一种超声辅助挤压铸造成型装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铸造成型装置及方法，尤其涉及一种超声辅助挤压铸造成型装置及方法。
【背景技术】
[0002]挤压铸造又称液态模锻，是使熔融态金属或半固态合金，直接注入敞口模具中，随后闭合模具，以产生充填流动，到达制件外部形状，接着施以高压，使已凝固的金属(外壳)产生塑性变形，未凝固金属承受等静压，同时发生高压凝固，最后获得制件或毛坯的方法。市面上现有的的铸造成型装置均不含超声辅助装置，具有结构和操作复杂、制件的成型困难、铸造出的制件结构粗糙以及力学性能不达标的缺点。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种超声辅助挤压铸造成型装置及方法。
[0004]为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是:一种超声辅助挤压铸造成型装置，包括加料腔板，它还包括超声器、凹模、下压头、挤压活塞；凹模的中间插置有顶杆;凹模的下端设置有加料腔板;加料腔板的中间开置有加料腔;加料腔的下端设置有下压头；
[0005]下压头的下端与超声器相连接;下压头的下端、超声器的上端均安装在固定板上；固定板的两端分别与设置于两端下方的推力筒相连接;推力筒的下端均固定在推板上;推板的下端中间设置有挤压活塞；
[0006]超声器位于固定板、推力筒和推板形成的空腔内；超声器的下端通过电线与外源的控制器相连接。
[0007]超声器的上部设置有一块横板，横板的两端均通过一号螺钉固定在固定板上。一号螺钉上均套置有弹簧件;弹簧件均位于横板的下端。
[0008]下压头的下端通过多个二号螺钉固定在固定板上;推力筒的上端、下端分别通过三号螺钉与固定板、推板紧固连接。
[0009]—种超声辅助挤压铸造成型方法包括以下步骤:
[0010]a、预热模具:开机对凹模进行预热，预热温度为200°C，预热保温时间为Ih;
[0011 ] b、铸造半固态浆料:首先在720-750 V将合金或复合材料熔炼成液态;打开凹模，将熔炼好的液态合金或复合材料浇注到加料腔内，液态合金或复合材料即沿着加料腔表面开始结晶；设置超声器的工作频率为20-25KHZ后启动超声器；下压头与超声器产生共振从而使液态合金或复合材料发生振动，使正在生长的结晶断裂破碎形成半固态合金或复合材料；
[0012]c、制件的冷凝成型:启动挤压活塞，使其推动推力筒上移进而推动下压头上移，保证下压头的上升速度为20-30mm/s;将上述下压头(5)上升至加料腔板的上端使半固态合金或复合材料充满凹模内的凹槽，并保压10-20S至半固态合金或复合材料完全凝固成型；
[0013]d、取出制件:制件成型后，打开凹模并向下推动顶杆，使制件从凹槽内脱落；
[0014]e、设备后处理:取出制件，对凹模和加料腔进行清理后再喷涂上保护用的润滑剂；启动挤压活塞，使其带动下压头下行至指定位置；
[0015]f、循环操作:将合金或复合材料熔炼后重新注入加料腔，进行下一个制件的成型操作。
[0016]本发明可以提高铸造制件组织的均匀性并且细化结晶颗粒，从而提高制件的力学性能;此外，本发明的结构简单、操作方便、生产效率高，并且可以铸造出不同的具有复杂形状的制件。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的整体结构示意图。
[0018]图中:1、顶杆;2、凹模;3、加料腔板;4、加料腔;5、下压头;6、固定板;7、弹簧件;8、推力筒;9、超声器;10、推板;11、挤压活塞。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0020]如图1所示，本发明的结构包括加料腔板3，还包括超声器9、凹模2、下压头5、挤压活塞11;凹模2的中间插置有顶杆I;凹模2的下端设置有加料腔板3，凹模2的下部设置有供产品成型的凹槽;加料腔板3的中间开置有加料腔4;加料腔4的下端设置有下压头5;下压头5与其两端的加料腔板3之间均为间隙连接，使下压头5可以相对于加料腔板3做上下移动；
