一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞的製作方法

2023-06-07 00:33:51 2

一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞，其包括與驅動機構連接的柱塞杆以及與料筒的內壁滑動密封配合的柱塞頭，所述柱塞頭的端部設有中空腔，所述中空腔與所述料筒的壓力室連通，所述中空腔與所述柱塞頭的外側面之間形成薄片區，所述薄片區具有一定的形變能力，所述柱塞頭的外側面與所述薄片區對應的位置設置有至少一道環形的密封凸起；所述自密封柱塞裝配到所述料筒的內腔時，所述密封凸起與所述料筒的內壁面緊密接觸並密封。本發明的柱塞頭上的密封凸起在射料之前與料筒的內側面密封接觸；在射料過程中，中空腔中的金屬熔液會迫使密封凸起與料筒的內壁進一步緊密密封，且射料壓力越大，密封性能越好。
【專利說明】—種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞

【技術領域】
[0001]本發明涉及密封【技術領域】，特別是涉及一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞。

【背景技術】
[0002]壓鑄技術是將熔融態的金屬液在高壓高速下快速填充模具型腔，並使鑄件在高壓下凝固成型，是目前生產效率最高的鑄造工藝。對鑄件進行射料壓鑄成型的過程中，需要首先對合金材料加熱成熔融金屬熔液，然後再將金屬熔液導入至射料裝置的料筒內，最後通過柱塞將金屬熔液從料筒中推送至模具內進行帶壓成型。由於料筒內注入的是熔融態的金屬熔液，溫度很高，且在射料過程中必須帶有一定的射料壓力，這就要求柱塞與料筒內壁之間具有良好的密封效果。
[0003]如中國專利文件CN201618837U公開了一種非晶合金真空射料裝置及包括該真空射料裝置的壓鑄機，其射料裝置主要包括料筒，以及在所述料筒內做往復運動的射壓部件(柱塞)，在射料部件與料筒之間還設置有密封體，該密封體固定在射壓部件上，該密封體主要為膠圈靜壓密封或磁力密封。由於該專利文件中的密封體與料筒內壁之間是面密封，射壓部件在料筒內做往復運動的時磨損較大；另外，且由於料筒及射壓部件均需在高溫下工作，而高溫會進一步致使其本體材料發生軟化，這又進一步加劇了相對運動時的磨損量，致使密封體壽命短，密封不可靠；特別是在較高壓力下射料時，熔融金屬液和容易從密封體與料筒內壁之間的間隙處漏出，這不僅會使注射壓力達不到預設注射壓力，甚至會因為漏液過多，而致使模具中的料液不足。
[0004]中國專利文獻CN101479091A公布了一種用於後處理半成品的輔助裝置及方法，用於對形狀不穩定的從多重模具中取出來的半成品的後處理和精整。精整通過壓力空氣直接在半成品從多重模具中取出並駛出後實現。導入到半成品裡面的內插頭為了密封半成品鼓風部分的內室具有可鼓脹的擠壓或密封環。該專利文獻可通過擠壓或充氣，將密封環向著半成品的內壁上膨脹，進而可自由選擇密封位置，其密封緊密程度可通過擠壓量或充氣量來控制，以將半成品的內腔形成適宜大小的密封空間。但是該膨脹密封方法只適合於固定位置密封，不能夠用於射料機構中的柱塞的射壓運動過程中的密封。


