[发明专利]双作用液态锻造的方法和装置

说明书

本发明的液态锻造方法包括通过使用感应器的电磁场熔化铸锭来生产金属熔体，将熔体的侧表面限制在冲头上，然后将熔体高速移动到模具中，其中熔体在过大的冲头压力下在部件的体积中结晶。部件的主体暴露于在固体碰撞过程中产生的冲击波而生成的附加压力脉冲，该固体碰撞将附加针头冲头嵌入金属中，所述针头高速运动并在所述金属上生成较高的压力，使在压力下的铸造过程过渡到金属在压力下结晶的阶段。

技术领域

本发明涉及铸造和金属加工领域。该方法可用于从任何金属（包括难熔金属或化学活性金属）生产复杂的成型部件。该方法使得能够生产高强度部件以及复合产品。

背景技术

[1].一种用于液态金属锻造和脉冲加工的方法，所谓的“脉冲闭式模锻”（RU2194595，C27B22D 18 / 02，03.2000），被认为是所提出的发明的现有技术。熔池在加热的坯料内形成，并朝着模具移动，反过来，模具向着坯料移动。完全接触后，熔池暴露于气压以及通过冲头施加的压力和锻造力。该现有技术方法能够处理包括难熔金属和反应性金属的任何金属。

[2].与本发明最接近的现有技术是使用感应熔炼并在容器内保留熔体的方法铸造反应性金属的液态锻造方法和设备（RU2353470 C2，B22D 18 / 02，07.2004）。

发明内容

本发明的目的是通过生产具有细晶粒或非晶态的微观结构的最复杂形状的高强度整体或复合部件来提高使用效率并扩大技术可能性。

该目的是通过以下事实来实现的：尽管已知的液态锻造方法通过感应器的电磁场加热坯料形成金属熔池，同时将熔池的侧表面保持在冲头上，然后将熔池高速移入模具，其中在过大的冲头压力下，熔体在封闭的模具中结晶，除了冲头的作用外，本发明还提供了附加压力脉冲对部件主体的作用，压力脉冲是由固体的碰撞产生的冲击波生成的，该固体碰撞将附加针头冲头嵌入所述金属中，所述针头（冲头）高速运动并在金属上施加较高的压力，从而允许在压力下的铸造过程过渡到金属在压力下结晶的阶段；由于直接与待嵌入部件主体中的针头接触的爆炸物的爆炸引起冲击波，该冲击波产生了另外一个附加压力脉冲，该压力脉冲作用在模具中的部件主体上，从而金属在压力下的结晶过程过渡到金属加工阶段，冲击波是通过爆炸物加速模具、冲头和针头产生的，从而可以生产出具有改变相组成的部件。所提出的方法允许能够通过在移动熔池和填充模具的第一阶段将熔体以预定程度过冷，并在第二阶段将模具中的金属压缩至预定值，从而实施脉冲闭式模锻工艺（ICDF工艺），从而形成对于常规金属加工而言非典型的具有细晶粒的微观结构和相组成的部件。该液态锻造设备包括离合器、杆、模具、冲头、管道、滑动框架、跟踪传感器、真空熔化室、针头、撞针、感应器和安装在冲头上的待重熔的坯料，坯料在形成熔池后，其将熔体移动至模具压制室，同时模具朝向冲头移动，两者均通过气压加速，其中，通过加速的撞针撞击嵌入金属中的针头，在模具中的部件主体上产生附加压力。离合器从杆上脱离后，模具可以通过自身的重力来加速。在模具与冲头碰撞的瞬间，通过离合器将框架固定在杆上，固定情况由跟踪传感器确定，垂直移动的模具和冲头使用附接到真空室的波纹管密封，从而可以保持熔化室内真空的同时移动上述零件。可以存在多个针头嵌入到部件主体中，所有这些针头均通过撞针的撞击或施加在针头上的爆炸物而被激活。待重熔的坯料可以同时被感应器和安装在真空室上的一个电子枪(或多个电子枪)生成的电子束（而不是仅感应器）加热。在锻造之前，可以在模具腔中安装金属或非金属增强件，然后在针头的作用下用熔体填充模具腔后，将其与金属组合成复合部件。

附图说明

图1示出实现本申请的方法的设备示意图；

图2a、图2b、和图2c是在熔化坯料的多个时刻的设备示意图；

图3a、图3b、图3c由于施加到活塞（尤其是施加在针头上）的爆炸（爆发）压力引起的速度和压力的增加的示意图。

具体实施方式