[0021]下压头5的下端与超声器9相连接;下压头5的下端、超声器9的上端均安装在固定板6上；固定板6的两端分别与设置于两端下方的推力筒8相连接;推力筒8的下端均固定在推板10上;推板10的下端中间设置有挤压活塞11;
[0022]超声器9位于固定板6、推力筒8和推板10形成的空腔内；超声器9的下端通过电线与外源的控制器相连接;外源控制器可以控制超声器9的启动与停止。
[0023]超声器9的上部设置有一块横板，横板的两端均通过一号螺钉固定在固定板6上。一号螺钉上均套置有弹簧件7;弹簧件7均位于横板的下端;弹簧件7可以缓冲超声器9在上下移动时受到的挤压力而保护其免受损伤。
[0024]下压头5的下端通过多个二号螺钉固定在固定板6上;二号螺钉与固定板6、下压头5之间的接触方式均为间隙连接，这样可以保护下压头5在上下移动受到挤压时免受损伤；推力筒8的上端、下端分别通过三号螺钉与固定板6、推板10紧固连接。
[0025]—种超声辅助挤压铸造成型方法的步骤包括:
[0026]a、预热模具:开机对凹模2进行预热，预热温度为200°C，预热保温时间为Ih;
[0027]b、铸造半固态浆料:首先在720_750°C下将合金或复合材料熔炼成液态;打开凹模2，将熔炼好的液态合金或复合材料浇注到加料腔4内，液态合金或复合材料即沿着加料腔4表面开始结晶；设置超声器9的工作频率为20-25KHZ后启动超声器9;下压头5与超声器9产生共振从而使液态合金或复合材料发生振动，使正在生长的结晶断裂破碎，同时，超声振动引起液态合金或复合材料强烈搅拌，使其冷却速度提高并产生较强烈的温度起伏，从而形成半固态合金或复合材料；
[0028]c、制件的冷凝成型:启动挤压活塞11，使其推动推力筒8上移进而推动下压头5上移，保证下压头5的上升速度为20-30mm/s;将下压头5上升至加料腔板3的上端使半固态合金或复合材料充满凹模2内的凹槽，并保压10-20S至半固态合金或复合材料完全凝固成型；
[0029]d、取出制件:制件成型后，打开凹模2并向下推动顶杆I，使制件从凹槽内脱落；
[0030]e、设备后处理:取出制件，对凹模2和加料腔4进行清理后再喷涂上保护用的润滑剂;启动挤压活塞11，使其带动下压头5下行至指定位置；
[0031]f、循环操作:将合金或复合材料熔炼后重新注入加料腔4，进行下一个制件的成型操作。
[0032]本发明适用的材料为液态合金或复合材料，尤其适用于ZL205A铝合金、SiCp/7075A1复合材料、WE43镁合金或SiCp/WE43Mg复合材料。
[0033]下面通过以下实施例对本发明的操作方法做进一步阐述:
[0034]实施例一:ZL205A铝合金的超声辅助挤压铸造成型方法包括以下步骤:
[0035]a、预热模具:开机对凹模2进行预热，预热温度为200°C，预热保温时间为Ih;
[0036]b、铸造半固态浆料:在750 0C下将ZL205A铝合金熔炼成液态;打开凹模2，将熔炼好的液态ZL205A铝合金浇注到加料腔4内，液态ZL205A铝合金即沿着加料腔4表面开始结晶；设置超声器9的工作频率为20KHz后启动超声器9;下压头5与超声器9产生共振从而使液态ZL205A铝合金发生振动，使正在生长的结晶断裂破碎形成半固态ZL205A铝合金；
[0037]C、制件的冷凝成型:启动挤压活塞11，使其推动推力筒8上移进而推动下压头5上移，保证下压头5的上升速度为20mm/s;将下压头5上升至加料腔板3的上端使半固态ZL205A铝合金充满凹模2内的凹槽，并保压1s至半固态ZL205A铝合金完全凝固成型；
[0038]d、取出制件:制件成型后，打开凹模2并向下推动顶杆I，使制件从凹槽内脱落；
[0039]e、设备后处理:取出制件，对凹模2和加料腔4进行清理后再喷涂上保护用的润滑剂;启动挤压活塞11，使其带动下压头5下行至指定位置；
[0040]f、循环操作:将ZL205A铝合金熔炼后重新注入加料腔4，进行下一个制件的成型操作。
[0041 ]实施例二: SiCp/7075Al复合材料的超声辅助挤压铸造成型方法包括以下步骤:
[0042]a、预热模具:开机对凹模2进行预热，预热温度为200°C，