CN113579198A - 一种镁合金改性产品的生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁合金改性产品的生产设备，特点是包括注射装置和混炼装置，注射装置包括具有一注射腔的注射筒，注射筒内设置有注射机构，混炼装置包括带有主进料斗的混炼筒，混炼筒具有一混炼腔，混炼腔内设置有混炼机构，混炼腔与注射腔之间通过一密闭的送料通道相连通。优点是结构简单、便于制得机械性能较为优异的镁合金制品。

Description

一种镁合金改性产品的生产设备

技术领域

本发明涉及一种生产设备，尤其是涉及一种镁合金改性产品的生产设备。

背景技术

镁合金是一种轻质合金，具有密度低、比强度大等特性，散热性和热稳定性都要比铝合金好，是一种极具发展前景的新型轻合金材料，目前被广泛应用在航空航天、3C电子、汽车制造等领域中。

目前针对镁合金制品的生产制造主要依靠半固态加工技术，但现有的半固态加工技术面临较多问题，比如传统的成型技术——压铸成型，先要通过复杂繁琐的液态浆料的制备过程，液体容易暴露在空气中，必需要sf6气体保护，对环境造成很大的影响，同时再成型过程中容易产生严重的卷气现象，原料在进料前便可能受到氧化，在工件成型时较难调控合金及改性料成分，成型结果不可控。而现有的用于半固态注射的成型设备，原料的混合和注射都依靠螺杆来实现，在储料时螺杆会随之后退，导致浆料无法均匀混合，使得均一性较差，且当要成型大克重产品时，螺杆必须要做的很大，才能实现大的注射量，那么相应的，注射油缸和动力***也需要加大，才能够保证注射压力和速度，并且只能采用单螺杆，使得原料的混合效果受限，难以制得机械性能较为优异的产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、便于制得机械性能较为优异的镁合金制品的镁合金改性产品的生产设备。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种镁合金改性产品的生产设备，包括注射装置和混炼装置，所述的注射装置包括具有一注射腔的注射筒，所述的注射筒内设置有注射机构，所述的混炼装置包括带有主进料斗的混炼筒，所述的混炼筒具有一混炼腔，所述的混炼腔内设置有混炼机构，所述的混炼腔与所述的注射腔之间通过一密闭的送料通道相连通。

所述的混炼机构为可转动地设置在所述的混炼腔内的至少一根螺杆，所述的注射机构为可前后活动地设置在所述的注射腔内的注射推杆。混炼机构采用螺杆，通过螺杆的转动，可充分对进入到混炼腔内的物料进行剪切、混合，并使混合均匀，注射机构采用注射推杆，结构简单，成本低，推进注射稳定。

所述的螺杆为两根，两根所述的螺杆通过电机驱动转动。通过双螺杆转动，可实现混合料更为均匀且充分的熔融混合。

所述的送料通道内设置有单向阀。通过在送料通道内设置单向阀，在注射时，可将单向阀关闭，以防止注射筒内的熔浆回流，提高注射效率及精度。

所述的混炼筒上设置有与所述的混炼腔相连通的辅助进料口，所述的辅助进料口设置在所述的送料通道和所述的混炼腔的连接端与所述的主进料斗之间。通过在送料通道和混炼腔的连接端与主进料斗之间设置一个辅助进料口，可根据产品的特性，在混炼的过程中，额外添加其他改性料或增强剂，实现了随产随改，并确保在通过送料通道输送到注射筒之前，这些额外添加的改性料或增强剂能够充分并均匀地混合在待注塑浆料中。

所述的主进料斗上设置有多个主料定量喂料机构，所述的主料定量喂料机构包括主料喂料称，所述的主料喂料称通过波纹软管与所述的主进料斗相连通，所述的主料喂料称上设置有主料喂料斗；

所述的辅助进料口上设置有至少一个辅助料定量喂料机构，所述的辅助料定量喂料机构包括辅助料喂料称，所述的辅助料喂料称通过波纹软管与所述的辅助进料口相连通，所述的辅助料喂料称上设置有辅助料喂料斗。便于定量给料，随产随改，以确保生产出性能较为优越的产品。各定量喂料装置的数量可以根据具体的配方种类和工艺要求进行具体设定。

