CN101774006A

CN101774006A - 一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备

Info

Publication number: CN101774006A
Application number: CN200910215569A
Authority: CN
Inventors: 高禹丰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2010-07-14

Abstract

本发明提供一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备及操作方法。该装备由内置式熔炼炉及液压充液塞头、工作台、活动中板及固定式上板等构成；该装备特征在于上板中心部位安装有锻造缸，上板两侧安装有锁紧模具用液压边缸；活动中板上平面两侧分别与液压边缸端头连接，其下平面安装有外上模板固定卡盘；工作台上平面安装有外下模板固定卡盘，工作台下平面安装有内置式熔炼炉，熔炼炉下方安装有液压充液塞头并与内置式熔炼炉内胆相连接。其操作方法的特征在于当内置式熔炼炉炉胆内放入固相金属锭后，液压边缸通过活动中板合模，待金属料呈液态后，炉胆内充液塞头上移将液态金属挤入模腔，此时锻造缸冲头将锻造力通过内上模板冲头作用在模腔坯件上。

Description

一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备

技术领域

本发明涉及铸造及锻造行业的一种液态金属在同一模具型腔内在完成坯件铸造工艺过程的同时，可以对型腔内金属坯件有选择性的局部或全部实施锻造等工艺过程，是集定量纯净熔炼，压力充型铸造、精密控温铸锻一体化的集成式机械装备。

背景技术

目前液态金属铸锻工艺技术及对应的机械装备还没有在主体装备上形成完整的配套体系；比如其一，如何在线连续定量制备纯净的金属液体；其二，液态铸锻机械与熔炼炉之间的密封式连续、定量、纯净态给料系统及控制系统；其三，液态铸锻机械装备与模具系统锻造功能之间的衔接；其四，进入模腔内的金属液体如何控制其凝固状态，使得锻造力有效地全方位地作用于模腔内坯件的整体；其五，铸锻机械专门完成锻造功能的冲头能量供给的方式及速度控制方式，如何适应不同几何形状金属坯件的锻造需求等等诸多方面的工艺技术，在已有的液态金属铸锻装备中，还没有得到关注和很好的配套式的技术路线，甚至是关于液态铸锻工艺过程的特征描述尚未有权威统一的定义。因此，液态铸锻技术及对应的该类标准的技术装备，其在目前的行业中，在国际、国内已有的专利等科技文献中尚未见到关于上述的相关资料。

在目前已有的压力铸造甚至是高压铸造工艺中，由于工件几何结构的复杂性，特别是有内、外浇道口的低压或高压铸造工艺中，由于液态金属的凝固过程并不能按理想的次序凝固，甚至是内浇道口处率先凝固，致使其模具型腔内的坯件体积内得到压力的均匀性及不断地传递压力的过程受阻，从而使得坯件热节处的缩孔无法得到有效地补缩，已经凝固的金属坯料部位其锻造力施加的影响被消弱；因此，在实践操作中其模腔内金属坯件整体液态模锻的工艺企图无法实现。

同时，在已有的挤压铸造使用的设备中，锻造缸与合模缸二者合一；其锻造冲头的几何端面也是模具型腔的组成部分。其冲头进入合模位置并浸入存留在下模腔体内的液态金属型腔内后，液态金属液面被以低压铸造的工艺模式不断占位性上升，当冲头停止下移，即可视为压力铸造、锻造工艺过程终结，此时由于坯件几何形状特征的差异性所导致的液态金属凝固过程的非均衡性，坯件中仍存在热节，则热节处的缩孔仍将无法得到有效地解决，且坯件的局部亦无法得到锻造工艺特征的处理。

在以上的分析中，当膜腔内液态金属凝固的过程及凝固终结的一刹那，若模腔的容积不能够持续不断地在某一个方位始终处于压力下直接缩小的状态趋势之中并足可以影响到膜腔内的整个坯件，则不能最终实现液态铸锻其工艺技术的效果。因此可以认为，液态模锻装备的液态模锻工作部与模具间其结合部的设计，特别是对模腔内液态金属凝固过程的控制是实现锻造工艺过程的关键所在；而其显著的特征在于锻造过程若使得模腔某一区域界面内的容积处于连续地压力性缩小，是至关重要的。

在目前已有的四柱立式液态铸锻设备中，其专用锻造液压缸一般设计安装在活动中板上，而活动中板下移的液压力来自于合模主缸，因此该种装备在启动锻打动作时，锻造缸的支撑反力将抵消合模缸的部分压力，不仅降低了合模主缸的压力并提高了能耗，对进一步增加锻造缸的压力也将受到一定程度的限制。

