一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统及工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统及工艺，在上模和下模内均设有电热元件，电热元件通过导线与温度控制装置相连接，上模和下模内均设有冷却通孔，冷却通孔内安放紫铜管，紫铜管是冷却水、高压气体的共同通道，外部的冷却水装置、高压气体装置相通，成形设备上设有的温度控制装置、接触式测温装置、非接触式测温装置、高压气体装置、冷却水装置、位移传感器、压力传感器均通过通讯导线与总控制系统相连接，成形设备通过导线连接成形设备控制系统。在成形过程中，既可保护模具并确保模具表面不损坏；又避免非晶态合金出现晶化现象。
【专利说明】一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统及工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及非晶态金属玻璃成形系统，属于非晶态金属成形【技术领域】。
【背景技术】
[0002]金属玻璃又称非晶态合金，由于其独特的无序微观结构，使其既有金属和玻璃的优点，又克服了它们各自的弊端。玻璃易碎，没有延展性；但金属玻璃的强度高于钢，硬度超过高硬工具钢，且具有一定的韧性和刚性，所以，人们称金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”。非晶态合金具有高强度、高硬度、良好的耐磨性和耐蚀性等较好的力学、物理和化学性能，从而决定其应用的领域非常广泛，具有广阔的应用前景。
[0003]锆基非晶对于极限冷却速度的要求较低，可以在低于lOOK/s以下的冷却速度下得到完全的非晶态组织，因而针对锆基非晶的零件有多种成形工艺。专利CN102877010A “一种锆基块体非晶合金铸件的铸造成形方式”公开了一种锆基块体非晶合金铸件的铸造成形方法，其铸件的化学成分的3丨％是:Zr 35-45、Ti 11-16、Cu 10-15、Ni 8-12、Be 16-25，熔炼前对上述原材料用超声波在酒精介质中进行净化处理，再将每一种平均分成两份，按其各自的密度，由下到上两次重复布料装入坩埚中，布料时要避免原料铜和铜坩埚相接触，以防止原料铜熔化时与铜坩埚发生粘结；然后合炉进行抽真空，充入0.05MPa的氩气保护，开始加热熔炼，在60KW、80KW、120KW各保持5分钟后将功率加至140KW使合金熔体的温度达到800°C以上。专利CN101164722A “一种非晶合金工件的制备加工净成形一体化方法”公开一种非晶合金工件的制备加工净成形一体化方法。该专利是把合金母料加热熔化后注入可溃型模具中，待熔融合金冷却后形成非晶态合金，模具溃型后对试件进行简单的清理即可获得所需工件。利用可溃型模具通过铸造的方法制备出任何复杂形状的临界厚度在一定范围内的非晶合金工件，实现了复杂非晶合金工件的制备、力口工，净成形一体化技术。
[0004]专利CN 1199747C “一种非晶合金精密零部件超塑性模锻成形装置及方法”公开了一种用于大块非晶合金精密零部件超塑性模锻成形的装置及采用这种装置制备大块非晶合金精密零件的工艺。可以成形外廓直径尺寸0.1?100mm、厚度尺寸0.1?50mm的各种复杂形状零部件，如齿轮类、实心或实心台阶轴(锥度轴)类以及等轴类扁薄零件等。所发明的装置由真空炉、可更换压头和模具三部分组成。专利CN 100473472C “金属玻璃的成形方法”公开了一种金属玻璃的成形方法。该方法在保持金属玻璃的非晶质的同时成形不产生表面缺陷的成形品，即便是薄壁或厚度不等的成形品或复杂形状的成形品也可简单地成形。非晶态合金在模具成形后，存在两方面的问题:一是成形后如果直接通过模具的顶出系统顶出零件，由于零件在成形后还是过冷液态，顶出零件易导致零件损坏，如:顶穿、变形、破裂等；二是成形后如果让成形零件在模具内随着模具空冷，将需要很长的冷却时间，容易导致成形的零件部分晶化，无法得到完全的非晶态合金件，另外生产效率也很低。