所述的注射推杆通过可独立动作的高速机构和高压机构配合驱动实现高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换。注射时，必须确保快速，以避免待注射浆料冷却，影响成型效果，当模腔将将注满或以注满时，必须保证高压，用高的压力进行保压，避免制品严重缩水、缺料或密度偏小等问题的发生，以制得机械性能较为优异的金属制品。

所述的高速机构为注射油缸，所述的注射油缸包括内部具有一内腔的注射缸体，所述的内腔中可前后活动地设置有活塞，所述的活塞将所述的内腔分隔为前腔室和后腔室，所述的注射缸体上对应所述的前腔室和所述的后腔室的位置上分别设置有与所述的内腔相连通的第一油口和第二油口，所述的活塞上同轴连接有活塞杆，所述的活塞杆的前端向前伸出所述的内腔与所述的注射推杆的后端同轴固定连接；

所述的高压机构为增压油缸，所述的增压油缸包括安装在所述的注射缸体后端的增压缸体，所述的增压缸体内具有一增压腔，所述的增压腔内可前后活动地设置有增压活塞，所述的增压活塞将所述的增压腔分隔为前增压腔室和后增压腔室，所述的增压缸体上对应所述的前增压腔室和所述的后增压腔室的位置上分别设置有与所述的增压腔相连通的第三油口和第四油口，所述的增压活塞上同轴连接有增压活塞杆，所述的增压活塞杆的前端向前伸出所述的增压腔伸入设置在所述的后腔室内；

所述的增压活塞的纵向截面积大于所述的增压活塞杆的纵向截面积，所述的增压腔的纵向截面面积大于所述的内腔的纵向截面面积。

高速机构为注射油缸，高压机构为增压油缸，通过两个油缸的结合，配合增压活塞的纵向截面积大于增压活塞杆的纵向截面积，增压腔的纵向截面面积大于内腔的纵向截面面积，内腔的面积小，所需流量小，可实现高速低压，而增压腔和内腔配合在一起，用于实现高压低速。注射前段，注射油缸动作，通过第二油口进油，驱使推杆以高速低压的推进模式推进，将注射筒内的待注射浆料通过所述的注射筒上的射嘴注射到模腔中，当模腔将要注满或已经注满时，第一油口停止进油，增压油缸动作，通过第四油口进油，控制推杆以高压低速的推进模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。实现了注射推杆在高速低压推进和低速高压推进这两种推进模式的切换，高速时***液压油流量可以相对传统结构更小，注射时主要通过注射油缸工作，高速低压，给注射推杆提供一个快速的推进力，以避免混合料冷却，保压阶段，通过增压油缸进油，实现高压低速，以减少产品的收缩。

所述的高速机构为注射油缸，所述的注射油缸包括内部具有一内腔的注射缸体，所述的内腔中可前后活动地设置有活塞，所述的活塞将所述的内腔分隔为前腔室和后腔室，所述的注射缸体上对应所述的前腔室和所述的后腔室的位置上分别设置有与所述的内腔相连通的第一油口和第二油口，所述的活塞上同轴连接有活塞杆，所述的活塞杆的前端向前伸出所述的内腔与所述的注射推杆的后端同轴固定连接；

所述的高压机构包括填充有液压油的低压蓄能器和高压蓄能器，所述的低压蓄能器通过第一伺服阀与所述的第二油口相连通，所述的高压蓄能器通过第二伺服阀与所述的第一油口相连通，所述的低压蓄能器由低压动力单元驱动，所述的高压蓄能器由高压动力单元驱动。结构简单，故障率低，只需要较小的动力输出单元就可达到高速射出的效果，两个蓄能器都采用伺服阀控制，可有效提高注***度。注射前段，由低压蓄能器给第二油口供油，通过第一伺服阀控制低压蓄能器供油的压力和速度，驱使注射推杆以高速低压的推进模式推进，将注射筒内的待注射浆料通过所述的注射筒上的射嘴注射到模腔中，当模腔将要注满或已经注满时，由高压蓄能器给第二油口供油，通过第二伺服阀控制高压蓄能器供油的压力和速度，控制注射推杆以高压低速的推进模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。

