CN101039766A - 用于浇铸金属熔液的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明通过这样的方法使得可以特别是生产制造高质量铸件，即准备好带有朝重力方向(S)的浇注口(2)的铸模(1)，将铸模(1)以浇注口(2)对接在包含金属熔液(A)的熔液容器(12)上，将金属熔液(A)从熔液容器(12)逆着重力方向(S)输入铸模(1)内，在浇满金属熔液(A)后立即借助于封闭装置(6)封闭铸模(1)，封闭装置至少暂时与铸模(1)连接，在铸模(1)封闭后使铸模(1)立即与熔液容器(12)脱接，使铸模(1)绕水平转轴(X)旋转，这时铸模(1)由在旋转期间继续与它固定连接的封闭装置(6)保持关闭。此外本发明涉及一种相应地设计的设备。

Description

用于浇铸金属熔液的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用来浇铸金属熔液，特别是轻金属熔液，如铝基熔液的方法和设备。

背景技术

通常为了制造铸件准备好铸模，它具有一复制待制造铸件的型腔。然后将金属熔液从熔液容器浇入型腔内。这里熔液容器例如可以是一铸造炉或装灌熔液的其他容器，在其内熔液保持对于浇铸所需要的温度水平。在熔液在铸模内硬化成待制造的铸件后，将铸模和铸件相互分开。

铸件的性能受熔液在铸模内的硬化过程和补偿体积缩小所需要的补充供应很大的影响。如果熔液在一连续过程中在避免铸模内较大的熔液流动的情况下进行模型浇注，并且硬化均匀分布地和在铸模的位于冒口对面的一侧进行，那么便显示出特别均匀的性能分布。

为此目的已知一些方法。其中熔液逆着重力作用方向输入铸模内。在一些这种在专业术语中称为“立式铸造”的铸造方法中熔液容器设置在铸模下方。然后通过对作用在熔液容器内的熔液上的大气施加压力，通过一立管将熔液压入铸模的型腔内。这通常通过这样的方法进行，即气体在压力下引入熔液容器的没有熔液的空腔内。作为另一种选择，为了输送熔液，也可以对铸模的型腔施加负压，或借助于电磁力将金属熔液输入铸模内。

这种逆着重力方向将熔液注入铸模有这样的优点，即在减少熔液涡流的情况下达到平衡和受控的铸造过程。可以显著减小在所制造铸件内产生铸造缺陷的危险。然而这种方法的缺点是，铸模必须在铸造设备上停留长的时间，这多个在它里面相应产生的铸件的完全硬化是必要的。

例如由DE 100 33 904A1已知一种用来实施立式铸造的设备。在这种已知设备中，在铸模和熔液容器之间设置一关闭滑阀，它由两块重叠放置的且可相互滑移的板构成，它们分别具有一通孔。为了浇注铸模将通孔对齐，从而使熔液可以通过立管从熔液容器流入铸模。一旦铸模被填满，一块滑阀板便相对于另一块移动，使通孔关闭。接着可以输出铸模，开始下一个铸造循环。

一旦在铸模的浇注口内形成一由硬化的熔液组成的塞子，便可以不再使用关闭滑阀。为了缩短到此为止所消耗的等待时间，在浇注口处可以设置一冷却装置，它促使在浇注口区内存在的熔液按要求冷却。

为了进一步改善铸造产品的质量建议，为了浇注熔液使铸模旋转。为此在DE 10019309A1中建议，一包含金属熔液的熔液容器以其朝下布置的开口停泊在铸模朝下的浇注口上。接着将铸模连同与它牢固连接的熔液容器一起旋转约180°。在旋转过程中熔液从熔液容器到达铸模内。如果到达旋转的最终位置，便从铸模上取下熔液熔器。这样在冒口区域内热的、现在位于上部的剩余熔液可以在重力作用下继续起作用，并特别有效地补偿随着熔液的硬化造成的体积损失。

