具有通道，使得對(duì)應(yīng)零件可設(shè)置在規(guī)定的溫度。這樣，基部和上部可分別在鑄造和固化過程中設(shè)置成不同溫度，這對(duì)固化行為并因此對(duì)固化的工件的微結(jié)構(gòu)有正面的效應(yīng)。
[0034]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，鑄造和形成工具的至少一個(gè)零件，即基部和/或上部，形成為無底切。這樣，軸向的移出是可能的。另一優(yōu)點(diǎn)是，該工具只需兩個(gè)零件?？墒÷詮较蚧瑝K。
[0035]較佳地，裝置還包括鍛造工具，當(dāng)上部從基部中移去時(shí)，該鑄造工具可移入鑄造和形成工具的基部內(nèi)。部件的局部區(qū)域可用鍛造工具進(jìn)行局部后-壓縮，這使得所述區(qū)域內(nèi)有特別高的強(qiáng)度。
[0036]根據(jù)另一實(shí)施例，可提供振動(dòng)機(jī)構(gòu)，利用該機(jī)構(gòu)可將振動(dòng)引入到鑄造和形成工具內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)特別良好的微結(jié)構(gòu)。在流動(dòng)特性不良的合金中，像鋁揉捏的合金那樣，這是特別有利的。
[0037]根據(jù)另一種改進(jìn)的實(shí)施例，可提供液體金屬定量給料單元，利用該單元可定量供給引入到鑄造和形成工具內(nèi)的熔化的金屬量。較佳地，該定量供料單元僅直接在鑄造過程之前和期間才具有通向基部的通路。溫度傳感器可設(shè)置在填充容器上或填充容器內(nèi)，利用該溫度傳感器可確定熔化物的溫度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]下面利用附圖來詳細(xì)描述優(yōu)選的實(shí)施例，附圖中:
[0039]圖1是第一實(shí)施例中使用鑄造和形成工具生產(chǎn)金屬部件的裝置的縱向剖視圖，
[0040]圖2是圖1的鑄造和形成工具基部的詳圖，
[0041]圖3是第二實(shí)施例中使用鑄造和形成工具生產(chǎn)金屬部件的裝置的縱向剖視圖，
[0042]圖4是在鑄造過程中(SlO)第三實(shí)施例中使用鑄造和形成工具生產(chǎn)金屬部件的裝置的縱向剖視圖，
[0043]圖5是圖4的鑄造和形成工具基部的詳圖，
[0044]圖6是在壓縮過程中(S30)另一實(shí)施例中使用鑄造和形成工具生產(chǎn)金屬部件的裝置的縱向剖視圖，
[0045]圖7示出了在局部后-壓縮過程中(S40)根據(jù)圖6的裝置，其中已移去上部并放上鍛造工具，
[0046]圖8示出了方法步驟SlO至S50借助于鑄造和形成工具來生產(chǎn)金屬部件的根據(jù)本發(fā)明的方法，以及
[0047]圖9是根據(jù)圖8的方法制造部件的金屬合金的狀態(tài)圖(相圖)。

【具體實(shí)施方式】
[0048]下面一起來描述圖1至9。在圖1至4中，圖中示出在第一實(shí)施例中用于生產(chǎn)金屬部件的根據(jù)本發(fā)明的裝置2，在圖5和6中，圖中示出修正的第二實(shí)施例。圖7和8示出對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)方法，相應(yīng)地示出用于生產(chǎn)的金屬合金的狀態(tài)圖(相圖)。
[0049]在描述中，由于工具用于主題彼此不同的方法步驟，因此選用一般性的術(shù)語:基部5和上部6以及鑄造和形成工具4。因此，根據(jù)鑄造和/或成形的使用情況，術(shù)語鑄造、鑄造模具、模具、成形零件、下部模具、上部模具、基部也可被用來指代鑄造和形成工具及其主要部件。
