專利名稱：用于防止形成氣穴的壓鑄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓鑄方法，用于防止形成容易在冷室(coldchamber)型壓鑄過程中產(chǎn)生的氣穴(air pocket)，特別涉及通過調(diào)整壓鑄的角度和速度，防止在鑄件中形成起到缺陷作用的氣穴的方法。
背景技術(shù)：
壓鑄是將熔融金屬注入到正確地機械加工成與所需產(chǎn)品形狀相同的鋼制金屬模中，從而獲得與金屬模相同的鑄件的精密鑄造方法。其產(chǎn)品被稱為壓鑄鑄件。
壓鑄，除了因尺寸準(zhǔn)確而具有無需修正的優(yōu)點以外，還具有機械性能優(yōu)越，可大量生產(chǎn)的特點。所利用的金屬有鋅、鋁、錫、銅、鎂等的合金，使用壓鑄機通過氣壓、水壓、油壓等方式進行注入而使其冷卻凝固。
上述壓鑄機，根據(jù)注入熔融金屬之前暫時貯藏熔融金屬的腔室是通過對熔融金屬供給熱量從而熔解金屬，還是僅暫時貯藏預(yù)先熔解的熔融金屬，并不伴隨額外的熱供給，分為熱室(hot chamber)型壓鑄和冷室(cold chamber)型壓鑄。
熱室型壓鑄是如下的鑄造方法如圖1所示，在內(nèi)部插入熱源而對金屬進行熔融，并利用柱塞(plunger)將上述熔融的金屬噴射到模具內(nèi)而進行鑄造，由于需要在腔室內(nèi)直接對金屬進行熔融，所以具有無法適用于高熔點金屬的缺點。
冷室型壓鑄是如下方式的鑄造方法如圖2所示，預(yù)先在外部爐子中對要鑄造的金屬1進行熔解后，將其注入到水平配置的氣缸形狀的腔室2內(nèi)，并利用柱塞4將上述注入的熔融金屬噴射到模具3內(nèi)。
在利用上述冷室型壓鑄的情況下，通過提高柱塞4的加壓效果，能夠賦予被鑄造的金屬一定的鍛造效果。為了獲得上述冷室型壓鑄的有利效果，與熱室相比，需要大大提高柱塞的施加壓力和加壓速度。
但是，如上所述，通過柱塞加壓的加壓速度較高時，會在鑄件內(nèi)形成氣泡而引發(fā)鑄件的缺陷，這是因為通過柱塞加壓時，因加壓的熔融金屬而空氣先注入到模具內(nèi)，然后注入熔融金屬，雖然優(yōu)選在鑄造時防止熔融金屬和空氣混合，但在柱塞的加壓速度高時，在空氣來不及排出前，熔融金屬被柱塞加壓而與空氣混合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點，其目的在于提供一種合適的壓鑄方法，在冷室型壓鑄過程中，通過柱塞加壓的熔融金屬不與空氣混合。
用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的壓鑄方法是如下冷室型壓鑄方法，將熔融金屬注入冷室內(nèi)，并用柱塞(plunger)對上述熔融金屬進行加壓，并通過冷室的噴射口將上述熔融金屬注入到壓鑄機而制造鑄件，其特征在于，將上述冷室配置成從柱塞向噴射口側(cè)方向觀察時相對于水平面朝向3～8°上方，然后用柱塞加壓而進行鑄造。
此時，上述柱塞在加壓時進行加壓后期的速度(終速)大于加壓初期的速度(初速)的加速型加壓，優(yōu)選的是，此時的初速為0.3～0.7m/s，終速為2.0～3.0m/s。


圖1是表示熱室型壓鑄裝置的略圖。
圖2是表示冷室型壓鑄裝置的略圖。
圖3是說明利用冷室型壓鑄裝置進行鑄造時在冷室內(nèi)形成氣穴的過程的略圖。
圖4是說明在冷室型壓鑄裝置的配置角度過大時存在鑄余的原理的略圖。
圖5是用于說明本發(fā)明規(guī)定的術(shù)語即加壓初速和終速的略圖。
具體實施例方式
下面，對本發(fā)明進行詳細說明。
本發(fā)明的發(fā)明人等對上述現(xiàn)有的冷室使用方式進行周密研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)冷室的水平噴射方式的影響最大。即，如圖3所示，利用冷室2進行壓鑄時，首先將熔融金屬1裝入冷室2內(nèi)，熔融金屬只裝入到腔室容量中的一部分。如上所述，由于冷室具有水平配置的氣缸形狀，因而熔融金屬水平裝入到氣缸形狀的腔室中。
從而，在腔室上部形成充滿空氣的空間，通過柱塞的加壓時，受壓的熔融金屬因柱塞的壓力，靠近柱塞的部位充滿冷室全部截面的同時向噴射口側(cè)移動，未受到柱塞的加壓流動影響的部位仍保持水平表面。因此，極其靠近柱塞的部位和遠離柱塞的部位形成臺階形狀。
