Магниевое литье под давлением

Магниевое литье под давлением

Реферат

 

Изобретение может быть использовано при литье под давлением отливок из магниевых сплавов в полутвердом или тиксотропном состоянии. Литье осуществляют на машине, имеющей литейную форму или матрицу и систему подачи сплава в полость матрицы через литник. Система подачи обеспечивает управление скоростями потока сплава. Расплав проходит из литника через управляемую область расширения. При этом происходит снижение скорости сплава относительно скорости прохождения его через литник. Состояние сплава изменяется с расплавленного на полутвердое. Заполнение формы происходит полутвердым сплавом. Изобретение обеспечивает улучшение качества отливок, снижение расхода металла и увеличение выхода годного. 2 с. и 28 з.п.ф-лы, 16 ил.

Настоящее изобретение касается улучшенной системы подачи металла для использования в производстве отливок, полученных литьем под давлением, изготавливаемых из магниевых сплавов в расплавленном или тиксотропном состоянии и подходящих для использования с существующими машинами в различных формах, включая машины для литья под давлением с горячей и холодной камерами прессования.

На основании известного уровня техники литья под давлением стало понятным, что из-за более низкой теплоемкости магниевых сплавов по сравнению с цинковыми и алюминиевыми сплавами необходимо использовать большие литники и питатели для предотвращения преждевременного застывания расплавленного металла магниевого сплава. Фактически это считается лучшей практикой в этой промышленности, хотя толкования в значительной степени меняются.

В литье существует много различных способов, которые предполагают обеспечивать удовлетворительные отливки из магниевых сплавов. Однако отливки, полученные литьем под давлением, из магниевого сплава, создаваемые этими способами, обычно проявляют более высокую степень поверхностных дефектов по сравнению с цинковыми и алюминиевыми отливками, полученными литьем под давлением, хотя отливки могут иметь пригодное для эксплуатации качество.

Было обнаружено, что можно создавать высококачественные отливки, полученные литьем под давлением. Создаваемые таким способом отливки могут иметь качество, сопоставимое с качеством, получаемым литьем из алюминиевых или цинковых сплавов. Более того было обнаружено, что качество литья можно улучшить посредством использования систем подачи металла, имеющих литники и питатели, которые являются маленькими относительно современной лучшей практики. Системы подачи металла по изобретению способны существенно улучшить выход при литье, то есть в процентном отношении веса литья к общим неполным весовым количествам. Таким образом, вес металла, который необходимо рециркулировать и воспроизводить, можно существенно снизить с полученным в результате снижением расходов на производство.

Настоящее изобретение предлагает способ расчета систем подачи металла для производства отливок из магниевого сплава, которые обнаруживают улучшенное качество и со значительно меньшим количеством металла в системах подачи с последующим уменьшением стоимости по сравнению с известными способами.

Настоящее изобретение обеспечивает систему подачи металла для использования в литье под давлением магниевого сплава в полутвердом или тиксотропном состоянии, использующую машину для литья под давлением, имеющую средство подвода сплава в расплавленном состоянии и литейную форму или матрицу, определяющую полость матрицы, при этом система содержит матричный или формовочный инструмент, который определяет по меньшей мере один литник системы, который может принимать расплавленный магниевый сплав для введения сплава в полость матрицы, при этом система имеет форму, обеспечивающую управление скоростями потока металла в ней, благодаря чему по существу весь сплав, текущий через полость матрицы, находится в полутвердом состоянии, причем указанная форма является результатом того, что система включает в себя по меньшей мере одну управляемую область расширения, и в этой области поток сплава может расширяться в боковом направлении относительно своего направления введения с результирующим снижением скорости потока сплава относительно его скорости в литнике, посредством чего состояние сплава изменяется с указанного расплавленного состояния до указанного полутвердого состояния.

