CN101269403B - 压实支撑微粒的方法 - Google Patents

Abstract

用于在陶瓷壳模和易耗模型周围压实支撑微粒的方法设备，其中模具或模型被在容器中，并且容器中填充有支撑微粒介质。将容器设置为当其倾斜时发生转动和振动。转动和倾斜的组合使的模具或模型处的空穴不断有条理地重新定向，使得空穴中的支撑微粒的自由表面移动超过其动态休止角，并且在振动和不断改变空穴相对于重力矢量的取向的组合作用下流入这些空穴内。

Description

压实支撑微粒的方法

技术领域

本发明涉及用于在容器内的铸造模具或易耗模型周围压实支撑微粒的方法和设备。

背景技术

金属的铸造方法是公知的，其中陶瓷壳模在铸造过程中被容器内压实的支撑微粒(诸如散沙)在外部围绕并支撑。美国专利5069271和其它专利描述了这种铸造方法。其它的铸造方法是公知的，其中在所谓的消失模铸造过程中，待铸造物品的泡沫模型被涂敷耐熔涂层并且被容器内压实的支撑微粒(诸如沙)在外部围绕并支撑。美国专利4085790、4616689和4874029描述了这种消失模铸造方法。

在浇铸箱(容器)内在陶瓷壳模或泡沫模型的外部周围压实支撑微粒是高要求的工序。首先，必须将支撑微粒(诸如散沙)流化，并且将其传递到在壳模或泡沫模型外部周围的深陷的空穴内。为了推进自由流动，必须消除微粒的桥接。接着必须固结微粒，以对陶瓷壳模或泡沫模型提供结构支撑，取决于壳模的壁厚以及具有耐熔涂层的泡沫模型的表面特性，所述支撑可以是非常脆弱的。

过去已经采用了浇铸箱的简单振动在模具或模型所有外部部分的上方固结支撑微粒。浇铸箱的振动必须足够精确，以产生位移和随后支撑微粒的固结，但是振动又不能太剧烈而扭曲或损坏易碎的模具或模型(另一个相抵触的要求)。

为了方便填充位于壳模或具有耐熔涂层的泡沫模型外部的长而窄的槽形空穴，已经将壳模或泡沫模型定位成使得这些槽形空穴是垂直的或者接近垂直。当这是不可能的时，大多数压实过程通过控制浇铸箱的填充速度来应对该问题。由于仅支撑微粒的少许自由表面的顶部很容易流动，这种方法要求将微粒介质填充到难以填充的水平槽形空穴的高度并且暂停填充过程，直到流化微粒有机会到达槽形空穴的端部。然后继续浇铸箱的填充，直到到达下一个难以填充的空穴。依靠这项技术要求精准的振动和微粒添加、配置以及精确的填充高度控制。

这种方法的另一个问题在于：对于部分压缩过程而言，壳模或泡沫模型的顶部从上方被支撑，而底部部分地埋在振动支撑微粒介质中并与铸造箱一起移动。产生的模具或模型的弯曲能够导致模具或模型扭曲以及模具壁断裂或模型涂层裂开。

美国专利6457510描述了克服上述问题的尝试，其涉及：使四个振动器同步并改变它们的转动方向和相对于彼此的偏心相位角，使得能够通过改变浇铸箱的摇动来促使支撑微粒侧向行进。然而，该工序需要特殊的、与通道形状的空穴的形状相适应的振动矢量改变方法。而且，受控的摇动限定在与四个振动器的轴垂直的一个平面内。最后，当试图使支撑微粒流化时，该授权专利的压实方法以及所有其它压实方法一直在对抗重力。

发明内容

本发明提供用于在容器内的铸造模具或易耗模型周围压实支撑微粒介质的方法和设备，其中以下述方式使用相对于重力矢量的容器振动、容器转动和容器倾斜的系统步骤的组合来改变模具或模型取向，即：促使支撑微粒介质填充模具或模型壁处的简单的和复杂的空穴。支撑微粒介质被促使流入到空穴内，在该方法过程中，微粒通过相对于模具或模型可变的重力和振动矢量聚集并固结在这些空穴处。

本发明的一个实施例涉及使容器连续振动、连续转动以及连续倾斜，以改变模具或模型相对于重力矢量的取向。本发明的另一实施例涉及在在容器周围压实微粒介质的过程中以倾斜角度渐增方式来使容器倾斜。容器可以连续地、或者在每次倾斜角度增加时间歇地受到转动和振动。本发明的又一实施例涉及在容器相对于重力矢量倾斜在固定的倾斜角度时，使容器受到振动和转动。

能够实施本发明来绕重力铸造模具或模型以及反重力铸造模具或模型来压实支撑微粒介质。

在本发明的示例性方法实施例中，模具或易耗模型放置在箱体中，箱体中填满支撑微粒介质。箱体设定为绕第一轴线连续振动和转动，而容器相对于重力矢量绕第二轴线连续地或固定地倾斜。相对于重力矢量的容器振动、转动和倾斜的组合导致由模具或模型壁的特殊构造形成的槽、腔室、缝和其它空穴被重复并有条理地重新定位，使得空穴中的支撑微粒的自由表面移动超过其动态休止角，并且通过空穴的振动以及连续改变取向的组合作用流入这些空穴内。这种箱体动作的系统重复最终将由模具或模型壁形成的空穴内填满压实的支撑微粒介质。当转动过程中空穴的取向循环成空穴的开口朝向下时，通过使固结的微粒介质阻塞空穴的开口，防止了支撑微粒离开空穴。能够可选地将盖体放置在容器内的微粒介质的朝向上的表面上，以增大实施该压实方法过程中容器能够倾斜到的角度。

在本发明的示例性设备实施例中，容器设置在可转动的固定设备上，并且提供了第一马达，用于转动该固定设备，以使容器绕其第一轴线转动。固定设备设置在可倾斜的框架上，并且提供了第二马达，用于使框架倾斜，以使容器相对于重力矢量绕第二轴线倾斜。一个或多个振动器设置在支撑框架的台上、框架本身上、固定设备本身上和/或容器本身上。提供了支撑微粒源，以便在模具或模型容纳在容器中之后，将容器填满微粒。

本发明的压实方法和设备的优点在于：它们是最小限度地部分特殊的，并且不需要复杂的微粒供给配置。而且，本发明的压实方法和设备可用于在重力铸造模具或易耗模型以及反重力铸造模具或易耗模型周围压实支撑微粒介质。

通过下面参照附图所作的详细描述，这些优点以及其它优点将更加清楚。

附图说明

图1是在外部模具壁处具有空穴的陶瓷壳模的纵向剖视图。

图1A是穿过包含假定的圆柱形模具的铸造箱的剖视图，该模具上在外侧模具壁中具有复杂的细长槽形环状空穴，这些空穴从冒口朝箱壁发散开。所述箱体内充有诸如沙子的支撑微粒。

图1B是放大视图，显示了支撑微粒的静态休止角所允许的支撑介质渗透到槽形空穴内。

图2显示图1中的箱体发生倾斜以促进微粒介质流入到槽形空穴内，其中倾斜程度通过支撑微粒介质溢出箱体边缘来限定。以附图标记1和4标记的槽形空穴被完全充满。余下的槽形空穴通过箱体的小幅度倾斜仅被部分地填充。

