压模铸造的方法及装置的制作方法

专利名称：压模铸造的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属的压模铸造，特别是关于轻金属或白色金属，如铝、镁或其它金属及其合金的压模铸造，更确切地说，是关于金属-合金车轮或普通的压力铸件的压模铸造方法及装置，通过这种方法或装置，在控制其温度、压力和速度的条件下，可将熔化的金属注入模腔中，以便生产出高质量的压模铸件。
在压力铸件，如合金车轮的生产中，需要保证铸件具有最佳的抗外力性和物理上的均质性，即无缺陷、无气体夹杂物，在使用时能承受铸件正常经受的高应力；在某种场合，例如对于合金车轮，通常需要在轮胎胎缘上具有良好的表面光洁度和良好的压力密封性。
在生产设计成具有最佳机械性能的压力铸件过程中，如合金车轮，目前仅利用低压模铸法，根据这种方法，在大约1个大气压(101KPa)的压力下，由压缩空气将熔化金属送入模腔中。
实践证明，与通常使用卧式机器、在大约500—800个大气压(49—78.4MPa)或更大的压力作用下完成铸造的高压模铸方法相比较，低压模铸工艺的采用是必需的，以便避免气体夹杂物现象和砂眼的形成，而气体夹杂物和砂眼通常会使铸件的结构变弱，成为脆性铸件，并且在高的应力下更易损坏。
虽然用低压可以得到具有良好的机械性能和可接受的表面光洁度的铸件，然而这种低压技术牵涉到一个极长的操作周期和低的生产率。另外，低压还需要在模具上形成横截面较大的金属流道和通道，以确保处于熔化状态的金属在与模具的冷壁接触时不会迅速凝固而完全或部分地堵塞所述的流道或通道，避免模腔完全被填塞。因此，采用低压还需要充分地扩大熔化金属流动的管道的横截面积，这样会使模具的尺寸增大，材料的质量和铸件的重量增加。此外，在低压条件下生产的铸件的表面光洁度非常差，在合金车轮的情况下，需要对材料输入模具的位置进行额外的精加工作业。
并且，用低压生产的铸件具有低的物理均质性，这样它们必须经过额外的非常准确的热处理，因为他们必须达到大体接近金属的熔点的温度。
因此，在金属铸件的压力铸造生产中，已试图使用高压注射系统。这种系统已公开在如US—A—4,850,420、US—A—4,583,579、DE—A—3,636,936、DE—A—3,013,226及DE—A—3,505,544的专利文献中。
依据这些已知系统，运用其值等于或大于500—800个大气压(49—78.4MPa)的非常高的压力和其范围在40—120m/s的高速度，将熔化金属水平地输入模腔，这样，在极快的周期内得到有高的表面精度的铸件。然而，在要承受高机械应力的压力铸件的生产中的高压已经证明是不适合的，因为作为由高速和被注射的熔化金属的紊流产生的气体夹杂物的现象的结果使铸件本身很脆。
在高压模铸作业中，使用卧式机器，存在的问题还有加工过程的热控制不适当和机器本身，因此，注射熔化的金属的装置要承受极端的和失控的机械变形，该变形导致上述注射装置的在熔化金属的收集腔和柱塞之间处于不对准状态。注射装置及熔化金属的卧式压模铸造机的典型设置在上述引用的专利文献中作了介绍。特别是，专利US—A—4,583,579建议根据每一注射之后所测量的温度来检测注射装置的柱塞和腔的膨胀，从而计算出柱塞退回的瞬间；该专利还通常涉及以完全不受控制的方式冷却柱塞和一部分注射腔的装置的使用。该专利不涉及因而也未建议任何解决压模铸造基本问题的有用方法，包括获得熔化金属的注射条件，该条件受到控制并适合于具有最佳机械性能及表面光洁度的压力铸件的生产。
立式压模铸造机器的使用已在GB—A—489,944、DE—A—1,156,205和JP—A01178,359这些专利文献中公开，然而这些文献也涉及到具有如上所述缺点的高压型压模铸造机。特别是专利GB—A—489,944和JP—A01178,359所涉及的机器带有″敝开″型的注射腔，熔化金属必须从其上方浇注，这样在注射之前，由于熔化金属长时间的暴露在空气中，会出现众所周知的熔化金属氧化的现象。因此，在压力铸件，特别是需要具有最佳机械性能的合金车轮或铸件的生产中，已经完全放弃了铸造使用卧式和立式机器的高压模铸。