Изобретение также обеспечивает способ получения отливки из магниевого сплава, по которому магниевый сплав отливают в полутвердом или тиксотропном состоянии, используя машину литья под давлением, имеющую средство подвода сплава в расплавленном состоянии и литейную форму или матрицу, которая определяет полость матрицы, и используя систему подачи металла, которая включает в себя матричный или формовочный инструмент, который определяет по меньшей мере один литник системы, в который принимают расплавленный магниевый сплав из средства подвода и из которого сплав вводят в полость матрицы, и управляют скоростями потока сплава в системе, благодаря чему по существу весь сплав, протекающий через полость матрицы находится в полутвердом состоянии, причем указанное управление включает в себя протекание сплава из летника через управляемую область расширения, благодаря которой поток сплава расширяется в боковом направлении в упомянутой области относительно его направления введения, с результирующим снижением скорости течения сплава относительно его скорости в литнике, посредством чего состояние сплава изменяют с указанного расплавленного состояния до указанного полутвердого состояния.

Проведенные исследования показали, что при достижении полутвердого состояния заполнение полости может постепенно продолжаться полутвердыми фронтами металла, идущего от питателя или другого места введения. Эта форма наполнения магниевым сплавом является основным отклонением от высокосложного жидкостного периферического наполнения с последующим обратным заполнением, встречающегося при литье под давлением алюминиевых или цинковых сплавов и впервые описанного Фроммером в 1932 г. (см. ссылочный текст "Литье под давлением" X. Х. Доухлера, опубликованный в 1991 г. издательством Макгрей Хилл Паблишин, Инк.).

В изобретении поток магниевого сплава от литника проходит по меньшей мере через одну управляемую область расширения системы подачи металла, и в этой области поток металла может расширяться в боковом направлении относительно его направления введения, с получающимся в результате снижением скорости его потока относительно его скорости в литнике. В предпочтительном варианте осуществления управляемая область расширения системы подачи содержит питатель, через который металл течет от литника к полости матрицы. В этом предпочтительном варианте осуществления, питатель и литник таковы, что эффективная площадь поперечного сечения потока через питатель превышает эффективную площадь поперечного сечения потока через литник, благодаря чему расплавленный металл имеет скорость через эффективную площадь поперечного сечения потока через литник, которая превышает его скорость через питатель. Это противоречит рекомендуемой в настоящее время практике.

Понятно, что указанное расширение в боковом направлении потока металла в управляемой области расширения, приводящее в результате к снижению скорости течения в данной области относительно его скорости в литнике, указывает на увеличение площади поперечного сечения потока сплава в управляемой области расширения по отношению к площади поперечного сечения потока сплава в литнике. Таки образом, следует понимать, что в данном контексте термин "питатель" обозначает проход (отверстие), который отличается от питателя, использовавшегося ранее в устройствах для литья под давлением согласно уровню техники. Очевидно, что питатель в использовавшихся ранее устройствах обозначает проход из литника в полость матрицы, причем этот проход имеет меньшую площадь поперечного сечения по сравнению с площадью поперечного сечения литника, поэтому такой проход представляет собой препятствие для протекания через него сплава, а следовательно, скорость потока сплава при прохождении через питатель увеличена по сравнению с его скоростью в литнике. В противоположность этому питатель системы подачи металла согласно настоящему изобретению не представляет собой никакого препятствия по отношению к потоку сплава через литник.

Как будет более детально объяснено далее, управляемая область расширения в одном из вариантов данного изобретения может иметь выходной конец, который выходит непосредственно в полость матрицы, и в этом случае такой выходной конец обозначается здесь как питатель (имеющий указанное выше отличие от питателя из использовавшихся ранее устройств). Однако, как будет более детально объяснено далее, управляемая область расширения в еще одном варианте данного изобретения может находиться внутри полости матрицы и определяется, по меньшей мере частично, данной полостью. В этом варианте питатель может быть на промежуточных концах управляемой области расширения или даже на входном конце данной области, так что он (питатель) снова не представляет собой препятствия по отношению к потоку сплава через литник. В одном из дополнительных вариантов данного варианта изобретения выходной конец управляемой области расширения может соединяться с полостью матрицы посредством второго литника, и этот второй литник может выходить в полость матрицы через питатель, который не представляет собой препятствия потоку сплава. В любом из этих случаев управляемая область расширения предназначена для изменения сплава из расплавленного состояния в полутвердое состояние, причем в указанном первом дополнительном варианте данное изменение состояния не обратимо за счет обеспечения ограничивающего питателя, т.е. представляющего собой препятствие.

