一种非晶金属真空熔炼成型设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种非晶金属真空熔炼成型设备，其采用锥形感应线圈或部分锥形感应线圈对放置于料筒内的非晶金属坯料进行感应加热，同时产生向上的电动力，克服非晶金属坯料自身的重力，使其在被熔炼过程中处于悬浮状态，避免与压射冲头及料筒接触。这样，压射冲头不必在熔炼位置一直托举着该非晶金属坯料，从而避免了被动受热以及非晶金属坯料对压射冲头的传热。本实用新型专利技术的料筒包括处于熔炼位置的陶瓷料筒以及靠近模具的金属料筒两部分，这两部分同心对齐连接。

Amorphous metal vacuum smelting forming equipment

The utility model provides an amorphous metal vacuum melting molding equipment, the conical induction coil or tapered induction coil of amorphous metal material placed in the barrel of the induction heating, while producing electric power to the amorphous metal blank, overcome its own gravity, which is placed in a suspended state by melting in the process, and avoid the plunger and barrel contact. Thus, plunger was not in the position has been melting holds the amorphous metal blank, so as to avoid the passive heating and heat transfer of amorphous metal material on the plunger. The material cylinder of the utility model comprises a ceramic material barrel arranged in the melting position and a metal cylinder two parts near the mould, wherein the two parts are concentrically aligned and connected.

【技术实现步骤摘要】
一种非晶金属真空熔炼成型设备
本技术涉及金属成型加工
，尤其涉及一种在真空环境下的非晶金属真空熔炼压铸成型设备。
技术介绍
随着工业技术的发展，在大气环境下采用常规压铸成型设备熔炼成型构件成了一项通用技术，而压铸机由于能够在极短时间内完成成型的过程而被广泛采用。但是使用常规压铸机在大气环境下熔炼和压铸成型，金属熔料内部的气体容易卷入模具型腔中，进而造成气泡等工艺缺陷。随着产品的结构越来越复杂，性能和外观要求越来越高。为了解决在成型过程中空气卷入熔料中使铸件产生气泡的问题，现有技术一般通过使模具的型腔处于真空状态，以提高铸件的品质、成品率等，由此真空压铸成为提高铸件品质、韧性结构的必由之路。图1所示为现有技术的真空熔炼压铸成型设备的结构示意图。该真空熔炼压铸设备包括：第一驱动装置中用于驱动压射杆向上运动将金属坯料送入产品成型模具内的气缸1，带动压射杆5在真空腔体内运动的气缸杆2。真空圆筒4上设置抽气孔19，对真空圆筒4内部抽真空，实现真空环境。金属坯料7在熔炼位置的料管8内被加热成熔融状态，料管8采用石墨材料制成。压射杆5上安装有石墨材料制成的压射冲头6，金属坯料7放置在石墨压射冲头6上，在气缸1驱动下，压射杆5可带动石墨压射冲头6上的金属坯料在料管8内部做往复运动。熔炼装置还包括高频感应线圈16，其位于真空圆筒4外部，通过高频感应线圈16对料管8内部的金属坯料7进行感应加热。为了避免熔炼时真空圆筒4因电磁感应而温度升高，在真空圆筒4外面装有水冷装置17。对金属坯料的熔炼完成后，压射杆5推动熔融状态的金属坯料7至产品成型模具，并在模具型腔内降温冷却成型。然而，由于金属坯料的熔炼温度很高，例如非晶金属材料，熔炼的温度高达900-1200℃。在该现有技术中，如用感应线圈16熔炼非晶金属材料时，压射冲头6在料筒8内部，非晶金属材料放在该压射冲头6上，在熔融时非晶金属坯料7与压射冲头6及料筒8直接接触。这样，非晶金属坯料的热量会直接传递到压射冲头6及料筒8上，与非晶金属坯料7接触的压射冲头6及料筒8的部位也会接近900-1200℃。现有的压射冲头材料在如此高的温度下，强度会软化。在实际工况中，压射冲头每模都会承受极高的冲击压力，而强度软化的压射冲头使用寿命极短，不具备实际使用性能。