专利名称：在金属材料的注射模铸中的供料和熔融方法
技术领域：
本发明涉及一种在通过注射模铸锌、镁或其合金以及低熔点的类似金属模来进行模铸的情况中的供料和熔融方法。
背景技术：
模铸适用于铸造低熔点有色金属，模铸需要一种用于完全将金属材料熔融的熔炉，并且该铸造是通过从该熔炉中将熔融的金属拉拔出或由柱塞挤压出来进行的。用于模铸的熔融金属的浸渍是危险的，并且在现有技术中通过柱塞进行的挤压模铸存在熔融金属的称重精确度低的问题；因此本发明人研制出一种能够在安全的操作条件下模铸出高质量金属产品的模铸机，利用注射将称重过的熔融金属填充进模具中，类似于塑料材料的注射成型。
该新颖的金属材料模铸机包括使喷嘴接触块前面的喷嘴部件与模具挤压机构的模具实现喷嘴接触，使构成注射机构主体的熔融容器的末端处的喷嘴部分与该喷嘴接触块实现喷嘴接触，在熔融容器中通过内部注射柱塞的后退称出由外热熔融的金属材料的重量，以及在该注射推杆的向前运动的作用下从喷嘴部件穿过喷嘴接触块中的热流道进行注射来填充模具。
为了通过这种模铸机得到质量稳定的金属模，必须使熔融金属的累积量和温度保持稳定；因此，必须能够将金属材料的供应量控制在对应于所积累的量上，并且如果所积累的量不够的话，则必须能够在不受模铸工艺过程限制的情况下通过及时地补偿以使积累量和温度保持稳定。
考虑到上述情况而设计出的本发明的目的在于，提供一种在熔融金属的注射模铸中的供料和熔融方法，从而使得能够通过在操作开始时把温度当作参考并且在模铸操作过程中把累积量作为参考从而使熔融金属的累积量和温度总是保持稳定。
发明内容
为了实现该目的，本发明是一种用于从供料装置中将颗粒状金属材料供应进圆筒形熔融容器的方法，该熔融容器包括在其末端上的与喷嘴部件相连通的称重室，和内部的可转动搅拌部件，以及末端部分形成为注射柱塞并且可伸缩地插入进搅拌部件中心部分中的注射部件，所述注射柱塞可滑动地与称重室接合，该方法包括以下步骤通过外热熔融金属材料，积累，称重，然后通过注射部件注射并充入进模具中以模铸出金属模，其中在操作开始时的供应装置和金属材料的搅拌部件被控制成不工作直到熔融容器的温度达到预定数值并且被控制成在达到预定温度时开始工作，从而使得能够供应并搅拌金属材料，并且通过逐渐地供料和搅拌来在达到预定温度之后进行供料设备和金属材料的搅拌，直到积累了最大注射体积的至少六倍或更多的熔融状态的金属材料。
另外，本发明是一种方法，其中供料设备的速度和时间是受控的，从而使模铸操作中的供给金属材料是在用搅拌部件在熔融容器中对熔融金属进行搅拌期间时完成称重之后才开始，并且在开始下一次称重之前停止用于一次向包括柱塞、流道等在内的模具进行注射的金属材料，以便使熔融容器中的熔融金属的累积量和温度始终保持稳定。
另外，本发明是一种方法，其中供料装置是受控的，从而在模铸工作期间的金属材料的供给是通过在用搅拌部件对积累在熔融容器中的熔融金属进行搅拌期间时利用液面传感器监测并探测出熔融金属液面的变化从而在熔融金属液面降低到预定液面数值的下限时才开始，并且在达到上限时停止，以便使在熔融容器中的熔融金属的累积量和温度始终保持稳定。
图1为能够通过采用根据本发明的材料熔融方法来进行金属材料注射模铸的金属材料模铸机的纵向局部剖视图；图2为上述模铸机的纵向剖视图；并且图3为单次模铸循环的流程图。
优选实施方案的详细说明该图显示出采用根据本发明的材料熔融方法的金属材料模铸机的一个实施例。
在该图中，1为注射机构，2为挤压机构，这两个机构都安装在底座3的顶面上。
4为可相对于挤压机构2前后滑动地安装的基座，该基座设有固定在前面部分的喷嘴接触块5以及安装在其后面部分上而且顶面形成为约为45°倾角的向内倾斜表面的支架6，注射机构1通过轴承被可前后滑动地安装在该支架6的这个倾斜顶面上，从而其末端的喷嘴部分7被定位在相对于挤压机构向下的位置上。
