專利名稱：濕砂型中鑄造金屬的方法和澆口密封裝置的制作方法
發(fā)明目的本發(fā)明的主題涉及一種濕砂型中鑄造金屬的方法，其設(shè)計(jì)意圖是當(dāng)所述鑄型內(nèi)部通過對(duì)應(yīng)的主鑄造澆口填充熔融金屬時(shí)，同時(shí)填充位于鑄型外側(cè)的垂直副澆口，該副澆口與所述鑄型的頂部連通，特別是與稱之為冒口的儲(chǔ)存區(qū)域連通，所以一旦該鑄型充滿，那么就密封主澆口，之后立即填充所述冒口，從而在所述冒口中的熔融金屬補(bǔ)償金屬在固化時(shí)的收縮。
本發(fā)明的另一主題是用于主澆口的密封裝置，該裝置也用于副冒口澆口，當(dāng)鑄型已經(jīng)充滿熔融金屬時(shí)首先關(guān)閉或密封主澆口，隨后當(dāng)冒口充滿時(shí)密封副澆口，所有這些都由探針進(jìn)行控制，該探針探測(cè)鑄型和冒口的填充高度。上述澆口通過切斷鑄型和澆口的型砂進(jìn)行密封，而不移動(dòng)型砂。
背景技術(shù)：
現(xiàn)已有通過砂型鑄造而獲得金屬件的公知工藝，其中在獲得砂型之后，這些砂型沿傳送系統(tǒng)移動(dòng)，且與填充臺(tái)對(duì)應(yīng)放置，該填充臺(tái)包括封閉頂板、側(cè)板和排氣系統(tǒng)，并首先對(duì)澆包加壓，利用澆包填充鑄型，然后利用排氣系統(tǒng)抽出鑄型型腔內(nèi)的氣體，從而一旦鑄型充滿，就關(guān)閉用于熔融金屬的入口澆口，且使?jié)舶鼫p壓。在這些操作執(zhí)行之后，以及鑄型入口澆口冷卻之后，一起取出所述鑄型和鑄造金屬，并利用下一鑄型開始一個(gè)新的填充循環(huán)。
這些鑄型通常在其頂部有一充滿熔融金屬的冒口或儲(chǔ)存部分，所以當(dāng)金屬冷卻固化時(shí)，一定量的儲(chǔ)存金屬補(bǔ)償產(chǎn)生的收縮，因此，在沒有冒口和額外供應(yīng)的熔融金屬時(shí)，會(huì)使零件的表面不規(guī)則，從而生產(chǎn)出質(zhì)量低劣的零件。
而且，公知的是在這些類型的鑄型中，熔融金屬?gòu)蔫T型的底部注入，所以冒口位于其頂部。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在底部注入熱的熔融金屬時(shí)，該鑄型從底部填充熔融金屬，同時(shí)隨著金屬接近頂部而逐漸冷卻，因此在鑄型的最頂端，即在冒口處，金屬最冷，所以首先固化。然而，希望在冒口中有最多的液態(tài)金屬，以便能隨著鑄型內(nèi)部的金屬收縮而送進(jìn)需要的金屬。
在由本公司持有的西班牙發(fā)明專利No.9800071中描述了一種用于濕砂型中金屬鑄造的裝置，該裝置包括一種用于密封或關(guān)閉鑄造澆口的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含由一驅(qū)動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)的活塞，該活塞具有內(nèi)腔，在內(nèi)腔中液體流動(dòng)，從而冷卻其端部，且使?jié)部诳焖俟袒?，從而?shí)現(xiàn)密封。
在Georg Fischer Deisa的歐洲專利No.0760723中描述了另一種密封或關(guān)閉澆口的方法，其中列舉了數(shù)個(gè)用作關(guān)閉系統(tǒng)的實(shí)施例，其中一個(gè)包括一具有中心孔的板，在對(duì)鑄型澆注熔融金屬的過程中，該孔位于入口澆口處，使熔融金屬得以通過。在澆注完成后移動(dòng)所述板而關(guān)閉入口澆口。
然而，這種密封裝置的實(shí)施例具有的缺陷是所述板必須在鑄造之前預(yù)先安裝在鑄型上，這種組裝必須非常精確，以使板上的孔與入口澆口對(duì)齊。