В этом предпочтительном варианте осуществления, соответствующем первому варианту изобретения, площадь поперечного сечения потока через питатель предпочтительно превышает эффективную площадь поперечного сечения потока через литник до степени, обеспечивающей отношение этих площадей в диапазоне примерно от 2:1 до 4:1.

Эффективная площадь поперечного сечения потока через литник может преобладать на всем полном продольном протяжении литника. Однако эффективная площадь может преобладать только на части этого продольного протяжения. Таким образом, в последнем случае может быть большая площадь поперечного сечения потока через литник выше по потоку от части его продольного протяжения, в котором преобладает эффективная площадь поперечного сечения потока.

В альтернативном устройстве, соответствующем первому варианту изобретения, управляемая область расширения находится внутри полости и определяется, по меньшей мере, частично, посредством поверхностей, определяющих полость рядом с местом, где металл входит в полость. В этом альтернативном варианте осуществления в месте, через которое металл выходит из литника в полость, может находиться питатель. В этом случае питатель не обязательно определяет управляемую область расширения из-за того, что она имеет большую эффективную площадь поперечного сечения, чем литник, и питатель может просто содержать выпускной конец литника в полости. Тем не менее, питатель может определять часть управляемой области расширения, дополнительная часть которой определяется полостью матрицы и внутри нее.

Альтернативный вариант осуществления, в котором система подачи металла имеет управляемую область расширения, определяемую по меньшей мере полостью матрицы и внутри нее, не подходит для всех форм полости матрицы. Кроме того, получение такой области зависит от направления потока, когда металл входит в полость, относительно соседних поверхностей полости. Как правило, поверхности должны позволять осуществлять расширение, управляя им таким образом, чтобы функционировать в полости способом, аналогичным питателю, обеспечивающему управляемое расширение. По существу управляемую область расширения, определяемую полостью, можно рассматривать как псевдопитатель, и обычно ссылку в последующем на питатель следует понимать в виде охватывающей и действительный питатель и такой псевдопитатель. Однако поверхности полости матрицы, которые определяют псевдопитатель, через который металл проходит на входе полости, обычно не содержат потока по всем боковым сторонам, хотя предпочитается существенная локализация, например, на трех боковых сторонах.

Управляемую область расширения можно получить посредством резкого ступенчатого увеличения поперечного сечения от эффективного поперечного сечения литника. Однако предпочитают, чтобы поперечное сечение управляемой области расширения постепенно увеличивалось в направлении потока металла через нее. Таким образом, когда область расширения определяется действительным питателем, поперечное сечение питателя предпочтительно увеличивается до максимального поперечного сечения, где питатель связывается с полостью матрицы.

Изобретение применимо к литью под давлением как в холодной камере, так и в горячей камере прессования. В каждом случае изобретение дает возможность экономии весьма существенной стоимости при производстве отливок из магния, как показано ниже, поскольку это позволяет существенно улучшать выход литья. Отсюда вес металла литника/вертикального литникового канала, который должен рециркулировать и повторно обрабатываться, существенно уменьшается, имеет значение особой важности в литье магния из-за внимания, которое необходимо уделять при повторной обработке.

Система подачи металла, обеспечиваемая изобретением и используемая в процессе литья в соответствии с настоящим изобретением, обычно по существу обеспечивается матрицей или частью литейной формы или инструментом, который определяет часть полости матрицы. Однако, как и в случае обычных литейных форм и матриц полости литья под давлением, она может определяться посредством совместного действия частей и инструментов.