高速机构为注射油缸，高压机构主要由填充有液压油的低压蓄能器和高压蓄能器构成，结构简单，只有一个油缸，对油缸的安装、加工要求相对降低，可降低材料成本，应用在注射成型机上可有效减小整体设备的长度；通过低压蓄能器和高压蓄能器构成的高压机构，可有效减少两个模式在转换过程中的效率损失率，同时响应时间更快，压力衔接会更好；油缸结构相对简单，故障率降低，使用寿命更长。

所述的注射筒通过注射座支撑安装在射台机架上，所述的注射座具有一空腔，所述的注射座的前端和后端分别设置有前安装口和后安装口，所述的前安装口与所述的后安装口分别与所述的空腔相连通，所述的注射筒的后端密封固定安装在所述的前安装口内，所述的注射推杆的后端伸入设置在所述的空腔内，所述的注射缸体的前端面固定贴合安装在所述的注射座的后端面，所述的活塞杆的前端穿过所述的后安装口伸入设置在所述的空腔内与伸入设置在所述的空腔内的注射推杆的后端同轴固定连接。实现注射筒的稳定安装。

所述的混炼筒、所述的注射筒和所述的送料通道的外部均设置有加热装置。

还包括锁模机构，所述的锁模机构内设置有模具，所述的注射推杆的前端安装有柱塞，所述的注射筒的前端具有射嘴，所述的锁模机构上设置有供所述的射嘴伸入的注射口，所述的模具上对应设置有物料注射孔，所述的射嘴伸入所述的注射口，所述的射嘴上的射出口与所述的物料注射孔对准且所述的射嘴的前端面贴合设置在所述的模具的后端面。上述结构可有效防止注射时物料向外喷射。

所述的混炼筒、所述的注射筒、所述的送料通道、所述的射嘴均由高强度、耐高温且耐磨的材料制成。适配镁合金、铝合金在制造过程中的加工温度，与物料接触的各部件所采用的材质都要求具有较强的化学稳定性，通常采用20Cr9W6Mo2Co模具钢，必要时可对关键的零部件进行表面处理。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）混炼筒的设置，在实现均匀混炼的同时，提供了储料作用，针对大克重轻合金产品的射出制造，只需要加大注射筒即可；

（2）在整个工作过程中，混炼筒内的螺杆只发生转动，不发生后退运动，如此可以实现稳定的半固态浆料的输出；

（3）通过设置一个混炼筒，通过混炼筒内设置的螺杆转动，对经由料斗进入到混炼腔内的物料进行混合、剪切和熔融，实现物料充分混合形成均匀性和一致性较好的浆料，在混炼、储料过程可以实现在线添加改性料，实现随产随改，以得到性能较为优异的轻合金产品；

（4）从开始到射出成型的整个过程，基本不存在与外界空气接触的机会，使得整个制备过程不需要使用到另外的气体来进行保护，那么整个射出过程中就不会存在卷气现象，可有效降低产品的气孔率；

（5）通过高速机构和高压机构的相互配合，可满足前段需求的高速射出，也可满足后段的高压低速需求。

附图说明

图1为本发明实施例一的整体结构示意图；

图2为本发明中注射座的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例一中高速机构和高压机构相配合的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例二中高速机构和高压机构相配合的剖视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图所示，一种镁合金改性产品的生产设备，包括注射装置和混炼装置，注射装置包括具有一注射腔11的注射筒1，注射筒1内设置有注射机构，混炼装置包括带有主进料斗3的混炼筒2，混炼筒2具有一混炼腔21，混炼腔21内设置有混炼机构，混炼腔21与注射腔11之间通过一密闭的送料通道4相连通。

在此具体实施例中，混炼机构为可转动地设置在混炼腔21内的至少一根螺杆22，注射机构为可前后活动地设置在注射腔11内的注射推杆12。混炼机构采用螺杆22，通过螺杆22的转动，可充分对进入到混炼腔21内的物料进行剪切、混合，并使混合均匀，注射机构采用注射推杆12，结构简单，成本低，推进注射稳定。