通过铸模连同熔液容器的旋转，达到以金属熔液完全注满铸模。使熔液在旋转时通过浇入铸模的金属熔液在模具旋转过程中均匀地经受重力而可靠地到达铸模型腔的所有区域，它复制待铸造的铸件。此外通过这种按专业术语也称为“旋转铸造”的铸造方法，由于定向的硬化优化组织结构，定向硬化通过与旋转随之而来的铸模取向造成。用这种方法可以制造高质量的几何形状设计得复杂的铸件。

然而如果在圆柱形内部几何形状时要求特别均匀的硬化形态学的话，在已知方法中例如模具充满便不是最佳的。

此外除上述现有技术外，由DE 19649014A1已知一种由铝合金制造铸件的方法和设备。其中为了提高生产率设想，铝熔液以比较低的压力通过一立管从下向上压入一由可气化的泡末材料制成的铸模内。在浇铸后，使铸模连同铸造容器绕一在铸件入口区域内大致水平分布的转轴旋转。

发明内容

本发明的目的是，以高的生产率生产铸件，它们也可靠地满更高的质量要求。

这个目的方面通过用来浇铸金属熔液的方法实现，它包括以下工步：

-准备好一带有朝重力方向的浇注口的铸模，

-将铸模以浇注口对接在包含金属熔液的熔液容器上，

-将金属熔液逆着重力方向从熔液容器输入铸模内，

-在金属熔液注满以后立即借助于一至少暂时与铸模固定连接的封闭装置封闭铸模，

-紧接着铸模的封闭将铸模与熔液容器脱接，以及

-使铸模绕一水平转轴旋转，这时铸模被在旋转期间继续与它固定连接的封闭装置保持封闭。

另一方面上述目的还通过一种用来浇铸金属熔液的设备实现，它包括一具有浇注口的铸模、一用来将铸模对接在熔液容器上的装置，熔液容器在工作位置设置在铸模下方并包含金属熔液；还包括一用来将金属熔液由熔液容器逆着重力方向通过浇注口输入铸模的装置、一用来使铸模与熔液容器脱接的装置、一用来使铸模在与熔液容器脱开的状态下绕一配设于铸模的轴旋转的装置、一用于当铸模充满熔液时发出使铸模绕其转轴旋转的信号的控制装置、以及一至少在绕其水平轴旋转期间与铸模固定连接的用来封闭铸模浇注口的封闭装置。

本发明将立式铸造和旋转铸造相结合。这时为了达到短的周期，本发明设置一与铸模连接的封闭件，它在旋转期间牢固地保留在铸模上并使它保持关闭。用这种方法不必再等待直到旋转运动的开始(使得在铸模的浇注口内形成足够量的硬化的熔液材料)，而是在铸模的浇注结束后可以立即进行旋转运动。用这种方法已经达到周期比在普通立式铸造中显著缩短。

通过在熔液浇注后立即用至少在旋转过程中与铸模固定连接的封闭装置封闭铸模，使铸模可以在封闭后在金属熔液还是液态时立即与熔液容器脱开。

然后如果铸模到达位于上面的位置，便可以按照本发明一种优良的结构将封闭装置与铸模分开。在这个重力作用防止熔液从铸模中流出的位置上，与在浇注位置及在旋转过程中不同，本身不再存在熔液流出的危险。接着，与铸模分开的封闭装置便可以重新用来封闭下一个待浇注的铸模。

通过按照本发明使铸模在旋转过程中也用封闭装置封闭，铸模在浇注后立即可以旋转，熔液容器在金属熔液浇入铸模后立即准备用于下一个浇铸过程，在必要情况下用来重新装满金属熔液。这也促使与现有技术相比本发明设备的生产率、经济性和利用率的提高。

此外通过按本发明的设备，一至少在旋转期间与铸模固定连接的封闭装置可以毫无问题地不带停泊在铸模上的熔液容器地进行铸模的旋转。

因此用本发明的方法不仅可以在较短的周期内进行铸件的浇铸，而且可以用在设备方面可以方便地实现的工作原理运行。这里本发明的方法和设备可以运行可靠地实现。也就是说令人惊讶地显示，封闭装置可以足够牢固地与铸模连接，以使铸模尽管在旋转时出现载荷在该旋转时仍能可靠地保持密封封闭，并可靠地防止仍是液态的金属熔液从模型中流出。对于采用这种在旋转后与铸模脱开的封闭装置，以重新使用，这更是令人惊讶。

