專利名稱：鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁鎂合金擠壓鑄造成形裝置與方法，具體涉及一種鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置及方法，屬于材料加工工程領域。
背景技術：
擠壓鑄造(液態模鍛)是一種介于鑄造和模鍛之間的金屬成形技術。它是將一定量的液態或半固態金屬直接澆注入凹模中，然后通過凸模封閉型腔并施以機械靜壓力，利用液態金屬的流動性充滿整個型腔，使液態金屬在壓力下結晶、凝固和少量塑性變形。與鑄造相比，避免制件出現縮孔、疏松，細化了晶粒，提高了強度；與模鍛相比，節省了成形工序和成形壓力(約為模鍛力的1/5 1/ ，且性能接近鍛件指標；無模鍛飛邊和鑄造冒口，材料利用率高。因此擠壓鑄造是一種省力、節能、節材的先進制造技術。擠壓鑄造技術主要分為直接擠壓鑄造和間接擠壓鑄造。直接擠壓鑄造成形方法與固態模鍛類似，沖頭直接加載于液態金屬上，可以制得性能與鍛件相當、形狀較為簡單的制件。間接擠壓鑄造成形方法與壓鑄類似，模具于金屬液澆注之前已閉合，金屬液通過擠壓活塞注入型腔，其內澆道尺寸比較大(與壓鑄相比)，因而擠壓活塞所提供的壓力能夠有效傳遞到制件各部位，使其在高壓下結晶并塑性變形。目前，直接擠壓鑄造技術存在的主要問題為實現定量澆注較為困難，進而無法完全實現近凈成形，雖然可以從國外進口定量澆注機，但不僅價格太高，而且無法完全解決金屬液充型過程中的氧化問題；間接擠壓鑄造需要專用擠壓鑄造機，普通液壓機無法完全滿足其使用要求，但專用擠壓鑄造機造價很高，而且擠壓力有限，制件的力學性能很難進一步得到提高。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有的擠壓鑄造裝置無法實現近凈成形的問題，以及現有的擠壓鑄造過程中液體金屬易氧化的問題，進而提供一種鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置及方法。本發明的技術方案是鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置包括熔化爐、凸模、限位彈性標尺和凹模；所述凹模上開有進料口，所述凸模與凹模配合安裝，凸模與凹模之間形成型腔，所述限位彈性標尺連接在凸模與凹模之間，所述熔化爐的底板上設置有出料口，所述鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置還包括液壓壓射裝置，所述液壓壓射裝置包括推料筒、第一推料桿、第二推料桿和雙活塞桿液壓缸，所述推料筒上沿其軸線開有階梯孔，所述熔化爐與凹模沿水平方向并列設置在推料筒上，且熔化爐的出料口和凹模的進料口均與推料筒的階梯孔的大直徑段連通，所述階梯孔的大直徑段內由左至右依次安裝有第一推料桿和第二推料桿，第一推料桿和第二推料桿分別與雙活塞桿液壓缸的一個活塞桿連接。本發明的技術方案是鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形方法的具體步驟為步驟一、將熔化爐和凹模沿水平方向并列設置在推料筒上，熔化爐的出料口和凹模的進料口均與推料筒的階梯孔的大直徑段連通，同時凸模在限位彈性標尺的控制下下行至指定位置，凸模與凹模之間形成型腔，在熔化爐內和推料筒內均通入保護氣體；步驟二、將第一推料桿置于階梯孔的大直徑段的端口處，將金屬液注入推料筒內， 調整第一推料桿和第二推料桿之間的距離以控制注入金屬液的體積，實現定量澆注；步驟三、金屬液注入完畢后，雙活塞桿液壓缸的一個活塞桿對第一推料桿施加 40MPa的壓力，雙活塞桿液壓缸的另一個活塞桿對第二推料桿施加30MPa的壓力，第一推料桿和第二推料桿在壓力差的作用下水平方向移動，直至第二推料桿與階梯孔的臺肩相抵靠，同時第一推料桿將熔化爐出料口封閉，以阻止繼續出料，金屬液在壓力差的作用下推射進入凸模與凹模之間形成的型腔，金屬液充型完畢；步驟四、對凸模進行加壓，壓力為lOOMPa，使金屬液在高壓下凝固并發生塑性變形，實現制件的近凈成形；步驟五、凸模回程，將制件取出。本發明與現有技術相比具有以下效果本發明將液壓壓射裝置與熔化爐相結合，利用第一推料桿和第二推料桿實現了金屬液的定量澆注，在制得高力學性能制件的同時，真正實現了近凈成形，并且有效的提高生產效率。本發明的成形過程中熔化爐、推料筒和型腔均是封閉的，有效地避免了金屬液與空氣的接觸，并且通過通入保護氣體，更加有效的防止液態金屬的氧化，進而提高制件的力學性能，本發明尤其適合應用于鋁鎂合金易氧化金屬的成形。