在此具体实施例中，螺杆22为两根，两根螺杆22通过电机221驱动转动。通过双螺杆22转动，可实现混合料更为均匀且充分的熔融混合。

在此具体实施例中，送料通道4内设置有单向阀41。通过在送料通道4内设置单向阀41，在注射时，可将单向阀41关闭，以防止注射筒1内的熔浆回流，提高注射效率及精度。

在此具体实施例中，混炼筒2上设置有与混炼腔21相连通的辅助进料口23，辅助进料口23设置在送料通道4和混炼腔21的连接端与主进料斗3之间。通过在送料通道4和混炼腔21的连接端与主进料斗3之间设置一个辅助进料口23，可根据产品的特性，在混炼的过程中，额外添加其他改性料或增强剂，实现了随产随改，并确保在通过送料通道4输送到注射筒1之前，这些额外添加的改性料或增强剂能够充分并均匀地混合在待注塑浆料中。

在此具体实施例中，主进料斗3上设置有多个主料定量喂料机构，主料定量喂料机构包括主料喂料称31，主料喂料称31通过波纹软管（图中未显示）与主进料斗3相连通，主料喂料称31上设置有主料喂料斗32；

在此具体实施例中，辅助进料口23上设置有至少一个辅助料定量喂料机构，辅助料定量喂料机构包括辅助料喂料称33，辅助料喂料称33通过波纹软管（图中未显示）与辅助进料口23相连通，辅助料喂料称33上设置有辅助料喂料斗34。便于定量给料，随产随改，以确保生产出性能较为优越的产品。各定量喂料装置的数量可以根据具体的配方种类和工艺要求进行具体设定。

在此具体实施例中，注射推杆12通过可独立动作的高速机构和高压机构配合驱动实现高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换。注射时，必须确保快速，以避免待注射浆料冷却，影响成型效果，当模腔将将注满或以注满时，必须保证高压，用高的压力进行保压，避免制品严重缩水、缺料或密度偏小等问题的发生，以制得机械性能较为优异的金属制品。

在此具体实施例中，高速机构为注射油缸，注射油缸包括内部具有一内腔51的注射缸体5，内腔51中可前后活动地设置有活塞52，活塞52将内腔51分隔为前腔室501和后腔室502，注射缸体5上对应前腔室501和后腔室502的位置上分别设置有与内腔51相连通的第一油口53和第二油口54，活塞52上同轴连接有活塞杆55，活塞杆55的前端向前伸出内腔51与注射推杆12的后端同轴固定连接；

高压机构为增压油缸，增压油缸包括安装在注射缸体5后端的增压缸体6，增压缸体6内具有一增压腔61，增压腔61内可前后活动地设置有增压活塞62，增压活塞62将增压腔61分隔为前增压腔室601和后增压腔室602，增压缸体6上对应前增压腔室601和后增压腔室602的位置上分别设置有与增压腔61相连通的第三油口63和第四油口64，压活塞62上同轴连接有增压活塞杆65，增压活塞杆65的前端向前伸出增压腔61伸入设置在后腔室502内；

增压活塞62的纵向截面积大于增压活塞杆65的纵向截面积，增压腔61的纵向截面面积大于内腔51的纵向截面面积。

在此具体实施例中，高速机构为注射油缸，高压机构为增压油缸，通过两个油缸的结合，配合增压活塞62的纵向截面积大于增压活塞杆65的纵向截面积，增压腔61的纵向截面面积大于内腔51的纵向截面面积，内腔51的面积小，所需流量小，可实现高速低压，而增压腔61和内腔51配合在一起，用于实现高压低速。注射前段，注射油缸动作，通过第二油口54进油，驱使推杆以高速低压的推进模式推进，将注射筒1内的待注射浆料通过所述的注射筒1上的射嘴101注射到模腔中，当模腔将要注满或已经注满时，第一油口53停止进油，增压油缸动作，通过第四油口64进油，控制推杆以高压低速的推进模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。实现了注射推杆12在高速低压推进和低速高压推进这两种推进模式的切换，高速时***液压油流量可以相对传统结构更小，注射时主要通过注射油缸工作，高速低压，给注射推杆12提供一个快速的推进力，以避免混合料冷却，保压阶段，通过增压油缸进油，实现高压低速，以减少产品的收缩。

