一种实现镁合金射出成型的装置的制作方法

本实用新型是涉及一种实现镁合金射出成型的装置，属于镁合金成型加工技术领域。

背景技术：

镁合金是一种低密度合金，相较于其它纯金属材料或者合金材料，甚至相较于铝合金而言，镁合金的质量都更轻，同时，镁合金还具有吸振能力强、抗冲击性能和切削性能及耐磨性能好等优点，因此，在品质和环保的要求下，以镁合金制作汽车仪表板骨架、座椅、转向柱部件、转向盘轮芯、变速箱壳体、发动机悬置等和电子产品的外壳及内部零件已成为主流趋势，镁合金制品已开始应用于交通运输、航空航天、军工产品、生活用品等领域，因而镁合金的成型加工技术也受到越来越多的关注。

由于传统的镁合金成型为压铸成型方式，存在成型速度慢、加工效率低、产品容易产生孔洞缺陷等问题，因此，本领域目前研究热点是镁合金射出成型技术。镁合金半固态射出成型技术又称触变成型，是指将镁合金颗粒或碎片经射出机的射出单元加热至部分熔融状态，形成固液两相共存状态，即半固态，再用螺杆剪切(使镁合金原有的固相变成球状，以降低半固态合金的粘度，提高其流动性)并推送该半固态粘浆至成型模具内进行射出成型，该成型技术是由塑料射出成型衍生应用于镁合金的成型工艺。但目前实行镁合金射出成型的方法均是采用流道进料，即：射出成型机的喷嘴是与设在定模仁上的浇口相连通，半固态镁合金通过喷嘴射出给浇口，然后由浇口经主流道、分流道输送给由动模仁与定模仁合模形成的型腔中，这种进料结构不仅导致废料面积大，造成成型物料的很大浪费，而且辅助流道系统多，使得成型模具复杂，体积大，制作成本较高，尤其导致锁模力很大，使得现有规格的射出成型机很难制作大尺寸产品。

虽然现有技术中的热流道技术，如：cn201620215890.2中公开的一种镁合金半固态射出成型模具热流道，通过热流道上的加热系统控制金属液在模具流道中处于半熔融状态，在一定程度上可解决由于主流道较长、在成型过程中主流道压力损失较大而不利于产品成型、废料过多等问题，但仍然存在结构复杂、制作成本昂贵、不能实现大尺寸产品的射出成型等问题；另外，现有专利cn201620416882.4中公开的一种镁合金射出成型多点进料系统，通过设置一个与定模模框可拆卸的分流板，在所述分流板上设置总入料口和4个分支流道以实现正面多点进料，虽然该专利在一定程度上可简化进料结构，但需要新增分流板，制造成本还是较高，关键是，该专利技术仍然存在流道，若要真正减少流道所产生的废料，仍然需要采用热流道技术，否则还会存在流道废料问题和产品品质问题。也就是说，至今，现有技术还不能同时解决镁合金射出成型所存在的结构复杂、废料多、原材料浪费大、产品品质不能很好保证、不能实现用小吨位机台生产大投影面积和大铸造重量的产品及成型周期长等问题，以致局限了镁合金射出成型技术在工业领域的广泛应用。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种能同时解决镁合金射出成型所存在的结构复杂、废料多、原材料浪费大、产品品质不能很好保证、不能实现用小吨位机台生产大投影面积和大铸造重量的产品及成型周期长等问题的实现镁合金射出成型的装置，以促进镁合金射出成型技术在工业领域的广泛应用。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种实现镁合金射出成型的装置，包括射出成型机和成型模具，所述射出成型机包括螺杆射出机构、料斗、长喷嘴、动模固定板和定模固定板，所述成型模具包括动模框、动模仁、定模框和定模仁，所述动模框与动模固定板可拆卸式固定连接，所述动模仁与动模框可拆卸式固定连接，所述定模框与定模固定板可拆卸式固定连接，所述定模仁与定模框可拆卸式固定连接，且动模仁与定模仁合模形成的型腔与待成型产品相适配；其特征在于：在定模仁的中心设有进料口，所述进料口的两开口端分别与型腔和长喷嘴的射出端相连通，并且，在所述长喷嘴的射出端套设有冷却套。

