用于模压铸造的热直浇口系统技术方案

本发明专利技术公开了用于高压热室金属模铸造中的模具镶块和工艺方法，基本上消除了直浇口铸体并大大改善了金属熔液的流动条件。该模具镶块包括：（１）被加热的直浇口体部镶块（１３０，２５８），定位在模具组合中的固定模块（１１２）内，并包括直浇口通道（１３６，２６０）；（２）被冷却的直浇口头部镶块（１３２，２６６），被安装在模具组合的移动模块（１１４）内。直浇口通道体部镶块和头部镶块是同轴安装的，因此它们的内端在模具的分型面（１５５）区域内互相能够很好地配合，并至少形成弯曲的过渡通道（１３８，２６２，２６４），该通道将直浇口通道（１３６，２６０）与沿分型面形成的至少一条横浇口通道（１４０，２５４，２５６）连接起来。直浇口体部镶块和头部镶块的温度是受到控制的，因此能使金属熔液的凝固点正好发生在过渡通道中，并在每次压射结束后能保证使直浇口通道中残留的金属熔液返回到铸机的喷嘴中，因此，直浇口铸体再也不会形成。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压金属模铸造的方法和设备，更具体的说它涉及用于热室高压金属模铸造工艺中的直浇口系统。
技术介绍
目前，在铸造生产中已安装了大量的热室、高压、金属模铸造机，用于生产由锌、铅、锡、镁、铝及其合金材料制成的小型模压铸件。图1表示了一个典型的这种机床10。一池被熔化了的金属12盛在被加热的坩锅14中。浸没在金属熔液中的缸筒18内有一个柱塞16，它通过一个鹅颈管20以及一个被外部火焰加热的连接喷嘴22将金属熔液压射到形成在一个固定模块26和一个移动模块28之间的型腔24中。固定模块26安装在一块固定型板30上，移动模块28安装在一块可移动的型板32上。可移动型板32被一个液压或气动压力机上的活塞34推向固定型板并用拉杆36的夹紧力将它们夹紧。当模块26和28合上后，柱塞16就被气动压力机40的活塞38向下推动进入到缸筒18，从而将金属熔液压射到型腔24中，并一直保持压力直到凝固定型。此后，柱塞16上升，将残余的液态金属经过喷嘴22和鹅颈管20抽回到金属熔液池12中。在压射终了时，为了帮助金属熔液回流，喷嘴22向着固定模块26通常是向上倾斜的。实际上，为了相同的目的，铸造机的整个加压铸造部分(包括模具和型板)可以做成向喷嘴22的方向稍微向下倾斜。在压射开始时，金属熔液从已从加热的喷嘴22经过安装在固定模块26背面的直浇口衬套42以及形成在固定模块26中的直浇口通道44被送到模具26和28的分型面46处，然后通过一条或几条横浇口通道48以及出口49最后进入到型腔24中。由于这种压铸机的喷射压力一般在10mPa到30mPa之间，因此喷嘴22必须用力压紧直浇口衬套42和鹅颈管20，以免泄漏。直浇口衬套42有助于在喷嘴22的模具端形成一道密封，它还有一个优点是，在压射结束后，如果形成了凝固塞堵，更换它也很容易。直浇口通道44有很大的锥度，它在金属熔液的流动方向上从直浇口衬套42向模具分型面46逐渐加宽。它的容积应能使得金属熔液的凝固点正好发生在直浇口通道44内部或者在压射终止时发生在衬套42的下游。另一方面，横浇口通道在金属熔液的流动的方向(即朝向出口49的方向)上通常是比较狭窄的，因此熔液被加速后能以很高的速度进入型腔。对直浇口通道和横浇口通道的这种安排能使得直浇口和横浇口的铸体在模具被打开时能够很容易地与产品铸件形成一体的铸体一起从模具中取出。通常，每一条横浇口通道48都是通过狭窄的缝隙式出口49分别与型腔24相连，因此在产品铸件与相关的横浇口和直浇口的铸体之间形成的连接将是很细的、易断裂的。从以上的说明可以看出，在这种配置中，直浇口通道和横浇口通道在模具内形成了一条将金属熔液引向型腔出口的路径。直浇口通道从固定模块的外部(通常是背面)将金属熔液引到固定模块的前面(或分型面)，与此同时，各条横浇口通道则沿着固定和移动模块之间的分型面将金属熔液从直浇口通道分别引向型腔出口。直浇口通道和横浇口通道的铸体均由铸造金属材料构成，在每次压射结束后，它们分别凝固在直浇口通道和横浇口通道中。虽然热室模压铸造的使用已非常普遍，相对来说故障少，能够以很高的生产率制造出高质量的铸件产品。但是这项技术的主要缺点是与产品铸件的金属占用量相比较，直浇口和横浇口铸体的金属占用量比例太高。直浇口和横浇口铸体在与产品铸件分离后通常是被重新熔化并再次使用，但这将导致高的能源损失并容易使金属熔液受到污染。传统热室模压铸造的另一个主要缺点是，在宽的和被加宽的直浇口通道之间以及在窄的和更窄的横浇口通道之间，金属熔液流通路径在断面和方向上会出现突然的不连续，这种不连续性将形成紊流从而会降低金属熔液的流动效率。可以看出，热室压模铸造与塑料模注塑成型的工艺过程很相似。两者都是用泵将液体材料通过直浇口通道和横浇口通道压射到型腔中，在注塑成型工艺中与直浇口和横浇口的铸体有关损失是很小的。