專利名稱：制造輕合金制品的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種制造鋁、鋁合金、輕合金等制品的裝置及其方法。
背景技術：
大家知道，通過鑄造來生產鋁、鋁合金、輕合金或類似物的制品，目前采用一種稱作低壓鑄造的鑄造方法，在該方法中，使液體金屬從一增壓熔爐上升通過一液體金屬輸送管道，該輸送管道向上通入一由兩個或多個部分形成的模具中。
一旦閉合的模具的型腔被充注完畢，液體金屬就必須固化，固化過程通常要經歷一段相對較長的時間，這進一步會在液體金屬輸送管道處產生一相對較大的熔渣。
除了因熔渣造成的材料浪費以及由于鑄造在低壓下進行、鑄造產品不具有非常致密的結構之外，這種類型的鑄造還具有鑄造時間長的缺點。
另外有一種類型的鑄造方法，它可以使產品具有尤為致密的結構，這是因為，在鑄造制品的型腔被液體金屬注滿后，模具的構成該型腔的兩個部分通過施壓而閉合在一起，從而實現材料的致密性和顯著的結構均勻性，并且還避免熔渣的形成，實現與鑄造時間相關的好處。
然而，在該方案中，需要提供準確的液體金屬注入量，因而必須有一個用來供給經過計量的材料量的定量單元，這就增大了作業的復雜性。
發明內容
本發明的目標是通過提供這樣一種制造鋁、鋁合金、輕合金等制品的裝置來解決上述問題，該裝置可以獲得結構非常致密的產品，并且沒有熔渣，同時實現固化過程的時間顯著縮短。
另一個目的在于，提供一種不需要用定量單元來將液體金屬導入模具型腔的裝置。
另一個目的在于，提供這樣一種裝置，它以單個鑄造過程，既能獲得具有復雜幾何結構的單個零件，又能獲得多個彼此不同的零件，并且每個受鑄造的零件可獲得準確的注入量。
另一個目的在于，提供這樣一種裝置，其中，在固化過程中，液體金屬由模具的對鑄造進行施壓的一個部分來輸送。
本發明的另一目的在于，提供一種能利用其自身的具體結構特性在使用中提供最大的可靠性和安全性保證的裝置。
本發明的另一目的在于，提供一種基于市場上的普通部件和材料的、容易獲得的裝置，它在經濟性方面具備競爭能力。
以上目標和目的以及將在下面變得清楚的其它目的是通過這樣一種制造鋁、鋁合金、輕合金等制品的裝置來實現的，它包括一下模具部分和至少一個上模具部分，它們與相應的用于模具閉合的壓板相連，以確定待鑄造的產品的輪廓，一在豎直方向呈細長狀的、用于引導從下方的一增壓熔爐升起的液體金屬的管道通入下模具部分，其特點在于，所述下模具部分形成至少一個下型腔，所述下型腔具有至少一個凹形部分，用于通過至少一個相應的入口引入液體金屬，所述入口形成于從所述下模具部分向上突伸的所述管道的上部，所述上模具部分連接有一陽柱塞，所述陽柱塞能夠相對于上模具部分移動，并形成一上型腔部分，所述至少一個上模具部分可以閉合到所述下模具部分上，從而確定待鑄造產品的輪廓，所述陽柱塞用作所述至少一個入口的流量控制元件，其溢流液位確定所述輪廓內的選定的液體金屬量。
裝置所執行的方法包括-閉合所述模具部分，同時將陽柱塞設置在一個高于所述入口的溢流液位的高度；-通過所述入口將液體金屬導入由所述模具部分所形成的輪廓，直到其被完全注滿；-將所述陽柱塞降低至所述入口的溢流液位，直到所述入口被封閉，從而造成所述管道內的液體金屬與所述輪廓內的液體金屬之間清晰的分離；-等鑄料固化，-打開所述模具部分，取出制造產品。
附圖簡述通過以下對本發明較佳的、但非唯一的實施例的詳細描述，本發明的其它的特點和優點將變得更為明了，這些實施例以非限制性實例的方式示于附圖中，其中
圖1和圖6表示本發明一個實施例的裝置，它們分別處于形成公路車輛車輪的中心部分的開始和結束工序中；圖2到圖5表示圖1裝置的一部分，它們處于作業的相應的中間工序中；圖7和圖12表示本發明另一個實施例的裝置，它們分別處于生產公路車輛車輪的開始和結束工序中；圖8到圖11表示圖7裝置的一部分，它處于作業的相應的中間工序中。
具體實施例方式
參見圖1到圖6，本發明第一實施例的制造鋁、鋁合金、輕合金等制品的裝置總的由標號10表示。
裝置10設計用來形成公路車輛的車輪的中心部分11，它包括一下模具部分12和一上模具部分13，它們分別與一下壓板14和一上壓板15相連。
模具部分12和13可以通過上壓板15的移動來接合，從而形成被鑄造的產品的輪廓23。
一豎直的管道16通入下模具部分12，用于引導來自位于下方的一增壓熔爐的液體金屬24，該增壓熔爐以已有技術中公知的方式提供。
下模具部分12形成一下型腔17，該下型腔具有至少一個凹形部分，用于通過多個成形入口18引入液體金屬24，這些入口形成于向上延伸穿過下模具部分12的管道16的上部。
