TWM512452U - 鑄鍛成型裝置 - Google Patents

Description

鑄鍛成型裝置

本創作係有關一種鑄鍛成型裝置，尤指一種將金屬的鑄造方法與鍛壓方法相互結合，一次性實現金屬成型，將成型流程大大縮短，並可降低生產成本之鑄鍛成型裝置。

傳統小型金屬配件會採用精密鑄造或者精密模鍛的工藝方式生產，例如運動器材(高爾夫球頭、打擊面)、殼狀結構(電子部品機殼、錶殼)、小型五金配件、汽車零組件等；其中，精密鑄造首先要製作係準備一鑄模，其設有一模穴，該模穴具有預定成品之規格；接著，將蠟液注入該鑄模之模穴以形成一蠟模；自該模穴取出該蠟模，再將該蠟模浸漿形成一高分子砂漿殼模；接著，加熱使蠟模熔化流出該陶瓷殼外模；再將融熔金屬液注入該陶瓷殼外模以形成一初胚。最後，將該初胚再經數道表面加工，即可製得預定規格之成品。

其中，精密鑄造中殼模製作週期長，工藝複雜，其鑄造後的金屬表面會產生鬆散且較厚的生成物(α-Ti)，其機械強度較差，且殼模為一次性使用無法重複使用。

另外，精密模鍛方式其製程首先係選用由鍛造用碳鋼或合金鋼製成之一金屬塊，接著使該金屬塊經過數個鍛模的數次鍛壓處理。在鍛造過程中，由於各鍛模之模穴係依序一連串形成形狀變化，因此可逐漸使該金屬塊的外形輪廓同步鍛壓成對應形狀之初胚。最後，將該初胚再經數道表面加工，即可製得預定 規格之成品。

雖然，該鍛造成型之成品具有均勻且結構強度高等優點，但是由於鍛造過程使用過多鍛模數量，其容易導致開模及製造成本過高、不適合大量生產、不易製造複雜造型及鍛模易因施壓變形而必需經常更換等缺點。

有鑑於此，本創作係在提供一種鑄鍛成型裝置，尤指一種將金屬的鑄造方法與鍛壓方法相互結合，一次性實現金屬成型，將成型流程大大縮短，並可降低生產成本之鑄鍛成型裝置，為其主要目的者。

為達上揭目的，本創作之鑄鍛成型裝置至少包含：一熔煉室、一鑄造室、一頂壓系統及真空系統，該熔煉室係設有爐蓋、坩鍋及第一加熱單元，該第一加熱單元係對該坩鍋進行加熱，該爐蓋係供蓋合於該熔煉室上方；該鑄造室係設於該熔煉室一側，該鑄造室設有一容置空間可供容置金屬模具，另有一導管連通於該坩鍋及該容置空間；該頂壓系統係設於該鑄造室一側，其設有一控制單元、第二管路、動力單元及頂壓模桿，該第二管路分別與該控制單元及該動力單元連接，而該頂壓模桿則與該動力單元連接，由該動力單元提供該頂壓模桿朝該容置空間位移之動力；以及該真空系統分別對該熔煉室及鑄造室進行抽真空，而該真空系統係設有至少一真空泵。

依據上述技術特徵，所述鑄鍛成型裝置進一步設有一氣體提供系統，係設於該熔煉室一側，其設有一儲存桶及第一管路，該第一管路係連通該儲存桶及該熔煉室，用以提供厭氧氣體至該坩鍋內。

依據上述技術特徵，所述真空系統係設有第一、第 二真空泵，該第一真空泵係為機械泵，可對該熔煉室及鑄造室形成低真空，該第二真空泵係為魯氏泵，可對該熔煉室及鑄造室形成高真空。