在此具体实施例中，注射筒1通过注射座7支撑安装在射台机架A上，注射座7具有一空腔71，注射座7的前端和后端分别设置有前安装口72和后安装口73，前安装口72与后安装口73分别与空腔71相连通，注射筒1的后端密封固定安装在前安装口72内，注射推杆12的后端伸入设置在空腔71内，注射缸体5的前端面固定贴合安装在注射座7的后端面，活塞杆55的前端穿过后安装口73伸入设置在空腔71内与伸入设置在空腔71内的注射推杆12的后端同轴固定连接。实现注射筒1的稳定安装。

在此具体实施例中，混炼筒2、注射筒1和送料通道4的外部均设置有加热装置R。

在此具体实施例中，还包括锁模机构9，锁模机构9内设置有模具10，注射推杆12的前端安装有柱塞121，注射筒1的前端具有射嘴101，锁模机构9上设置有供射嘴101伸入的注射口91，模具10上对应设置有物料注射孔100，射嘴101伸入注射口91，射嘴101上的射出口与物料注射孔100对准且射嘴101的前端面贴合设置在模具10的后端面。上述结构可有效防止注射时物料向外喷射。

在此具体实施例中，混炼筒2、注射筒1、送料通道4、射嘴101均由高强度、耐高温且耐磨的材料制成。适配镁合金、铝合金在制造过程中的加工温度，与物料接触的各部件所采用的材质都要求具有较强的化学稳定性，通常采用20Cr9W6Mo2Co模具10钢，必要时可对关键的零部件进行表面处理。

实施例二：其他部分与实施例一相同，其不同之处在于高速机构为注射油缸，注射油缸包括内部具有一内腔51的注射缸体5，内腔51中可前后活动地设置有活塞52，活塞52将内腔51分隔为前腔室501和后腔室502，注射缸体5上对应前腔室501和后腔室502的位置上分别设置有与内腔51相连通的第一油口53和第二油口54，活塞52上同轴连接有活塞杆55，活塞杆55的前端向前伸出内腔51与注射推杆12的后端同轴固定连接；

高压机构包括填充有液压油的低压蓄能器81和高压蓄能器82，低压蓄能器81通过第一伺服阀83与第二油口54相连通，高压蓄能器82通过第二伺服阀84与第一油口53相连通，低压蓄能器81由低压动力单元驱动，高压蓄能器82由高压动力单元驱动。结构简单，故障率低，只需要较小的动力输出单元就可达到高速射出的效果，两个蓄能器都采用伺服阀控制，可有效提高注***度。注射前段，由低压蓄能器81给第二油口54供油，通过第一伺服阀83控制低压蓄能器81供油的压力和速度，驱使注射推杆12以高速低压的推进模式推进，将注射筒1内的待注射浆料通过注射筒1上的射嘴101注射到模腔中，当模腔将要注满或已经注满时，由高压蓄能器82给第二油口54供油，通过第二伺服阀84控制高压蓄能器82供油的压力和速度，控制注射推杆12以高压低速的推进模式继续推进，往模腔内部继续推送待注塑浆料，进入到保压状态，以减小产品的收缩。

Claims (10)

1.一种镁合金改性产品的生产设备，其特征在于包括注射装置和混炼装置，所述的注射装置包括具有一注射腔的注射筒，所述的注射筒内设置有注射机构，所述的混炼装置包括带有主进料斗的混炼筒，所述的混炼筒具有一混炼腔，所述的混炼腔内设置有混炼机构，所述的混炼腔与所述的注射腔之间通过一密闭的送料通道相连通。

2.如权利要求1所述的一种镁合金改性产品的生产设备，其特征在于所述的混炼机构为可转动地设置在所述的混炼腔内的至少一根螺杆，所述的注射机构为可前后活动地设置在所述的注射腔内的注射推杆。

3.如权利要求1所述的一种镁合金改性产品的生产设备，其特征在于所述的送料通道内设置有单向阀。

4.如权利要求1所述的一种镁合金改性产品的生产设备，其特征在于所述的混炼筒上设置有与所述的混炼腔相连通的辅助进料口，所述的辅助进料口设置在所述的送料通道和所述的混炼腔的连接端与所述的主进料斗之间。

