[發明專利]用于腐蝕性輕合金的熱室壓鑄的噴射泵

有效

• 申請號: 201380027977.6
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN104334299A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: F·曼奇尼
• 申請（專利權）人: F·曼奇尼
• 主分類號: B22D17/04
• 分類號: B22D17/04;B22D17/30
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東

本發明涉及一種用于輕合金的熱室壓鑄的裝置的噴射泵，所述輕合金在熔化或者半液體狀態下是腐蝕性的，尤其涉及配備有靜態密封元件的噴射泵，所述靜態密封元件是非金屬的并且在壓縮下可變形。

在用于熔融有色合金的壓鑄的噴射泵中，為了構造噴射器活塞、容器缸體和布置在它們之間的動態密封元件，當前采用的材料是耐高溫的，能夠經受處于熔化或者半液體狀態的合金的腐蝕作用，抵抗由相對運動的部件的摩擦所產生的磨損以及防止或者阻礙可能的刮擦(seizure)，以及容納合金的滲漏，從而獲得這些部件在經濟上可接受的服務壽命。

在所謂的“熱室”安裝中，噴射泵浸沒在熔融合金中，具有通常使用的動態密封元件，該動態密封元件呈共軸地作用于噴射器活塞上的彈性金屬環件的形式。彈性環件在周向上具有切口，這允許它們在徑向方向上彈性地壓縮和膨脹，并且共軸地安裝于噴射器活塞，位于在噴射器活塞側表面中形成的合適凹槽或者周向座中。在將噴射器活塞組裝在容器缸體中期間，彈性環件被壓縮在它們的周向座上封閉噴射器活塞，隨后借助于其彈性而膨脹以接觸缸體的內表面。由密封元件在容器缸體的壁上所產生的壓力可確定對正被處理的合金的噴射壓力的密封程度，并且取決于切口在周向上的構造以及噴射器活塞的操作條件(例如壓力和速度)，能夠設置一個或多個彈性密封環件。

噴射器活塞在熔融合金的噴射期間快速移動，在容器缸體的內表面和與噴射器活塞一體的動態密封元件之間的摩擦會產生這些部件的磨損的相當大的問題，隨著時間的推移這會引起對壓力的密封的缺陷，意味著頻繁及高額的維修。因為相對滑動的表面之間的摩擦和磨損取決于材料和聯接表面的特性以及運動的動態特性(特別是壓力和相對速率)，所以要不斷地研究和試驗相接觸各部件的形狀和材料的最合適匹配，以它們的使用壽命最大化。

目前正在深入研究非金屬材料之間的匹配以及金屬材料和非金屬材料之間的混合匹配，通常，在用于壓鑄的噴射泵的情形下，磨損是針對那些更容易并且更便宜地替換的部件的表面，例如容器缸體和噴射器活塞之間的密封元件。但是，盡管在該領域有很多研究(例如見JP55088966)，但是現有技術尚未提供滿意的方案來解決獲得具有經濟上可接受服務壽命且對壓力有良好密封性能的磨損部件的問題。

尤其是，由于鋁合金在熔融或者半液體狀態下具有很高的腐蝕性，所以現有技術的泵不適合于將鋁合金在泵及其與模具的連接件的金屬元件上進行壓鑄。基于該原因，鋁合金僅能用“冷室”處理來壓鑄，盡管“熱室”處理毫無疑問的優勢在于其允許：

·在浴的相同溫度下噴射合金，該浴向泵供給大大低于“冷室”處理的溫度、速度和壓力，因此具有較少能量消耗以及較少模具磨損；

·控制該處理的關閉周期，從而可增加生產率，在它們的性質具有嚴格的重復性的情況下改善產品質量、較少廢品以及較少原材料消耗；

·獲得更好的微結構鑄造，不存在“冷室”處理所特有的氣體的氧化和包含，因此能夠在它們與其他結構之間焊接鑄造件，并且能夠對壓縮氣體具有更好的密封，此外還有熱鍍鋅處理的膨脹可能性；

·使用較小和較便宜的模具和壓力機；

·同時或者依次將具有不同特性的合金噴射至相同模具，因而獲得了具有零部件的整體式鑄造件，這極大地改善了鑄造件本身的質量及總體性能(這通常無法由單一合金而獲得)，諸如耐磨損性、輕質性、可使用性、拉伸強度、耐沖擊、耐腐蝕等。

用于鋁合金的熱室泵的建議布置在本領域是公知的，一些布置已經幾十年了，并且其中的一些布置已經歷經大工廠的試驗，但是到目前為止沒有一種布置進入生產技術。它們通常基于陶瓷部件，該部件足以耐受熔融鋁的腐蝕，但是目前發現有些難以逾越的局限性，即這些部件對拉伸性和彎曲應力的耐受性差，以及高脆性；關于它們的尺寸、形狀、可加工性而言受到生產限制；以及與壓力機的金屬結構相關的難度，在成本上具有負面影響，在制造和操作泵上有風險。例如，Miki?Isao在EP0827793中以及Yuji?Ogawa在JP2008006455和JP2008073698中已經提出了具有陶瓷部件的類似泵。

作為可替換方案，申請人已經在US5385456中提出了通過使用柱塞使得不存在鋼缸體的腐蝕，柱塞可能是陶瓷的，僅經受壓縮力，耐腐蝕并且配備有非金屬密封件。但是，該泵構造需要使用進料閥，這是該解決方案的缺點。申請人考慮到為了克服先前構造的問題，在US6029737中提出了具有槽端的柱塞，其僅經受壓縮力并且設置有自動剛性密封，但是，這在實驗工廠中顯示出存在功能問題并且維修有很大困難。