按照本发明通过完全充满模具在金属熔液最佳地硬化的情况下得到高质量的铸件，其中同时生产率与现有技术相比显著提高。

熔液容器例如可以是本身已知的用于低压铸造的铸造炉。

金属熔液可以通过对熔液表面施加压力而从熔液容器输入铸模内。为此本发明的设备可以包含一用来对熔液容器中的熔液表面施加压力的装置。用来施加压力的装置特别地可以是一通过阀与熔液容器内腔连通的压缩气体供应装置，通过它可以将处在压力下的气体引入内腔中，气体对包含在熔液容器内腔内的熔液的表面施加压力。气体可以是空气。但如果应该减少在熔液容器内氧化的危险，也可以采用对于金属熔液惰性的气体，例如氮气或稀有气体。

如果封闭装置做成封闭滑阀，便得到本发明设备一种特别坚固的结构。通常这种封闭滑阀的特征是，第一封闭元件可以这样滑移，使得在元件的第一位置开启待封闭的孔，在元件的第二个位置孔被封闭。这种封闭滑阀可以方便地制造，并且只占据小的结构空间。这里按照现有技术的范例，封闭滑阀可以具有特别是至少两块分别带一通孔的板，其中为了封闭铸模，至少其中一块板从一通孔相互重叠的开启位置移动到一封闭位置，在这个封闭位置通孔相互完全错开。封闭滑阀的这种结构一方面是坚固的并且在生产工艺应用方面是简单的。另一方面这种结构以特别可靠的方式保证，在铸模旋转时没有金属熔液从铸模中流出。

如果本发明应该使用在大批量生产中，那么铸模可以是一种永久铸模。但是为了利用消失模型的优点，例如高的灵活性，也可以由造型材料，例如型砂制造铸模。这种铸模，也称为型芯组件，在铸造过程和金属熔液硬化成铸件以后被打碎，使得接着便得到完工铸件。但是也可以考虑，如果需要生产例如内部形状复杂的铸件的话，铸模既可以具有永久铸模部分也可以具有造型材料型芯。

附图说明

本发明的其他结构在从属权利要求中给定，并且下面借助于表示本发明一个实施例的附图作详细说明。

图1至5分别以部分剖开的侧视图示意表示在四个不同的工作位置时的用来浇铸轻金属熔液的设备。

具体实施方式

用来浇铸铝基熔液A的设备V包括一铸模1，在其一个壁1a上形成一浇注口2。浇注口2通入一在铸模1内形成的给型腔4供给熔液的供料部分3，通过型腔复制待制造的铸件。在型腔4上安装着外冷铁5。如果熔液A浇入型腔4，外冷铁5促使按要求的硬化过程，以使得在与外冷铁5对应的铸件区域内形成一种确定的组织结构。

在铸模1的上面形成浇注口2的壁1a上可拆卸地固定一设计成封闭滑阀的封闭装置6。封闭装置6具有一直接配设于壁1a的第一滑阀板7，在它上面在中心部位形成一通孔8，还具有一第二滑阀板9，它平放在第一滑阀板7上，在它上面同样形成一通孔10。通孔8和10的直径和形状与浇注口2的直径和形状匹配。借助于一调整装置11可使滑阀板7，9相互移动，以便在一流通位置其通孔8、10相互重叠，并与浇注口2重合，并可移到关闭位置，在这个关闭位置滑阀板7的位于通孔8之外的封闭段封闭浇注口2，并且在这个封闭位置，第二滑阀板9的位于通孔10之外的封闭段设置在浇注口2下方，并支承第一滑阀板7的直接封闭浇注口2的区段。