注射机构1包括构成金属材料熔融容器的熔融圆筒8；通过连杆与圆筒8尾端部分以一定间隔相连的压注缸9；可正转和反转的电动机10，安装在熔融圆筒8的尾端下面用于搅拌；供料设备11，用来提供熔融容器中的颗粒状材料，以及在该熔融圆筒8的两侧处向下伸出的支撑腿12、13的端部，所述压注缸9可滑动地插入进支架6的倾斜顶面上的支撑轴14中以便相对于挤压机构2倾斜地安装，该支架的顶面成形为倾角约为45°的向内倾斜表面。
支架6虽然没有被示出但是被安装并被固定到安装在基座4的尾端部分上的门形支座15上，由在喷嘴接触块前面的部件16水平地设置的喷嘴部件17的喷嘴接触装置18从该支座15的内部中间布置到该喷嘴接触块5上。
该喷嘴接触装置18包括液压缸18a和与活塞杆18c相连的杆部件18b，该液压缸18a锚固到一容纳部件19上，该容纳部件19通过固定到底座顶面上从而被安装在基座4的中间处的纵向中空空间(未示出)内，同时杆部件18b与喷嘴接触块5的背面相连，并且通过液压缸18a的往复运动使基座4与喷射机构1和喷嘴接触块5一起前后运动，从而使得喷嘴接触块5的正面的喷嘴部件17和挤压机构2的模具20之间能够喷嘴接触并隔开。
如在图2中所示，与喷嘴部件17和注射机构1的喷嘴部分7相联系的热流道22在弯曲条件下成型在喷嘴接触块5的内部。其背面的上部分形成在与注射机构1的喷嘴部分7的轴线垂直的倾斜背面上，并且热流道22的开口端在该倾斜的背面上穿有孔型作为喷嘴接触的门。这就使得即使该喷嘴部分7在斜面上也能够通过并置在注射机构1的两侧处的喷嘴接触装置21而与喷嘴接触块5紧密地实现喷嘴接触，从而让熔融金属能够从喷嘴部分7平滑地流到喷嘴部件7上，并且能够通过注射无泄漏地填充喷嘴接触模具20。
该喷嘴接触装置21包括桥接在压注缸9的前端和熔融圆筒8的后端之间的液压缸21a，并且包括在后端处可转动地安装在压注缸9上的液压缸21a以及细长的轴杆21b，该喷嘴接触装置通过用销将该杆21b的末端固定到向上安装在喷嘴接触块5的两侧处的支撑部件23上从而与喷嘴接触块5相连。这就使得支架6上的注射机构1能够通过相对于喷嘴接触块5的倾斜背面在倾斜状态下前后移动而实现喷嘴接触。该喷嘴接触装置也可以在注射机构1的修理和维护的过程中用作回收装置。
注射机构1的熔融圆筒8的末端内部形成为一个所需长度的称重室，该称重室的直径小于熔融圆筒内部的内径。供应入口在上面是打开的，并且供料设备11由固定在熔融圆筒8上的夹具8a夹持并且与竖立在该供料入口25处的供料管27相连。
在该熔融圆筒8的内部设有由设有几排不连续地形成在末端部分外圆周周围的搅拌片的中空转动轴所构成的搅拌部件27；以及可前进和可缩回的注射部件，从而可使在杆29a末端处的注射注塞28穿过搅拌部件27而插入进称重室24中，并且使该杆的后端与压注缸9的活塞杆9a相连。
同步皮带10a悬挂跨过从熔融圆筒8的开口端伸出的后端部分以及电动机10的驱动轴，从而在该电动机10的作用下转动且侧滑。
加热器30、31、32、33例如能够单独控制温度的带式加热器设置在熔融圆筒8和喷嘴部分7、喷嘴接触块5和喷嘴部件17的外部表面上，从而使得能够加热到液相线温度附近的温度(下面被称为预定温度)。
如在图2中所示，在水平圆筒11a中包括螺旋式输送机11b的供料设备11具有这样一种结构，即可通过在该圆筒后端用电动马达11c使该螺旋式输送机11b转动从而将颗粒状金属材料从该圆筒后端上面的入口端11b输送到该圆筒前面下方的出料口11e，以便从与该出料口11e相连的供料管26中将金属材料供应给熔融圆筒8的内部。
螺旋式输送机11b的转动速度能够由电动机11c控制，从而使得能够随意地改变供料时间。
虽然没有示出，但是可以根据需要在该圆筒11a周围安装用于对材料预加热的加热器。
