專利名稱：半固態(tài)成形裝置及成形工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半固態(tài)成形裝置及工藝，特別是鎂合金和鋁合金半固態(tài)成形裝置 及工藝。
背景技術(shù)：
鎂作為最輕的工程金屬材料(密度1. 8g/cm3，為鋁的2/3，鋼的1/4)，具有比重輕、 比強(qiáng)度及比剛度高、阻尼性及切削加工性好、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽能力強(qiáng)以及易于回收等一 系列獨(dú)特的性質(zhì)，可滿足航空、航天、現(xiàn)代汽車工業(yè)對(duì)減重、節(jié)能的要求，并可替代工程塑料 作電子設(shè)備的殼體及結(jié)構(gòu)件，以滿足產(chǎn)品的輕、薄、小型化，高集成度及環(huán)保等要求，提高能 源利用效益。而鎂合金在常規(guī)壓鑄時(shí)，易產(chǎn)生氣孔、縮松和熱裂等缺陷。半固態(tài)壓鑄成形是近年 來發(fā)展起來的一種新的短流程成形技術(shù)。在金屬漿料充型前已形成一半左右的固相，具有 可減輕合金的氧化和裹氣，減少凝固收縮和使組織均勻、致密等優(yōu)點(diǎn)，且易于成型形狀復(fù)雜 和尺寸精密的零件。半固態(tài)壓鑄溫度比常規(guī)壓鑄溫度低，表面無液體，減少污染，節(jié)約能源， 降低成本。但現(xiàn)有的鎂合金、鋁合金半固態(tài)壓鑄工藝都較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，在實(shí)際生產(chǎn)過 程中仍存在局限性，如半固態(tài)坯料加熱和壓鑄過程是分離的，即都需要一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，以 使加熱好的半固態(tài)坯料順利的輸送至壓鑄機(jī)壓注室，而轉(zhuǎn)運(yùn)裝置一般都較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)， 且半固態(tài)坯料在轉(zhuǎn)運(yùn)的過程中熱量損失較大，工藝參數(shù)不易控制。一方面，半固態(tài)坯料中存 在一定的液相，轉(zhuǎn)運(yùn)過程中坯料難以保持原有形狀，導(dǎo)致工藝穩(wěn)定性和組織均勻性降低，且 易出現(xiàn)夾氣等缺陷。另一方面，半固態(tài)坯料含有一定量的固體，為保證半固態(tài)坯料準(zhǔn)確輸送 到壓鑄機(jī)的壓注室，壓注室澆口要比常規(guī)壓鑄時(shí)的澆口要大。因此，壓鑄機(jī)的壓射行程需要 加長以適應(yīng)加大的澆口 ；壓注室直徑也要加大以適應(yīng)增多的半固態(tài)漿料。因此，對(duì)于同樣的 壓射重量，壓射活塞直徑通常要大一些，增加的壓射活塞直徑降低了對(duì)合金坯料的壓力，因 此需要增加壓射系統(tǒng)的能力。代價(jià)高昂的壓鑄設(shè)備修改，再加上固有的流體流動(dòng)性的挑戰(zhàn) 以及固體顆粒含量高的合金限制，使得這些半固態(tài)工藝不能成為大多數(shù)壓鑄生產(chǎn)廠家的理想生產(chǎn)工藝 o

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述半固態(tài)壓鑄工藝的不足，提供一種半固態(tài)成形裝置及 工藝，使加熱室直接與壓鑄機(jī)壓注室相連接，實(shí)現(xiàn)半固態(tài)坯料加熱和壓鑄同步進(jìn)行，省去中 間轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，簡化工藝，節(jié)約能源，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的—種半固態(tài)成形裝置，包括壓鑄機(jī)和感應(yīng)加熱裝置，所述感應(yīng)加熱裝置包括多個(gè) 加熱室，其特征在于所述的單個(gè)加熱室內(nèi)徑與壓鑄機(jī)壓室內(nèi)徑及壓射活塞外徑逐一匹配，并在所述的壓鑄機(jī)壓室、每個(gè)加熱室和壓射活塞套上分別設(shè)有定位裝置；在壓射狀態(tài)下，加熱室之一恰 與壓鑄機(jī)壓室在其壓射位置配合連接，并與壓射活塞同軸。所述的感應(yīng)加熱裝置兩側(cè)設(shè)有密封保溫?fù)醢?，所述擋板相?duì)基座固定不動(dòng)，其上 對(duì)應(yīng)壓射位置和加熱室分別開設(shè)壓射口和進(jìn)料口，所述進(jìn)料口兼作除渣口。