[0005]专利CN 201164895A公开了一种非晶合金热压成型装置，包括模架以及上、下加热件，所述模架上设置有由压力机操纵的上合模机构和下合模机构，所述上加热件安装在上合模机构上并随之运动，所述下加热件固定在模架上。所述成型装置还包括活动装设在上合模机构上的上模芯和安装在下合模机构上的下模芯，所述上、下模芯内设置有用来通水的冷却水管。所述上、下模芯内设置有用来通水的冷却水管，能够迅速冷却成形件，充分降低非晶合金在成形过程中的晶化，有效保持非晶合金的使用性能，并且模芯和加热件之间可分离，成形过程中仅需对模芯升温与冷却，从而达到快速加热非晶合金以及快速冷却成形件的目的。该专利是以恒定的应变速率成形。非晶态合金在成形过程中，其流动应力与应变速率、材料粘度成正比，其关系为A =3W.，其中os为非晶态合金的流动应力，η
为非晶态合金的粘度，?为非晶态材料的应变速率。n是一个与非晶态合金温度密切相关的参数，如Zr46.75Τ?8.25Cu7.5NilOBe27.5非晶态合金，在玻璃化温度Tg和晶化温度Tx之间，H的变化范围为16-1O12Pa.s，在固定的应变速率10_3,下，其流动应力的变化范围为0.003-3000MPa。在成形过程中，如果以固定的应变速率成形，将导致变形时间较长，使非晶态合金只能在尽量靠近Tg的温度进行成形，而在Tg附近，非晶态合金的粘度较高，如果应变速率太大，非晶态合金的流动应力将增大，过大的流动应力会导致非晶态合金破坏，也会因模具所受的压力超过模具材料的屈服强度导致模具表面受损，或导致模具损坏。以固定的应变速率成形，如果选择的成形温度远离Tg，非晶态合金的粘度降低，但是此时可用于非晶态合金成形的时间大幅度减少，如果速率过慢，将导致非晶态合金在完全成形之前就已经晶化，导致无法完成成形，也无法得到合格的非晶态合金零件。
[0006]在非晶态合金成形过程中，由于非晶态合金内部无法达到温度均匀，各个区域的变形也不均匀，导致各个区域的变形热也不一样，这更加剧了非晶态合金的温度不均匀性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是克服上述不足，而提出了一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统及工艺。该系统能较好地实现升温、冷却和顶出工序，提高成形质量。
[0008]本发明采取的技术方案为:
[0009]一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统，包括固定在成形设备的上工作台的上模、固定在成形设备的下工作台的下模、与下模底部相接的顶出机构，在上模和下模内均设有电热元件，电热元件通过导线与温度控制装置相连接，上模和下模内均设有冷却通孔，冷却通孔内安放紫铜管，紫铜管是冷却水、高压气体的共同通道，与外部的冷却水装置、高压气体装置相通，在上模和下模上有盲孔而且盲孔内放置接触式测温装置，在上模、下模形成的模腔处有测试坯料温度的非接触式测温装置，在上模和成形设备的上工作台之间置有压力传感器，在下模和上模的接触面处安放有位移传感器，温度控制装置、接触式测温装置、非接触式测温装置、高压气体装置、冷却水装置、位移传感器、压力传感器均通过通讯导线与总控制系统相连接，成形设备通过导线连接成形设备控制系统。
[0010]所述的高压气体装置包括与高压气体通道入口相连的分水器，分水器通过高压气体控制阀与储气罐相连，储气罐通过油水分离器与空气压缩机连接，高压气体通道出口通过集水器与冷却水池连接。
[0011]所述的冷却水装置包括与冷却水通道入口相连的分水器，分水器通过冷却水控制阀、水泵与过滤器连接，过滤器与冷却水池连接，冷却水通道出口通过集水器与冷却水池连接。
[0012]所述高压气体装置、冷却水装置共用一个分水器、一个集水器和一个冷却水池，紫铜管一端与分水器相连接，另一端与集水器相连接，冷却水和高压气体最终均排入冷却水池。