所述歐洲專利還描述了一種基于活塞的密封或關(guān)閉系統(tǒng)，在鑄造完成之后在鑄型的一側(cè)插入該活塞，移動(dòng)一定量的型砂而阻塞所述入口澆口。
然而，這種系統(tǒng)具有兩個(gè)嚴(yán)重缺陷，其中之一是必須在每個(gè)鑄型上形成一個(gè)缺口，以作為在正確位置插入活塞的標(biāo)記，另一缺點(diǎn)是通過移動(dòng)型砂實(shí)現(xiàn)密封，而這是不希望的。
發(fā)明描述利用本發(fā)明的方法，解決了填充鑄型頂部熔融金屬在頂部冷卻所導(dǎo)致的缺陷，同時(shí)利用所述的用于鑄造澆口的密封或關(guān)閉裝置，還解決了在前面部分中提及的型砂移動(dòng)問題及其他問題。
更準(zhǔn)確地說，根據(jù)本發(fā)明的在濕砂型中金屬鑄造的方法，其特征在于將熔融金屬送入鑄型底部的主澆口以鑄型外側(cè)的垂直副澆口的形式延長(zhǎng)，該副澆口在所述主澆口到達(dá)鑄型之前從所述主澆口分支，所以當(dāng)該鑄型填充時(shí)，由于連通器作用副澆口也填充，且隨著填充，熔融金屬的高度等于鑄型中的高度，所以該垂直副澆口在所述鑄型的頂部與鑄型連通，特別是在稱之為冒口的儲(chǔ)存部分。
這樣，當(dāng)鑄型充滿后，阻塞主澆口，因此熔融金屬通過垂直副澆口到達(dá)冒口，在此之后副通道也阻塞，以便在重力作用下簡(jiǎn)單回收留于副澆口和主入口澆口內(nèi)的熔融金屬。
鑄型和冒口的填充由位于頂部區(qū)域的探針控制，該探針可以移動(dòng)，即可以伸縮，所以它可以處于三個(gè)位置，兩個(gè)位置對(duì)應(yīng)于在鑄型頂部的更大或更小的插入，以探測(cè)鑄型的填充和冒口的填充，第三個(gè)位置為完全縮回位置，以便插入和取出鑄型，從而該探針將對(duì)應(yīng)的信號(hào)發(fā)送給密封主、副鑄造澆口的裝置，使其啟動(dòng)并確保密封這些澆口。
在兩種情況下所述密封裝置是相同的，但它們是獨(dú)立的，且在每一種情況下都與對(duì)應(yīng)的澆口相對(duì)，在一種情況下與主鑄造澆口相對(duì)，在另一種情況下與填充冒口的副澆口相對(duì)。該裝置包括封閉的條形刀片，即沒有孔，當(dāng)鑄型充滿后，該刀片精確地切斷鑄型的型砂和澆口，且沒有任何型砂移動(dòng)。
所述條形刀片不是如傳統(tǒng)系統(tǒng)中那樣安裝在鑄型上，而是安裝在鑄型外側(cè)的自動(dòng)加載夾頭(clip)上，該夾頭可以位于機(jī)器本身下方或在其一側(cè)，稍傾斜，以噴出每一個(gè)條形刀片，所述噴出由一元件的推動(dòng)力執(zhí)行，該元件是液壓和氣壓缸的活塞的一部分，優(yōu)選的是沖擊缸，該缸包含一驅(qū)動(dòng)所述活塞或頭部的推動(dòng)系統(tǒng)，借此所述元件又推動(dòng)加載夾頭前方的條形刀片，從而使所述條形刀片穿過澆口處的鑄型型砂，完成自動(dòng)密封。
當(dāng)然，在加載夾頭中的條形刀片由一內(nèi)部彈性元件比如彈簧恒定地壓著，以確保第一個(gè)條形刀片總是與壓板的出口相對(duì)。
條形刀片應(yīng)盡可能薄，以使它們穿透型砂的阻力較小，且為了提高其剛度，它們最好具有角狀的鋸齒形外形，或者是波浪形或矩形，還可以使用薄板和非常堅(jiān)固有效的沖擊機(jī)構(gòu)，以提高穿透性。
當(dāng)鑄鋁時(shí)，所述刀片最好是相同的材料，所以當(dāng)重澆鑄回收的澆口時(shí)不會(huì)污染鋁合金。如果所使用的鑄造材料具有較高的熔點(diǎn)，那么條形刀片最好由鋼制成。
本發(fā)明的系統(tǒng)的操作步驟可以總結(jié)如下-鑄造爐接近鑄型，將探針放在鑄型的最大插入位置。