[0050]裝置2包括帶有定量給料容器31的填充-和定量給料單元3，以及帶有基部5和上部6的鑄造和形成工具4。加熱-或熔化裝置(未示出)可布置在定量給料單元3的前面，定量給料單元3用來計(jì)量液體金屬并將液體金屬填充到成形工具4內(nèi)。金屬熔化物通過饋送通道7從熔化裝置饋送到定量給料容器31內(nèi)。圖1示出填充有熔化的液體金屬的熔化物9的定量給料容器31。定量給料容器31形成為漏斗形并在其下端處具有饋送管10，該饋送管10具有出口開口 11。為了按照需要有選擇地打開或關(guān)閉饋送管10，將出口閥12設(shè)置在定量給料容器31內(nèi)，于是，可選地使熔化物可從定量給料容器流入布置在下面的鑄造和形成工具4內(nèi)，或可中斷流動(dòng)。為了確定出口閥12的位置，設(shè)置了控制傳感器13，該傳感器與控制單元可操作地連接，用以控制該出口閥12。出口閥12和出口開口 11可用陶瓷或Triamet來制造。
[0051]此外，填充液位控制單元14設(shè)置在定量給料容器31內(nèi)，其可確定代表填充液位的信號(hào)，并將所述信號(hào)傳輸?shù)娇刂茊卧Ｒ虼嗽谔畛溥^程中或填充之前可測量液體金屬量。此夕卜，設(shè)置溫度傳感器15，其構(gòu)造成確定代表金屬溫度的信號(hào)，其中，所述溫度信號(hào)也由控制單元進(jìn)行處理。定量給料容器31中的填充溫度理想地在鑄造過程所必須的溫度之上。
[0052]此外，裝置2包括惰性氣體單元16，利用該單元惰性氣體可通過饋送管17饋送到定量給料單元3內(nèi)。借助于在定量給料單元3中產(chǎn)生惰性氣體氛圍，可防止形成不理想的氧化層。在惰性氣體氛圍中執(zhí)行該過程是可選的，并可依據(jù)合金來使用。定量給料單元3借助于擺動(dòng)機(jī)構(gòu)19可擺動(dòng)地附連到靜止部件18上，例如，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)19可包括一個(gè)或多個(gè)彈費(fèi)構(gòu)件。
[0053]當(dāng)出口閥12打開時(shí)，熔化物可流入鑄造和形成工具4內(nèi)，該鑄造和形成工具4布置在裝置3下方。過濾器20延遲熔化物的流動(dòng)，并引起流入基部5內(nèi)的恒定流動(dòng)特性，該過濾器20布置在定量給料單元3的出口開口 11處。過濾器也可被稱作流入流阻尼器，過濾器可包括由不銹鋼制成的絲網(wǎng)。當(dāng)液體金屬的溫度已經(jīng)冷卻到鑄造溫度時(shí)，便可開始鑄造模具4的填充。
[0054]上部6定位在基部5上，其中，在鑄造之前，鑄造工具最好還未完全關(guān)閉。模具腔21形成在鑄造和形成工具4的兩個(gè)部分5、6之間，熔化物可流入該模具腔內(nèi)，并填充模具腔。在本情形中，鑄造和形成工具4形成為:圍成近似罐形的內(nèi)腔。為此，基部5具有基部部分22以及圓周地延伸的殼體部分24，基部部分22帶有中央突出物23，中央突出物布置在出口開口 11的區(qū)域內(nèi)。上部6也被稱作上部模具，該上部6包括錐形部分25、連接到錐形部分上端的法蘭部分26，以及側(cè)向地包圍基部5的圓周地延伸的殼體部分27。兩個(gè)工具部分5、6的內(nèi)面或輪廓形成為無底切，這樣，使得能夠軸向地移出固化的部件8。
[0055]定位裝置28布置在上部6和基部5之間，以在鑄造過程中將所述工具部分以相對(duì)彼此的限定距離相應(yīng)地保持在限定的位置中。定位裝置28形成為環(huán)形構(gòu)件，其布置在基座構(gòu)件29和基部5之間。基座構(gòu)件29環(huán)形地或框架狀地形成有中央開口 30。它用作鑄造和形成工具4的支承件，其中，基部5向下被支承在包圍開口 30的邊緣上，其中，上部6通過徑向地在基部5外面的環(huán)形體28被向下地支承。
