一种无夹杂液态模锻方法

1.本发明属液态模锻技术领域，尤其涉及一种无夹杂液态模锻方法。


背景技术：

2.液态模锻是一种先进的金属材料成型技术。适用于各种金属材料零件的挤压成型。其工艺过程包括浇铸、加压液锻成型和开模取件三个基本步骤。其中浇铸的根本任务是将熔制合格的金属液浇入模腔。现有液态模锻的浇注方法有三种：
3.(1)利用浇注包将熔制合格的金属液直接浇入模腔内。浇注过程氧化形成的夹杂和气体会卷入金属液中，一起进入模腔，导致所得液锻件内部夹杂和气孔缺陷，液锻件性能显著下降；
4.(2)利用给汤机将熔制合格的金属液首先浇入料筒内，然后由下压头将料筒内的金属液向上压入模腔。这种方法，浇注过程氧化形成的夹杂和气体同样会卷入金属液中，一起进入模腔，导致所得液锻件内部夹杂和气孔缺陷，液锻件性能显著下降；这里的料筒内由模具钢制成，没有保温作用，使用中需要事先预热或烫料筒。
5.(3)利用定量浇注机将熔制合格的金属液，在气压作用下定量地浇入料筒或模腔内。这种方法，浇注过程氧化形成的夹杂和气体同样会卷入金属液中，一起进入模腔，导致所得液锻件内部夹杂和气孔缺陷，液锻件性能显著下降；这里的料筒也是由模具钢制成，没有保温作用，使用中需要事先预热或烫料筒。
6.可见，现有液态模锻技术中的浇铸方法都难以避免浇注过程氧化夹杂和气体的卷入，一旦卷入又难以排出，导致液锻件夹杂和气体含量高，严重影响液锻件质量和性能。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种无夹杂液态模锻方法，以解决上述问题。
8.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
9.一种无夹杂液态模锻方法，包括：
10.确定将下压头安装到保温料筒底部，下压头的上平面高于浇口；
11.将金属液从所述保温料筒顶部浇入后静置；
12.将上压头从所述保温料筒顶部伸入所述保温料筒内，将所述金属液及所述下压头压下，下压头至低于浇口停止，金属液通过浇口进入所述工件模腔内，所述上压头持续加压至所述工件模腔内的所述金属液完全固化形成工件。
13.优选的，所述保温料筒包括外壳、内衬和设置在所述外壳和内衬之间的保温隔热层；所述工件模腔置于所述保温料筒底部周侧，所述浇口成型于所述工件模腔与外壳之间。
14.优选的，所述保温隔热层为高温流体或导热系数低于0.033w/(m.k)的隔热材料。
15.优选的，所述外壳和内衬之间环形空腔的环宽为10-100mm。
16.优选的，所述工件模腔设置有2-16个，围绕所述保温料筒周向对称布置。
17.优选的，所述下压头安装到保温料筒底部后，向所述保温料筒内伸入超过所述浇
口10-100mm；
18.优选的，所述金属液浇入量为所需所述工件质量的1.05-1.20倍。
19.优选的，所述金属液静置时间为5-60s。
20.优选的，所述上压头下压后，所述金属液内杂质上浮，随所述上压头停至所述保温料筒内所述金属液的上表面。
21.优选的，所述杂质为浮渣和气孔。
22.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
23.(1)金属液在保温料筒内静置期间，浇铸过程形成的杂质在浮力作用下上浮至表面，并被随后的上压头捕获、固结在工件内，确保进入工件模腔的金属液无夹杂和气体；
24.(2)保温料筒的隔热保温作用，确保金属液在料筒内静置期间保持流动性良好，杂质可以顺利上浮；也没有高强度的凝固壳形成，加压效率高；
25.(3)上下压头的协调运动，既能确保有压充型，又能确保速度适中，不会形成新的卷气和夹杂。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
27.图1为保温料筒结构示意图；
28.图2为整体结构示意图；
29.其中，1、外壳；2、保温隔热层；3、内衬；4、上压头；5、下压头；6、杂质；7、金属液，8浇口；9、工件模腔。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
32.一种无夹杂液态模锻方法，包括：
33.确定将下压头5安装到保温料筒底部，下压头的上平面高于浇口8；
34.将金属液7从保温料筒顶部浇入后静置；
35.将上压头4从保温料筒顶部伸入保温料筒内，将金属液7及下压头5压下，下压头5至低于浇口8停止，金属液7通过浇口8进入工件模腔9内，上压头4持续加压至工件模腔9内的金属液7完全固化形成工件。
36.保温料筒包括外壳1、内衬3和设置在外壳1和内衬3之间的保温隔热层2；工件模腔9置于保温料筒底部周侧，浇口8成型于工件模腔9与外壳1之间。
37.保温隔热层2为高温流体或导热系数低于0.033w/(m.k)的隔热材料。
