一种用于半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法技术

本发明专利技术涉及一种用于半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法，属于有色金属压铸成形领域。在开口式料筒的料筒本体上设置均匀分布、不贯通的轴向深圆孔，轴向深圆孔的开口设于料筒本体的半开放端和开口端；在料筒本体上还设有侧壁圆孔，轴向深圆孔和侧壁圆孔之间连通形成1‑10个串联回路；每一个回路留有一个进液口和一个出液口，其余轴向深圆孔和料筒本体侧壁圆孔均做封闭处理；将每一个回路的进液口和出液口分别与加热装置或冷却装置的介质相连通。利用此温控方法使料筒温度整体均匀，料筒的同轴度不会因加热冷却而降低，能够更好的与冲头配合，提高冲头和料筒的使用寿命，提高效率、节省成本。

A Thermal Balance Temperature Control Method for Semi-solid Die Casting Open Barrel

【技术实现步骤摘要】
一种用于半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法
本专利技术涉及一种用于半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法，属于有色金属压铸成形领域。
技术介绍
传统液态压铸是一种将熔融状态的金属溶液浇入压铸机的料筒，在高压力的作用下，以极高的速度充填在压铸模的型腔内，并在高压下使金属液冷却凝固成型而获得铸件的高效益、高效率的精密铸造方法。半固态压铸成形工艺基本原理与传统液态压铸相同，但半固态压铸成形工艺是将半固态金属浆料/坯料放入压铸机料筒中，再进行充填、加压、凝固成形。两种工艺主要区别是放入料筒中的金属状态不同，传统液态压铸选用的是纯液态金属，而半固态压铸选用的是固液混合状态的半固态金属。固液混合状态的半固态金属尤其在固相分数较高时(固相分数达到30％以上)，在重力作用下无法自由流动，可保持自身固有的形状。在传统液态压铸成形工艺中采用的料筒为圆筒闭环形，在其端部靠近冲头位置开有方形或圆形开口，液态金属从此处倒入料筒内，随后完成充型、加压、凝固成形；而半固态金属熔体粘度较高，无法自由流动，不能从圆筒闭环形料筒的端部开口处倒入，因此该结构料筒，不能满足半固态压铸工艺的生产要求。另外，圆筒闭环形料筒上没有设置加热装置，半固态金属浆料/坯料放入其中后与料筒之间发生传热导致局部温度迅速下降，半固态坯料温度、组织不均匀，影响后续成形零件的质量，造成冷隔、充型不良等铸造缺陷。另外，现有闭环形或开口形料筒不能保证料筒整体温度均匀，造成料筒上下温度不一致现象，由于模具钢热胀冷缩现象，料筒上端、下端温度不均导致同轴度降低而影响料筒与冲头的配合，降低冲头和料筒的使用寿命。在更换料筒的过程中，由于料筒温度过高，降温时间长，影响工程师操作，高温作业增加安全隐患。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于半固态压铸成形冷室压铸机开口式料筒的热平衡温控方法。一种用于半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法，包括如下步骤：(1)在开口式料筒的料筒本体上设置均匀分布、不贯通的轴向深圆孔，轴向深圆孔的开口设于料筒本体的半开放端和开口端；在料筒本体上还设有侧壁圆孔，轴向深圆孔和侧壁圆孔之间连通形成串联回路；(2)步骤(1)形成的串联回路为1-10个，每一个回路留有一个进液口和一个出液口，其余轴向深圆孔和料筒本体侧壁圆孔均做封闭处理；(3)将每一个回路的进液口和出液口分别与加热装置或冷却装置的介质相连通。