[发明专利]用于腐蚀性轻合金的热室压铸的喷射泵

说明书

本发明涉及一种用于轻合金的热室压铸的装置的喷射泵，所述轻合金在熔化或者半液体状态下是腐蚀性的，尤其涉及配备有静态密封元件的喷射泵，所述静态密封元件是非金属的并且在压缩下可变形。

在用于熔融有色合金的压铸的喷射泵中，为了构造喷射器活塞、容器缸体和布置在它们之间的动态密封元件，当前采用的材料是耐高温的，能够经受处于熔化或者半液体状态的合金的腐蚀作用，抵抗由相对运动的部件的摩擦所产生的磨损以及防止或者阻碍可能的刮擦(seizure)，以及容纳合金的渗漏，从而获得这些部件在经济上可接受的服务寿命。

在所谓的“热室”安装中，喷射泵浸没在熔融合金中，具有通常使用的动态密封元件，该动态密封元件呈共轴地作用于喷射器活塞上的弹性金属环件的形式。弹性环件在周向上具有切口，这允许它们在径向方向上弹性地压缩和膨胀，并且共轴地安装于喷射器活塞，位于在喷射器活塞侧表面中形成的合适凹槽或者周向座中。在将喷射器活塞组装在容器缸体中期间，弹性环件被压缩在它们的周向座上封闭喷射器活塞，随后借助于其弹性而膨胀以接触缸体的内表面。由密封元件在容器缸体的壁上所产生的压力可确定对正被处理的合金的喷射压力的密封程度，并且取决于切口在周向上的构造以及喷射器活塞的操作条件(例如压力和速度)，能够设置一个或多个弹性密封环件。

喷射器活塞在熔融合金的喷射期间快速移动，在容器缸体的内表面和与喷射器活塞一体的动态密封元件之间的摩擦会产生这些部件的磨损的相当大的问题，随着时间的推移这会引起对压力的密封的缺陷，意味着频繁及高额的维修。因为相对滑动的表面之间的摩擦和磨损取决于材料和联接表面的特性以及运动的动态特性(特别是压力和相对速率)，所以要不断地研究和试验相接触各部件的形状和材料的最合适匹配，以它们的使用寿命最大化。

目前正在深入研究非金属材料之间的匹配以及金属材料和非金属材料之间的混合匹配，通常，在用于压铸的喷射泵的情形下，磨损是针对那些更容易并且更便宜地替换的部件的表面，例如容器缸体和喷射器活塞之间的密封元件。但是，尽管在该领域有很多研究(例如见JP55088966)，但是现有技术尚未提供满意的方案来解决获得具有经济上可接受服务寿命且对压力有良好密封性能的磨损部件的问题。

尤其是，由于铝合金在熔融或者半液体状态下具有很高的腐蚀性，所以现有技术的泵不适合于将铝合金在泵及其与模具的连接件的金属元件上进行压铸。基于该原因，铝合金仅能用“冷室”处理来压铸，尽管“热室”处理毫无疑问的优势在于其允许：

·在浴的相同温度下喷射合金，该浴向泵供给大大低于“冷室”处理的温度、速度和压力，因此具有较少能量消耗以及较少模具磨损；

·控制该处理的关闭周期，从而可增加生产率，在它们的性质具有严格的重复性的情况下改善产品质量、较少废品以及较少原材料消耗；

·获得更好的微结构铸造，不存在“冷室”处理所特有的气体的氧化和包含，因此能够在它们与其他结构之间焊接铸造件，并且能够对压缩气体具有更好的密封，此外还有热镀锌处理的膨胀可能性；

·使用较小和较便宜的模具和压力机；

·同时或者依次将具有不同特性的合金喷射至相同模具，因而获得了具有零部件的整体式铸造件，这极大地改善了铸造件本身的质量及总体性能(这通常无法由单一合金而获得)，诸如耐磨损性、轻质性、可使用性、拉伸强度、耐冲击、耐腐蚀等。

用于铝合金的热室泵的建议布置在本领域是公知的，一些布置已经几十年了，并且其中的一些布置已经历经大工厂的试验，但是到目前为止没有一种布置进入生产技术。它们通常基于陶瓷部件，该部件足以耐受熔融铝的腐蚀，但是目前发现有些难以逾越的局限性，即这些部件对拉伸性和弯曲应力的耐受性差，以及高脆性；关于它们的尺寸、形状、可加工性而言受到生产限制；以及与压力机的金属结构相关的难度，在成本上具有负面影响，在制造和操作泵上有风险。例如，Miki Isao在EP0827793中以及Yuji Ogawa在JP2008006455和JP2008073698中已经提出了具有陶瓷部件的类似泵。

作为可替换方案，申请人已经在US5385456中提出了通过使用柱塞使得不存在钢缸体的腐蚀，柱塞可能是陶瓷的，仅经受压缩力，耐腐蚀并且配备有非金属密封件。但是，该泵构造需要使用进料阀，这是该解决方案的缺点。申请人考虑到为了克服先前构造的问题，在US6029737中提出了具有槽端的柱塞，其仅经受压缩力并且设置有自动刚性密封，但是，这在实验工厂中显示出存在功能问题并且维修有很大困难。