同样，料筒8的现有材料在如此高的温度下，强度也会软化。实际工况中，料筒8的上部靠近模具的部位，每模都会承受极高的冲击压力。而强度软化的料筒8使用寿命也是极短，不具备实际使用性能。即使如图1所示的技术方案中使用石墨作为压射冲头6及料筒8的材料，由于石墨材料自身较软，呈片层状结构，以分子键为主，对分子吸引力较弱，在成型过程中受力容易片层脱落，并污染金属熔料，造成产品的不良，因此也不是理想的耐高温压铸成型材料。同时，我们也看到，在该技术方案中，只在真空圆筒4外部有水冷装置17，并没有考虑压射冲头6以及料筒8的高温受热问题。所有这些问题，导致目前还没有设备能够成功利用真空压铸技术进入实践生产中。因此，有必要提出一种非晶金属真空熔炼成型设备，解决压射冲头及料筒在高温下强度软化问题，延长压射冲头及料筒的使用寿命，并能承受冲击压力，提高铸件良率。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种非晶金属真空熔炼成型设备，其能够解决上述技术问题，并能高效、可靠地生产制品。本技术的非晶金属真空熔炼成型设备，包括模具机架、压射装置、料筒、抽真空装置以及感应线圈，所述模具机架包括立柱、固定在该立柱上方的定模板、与该定模板相对设置的动模板，以及位于该立柱上方的模具，所述模具包括相对设置的动模具和定模具，两者形成模具型腔，并由活塞杆连接，可通过活塞杆轴向开/合模，该定模具固定在该定模板上，该动模具固定在该动模板上；所述压射装置包括压射油缸、压射杆及压射冲头，三者位于同一轴向，所述压射杆连接所述压射油缸及所述压射冲头；所述料筒用于放置待熔炼的非晶金属坯料，其连接位于其上方的模具型腔以及位于其下方的该压射装置，从而形成轴向的压射通道；所述抽真空装置为所述压射通道提供与外界密封隔离的真空环境；所述感应线圈位于所述料筒的下方外侧，其为锥形感应线圈或部分锥形感应线圈，用于熔炼非晶金属坯料并使其在熔炼时悬浮在熔炼位置。根据本技术的一个实施例，所述感应线圈还包括设置在所述锥形感应线圈或部分锥形感应线圈的顶部的一圈或若干圈的反接线圈，用以提供反向磁场。根据本技术的一个实施例，所述料筒包括位于下方的陶瓷料筒、以及位于上方靠近模具的金属料筒，该陶瓷料筒与该金属料筒同心对齐连接。根据本技术的一个实施例，所述感应线圈位于该陶瓷料筒外部。所述陶瓷料筒通过一个弹性固定装置弹性固定在该定模扳上；所述弹性固定装置位于该感应线圈上方，其包括固定螺钉、弹簧以及固定连接件，该弹簧位于该固定螺钉与该固定连接件之间，并预紧。根据本技术的一个实施例，所述金属料筒中或者其周围设有温控装置，用以提升该金属料筒的温度。根据本技术的一个实施例，所述抽真空装置包括位于定模具内的抽气口、位于所述压射杆外侧周围的压射罩、以及该压射罩下方的抽气口，该压射罩的抽气口与该定模具的抽气口配合，使压射罩、模具型腔以及压射通道处于真空状态。根据本技术的一个实施例，所述压射装置内设有冷却装置，该冷却装置包括位于该压射杆、压射冲头内部的冷却腔以及位于该压射杆内部的中空冷却管，冷却介质位于该冷却腔以及该中空冷却管内。相比于现有技术，本技术在对非晶金属坯料进行熔炼时，由于锥形感应线圈或部分锥形感应线圈的存在，产生感应磁场，对感应线圈内部的金属坯料产生向上的电动力，并使金属坯料在熔炼时悬浮在空中，不与压射冲头及料筒接触。这样，熔炼时压射冲头可以向下移动并离开熔炼位置而不用一直在熔炼位置托举着该金属坯料被动受热，压射冲头的温度可以降到比较低，从而延长压射冲头的使用寿命又不会对金属坯料造成污染。同时，由于压射冲头的温度控制在较低的温度，其可以进一步持续用例如冷水进行控温。相比于油冷方式，水冷的冷却效果更好。由于压射冲头的温度较低，压射冲头内部即使通入水作为冷却介质，也不会产生水蒸气，当然不会因为水蒸气难以排出而影响温控效果。这相比于只能通入冷却油作为冷却液的现有技术方案，成本明显降低，整体技术方案对压射冲头的降温效果更好。另外，由于压射冲头的温度可以控制在较低的温度，并及时离开了熔炼位置，因此压射冲头的材料选择更广泛。相比于现有技术中采用石墨作为压射冲头的材料，本技术的压射冲头不会因为石墨片层脱落而污染金属坯料溶液，也不会影响压铸效果。同时，相对于陶瓷材料或者石墨材料，金属材料或以金属为基材的复合材料作为压射冲头，有更高的强度，并可具有更高的使用寿命。其次，料筒采用两部分，熔炼位置用陶瓷料筒，靠近模具位置用金属料筒，既利用了陶瓷料筒的耐高温和保温性能，又利用了金属的抗冲击强度优势。进一步地，陶瓷料筒采用弹性固定方式，固定螺钉与固定连接件之间有弹簧，可以削减压射时产生的过大的冲击力，保护陶瓷料筒。