CN109365780B - 一种轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置，属于材料科学技术领域。该轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置，包括铸造装置、挤压装置和搅拌型芯装置，铸造装置包括模具盖板、铸造模具外箱、中频感应熔炼装置、铸件成形模具固定座和铸件成形模具，挤压装置包括挤压机工作台和挤压冲头，搅拌型芯装置包括液压机上横梁板、电动机、减速传动装置、推力球轴承、搅拌型芯、旋转装置固定座和旋转装置支撑架。本装置不仅大幅度缩短了工艺流程，而且降低了能耗，提高经济性。

Description

一种轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置

技术领域

本发明涉及一种轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置，属于材料科学技术领域。

背景技术

金属半固态加工技术，就是在金属凝固过程中，通过剧烈搅拌或凝固过程的控制，得到一种液态金属母液中均匀地悬浮着近球形固相组分的固液混合浆料(固相组分甚至可高达60％)。这种半固态金属浆料具有流变和触变特性，即半固态金属浆料具有很好的流动性，易于通过普通加工方法成形形状比较复杂的产品。制备这种既非完全液态，又非完全固态的金属浆料，并将之加工成形的方法，就称为金属半固态加工技术。

金属半固态加工利用金属从固态向液态、或从液态向固态转变过程中的半固态温度区间实现金属的成形加工。金属半固态加工与常规的金属成形工艺相比，具有许多优点，而且应用范围广泛，凡具有固液两相区的合金均可实现半固态加工。并且半固态金属加工可结合多种现有的加工工艺，如铸造、挤压、锻压以及铸轧。

金属半固态加工还可应用于复合材料加工，彻底解决复合材料制备过程中异相材料的漂浮、偏析以及与基体金属的润湿性差等问题，这为复合材料的制备和成形提供了有利的条件。

金属半固态加工的成形工艺路线主要有两条：一条是金属从液态冷却到半固态温度，然后对所得到的半固态浆料直接成形，通常被称为流变成形；另一条是将半固态浆料完全凝固，先制备成坯料，然后根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度成形，通常被称为触变成形。

其中半固态流变成形工艺是将半固态浆料直接成形，因此具有节省能源、流程短、生产成本低、生产效率高、设备简单、适用半固态加工的合金范围大等优点。同时，加工过程的氧化夹杂少，废料的回收和使用可在同一车间内完成。但是浆液的保存和输送难度较大，成形过程可能存在热量损失等情况。而触变成形是将金属液从液相彻底冷却到固相，在冷却过程中进行强烈的搅拌或其他处理，先获得具有部分凝固的半固态浆料，浆料中的初生相呈近球形，进一步冷却得到具有非枝晶组织的坯料。然后，将得到的坯料按需要成形零件的质量进行分割，再重新将每块坯料加热至需要的部分重熔程度，进行铸造、锻造、轧制或挤压成形。因此存在加工流程长，能耗大等缺点。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置。本装置不仅大幅度缩短了工艺流程，而且降低了能耗，提高经济性。本装置通过以下技术方案实现。

一种轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置，包括铸造装置、挤压装置和搅拌型芯装置，铸造装置包括模具盖板4、铸造模具外箱11、中频感应熔炼装置12、铸件成形模具固定座14和铸件成形模具15，挤压装置包括挤压机工作台10和挤压冲头13，搅拌型芯装置包括液压机上横梁板1、电动机2、减速传动装置3、推力球轴承5、搅拌型芯6、旋转装置固定座7和旋转装置支撑架8；

所述挤压机工作台10顶部设有铸造模具外箱11，铸造模具外箱11内部设有中频感应熔炼装置12，铸造模具外箱11内部的底部设有挤压装置的挤压冲头13，铸造模具外箱11内部上部设有铸件成形模具固定座14，铸件成形模具固定座14设有两个铸件成形模具15，铸造模具外箱11顶部设有模具盖板4，模具盖板4上设有打开和闭合铸造模具外箱11顶部的压缩气缸；

所述挤压机工作台10顶部通过支撑杆设有液压机上横梁板1，液压机上横梁板1上设有电动机2，电动机2上的输出轴连接减速传动装置3，减速传动装置3传动带带动搅拌型芯6转动，每个铸件成形模具15内部均设有一个搅拌型芯6，搅拌型芯6底部固定穿过模具盖板4，搅拌型芯6顶部通过推力球轴承5连接旋转装置固定座7，旋转装置固定座7固定连接在液压机上横梁板1底部，搅拌型芯6顶部正对应的旋转装置固定座7内部设有搅拌型芯6上下移动的轨道，当压缩气缸上升将模具盖板4上升打开铸造模具外箱11顶部时，搅拌型芯6向上移动，相反则向下移动；减速传动装置3通过旋转装置支撑架8安装在挤压机工作台10上部。