[0056]此外，裝置2包括施力機(jī)構(gòu)32，其相對(duì)于上部6來移動(dòng)基部5。該施力機(jī)構(gòu)32也被稱作行程或壓機(jī)機(jī)構(gòu)，施力機(jī)構(gòu)32包括行程構(gòu)件33和支承構(gòu)件34，行程構(gòu)件33相對(duì)于基部構(gòu)件29垂直地移動(dòng)，而支承構(gòu)件34通過彈性的和/或阻尼的承載裝置35支承抵靠在行程構(gòu)件33上。行程構(gòu)件33和支承構(gòu)件34分別通過基座構(gòu)件29的開口 30。通過提升行程構(gòu)件33，支承構(gòu)件34和支承在其上的基部5被垂直地向上加載。在該情形中，基部5接近保持靜止的上部6，其中，鑄造和形成工具4的兩個(gè)部分5、6之間形成的間隙36至少寬泛地關(guān)閉。通過加載，相應(yīng)地朝向上部6移動(dòng)基部5，布置在兩者之間的部件被壓致密，于是形成具有高強(qiáng)度的細(xì)顆粒的無小孔的結(jié)構(gòu)?？赏ㄟ^振動(dòng)機(jī)構(gòu)37將振動(dòng)引入鑄造和形成工具4內(nèi)，該振動(dòng)機(jī)構(gòu)37布置在基部5上，并在圖中僅示意地示出。此外，上部6包括貫通開口38、39，借助于該開口，惰性氣體單元的導(dǎo)管40和抽吸單元41連接起來。
[0057]在圖1的實(shí)施例中，基部5詳細(xì)地顯示在圖2中，該基部5—體地形成。可以看到基部的無底切的形狀，其在完全固化之后能夠軸向地移出工件?；?回轉(zhuǎn)對(duì)稱地形成。
[0058]圖3示出改型的第二實(shí)施例中根據(jù)本發(fā)明的裝置。該第二實(shí)施例在較大程度上對(duì)應(yīng)于圖1的實(shí)施例，于是有關(guān)共同的特征，可參照以上的描述。在該情形中，相同的或互相對(duì)應(yīng)的部件具有與圖1相同的附圖標(biāo)記。
[0059]本實(shí)施例的主要的差別在于，在液體金屬合金從定量給料單元3排放到鑄造和形成工具4內(nèi)的過程中，液體金屬合金被冷卻。為此，設(shè)置了冷卻單元60，其圍繞饋送管10布置在上部6的內(nèi)壁部分上。此外，容器61設(shè)置在基部5上，金屬合金可流入該容器內(nèi)。容器61被絕熱-或加熱-裝置51包圍，其分別將金屬保持在規(guī)定的溫度上或規(guī)定的溫度范圍之內(nèi)。容器61附連在基部5的中央部分處，并垂直地向下延伸。在容器61的下端處，提供可控制的活塞62。通過撤回容器61 (其起作活塞缸的作用)內(nèi)的活塞62，布置在容器內(nèi)的金屬可被壓入模具腔21內(nèi)。
[0060]本實(shí)施例的操作模式如下。在排放過程中熔化物9被冷卻，其中，排放速度這樣進(jìn)行配置，借助于冷卻單元60使液體金屬合金轉(zhuǎn)變到半固體狀態(tài)。這意味著這樣的一種狀態(tài):合金的溫度大約或近似在液相線溫度TL之下。容器61也可被稱作收集容器，在該容器61中，合金保持在半固體狀態(tài)中或略微在半固體狀態(tài)以上，這意味著，處于液相線溫度TL或略微高于液相線溫度TL。根據(jù)金屬合金，必須在幾度溫度的范圍內(nèi)調(diào)整該狀態(tài)。在合金從定量給料容器31中完全排放掉之后，入口便關(guān)閉，活塞62將處于半固體狀態(tài)的合金壓入鑄造和形成工具4內(nèi)。為此，可以將鑄造和形成工具的工具部分5、6被調(diào)整到這樣的溫度，它們是低于固相線溫度的固相線溫度TS的至少10%。在填充之后，在鑄造和形成工具4內(nèi)執(zhí)行部件壓縮的步驟，以及可選的局部后-壓縮。
[0061]除此之外，根據(jù)圖3的本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作模式對(duì)應(yīng)于圖1和2的結(jié)構(gòu)和操作模式，于是達(dá)到以上所描述的程度。
[0062]圖4和5示出了在另一實(shí)施例中根據(jù)本發(fā)明的裝置2。這在很大程度上對(duì)應(yīng)于圖1的實(shí)施例，于是，有關(guān)共同的特征可參照以上的描述。在該情形中，相同的或互相對(duì)應(yīng)的部件具有與圖1相同的附圖標(biāo)記。
