本發(fā)明涉及非晶合金壓鑄成型技術(shù)，具體涉及在真空環(huán)境下的非晶合金熔煉壓鑄成型設備。

背景技術(shù)：

非晶合金材料是由超急冷凝固，合金凝固時原子來不及有序排列結(jié)晶，得到的固態(tài)合金時長程無序結(jié)構(gòu)，沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在。

常規(guī)的金屬溶液，在壓鑄成型設備成型構(gòu)件時，很容易在熔煉成型時出現(xiàn)氧化夾渣所形成的硬質(zhì)點，且由于金屬溶液以高速噴射狀態(tài)充填模腔，模腔中的氣體來不及及時排出，不可避免地卷入到金屬溶液中，并以氣孔形式存留與壓鑄件內(nèi)部，導致壓鑄件出現(xiàn)氣孔缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量不好。非晶合金有著不同于普通結(jié)晶態(tài)金屬材料的優(yōu)異的物理、化學性質(zhì)，有高屈服強度、高硬度、超彈性、高耐磨性、高耐腐蝕性等，且也有著優(yōu)異的鑄造性能，但又有比常規(guī)金屬溶液更苛刻的成型條件，其在成型過程中，由于要形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，且非晶合金的組成元素在熔融狀態(tài)下，很容易與氣體元素發(fā)生反應，形成異質(zhì)形核點，從而妨礙非晶合金的形成。所以非晶合金比常規(guī)的金屬壓鑄成型要求更高。

現(xiàn)有的非晶真空壓鑄設備，有立式和臥式非晶壓鑄。立式壓鑄機因結(jié)構(gòu)限制導致對廠房的高度要求比較高，以及在倒湯過程中容易將熔融液濺到模具表面造成模具缺陷，損傷模具。臥式壓鑄機，為了保持真空環(huán)境，一種方法是對密閉真空室內(nèi)部充入保護氣體，用于防治金屬在熔煉和成型時的氧化，但是卻會有成型件含氣孔缺陷的可能。另一種是對密閉真空室抽真空，使非晶溶液在真?zhèn)€成型過程中保持在真空環(huán)境下，但是現(xiàn)有設備都無法很好的保持真空室內(nèi)非晶合金成型制品所需真空度，導致非晶產(chǎn)品成品率還是不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊并且提高非晶合金的成品率的金屬成型設備。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種熔煉裝置，所述熔煉裝置包括：

擺動機構(gòu)，所述擺動機構(gòu)包括：

第一安裝座；

第一動力裝置，所述第一動力裝置安裝在所述第一安裝座上；

擺動支架，所述擺動支架的一端連接于所述第一動力裝置的輸出軸上；

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括：

第二安裝座，所述第二安裝座與所述擺動支架的另一端連接并配合成能夠繞所述第一動力裝置的輸出軸的旋轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)；

第二動力裝置，所述第二動力裝置安裝在所述第二安裝座上；

旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地安裝于所述第二安裝座，所述旋轉(zhuǎn)軸的一端與所述第二動力裝置關(guān)聯(lián)并配置成由所述第二動力裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；以及

熔化容器，所述熔化容器連接于所述旋轉(zhuǎn)軸的另一端并且所述熔化容器設有加熱裝置以熔煉物料；其中，

所述擺動支架的另一端偏離于所述第一動力裝置的輸出軸的旋轉(zhuǎn)中心軸線，且所述第一動力裝置的輸出軸的旋轉(zhuǎn)中心軸線與所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心軸線垂直。

一實施例中，所述第一安裝座與所述第二安裝座之間連接有柔性管。

一實施例中，所述第一動力裝置包括第一電機和第一減速器，所述第一電機的輸出軸與所述第一減速器的輸入軸連接，所述第一減速器的輸出軸為所述第一動力裝置的所述輸出軸。

一實施例中，所述第二動力裝置包括第二電機、第二減速器和帶輪傳動機構(gòu)，其中所述帶輪傳動機構(gòu)包括主動輪、皮帶和從動輪，所述第二電機的輸出軸與所述第二減速器的輸入軸連接，所述第二減速器的輸出軸與所述主動輪連接，所述主動輪通過所述皮帶與所述從動輪連接，以及所述從動輪與所述旋轉(zhuǎn)軸連接。

一實施例中，所述加熱裝置為感應加熱裝置。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種熔煉爐，所述熔煉爐包括爐體，所述爐體設有封閉腔室、加料口以及抽真空口，其中所述抽真空口與抽真空裝置連接以對所述封閉腔室抽真空。所述熔煉爐進一步熔煉裝置，所述熔煉裝置密封安裝于所述爐體上并且所述熔煉裝置包括：