Соответствующую изобретению систему можно приспособить для использования в литье под давлением данной машиной. По меньшей мере в тех случаях, когда это случается в соответствующих изобретению системе и способе, скорость расплавленного металла через литник предпочтительно составляет примерно 150 м/с. Эту скорость можно изменять, например, в диапазоне от 140 до 165 м/с. Однако скорость не должна преобладать по всей длине литника, хотя это предпочитается по меньшей мере в некоторых формах изобретения. Скорее оказывается достаточным, если скорость достигается на части длины литника, которая имеет меньшее эффективное поперечное сечение, чем на других частях длины.

Скорость течения сплава через управляемую область расширения может быть на 25-50% ниже скорости течения через литник. Нашли, что во многих случаях скорость металла через область расширения находится очень близко к двум третьим частям скорости в литнике. Таким образом, при скорости в литнике, равной примерно 150 м/с, скорость в области расширения предпочтительно составляет примерно 100 м/с.

Из вышесказанного следует, что производится ссылка на эффективную площадь поперечного сечения потока через область расширения и через литник в отличие от физической площади поперечного сечения области расширения и литника. Это отличие является важным, как отражено первоначальными экспериментами первой серии экспериментов, кратко описываемых ниже. Эти первоначальные эксперименты проводились с большими литниками и питателями в соответствии с известным лучшим методом литья из магниевых сплавов и аналогичным методом литья алюминиевого и цинкового сплавов. Дополнительный тракт потока в литниках в этих первоначальных экспериментальных испытаниях проходил через цилиндрическую область, имеющую гораздо меньшее поперечное сечение, чем расчетная физическая площадь поперечного сечения литников. Гораздо меньшая площадь области потока содержит до некоторой степени сосредоточенный стержень, в котором расплавленный металл проходил через литник и который находился во втулке по меньшей мере частично отвержденного металла значительной толщины стенки. Для данной площади поперечного сечения литника, плотность поперечного сечения области потока была больше, когда матрица была горячей.

Различие между эффективной площадью поперечного сечения потока через литник и действительной или расчетной площадью этого поперечного сечения менее заметно в литнике системы подачи металла по изобретению, чем в известном лучшем методе. Вместо этого в соответствующей изобретению ситуации ограничения различие может быть по существу исключено. То есть в ограничивающей ситуации литник может иметь относительно маленькую расчетную площадь поперечного сечения, которая по существу определяет активную площадь поперечного сечения потока через литник. Для облегчения достижения этой ситуации находящуюся выше по потоку часть длины литника системы с горячей камерой прессования можно определять элементом, образованным из подходящего керамического материала, который позволяет поддерживать температурный цикл, препятствующий отверждению металла на поверхностях элемента, который определяет литник. В качестве альтернативы такая находящаяся выше по потоку часть длины литника системы с горячей камерой или холодной камерой прессования может определяться элементом, приспособленным для циркуляции жидкости теплообменника, или использования электрического нагревательного устройства для обеспечения возможности поддержания такого температурного цикла.

В известных способах требуются системы с большими литниками, которые, как правило, имеют литники большого поперечного сечения, чем их питатели, то есть в противоположность тому, что достигнуто в предлагаемом изобретении относительно поперечных сечений литников и управляемой области расширения. В результате этого они приводят к относительно большому количеству металла в литнике/вертикальном литниковом канале для данного литья и, следовательно, высоким затратам на рециркулирование и повторную обработку металла литника/вертикального литникового канала. Известные способы обычно дают металла литника/вертикального литникового канала больше 50% веса литья и в некоторых примерах больше 100%. То есть количество металла в литнике/вертикальном литниковом канале может быть больше количества металла отливки.

В противоположность известным способам настоящее изобретение позволяет существенно снижать количество металла литника/вертикального литникового канала, например, до величины меньше 30% от веса отливки в случае машин с холодной камерой прессования. Во многих примерах, в частности в случаях машин с горячей камерой прессования, предлагаемое изобретение позволяет получить количество металла в литнике/вертикальном литниковом канале гораздо ниже этого уровня, например, примерно до 5% или даже ниже примерно 2%. Это, конечно, обеспечивает значительную практическую выгоду, поскольку соответственным образом снижается стоимость рециркулируемого и повторно обрабатываемого металла.

