專利名稱：壓鑄流動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于合金壓鑄的改進(jìn)的合金流動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在多個近來的專利申請中，我們披露了關(guān)于利用被稱為可控擴展端口(或CEP)的合金壓鑄的發(fā)明。這些申請包括關(guān)于鎂合金壓鑄的PCT/AU98/00987和關(guān)于鋁合金壓鑄的PCT/01/01058。它們還包括其他的申請PCT/AU01/00595和PCT/AU01/01290以及都于2001年8月23日提出的澳大利亞臨時申請PR7214、PR7215、PR7216、PR7217和PR7218。這些其他的申請分別涉及鎂、鋁和其他可壓鑄的合金的壓鑄以及用于這些合金壓鑄的裝置和設(shè)備。
如上所述，CEP用于上述專利申請的本發(fā)明中。CEP是合金流動路徑的一個較短部分，從CEP的入口端到出口端橫截面積增大，以使流過CEP的合金在其出口端的流速遠(yuǎn)低于其入口端的流速。流速減小是這樣的，即，在其流過CEP時，合金經(jīng)歷狀態(tài)變化。即，對于從加壓供給源接收到CEP的入口端的熔融合金，從入口端到出口端處流速減小以使合金狀態(tài)從入口端處的熔融態(tài)變化到出口端處的半固態(tài)或者觸變態(tài)。
在其從出口端流出并基本上流經(jīng)與流動路徑連通的型腔時，合金最好被保持在半固態(tài)或者觸變態(tài)。合金在型腔中足夠快速地凝固并且從型腔回到CEP，所生產(chǎn)的鑄件的特征在于，一種在次生相基質(zhì)中具有細(xì)的球狀或者圓形的退化枝狀初生顆粒的微觀結(jié)構(gòu)。通過足夠快速地凝固回到CEP中，在CEP中凝固的合金具有類似的相關(guān)微觀結(jié)構(gòu)，但其表現(xiàn)在CEP中橫向(即，相對于合金流過CEP的方向的橫向)延伸的細(xì)的條紋或者條帶。條紋或者條帶是合金在其流過CEP時產(chǎn)生的強烈的壓力波的反映。這些壓力波在產(chǎn)生從熔融狀態(tài)到半固態(tài)或者觸變態(tài)的合金狀態(tài)變化中導(dǎo)致退化枝狀初生顆粒的形成。強烈的壓力波還導(dǎo)致合金元素基于密度分離，這由條紋或者條帶來證明，但也由諸如以略微衰減的正弦形式在初生顆粒中的元素徑向分離證明。
在上述專利申請的發(fā)明中使用CEP具有許多實際優(yōu)點。其中一個基本的優(yōu)點是上述的微觀結(jié)構(gòu)。初生顆粒的尺寸可小于40微米，諸如大約10微米或者更小。該細(xì)的初生相和細(xì)的次生相基質(zhì)特別對于組件的物理性能，諸如拉伸性能、斷裂韌性和硬度是有益的。
在這些發(fā)明中使用CEP的另一個優(yōu)點是，可大大節(jié)省成本。節(jié)省成本部分是由于用以達(dá)到給定的產(chǎn)品重量的合金澆注的噸數(shù)遠(yuǎn)小于目前實踐中對于相同的產(chǎn)品重量所用的合金澆注噸數(shù)所導(dǎo)致的。目前實踐中的澆道系統(tǒng)相對于那些發(fā)明的金屬流動系統(tǒng)是較大的以使目前實踐中所用的供給系統(tǒng)中的凝固金屬的體積和重量相對于鑄件的體積和重量是較大的，因此需要較高的合金澆注的噸數(shù)來達(dá)到相同的產(chǎn)品重量。另外，隨著合金澆注的噸數(shù)的減小，合金損耗的噸數(shù)也相應(yīng)地減小。另外，這些發(fā)明有助于在比目前實踐中小的設(shè)備上生產(chǎn)給定的鑄件。另外，對于給定的鑄件，在這些發(fā)明中使用CEP能夠在入口相對于型腔的位置選擇方面比目前實踐中有限的選擇具有更大的靈活性。
一般地，上述專利申請的發(fā)明的CEP增加能夠生產(chǎn)的鑄件的形狀和尺寸的范圍。在利用直接注入充填型腔的情況下，其中入口相對于型腔的位置是合金從其向外流到型腔的周圍區(qū)域的位置，這是適用的。事實上，CEP的使用增加了對于許多鑄件使用直接注入的可能性。但是，鑄件的形狀和尺寸的范圍的增加也適用于這樣的情況下，即，利用間接或者邊緣供給充填型腔的情況，其中入口相對于型腔的位置是合金從其流過型腔接著外圍流動或者僅外圍流動以充填型腔的位置。
存在這樣的情況，盡管利用CEP具有優(yōu)點，但在獲得上述專利申請的發(fā)明的最佳益處時會遇到困難。這些困難可能從沒有在整個鑄件上完全達(dá)到所需的微觀結(jié)構(gòu)明顯地看出，例如由于一些鑄件的型腔的幾何形狀而導(dǎo)致合金流動的回壓不足或者冷卻不充分，從而會帶來上面的問題。通常，在生產(chǎn)小尺寸和/或較薄的或者具有較薄部分的鑄件中采用間接或者邊緣供給的布置形式會遇到困難。對于這些鑄件，難以控制型腔內(nèi)的合金流速，由于這個原因以及小的型腔體積，型腔充填時間是很短的。另外，盡管型腔體積小并且導(dǎo)致合金較快速地在型腔內(nèi)凝固，但型腔的體積與金屬流動系統(tǒng)中的合金體積的比值較低可能導(dǎo)致沿著流動系統(tǒng)的流動路徑從型腔返回的凝固速度不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種至少能夠降低上述困難的嚴(yán)重性的用于諸如利用熱室或者冷室壓鑄機進(jìn)行合金壓鑄中的改進(jìn)的合金流動系統(tǒng)。至少在優(yōu)選形式中，本發(fā)明的改進(jìn)系統(tǒng)能夠使這些困難基本上被克服，從而增大利用CEP以最佳的優(yōu)點生產(chǎn)的鑄件的范圍。
根據(jù)用于生產(chǎn)一種給定鑄件的型腔的尺寸和形狀，一種包括在上述專利申請的發(fā)明中的CEP的金屬流動系統(tǒng)可具有與型腔直接連通的CEP的出口端。事實上，對于在那些發(fā)明中的型腔中與CEP連通的區(qū)域的形式，型腔的該區(qū)域可限定CEP的長度的至少一個出口端部。但是，在另一種可選擇的布置中，那些發(fā)明的流動系統(tǒng)通過副澆道與型腔連通以使流出CEP出口端的合金在流入型腔之前流過副澆道。在CEP的出口端直接通向型腔的情況下，副澆道不對在金屬流動系統(tǒng)中流動的合金提供限制。即，副澆道在其整個長度上具有基本上均勻的但不小于CEP的出口端的橫截面積的橫截面積，同時在副澆道的出口端沒有閘道或者類似的結(jié)構(gòu)。