[0063]與圖1實(shí)施例相比，第一差異在于，在執(zhí)行鑄造的同時(shí)，從基部5移去上部6，相應(yīng)地保持在一定的距離處。僅在填充熔化物之后，上部6才放置到基部5上，相應(yīng)地接近到規(guī)定的距離，并如圖1所描述的那樣，繼續(xù)該過程。
[0064]另一特征在于，基部5由兩個(gè)部件構(gòu)成，即由基部部分22 (基部本體)和殼體部分24(殼體本體)組成?；坎糠?2和殼體部分24具有互補(bǔ)的錐形鄰接面42、43，以便于兩個(gè)本體相對(duì)于彼此對(duì)中和支承。在殼體部分24的端面和基部部分22的徑向面之間，在組裝狀態(tài)下形成了徑向間隙44。環(huán)形槽45設(shè)置在環(huán)形殼體部分24的外圓周面內(nèi)，其可被鎖定裝置46嚙合而相對(duì)于基座構(gòu)件29固定殼體部分24。在本情形中，基底部分29形成罐子狀，其具有圓盤部分和圓柱形部分。定位裝置28也可被稱作定位或側(cè)邊構(gòu)件，該定位裝置28徑向地插入在基座構(gòu)件29和基部5之間。鎖定裝置46穿透該定位裝置28，并被支承在基座構(gòu)件29的環(huán)形部分內(nèi)。除此之外，圖4和5的實(shí)施例在設(shè)計(jì)和操作模式上對(duì)應(yīng)于圖1和2，于是，有關(guān)設(shè)計(jì)和操作模式可參照以上描述。
[0065]圖6示出了在另一改型的第三實(shí)施例中的根據(jù)本發(fā)明的裝置。這在很大程度上對(duì)應(yīng)于圖1的實(shí)施例，于是，有關(guān)共同的特征可參照以上的描述。在該情形中，相同的或互相對(duì)應(yīng)的部件具有與圖1和2相同的附圖標(biāo)記。
[0066]與圖1實(shí)施例相比的差別在于，上部6的殼體部分27和定位裝置28在其內(nèi)面相應(yīng)地具有面向基部5的冷卻單元47、48。該冷卻單元47、48可形成為冷卻肋或冷卻通道，冷卻流體可流過其中。同樣地，基部5的基部部分22在本實(shí)施例中被冷卻。為此，板狀的中間構(gòu)件49布置在支承構(gòu)件34和基部部分22之間，該中間構(gòu)件49在其上側(cè)具有呈冷卻肋或冷卻通道的形式的冷卻裝置50，冷卻裝置50面向基部部分22。振動(dòng)機(jī)構(gòu)37布置在中間構(gòu)件49和支承構(gòu)件34之間。鑄造和形成工具4的基部5的熱量可通過冷卻單元47、48釋放，于是部件更快地固化。
[0067]圖6中的裝置2示出為在壓縮步驟(S30)過程中、相應(yīng)地在壓縮步驟(S30)之后。為此，基部5借助于施力機(jī)構(gòu)32從靜止的基座構(gòu)件29提起，在本情形中基座構(gòu)件29形成為帶有基部和殼體部分的支承框架?；?被提起直到上部6，于是，間隙36閉合而正在固化的部件受到壓縮。在壓縮之前，貫通開口 38、39關(guān)閉，于是，正在固化的或已經(jīng)固化的材料不再被壓出模具腔之外。為此，設(shè)置了閉合汽缸52，其進(jìn)入貫通開口 38、39和入口開口53，并在上部6上產(chǎn)生反壓力。
[0068]在壓縮步驟過程中，上部6支承在保持靜止的上部支承框架54上。下部支承框架29與支承在其上的所有部件，沿著朝向上部支承框架54的方向被提起。在本實(shí)施例中，提供第一和第二傳輸輥55、56，用以垂直地和水平地導(dǎo)向下部支承框架29以及沿前進(jìn)方向線性地移動(dòng)所述框架。通過提升下部支承框架29，如圖6所示，在支承輥55和下部支承框架29的下側(cè)之間形成一距離。最遲在壓縮步驟之后，才存在完全固化的部件8。
[0069]圖7示出下一個(gè)加工步驟S40中的圖6的裝置。施力機(jī)構(gòu)32僅示意地顯示在這里?？梢娚喜恐С锌蚣?4、閉合汽缸52和上部6已經(jīng)從其余組件中移去。
