发明公布-201910230239.0-一种合金成分在线可调的多金属注射成型系统及方法
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109909471 A
(43)申请公布日 2019.06.21
(21)申请号 201910230239 .0
(22)申请日 2019 .03 .26
(71)申请人 东北大学
地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3
号巷11号
(72)发明人 李琦
孙祥坤 吴健
(74)专利代理机构 沈阳东大知识产权代理有限
公司 21109
代理人 梁焱
(51)Int .Cl .
B22D 17/08(2006 .01)
B22D 17/32(2006 .01)
B22D 17/30(2006 .01)
B22D 17/20(2006 .01)
CN 109909471 A
权利要求书3页
(54)发明名称
一种合金成分在线可调的多金属注射成型
系统及方法
(57)摘要
一种合金成分在线可调的多金属注射成型
系统及方法，
系统包括多个注射装置、多个压射
装置、
过渡模块、
混合模块和模具，
各过渡室入口
通道从过渡室向外部的方向向下，
且各过渡室入
口通道的轴线与水平面的夹角为β；
多个压射装
置的压室的轴线为同一个圆的直径延长线，
圆的圆心位于过渡室的轴线上；
方法为：
(1 )准备
合金原料；
( 2 )坩埚预热和压射装置预热；
( 3 )合
金原料融化倒入各储液箱；
( 4 )计算过渡室和混
合室的预设温度；
(5)设定各注射液压缸行程(6)
设定推进速度；
(7)混合室电磁搅拌；
将过渡室和
混合室加热至预设温度；
( 8 )启动各压射装置的
压射液压缸，
直至完成多金属注射成型。本发明
的方法提高了不同时间段合金成分的稳定性和
均匀性。
说明书7页
附图5页
CN 109909471 A
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1 .一种合金成分在线可调的多金属注射成型系统，
由机械部分和控制部分组成，
机械部分包括多个注射装置、多个压射装置、过渡模块、
混合模块和模具，
控制部分由主控
计算机和装配有PLC的操作台组成；
所述的模具、
混合模块和过渡模块同时位于定模板内并
从上到下排列；
其特征在于：
过渡模块设有多个过渡室入口通道将过渡室与过渡模块的外
部连通；
各过渡室入口通道从过渡室向外部的方向向下，
且各过渡室入口通道的轴线与水
平面的夹角为β；
所述的压射装置包括压室、压射冲头和压射液压缸，
压室穿过定模板与过
渡室入口通道连通，
压室从过渡室入口通道向外部的方向向下，
且压室的轴线与水平面的
夹角为α，
压射冲头位于压室内部，
且压射冲头与压射液压缸装配在一起；
压射冲头的上方
设有压室进料口，
压室进料口将压室与外部连通，
并装配有鹅颈导管连接套，；
压室外包覆
有压室保温装置，
压室保温装置内设有压室保温电阻丝用于加热，
并设有压射测温元件；
个压射装置的压室的轴线为同一个圆的直径延长线，
且该圆的圆心位于过渡室的轴线上；
所述的注射装置由鹅颈导管装置、注射液压装置和储液箱组成；
鹅颈导管装置由鹅颈导管
和鹅颈导管保温装置，
其中鹅颈导管的出口端外部套有鹅颈导管保温装置，
其中鹅颈导管
保温装置内部设有注射保温电阻丝用于加热保温；
鹅颈导管连接套将鹅颈导管的出口端与
压室进料口固定连接在一起，
使鹅颈导管的出料口与压室进料口连通；
鹅颈导管的进口端
装配有注射液压装置，
鹅颈导管上设有鹅颈导管进料口，
鹅颈导管进料口将鹅颈导管内部
与储液箱的坩埚内部连通；
注射液压装置的注射液压缸和注射冲头装配在一起，
其中注射
冲头位于鹅颈导管内鹅颈导管进料口的上方；
储液箱的坩埚外部装配有保温炉，
保温炉内
设有保温炉电阻丝用于加热，
坩埚测温元件插入坩埚内部，
坩埚上还设有保护气导管用于
通入保护气。
2 .根据权利要求1所述的一种合金成分在线可调的多金属注射成型系统，
其特征在于
所述的鹅颈导管的底端位于坩埚内的底部，
鹅颈导管的出口端位于坩埚外部，
注射液压缸
位于坩埚外部，
注射冲头位于坩埚内部。
3 .根据权利要求1所述的一种合金成分在线可调的多金属注射成型系统，
