[发明专利]一种局部超声辅助半固态双重挤压铸造铸件的装置及方法

说明书

本发明提供了一种局部超声辅助半固态双重挤压铸造铸件的装置及方法，该装置包括压铸机、压铸模具、超声振动系统、液压系统和挤压机构；所述压铸机安装在压铸模具上，并与压铸模具的定模上浇口相连；所述超声波振动系统安装在压铸模具的动模上铸件力学性能要求较高的薄壁处；所述挤压机构安装在压铸模具的定模上铸件力学性能要求较高的底部处；所述液压系统安装在压铸模具的动模上，并与超声波振动系统和挤压机构相连。本发明将超声系统和液压系统相互结合，实现了双重挤压铸造，使得金属内部质量明显提高，缩松、缩孔明显消失，提高了铸件的质量，减少了废品率。

技术领域

本发明涉及金属材料半固态成形领域，尤其涉及一种局部超声辅助半固态双重挤压铸造铸件的装置及方法。

背景技术

由于半固态挤压铸造件的优良特性，使得半固态挤压铸造成为目前快速发展的一种新技术。该技术的主要核心是使固—液混合浆料或者胚料获得非晶枝组织，固相必须球化和细化，合金组织一般包括10～100μm的球形晶，进化球晶或者等轴晶，从而表现出非常小的流动阻力和良好的成形性能，然而目前的半固态挤压铸造技术依旧存在着不少的缺陷。

专利公开号为CN106424630A，该专利通过超声波系统在压铸模具上施加超声波，通过压射组件在压射腔内进行处理，由于金属半固态是从下向上挤压进入模具中，故存在充型不完整而引起的缩孔缩松等缺陷；超声加载在模具上，引起的振动很小，达到细化晶粒的作用效率不高；该专利从细化晶粒方面去考虑，而并未考虑到对细化晶粒后的半固态进行挤压，从而强化复杂铸件局部关键位置。

专利公开号为CN104439204A，该专利通过超声波系统在压铸模具的底座施加超声波，利用变幅杆将机械振动转变为稳定的超声波振动作用于金属型铸造成型装置的底板，利用超声波产生的热量去预热金属型模具，温度传感器将金属型铸造成型装置的底板的温度传回中央处理器，中央处理器将根据收到的信号，控制超声波的频率和幅值去更好的进行金属型铸造，但超声加载在厚重的底板上，引起的振动很小，达到细化晶粒的效率不高；采用的是液体金属冲入金属型模具中，由于振动成形时可能会产生喷溅、紊流及卷气等问题而带来组织疏松、缩孔、缩松等缺陷。

专利公开号为CN106077558A，该专利先将预热好的小块体熔炼，得到液态铝合金，将液态铝合金通过具有弯曲通道或倒置锥形通道的浇口注入到保温装置进行保温，得到半固态金属，再将半固态金属浇注到保温的模具，进行挤压成型，挤压完成后继续施压，之后顶出铸件。该发明在半固态金属注入模具的过程中，可能存在半固态过早地凝固导致的缩孔、缩松缺陷；该发明只能压铸一些造型简单的铸件，不能更好的压铸一些复杂铸件。

有鉴于此，亟待研发设计出一种能解决上述问题的铸造装置及方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种局部超声辅助半固态双重挤压铸造铸件的装置和方法，其目的在于提高半固态金属流变特性从而提高半固态金属的充型能力，提高铸件的致密度，进一步改善铸件的力学性能。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种局部超声辅助半固态双重挤压铸造铸件的装置。该装置包括压铸机、压铸模具、超声振动系统、液压系统和挤压机构；

所述压铸机安装在压铸模具上，并与压铸模具的定模上浇口相连，用以将半固态金属挤压进模具中；

所述超声波振动系统安装在压铸模具的动模上铸件力学性能要求较高的薄壁处，用以挤压和超声辅助细化该位置处半固态金属晶粒，增加铸件的力学性能；

所述挤压机构安装在压铸模具的定模上铸件力学性能要求较高的底部处，用以挤压该位置处半固态金属晶粒，增加铸件的力学性能；

所述液压系统安装在压铸模具的动模上，并与超声波振动系统和挤压机构相连，用以驱动超声波振动系统和挤压机构挤压半固态金属。