优选的，每个轴向深圆孔的至少一端与侧壁圆孔连通；每个侧壁圆孔与至少一个轴向深圆孔连通，或者与至少一个侧壁圆孔连通。优选的，所述的进液口和出液口均为轴向深圆孔。优选的，所述轴向深圆孔的数量根据情况设置2-12个；所述的轴向深圆孔，包括开口设于料筒本体半开放端的长深圆孔和开口设于料筒本体开口端的短深圆孔；深圆孔的深度占料筒本体总长度的30％-99％。优选的，所述的侧壁圆孔包括封闭端侧壁圆孔、开口端侧壁圆孔和半开放端侧壁圆孔，分别设置于料筒本体的封闭端、开口端和半开放端。优选的，在料筒本体的封闭端部根据料筒环状壁厚大小不同，环状贯通料筒侧壁的封闭端侧壁圆孔的数量可设置4-10个，封闭端侧壁圆孔分布在料筒同一横截面上，在料筒侧壁内的分布呈四边形至十边形；设计成正四边形至十边形或其他类似环状结构以实现环状贯通料筒侧壁圆孔的串联形式。每个封闭端侧壁圆孔与至少一个轴向深圆孔连通，或者与至少一个侧壁圆孔连通。相邻的封闭端环状贯通料筒侧壁圆孔之间可以相互连通或不连通。优选的，环状贯通料筒侧壁的开口端侧壁圆孔的数量根据情况设置0-5个，优选为2-5个，每个开口端侧壁圆孔与至少两个轴向深圆孔连通，即每个开口端侧壁圆孔与至少两个短深圆孔连通，或与至少一个短深圆孔和一个长深圆孔连通；相邻的开口端侧壁圆孔之间不相互连通。优选的，环状贯通料筒侧壁的半开放端侧壁圆孔的数量根据情况设置0-5个，优选为2-5个，每个半开放端侧壁圆孔与至少两个轴向深圆孔连通，即每个半开放端侧壁圆孔与至少两个长深圆孔连通，或与至少一个短深圆孔和一个长深圆孔连通；相邻的半开放端侧壁圆孔之间不相互连通。半开放端侧壁圆孔与开口端侧壁圆孔不同时为0。开口端侧壁圆孔可以与封闭端侧壁圆孔、半开放端侧壁圆孔和轴向深圆孔串联，形成闭合回路。优选的，至少四个轴向深圆孔与至少二个环状贯通料筒侧壁圆孔和至少一个开口端或半开放端环状贯通料筒侧壁圆孔之间串联形成一个闭合回路；只留两个轴向深圆孔作为进液口和出液口，其余轴向深圆孔和环状贯通料筒侧壁圆孔和开口端环状贯通料筒侧壁圆孔的开口端做封闭处理。优选的，料筒本体上还可设有不与封闭端侧壁圆孔、开口端侧壁圆孔和半开放端侧壁圆孔相连通、不贯通的轴向盲孔，轴向盲孔轴向深入料筒内部，开口可设于料筒本体的开口端和半开放端，轴向盲孔的深度占料筒本体总长度的30％-99％，轴向盲孔的数量可为1-5个，用于放入电加热装置，如电加热棒等。所述的开口式料筒包括料筒本体和法兰凸台，料筒本体为两端开放的空心圆柱筒，料筒本体一端的筒壁为半开放式，料筒本体另一端的筒壁为封闭式，料筒本体的封闭式筒壁的外部设置法兰凸台，用于与压铸机定模板的安装定位。所述料筒本体采用分体式或整体式结构，筒壁半开放端与压铸机冲头配合，料筒本体的封闭端与压铸模具配合；筒壁封闭端的圆筒直径与压铸模具的定模孔匹配。所述半开放式筒壁的开口段长度与压铸成形所需要的半固态金属浆料或坯料的长度匹配，料筒本体横截面的开口圆弧对应的圆心角为80°至178°，既保证半固态金属浆料或坯料顺利放入料筒，又满足料筒对压铸机冲头的径向定位。所述的加热装置或冷却装置的介质为低温冷却循环水、循环冷却液或模温机控制的循环高温机油。本专利技术开口式料筒的半开放式筒壁和封闭式筒壁的横截面和纵截面上设有均匀分布的圆孔，圆孔形式有四种方式：轴向深圆孔、封闭端侧壁圆孔、开口端侧壁圆孔和半开放端侧壁圆孔。圆孔均匀分布在料筒的环状封闭式侧壁和轴向半开放式筒壁上，加热或冷却通道置于圆孔内，并将轴向和环状的圆孔相连成串联式的回路，所有圆孔只留有1-10个进口1-10个出口，其余与开口式料筒侧壁、端部贯通的圆孔均做封闭处理。半开口式料筒的热平衡温控方法，将半开口式料筒均匀的布置轴向和环向的圆孔，并将其串联成一个或多个闭合回路。