在已有的四柱立式液态铸锻设备中，其对合金液的浇注过程的设计中，该类装备均没有设计专门的可供手动、自动及密封式定量浇注的专用通道和专用的精密纯净的熔炼设备，而是工厂据自身条件搭配的合金液的熔炼装备亦即是传统铸造行业熔炼铸造铝合金专用熔炼炉；因此，在生产过程中除了熔汤定量不确定外，其熔汤的夹杂、吸气、移动滴落甚至滴落在下模面内、外浇道口处，不仅影响坯件质量，也使得高强度变形铝合金、镁合金采用目前的液态铸锻工艺困难重重。

综上对国际、国内其技术背景的分析，可以认为立式液态金属铸锻装备是集精密定量熔炼与液态汤料输送、压力铸造、挤压铸造、控温锻造一体化的技术装备；其对锻造过程的功能设计又必须与模具设计结合起来；其对熔汤如何可手动、自动及密封式定量注入盛液缸的工艺设计必须与液态金属铸锻装备的工艺操作及熔炼炉控制系统结合起来。而如何在线连续并精准定量提供纯净的金属液体及进入模腔内液态金属的凝固过程的可控性、锻造缸压力及速度的可控性、对于坯件锻打方位的选取与铸锻模具的设计等工艺技术体系的综合考虑，仍然是液态金属铸锻装备的系统设计中需要进一步完善的地方。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸造及锻造行业用于液态铸锻工艺的集精密定量熔炼、压力充型铸造、在模具型腔内精密控温铸锻的一体化的集成式机械装备及对应的操作方法。

本发明提供一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备及操作方法。该装备由内置式熔炼炉及液压充液塞头、工作台、活动中板及固定式上板等构成；该装备特征在于外上板中心部位安装有锻造缸，上板两侧安装有锁紧模具用液压边缸；活动中板上平面两侧分别与液压边缸端头连接，其下平面安装有外上模板固定卡盘；工作台上平面安装有下模板固定卡盘，工作台下平面安装有内置式熔炼炉，熔炼炉下方安装有液压充液塞头并与内置式熔炼炉内胆相连接。其操作方法的特征在于当内置式熔炼炉炉胆内放入定量金属料后，液压边缸通过活动中板合模，待金属料呈液态后，炉胆内充液塞头上移将液态金属挤至模腔内，此时锻造缸冲头将锻造力通过上模板内的冲头作用在模腔坯件上。

本发明内容所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备的特征在于固定式上板上平面几何中心部位安装有可任意调整锻打能量和速度的智能化的数控锻造冲头，上板上平面两侧安装有锁紧模具用液压边缸。

本发明所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备的特征在于活动中板两侧分别与液压边缸液压杆端头连接，并由此控制活动中板的位移过程；其活动中板下平面安装有上模板固定卡盘，活动中板的几何中心部位设计有锻造冲头的锻造通道。

本发明所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备的特征在于所述的内置式熔炼炉为炉腔内有氮气保护的可控功率的感应电炉，当既定重量的金属锭置放在熔炼炉内胆后，启动加热电源将其快速熔化；尔后启动充液塞头将金属液体送入模腔内。

本发明所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备使用方法的特征在于当内置式熔炼炉为炉腔内装入既定重量的合金固体后，即启动熔炼炉加热装置，同时启动液压边缸通过活动中板合模，当金属达既定温度后，内置式熔炼炉炉胆内的液态金属通过充液塞头将炉胆内的金属液体挤入模腔后保压、控温；膜腔内的金属坯件再次达到既定温度后，在启动安装在上板上平面的锻造缸冲头的同时关闭加热装置并启动降温装置；当锻打力作用在穿过上模板上平面的孔洞并与上模芯相连接的圆柱形杆件上时，圆柱形杆件直接将锻造力传递给上模芯亦即是锻造工作部冲头，则锻造力直接作用在模腔内金属坯件的表面上。

本发明所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备的特征在于所述的用于液态模锻用的模具内，设计、安装有控温加热及控温冷却系统，使得进入模腔内的液态金属的凝固过程处于可控状态。

附图说明

图1是本发明液态铸锻集成化装备的三维图。其中1为内置式熔炼炉；2为液压充液塞头；3为工作台；4为活动中板；5为固定式上板；6为锻造缸；7为液压边缸；8为外上模板固定卡盘；9为外下模板固定卡盘；10为充液塞头液压缸。