其中副澆道在CEP的出口端和型腔之間的金屬流動系統(tǒng)的另一種可選擇的形式通常用于間接或者邊緣供給型腔的布置中。本發(fā)明應(yīng)用的范圍主要在于間接或者邊緣供給。
本發(fā)明所涉及的金屬流動系統(tǒng)限定一個金屬流動路徑，利用金屬流動路徑使得可從合金加壓源接收的合金能夠流入到型腔中。流動路徑的第一部分包括澆道和CEP，CEP在澆道的出口端處具有較小的入口端。流動路徑長度中從CEP的出口端到流動路徑與型腔連通的位置處的第二部分具有能夠使合金的流速從CEP的出口端處的水平逐漸減小的形狀。流速的減小是這樣的，即，在流動路徑與型腔連通的位置處，合金流速處于大大低于CEP的出口處的水平的水平以適應(yīng)型腔的尺寸和形狀，從而使得由CEP產(chǎn)生的達(dá)到半固態(tài)或者觸變態(tài)的合金變化在型腔的基本上整個充填過程中得到保持，并且接著使得合金能夠在型腔中和沿著流動路徑朝向CEP返回經(jīng)歷快速凝固。
這樣，本發(fā)明提供一種用于利用具有熔融合金加壓源和限定至少一個型腔的模型的機器進(jìn)行高壓壓鑄的金屬流動系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)限定一個金屬流動路徑，利用金屬流動路徑使得從加壓源接收的合金能夠流入到型腔中，其中(a)流動路徑的長度的第一部分包括澆道和可控擴展端口(CEP)，可控擴展端口(CEP)的橫截面積在合金流過的方向上從在澆道的出口端的CEP入口端到CEP的出口端增大；以及(b)從CEP的出口端形成流動路徑的長度的第二部分的CEP出口模塊(CEM)；以及其中CEP的橫截面積的增大是這樣的，即，在CEP入口端處以足夠的流速被接收的熔融合金經(jīng)歷在其流過CEP過程中的流速降低，從而使得合金從熔融態(tài)變化到半固態(tài)，以及其中CEM具有控制合金流動的形狀以使合金流速從CEP的出口端的水平逐漸降低并且在流動路徑與型腔連通的位置處使得合金流速處于大大低于CEP的出口處的水平的水平，從而使得在CEP中產(chǎn)生的狀態(tài)變化在型腔的基本上整個充填過程中得到保持，并且使得合金能夠在型腔中和沿著流動路徑朝向CEP返回經(jīng)歷快速凝固。
本發(fā)明還提供一種利用具有熔融合金加壓源和限定至少一個型腔的模型的高壓壓鑄機生產(chǎn)合金鑄件的方法，其中合金沿著一個流動路徑從所述源流到型腔，其中(a)在流動路徑的第一部分中，使得合金流過可控擴展端口(CEP)，可控擴展端口(CEP)的橫截面積在CEP的入口端和出口端之間增大，從而使得合金經(jīng)歷流動橫截面積增大并且導(dǎo)致流速從入口端的初始足夠的流速減小，從而導(dǎo)致合金從從熔融態(tài)變化到半固態(tài)；以及
(b)控制合金在第一部分和型腔之間的流動路徑的第二部分中流動，從而使得流速從CEP的出口端處的水平逐漸減小到流動路徑與型腔連通的流速，該流速處于大大低于CEP的出口處的水平的水平；以使在CEP中產(chǎn)生的狀態(tài)變化在型腔的基本上整個充填過程中得到保持。
如上所述，流動路徑的第二部分使合金流速減小到CEP的出口端處的流速水平以下。流動路徑的第二部分這里被簡稱為“CEP出口模塊”或者“CEM”。
在CEM中達(dá)到流速逐漸降低確保在流動路徑與型腔連通的位置處的適合的流速。該流速是這樣的，即，在型腔中，合金不能在很大程度上甚至完全不能返回到液態(tài)。在型腔中，流速可進(jìn)一步降低。但是，在該位置處的速度是這樣的，即，即使流速趨于在型腔中增大，無論在整個型腔中流動或者在局部區(qū)域流動，流速增大都不能達(dá)到可使合金在很大程度上返回液態(tài)的水平。
本發(fā)明的金屬流動系統(tǒng)的布置最好是這樣的，即，在其從CEP流動和流出CEP過程中，合金保持基本上相干的移動前沿。即，在沿著CEM前進(jìn)過程中，前沿保持基本上與流動方向正交或者能夠擴展以沿著基本上與徑向分叉流動方向相切的方向前進(jìn)?；旧舷喔傻囊苿忧把剡€能夠通過使合金流過整個型腔來保持。根據(jù)型腔的形狀，前沿也可保持與流動方向正交或者它在前進(jìn)到型腔的邊遠(yuǎn)區(qū)域的過程中可擴展以沿著基本上與徑向分叉流動方向相切的方向前進(jìn)。
如上所述，上述專利申請的本發(fā)明的一些合金流動系統(tǒng)具有副澆道，在一些方面，這與本發(fā)明的CEM類似。但是，這樣的副澆道不能使低于在CEP的出口端的流速水平的合金流速大大減小。另外，本發(fā)明的系統(tǒng)的CEM通常具有大于那些發(fā)明的副澆道所需的流動長度。
本發(fā)明的系統(tǒng)中的CEM可采用多種形式。在第一形式中，CEM限定或者包括寬度遠(yuǎn)大于深度并且橫截面積大于CEP的出口端的面積的通道。所述通道的寬度可超過其深度至少一個數(shù)量級。所述通道是這樣的，即，它能夠使從CEP流入其中的合金徑向擴展，從而經(jīng)歷流速的減小。所述通道的橫截面積可在合金流動的方向上增大以使得合金流速進(jìn)一步減小。
在該第一種形式中，所述通道可基本上是平的，或者如果適于給定鑄件的型腔，它可在其寬度上是彎曲的。但是，或者它可具有鋸齒形或者波紋狀構(gòu)造以在其寬度上限定峰和溝，略微與冷卻通風(fēng)口的一些形狀類似。通道的橫截面積可是增大的，這是由于通道的寬度和深度中的一個沿著其長度可是恒定的，另一個逐漸增大，最好是均勻地。但是，如果需要的話，寬度和深度中的每一個可在合金流動的方向上增大。對于鋸齒形或者波紋狀構(gòu)造，通常僅寬度增大即可，盡管該形狀具有使CEP出口端和流動路徑與型腔連通的位置之間的給定間隔的流動長度達(dá)到最大的優(yōu)點。
對于第一種形式，其中限定了寬度遠(yuǎn)大于深度的通道，該布置通常是這樣的，即，合金流動路徑通過寬度遠(yuǎn)大于深度的開口與型腔連通。這特別適用于利用間接或者邊緣供給的方式充填型腔的情況，特別是當(dāng)型腔用于生產(chǎn)薄鑄件時。
