本申請涉及工業金屬成形技術領域，具體為一種金屬液態模鍛工藝系統，該工藝系統尤其適用于成形加工各種結構簡單和形狀簡單或一般復雜的重要零件或基本不需要加工的零部件的生產工藝。

背景技術：

現有技術中：

目前很多行業所加工的零件毛坯或一般復雜的重要零件或基本不需要加工的零部件主要是砂型鑄造。但鑄造件具有氣孔、粘砂、夾砂、砂眼、脹砂、冷隔、澆不足、縮松、縮孔、缺肉，肉瘤等常見的缺陷。這些鑄造缺陷一直是鑄造行業無法避免和難以解決的問題。目前修復不合格鑄件的常規方法主要是進行焊補，這種工藝需要熟練技術工人，同時修補時間長并消耗大量寶貴材料。有時受修補部件材質的影響，焊接還會導致損壞加劇，造成部件報廢，加大了企業的生產成本。

例如：中國專利申請號cn201320216093.2；申請日2013.04.25；本實用新型涉及一種鋁合金重載車輪液態模鍛系統，包括鋁水爐、機械手、液態模鍛機、傳動帶、鉆床、加熱爐、車床以及鈍化堆，所述液態模鍛機、傳動帶、鉆床、加熱爐、車床以及鈍化堆依次順序設置并通過傳動帶連接，液態模鍛機與傳動帶之間的一側安裝有用于抓取工件的機械手，液態模鍛機的另一側間隔安裝一鋁水爐，在液態模鍛機與鋁水爐之間安裝有一用于區送原料鋁水的機械手。本發明采用液態模鍛機代替傳統的低壓鑄造機完成鋁合金車輪的成型，并且在設備之間采用傳動生產線連接，系統結構設計合理，優化液態模鍛的生產工藝，批量產品合格率達到95％以上，提升生產效率，降低生產成本，提高產品質量。

該申請中，制造出的鑄造件具有氣孔、粘砂、夾砂、砂眼、脹砂、冷隔、澆不足、縮松、縮孔、缺肉，肉瘤等常見的缺陷。

鑒于此，如何設計出一種金屬液態模鍛工藝系統，克服上述現有技術中所存在的缺陷，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本申請的目的在于克服現有技術中存在的技術問題，而提供一種金屬液態模鍛工藝系統。

本申請的目的是通過如下技術方案來完成的，一種金屬液態模鍛工藝系統，包括液鍛機、感應電爐、澆注機、數控沖床、自動取件機以及自動噴涂機，其中，金屬由感應電爐加熱溶解并傾倒至澆注機中進行澆筑，同時，液鍛機在澆筑后進行加壓，金屬加壓成型后經自動取件機取出至數控沖床上進行加工，再由自動取件機取至自動噴涂機上進行噴涂。

液鍛機包括設在其上下兩側的主油缸與輔助油缸，輔助油缸的上部設有主缸活塞，主缸活塞的中間位置設有輔助活動橫梁，液鍛機側部設有側杠與增壓缸。

感應電爐包括坩堝，坩堝的上部設有蓋板，坩堝兩側設有耐火磚框，坩堝的側部圍繞有感應線圈及防護板，防護板外側壁上設有冷卻水進入的水管，感應電爐的底部設有底座。

澆注機包括翻轉架，翻轉架底側設有重力傳感器，翻轉架頂端設有中間包澆注，翻轉架的側端上設有位移傳感器，位移傳感器的低端設有澆注機伺服電機，重力傳感器與伺服電機統一由澆注機外側的plc控制系統進行控制。