擺動機構(gòu)，所述擺動機構(gòu)包括：

第一安裝座；

第一動力裝置，所述第一動力裝置安裝在所述第一安裝座上；

擺動支架，所述擺動支架的一端連接于所述第一動力裝置的輸出軸上；

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括：

第二安裝座，所述第二安裝座與所述擺動支架的另一端連接并配合成能夠繞所述第一動力裝置的輸出軸的旋轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)；

第二動力裝置，所述第二動力裝置安裝在所述第二安裝座上；

旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地安裝于所述第二安裝座，所述旋轉(zhuǎn)軸的一端與所述第二動力裝置關(guān)聯(lián)并配置成由所述第二動力裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；以及

熔化容器，所述熔化容器連接于所述旋轉(zhuǎn)軸的另一端并且所述熔化容器上設有加熱裝置以熔煉物料；其中，

所述擺動支架的另一端偏離于所述第一動力裝置的輸出軸的旋轉(zhuǎn)中心軸線，所述第一動力裝置的輸出軸的旋轉(zhuǎn)中心軸線與所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心軸線垂直，以及所述旋轉(zhuǎn)軸的一部分和所述熔化容器置于所述封閉腔室內(nèi)。

一實施例中，所述爐體設有熔煉裝置安裝口，所述旋轉(zhuǎn)軸的連接有所述熔化容器的一端穿過所述熔煉裝置安裝口并伸入所述封閉腔室內(nèi)。

一實施例中，所述熔煉裝置安裝口外側(cè)連接有固定板，所述第一安裝座固定于所述固定板上，且所述固定板與所述第二安裝座之間設有柔性管。

一實施例中，所述第一安裝座固定于所述熔煉爐的外殼上，且所述第二安裝座位于所述熔煉爐的爐體外部。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種金屬成型設備，所述金屬成型設備包括移動模板、固定模板、壓射料筒和驅(qū)動裝置，其中模具的動模和定模分別安裝于所述移動模板和所述固定模板上，，所述動模和定模閉合時在它們之間限定出模腔，所述壓射料筒與所述模腔連通并具有熔體入口，所述壓射料筒內(nèi)設有用于將熔體噴射到所述模腔的壓射塞，以及所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動所述壓射塞運動，其特征在于，所述金屬成型設備進一步包括上述的熔煉爐，其中所述熔化容器布置成能夠?qū)⑽锪先刍笏纬傻娜垠w放置入所述熔體入口。

一實施例中，所述熔煉爐的殼體為夾層結(jié)構(gòu)，且所述熔煉爐設有冷卻裝置，從而能夠經(jīng)由所述冷卻裝置給所述夾層結(jié)構(gòu)內(nèi)部通入冷卻介質(zhì)。

一實施例中，所述料斗為多格旋轉(zhuǎn)式料斗，從而能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)加料。

本發(fā)明的金屬成型設備是一種非晶合金熔煉設備，可同時實現(xiàn)熔煉和真空壓鑄。該設備結(jié)構(gòu)緊湊，采用直接集中抽真空室方法，能夠建立高的真空度，有效的解決成型中氣孔等缺陷和金屬防氧化的處理，避免了非晶合金熔體與氣體元素發(fā)生反應形成異質(zhì)形核點而妨礙非晶合金的合成，特別適合于非晶材料的真空熔煉和真空壓鑄，能夠保證非晶合金的成品率。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的金屬成型設備的立體圖。

圖2是圖1的金屬成型設備沿剖切線A-A剖切的剖視圖。

圖3是圖2的B部分的放大圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的熔煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的熔煉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是圖5的熔煉裝置應用于立式非晶金屬成型設備的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點。應理解的是，附圖所示的實施例并不是對本發(fā)明范圍的限制，而只是為了說明本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)精神。