图3显示了配合有浮置盖体的图1中的箱体，盖体由比介质的容积密度大的材料制成。所述盖体利用重力约束微粒介质，并且防止发生在以较大角度倾斜时介质溢出(没有盖体时很可能发生溢出)。在充分振动条件下，较大角度的倾斜实现了槽形空穴1至4的填充，以及支撑微粒在这些空穴内的固结。

图4显示了已经绕箱体的纵向轴线L缓慢转过180°后的图1中的箱体。槽形空穴1至4已经完全填满。介质更深地进入到开口朝向下的槽形空穴5和8内。

图5显示了绕轴线L转动若干循环后的相同箱体。槽形空穴1至5完全填满压实的介质。在该倾斜角度下，无论压实过程连续多长时间，余下的槽都不会被进一步填充。

图6是穿过具有位于支撑微粒介质中的发动机缸体的消失模的铸造箱的剖视图。图示的发动机缸体具有连通到模具外表面的内部油通道(由槽形成)。图示的模具倾斜到45°。

图7A是配合有圆形凸缘和圆形加强肋的正方形截面消失模铸造箱的纵向剖视图。该箱体包含与连接到冒口的一对发动机气缸盖对应的消失模。该箱体内填充有支撑介质。在箱体倾斜之前，具有用于浇注杯的开口的正方形盖体示出为放置在介质的表面上。来自盖体重量的沿着箱体轴线的力矢量示出为大于来自于休止角上方的介质楔体的相对的矢量。

图7B是图7A的铸造箱的平面图。

图8A是用于转动具有图6的发动机缸体的铸造箱的压实设备的正视图，其中部分以剖视图示出，同时该设备在选定的倾斜角度之间倾斜。

图8B是图8A的的设备的平面图。

图9是具有与图1至图5中的空穴5相似的复杂槽形空穴的压实测试单元的正视图，通过实施本发明，上述空穴内完全填满压实的沙子。

图10A至图10L是测试单元的示意图，显示了理论上的压实顺序。

图11A是依照本发明实施例的独立设备的正视图，其用于在容器发生倾斜之前绕反重力铸造陶瓷壳模压实支撑介质。

图11B是图11A中的环绕区域的放大剖视图。

图11C是图11A中的独立设备在容器倾斜到选定的倾斜角度后的正视图，为了方便起见，某些部件以剖视图示出。

图11D是沿图11C中的箭头11D方向的视图。

图11E是用于英制梯形螺钉的驱动马达的局部正视图。

图12A是依照本发明的另一实施例的设备的正视图，其用于采用手动绞车拉动的装具使容器发生倾斜之后，在反重力铸造陶瓷壳模周围压实支撑介质。这种倾斜布置不受大于1G的振动的影响。

图12B是图12A中的设备的平面图。

图13是依照本发明的又一实施例的液压操控的压实设备的透视图，其用于在陶瓷壳模或易耗模型周围压实支撑介质。

图14是依照本发明的另一实施例的液压操控的压实设备的等轴视图，其用于在陶瓷壳模或易耗模型周围压实支撑介质。

图15是图14的浮置多功能盖体的放大剖视图。

图16是图14中的设备的透视图，显示了倾斜超过水平线的箱体。

图17是局部透视图，显示了图14和图16中的箱子盖体的部件，部分以剖视图示出。

图18是图14中的设备的透视图，显示了直接安装在铸造箱上的振动器。该设备的主要结构被加宽，以容纳与箱体一起转动的振动器。

具体实施方式

本发明提供了用于在容器内的铸造模具(诸如陶瓷壳模)或易耗模型(诸如塑料模具)周围压实支撑微粒的方法和设备，其以促使支撑微粒填充到模具或模型壁处的简单的和复杂的空穴的方式，通过相对于重力矢量的容器振动、容器转动和容器偏斜的组合来改变模具或模型的取向。能够实施本发明来在金属或合金铸造中所使用的任意类型的模具或易耗模型周围压实空穴内的支撑微粒，这里理想的是对模具或模型提供支撑。

出于示例而非限制的目的，参照图1，其示出了薄壁的陶瓷壳模10，陶瓷壳模10具有中心冒口通道10a和多个模具空腔10b，如美国专利5069271中所描述的，在反重力铸造过程中，所述空腔10b经由相应的闸门式通道10g与冒口通道相连通，以容纳来自冒口通道的熔融金属或合金，这里通过参照的方式将该美国专利的教导并入。这种陶瓷壳模10通常通过公知的失蜡铸造工艺形成，其中易耗(例如蜡或塑料)模型组件(未示出)重复地浸在陶瓷浆中、排出多余的陶瓷浆、涂上粗糙的陶瓷灰泥微粒，并干燥，直到构建出理想的壳模壁厚度。接着选择性地去除该易耗模型，以留下陶瓷壳模，陶瓷壳模被烧制，从而被赋予足够的强度，以用于在其中铸造熔融金属或合金。如上述专利中所描述的，对于向上通过冒口通道10a进入模具空腔10b和陶瓷封闭构件12’的熔融金属或合金的反重力铸造，壳模10设有与填填充管(未示出)相连通的陶瓷套环12。对于浇铸过程中需要对壳模壁进行支撑的情况，本发明能够用具有任意壳模壁厚的陶瓷壳模来实施。

本发明不限于用图1所示类型的用于金属或合金的反重力铸造的陶瓷壳模来实施，本发明能够用任意类型的铸造模具以及金属或合金的重力铸造来实施。出于示例而非限制的目的，由支撑微粒介质支撑的用于其中的金属或合金的重力铸造的陶瓷壳模能够用于实施本发明。同样，出于示例而非限制的目的，本发明的易耗能够用诸如容器中的塑料(如聚苯乙烯)泡沫模型的易耗模型来实施，其中模型可选择性地在其外表面上涂敷有薄的耐熔涂层。

如图1所明显示出地，陶瓷壳模10包括在模具的外部表面或壁周围形成多个细长槽形或缝形空穴V的外部构造。图示的空穴V相对于冒口通道10a横向(基本沿径向)延伸。例如，空穴V形成在横向延伸的模具部分10s之间，模具部分在其中限定出各自的模具空腔10b。然而，取决于所采用的模具的特定外部构造，空穴V能够具有任何形状和/或相对于冒口通道的取向。图1仅示例性地示出代表性的空穴V，根据本发明，空穴V内能够填充压实的支撑微粒。

图1A用于进一步显示包含位于支撑微粒30中的假定的圆柱形铸造模具10的铸造箱(容器)20，其中模具10包括示例性的假定的复杂的细长槽形环状空穴V，这些空穴V位于外部模具壁10w处并且从冒口通道10a朝箱体20的内壁发散开。图中示出了不同构造的空穴V，以显示不同的空穴形状，通过实施本发明，空穴内能够填充压实的支撑微粒(例如干沙)。

例如，认为假定的圆柱形模具10具有大量复杂的空穴V，诸如在图1A中以剖视图示出的那些。当模具10放置在箱体20中并且箱体填充有支撑微粒时，如图1B所示，取决于静态休止角，少量的微粒介质30将进入每个空穴V内。箱体20的振动将使箱体20中微粒介质30的大约顶部少量部分流化，但是不会促使更多的微粒介质流入每个空穴V内。