[0070]取代上部，現(xiàn)使鍛造工具57移入部件內(nèi)。部件的部分區(qū)域由鍛造工具57進(jìn)行后-壓縮，這導(dǎo)致這些局部區(qū)域具有特別高的強(qiáng)度。在本情形中，鍛造工具57具有帶有環(huán)形鍛造面58的環(huán)形部分，其軸向地作用在部件上，以便壓縮部件和使其塑性變形。鍛造工具57也可被稱作模具，該鍛造工具57附連并軸向地支承在保持件58上。通過借助于提升裝置來提升包括基部5的下部支承框架29，執(zhí)行局部后-壓縮(因?yàn)檫M(jìn)行過的壓縮)。
[0071]除此之外，該實(shí)施例在布局和操作模式上對(duì)應(yīng)于圖6，于是，有關(guān)布局和操作模式可參照以上描述。
[0072]在圖8中，根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)金屬部件的方法顯示為流程圖，該流程圖具有方法步驟SlO至S50?？慑懺斓暮辖鹂捎糜谠撨^程，以實(shí)現(xiàn)具有高強(qiáng)度的微結(jié)構(gòu)。
[0073]在第一方法步驟SlO中，金屬合金的熔化物以第一壓力(Pl)排放入鑄造和形成工具4內(nèi)，其中，在無加壓的情況下執(zhí)行填充全部的熔化物量，相應(yīng)地在大氣壓下執(zhí)行。熔化物從上部從定量給料容器31填充到鑄造和成形工具4內(nèi)。在將熔化物從定量給料容器31填充到鑄造模具內(nèi)，可將振動(dòng)引入到鑄造模具內(nèi)。也有可能的是，通過冷卻和調(diào)整排放速度來控制定量給料容器31的出口，以使液體金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榘?固體狀態(tài)。
[0074]在熔化物已經(jīng)完全填充到鑄造和形成工具4內(nèi)之后，填充-和定量給料單元3以及鑄造和形成工具4彼此分離，并關(guān)閉振動(dòng)機(jī)構(gòu)37。鑄造和形成工具4可在傳輸單元上移至下一處理工位。
[0075]在下一個(gè)的方法步驟S20中，將壓力施加到布置在模具腔內(nèi)的金屬合金。為此，壓力P2形成在基部5和上部6之間，壓力P2大于大氣壓，相應(yīng)地大于第一壓力P1。該壓力P2例如可由上部6的靜重產(chǎn)生。鑄造和形成工具4的所有開口必須在施力之前關(guān)閉，這樣，沒有材料意外地壓出工具之外。對(duì)熔化物施加壓力步驟可在部件表層溫度范圍T2內(nèi)執(zhí)行，該溫度范圍圍繞液相線TL直到高于金屬合金的固相線TS，這意味著TS〈T2〈TL。在施加壓力之前，材料仍為液體。在施加壓力步驟結(jié)束時(shí)，材料至少部分地處于面團(tuán)狀的狀態(tài)。
[0076]根據(jù)需要，通過對(duì)應(yīng)地加熱基部5和/或上部6，可在方法步驟S20過程中影響材料固化的進(jìn)程。例如，基部5可被加熱到比上部6高的溫度，在上部更快地發(fā)生金屬合金的固化。為了加熱，相應(yīng)地為了冷卻，鑄造和形成工具4的兩個(gè)部分5、6可具有一個(gè)或多個(gè)冷卻回路，其中，至少一個(gè)溫度傳感器分配到每個(gè)冷卻回路。冷卻可在根據(jù)需要而定比例的水-空氣混合物中執(zhí)行，以在部件中確保特殊的固化過程。
[0077]在施加壓力步驟(S20)之后，當(dāng)材料至少部分地處于面團(tuán)狀或大部分固化的狀態(tài)以形成部件時(shí)，所述部件的壓縮在下面的方法步驟S30中執(zhí)行。通過朝向上部6相對(duì)地移動(dòng)基部5來執(zhí)行該壓縮步驟，以便產(chǎn)生第三壓力P3，該第三壓力P3大于方法步驟S20中的第二壓力P2。通過用大的力沿著上部6的方向來壓縮下部5，便可發(fā)生壓縮。較佳地，僅在當(dāng)金屬合金至少大部分固化，相應(yīng)地處于半-固體狀態(tài)中時(shí)，才開始?jí)嚎s。壓縮可在部件表層溫度T3下執(zhí)行，該部件表層溫度T3低于施加壓力的方法步驟S20過程中的金屬合金的部件表層溫度T2。此外，作為溫度T3的下限，可使用金屬合金的固相線溫度TS的一半，這意味著T2>T3>0.5TS。通過到達(dá)上部朝向基部的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)位置，以及通過達(dá)到預(yù)定的溫度，可限定形成過程的終點(diǎn)。在壓縮步驟S30過程中，部件僅經(jīng)歷小15%的相對(duì)小的變形度，特別是小于10%，相應(yīng)地小于5%。在壓縮過程中部件內(nèi)的孔閉合，由此可改進(jìn)工件的微結(jié)構(gòu)。