[0013]所述的电热元件安放在上模和下模的加热通孔内，电热元件与加热通孔以间隙配合的形式安装。
[0014]所述的紫铜管与冷却通孔以过渡配合的形式安装。
[0015]在玻璃化温度之前及玻璃化初期，非晶态合金的粘度值极高(超过10_12Pa.s)，非晶态合金的硬度和强度远高于模具材料的硬度和强度。为了保护模具不被破坏，以模具材料的屈服强度和坯料最大成形面积作为成形压力的计算依据。成形压力F =
0.8XPXA(F为成形压力，单位为牛顿(N)，P模具材料的屈服强度，单位为兆帕(MPa)，A是非晶态合金坯料与模具的接触面积，单位为平方毫米(mm2)，0.8是安全系数，无量纲)。通过总控制系统给成形设备的控制系统发送信号，启动成形设备，对于非晶态合金坯料施加压力，由位于上模顶部的压力传感器测试非晶态合金坯料所受的瞬时压力，并将压力值实时地反馈给总控制系统，总控制系统根据反馈的压力值控制成形设备的伺服阀，将非晶态合金坯料所受的压力控制在设定的值；同时，总控制系统向温度控制装置发送信号，由温度控制装置给电热元件供电，通过电热元件对模具和非晶态合金坯料进行加热。由接触式测温装置实时地测试上模和下模的温度信号，并将测试得到上模和下模的温度信号实时地反馈给温度控制装置；由非接触式测温装置实时地测试非晶态合金坯料的温度信号，并将测试得到非晶态合金坯料的温度信号实时地反馈给温度控制装置。当非接触式测温装置测试得到的非晶态合金坯料的温度达到设置的成形温度之后，总控制系统给温度控制装置发送信号，断开电热元件的电力供应，停止对模具进行加热；在加热过程中，当非晶态合金的温度高于玻璃化温度时，非晶态合金就以较慢的应变速率开始缓慢变形；随着非晶态合金温度的逐渐升高，材料的粘度越来越小，非晶态合金的应变速率越来越大；在成形过程中，始终有压力传感器、总控制系统和成形设备的伺服阀将成形压力控制在设定的值。当模具完全闭合之后，将由位移传感器向总控制系统发送信号，总控制系统给成形设备的控制系统发送信号，成形设备停止给上工作台提供动力。同时，总控制系统给高压气体装置发送信号，打开高压气体控制阀，通过连接管路将高压气体通入安装在模具内部的紫铜管中，利用高压气体对于模具进行冷却。在通高压气体5秒钟后，总控制系统给高压气体装置和冷却水控制装置发送信号，关闭高压气体控制阀，打开冷却水控制阀，冷却水通过连接管路进入安装在模具内部的紫铜管，加快模具的冷却速度。在冷却过程中，由接触式测温装置实时地测试上模和下模的温度信号，并将测试得到上模和下模的温度信号实时地反馈给温度控制装置。当接触式测温装置测试得到的上模和下模的温度均达到设置的冷却温度后，总控制系统给高压气体装置和冷却水控制装置发送信号，关闭冷却水控制阀，然后打开高压气体控制阀，通过高压气体将管路及安装在模具内部的紫铜管中的冷却水排除干净。在通高压气体2秒钟后，总控制系统给高压气体装置发送信号，关闭高压气体控制阀，然后，总控制系统给成形设备控制系统发送信号，成形设备的上工作台上升，打开模具，接着，成形设备控制系统给下工作台中的顶出系统发送信号，将成形后的非晶态合金零件顶出模具。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017]在玻璃化温度之前及玻璃化初期，非晶态合金的粘度值极高(超过10~12Pa.S)，非晶态合金的硬度和强度远高于模具材料的硬度和强度。为了保护模具不被破坏，以模具材料的屈服强度和坯料最大成形面积作为成形压力的计算依据。根据模具材料的屈服强度选择成形压力，保护模具，确保模具表面不损坏。
[0018]在成形过程中，通过压力传感器控制设备对非晶态合金坯料施加恒定的压力。在设置的温度范围内，当非晶态合金进入玻璃化温度Tg和晶化温度Tx之间时，非晶态合金坯料以非恒定的应变速率边加热边成形。在高粘度区，以较小的速率缓慢成形，在低粘度区以较大的速率快速成形，减小成形时间，提高生产效率。
[0019]通过非恒定的应变速率和恒压力的方法成形非晶态合金，减少非晶态合金的成形时间，可以更好地避免非晶态合金的晶化现象。