接下来，就该组成的金属材料模铸机而言，下面将把镁合金的模铸作为金属材料的实例来对本发明的材料熔融的方法进行详细说明。
首先，在开始模铸操作之前，在没有通过缩回喷嘴接触装置18、21来进行喷嘴接触的状态下，使熔融圆筒8中的温度升高到预定的温度上(580℃的数量级上)，以避免由于热膨胀而在喷嘴接触期间出现的麻烦，但是要将喷嘴7和喷嘴部件17加热到喷嘴接触温度(500℃)。
当喷嘴接触块5、喷嘴部分7和喷嘴部件17达到喷嘴接触温度时，操纵喷嘴接触装置21前进以使喷嘴部分7与喷嘴接触块5实现喷嘴接触，并且将温度控制从喷嘴接触温度改变到预定的温度。
在该喷嘴接触状态中，被控制成不工作状态直到熔融圆筒8的温度达到预定温度的供料装置11和搅拌部件27在电动机11c、10的旋转的作用下被驱动以开始将颗粒状材料供应进熔融圆筒8中，以及开始搅拌在熔融圆筒8中通过加热器30加热的熔融金属材料。
在金属材料的热熔融过程中，为了通过降低熔融圆筒8中的氧含量来防止产生金属氧化物，虽然没有示出，但是从供料口25将惰性气体例如氩气加压注射进熔融圆筒8的内部，从而在熔融圆筒8中形成一种惰性气围。
而且，在逐步搅拌熔融金属材料的过程中进行金属材料的输送，直到金属材料积累到如设定数量一样的处于熔融状态中的最大注射体积的6倍到20倍(越多越好)，在达到预定累积量时停止马达11c以暂停输送，并且只是通过电动机10继续进行搅拌以保持熔融金属的温度均匀。该搅拌是通过搅拌部件27的转动或侧滑进行的。
通过采用传感器来探测熔融金属34的累积量以便探测出熔融圆筒8中熔融金属的液面水平。至于该传感器，可以采用一种用于通过将光发射到熔融金属表面上并且探测出反射光来探测出熔融金属表面的液面水平的光电传感器，一种用于将电极直接插入在熔融金属中并探测出电极和熔融金属或其它之间是否接触的导电传感器。
当确信累积量已经达到所设定量并且处于喷嘴接触状态下的每个部分的温度都被保持在580℃的设定温度上时，该工艺在自动控制下转换到模铸操作，并且材料供应和熔融也被转换到针对单一模铸循环的控制上。
图3显示出处于在材料积累之后开始搅拌操作时的状态中的单一模铸循环的流程。
首先通过挤压机构2使模具20紧固。接着在注射机构1中，喷嘴接触装置18前进以便使喷嘴部件17与模具20实现喷嘴接触。在该喷嘴接触之前，注射部件29与称重室24的注射柱塞28一起缩回，并且在称重室24中对积累在熔融圆筒8中的部分熔融金属34进行称重。
当通过接近开关或其它类似物确定到该喷嘴接触时，该工艺转向注射，活塞杆9a在压注缸9的作用下前进，注射部件29与称重室24的注射柱塞28一起向前移动，以便从喷嘴部件17将在称重室24中称重过的熔融金属从喷嘴部分7穿过喷嘴接触块5的热流道22而注射填充到模具20中。在填充结束之后，保持该压力直到注射结束。
一旦该注射操作结束，则该工艺转换到称重，压注缸9的活塞杆9a进行倒退，注射部件向后移动，并且使处于前面位置的注射柱塞28向后移动到称重室24的后部。
注射柱塞28的这个向后移动在称重室24中产生出负压。这是因为喷嘴部件17的喷嘴口中的熔融金属在注射之后通过与模具20的喷嘴接触而被冷却，从而作为阻块塞留在喷嘴口中，并且气密地将称重室24的喷嘴侧密封，从而防止空气从喷嘴口进入。
在该状态中，如果在前面位置中向注射柱塞28施加向后的力的话，则在负压的抽吸作用下积累在熔融圆筒8中的部分熔融金属34在力的作用下从注射柱塞周围的滑动间隙流进称重室24，并且被称重。
当注射柱塞28向后移动到设定位置时，压注缸9停止工作并且称重结束。随后，喷嘴接触装置18向后移动，并且喷嘴部件17与模具20分离。
几乎在同一时刻，供料装置11的电动机11a转动，从而开始供应金属材料用于对包括柱塞、流道等在内的模具进行一次注射。