-對(duì)鑄造爐加壓，通過主澆口或入口用熔融金屬填充鑄型，直到鑄型內(nèi)的高度到達(dá)由探針設(shè)定的高度。同時(shí)在副澆口內(nèi)的熔融金屬到達(dá)與鑄型內(nèi)部相同的高度。
-用對(duì)應(yīng)的密封裝置關(guān)閉或密封鑄造澆口或主入口。
-探針升高，直到它到達(dá)對(duì)應(yīng)于冒口頂高的第二測(cè)量位置。
-因?yàn)橹鳚部谝呀?jīng)先密封了，所以僅通過副澆口繼續(xù)送入熔融金屬，直到熔融金屬到達(dá)探針新位置的高度。
-探針產(chǎn)生一個(gè)切斷金屬供應(yīng)的信號(hào)，通過對(duì)應(yīng)的密封裝置啟動(dòng)副澆口的切斷和密封，如前所述該密封裝置與密封主鑄造澆口或主入口的裝置是相同的。
-鑄造爐減壓，從而保留在主、副澆口內(nèi)的液態(tài)金屬返回到爐內(nèi)。同時(shí)探針從爐中退出而處于其完全縮回的位置，以便可以更換鑄型。
-鑄造爐后退。
-送上一個(gè)新的鑄型。
-開始新的循環(huán)。
采用這種方法和上述的操作步驟，與傳統(tǒng)系統(tǒng)所得零件相比，可以獲得質(zhì)量更好的零件，因?yàn)樽顭岬?、最液態(tài)的金屬在鑄型的頂部，所以改進(jìn)了冒口的送料，減小了冒口的體積和重量。
而且，所用金屬總重量與所得零件重量的比值顯著改善。


根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的附圖，可以更好地理解本發(fā)明的描述和特征，其中優(yōu)選實(shí)施例是出于說明的目的，而決不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，附圖如下圖1至7示出了根據(jù)本發(fā)明的方法和作為本發(fā)明一部分的密封裝置的各種鑄造操作，以及主、副鑄造澆口的密封。
圖8示出了用于前面各圖所體現(xiàn)的鑄造方法中的密封裝置的正視圖。
圖9示出了類似于前圖的密封裝置的視圖，其中該密封裝置啟動(dòng)，且條形刀片切斷或密封住鑄型的主鑄造澆口。
圖10示出了在前面兩圖中示出的裝置中用作密封元件的條形刀片的加載夾頭示例的剖面圖。
圖11示出了條形刀片的幾種可能的布局或形狀的視圖。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例圖1至7示出了一用于通過主鑄造澆口(3)填充熔融金屬(2)的鑄型(1)，該主鑄造澆口與加壓澆包的出口(4)相連接。主鑄造澆口(3)位于鑄型(1)的底部，從而鑄型從底部向上填充熔融金屬(2)，其最高區(qū)域設(shè)有與副澆口(6)連通的儲(chǔ)存腔或冒口(5)，該副澆口從主鑄造澆口(3)的開始處垂直地分支，且該副澆口(6)垂直地置于鑄型(1)的外部，這在相應(yīng)的圖中可以清楚地看到。
這樣，如圖2所示，當(dāng)鑄型(1)充滿熔融金屬(2)時(shí)，液態(tài)或熔融的金屬在形成副澆口(6)的導(dǎo)管中由于連通器作用而升高到相同的高度。
在鑄型(1)充滿熔融金屬(2)之后進(jìn)行密封，所以如果金屬繼續(xù)供應(yīng)，那么它不能通過主鑄造澆口(3)，所以金屬將填充冒口(5)，且一旦冒口充滿，就密封副澆口(6)，以便回收全部的多余液態(tài)金屬，如圖6和7所示。