在第二種形式中，所述CEM限定或者包括寬度和深度尺寸為同一量級并且橫截面積在合金在其中流動的方向上逐漸增大的通道。這種形狀在具有逐漸增大的橫截面積的情況下，還在流動路徑與型腔連通的位置處提供所需的低流速。
對于型腔在流動路徑與型腔連通的位置處的形狀，CEM的第二形式的通道可在其遠(yuǎn)離CEP的端部處開口，并且開口端限定該位置。但是，最好該位置是由沿著通道的一側(cè)延伸的細(xì)長開口限定的。在該優(yōu)選的布置中，所述通道可沿著型腔的側(cè)邊從CEP基本上線性延伸，并且細(xì)長開口沿著通道鄰近型腔邊緣的一側(cè)。但是，最好，通道是彎曲的以有助于其具有適合的長度，從而在通道中提供遠(yuǎn)離沿著型腔的側(cè)邊緣延伸的CEP的一個端部。特別是對于通道的這樣的彎曲形狀，流動路徑在合金流動方向上在CEP后可分叉以提供至少兩個通道，每一個通道具有這樣的帶所述細(xì)長開口的端部。在分叉布置中，每一個通道的開口可在型腔的一個公共邊緣或者相應(yīng)邊緣處提供與型腔連通。在兩個彎曲的通道在公共邊緣處與型腔連通的情況下，每一個通道CEP的端部可在相互保持較短的距離處終止，以使它們的側(cè)開口沿著型腔的公共邊緣縱向間隔。但是，在另一個備選的布置中，兩個通道可在它們的端部處匯合，從而形成閉環(huán)的相應(yīng)的臂，在開口再次可被隔開的情況下，或者它們可形成每一個臂共用的單一細(xì)長開口。
在本發(fā)明的金屬流動系統(tǒng)的CEM中合金流速逐漸減小以及導(dǎo)致這種減小的第二部分的橫截面積的逐漸增大可是連續(xù)的。另外，速度的逐漸減小和面積的逐漸增大沿著第二部分的至少一段可基本上是均勻的或者可是逐步的。上述的CEM的第一和第二種形式適于提供由橫截面積連續(xù)增大而形成的速度連續(xù)減小，諸如沿著第二部分的長度的至少大部分。
在第三種形式中，提供流速的逐步降低，CEM包括從CEP接收的合金流入其中的腔，并且該腔實現(xiàn)合金流速的逐步減小。CEP可直接與腔連通，或者利用在CEP出口端和腔之間的通道連通。該通道具有至少等于CEP出口端并且在CEP和腔之間可以是均勻的橫截面積。但是，或者，所述通道的橫截面積可從CEP到腔是增大的以在腔中達(dá)到逐步減小之前提供合金流速的逐漸減小。
在第三種形式中，CEM包括在腔和型腔之間提供連通并且具有至少基本上保持在腔中所達(dá)到的流速水平的形狀的通道裝置。該連通的通道裝置可具有與上述的CEM的第一種形式類似的形狀，同時它可具有基本均勻或者略微增大的橫截面?；蛘撸撏ǖ姥b置可包括至少一個通道，但最好至少兩個通道，與上述的CEM的第二種形式類似，但不同的是，如果需要的話，這樣的通道或者每一個這樣的通道可具有基本上均勻的橫截面。
第三形式的腔可具有多種適合的形狀。在一種適合的布置中，它可具有環(huán)形盤狀。該布置適用于所述連通裝置是至少一個通道的情況下。對于這種布置，在連通裝置包括至少兩個通道的情況下，通道可與公共的型腔或者相應(yīng)的型腔連通。
第三種形式的CEM的連通裝置的至少一個通道可在通道的一個端部開口處或者在參照第二種形式描述的細(xì)長側(cè)開口處與型腔相通。
在本發(fā)明的每一個形式中，CEM最好平行于限定型腔的模型的分型面。流動路徑的第一部分可是類似地設(shè)置以使其澆道和CEP也平行于該平面，并且從通過一個模型部分延伸到該平面的澆口或者澆道部分接收合金?；蛘撸鲃勇窂降牡谝徊糠挚纱┻^這樣的模型部分，并且CEP的出口端在分型面處或者靠近該分型面。
如上所述，用于達(dá)到所需的從熔融態(tài)到半固態(tài)或者觸變態(tài)的合金變化的流速在上述專利申請中被詳細(xì)描述。但是，對于鎂合金，在CEP入口端處的流速通常大于60m/s，最好為140至165m/s。對于鋁合金，入口端處的流速通常大于40m/s，例如為80至120m/s。對于其他能夠被轉(zhuǎn)變到半固態(tài)或者觸變態(tài)的合金，諸如鋅和銅合金，CEP入口端流速通常與鋁合金類似，但可隨著各種合金的獨特性能而改變。在CEP中實現(xiàn)的流速減小通常是這樣的，即，使CEP出口端達(dá)到的流速為入口端流速的50至80％，諸如65至75％。
低于在CEP的出口端處達(dá)到的流速的在本發(fā)明的系統(tǒng)的CEM中達(dá)到的流速減小將隨著被生產(chǎn)的鑄件的尺寸和形狀而改變。但是，通常，CEM減小流速以使一個型腔中的流速為CEP出口端流速的20至65％。根據(jù)型腔形狀，流速可在其中至少一些區(qū)域中增大，盡管通常最好使合金流速在整個型腔中進(jìn)一步降低。當(dāng)流速在型腔中的至少一些區(qū)域中增大時，最好使得增加量不大于CEP出口端流速的75％。
本發(fā)明以上描述參照一個型腔。但是，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可用于多個型腔的鑄型。在這樣的情況下，由本發(fā)明系統(tǒng)限定的CEM可分開或者延伸以提供到達(dá)公共型腔或者至少兩個型腔中的每一個的單獨流動。事實上，如這里參照附圖所述的，從一個公共的CEP提供這樣的單獨流動通常有助于合金流速的所需減小量的實現(xiàn)。


為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)將參照附圖進(jìn)行描述，在附圖中圖1是在固定和可動模型部分鑄件的分型面上得到的一種兩腔模型布置的示意圖，其中示出了本發(fā)明的第一實施例；
圖2是沿著圖1的線II得到的放大截面圖；圖3是與圖1類似的示意圖，但示出了具有單一型腔的本發(fā)明的第二實施例；圖4是圖3的布置的側(cè)視圖；圖5與圖4類似，但示出了第二實施例的第一變型；圖6與圖4類似，但示出了第二實施例的第二變型；圖7與圖3類似，但示出了本發(fā)明的第三實施例；圖8是圖7的布置的側(cè)視圖；圖9是與圖1類似的示意圖，但示出了本發(fā)明的第四實施例；圖10是沿著圖9的線X-X得到的部分截面圖；圖11與圖3類似，但示出了本發(fā)明的第五實施例；圖12是沿著圖1的線XII-XII得到的部分截面圖；圖13與圖11類似，但示出了本發(fā)明的第五實施例的第一變型；圖14與圖11類似，但示出了本發(fā)明的第五實施例的第二變型；圖15是沿著圖14的線XV-XV得到的部分截面圖；圖16與圖3類似，但示出了本發(fā)明的第六實施例；圖17是圖16的布置的側(cè)視圖；圖18與圖17類似，但示出了第六實施例的一個變型；圖19是利用本發(fā)明第七實施例生產(chǎn)的鑄件的平面圖；圖20是第七實施例的一部分的平面示意圖；以及圖21是圖20的布置的側(cè)視圖。