如图2所示，如果箱体20相对于重力矢量“GV”以固定的倾斜角度“A”偏斜，微粒介质30将很容易流入到具有向上的开口OP以及通常向下偏斜的这些空穴V内。图1A中附图标记1和4所指示的空穴将完全充满松散(干)的微粒介质；然而在微粒介质开始溢出箱体边缘之前，空穴2和3将仅仅部分地填充。振动将增强微粒介质到空穴内的流入，并且将增加微粒介质在这些空穴内的固结。然而，振动还将导致更多介质从箱体20溢出。

随着微粒介质30流入到空穴V内并被压实，来自上方的介质沿重力矢量流动并将其取代。将空穴视作“泡沫”是有帮助的。随着介质细流而下，所述“泡沫”变成稀薄的介质并抵抗重力矢量向上行进，直到它遇到介质不能渗透的表面。当发生这种情况时，“泡沫”将在该表面下方形成空穴。取决于其形状和取向，该表面可捕获所述“泡沫”。例如，垂直于重力矢量的表面将捕获所述“泡沫”。一个区域中的压实可以损失另一区域中的压实为代价来实现。通过系统地重新定位捕获表面，本发明的实施允许这种空的“泡沫”逃逸。当“泡沫”遇到倾斜的箱体壁时，它将沿箱体壁行进，直到它通过微粒介质30上部的敞开表面溢出。

参照图3，如果将比微粒介质的容积密度大的材料制成的松散配合的盖体40放置在微粒介质30的上表面上方，箱体20能够倾斜到陡得多的角度，而微粒介质不会溢出箱体边缘。由于通过图7A所示的休止角所产生的微粒介质30的楔形，来自垂直于介质表面的盖体40的重量的力要比提升力大。由于上述原因，箱体20能够倾斜到45-50度而微粒介质30不会溢出。如图3所示，在可能由盖体40造成的倾斜角度，更多的空穴V将完全充满微粒介质。箱体20的振动加速对空穴的填充，并且一旦空穴被完全充满就压实微粒介质。随着微粒介质填充空穴，并且在箱体和空穴内压实，产生的稀薄的介质“泡沫”行进到位于盖体40下方的微粒介质的上表面，并且沿盖体边缘逃逸。结果微粒介质30的上表面下降，并且盖体40更深地停在箱体20内。

如果倾斜的箱体20绕其纵向轴线L缓慢转动的话，如图4所示，从模具10的冒口通道10a发散出的空穴V将移动到它们的开口OP朝向上的位置。因此，在箱体的部分转动循环过程中，每个空穴都将容纳微粒介质。图4显示了转过半个循环后的模具。由于空穴外的压实微粒介质阻挡了它们的开口OP，朝向下的空穴不失去微粒介质。如果转动速度足够低，那么附图标记1至4所指示的空穴将在一次旋转中被充满。然而，相对于空穴5至8，在循环过程中的这些空穴的开口OP朝向下时的部分中，微粒介质将更深地移动到空穴中，在这些空穴中的微粒介质柱中留下暂时的间隙。经过箱体的若干次转动之后，如图5和图10L所示，Z字形的空穴5内完全充满着压实的微粒介质。

随着稀薄的介质“泡沫”沿重力矢量直上，其穿过介质的通道在转动作用下发生扭曲，朝着箱体内壁形成螺旋形。如果“泡沫”遇到任何不能渗透介质的阻挡物，它将聚集在该阻挡物下方。如果该阻挡物是模具表面，那么它将在箱体转动的部分循环过程中面向上，从而释放“泡沫”。最终稀薄介质“泡沫”将遇到箱体内壁，并且如上所述，由于倾斜的箱体转动，“泡沫”将沿着箱体内壁螺旋上升，直到穿过微粒介质暴露的上表面逃逸。

不管空穴的复杂程度如何，只要空穴的所有节段在箱体20的至少部分转动循环过程中向下倾斜，那么微粒介质和稀薄介质“泡沫”的移动过程将完全充满任何空穴V。对于引入到箱体20的给定振动，倾斜角度必须大于微粒介质的休止角。下面将该角度称为微粒介质的动态休止角，该角度远小于静态休止角。

在图5中，在目前为止所讨论的箱体振动、转动和倾斜状态下，空穴6、7和8不能完全充满。这是因为在箱体的整个转动循环过程中，空穴6的端部向上倾斜，并且空穴的最后的两个节段7和8受到总是向上倾斜的第四节段的阻挡。通过下面所述的本发明的另一实施例，这些空穴6、7和8能够被充满。

虽然图1至图5中示出的空穴V位于包含箱体纵向(转动)轴线L的平面内，但是这些空穴能够定位在任何方向，并且只要空穴在箱体20的局部部分转动循环过程中向下倾斜就可填充微粒介质30。而且，如果图1至图5中的空穴6至空穴8定位在“垂直于箱体纵向(转动)轴线的平面”(平行于箱体底部的平面)，那么通过如上所述的倾斜容器的振动和转动，可很容易地将它们填满压实的微粒介质。

图9是具有与图1至图5中的空穴5相似的复杂槽形空穴V的压实测试单元(模拟模具或模型P的一部分)的正视图，通过实施本发明，该空穴V完全充满压实的沙子。特别地，压实测试单元由夹在垂直的透明丙烯酸板AP之间的聚苯乙烯棒构造成。压实测试单元形成与图1-5中的空穴5的形状相似的尺寸为1.5英寸×1.5英寸的36英寸长的槽形空穴。在图示的垂直取向上，压实测试单元放置在30英寸深的圆柱形箱体的底部，在32秒内使箱体内填充干的Calimo22支撑介质。在填充过程中箱体不发生振动。接下来，箱体相对于重力矢量(竖直的)倾斜到30°的固定倾斜角度、在具有倾斜、转动和轻微振动能力的离心式铸造机器上以小于1G的力振动并且以6rpm的速度转动两分钟，以进行初始测试。

箱体以固定倾斜角度倾斜2分钟时箱体的振动和转动的组合将测试单元的弯曲槽形空穴内完全充满压实的铸造用沙。

相反，在仅仅采用上述箱体振动状态的情况下利用相同的铸造机器、相同的测试单元和相同的支撑介质来进行对比测试。也就是，箱体不倾斜到30°的固定倾斜角度，并且不转动。对比测试导致仅仅以松散的介质部分地填充位于顶部聚苯乙烯棒上方的槽形空穴。也就是，槽形空穴的剩余部分(大于90％)仍然是空的，没有填充支撑介质。

图10A至图10L显示了将铸造用沙填充在图9的测试单元的弯曲槽形空V内并压实的填充顺序。该顺序仅仅是用于示例目的而不是对本发明的限定。参照图10A，测试单元最初定位在其在垂直定位的箱体(图中未示)中的一侧上，测试单元的敞开端E面朝图10A中的左侧。箱体竖直地定位，其敞开端朝向上(例如参见图1A)。接着将铸造用沙30引入箱体内，直到箱体填满，由此将测试单元设置在铸造用沙中，为了方便起见，在图10A中仅示出箱体内在测试单元周围的铸造用沙的一部分。在图10B至图10L中，为了方便起见，将在测试单元周围的铸造用沙30略去。图10A显示了在填充了竖直箱体后，沙子仅穿过静态休止角。图10B显示了在填满的箱体倾斜到30°的倾斜角度之后微粒介质(沙子)渗透到空穴内的程度，并且系统的转动已经将测试单元的敞开端E带到部分朝向上的位置，其中测试单元绕转动轴线的初始取向并不重要。在图10C中，倾斜的箱体以6rpm的速度绕其纵向轴线进一步转动180°，同时以小于1G的力振动，微粒介质的小块示出为更深地流动到槽内部。在图10D至图10K中，倾斜箱体的振动和转动继续进行，微粒介质继续顺次流入到空穴内，直到如图10L所示空穴内充满压实的铸造用沙。注意在这些图中，空穴“泡沫”是如何通过侵入介质而分开的，并且“泡沫”节段是如何以介质的反向流动形式流出槽的。空穴12的实际填充和压实结束箱体的旋转。