如圖1所示，非晶合金熔煉壓鑄成型，金屬成型設備100包括移動模板1、固定模板2、熔煉爐3、壓射裝置4以及抽真空裝置5。模具的定模21和動模22分別安裝于固定模板1和移動模板2，可完成打開和閉合動作，定模和動模閉合時在它們之間限定出模腔19。模腔抽真空裝置20用于對模腔19抽真空。固定模板與熔煉爐相連，在熔煉爐與固定模板之間有真空密封件用來密封熔煉爐中的真空室。熔煉爐內(nèi)部是一個封閉腔室，該封閉腔室為一真空室，含有熔煉坩堝以及壓射裝置的前端部分。壓射裝置與熔煉爐之間密封連接，且含有防震墊圈。壓射裝置4中，包括壓射塞41在內(nèi)的部分零件置于熔煉爐3的真空室內(nèi)，壓射料筒6安裝于固定模板中，壓射料筒內(nèi)部有將非晶原料壓射入模具型腔的壓射塞。抽真空裝置5與熔煉爐3相連，用于對熔煉爐3中的真空室抽真空。這里，固定模板、定模和動?？梢圆捎帽绢I(lǐng)域任何合適或待開發(fā)的結(jié)構(gòu)。壓射裝置的驅(qū)動部分位于真空室外并可以采用本領(lǐng)域的任何合適的或待開發(fā)的驅(qū)動裝置。

固定模板2中安裝有壓射料筒6。本實施例中，壓射料筒6完全位于固定模板2內(nèi)并且不延伸入熔煉爐的真空室中。如圖3所更詳細示出的，壓射料筒6包括內(nèi)筒601和外筒602，內(nèi)筒601和外筒602之間形成有環(huán)形槽603。環(huán)形槽603中可以加入保溫流體，防止液態(tài)非晶金屬溫度降低而粘連限定內(nèi)筒的通道604的通道壁上。壓射料筒6上設有熔體入口605，熔化的非晶金屬合金通過熔體入口605進入壓射料筒內(nèi)。熔體入口605上可進一步放置漏斗7，以便于熔化的非晶金屬合金灌入壓射料筒內(nèi)。固定模板2的面向熔煉爐3的一側(cè)設有凹腔201。凹腔20的開口比底部大，其縱截面為大致梯形，以便于熔煉爐3中的熔化容器進入凹腔中。凹腔20同時與封閉腔室和熔體入口連通，且熔體入口位于凹腔20內(nèi)。

如圖4和5所示，熔煉爐3包括爐體31和熔煉裝置32，其中爐體內(nèi)部是真空室，熔煉裝置32用于熔化原料并將原料轉(zhuǎn)移至壓射料筒的熔體入口。熔爐殼體采用有夾層結(jié)構(gòu)，通過冷卻裝置17，給夾層內(nèi)部通入冷卻介質(zhì)，保護熔爐殼體溫度適宜，使得熔爐殼體溫度不過高。爐體上設有料斗33，料斗33為旋轉(zhuǎn)式多格料斗，能夠保證自動加料工作運行的連續(xù)性，不用每次打開料斗加料口。真空室內(nèi)設有料斗接管11，當熔化容器(例如坩堝)處于合適位置時，料斗接管會將非晶合金料加入到真空室內(nèi)部的可旋轉(zhuǎn)擺動式坩堝中，運用加熱裝置將其加熱，熔煉非晶合金。非晶合金熔煉完成后，坩堝在可旋轉(zhuǎn)擺動機構(gòu)的帶動下，會將熔融的料加進帶有熔體入口的壓射料筒，壓射料筒內(nèi)的壓射塞會在壓射裝置的作用下，快速將熔融的非晶合金料推射到由動模和定模限定出的模腔中，進行壓鑄成型。熔爐殼體外安裝有紅外成像儀12和多片式觀察窗13，在加熱裝置加熱非晶合金的過程中，對其實施監(jiān)測，多片式觀察窗可在一定周期中統(tǒng)一拆除進行清洗工作，減少工作內(nèi)容，保證工作的連續(xù)性。爐體31上安裝有活開門15與觀察窗16，其中活門用來拆裝維修熔煉殼體內(nèi)零部件，通過觀察窗，能夠觀測熔爐內(nèi)熔煉狀態(tài)。爐體外安裝有接線盤，用來連通安裝在真空室內(nèi)的電子檢測裝置，通過射料限位桿的運動來檢測壓射位移速度。設備上還安裝有真空壓力表14和保護氣體接口。真空壓力表可以實時監(jiān)測真空室內(nèi)的真空度。保護氣體接口可通入保護氣體，通過凈化裝置凈化熔煉爐內(nèi)有害氣體。