【發明內容】

[0005]為此，本發明要解決的技術問題是現有的射料機構中的柱塞與料筒內壁之間的密封效果不好，進而導致射料過程中發生漏液現象，尤其是在高壓射料時，漏液尤其嚴重，其現有的密封件使用壽命較短，影響壓鑄效率；而現有的採用密封體的膨脹實現緊密密封的技術只能應用固定密封，不能夠應用於相對滑動運動時的密封。
[0006]為此，本發明要解決的技術問題是提供一種用於壓鑄機射料裝置上的能夠根據注射壓力大小實現自密封柱塞，該自密封柱塞密封效果好，使用壽命長，高壓射料射料時效果更好。
[0007]為實現上述目的，本發明採用以下技術方案:
[0008]一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞，其包括與驅動機構連接的柱塞杆，以及與料筒的內壁滑動密封配合的柱塞頭，所述柱塞頭的端部設有中空腔，所述中空腔與所述料筒的壓力室連通，所述中空腔與所述柱塞頭的外側面之間形成薄片區，所述薄片區具有一定的形變能力，所述柱塞頭的外側面與所述薄片區對應的位置設置有至少一道環形的密封凸起；所述自密封柱塞裝配到所述料筒的內腔時，所述密封凸起與所述料筒的內壁面緊密接觸並密封；射料過程中，所述壓力室內的熔融態金屬熔液被壓縮，壓力升高，所述金屬熔液從所述中空腔內側向所述料筒施加一個徑向的壓力，驅使所述密封凸起與所述料筒的內壁緊密接觸並密封。
[0009]所述密封凸起設置有兩道。
[0010]所述密封凸起的外輪廓為圓弧形結構。
[0011]所述中空腔的開口處設有用於限制所述中空腔過度膨脹或過度收縮的限位裝置。
[0012]所述限位裝置包括固定於所述柱塞頭的端面上的隔板，以及設置於所述中空腔內的頂杆，所述頂杆的一端固定在所述中空腔的底端，所述頂杆的另一端牴觸在所述隔板上，所述隔板與所述端面之間，以及所述隔板或所述頂杆與所述柱塞頭的開口之間具有連通所述壓力室與所述中空腔的間隙，所述頂杆限制所述中空腔軸向收縮。
[0013]所述隔板的面積與所述柱塞頭的端面的面積基本相等，所述隔板通過若干根螺栓固定在所述柱塞頭的所述端面上。
[0014]所述頂杆從所述中空腔的開口處延伸出所述柱塞頭的端面，所述隔板的與所述頂杆配合的一側中心處設置有凹槽，所述頂杆插入所述凹槽內。
[0015]所述頂杆的與所述中空腔配合的一端側面上開設有螺紋，所述中空腔底端軸心處開設有螺孔，所述頂杆通過螺紋與螺孔配合旋入所述中空腔的底部並固定。
[0016]本發明的有益效果:
[0017]1.本發明的柱塞頭的端部設有中空腔，該中空腔與柱塞頭的外側面之間形成一薄片區，所述薄片區具有一定的形變能力，所述柱塞頭的外側面與薄片區對應的位置設置有至少一道環形的密封凸起，所述密封凸起與料筒的內壁密封接觸。在射料之前，密封凸起在薄片區的彈力作用下與料筒的內側面密封接觸；在射料過程中，由於金屬熔液被壓縮成高壓液體，該壓縮後的金屬熔液對中空腔的內側施加一個作用力，該作用力迫使密封凸起與料筒的內壁緊密密封，且射料壓力越大，密封凸起與料筒內壁面之間的密封越緊密。另外，由於密封凸起與料筒的接觸基本為線接觸，接觸面積較小，相對滑動時的摩擦力較小，可有效減緩磨損程度，延長使用壽命。
[0018]2.本發明的中空腔的開口處設有用於限制所述中空腔過度膨脹的限位裝置，該限位裝置包括從中空腔內延伸出的頂杆以及與頂杆牴觸配合的隔板，隔板固定連接在柱塞頭的端面處，並在隔板與端面之間留有一定間隙。注射時，金屬液從壓力室經過上述間隙流入中空腔室，射料完畢後，金屬液再從中空腔室經過上述間隙流入壓力室；上述限位裝置一方面可以防止注射壓力過大時致使薄片區過度膨脹，而出現密封凸起與料筒的內壁面之間卡死，因此設置隔板可對設有中空腔的柱塞頭起到保護作用，延長其使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了使發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
[0020]圖1是本發明自密封柱塞的剖視圖；
[0021]圖2是本發明的自密封柱塞的立體圖；
[0022]圖3是本發明的自密封柱塞與料筒配合位於初始位置時的結構示意圖；
[0023]圖4是本發明的自密封柱塞運動至最大射料位置時的結構示意圖。
[0024]圖中附圖標記表示為:
[0025]10-料筒；100-壓力室；105-出料口 ；20-柱塞杆；21-柱塞頭；22-中空腔；23-薄片區；24_密封凸起；25_頂杆；26_端面；27_隔板；28_間隙。

