专利名称：非金属型液锻或挤铸成形工艺及模具的制作方法
技术领域：
本发明非金属型液态模锻或挤压铸造成形技术，是一种铸锻联合工艺及模具。属锻造(B21j)或铸造(B22D)类。
现有的对金属零件的液态模锻和挤压铸造成形工艺，其模具均采用金属模具。它具有一般液态成形的优点零件晶粒细，组织紧密，三向机械性能差异小，强度高，可接近或达到锻件的性能，但是金属模具的液锻或挤铸成形工艺最大缺陷是昂贵的模具制造费，致使待成形的金属零件必须具有一定批量才能生产。但一些大、中型阀体，各种型材挤压膜，压铸模等难以形成批量，导致难以承担的昂贵模具费；且有些零件用金属模具制作不方便，加工切削量大。
本发明的目的是提供非金属型液锻及挤铸成形工艺及模具，解决零件批量小、模具费高、加工量大、制造不方便的问题。
非金属型液锻或挤铸成形工艺，其特征是采用如下工艺步骤和工艺条件(1)备制型材料准备制作凹型腔模具用的非金属材料或准备局部用的金属材料。(2)预制模型以待成形零件(7.1)(7.2)形状和尺寸制作凸模，然后设计与凸模相配合的凹型腔模具，再用(1)备制型材料制作出非金属模具(2.1)(2.2)。(3)烘型将非金属模具烘型。(4)组型上机将非金属模具装于金属模框(2.3)中然后与凸模组装完后，装于成形设备(4.1)上。(5)浇注将待成型零件的金属液向非金属模具内浇注。(6)成形将非金属模具内浇注的金属液用成形设备施压成形，保压至结晶完成。(7)下机出件将带零件的模具从成型设备上取下，并取出成形零件。(8)热处理一般零件成形后需进行热处理。
上述工艺中，烘型可在烘炉中进行，烘型温度100°～800℃。成形时，其施压方式采用直压成形称为液态模锻，或采用测向挤铸成形，则称为挤压铸造，两者浇注温度均为金属液相线上50°～100℃。成形压力按材料种类10～100Mpa保压时间按工件壁厚确定为0.5～2秒/mm壁厚。成形设备采用专用液压设备4.1含有成形油缸4.1.1、顶出油缸4.1.6，侧向夹紧油缸4.1.4，进出模装置4.1.5及控制压制-保压-返程过程的PC控制装置。并设有机架4.1.2和活动横梁4.1.3等(见图4)。在浇注前向非金属模具内刷耐高温、高压，且绝热性，润滑性好的涂料，其工作温度超过1700℃，在成形压力下不脱落，使膜具与金属之间不产生烧结。
非金属型液锻或挤铸成形模具，其特征是设计与待成形零件7.1、7.2及凸模相配合的凹型腔模具，且该凹型腔模具的制造由非金属材料制成或局部有金属材料。该非金属材料由耐火材料，粘结剂和促凝剂组合构成。三者可分别用石英砂、高铝耐火水泥和氧化钙。
图1本发明工艺流程图。
图2非金属型液锻或挤铸成形模具正视图。
图3图2俯视图。
图4、液锻、挤铸的专用液压设备4.1结构图。
图5成形零件之一铝型材挤压模模块。
图6图5俯视7成形零件之二阀体正剖视图。
图8图7A向视9图7B向视图实施例1见图1、2、3、4、5、6。
本发明非金属型液态模锻成形工艺方法如下(1)备制耐火材料石英砂，粘结剂高铝耐火水泥和促凝剂氧化钙组合作模具材料或局部用的金属材料。(2)以待成形零件(7.1)“铝型材料挤压模模块”(见图5.6)形状、尺寸制作凸模，然后设计和用上述(1)备制的型材料制作出非金属模具2.1(见图1、图3)。(3)在烘型前刷涂料后进行烘型，温度控制在100°～800℃整个过程温度从低至高。(4)将非金属模具2.1放入组合式金属模框2.3中(见图2、3)，然后与凸模组装后装于专用液压设备4.1(见图4)。(5)将“铝型材挤压模模块”金属液(材料H13)向非金属模具内浇注浇注温度为1680°～1700℃。(6)用专用液压设备4.1对金属液施压成形，成型压力约100Mpa，保压时间0.5～1秒/mm壁厚。(7)将模具取下，并取出成形零件7.1。(8)将成形的“铝型材挤压模模块”零件进行热处理。
本发明为实施上述成形工艺，采用的非金属型液态模锻模具(见图3)具有与“铝型材挤压模模块”零件形状、尺寸和凸模相配合的凹型腔模具2.1，且用耐火材料石英砂、粘结剂高铝耐火水泥和促凝剂氧化钙组合或在局部如弯角处用一点金属材料。模具上不开设浇注口2.4，且在该非金属凹型腔模具外装有组合金属模框2.3，图3中项2.5为零件型腔。
实施例2见图1、2、3、4、7、8、9。
