专利名称：半固态成形装置及成形工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半固态成形装置及工艺，特别是镁合金和铝合金半固态成形装置 及工艺。
背景技术：
镁作为最轻的工程金属材料(密度1. 8g/cm3，为铝的2/3，钢的1/4)，具有比重轻、 比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能力强以及易于回收等一 系列独特的性质，可满足航空、航天、现代汽车工业对减重、节能的要求，并可替代工程塑料 作电子设备的壳体及结构件，以满足产品的轻、薄、小型化，高集成度及环保等要求，提高能 源利用效益。而镁合金在常规压铸时，易产生气孔、缩松和热裂等缺陷。半固态压铸成形是近年 来发展起来的一种新的短流程成形技术。在金属浆料充型前已形成一半左右的固相，具有 可减轻合金的氧化和裹气，减少凝固收缩和使组织均勻、致密等优点，且易于成型形状复杂 和尺寸精密的零件。半固态压铸温度比常规压铸温度低，表面无液体，减少污染，节约能源， 降低成本。但现有的镁合金、铝合金半固态压铸工艺都较复杂，生产成本较高，在实际生产过 程中仍存在局限性，如半固态坯料加热和压铸过程是分离的，即都需要一个转运装置，以 使加热好的半固态坯料顺利的输送至压铸机压注室，而转运装置一般都较复杂，不易实现， 且半固态坯料在转运的过程中热量损失较大，工艺参数不易控制。一方面，半固态坯料中存 在一定的液相，转运过程中坯料难以保持原有形状，导致工艺稳定性和组织均勻性降低，且 易出现夹气等缺陷。另一方面，半固态坯料含有一定量的固体，为保证半固态坯料准确输送 到压铸机的压注室，压注室浇口要比常规压铸时的浇口要大。因此，压铸机的压射行程需要 加长以适应加大的浇口 ；压注室直径也要加大以适应增多的半固态浆料。因此，对于同样的 压射重量，压射活塞直径通常要大一些，增加的压射活塞直径降低了对合金坯料的压力，因 此需要增加压射系统的能力。代价高昂的压铸设备修改，再加上固有的流体流动性的挑战 以及固体颗粒含量高的合金限制，使得这些半固态工艺不能成为大多数压铸生产厂家的理想生产工艺 o
发明内容
本发明的目的在于克服上述半固态压铸工艺的不足，提供一种半固态成形装置及 工艺，使加热室直接与压铸机压注室相连接，实现半固态坯料加热和压铸同步进行，省去中 间转运装置，简化工艺，节约能源，降低成本，提高产品质量和稳定性。本发明的技术解决方案是这样实现的—种半固态成形装置，包括压铸机和感应加热装置，所述感应加热装置包括多个 加热室，其特征在于所述的单个加热室内径与压铸机压室内径及压射活塞外径逐一匹配，并在所述的压铸机压室、每个加热室和压射活塞套上分别设有定位装置；在压射状态下，加热室之一恰 与压铸机压室在其压射位置配合连接，并与压射活塞同轴。所述的感应加热装置两侧设有密封保温挡板，所述挡板相对基座固定不动，其上 对应压射位置和加热室分别开设压射口和进料口，所述进料口兼作除渣口。
所述的多个加热室功率独立可调。所述的加热室上方联接视频、触变性及温度检测装置，以便综合、直观、精确、有效 地在线控制成型能力。所述感应加热装置可以为平移穿梭式感应加热装置，多个加热室并列排成一排， 可往复运动，运动周期与压铸机生产节拍同步。所述感应加热装置也可以为滚动穿梭式感应加热装置，多个加热室排成一个曲 面，加热室沿曲面往复运动，运动周期与压铸机生产节拍同步。利用上述半固态成形装置进行半固态成形的工艺，其步骤如下a)启动感应加热装置，将常温或预热合金坯料由进料口放入感应加热装置的加热 室中，所述感应加热装置按节拍自动移动，则由进料口依次向每个加热室中分别放入合金 坯料；b)各个加热室中的合金坯料依次升温至半固态区间；c)到达半固态区间的加热室顺次移动至压铸机的压射位置处进行压铸成形；d)每次压射完成，所述压射位置的加热室自动移动至进料口处，再继续放入合金 坯料。