Настоящее изобретение позволяет существенно снизить количество металла в литнике/вертикальном литниковом канале в виде прямого результата уменьшения расчетного поперечного сечения литника с возможным дальнейшим уменьшением посредством уменьшения длины литника. Расчетное поперечное сечение можно уменьшить так, чтобы оно по существу соответствовало эффективному поперечному сечению потока через литник. Однако эффективное поперечное сечение потока должно преобладать только вдоль части длины литника, например вдоль основной части длины. Кроме того, часть длины литника, которая отверждается при операции литья, может быть существенно укорочена, чтобы дополнительно уменьшить количество металла литника/вертикального литникового канала.

Настоящее изобретение позволяет добиться важных преимуществ, сверх преимуществ снижения расходов на повторную обработку. Они включают в себя существенное улучшение соответственных параметров пористости отливки и обработки поверхности. По сравнению с отливками из алюминиевых и цинковых сплавов отливки из магния, создаваемые известными методами, обычно имеют низкую обработку поверхности, которую часто можно приписывать пористости на поверхности отливки или рядом с ней. Однако настоящее изобретение дает возможность существенно снижать пористость отливки, а также позволяет достигнуть однородную обработку поверхности хорошего качества.

Полагают, что общий показатель уменьшения количества металла литника/вертикального литникового канала, снижающий пористость и улучшающий обработку поверхности, можно достигнуть скоростями потока расплавленного металла, допускаемыми изобретением. Полагают, что при таких скоростях, помимо области полости матрицы рядом с управляемой областью расширения, поток металла в полости матрицы происходит из-за того, что исходный расплавленный металл находится в вязком состоянии. Таким образом, поток в матрице имеет полутвердый фронт, заполняемый с концентрацией твердых веществ в текущем металле, остающейся сравнительно постоянной во время заполнения полости. То есть оказывается, что заполнение полости продолжается полутвердым фронтом, отходящим от управляемой области расширения, в противоположность высокосложному периферийному заполнению и обратному заполнению, с которым сталкивается литье алюминиевых и цинковых сплавов.

Подробно описываемое здесь изобретение базируется на ряде экспериментов. Первая серия экспериментов была направлена на обеспечение лучшего понимания механизма потока отверждения магниевых сплавов. В частности, во время экспериментов пытаются установить, можно ли получить улучшения обработки поверхности и уровней пористости посредством изменения и (или) управления параметрами определенных отливок.

В некоторых из начальных экспериментов этой первой серии использовали метод "хрупких твердых включений" для улучшения понимания картины течения. Эти эксперименты привели к идентификации двух режимов течения в полости, которые всегда создавали участок низкокачественной отделки между ними. Картина течения отличалась от любой наблюдаемой при цинковом или алюминиевом литье под давлением. Проверка микроструктуры показала, что: - поток в литнике проходит через цилиндрическую область, гораздо меньшую в поперечном сечении, чем расчетное физическое поперечное сечение литника. Это было также отмечено в секциях отливки, в которых поток был однонаправленным; - концентрация твердых веществ в отливках из магниевого сплава (как показано дендритами с большим разнесением дендритных ветвей) составляла примерно 50%; - микроструктура отливок из магниевого сплава вблизи питателя отличалась от микроструктуры, наблюдаемой на расстоянии 50-300 мм от питателя.

Результаты этих начальных экспериментов показали, что металл частично затвердевает в литнике и затем ведет себя как полутвердый металл в полости с сопутствующим вязким поведением. Оказалось, что первый металл, движущийся по литнику (фронт), поступает в полость в жидком состоянии и, следовательно, это может объяснить полученные различные микроструктуры и по существу обычное расположение через отливку перехода между этими различными условиями течения.