具體實施例方式
參見圖1和2，其中示出了兩個型腔10和11，兩個型腔10和11是由固定半膜12和可動半膜13限定的并且都用于在高壓鑄機(未示出)中產(chǎn)生相應(yīng)的鑄件。每一個型腔10和11用于從機器的熔融合金加壓供給源接收合金，利用根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的公共合金供給系統(tǒng)14使合金到達(dá)每一個型腔。該實施例是上述本發(fā)明的第一種形式所涉及的一個實施例。
合金供給系統(tǒng)14限定具有由噴嘴16限定的第一部分(如在圖2中詳細(xì)示出)和第二部分18(被稱為如前面所述的CEM)的合金流動路徑，第二部分18在每一個型腔之間延伸并且橫穿噴嘴16的出口端。
概括地，噴嘴16根據(jù)上述專利申請PCT/AU01/01290的發(fā)明。如圖2中所示，噴嘴16包括細(xì)長環(huán)形殼體20，金屬流動路徑的第一部分通過細(xì)長環(huán)形殼體20限定一個孔，所述孔包括澆道22和在澆道22的出口端處的CEP24。殼體20具有整潔地接收在固定半模12的插入件26中的出口端，而其入口端抵靠壓板29的接頭28。在殼體20周圍具有電阻線圈30和外部線圈30以及絕緣層32。另外，在絕緣層32和插入件26之間提供絕緣間隙34，除了殼體20中以金屬對金屬的形式接觸插入件24的出口端處具有短的距離以外，同時間隙34也在絕緣層32和接頭28之間延伸。如在PCT/AU01/01290中所披露的，線圈30和絕緣層32能夠?qū)んw20的熱能級和合金流過澆道22和CEP24的溫度提供控制。
在噴嘴16的布置中，澆道22在其整個長度上具有恒定的橫截面，除了在其向下漸縮到CEP24的入口端24a的橫截面的出口端處具有短的距離外。CEP24的橫截面其入口端24a均勻增大到其出口端24b。該布置是這樣的，即，在將熔融合金供給到澆道22的入口端22a時以由機器設(shè)定的金屬流速，合金在CEP24的入口端24a處達(dá)到適合的較高流速，并且在CEP24的出口端24b處達(dá)到適合的較低流速。適合的流速是這樣的，即，在CEP24中的合金中產(chǎn)生強烈的壓力波以使合金經(jīng)歷從液態(tài)到半固態(tài)或者觸變態(tài)的狀態(tài)變化。適合的流速隨著所涉及的合金而變化，并且盡管它們在上述專利申請中被詳細(xì)描述，但這里后面也將對它們進(jìn)行描述。
在所示的布置中，殼體20的孔在很短的端部35上擴張，超出CEP24的出口端24b。這可為金屬流動路徑的CEM18提供過渡，例如CEM18用于相對于其在CEP24的端部24b處的水平進(jìn)一步降低合金的流速?；蛘撸瑪U張的端部35可與擴張錐配合，諸如參照圖3和圖4所述的，在這種情況下，擴張的端部35可使得合金流速大大減小。
合金流動路徑的CEM18由淺的矩形通道36限定在殼體20的孔開口的中心中。通道36是由半模12和13限定的，并且在半模12和13之間具有平行于分型面P-P的寬度和長度尺寸。這樣，通道36垂直于噴嘴16。
通道36將合金流提供到每一個型腔10和11，在型腔10和11中合金流速減小到在CEP24的出口端24b處的水平以下。這可通過合金從端部24b在通道36中徑向向外擴展來達(dá)到，如在圖1中虛線圓所示。這樣，合金被保持在CEP中達(dá)到的半固態(tài)或者觸變態(tài)，在這種狀態(tài)下，合金在通道36中的從端部24b與徑向相切的擴展前沿上前進(jìn)。在到達(dá)通道36的相對兩側(cè)時合金的擴展流受到限制，但被分裂以便以低流速持續(xù)流動到通道36的每一個開口端36a和36b，通道36通過開口端36a和36b分別與型腔10和11連通。在通道36中通向型腔10的部分上，通道36的相對兩側(cè)基本上是平行的，以使減小的流速可在開口端36a之前達(dá)到短的距離。但是，對于通道36中通向型腔11的部分，相對兩側(cè)在流動方向上是發(fā)散的，以使流速能夠持續(xù)減小以在開口端36b處獲得減小的流速。
合金流持續(xù)達(dá)到每一個型腔10、11的充填。流經(jīng)每一個型腔10、11的合金能夠處于足夠低的流速，低于CEP24的端部24b處的流速，作用在合金流上的回壓能夠使合金保持半固態(tài)或者觸變態(tài)。即，即使在任何一個型腔中存在可使流速增大的區(qū)域，這樣的增大不能足以使合金在很大程度上局部返回到液態(tài)。
半模12、13的布置是這樣，即，在型腔充填完成時，在每一個型腔10、11中合金排出的熱能提供每一個型腔10、11中的合金的快速凝固并且沿著通道36回到CEP。通道36薄的部分對其是有幫助的。另外，主要由半模12及其插入件26排出的熱能能夠使冷卻回到CEP中，盡管被線圈30加熱，這是由于在CEP24端部24b周圍殼體20和插入件26之間的金屬與金屬的接觸。
圖3和圖4示出了用于生產(chǎn)鑄件的一種布置的第二實施例，在這種情況下使用高壓鑄機的單腔模型。第二實施例是上述本發(fā)明的第一種形式所涉及的一個實施例，但使用鋸齒形通道形式，而不是如圖1和圖2中的平通道。對應(yīng)于圖1和圖2的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，但加上100。但是，未示出半模，盡管僅示出了噴嘴116的部分殼體120。
在圖3和圖4中，CEM118的通道136的端部具有與CEP124連通的圓端平部40。另外，如上所述，通道136在部分40和型腔110之間具有部分42，部分42具有限定峰42a和溝42b的鋸齒形，峰42a和溝42b相對于合金流過部分42的方向是橫向延伸的。
盡管未示出可動半模，但其中示出了半模的擴張錐46。對于卡合在一起的半模，錐46被接收在噴嘴殼體120的孔的擴張端部135內(nèi)，超出CEP124的出口端124b。這樣，從CEP124流動的半固態(tài)或者觸變態(tài)的合金在進(jìn)入通道136之前以截錐的形式擴展。根據(jù)部分135和錐46的錐角，進(jìn)入通道136的合金流速可與CEP124的出口端124b處達(dá)到的相同或者略有不同，盡管它通?；旧鲜遣蛔兊?。