依據上述技術特徵，所述動力單元係為油壓加壓缸。

依據上述技術特徵，所述鑄造室進一步設有第二加熱單元。

依據上述技術特徵，所述第一加熱單元係為加熱線圈，且該第一加熱單元係繞設於該坩鍋外，該第二加熱單元係為加熱線圈或熱電阻。

1‧‧‧熔煉室

11‧‧‧爐蓋

12‧‧‧坩鍋

13‧‧‧第一加熱單元

2‧‧‧鑄造室

21‧‧‧容置空間

22‧‧‧導管

3‧‧‧氣體提供系統

31‧‧‧儲存桶

32‧‧‧第一管路

4‧‧‧頂壓系統

41‧‧‧控制單元

42‧‧‧第二管路

43‧‧‧動力單元

44‧‧‧頂壓模桿

5‧‧‧真空系統

51‧‧‧第一真空泵

52‧‧‧第二真空泵

6‧‧‧金屬模具

第1圖係為本創作中鑄鍛成型裝置之第一實施例結構示意圖。

第2圖係為本創作中鑄鍛成型裝置之第二實施例結構示意圖。

本創作之特點，可參閱本案圖式及實施例之詳細說明而獲得清楚地瞭解。

請參閱第1圖所示為本創作鑄鍛成型裝置之第一實施例結構示意圖。首先，本創作之鑄鍛成型裝置至少包含：一熔煉室1、一鑄造室2、一頂壓系統4及真空系統5；該熔煉室1係設有爐蓋11、坩鍋12及第一加熱單元13，該第一加熱單元13係對該坩鍋12進行加熱，該爐蓋11係供蓋合於該熔煉室1上方，可將該坩鍋12封閉，該第一加熱單元13可以為加熱線圈，且該第一加熱單元13係繞設於該坩鍋12外。

該鑄造室2係設於該熔煉室1一側，如圖所示之實施例中，該鑄造室2係位於該熔煉室1之下方，該鑄造室2設有一容置空間21可供容置金屬模具6，另有一導管22連通於該坩鍋 12及該容置空間21。而該鑄造室2進一步設有第二加熱單元(圖位示)，可對該鑄造室2進行加熱，該第二加熱單元可以為加熱線圈或熱電阻。

該頂壓系統4係設於該鑄造室2一側，其設有一控制單元41、第二管路42、動力單元43及頂壓模桿44，該第二管路42分別與該控制單元41及該動力單元43連接，而該頂壓模桿44則與該動力單元43連接，由該動力單元43提供該頂壓模桿44朝該容置空間21位移之動力；其中，該頂壓系統4可以為油壓系統，而該動力單元43係為油壓加壓缸，且如圖所示之實施例中，該頂壓模桿44係位於該容置空間21之下；當然，該頂壓模桿亦可位於該容置空間之旁側。

該真空系統5係分別與該熔煉室1及鑄造室2連接，其分別對該熔煉室1及鑄造室2進行抽真空，而該真空系統5係設有至少一真空泵，如圖所示之實施例中，該真空系統5係設有第一、第二真空泵51、52，該第一真空泵51係為機械泵，可對該熔煉室1及鑄造室2形成低真空，該第二真空泵52係為魯氏泵，可對該熔煉室1及鑄造室2形成高真空；其中，利用該第一、第二真空泵51、52相互串聯使用，可取得大排氣量且高真空度之系統。

如第2圖之第二實施例所示，本創作之鑄緞成型裝置可進一步設有一氣體提供系統3，其係設於該熔煉室1一側，其設有一儲存桶31及第一管路32，該第一管路32係連通該儲存桶31及該熔煉室1，用以提供厭氧氣體至該坩鍋12內，該厭氧氣體係為氬氣或氮氣。

本創作之鑄鍛成型裝置使用時，先提供一金屬模具6，並將該金屬模具6組裝至該鑄造室2之容置空間21內。提供 一坩鍋12，並將該坩鍋12組裝至該熔煉室1，且裝填一金屬物料(圖未示)於該坩鍋12內，再將該爐蓋11蓋合於該熔煉室1上方，而將該坩鍋12封閉，並利用該真空系統5對該坩鍋12內進行抽真空，其真空度0.3×10^-1 Pa~1.0×10^-1 Pa，本創作利用至少一真空泵(例如機械泵及魯氏泵)，可由不同之真空泵之抽真空能力相互搭配，可達成高真空或低真空之需求；而裝填於坩鍋內之金屬物料可為鈦、鈦合金(例如可為64鈦)、鋁合金或不銹鋼。

再利用第二加熱單元加熱該金屬模具6，使其溫度為40℃至500℃。當坩鍋內之真空度達0.3×10^-1 Pa~1.0×10^-1 Pa時，則停止該真空系統5對該坩鍋12抽真空。藉由該氣體提供系統3提供厭氧氣體至該坩鍋12內；此時，該坩鍋12在真空度達0.3×10^-1 Pa~1.0×10^-1 Pa後，其坩鍋12內充滿厭氧氣體(可以為氬氣或氮氣)，讓該坩鍋內形成無氧環境，在後續加熱步驟時，可防止容置於坩鍋12內之金屬物料形成氧化。

之後，利用第一加熱單元13加熱該坩鍋12，加熱溫度達到該金屬物料之熔點，以將該金屬物料形成熔融狀。例如，若置放於坩鍋內之金屬物料為鈦合金，則加熱溫度須達1600℃至1800℃，才得以將金屬物料完全形成熔融狀。利用該真空系統5對該鑄造室之金屬模具6進行抽真空，其真空度係達0.3×10^-1 Pa~1.0×10^-1 Pa，可讓金屬模具6形成無氧環境。