В последующих экспериментах первой серии изменения вида литников и питающей системы в основных принципах традиционной питающей системы дали в самой малой степени улучшенные отливки, тогда как в соответствии с этими основными принципами ожидались большие изменения. Однако участок и местоположение низкой обработки поверхности остались по существу неизменными. Радикальное изменение одного скошенного касательного литника создает чрезвычайно хороший результат при рассмотрении качества отливки, но итог отношения металла литника/вертикального литникового канала оказался неприемлемым. Общий уровень понимания поведения потока на этой стадии был чрезвычайно ограниченным. Однако стало очевидным, что магниевые сплавы ведут себя с существенным отличием от цинковых и алюминиевых сплавов.

Вторая серия экспериментов была выполнена с использованием ряда различных матриц и разливочных машин, с целью попытки установить, имелось ли отличие в поведении из-за тиксотропии. Эксперименты охватывали различные размеры отливок в диапазоне от 15 г до 15 кг и выполнялись на машинах как с горячими, так и с холодными камерами прессования. В одном эксперименте с очень длинной отливкой (примерно 2 м), которая содержала серию коробок с открытым концом, отливка подавалась вдоль длинной кромки в машине с холодной камерой прессования. Два больших литника от вертикального литникового канала питали длинные полускошенные литники. Мы утверждаем, что если металл находится в тиксотропном состоянии в полости, то окажется возможным из-за высокого нагрева заполнять отливку с одного конца. Чтобы доказать это, секцию литника предыдущей разливки заменили в матрице, эффективно блокируя таким образом поступление металла в эту половину полости. Следовательно, любой металл в полости рядом с блокированным литником должен поступать с неблокированной стороны, обеспечивая расстояние течения больше 1 м. Траектория потока в полости была чрезвычайно сложной и обнаруживала много изменений направления. Однако, если не изменяли установки машины, то односторонняя система питания создавала отливку, качество которой было превосходным на ее крайних участках по сравнению с создаваемыми полными литниками. В качестве существенного изменения было отмечено увеличение скорости течения металла.

Дополнительные эксперименты третьей серии были проведены с отливкой размером 280 х 25 х 1 мм, изготавливаемой в маленькой машине с горячей камерой прессования и питаемой длинным тонким литником и чрезвычайно тонкими питателями глубиной 0,15 мм. Эти эксперименты показали, что питатель был сильно блокирован вдоль большой части его длины, что привело к получению отливок плохого качества. Литник, длина которого составляла 220 мм в одном направлении, был уменьшен до эффективной длины 100 мм посредством приваривания заглушки 10 мм длины в литнике. Была полностью заполнена результирующая отливка и металл выпущен из полости в незаблокированную часть литника посредством питателя глубиной 0,15. Это показало, что сплав был в состоянии чрезвычайно низкой вязкости по всему заполнению полости. Аналогичные отливки из цинковых или алюминиевых сплавов не показали таких характеристик. Следует отметить, что машина создает давление, равное только 14 МПа на 1 м.

Исследования магниевых отливок, созданных посредством использования лучшего метода с длинными тонкими питателями, неизменно показывают, что большие секции питателя фактически не работают.

Следующие эксперименты четвертой серии были выполнены в диапазоне размеров отливок, но все они показали, что качество улучшается, когда уменьшаются размеры питателей и литников и увеличивается скорость движения металла. Исследования поперечных сечений литников в пределах от 1 х 1 мм до 50 х 50 мм на основании ряда отливок, создаваемых на машинах как с горячими, так и с холодными камерами прессования, показали в каждом случае центральную круглую область. Оказалось, что на эту характеристику не оказывает влияния первоначальный профиль поперечного сечения. Предполагается, что это условие определяет область, где происходит течение металла во время заполнения полости, и предполагается, что поток имеет эффективное поперечное сечение. Вследствие того, что эта область имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем канал литника, который вначале образуют в матрице, поток металла достигает значительно более высокой скорости. Расчеты с использованием полученных в результате измерений скоростей потока металла дали значения скоростей в литнике, которые группируются в районе 150 м/с, причем скорости в питателе составляют примерно 2/3 от скорости в литнике. Аналогичные области можно видеть в отливках, где имеется однонаправленное течение.

