[发明专利]基于悬浮熔配的金属材料双动模压力成形方法及装置

权利要求书

1.基于悬浮熔配的金属材料双动模压力成形方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、将金属材料放入真空室，并将所述真空室抽真空；

步骤2、调整所述真空室的环境，并预热压力成形机构至目标温度；

步骤3、对所述金属材料进行悬浮熔配，实现金属熔体的无容器状态；

步骤4、待所述金属熔体降温至目标温度后，使所述金属熔体在所述真空室内自由下落，获取微重力水平；

步骤5、待金属熔体下落至合适位置后，驱动所述压力成形机构对所述金属熔体进行压力成形；

步骤6、开启真空室，取出铸件；

所述基于悬浮熔配的金属材料双动模压力成形方法所采用的基于悬浮熔配的金属材料双动模压力成形装置包括所述真空室，所述真空室包括由上至下依次密封连接的无容器状态室、微重力室和压力成形室，所述无容器状态室内设置有悬浮熔配装置，所述无容器状态室能够实现所述金属材料的无容器状态以及加热熔化；所述微重力室包括由上至下连接的多个柱形真空室，多个所述柱形真空室之间通过法兰连接，所述微重力室能够使所述金属材料熔化后形成的金属熔体进行自由落体运动；所述压力成形室内设置有压力成形机构，所述压力成形机构能够实现所述金属熔体的压力成形；所述真空室还连接有真空泵系统，所述悬浮熔配装置、所述压力成形机构以及所述真空泵系统均与集成控制系统连接；

所述压力成形机构为双动模压力成形装置，所述双动模压力成形装置包括电源、滑槽底板、金属动模、金属推杆、传动套筒、驱动装置和模具预热装置；所述驱动装置通过通孔固定于所述滑槽底板上，所述驱动装置与所述传动套筒连接；所述金属动模与所述金属推杆连接，所述金属推杆固定在所述传动套筒内；所述金属动模的下部设置有限位块，所述限位块与所述滑槽底板上的滑槽滑动配合，所述驱动装置、所述传动套筒、所述金属推杆以及所述金属动模轴对称放置有两组；所述模具预热装置安装于所述金属动模上，所述驱动装置与所述电源连接，所述电源以及所述模具预热装置均与所述集成控制系统连接；

所述驱动装置采用电磁铁装置，所述驱动装置通过所述集成控制系统控制；

所述电磁铁装置采用真空环境优化的电磁铁装置，所述电磁铁装置包括漆包线圈、缠线管、外壳和磁芯，所述磁芯滑动安装于所述缠线管中部，所述漆包线圈安装于所述缠线管上，所述磁芯位于所述漆包线圈的中部，所述磁芯连接有所述传动套筒；所述缠线管上安装有所述外壳；

所述模具预热装置包括固定背板、陶瓷保温层、绝缘陶瓷管、电阻丝、热电偶和直流电源；所述固定背板安装于所述金属动模的背部，所述固定背板与所述金属动模之间安装有所述陶瓷保温层；所述电阻丝穿于所述绝缘陶瓷管内，并以S形或螺旋形夹于所述金属动模和所述陶瓷保温层之间，所述电阻丝通过电极法兰与所述直流电源相连；所述热电偶安装于所述金属动模内，所述热电偶以及所述直流电源均与所述集成控制系统连接；

所述金属动模为圆柱形动模或方形动模，所述金属动模的成形面为光滑平面；或者，其中一个或两个所述金属动模的成形面开有型腔形成型腔动模，所述型腔动模上能够配置有排气道和溢流槽。

2.根据权利要求1所述的基于悬浮熔配的金属材料双动模压力成形方法，其特征在于：

所述步骤1中，将所述真空室抽真空至9.0×10^-3 ~ 1×10^-5Pa；

所述步骤3中，通过静电悬浮、电磁悬浮、气动悬浮或超声悬浮对所述金属材料进行悬浮熔配。

3.根据权利要求1所述的基于悬浮熔配的金属材料双动模压力成形方法，其特征在于：所述无容器状态室采用球形真空室或柱形真空室，所述无容器状态室安装有多个观察窗和法兰接口；所述悬浮熔配装置选用静电悬浮装置、电磁悬浮装置、气动悬浮装置或超声悬浮装置。

4.根据权利要求1所述的基于悬浮熔配的金属材料双动模压力成形方法，其特征在于：所述微重力室与所述无容器状态室通过法兰连接，每个所述柱形真空室安装有多个用于金属熔体位置探测的观察窗，每个所述柱形真空室安装有多个法兰接口。

5.根据权利要求1所述的基于悬浮熔配的金属材料双动模压力成形方法，其特征在于：所述压力成形室为柱形腔，并与所述微重力室通过法兰连接；所述压力成形室安装有多个观察窗、电极法兰和法兰接口。