所述的多個(gè)加熱室功率獨(dú)立可調(diào)。所述的加熱室上方聯(lián)接視頻、觸變性及溫度檢測(cè)裝置，以便綜合、直觀、精確、有效 地在線控制成型能力。所述感應(yīng)加熱裝置可以為平移穿梭式感應(yīng)加熱裝置，多個(gè)加熱室并列排成一排， 可往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期與壓鑄機(jī)生產(chǎn)節(jié)拍同步。所述感應(yīng)加熱裝置也可以為滾動(dòng)穿梭式感應(yīng)加熱裝置，多個(gè)加熱室排成一個(gè)曲 面，加熱室沿曲面往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期與壓鑄機(jī)生產(chǎn)節(jié)拍同步。利用上述半固態(tài)成形裝置進(jìn)行半固態(tài)成形的工藝，其步驟如下a)啟動(dòng)感應(yīng)加熱裝置，將常溫或預(yù)熱合金坯料由進(jìn)料口放入感應(yīng)加熱裝置的加熱 室中，所述感應(yīng)加熱裝置按節(jié)拍自動(dòng)移動(dòng)，則由進(jìn)料口依次向每個(gè)加熱室中分別放入合金 坯料；b)各個(gè)加熱室中的合金坯料依次升溫至半固態(tài)區(qū)間；c)到達(dá)半固態(tài)區(qū)間的加熱室順次移動(dòng)至壓鑄機(jī)的壓射位置處進(jìn)行壓鑄成形；d)每次壓射完成，所述壓射位置的加熱室自動(dòng)移動(dòng)至進(jìn)料口處，再繼續(xù)放入合金 坯料。所述的工藝過程通過視頻、觸變性及溫度檢測(cè)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。所述的半固態(tài)成形工藝，合金坯料加熱至半固態(tài)即可進(jìn)行壓鑄，省去保溫輸送過 程，簡化工藝，避免氧化，減少熱量損失，提高壓鑄件質(zhì)量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)1、所述半固態(tài)成形裝置，采用多級(jí)快速加熱技術(shù)，鑄件溫度分布均勻，可縮短生產(chǎn) 周期，減小熱損失和坯件表面氧化，提高生產(chǎn)效率。多級(jí)加熱溫度比常規(guī)壓鑄溫度低100°c 以上，表面無液體，無氣體(有害)保護(hù)，整個(gè)生產(chǎn)過程無污染(無塵、無煙、無毒、無味)，節(jié) 能環(huán)保。2、所述穿梭式感應(yīng)加熱裝置，無論平移式，亦或滾動(dòng)式，均省去保溫輸送過程，簡 化裝置，節(jié)省能源，減少熱量損失，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性。3、視頻、觸變性及溫度檢測(cè)裝置可綜合、直觀、精確、有效地在線控制成型能力?？傊?，本發(fā)明具有工藝簡單，參數(shù)易于控制，成品率高的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè) 生產(chǎn)中。


圖1為感應(yīng)加熱裝置俯視圖；圖2為感應(yīng)加熱裝置剖面圖；圖3為感應(yīng)加熱裝置前擋板；圖4為感應(yīng)加熱裝置后擋板；圖5為感應(yīng)加熱裝置加熱室；
圖6為感應(yīng)加熱裝置與壓鑄機(jī)位置圖。圖中，1.感應(yīng)加熱裝置11.加熱室2.壓鑄機(jī)21.壓室22.壓射活塞31.進(jìn)料口 32.壓射口 33.進(jìn)氣口 34.視頻監(jiān)測(cè)口 35.溫度檢測(cè)口 36.觸變性檢測(cè)口