而且，作业周期的效率受到了极大的限制。确定了与如权利要求1的特征部分所限定的本发明最接近的技术背景的德国专利DE—A—1,156,205揭示了一种″封闭″腔型的立式压模铸造机，在该机器中，注射装置通过一管道直接与提供熔化金属的熔炉相连，其注射装置包括一竖直注射腔和一可在所述腔中移动的柱塞，该柱塞在熔化金属的侧向进口未被其封住的退回位置与熔化金属可注入模腔的前进位置之间移动。但是，该专利未论述也未解决用于生产高质量金属铸件的压模铸造方法的控制的基本问题。
尽管事实上对在压铸金属铸件的生产中卧式或立式机器的应用提出了种种建议和意见，但现今在实际中，仍必须使用受限制和有缺点的低压铸造工艺，这种工艺牵涉铸件过重和尺寸过大、生产周期长以及从许多使用的质量观点看是难以接受的工件。
本发明的目的是，提供一种用于金属件的立式压力铸造的方法和装置，与低压模铸法相比较，利用这种方法或装置，可以在比较高的压力下操作，其压力虽然较通常用在采用高压技术的铸件生产中的压力低许多，但仍能确保在作业循环快的同时，生产出表面质量高、机械性能好，使用其它已知技术不能实现的铸件。
本发明的另一个目的是，提供一种如上所述的方法和装置，利用这种方法或装置，在熔化金属供入注射装置期间和注入模具的过程中，能够减少气体夹杂物的现象和熔化金属中氧化物的形成，从而获得物理均匀度高的铸件，其结果是，在一定情况下，可以大量地减少横截面积的阻力和模具内的金属流道，用这种方式，可以在极短的作业周期中获得结构坚固、壁薄、重量较轻的铸件；例如，在合金车轮的情况下，与在低压下生产的普通车轮相比较，其重量和生产周期减少约3或4倍，并获得具有所用合金的高机械和结晶性能，以及优异的高光洁度的车轮。
本发明的再一个目的是，提供一种依据上述方法而生产合金车轮的装置，可以基本上避免影响要与高温熔化金属接触的部件的变形现象，这样，确保了用其它已知技术不能获得的作业和生产效率及可靠性。
本发明还有一个目的是，提供一种压模铸造装置，根据本发明，这种装置特别适用于实现中压模铸方法，它将注射装置和模具组合在一起使用，并且在不改变生产模具总体的情况下，可生产出不同类型的车轮；对于本发明的目的来说，″中压″是指将熔化金属注入模具中的压力，其值在50—350个大气压(4.9—34.3MPa)的范围内。
上述目的可以根据独立权利要求1和4的特征所限定的金属合金铸件，特别是合金车轮的生产方法和装置来实现。
特别是，本发明涉及一种金属压力铸件的生产方法，据此，将计量的熔化金属送入注射装置，该注射装置包括一限定竖直注射腔的套筒和一在所述腔中可移动的柱塞，该柱塞在熔化金属的侧向进口未被其封住的退回位置和熔化金属可注入模具组件的腔中的前进位置之间移动，其特征是在保持柱塞和注射套筒的位于压力铸造模具组件附近的，与熔化金属接触的部分两者的区域处于不同的控制温度的条件下，形成套筒和注射柱塞的轴向对准结构；检测柱塞和注射套筒在该温度控制区域范围内的温度；以及在所述的套筒和注射柱塞的温度控制区域之间的温差达到一个预定值的条件下，在压力为50—350个大气压力(4.9—343.MPa)的范围，保持熔化金属注入和流进模具组件的腔中时处于层流状态时，并在确保注射装置的套筒和柱塞之间处于所需要的轴向对准状态的条件下，将熔化金属注入模具组件的腔中。
通过下文伴随附图的描叙，本发明的上述目的及其它目的，特征和优点会更清楚。其中


图1是其中的一些零件作了剖视的装置概要图；图2是图1所示装置的侧视图；图3是将熔化的金属注入成形模具中的装置的第一实施例的纵截面放大图；图4是将熔炉与熔化金属注射装置连接在一起的管道的详细放大图；图5是图4中沿线5—5的视图；图6是注射装置第二实施例的纵截面图；图7是图6中沿线7—7横截面图；图8是图1所示装置的详细放大图，具有处于闭合状态的模具；图9是类似于图8的模具在打开状态下的详细放大图；图10是注射装置的温度调节系统的方框简图；图11是在压模铸造过程中用于控制将熔化的金属注入模具的速度和压力的系统的方框简图。
如图1和图2所示，装置包括固定在相对地坑11的地板上的基座10，从地坑11中露出的四根侧支柱12，其顶部由横梁35把持。
支撑模具下部元件14的第一可动压板13和支撑模具上部元件16的上部压板15可以在两者彼此接近而闭合模具的一个位置和两者彼此远离而打开模具的另一个位置之间移动，以便用下述方式分别将熔化的金属注入模具和将铸件从模具中取出。
下部压板13的上升和下降运动可以公知的方式利用设置在装置底部的一对液压缸(图中未表示)来实现，相应地，上部压板15的运动由一对液压缸17来获得。最终在图2中，序号18表示由上部压板中心支撑的辅助缸，以便完成模具的闭合和打开操作。
