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非晶合金熔炼压铸成型装置及方法制造方法及图纸

技术编号:18904642 阅读:29 留言:0更新日期:2018-09-12 00:07
本发明专利技术公开了一种非晶合金熔炼压铸成型装置,包括多台压铸机、真空负压装置以及惰性气体供给装置,每台压铸机均与真空负压装置、惰性气体供给装置通过真空管道连接,真空负压装置与压铸机之间以及惰性气体供给装置与压铸机之间的真空管道上均安装有真空隔断阀,真空负压装置对压铸机抽真空,惰性气体供给装置向压铸机供给惰性气体,直至在压铸机中形成非晶合金熔炼环境,压铸机将非晶合金的金属原料熔炼压铸成型。本发明专利技术还公开了一种非晶合金熔炼压铸成型方法。本发明专利技术可以快速的获取较低氧含量的熔炼环境,从而缩短零件的成型周期,可以有效的提高非晶零件的稳定性以及生产效率。

Amorphous alloy melting die casting device and method

The invention discloses a amorphous alloy melting and die casting molding device, which comprises a plurality of die casting machines, vacuum negative pressure devices and inert gas supply devices. Each die casting machine is connected with vacuum negative pressure device and inert gas supply device through a vacuum pipe, vacuum negative pressure device and die casting machine, and inert gas supply device. Vacuum partition valves are installed in the vacuum pipes between the die-casting machine and the vacuum negative pressure device to vacuum the die-casting machine. The inert gas supply device supplies inert gas to the die-casting machine until the amorphous alloy melting environment is formed in the die-casting machine. The die-casting machine melts and dies the amorphous alloy metal raw materials. The invention also discloses an amorphous alloy smelting die casting method. The invention can quickly obtain the smelting environment with lower oxygen content, thereby shortening the forming period of the parts, and effectively improving the stability and production efficiency of the amorphous parts.

