一种可延长增压有效时间的冲头装置以及压铸方法

1.本发明属于压铸方法以及压铸设备技术领域，涉及一种可延长增压有效时间的冲头装置，还涉及一种利用该冲头装置延长增压有效时间的压铸方法。


背景技术：

2.压铸，是一种利用高压强制将金属熔液压入形状复杂的金属模内的一种精密铸造法，经由压铸法所制造出来的铸件，则称为压铸件。与重力铸造等其他铸造方法相比，压铸件的外观轮廓更为清晰，金属的内部组织更为细密，铸件的质量也有显著提高。
3.目前存在一些用于压铸的冲头装置，例如一种申请号为2021 10132676.6的中国发明专利，公开了一种双增压冷室压铸机的挤压压铸方法，双增压冷室压铸机包括卧式压射冲头、立式压射冲头、卧式熔杯、立式熔杯、卧式压射增压系统和立式压射增压系统，卧式压射增压系统能够驱动卧式压射冲头在卧式熔杯中进行压射动作和增压动作，立式压射增压系统驱动能够驱动立式压射冲头在立式熔杯中进行压射动作和增压动作。
4.在压铸生产时，压射室内的金属液由冲头推动进入压铸模具型腔，压铸模具型腔内金属液填充完成后，金属液在模具的强冷作用下快速冷却，并随着温度的降低产生收缩，为了补充因冷却和凝固产生的体积收缩，以及对混入气体进行压缩以获得组织致密的铸件，需要在金属液充型完成时提高压力并使其作用于正在凝固的金属液上，从而使之压实，这段时间称为增压时间，增压时间的大小与铸件壁厚和金属结晶温度有关，有效持压时间需尽量延长。
5.由于现有冲头采用平头结构，当接触的金属液凝固后，冲头向前运动阻力大增，甚至会停止运动，即使压铸设备施加在冲头上的压力很大，也难以有效传递到铸型内正在进行凝固收缩的金属液上，从而影响增压补缩效果。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种可延长增压有效时间的冲头装置，还提出了一种压铸方法。
7.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种可延长增压有效时间的冲头装置，包括：
8.缸体；
9.压射冲头，其包括冲头连杆以及顶块连杆，所述冲头连杆可移动地设置于所述缸体内，所述顶块连杆可移动地设置于所述冲头连杆内；
10.增压组件，其包括第一增压连杆以及第二增压连杆，所述第一增压连杆可移动地设置于所述缸体内，并且所述第一增压连杆可推动所述冲头连杆移动，所述第二增压连杆可移动地设置于所述第一增压连杆内，并且所述第二增压连杆可推动所述顶块连杆移动。
11.较佳的，所述冲头连杆设置有第一活塞，所述第一活塞可移动地封堵于所述缸体内，所述第一增压连杆与所述第一活塞抵触连接，所述顶块连杆设置有第二活塞，所述第二
活塞可移动地封堵于所述冲头连杆内，所述第二增压连杆与所述第二活塞抵触连接。
12.较佳的，所述第一增压连杆设置有第三活塞，所述第三活塞可移动地封堵于所述缸体内，所述第二增压连杆设置有第四活塞，所述第四活塞可移动地封堵于所述第一增压连杆内。
13.较佳的，所述压射冲头还包括冲头顶块以及冲头外环，所述冲头顶块与所述顶块连杆的端部固定连接，所述冲头外环与所述冲头连杆连接。
14.较佳的，还包括压射室，所述冲头连杆可移动地穿设于所述压射室内，并且所述顶块连杆可推动所述冲头顶块伸入所述压射室。
15.较佳的，所述冲头连杆设置有挡环，所述挡环与所述缸体抵触连接，并且所述缸体可通过所述挡环推动所述冲头连杆伸入所述压射室。
16.较佳的，所述冲头连杆以及所述第一增压连杆均设置为管状结构。
17.其次，提供了一种压铸方法，包括冲头装置，还包括步骤如下：
18.s1：根据压铸件的大小，将相应的金属液注入到压射室内；
19.s2：压射冲头以慢压射速度运动，并且压射冲头推动金属液平稳上升，并将压射室内空气排出；
20.s3：待金属液到达内浇口进行铸型充型时，压射冲头以快压射速度运动，将压射室内的金属液快速注入到压铸模具型腔内；
21.s4：当压铸模具充型完成时，通过增压组件提供铸造压力，并对金属液进行增压保压；
22.s5：与压射冲头接触的金属液温度快速降低，首先压射冲头边缘处的金属液开始凝固，压射冲头停止向前运动；由于与压射冲头中心位置接触的金属液比边缘位置的金属液凝固进程相对缓慢一些，压射冲头中心位置设置的冲头顶块会继续向前运动，从压射冲头端面突出一段距离，继续对金属液施加压力；