装置进一步还包括用于注射容纳在熔炉中的熔化金属的装置19，熔炉具有一压力罐20，可移动地设置在装置的一侧。
更具体地说，用于注射熔化金属的装置19包括一圆筒状的套筒21，形成一相对于基座10处于中心位置的竖直注射腔。在套筒21内滑动一柱塞22，它通过长杆23与液压缸23′相连。
如图3所示，套筒21的底部21A的一侧有一个朝下倾斜的径向进口连接器24，它可与熔炉20的管道25相连，下面又参照附图4和图5对此作进一步的描述。
根据图1和图2的装置在位于熔炉20的另一侧包括一操作台26，该操作台可用于拆卸铸件和更换模具。操作台26可滑动地支撑在支架27上并由液压缸28操作，使其朝前或朝后移动；如图示意地所示，支架27也沿着水平梁轨29滑动。
最后在图1中，序号30表示一可倾斜的滑道，用于拆除浇口31，浇口31由运输器32运走；由一位于侧面的推进器46把浇口31从注射装置的柱塞22上拆卸下来。
在图2中，参考标号33表示上部压板15的锁定元件，它位于横梁35的一侧，用于在金属注射阶段，在模具闭合时锁紧上部压板15。
容纳熔化金属的熔炉20做成罐型，即，设计成能容纳熔化合金的给定量36，利用合适的加热系统(图中未示)恒定地保持熔化合金的熔化温度。
熔炉20是压力式的；在压力作用下，经导管37将空气输入熔炉内，导管37通过过滤器39、电磁阀40及压力调节器41与压缩空气源38相连。
另外，在图1中，序号42表示一探针，它可以穿入熔炉内，以提供显示熔化金属熔池36的高度的信号，从而也显示了供给注射套筒21的金属量。
熔炉20以可移动的方式支撑着，例如，由铰接的杆装置43的系统来支撑，而铰接的杆装置43安装在装有可在导轨上滑动的车轮的车辆44上；熔炉也可由千斤顶45操作从而被顶起或放下，或由液压缸45A驱动而沿导轨移动。熔炉20的上升和/或滑动运动用于使供给熔化金属的管道25与注射装置19的进口连接器24分离，以允许清理注射装置19或防止其过热以及由此而引起的注射套筒21相对于推力柱塞22产生膨胀而出现失控的危险。
此外，在图1中，序号47表示呈电磁阀符号形式的用以将液压缸23′连接到压力油源48的系统。电磁阀40、47、探针42以及控制熔炉20的压力和套筒21的温度的合适装置及注射柱塞22如下文所解释的通过合适的连接回路恰当地连接到可程序控制装置49上，可程序控制装置49具有控制整个生产循环的微处理机。
图3详细地放大了注射熔化金属的装置19第一实施例，装置19包括一圆筒状的套筒21，套筒21由围绕套筒21的绝缘外套51内的导热流体循环适当地进行温度调节。特别是在图3的例子中，套筒21有两个独立的温度调节区，即在生产循环过程中用来加热和/或冷却的区域，下文会参照图10对此说明，其接近或处在成形模具区内的第一温度调节区通过沿第一螺旋通道50循环加热和/或冷却流体而进行加热和/或冷却，而第二温度调节区位于熔化金属的侧面进口的区域内，由沿第二螺旋通道50A循环的加热/或冷却流体加热和/或冷却。套筒21的顶部终端有一大的环状法兰52，用来与模具接触，也可用热导或另外的方式进行加热和/或冷却。法兰52形成一个朝套筒21的腔54敝开的空腔53，空腔53如图6所示，可以做成带有锥状或扩张状侧壁的合适形状，以使空腔53适合于模具的相应部件70，利用空腔53，部件70可以形成用于分配必须要供入模具腔的熔化金属用的导槽74。
相应的，注射套筒的底部21A和其进口连接器24也可利用与套筒21的顶部同样的方式进行温度调节。
套筒21的两个部分的温度及其由此而产生的膨胀分别由用序号55所表示的用于套筒21的第一上部区域50、50B的合适热传感器以及用于套筒21下部21A的热传感器55A来探测。
类似地，柱塞22的温度和膨胀由热传感器56来探测和控制，热传感器56朝柱塞的顶部方向穿入柱塞体内。
根据本发明，为了获得具有最佳机械性能和良好的表面光洁度的压力铸件，在适中的高压、层流条件及温控条件下，合理地将熔化的金属注入模具中。因此，除了注射套筒21的温度调节之外，通过试验及经验已经证明，还需要对注射柱塞进行足够地冷却，以使要与柱塞22的熔化金属接触的表面与在注射时限定接近模具的注射腔的套筒21的那部分有预定值的温度差Dt，即，例如，确保柱塞22和注射套筒21之间的轴线上地正确地对准，并保证所述柱塞和注射腔内壁之间有作为间隙的足够公差。