铸模1可绕一水平布置的转轴X旋转地支承在未画出的旋转轴承内。铸模1可以借助于一同样未画出的装置绕转轴X旋转。此外铸模1可借助于一同样未画出的调整装置沿垂直方向Y提升。

此外设备1包括一熔液容器12，在它里面储存待浇铸的铝熔液A。熔液容器12具有一盖子13，用它可使熔液容器12相对于周围U密封封闭。一垂直布置的立管14穿过盖13，立管的入口15设置在熔液容器12底面16上方不远处。而在工作位置，立管14的出口17定位在盖子13上方不远处。熔液容器13支承在滚轮18上，滚轮在轨道19上行驶。

铸模1的取向和旋转以及封闭装置6的工作位置由一控制装置20控制。

为了从熔液容器12中输出熔液A，在装上盖子13时由熔液容器12围成的内腔可以通入压缩气体，例如空气或氮气。为此穿过盖子13将一供应管21引入熔液容器12的内腔12a。供应管21连接在一压缩空气源22上，它提供为压出必要的熔液量所需要的具有足够压力的气体量。

在浇注的起始位置，空的铸模1这样布置，使其浇注口2朝下在重力方向S上定向，通过使其滑阀板7、9的通孔8、10相互重合和与浇注口2重合，打开封闭装置6。

在此，铸模以位于外部的滑阀板9放在定位于铸模1下方的并通过盖子密封封闭的熔液容器12的盖子13上，其中立管14的出口17与铸模1的浇注口2对齐布置。用这种方法使铸模1的型腔4与熔液容器12的内腔12a连通(图1)。

接着压缩气体供应装置22将压缩气体压入熔液容器12的内腔12a。由此使熔液A通过立管14升入铸模1内，并以平稳的液流充满铸模1的型腔4。这时包含在型腔4内的大气通过未画出的排气孔选出。通过施加压力使包含在铸模1型腔4内的熔液A均匀地在尽可能避免紊流的情况下加入在型腔4内形成的整个空腔，从而也可以可靠和以最佳的加工结果生产复杂的成形件，例如用于内燃机的发动机缸体等等(图2)。

一旦浇注过程结束，控制装置20便发出关闭封闭装置6的信号。为此在继续保持在熔液容器12内得到的压力的情况下使封闭装置6的滑阀板7、9相互移动，直至其通孔8、10通过另一块滑阀板9、7的封闭段关闭为止。一旦这个过程结束，铸模1便沿垂直方向Y升高，从而与熔液容器12分开。熔液容器12现在可以在轨道19上向另一个这里未画出的浇注位置运动，在那里另一个空的铸模已经在等待浇注(图3)。

在铸模1与熔液容器12分开后控制装置20立即发出一个使铸模1旋转的信号(图4)。

接着未画出的旋转装置将铸模1绕转轴X旋转180°，直至其一如既往地被封闭装置b关闭的浇注口2朝上为止。如果浇注口到达位于上方的逆着重力方向的位置，封闭装置6便可以从铸模拆下，并送去用于下一个待浇注金属熔液A的这里未画出的铸模(图5)。

因此按照本发明确保，所得到的铸件也满足最高的要求，并在铸件制造过程中不会造成多少废品。同时按照本发明铸件的制造按较简单的方式并以高的生产率进行。

                    图形标记表

A  铝熔液                       9   滑阀板

U  装置V的周围                  10  通孔

S  重力方向                     11  调整装置

V  用来浇铸铝基熔液A的设备      12  熔液容器

X  铸模1的转轴                  12a 熔液容器12的内腔

Y  铸模1的垂直布置的调整轴      13  熔液容器12的盖子

1  铸模                         14  立管

1a 铸模1的壁                    15  立管14的入口

2  浇注口                       16  熔液容器的底面

3  供料部分                     17  立管14的出口

4  型腔                         18  滚轮

5  外冷铁                       19  轨道

6  封闭装置                     20  控制装置

7  滑阀板                       21  供应管

8  滑阀板7的通孔                22  缩气体供应装置

Claims (17)