最后，上方模具抽真空是通过模具上的抽气口141抽出空气，下方压射罩124抽真空是通过压射罩124上的抽气口125抽出空气，压射罩124与模具的抽气口141之间的压射通道区域形成一个类似真空腔的环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非晶金属真空熔炼成型设备，包括模具机架、压射装置、料筒、抽真空装置以及感应线圈，所述模具机架包括立柱、固定在该立柱上方的定模板、与该定模板相对设置的动模板，以及位于该立柱上方的模具，所述模具包括相对设置的动模具和定模具，两者形成模具型腔，并由活塞杆连接，可通过活塞杆轴向开/合模，该定模具固定在该定模板上，该动模具固定在该动模板上；所述压射装置包括压射油缸、压射杆及压射冲头，三者位于同一轴向，所述压射杆连接所述压射油缸及所述压射冲头；所述料筒用于放置待熔炼的非晶金属坯料，其连接位于其上方的模具型腔以及位于其下方的该压射装置，从而形成轴向的压射通道；所述抽真空装置为所述压射通道提供与外界密封隔离的真空环境；所述感应线圈位于所述料筒的下方外侧，其为锥形感应线圈或部分锥形感应线圈，用于熔炼非晶金属坯料并使其在熔炼时悬浮在熔炼位置。

【技术特征摘要】
1.一种非晶金属真空熔炼成型设备，包括模具机架、压射装置、料筒、抽真空装置以及感应线圈，所述模具机架包括立柱、固定在该立柱上方的定模板、与该定模板相对设置的动模板，以及位于该立柱上方的模具，所述模具包括相对设置的动模具和定模具，两者形成模具型腔，并由活塞杆连接，可通过活塞杆轴向开/合模，该定模具固定在该定模板上，该动模具固定在该动模板上；所述压射装置包括压射油缸、压射杆及压射冲头，三者位于同一轴向，所述压射杆连接所述压射油缸及所述压射冲头；所述料筒用于放置待熔炼的非晶金属坯料，其连接位于其上方的模具型腔以及位于其下方的该压射装置，从而形成轴向的压射通道；所述抽真空装置为所述压射通道提供与外界密封隔离的真空环境；所述感应线圈位于所述料筒的下方外侧，其为锥形感应线圈或部分锥形感应线圈，用于熔炼非晶金属坯料并使其在熔炼时悬浮在熔炼位置。2.根据权利要求1所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述感应线圈顺次盘旋缠绕，为上粗下细的锥形感应线圈。3.根据权利要求1所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述感应线圈顺次盘旋缠绕，为部分锥形感应线圈，包括位于上部的上粗下细的锥形感应线圈以及位于下部的环形环绕的圆柱形感应线圈。4.根据权利要求1所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述感应线圈顺次盘旋缠绕，为部分锥形感应线圈，包括位于上部的环形环绕的圆柱形感应线圈以及位于下部的上粗下细的锥形感应线圈。5.根据权利要求1所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述感应线圈顺次盘旋缠绕，为部分锥形感应线圈，包括位于上部的上粗下细的锥形感应线圈以及位于下部的上细下粗的锥形感应线圈。6.根据权利要求1所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述感应线圈顺次盘旋缠绕，为部分锥形感应线圈，包括位于中间的上粗下细的锥形感应线圈以及位于上部及下部的环形环绕的圆柱形感应线圈。7.根据权利要求1-6中任一项所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述感应线圈还包括设置在所述锥形感应线圈或部分锥形感应线圈的顶部的一圈或若干圈的反接线圈，用以提供反向磁场。8.根据权利要求1所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述感应线圈为紫铜管，内部为中空结构，通冷却液。9.根据权利要求1所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述感应线圈的各匝边缘处的切面连线与竖直方向的夹角为1度到60度。10.根据权利要求1所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述感应线圈的相邻两匝线圈之间的间距为感应线圈自身直径的0.1-3倍。11.根据权利要求1所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述料筒包括位于下方的陶瓷料筒、以及位于上方靠近模具的金属料筒，该陶瓷料筒与该金属料筒同心对齐连接。12.根据权利要求11所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述陶瓷料筒与所述金属料筒有互相匹配的台阶用以定位对齐连接。13.根据权利要求11所述的非晶金属真空熔炼成型设备，其特征在于：所述感应线圈位于该陶瓷料筒外部。14.根据权利要求13所述的非晶金属真空熔炼成...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭民，
申请(专利权)人：张斌，
类型：新型
国别省市：江苏,32