在通道136內(nèi)，合金首先徑向擴展從而使流速降低。在流過通道136的部分42時，流速通過開口端136a進(jìn)一步降低，這是由于通道136的相對兩側(cè)發(fā)散到端部136a。這樣，流入和充填型腔110的合金能夠被保持在半固態(tài)或者觸變態(tài)。通道136的部分42的鋸齒狀構(gòu)造(具有一個或者更多的齒)增加回壓，從而有助于使合金保持在這種狀態(tài)下。除了上述不同之處以外，圖3和圖4的布置與參照圖1和圖2的描述基本相同。
圖5示出了圖3和圖4的實施例的第一變型。圖5的變型整體上與圖3和圖4中所示的相同，不同之處在于，CEP124的出口端124b與通道136直接連通。即，對于殼體120的孔，沒有擴張部分，因此不需要擴張錐。
圖6的部分視圖(其中未示出型腔)示出了圖3和圖4的實施例的第二變型。圖6的變型整體上與圖3和圖4中所示的相同，不同之處在于，CEM118的通道136的部分42為起伏或者波紋構(gòu)造，而不是鋸齒形。但是，圖6的構(gòu)造也提供了適合的回壓。
圖7和圖8的第三實施例也是上述本發(fā)明的第一種形式所涉及的一個實施例。在圖7和圖8的布置中，對應(yīng)于圖1和圖2的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，但加上200。
如同圖3和圖4的實施例，圖7和圖8的第三實施例也是利用單腔模型生產(chǎn)鑄件。但是，在這種情況下，CEM118的通道236不包括鋸齒形構(gòu)造的一部分。而是，通道236具有平的頂部和底部主表面。另外，盡管這些表面在合金流過其的方向上略微朝向出口端236a和腔210收斂，但通道236的相對兩側(cè)在該方向上是發(fā)散的。該布置是這樣的，即，在流動方向上，通道236在朝向細(xì)長的薄開口端236a的橫截面積上增大以使合金流速逐漸減小到低于CEP224的出口端224b以下的適合水平。
在圖7和圖8的實施例中，澆道222和CEP224平行于在半模212、213之間的分型面P-P延伸，并且提供與通道236中遠(yuǎn)離型腔210的端部連通。澆道222和CEP224是由半模212、213限定的，而不是由噴嘴限定的，同時它們與CEM218的通道236和腔210的中心線對準(zhǔn)。熔融合金供給到澆道222的入口端可通過主澆道或者噴嘴的孔來實現(xiàn)，這樣的主澆道或者噴嘴的孔不包括CEP，并且穿過固定的半模212，諸如相對于平面P-P是垂直的。
在通道236內(nèi)，存在在通道236的頂部和底部主表面之間延伸的弧形壁50。壁50限定通向CEP224的出口端224b的凹槽52，以使隨著合金被帶到腔236中的來自于在先的澆注循環(huán)的任何固體熔渣等能夠被俘獲和保留。
通常根據(jù)關(guān)于圖1和2、圖3和4的描述可以理解關(guān)于圖7和圖9的實施例的操作。
圖9和圖10的第四實施例在許多方面與圖1和圖2的第一實施例是類似的。圖9和圖10也是上述本發(fā)明的第一種形式所涉及的一個實施例。在圖7和圖8的布置中，對應(yīng)于圖1和圖2的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，但加上300。
在圖8和圖9的實施例中，該布置也利用高壓鑄機生產(chǎn)鑄件。該機器具有在半模312、313之間限定兩個型腔310、311的模型。半模也限定了平行于分型面P-P在型腔310、311之間延伸的細(xì)長通道336。通道336形成合金流動路徑的CEM318，合金流動路徑的第一部分是由澆道322和CEP324提供的。澆道322和CEP324是由以相對于平面P-P成直角的形式安裝在固定半模312中的噴嘴的殼體320限定的。CEP324在腔310、311之間的中途與通道336連通，以使合金被分割以沿著相反的方向流到每一個型腔310、311。
合金從CEP324的出口端324b在殼體320的孔的端部335中擴展接著進(jìn)入到通道336的中心區(qū)域54。在區(qū)域54，通道336的深度增大以使區(qū)域54提供可有助于穩(wěn)定合金流的圓形凹槽。從區(qū)域54，合金被分割以沿著相反的方向流到每一個通道336的開口端336a和336b，接著流入到各自的型腔310、311中。
使得從機器的加壓源被接收到澆道322中的熔融合金在CEP324中經(jīng)歷流速減小，從CEP324的端部324a達(dá)到的流速減小到CEP324的端部324b達(dá)到的流速。減小是這樣的，即，使合金狀態(tài)從熔融態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài)或者觸變態(tài)。合金流動路徑的其余部分是這樣的，即，使流速進(jìn)一步減小直到通道336的各自開口端336a、336b。該進(jìn)一步減小是由合金在區(qū)域54中從殼體320的出口端在通道336的相對兩側(cè)允許的范圍內(nèi)徑向擴展所導(dǎo)致的。合金接著沿著通道336流到相對的端部336a和336b，其中流速持續(xù)降低，這是由于相對兩側(cè)從區(qū)域54到相對的端部336a、336b是略微發(fā)散的。最后，當(dāng)通道336以一定角度相對于每一個型腔310、311中使得開口端336a和336b分別提供連通的端部傾斜時，端部336a和336b的面積大于與通道336的縱向范圍正交的橫截面積，從而使得合金流速在端部336a和336b處進(jìn)一步減小。
該布置是這樣的，即，使通過開口端336a和336b的合金具有遠(yuǎn)低于在CEP324的出口端324b處的流速的流速。大大降低的流速是這樣的，即，能夠保持合金處于半固態(tài)或者觸變態(tài)，并且有助于在充填型腔310、311過程中保持該狀態(tài)。在完成型腔充填時，該布置還有助于合金在型腔310、311中快速凝固，以使凝固能夠沿著通道336從腔310、311快速回到CEP324中。