【具體實施方式】
[0026]參見圖1-2，一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞，其包括與驅動機構連接的柱塞杆20，以及與料筒10的內壁滑動密封配合的柱塞頭21，所述柱塞頭21的端部設有中空腔22，所述中空腔22與所述料筒10的壓力室100連通，所述中空腔22與所述柱塞頭21的外側面之間形成薄片區23，所述薄片區23具有一定的形變能力，所述形變能力是指所述薄片區23能能夠沿徑向膨脹或收縮；所述柱塞頭21的外側面與所述薄片區23對應的位置設置有至少一道環形的密封凸起24。
[0027]本實施例中的所述柱塞頭21上的密封凸起24的直徑略大於所述料筒10的內徑，當所述自密封柱塞裝配到所述料筒10的內腔時，所述密封凸起24會抵壓所述薄片區23向軸心處收縮，進而使所述料筒10的內壁面與所述密封凸起24之間具有一個初始牴觸力，該作用力迫使所述料筒10的內壁面與所述密封凸起24之間接觸並可實現滑動密封，注入到所述料筒100的壓力室100內的金屬熔液被存儲在柱塞頭21與射料口 105之間。
[0028]在射料過程中，所述活塞杆20推動所述柱塞頭21向著射料口 105的方向運動，所述壓力室100內的熔融態金屬熔液被壓縮，其壓力升高，所述金屬熔液從所述中空腔22內側向所述料筒10施加一個徑向的壓力，該壓力進一步迫使所述密封凸起24與所述料筒10的內壁之間的牴觸力變大，進而使所述密封凸起24與所述料筒10的內壁之間的密封效果進一步增強，且密封壓力隨著所述壓力室100內金屬熔液壓力的增大而增大。
[0029]圖3示出的是所述柱塞頭21位於初始位置時的結構示意圖，所述壓力室100內已注入適量的金屬熔液(圖中壓力室100內的「加號」表示金屬熔液)，此時所述料筒10的內壁對所述密封凸起24施加一個指向其軸心的作用力(參見圖3中箭頭)，而所述密封凸起24則對所述料筒內壁10施加一個等值的反作用力，進而實現密封。
[0030]圖4示出的是所述活塞杆20推動所述柱塞頭21進行射料動作，並運動至最大射料位置時的結構示意圖，此時所述柱塞頭21將所述壓力室100內的金屬熔液壓縮，所述金屬熔液的壓力增大(其「加號」比圖3變得更稠密)，金屬熔液進入所述中空腔22，所述中空腔22內金屬熔液對所薄壁區23施加一個指向料筒10的作用力(參見圖4中的箭頭方向)，該作用力進一步增強了密封凸起24與料筒10的內壁面之間的密封強度，且該作用力隨著所述壓力室100內金屬熔液壓力的升高而增大，因此本發明的自密封柱塞適用於高壓注射時其密封效果更好。
[0031]本實施例中，所述密封凸起24設置有兩道，設置兩道所述密封凸起24不僅可以增強密封效果，同時還能避免所述柱塞頭21與所述料筒10的內壁之間因接觸面積過大而引起嚴重磨損，進而延長料筒10和柱塞頭21的機械壽命。
[0032]本實施例中，所述密封凸起24的外輪廓為圓弧形結構，且密封凸起24之間通過圓弧形凹槽過渡，該圓弧形結構有利於增強所述密封凸起24與所述料筒10的內壁面之間的密封性能。
[0033]本實施例中，所述中空腔22的開口處設有用於限制所述中空腔22過度膨脹的限位裝置，設置該限位裝置可避免因注射壓力過大，致使所述密封凸起24對所述料筒10的內壁面的牴觸力過大，而出現卡死的現象。
[0034]本實施例中的所述限位裝置包括固定於所述柱塞頭21的端面26上的隔板27，以及設置於所述中空腔22內的頂杆25，所述頂杆25的一端固定在所述中空腔22的底端，所述頂杆25的另一端牴觸在所述隔板27上，所述隔板27與所述端面26之間，以及所述隔板27或所述頂杆25與所述柱塞頭21的開口之間具有連通所述壓力室100與所述中空腔22的間隙28，所述頂杆25限制所述中空腔22軸向收縮。所述隔板27板狀結構，而在其它實施例中，其還可以為條狀結構。所述壓力室100內的壓力過大時，高壓的金屬熔液會迫使所述中空腔22沿著徑向膨脹，所述中空腔22在進行徑向膨脹的同時，會帶動所述中空腔22沿著軸向收縮，由於所述頂杆25牴觸在所述隔板27上，限制了所述中空腔22的軸向收縮，因此可以防止所述中空腔22過度膨脹。
[0035]用於冷室壓鑄機時，可通過管道或料勺等方式直接將金屬熔液注入所述壓力室100 內。
[0036]而當用於熱室壓鑄機時，需將整個料筒10置於盛有熔融金屬熔液的坩堝中，並將所述薄片區23的彈性調整在合適大小，射料完畢後，首先將所述出料口 105堵住，此時在將所述柱塞頭21由最大射料位置(參見4)復位至初始位置(參見圖3)的過程中，所述壓力室100內會產生一個相對負壓，該負壓會致使所述中空腔22收縮，致使所述密封凸起24與所述料筒10的內壁面之間產生一定間隙，進而使所述柱塞頭21後方(也即圖4中柱塞頭21的右側)的金屬熔液從所述間隙中進入所述壓力室100內部，當所述柱塞頭21運動至初始位置(也即圖3所指示的位置)時，所述壓力室內充滿金屬熔液。所述柱塞頭21由射料最大位置向初始位置運動的過程中，為了防止所述壓力室100內的負壓過大，致使所述中空腔22因收縮過度而損壞，此時可將所述隔板27與所述頂杆25之間固定連接，此時所述頂杆25限制了所述中空腔22沿軸向收縮或拉伸，進而可有效防止所述中空腔22因過度收縮或膨脹而損壞。