上述供应操作是通过控制电动机11c的转动速度和时间，从而在开始为随后注模操作而进行称重之前而终止的，在熔融圆筒8中的熔融金属的累积量通常在称重之前通过供应一次注射的金属材料而被保持在设定数量上，并且还应该在搅拌状态下保持温度稳定。在挤压机构2中。模具20被冷却下来以在冷却结束之后减压，并且取出(喷射器)金属模子(未示出)。
而且，在模铸操作期间，如果由液面传感器所监测到的熔融金属液面由于某些原因而向下变化到液面设定数值的下限的话，则供料装置的电动机11c会转动，从而开始供应金属，并且在熔融金属液面达到液面设定数值的上限时停止转动。这就使得能够总是保持熔融金属34的累积量稳定，从而使注射模铸的金属模子的质量稳定。
权利要求
1.一种在金属材料的注射模铸中供料和熔融的方法，用于从供料装置中把颗粒状金属材料供应进圆筒形熔融容器中，该容器设有在末端与喷嘴部件相连通的称重室；内部的可转动的搅拌部件；以及在末端部分具有可前进和缩回地插入进搅拌部件中央部分中的注射柱塞的注射部件，所述注射推杆可滑动地与称重室接合，该方法包括以下步骤通过外热将金属材料熔融，积累，称重，然后通过所述注射部件将金属材料注射并充入进模具中以模铸出金属模子；其中，供料装置和金属材料的搅拌部件在操作开始时被控制成不工作直到所述熔融容器的温度达到预定值，并且在预定温度达到时开始操作，从而使得能够供应并搅拌所述金属材料；以及在预定温度达到之后金属材料的供应和熔融在逐渐供应和搅拌的同时进行，直到在熔融状态下积累了最大注射体积的6倍或更多的金属材料。
2.一种在金属材料的注射模铸中的供料和熔融方法，用于从供料装置中设备把颗粒状金属材料供应进圆筒形熔融容器中，该容器设有在末端与喷嘴部件相连通的称重室；内部的可转动的搅拌部件；以及在末端部分具有上可前进和缩回地插入进搅拌部件中央部分中的注射柱塞的注射部件，所述注射推杆可滑动地与称重室接合，该方法包括以下步骤通过外热将金属材料熔融，累积，称重，然后通过所述注射部件将该金属材料注射并充入进模具中以模铸出金属模子；其中，所述供料装置的操作速度和时间是受控的，这样在模铸操作中所述金属材料的供应在熔融容器中搅拌部件对熔融金属的搅拌操作期间中在完成称重之后开始的，并且在开始下一次称重之前停止用于一次对包括柱塞、浇道等在内的模具的注射，以便使熔融容器中熔融金属的累积量和温度总是保持稳定。
3.在熔融材料的注射模铸中供料和熔融的方法；其中所述供料设备是受控的，通过在用所述搅拌部件对累积在熔融容器中的熔融金属进行搅拌期间用液面传感器监测并探测出熔融金属液面的变化，从而在模铸操作期间的所述金属材料的供应在熔融金属液面降低到预定液面数值的下限时开始，并且在达到上限时停止，以便使熔融容器中熔融金属的累积量和温度总是保持稳定。
全文摘要
本发明通过在模铸操作期间把累积量作为参考来进行供料和熔融,从而能够使金属材料模铸机中的熔融金属的温度和累积量保持稳定。在操作开始时,金属材料的供料装置和搅拌部件被控制成不工作直到熔融容器的温度达到预定值并且在达到预定温度时开始操作,从而使得能够供应和搅拌金属材料。在达到预定温度之后供应和搅拌金属材料的同时逐渐供应和搅拌金属材料,直到在熔融状态下累积了最大注射体积的至少六倍或更多的金属材料。模铸期间的金属材料的供应在称重结束之后开始的,以便在下一次称重开始之前提供用于一次模铸的金属材料,然后停止。这是通过控制供料设备的速度和时间来进行的,以便使在熔融圆筒中的熔融金属的累积量和温度总是保持稳定。
文档编号B22D17/20GK1337286SQ0112359
公开日2002年2月27日 申请日期2001年8月2日 优先权日2000年8月9日
发明者滝泽清登, 甲田纪泰, 林祐司, 宫川守 申请人:日精树脂工业株式会社