專利名稱：一種壓縮機曲軸半固態(tài)擠壓鑄造成形模具及成形工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于壓縮機曲軸成形技術領域，具體涉及一種壓縮機曲軸半固態(tài)擠壓鑄造成形模具及成形工藝。
背景技術：
目前壓縮機曲軸生產(chǎn)主要采用金屬型重力鑄造的辦法，由于有較大的澆冒口系統(tǒng)，材料利用率低，廢品率高，鑄件的加工量大，生產(chǎn)效率低。半固態(tài)成形技術起源于20世紀70年代，經(jīng)歷從基礎研究、技術開發(fā)、設備研制，目前已經(jīng)進入工業(yè)化應用階段。與液態(tài)金屬鑄造相比，半固態(tài)金屬有一定體積分數(shù)的球狀初生固相，半固態(tài)金屬成形零件致密、力學性能高、機械加工量少、模具壽命長；與固態(tài)金屬鍛造相比，半固態(tài)金屬含有一定體積分數(shù)的液相，半固態(tài)金屬成形零件復雜、易于近凈成形、 機械加工量少，因此半固態(tài)成形技術研究及應用引起世界各國的高度重視。半固態(tài)成形與擠壓鑄造一起構成了一個各有所長、互相補充的加工體系，能充分利用外在壓力的優(yōu)勢，完成凝固補縮，消除各種缺陷，獲得形狀尺寸各一、性能要求各異的制件。目前還沒有見到將半固態(tài)成形技術應用于壓縮機曲軸生產(chǎn)領域的相關報道。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提出一種壓縮機曲軸半固態(tài)擠壓鑄造成形模具及成形工藝，具有材料利用率高、成形模具壽命長、成形件組織致密、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為—種壓縮機曲軸半固態(tài)擠壓鑄造成形模具，包括上模6和下模8,上模6和下模8分別固定在擠壓鑄造機的上、下模座上，上模6和下模8合模形成封閉空間為壓縮機曲軸擠壓鑄造件7的型腔，型腔內(nèi)中心位置為分流錐，沖頭10穿過下模8中心部位的孔進入型腔，上模模板4通過壓桿2和上模6頂部的凸臺部位固定連接，型芯3的頂部通過螺紋連接固定在上模模板4上，活塞桿I穿過上模模板4的中心，活塞桿I下部的法蘭端與加壓板5螺紋連接，帶動加壓板5在上模6上部的凹槽空間內(nèi)活動，加壓板5底面連接有環(huán)形凸臺，型芯3穿過環(huán)形凸臺的中間孔，并插入模具型腔的頂部。一種壓縮機曲軸半固態(tài)擠壓鑄造成形工藝，包括以下步驟第一步，將壓縮機曲軸所需的金屬原料灰鑄鐵或者球墨鑄鐵進行熔化；第二步，將熔化后的灰鑄鐵或者球墨鑄鐵制成固相分數(shù)為0. 3^0. 5之間的半固態(tài)漿料；第三步，將壓縮機曲軸成形模具和擠壓鑄造設備的料筒進行預熱到30(T40(TC，并將壓縮機曲軸成形模具的上模6、下模8合模，調(diào)整成形模具的加壓板5的位置使加壓板5上面的凸臺頂在模具型腔的上部；
第四步，將半固態(tài)漿料倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中，或?qū)⒅苽浜玫陌牍虘B(tài)漿料凝固，進行二次重熔并控制半固態(tài)漿料固相分數(shù)為0. 3^0. 5之間后倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中；第五步，調(diào)整壓頭10以0. 05、. 25m/s的速度推動擠壓鑄造成形設備料筒中的半固態(tài)漿料對型腔進行充填；第六步，充填完成后壓頭10繼續(xù)施加8(Tl00Mp壓力，對半固態(tài)漿料進行保壓l(T25s，同時對加壓板5施加8(Tl00Mp壓力，并保壓l(T25s，使壓縮機曲軸細長軸的末端在壓力下凝固；第七步，保壓結束后，上模6在壓桿2的作用下往上運動，與下模8分開，在上模6上升的同時，加壓板5也做同步運動，當上模6移動到高于曲軸鑄件的高度時，活塞桿I帶動加壓板5向下運動實現(xiàn)壓縮機曲軸鑄件7的脫模；第八步，將壓縮機曲軸鑄件7的澆口和流道進行切割，并通過機加工、熱處理得到兩個以上的壓縮機曲軸件。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點I、利用半固態(tài)擠壓鑄造工藝成形曲軸液鍛件可以實現(xiàn)近凈成形，鑄件的力學性能好，加工余量少，縮松縮孔缺陷少，成品率高。另外成形溫度低，成形過程很半固態(tài)漿料流動呈層流狀態(tài)，對金屬模具沖擊小，模具壽命提高。2、曲軸半固態(tài)擠壓鑄造模具可以實現(xiàn)對細長軸部位的加壓，減小了成形力，并且使鑄件的缺陷大幅減少。該模具采用間接液鍛成形，可實現(xiàn)一模多件成形，生產(chǎn)效率高。


