金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，設(shè)于超聲波導(dǎo)入桿外周，密封裝置的一端通過端蓋固定于模具型腔外壁上，密封裝置包括模具側(cè)靜環(huán)、模具側(cè)動環(huán)組件、大氣側(cè)靜環(huán)、大氣側(cè)動環(huán)組件、動環(huán)座和密封蓋，模具側(cè)靜環(huán)和大氣側(cè)靜環(huán)分別位于密封裝置的兩端，模具側(cè)靜環(huán)的外端面與端蓋相連接，模具側(cè)靜環(huán)的外圓柱面和大氣側(cè)靜環(huán)的外圓柱面分別與密封蓋相連接，模具側(cè)靜環(huán)、大氣側(cè)靜環(huán)和密封蓋之間形成密封空間，密封空間內(nèi)設(shè)有模具側(cè)動環(huán)組件、大氣側(cè)動環(huán)組件和動環(huán)座，模具側(cè)動環(huán)組件和大氣側(cè)動環(huán)組件分別設(shè)于動環(huán)座兩端。本密封裝置結(jié)構(gòu)合理可靠，密封效果較好，可有效保證模具型腔的密封性，防止金屬熔體發(fā)生噴濺和泄漏的現(xiàn)象。
【專利說明】金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種金屬擠壓鑄造模具用的超聲波 導(dǎo)入桿密封裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在擠壓鑄造設(shè)備上導(dǎo)入超聲波的目的是改善待處理金屬材料的組織和性能，研究 表明，在擠壓鑄造設(shè)備中導(dǎo)入功率超聲，可以起到細(xì)化晶粒，提升材料力學(xué)性能的作用。
[0003] 在超聲波導(dǎo)入設(shè)備的安裝過程中，由于空間尺寸和導(dǎo)入效果等因素的限制，一般 只能選擇在模具側(cè)面開口導(dǎo)入，但是這種導(dǎo)入方法在實際應(yīng)用中，常因為密封裝置結(jié)構(gòu)不 夠合理，容易引起金屬熔液的噴濺，從而給操作人員的安全帶來隱患，也會對環(huán)境造成污 染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對高溫高壓環(huán)境下，提供一種金屬擠 壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，該密封裝置結(jié)構(gòu)合理，可有效防止金屬熔體噴濺 和泄漏。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，設(shè)于 超聲波導(dǎo)入桿外周，密封裝置的一端通過端蓋固定于模具型腔外壁上，密封裝置包括模具 側(cè)靜環(huán)、模具側(cè)動環(huán)組件、大氣側(cè)靜環(huán)、大氣側(cè)動環(huán)組件、動環(huán)座和密封蓋，模具側(cè)靜環(huán)和大 氣側(cè)靜環(huán)分別位于密封裝置的兩端，模具側(cè)靜環(huán)的外端面與端蓋相連接，模具側(cè)靜環(huán)的外 圓柱面和大氣側(cè)靜環(huán)的外圓柱面分別與密封蓋相連接，模具側(cè)靜環(huán)、大氣側(cè)靜環(huán)和密封蓋 之間形成密封空間，密封空間內(nèi)設(shè)有模具側(cè)動環(huán)組件、大氣側(cè)動環(huán)組件和動環(huán)座，模具側(cè)動 環(huán)組件和大氣側(cè)動環(huán)組件分別設(shè)于動環(huán)座兩端。
[0006] 所述動環(huán)座通過銷釘固定于超聲波導(dǎo)入桿上，模具側(cè)動環(huán)組件和大氣側(cè)動環(huán)組件 對稱設(shè)于動環(huán)座兩端。
[0007] 所述模具側(cè)動環(huán)組件包括動環(huán)、軸套和彈簧，動環(huán)一端與模具側(cè)靜環(huán)的內(nèi)端面相 接觸，動環(huán)另一端通過彈簧與動環(huán)座相連接，超聲波導(dǎo)入桿外周與彈簧的相接面上設(shè)有軸 套。
[0008] 所述動環(huán)內(nèi)側(cè)面通過動環(huán)0型圈與超聲波導(dǎo)入桿相連接；超聲波導(dǎo)入桿和軸套之 間設(shè)有0. 03?0. 05mm的過盈距離。其中，動環(huán)0型圈可采用耐高溫的有機(jī)硅樹脂材料制 得，0. 03?0. 05mm的過盈距離可保證超聲波導(dǎo)入桿和軸套之間力矩的可靠傳遞和良好的 追隨性。