并且，在通過柱塞的加壓將熔融金屬噴射到模具內(nèi)的噴射口側(cè)，因噴射口狹窄而引起的流動阻力，所以緊鄰噴射口的冷室全部截面被熔融金屬完全充滿，與此相反，遠離噴射口的部位不被熔融金屬完全充滿，而在上部殘留空氣層。因此，對加壓時熔融金屬在冷室內(nèi)從柱塞4到噴射口的柱塞整體方向上的填充率進行比較時，形成如下的形狀緊鄰柱塞的部位相對于腔室截面幾乎充滿熔融金屬，離緊鄰柱塞的部位越遠，空氣層的比率越大，并最終在噴射口，熔融金屬又將腔室的截面全部充滿。由此，腔室中間的空氣具有被要鑄造的熔融金屬所包圍的形狀，所述空氣無法在熔融金屬之前排出，而是與熔融金屬混合后排出，最終在鑄件內(nèi)引起缺陷的作用。
如上所述，在本發(fā)明中將空氣被熔融金屬包圍的現(xiàn)象稱為氣穴，而實現(xiàn)本發(fā)明的目的的最有效方法在于防止此類氣穴的形成，因此本發(fā)明提供一種防止形成上述氣穴的有效方法。
本發(fā)明的發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)如要盡可能防止上述氣穴的形成，優(yōu)選不使冷室維持完全水平，而是從柱塞朝向噴射口的方向觀察時使其略微向上。
如上所述，維持向上時，一開始熔融金屬偏向柱塞一側(cè)，因此噴射口側(cè)的熔融金屬的填充率相對減小。由此，通過柱塞加壓時在緊鄰柱塞的熔融金屬和遠處熔融金屬之間產(chǎn)生臺階(或傾斜)的位置從柱塞向后方退后到較遠的距離，并且噴射口側(cè)的熔融金屬的填充率減小，所以中間的空氣不會被熔融金屬包圍，可優(yōu)先向噴射口排出。
因此，優(yōu)選將冷室的角度調(diào)整為從柱塞向噴射口側(cè)的方向觀察時向上，但是如果將上述角度調(diào)整得過于向上，就會產(chǎn)生如下問題。
即，角度調(diào)整得過于向上時，如圖4所示，熔融金屬偏向柱塞側(cè)的程度過大，其結(jié)果通過柱塞加壓時，熔融金屬無法全部向腔室內(nèi)的噴射口側(cè)加壓，再次向位于靠近柱塞的初始位置的熔融金屬注入口排出，從而產(chǎn)生鑄余或熔融金屬飛濺等問題。
因此，冷室的配置角度需要維持在一定范圍內(nèi)。本發(fā)明的發(fā)明人等進行研究的結(jié)果，優(yōu)選的是，上述冷室從柱塞向噴射口方向觀察時相對于水平線向上方形成3～8°。如上所述，角度小于3°時，難以完全消除氣穴，相反超過8°時，不能噴射而在注入口上部殘留為鑄余或飛濺而導(dǎo)致流失的熔融金屬的量過多，因而不適合。
本發(fā)明的發(fā)明人等又對可在上述適當(dāng)?shù)呐渲媒嵌葍?nèi)減少氣穴的更優(yōu)選的條件進行了研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)柱塞的加壓速度也會對氣穴的生成產(chǎn)生影響。
即，柱塞的加壓為其速度逐漸加快的加速型加壓，柱塞的加壓速度過高時，在空氣未完全排出的狀態(tài)下噴射口一側(cè)的熔融金屬的填充率變高，從而產(chǎn)生空氣被封在噴射口內(nèi)的氣穴現(xiàn)象。并且，柱塞的加壓速度過高時，通過柱塞加壓的熔融金屬的動能過大，產(chǎn)生在相同角度下熔融金屬向注入口外側(cè)飛濺的量增加的問題。因此，柱塞加壓速度的初始值(初速)，即如圖5所示，作為柱塞開始對熔融金屬進行實質(zhì)性加壓的位置的熔融金屬注入口緊后方位置20的速度需要維持在一定程度以下，本發(fā)明的發(fā)明人等研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加壓速度的初速在0.7m/s以上時，產(chǎn)生過多的熔融金屬的飛濺及氣穴而不利于鑄造。
并且相反地，在柱塞的加壓速度過小時，雖然不會存在產(chǎn)生氣穴或熔融金屬飛濺等問題，但是根據(jù)沒有安裝其他熱源的冷室型壓鑄的特性，隨著時間的經(jīng)過熔融金屬的溫度下降，隨之熔融金屬的粘度下降，從而無法對這種熔融金屬進行充分加壓，所以可能產(chǎn)生最終熔融金屬未被注入就凝固的問題。并且，還存在難以充分獲得利用冷室時能得到鍛造效果的上述優(yōu)點。為了消除這些問題，柱塞的加壓初速應(yīng)在0.4m/s以上。
并且，在柱塞的加壓終速較小的情況下，也可能存在產(chǎn)生金屬的凝固現(xiàn)象或不能獲得鍛造效果等問題，因而上述加壓終速應(yīng)在2.0m/s以上，在現(xiàn)有的冷室壓鑄裝置中，柱塞的加壓速度在3.0m/s以上時，裝置產(chǎn)生異常，并且難以期待特別的效果提高，因此加壓終速優(yōu)選為2.0～3.0m/s。在此，如圖5所示，加壓終速指柱塞對熔融金屬進行加壓的最后速度。當(dāng)然，如圖5所示，觀察柱塞對熔融金屬加壓的特性曲線時，最終40柱塞的速度會變成0m/s，這是柱塞到達噴射口壁無法繼續(xù)前進而速度急劇減小的現(xiàn)象導(dǎo)致的，在本發(fā)明中終速是指上述速度急劇減小之前30的速度。