[0020]由于使用冷却水作为上模和下模的冷却介质，若冷却水直接跟上模和下模接触，易导致上模和下模被腐蚀，会降低上模和下模的使用寿命；产生的锈蚀物也会对冷却水造成污染，也会大大降低冷却水泵、管道、阀门的使用寿命。为了防止这种情况的发生，在上模和下模的冷却孔中安装了紫铜管，紫铜管和冷却通孔采用过渡配合的方式进行装配。
[0021 ] 在对上模、下模和非晶态合金坯料进行加热时，存留在上模和下模中的冷却水会吸收过多的热量而延缓模具的升温速度。另外，存留在上模和下模中的冷却水会由于上模和下模的高温而汽化，产生高温、高压的蒸汽。为了避免上模和下模中的冷却水在加热过程吸收过多的热量而延缓模具的升温速度，并防止高温、高压蒸汽对模具、管道、温度控制装置、操作人员等造成危害，在电热元件对上模和下模进行加热前，利用高压空气将上模、下模和管道中的冷却水排出，让模具的冷却水道中只存在空气。
[0022]非晶态合金在上模和下模之间成形后，非晶态合金、上模和下模的温度远高于水的汽化温度，此时若直接往安装在上模和下模内的紫铜管通入冷却水，将导致冷却水瞬间汽化，产生高压，会对模具、管道、温度控制装置、操作人员等造成危害。为了防止这种情况的发生，在往安装于上模和下模内的紫铜管通入冷却水之前，先通高压气体，将安装于上模和下模内的紫铜管温度降低，然后再通入冷却水，加快冷却速度。
[0023]本发明成形工艺以非恒定的应变速率对非晶态合金成形，在整个成形过程中控制非晶态合金的流动应力，避免非晶态合金在成形过程中损坏，也对成形模具进行保护，避免过大的成形力导致模具表面损坏或整体破坏。为了实现对非晶态合金以非恒定的应变速率成形，在提出的成形工装中设置压力传感器及位移传感器。通过压力传感器控制整个变形过程中的压力，通过位移传感器判断模具已经完全合模，非晶态合金零件已经完全成形。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统的结构图；
[0025]图2为高压气体装置的结构图；
[0026]图3为冷却水装置的结构图；
[0027]图4为上模的结构图；
[0028]图5为上模中接触式温度传感器、电热元件、冷却管道的布置示意图；
[0029]图6为下模中接触式温度传感器、电热元件、冷却管道的布置示意图；
[0030]图7为模具打开状态；
[0031]图8为模具闭合状态；
[0032]图9为非晶态合金零件顶出状态；
[0033]1、总控制系统，2、温度控制装置，3、成形设备控制系统，4、冷却水装置，5、高压气体装置，6、上模，7、压力传感器，8、成形设备的上工作台，9、非接触式温度传感器的信号采集模块，10、接触式温度传感器的信号采集模块，11、非接触式测温装置，12、位移传感器，13、成形设备的下工作台，14、顶出机构，15、下模，16、非晶态合金坯料，17、冷却水池，18、高压气体控制阀，19、储气罐，20、油水分离器，21、空气压缩机，22、压力表，23、过滤器，24、水泵，25、冷却水控制阀，26、水管接头，27、冷却水及高压气体通道，28、紫铜管，29、电热元件，30、接触式测温装置，31、分水器，32、集水器，33、非晶态合金零件。
【具体实施方式】
[0034]下面结合实施例进一步说明。
[0035]实施例
[0036]一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统，包括固定在成形设备的上工作台8的上模6、固定在成形设备的下工作台13的下模15、与下模15底部相接的顶出机构14，在上模6和下模15内均设有电热元件29，电热元件29通过导线与温度控制装置2相连接，上模6和下模15内均设有冷却通孔，冷却通孔内安放紫铜管28，紫铜管28是冷却水、高压气体的共同通道，与外部的冷却水装置4、高压气体装置5相通，在上模6和下模15上有盲孔而且盲孔内放置接触式测温装置30，在上模6、下模15形成的模腔处有测试坯料温度的非接触式测温装置11，在上模6和成形设备的上工作台8之间置有压力传感器7，在下模和上模的接触面处安放有位移传感器12，温度控制装置2、接触式测温装置30、非接触式测温装置11、高压气体装置5、冷却水装置4、位移传感器12、压力传感器7均通过通讯导线与总控制系统I相连接，成形设备通过导线连接成形设备控制系统3。