[0009] 所述動環(huán)的軸向截面為橫置的"凸"形，動環(huán)的兩端分別為動環(huán)大端面和動環(huán)小端 面，動環(huán)大端面通過彈簧與動環(huán)座連接，動環(huán)小端面與模具側(cè)靜環(huán)連接。其中，彈簧可采用 小彈簧，小彈簧彈力均勻，結(jié)構(gòu)緊湊，不會有偏斜。
[0010] 所述大氣側(cè)動環(huán)組件的結(jié)構(gòu)與模具側(cè)動環(huán)組件的結(jié)構(gòu)對稱。 toon] 所述模具側(cè)靜環(huán)的軸向截面和大氣側(cè)靜環(huán)的軸向截面分別為橫置的"凸"形； [0012] 模具側(cè)靜環(huán)的兩端分別為模具側(cè)靜環(huán)大端面和模具側(cè)靜環(huán)小端面，模具側(cè)靜環(huán)大 端面通過防轉(zhuǎn)銷與端蓋固定連接，模具側(cè)靜環(huán)小端面與模具側(cè)動環(huán)組件相接；其中，防轉(zhuǎn)銷 可防止模具側(cè)靜環(huán)隨著超聲波導(dǎo)入桿的桿尖振動而轉(zhuǎn)動；
[0013] 大氣側(cè)靜環(huán)的兩端分別為大氣側(cè)靜環(huán)大端面和大氣側(cè)靜環(huán)小端面，大氣側(cè)靜環(huán)大 端面置于大氣中，大氣側(cè)靜環(huán)小端面與大氣側(cè)動環(huán)組件相接；
[0014] 模具側(cè)靜環(huán)的內(nèi)側(cè)面和大氣側(cè)靜環(huán)的內(nèi)側(cè)面分別通過靜環(huán)0型圈與超聲波導(dǎo)入 桿相連接。其中，靜環(huán)0型圈可采用耐高溫的有機(jī)硅樹脂材料制得。
[0015] 所述密封蓋包括固定連接的左蓋和右蓋，左蓋壓緊于大氣側(cè)靜環(huán)的外周，右蓋壓 緊于模具側(cè)靜環(huán)的外周，右蓋的外端面與端蓋相接。
[0016] 所述右蓋上設(shè)有泄壓孔，泄壓孔可直接連接廢氣排放管道，避免實驗對環(huán)境造成 的污染。
[0017] 所述密封蓋中，左蓋與大氣側(cè)靜環(huán)相接觸的一面設(shè)有石墨層，右蓋與模具側(cè)靜環(huán) 相接觸的一面設(shè)有石墨層。
[0018] 上述結(jié)構(gòu)的密封裝置中，模具側(cè)動環(huán)組件中的動環(huán)和大氣側(cè)動環(huán)組件中的動環(huán)均 采用WC硬質(zhì)合金，模具側(cè)靜環(huán)和大氣側(cè)靜環(huán)均采用石墨環(huán)材質(zhì)，各動環(huán)、模具側(cè)靜環(huán)和大 氣側(cè)靜環(huán)的平面度均控制在0?0. 〇〇3_，不允許有崩邊和劃傷的現(xiàn)象。
[0019] 本金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置使用時，其原理是：模具側(cè)靜環(huán) 的外端面與端蓋相連接，端蓋固定在模具型腔的腔壁外側(cè)，形成模具側(cè)靜環(huán)的軸向固定，同 時，模具側(cè)靜環(huán)與密封蓋相嵌，一方面對密封蓋形成軸向的約束，另一方面使得廢氣通過密 封蓋上的泄壓孔排出；在模具側(cè)，動環(huán)通過小彈簧和動環(huán)座連接，可以同樣方式對動環(huán)形成 軸向的約束，同時彈簧可以緩沖軸向的沖擊力，模具側(cè)靜環(huán)和動環(huán)緊密接觸，從而達(dá)到較好 的密封效果；在大氣側(cè)，其密封原理與模具側(cè)相同。
[0020] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：
[0021] 本金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置為復(fù)合式機(jī)械密封裝置，其結(jié)構(gòu) 合理可靠，密封效果較好，特別是在高溫高壓的工作環(huán)境下，可有效保證模具型腔的密封 性，防止金屬熔體發(fā)生噴濺和泄漏的現(xiàn)象，大大提高設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。