因此，通过由单独的冷却回路所提供的水或其它合适的流体的循环对柱塞22连续地冷却。就此而论，根据图3所示的例子，柱塞22具有一内腔57，由在空心杆23内纵向延伸的中心导管58供入内腔57内的水或其它冷却流体连续不断地循环，中心导管58与通道59同轴设置，以便于冷却流体进行再循环。
柱塞杆23上还配有一气动清理系统，用以通过强烈地喷射压缩空气来清理进口连接器24中的熔化金属。
更详细地，如图3所示，将熔化金属导入注射腔54的连接器24设置在注射套筒21的一侧，在底部附近，并适当地向下倾斜。
因此，在柱塞22的杆23上，在进口24的同一侧，在柱塞22的下方位置，设置一吹风喷嘴60，在逻辑程序装置49的控制下，可将喷嘴60与压缩空气源在60A处连接；如下文将进一步地描述，在柱塞22朝前运动的端部，当喷嘴60与进口连接器24对准时，便可以产生强烈的空气喷射，对连接器24进行清理，吹走沾在其壁上的熔化金属渣。
图4和图5表示了将熔炉管道25与连接器24相连接，以便将熔化金属导入注射腔54的系统。
如图中所示，管道25包括一管状元件63，管状元件63延伸到熔炉20之内，并几乎接近其底部；套筒61围绕着管63，并由陶瓷或其它绝热材料形成，以便耐高温，以及利用加热装置64对管63加热，使其保持在恒定的金属熔化温度。
管道25结尾于一半球形的喷嘴65，喷嘴65密封地装入在进口连接器24前端的相应的半球座中。参考标号66表示锁定元件，用于将管道25锁定在连接器24上，并作用在连接器前端的法兰67上。锁定元件66分别与促动器68相连，以促动锁定元件66朝法兰67移动，或离开法兰67、或旋转90°，如图5所示，这样使供应管道25与进口连接器24连接或解除连接。
如图5所示，转动闭合元件69用于在管道25与注射装置19分离时关闭管道25和/或防止熔炉降压。
参照图6和7，根据本发明的方法，描述将熔化金属注入模具的装置19的第二改进的实施例。
与其它系统和其它高压模铸装置不同，根据本发明操作的装置已经证明可适合于生产大、小尺寸的压力铸件，可以获得20千克或30千克、甚至在一些情况下达到并超过40千克的金属铸件，其熔化金属接触时间为大约几分钟的数量级，温度等于或稍小于其金属熔化温度。
在试图获得将熔化金属注入模具的最适合条件时，要保证较好的结果并确保所需要的注射套筒21和柱塞22之间的轴向对准，已经证明，不但对于要与熔化金属长时间接触的区域上的柱塞22和注射套筒21进行各种强烈的冷却是有用的，而且，通过避免使熔化金属从模具组件的孔中喷出，在柱塞头和注射腔上接近模具和/或要与模具接触的部分或支撑模具的部分两者之间的温度达到预定的温差Dt的条件下，将熔化金属注入模具也是很有用的。
在利用根据本发明的装置做出的试验中，也已经证明，不仅确定注射装置的尺寸以获得快速而有效的排热是有用的，而且，获得与熔化金属直接接触的注射装置的磨损部件的简单而迅速的更换也是很有用的。
因此，如图6和7所示，圆筒状的套筒21做成可以从外套51上拆卸的形式，并且有由用于循环加热和/或冷却流体的通道50、50A所确定的两个不同的温度调节区，通道50、50A直接在套筒壁上形成。更进一步，套筒21上接近模具的第一温度调节区的通道50延续到通道50B，通道50B沿要与所述模具直接接触的法兰52圆周地延伸；在图6中，相同的参考号用于表示与图3中参考号相类似的或等同的元件。
相应地，柱塞22具有一可拆卸的厚度比较有限的头90，以改善要与注射腔54中的熔化金属接触的头90的外表面和在柱塞22的内腔57内循环的冷却流体之间的热交换。通过一套紧固螺栓91和92，将头90可拆卸地固定到柱塞体22上，并将相应的柱塞体22可拆卸地固定到杆23上。
通过提供在腔57内的一圆柱芯93，可以获得柱塞的可靠而有效的温度调节，在腔57的圆周上设置螺旋的翅片94，限定连续的用于流体循环的通道，该翅片94与在芯93的接触表面和注射柱塞的头90之间所形成的螺旋通道95相连。供应流体的中心导管58延伸经过内芯93，并于螺旋通道95之内的中心位置，而在芯93下方的位置和由圆周翅片94所限定的螺旋通道出现的点位置处，排放孔59开向腔57之内；利用这种结构，首先使冷却流体与头90接触，对头90迅速冷却，接着冷却柱塞的圆柱体，由此柱塞与注射腔54一样，仍保持圆柱形状。