[0037]高压气体装置5包括与高压气体通道入口相连的分水器31，分水器31通过高压气体控制阀18与储气罐19相连，储气罐19通过油水分离器20与空气压缩机21连接，高压气体通道出口通过集水器32与冷却水池17连接。冷却水装置4包括与冷却水通道入口相连的分水器31，分水器31通过冷却水控制阀25、水泵24与过滤器23连接，过滤器23与冷却水池17连接，冷却水通道出口通过集水器32与冷却水池17连接。
[0038]紫铜管28是冷却水、高压气体的共同通道，紫铜管28 —端与分水器31相连接，另一端与集水器32相连接，冷却水和高压气体最终均排入冷却水池17。
[0039]总控制系统I与成形设备控制系统3利用通讯导线相连接；温度控制装置2、接触式测温装置30、非接触式测温装置11、高压气体装置5、冷却水装置4、位移传感器12、压力传感器7等通过通讯导线与总控制系统I相连接；电热元件29通过导线与温度控制装置2相连接；高压气体装置5和冷却水装置4通过分水器31与安放在上模和下模内的紫铜管28连接。上模6固定于成形设备(如:万能液压试验机、等)的上工作台，下模15固定于成形设备的下工作台。在上模6和成形设备的上工作台8之间，放置有压力传感器7。在下模6和上模15的接触面处，安放有位移传感器12。
[0040]通过电热元件29对于上模6和下模15进行加热，通过高压气体装置5和冷却水装置4对于上模6和下模15进行冷却，通过温度控制装置2对于上模和下模的温度进行控制。在上模和下模的相应部位加工有加热通孔，用于安放电热元件29，电热元件29与加热孔以间隙配合的形式进行安装；在上模6和下模15的相应部位加工有冷却通孔，用于安放紫铜管28，紫铜管28与冷却通孔以过渡配合的形式进行安装。在上模和下模的相应部位加工有放置接触式测温装置30的盲孔，接触式测温装置30安放在盲孔之内并保证接触式测温装置30的端部与盲孔的端部紧密接触，确保接触式测温装置30的测试精度及反应速度。
[0041]带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统工作过程如下:
[0042]将非晶态合金坯料放置在成形模具的上模和下模之间，然后，通过总控制系统给成形设备控制系统发送信号，启动成形设备，对于非晶态合金坯料施加压力，由位于上模顶部的压力传感器测试非晶态合金坯料所受的瞬时压力，并将压力值实时地反馈给总控制系统，总控制系统根据反馈的压力值控制成形设备的伺服阀，将非晶态合金坯料所受的压力控制在设定的值；同时，总控制系统向温度控制装置发送信号，由温度控制装置给电热元件供电，通过电热元件对模具和非晶态合金坯料进行加热。
[0043]由接触式测温装置实时地测试上模和下模的温度信号，并将测试得到上模和下模的温度信号实时地反馈给温度控制装置；由非接触式测温装置实时地测试非晶态合金坯料的温度信号，并将测试得到非晶态合金坯料的温度信号实时地反馈给温度控制装置。由于非晶态合金坯料是通过上模和下模的热传导、热辐射和热对流进行加热，非晶态合金的升温会滞后于上模和下模。上模和下模的设置温度一般比非晶态合金坯料的温度高2?3度，温度控制装置采用PID (比例-积分-微分)控制器对于上模和下模的温度进行控制，将上模和下模的最高温度控制在设置的加热温度。温度控制装置对于上模、下模和非晶态合金坯料的温度进行监控，当非接触式测温装置测试得到的非晶态合金坯料的温度达到设置的成形温度之后，总控制系统给温度控制装置发送信号，断开电热元件的电力供应，停止对模具进行加热。
[0044]在设置的温度范围内，当非晶态合金进入玻璃化温度Tg和晶化温度Tx之间时，非晶态合金坯料以非恒定的应变速率边加热边成形。在高粘度区，以较小的速率缓慢成形，在低粘度区以较大的速率快速成形，减小成形时间，提高生产效率。通过非恒定的应变速率和恒压力的方法成形非晶态合金，减少非晶态合金的成形时间，可以更好地避免非晶态合金的晶化现象。