數控沖床包括油壓式平衡裝置以及設置在其上部的重載絲杠，重載絲杠的側部設有沖床伺服電機，平衡裝置的中間位置上設有對稱肘桿。

自動取件機包括基座以及設置在基座上的液壓手臂，液壓手臂的前端設有夾取手爪。

自動噴涂機包括支座，支座上設有調節桿，調節桿頂端設有橫向的氣缸，氣缸的端頭上設有噴頭。

本申請與現有技術相比，具有以下明顯優點和效果：

1、機械性能高、成形性高、成品率高、材料利用率高、設備投資小、產品成本低。

2、金屬鑄件在該工藝下實現無砂、無冒口、高品質綠色環保，將操作人員從繁瑣的生產工作中解放出來。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1為本申請中液鍛機的結構示意圖。

圖2為本申請中感應電爐的結構示意圖。

圖3為本申請中澆注機的結構示意圖。

圖4為本申請中數控沖床的結構示意圖。

圖5為本申請中自動取件機的結構示意圖。

圖6為本申請中自動噴涂機的結構示意圖。

圖7為本申請中系統的工藝流程圖。

具體實施方式

為使本申請的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本申請具體實施例及相應的附圖對本申請技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。

本申請中所述的一種金屬液態模鍛工藝系統，包括液鍛機1、感應電爐2、澆注機3、數控沖床4、自動取件機5以及自動噴涂機6，其中，金屬由感應電爐2加熱溶解并傾倒至澆注機3中進行澆注，同時，液鍛機1在澆注后進行加壓，金屬加壓成型后經自動取件機5取出至數控沖床4上進行加工，再由自動取件機5取至自動噴涂機6上進行噴涂。；具有機械性能高、成形性高、成品率高、材料利用率高、設備投資小、產品成本低；金屬鑄件在該工藝下實現無砂、無冒口、高品質綠色環保，將操作人員從繁瑣的生產工作中解放出來的效果。

本申請實施例中，

本發明提出一種金屬液態模鍛工藝系統，該工藝是一種介于鑄造和模鍛之間的金屬成形工藝，是使注入模腔的金屬在高壓下凝固成型，然后施加機械靜壓力，利用金屬鑄造凝固成形時易流動和鍛造技術使已凝固的封閉硬殼進行塑性變形，使金屬在壓力下結晶凝固并強制消除因凝固收縮形成的縮孔，以獲得無任何鑄造缺陷的液鍛件。液態模鍛工藝技術集鑄造的廣泛適用性和鍛造的高性能于一身，可以對任何材質的鑄件實現廣義的無冒口鑄造，是無砂無冒口高品質綠色鑄造技術。該工藝具有工藝流程短、能顯著提高生產效率、材料消耗少、能源消耗少、減少勞動強度、實現自動化整形操作，將操作人員從繁瑣的生產工作中解放出來。

參見圖7中所示；工藝流程的核心主要由澆注、加壓、保壓和脫模四個基本工序組成。所述澆注工序是所述自動澆注機將熔煉合格的金屬熔體澆入模具模腔或壓室中；所述加壓工序利用所述立式擠壓雙動液鍛機向金屬熔體施加壓力；所述保壓工序是金屬熔體充滿模腔后，所述立式擠壓雙動液鍛機持續對金屬熔體施加一定值得壓力，直至金屬熔體全部凝固為止；所述脫模工序是自動取件機將成形工件從模具的模腔中取出。

參見圖1至圖7中所示，一種金屬液態模鍛工藝系統，包括液鍛機1、感應電爐2、澆注機3、數控沖床4、自動取件機5以及自動噴涂機6，其中，金屬由感應電爐2加熱溶解并傾倒至澆注機3中進行澆注，同時，液鍛機1在澆筑后進行加壓，金屬加壓成型后經自動取件機5取出至數控沖床4上進行加工，再由自動取件機5取至自動噴涂機6上進行噴涂。

本申請實施例中，

液鍛機1包括設在其上下兩側的主油缸101與輔助油缸102，輔助油缸102的上部設有主缸活塞103，主缸活塞103的中間位置設有輔助活動橫梁104，液鍛機1側部設有側杠105與增壓缸106。