所述的工艺过程通过视频、触变性及温度检测装置进行实时控制。所述的半固态成形工艺，合金坯料加热至半固态即可进行压铸，省去保温输送过 程，简化工艺，避免氧化，减少热量损失，提高压铸件质量。与现有技术相比，本发明具有以下显著的优点1、所述半固态成形装置，采用多级快速加热技术，铸件温度分布均勻，可缩短生产 周期，减小热损失和坯件表面氧化，提高生产效率。多级加热温度比常规压铸温度低100°c 以上，表面无液体，无气体(有害)保护，整个生产过程无污染(无尘、无烟、无毒、无味)，节 能环保。2、所述穿梭式感应加热装置，无论平移式，亦或滚动式，均省去保温输送过程，简 化装置，节省能源，减少热量损失，提高生产效率，保证产品质量及稳定性。3、视频、触变性及温度检测装置可综合、直观、精确、有效地在线控制成型能力。总之，本发明具有工艺简单，参数易于控制，成品率高的特点，可广泛应用于工业 生产中。
图1为感应加热装置俯视图；图2为感应加热装置剖面图；图3为感应加热装置前挡板；图4为感应加热装置后挡板；图5为感应加热装置加热室；
图6为感应加热装置与压铸机位置图。图中，1.感应加热装置11.加热室2.压铸机21.压室22.压射活塞31.进料口 32.压射口 33.进气口 34.视频监测口 35.温度检测口 36.触变性检测口
具体实施例方式实施例1所述半固态成形装置，包括压铸机和感应加热装置，所述感应加热装置包括多个 加热室；所述的单个加热室内径与压铸机压室内径及压射活塞外径逐一匹配，并在所述的 压铸机压室、每个加热室和压射活塞套上分别设有定位装置；在压射状态下，加热室之一恰 与压铸机压室在其压射位置配合连接，并与压射活塞同轴，如图6所示。所述的感应加热装置两侧设有密封保温挡板，包括前挡板和后挡板，分别如图3 和图4所示，所述挡板相对基座固定不动，对应压射位置和加热室分别开设压射口和进料 口，所述进料口兼作除渣口，另外，前挡板上还设有视频监视口 ；后挡板上开设有进气口。所述的多个加热室，如图2所示，其功率独立可调。所述的加热室上方联接视频、触变性及温度检测装置，如图5所示，以便综合、直 观、精确、有效地在线控制成型能力。所述感应加热装置为平移穿梭式感应加热装置，如图1所示，多个加热室并列排 成一排，可往复运动，运动周期与压铸机生产节拍同步。在感应加热装置加热室初始位置，如图2所示，加热室a与图3所示的进料口重
口 O工艺参数如下，采用定频加热各加热室功率始终保持不变均为21kw ；直流电流65A ；直流电压250V ；中频电 压360V ；中频频率2650HZ ；合金棒料初始温度450°C。具体工艺步骤如下将AZ91D镁合金棒料由图3所示的进料口放入感应加热室a中；按生产节拍 (48s)，加热室左移一个工位，此时图2所示的加热室b与图3所示的进料口重合，仍由进料 口加入AZ91D镁合金棒料至加热室b中；按生产节拍(48s)，加热室再左移一个工位，此时 图2所示的加热室c与图3所示的进料口重合，由进料口加入AZ91D镁合金棒料至加热室 c中；依此类推，按生产节拍(48s)，将AZ91D镁合金棒料依次加入至加热室d、e中；此时， 加热室自动移动至最右端，使加热室a与图3所示的压射口重合(计为一个工位)，进行压 射成形；加热室再向左移动一个工位，回到初始位置。实施例2所用半固态成形装置同实施例1，感应加热装置加热室初始位置图2所示的加热 室a与图3所示的进料口重合。工艺参数如下，与实施例1不同，采用变频加热以图2所示加热室a为例初始功率30kw，加热室移动一个工位功率自动减小 5kw，压射后该加热室功率自动回到30kw，合金棒料初始温度450°C。