[0022] 本超聲波導(dǎo)入桿密封裝置還設(shè)有泄壓孔，通過避免金屬熔體的噴濺和泄壓孔排除 多余的廢氣，可避免對環(huán)境造成污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為本超聲波導(dǎo)入桿密封裝置的半剖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2為本超聲波導(dǎo)入桿密封裝置安裝在金屬擠壓鑄造模具上的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不 限于此。
[0026] 實施例1
[0027] 本實施例一種金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，如圖2所示，設(shè)于 超聲波導(dǎo)入桿4外周，密封裝置1的一端通過端蓋2固定于模具型腔3外壁上，如圖2所示， 密封裝置包括模具側(cè)靜環(huán)5、模具側(cè)動環(huán)組件6、大氣側(cè)靜環(huán)7、大氣側(cè)動環(huán)組件8、動環(huán)座 9和密封蓋10,模具側(cè)靜環(huán)和大氣側(cè)靜環(huán)分別位于密封裝置的兩端，模具側(cè)靜環(huán)的外端面 5-1與端蓋相連接，模具側(cè)靜環(huán)的外圓柱面和大氣側(cè)靜環(huán)的外圓柱面分別與密封蓋相連接， 模具側(cè)靜環(huán)、大氣側(cè)靜環(huán)和密封蓋之間形成密封空間，密封空間內(nèi)設(shè)有模具側(cè)動環(huán)組件、大 氣側(cè)動環(huán)組件和動環(huán)座，模具側(cè)動環(huán)組件和大氣側(cè)動環(huán)組件分別設(shè)于動環(huán)座兩端。
[0028] 動環(huán)座9通過銷釘11固定于超聲波導(dǎo)入桿4上，模具側(cè)動環(huán)組件和大氣側(cè)動環(huán)組 件對稱設(shè)于動環(huán)座兩端。
[0029] 模具側(cè)動環(huán)組件6包括動環(huán)6-1、軸套6-2和彈簧6-3,動環(huán)一端與模具側(cè)靜環(huán)的 內(nèi)端面相接觸，動環(huán)另一端通過彈簧與動環(huán)座相連接，超聲波導(dǎo)入桿外周與彈簧的相接面 上設(shè)有軸套。
[0030] 動環(huán)內(nèi)側(cè)面通過動環(huán)0型圈6-4與超聲波導(dǎo)入桿相連接；超聲波導(dǎo)入桿和軸套之 間設(shè)有0. 03?0. 05mm的過盈距離。其中，動環(huán)0型圈可采用耐高溫的有機(jī)硅樹脂材料制 得，0. 03?0. 05mm的過盈距離可保證超聲波導(dǎo)入桿和軸套之間力矩的可靠傳遞和良好的 追隨性。
[0031] 動環(huán)的軸向截面為橫置的"凸"形，動環(huán)的兩端分別為動環(huán)大端面和動環(huán)小端面， 動環(huán)大端面通過彈簧與動環(huán)座連接，動環(huán)小端面與模具側(cè)靜環(huán)連接。其中，彈簧可采用小彈 簧，本實施例所采用彈簧的鋼絲直徑為〇· 2mm，彈簧外徑為1. 2mm，彈簧內(nèi)徑為0· 8mm，節(jié)距 為1. 0mm，小彈簧彈力均勻，結(jié)構(gòu)緊湊，不會有偏斜。
[0032] 大氣側(cè)動環(huán)組件8的結(jié)構(gòu)與模具側(cè)動環(huán)組件6的結(jié)構(gòu)對稱，即大氣側(cè)動環(huán)組件的 各組成部件與模具側(cè)動環(huán)組件的各組成部件相同（包括尺寸大小、材質(zhì)等參數(shù)），大氣側(cè)動 環(huán)組件各組成部件之間的連接關(guān)系與模具側(cè)動環(huán)組件相比，呈對稱設(shè)置。
[0033] 模具側(cè)靜環(huán)的軸向截面和大氣側(cè)靜環(huán)的軸向截面分別為橫置的"凸"形；
[0034] 模具側(cè)靜環(huán)的兩端分別為模具側(cè)靜環(huán)大端面和模具側(cè)靜環(huán)小端面，模具側(cè)靜環(huán)大 端面通過防轉(zhuǎn)銷12與端蓋（圖2中未示出）固定連接，模具側(cè)靜環(huán)小端面與模具側(cè)動環(huán)組 件相接；其中，防轉(zhuǎn)銷可防止模具側(cè)靜環(huán)隨著超聲波導(dǎo)入桿的桿尖振動而轉(zhuǎn)動；