附圖為本發(fā)明成形模具的半剖圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做詳細描述。參照附圖，一種壓縮機曲軸半固態(tài)擠壓鑄造成形模具，包括上模6和下模8，上模6和下模8分別固定在擠壓鑄造機的上、下模座上，上模6和下模8合模形成封閉空間為壓縮機曲軸擠壓鑄造件7的型腔，型腔內(nèi)中心位置為分流錐，將半固態(tài)漿料分到周向分布壓縮機曲軸件型腔中，可以用來成形2個以上的壓縮機曲軸，沖頭10穿過下模8中心部位的孔進入型腔，將擠壓鑄造成形設備料筒上的漿料推入型腔，并在充填完成后進行保壓，形成壓縮機曲軸擠壓鑄造件7，上模模板4通過壓桿2和上模6頂部的凸臺部位固定連接，起到鎖緊模具和分離模具的作用，型芯3的頂部通過螺紋連接固定在上模模板4上，活塞桿I穿過上模模板4的中心，活塞桿I下部的法蘭端與加壓板5螺紋連接，帶動加壓板5在上模6上部的凹槽空間內(nèi)活動，加壓板5底面連接有環(huán)形凸臺，在成形時，活塞桿I可以帶動加壓板5對壓縮機曲軸細長軸末端擠壓，并且可以在壓縮機曲軸鑄件脫模時起到頂出鑄件的作用，型芯3穿過環(huán)形凸臺的中間孔，并插入模具型腔的頂部，用來形成曲軸上面的孔。一種壓縮機曲軸半固態(tài)擠壓鑄造成形工藝，包括以下步驟第一步，將壓縮機曲軸所需的金屬原料灰鑄鐵或者球墨鑄鐵進行熔化；第二步，將熔化后的灰鑄鐵或者球墨鑄鐵制成固相分數(shù)為0. 3^0. 5之間的半固態(tài)漿料；第三步，將壓縮機曲軸成形模具和擠壓鑄造設備的料筒進行預熱到30(T40(TC，并將擠壓鑄造成形設備成形模具的上模6、下模8合模，調(diào)整成形模具的加壓板5的位置使加壓板5上面的凸臺頂在模具型腔的上部；第四步，將半固態(tài)漿料倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中，或?qū)⒅苽浜玫陌牍虘B(tài)漿料凝固，進行二次重熔并控制半固態(tài)漿料固相分數(shù)為0. 3^0. 5之間后倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中，漿料半固態(tài)固相分數(shù)的控制是半固態(tài)成形很關鍵的一個參數(shù)，固相分數(shù)太低，則漿料初始粘度很大，并且凝固很快，無法完成充填，固相分數(shù)太高，則成形后的組織粗大，球狀不好；第五步，調(diào)整壓頭10以0. 05、. 25m/s的速度推動擠壓鑄造成形設備料筒中的半固態(tài)金屬液對型腔進行充填，壓頭10速度的選擇是很關鍵的一個參數(shù)，壓頭速度過快，將 會導致半固態(tài)漿料在流動過程中發(fā)生噴濺和紊流，鑄件將會發(fā)生卷氣，夾雜等缺陷，壓頭速 度太慢，則半固態(tài)漿料凝固，無法充填完成；第六步，壓力的作用是對工件進行補縮，消除鑄件缺陷，保壓壓力的大小取決于材料的種類和性質(zhì)及鑄件的大小、形狀、高度等因素，壓縮機曲軸屬于長軸類零件，高徑比大，在擠壓鑄造的時候，金屬液流經(jīng)這個區(qū)域的時候，壓力損失很大，無法很好補縮，所以很容易產(chǎn)生缺陷，如果靠加大壓頭壓力來使這段補縮，壓頭的壓力將會很大，會加大設備的投入，通過在長軸端加加壓板的辦法，即可以使曲軸的長軸端得到補縮，還可以降低壓頭的壓力，半固態(tài)漿料填充完模具型腔以后，根據(jù)生產(chǎn)設備情況，盡快開始加壓，充填完成后壓頭10繼續(xù)施加8(Tl00Mp壓力，對半固態(tài)漿料進行保壓1(T25s，同時對加壓板5施加8(Tl00Mp壓力，并保壓l(T25s，使壓縮機曲軸細長軸的末端在壓力下凝固；第七步，保壓結束后，上模6在壓桿2的作用下往上運動，與下模8分開，在上模6上升的同時，加壓板5也做同步運動，當上模6移動到高于曲軸鑄件的高度時，活塞桿I帶動加壓板5向下運動實現(xiàn)壓縮機曲軸鑄件7的脫模；第八步，將壓縮機曲軸鑄件7的澆口和流道進行切割，并通過機加工、熱處理得到兩個以上的壓縮機曲軸件。