根据试验结果，已经注意到，通过保持形成朝向模具的注射腔的套筒的上部和注射柱塞22的头90之间的温度差在10°～80℃的范围内，最好在30°～60℃的范围，柱塞的温度值在180°～280℃的范围，而注射套筒上部的温度值在220°～320℃，可以取得良好的结果；很明显，这些对于铝合金试验所得到的数值可以根据所用金属的熔化温度、用于注射装置的尺寸和材料以及其它工艺参数的不同而变化。
下面参照图8和图9描述带有模元件的模具组件的特点，该模具组件可以与本发明的装置结合在一起使用。
图8和图9中，与前述的图相同的参考号用来表示相类似或等同的元件。
如图所示，模具组件包括一底模件14和一顶模件16，底模件14可拆卸地固定在装置的可动下表面13上，顶模件16可拆卸地固定在装置的可动上表面15上。
底模件14由底模70组成，底模70可折卸地、如用螺栓(未示)固定在由装置的可动下表面13支撑的底部载模装置71上。模具组件的底模70备有一圆周铸环72，它形成有一朝下敝开的环状座，套筒21的环形法兰52装入该环状座。
在模具70和铸环72之间形成注射通道74，其一侧开向由顶模76和底模70所形成的模具组件的腔15，而通道74的另一侧朝下敝开，通向由在注射套筒顶端处的腔53形成的金属分配腔，该分配腔位于底模70和对置于并类似于前述腔53的成形表面之间。
相应地，顶模件16包括顶模76，顶模76可拆卸地、如用螺栓或其它可解除的连接装置(图中未示)、固定在上部载模装置77上，上部载模装置77通过隔板78连接到基板79上，基板79又可拆卸地固定在可动上表面15上。
顶模件进一步包括一系列可移动的侧模80，这些侧模80围绕顶模圆周地设置，以便与顶模一起限定车轮的成形颈部，普通的轮胎可密封地装在该车轮颈部上。
如图9所示，侧模80可以径向打开，这样，当模具组件打开时，允许车轮81脱模。因此，侧模80通过杆82与可移动的支架83相连，可移动支架83设置在上部载模装置77和基板79之间。特别的推力杆82设置成朝下倾斜和张开的形式，由相应的导向套84导向，使其滑动。
支架83与液压缸18相连，液压缸18的杆由脱模器85延伸，使脱模器85通过顶模76和相应的载模装置77以滑动的形式被合适地导向。脱模器85终结于成形头86，该头86形成车轮铸件的轮毂。最终，由合适的用于冷却液体循环的导管来完成模具组件。
现在参照图10描述注射装置的柱塞和套筒的温度调节系统。
从图中可以清楚地看出，注射套筒21的第一温度调节回路50、50B与油型温度调节器96相连，油型温度调节器96包括用于加热油液的电加热装置97和冷却装置98，两者可彼此独立地致动，同时由其中央程控装置49程控时间和温度。
更详细地，将温度调节器96内的导热油冷却装置做成盘管形式，用以循环冷却流体，如12℃的水，并通过一电磁阀100和第一冷却器101与冷却流体源相连，电磁阀100由程控装置49控制，第一冷却器101是一级或多级，依次是空气冷却式。
与上述方式基本相同，用于注射套筒21的温度调节的第二回路50A与油型温度调节器102相连，油型温度调节器102包括加热装置103和做成盘管型的冷却装置104，冷却装置104通过电磁阀105和上述冷却器101与流体源99相连。虽然，温度调节器96和102两者的冷却水温度相同，但很显然，在程控装置49的控制下，通过自动地操作相应的加热装置，或采用其它方式可以保持两者中所包含的油温不同，借助于程控装置49，根据各种温度调节区的温度频率曲线和值的大小的显示，可以编程序和进行检测。
用与注射套筒21的两个温度调节回路50和50A基本相类似的方式，通过由程控装置49控制的电磁阀106和一空气冷却器107，将柱塞22的冷却回路连接到水源99上。
如上所述，电子程控装置49包括记忆装置，该记忆装置可以根据本发明的方法而利用机器的各种操作数据和参数编程序；特别是，利用注射套筒21的两个温度调节区的温度，利用柱塞22的头的冷却温度以及套筒21上接近或接触压力模具的区域中的第一温度调节区50，50B之间的温差Dt值来编程序，这些值可以从程控装置49的专门显示器上读到。
最后，参照图11描述用于控制柱塞的移动时间和供到操作注射装置19的液压缸23′中的油压的系统，注射装置19通过在电子程控装置49的记忆装置中提供的专门计算方法，能够提供有关熔化金属在层流状态下注入模具中的相应注射速度和压力值。