23.s6：经过设定的冷却时间后，压射冲头回到原位，将压铸模具打开，并将压铸件顶出，获得高质量的压铸件。
24.较佳的，在步骤s2中，压射冲头以0.1-0.3m/s的慢压射速度运动；
25.在步骤s3中，压射冲头以3-5m/s的快压射速度运动；
26.在步骤s4中，增压组件提供的铸造压力为300-500bar。
27.较佳的，在步骤s4中，第一增压连杆通过第一活塞推动冲头连杆移动从而通过冲头外环对金属液增压保压；在步骤s5中，第二增压连杆通过第二活塞推动顶块连杆移动从而使冲头顶块伸出冲头连杆，并继续对金属液施加压力。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
29.1、该冲头装置巧妙的利用了金属液冷却凝固时的规律，先利用冲头连杆进行常规状态下的增压，然后通过顶块连杆对金属液中还未完全凝固的区域进行增加，从而延长了增压的有效时间，有助于对凝固收缩的金属液进行持续补缩，有利于获得致密度更高、机械性能更好的压铸件。
30.2、在增压保压时，第三活塞能够推动第一活塞移动，第四活塞能够推动第二活塞移动，并且还能够保证冲头装置的气密性。
31.3、在增压保压时，冲头连杆能够通过冲头外环对金属液接触并施加压力；顶块连
杆能够推动冲头顶块，冲头顶块能够从冲头连杆内伸出，并穿过冲头外环后继续向前运动，将压力持续作用于正在冷却收缩的金属液上。
32.4、缸体可以通过挡环推动冲头连杆移动，从而带动整个压射冲头顶入压射室内。
33.5、压铸方法通过冲头装置实现两次增压的目的，当压射冲头边缘处的金属液开始凝固时，通过第二增压连杆推动顶块连杆以及冲头顶块继续顶出，从而对还未凝固的金属液继续施加压力，从而提高了增压有效时间，有助于对凝固收缩的金属液进行持续补缩，有利于获得致密度更高、机械性能更好的压铸件。
附图说明
34.图1为本发明的冲头装置的结构示意图。
35.图2为本发明的冲头装置在工作状态示意图。
36.图3为本发明的压铸方法的流程框图。
37.图中，100、缸体；200、压射冲头；210、冲头连杆；220、顶块连杆；230、第一活塞；240、第二活塞；250、冲头顶块；260、冲头外环；270、挡环；300、增压组件；310、第一增压连杆；320、第二增压连杆；330、第三活塞；340、第四活塞；400、压射室； 500、压铸模具；600、压铸件。
具体实施方式
38.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
39.如图1-2所示，一种可延长增压有效时间的冲头装置，包括：缸体100、压射冲头200以及增压组件300；其中，压射冲头200 包括冲头连杆210以及顶块连杆220，所述冲头连杆210可移动地设置于所述缸体100内，所述顶块连杆220可移动地设置于所述冲头连杆210内；增压组件300包括第一增压连杆310以及第二增压连杆320，所述第一增压连杆310可移动地设置于所述缸体100内，并且所述第一增压连杆310可推动所述冲头连杆210 移动，所述第二增压连杆320可移动地设置于所述第一增压连杆 310内，并且所述第二增压连杆320可推动所述顶块连杆220移动。
40.优选的，压射冲头200与增压组件300均可移动地穿设于缸体100内，其中，压射冲头200设置为内外杆结构，增压组件300 也设置为内外杆结构，增压组件300能够对压射冲头200增压，由于压射冲头200包括冲头连杆210以及顶块连杆220，冲头连杆210与顶块连杆220能够一起顶出，顶块连杆220也可以独立顶出，第一增压连杆310可以对冲头连杆210施加压力，第二增压连杆320可以对顶块连杆220施加压力。
41.该冲头装置的工作原理为：增压组件300提供增压所需压力，压射冲头200与金属液接触并施加压力，在增压过程中，第一增压连杆310对冲头连杆210施加压力，从而对金属液进行增压，在增压时，与冲头连杆210端面接触的金属液逐步冷却凝固，其中，边缘区域最先凝固，而中心区域最后凝固，在冲头连杆210 的中心区设置顶块连杆220，由于中心区域金属液最后凝固，第二增压连杆320对顶块连杆220施加压力，顶块连杆220能够推动冲头顶块250继续向前运动，将压力持续作用于正在冷却收缩的金属液上。