上模具部分13連接有一陽柱塞19，它可以相對于上模具部分13移動，并形成一上型腔21的一部分20。
上模具部分13可以閉合到下模具部分12上，從而確定待鑄造的產品、即公路車輛車輪的中心部分11的輪廓23，陽柱塞19用作入口18的流量控制元件，其溢流液位確定輪廓23內的選定的液體金屬24的量。
如圖1和圖6所示，管道16在其從下模具部分12突伸出的上端16a形成多個沿圓周方向等間距的成形入口18，用于導入液體金屬24，這些入口的下部18a確定溢流液位。
陽柱塞19設置成與管道16基本同軸線，并且在其下部具有一軸向凹陷22，該凹陷的圓柱形壁22a適于通過其設置于入口18的溢流液位處而封閉入口18，使管道16內的液體金屬24與輪廓23內的液體金屬清晰地分離。
有利的是，陽柱塞19在設置于一比入口18的溢流液位低的高度時配合形成被鑄造產品的輪廓23，從而改善了在固化過程中鑄料的給送。
裝置10的各操作工序相繼示于圖1到圖6中。
裝置10所執行的方法包括-閉合模具部分12和13，同時將陽柱塞19設置在一個高于入口18的溢流液位的高度(見圖2)，-通過入口18將液體金屬24導入由模具部分12和13所形成的輪廓23，直到其被完全注滿，-將陽柱塞19降低至諸入口18的溢流液位，直到它們被封閉，從而造成管道16內的液體金屬與輪廓23內的液體金屬之間清晰的分離(見圖5)，-進一步降低陽柱塞19，直到獲得被鑄造產品的所需輪廓23，-等鑄料固化，-打開模具部分12和13，取出鑄造產品。
在圖1和圖6中，入口18的溢流液位是設置在一個高于輪廓23的最高點的位置，在這種情況下，將液體金屬24導入輪廓23的工序包括-使液體金屬24從增壓熔爐通過管道16上升到一個高于溢流液位的高度，直到輪廓23被完全注滿(見圖3)，然后，-降低管道16的液體金屬24的液位(見圖4)。
陽柱塞19可改善固化過程中鑄料的給送。
實際上可以這么說，陽柱塞19在固化過程中用作被鑄造產品的液體金屬的“給送器”，即使在入口18封閉之后也是如此。
這是因為，在被鑄造產品的固化過程中，在封閉入口18后進一步降低陽柱塞19的工序中，陽柱塞對產品、尤其是在其內周邊區域上施加一個非常高的壓力(約為1200kg/cm2)，因而能夠使該區域內的、一接觸模具的中心部分就開始固化的金屬保持流動性，并將其“推”到液體金屬較難到達的、最遠的周邊區域。
以這種方式，通過陽柱塞所施加的高壓，鑄造產品的結構變得更為致密，并通過液體金屬正確的分布，產品的各部分也較為均勻。
參見圖7到圖12，本發明第二實施例的制造鋁、鋁合金、輕合金等制品的裝置總的由標號110表示。
裝置110設計成用來生產公路車輛的完整車輪111，它包括一下模具部分112、一上模具部分113和側向模具部分114，它們與相應的壓板相連，這些壓板總的由標號115表示。
模具部分112、113和114可以通過壓板115的移動而彼此配合，從而限定被鑄造的產品的輪廓123。
一在豎直方向上呈細長狀的管道116通入下模具部分112，以引導來自位于下方的一增壓熔爐的液體金屬124，為簡化起見，該增壓熔爐沒有示出。
下模具部分112形成一下型腔117，該下型腔具有至少一個凹形部分，用于將液體金屬124引導通過多個成形入口118，這些入口形成于向上延伸穿過下模具部分112的管道116的上部。
上模具部分113連接有一陽柱塞119，它可以相對于上模具部分113移動，并形成一上型腔121的一部分120。
上模具部分113和側向模具部分114可以閉合到下模具部分112上，從而確定待鑄造的產品、即車輪111的輪廓123，陽柱塞119用作入口118的流量控制元件，其溢流液位確定輪廓123內的所需的液體金屬124的量。
如圖7到圖12所示，管道116在其從下模具部分112突伸出的上端116a形成多個沿圓周方向等間距的成形入口118，用于導入液體金屬124，這些入口的下部118a確定溢流液位。
陽柱塞119設置成與管道116基本同軸線，并且在其下部具有一軸向凹陷122，該凹陷的圓柱形壁122a適于通過設置于入口118的溢流液位處而封閉入口118，使管道116內的液體金屬124與輪廓123內的液體金屬清晰地分離。
有利的是，陽柱塞119在設置于一比入口118的溢流液位低的高度時配合形成被鑄造產品的輪廓123，從而改善了在固化過程中鑄料的給送。
裝置110的各操作工序相繼示于圖7到圖12中。