具体工艺步骤如下将AZ91D镁合金棒料由图3所示的进料口放入感应加热室a中；按生产节拍(52s)，加热室左移一个工位，此时图2所示的加热室b与图3所示的进料口重合，由进料口 将AZ91D镁合金棒料加入至加热室b中；按生产节拍(52s)，加热室再左移一个工位，此时 图2所示的加热室c与图3所示的进料口重合，由进料口将AZ91D镁合金棒料加入至加热室 c中；依此类推，按生产节拍(52s)，将AZ91D镁合金棒料加入依次至加热室d、e中；此时， 加热室自动移动至最右端，使加热室a与图3所示的压射口重合(计为一个工位)，压铸成 形；加热室再向左移动一个工位，回到初始位置。 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 比如，用于管道上的阀门等管件上及非管道上亦属保护之列。任何熟悉本技术领域的技术 人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改 变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种半固态成形装置，包括压铸机和感应加热装置，所述感应加热装置包括多个加热室，其特征在于所述的单个加热室内径与压铸机压室内径及压射活塞外径逐一匹配，并在所述的压铸机压室、每个加热室和压射活塞套上分别设有定位装置；在压射状态下，加热室之一恰与压铸机压室在其压射位置配合连接，并与压射活塞同轴。
2.根据权利要求1所述的半固态成形装置，其特征在于所述的感应加热装置两侧设 有密封保温挡板，所述挡板相对基座固定不动，其上对应压射位置和加热室分别开设压射 口和进料口，所述进料口兼作除渣口。
3.根据权利要求2所述的半固态成形装置，其特征在于所述的多个加热室功率独立 可调。
4.根据权利要求3所述的半固态成形装置，其特征在于所述的加热室上方联接视频、 触变性及温度检测装置。
5.根据权利要求1 4所述的半固态成形装置，其特征在于所述感应加热装置为平 移穿梭式感应加热装置，多个加热室并列排成一排，可往复运动，运动周期与压铸机生产节 拍同步。
6.根据权利要求1 4所述的半固态成形装置，其特征在于所述感应加热装置为滚 动穿梭式感应加热装置，多个加热室排成一个曲面，加热室沿曲面往复运动，运动周期与压 铸机生产节拍同步。
7.一种半固态成形工艺，其步骤如下a)启动感应加热装置，将常温或预热合金坯料由进料口放入感应加热装置的加热室 中，所述感应加热装置按节拍自动移动，则由进料口依次向每个加热室中分别放入合金坯 料；b)各个加热室中的合金坯料依次升温至半固态区间；c)到达半固态区间的加热室顺次移动至压铸机的压射位置处进行压铸成形；d)每次压射完成，所述压射位置的加热室自动移动至进料口处，再继续放入合金坯料。
8.根据权利要求7所述的半固态成形工艺，其特征在于所述的工艺过程通过视频、触 变性及温度检测装置进行实时控制。
全文摘要
本发明涉及一种半固态成形装置及成形工艺，所述装置包括压铸机和感应加热装置，所述的感应加热装置包括多个加热室，在压射状态下，加热室之一恰与压铸机压室在其压射位置配合连接，并与压射活塞同轴。加热室两侧设有密封保温挡板，挡板固定不动，并在其上开设压射口和进料口。各加热室功率均独立可调。本发明优点是省去保温输送过程，简化装置，工艺简单，节省能源，减少热量损失，且不易氧化，提高生产效率，保证产品质量及稳定性。视频、触变性及温度检测装置可综合、直观、精确、有效地在线控制成型能力。
文档编号B22D17/04GK101875097SQ20101013366
公开日2010年11月3日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者刘赵铭, 张英波, 权高峰, 王恒鳌, 耶西武, 艾秀兰 申请人:大连交通大学