1.用于浇铸金属熔液(A)特别是铝熔液的方法，包括以下工步：

-准备好带有朝重力方向的浇注口(2)的铸模(1)，

-将铸模(1)以浇注口(2)对接在包含金属熔液(A)的熔液容器(12)上，

-将金属熔液(A)从熔液容器逆着重力方向(S)输入铸模(1)内，

-在浇注金属熔液(A)后立即借助于一至少暂时与铸模(1)固定连接的封闭装置(6)封闭铸模(1)，

-在封闭铸模(1)后立即将铸模(1)与熔液容器(12)脱接，

-使铸模(1)绕一水平转轴(X)旋转，其中铸模(1)由在旋转期间继续与它固定连接的封闭装置(6)保持封闭。

2.按权利要求1的方法，其特征为，在铸模(1)旋转后使封闭装置(6)与铸模(1)分开。

3.按权利要求2的方法，其特征为：在封闭装置(6)到达上面的位置时，使该封闭装置与铸模脱开。

4.按上述权利要求之任一项的方法，其特征为：金属熔液(A)通过立管(14)从熔液容器(12)输入铸模(1)。

5.按上述权利要求之任一项的方法，其特征为：金属熔液(A)通过对熔液表面施加压力从熔液容器(12)输入铸模(1)内。

6.按上述权利要求之任一项的方法，其特征为：封闭装置(6)做成封闭滑阀。

7.按权利要求6的方法，其特征为：封闭装置(6)具有至少两块分别带一通孔(8，10)的板(7，9)，其中为了封闭铸模(1)，至少其中一块板(7，9)从一通孔(8，10)相互重合的开启位置移动到一通孔(8，10)完全相互错开的关闭位置。

8.按上述权利要求之任一项的方法，其特征为：铸模(1)旋转约180°。

9.用于浇铸金属熔液(A)的设备，包括：

-具有浇注口(2)的铸模(1)，

-用于将铸模(1)对接在熔液容器(12)上的装置，熔液容器在这个工作位置设置在铸模(1)下方并包含金属熔液(A)，

-用于将金属熔液(A)通过浇注口(2)从熔液容器(12)逆着重力方向(S)输入铸模(1)的装置，

-用于使铸模(1)与熔液容器(12)脱接的装置，

-用于使铸模(1)在与熔液容器(12)脱接的状态下绕一配设于铸模(1)的水平轴(X)旋转的装置，

-控制装置(20)，当铸模(1)充满熔液(A)时，该控制装置发出一使铸模(1)绕转轴(X)旋转的信号；

-至少在绕其水平轴(X)旋转期间与铸模(1)固定连接的用于封闭铸模(1)浇注口(2)的封闭装置(6)。

10.按权利要求9的设备，其特征为：封闭装置(6)与铸模这样连接，使该封闭装置在铸模(1)绕水平轴(X)旋转时到达一位于上面的位置时，该封闭装置便可以与铸模(1)脱开。

11.按权利要求9或10的设备，其特征为：熔液容器(12)具有一用于将金属熔液(A)从熔液容器(12)输入铸模(1)的立管(14)。

12.按权利要求9至11之任一项的设备，其特征为：用来输送金属熔液(A)的装置包括一用于对熔液容器(12)内的熔液表面施加压力的装置(22)。

13.按权利要求9至12之任一项的设备，其特征为：封闭装置(6)是封闭滑阀。

14.按权利要求13的设备，其特征为：封闭装置(6)具有至少两块分别带一通孔(8，10)的板(7，9)，为了封闭铸模(1)，至少其中一块板(8，10)可从一通孔(8，10)相互重合的开启位置移动到通孔(8，10)完全相互错开的关闭位置。

15.按权利要求9至14之任一项的设备，其特征为：铸模(1)是永久铸模。

16.按权利要求9至15之任一项的设备，其特征为：铸模(1)由造型材料型芯构成。

17.按权利要求9至16之任一项的设备，其特征为：铸模(1)具有永久铸模部分和造型材料型芯。

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