一种优选方案，所述进料口呈喇叭形状，其中：扩口端面位于定模仁的型腔面，缩口端面与所述长喷嘴的射出端相抵接。

进一步优选方案，所述进料口的纵向截面为等腰梯形，所述等腰梯形的高度为18～25mm，所述等腰梯形的底角为60～75度。

一种优选方案，所述冷却套通过喷嘴定位环固定在定模仁的喷嘴安装孔内。

一种优选方案，所述冷却套通过冷凝管与外部的冷却设备相连通。

进一步优选方案，所述冷却设备为高压点冷却机。

采用上述装置实现镁合金射出成型的方法，包括如下步骤：

a)使镁合金物料送入料斗内；

b)通过螺杆射出机构将受热成为熔融态的镁合金物料推送到长喷嘴，并由长喷嘴和设在定模仁中心的进料口直接射入型腔；当每次镁合金产品成型所需物料射出完毕，即刻通过冷却套对长喷嘴的射出端进行冷却；

c)待成型后开模，取出镁合金粗制品使冷却到室温，然后对其外表面上形成的进料口坯体进行铣平和打磨处理，即得到镁合金成品。

相较于现有技术，本实用新型具有如下有益技术效果：

1、本实用新型通过创造性地使半固态镁合金物料直接由长喷嘴送入设在定模仁中心的进料口进入型腔，不再采用流道方式进料，不仅使模具结构明显简化，无需热流道技术的复杂加热保温系统，而且也无需多点进料的复杂结构，可使模具体积明显减小；经计算，在加工相同尺寸的镁合金产品时，本实用新型因此可使锁模力减小35％，能实现用小吨位机台生产大投影面积和大铸造重量的产品；

2、由于本实用新型在长喷嘴的射出端套设有冷却套，因而可保证每次成型所需物料射出完毕能快速及时与喷嘴相脱离，不仅使无流道进料成为可能，而且可最大程度节约物料，使产品料损可至少减少118％左右，生产成本得到显著降低；

3、因本实用新型为无流道进料，因而射出成型周期可明显缩短，不仅提高了成型生产效率，而且可明显改善产品收缩变形，使镁合金成品率得到明显提高；

4、经试验证明，采用本实用新型所述装置获得的镁合金产品的抗拉强度相对现有技术可至少提高18％，产品性能好，且外观没有瑕疵缺陷；

综上所述，本实用新型通过创造性地采用无流道进料方式实现镁合金射出成型，不仅同时具有结构简单、废料少、物料损耗低、产品品质好、成型周期短等优点，而且生产安全环保，对促进镁合金射出成型技术在工业领域的广泛应用具有显著价值，现对于现有技术，已产生明显进步性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种实现镁合金射出成型的装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的成型模具的纵向剖面结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的成型模具的横向剖面结构示意图；

图4是体现本实用新型实施例中所述长喷嘴与冷却套及进料口之间的连接结构示意图；

图5是本实用新型实施例中所述定模仁的立体结构示意图；

图6是本实用新型实施例所获得的镁合金粗制品的结构示意图；

图7是对比例提供的一种实现镁合金射出成型的装置的立体结构示意图；

图8是对比例提供的定模仁的立体结构示意图；

图9是实施例与对比例所获得的镁合金成品的应力-应变曲线图。

图中标号示意如下：1、射出成型机；11、螺杆射出机构；12、料斗；13、长喷嘴；131、长喷嘴的射出端；14、动模固定板；15、定模固定板；2、成型模具；21、动模框；22、动模仁；23、定模框；24、定模仁；3、型腔；4、进料口；41、扩口端面；42、缩口端面；5、冷却套；6、喷嘴定位环；7、冷凝管；8、进料口坯体；01、浇口；02、主流道；03、分支流道。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例及对比例对本实用新型的技术方案做进一步详细描述。

实施例

请结合图1至图5所示，本实施例提供的一种实现镁合金射出成型的装置，包括射出成型机1和成型模具2，所述射出成型机1包括螺杆射出机构11、料斗12、长喷嘴13、动模固定板14和定模固定板15，所述成型模具2包括动模框21、动模仁22、定模框23和定模仁24，所述动模框21与动模固定板14可拆卸式固定连接(例如：螺钉连接)，所述动模仁22与动模框21可拆卸式固定连接(例如：螺钉连接)，所述定模框23与定模固定板15可拆卸式固定连接(例如：螺钉连接)，所述定模仁24与定模框23可拆卸式固定连接(例如：螺钉连接)，且动模仁22与定模仁24合模形成的型腔3与待成型产品相适配；在定模仁24的中心设有进料口4，所述进料口4的两开口端分别与型腔3和长喷嘴的射出端131相连通，并且，在所述长喷嘴的射出端131套设有冷却套5。