如图所示，线性位移传感器108与臂108′相连，臂108′固定到液压缸23′的柱塞杆23上。
由传感器107检测出的位移S1通过界面109或其它方式转换成电信号U1，供到调节回路110的进口，调节回路110形成电子程控装置49的一部分，由此，通过储存在操作机器的逻辑回路111中的专门计算方法，可以调节杆23的位移时间并将其转换成表示注射装置的柱塞22的移动速度的数据，及因而表示在将熔化金属供入和分配到模腔中的通道具有较小横截面的点处所计算的熔化金属的最大注射速度的数据。
依次，将单作用缸23′通过比例型电磁阀连接到压力油源48上，该比例型电磁阀又可操作地连接到逻辑控制回路111上。
最后，供给液压缸23′的油压P通过界面112转换成信号U2，供到调节回路110的第二数据进口，通过逻辑回路111的另一个计算方法，调节回路110将上述信号U2转换成一个相应于将熔化金属注射入模具中的特殊压力值的压力信号P。
下文叙述根据本发明的压力模铸装置的操作和方法。
熔炉20内的熔化金属36由熔炉所设置的加热系统保持在其所需要的熔化温度。另外，假设模具组件是打开的，两个表面15和13完全地处在图7所示的上升状态，并且提供熔炉熔化金属的管道25与注射腔的进口连接器24分离。此外，柱塞22在图1所示的状态下下降。
在这些状态下，在每一工作循环开始时，根据储存在电子程控装置49的永久存贮器中的工作程序，电磁阀100、105和两个温度调节器99和102的电阻97和103被驱动，使得导热油产生合适的温度，以预热温度调节区50和50A，例如，使其温度接近金属的熔化温度或稍低一些，这些值已预先储存在程控装置49内。这些温度由热传感器或热电偶45和55A来探测，并传递给逻辑控制装置49，逻辑控制装置49将其与预先贮存的参照温度进行比较，以避免温度突变，并使套筒21预先处于与柱塞22轴向对准所需要的条件。同时，使柱塞22产生所需要的温度，该温度由热传感器21A探测，并传递给逻辑控制装置49，它将其与相应的预先储存的参照温度进行比较。同时，使熔炉20已加压到将保持恒定的预定压力值，这样使得在每一工作循环中准确地测量不时地供到注射套筒21内的熔化金属量。
在闭合和预热模具组件之后，使其处于图8所示的状态，并在向上移动熔炉20之后，将其管道25与注射腔的进口连接器24锁定在一起，在程控装置49的控制下，将一定量的加压空气供入熔炉，这些加压空气足以使熔化金属在管道25内上升并局部地填入注射腔54，直到达到预定的液面为止。在此同时，驱动温度调节器96和102的冷却系统。
一旦热传感器55、55A和56将所探测的表示柱塞22和套筒21膨胀程度的温度值供给程控装置49，并且一旦柱塞22，特别是其头部的温度与注射套筒上接触模具组件的部分的温度之差Dt达到预定值，等于储存在程控装置49中的参照值时，考虑到套筒21和柱塞22之间轴向对准所需的条件已经达到这一事实，程控装置49就会提供一命令柱塞22前进运动的许可信号，使柱塞22朝上移动一个较短的距离，直到它闭合连接器24。
预先已经被操作以保持管道25的半球形喷嘴65和连接器24端部的相应的半球形腔密封地连接在一起的锁定元件66解除连接之后，此时移走熔炉20，使其供给管道25与连接器24分离。与此同时，熔炉管道的闭合元件69在使管道25内的熔化金属下降而落入熔炉之后闭合。
在熔炉与注射装置分离之后，柱塞22再一次上升，直到空气喷嘴60与连接器24的管道相符合，对连接器24的管提供强烈的空气喷射流，以便清理任何残留在连接器24中的熔化金属杂物，并由此避免该连接器偶然的堵塞。
柱塞22继续向上运动，同时套筒21和柱塞22总是保持在温度被控制的条件下，直到与注射腔54相通的分配腔53完全充满时为止。
在这期间，柱塞22的移动位置和速度由线性传感器107检测。在程控装置49的控制下，柱塞22继续向上运动，结果，使处于熔化状态的金属材料强迫地沿底模部分的通道流动，在不同的预定注射位置供入模件中，例如，以预定的压力例如50—350个大气压(4.9—34.3MPa)的范围内和由上图11所示的控制系统控制的速度下沿模腔的周边供入其中。用这种方式，当熔化金属供入模腔中时，可以得到其层流的状态；用这种方式可以避免喷射中发生气体阻塞和紊流现象的危险，而气体阻塞和紊流能导致形成砂眼和脆性增大。
