[发明专利]一种间接液态挤压铸造工艺及其模具

说明书

本发明涉及金属液态挤压铸造成型工艺及其所用的模具。

至今为止，压铸是一种制造各种铸件所采用的普遍方法，然而，压铸只适合那些薄壁、壁厚均匀，而且机械性能要求不高的铸件。因为，压铸工艺是采用专用的压铸机，通过料筒注液孔将液态金属压射喷入闭合的模具型腔内成型。用这种方法生产的铸件内部存在有大量的气孔，不能对铸件进行热处理来提高其机械性能。为减少气孔，有人采用抽真空的方法，但是，由于压射前，型腔通过料筒注液孔与大气是相通的，所以不能立即抽真空，而且压射的速度很快，给抽真空带来极大的难度。

液态挤压铸造工艺是压铸工艺之后的一种较新工艺，它不需要专用的压铸机，是先将液态金属注入模具，然后用立式液压机挤压而成，所以，铸件内部组织致密，机械性能甚至可以接近锻件。液态挤压可以分直接挤压和间接挤压两种，直接挤压是液态金属注入下模型腔后，合上上模，然后通过上模模具上设置的柱塞直接对液态金属挤压而成，故所得铸件无气孔。但是，该方法不能铸造形状复杂的铸件。间接挤压能够铸造形状复杂的铸件，挤压前，将液态金属注入下模的料筒，然后合上上模，用设置在下模料筒内的柱塞向上对液态金属挤压，由于这类铸件形状的复杂性导致模具内型腔也十分的复杂，当金属被挤压到模具型腔内时，型腔内的部分空气也难免被裹夹入了液态金属内，这些裹夹入液态金属内的空气是无法通过在模具上的排气槽排出去的，冷却后在铸件内形成气孔。虽然不象压铸工艺生产的铸件那样形成大量气孔，但也影响铸件质量，铸件往往在机械加工或热处理后就报废了，有时报废率高达20％，虽然从整体上来讲，间接液态挤压铸造还是一种适于铸造需要热处理而且壁厚不均匀，形状复杂一种工艺，但是消除气孔仍是降低成本，提高质量的关键。

本发明的目的是寻找一种能够铸造无气孔，形状复杂，壁厚不均匀，机械性能好，适合热处理的铸件的铸造成型方法及其所采取的模具。

为了达到上述目的，本发明主要是通过在间接挤压铸造的基础上增加抽真空方法及适合该方法的模具来实现的。

本发明的工艺步骤是：首先清理模具，涂脱模剂，然后向下模中的料筒内注液态金属，再将上模合在下模上，接着通过真空系统将模具型腔内的空气抽走，再通过设置在下模料筒内的柱塞对液态作向上挤压动作，最后开模具取铸件。

为了实现上述工艺，特设计如下的模具，它包括上模，下模，在下模有与模具型腔相通的料筒，料筒内设有柱塞，其结构特点是：在上模或下模的分模面上，围绕着型腔还设有通过排气槽与型腔相通的抽气槽，抽气槽上设有互通的纵向抽气孔和横向抽气孔各一个，横向抽气孔通过一个抽气管与外设的抽真空系统相连接，以便在挤压前将型腔抽真空。

在纵向抽气孔内还设有一个与上模上的脱模顶板上的顶杆相连接的阀杆，阀杆与脱模顶板上的顶杆联动，脱模时，顶杆向下，阀杆也向下，堵住了真空系统与模具型腔的通道，合模时，顶杆向上，阀杆也向上，横向通气孔畅通，真空系统与模具通道打开，依此使真空系统的通道能按需自动开闭，不需要手工操作。

本发明的优点是：

1．增加了抽真空步骤后，铸件气孔的缺陷基本被消除，大大提高了铸件的质量，使铸件的合格率高达99％以上，具有很大的经济效益。

2．与原来的间接挤压铸造相比，本发明的模具的总体设计并不变，只是增加了围绕着型腔并与外设的抽真空系统相连接的抽气槽和抽气孔，所以本发明的模具成本低廉，加工简单。

3．纵向抽气孔内设置的阀杆和脱模顶板的联动，使抽真空成为自动化，与原工艺相比，并不增加劳动强度。

4．与压铸相比，由于注料与合模后已经形成了具备抽真空的条件，所以在挤压前可以较为从容地将型腔内的空气抽掉，达到理想的效果，使本发明具有操作容易，生产稳定的优点。

附图说明：

图1．为本发明的工艺流程示意图

图2．为本发明的模具示意图

图3．为本发明模具的A-A向示意图

结合附图对本发明的模具及其铸造工艺作进一步的描述。

模具包括上模15，下模16，在下模16有与模具型腔9相通的料筒11，料筒11内有与液压机连接的柱塞12，上模15与液压机活动横梁14连接，上模15内设有铸件出模用的出模顶板6和顶杆13。

首先在模具的上模15或下模16的分模面上，围绕着型腔9和料筒11加工出环形抽气槽7，并通过若干排气槽8将抽气槽7、形腔9和料筒11之间相互连通；在上模15的抽气槽7内设有一个与排气槽8位置错开的垂直方向贯穿上模15的纵向抽气孔4，在纵向抽气孔4内还设有通过出模顶板6上的顶杆13联动的阀杆5，上模15的水平方向还设有横向抽气孔3与纵向抽气孔4联通，横向抽气孔3与抽真空系统1之间是用抽气管2联结的：将下模16安装在立式液压机的下平台17上，柱塞12位于下模16的料筒11内，然后，清理上模15和下模16，涂刷脱模剂，将液态金属加入料筒11内，把上模15下行于下模16闭合后，在模具内形成了由料筒11，挤压道10，型腔9，排气槽8，抽气槽7，纵向抽气孔4，横向抽气孔3构成的密闭空间。接着开动真空系统1，通过抽气管2将上述密闭空间的气体抽掉，然后立即开动液压机使柱塞12向上挤压，料筒11内的液态金属通过挤压道10压入型腔9内，使金属在高压真空下形成由型腔9形状所限定的内部致密无气孔的铸件，最后，开启上模15使之上行，出模顶板6上的顶杆13将铸件顶出，同时与出模顶板6连接的纵向抽气孔4内的阀杆5自动落下将横向抽气孔3封闭，真空系统1上的感应器自动停止抽真空，取出铸件，完成一个铸造工艺步骤。然后再回到第一步清理模具，涂刷脱模剂等重复同一个工艺顺序。只是，合模时，阀杆5将随顶杆13上行，打开横向抽气孔3，开模时，阀杆5跟随顶杆13下行，封闭了横向抽气孔3，达到自动化抽真空的效果。