Пятая серия экспериментов включала производство длинных толстых отливок посредством постепенного уменьшения секций питателей. Первоначальная питаемая длина уменьшилась от 120 до 8 мм и отливка оставалась с приемлемым качеством. Микроанализ отливок показал, что заполнение соответствовало заполнению с полутвердым фронтом, и концентрация твердого вещества во время заполнения оставалась постоянной по всей детали. Пористость была минимальной.

Чтобы легче было понять изобретение, теперь будем ссылаться на прилагаемые чертежи, на которых: фиг.1 представляет схематический вид, иллюстрирующий часть системы литья под давлением для производства дверных ручек из магниевого сплава, в соответствии с настоящим изобретением; фиг.2 представляет вид системы, изображенной на фиг.1, с правой стороны; фиг.3 соответствует фиг.1, но иллюстрирует известное устройство; фиг. 4 представляет схематическое изображение отливки дверной ручки с прикрепленным металлом литника/вертикального литникового канала; фиг.5 иллюстрирует схематическое представление экспериментальной системы подачи металла; фиг. 6 и 7 иллюстрируют следующие устройства, подходящие для использования в настоящем изобретении; фиг. 8А схематически иллюстрирует заполнение полости матрицы во время традиционной отливки из цинкового или алюминиевого сплава; фиг.8В схематически иллюстрирует заполнение полости матрицы во время отливки из магниевого сплава при использовании настоящего изобретения; фиг.9А-9С иллюстрируют конфигурацию поперечного сечения типичных литников, схематически иллюстрирующих каждое поперечное сечение их эффективного канала течения; фиг. 10 представляет вид сверху отливки чаши из магниевого сплава в соответствии с изобретением; фиг. 11 представляет вид в разрезе по линии XI-XI, показанной на фиг.10 чаши и матричного инструмента; фиг. 12-14 иллюстрируют соответственные экспериментальные системы подачи металла; фиг. 15 представляет вид в разрезе матрицы для литья под давлением, подходящей для машины с горячей камерой прессования для использования в настоящем изобретении; фиг.16 является аналогичной фиг.15, но иллюстрирует видоизмененную, более крупную отливку, которую можно изготавливать показанной на фиг.15 матрицей, используя машину с холодной камерой прессования.

В показанной на фиг.1 и 2 системе 10 изображена матрица 12, которая определяет ряд разнесенных в радиальном направлении полостей 14 (только одна из которых показана на фигурах), в каждой из которых можно отливать соответственную дверную ручку, до некоторой степени соответствующую форме, показанной на фиг.4. Матрица 12 имеет неподвижную часть 16 и подвижную часть 17, и показана в своем закрытом состоянии, но ее части 16 и 17 имеют возможность разделяться по делительной линии Р. В протоке 20, введенной в деталь 17 матрицы, установлен с возможностью скольжения штифт 18 выброса; штифт 18 и по меньшей мере один дополнительный штифт (не показанный) проходят для выброса отливки в конце каждого рабочего цикла.

Напротив пробки 20 часть 16 матрицы включает вставку 22, просверленное отверстие 22а которой находится на одной прямой с втулкой 24. Хотя вставка 22 подобно пробке 20 изготовлена из соответственной стали, типа используемой для деталей 16, 17 матрицы 12, втулку 24 предпочтительно изготавливают из материала относительно низкой теплопроводности, типа частично стабилизированной двуокиси циркония или другой подходящей керамики.

Смежные концы пробки 20 и вставки 22 имеют дополнительную форму усеченного конуса. Эти концы такие, что при закрытой матрице 12 пробка 20 и вставка 22 достигают уплотнения между соприкасающимися поверхностями противолежащих концов. Однако в торцевой поверхности пробки 20 определена соответствующая канавка 21 для каждой полости 14, где канавка 21 взаимодействует с концом вставки 22 так, чтобы определить литник 26 для этой полости 14. Литник 26 связан с полостью 14 через питатель 28.