在根據(jù)圖9的一個工作示例中，利用12毫米長的CEP，CEP的橫截面積從其入口端324a到其出口端324b增大30％。該增大使得流速相應(yīng)降低，并且合金從在端部324a的熔融態(tài)變化到在324b處的半固態(tài)或者觸變態(tài)。在該工作示例中，通道336的開口端336a、336b的總面積比在CEP出口端324b的面積大45％，相應(yīng)地導(dǎo)致端部336a、336b處的流速進(jìn)一步減小。在這個方面，應(yīng)該理解的是，盡管每一個開口端336a、336b的面積小于CEP出口端324b的面積，但每一個開口端336a、336b容納大約一半的總合金流(如在圖1和圖2的布置的端部36a、36b的情況)。
在該工作示例中，開口端336a、336b的寬度為30毫米，深度為0.9毫米。型腔310在與平面P-P正交的方向上具有2毫米的深度，盡管腔311的相應(yīng)尺寸為1毫米。在每一個型腔中，合金能在前沿上流動以達(dá)到型腔充填，當(dāng)其移離相應(yīng)的開口端336a、336b時合金擴展。這樣，合金流速在每一個型腔310、311中進(jìn)一步減小，脫離合金恢復(fù)到液態(tài)的趨勢。
在圖9和圖10的布置中，開口端336a、336b的傾斜是這樣的，即，引導(dǎo)合金橫穿相應(yīng)的型腔310、311的角部，并且發(fā)現(xiàn)這是有益的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣的傾斜部分增加相對于合金流的回壓，這有助于使合金保持在半固態(tài)或者觸變態(tài)。另外，在與端部336b的相鄰位置處，通道336設(shè)有短段336c，短段336c相對于平面P-P傾斜，這也有助于保持適合的回壓。
圖11和圖12示出了本發(fā)明的第五實施例，第五實施例是上述本發(fā)明的第二種形式所涉及的一個實施例。在圖11和圖12中，所示的合金流動系統(tǒng)具有平行于在固定半模60和可動半模61之間的分型面P-P延伸到型腔62的合金流動路徑。流動路徑包括與CEP64成一直線的澆道63，澆道63和CEP64共同限定了流動路徑的第一部分。流動路徑的第二部分包括采用通道66的形式的CEM，通道66具有相對的C形臂67、68。僅示出了臂67的一部分，盡管它與臂68形狀相同，但是是相對的。
CEM的通道66的每一個臂67、68具有從在CEP64的出口端64b處的擴大部分69橫向向外延伸的相應(yīng)的第一部分67a、68a。從外端部68a，臂68具有在相同方向上延伸但遠(yuǎn)離CEP64的第二部分68b。在部分68b以外，臂68具有朝向CEP64的延長線向內(nèi)橫向延伸的第三部分68c。盡管未示出，但臂67具有除部分67a以外的各自的第二部分和第三部分，對應(yīng)于臂68的部分68b和68c。每一個臂67、68在腔62的一端處的U形凹槽72內(nèi)提供與型腔62連通。
澆道63、CEP64和通道66的橫截面為雙向?qū)ΨQ的梯形，如圖12中對于臂67的部分67a示出的。澆道63在其大部分長度上具有均勻的橫截面，但在與其出口端相鄰的位置處，它向下漸縮到在CEP64的入口端64a的區(qū)域。從端部64a，CEP64橫截面積增大到其出口端64b。從流動路徑的擴大部分69，通道66的每一個臂67、68的橫截面積增大到與其遠(yuǎn)端相鄰的最大值。
一個工作示例基于圖11和圖12，并且用于在具有單腔模型的熱室壓鑄機上生產(chǎn)鎂合金。該布置是這樣的，即，來自于機器源的熔融鎂合金在壓力下被供給到澆道63的入口端，其中的流速為50m/sec。在澆道的錐形出口端處，流速增大以在CEP64的入口端64a處達(dá)到150m/s。從端部64a，CEP64中的流速降低到在出口端64b處的112.5m/s的水平。從擴大部分69，合金被等分以沿著每一個臂流動。相對于為臂68示出的位置A至E，合金流速在A逐漸減小到90m/s、在B為80m/s、在C為70m/s、在D為60m/s、在E為50m/s。
每一個臂設(shè)有與型腔62連通的細(xì)長開口。相對于位置C、D、E和臂68的端部，臂68的開口(臂67類似)從C到D的平均寬度為0.5毫米，從D到E為0.6毫米、從E到端部為0.8毫米。每一個槽的平均長度為35.85毫米，通過其的總流速從在C處的70m/s減小到每一個臂超過E的端部處的小于50m/s。
在生產(chǎn)每一個鑄件時，合金狀態(tài)從澆道63中的熔融態(tài)轉(zhuǎn)變到CEP64中的半固態(tài)或者觸變態(tài)。在整個沿著通道66的流動和型腔充填過程中該狀態(tài)被保持。鑄件具有極好的質(zhì)量和微觀結(jié)構(gòu)，這是由于使合金保持在半固態(tài)或者觸變態(tài)以及在型腔中快速凝固接著沿著通道66回到CEP64中所導(dǎo)致的。
圖13示出了圖11和圖12的布置的一種變型，并且對應(yīng)的部件具有相同的附圖標(biāo)記，加100。圖13示出了用于將合金供給到澆道163的主澆道70。在這種情況下，CEM通道166的臂167、168沿著型腔的直端分別與型腔連通。CEP164，在用于鎂合金時，提供流速在入口端164a處的150m/sec到在出口端164b處的112m/sec的減小。在通道166的每一個臂中，流速進(jìn)一步減小到在A處的95m/s、在B為85m/s、在C為75m/s、在每一個臂167、168的端部處為65m/s。從每一個臂到型腔的開口是從就在每一個位置D之前到每一個臂的端部。該布置的操作如同參照圖11和圖12描述。
圖14和圖15詳細(xì)示出了圖13的變型，對于CEP164和通道CEM166。為此，對于參照圖13詳細(xì)描述的鎂合金的適合的橫截面積和流速如下位置面積(平方毫米)164a 6.4164b 8.5A6.0B6.8C8.0D9.6應(yīng)該理解的是，位置A至D所示的面積對應(yīng)于CEM通道166的一個臂。但是，對于CEP164關(guān)于這些面積，需要考慮這樣的情況，每一個臂提供流過CEP的合金的一半的流動。
圖16示出了本發(fā)明的另一個實施例的流動系統(tǒng)的一部分，該圖是從垂直于分型面的方向觀察的。圖17和圖18示出了圖16的布置的可選擇形式。