所述立式擠壓雙動的液鍛機1由主油缸、輔助油缸、主缸活塞及其液態模鍛壓頭、輔助活動橫梁、側缸、增壓器組成。所述立式擠壓雙動液鍛機加工工件的尺寸范圍：長度≦1000mm、寬度≦1000mm、高度≦1000mm。所述立式擠壓雙動的液鍛機1在加壓工序施加的密實壓比即使液態金屬收縮的壓力(液態模鍛過程中金屬熔體所承受的壓強)為：有色金屬及其合金：15～100mpa、鐵件：15～100mpa、鋼件：50～200mpa；所述密實壓比參數選擇依據為：液鍛力與液態模鍛壓頭承壓面積之比；所述液鍛力范圍：20～200mpa。所述立式擠壓雙動液鍛機在保壓工序施加的鎖模力即克服液態金屬對模具的撐脹力，始終能使模具緊緊閉合的施加力：≦5000000公斤力；保壓時間：1～3min。所述立式擠壓雙動液鍛機在脫模工序中的脫模力即將工件頂出模腔時受到的阻力：f脫模力＝μ×p壓力；所述μ＝0.3～0.5是工件被頂出模腔時的摩擦系數；所述p壓力＝10～20mpa。

所述立式擠壓雙動的液鍛機1為液態模鍛工藝核心設備，具有持壓功能即能夠在跟蹤金屬熔體的收縮過程中，使壓力始終保持在模鍛設定的壓力；根據液鍛工藝要求，能自動調節油缸活塞的運動速度且運動速度大；開檔距離大。

本申請實施例中，

感應電爐2包括坩堝203，坩堝203的上部設有蓋板201，坩堝203兩側設有耐火磚框202，坩堝203的側部圍繞有感應線圈204及防護板205，防護板205外側壁上設有冷卻水206進入的水管，感應電爐2的底部設有底座207。

所述感應電爐熔煉“陶氏”高耐磨合金的工藝流程的一般步驟是：加料熔化、造渣脫氧、出爐。所述加料熔化工序中的參數：電流值：900～1000a、電壓值：3000～5000v、溫度：1500～1800℃、熔煉時間：60分鐘。

所述感應電爐，為利用電磁感應原理將電能轉變為熱能進行熔煉金屬的設備，在plc控制系統下實現自動控制功率。

本申請實施例中，

澆注機3包括翻轉架302，翻轉架302底側設有重力傳感器31，翻轉架302頂端設有中間包澆注303，翻轉架302的側端上設有位移傳感器305，位移傳感器305的低端設有澆注機伺服電機306，重力傳感器31與伺服電機306統一由澆注機3外側的plc控制系統304進行控制。

所述自動的澆注機3由中間澆注包、翻轉機架、伺服電機推進裝置、重量和位移傳感器、plc控制系統組成。所述自動澆注機的澆筑量是工件毛坯、料餅、澆注系統等工藝輔料的總和；所述澆注量的質量是工件質量和工藝輔料質量之和；所述澆注量的質量范圍為：1～500kg；所述澆注量體積：v工件毛坯+v收縮+v工藝余料≤v澆注≤v壓室；澆注溫度：1000～1800℃；澆注時的內澆口流速：0.05～1.5mm/s。

所述全自動的澆注機3，是金屬液態模鍛工藝系統的重要設備，可以自動控制澆注量和澆注斷流時間。

本申請實施例中，

數控沖床4包括油壓式平衡裝置401以及設置在其上部的重載絲杠402，重載絲杠402的側部設有沖床伺服電機403，平衡裝置401的中間位置上設有對稱肘桿404。

所述數控沖床4由油壓式平衡裝置、重載絲杠、伺服電機、對稱肘桿等組成。所述數控沖床4由伺服電機驅動重載絲杠實現自動去除料餅、澆道等工藝余料；所述數控沖床4標稱壓力：f標稱壓力≤40噸；所述數控沖床4的滑塊行程：s滑塊行程≤500mm；所述數控沖床最大裝模高度：hmax≤1000mm。