[0035] 大氣側(cè)靜環(huán)的兩端分別為大氣側(cè)靜環(huán)大端面和大氣側(cè)靜環(huán)小端面，大氣側(cè)靜環(huán)大 端面置于大氣中，大氣側(cè)靜環(huán)小端面與大氣側(cè)動環(huán)組件相接；
[0036] 模具側(cè)靜環(huán)的內(nèi)側(cè)面和大氣側(cè)靜環(huán)的內(nèi)側(cè)面分別通過靜環(huán)0型圈13與超聲波導(dǎo) 入桿相連接。其中，靜環(huán)〇型圈可采用耐高溫的有機(jī)硅樹脂材料制得。
[0037] 密封蓋10包括固定連接的左蓋10-1和右蓋10-2,左蓋壓緊于大氣側(cè)靜環(huán)的外周， 右蓋壓緊于模具側(cè)靜環(huán)的外周，右蓋的外端面與端蓋相接。
[0038] 右蓋上設(shè)有泄壓孔10-3,泄壓孔可直接連接廢氣排放管道，避免實驗對環(huán)境造成 的污染。
[0039] 密封蓋中，左蓋與大氣側(cè)靜環(huán)相接觸的一面設(shè)有石墨層，右蓋與模具側(cè)靜環(huán)相接 觸的一面設(shè)有石墨層。
[0040] 上述結(jié)構(gòu)的密封裝置中，模具側(cè)動環(huán)組件中的動環(huán)和大氣側(cè)動環(huán)組件中的動環(huán)均 采用WC硬質(zhì)合金，模具側(cè)靜環(huán)和大氣側(cè)靜環(huán)均采用石墨環(huán)材質(zhì)，各動環(huán)、模具側(cè)靜環(huán)和大 氣側(cè)靜環(huán)的平面度均控制在0?0. 〇〇3_，不允許有崩邊和劃傷的現(xiàn)象。
[0041] 本金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置使用時，其原理是：模具側(cè)靜環(huán) 的外端面與端蓋相連接，端蓋固定在模具型腔的腔壁外側(cè)，形成模具側(cè)靜環(huán)的軸向固定，同 時，模具側(cè)靜環(huán)與密封蓋相嵌，一方面對密封蓋形成軸向的約束，另一方面使得廢氣通過密 封蓋上的泄壓孔排出；在模具側(cè)，動環(huán)通過小彈簧和動環(huán)座連接，可以同樣方式對動環(huán)形成 軸向的約束，同時彈簧可以緩沖軸向的沖擊力，模具側(cè)靜環(huán)和動環(huán)緊密接觸，從而達(dá)到較好 的密封效果；在大氣側(cè)，其密封原理與模具側(cè)相同。
[0042] 實施例2
[0043] 本實施例一種金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，與實施例1相比 較，其不同之處在于，密封蓋為一體式結(jié)構(gòu)，密封蓋靠近大氣側(cè)的內(nèi)側(cè)面壓緊于大氣側(cè)靜環(huán) 的外周，密封蓋靠近模具側(cè)的內(nèi)側(cè)面壓緊于模具側(cè)靜環(huán)的外周；密封蓋上設(shè)有泄壓孔，泄壓 孔可直接連接廢氣排放管道，避免實驗對環(huán)境造成的污染；密封蓋上，與大氣側(cè)靜環(huán)相接觸 的接觸面上設(shè)有石墨層，與模具側(cè)靜環(huán)相接觸的接觸面上也設(shè)有石墨層。
[0044] 如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明，上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用 來限定本發(fā)明的實施范圍；即凡依本
【發(fā)明內(nèi)容】
所作的均等變化與修飾，都為本發(fā)明權(quán)利要 求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1. 金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，設(shè)于超聲波導(dǎo)入桿外周，其特征在 于，密封裝置的一端通過端蓋固定于模具型腔外壁上，密封裝置包括模具側(cè)靜環(huán)、模具側(cè)動 環(huán)組件、大氣側(cè)靜環(huán)、大氣側(cè)動環(huán)組件、動環(huán)座和密封蓋，模具側(cè)靜環(huán)和大氣側(cè)靜環(huán)分別位 于密封裝置的兩端，模具側(cè)靜環(huán)的外端面與端蓋相連接，模具側(cè)靜環(huán)的外圓柱面和大氣側(cè) 靜環(huán)的外圓柱面分別與密封蓋相連接，模具側(cè)靜環(huán)、大氣側(cè)靜環(huán)和密封蓋之間形成密封空 