所述挤压装置还设有挤压机控制器9。

所述搅拌型芯6底端的截面为椭圆形，椭圆半长轴长比短半轴长0.5～5mm。

该轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置的工作原理为：

通过压缩气缸上升将模具盖板4上升打开铸造模具外箱11顶部，将金属锭置入铸造装置中，通过压缩气缸下降将模具盖板4下降闭合铸造模具外箱11顶部，并通过压缩气缸自锁力闭合模具盖板4，利用中频感应熔炼装置12进行金属的熔炼。熔炼完成后挤压冲头13用小挤压力推动金属液充满铸件成形模具15，挤压冲头13短暂停顿，在电动机2带动下减速传动装置3使搅拌型芯6转动，从而对未凝固的金属液实现机械搅拌，制备半固态浆料。搅拌结束后电动机2停止工作，挤压冲头13用大挤压力完成挤压铸造。挤压铸造完成后，开启模具盖板4完成模具抽芯，并由挤压冲头13推出零件，在铸件成形模具15中取出零件。

本发明的有益效果是：

（1）本发明所述装置可以实现生产，先采用挤压铸造的方法将金属液注入模腔充型，然后在同一套模具内立即对未凝固的金属液进行搅拌，利用机械搅拌法制备半固态浆料，随后继续进行挤压铸造。并且利用铸坯余热模锻，省去了传统模锻工艺锻前毛坯准备、切断及加热等工序，减少了设备的占用，缩短工艺流程，提高了工作效率。

（2）本发明将浆料制备与挤压铸造一体化，避免了半固态浆料与空气的接触，减少了半固态浆料氧化以及热量流失。

（3）本发明装置中型芯的形状、尺寸及旋转速度可以调节，可根据实验过程中具体的实验条件来选择更加合理的参数。

（4）本发明装置结构简单、成本低、效率高，而且与铸造挤压设备相结合后，可以快速获得半固态轴套零件，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明三维立体结构图；

图2是本发明剖视主视图。

图中：1-液压机上横梁板，2-电动机，3-减速传动装置，4-模具盖板，5-推力球轴承，6-搅拌型芯，7-旋转装置固定座，8-旋转装置支撑架，9-挤压机控制器，10-挤压机工作台，11-铸造模具外箱，12-中频感应熔炼装置，13-挤压冲头，14-铸件成形模具固定座，15-铸件成形模具。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1和2所示，该轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置，包括铸造装置、挤压装置和搅拌型芯装置，铸造装置包括模具盖板4、铸造模具外箱11、中频感应熔炼装置12、铸件成形模具固定座14和铸件成形模具15，挤压装置包括挤压机工作台10和挤压冲头13，搅拌型芯装置包括液压机上横梁板1、电动机2、减速传动装置3、推力球轴承5、搅拌型芯6、旋转装置固定座7和旋转装置支撑架8；

所述挤压机工作台10顶部设有铸造模具外箱11，铸造模具外箱11内部设有中频感应熔炼装置12，铸造模具外箱11内部的底部设有挤压装置的挤压冲头13，铸造模具外箱11内部上部设有铸件成形模具固定座14，铸件成形模具固定座14设有两个铸件成形模具15，铸造模具外箱11顶部设有模具盖板4，模具盖板4上设有打开和闭合铸造模具外箱11顶部的压缩气缸；

所述挤压机工作台10顶部通过支撑杆设有液压机上横梁板1，液压机上横梁板1上设有电动机2，电动机2上的输出轴连接减速传动装置3，减速传动装置3传动带带动搅拌型芯6转动，每个铸件成形模具15内部均设有一个搅拌型芯6，搅拌型芯6底部固定穿过模具盖板4，搅拌型芯6顶部通过推力球轴承5连接旋转装置固定座7，旋转装置固定座7固定连接在液压机上横梁板1底部，搅拌型芯6顶部正对应的旋转装置固定座7内部设有搅拌型芯6上下移动的轨道，当压缩气缸上升将模具盖板4上升打开铸造模具外箱11顶部时，搅拌型芯6向上移动，相反则向下移动；减速传动装置3通过旋转装置支撑架8安装在挤压机工作台10上部。

其中挤压装置还设有挤压机控制器9；搅拌型芯6底端的截面为椭圆形，椭圆半长轴长比短半轴长0.5mm。

实施例2

如图1和2所示，该轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置，包括铸造装置、挤压装置和搅拌型芯装置，铸造装置包括模具盖板4、铸造模具外箱11、中频感应熔炼装置12、铸件成形模具固定座14和铸件成形模具15，挤压装置包括挤压机工作台10和挤压冲头13，搅拌型芯装置包括液压机上横梁板1、电动机2、减速传动装置3、推力球轴承5、搅拌型芯6、旋转装置固定座7和旋转装置支撑架8；

所述挤压机工作台10顶部设有铸造模具外箱11，铸造模具外箱11内部设有中频感应熔炼装置12，铸造模具外箱11内部的底部设有挤压装置的挤压冲头13，铸造模具外箱11内部上部设有铸件成形模具固定座14，铸件成形模具固定座14设有两个铸件成形模具15，铸造模具外箱11顶部设有模具盖板4，模具盖板4上设有打开和闭合铸造模具外箱11顶部的压缩气缸；

