专利名称：铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种铝镁合金挤压铸造成形装置与方法，具体涉及一种铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置及方法，属于材料加工工程领域。
背景技术：
挤压铸造(液态模锻)是一种介于铸造和模锻之间的金属成形技术。它是将一定量的液态或半固态金属直接浇注入凹模中，然后通过凸模封闭型腔并施以机械静压力，利用液态金属的流动性充满整个型腔，使液态金属在压力下结晶、凝固和少量塑性变形。与铸造相比，避免制件出现缩孔、疏松，细化了晶粒，提高了强度；与模锻相比，节省了成形工序和成形压力(约为模锻力的1/5 1/ ，且性能接近锻件指标；无模锻飞边和铸造冒口，材料利用率高。因此挤压铸造是一种省力、节能、节材的先进制造技术。挤压铸造技术主要分为直接挤压铸造和间接挤压铸造。直接挤压铸造成形方法与固态模锻类似，冲头直接加载于液态金属上，可以制得性能与锻件相当、形状较为简单的制件。间接挤压铸造成形方法与压铸类似，模具于金属液浇注之前已闭合，金属液通过挤压活塞注入型腔，其内浇道尺寸比较大(与压铸相比)，因而挤压活塞所提供的压力能够有效传递到制件各部位，使其在高压下结晶并塑性变形。目前，直接挤压铸造技术存在的主要问题为实现定量浇注较为困难，进而无法完全实现近净成形，虽然可以从国外进口定量浇注机，但不仅价格太高，而且无法完全解决金属液充型过程中的氧化问题；间接挤压铸造需要专用挤压铸造机，普通液压机无法完全满足其使用要求，但专用挤压铸造机造价很高，而且挤压力有限，制件的力学性能很难进一步得到提高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的挤压铸造装置无法实现近净成形的问题，以及现有的挤压铸造过程中液体金属易氧化的问题，进而提供一种铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置及方法。本发明的技术方案是铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置包括熔化炉、凸模、限位弹性标尺和凹模；所述凹模上开有进料口，所述凸模与凹模配合安装，凸模与凹模之间形成型腔，所述限位弹性标尺连接在凸模与凹模之间，所述熔化炉的底板上设置有出料口，所述铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置还包括液压压射装置，所述液压压射装置包括推料筒、第一推料杆、第二推料杆和双活塞杆液压缸，所述推料筒上沿其轴线开有阶梯孔，所述熔化炉与凹模沿水平方向并列设置在推料筒上，且熔化炉的出料口和凹模的进料口均与推料筒的阶梯孔的大直径段连通，所述阶梯孔的大直径段内由左至右依次安装有第一推料杆和第二推料杆，第一推料杆和第二推料杆分别与双活塞杆液压缸的一个活塞杆连接。本发明的技术方案是铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形方法的具体步骤为步骤一、将熔化炉和凹模沿水平方向并列设置在推料筒上，熔化炉的出料口和凹模的进料口均与推料筒的阶梯孔的大直径段连通，同时凸模在限位弹性标尺的控制下下行至指定位置，凸模与凹模之间形成型腔，在熔化炉内和推料筒内均通入保护气体；步骤二、将第一推料杆置于阶梯孔的大直径段的端口处，将金属液注入推料筒内， 调整第一推料杆和第二推料杆之间的距离以控制注入金属液的体积，实现定量浇注；步骤三、金属液注入完毕后，双活塞杆液压缸的一个活塞杆对第一推料杆施加 40MPa的压力，双活塞杆液压缸的另一个活塞杆对第二推料杆施加30MPa的压力，第一推料杆和第二推料杆在压力差的作用下水平方向移动，直至第二推料杆与阶梯孔的台肩相抵靠，同时第一推料杆将熔化炉出料口封闭，以阻止继续出料，金属液在压力差的作用下推射进入凸模与凹模之间形成的型腔，金属液充型完毕；步骤四、对凸模进行加压，压力为lOOMPa，使金属液在高压下凝固并发生塑性变形，实现制件的近净成形；步骤五、凸模回程，将制件取出。本发明与现有技术相比具有以下效果本发明将液压压射装置与熔化炉相结合，利用第一推料杆和第二推料杆实现了金属液的定量浇注，在制得高力学性能制件的同时，真正实现了近净成形，并且有效的提高生产效率。本发明的成形过程中熔化炉、推料筒和型腔均是封闭的，有效地避免了金属液与空气的接触，并且通过通入保护气体，更加有效的防止液态金属的氧化，进而提高制件的力学性能，本发明尤其适合应用于铝镁合金易氧化金属的成形。
