專利名稱：一種壓縮機曲軸半固態擠壓鑄造成形模具及成形工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于壓縮機曲軸成形技術領域，具體涉及一種壓縮機曲軸半固態擠壓鑄造成形模具及成形工藝。
背景技術：
目前壓縮機曲軸生產主要采用金屬型重力鑄造的辦法，由于有較大的澆冒口系統，材料利用率低，廢品率高，鑄件的加工量大，生產效率低。半固態成形技術起源于20世紀70年代，經歷從基礎研究、技術開發、設備研制，目前已經進入工業化應用階段。與液態金屬鑄造相比，半固態金屬有一定體積分數的球狀初生固相，半固態金屬成形零件致密、力學性能高、機械加工量少、模具壽命長；與固態金屬鍛造相比，半固態金屬含有一定體積分數的液相，半固態金屬成形零件復雜、易于近凈成形、 機械加工量少，因此半固態成形技術研究及應用引起世界各國的高度重視。半固態成形與擠壓鑄造一起構成了一個各有所長、互相補充的加工體系，能充分利用外在壓力的優勢，完成凝固補縮，消除各種缺陷，獲得形狀尺寸各一、性能要求各異的制件。目前還沒有見到將半固態成形技術應用于壓縮機曲軸生產領域的相關報道。
發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提出一種壓縮機曲軸半固態擠壓鑄造成形模具及成形工藝，具有材料利用率高、成形模具壽命長、成形件組織致密、生產效率高的優點。為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為—種壓縮機曲軸半固態擠壓鑄造成形模具，包括上模6和下模8,上模6和下模8分別固定在擠壓鑄造機的上、下模座上，上模6和下模8合模形成封閉空間為壓縮機曲軸擠壓鑄造件7的型腔，型腔內中心位置為分流錐，沖頭10穿過下模8中心部位的孔進入型腔，上模模板4通過壓桿2和上模6頂部的凸臺部位固定連接，型芯3的頂部通過螺紋連接固定在上模模板4上，活塞桿I穿過上模模板4的中心，活塞桿I下部的法蘭端與加壓板5螺紋連接，帶動加壓板5在上模6上部的凹槽空間內活動，加壓板5底面連接有環形凸臺，型芯3穿過環形凸臺的中間孔，并插入模具型腔的頂部。一種壓縮機曲軸半固態擠壓鑄造成形工藝，包括以下步驟第一步，將壓縮機曲軸所需的金屬原料灰鑄鐵或者球墨鑄鐵進行熔化；第二步，將熔化后的灰鑄鐵或者球墨鑄鐵制成固相分數為0. 3^0. 5之間的半固態漿料；第三步，將壓縮機曲軸成形模具和擠壓鑄造設備的料筒進行預熱到30(T40(TC，并將壓縮機曲軸成形模具的上模6、下模8合模，調整成形模具的加壓板5的位置使加壓板5上面的凸臺頂在模具型腔的上部；
第四步，將半固態漿料倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中，或將制備好的半固態漿料凝固，進行二次重熔并控制半固態漿料固相分數為0. 3^0. 5之間后倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中；第五步，調整壓頭10以0. 05、. 25m/s的速度推動擠壓鑄造成形設備料筒中的半固態漿料對型腔進行充填；第六步，充填完成后壓頭10繼續施加8(Tl00Mp壓力，對半固態漿料進行保壓l(T25s，同時對加壓板5施加8(Tl00Mp壓力，并保壓l(T25s，使壓縮機曲軸細長軸的末端在壓力下凝固；第七步，保壓結束后，上模6在壓桿2的作用下往上運動，與下模8分開，在上模6上升的同時，加壓板5也做同步運動，當上模6移動到高于曲軸鑄件的高度時，活塞桿I帶動加壓板5向下運動實現壓縮機曲軸鑄件7的脫模；第八步，將壓縮機曲軸鑄件7的澆口和流道進行切割，并通過機加工、熱處理得到兩個以上的壓縮機曲軸件。 本發明具有以下優點I、利用半固態擠壓鑄造工藝成形曲軸液鍛件可以實現近凈成形，鑄件的力學性能好，加工余量少，縮松縮孔缺陷少，成品率高。另外成形溫度低，成形過程很半固態漿料流動呈層流狀態，對金屬模具沖擊小，模具壽命提高。2、曲軸半固態擠壓鑄造模具可以實現對細長軸部位的加壓，減小了成形力，并且使鑄件的缺陷大幅減少。該模具采用間接液鍛成形，可實現一模多件成形，生產效率高。