[0078]作為另一方法步驟S40，可在壓縮步驟S30之后提供對(duì)完全固化部件的局部后-壓縮。通過將鍛造工具引入鑄造和形成工具的基部內(nèi)，或通過對(duì)著鍛造工具(模具)提升基部5，來執(zhí)行該局部后-壓縮。因此，部件在部分區(qū)域內(nèi)受壓縮和塑性變形。在局部后-壓縮過程中，部件再次經(jīng)受比壓縮步驟S30過程中大的力。在后-壓縮區(qū)域中產(chǎn)生類似于鍛造的微結(jié)構(gòu)，這可抵擋特別高的載荷。
[0079]在局部后-壓縮(S40)之后，可在另一方法步驟S50中執(zhí)行部件的局部區(qū)域的流動(dòng)成形(旋壓)。借助于流動(dòng)成形，可在變形的部件內(nèi)形成帶有底切的外或內(nèi)輪廓。
[0080]在流動(dòng)成形步驟S50之后，可進(jìn)彳丁其它的方法步驟，具體來說是去毛刺、金屬切割或機(jī)械的后處理、像X光檢查的質(zhì)量控制，和/或上清漆等。
[0081]利用根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置，借助于鑄造(SlO)，其后施加壓力(S20)接著壓縮/變形(S30)以及可選的局部材料后-壓縮(S40)，可在同一基部內(nèi)通過若干個(gè)步驟中的新穎方式產(chǎn)生鑄造坯件。壓力施加(S20)在相應(yīng)使用的合金的固相線溫度(液態(tài)直到面團(tuán)狀態(tài))以上發(fā)生。圖9示出用于根據(jù)本發(fā)明的方法或裝置制造部件的金屬合金的狀態(tài)圖(相變圖)。在X軸上，表示金屬合金量的比例(WL)，其包括金屬A的及金屬B的XB%。在y軸上，給出溫度(T)。施加壓力步驟的溫度范圍T2最好低于液相線溫度(TL)而高于固相線溫度TS(TL>T2>TS)。該溫度范圍T2在圖9中用水平陰影線表示。依據(jù)壓力施加(S20)的過程時(shí)間，對(duì)于其后的壓縮(S30)仍保持小于15%的殘余變形度。壓縮步驟(S30)特別是在溫度范圍T3中發(fā)生，該溫度范圍T3是介于溫度T2和固相線溫度一半0.5TS之間(T2>T3>0.5TS)。該范圍在圖9中用從左上到右下的陰影線表示?？蛇x地，局部金屬后-壓縮(S40)發(fā)生在部件暴露在應(yīng)力下的區(qū)域，其可借助于從上面引入模具來實(shí)現(xiàn)。這特別發(fā)生在溫度T4時(shí)，該溫度T4低于溫度T3，相應(yīng)地低于固相線溫度的90% (Τ3ΧΓ4和/或T4〈0.9 TS)。該溫度范圍在圖9中用垂直的陰影線表示。
[0082]本方法對(duì)有關(guān)已知鑄造方法的設(shè)計(jì)和形狀提供了更大的自由度，因?yàn)閷?duì)生產(chǎn)原材料的鑄造零件來說，專用于鑄造的橫截面不必達(dá)到已知鑄造方法所必要達(dá)到的程度。利用可供選擇的使用模具57，全部的制造過程可發(fā)生在簡單的基部5內(nèi)。上部6以及(若應(yīng)用的話)一個(gè)或多個(gè)側(cè)邊零件(可供選擇地使用)在流水作業(yè)開始時(shí)具有遠(yuǎn)比基部5顯著低的溫度(溫差高達(dá)固相線溫度的50%)。借助于該制造過程，從快速冷卻鑄造的微結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)帶有面團(tuán)似紋理且具有更好機(jī)械特性的微結(jié)構(gòu)。
[0083]附圖標(biāo)記清單
[0084]2 裝置
[0085]3 定量給料單元
[0086]4 鑄造和形成工具
[0087]5 基部