本实施例中，所述进料口4呈喇叭形状，其中：扩口端面41位于定模仁24的型腔面31，缩口端面42与所述长喷嘴的射出端131相抵接；并且，所述进料口4的纵向截面为等腰梯形，所述等腰梯形的高度h为18～25mm，所述等腰梯形的底角α为60～75度。

所述冷却套5通过喷嘴定位环6固定在定模仁24的喷嘴安装孔内，并且，所述冷却套5通过冷凝管7与外部的冷却设备(图中未示出)相连通，所述冷却设备优选为高压点冷却机，例如：中国实用新型专利zl2014205679866中公开的高压点冷却机，可实现定点、定时、定量冷却，具有冷却均匀优点。

另外，在此需要指出的是，本专利中所述的射出成型机1为外购的已知产品，例如：日钢jsw-jlm系列镁合金射出成型机，因此附图中未整体示出，因为不涉及相关改进。

采用本实施例上述装置实现镁合金射出成型的方法，包括如下步骤：

a)使镁合金物料送入料斗12内；

b)通过螺杆射出机构11将受热成为熔融态的镁合金物料推送到长喷嘴13，并由长喷嘴13和设在定模仁24中心的进料口4直接射入型腔3；当每次镁合金产品成型所需物料射出完毕，即刻通过冷却套5对长喷嘴的射出端131进行冷却；

c)待成型后开模，取出镁合金粗制品(如图6所示)使冷却到室温，然后对其外表面上形成的进料口坯体8进行铣平和打磨处理，即得到镁合金成品。

作为优选方案，步骤b)，每次冷却套5均采用温度为室温的自来水在15±3mpa压力下循环16±2秒，以实现对长喷嘴的射出端131进行冷却，这样既可实现进料口4与长喷嘴的射出端131之间的及时脱离，节约用料，而且可避免产品表面产生缩孔和裂纹，可保证产品外观无瑕疵缺陷。

对比例

请参阅图7和图8所示，传统实现镁合金射出成型，是采用流道方式进料，进料系统包括浇口01、主流道02和多个分支流道03，熔融态的镁合金物料是由喷嘴13射入浇口01，然后经过主流道02到多个分支流道03，再由分支流道03射入型腔3。

经试验得知：假设在其余结构均与本实施例中所述条件均相同的情况下，采用现有的这种流道方式进料成型加工与本实用新型实施例相同尺寸(长宽尺寸为65cm*17cm)及相同重量(490g)的镁合金成品，则至少需要物料：1168g(包括渣包和流道的损耗)，且铸件在分型面上的投影面积达到65cm*30cm；而本实用新型因为没有流道的损耗，因此只需590g物料即可，且铸件在分型面上的投影面积只有65cm*20cm；经过如下计算：

因压铸机锁模力的计算公式为：f锁≥k*f主，其中：f锁-表示压铸机的锁模压力；k-表示安全系数，一般k＝1.1；f主-表示主胀型力、铸件在分型面上的投影面积，包括浇注系统、溢流、排气系统的面积乘以比压(kn)，即：f主＝a*p/10，a-表示铸件在分型面上的投影面积，p-表示压实压力；因此，采用本实用新型所需锁模力的大小为：

f锁＝65*20*60*1.1/10＝8580kn，而对比例所需锁模力的大小为：

f锁＝65*30*60*1.1/10＝12870kn；可见：本实用新型可使锁模力减小，能实现用小吨位机台生产大投影面积和大铸造重量的产品。

另外，本实用新型的物料损耗为：(590-490)*490*100％＝20.5％，而对比例的物料损耗为：(1168-490)*490*100％＝138.4％；可见：本实用新型相对于现有技术，可使物料损耗降低118％，不仅明显节约了成本，而且也避免了大量镁合金废料的回收难题，具有显著节能环保优势。

再请参阅图9所示，由图9还可见，使用本实用新型获得的镁合金成品的抗拉强度为187.1mpa，而对比例获得的镁合金成品的抗拉强度为158.4mpa，可见：本实用新型相对于现有技术，还可使获得的镁合金产品的抗拉强度至少提高18％，产品性能好。

综上所述，本实用新型通过创造性地采用无流道进料方式实现镁合金射出成型，不仅同时具有结构简单、废料少、物料损耗低、产品品质好、成型周期短等优点，而且生产安全环保，对促进镁合金射出成型技术在工业领域的广泛应用具有显著价值，现对于现有技术，已产生明显进步性。

最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。