主澆口(3)和副澆口(6)的密封通過相同的相應(yīng)密封裝置(7)進(jìn)行，第一密封裝置垂直布置，第二密封裝置水平布置，但它們可以如前所述傾斜地布置。該密封裝置包含一自動(dòng)加載的夾頭(8)，該夾頭裝有許多條形刀片(9)，這些條形刀片被恒定地推壓向所述夾頭(8)的端部，在所述夾頭的端部設(shè)有一橫向出口(10)，與包括鑄型(1)的所述裝置的底部上所形成的一槽(11)相對(duì)。所述夾頭(8)連接于一液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)缸，該缸具有在其相應(yīng)活塞或軸(15)末端的頭部(13)，該頭部(13)由推桿(14)延長(zhǎng)，推桿作用在相對(duì)出口(10)放置的條形刀片(9)上，從而形成如圖1至9中所示的密封裝置(13)組件，該組件位于機(jī)器下方或其側(cè)面，且在鑄型(1)充滿后，驅(qū)動(dòng)缸(12)啟動(dòng)，使其頭部(13)與其推桿(14)一起推動(dòng)，該推桿穿過夾頭(8)而頂在第一條形刀片(9)上，該條形刀片將切斷鑄型的型砂和澆口(3)，從而實(shí)現(xiàn)密封。
在此操作之后，進(jìn)行冒口(5)的最后填充，從而使位于一側(cè)的密封裝置(7)啟動(dòng)，以上述的相同方式密封副澆口(6)。
這兩個(gè)密封裝置(7)以及條形刀片(9)的控制和調(diào)節(jié)由探針(16)進(jìn)行，該探針可以探測(cè)鑄型(1)充滿的時(shí)刻以及冒口(5)充滿的時(shí)刻，為此，該探針可以伸縮地向上和向下移動(dòng)，從而可以處于三個(gè)不同的位置。這些位置中的兩個(gè)對(duì)應(yīng)于該探針進(jìn)入鑄型內(nèi)更多或更少的測(cè)量位置，而第三個(gè)位置是完全縮回位置，如圖7所示，從而可以插入和取出鑄型(1)。
圖10示出了具有由塑性元件比如彈簧(17)等頂推的條形刀片(9)的夾頭(8)，而圖11示出了標(biāo)為(9’)、(9”)和(9”’)的多個(gè)條形刀片外形的三種布局形狀，其中三個(gè)例子的外形分別是角狀的鋸齒形，波浪形或矩形形狀，從而形成了更堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)，以便可以使用強(qiáng)有力的堅(jiān)固的驅(qū)動(dòng)缸或驅(qū)動(dòng)元件(12)。
權(quán)利要求
1.一種濕砂型中鑄造金屬的方法，該方法適用于以金屬填充砂型的機(jī)器中，其中在用從鑄型底部送入的熔融金屬填充砂型之后相應(yīng)地密封主鑄造澆口，其特征在于該方法包括除主鑄造澆口(3)之外提供一在鑄型(1)外側(cè)的垂直副澆口(6)；所述的副澆口(6)與鑄型(1)的頂端部分連通，其中在鑄型的頂端部分設(shè)有所述鑄型的相應(yīng)冒口(5)；使熔融金屬(2)的一部分逐漸充滿鑄型，而同時(shí)所述熔融金屬的另一部分在副澆口(6)內(nèi)上升；一旦鑄型(1)充滿熔融金屬(2)，就密封主鑄造澆口(3)，而繼續(xù)通過副澆口(6)送入熔融金屬，直到充滿鑄型(1)頂部的冒口(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的濕砂型中鑄造金屬的方法，其特征在于，該副澆口(6)是在主鑄造澆口進(jìn)入鑄型(1)之前、從主鑄造澆口(3)的開始部分分支的垂直延伸部分。
3.如上述權(quán)利要求所述的濕砂型中鑄造金屬的方法，其特征在于，設(shè)有檢測(cè)鑄型(1)的填充和胃口(5)的填充的裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的濕砂型中鑄造金屬的方法，其特征在于，所述用于檢測(cè)鑄型(1)和冒口(5)的填充的裝置包括一探針，該探針可以處于三個(gè)位置兩個(gè)測(cè)量位置，用于控制鑄型(1)和冒口(5)的填充，第三個(gè)是向上縮回以便取出鑄型(1)的位置；在鑄型(1)和冒口(5)分別充滿之后，該探針(16)可以發(fā)送用于密封主鑄造澆口(3)和副澆口(6)的對(duì)應(yīng)信號(hào)。