附圖為本發明成形模具的半剖圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做詳細描述。參照附圖，一種壓縮機曲軸半固態擠壓鑄造成形模具，包括上模6和下模8，上模6和下模8分別固定在擠壓鑄造機的上、下模座上，上模6和下模8合模形成封閉空間為壓縮機曲軸擠壓鑄造件7的型腔，型腔內中心位置為分流錐，將半固態漿料分到周向分布壓縮機曲軸件型腔中，可以用來成形2個以上的壓縮機曲軸，沖頭10穿過下模8中心部位的孔進入型腔，將擠壓鑄造成形設備料筒上的漿料推入型腔，并在充填完成后進行保壓，形成壓縮機曲軸擠壓鑄造件7，上模模板4通過壓桿2和上模6頂部的凸臺部位固定連接，起到鎖緊模具和分離模具的作用，型芯3的頂部通過螺紋連接固定在上模模板4上，活塞桿I穿過上模模板4的中心，活塞桿I下部的法蘭端與加壓板5螺紋連接，帶動加壓板5在上模6上部的凹槽空間內活動，加壓板5底面連接有環形凸臺，在成形時，活塞桿I可以帶動加壓板5對壓縮機曲軸細長軸末端擠壓，并且可以在壓縮機曲軸鑄件脫模時起到頂出鑄件的作用，型芯3穿過環形凸臺的中間孔，并插入模具型腔的頂部，用來形成曲軸上面的孔。一種壓縮機曲軸半固態擠壓鑄造成形工藝，包括以下步驟第一步，將壓縮機曲軸所需的金屬原料灰鑄鐵或者球墨鑄鐵進行熔化；第二步，將熔化后的灰鑄鐵或者球墨鑄鐵制成固相分數為0. 3^0. 5之間的半固態漿料；第三步，將壓縮機曲軸成形模具和擠壓鑄造設備的料筒進行預熱到30(T40(TC，并將擠壓鑄造成形設備成形模具的上模6、下模8合模，調整成形模具的加壓板5的位置使加壓板5上面的凸臺頂在模具型腔的上部；第四步，將半固態漿料倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中，或將制備好的半固態漿料凝固，進行二次重熔并控制半固態漿料固相分數為0. 3^0. 5之間后倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中，漿料半固態固相分數的控制是半固態成形很關鍵的一個參數，固相分數太低，則漿料初始粘度很大，并且凝固很快，無法完成充填，固相分數太高，則成形后的組織粗大，球狀不好；第五步，調整壓頭10以0. 05、. 25m/s的速度推動擠壓鑄造成形設備料筒中的半固態金屬液對型腔進行充填，壓頭10速度的選擇是很關鍵的一個參數，壓頭速度過快，將 會導致半固態漿料在流動過程中發生噴濺和紊流，鑄件將會發生卷氣，夾雜等缺陷，壓頭速 度太慢，則半固態漿料凝固，無法充填完成；第六步，壓力的作用是對工件進行補縮，消除鑄件缺陷，保壓壓力的大小取決于材料的種類和性質及鑄件的大小、形狀、高度等因素，壓縮機曲軸屬于長軸類零件，高徑比大，在擠壓鑄造的時候，金屬液流經這個區域的時候，壓力損失很大，無法很好補縮，所以很容易產生缺陷，如果靠加大壓頭壓力來使這段補縮，壓頭的壓力將會很大，會加大設備的投入，通過在長軸端加加壓板的辦法，即可以使曲軸的長軸端得到補縮，還可以降低壓頭的壓力，半固態漿料填充完模具型腔以后，根據生產設備情況，盡快開始加壓，充填完成后壓頭10繼續施加8(Tl00Mp壓力，對半固態漿料進行保壓1(T25s，同時對加壓板5施加8(Tl00Mp壓力，并保壓l(T25s，使壓縮機曲軸細長軸的末端在壓力下凝固；第七步，保壓結束后，上模6在壓桿2的作用下往上運動，與下模8分開，在上模6上升的同時，加壓板5也做同步運動，當上模6移動到高于曲軸鑄件的高度時，活塞桿I帶動加壓板5向下運動實現壓縮機曲軸鑄件7的脫模；第八步，將壓縮機曲軸鑄件7的澆口和流道進行切割，并通過機加工、熱處理得到兩個以上的壓縮機曲軸件。
