镁的压力铸造制造技术

提供或采用一种用具有一个限定了型腔的铸型或压铸模的压铸机对熔融或摇熔状态的镁合金进行压力铸造的金属流动系统，该系统包括一个限定了至少一个熔融的镁合金能够从其注入型腔中的系统浇道的模具或铸型工具装置。此金属流动系统具有用于控制流动系统内的金属流动速度的形式，从而使流经整个型腔的基本上所有的金属都处于粘性或半固态的状态。可以通过金属的半固态前端从一浇口或其它注射位置移开而逐步实现型腔的填充。镁合金从浇道开始的流动可至少经过一个金属流动系统的受控制的膨胀区域，在该区域中，金属流动能够相对于其注射方向横向扩展，结果相对于其在浇道中的速度降低了其流动速度。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的金属流动系统，该系统可用于制造由熔融或摇熔状态的镁合金制成的压铸件，并且适于与包括热室和冷室压铸机的各种形式的现有设备联用。在整个国际压力铸造工业中已经形成了一种共识，即，由于与锌和铝合金相比镁合金的热容量较低，因此必须采用大的浇道和浇口来防止熔融的镁合金金属的过早凝固。这在工业生产中被认为是实际上最好的作法，尽管对此的解释说明有很大的不同。在工业生产中，有许多被认为能够由镁合金提供令人满意的铸件的不同的设计方法。然而，与锌或铝的压铸件相比，用这些方法制造的镁合金压铸件通常显示出较大程度的表面缺陷，尽管铸件可能具有适于使用的质量。我们已经发现，利用本专利技术来制造高质量的镁合金压铸件是可行的。如此制造的铸件能够具有可与铝或锌合金铸件所能达到的质量相比的质量。另外，我们已经发现，通过使用具有比现有的最好作法小的浇道和浇口的金属流动系统，能够提高铸造质量。本专利技术的金属流动系统能够显著地提高浇铸成品率，也即铸件重量与总压射重量的百分比。因此，能够显著地降低需要回收和再处理的金属的重量，结果降低了生产成本。本专利技术实现了一种适合于制造拥有改进质量的镁合金铸件的金属流动系统，其中在供给系统中的金属明显较少，因此与现有的作法相比降低了成本。本专利技术为用一种具有一个确定了一型腔的铸型或压铸模的压铸机对处于熔融或摇熔状态的镁合金进行压力铸造的生产提供了或使用了一种金属流动系统，该系统包括一限定了至少一条浇道的铸模或铸型工具装置，熔融的镁合金能够从所述浇道注入型腔中。在本专利技术的第一种形式中，金属流动系统具有可控制流动系统内的金属流动速度的形式，从而使流经整个型腔的几乎所有金属都处于粘性的或半固态的状态。本专利技术还提供了一种用于制造镁合金铸件的方法，其中采用一种具有一个限定了一个型腔的铸型或压铸模的压铸机，并采用一种包括一个确定了至少一条使熔融镁合金由此注入型腔中的浇道的铸模或铸型工具装置的金属流动系统，以熔融或摇熔的状态铸造镁合金，其中流动系统具有这样一种形式，即，它可由此控制其中的金属流动速度，从而使流经整个型腔的几乎所有的金属都处于粘性的或半固态的状态。我们的研究结果表明，在达到粘性或半固态状态的情况下，型腔的充注通过金属的半固态前端从一浇口或其它注射位置处移开而逐渐进行。镁合金的这种充注形式明显不同于非常复杂的随后要进行回填的液体周边浇注，这种周边浇注在铝或锌合金的压力铸造中会碰到，并由Frommer于1932年首次披露(参看由McGraw-Hill出版公司于1991年出版的H．H．Doehler的参考文章“压力铸造”)。在本专利技术的第一种形式中，镁合金的从浇道开始的流动经过了金属流动系统的至少一个受控制的膨胀区域，在该区域中，金属流动能够相对于其注射方向横向地扩展，结果相对于其在浇道中的速度而降低了其流动速度。在一种优选的结构中，流动系统的受控制的膨胀区域包括一个浇口，金属经过该浇口从浇道流入型腔。在该优选结构中，浇口和浇道要使得经过浇口的液流的有效横截面面积大于经过浇道的液流的有效横截面面积，从而使熔融金属通过流经浇道的液流的有效横截面面积的速度大于其通过流经浇口的液流的有效横截面面积的速度。这与目前推荐的作法相反。在根据本专利技术的第一种形式的优选结构中，经过浇口的液流的横截面面积最好比经过浇道的液流的有效流动横截面面积大到这样一种程度，即使其面积比在大约2∶1到4∶1的范围内。经过浇道的液流的有效横截面面积可以经常遍及浇道的整个纵向范围。然而，有效面积也可以仅仅占浇道纵向范围的一部分。因此，在后一种情况下，从浇道的包括液流的有效横截面面积的纵向范围的一部分向下经过浇道的液流的横截面面积可能更大。