如上所述，能够将本发明实施成在重力或反重力铸造方法中使用的铸造模具或易耗模型周围压实支撑微粒介质。

重力铸造实施例

图7A、图7B显示了与重力铸造消失模10’一起使用的箱体20’，重力铸造消失模10’设置在箱体中，箱体填充有支撑微粒介质30’。出于示例而非限制的目的，箱体或容器20’能够由钢或任何其它适合的材料来制造，并且能够具有任意形状，例如圆柱形箱体或者具有正方形或其它多边形横截面的箱体。

易耗模型10’包括浇注杯10a’、冒口10s’和通过浇口10g’连接到冒口10s’的一对发动机汽缸盖模型10p’。模型10’能够由涂敷有耐熔薄层(例如1.5mm)的聚苯乙烯来制造，该耐熔薄层通常是(但不限于)云母或硅基材料。

为了方便图8A、图8B的压实设备中的滚动，箱体20’包括圆形凸缘20a’和圆形中间加强肋20b’。

图8A、图8B显示了用于在消失模发动机缸体模型10”周围压实微粒介质30’的设备，模型10”在箱体20’中设置在微粒介质30’中，这在图6中更加详细地示出。出于示例而非限制的目的，支撑微粒介质30’能够包括干的铸造用沙或任何流动自由的耐熔微粒，这些微粒通常是美国专利5069271中所描述的不含树脂或其它粘合剂的未粘着微粒。然而，支撑微粒可以选择性地粘合到有限的程度，该有限的程度不会对支撑微粒流化并在依照本发明的箱体20’中的模具或模型周围压实的能力产生不利的影响。

参照图8A，所述设备包括常规的振动压实台(基部)T’(示意性示出)。另外(或作为替代)，能够按照图11A、图12A、图12B、图14、图16和图18所示的方式采用单独的振动器。通过图11A、图11B、图11C、图12A、图12B、图13、图14、图16和图18中所示的设置在振动台T上的耳轴(倾斜)机构(将在下文中描述)中的任意一个来实现箱体20’相对于重力矢量到选定倾斜角度的倾斜。出于示例而非限制的目的，耳轴支柱17’设置在台T’上，用于支撑可倾斜的框架13’，该框架上设置有可转动的组件(固定设备)50’，用于容纳箱体20’。

在组件50’在框架13’上倾斜之前，箱体20’被放置到组件50’内。组件50’包括基板50a’，其上设置有箱体20’。组件基板50a’包括用于容纳箱体20’的底部的圆柱形凹部。组件基板50a’停靠在框架13’上的支柱13b’上的以120度间隔开的三个滚针轴承上，并且通过支撑凸缘13f’上的四个另外的滚柱轴承B2’居中布置，支撑凸缘13f’在箱体的圆形基板50a’的周围接合。齿轮马达60’通过与基板50a’上的带容纳凹槽50g’接合的驱动带62’使组件50’转动。

当箱体20’垂直地定位在组件50’中时，模型10”被放置到箱体中，并且箱体内填充有来自任何合适的微粒源(诸如高处的漏斗，图中未示出)的支撑微粒介质30’，诸如干的铸造用沙。在箱体倾斜之前，具有用于浇注杯10a”的开口的正方形、松散配合、自由浮动的盖体40’示出为放置在微粒介质的上表面上，以防止当倾斜角大于微粒介质的休止角时微粒介质溢出。参见图8B，浇注杯10a”延伸穿过盖体开口而暴露出，以接纳来自坩埚或其它熔融物保持容器(未示出)的将以重力方式铸造的熔融金属或合金。图8A中示出的盖体40’的重量产生的沿箱体轴线的力矢量要大于静态休止角上方的微粒介质30’的楔产生的相对的矢量。当箱体转动到50度时，这保持微粒介质的顶表面与箱体的侧边成直角。随着介质的固结，盖体更深地停靠到箱体内。当箱体返回到直立位置时，介质的顶部表面是水平的。

当箱体20’仍然垂直地定位在组件50’中时，能够开始台T’的振动以及箱体20’的转动，但本发明并不限于这个顺序。接着组件50’在耳轴支柱17’(仅示出一个)上相对于图8A中所示的重力矢量倾斜到固定的倾斜角度。如图8B所示，倾斜的箱体20’由两个另外的滚柱轴承B3’支撑在倾斜位置，滚柱轴承B3’以与箱体的圆形中间肋20b’接合的方式设置在框架13’的直立侧板13s’上。当箱体倾斜时，箱体的振动和转动继续进行，直到模型10”上(特别是发动机缸体模型上)的空穴内充满压实的铸造用沙。

为了进一步示例，图6显示了包括内部油道10p”的消失模发动机缸体模型10”。虽然实施本发明时能够使用任何方向的振动，但是在图6中，在箱体倾斜时，具有发动机缸体模型的箱体承受如图所示与重力平行的振动和转动。随着箱体转动，最长的油槽101p”保持倾斜在45°。由于转动，垂直于最长的油道的油槽10pp”以正弦曲线的方式在-45°至+45°的倾斜角之间变化。其它短的油槽10sp”在图示平面内延伸或者延伸出该平面。通过转动，这些油槽或通道10sp”同样在-45°至+45°的倾斜角之间变化。在压实测试过程中，发动机缸体模型10”实际上偏离箱体的转动轴线(纵向轴线)L几英寸绕轨道运行。由于在模型的每个运行过程出现一次完整的转动，所以对模型10”的油槽中的铸造用沙的填充和压实效果是相同的。

图7A、图7B、图8A和图8B的设备能够与任何在重力铸造过程中需要压实微粒介质支撑的模具或模型一起使用。对于图7A、图7B、图8A和图8B中示出的本发明的重力铸造实施例，依照本发明的倾斜转动压实方法涉及：

铸造箱体20’紧固到位于常规压实台T’上方的可变倾斜、可转动的组件或固定设备50’。用手将模具或模型10’装载到箱体上，通常不产生箱体振动。例如，少量的铸造用沙被放置在箱体中，并且将模型轻轻地压入铸造用沙中。在生产过程中，在箱体填充循环的开始阶段，模型将由固定设备(未示出)支撑在箱体中，该固定设备将在后面的某一时间释放模型。通过任何常规装置将垂直箱体充满支撑微粒介质，诸如铸造用沙。为了稍微缩短压实过程，在填充操作过程中，箱体20’可振动，但是此时并不是必须要振动(在填充过程中如果不引起振动的话，则模具装载固定设备上不需要振动隔离器。)。当已经引入足够的微粒介质以保持模具或模型的取向时，模具或模型被释放，并且箱体的剩余部分被充满。