爐體上還設有抽真空口，其中抽真空口與抽真空裝置5連接以對封閉腔室抽真空。具體地，定模和動模閉合形成模腔后，抽真空裝置凈化真空室內(nèi)的有害氣體，抽真空管道與熔煉爐相通，抽真空管道上設有電子規(guī)管，用來在控制面板上顯示管道內(nèi)部真空壓力，且含有氣體檢測口，用來檢測真空管道內(nèi)部有害氣體成分。抽真空裝置由一組抽真空泵組組成，由抽真空泵組以及熔煉爐通過抽真空管道的相通，即可同時實現(xiàn)真空熔煉和真空壓鑄，結(jié)構(gòu)緊湊，抽真空的體積更小。所述抽真空泵組包含一級機械渦旋泵和二級羅茨泵組合，工作時，先通過控制系統(tǒng)啟動機械渦旋泵，當真空室內(nèi)的壓強達到系統(tǒng)設置的某個數(shù)值以后，羅茨泵啟動，持續(xù)抽真空，使真空室內(nèi)一直保持非晶合金材料的所需真空熔煉環(huán)境。根據(jù)本設備，由模具抽真空和封閉式的真空室抽真空的配合，能夠得出非晶合金所需真空環(huán)境，保證非晶制品的成品率。

熔煉裝置32的一部分穿過爐體31進入真空室中。如圖4和5所示，熔煉裝置32包括擺動機構(gòu)321、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)322和熔化容器323，其中旋轉(zhuǎn)機構(gòu)322用于將熔化容器323旋轉(zhuǎn)，使得熔化容器能夠在接收待熔化原材料的位置與將熔化的材料倒入熔體入口的位置之間轉(zhuǎn)換。在接收待熔化原材料的位置，熔化容器位于加料口下方且開口通常朝上，而在將熔化的材料倒入熔體入口的位置，熔化容器位于固定模板2的凹腔20內(nèi)并位于熔體入口上方，且熔化容器繞一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)而將熔體倒入熔體入口。擺動機構(gòu)用于使整個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)322圍繞一中心軸線擺動，從而使得熔化容器能夠從加料口下方的位置移動至固定模板的凹腔內(nèi)在熔體入口上方。

擺動機構(gòu)321包括擺動電機3211和減速裝置3212，擺動電機3211的輸出軸與減速裝置的輸入軸連接。減速裝置3212安裝在爐體外殼的安裝座3213上。減速裝置3212的輸出軸與擺動支架3215的一端連接。擺動支架3215的另一端與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)322中的安裝座3221連接，從而擺動支架3215的擺動可帶動安裝座3221擺動，進而帶動整個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)擺動。在爐體外殼上在與擺動支架3215對稱的位置上設有擺動支撐架3216，擺動支撐架3216用于對安裝座3221進行支撐和引導。

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機3222和減速裝置3223，旋轉(zhuǎn)電機3222的輸出軸與減速裝置3223的輸入軸連接。減速裝置3223的輸出軸與帶輪傳動機構(gòu)的主動輪3224連接。帶輪傳動機構(gòu)的從動輪3225經(jīng)由皮帶3221連接。從動輪3225連接旋轉(zhuǎn)軸3227，從而旋轉(zhuǎn)軸3227可在從動輪3225的帶動下旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸3227的穿過爐體上的熔煉裝置安裝口，且旋轉(zhuǎn)軸3227的末端連接有熔化容器323，例如坩堝。熔化容器上設有加熱裝置以熔煉物料。熔煉裝置安裝口外側(cè)連接有固定板8。安裝座3213可固定于在固定板8上。固定板8與安裝座3221之間設有柔性管9，從而在保持爐體內(nèi)部真空室的真空度的同時，可以使得旋轉(zhuǎn)機構(gòu)32擺動。

應理解的是，在滿足上述功能條件下，上述擺動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可以采用其他任何合適的結(jié)構(gòu)和方式，例如，上述擺動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中，可以通過采用合適的電機而取消減速裝置和/或帶輪傳動機構(gòu)。