在注塑工艺中，一般采用电加热直浇口通道(在注塑工艺中通常称做“喷嘴”)或电加热直浇口通道内的芯子(或称做“热喷头”(hot-tips))的方法来避免直浇口塑料实体的产生。事实上，如果使用这种设备将熔化了的塑料直接注入到型腔中，直浇口和横浇口两者都可以取消。甚至有可能在直浇口喷嘴中或热喷头中使用一种机械式阀门去关闭型腔入口处的通道，使熔化塑料的供料管路在两次压射之间能够保持受压状态，从而达到很高生产效率。经常有人建议(例如Crandell的美国专利4,304,544和4,795,126)，可以将注塑工艺中的加热喷嘴和热喷头结构用于直接喷射式模压铸造，但这已被证明是不切实际的。由于金属比塑料有高得多的熔化点、导热性和导电性，而这些因素会给直接喷射式模压铸造带来许多问题。在热室模压铸造工艺中直接喷射式的最值得注意的试验是由专利申请人“国际铅锌研究机构”(ILZRO)的Battelle Columbus试验室在八十年代的大部分时间内进行的。ILZRO的Battelle试验室发表了大量关于这项工作取得进展的报告和出版物。最早发表的一篇报告(No.G-T83-066)题为“加热支管锌模压铸造的直接喷射系统”是由在ILZRO的Battelle和Herrschaft试验室工作的Groeneveld和Kaise两人于1983年10月31日至11月3日在Minneapolis召开的“国际模压铸造技术研讨及展览会”上发表的。另一份进一步的报告题为“加热支管锌模压铸造直接喷射系统的商业应用”是由Battelle试验室的Groeneveld于1985年6月3日至5日在威斯康星州milwaukee举办的展览会上发表的。另一份关于ILZRO直接喷射项目进一步的报告(No.30)于1988年3月由Groeneveld提出，其题目为“数百万铸件已经用直接喷射式的方法制造出来”。报告提到，采用这种方法的生产率和产品质量至少与传统的采用横浇口和直浇口的方法相当。尽管直接喷射式模压铸造有许多明显的优点，但上述出版物所公布的技术(特别是Battelle试验室的工作)并没有在模压铸造行业中得到广泛的应用。出现这种现象的主要原因是关于直接喷射系统的模具和“喷嘴”的设计方法和设备的可靠性还没有发展到与传统热室模压铸造中的模具、横浇口和直浇口等设施具有相同的技术水平。因此，对于任何一种产品、型腔、模具、铸机和“喷嘴”的组合在能够满意地投入生产以前必须经过大量的、高度专业性的和需要高资金投入的试验。此外，在使用多型腔模具的直接喷射式系统中，还需要在金属熔液的流动和控制方面对现有模压铸机作较大的变动，从而使得对机床的设置和对工具的改造要有一个冗长的时间过程。总之，目前要实现直接喷射式模压铸造似乎超过了当前的技术能力和大多数热室模压铸造商的财务能力。
技术实现思路
本专利技术是基于这样的事实，即直接喷射式模压铸造所表现出的大部分优点都可以采用对当前模具结构作很小改动的办法来实现，无需改变热室压铸机的总体布置，而只要采用被加热的直浇口通道它带有大体上是传统形式的横浇口通道，以及采用有一定弯曲形状的能将直浇口通道连接到横浇口通道的过渡通道就可以实现这一目标。可以控制直浇口通道的温度，以保证金属熔液在每次压射后能从直浇口通道回流；同时应对过渡通道的温度做出适当安排，使得金属熔液的凝固过程正好在其中发生。如果模具的分型面将过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热室高压金属模铸造方法，采用了固定模块、可移动模块、形成在固定模块和可移动模块之间的型腔以及金属熔液的输送路径，该路径包括：（１）形成在固定模块中的直浇口通道，它将熔化的模压铸造金属从热室输送到模具中；（２）形成在固定模块和可移动模块之间并与直浇口通道形成一个夹角的横浇口通道，用来将熔化的金属从直浇口通道经过也是形成在固定模块和移动模块之间的出口输送到型腔中；（３）弯曲的过渡通道，将熔化的金属从直浇口通道通过所述夹角输送到横浇口通道内，该方法包括下列步骤：将直浇口通道加热到高于模块的温度，使其接近于模压铸造金属的熔点；控制模块的温度使其低于模压铸造金属的熔点；将熔化的金属压射到直浇口通道、过渡通道、横浇口通道和型腔中；将残留在直浇口通道中的模压金属熔液清空，并使得在横浇口通道和部分过渡通道中的金属熔液凝固而形成通道铸体，同时使型腔中的金属熔液凝固成产品铸件；将可移动模块与固定模块分离开；将产品铸件从型腔中连同横浇口通道铸体和部分过渡通道铸体从各自的通道中一起取出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：格雷厄姆L威尔逊，
申请(专利权)人：霍特弗洛压铸有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]