如果箱体将倾斜超过微粒介质将会溢出的角度，那么松散配合的盖体40’同时被放置在微粒介质30’的上表面上。盖体具有用于模型的浇注杯10a’的开口。

压实台T’的振动与箱体绕其垂直的纵向轴线L的转动同时开始，并且箱体20’相对于重力矢量倾斜到压实倾斜角。对于具有大量空穴的多数模具或模型10’而言，30°-35°的倾斜角度就足够了，并且不需要盖体40’。

箱体20’能够倾斜到固定的倾斜角度“A”，在该角度处箱体连续或间歇地振动和转动。

或者，箱体20’能够从垂直位置连续倾斜到30°-35°的倾斜角“A”，然后如果需要，以来回的方式返回到垂直位置，而箱体或者连续或者间歇地振动和转动。

更进一步，箱体20’能够在垂直位置和30°-35°的倾斜角“A”之间逐渐递增地倾斜，例如(出于示例而非限制的目的)从垂直取向到10°保持一段时间，到20°保持一段时间，然后到30°保持一段时间，而在容器保持在每个角度位置(例如10°、20°等)的时间中，容器的振动和转动能够连续或间歇地进行。然后这个顺序能够反过来，从30°保持一段时间开始，到20°保持一段时间，然后到10°保持一段时间，在容器保持在每个角度位置(例如10°、20°等)的时间中，容器的振动和转动能够连续或间歇地进行。

在实施本发明的倾斜转动压实方法实施例时，其中箱体在压实过程中连续倾斜，优选使箱体的转动循环频率是箱体的倾斜循环频率的偶倍数。出于示例而非限制的目的，如果箱体以稳定的2rpm速度转动，那么箱体在1分钟内平滑并连续地从0°(竖直的)运转到倾斜角度，然后返回到0°位置。该循环重复进行，直到实现完全压实。这些参数将会为模具或模型处的绕转动轴线对称定位的所有空穴提供均等的填充机会，无论其取向如何。

对于任何通过转动速度、振动频率和振幅的组合正被压实的支撑微粒介质，能够找到使微粒介质30’在其上表面的向下流动与微粒介质上表面的转动速度精确匹配的角度。只要不超出该倾斜角度，微粒介质30’的上表面与箱体20’的边缘保持平行，并且当箱体20’返回到垂向时，所述上表面是水平的。参见图6至图8，对于具有长的、复杂内部通道(诸如发动机缸体中的油槽)的消失模模型而言，45°的倾斜角是最佳的。可能会需要浮动盖体40’来防止沙子溢出。

对于大多数模具或模型，1/2至2rpm之间的箱体转动速度是优选的。缓慢的转动速度定位水平和接近水平的空穴V，由此每次转动过程中，这些空穴倾斜超过微粒介质的动态休止角数秒。这为填充这些空穴提供了充足的时间。对于复杂的Z字形空穴(诸如图1至图5中的空穴5)，非常缓慢的转动速度将导致较长的压实周期，这是因为填充这种空穴需要多次转动。

在建立起介质到空穴的流动之前，高的转动速度改变空穴的取向。在足够高的速度和回转半径下，离心效果开始起作用，导致转动带来危害。例如，如果箱体以60rpm的速度转动，那么空穴V相对于容器轴线L以30°倾斜，开口距离箱体的轴线5英寸或者更多，沿着空穴作用的重力矢量的分量将被离心加速度抵消，并且流入到空穴内的微粒介质流将被阻塞。

在小于10rpm的低转动速度下，离心效果不重要，能够忽略。如前所述，由于箱体的倾斜角度(偏斜角度)，在重力和振动的组合影响下转动到部分地朝向上的水平空穴很容易地被填满。随着箱体转动，在一半转动周期中，充满的空穴部分地朝向下。然而，由于这些空穴的开口当前被阻塞开口的压实微粒介质阻塞，因此它们不会倒空。在模具或模型周围的压实微粒介质防止模具或模型在箱体中移位；因此在压实循环中不需要支撑模具或模型。

由于模具或模型不连接到非振动元件(诸如模具装载固定设备)，而是可自由浮动，因此使模具或模型的变形最小化。

在一个转动循环中，具有小开口OP的深或弯曲的空穴或大容积的空穴可能不完全填满。然而，这不是问题。随着这种空穴内的自由表面转过动态休止角，重新建立起微粒介质的流动。当前已经转动到空穴上方及左侧的压实介质将流化并且再次向下流动到空穴内(参见图10)。常规的微粒压实技术不能做到这样。

微粒介质颗粒或微粒的连结随机发生。如果连结发生在窄的内部空穴的开口(例如图1A所示的开口OP)附近或者在空穴中，则流到空穴的微粒将暂时被在开口原处或空穴中形成的圆顶状次级空穴阻塞。然而，箱体的转动将使该次级圆顶状空穴转动到其侧部，导致圆顶状空穴塌陷；重新建立到空穴的介质流动。一旦空穴被完全填满，则重力和振动将使空穴中的微粒介质固结，同时空穴倾斜超过微粒介质的动态休止角。一旦空穴中不留有自由表面，除了在顶部自由表面外，不会出现更多的微粒介质流化。

通过将箱体返回到垂直取向并停止转动和振动来完成压实循环。

图13显示了本发明的用于重力或反重力铸造模具或模型的另一个设备实施例。图13显示了连接到常规压实台(基部)T的支撑板100上的液压操控压实设备。箱体120支撑在可转动的组件(固定设备)150中，而组件150设置在可倾斜的组件支撑框架113上。组件支撑框架113通过枢轴销135(图中示出了一个)以可倾斜(可枢转)的方式支撑在固定耳轴柱或支柱117上。耳轴支柱117停靠在固定地安装在板100上的基垫141上。组件支撑框架113包括在托架133的弓形轨道133a上滑动的弓形转轮132，托架形成为基垫141的一部分或者固定地连接到基垫。振动从台(基部)T传递到箱体120，经过基垫141传递到托架133的轨道133a，然后传递到组件支撑框架113的转轮132，其中箱体120承载在框架133上。

托架和转轮装置还用作围绕同轴的耳轴枢转销135(图中示出了一个)的对中装置。通过在一端连接到托架133并在另一端连接到箱体120的外侧的液压缸136的作用，箱体120按照上述方式绕枢转销135倾斜。箱体转动时，其上半部停靠在一对滚柱轴承B3上。箱体120的下端安放在设置于组件支撑框架113上的圆柱形可转动组件150中。组件150可在径向/推力轴承(图中隐去)组合上自由转动。通过液压马达利用气动轮胎(也从图中隐去)的摩擦驱动来转动组件150。箱体120容纳上述类型的模具或模型(图中未示出)以及上述用于绕模具或模型压实的微粒介质(图中未示出)。

反重力铸造

图11A至图11E中的设备能够与在反重力铸造过程中需要压实微粒介质支撑的任何模具或模型一起使用。

图11A至图11E显示了用于在箱体220中的反重力浇铸陶瓷壳模210周围压实支撑微粒介质230的独立设备。该设备还可用于在任何类型的重力浇注模具或任何类型的消失模模型周围压实支撑微粒介质。只需要箱体210的底部和模具夹紧装置不同。