[0088]6 上部
[0089]7 饋送通道
[0090]8 部件
[0091]9 熔化物
[0092]10 饋送管
[0093]11 出口開口
[0094]12 出口閥
[0095]13 控制傳感器
[0096]14 填充液位控制單元
[0097]15 溫度傳感器
[0098]16 惰性氣體單元
[0099]17 饋送管
[0100]18 部件
[0101]19 擺動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0102]20過濾器
[0103]21模具腔
[0104]22基部部分
[0105]23突出部
[0106]24殼體部分
[0107]25部分
[0108]26法蘭部分
[0109]27殼體部分
[0110]28定位裝置
[0111]29基座構(gòu)件
[0112]30開口
[0113]31填充容器
[0114]32施力機(jī)構(gòu)
[0115]33行程構(gòu)件
[0116]34支承構(gòu)件
[0117]35承載裝置
[0118]36間隙
[0119]37振動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0120]38貫通開口
[0121]39貫通開口
[0122]40導(dǎo)管
[0123]41抽吸單元
[0124]42鄰接面
[0125]43鄰接面
[0126]44徑向間隙
[0127]45環(huán)形槽
[0128]46鎖定裝置
[0129]47冷卻單元
[0130]48冷卻單元
[0131]49中間構(gòu)件
[0132]50冷卻單元
[0133]51絕熱裝置
[0134]52閉合汽缸
[0135]53入口開口
[0136]54上部支承框架
[0137]55傳輸器棍
[0138]56傳輸器棍
[0139]57鍛造工具
[0140]58保持器
[0141]60冷卻單元
[0142]61容器
[0143]62活塞
[0144]P壓力
[0145]S方法步驟
[0146]T溫度
【權(quán)利要求】
1.使用鑄造和成形工具來生產(chǎn)金屬部件的方法，該方法包括如下步驟: 將金屬合金的熔化物(9)鑄造(SlO)到鑄造和成形工具(4)內(nèi)，其中，熔化物以第一壓力(Pl)從上方傾倒入鑄造和成形工具(4)的容器￠1)的基部(5)或容器￠1)內(nèi)； 對(duì)鑄造和成形工具(4)的基部(5)和上部(6)之間的熔化物施加壓力(S20)，同時(shí)固化該熔化物，其中，以比第一壓力(PD高的第二壓力(P2)對(duì)正在固化的熔化物加壓； 當(dāng)熔化物至少大部分固化而形成部件時(shí)，通過基部(5)和上部中的至少一個(gè)相對(duì)于基部(5)和上部(6)中的另一個(gè)移動(dòng)來壓縮(S30)該部件，其中，用比第二壓力(P2)高的第三壓力(P3)對(duì)該部件進(jìn)行壓縮。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 鑄造和成形工具(4)的上部(6)在熔化物(9)的鑄造過程中相對(duì)于基部(5)保持在部分打開的位置中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，定量給料單元(3)設(shè)置用于將熔化物鑄造到基部(5)內(nèi)，其中，在鑄造過程(SlO)中，通過給料單元(3)的出口處的冷卻單元(60)使熔化物冷卻。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在低于金屬合金的液相線(TL)和高于金屬合金的固相線(TS)的部件表層溫度(T2)下，執(zhí)行對(duì)正在固化的熔化物施加壓力的步驟(S20)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在部件表層溫度(T3)下執(zhí)行壓縮的步驟(S30)，該部件表層溫度(T3)是以下溫度中的至少一個(gè)溫度:低于在施加壓力的步驟(S20)過程中部件表層溫度(T2) (T3〈T2)，以及最小為金屬合金的固相線溫度(TS)的一半(T3>0.5TS) ο
