一种块状非晶态合金高真空压铸成形设备和工艺制造技术

技术编号:14757128 阅读:124 留言:0更新日期:2017-03-03 01:04
本发明专利技术公开了一种块状非晶态合金高真空压铸成形设备和工艺,属于块状非晶态合金成形技术领域。该设备主要包括高真空压室、高真空感应加热系统和高真空模具系统。本发明专利技术主要用于块状非晶态合金构件的制备,可以实现在高真空或者惰性气体保护下进行块状非晶态合金构件铸造成型。本发明专利技术中的高真空感应加热系统采用同轴电极进行合金的加热熔化,一方面有效提高加热效率,另外一方面与抽真空通道有机结合,简化了腔体结构,获得了高的抽真空效率,获得高的真空度。该设备和工艺不仅仅应用于非晶合金材料的压铸成形,也适用于传统晶态压铸材料的压铸成形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于非晶态合金材料成形加工
,具体涉及一种块状非晶态合金高真空压铸成形设备和工艺
技术介绍
近年来,随着非晶态合金研究的不断深入,形成了众多的研究成果,例如,开发出一系列具有优异非晶形成能力的合金体系;在非晶合金的形成、熔体结构、变形机理等方面进行了广泛的研究。因此,非晶态合金的应用也受到了越来越多的关注,其中,非晶态合金的成形加工技术对于非晶材料的应用起着决定性的影响,研究所、大学和商业公司等都在这方面做了很多的工作,开发出不同的非晶态合金成形技术,主要分为两类,一类是液态成形技术,另一类是过冷液态区成形技术。其中第一类受到了更为广泛的关注。基于此,美国的专利US6021840、US6070643和中国专利CN102527982A报道了非晶合金工件的压铸设备,这些技术中,合金的抽真空通道和熔炼线圈相对分离,如果需要增大抽真空开口,腔体的尺寸必然增加,使得获取高真空的时间加长,降低生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种块状非晶态合金高真空压铸成形设备和工艺,采用该铸造成型设备进行非晶合金零部件和产品的制备,能够有效提高非晶合金零部件和产品的成型效率。为实现上述目的,本专利技术的技术方案是:一种块状非晶态合金高真空压铸成形设备,该设备包括高真空压室、高真空感应加热系统、高真空模具系统和真空系统;其中:高真空压室:包括料筒、压射机构和压射杆,所述压射杆能够带动压射头沿着料筒内壁方向运动,通过所述压射机构控制压射杆的运动方向和速度,所述压射杆与料筒之间通过密封圈进行密封;高真空感应加热系统:用于合金的熔炼和浇注,包括熔炼腔室和加热器;所述熔炼腔室的底部开设浇口,浇口与料筒相连通并通过密封圈(或者波纹管)进行密封连接;所述熔炼腔室内部设有熔炼坩埚,所述加热器用于对熔炼坩埚内合金的熔化,所述熔炼腔室的顶部连接给料机构;高真空模具系统:包括定模、密封圈、动模、模腔、定模抽真空通道、模具浇道和合模开模机构;合模开模机构用于控制动模和定模的开合,动模和定模闭合后,其内形成模腔,模腔通过模具浇道与料筒实现连通,所述料筒的末端密封于定模上;模腔与定模内开设的定模抽真空通道相连通,所述定模抽真空通道通过管道与真空管路相连;动模和定模之间通过密封圈实现密封;真空系统:所述真空系统用于对熔炼腔室和模腔进行抽真空处理,通过真空管路接入熔炼腔室;所述真空系统的真空管路上还通过充气管道连接气瓶,充气管道上设置充气阀,使得所述铸造成型设备能够根据实际需求在真空或者惰性气氛保护下进行工作。该设备还设有同轴电极杆,同轴电极杆与加热器相连接,通过电机驱动固定于同轴电极杆上的旋转盘,使得加热器带动熔炼坩埚能够旋转到浇注所需角度,使熔炼坩埚内的合金熔体经由浇口进入料筒中。所述加热器采用感应线圈或电阻丝套装于熔炼坩埚外侧对其进行加热,所述熔炼坩埚为石英、三氧化二铝、氧化钙或者氮化硼材质。所述熔炼腔室上还设有用于测量熔炼坩埚中合金液温度的红外测温仪和监控合金熔化状态的摄像头。所述设备还设有控制面板,用于对动模和定模的开合控制,以及对加热器的温度控制和压射杆的运动控制。利用所述设备进行块状非晶态合金高真空压铸成形的工艺,包括以下步骤:(1)定模和动模之间依靠密封圈形成密封连接,定模抽真空通道通过管道与真空管路相连接,获得密闭的模腔;(2)将所需质量的合金料经过给料机构送入到熔炼坩埚中;(3)当成形设备实现密封后,通过真空系统抽取真空,使得模腔、料筒和熔炼腔室内都获得所需真空度;当需要在真空条件下进行工作时,直接进行步骤(4),当需要在惰性气氛保护下进行工作时,打开充气阀,进行充气,充入所需压力的保护气氛;(4)通过加热器将熔炼坩埚内的合金料熔化,利用电机带动旋转盘、同轴电极杆、熔炼坩埚和加热器一起翻转,将熔炼坩埚内的合金熔体通过浇口倒入料筒内,随后压射杆以设定速度和加载力通过压射头将合金熔体挤入模腔中;(5)合金熔体在模腔中充型完毕冷却后,通过管道和真空管路充入与外界压力平衡的气体,打开模腔,整个工件的铸造成型流程完毕;(6)重新开始下一个流程。该工艺中,在真空下进行工作的时候,真空度为10-3Pa-10-2Pa。该工艺中,在惰性气氛保护下工作的时候,保护气体压力为100Pa。该工艺用于Zr基非晶合金、Ti基非晶合金、Fe基非晶合金、Ni基非晶合金、Al基非晶合金、Mg基非晶合金或Cu基非晶合金材料及其构件的压铸成形加工,也适用于Al合金、Mg合金、Zn合金、Cu合金或Ti合金的晶态压铸材料及其构件的压铸成形加工。本专利技术原理如下:本专利技术主要用于非晶合金零部件和产品的制备制备,可以实现在真空和惰性气氛保护下进行非晶合金构件铸造成型。本专利技术将熔炼电极、熔炼腔室和真空系统进行有效的改进和结合,使得设备的结构大大简化,加热系统采用同轴电极进行合金的加热熔化,一方面有效提高加热效率,另外一方面与抽真空通道有机结合,简化了腔体结构,获得了高的抽真空效率,获得高的真空度,提高生产效率,降低生产成本。本专利技术具有以下优点:1、本专利技术中采用同轴电极进行合金的加热熔化,提高加热效率。2、简化了腔体结构,提高了真空的抽取速率。3、降低生产能耗,提高生产效率,从而降低生产成本。4、该设备结构简单,制造和维护成本很低,能够实现连续自动化生产。附图说明图1为本专利技术铸造成型设备结构示意图。图2为同轴电极结构俯视示意图。其中:1-压铸机、2-压射头、3-压射杆、4-压射机构、5-真空机组、6-真空管路、7-给料机构、8-红外测温仪、9-摄像头、10-控制面板、11-定模、12-模腔、13-管道、14-定模抽真空通道、15-密封圈、16-动模、17-合模开模机构、18-模具浇道、19-料筒、20-加热器、21-熔炼坩埚、22-浇口、23-熔炼腔室24-充气管道、25-充气阀、26-气瓶、27-截止阀、28-感应电源、29-同轴电极杆、30-旋转盘、31-电机。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进行详细描述,但是应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。如图1-2所示,本专利技术铸造成型设备包括高真空压室、高真空感应加热系统、高真空模具系统和真空系统,其中:高真空压室:包括料筒19、压射机构4和压射杆3;所述料筒19的上部开口用于合金熔体的进入,料筒的一端与压射杆3密封连接,料筒的另一端伸入模具中并与膜腔相连通。所述压射杆3的顶端安装压射头2,压射杆3能够带动压射头2沿着料筒19内壁方向运动,压射杆3与料筒19之间通过密封圈进行密封,使压射杆在运动过程中能够保证压室的真空不泄露;通过所述压射机构4控制压射杆3的运动方向和速度。高真空感应加热系统:用于合金的熔炼和浇注,包括熔炼腔室23和加热器20;所述熔炼腔室的底部开设浇口22,浇口22与料筒19相连通并通过密封圈(或者波纹管)进行密封连接;熔炼腔室23内部设有熔炼坩埚21,所述加热器20用于对熔炼坩埚21内合金的熔化,熔炼腔室23的顶部连接送料机构7。坩埚内合金形成熔体后,通过坩埚的翻转使合金熔体通过浇口浇注到料筒中,该过程通过同轴电极杆、旋转盘和加热器等实现;如图2所示,同轴电极杆与加热器20相连接,同轴电极杆29上固定旋转盘30,通过电机31驱动固定于同轴电极杆29上的旋转盘30旋转一定角度,进一本文档来自技高网...
一种块状非晶态合金高真空压铸成形设备和工艺