并根据不同的半固态压铸工艺将其达到特定的温度区间，实现了开口式料筒的整体温度均匀，并根据不同的半固态压铸工艺将其达到特定的温度区间。利用油加热的模温机将特定温度的高温机油在料筒中的闭合圆孔中形成回路，加热料筒，减少了半固态金属浆料/坯料(固相分数从1％到80％)在料筒中的热量损失，消除了局部降温造成的半固态金属浆料/坯料温度、组织差异，保证后续成形零件的质量。利用冷却水循环装置，在料筒中的闭合圆孔中形成回路带走热量，可以迅速的将料筒温度降低下来，方便工程师拆卸，节省了更换模具、换料筒时等待冷却的时间，提高效率。并且，由于模具钢在加热和冷却过程中存在热胀冷缩现象，利用此开口式料筒和温控方法使料筒温度整体均匀，料筒的同轴度不会因加热冷却而降低，能够更好的与冲头配合，提高冲头和料筒的使用寿命，提高效率、节省成本。通过上述半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法，将串联形成的圆孔通入低温冷却循环水、循环冷却液、模温机控制的循环高温机油，放入电加热棒，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法，包括如下步骤：(1)在开口式料筒的料筒本体上设置均匀分布、不贯通的轴向深圆孔，轴向深圆孔的开口设于料筒本体的半开放端和开口端；在料筒本体上还设有侧壁圆孔，轴向深圆孔和侧壁圆孔之间连通形成串联回路；(2)步骤(1)形成的串联回路为1‑10个，每一个回路留有一个进液口和一个出液口，其余轴向深圆孔和料筒本体侧壁圆孔均做封闭处理；(3)将每一个回路的进液口和出液口分别与加热装置或冷却装置的介质相连通。

【技术特征摘要】
1.一种用于半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法，包括如下步骤：(1)在开口式料筒的料筒本体上设置均匀分布、不贯通的轴向深圆孔，轴向深圆孔的开口设于料筒本体的半开放端和开口端；在料筒本体上还设有侧壁圆孔，轴向深圆孔和侧壁圆孔之间连通形成串联回路；(2)步骤(1)形成的串联回路为1-10个，每一个回路留有一个进液口和一个出液口，其余轴向深圆孔和料筒本体侧壁圆孔均做封闭处理；(3)将每一个回路的进液口和出液口分别与加热装置或冷却装置的介质相连通。2.根据权利要求1所述的用于半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法，其特征在于：每个轴向深圆孔的至少一端与侧壁圆孔连通；每个侧壁圆孔与至少一个轴向深圆孔连通，或者与至少一个侧壁圆孔连通。3.根据权利要求2所述的用于半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法，其特征在于：所述轴向深圆孔的数量为2-12个；深度占料筒本体总长度的30％-99％。4.根据权利要求1所述的用于半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法，其特征在于：所述的侧壁圆孔包括封闭端侧壁圆孔、开口端侧壁圆孔和半开放端侧壁圆孔，分别设置于料筒本体的封闭端、开口端和半开放端。5.根据权利要求4所述的用于半固态压铸成形开口式料筒的热平衡温控方法，其特征在于：所述的封闭端侧壁圆孔的数量为4-10个，封闭端侧壁圆孔分布在料筒同一横截面上，在料筒侧壁内的分布呈四边形至十边形；每个封闭端侧壁圆孔与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颂，张帆，李大全，张帆，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11