裝置10所執行的方法包括-閉合模具部分112、113和114，使陽柱塞119設置在一個高于入口118的溢流液位的高度(見圖8)，-通過入口118將液體金屬124導入由模具部分112、113和114所形成的輪廓123，直到其被完全注滿，-將陽柱塞19降低至入口118的溢流液位，直到它們閉合，從而造成管道16內的液體金屬124與輪廓123內的液體金屬之間清晰的分離(見圖10)，-進一步降低陽柱塞119，直到獲得被鑄造產品的所需輪廓123，-等鑄料固化，-打開模具部分112、113和114，取出鑄造產品。
在圖7到圖12中，入口118的溢流液位是設置在一個高于輪廓123的最高點的位置，在這種情況下，將液體金屬124導入輪廓123的工序包括-使液體金屬124從增壓熔爐通過管道116上升到一個高于溢流液位的高度，直到輪廓123被完全注滿(見圖9)，-保持液體金屬124在壓力之下。
因此，在這種情況下，為了完全注滿輪廓123，必須在壓力之下給送液體金屬124。
一旦輪廓123被注滿，將陽柱塞119降低，直到封閉入口118(見圖10)。
因此，在圖7到圖12所示的情況下，于進一步降低陽柱塞119的工序之后，必須進行這樣的工序，該工序包括-卸去增壓熔爐的壓力，以便隨后降低管道116中的液體金屬124的液位(見附圖11)。
在這種情況下，與前一實施例的情況一樣，陽柱塞119也可改善固化過程中鑄料的給送，這是因為，陽柱塞對產品、尤其是在其內周邊區域上施加一個非常高的壓力(約為1200kg/cm2)，因而能夠使該區域內的、一接觸模具的中心部分就開始固化的金屬保持流動性，并將其“推”到液體金屬較難到達的、最遠的周邊區域。
通過陽柱塞所施加的高壓，鑄造產品的結構變得更為致密，并通過液體金屬正確的分布，產品的各部分也較為均勻。
有利的是，下模具部分中可以有多個下型腔，它們圍繞入口管道沿圓周方向均勻分布。
而且，在這種情況下，下型腔具有凹形部分，它們所能引導的液體金屬的量直接隨它們的幾何結構而變化，因此，通過引導液體金屬、并利用增壓熔爐所施加的壓力使其上升通過管道，可以給凹形區域充注實際上已經被計量的液體金屬。
在任何情況下，都可以提供液位傳感器25，以使液體金屬24停止上升，或者，可以預設時間和施加于液體金屬的壓力，以實現所述液體金屬受計量的溢流。
在這方面，尤其是對于圖1到圖6所示的情況，可以在將液體金屬24導入下型腔17之前提供一個預定量工序，該工序包括使按照預設要求進行計量的一定量的液體金屬24從增壓熔爐上升通過供給管道16。
本發明的一個重要的特點在于，當入口18/118被陽柱塞19/119封閉時，在輪廓23/123內的液體金屬24/124與管道16/116之間獲得一清晰的分離，從而可以使管道16/116中的液體金屬24/124的液位再次下降，最好是在一加熱的區域。
陽柱塞19/119的移動對液體金屬24/124施加壓力，從而使所述金屬變得致密，并因此獲得具有顯著的結構均勻性和提高的機械強度的零件。
因此，本發明的裝置可為一或多個待制造產品的由模具部分所限定的輪廓內實現正確的液體金屬定量。
從以上描述可以清楚，本發明可實現預期的目標和目的，尤其需要強調的是，陽柱塞實際上提供了一流量控制元件，它可關閉與引導液體金屬的管道的連接通道，避免形成熔渣，并進一步對固化中的液體金屬施加壓力，這有助于獲得具有高結構和機械特性的產品，同時固化時間縮短。
本發明很容易進行許多修改和變型，所有這些均在所附權利要求書的范圍之內。
而且，所有的技術細節可以由其它技術上等效的部分代替。
實際上，所使用的材料以及可能的形狀和尺寸，都可以根據需要來選擇。
作為本申請的優先權基礎的意大利專利申請第PD2002A000167號的揭示內容，援引在此供參考。
權利要求
1.一種制造鋁、鋁合金、輕合金等制品的裝置，它包括一下模具部分(12)和至少一個上模具部分(13)，它們與相應的用于模具閉合的壓板(14，15)相連，以確定待鑄造的產品的輪廓(23)，一在豎直方向呈細長狀的、用于引導從下方的一增壓熔爐升起的液體金屬(24)的管道(16)通入所述下模具部分(12)，其特征在于，所述下模具部分(12)形成至少一個下型腔(17)，所述下型腔具有至少一個凹形部分，用于通過至少一個相應的入口(18)引入液體金屬(24)，所述入口形成于從所述下模具部分(12)向上突伸的所述管道(16)的上部，所述上模具部分連接有一陽柱塞(19)，所述陽柱塞(19)能夠相對于所述上模具部分(12)移動，并形成一上型腔部分(20)，所述至少一個上模具部分(13)可以閉合到所述下模具部分(12)上，從而確定待鑄造產品的輪廓(23)，所述陽柱塞(19)用作對于所述至少一個入口(18)的流量控制元件，其溢流液位確定所述輪廓(23)內的選定的液體金屬(24)的量。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述管道(16)在其從所述下模具部分(12)向上突伸出的上端(16a)形成多個成形入口(18)，用于將液體金屬(24)導入一或多個型腔(17)，所述入口(18)的下部(18a)限定相應的溢流液位。
