[发明专利]压铸套筒及其制备方法

说明书

一种压铸套筒，所述压铸套筒包括由低热膨胀性金属材料制成的外筒和烧嵌到所述外筒中的内筒；所述外筒的外周表面设置有用于将所述压铸套筒固定至压铸机的固定模具块的凸缘；所述内筒由布置在注入开口侧的低热膨胀性金属材料的前部件和布置为与所述前部件的后端表面紧密接触的基于氮化硅的陶瓷的后部件构成；所述外筒在20℃至200℃具有1x 10^‑6/℃至5x10^‑6/℃的平均热膨胀系数α_A；所述前部件在20℃至200℃具有1x 10^‑6/℃至5x 10^‑6/℃的平均热膨胀系数α_B；α_A和α_B之间的差为‑1x 10^‑6/℃至1x 10^‑6/℃；并且所述前部件的轴向长度L₁(mm)和内径D_内(mm)以及从所述外筒的前端到所述凸缘的后端的距离L₂(mm)满足1/3xD_内≤L₁≤L₂+20。

发明领域

本发明涉及用于将非铁金属比如铝合金等的熔体注入到压铸模具中的压铸套筒以及用于制备压铸套筒的方法。

发明背景

在压铸机中，将供应至套筒的熔融金属(熔体)通过在套筒中可滑动移动的冲头注入到与套筒连通的模具腔中，并且通过冷却凝固以制备压铸制品。因此，套筒的内表面被熔体侵蚀，并且被冲头的滑动磨损。当套筒的内表面被侵蚀和磨损损坏时，熔体进入在套筒和冲头之间的间隙，并且凝固从而增大套筒的滑动阻力，导致低注入速度和因此导致差的产品质量。当使用大量润滑剂来减小套筒和冲头之间的滑动阻力并且防止咬死时，可能发生将杂质比如气体引入到熔体中，导致低的产品质量。

为了减少套筒的内表面的侵蚀和磨损，提出一种具有复合结构的压铸套筒，其中将陶瓷制内筒烧嵌(shrink-fit)到常规的由高强度、低热膨胀性金属材料制成的外筒中。例如，JP 7-246449 A(专利文献1)公开了一种压铸套筒，所述压铸套筒包括烧嵌到由高强度、低热膨胀性金属材料制成的外筒中的由陶瓷比如氮化硅、赛隆陶瓷(sialon)等制成的内筒；所述高强度、低热膨胀性金属材料在室温至300℃之间具有1x 10^-6/℃至5x 10^-6/℃的平均热膨胀系数，并且在室温至600℃之间具有5x 10^-6/℃以上的平均热膨胀系数。该压铸套筒在外筒的两端设置有由热作工具钢制成的固定环，并且内筒由固定环轴向地支撑。专利文献1描述了利用具有这样的平均热膨胀系数的高强度、低热膨胀性金属材料，可以容易地进行充分的烧嵌，而没有内筒和外筒的轴向和圆周的移位。

但是，在专利文献1的压铸套筒中，例如当设置在注入开口侧前端(tip)部分中的固定环未被充分冷却时，在该注入开口侧顶端部分中的经受特别高内压的由固有脆性的陶瓷制成的内筒可能遭受损坏比如局部破损和开裂。

JP 2002-192320 A(专利文献2)公开了一种压铸套筒，其包括嵌入外筒中的内筒，与熔融金属接触的所述内筒由在注入开口侧的前部件和设置在所述前部件的后侧的后部件构成；所述前部件由金属材料形成；并且所述后部件由陶瓷材料形成。尽管专利文献2没有描述金属材料的细节，但是作为唯一的实例，其描述了由热作模具钢SKD61制成的外筒，由包含分散在70体积％的Fe-Ni合金基体中的30体积％的氮化硅的陶瓷颗粒的复合金属材料制成的前部件，和由赛隆陶瓷制成的后部件；所述前部件和所述后部件被烧嵌到所述外筒中。其描述了，通过这样的压铸套筒，可以避免前端的局部损坏，由此延长使用寿命，并且减少维护步骤的数量。