在图11C中，陶瓷填填充管211显示为紧固到壳模210，该壳模210是美国专利5069271中所描述的类型，并且在图1中示为陶瓷壳模10，这里以参照的方式将该美国专利并入。将模具210放置到铸造箱体220内，使得管211从箱体210的底部伸出。箱体210填充有支撑微粒介质230，并且如果箱体会倾斜到微粒介质将从箱体溢出的点的话，那么箱体上覆盖有盖体240。箱体210停靠在包括基板250a的圆柱形组件(固定设备)250中，基板250a由支撑在可倾斜框架213的底部上的三个滚针轴承B1支撑。

组件支撑框架213由停靠在主框架(基部)218的支柱217中的耳轴235支撑。每个支柱包括连接到该支柱的板217a，板217a用于将电振动器222安装在组合取向上。振动器能够安装成使其轴线垂直(用于侧向振动)，或者水平(用于上下振动)。振动器能够安装正反转，以实现基本线性的振动，或者沿相同方向转动，以实现回转振动模式。振动的频率和振幅也能够进行调节。压实设备支撑在四个气动振动隔离器221上。在这种设置中，整个设备发生振动。

由齿轮马达260通过驱动带262转动箱体组件250来实现箱体220的转动。通过另一个齿轮马达265、驱动带267、转动英制梯形螺钉269来使框架213倾斜，英制梯形螺钉269接着驱动连接到杆270的梯形螺母，杆270通过作用在杆271上来使框架倾斜。大于1G的大振幅振动导致在黄铜英制梯形螺母内产生不能接受的磨损。倾斜的箱体220在转动中被两个另外的滚柱轴承B3支撑，轴承B3设置在可倾斜的框架213上并支撑箱体的侧部。

对于本发明的反重力铸造实施例，依照本发明的倾斜转动压实方法与上述用于重力铸造实施例的方法相似，不同之处在于：

陶瓷壳模210永久地装配到陶瓷管211上，熔融物通过陶瓷管211被吸入模具内。

反重力铸造实施例包括以下步骤。如图11A所示，通过任何常规的装置将垂直的箱体220填充支撑微粒介质230，诸如铸造用沙。为了稍微缩短压实过程，在填充操作中可使箱体220振动，但是箱体220此时并不是必须振动(如果在填充过程中不引发振动的话，模具装载固定设备上则不需要振动隔离器)。

如果箱体将倾斜超过介质会溢出边缘的点，那么在容纳介质230的暴露表面上放置浮动盖体240。

通过振动器222引起的主框架218的振动与箱体绕其垂直轴线L的转动同时开始，并且箱体连续地、渐增地倾斜，或者按照上述方式相对于重力矢量倾斜在固定的倾斜角度。对于具有大量空腔的大多数模具或模型而言，30°-35°的最大倾斜角就足够了，并且不需要盖体。

对于任何正利用转动速度、振动频率和振幅的结合被压实的支撑微粒介质，能够找到上表面上的微粒介质的向下流动与上表面的转动速度精确匹配的角度。只要不超过该倾斜角度，则微粒介质上表面与箱体的边缘保持平行，并且当箱体返回到垂向时，该表面是水平的。

1/2至2rpm之间的箱体转动速度对于大多数模具或模型而言是最佳的。由于箱体的倾斜角度(偏斜角度)，转动到部分地朝向上的水平空穴在重力和振动的组合影响下很容易地被填满。随着箱体转动，在一半的循环过程中，被填满的空穴部分地朝向下。然而，由于这些空穴的开口(例如OP)当前被压实的微粒介质阻塞，因此它们不会倒空。

在模具或模型周围的压实微粒介质防止模具或模型在箱体中移位；因此在压实循环过程中不需要支撑模具或模型。

由于模具或模型不连接到非振动元件，例如模具装载固定设备，而是能够自由浮动，因此使得模具或模型的变形最小化。在一次转动循环过程中，可能不能完全填满具有小开口的深的或弯曲的空穴或大容积空穴。然而，这不是问题。随着这种空穴中的自由表面转过动态休止角，重新建立起微粒介质的流动。当前已经转动到空穴的上方及左侧的压实介质将流化并且再次向下流入空穴内(参见图10)。常规的微粒压实技术不能做到这样。

微粒介质颗粒或微粒的连结将随机发生。如果连结发生在窄的内部空穴开口附近或者空穴中，则流到空穴的微粒可能会暂时被在开口原处或在空穴中形成的圆顶状次级空穴阻塞。然而，箱体的转动将使这种次级圆顶状空穴转动到其侧部，导致圆顶状空穴塌陷；重新建立起到空穴的流动。

一旦空穴被完全填满，那么重力和振动将使空穴中的微粒介质固结，同时空穴倾斜超过微粒介质的动态休止角。由于空穴中不留有自由表面，所以不会有更多的微粒介质流化发生在空穴中或者空穴附近。

参见图11A，通过使箱体返回到垂直取向并停止转动和振动，完成压实循环。

当然，向上通过冒口通道并进入到壳模210的模具空腔内的熔融金属或合金的反重力铸造可按照与重力铸造不同的的方式来进行，美国专利5069271中对此有详细描述。

图12A、图12B描绘了与图11A、图11B中所示的设备相似的设备，区别仅仅在于它具有包括由手动绞车282拉动的装具280的箱体倾斜机构。也可使用电动绞车来拉动装具280。该倾斜装置的有利之处在于它不受大于1G的振动影响。在图12A、图12B中，对与图11A、图11B中的相同的装置使用相同的附图标记。

由于相对于模具或模型可变的重力和振动矢量的压实效率，振动幅度不需要与常规压实技术所需要的一样大。对于很多压实应用，小于1G的振动加速度就足够了。在小于1G的振幅虚假，箱体保持与支撑轴承相接触，压实噪音低并且设备的磨损是可接受的。图11至图13的设备在这些低振幅下将运转良好。

加速计的测量表明，对于无限制的箱体，例如图11至图13中所示的箱体，一个平面内的振动将引发所有方向上的振动。因此，振动器的位置和取向相对而言并不重要。优选将振动器连接到压实设备的静止部件件上，因此这更为方便。

通常，在整个压实过程中，箱体需要转动少于十几次。或者，箱体能够转动少至360°，然后反向转动360°。该转动振荡能够按照需要重复多次。每次360°的转动振荡将与相同方向上的两次连续转动具有相同的效果。通常，2到6次的振荡将实现完全压实。这种技术使得可很容易地将能量供应到图18中示出的直接安装在箱体上的振动器，其中振动器322示出为直接设置在箱体320上。该实施例的优点在于，更多的振动能量被传递给箱体320中的微粒介质(未示出)。铸造箱体320的凸缘320f被拴住、夹紧或者以其它方式支撑在毂或组件(固定设备)350上，正如下文中结合图14至图15所描述的，毂或组件350被保持在具有耐冲击合成板的可倾斜的平台框架352上，所述合成板用作凸缘、毂或组件350与平台框架352之间的支承表面。通过由液压马达360驱动的驱动带362来转动毂或组件350。通过设置在耳轴317上的液压致动器355来实现使平台框架352一直倾斜到180°，耳轴317安装在台T上。所述台安装在四个气动振动隔离器321上。箱体能够通过盖体(没有示出但是结合图14至图15进行了描述)密封。耳轴317的扩展部分被加宽，以容纳与箱体一起转动的振动器。这种变形的优势在于更多的振动能量被传递到箱体中的介质。