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1所述半固態(tài)成形裝置，包括壓鑄機(jī)和感應(yīng)加熱裝置，所述感應(yīng)加熱裝置包括多個(gè) 加熱室；所述的單個(gè)加熱室內(nèi)徑與壓鑄機(jī)壓室內(nèi)徑及壓射活塞外徑逐一匹配，并在所述的 壓鑄機(jī)壓室、每個(gè)加熱室和壓射活塞套上分別設(shè)有定位裝置；在壓射狀態(tài)下，加熱室之一恰 與壓鑄機(jī)壓室在其壓射位置配合連接，并與壓射活塞同軸，如圖6所示。所述的感應(yīng)加熱裝置兩側(cè)設(shè)有密封保溫?fù)醢?，包括前擋板和后擋板，分別如圖3 和圖4所示，所述擋板相對(duì)基座固定不動(dòng)，對(duì)應(yīng)壓射位置和加熱室分別開設(shè)壓射口和進(jìn)料 口，所述進(jìn)料口兼作除渣口，另外，前擋板上還設(shè)有視頻監(jiān)視口 ；后擋板上開設(shè)有進(jìn)氣口。所述的多個(gè)加熱室，如圖2所示，其功率獨(dú)立可調(diào)。所述的加熱室上方聯(lián)接視頻、觸變性及溫度檢測(cè)裝置，如圖5所示，以便綜合、直 觀、精確、有效地在線控制成型能力。所述感應(yīng)加熱裝置為平移穿梭式感應(yīng)加熱裝置，如圖1所示，多個(gè)加熱室并列排 成一排，可往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期與壓鑄機(jī)生產(chǎn)節(jié)拍同步。在感應(yīng)加熱裝置加熱室初始位置，如圖2所示，加熱室a與圖3所示的進(jìn)料口重
口 O工藝參數(shù)如下，采用定頻加熱各加熱室功率始終保持不變均為21kw ；直流電流65A ；直流電壓250V ；中頻電 壓360V ；中頻頻率2650HZ ；合金棒料初始溫度450°C。具體工藝步驟如下將AZ91D鎂合金棒料由圖3所示的進(jìn)料口放入感應(yīng)加熱室a中；按生產(chǎn)節(jié)拍 (48s)，加熱室左移一個(gè)工位，此時(shí)圖2所示的加熱室b與圖3所示的進(jìn)料口重合，仍由進(jìn)料 口加入AZ91D鎂合金棒料至加熱室b中；按生產(chǎn)節(jié)拍(48s)，加熱室再左移一個(gè)工位，此時(shí) 圖2所示的加熱室c與圖3所示的進(jìn)料口重合，由進(jìn)料口加入AZ91D鎂合金棒料至加熱室 c中；依此類推，按生產(chǎn)節(jié)拍(48s)，將AZ91D鎂合金棒料依次加入至加熱室d、e中；此時(shí)， 加熱室自動(dòng)移動(dòng)至最右端，使加熱室a與圖3所示的壓射口重合(計(jì)為一個(gè)工位)，進(jìn)行壓 射成形；加熱室再向左移動(dòng)一個(gè)工位，回到初始位置。實(shí)施例2所用半固態(tài)成形裝置同實(shí)施例1，感應(yīng)加熱裝置加熱室初始位置圖2所示的加熱 室a與圖3所示的進(jìn)料口重合。工藝參數(shù)如下，與實(shí)施例1不同，采用變頻加熱以圖2所示加熱室a為例初始功率30kw，加熱室移動(dòng)一個(gè)工位功率自動(dòng)減小 5kw，壓射后該加熱室功率自動(dòng)回到30kw，合金棒料初始溫度450°C。具體工藝步驟如下將AZ91D鎂合金棒料由圖3所示的進(jìn)料口放入感應(yīng)加熱室a中；按生產(chǎn)節(jié)拍(52s)，加熱室左移一個(gè)工位，此時(shí)圖2所示的加熱室b與圖3所示的進(jìn)料口重合，由進(jìn)料口 將AZ91D鎂合金棒料加入至加熱室b中；按生產(chǎn)節(jié)拍(52s)，加熱室再左移一個(gè)工位，此時(shí) 圖2所示的加熱室c與圖3所示的進(jìn)料口重合，由進(jìn)料口將AZ91D鎂合金棒料加入至加熱室 c中；依此類推，按生產(chǎn)節(jié)拍(52s)，將AZ91D鎂合金棒料加入依次至加熱室d、e中；此時(shí)， 加熱室自動(dòng)移動(dòng)至最右端，使加熱室a與圖3所示的壓射口重合(計(jì)為一個(gè)工位)，壓鑄成 形；加熱室再向左移動(dòng)一個(gè)工位，回到初始位置。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 比如，用于管道上的閥門等管件上及非管道上亦屬保護(hù)之列。任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù) 人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改 變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種半固態(tài)成形裝置，包括壓鑄機(jī)和感應(yīng)加熱裝置，所述感應(yīng)加熱裝置包括多個(gè)加熱室，其特征在于所述的單個(gè)加熱室內(nèi)徑與壓鑄機(jī)壓室內(nèi)徑及壓射活塞外徑逐一匹配，并在所述的壓鑄機(jī)壓室、每個(gè)加熱室和壓射活塞套上分別設(shè)有定位裝置；在壓射狀態(tài)下，加熱室之一恰與壓鑄機(jī)壓室在其壓射位置配合連接，并與壓射活塞同軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半固態(tài)成形裝置，其特征在于所述的感應(yīng)加熱裝置兩側(cè)設(shè) 有密封保溫?fù)醢?