【技术保护点】
一种块状非晶态合金高真空压铸成形设备,其特征在于:该设备包括高真空压室、高真空感应加热系统、高真空模具系统和真空系统;其中:高真空压室:包括料筒(19)、压射机构(4)和压射杆(3),所述压射杆(3)能够沿着料筒(19)内壁方向运动,通过所述压射机构(4)控制压射杆(3)的运动方向和速度,所述压射杆(3)与料筒(19)之间通过密封圈进行密封;高真空感应加热系统:用于合金的熔炼和浇注,包括熔炼腔室(23和加热器(20;所述熔炼腔室的底部开设浇口(22),浇口(22)与料筒(19)相连通并通过密封圈或波纹管进行密封连接;所述熔炼腔室(23)内部设有熔炼坩埚(21),所述加热器(20)用于对熔炼坩埚(21)内合金的熔化,所述熔炼腔室(23)的顶部连接给料机构(7);高真空模具系统:包括定模(11)、密封圈(15)、动模(16)、模腔(12)、定模抽真空通道(14)、模具浇道(18)和合模开模机构(17);合模开模机构(17)用于控制动模(16)和定模(11)的开合,动模(16)和定模(11)闭合后,其内形成模腔(12),模腔(12)通过模具浇道(18)与料筒(19)实现连通,所述料筒(19)的末端密封于定模(11)上;模腔(12)与定模(11)内开设的定模抽真空通道(14)相连通,所述定模抽真空通道(14)通过管道(13)与真空管路(6)相连;动模(16)和定模(11)之间通过密封圈(15)实现密封;真空系统:所述真空系统用于对熔炼腔室(23)和模腔(12)进行抽真空处理,通过真空管路(6)接入熔炼腔室(23);所述真空系统的真空管路(6)上还通过充气管道(24)连接气瓶(26),充气管道(24)上设置充气阀(25),使得所述铸造成型设备能够根据实际需求在真空或者惰性气氛保护下进行工作。...