[0045]当模具完全闭合之后，将位移传感器向总控制系统发送信号，总控制系统给成形设备的控制系统发送信号，成形设备停止给上工作台提供动力。同时，总控制系统给高压气体装置发送信号，打开高压气体控制阀，通过连接管路将高压气体通入安装在模具内部的紫铜管中，利用高压气体对于模具进行冷却。在通高压气体5秒钟后，总控制系统给高压气体装置和冷却水控制装置发送信号，关闭高压气体控制阀，打开冷却水控制阀，冷却水通过连接管路进入安装在模具内部的紫铜管，加快模具的冷却速度。在冷却过程中，由接触式测温装置实时地测试上模和下模的温度信号，并将测试得到上模和下模的温度信号实时地反馈给温度控制装置。当接触式测温装置测试得到的上模和下模的温度均达到设置的冷却温度后，总控制系统给高压气体装置和冷却水控制装置发送信号，关闭冷却水控制阀，然后打开高压气体控制阀，通过高压气体将管路及安装在模具内部的紫铜管中的冷却水排除干净。在通高压气体2秒钟后，总控制系统给高压气体装置发送信号，关闭高压气体控制阀，然后，总控制系统给成形设备控制系统发送信号，成形设备的上工作台上升，打开模具，接着，成形设备控制系统给下工作台中的顶出系统发送信号，将成形后的非晶态合金零件顶出模具。
[0046]利用夹持工具将非晶态合金零件从模具中拿出，然后，系统进入下一个工作循环。
[0047]在对上模、下模和非晶态合金坯料进行加热时，存留在上模和下模中的冷却水会吸收过多的热量而延缓模具的升温速度。另外，存留在上模和下模中的冷却水会由于上模和下模的高温而汽化，产生高温、高压的蒸汽。为了避免上模和下模中的冷却水在加热过程吸收过多的热量而延缓模具的升温速度，并防止高温、高压蒸汽对模具、管道、温度控制装置、操作人员等造成危害，在电热元件对上模和下模进行加热前，利用高压空气将上模、下模和管道中的冷却水排出，让模具的冷却水道中只存在空气。非晶态合金在上模和下模之间成形后，非晶态合金、上模和下模的温度远高于水的汽化温度，此时若直接往安装在上模和下模内的紫铜管通入冷却水，将导致冷却水瞬间汽化，产生高压，会对模具、管道、温度控制装置、操作人员等造成危害。为了防止这种情况的发生，在往安装于上模和下模内的紫铜管通入冷却水之前，先通高压气体，将安装于上模和下模内的紫铜管降低，然后再通入冷却水，加快冷却速度。
[0048]由于使用冷却水作为上模和下模的冷却介质，若冷却水直接跟上模和下模接触，易导致上模和下模被腐蚀，会降低上模和下模的使用寿命；产生的锈蚀物也会对冷却水造成污染，也会大大降低冷却水泵、管道、阀门的使用寿命。为了防止这种情况的发生，在上模和下模的冷却孔中安装了紫铜管，紫铜管和冷却通孔采用过渡配合的方式进行装配。
[0049]在上模和下模的相应部位设置有位移传感器，用于判断模具是否处于完全闭合状态。
【权利要求】
1.一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统，包括固定在成形设备的上工作台的上模、固定在成形设备的下工作台的下模、与下模底部相接的顶出机构，其特征是，在上模和下模内均设有电热元件，电热元件通过导线与温度控制装置相连接，上模和下模内均设有冷却通孔，冷却通孔内安放紫铜管，紫铜管是冷却水、高压气体的共同通道，与外部的冷却水装置、高压气体装置相通，在上模和下模上有盲孔并盲孔内放置接触式测温装置，在上模、下模形成的模腔处有测试坯料温度的非接触式测温装置，在上模和成形设备的上工作台之间置有压力传感器，在下模和上模的接触面处安放有位移传感器，温度控制装置、接触式测温装置、非接触式测温装置、高压气体装置、冷却水装置、位移传感器、压力传感器均通过通讯导线与总控制系统相连接，成形设备通过导线连接成形设备控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统，其特征是， 