[0037]本實施例中，所述隔板27的面積與所述柱塞頭21的端面26的面積基本相等，所述隔板27通過若干根螺栓固定在所述柱塞頭21的所述端面26上。
[0038]本實施例中，所述頂杆25從所述中空腔22的開口處延伸出所述柱塞頭21的端面26，所述隔板27的與所述頂杆25配合的一側中心處設置有凹槽，所述頂杆25插入所述凹槽內，所述凹槽便於將所述頂杆25與所述隔板27相對定位。
[0039]本實施例中所述隔板27與所述端面26之間、所述頂杆25與所述柱塞頭21的開口之間餘留有一定的間隙28，所述間隙28連通所述壓力室100與所述中空腔22，所述金屬熔液在所述壓力室100與所述中空腔22之間可以流動；當然，還可以通過調整所述間隙28的大小，使金屬熔液在流經所述間隙28時具有一定的阻尼作用，進而也能防止所述中空腔22過度膨脹或收縮。本實施例中，所述頂杆25的與所述中空腔21配合的一端側面上開設有螺紋，所述中空腔21底端軸心處開設有螺孔，所述頂杆25通過螺紋與螺孔配合旋入所述中空腔21的底部並固定。
[0040]上述【具體實施方式】只是對本發明的技術方案進行詳細解釋，本發明並不只僅僅局限於上述實施例，且本發明的自密封柱塞不僅能夠用於熱室室壓鑄機上，同時還能用於冷式壓鑄機及其它類型的壓鑄機上。本領域技術人員應該明白，凡是依據上述原理及精神在本發明基礎上的改進、替代，都應在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞，其包括與驅動機構連接的柱塞杆(20)，以及與料筒(10)的內壁滑動密封配合的柱塞頭(21)，其特徵在於: 所述柱塞頭(21)的端部設有中空腔(22)，所述中空腔(22)與所述料筒(10)的壓力室(100)連通，所述中空腔(22)與所述柱塞頭(21)的外側面之間形成薄片區(23)，所述薄片區(23)具有一定的形變能力，所述柱塞頭(21)的外側面與所述薄片區(23)對應的位置設置有至少一道環形的密封凸起(24)； 所述自密封柱塞裝配到所述料筒(10)的內腔時，所述密封凸起(24)與所述料筒(10)的內壁面緊密接觸並密封； 射料過程中，所述壓力室(100)內的熔融態金屬熔液被壓縮，壓力升高，所述金屬熔液從所述中空腔(22)內側向所述料筒(10)施加一個徑向的壓力，驅使所述密封凸起(24)與所述料筒(10)的內壁緊密接觸並密封。
2.根據權利要求1所述的一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞，其特徵在於:所述密封凸起(24)設置有兩道。
3.根據權利要求1或2所述的一種壓鑄機射料裝置上的柱塞，其特徵在於:所述密封凸起(24)的外輪廓為圓弧形結構。
4.根據權利要求3所述的一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞，其特徵在於:所述中空腔(22)的開口處設有用於限制所述中空腔(22)過度膨脹或過度收縮的限位裝置。
5.根據權利要求4所述的一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞，其特徵在於:所述限位裝置包括固定於所述柱塞頭(21)的端面(26)上的隔板(27)，以及設置於所述中空腔(22)內的頂杆(25)，所述頂杆(25)的一端固定在所述中空腔(22)的底端，所述頂杆(25)的另一端牴觸在所述隔板(27)上，所述隔板(27)與所述端面(26)之間，以及所述隔板(27)或所述頂杆(25)與所述柱塞頭(21)的開口之間具有連通所述壓力室(100)與所述中空腔(22)的間隙(28)。
6.根據權利要求5所述的一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞，其特徵在於:所述隔板(27)的面積與所述柱塞頭(21)的端面(26)的面積基本相等，所述隔板(27)通過若干根螺栓固定在所述柱塞頭(21)的所述端面(26)上。
7.根據權利要求5或6所述的一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞，其特徵在於:所述頂杆(25)從所述中空腔(22)的開口處延伸出所述柱塞頭(21)的端面(26)，所述隔板(27)的與所述頂杆(25)配合的一側中心處設置有凹槽，所述頂杆(25)插入所述凹槽內。
8.根據權利要求6-7任一所述的一種用於壓鑄機射料裝置上的自密封柱塞，其特徵在於:所述頂杆(25)的與所述中空腔(22)配合的一端側面上開設有螺紋，所述中空腔(22)底端軸心處開設有螺孔，所述頂杆(25)通過螺紋與螺孔配合旋入所述中空腔(22)的底部並固定。
【文檔編號】B22D17/20GK104259424SQ201410471671
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月16日 優先權日:2014年9月16日
【發明者】捷卡姆.查馬特 申請人:蘇州橙石鑄造有限公司