其特征在于
所述的过渡模块的过渡室的顶部与混合模块的混合室底部连通，
混合模块的混合室顶部与
模具内部空间连通。
4 .根据权利要求1所述的一种合金成分在线可调的多金属注射成型系统，
其特征在于
所述的过渡模块内设有过渡电阻丝环绕在过渡室外，
过渡模块内还装配有过渡模块测温元
过渡室由上部的圆柱体部分和下部的倒锥体部分组成，
其中过渡室入口通道位于倒椎
体部分的顶部。
5 .根据权利要求1所述的一种合金成分在线可调的多金属注射成型系统，
其特征在于
所述的混合模块内设有混合电阻丝环绕在混合室外，
混合模块内设有电磁感应线圈环绕在
混合室外用于电磁搅拌；
混合模块内还设有混合模块测温元件；
混合室由上方的圆柱体部
分和下方的圆台体部分组成，
圆柱体部分的横截面积等于圆台体部分顶面的面积。
6 .根据权利要求1所述的一种合金成分在线可调的多金属注射成型系统，
其特征在于
所述的压射液压缸上装配有压射伺服阀，
注射液压缸上装配有注射伺服阀；
压射伺服阀和
注射伺服阀的控制端与操作台装配在一起；
注射测温元件、
压射测温元件、
过渡模块测温元
件和混合模块测温元件的信号输出端与操作台装配在一起；
注射保温电阻丝、压室保温电
阻丝、
保温炉电阻丝、
过渡电阻丝、
混合电阻丝和模具电阻丝的信号输出端通过数据线与操
CN 109909471 A
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作台连接，
操作台与计算机装配在一起。
7 .根据权利要求1所述的一种合金成分在线可调的多金属注射成型系统，
其特征在于
所述的β＝20°
～30°
α＝β。
8 .一种合金成分在线可调的多金属注射成型方法，
其特征在于采用权利要求1所述的
系统，
包括如下步骤：
(1)准备合金原料；
当合金原料为N种时，
选择过渡室入口通道数量为N的过渡模块；
个过渡室入口通道连接一个压射装置，
每个压射装置装配一个注射装置；
(2)预先设定各合金原料对应的注射装置和压射装置，
分别将注射装置的储液箱内的
坩埚预热，
预热温度高于对应的合金原料的熔点10～30℃，
同时与该注射装置装配在一起
的压射装置的压室也分别加热到相同温度；
(3)将各合金原料分别加热至融化为液态合金原料，
然后分别倒入对应的注射装置的
储液箱内；
(4)计算过渡室和混合室的预设温度；
首先确定各合金原料的熔点温度，
设各合金原料
按熔点从高到低的顺序依次为M0、
M1、
M2……Mn-1、
Mn ，
当M0的质量达到或超过全部合金原料总
质量的50％时，
以M0的合金原料的熔点作为预设温度；
当M0的质量不到全部合金原料总质量
的50％时，
按M1、
M2……Mn-1的顺序逐个将各合金原料的质量计算到M0中，
直至总质量达到或
超过全部合金原料总质量的50％，
再以计算到其中的各合金原料中熔点温度最低的合金原
料的熔点作为预设温度；
当熔点温度最低的合金原料Mn的质量达到或超过全部合金原料总
质量的50％时，
以熔点温度最低的合金原料的熔点高出10～20℃作为预设温度；
(5)设定各注射液压缸行程，
控制注射装置进行一次注射时，
输送到压室的液态合金原
料刚好充满压室；启动各注射装置的注射液压缸，
分别将各注射装置内的液态合金原料注
射进各压室；
(6)设定各液压装置的压射液压缸推进速度分别为V1 、V2 、V3 ...Vn ，
并且各满足如下公
式中，
V为该液压装置内压射液压缸推进速度，
单位为m/s；
ρ为该液压装置内的液态合
金原料在凝固状态下的密度，
单位为kg/m ；
C为该液压装置内的液态合金原料占全部合金
原料的质量分数，
单位为％；
(7)通过电磁搅拌装置对混合模块内的混合室施加电磁搅拌；
将过渡室和混合室加热
至预设温度；
(8)同时启动各压射装置的压射液压缸，
按设定的推进速度V1、
V2 、
V3 ...Vn分别将各压室
内的液态合金原料压入过渡室，
并经由混合室在电磁搅拌作用下形成半固态浆料，
再进入
模具内，
完成多金属注射成型。
9 .根据权利要求8所述的一种合金成分在线可调的多金属注射成型方法，
其特征在于
各压室的总容积等于过渡室、
混合室和模具内部空间的总容积；
各压射
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