圖1是本發明的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置的金屬液充型前的整體結構主剖視圖，圖2是本發明的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置的金屬液充型后的整體結構主剖視圖，圖3是本發明的液壓壓射裝置的整體結構主剖視圖，圖4是熔化爐的側視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置包括熔化爐1、凸模6、限位彈性標尺7和凹模8 ；所述凹模 8上開有進料口 8-1，所述凸模6與凹模8配合安裝，凸模6與凹模8之間形成型腔13，所述限位彈性標尺7連接在凸模6與凹模8之間，所述熔化爐1的底板上設置有出料口 1-1，所述鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置還包括液壓壓射裝置12，所述液壓壓射裝置12包括推料筒3、第一推料桿5、第二推料桿11和雙活塞桿液壓缸9，所述推料筒3上沿其軸線開有階梯孔3-1，所述熔化爐1與凹模8沿水平方向并列設置在推料筒3上，且熔化爐1的出料口 1-1和凹模8的進料口 8-1均與推料筒3的階梯孔3-1的大直徑段連通， 所述階梯孔3-1的大直徑段內由左至右依次安裝有第一推料桿5和第二推料桿11，第一推料桿5和第二推料桿11分別與雙活塞桿液壓缸9的一個活塞桿9-1連接。限位彈性標尺7用于控制凸模6的下行位置，使凸模6能夠精確地下行至指定位置。
具體實施方式
二 結合圖1、圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式的熔化爐1的底板1-2由水平板1-2-1和拋物線形板1-2-2制成一體，拋物線形板1-2-2與水平板1_2_1 的連接端低于拋物線形板1-2-2的頂點0，出料口 1-1設置在拋物線形板1-2-2上。如此設置，金屬液中存在的雜質會沉于水平板1-2-1，避免了金屬液中的雜質由出料口 1-1流出， 影響制件的質量及制件的力學性能。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置還包括第一陶瓷層4和第二陶瓷層10，第一推料桿5與第二推料桿11相對的端面上設置有第一陶瓷層4，第二推料桿11與第一推料桿5相對的端面上設置有第二陶瓷層10。如此設置，陶瓷層與金屬液接觸，具有耐高溫的性能，防止金屬液對推料桿的腐蝕。其它組成和連接關系與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式的第一陶瓷層4和第二陶瓷層10的厚度均為3mm。如此設置，防腐蝕性能更好，其它組成和連接關系與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形方法的具體步驟為步驟一、將熔化爐1和凹模8沿水平方向并列設置在推料筒3上，熔化爐1的出料口 1-1和凹模8的進料口 8-1均與推料筒3的階梯孔3-1的大直徑段連通，同時凸模6在限位彈性標尺7的控制下下行至指定位置，凸模6與凹模8之間形成型腔13，在熔化爐1內和推料筒3內均通入保護氣體；步驟二、將第一推料桿5置于階梯孔3-1的大直徑段的端口處，將金屬液2注入推料筒3內，調整第一推料桿5和第二推料桿11之間的距離以控制注入金屬液2的體積，實現定量澆注；步驟三、金屬液2注入完畢后，雙活塞桿液壓缸9的一個活塞桿9-1對第一推料桿 5施加40MPa的壓力，雙活塞桿液壓缸9的另一個活塞桿9_1對第二推料桿11施加30MPa 的壓力，第一推料桿5和第二推料桿11在壓力差的作用下水平方向移動，直至第二推料桿 11與階梯孔3-1的臺肩相抵靠，同時第一推料桿5將熔化爐1出料口 1-1封閉，以阻止繼續出料，金屬液2在壓力差的作用下推射進入凸模6與凹模8之間形成的型腔13，金屬液充型完畢；步驟四、對凸模6進行加壓，壓力為lOOMPa，使金屬液在高壓下凝固并發生塑性變形，實現制件的近凈成形；步驟五、凸模6回程，將制件取出。本實施方式的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形方法是基于具體實施方式
一、二、三或四中的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置實現的。
具體實施方式
六結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的步驟一中，在熔化爐1內和推料筒3內通入的保護氣體為六1~、5&或(^#4。其它步驟與具體實施方式
五相同。
權利要求