因此，在模具组件的设计中，需要根据金属的流量和作用在熔化金属上的压力计算出合适的流动横截面，使在金属导入模腔中的位置处所测量的注射速度是处于层流状态下流动的层流速度等于或小于12米/秒。
当完成将金属注入模具的注射时，并在经过足够的时间允许其凝固之后，如图9所示的那样，可使模具组件上升并打开，然后分离从柱塞上移开并沿倾斜滑道30落入运输器32的浇口31。同时，当模具组件打开时，导致移开侧模，释放铸件，由此使铸件落入位于其下面的操作台26上。
当操作循环完成时，可以用上述方式重新开始新压力铸件的生产，而同时，继续注射装置的套筒和柱塞的冷却和温度调节的改变。
权利要求
1.一种用以生产金属压模铸件的方法，根据此方法将计量的熔化金属(36)送入注射装置(19)，所述的注射装置(19)包括一形成竖直注射腔的套筒(21)和一在所述腔中可滑动的柱塞(22)，所述的柱塞(22)是在熔化金属(36)的侧向进口(24)未被封住的退回位置和熔化金属(36)可注入模具组件腔中的前进位置之间移动的，其特征是在保持柱塞(22)和注射套筒(21)的位于压力铸造模具组件附近的、与熔化金属(36)接触的部分两者的区域(90、50、50B)处子不同的温度控制条件下，提供套筒(21)和注射柱塞(22)的轴向对准的配置；检测柱塞(22)和注射套筒(21)在所述温度控制区域(90、50、50B)中的温度；以及在所述套筒(21)和注射柱塞(22)的温度控制区域(90、50、50B)之间的温差(Dt)达到一个预定值的条件下，在压力为50—350个大气压(4.9—34.3MPa)的范围、保持熔化金属(36)在注入和流进模具组件腔中时处于层流状态时，并在确保注射装置(19)的套筒(21)与柱塞(22)之间处于所需要的轴向对准状态的条件下，将熔化金属(36)注入模具组件的腔中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，将熔化金属(36)在模腔的圆周注射位置(74)和/或其中心部分供入模腔。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征是，圆周注射位置(74)沿由模腔限定的车轮轮廓的外缘设置。
4.一种用于金属铸件压模铸造的装置，包括一用于容纳熔化金属(36)的压力型罐炉(20)；一水平设置的模具组件(70，76，80)，所述的模具组件(70，76，86)具有一底模件(70)和一顶模件(76)，底模件(70)和顶模件(76)可以在打开状态和闭合状态之间彼此相对移动，在闭合状态，所述的模具组件(70，76，80)形成一与要生产的工件相一致的成形腔(75)，所述的模具组件(70，76，80)具有与前述腔(75)相通的用于输送熔化金属(36)的通道(74)；一用于注射熔化金属(36)的注射装置(19)，包括一圆筒状的套筒(21)和一柱塞(22)，所述套筒(21)有一侧向孔(24)，用于提供金属(36)，并通过一供给管道(25)与熔炉(20)相连，所述的柱塞(22)可在前述圆筒状套筒(21)内轴向滑动，并与一操作促动器(23′)相连；以及泵装置(42)，用于将计量的熔化金属(36)从熔炉(20)供入注射装置(19)的套筒(21)内；其特征是，所述的压模铸造装置还包括至少一个第一热传感器(55)和至少一个第二热传感器(21A)，用于检测注射装置(19)的柱塞(22)和套筒(21)的要与熔化金属(36)保持接触的部分的温度；所述第一传感器(55)和第二传感器(21A)可操作地连接到一可程序控制的电子控制装置(49)上；用于检测注射柱塞(22)的移动速度和作用在注射套筒(21)腔内的金属上的压力的检测装置(107、112、110)；所述的控制装置(49)可以在由所述第一和第二传感器(55、21A)所检测的预定温差达到时，利用关于参照压力、速度和温度的数据来编程序，以便在所述参照速度和压力适用于保持注入和流进模具组件的腔(75)中的熔化金属(36)处在层流状态的条件下，控制所述注射装置(19)，将熔化金属(36)供入模具组件的腔(75)中。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述注射套筒(21)的腔(54)结束于一扩大的腔(53)，所述扩大的腔(53)形成一分配腔，该分配腔具有与底模件(70)相对的相应表面，并且可以使熔化金属(36)流入模具组件的腔(75)中。