图1是本发明的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置的金属液充型前的整体结构主剖视图，图2是本发明的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置的金属液充型后的整体结构主剖视图，图3是本发明的液压压射装置的整体结构主剖视图，图4是熔化炉的侧视图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置包括熔化炉1、凸模6、限位弹性标尺7和凹模8 ；所述凹模 8上开有进料口 8-1，所述凸模6与凹模8配合安装，凸模6与凹模8之间形成型腔13，所述限位弹性标尺7连接在凸模6与凹模8之间，所述熔化炉1的底板上设置有出料口 1-1，所述铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置还包括液压压射装置12，所述液压压射装置12包括推料筒3、第一推料杆5、第二推料杆11和双活塞杆液压缸9，所述推料筒3上沿其轴线开有阶梯孔3-1，所述熔化炉1与凹模8沿水平方向并列设置在推料筒3上，且熔化炉1的出料口 1-1和凹模8的进料口 8-1均与推料筒3的阶梯孔3-1的大直径段连通， 所述阶梯孔3-1的大直径段内由左至右依次安装有第一推料杆5和第二推料杆11，第一推料杆5和第二推料杆11分别与双活塞杆液压缸9的一个活塞杆9-1连接。限位弹性标尺7用于控制凸模6的下行位置，使凸模6能够精确地下行至指定位置。
具体实施方式
二 结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式的熔化炉1的底板1-2由水平板1-2-1和抛物线形板1-2-2制成一体，抛物线形板1-2-2与水平板1_2_1 的连接端低于抛物线形板1-2-2的顶点0，出料口 1-1设置在抛物线形板1-2-2上。如此设置，金属液中存在的杂质会沉于水平板1-2-1，避免了金属液中的杂质由出料口 1-1流出， 影响制件的质量及制件的力学性能。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置还包括第一陶瓷层4和第二陶瓷层10，第一推料杆5与第二推料杆11相对的端面上设置有第一陶瓷层4，第二推料杆11与第一推料杆5相对的端面上设置有第二陶瓷层10。如此设置，陶瓷层与金属液接触，具有耐高温的性能，防止金属液对推料杆的腐蚀。其它组成和连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的第一陶瓷层4和第二陶瓷层10的厚度均为3mm。如此设置，防腐蚀性能更好，其它组成和连接关系与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形方法的具体步骤为步骤一、将熔化炉1和凹模8沿水平方向并列设置在推料筒3上，熔化炉1的出料口 1-1和凹模8的进料口 8-1均与推料筒3的阶梯孔3-1的大直径段连通，同时凸模6在限位弹性标尺7的控制下下行至指定位置，凸模6与凹模8之间形成型腔13，在熔化炉1内和推料筒3内均通入保护气体；步骤二、将第一推料杆5置于阶梯孔3-1的大直径段的端口处，将金属液2注入推料筒3内，调整第一推料杆5和第二推料杆11之间的距离以控制注入金属液2的体积，实现定量浇注；步骤三、金属液2注入完毕后，双活塞杆液压缸9的一个活塞杆9-1对第一推料杆 5施加40MPa的压力，双活塞杆液压缸9的另一个活塞杆9_1对第二推料杆11施加30MPa 的压力，第一推料杆5和第二推料杆11在压力差的作用下水平方向移动，直至第二推料杆 11与阶梯孔3-1的台肩相抵靠，同时第一推料杆5将熔化炉1出料口 1-1封闭，以阻止继续出料，金属液2在压力差的作用下推射进入凸模6与凹模8之间形成的型腔13，金属液充型完毕；步骤四、对凸模6进行加压，压力为lOOMPa，使金属液在高压下凝固并发生塑性变形，实现制件的近净成形；步骤五、凸模6回程，将制件取出。本实施方式的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形方法是基于具体实施方式
一、二、三或四中的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置实现的。
具体实施方式
六结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的步骤一中，在熔化炉1内和推料筒3内通入的保护气体为六1~、5&或(^#4。其它步骤与具体实施方式
五相同。
权利要求