3.如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于，所述陽柱塞(19)設置成與所述管道(16)基本同軸線，并且在其下部具有一軸向凹陷(22)，所述凹陷(22)的圓柱形壁(22a)適于通過設置于溢流液位處而封閉所述入口(18)，使所述管道(16)內的液體金屬(24)與所述輪廓(23)內的液體金屬清晰地分離。
4.如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于，所述陽柱塞(19)在設置于一比所述入口(18)的溢流液位低的高度時配合形成被鑄造產品的輪廓(23)。
5.如前述任一項權利要求所述的裝置所執行的制造鋁、鋁合金、輕合金等制品的方法，它包括-閉合所述模具部分(12，13)，同時將陽柱塞(19)設置在一個高于所述入口(18)的溢流液位的高度；-通過所述入口(18)將液體金屬(24)導入由所述模具部分(12，13)所形成的輪廓(23)，直到其被完全注滿；-將所述陽柱塞(19)降低至所述入口(19)的溢流液位，直到它們被封閉，從而造成所述管道(16)內的液體金屬與所述輪廓(23)內的液體金屬之間清晰的分離；-等鑄料固化，-打開所述模具部分(12，13)，取出鑄造產品。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，它在將所述陽柱塞(19)降低至所述入口(18)的溢流液位的工序之后包括這樣的工序進一步降低所述陽柱塞(19)，直到獲得被鑄造產品的所需的形狀。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，在將所述入口(18)的溢流液位設置在一個高于所述輪廓的最高點的位置的同時將液體金屬導入所述型腔(17)的所述工序包括-使液體金屬從所述增壓熔爐通過所述管道(16)上升到一個高于溢流液位的高度，直到所述輪廓(23)被完全注滿，-降低所述管道(16)的液體金屬的液位。
8.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，在將所述入口的溢流液位設置在一個低于所述輪廓(23)的最高點的位置的同時將液體金屬導入所述型腔(17)的所述工序包括-使液體金屬從所述增壓熔爐通過所述管道(16)上升到一個高于所述溢流液位的高度，直到所述輪廓被完全注滿，-保持所述液體金屬在壓力下。
9.如權利要求6到8的任一項所述的方法，其特征在于，它在進一步降低所述陽柱塞(19)直到獲得被鑄造產品的所需形狀的工序之后包括這樣一個工序，該工序包括-卸去來自所述增壓熔爐的壓力，-降低所述管道(16)中的液體金屬的液位。
10.如前述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，它在將液體金屬導入所述型腔(17)之前包括一個預定量工序，該工序包括-使按照預設要求進行計量的一定量的液體金屬(24)從所述增壓熔爐上升通過所述管道(16)。
全文摘要
一種制造鋁、鋁合金、輕合金等制品的裝置和方法，該裝置包括一下模具部分(12)和至少一個上模具部分(13)，它們與相應的用于模具閉合的壓板(14，15)相連，以閉合確定待鑄造的產品的輪廓，一在豎直方向呈細長狀的、用于引導從下方的一增壓熔爐升起的液體金屬(24)的管道(16)通入所述下模具部分(12)，所述下模具部分(12)形成至少一個下型腔(17)，所述下型腔具有至少一個凹形部分，用于通過至少一個相應的入口(18)引入液體金屬(24)，所述入口形成于所述管道(16)的上部，所述上模具部分連接有一可相對于其移動的陽柱塞(19)。
文檔編號B22D18/04GK1863627SQ03814494
公開日2006年11月15日 申請日期2003年6月6日 優先權日2002年6月21日
發明者C·弗魯拉 申請人:Bbs-麗伐股份公司