[发明专利]一种间接挤压铸造冲头装置及挤压铸造方法

说明书

本发明提供了一种间接挤压铸造冲头装置，其中，一级冲头(2)和一级冲头推杆(3)的中心开设圆孔凹槽，二级冲头(7)与二级冲头内推杆(8)设置在一级冲头推杆(3)的圆孔凹槽中，二级冲头(7)的头部布设有电阻丝(9)，通过对二级冲头(7)局部加热，将合金液凝固形成的封闭壳层局部融化；二级冲头内推杆(8)的末端连接液压油缸(10)，进油管(11)和出油管(12)与液压油缸(10)连通，液压泵(13)驱动液压油进入液压油缸(10)，进而能够推动二级冲头(7)在中空结构中滑动。本发明避免了挤压铸造中因冲头和套筒间摩擦阻力和凝固壳层对冲头的塑性变形抗力而导致的比压损失，将挤压冲头上的压力真正作用于熔体。

技术领域

本发明涉及一种冲头装置，尤其涉及间接挤压铸造冲头装置及挤压铸造方法。

背景技术

由于汽车轻量化的需求使得铝、镁合金等轻金属被广泛的运用到汽车零部件上，以及挤压铸造是一种先进的近净成型工艺，熔融金属在高压下凝固和塑性变形，其产品性能接近锻件，尤其近年来通过间接挤压铸造生产尺寸壁厚都较大的承力零件，但由于已凝固的结晶硬壳与铸型型壁之间存在“摩擦力”，使铸件上远离挤压头的部位实际上受到的挤压压力远低于挤压头压力，即存在较大的“压力损失”，使铸件上这样一些厚大部位易出现缩松、缩孔；当金属充型能力比较差时，这种缺陷更为明显。挤压铸造过程中，合金液在凝固过程中首先会形成封闭且致密的壳体，隔绝外部补缩的合金液，虽然压力在可以一定程度的减少缩松缩孔，缩松缩孔一般发生在合金液凝固末期，但对于壁厚较大的铸件，在合金液凝固末期形成的壳层较厚，产生很大的塑性变形抗力，起不到压力下补缩的效果，依然无法避免缩松缩孔的产生，传统的挤压铸造是对整个工件的整个水平投影面积范围内进行直接加压，对于大型结构件而言，凸模(或压头)的热膨胀量高达数毫米，使凹凸模之间的动作间隙经常处于过盈配合状态，大量的挤压力消耗在了克服这种过盈摩擦上，因而出现了名义比压高达150MPa，铝合金轮毂内部仍然存在缩松缺陷的“反常”现象。实验研究发现：在模腔壁面与冲头表面之间的摩擦阻力和凝固壳层的变形阻力作用下，型腔充满瞬间，实际作用在合金液上的压力峰值较冲头上施加压力损失高达40％，而且随着金属壳层的增厚，在10s～15s内作用在合金液上的压力迅速降至零。

发明内容

本发明方法的目的在于克服现行挤压铸造压力损失的缺陷，本发明提出一种高效率、低能耗的挤压铸造冲头装置。该装置结构简单，可实现对形成的凝固壳进行二级挤压，从而使冲头上压力更有效的传递到熔体上，进一步降低铸件中缩松缩孔，提升零件性能。

本发明要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种间接挤压铸造冲头装置，包括一级冲头、一级冲头推杆、复位弹簧、限位块、二级冲头、二级冲头内推杆、电阻丝、液压油缸、进油管、出油管、液压泵，其特征在于：

一级冲头和一级冲头推杆的中心开设圆孔凹槽，二级冲头与二级冲头内推杆设置在一级冲头推杆的圆孔凹槽中，二级冲头的头部布设有电阻丝，通过对二级冲头局部加热，将合金液凝固形成的封闭壳层局部融化；二级冲头内推杆的末端连接液压油缸，进油管和出油管与液压油缸连通，液压泵驱动液压油进入液压油缸，进而能够推动二级冲头在中空结构中滑动，出油管上安装有泄压阀。

进一步地，一级冲头内部内部限位凹槽安装有复位弹簧和限位块；复位弹簧一端和限位块固定连接，复位弹簧另一端和一级冲头内部限位凹槽固定连接，

进一步地一级冲头推杆内靠近液压油缸处设有弹性密封圈。

进一步地，二级冲头具有弧形凸起结构

进一步地，一级冲头推杆和二级冲头内推杆之间设有不超过.mm间隙，液压装置可通过液压泵对二级冲头内推杆施加可调压力，从而压实合金液。

进一步地，液压油缸内设置液压油缸活塞板，进油管、出油管分别连通液压油缸活塞板两侧的腔体，一侧腔体进入液体，一侧腔体排除液体，从而能够推动二级冲头在中空结构中往复运动。