1.一种铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置，铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置包括熔化炉(1)、凸模(6)、限位弹性标尺(7)和凹模⑶；所述凹模 ⑶上开有进料口(8-1)，所述凸模(6)与凹模⑶配合安装，凸模(6)与凹模⑶之间形成型腔(13)，所述限位弹性标尺(7)连接在凸模(6)与凹模⑶之间，所述熔化炉⑴的底板上设置有出料口(1-1)，其特征在于所述铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置还包括液压压射装置(12)，所述液压压射装置(1 包括推料筒(3)、第一推料杆(5)、第二推料杆(11)和双活塞杆液压缸(9)，所述推料筒C3)上沿其轴线开有阶梯孔(3-1)，所述熔化炉⑴与凹模⑶沿水平方向并列设置在推料筒⑶上，且熔化炉⑴的出料口(1-1) 和凹模⑶的进料口(8-1)均与推料筒(3)的阶梯孔(3-1)的大直径段连通，所述阶梯孔 (3-1)的大直径段内由左至右依次安装有第一推料杆( 和第二推料杆(11)，第一推料杆 (5)和第二推料杆(11)分别与双活塞杆液压缸(9)的一个活塞杆(9-1)连接。
2.根据权利要求1所述的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置，其特征在于熔化炉(1)的底板(1-2)由水平板(1-2-1)和抛物线形板(1-2-2)制成一体，抛物线形板(1-2-2)与水平板(1-2-1)的连接端低于抛物线形板(1-2-2)的顶点(0)，出料口(1_1) 设置在抛物线形板(1-2-2)上。
3.根据权利要求1或2所述的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置，其特征在于铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置还包括第一陶瓷层(4)和第二陶瓷层(10)，第一推料杆( 与第二推料杆(11)相对的端面上设置有第一陶瓷层，第二推料杆(11)与第一推料杆( 相对的端面上设置有第二陶瓷层(10)。
4.根据权利要求3所述的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置，其特征在于第一陶瓷层(4)和第二陶瓷层(10)的厚度均为3mm。
5.一种基于权利要求1所述的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置实现的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形方法，其特征在于铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形方法的具体步骤为步骤一、将熔化炉(1)和凹模(8)沿水平方向并列设置在推料筒(3)上，熔化炉(1)的出料口(1-1)和凹模(8)的进料口(8-1)均与推料筒(3)的阶梯孔(3-1)的大直径段连通， 同时凸模(6)在限位弹性标尺(7)的控制下下行至指定位置，凸模(6)与凹模(8)之间形成型腔(13)，在熔化炉⑴内和推料筒(3)内均通入保护气体；步骤二、将第一推料杆( 置于阶梯孔(3-1)的大直径段的端口处，将金属液( 注入推料筒(3)内，调整第一推料杆( 和第二推料杆(11)之间的距离以控制注入金属液(2) 的体积，实现定量浇注；步骤三、金属液( 注入完毕后，双活塞杆液压缸(9)的一个活塞杆(9-1)对第一推料杆(5)施加40MPa的压力，双活塞杆液压缸(9)的另一个活塞杆(9_1)对第二推料杆(11) 施加30MPa的压力，第一推料杆(5)和第二推料杆(11)在压力差的作用下水平方向移动， 直至第二推料杆(11)与阶梯孔(3-1)的台肩相抵靠，同时第一推料杆( 将熔化炉(1)出料口(1-1)封闭，以阻止继续出料，金属液(2)在压力差的作用下推射进入凸模(6)与凹模 (8)之间形成的型腔(13)，金属液充型完毕；步骤四、对凸模(6)进行加压，压力为lOOMPa，使金属液在高压下凝固并发生塑性变形，实现制件的近净成形；步骤五、凸模(6)回程，将制件取出。
6.根据权利要求5所述的铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形方法，其特征在于步骤一中，在熔化炉(1)内和推料筒(3)内通入的保护气体为六1~、5&或(2!12&。
全文摘要
铝镁合金熔炼后液压压射充型挤压铸造成形装置及方法，它涉及一种铝镁合金挤压铸造成形装置与方法。本发明为了解决现有的挤压铸造装置无法实现近净成形的问题，以及挤压铸造过程中液体金属易氧化的问题。装置推料筒上开有阶梯孔，熔化炉与凹模并列设置在推料筒上，阶梯孔的大直径段内安装有第一推料杆和第二推料杆，第一推料杆和第二推料杆分别与双活塞杆液压缸的一个活塞杆连接。方法熔化炉和凹模设置在推料筒上，凸模与凹模之间形成型腔，在熔化炉和推料筒内通入保护气体；调整第一推料杆和第二推料杆之间的距离，实现定量浇注；金属液充型完毕；对凸模进行加压，实现制件的近净成形；凸模回程，取出制件。本发明用于铝镁合金制件的生产过程中。
文档编号B22D18/02GK102240791SQ201110181119
公开日2011年11月16日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者曹琪, 杜之明, 陈刚 申请人:哈尔滨工业大学