所述的高压气体装置包括与高压气体通道入口相连的分水器，分水器通过高压气体控制阀与储气罐相连，储气罐通过油水分离器与空气压缩机连接，高压气体通道出口通过集水器与冷却水池连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统，其特征是，所述的冷却水装置包括与冷却水通道入口相连的分水器，分水器通过冷却水控制阀、水泵与过滤器连接，过滤器与冷却水池连接，冷却水通道出口通过集水器与冷却水池连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统，其特征是，所述高压气体装置、冷却水装置共用一个分水器、一个集水器和一个冷却水池，，紫铜管一端与分水器相连接，另一端与集水器相连接，冷却水和高压气体最终均排入冷却水池。
5.根据权利要求1所述的一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统，其特征是，所述的电热元件安放在上模和下模的加热通孔内，电热元件与加热通孔以间隙配合的形式安装。
6.根据权利要求1所述的一种带有冷热循环的非晶态金属玻璃成形系统，其特征是，所述的紫铜管与冷却通孔以过渡配合的形式安装。
7.利用权利要求1-6任一项所述的系统进行非晶态金属玻璃成形的工艺，其特征是， 通过总控制系统给成形设备的控制系统发送信号，启动成形设备，对于非晶态合金坯料施加压力，由压力传感器测试非晶态合金坯料所受的瞬时压力，并将压力值实时地反馈给总控制系统，总控制系统根据反馈的压力值控制成形设备的伺服阀，将非晶态合金坯料所受的压力控制在设定的值；同时，总控制系统向温度控制装置发送信号，由温度控制装置给电热元件供电，通过电热元件对模具和非晶态合金坯料进行加热；由接触式测温装置实时地测试上模和下模的温度信号，并将测试得到上模和下模的温度信号实时地反馈给温度控制装置，由非接触式测温装置实时地测试非晶态合金坯料的温度信号，并将测试得到非晶态合金坯料的温度信号实时地反馈给温度控制装置；当非接触式测温装置测试得到的非晶态合金坯料的温度达到设置的成形温度之后，总控制系统给温度控制装置发送信号，断开电热元件的电力供应，停止对模具进行加热；在加热过程中，当非晶态合金的温度高于玻璃化温度时，非晶态合金就以较慢的应变速率开始缓慢变形，随着非晶态合金温度的逐渐升高，材料的粘度越来越小，非晶态合金的应变速率越来越大，在成形过程中，始终有压力传感器、总控制系统和成形设备的伺服阀将成形压力控制在设定的值；当模具完全闭合之后，将由位移传感器向总控制系统发送信号，总控制系统给成形设备的控制系统发送信号，成形设备停止给上工作台提供动力；同时，总控制系统给高压气体装置发送信号，打开高压气体控制阀，通过连接管路将高压气体通入安装在模具内部的紫铜管中，利用高压气体对于模具进行冷却，在通高压气体5秒钟后，总控制系统给高压气体装置和冷却水控制装置发送信号，关闭高压气体控制阀，打开冷却水控制阀，冷却水通过连接管路进入安装在模具内部的紫铜管，加快模具的冷却速度；在冷却过程中，由接触式测温装置实时地测试上模和下模的温度信号，并将测试得到上模和下模的温度信号实时地反馈给温度控制装置，当接触式测温装置测试得到的上模和下模的温度均达到设置的冷却温度后，总控制系统给高压气体装置和冷却水控制装置发送信号，关闭冷却水控制阀，然后打开高压气体控制阀，通过高压气体将管路及安装在模具内部的紫铜管中的冷却水排除干净；在通高压气体2秒钟后，总控制系统给高压气体装置发送信号，关闭高压气体控制阀，然后，总控制系统给成形设备控制系统发送信号，成形设备的上工作台上升，打开模具，接着，成形设备控制系统给下工作台中的顶出系统发送信号，将成形后的非晶态合金零件顶出模具。
【文档编号】B21J13/14GK104209435SQ201410428520
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】贺连芳, 李辉平, 赵丽芬, 杨肖丹 申请人:山东科技大学