【技术特征摘要】
1.一种块状非晶态合金高真空压铸成形设备,其特征在于:该设备包括高真空压室、高真空感应加热系统、高真空模具系统和真空系统;其中:高真空压室:包括料筒(19)、压射机构(4)和压射杆(3),所述压射杆(3)能够沿着料筒(19)内壁方向运动,通过所述压射机构(4)控制压射杆(3)的运动方向和速度,所述压射杆(3)与料筒(19)之间通过密封圈进行密封;高真空感应加热系统:用于合金的熔炼和浇注,包括熔炼腔室(23和加热器(20;所述熔炼腔室的底部开设浇口(22),浇口(22)与料筒(19)相连通并通过密封圈或波纹管进行密封连接;所述熔炼腔室(23)内部设有熔炼坩埚(21),所述加热器(20)用于对熔炼坩埚(21)内合金的熔化,所述熔炼腔室(23)的顶部连接给料机构(7);高真空模具系统:包括定模(11)、密封圈(15)、动模(16)、模腔(12)、定模抽真空通道(14)、模具浇道(18)和合模开模机构(17);合模开模机构(17)用于控制动模(16)和定模(11)的开合,动模(16)和定模(11)闭合后,其内形成模腔(12),模腔(12)通过模具浇道(18)与料筒(19)实现连通,所述料筒(19)的末端密封于定模(11)上;模腔(12)与定模(11)内开设的定模抽真空通道(14)相连通,所述定模抽真空通道(14)通过管道(13)与真空管路(6)相连;动模(16)和定模(11)之间通过密封圈(15)实现密封;真空系统:所述真空系统用于对熔炼腔室(23)和模腔(12)进行抽真空处理,通过真空管路(6)接入熔炼腔室(23);所述真空系统的真空管路(6)上还通过充气管道(24)连接气瓶(26),充气管道(24)上设置充气阀(25),使得所述铸造成型设备能够根据实际需求在真空或者惰性气氛保护下进行工作。2.根据权利要求1所述的块状非晶态合金高真空压铸成形设备,其特征在于:该设备还设有同轴电极杆,同轴电极杆与加热器(20)相连接,通过电机(31)驱动固定于同轴电极杆(29)上的旋转盘(30),使得加热器(20)带动熔炼坩埚(21)能够旋转到浇注所需角度,使熔炼坩埚(21)内的合金熔体经由浇口(22)进入料筒中。3.根据权利要求1或2所述的块状非晶态合金高真空压铸成形设备,其特征在于:所述加热器(20)采用感应线圈或电阻丝套装于熔炼坩埚(21)外侧对其进行加热,所述熔炼坩埚(21)为石英、三氧化二铝、氧化钙或者氮化硼...

【专利技术属性】
技术研发人员:付华萌张海峰张宏伟陈忠政李扬德李卫荣朱正旺王爱民李宏张大力沈超
申请(专利权)人:中国科学院金属研究所东莞宜安科技股份有限公司辽宁金研液态金属科技有限公司沈阳金研新材料制备技术有限公司
类型:发明
国别省市:辽宁;21

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