Концентрически в просверленном отверстии 22а вставки 22, во втулке 24 определено просверленное отверстие 24а, по существу аналогичное поперечному сечению. Кроме того, наружный конец вставки 22 определяет расширенное во внешние стороны удлиненное просверленное отверстие 22а для обеспечения возможности его сцепления с насадкой 30. Как будет понятно, насадка 30 образует удлинение устройства S-образного колена/плунжера (не показанного) системы литья под давлением с горячей камерой прессования, посредством которого расплавленный магний может нагнетаться через просверленное отверстие 24а в полость 14 через литник 26 и питатель 28.

При завершении цикла отливки показанным на фиг.1 и 2 устройством нагнетаемый магний отверждается обратно к внутреннему концу просверленного отверстия 24а втулки 24. Таким образом, при отпускании давления отливки во время цикла расплавленный металл извлекается через насадку 30 из просверленного отверстия 24а.

В случае показанного на фиг.1 и 2 устройства длина каждого литника 26 может быть минимальной. Кроме того, каждый литник может иметь требуемое поперечное сечение до поперечного сечения эффективного течения металла через каждый литник 26. Внутренний концевой участок каждого литника 26 определяется частями 16, 17 матрицы 12. По всей длине этого участка глубина литника 26 постепенно уменьшается, но ширина увеличивается, так что питатель 28 представляет собой узкую удлиненную форму, имеющую большее поперечное сечение, чем часть длины литника 20, определяемую между пробкой 20 и вставкой 22.

При использовании с показанным на фиг.1 и 2 устройством экстрагирование тепловой энергии для отверждения металла литника/вертикального литникового канала осуществляется посредством проведения к частям 16, 17 матрицы 12 через пробку 20 и вставку 22. Относительно малая длина и малое поперечное сечение литников 26 таковы, что циркуляция хладагента для достижения отверждения может оказаться ненужной. Однако, несмотря на сравнительно малую длину литника 26 и, следовательно, вблизи втулки 24 к полости 14 отверждение металла в просверленном отверстии 24а может предотвращаться изолирующим действием керамики, из которой изготовлена втулка 24. Общее устройство фиг.1 и 2 таково, что в отливке ручек из магниевого сплава, имеющих вес примерно 30 г, длина и поперечное сечение каждого литника 26 таковы, что количество металла литника/вертикального литникового канала (для двух одновременно отливаемых ручек) можно уменьшить примерно до 3 г.

Фиг. 3 в общем соответствует фиг.1, но иллюстрирует подробное устройство в соответствии с известным способом. На фиг.3 компоненты, соответствующие компонентам фиг.1 и 2, имеют такие же ссылочные позиции с добавлением числа 100.

В показанном на фиг. 3 устройстве пробка 120 имеет штифт 120а вертикального литникового канала в форме усеченного конуса, который при замкнутых деталях 116, 117 матрицы 120 выступает в коническое просверленное отверстие 122а вставки 122. В пробке 120 имеются канавки 121, которые с вставкой определяют литник 126. В пробке 120 также образован проток 40 для циркуляции хладагента типа воды, тогда как вокруг вставки образована канавка 42, причем канавка закрыта втулкой 44 с целью определения дополнительного протока 46 для циркуляции хладагента.

Как будет ясно ниже, насадка (не показанная), аналогичная насадке 30 на фиг. 1, используется для обеспечения возможности введения расплавленного магниевого сплава через просверленное отверстие 122а по литникам 126 и течение сплава в полость 114 матрицы через питатель 128. При завершении заполнения хладагент циркулирует по каналам 40, 46 для отверждения металла литника/вертикального литникового канала благодаря минимальному поперечному сечению просверленного отверстия 124а между конической частью, принимающей штифт 120а и расширенным внешним концом для принятия насадки системы литья под давлением.

В случае показанного на фиг.3 известного устройства литники 126 не только длиннее, но также имеют большее поперечное сечение. Как показано, это служит для избежания ощутимого риска преждевременного затвердения магниевого сплава низкой теплоемкос