【技术实现步骤摘要】
非晶合金熔炼压铸成型装置及方法
本专利技术涉及新型压铸
,具体地,涉及一种非晶合金熔炼压铸成型装置及方法。
技术介绍
非晶合金是由超急冷凝固时原子来不及有序结晶、得到一种长程无序的、没有晶粒、晶界的新型金属结构材料,又称为“金属玻璃”或者“液态金属”。非晶合金具有高强度、高硬度、高表面光洁度、高耐腐蚀性等一系列优异性能,被认为是21世纪最具有革命性新的材料之一,在军工航天、消费电子、体育器械、生物医疗具等领域有广泛的应用前景。在消费电子领域,目前,将非晶合金作为下一代手机的潜在应用材料,替代现有的不锈钢、铝合金等,实现产品升级换代,是当下的产业化研究热点。非晶合金的制备方法包括吸铸、水淬等工艺,然而该类工艺很难实现复杂结构零件的制备,无法满足工业化生产的要求。压铸工艺多用于复杂结构零件的近净成型,因此,近年来被尝试用于复杂形状的非晶合金零件的制备,以实现其产业化应用。众所周知,非晶合金的制备对氧含量的要求极其严格,在熔炼和凝固的过程中,微量的氧元素的引入,都有可能导致熔体中形成氧化物夹渣等,使零件无法获得非晶结构,急剧恶化材料性能。而传统的压铸设备,多在大气环境下熔炼压铸,因此,开发新型真空熔炼压铸设备是非晶合金产业化应用的前提。目前,真空压铸成型装备总体有两种形式:第一种形式是如专利201210250803.3公开的一种真空压铸机,该种真空压铸机是仅仅当打料杆将熔体能压射到料筒某一位置时,才开始触发对模具型腔内抽真空,实现真空充型凝固。该种压铸设备无法实现熔炼、给汤、压射过程全程真空,因此,无法用于易于活泼的、氧化的非晶合金零件的生产。另外一种形式真空压铸设备是如专利号为:US6805758B2,201110421420.3,201510118673.1,201320785547.8以及201320783965.3公开的真空压铸机。该类真空压铸机是通过将熔炼的部分和压射部分密封在一个真空仓中,以实现熔炼、压射、凝固的全过程真空,该类压铸设备方案的提出为非晶合金的产业化应用提供了可能,是目前生产非晶合金的主要方案。然而,该类真空压铸机仍存在以下不足:(1)熔炼仓体积大。该类真空压铸机虽然可以实现熔炼压铸的全程真空。但是,该种压铸机将打料杆等包含入真空熔炼仓内,致使熔炼仓的容积较大,抽真空时间长,效率低下。(2)获取低氧含量熔炼环境时间长。图1是现有熔炼压铸成型装置获取低氧含量熔炼环境的压强-时间示意图,如图1所示当真空度达到一定值时(一般100~1000Pa),其要获得低氧含量熔炼环境时,需进一步抽真空,直到达到非晶合金压铸生产所需的10Pa以下的真空,其高真空的建立会大大延长抽真空的时间。(3)真空泵存在浪费。在上述真空压铸机中,每一台压铸机均配备一台或者多台机械泵+(一台或者多台)分子泵(或者扩散泵)。在生产过程中,真空泵一直处于常开状态。然而,在压铸设备压射、凝固、取样、模具清理的过程中,熔炼仓无需抽真空,而此时真空泵仍处于运转状态,存在严重的功率浪费。随着非晶合金产业化的进行及市场需求的扩大,开发出更高效率的、快速活动低氧含量熔炼环境熔炼方法、及单位成本更低、效率更高的压铸成型设备对非晶合金大规模产业化具有重要意义。
技术实现思路
鉴于以上问题,本专利技术的目的是针对现有技术的不足,提供一种非晶合金熔炼压铸成型装置及方法,以实现高效率抽真空、在低氧含量下熔炼非晶合金。为了实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案:本专利技术的一个方面是提供一种非晶合金熔炼压铸成型装置,包括多台压铸机、真空负压装置以及惰性气体供给装置,每台压铸机均与所述真空负压装置、所述惰性气体供给装置通过真空管道连接,所述真空负压装置与所述压铸机之间以及所述惰性气体供给装置与所述压铸机之间的真空管道上均安装有真空隔断阀,所述真空负压装置对所述压铸机抽真空,直至所述压铸机中的真空度与所述真空负压装置的真空度平衡,所述惰性气体供给装置向所述压铸机供给惰性气体,再次通过所述真空负压装置对所述压铸机抽真空,直至在所述压铸机中形成非晶合金熔炼环境,所述压铸机将非晶合金的金属原料熔炼压铸成型。优选地,所述压铸机包括:压铸模具,所述压铸模具包括锁模机构、动模和定模,所述锁模机构用于控制所述动模和所述定模的开启和闭合,所述动模与所述定模闭合时,在所述动模与所述定模之间形成模具型腔;熔炼仓,所述熔炼仓内设置有熔炼杯,所述熔炼杯用于熔炼金属原料;压射机构,所述压射机构包括打料筒、打料杆和锤头,所述打料筒与所述熔炼仓和所述模具型腔连接形成封闭空间,所述打料杆的一端连接驱动机构,所述打料杆的另一端连接所述锤头,所述锤头插入所述打料筒中;驱动机构,所述驱动机构驱动所述打料杆带动所述锤头沿着所述打料筒移动,所述锤头推动从所述熔炼仓流进所述打料筒中的熔体进入所述模具型腔中;以及控制系统,所述控制系统与所述锁模机构和所述驱动机构电连接,且所述控制系统在所述动模与所述定模闭合后向所述真空负压装置发送抽真空请求信号。优选地,所述压铸机还包括压铸机台,所述压铸模具和所述驱动机构均固定在所述压铸机台上。优选地,所述真空负压装置与所述熔炼仓通过真空管道连接,对所述打料筒、所述熔炼仓和所述模具型腔形成的封闭空间抽真空;所述惰性气体供给装置与所述模具型腔连接,向所述封闭空间供给惰性气体。优选地,所述真空负压装置包括真空负压罐、真空泵以及电控柜,所述真空负压罐与所述压铸机和所述真空泵均通过真空管道连接,且在所述真空负压罐与所述真空泵之间的真空管道上安装有真空隔断阀。优选地,所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气和氡气中的一种或多种。本专利技术的另一个方面是提供一种非晶合金熔炼压铸成型方法,包括以下步骤:步骤S1,启动压铸机,向压铸机中加入待熔炼的金属原料,合模后,所述压铸机向真空负压装置发送抽真空请求信号;步骤S2,通过真空负压装置接收压铸机发出的抽真空请求信号,启动真空负压装置与压铸机之间的真空隔断阀,对所述压铸机抽真空,直至所述压铸机中的真空度与所述真空负压装置的真空度平衡,关闭所述真空负压装置与所述压铸机之间的隔断阀;步骤S3,启动惰性气体供给装置与压铸机之间的真空隔断阀,通过惰性气体供给装置向所述压铸机供给惰性气体;步骤S4,关闭惰性气体供给装置与压铸机之间的真空隔断阀,并再次启动真空负压装置与压铸机之间的真空隔断阀,通过真空负压装置抽出所述压铸机中惰性气体与空气组成的混合气体,直至所述压铸机中的真空度与所述真空负压装置的真空度平衡,关闭惰性气体供给装置与压铸机之间的真空隔断阀;步骤S5,判断所述压铸机中是否形成非晶合金熔炼环境,若在所述压铸机中形成非晶合金熔炼环境,则进行步骤S6,若在所述压铸机中未形成非晶合金熔炼环境,则进行所述步骤S3;步骤S6,在压铸机中将待熔炼的金属原料压铸成型并取出工件。优选地,所述压铸机包括熔炼仓、打料筒以及模具型腔连接形成的封闭空间,所述真空负压装置与所述熔炼仓连接,所述惰性气体供给装置与所述模具型腔连接,所述步骤S2中,所述真空负压装置对所述封闭空间抽真空;所述步骤S3中,所述惰性气体供给装置向所述封闭空间供给惰性气体;所述步骤S5中,所述非晶合金熔炼环境是所述模具型腔中的氧含量小于5000ppm。优选地,所述步骤S6包括以下步骤:本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种非晶合金熔炼压铸成型装置,其特征在于,包括多台压铸机、真空负压装置以及惰性气体供给装置,每台压铸机均与所述真空负压装置、所述惰性气体供给装置通过真空管道连接,所述真空负压装置与所述压铸机之间以及所述惰性气体供给装置与所述压铸机之间的真空管道上均安装有真空隔断阀,所述真空负压装置对所述压铸机抽真空,直至所述压铸机中的真空度与所述真空负压装置的真空度平衡,所述惰性气体供给装置向所述压铸机供给惰性气体,再次通过所述真空负压装置对所述压铸机抽真空,直至在所述压铸机中形成非晶合金熔炼环境,所述压铸机将非晶合金的金属原料熔炼压铸成型。