图2是本发明液态铸锻集成化装备的正剖面图。其中其中1为内置式熔炼炉；2为液压充液塞头；3为工作台；4为活动中板；5为固定式上板；6为锻造缸；7为液压边缸；8为外上模板固定卡盘；9为外下模板固定卡盘；10为充液塞头液压缸；11为内置式熔炼炉环形加热器；12为上模芯；13为金属坯件；14为锻造冲头的锻造通道；15为锻造缸冲头；16为圆柱形杆件；17为液态模锻用的模具内控温装置；18为液态模锻用的模具；19为外上模板；20为外下模版。

具体实施方式

本发明提供一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备。该装备由内置式熔炼炉1及充液塞头2、工作台3、活动中板4及固定式上板5等构成；该装备特征在于固定式上板5上平面两侧安装有锁紧模具用液压边缸7；活动中板4两侧分别与液压边缸7的液压杆端头连接，中心部位安装有锻造缸6，其下平面安装有外上模板19的上固定卡盘8；熔炼炉炉顶设计有下模板20的下固定卡盘9，熔炼炉1的炉底下方安装有充液塞头2。

使用该装备操作的方法是，当液压边缸7通过活动中板4合模后，内置熔炼炉1内的液体通过炉底充液塞头2上移将液态金属挤至模腔内保压，此时启动锻造缸9的冲头15穿过模具外上模板19直接作用在模腔内金属坯件13上，如此完成了一次液态铸锻的工艺操作过程。

Claims

1.本发明提供一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备及操作方法。该装备由内置式熔炼炉及液压充液塞头、工作台、活动中板及固定式上板等构成；该装备特征在于上板中心部位安装有锻造缸，上板两侧安装有锁紧模具用液压边缸；活动中板上平面两侧分别与液压边缸端头连接，其下平面安装有外上模板固定卡盘；工作台上平面安装有外下模板固定卡盘，工作台下平面安装有内置式熔炼炉，熔炼炉下方安装有液压充液塞头并与内置式熔炼炉内胆相连接。其操作方法的特征在于当内置式熔炼炉炉胆内放入定量固相金属锭后，液压边缸通过活动中板合模，待金属料呈液态后，炉胆内充液塞头上移将液态金属挤入模腔，此时锻造缸冲头将锻造力通过内上模板冲头作用在模腔坯件上。

2.根据权利要求1所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备特征在于固定式上板平面几何中心部位安装有可任意调整锻打能量的智能化的数控液压锻造冲头或气动冲头，上板上平面两侧安装有锁紧模具用液压边缸。

3.根据权利要求1所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备特征在于活动中板两侧分别与固定在上板上平面两侧的液压边缸液压杆端头连接，并由此控制活动中板的位移过程；其活动中板下平面安装有外上模板固定卡盘；活动中板几何中心部位设计有锻造缸冲头的中空通道。

4.根据权利要求1所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备的特征在于工作台台面几何中心部位安装有外下模板固定卡盘；工作台底平面几何中心部位设计有内置式熔炼炉，熔炼炉下部安装带有充液塞头的充液液压缸，其充液塞头即为内置式熔炼炉炉胆管的移动式炉底。

5.根据权利要求4所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备的特征在于所述的内置式熔炼炉炉胆圆周外部安装有可分段控制功率的环形加热器，当既定重量的金属锭置放在熔炼炉内腔后，启动加热电源将其快速熔化，其熔化过程可实施惰性气体保护。

6.根据权利要求1所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备使用方法的特征在于当液压边缸通过活动中板合模后，内置式熔炼炉内的液体通过充液塞头将炉胆内的金属液体挤入模腔后控温保压的同时，即启动安装在上板上平面的锻造缸冲头，并将锻打力穿过外上模板上平面的孔洞并作用在与上模芯相连接的柱形杆件上，并通过柱形杆件直接传递给上模芯亦即是锻造工作部冲头，则锻造力直接作用在模腔内金属坯件的表面上。

7.根据权利要求1所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备的特征在于所述的用于本液态铸锻装备的模具，安装有控温加热及控温冷却系统，使得进入模腔内的液态金属的凝固过程处于可控状态。

8.根据权利要求1所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备的操作方法的特征在于当内置式熔炼炉炉胆内放入定量金属锭后，液压边缸通过活动中板合模，待金属锭呈液态后，炉胆内充液塞头上移将液态金属挤至模腔内，此时锻造缸冲头将锻造力通过外上模板内的冲头作用在模腔坯件上。

9.根据权利要求1所述的一种液态金属铸锻成型用四柱立式液压装备，该装备的特征在于所述的用于本液态铸锻装备制造的产品，其材料应用范围可以是金属及可以成为塑性及液态的可固化的非金属类无机材料、有机材料等；其中包括陶瓷及其聚合物等复合材料的成型。