如果需要大于1G的振幅并且希望噪音级别低的话，则铸造箱体需要紧固到压实设备的转动和振动部件。这种实施例在图14至图18中示出，其中铸造箱体320的凸缘320f拴到或夹紧到毂或组件350上，毂或组件350被保持在凸缘351和平台框架352之间。参见图15，毂或组件350在合成支承表面349上转动。该装配在保持凸缘351和平台352之间获得。通过由液压马达360驱动的驱动带362转动毂350。通过设置在耳轴317上的液压致动器355来实现使平台352一直倾斜到180°，耳轴317安装在台T上。所述台安装在四个气动振动隔离器321上。

箱体320通过停靠在支撑介质330上方的盖体340密封。所述盖体包括可膨胀的边缘密封管340t和连接到真空源(诸如如真空泵，图中未示出)的旋转接头361。所述可膨胀边缘密封管340t抵靠着箱体320的壁提供气密性密封。盖体340包括隔板359，空气能够穿过该隔板，但是微粒介质330不能穿过，由此通过设置在盖体340上的压力室372实现箱体的部分排空。参见图17，压力室372经由旋转接头361的装置F1连通到真空泵，并经由装置F2连通到空气泵，从而使密封管340t膨胀，其中旋转接头可以是商用的旋转接头。压力室372包括为隔板359提供加强的径向翼372a。大气压使盖体340的柔性膜363膨胀，并与箱体中的微粒介质顶部相一致。通过旋转接头361和压力室372使箱体排空成局部真空(例如3-4psi的真空)。如图16所示，当箱体倒置或者反转过水平方向时，这样穿过盖体340建立起的压力差用于保持模具或模型以及箱体内的微粒介质。通过抵靠着局部排空的箱体320作用的的大气压保持具有可膨胀边缘密封管340t的盖体340。

通过两个电振动器322’和/或图14和图16中示出的安装在耳轴上的或者图18中示出的直接安装在箱体320上的振动器322，提供压实过程中箱体320的振动。所述设备安装在支撑着台T的四个气动振动隔离器321上。

在模具310周围的压实过程中，随着将微粒介质压实到箱体中的模具310(或模型)处的空穴V内，微粒介质330的上表面下降。无论箱体的取向如何，随着微粒介质后退进入箱体内，利用外界大气压与箱体320中的局部真空之间的压力差，盖体340继续行进与微粒介质的上表面接合。通过可膨胀的边缘密封管340t，保持盖体340和箱体320的相邻壁之间的活动气密密封。

如图15所示，图14-18中的用于振幅大于1G的设备与其它设备实施例的不同之处在于，将滚珠滚柱轴承替换为由耐冲击、低摩擦的塑料制造的径向推力轴承349。或者，可采用两个大直径的角接触球轴承(未示出)，并且转动组件卡在它们之间。不管怎样，在图14至图18中，没有松散的部件可以自由弹跳，因此可以控制噪音和冲击力。

如上所述，浇铸箱体320被拴到、夹紧或以其它方式紧固到夹在倾斜平台的部件之间的转动毂或组件350。由于将转毂或组件350以及与其紧固的箱体320的转动限制为在它们只能转动和倾斜的程度，因此较大程度地保留了传递到箱体的振动的方向特性，并且消除了振动矢量的平面以外的次级振动。这就产生了理想的效果：以平滑、连续、有条理的方式相对于箱体中的模具或模型同时改变重力和振动矢量。液压马达为组件350提供转动，同时液压致动器使平台352连续、递增地转动到180°，或者转动到固定的倾斜角度。

箱体容纳具有填填充管311的陶瓷壳模310。箱体包括盖体340，盖体340具有沿其周边的可膨胀密封管340t，并具有用于密封膨胀以及用于箱体的局部排空的旋转接头361。或者，内部管型截至阀(未示出)能够用在可膨胀密封管340t上，使得能够除去用于密封装置340t的旋转接头中的空气通道。盖体具有在一侧暴露于环境空气并在另一侧暴露与箱体内部的柔性膜。一旦箱体320配合有模具或模型、填充有松散的微粒介质330并被盖体340覆盖，则密封装置340t膨胀并且箱体340排空为3-4psi的真空。

在这点上，铸造箱体320能够完全倒置。无论箱体的取向如何，大气压将支撑盖体340以及箱体的容纳物。

在图14至图18的设备中的压实微粒介质330的过程中，微粒介质流入到模具或模型处的空穴内，并且被压实。包括稀薄介质的“泡沫”将形成并朝着箱体320的高点行进。如果箱体倾斜超过水平位置，则所述高点将位于箱体的底角处。随着它“泡沫”浮起，“泡沫”将在休止角处扩散，并且在向上的通道中在遇到的不能渗透的障碍物下方聚集。对于倒置的箱体，在箱体底部将形成空气间隙。随着转动的箱体朝着垂直方向往回倾斜，该空气间隙将沿着箱体壁螺旋上升到箱体的顶部，该空气间隙在顶部被停靠在箱体中的占据其中一部分空间的盖体340容纳，并且在大气压作用下柔性膜363膨胀到箱体内时，其余空间被柔性膜363填充。箱体内排出的空气穿过盖体340底部中心上的隔板359排出。来自盖体340和柔性膜363的压力进一步压实介质的顶层。当箱体再次倒置时，压力保持住压实。通过局部排空箱体的倾斜的重复循环，同时通过有条理的箱体转动和振动，沿箱体壁引导所有空穴和稀薄介质空间，并且通过盖体340中的隔板359将它们除去。

在实施本发明的该更复杂的倾斜转动压实方法实施例时，优选使转动循环频率是倾斜循环频率的偶数倍。例如，如果箱体以稳定的2rpm速度转动的话，那么箱体在1分钟内平滑并连续地从0°倾斜角循环到180°倾斜角，然后返回到0°。这种循环重复进行，直到实现完全压实。这些参数将会为模具或模型处的所有空穴提供均等的填充机会，无论空穴的取向如何。图14至图18中描述的设备将对图1至图5中示出的所有空穴完全填满压实的微粒介质。

还能够实施本发明的实施例用于在重力铸造模具周围压实微粒介质。无论箱体的几何形状如何，如上所述，能够将盖体制造为具有密封装置和柔性膜。铸造模具上的浇注杯被暂时密封，并且包括浇注杯的整个铸造模具在支撑介质中被覆盖。盖体配合到腔室，盖体密封装置膨胀，并且箱体排空为低于大气压3-4psi。目前在压实过程中箱体能够完全倒置。穿过盖体的低压力差足以保持箱体的容纳物。在压实完成后，箱体返回到垂直取向，移除盖体，并且去除足够的介质，以暴露出浇注杯，用于铸造。

实施倾斜转动压实工艺具有很多优点，这些优点包括(但不限于)：模具或模型处的细微空穴凹槽和水平伸出部有效地填满压实的介质，在压实的微粒介质下方深埋的任何自由微粒介质表面将至少在每次箱体转动循环的1/4的过程中再次开始填充空穴，通过有条理性地使上述连结产生的圆顶状次级空穴倾斜有效地消除了微粒介质或细粒的连结，使得这些圆顶状次级空穴塌陷或者被填满，其中圆顶状次级空穴是由于连结到它们的侧部和顶部而形成的。而且，由于不需要支撑模具或模型，并且在压实过程中重力矢量相对于模具或模型连续地平滑变化，所以使模具或模型的变形最小化。，微粒介质到箱体的供给速率不需要像现有的消失模压实系统中一样变化。随后能够使箱体快速填满并压实。压实台的振动矢量不需要变化。相反，模具或模型的取向相对于振动和重力矢量有条理地变化。所述压实方法是部分独立的，不同的模具或模型不需要特殊的配置。