5.一種用于濕砂型中鑄造澆口的密封裝置，該裝置用于密封主鑄造澆口(3)，此后密封副澆口(6)，且用于前述權(quán)利要求的鑄造方法中，其中在所述兩種情況下，密封是通過將一板橫向插入相應(yīng)的澆口而實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，所述密封板本身是封閉的條形刀片(9)，該刀片與其他的相同板一起置于連接至驅(qū)動(dòng)缸(12)的加載夾頭(8)上，該驅(qū)動(dòng)缸從夾頭(8)驅(qū)動(dòng)條形刀片(9)至主鑄造澆口(3)，或者是至副澆口(6)，從而切斷鑄型(1)和主鑄造澆口(3)的供料，而沒有移動(dòng)型砂。
6.如權(quán)利要求5所述的用于濕砂型中鑄造澆口的密封裝置，其特征在于條形刀片(9)非常薄，為了提高其剛性，且為了可以使用更強(qiáng)力的沖擊機(jī)構(gòu)，它們可以有鋸齒形角狀外形(9’)、波浪形外形(9”)、矩形外形(9”’)或其他類似外形，且假如在鑄造中使用鋁材料時(shí)，該條形刀片(9)由同樣的材料制成，以便當(dāng)重新澆鑄回收的鑄造澆口時(shí)避免鋁合金的污染，而當(dāng)鑄造材料具有非常高的熔點(diǎn)時(shí)，該條形刀片(9)最好由鋼制成。
7.如權(quán)利要求5和6所述的用于濕砂型中鑄造澆口的密封裝置，其特征在于，包含具有條形刀片(9)的加載夾頭和驅(qū)動(dòng)缸(12)的該密封裝置(7)是獨(dú)立于鑄型(1)的；所以裝在自動(dòng)加載夾頭(8)內(nèi)的條形刀片(9)在夾頭內(nèi)被一彈性元件比如彈簧(17)等朝所述夾頭(8)的一端恒定地頂推，在該夾頭的所述端是一用于每一條形刀片(9)的橫向出口(10)，所述條形刀片可以密封主鑄造澆口(3)或副澆口(6)，而驅(qū)動(dòng)缸(12)可以是液壓或氣壓的，最好是沖擊缸，該驅(qū)動(dòng)缸具有連接于相應(yīng)活塞(15)的頭部(13)，該頭部以一元件(14)而延長(zhǎng)，該元件(14)在啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)缸(12)時(shí)橫向插入加載夾頭(8)而推動(dòng)第一個(gè)條形刀片(9)，使其通過出口(10)移出，從而將其置于主鑄造澆口(3)或副澆口(6)中。
全文摘要
本發(fā)明的方法在于在從鑄造澆口(3)的起始端分支的副澆口(6)中熔融金屬(2)升高的同時(shí)，從鑄型底部通過主鑄造澆口(3)對(duì)鑄型(1)填充熔融金屬，所述熔融金屬(2)在副澆口(6)中上升與在鑄型(1)中的方式相同，從而當(dāng)鑄型充滿時(shí)主鑄造澆口(3)密封，而繼續(xù)從副澆口(6)送進(jìn)，使其溢出而填充位于鑄型(1)頂部的相應(yīng)冒口(5)，所述副澆口(6)與具有所述冒口(5)的頂部連通，從而一旦所述冒口充滿，就密封副澆口(6)。這樣，更多的液態(tài)金屬部分將會(huì)到達(dá)鑄型(1)的頂部，這樣就可以在隨后在此處，送入而補(bǔ)償金屬在冷卻時(shí)的收縮。本發(fā)明的另一主題是密封主鑄造澆口(3)和副澆口(6)的裝置(7)，這兩個(gè)密封裝置(7)是相同且獨(dú)立的。
文檔編號(hào)B22D18/04GK1399582SQ00815687
公開日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2000年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月15日
發(fā)明者阿古斯丁·阿拉納·埃拉納 申請(qǐng)人:洛蘭曼迪股份有限公司