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征是，熔炉(20)的供给管道(25)结束于一半球形喷嘴(65)，它密封地装入连接器(24)前端的相应半球形座中，以便将熔化金属(36)导入注射装置(19)的套筒(21)，还有可拆除连接的装置(66)，密封地将所述的半球形喷嘴(65)与进口连接器(24)的半球形座连接在一起。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述注射装置(19)的套筒(21)包括一进口连接器(24)，该进口连接器(24)将熔化金属(36)径向向下导向，并且还设置有气动清理装置(60、60A)，用于清理上述连接器(24)。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的气动清理装置包括一吹风喷嘴(60)，该喷嘴60与一压缩空气源连接，并位于注射装置(19)的柱塞(22)下方的位置，与柱塞(22)一起滑动。
9.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的装置还包括用以循环加热和/或冷却流体的装置(96、102)，用于保持注射装置(19)的套筒(21)的热静力学温度不同于所述注射装置(19)的柱塞(22)的热静力学温度。
10.根据权利要求4所述的装置，其特征是，还包括用于检测注射柱塞(22)位移的装置(107、109)和用于检测供到驱动注射装置(19)的液压缸(23′)中的油压力的装置，所述的电子控制装置包括一记忆装置，该记忆装置利用计算方法来编程序，以提供表示注射速度、熔化金属注入模具组件中的流量及作用在所述注射装置的熔化金属上的压力的数据。
11.根据权利要求4所述的装置，其中，模具组件包括一底模件(70)和一顶模件(76)，其特征在于，还包括一支撑底模件(14)的第一可移动压板(13)、一支撑顶模件(16)的第二可移动压板(15)以及驱动装置，该驱动装置在模具组件(14、16)打开的上升位置和模具组件(14，16)闭合并与前述注射装置(19)相连的下降位置之间移动所述的面(13、15)和相应的模具组件的部件(14，16)。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征是，所述的底模件(14)和顶模件(16)都包括一成形件(70、76)，成形件(70，76)限定模腔(75)，并可拆卸地安装在支撑件(71，77)上。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征是，所述模具组件的底模件(14)还包括一个环形件(72)，它绕所述成形模(70)的圆周而设置，以便形成将熔化金属(36)注入模具组件腔(75)的圆周通道(74)，并形成一座(72)，该座(72)密封地安装在用于分配金属流的腔53中，位于注射装置的套筒(21)的顶端。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征是，还包括一系列可径向移动的侧模(80)，它围绕顶模件(16)的模(70)圆周地设置。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征是，所述可移动的侧模(80)与倾斜张开的杆(82)相连，杆(82)可以在导向套(84)内滑动，并由支架(83)支撑，支架(83)可相对所述顶模件(16)轴向地滑动。
全文摘要
一种金属压模铸件的压模铸造方法及装置，由此，通过注射装置，将熔炉中计量的熔化金属在压力下供入模具件的腔中，注射装置在压力和速度受控制的条件下操作；在压力为4.9-34.3MPa和层流条件下，由温度控制注射装置输送熔化金属，该装置包括温度调节区，以不同的温度来保持装置的柱塞和腔之间处于轴向对准状态。
文档编号B22D17/32GK1127174SQ9511500
公开日1996年7月24日 申请日期1995年7月4日 优先权日1994年7月4日
发明者塞格奥·坎湃尼 申请人:T.C.S.铸造公司