權利要求
1.一種壓縮機曲軸半固態(tài)擠壓鑄造成形模具，包括上模(6)和下模(8)，其特征在于上模(6)和下模(8)分別固定在擠壓鑄造機的上、下模座上，上模(6)和下模(8)合模形成封閉空間為壓縮機曲軸擠壓鑄造件(7)的型腔，型腔內(nèi)中心位置為分流錐，沖頭(10)穿過下模(8)中心部位的孔進入型腔，上模模板(4)通過壓桿(2)和上模(6)頂部的凸臺部位固定連接，型芯(3)的頂部通過螺紋連接固定在上模模板(4)上，活塞桿(I)穿過上模模板(4)的中心，活塞桿(I)下部的法蘭端與加壓板(5)螺紋連接，帶動加壓板(5)在上模(6)上部的凹槽空間內(nèi)活動，加壓板(5)底面連接有環(huán)形凸臺，型芯(3)穿過環(huán)形凸臺的中間孔，并插入模具型腔的頂部。
2.—種壓縮機曲軸半固態(tài)擠壓鑄造成形工藝，其特征在于，包括以下步驟 第一步，將壓縮機曲軸所需的金屬原料灰鑄鐵或者球墨鑄鐵進行熔化； 第二步，將熔化后的灰鑄鐵或者球墨鑄鐵制成固相分數(shù)為0. 3^0. 5之間的半固態(tài)漿料； 第三步，將壓縮機曲軸成形模具和擠壓鑄造設備的料筒進行預熱到300100° C，并將壓縮機曲軸成形模具的上模(6)、下模(8)合模，調(diào)整成形模具的加壓板(5)的位置使加壓板5上面的凸臺頂在模具型腔的上部； 第四步，將半固態(tài)漿料倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中，或?qū)⒅苽浜玫陌牍虘B(tài)漿料凝固，進行二次重熔并控制半固態(tài)漿料固相分數(shù)為0. 3^0. 5之間后倒入擠壓鑄造成形設備的料筒中； 第五步，調(diào)整壓頭(10)以0. 05、. 25m/s的速度推動擠壓鑄造成形設備料筒中的半固態(tài)漿料對型腔進行充填； 第六步，充填完成后壓頭(10)繼續(xù)施加8(Tl00Mp壓力，對半固態(tài)漿料進行保壓l(T25s，同時對加壓板(5)施加8(Tl00Mp壓力，并保壓l(T25s，使壓縮機曲軸細長軸的末端在壓力下凝固； 第七步，保壓結束后，上模(6)在壓桿(2)的作用下往上運動，與下模(8)分開，在上模(6 )上升的同時，加壓板(5 )也做同步運動，當上模(6 )移動到高于曲軸鑄件的高度時，活塞桿(I)帶動加壓板(5)向下運動實現(xiàn)壓縮機曲軸鑄件(7)的脫模； 第八步，將壓縮機曲軸鑄件(7)的澆口和流道進行切割，并通過機加工、熱處理得到兩個以上的壓縮機曲軸件。
全文摘要
一種壓縮機曲軸半固態(tài)擠壓鑄造成形模具及成形工藝，模具包括上模和下模，上模和下模合模形成封閉空間為壓縮機曲軸擠壓鑄造件的型腔，沖頭穿過下模中心部位的孔進入型腔，上模模板通過壓桿和上模頂部的凸臺部位固定連接，型芯的頂部通過螺紋連接固定在上模模板上，活塞桿穿過上模模板的中心，活塞桿下部的法蘭端與加壓板螺紋連接，帶動加壓板在上模上部的凹槽空間內(nèi)活動，加壓板底面連接有環(huán)形凸臺，型芯穿過環(huán)形凸臺的中間孔，并插入模具型腔的頂部，成形工藝采用半固態(tài)漿料進行充型，澆注溫度低，充型過程平緩，并且采用擠壓鑄造的辦法進行成形，具有材料利用率高、成形模具壽命長、成形件組織致密、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。
文檔編號B22D17/22GK102756108SQ20121021321
公開日2012年10月31日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權日2012年6月27日
發(fā)明者張晨陽, 張琦, 林文捷, 趙升噸, 趙承偉, 陶文琉 申請人:西安交通大學