42.通过上述的结构，该冲头装置巧妙的利用了金属液冷却凝固时的规律，先利用冲
头连杆210进行常规状态下的增压，然后通过顶块连杆220对金属液中还未完全凝固的区域进行增加，从而延长了增压的有效时间，有助于对凝固收缩的金属液进行持续补缩，有利于获得致密度更高、机械性能更好的压铸件600。
43.这样就克服了现有冲头在金属液凝固后压力难以有效传递到铸型内正在进行凝固收缩的金属液的问题。
44.如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述冲头连杆210 设置有第一活塞230，所述第一活塞230可移动地封堵于所述缸体100内，所述第一增压连杆310与所述第一活塞230抵触连接，所述顶块连杆220设置有第二活塞240，所述第二活塞240可移动地封堵于所述冲头连杆210内，所述第二增压连杆320与所述第二活塞240抵触连接。
45.优选的，第一增压连杆310能够推动第一活塞230从而推动冲头连杆210移动，第二增压连杆320能够推动第二活塞240从而推动顶块连杆220移动，并且通过第一活塞230能够密封住缸体100，通过第二活塞240能够密封住冲头连杆210内的孔体，这样既能够防止冲头连杆210在缸体100内窜动，还能够防止顶块连杆220在冲头连杆210能窜动，并且还能够起到密封作用。
46.如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述第一增压连杆 310设置有第三活塞330，所述第三活塞330可移动地封堵于所述缸体100内，所述第二增压连杆320设置有第四活塞340，所述第四活塞340可移动地封堵于所述第一增压连杆310内。
47.优选的，第三活塞330能够推动第一活塞230移动，第四活塞340能够推动第二活塞240移动，并且第三活塞330能够密封住缸体100，第四活塞340能够密封住第一增压连杆310内的孔体。
48.如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述压射冲头200 还包括冲头顶块250以及冲头外环260，所述冲头顶块250与所述顶块连杆220的端部固定连接，所述冲头外环260与所述冲头连杆210连接。
49.优选的，冲头顶块250以及冲头外环260可以同轴装配在一起，冲头外环260固定于冲头连杆210的端面上，在增压保压时，冲头连杆210能够通过冲头外环260对金属液接触并施加压力；顶块连杆220能够推动冲头顶块250，冲头顶块250能够从冲头连杆210内伸出，并穿过冲头外环260后继续向前运动，将压力持续作用于正在冷却收缩的金属液上。
50.如图1所示，在上述实施方式的基础上，还包括压射室，所述冲头连杆210可移动地穿设于所述压射室内，并且所述顶块连杆220可推动所述冲头顶块250伸入所述压射室400。
51.优选的，冲头连杆210的一端穿设至缸体100内，并且另一端穿设至压射室内，冲头连杆210与顶块连杆220能够一起朝着射压室内移动，顶块连杆220还能够伸出冲头连杆210继续向着射压室内顶出。
52.如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述冲头连杆210 设置有挡环270，所述挡环270与所述缸体100抵触连接，并且所述缸体100可通过所述挡环270推动所述冲头连杆210伸入所述压射室400。
53.优选的，缸体100可以通过挡环270推动冲头连杆210移动，从而带动整个压射冲头200顶入压射室内。
54.如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述冲头连杆210 以及所述第一增压连杆310均设置为管状结构。在增压时，冲头连杆210能带着顶块连杆220一起移动，并且顶块连
的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
69.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
70.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。