，所述擋板相?duì)基座固定不動(dòng)，其上對(duì)應(yīng)壓射位置和加熱室分別開設(shè)壓射 口和進(jìn)料口，所述進(jìn)料口兼作除渣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)成形裝置，其特征在于所述的多個(gè)加熱室功率獨(dú)立 可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半固態(tài)成形裝置，其特征在于所述的加熱室上方聯(lián)接視頻、 觸變性及溫度檢測(cè)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4所述的半固態(tài)成形裝置，其特征在于所述感應(yīng)加熱裝置為平 移穿梭式感應(yīng)加熱裝置，多個(gè)加熱室并列排成一排，可往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期與壓鑄機(jī)生產(chǎn)節(jié) 拍同步。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4所述的半固態(tài)成形裝置，其特征在于所述感應(yīng)加熱裝置為滾 動(dòng)穿梭式感應(yīng)加熱裝置，多個(gè)加熱室排成一個(gè)曲面，加熱室沿曲面往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期與壓 鑄機(jī)生產(chǎn)節(jié)拍同步。
7.一種半固態(tài)成形工藝，其步驟如下a)啟動(dòng)感應(yīng)加熱裝置，將常溫或預(yù)熱合金坯料由進(jìn)料口放入感應(yīng)加熱裝置的加熱室 中，所述感應(yīng)加熱裝置按節(jié)拍自動(dòng)移動(dòng)，則由進(jìn)料口依次向每個(gè)加熱室中分別放入合金坯 料；b)各個(gè)加熱室中的合金坯料依次升溫至半固態(tài)區(qū)間；c)到達(dá)半固態(tài)區(qū)間的加熱室順次移動(dòng)至壓鑄機(jī)的壓射位置處進(jìn)行壓鑄成形；d)每次壓射完成，所述壓射位置的加熱室自動(dòng)移動(dòng)至進(jìn)料口處，再繼續(xù)放入合金坯料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半固態(tài)成形工藝，其特征在于所述的工藝過程通過視頻、觸 變性及溫度檢測(cè)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半固態(tài)成形裝置及成形工藝，所述裝置包括壓鑄機(jī)和感應(yīng)加熱裝置，所述的感應(yīng)加熱裝置包括多個(gè)加熱室，在壓射狀態(tài)下，加熱室之一恰與壓鑄機(jī)壓室在其壓射位置配合連接，并與壓射活塞同軸。加熱室兩側(cè)設(shè)有密封保溫?fù)醢澹瑩醢骞潭ú粍?dòng)，并在其上開設(shè)壓射口和進(jìn)料口。各加熱室功率均獨(dú)立可調(diào)。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是省去保溫輸送過程，簡化裝置，工藝簡單，節(jié)省能源，減少熱量損失，且不易氧化，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性。視頻、觸變性及溫度檢測(cè)裝置可綜合、直觀、精確、有效地在線控制成型能力。
文檔編號(hào)B22D17/04GK101875097SQ20101013366
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者劉趙銘, 張英波, 權(quán)高峰, 王恒鰲, 耶西武, 艾秀蘭 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)