在根据本专利技术的第一种形式的一种替换结构中，借助于邻近金属进入型腔的位置的确定型腔的表面，在型腔内并且由型腔至少部分地确定了受控制的膨胀区域。在此替换结构中，在金属从浇道经过该处流向型腔的位置可以设有一个内浇口。假使那样的话，由于浇口具有比浇道大的有效横截面，因此浇口不必限定出一个受控制的膨胀区域，并且浇口可以简单地包括在型腔处的浇道的出口端。然而，浇口可以限定受控制的膨胀区域的一部分，其另外一部分位于型腔内并由型腔确定。其中的金属流动系统具有一个位于型腔内并至少由型腔限定的受控制的膨胀区域的替换结构并不适用于所有的型腔形状。当金属相对型腔的邻近表面而进入型腔时，得到这种区域还取决于流动方向。一般来说，所述表面有必要在控制它的同时允许膨胀，以便以与提供被控膨胀的浇口类似的方式在型腔中起作用。因此，由型腔确定的受控制的膨胀区域可被认为是一个伪浇口，并且，概括地说，下面对浇口的说明应被理解为涉及实际的浇口和这种伪浇口。然而，确定了金属经过其朝着进入型腔的方向流动的伪浇口的型腔表面通常不包含在所有侧面上的流动，尽管包含相当多的诸如在三个表面上的流动是比较好的。可以通过从浇道的有效横截面开始的一个急剧地阶式增大的横截面而得到一个受控制的膨胀区域。然而，受控制的膨胀区域的横截面最好沿着金属流经的方向而逐渐增大。因此，在膨胀区域由一实际浇口确定的情况下，浇口的横截面最好在浇口与型腔连通的地方增大到最大横截面。本专利技术既可用于热室压力铸造，也可用于冷室压力铸造。在所有情况下，如本文随后将说明的那样，由于本专利技术能使浇铸成品率显著提高，所以本专利技术能够极其显著地节约镁铸件的生产成本。因而，显著地减少了需要回收和再处理的浇道／浇口金属的重量，这一点特别是在镁的铸造生产中十分有利，因为在再处理时需要十分留心。由本专利技术所提供并且用于根据本专利技术的铸造方法中的金属流动系统通常基本上由一个确定了一部分型腔的压铸模或铸型件或工具提供。然而，如同传统的压力型腔铸型和压铸模一样，其可以由协同操作的部件或工具确定。本专利技术的系统可适用于利用一给定设备进行压力铸造的生产中。至少在本专利技术的系统和方法中情况是这样的场合，经过浇道的熔融金属的速度最好约为150m／s。这一速度可以在诸如大约140至160m／s的范围内变化。然而，不必在浇道的整个长度上保持该速度，尽管至少在本专利技术的一些形式中这是优选的。相反地，如果在浇道的有效横截面小于其它长度部分上的有效横截面的部分长度上达到该速度就已足够。经过受控制的膨胀区域的熔融金属的流动速度可以比经过浇道的流动速度小大约25％至50％。在许多情况下，发现经过膨胀区域的金属速度非常接近于浇道中金属速度的三分之二。因此，在浇道速度大约为150m／s的情况下，膨胀区域的速度最好约为100m／s。在上文中提到经过膨胀区域和经过浇道的液流的有效横截面面积与膨胀区域和浇道的实际横截面面积不同。这种区别是重要的，在由本文后面概述的第一组实验的初始实验中反映出了这一点。这些初始实验是根据用于铸造镁合金的现有技术的最好作法并与铸造铝和锌合金的作法类似地采用较大的浇道和浇口而进行的。在初始实验中，浇道内的实际流动路径通过一个横截面面积比浇道的预定的实际横截面面积小得多的圆柱形区域。所述流动区域的小得多的面积包括一个略微聚中的芯部，熔融金属在该芯部中流经浇道，并且该芯部位于壁厚很大的至少部分凝固了的金属套的内部。对于一给定的浇道横截面面积，当铸模变热时，所述流动区域的横截面面积更大。经过浇道的有效横截面面积与实际的或设计好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于熔融或摇熔状态的镁合金的压力铸造的金属流动系统，采用了一种具有一个限定了一型腔的铸型或压铸模的压铸机，其特征在于，所述系统包括一个限定了至少一个熔融的镁合金能够经其被注入型腔中的系统浇道的模具或造型工具装置，并且金属流动系统具有用于控制流动系统内的金属流动速度的形式，从而使流经整个型腔的基本上所有的金属都处于粘性或半固态的状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：莫里斯泰勒穆雷，马修阿兰科普，
申请(专利权)人：联邦科学和工业研究组织，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]