1.一種鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置，鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置包括熔化爐(1)、凸模(6)、限位彈性標尺(7)和凹模⑶；所述凹模 ⑶上開有進料口(8-1)，所述凸模(6)與凹模⑶配合安裝，凸模(6)與凹模⑶之間形成型腔(13)，所述限位彈性標尺(7)連接在凸模(6)與凹模⑶之間，所述熔化爐⑴的底板上設置有出料口(1-1)，其特征在于所述鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置還包括液壓壓射裝置(12)，所述液壓壓射裝置(1 包括推料筒(3)、第一推料桿(5)、第二推料桿(11)和雙活塞桿液壓缸(9)，所述推料筒C3)上沿其軸線開有階梯孔(3-1)，所述熔化爐⑴與凹模⑶沿水平方向并列設置在推料筒⑶上，且熔化爐⑴的出料口(1-1) 和凹模⑶的進料口(8-1)均與推料筒(3)的階梯孔(3-1)的大直徑段連通，所述階梯孔 (3-1)的大直徑段內由左至右依次安裝有第一推料桿( 和第二推料桿(11)，第一推料桿 (5)和第二推料桿(11)分別與雙活塞桿液壓缸(9)的一個活塞桿(9-1)連接。
2.根據權利要求1所述的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置，其特征在于熔化爐(1)的底板(1-2)由水平板(1-2-1)和拋物線形板(1-2-2)制成一體，拋物線形板(1-2-2)與水平板(1-2-1)的連接端低于拋物線形板(1-2-2)的頂點(0)，出料口(1_1) 設置在拋物線形板(1-2-2)上。
3.根據權利要求1或2所述的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置，其特征在于鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置還包括第一陶瓷層(4)和第二陶瓷層(10)，第一推料桿( 與第二推料桿(11)相對的端面上設置有第一陶瓷層，第二推料桿(11)與第一推料桿( 相對的端面上設置有第二陶瓷層(10)。
4.根據權利要求3所述的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置，其特征在于第一陶瓷層(4)和第二陶瓷層(10)的厚度均為3mm。
5.一種基于權利要求1所述的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置實現的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形方法，其特征在于鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形方法的具體步驟為步驟一、將熔化爐(1)和凹模(8)沿水平方向并列設置在推料筒(3)上，熔化爐(1)的出料口(1-1)和凹模(8)的進料口(8-1)均與推料筒(3)的階梯孔(3-1)的大直徑段連通， 同時凸模(6)在限位彈性標尺(7)的控制下下行至指定位置，凸模(6)與凹模(8)之間形成型腔(13)，在熔化爐⑴內和推料筒(3)內均通入保護氣體；步驟二、將第一推料桿( 置于階梯孔(3-1)的大直徑段的端口處，將金屬液( 注入推料筒(3)內，調整第一推料桿( 和第二推料桿(11)之間的距離以控制注入金屬液(2) 的體積，實現定量澆注；步驟三、金屬液( 注入完畢后，雙活塞桿液壓缸(9)的一個活塞桿(9-1)對第一推料桿(5)施加40MPa的壓力，雙活塞桿液壓缸(9)的另一個活塞桿(9_1)對第二推料桿(11) 施加30MPa的壓力，第一推料桿(5)和第二推料桿(11)在壓力差的作用下水平方向移動， 直至第二推料桿(11)與階梯孔(3-1)的臺肩相抵靠，同時第一推料桿( 將熔化爐(1)出料口(1-1)封閉，以阻止繼續出料，金屬液(2)在壓力差的作用下推射進入凸模(6)與凹模 (8)之間形成的型腔(13)，金屬液充型完畢；步驟四、對凸模(6)進行加壓，壓力為lOOMPa，使金屬液在高壓下凝固并發生塑性變形，實現制件的近凈成形；步驟五、凸模(6)回程，將制件取出。
6.根據權利要求5所述的鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形方法，其特征在于步驟一中，在熔化爐(1)內和推料筒(3)內通入的保護氣體為六1~、5&或(2!12&。
全文摘要
鋁鎂合金熔煉后液壓壓射充型擠壓鑄造成形裝置及方法，它涉及一種鋁鎂合金擠壓鑄造成形裝置與方法。本發明為了解決現有的擠壓鑄造裝置無法實現近凈成形的問題，以及擠壓鑄造過程中液體金屬易氧化的問題。裝置推料筒上開有階梯孔，熔化爐與凹模并列設置在推料筒上，階梯孔的大直徑段內安裝有第一推料桿和第二推料桿，第一推料桿和第二推料桿分別與雙活塞桿液壓缸的一個活塞桿連接。方法熔化爐和凹模設置在推料筒上，凸模與凹模之間形成型腔，在熔化爐和推料筒內通入保護氣體；調整第一推料桿和第二推料桿之間的距離，實現定量澆注；金屬液充型完畢；對凸模進行加壓，實現制件的近凈成形；凸模回程，取出制件。本發明用于鋁鎂合金制件的生產過程中。
文檔編號B22D18/02GK102240791SQ201110181119
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者曹琪, 杜之明, 陳剛 申請人:哈爾濱工業大學