權利要求
1.一種壓縮機曲軸半固態擠壓鑄造成形模具，包括上模(6)和下模(8)，其特征在于上模(6)和下模(8)分別固定在擠壓鑄造機的上、下模座上，上模(6)和下模(8)合模形成封閉空間為壓縮機曲軸擠壓鑄造件(7)的型腔，型腔內中心位置為分流錐，沖頭(10)穿過下模(8)中心部位的孔進入型腔，上模模板(4)通過壓桿(2)和上模(6)頂部的凸臺部位固定連接，型芯(3)的頂部通過螺紋連接固定在上模模板(4)上，活塞桿(I)穿過上模模板(4)的中心，活塞桿(I)下部的法蘭端與加壓板(5)螺紋連接，帶動加壓板(5)在上模(6)上部的凹槽空間內活動，加壓板(5)底面連接有環形凸臺，型芯(3)穿過環形凸臺的中間孔，并插入模具型腔的頂部。
2.—種壓縮機曲軸半固態擠壓鑄造成形工藝，其特征在于，包括以下步驟 第一步，將壓縮機曲軸所需的金屬原料灰鑄鐵或者球墨鑄鐵進行熔化； 第二步，將熔化后的灰鑄鐵或者球墨鑄鐵制成固相分數為0. 3^0. 5之間的半固態漿料； 第三步，將壓縮機曲軸成形模具和擠壓鑄造設備的料筒進行預熱到300100° C，并將壓縮機曲軸成形模具的上模(6)、下模(8)合模，調整成形模具的加壓板(5)的位置使加壓板5上面的凸臺頂在模具型腔的上部； 第四步，將半固態漿料倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中，或將制備好的半固態漿料凝固，進行二次重熔并控制半固態漿料固相分數為0. 3^0. 5之間后倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中； 第五步，調整壓頭(10)以0. 05、. 25m/s的速度推動擠壓鑄造成形設備料筒中的半固態漿料對型腔進行充填； 第六步，充填完成后壓頭(10)繼續施加8(Tl00Mp壓力，對半固態漿料進行保壓l(T25s，同時對加壓板(5)施加8(Tl00Mp壓力，并保壓l(T25s，使壓縮機曲軸細長軸的末端在壓力下凝固； 第七步，保壓結束后，上模(6)在壓桿(2)的作用下往上運動，與下模(8)分開，在上模(6 )上升的同時，加壓板(5 )也做同步運動，當上模(6 )移動到高于曲軸鑄件的高度時，活塞桿(I)帶動加壓板(5)向下運動實現壓縮機曲軸鑄件(7)的脫模； 第八步，將壓縮機曲軸鑄件(7)的澆口和流道進行切割，并通過機加工、熱處理得到兩個以上的壓縮機曲軸件。
全文摘要
一種壓縮機曲軸半固態擠壓鑄造成形模具及成形工藝，模具包括上模和下模，上模和下模合模形成封閉空間為壓縮機曲軸擠壓鑄造件的型腔，沖頭穿過下模中心部位的孔進入型腔，上模模板通過壓桿和上模頂部的凸臺部位固定連接，型芯的頂部通過螺紋連接固定在上模模板上，活塞桿穿過上模模板的中心，活塞桿下部的法蘭端與加壓板螺紋連接，帶動加壓板在上模上部的凹槽空間內活動，加壓板底面連接有環形凸臺，型芯穿過環形凸臺的中間孔，并插入模具型腔的頂部，成形工藝采用半固態漿料進行充型，澆注溫度低，充型過程平緩，并且采用擠壓鑄造的辦法進行成形，具有材料利用率高、成形模具壽命長、成形件組織致密、生產效率高的優點。
文檔編號B22D17/22GK102756108SQ20121021321
公開日2012年10月31日 申請日期2012年6月27日 優先權日2012年6月27日
發明者張晨陽, 張琦, 林文捷, 趙升噸, 趙承偉, 陶文琉 申請人:西安交通大學