實施例利用具有長度197mm、半徑12.5mm的形態(tài)的直冷室型壓鑄裝置，以移動電話外殼的形狀對50g熔融鋁(Al)實施壓鑄。
壓鑄時上述冷室的角度、柱塞的加壓初速及終速等條件如下表1所示。
表1

在上述表中，實施例1至實施例3表示滿足本發(fā)明規(guī)定的冷室角度和噴射速度的情況；比較例1表示初速和終速滿足本發(fā)明的范圍但冷室的角度為0°而小于本發(fā)明規(guī)定范圍的下限的情況；相反，比較例2表示初速和終速滿足本發(fā)明的范圍但冷室的角度為10°而超過本發(fā)明規(guī)定的范圍的情況；比較例3表示柱塞的初速和終速較小的情況；相反，比較例4表示柱塞的加壓初速過大的情況。
關(guān)于上述表中的缺陷，對鑄件的任意區(qū)域的截面進行檢查，觀察到氣泡性缺陷時，判斷為不良，否則判斷為良好。關(guān)于鑄余量，對加壓后金屬殘留在位于冷室的熔融金屬注入部正上方的空間中的量進行測量，重量在6g以上時判斷為不良；4g以下時判斷為良好；其中間值判斷為差。并且，關(guān)于熔融金屬的飛濺，飛濺的熔融金屬量過多而由熔融金屬產(chǎn)生大量噴濺時，判斷為不良；完全不產(chǎn)生飛濺時，判斷為良好；產(chǎn)生部分飛濺，但是其噴濺產(chǎn)生量并不多時，判斷為差。
從上述表1可知，在滿足本發(fā)明中限定的角度和速度范圍的實施例1至實施例3的情況下，所有結(jié)果都良好，但在冷室水平放置的比較例1的情況下，由于未能防止氣穴，其結(jié)果出現(xiàn)大量缺陷，相反，在腔室角度過大的比較例2的情況下，存在大量鑄余，呈現(xiàn)熔融金屬也部分飛濺等不良結(jié)果。并且，在比較例3的情況下，由于柱塞的速度較小，從而熔融金屬部分凝固及緊固，因此柱塞無法正常加壓而導(dǎo)致壓鑄本身無法進行，相反在比較例4的情況下，飛濺出大量熔融金屬，從而導(dǎo)致作業(yè)性非常惡劣的結(jié)果。
從上述實驗可以確認，通過調(diào)整本發(fā)明規(guī)定的冷室型壓鑄時腔室的角度和柱塞的加壓速度，可以有效制造出無缺陷的鑄件。
作為本發(fā)明對象的這種金屬，例如可列舉鋁、鎂、銅、錫、鋅等，但并不特別限定于所述金屬，只要是可通過壓鑄制造的金屬，都可以通過本發(fā)明的方法進行鑄造。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，為了將壓鑄用熔融金屬注入到模具內(nèi)部而通過柱塞進行加壓時，不僅可以生產(chǎn)出不在內(nèi)部形成氣穴而沒有缺陷的良好鑄件，而且不產(chǎn)生鑄余或熔融金屬的飛濺等，從而可以得到能提供良好的工作環(huán)境的附加優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種冷室型壓鑄方法，將熔融金屬注入冷室內(nèi)，并用柱塞(plunger)對所述熔融金屬進行加壓，并通過冷室的噴射口將所述熔融金屬注入到壓鑄機而制造鑄件，其特征在于，將所述冷室配置成從柱塞向噴射口側(cè)方向觀察時相對于水平面朝向3～8°上方，然后用柱塞加壓而進行鑄造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄方法，其特征在于，所述柱塞加壓時初速為0.3～0.7m/s，終速為2.0～3.0m/s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓鑄方法，用于防止形成容易在冷室(coldchamber)型壓鑄過程中產(chǎn)生的氣穴，特別涉及通過調(diào)整壓鑄的角度和速度，防止在鑄件中形成起缺陷作用的氣穴的方法。本發(fā)明的壓鑄方法是一種冷室型壓鑄方法，將熔融金屬注入冷室內(nèi)，并用柱塞(plunger)對上述熔融金屬進行加壓，并通過冷室的噴射口將上述熔融金屬注入到壓鑄機而制造鑄件，其特征在于，將上述冷室配置成從柱塞向噴射口側(cè)方向看時相對于水平面朝向3～8°上方，然后用柱塞加壓而進行鑄造。
文檔編號B22D17/08GK101091985SQ200710108138
公開日2007年12月26日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者韓晶煥, 趙晟祜 申請人:徐廷玟, 徐廷鎬, 韓晶煥, 趙晟祜