38.外壳1和内衬3之间环形空腔的环宽为10-100mm。
39.工件模腔9设置有2-16个，围绕保温料筒周向对称布置。
40.下压头5安装到保温料筒底部后，向保温料筒内伸入超过浇口810-100mm；
41.金属液7浇入量为所需工件质量的1.05-1.20倍。
42.金属液7静置时间为5-60s。
43.上压头4下压后，金属液7内杂质6上浮，随上压头4停至保温料筒内金属液7的上表面。
44.在本发明的一个实施例中，如图1所示，外壳1和内衬3均选用钢材质；两者之间留有10～100mm的空腔，空腔内填充高温流体或导热系数低于0.033w/(m.k)的保温隔热层2。
45.在本发明的一个实施例中，上压头4和下压头5分别与液态模锻机的上加压油缸和下加压油缸连接，且上压头4和下压头5的直径与内衬3的内径相协调。
46.在本发明的一个实施例中，上压头4从内衬3的顶端伸入内衬3内，对从金属液7持续加压，推动金属液7及下压头5向下运动，下压头5上方的金属液7被逐步通过浇口8压入工件模腔9内，直至活动到工件模腔9底部；金属液7内的杂质6会随压力向上浮起；上压头4下方的杂质6被上压头4捕获并压入金属液7顶层，最后固结为料饼，杂质6留在内衬3内金属液7的上方。
47.进一步的，待金属液7凝固后，撤出上压头4及下压头5，可以在工件模腔9内得到无杂质的工件。
48.在本发明的一个实施例中，金属液7在保温料筒内静置期间，浇铸过程形成的氧化夹杂和卷入的气体在浮力作用下上浮至表面，并在随后的工序过程中被上压头捕获、固结在料饼内，确保进入工件模腔9的金属液无夹杂和气体；
49.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
50.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种无夹杂液态模锻方法，其特征在于，包括：确定将下压头(5)安装到保温料筒底部，下压头的上平面高于浇口(8)；将金属液(7)从所述保温料筒顶部浇入后静置；将上压头(4)从所述保温料筒顶部伸入所述保温料筒内，将所述金属液(7)及所述下压头(5)压下，下压头(5)至低于浇口(8)停止，金属液(7)通过浇口(8)进入工件模腔(9)内，所述上压头(4)持续加压至所述工件模腔(9)内的所述金属液(7)完全固化形成工件。2.根据权利要求1所述的一种无夹杂液态模锻方法，其特征在于：所述保温料筒包括外壳(1)、内衬(3)和设置在所述外壳(1)和内衬(3)之间的保温隔热层(2)；所述工件模腔(9)置于所述保温料筒底部周侧，所述浇口(8)成型于所述工件模腔(9)与外壳(1)之间。3.根据权利要求2所述的一种无夹杂液态模锻方法，其特征在于：所述保温隔热层(2)为高温流体或导热系数低于0.033w/(m.k)的隔热材料。4.根据权利要求1所述的一种无夹杂液态模锻方法，其特征在于：所述外壳(1)和内衬(3)之间环形空腔的环宽为10-100mm。5.根据权利要求1所述的一种无夹杂液态模锻方法，其特征在于：所述工件模腔(9)设置有2-16个，围绕所述保温料筒周向对称布置。6.根据权利要求1所述的一种无夹杂液态模锻方法，其特征在于：所述下压头(5)安装到保温料筒底部后，向所述保温料筒内伸入超过所述浇口(8)10-100mm。7.根据权利要求1所述的一种无夹杂液态模锻方法，其特征在于：所述金属液(7)浇入量为所需所述工件质量的1.05-1.20倍。8.根据权利要求1所述的一种无夹杂液态模锻方法，其特征在于：所述金属液(7)静置时间为5-60s。9.根据权利要求1所述的一种无夹杂液态模锻方法，其特征在于：所述上压头(4)下压后，所述金属液(7)内的杂质(6)上浮，随所述上压头(4)停至所述保温料筒内所述金属液(7)的上表面。10.根据权利要求9所述的一种无夹杂液态模锻方法，其特征在于：所述杂质(6)包括浮渣和气孔。

技术总结
本发明公开一种无夹杂液态模锻方法，包括确定将下压头安装到保温料筒底部，下压头向所述保温料筒内伸入且其上平面高于浇口；将金属液从保温料筒顶部浇入后静置；将上压头从保温料筒顶部伸入保温料筒内，将金属液及下压头压下至下压头上平面与浇口下沿平齐，金属液由浇口进入工件模腔内，上压头持续加压金属液固化形成工件。金属液在保温料筒内静置期间，浇铸过程形成的杂质在浮力作用下上浮至表面，并被随后的上压头捕获、固结在工件内，确保进入工件模腔的金属液无夹杂和气体；上下压头的协调运动，既能确保有压充型，又能确保速度适中，不会形成新的卷气和夹杂。会形成新的卷气和夹杂。会形成新的卷气和夹杂。


技术研发人员：邢书明 王卓群 张胜德 刘伟
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/12