最後，將坩鍋12內熔融狀之金屬物料經由該導管22充填至該金屬模具6。此時，熔融狀之金屬物料其溫度較高(若為鈦合金其溫度達約1600℃至1800℃)，而充填至該金屬模具6後，因金屬模具6之溫度為40℃至500℃，具有降溫作用讓金屬物料形成半固態，而完成鑄造工序。之後，再啟動該頂壓系統4對該金屬模具6進行鍛造成型，利用該控制單元41控制該動力單元 43，使該頂壓模桿44朝該金屬模具6位移並提供壓力，以完成半固態成品。其中，該控制單元41可控制動力單元43施加的壓力及時間之設定及調整。

待冷卻後則完成成品。其中，本創作所應用之產品運動器材(高爾夫球頭、打擊面)、殼狀結構(電子部品機殼、錶殼)、小型五金配件、汽車零組件等，且藉由本創作之成形裝置，不僅在鑄造工序中熔融及冷卻金屬物料時，提供無氧環境，更在鍛造成型亦提供了無氧環境，可確保金屬物料在鑄造及鍛造成型過程中不會形成氧化，讓成品不易因氧化而形成鬆散的生成物，可提升成品之機械強度及延伸性。

綜上所述，本創作提供一較佳可行之鑄鍛成型裝置，爰依法提呈新型專利之申請；本創作之技術內容及技術特點巳揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本創作之揭示而作各種不背離本案創作精神之替換及修飾。因此，本創作之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本創作之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧熔煉室

11‧‧‧爐蓋

12‧‧‧坩鍋

13‧‧‧第一加熱單元

2‧‧‧鑄造室

21‧‧‧容置空間

22‧‧‧導管

4‧‧‧頂壓系統

41‧‧‧控制單元

42‧‧‧第二管路

43‧‧‧動力單元

44‧‧‧頂壓模桿

5‧‧‧真空系統

51‧‧‧第一真空泵

52‧‧‧第二真空泵

6‧‧‧金屬模具

Claims (11)

1. 一種鑄鍛成型裝置，其至少包含：一熔煉室，係設有爐蓋、坩鍋及第一加熱單元，該第一加熱單元係對該坩鍋進行加熱，該爐蓋係供蓋合於該熔煉室上方；一鑄造室，係設於該熔煉室一側，該鑄造室設有一容置空間可供容置金屬模具，另有一導管連通於該坩鍋及該容置空間；一頂壓系統，係設於該鑄造室一側，其設有一控制單元、第二管路、動力單元及頂壓模桿，該第二管路分別與該控制單元及該動力單元連接，而該頂壓模桿則與該動力單元連接，由該動力單元提供該頂壓模桿朝該容置空間位移之動力；以及真空系統，係分別與該熔煉室及鑄造室連接，其分別對該熔煉室及鑄造室進行抽真空，而該真空系統係設有至少一真空泵。
2. 如請求項1所述之鑄鍛成型裝置，其中進一步設有一氣體提供系統，係設於該熔煉室一側，其設有一儲存桶及第一管路，該第一管路係連通該儲存桶及該熔煉室，用以提供厭氧氣體至該坩鍋內。
3. 如請求項1所述之鑄鍛成型裝置，其中，該真空系統係設有第一、第二真空泵。
4. 如請求項3所述之鑄鍛成型裝置，其中，該第一真空泵係為機械泵，可對該熔煉室及鑄造室形成低真空。
5. 如請求項3所述之鑄鍛成型裝置，其中，該第二真空泵係為魯氏泵，可對該熔煉室及鑄造室形成高真空。
6. 如請求項1至5其中任一項所述之鑄鍛成型裝置，其中，該頂壓系統可以為油壓系統。
7. 如請求項1至5其中任一項所述之鑄鍛成型裝置，其中，該動 力單元係為油壓加壓缸。
8. 如請求項1至5其中任一項所述之鑄鍛成型裝置，其中，該鑄造室進一步設有第二加熱單元。
9. 如請求項8所述之鑄鍛成型裝置，其中，該第二加熱單元係為加熱線圈或熱電阻。
10. 如請求項1至5其中任一項所述之鑄鍛成型裝置，其中，該第一加熱單元係為加熱線圈，且該第一加熱單元係繞設於該坩鍋外。
11. 如請求項1至5其中任一項所述之鑄鍛成型裝置，其中，該頂壓模桿係位於該容置空間之下；或者，該頂壓模桿位於該容置空間之旁側。