所述挤压机工作台10顶部通过支撑杆设有液压机上横梁板1，液压机上横梁板1上设有电动机2，电动机2上的输出轴连接减速传动装置3，减速传动装置3传动带带动搅拌型芯6转动，每个铸件成形模具15内部均设有一个搅拌型芯6，搅拌型芯6底部固定穿过模具盖板4，搅拌型芯6顶部通过推力球轴承5连接旋转装置固定座7，旋转装置固定座7固定连接在液压机上横梁板1底部，搅拌型芯6顶部正对应的旋转装置固定座7内部设有搅拌型芯6上下移动的轨道，当压缩气缸上升将模具盖板4上升打开铸造模具外箱11顶部时，搅拌型芯6向上移动，相反则向下移动；减速传动装置3通过旋转装置支撑架8安装在挤压机工作台10上部。

其中挤压装置还设有挤压机控制器9；搅拌型芯6底端的截面为椭圆形，椭圆半长轴长比短半轴长5mm。

实施例3

如图1和2所示，该轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置，包括铸造装置、挤压装置和搅拌型芯装置，铸造装置包括模具盖板4、铸造模具外箱11、中频感应熔炼装置12、铸件成形模具固定座14和铸件成形模具15，挤压装置包括挤压机工作台10和挤压冲头13，搅拌型芯装置包括液压机上横梁板1、电动机2、减速传动装置3、推力球轴承5、搅拌型芯6、旋转装置固定座7和旋转装置支撑架8；

所述挤压机工作台10顶部设有铸造模具外箱11，铸造模具外箱11内部设有中频感应熔炼装置12，铸造模具外箱11内部的底部设有挤压装置的挤压冲头13，铸造模具外箱11内部上部设有铸件成形模具固定座14，铸件成形模具固定座14设有两个铸件成形模具15，铸造模具外箱11顶部设有模具盖板4，模具盖板4上设有打开和闭合铸造模具外箱11顶部的压缩气缸；

所述挤压机工作台10顶部通过支撑杆设有液压机上横梁板1，液压机上横梁板1上设有电动机2，电动机2上的输出轴连接减速传动装置3，减速传动装置3传动带带动搅拌型芯6转动，每个铸件成形模具15内部均设有一个搅拌型芯6，搅拌型芯6底部固定穿过模具盖板4，搅拌型芯6顶部通过推力球轴承5连接旋转装置固定座7，旋转装置固定座7固定连接在液压机上横梁板1底部，搅拌型芯6顶部正对应的旋转装置固定座7内部设有搅拌型芯6上下移动的轨道，当压缩气缸上升将模具盖板4上升打开铸造模具外箱11顶部时，搅拌型芯6向上移动，相反则向下移动；减速传动装置3通过旋转装置支撑架8安装在挤压机工作台10上部。

其中挤压装置还设有挤压机控制器9；搅拌型芯6底端的截面为椭圆形，椭圆半长轴长比短半轴长1mm。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置，其特征在于：包括铸造装置、挤压装置和搅拌型芯装置，铸造装置包括模具盖板（4）、铸造模具外箱（11）、中频感应熔炼装置（12）、铸件成形模具固定座（14）和铸件成形模具（15），挤压装置包括挤压机工作台（10）和挤压冲头（13），搅拌型芯装置包括液压机上横梁板（1）、电动机（2）、减速传动装置（3）、推力球轴承（5）、搅拌型芯（6）、旋转装置固定座（7）和旋转装置支撑架（8）；

所述挤压机工作台（10）顶部设有铸造模具外箱（11），铸造模具外箱（11）内部设有中频感应熔炼装置（12），铸造模具外箱（11）内部的底部设有挤压装置的挤压冲头（13），铸造模具外箱（11）内部上部设有铸件成形模具固定座（14），铸件成形模具固定座（14）设有两个铸件成形模具（15），铸造模具外箱（11）顶部设有模具盖板（4），模具盖板（4）上设有打开和闭合铸造模具外箱（11）顶部的压缩气缸；

所述挤压机工作台（10）顶部通过支撑杆设有液压机上横梁板（1），液压机上横梁板（1）上设有电动机（2），电动机（2）上的输出轴连接减速传动装置（3），减速传动装置（3）传动带带动搅拌型芯（6）转动，每个铸件成形模具（15）内部均设有一个搅拌型芯（6），搅拌型芯（6）底部穿过模具盖板（4），搅拌型芯（6）顶部通过推力球轴承（5）连接旋转装置固定座（7），旋转装置固定座（7）固定连接在液压机上横梁板（1）底部，搅拌型芯（6）顶部正对应的旋转装置固定座（7）内部设有搅拌型芯（6）上下移动的轨道，当压缩气缸上升将模具盖板（4）上升打开铸造模具外箱（11）顶部时，搅拌型芯（6）向上移动，相反则向下移动；减速传动装置（3）通过旋转装置支撑架（8）安装在挤压机工作台（10）上部。

2.根据权利要求1所述的轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置，其特征在于：所述挤压装置还设有挤压机控制器（9）。

3.根据权利要求1所述的轴套类零件半固态浆料制备和挤压铸造一体化的装置，其特征在于：所述搅拌型芯（6）底端的截面为椭圆形，椭圆长半轴比短半轴长0.5～5mm。

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