在圖16至圖18中，使得熔融合金流到CEP80的澆道未示出。但是，它和CEP80形成流動系統(tǒng)的流動路徑的第一部分，而通道82、腔84和通道86形成流動系統(tǒng)的第二部分或者CEM。合金在經(jīng)歷在CEP80中達(dá)到半固態(tài)或者觸變態(tài)的變化后流到通道82，進(jìn)入腔84接著通過每一個通道86到達(dá)單一或者各自的型腔(未示出)。通道82的橫截面積大于CEP80的出口端的橫截面積，并且橫截面積可是恒定的或者它增大到腔84。在任何一種情況下，它提供低于在CEP80的出口端處達(dá)到的合金流速的合金流速。在腔84中，合金流能夠擴展，導(dǎo)致流速的進(jìn)一步減小。從腔室84，合金流被分割以沿著每一個通道，并且諸如通道82，每一個通道86提供在其中或者沿其的合金流速的進(jìn)一步減小。已知合金流的分割，通道86可具有小于通道82的橫截面積，但仍然達(dá)到流速的減小。
腔84可比如在圖17中所示的通道82和通道86薄或者如圖18中所示，它可是較厚的?；蛘咚删哂信c通道類似的厚度。
參照對上述實施例的描述可以理解關(guān)于圖16至圖18的實施例的操作。
圖19示出了利用本發(fā)明的另一個實施例生產(chǎn)的鑄件90。該鑄件包括一對橫向相鄰的拉伸條91，拉伸條91在相鄰端部通過金屬帶92串接，金屬帶92凝固在提供在其中澆注條91的各個型腔之間的金屬流的通道中。所示的鑄件90處于其脫離模型的狀態(tài)，因此它包括沿著用于將合金供給到型腔中的金屬流動路徑的一部分凝固的金屬93。金屬93包括在CEM中凝固的金屬部分94和在金屬流動路徑的CEP中凝固的金屬部分95。
為了獲得拉伸條91，沿著在帶92的每一端和每一個條91的相應(yīng)側(cè)面之間的接合部切割鑄件90，同時從與其相連的拉伸條91的一側(cè)切斷金屬93。被切斷的金屬93的形狀在圖20和圖21中被詳細(xì)示出。當(dāng)然，金屬93具有與本發(fā)明所涉及的金屬流動系統(tǒng)的相應(yīng)部分96相同的形狀，并且參照似乎表示相應(yīng)的部分96的金屬93對在圖20和圖21中的金屬93進(jìn)行進(jìn)一步描述。這樣，金屬部分94和95被認(rèn)為是分別表示相應(yīng)的金屬流動系統(tǒng)的CEM97和CEP98。為了延續(xù)對CEM97和CEP98的表示，合金流到CEP98的入口端98a的澆道99的出口端部分用虛線表示。另外，陰影表示在分型線P-P上可分離并且限定型腔和金屬流動系統(tǒng)的相應(yīng)的半模101和102。
從圖20和圖21中可以看出，CEM97具有總的矩形形狀，澆道99和CEP98縱向在線。CEP98的出口端98b在CEM的一端的中點處與CEM97連通。這樣，合金在澆道99和CEP98的方向上通過CEM97朝向其遠(yuǎn)離CEP出口98b的端部流動。但是，朝向遠(yuǎn)端，CEM97橫向開口在短的副澆道100，通過副澆道100能夠使合金流到在其中澆注拉伸條91的串接型腔的第一個。
沿著從CEP出口98b的其長度的第一部分，CEM97是產(chǎn)生合金流過的阻力的形式。這可通過由相應(yīng)的模型部分限定的交替的筋101a和102a來實現(xiàn)，交替的筋101a和102a相對于合金流過CEM97橫向延伸，并且突出到CEM的一般矩形形狀。CEM97的寬度和在連貫的肋條之間的最小距離A被計算以對于給定的合金達(dá)到所需要的流速。這樣，例如，通過使流速從在入口端98a的150m/s減小到出口端98b的100m/s而在其流過CEP98從液態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài)的鎂合金能夠在其流過CEM97時流速進(jìn)一步減小，從而即使在其流動過程中流速在一定程度上的增大也能夠在整個型腔中使合金保持在半固態(tài)。
對于圖20和圖21中所示的金屬流動系統(tǒng)，圖19中所示的拉伸條91能夠被生產(chǎn)，每一個條91的測量長度和夾持端中的微觀結(jié)構(gòu)表示保持均勻的細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)，表示半固態(tài)合金的快速凝固。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，第一條91基本上沒有縮孔，而第二條91也基本上沒有縮孔，除了在最持續(xù)充填夾持端時具有可接受程度的縮孔。在生產(chǎn)拉伸條時利用從一端流動，這與利用常規(guī)壓鑄機得到的結(jié)果大不相同。對于常規(guī)的鑄造，在第一型腔的遠(yuǎn)端處得到不令人滿意的型腔充填，而生產(chǎn)串接的拉伸條基本上是不能夠?qū)崿F(xiàn)的。
如上所述，用于達(dá)到合金從其熔融態(tài)到半固態(tài)或者觸變態(tài)的所需變化的流速取決于所用的合金。對于鎂合金，在CEP入口端處的流速通常大于60m/s，最好為140至165m/s。對于鋁合金，入口端處的流速通常大于40m/s，例如為80至120m/s。對于其他能夠被轉(zhuǎn)變到半固態(tài)或者觸變態(tài)的合金，諸如鋅和銅合金，CEP入口端流速通常與鋁合金類似，但可隨著各種合金的獨特性能而改變。在CEP中實現(xiàn)的流速減小通常是這樣的，即，使CEP出口端達(dá)到的流速為入口端流速的50至80％，諸如65至75％。低于在CEP的出口端處達(dá)到的流速的在本發(fā)明的系統(tǒng)的CEM中達(dá)到的流速減小將隨著被生產(chǎn)的鑄件的尺寸和形狀而改變。但是，通常，CEM減小流速以使一個型腔中的流速為CEP出口端流速的20至65％。根據(jù)型腔形狀，流速可在其中至少一些區(qū)域中增大，盡管通常最好使合金流速在整個型腔中進(jìn)一步降低。當(dāng)流速在型腔中的至少一些區(qū)域中增大時，最好使得增加量不大于CEP出口端流速的75％。
最后，應(yīng)該理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，各種改變、變型和/或添加可被引入到上述的部件的結(jié)構(gòu)和布置中。
權(quán)利要求