5.如权利要求4所述的一种镁合金改性产品的生产设备，其特征在于所述的主进料斗上设置有多个主料定量喂料机构，所述的主料定量喂料机构包括主料喂料称，所述的主料喂料称通过波纹软管与所述的主进料斗相连通，所述的主料喂料称上设置有主料喂料斗；

所述的辅助进料口上设置有至少一个辅助料定量喂料机构，所述的辅助料定量喂料机构包括辅助料喂料称，所述的辅助料喂料称通过波纹软管与所述的辅助进料口相连通，所述的辅助料喂料称上设置有辅助料喂料斗。

6.如权利要求2所述的一种镁合金改性产品的生产设备，其特征在于所述的注射推杆通过可独立动作的高速机构和高压机构配合驱动实现高速低压的推进模式和高压低速的推动模式的切换。

7.如权利要求6所述的一种镁合金改性产品的生产设备，其特征在于所述的高速机构为注射油缸，所述的注射油缸包括内部具有一内腔的注射缸体，所述的内腔中可前后活动地设置有活塞，所述的活塞将所述的内腔分隔为前腔室和后腔室，所述的注射缸体上对应所述的前腔室和所述的后腔室的位置上分别设置有与所述的内腔相连通的第一油口和第二油口，所述的活塞上同轴连接有活塞杆，所述的活塞杆的前端向前伸出所述的内腔与所述的注射推杆的后端同轴固定连接；

所述的高压机构为增压油缸，所述的增压油缸包括安装在所述的注射缸体后端的增压缸体，所述的增压缸体内具有一增压腔，所述的增压腔内可前后活动地设置有增压活塞，所述的增压活塞将所述的增压腔分隔为前增压腔室和后增压腔室，所述的增压缸体上对应所述的前增压腔室和所述的后增压腔室的位置上分别设置有与所述的增压腔相连通的第三油口和第四油口，所述的增压活塞上同轴连接有增压活塞杆，所述的增压活塞杆的前端向前伸出所述的增压腔伸入设置在所述的后腔室内；

所述的增压活塞的纵向截面积大于所述的增压活塞杆的纵向截面积，所述的增压腔的纵向截面面积大于所述的内腔的纵向截面面积。

8.如权利要求6所述的一种镁合金改性产品的生产设备，其特征在于所述的高速机构为注射油缸，所述的注射油缸包括内部具有一内腔的注射缸体，所述的内腔中可前后活动地设置有活塞，所述的活塞将所述的内腔分隔为前腔室和后腔室，所述的注射缸体上对应所述的前腔室和所述的后腔室的位置上分别设置有与所述的内腔相连通的第一油口和第二油口，所述的活塞上同轴连接有活塞杆，所述的活塞杆的前端向前伸出所述的内腔与所述的注射推杆的后端同轴固定连接；

所述的高压机构包括填充有液压油的低压蓄能器和高压蓄能器，所述的低压蓄能器通过第一伺服阀与所述的第二油口相连通，所述的高压蓄能器通过第二伺服阀与所述的第一油口相连通，所述的低压蓄能器由低压动力单元驱动，所述的高压蓄能器由高压动力单元驱动。

9.如权利要求8所述的一种镁合金改性产品的生产设备，其特征在于所述的注射筒通过注射座支撑安装在射台机架上，所述的注射座具有一空腔，所述的注射座的前端和后端分别设置有前安装口和后安装口，所述的前安装口与所述的后安装口分别与所述的空腔相连通，所述的注射筒的后端密封固定安装在所述的前安装口内，所述的注射推杆的后端伸入设置在所述的空腔内，所述的注射缸体的前端面固定贴合安装在所述的注射座的后端面，所述的活塞杆的前端穿过所述的后安装口伸入设置在所述的空腔内与伸入设置在所述的空腔内的注射推杆的后端同轴固定连接。

10.如权利要求1所述的一种镁合金改性产品的生产设备，其特征在于所述的混炼筒、所述的注射筒和所述的送料通道的外部均设置有加热装置。

Images