所述數控沖床4，在數控系統的控制下，自動去除料餅、澆道等工藝余料。

本發明所生產的產品已經涵蓋軸套、盤蓋、叉架和箱體等各大類零件，涉及的材料有鋁、銅、鋅、鎂、鋼鐵及其復合材料。

本申請實施例中，

自動取件機5包括基座503以及設置在基座503上的液壓手臂502，液壓手臂502的前端設有夾取手爪501。

所述自動取件機5由夾取手爪、液壓手臂、機座組成。所述夾取手爪由液壓系統驅動；所述自動取件機的夾取工件質量：1kg≤w工件≤500kg；所述自動取件機的夾取工件尺寸：20mm≤φ工件≤600mm；所述自動取件機5的夾取工件引拔行程：20mm≤s引拔行程≤500mm；所述自動取件機5的夾取工件時的引拔力：10kgf≤f引拔力≤2000kgf。

所述自動取件機5，在plc控制系統控制中plc下，自動按要求將出模后的產品取出并放置在規定位置。

本申請實施例中，

自動噴涂機6包括支座603，支座603上設有調節桿602，調節桿602頂端設有橫向的氣缸601，氣缸601的端頭上設有噴頭604。

所述自動噴涂機6可以自動噴涂，可以通過豎向的調節桿602調節其自動噴涂位置的高低，通過橫向的氣缸601調節噴頭604橫向位置的長短。

本發明的液態模鍛工藝系統具有特點：

1機械性能高。由于半凝固狀態的金屬液在充足的壓力下凝固結晶,組織致密，晶粒細小,故所得制件的機械性能可以接近或達到模鍛件的水平。

2成形性高。液態金屬液的流動性比固態時高,金屬流動時不受任何阻力,能均勻地填充模具型腔，故可生產形狀復雜的零件。

3成品率高。液態模鍛時,加工溫度比鑄造時低得多,制件在模內收縮小,并又受三向壓應力的影響,故不會形成氣孔與顯微疏松等缺陷。

4材料利用率高。與模鍛相比，由于沒毛邊及實心孔所損耗的金屬材料，故材料利用率可達95％以上。若與壓鑄工藝相比，液態模鍛工藝不需要設置澆口套、噴嘴、澆注系統等輔助消耗的金屬材料占制件的20％～30％。

5設備投資小。模鍛工藝要采用熱模鍛壓力機或摩擦壓力機等投資較高的設備。壓力鑄造需要專門的壓鑄機，設備投資昂貴，而液態模鍛既可用專用油壓機，也可用通用油壓機，設備投資較小。

6產品成本低。由于大大提高了產品的材料利用率，顯著降低設備投資和模具費用，以及減少加熱所消耗的熱能，故產品成本比其他工藝降低。

采用本發明技術生產鑄鋼件，由于省去了冒口的重熔能耗，噸產品綜合能耗不超過700kgce，比鑄造生產減低30％左右。由于使用金屬型代替砂型，噸鑄件廢砂排放不超過1kg，比鑄造生產降低99％以上；由于無冒口，金屬液的工藝出品率普遍達到90％以上，比鑄造生產提高20～30個百分點；由于加壓冷卻、凝固和補縮，鑄件質量穩定性顯著提高，鑄造廢品率小于1％，比鑄造生產降低1倍以上；由于無砂作業，固廢排放顯著減少，徹底根除鑄造行業的矽肺病。同樣按鑄件年產量5000萬噸計算，采用本發明后，每年可以減少5000萬噸以上的廢砂排放或處理；可以減少因廢品和冒口的重熔帶來的材料燒損至少40萬噸以上，價值50多億元；減少1250萬噸的熔煉耗電，按噸鋼熔煉耗電800度計算，每年可以減少電耗100億度

以上所述僅為本申請的實施例而已，而且，本申請中零部件所取的名稱也可以不同，并不限制本申請中的名稱。對于本領域技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的構思和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的權利要求范圍之內。