【技术特征摘要】
1.一种非晶合金熔炼压铸成型装置,其特征在于,包括多台压铸机、真空负压装置以及惰性气体供给装置,每台压铸机均与所述真空负压装置、所述惰性气体供给装置通过真空管道连接,所述真空负压装置与所述压铸机之间以及所述惰性气体供给装置与所述压铸机之间的真空管道上均安装有真空隔断阀,所述真空负压装置对所述压铸机抽真空,直至所述压铸机中的真空度与所述真空负压装置的真空度平衡,所述惰性气体供给装置向所述压铸机供给惰性气体,再次通过所述真空负压装置对所述压铸机抽真空,直至在所述压铸机中形成非晶合金熔炼环境,所述压铸机将非晶合金的金属原料熔炼压铸成型。2.根据权利要求1所述的非晶合金熔炼压铸成型装置,其特征在于,所述压铸机包括:压铸模具,所述压铸模具包括锁模机构、动模和定模,所述锁模机构用于控制所述动模和所述定模的开启和闭合,所述动模与所述定模闭合时,在所述动模与所述定模之间形成模具型腔;熔炼仓,所述熔炼仓内设置有熔炼杯,所述熔炼杯用于熔炼金属原料;压射机构,所述压射机构包括打料筒、打料杆和锤头,所述打料筒与所述熔炼仓和所述模具型腔连接形成封闭空间,所述打料杆的一端连接驱动机构,所述打料杆的另一端连接所述锤头,所述锤头插入所述打料筒中;驱动机构,所述驱动机构驱动所述打料杆带动所述锤头沿着所述打料筒移动,所述锤头推动从所述熔炼仓流进所述打料筒中的熔体进入所述模具型腔中;以及控制系统,所述控制系统与所述锁模机构和所述驱动机构电连接,且所述控制系统在所述动模与所述定模闭合后向所述真空负压装置发送抽真空请求信号。3.根据权利要求2所述的非晶合金熔炼压铸成型装置,其特征在于,所述压铸机还包括压铸机台,所述压铸模具和所述驱动机构均固定在所述压铸机台上。4.根据权利要求2所述的非晶合金熔炼压铸成型装置,其特征在于,所述真空负压装置与所述熔炼仓通过真空管道连接,对所述打料筒、所述熔炼仓和所述模具型腔形成的封闭空间抽真空;所述惰性气体供给装置与所述模具型腔连接,向所述封闭空间供给惰性气体。5.根据权利要求1所述的非晶合金熔炼压铸成型装置,其特征在于,所述真空负压装置包括真空负压罐、真空泵以及电控柜,所述真空负压罐与所述压铸机和所述真空泵均通过真空管道连接,且在所述真空负压罐与所述真空泵之间的真空管道上安装有真空隔断阀。6.根据权利要求1所述的非晶合金熔炼压铸成型装置,其特征在于,所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气和氡气中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员:李培杰刘乐华何良菊
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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