非金属型挤压铸造成形工艺及模具，大部分特征与实施例1描述的“非金属型液锻工艺及模具”相同，其不同之处为以下两处1、待成形零件7.2为“阀体”(见图7、8、9)，材料WCB钢，尺寸DN400。2、非金属模具为2.2，是用于挤压铸造成形，模具上开有浇注口2.4(见图3)。
本发明的有益效果①具有一般液态成形的优点零件晶粒细、组织紧密、三向机械性能差异小、强度高、可接近或达到锻件性能。②非金属膜具工艺成本低、制模快、生产周期短、工艺适应性强。③用金属模制造不方便的零件如大中型阀体、铝型材挤压模等，可按需进行单件生产。而金属模具必须要零件有一定批量，否则无法承担昂贵的模具费用。④本工艺用于成形零件“铝型材挤压模模块”时，从型腔初型看，金属切削加工量少，缩短了周期，提高零件加工质量，增加使用寿命。⑤本工艺用于成形零件各种阀体其性能超过常规工艺砂铸，省去阀体砂型中大的冒口，材料利用率由原40～60％提高到80～90％以上。以WCB材料制作的阀门密度达7.9g/cm3左右，超过钢质轧材密度最高7.85g/cm3的标准。已挤铸出阀体达400口径，重量超过700kg。⑥本发明是一种节能、节材、污染少、高质量、高效率的少无切削新工艺技术，其使用范围可替代普通砂铸件，部分精铸件，部分锻件的原工艺方法，材料性能达到和接近锻件性能。成形零件可为各种金属材料的各种阀门，各种模块以及其它另件。
权利要求
1.非金属型液锻或挤铸成形工艺，其特征是采用如下工艺步骤和工艺条件(1)备制型材料准备制作凹型腔模具用的非金属材料或局部用的金属材料；(2)预制模型以待成形零件(7.1)、(7.2)形状和尺寸制作凸模，然后设计与凸模相配合的凹型腔模具，再用(1)中备制的型材料，制作出非金属模具(2.1)、(2.2)；(3)烘型将上述非金属模具烘型；(4)组型上机将非金属模具装于金属模框(2.3)中，然后与凸模组装完后装于成形设备(4.1)；(5)浇注将待成形零件的金属液向非金属模具内浇注；(6)成形将模具内浇注的金属液用成形设备施压成形，保压至结晶完成。(7)下机出件将带零件的模具从机上卸下，并取出成形零件(7.1)、(7.2)；
2.按权利要求1所述成形工艺，其特征是烘型在烘炉中进行，温度为100°-800℃。
3.按权利要求1所述成形工艺，其特征是成形时施压方式采用直压成形，称为液态模锻或采用侧向挤铸成形，称为挤压铸造，两者工艺参数为浇注温度均为金属液相线上50°～100℃；成形压力按材料种类为10～100Mpa，保压时间视工件壁厚确定为0.5～2秒/mm壁厚。
4.按权利要求1、3所述成形工艺，其特征是成型设备采用专用液压设备(4.1)有成形、顶件，侧向夹紧的油缸，进出模装置，及控制压制-保压-返程的PC控制装置。
5.按权利要求1所述成形工艺，其特征是在浇注之前向非金属模具内刷涂料，其工作温度超过1700℃。
6.非金属型液锻或挤铸成形模具，其特征是设计与待成形零件(7.1)(7.2)及凸模相配合的凹型腔模具，且该凹型腔膜具的制造由非金属材料制成或局部有金属材料。
7.按权利要求6所述模具，其特征是该非金属材料由耐火材料、粘结剂和促凝剂组合构成。
8.按权利要求6、7所述模具，其特征是耐火材料用石英砂，粘结剂用高铝耐火水泥，促凝剂用氧化钙。
9.按权利要求6所述模具，其特征是在非金属模具(2.1)、(2.2)外装设组合式金属模框(2.3)，用于液态模锻成形的非金属模具(2.1)不设浇压口，用于挤压铸造成形的非金属模具(2.2)设浇压口(2.4)。
全文摘要
一种铸锻联合工艺及模具。用非金属材料作液态模锻和挤压铸造成形的模具,将待成形零件金属液浇注在模具内,用专用液压设备加压保压结晶成形。零件组织紧密、强度高、加工量小;模具成本低、制模快、周期短。适于小批量致单件生产。挤铸阀体性能超过砂铸,省去砂型中大冒口,材料利用率由原40～60%提高到80～90%。具有节能、节材、污染少、高强度、高质量,可替代普通砂铸件、部分精铸件、锻件的原工艺,且能达到和接近锻件性能。
文档编号B22D18/00GK1287896SQ00116130
公开日2001年3月21日 申请日期2000年9月27日 优先权日2000年9月27日
发明者张有明, 叶进光 申请人:张有明, 叶进光