間，密封空間內(nèi)設(shè)有模具側(cè)動環(huán)組件、大氣側(cè)動環(huán)組件和動環(huán)座，模具側(cè)動環(huán)組件和大氣側(cè) 動環(huán)組件分別設(shè)于動環(huán)座兩端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，其特征在于， 所述動環(huán)座通過銷釘固定于超聲波導(dǎo)入桿上，模具側(cè)動環(huán)組件和大氣側(cè)動環(huán)組件對稱設(shè)于 動環(huán)座兩端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，其特征在于， 所述模具側(cè)動環(huán)組件包括動環(huán)、軸套和彈簧，動環(huán)一端與模具側(cè)靜環(huán)的內(nèi)端面相接觸，動環(huán) 另一端通過彈簧與動環(huán)座相連接，超聲波導(dǎo)入桿外周與彈簧的相接面上設(shè)有軸套。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，其特征在于， 所述動環(huán)內(nèi)側(cè)面通過動環(huán)〇型圈與超聲波導(dǎo)入桿相連接；超聲波導(dǎo)入桿和軸套之間設(shè)有 0. 03?0. 05mm的過盈距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，其特征在于， 所述動環(huán)的軸向截面為橫置的"凸"形，動環(huán)的兩端分別為動環(huán)大端面和動環(huán)小端面，動環(huán) 大端面通過彈簧與動環(huán)座連接，動環(huán)小端面與模具側(cè)靜環(huán)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3?5任一項所述金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，其 特征在于，所述大氣側(cè)動環(huán)組件的結(jié)構(gòu)與模具側(cè)動環(huán)組件的結(jié)構(gòu)對稱。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，其特征在于， 所述模具側(cè)靜環(huán)的軸向截面和大氣側(cè)靜環(huán)的軸向截面分別為橫置的"凸"形； 模具側(cè)靜環(huán)的兩端分別為模具側(cè)靜環(huán)大端面和模具側(cè)靜環(huán)小端面，模具側(cè)靜環(huán)大端面 通過防轉(zhuǎn)銷與端蓋固定連接，模具側(cè)靜環(huán)小端面與模具側(cè)動環(huán)組件相接； 大氣側(cè)靜環(huán)的兩端分別為大氣側(cè)靜環(huán)大端面和大氣側(cè)靜環(huán)小端面，大氣側(cè)靜環(huán)大端面 置于大氣中，大氣側(cè)靜環(huán)小端面與大氣側(cè)動環(huán)組件相接； 模具側(cè)靜環(huán)的內(nèi)側(cè)面和大氣側(cè)靜環(huán)的內(nèi)側(cè)面分別通過靜環(huán)〇型圈與超聲波導(dǎo)入桿相 連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，其特征在于， 所述密封蓋包括固定連接的左蓋和右蓋，左蓋壓緊于大氣側(cè)靜環(huán)的外周，右蓋壓緊于模具 側(cè)靜環(huán)的外周，右蓋的外端面與端蓋相接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，其特征在于， 所述右蓋上設(shè)有泄壓孔。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述金屬擠壓鑄造模具用的超聲波導(dǎo)入桿密封裝置，其特征在于， 所述密封蓋中，左蓋與大氣側(cè)靜環(huán)相接觸的一面設(shè)有石墨層，右蓋與模具側(cè)靜環(huán)相接觸的 一面設(shè)有石墨層。
【文檔編號】F16J15/16GK104089019SQ201410306693
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】張楊, 張衛(wèi)文, 夏偉, 羅執(zhí) 申請人:華南理工大學(xué)