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過基部(5)和上部(6)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，來執(zhí)行壓縮步驟(S30)，其中，鑄造和成形工具(4)的基部(5)和上部(6)中的一個(gè)保持靜止不動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少在施加壓力步驟(S20)和壓縮步驟(S30)中的一個(gè)步驟過程中，將上部(6)設(shè)置成比基部(5)低的溫度。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，基部(5)具有基部部分(22)和環(huán)形殼體部分(24)，其中，至少在施加壓力步驟(S20)和壓縮步驟(S30)中的一個(gè)步驟過程中，將殼體部分(24)設(shè)置成比基部部分(22)低的溫度。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在壓縮步驟(S30)之后，并在部件完全固化時(shí)，作為另一步驟，該方法包括: 對(duì)完全固化的部件(8)進(jìn)行后-壓縮的步驟(S40)，其中，通過將鍛造工具(57)移入鑄造和成形工具(4)的基部(5)內(nèi)來執(zhí)行所述后-壓縮，這樣，至少在局部區(qū)域內(nèi)，通過鍛造工具(57)使部件壓縮和塑性變形。
10.如權(quán)利要求9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，執(zhí)行壓縮步驟(S30)和局部后-壓縮步驟(S40)中的至少一個(gè)步驟，使得部件變形達(dá)到小于15%變形的程度。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在后-壓縮(S40)步驟之后，作為另一步驟，該方法包括: 部件的流動(dòng)成形(S50)，以產(chǎn)生最后的輪廓。
12.生產(chǎn)金屬部件的裝置，其包括: 鑄造和成形工具(4)，其具有基部(5)和上部(6)， 給料單元(3)，用于從上面將金屬合金的熔化物(9)填充到鑄造和成形工具(4)的基部(5)或容器(61)內(nèi)， 定位裝置(28)，至少在將金屬合金鑄造到鑄造和成形工具(4)內(nèi)的過程中，將基部(5)和上部(6)相對(duì)于彼此保持在限定的位置中， 施力機(jī)構(gòu)(32)，用于產(chǎn)生基部(5)和上部(6)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣，從熔化的金屬合金中至少部分地固化的部件可變形。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于， 鑄造和成形工具(4)的基部(5)和上部(6)中的至少一個(gè)是沒有底切的。
14.如權(quán)利要求12或13所述的裝置，其特征在于， 提供鍛造工具(57)，當(dāng)從基部(5)中移去上部(6)時(shí)，該鍛造工具(57)可移入鑄造和成形工具(4)的基部(5)內(nèi)。
15.如權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 施力機(jī)構(gòu)(32)構(gòu)造成基部(5)可相對(duì)于上部(6)移動(dòng)，其中，上部(6)保持靜止不動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B22D18/02GK104439158SQ201410471288
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】W·乎保爾 申請(qǐng)人:慕貝爾碳纖維技術(shù)有限公司