運行時，在控制系統(tǒng)的控制下，擺動電機3211開始轉(zhuǎn)動，帶動固定于擺動電機安裝座上面的擺動電機減速裝置3212轉(zhuǎn)動，擺動支架3215一端與擺動電機減速裝置相連接，另一端與安裝座3221相連接，在擺動電機減速裝置開始旋轉(zhuǎn)動作以后，將會帶動與其固定的擺動支架旋轉(zhuǎn)，擺動支架的轉(zhuǎn)動作用力作用在相連接的安裝座3221上，致使安裝座3221圍繞旋轉(zhuǎn)電機軸心開始擺動。通過控制擺動電機的正反轉(zhuǎn)，安裝于旋轉(zhuǎn)軸前端的坩堝，可以在料斗接管與壓射料筒入料口之間來回擺動。當熔煉坩堝運動至料斗接管旁適當位置，通過系統(tǒng)控制，旋轉(zhuǎn)電機工作開始驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機減速裝置運動，通過旋轉(zhuǎn)電機減速裝置的運動，帶動帶輪傳動裝置開始進行旋轉(zhuǎn)運動。帶輪裝置與旋轉(zhuǎn)軸連接，可以驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，進而帶動位于旋轉(zhuǎn)擺動裝置前端的坩堝進行旋轉(zhuǎn)。通過控制旋轉(zhuǎn)電機的正反轉(zhuǎn)，熔煉坩堝能夠在旋轉(zhuǎn)軸的帶動下在一定范圍內(nèi)進行正反轉(zhuǎn)工作。為了接料順暢以及保護熔煉坩堝，坩堝在料斗接管旁位置進行旋轉(zhuǎn)，通過控制系統(tǒng)控制，坩堝旋轉(zhuǎn)以保證從料斗接管滑進來的合金料能夠恰好打到熔煉坩堝的底部。坩堝接料完成，旋轉(zhuǎn)電機開始向相反的方向旋轉(zhuǎn)來擺正坩堝。擺動電機開始工作，安裝座3221旋轉(zhuǎn)到合適位置，擺動電機停止工作，熔煉坩堝也相應停止，通過加熱裝置對坩堝中的合金料熔煉加熱。此時，坩堝應該處于紅外成像儀和多片式觀察窗的下方，能夠監(jiān)測熔煉溫度，來判斷合金料是不是熔煉完成。

當合金料熔融完成以后，擺動電機繼續(xù)工作，將坩堝移動到靠近壓射料筒入料口處，并在旋轉(zhuǎn)電機的作用下，使坩堝轉(zhuǎn)動，將熔融狀態(tài)的原料倒入壓射料筒入料口，坩堝適當停留以保證坩堝內(nèi)的原料全部倒出。然后旋轉(zhuǎn)電機工作，帶動坩堝擺正；擺動電機工作，帶動坩堝回到初始位置。然后可以進行下一次的循環(huán)動作。

本發(fā)明的金屬成型設備中，配套使用溫控裝置18，對壓射料筒進行溫控操作，可以達到精確控制溫度的目的，進而可防止金屬溶液黏附在壓射料筒內(nèi)表面，延長壓射料筒和壓射塞的使用壽命。帶有熔體入口的壓射料筒，置于固固定模板板內(nèi)部，通過旋轉(zhuǎn)擺動裝置，能夠?qū)⒎蔷廴谝杭尤氲綁荷淞贤踩垠w入口處的漏斗中。壓鑄成型定模和動模形成模腔以后，因整個壓射料筒置于固定模板內(nèi)部，熔體入口也相應的更靠近模腔，在坩堝內(nèi)的熔融合金料在倒入壓射筒內(nèi)部后，因為熔體入口至模腔的行程更短，壓射筒內(nèi)部的壓射塞能夠更快的將熔融合金噴射到模腔內(nèi)部，使得非晶熔融液溫度損失更少，產(chǎn)品的成品率會更高，成品率可以高達90％以上。另外，因為熔體入口更靠近模腔，壓射桿的長度更短，強度更好，設備結(jié)構(gòu)更緊湊，在進行壓鑄成型的過程中，能夠保證壓射桿的使用壽命更長久。與之對比，傳統(tǒng)的臥式真空壓鑄機中，真空熔煉室一般是只具有旋轉(zhuǎn)功能的坩堝，帶動坩堝旋轉(zhuǎn)的軸不能擺動，這樣使得坩堝始終在一個固定位置進行接料、熔煉、加料的動作，因為加料是要將熔融液加到壓射料筒中，致使壓射料筒入料口處的設計必須在熔煉坩堝的下部，這樣對于入料口位置在壓射料筒其他地方，并不處于熔煉坩堝下部的位置處的壓鑄設備，將不能進行加料工作，且由于加料口位置設計的局限性，不能將設計方案做到更好，影響設備性能。

需要注意的是，本擺動旋轉(zhuǎn)裝置可以應用于構(gòu)造為臥式的真空壓鑄機，也可應用于構(gòu)造為立式的真空壓鑄機，如圖6所示。臥式的真空壓鑄機中，坩堝中的熔融液會被加入到處于壓射料筒處的加料口，而立式的真空壓鑄機中，坩堝中的熔融液會加入到定模20處的加料口。

以上已詳細描述了本發(fā)明的較佳實施例，但應理解到，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改。這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。