虽然已经针对特定实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员应当理解的是，在不背离权利要求所述本发明的主旨和范围的情况下，能够对本发明作出变化、修改等。

Claims (40)

1.一种在模具或模型周围压实微粒介质的方法，该方法包括：将模具或模型布置在容器中的微粒介质中，并且使所述容器遭受振动、转动和倾斜的组合，从而促使所述微粒介质填充模具或模型壁上的空穴，其中，转动和倾斜的组合导致由所述模具或模型的外壁形成的空穴连续并重复地重新取向，使得所述空穴中的所述微粒介质的自由表面移动超过其动态休止角，由此通过所述振动以及相对于重力矢量的所述空穴的不断改变的取向的组合作用，引起所述微粒介质流入这些空穴内。

2.根据权利要求1所述的方法，包括：绕第一轴线转动所述容器以及绕第二轴线使所述容器倾斜。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述容器绕其纵向轴线转动。

4.根据权利要求2所述的方法，其中：所述第二轴线垂直于所述第一轴线。

5.根据权利要求1所述的方法，包括：连续振动所述容器、连续转动所述容器以及连续使所述容器倾斜，以改变模具或模型相对于重力矢量的取向。

6.根据权利要求5所述的方法，其中：转动包括在沿第一方向的一次旋转中摆动一次或多次，随后沿相反方向转动。

7.根据权利要求1所述的方法，包括：在所述微粒介质的压实期间，以倾斜角度增加的方式使所述容器倾斜。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：所述容器在所述倾斜角度增加的每一次遭受转动和振动。

9.根据权利要求1所述的方法，包括：在所述容器以固定的倾斜角度倾斜的同时，使所述容器遭受转动和振动。

10.根据权利要求1所述的方法，其中：转动和倾斜的所述组合将所述空穴的开口定位成向下朝向。

11.根据权利要求10所述的方法，其中：箱体中固结的微粒介质阻塞向下朝向的开口，以防止所述空穴中的微粒介质从所述空穴中离开。

12.根据权利要求1所述的方法，其中：转动和倾斜的所述组合再次将所述空穴的开口重定位成向上朝向，使得所述微粒介质再次流入这些空穴内。

13.根据权利要求1所述的方法，其中：一旦所述空穴完全填满微粒介质，则在所述空穴的开口向上面向并且所述空穴向下倾斜的同时通过振动和重力的组合作用实现所述微粒介质的固结。

14.根据权利要求1所述的方法，包括在压实所述微粒介质之后使所述容器返回到竖直取向的最后步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，包括：在所述箱体返回到所述竖直取向后，通过振动或手动平整来平整所述微粒介质。

16.根据权利要求1所述的方法，包括在所述箱体中的所述微粒介质的所述自由表面上放置盖体，所述盖体包含密度大于所述微粒介质的容积密度的材料。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：当所述箱体倾斜超过所述微粒介质的所述休止角时，不受约束的盖体阻止所述微粒介质从所述箱体溢出。

18.根据权利要求17所述的方法，包括：使所述容器相对于其最初的竖直位置倾斜50°。

19.根据权利要求16所述的方法，包括：相对于所述箱体至少部分地密封所述盖体，使得在所述容器中可形成比周围环境低的压力。

20.根据权利要求19所述的方法，包括：在压实期间，借助穿过所述盖体的压力差来移动所述盖体，使得所述盖体在后退时与所述微粒介质的上表面保持接合，而与容器取向无关。

21.根据权利要求20所述的方法，其中：所述盖体的一部分或全部包括柔性膜，穿过所述膜的压力差使所述膜与介质表面保持紧密接触。

22.根据权利要求19所述的方法，其中：所述盖体通过旋转接头连通到真空源，所述旋转接头允许所述盖体随所述容器转动。

23.根据权利要求19所述的方法，包括：在所述容器在竖直直立的取向和倒置的方向之间来回连续倾斜180°的同时，使所述容器遭受连续的转动和振动。

24.根据权利要求1所述的方法，包括：在压实之前，暂时用微粒覆盖所述容器内的重力铸造模具的浇注杯，然后在压实后，除去足够多的微粒介质，以暴露出所述浇注杯。

25.根据权利要求1所述的方法，其中：具有突出的填充管的反重力熔模被放置在所述容器内，所述填充管突出所述容器外。

26.根据权利要求15所述的方法，包括：在所述箱体填满所述微粒介质的同时夹持所述填充管，直到所述模具被所述微粒介质覆盖。

27.根据权利要求26所述的方法，其中：在压实所述微粒介质之后，铸造盖体被放置在所述介质的顶部上，并进入所述介质的表面以消除所述介质的表面上的可能的空穴。

28.根据权利要求1所述的方法，其中：所述微粒介质被压实在陶瓷壳模周围。

29.根据权利要求1所述的方法，其中：所述微粒介质被压实在耐熔易耗模型周围。

30.根据权利要求1所述的方法，其中：在所述容器遭受振动、倾斜和转动的组合的同时，具有所述模具或模型的所述容器充满微粒介质。

31.根据权利要求1所述的方法，其中：在所述容器遭受振动、倾斜和转动的组合之前，具有所述模具或模型的所述容器部分或完全地填充有微粒介质。

32.一种用于在模具或模型周围压实微粒介质的设备，包括：用于容纳模具或模型的容器；可转动的固定设备，所述容器布置在该固定设备上；第一马达，用于转动所述固定设备，以促使所述容器绕第一轴线转动；可倾斜的框架，所述固定设备布置在该框架上；第二马达，用于使所述框架倾斜，以使所述容器关于第二轴线倾斜；基座，所述可倾斜的框架布置在该基座上；和振动器，所述振动器布置在所述基座、框架、固定设备或容器中的至少一个上。

33.根据权利要求32所述的设备，其中：所述固定设备包括布置在所述可倾斜框架上的滚柱轴承上的可转动组件。

34.根据权利要求32所述的设备，所述可倾斜框架由连接到所述基座的支柱上的耳轴支撑。

35.根据权利要求34所述的设备，其中：所述固定设备包括所述容器紧固到其上的可转动的毂，所述毂被紧固到可倾斜平台。

36.根据权利要求35所述的设备，其中：通过带驱动来使所述毂在所述可倾斜平台上转动。

37.根据权利要求32所述的设备，还包括盖体，所述盖体包含密度大于所述微粒介质的容积密度的材料，所述盖体在所述微粒介质的上表面上容纳在所述容器中。

38.根据权利要求37所述的设备，其中：所述盖体在与所述微粒介质相对的一侧上包括暴露于环境压力的柔性的气密膜，以当通过压实改变所述上表面时密封并顺从所述上表面。

39.根据权利要求38所述的设备，其中：所述盖体包括可膨胀的密封装置。

40.根据权利要求38所述的设备，其中：所述盖体包括连通到真空源的旋转接头。

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