1.一種用于利用具有熔融合金加壓源和限定至少一個型腔的模型的機器進(jìn)行高壓壓鑄的金屬流動系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)限定一個金屬流動路徑，利用金屬流動路徑使得從加壓源接收的合金能夠流入到型腔中，其特征在于(a)流動路徑的長度的第一部分包括澆道和可控擴展端口(CEP)，可控擴展端口(CEP)的橫截面積在合金流過的方向上從在澆道的出口端的CEP入口端到CEP的出口端增大；以及(b)從CEP的出口端形成流動路徑的長度的第二部分的CEP出口模塊(CEM)；以及CEP的橫截面積的增大是這樣的，即，在CEP入口端處以足夠的流速被接收的熔融合金經(jīng)歷在其流過CEP過程中的流速降低，從而使得合金從熔融態(tài)變化到半固態(tài)，以及CEM具有控制合金流動的形狀以使合金流速從CEP的出口端的水平逐漸降低并且在流動路徑與型腔連通的位置處使得合金流速處于大大低于CEP的出口處的水平的水平，從而使得在CEP中產(chǎn)生的狀態(tài)變化在型腔的基本上整個充填過程中得到保持，并且使得合金能夠在型腔中和沿著流動路徑朝向CEP返回經(jīng)歷快速凝固。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬流動系統(tǒng)，其特征在于，CEM限定或者包括寬度遠(yuǎn)大于深度并且橫截面積大于CEP的出口端的面積的通道。
3.如權(quán)利要求2所述的金屬流動系統(tǒng)，其特征在于，所述通道能夠使合金從CEP流到其中以徑向擴展并且從而經(jīng)歷流速減小。
4.如權(quán)利要求2或3所述的金屬流動系統(tǒng)，其特征在于，所述通道的橫截面積在合金流動的方向上增大，從而降低合金流速。
5.如權(quán)利要求2至4中任何一項所述的金屬流動系統(tǒng)，其特征在于，所述通道沿著其長度的至少一部分為鋸齒形或者波紋狀構(gòu)造以在其寬度上限定峰和溝。
6.如權(quán)利要求1所述的金屬流動系統(tǒng)，其特征在于，所述CEM限定或者包括寬度和深度尺寸為同一級并且橫截面積在合金在其中流動的方向上逐漸增大的通道。
7.如權(quán)利要求6所述的金屬流動系統(tǒng)，其特征在于，所述通道在其遠(yuǎn)離CEP的一端處與型腔連通。
8.如權(quán)利要求6所述的金屬流動系統(tǒng)，其特征在于，所述通道沿著通道的一側(cè)與型腔連通。
9.如權(quán)利要求8所述的金屬流動系統(tǒng)，其特征在于，所述通道沿著其長度的至少一部分在其與型腔連通的位置處為曲線或者弧形。
10.如權(quán)利要求6至9中任何一項所述的金屬流動系統(tǒng)，其特征在于，所述通道為分叉形狀以提供一對從CEP的出口端分叉的臂。
11.如權(quán)利要求1至10中任何一項所述的金屬流動系統(tǒng)，其特征在于，CEM的形狀是這樣，即，使在其中產(chǎn)生的合金流速的減小量為在CEP的出口端的合金流速的20％至65％。
12.一種利用具有熔融合金加壓源和限定至少一個型腔的模型的高壓壓鑄機生產(chǎn)合金鑄件的方法，其中合金沿著一個流動路徑從所述源流到型腔，其特征在于(a)在流動路徑的第一部分中，使得合金流過可控擴展端口(CEP)，可控擴展端口(CEP)的橫截面積在CEP的入口端和出口端之間增大，從而使得合金經(jīng)歷流動橫截面積增大并且導(dǎo)致流速從入口端的初始足夠的流速減小，從而導(dǎo)致合金從從熔融態(tài)變化到半固態(tài)；以及(b)控制合金在第一部分和型腔之間的流動路徑的第二部分中流動，從而使得流速從CEP的出口端處的水平逐漸減小到流動路徑與型腔連通的流速，該流速處于大大低于CEP的出口處的水平的水平；以使在CEP中產(chǎn)生的狀態(tài)變化在型腔的基本上整個充填過程中得到保持。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在CEM中的流速的減小是這樣，即，使在型腔中的合金在很大的程度上不能返回到液態(tài)。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，合金在保持基本上與流動方向正交的前沿上向前通過CEM。
15.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，合金在擴展以沿著基本上與徑向分叉流動方向相切的方向前進(jìn)的前沿上向前通過CEM。
16.如權(quán)利要求12至15中任何一項所述的方法，其特征在于，在CEM中產(chǎn)生的合金流速的減小量為在CEP的出口端的合金流速的20％至65％。
全文摘要
一種用于利用具有熔融合金加壓源和限定至少一個型腔的模型的機器進(jìn)行高壓壓鑄的金屬流動系統(tǒng)限定一個金屬流動路徑，利用金屬流動路徑使得從加壓源接收的合金能夠流入到型腔中。流動路徑的長度的第一部分包括澆道和可控擴展端口(CEP)，可控擴展端口(CEP)的橫截面積在合金流過的方向上從在澆道的出口端的CEP入口端到CEP的出口端增大。CEP出口模塊(CEM)從CEP的出口端形成流動路徑的長度的第二部分。CEP的橫截面積的增大是這樣的，即，在CEP入口端處以足夠的流速被接收的熔融合金經(jīng)歷在其流過CEP過程中的流速降低，從而使得合金從熔融態(tài)變化到半固態(tài)。CEM具有控制合金流動的形狀以使合金流速從CEP的出口端的水平逐漸降低并且在流動路徑與型腔連通的位置處使得合金流速處于大大低于CEP的出口處的水平的水平。在CEP中產(chǎn)生的狀態(tài)變化在型腔的基本上整個充填過程中得到保持，并且使得合金能夠在型腔中和沿著流動路徑朝向CEP返回經(jīng)歷快速凝固。
文檔編號B22D35/04GK1642678SQ03806821
公開日2005年7月20日 申請日期2003年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月15日
發(fā)明者莫里斯·T·默里, 馬修·A·科普, 帕特里克·W·羅漢, 艾倫·M·奎德林 申請人:聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織