CN101970152A - 单件式铸造件工具的复合铸造铸型和方法 - Google Patents
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Abstract
用于工具的单件式铸造的铸型，该工具包括钢的工作部件(17)以及灰口铁的主体(18)，具有用于钢的第一型腔部分(4)以及用于灰口铁的第二型腔部分(5)，以及二者之间的互连区域。型腔部分(4，5)之间的分界面(3)是平坦的且呈水平，并位于互连区域。管道(12)从第一型腔部分(4)通向用于可能的剩余钢的容纳空间(11)。工具的单件式铸造方法，该工具包括钢的工作部件(17)以及灰口铁的主体(18)，以及二者之间的互连区域，钢在第一型腔部分(4)内铸造，而灰口铁在第二型腔部分(5)内铸造，型腔部分之间的分界面是平坦的且呈水平。设置用于剩余钢的容纳空间(11)，以允许钢从处于分界面(3)的水平处的第一型腔部分(4)流入容纳空间。
Description
技术领域
本发明涉及用于单件式铸造件工具的复合铸造铸型，该工具至少包括第一部分和第二部分，第一部分包括工具的工作部件且由钢制成，以及第二部分包括工具的主体部件且由灰口铁制成，该工具至少具有用于钢的第一型腔部分以及用于铸铁的第二型腔部分，在钢与铸铁之间具有至少一个互连区域。
本发明还涉及单件式铸造件工具的复合铸造方法，该工具至少包括第一部分和第二部分，第一部分包括工具的工作部件且由钢制成，第二部分包括工具的主体部件且由灰口铁制成，第一部分在至少一个第一型腔部分内铸造，第二部分在铸型的第二型腔部分内铸造。
背景技术
制造用于薄板金属加工(例如压制、切削以及类似的加工操作)的工具时，现有的技术是独立制造工具主体，然后向该主体设置一个或多个工作部件，即执行实际加工操作的一个或多个部件。工具主体的制造可以通过灰口铁铸造或将作为初始材料的具有合适尺寸的薄板金属材料与适合的材料组分焊接来实现。
在涉及铸造件工具主体的另一种选择中，工具主体在铸造后经常需要进行热处理，接着是机加工以形成所需的座、用于引导轴和用来固定一个或多个工作部件且还可将所述工具固定到机器中的螺栓的孔。
在一个或多个工作部件的生产中，该一个或多个工作部件用于执行该工具被设计且构造成用来进行的加工操作，原材料通常是棒材，在这种情况下工作部件已经被加工成恰当的构造，具有用于固定螺栓、导杆以及类似物的孔。接下来进行热处理以及另外的加工，如磨削。
以上述方式制造工具非常耗时且昂贵，从而经常决定了生产新产品所需要的时间消耗。
本领域中早先已知以连续的单件方式复合铸造工具，其中工具具有至少一个钢制的工作部件以及灰口铁制的主体部件。WO03/041895公开了用于这样的制造的工具以及方法。
根据该公开文献，钢与灰口铁在同一铸型中铸造，在这两种材料之间的分界区形成了互连区域。
使用WO03/041895中公开的技术，在准确定位在钢与灰口铁之间形成的互连区域方面遇到了严重的困难。这会产生互连区域定位在工具的如下部分中：例如定位在出现较大表面积差的部分，而这会引起机械强度方面的重大问题。如果互连区域在出现较大温度差的位置中，也会发生问题，因为该温度差极大地影响了互连区域的质量。
问题结构
本发明的目标在于将通过介绍的方式提及的铸型和方法设计成使得消除现有技术中的缺陷。因此，本发明的目的是能够以精确的方式对钢与灰口铁之间的互连区域进行定位，从而可靠地使互连区域位于正确的位置，并在其表面尽可能大的部分上具有可控的温度。另外，本发明具有减少钢的使用量的目标。
解决方案
构成本发明的基础的目标由以下铸型实现，该铸型的特征在于第一型腔部分与第二型腔部分之间的分界面基本上是平坦的，且在铸型的使用位置中基本上是水平的，并位于互连区域的预期位置，具有从第一型腔部分通向用于可能的剩余钢的至少一个容纳空间的至少一个横浇道或管道，且该管道的下限定表面在通向第一型腔部分的排出口处在垂直方向上与分界面大体在同一水平上。
构成本发明的基础的目标由如下方法实现，该方法的特征在于第一型腔部分与第二型腔部分之间的分界面形成为基本上是平坦的，并基本上水平设置，且铸型中设置有至少一个容纳空间，允许可能的剩余钢处于分界面水平处的从第一型腔部分流入到容纳空间。
附图说明
本发明将结合以下附图来进行更详细的说明，其中：
附图1是根据本发明形成的铸型的示意横截面图；
附图2是通过铸型的用于任何可能剩余钢的容纳空间的区域的详细剖图；
附图3是通过根据本发明的分工具的一部分的表示容纳空间定位的横截面示意图；
附图4是通过在根据本发明的工具中使用的模型的一部分的横截面图；
附图5是从适合于根据本发明的制造的工具部件的下面(在铸造位置中)倾斜观测的局部视图；以及
附图6是从适合于根据本发明的制造的另一工具部件的下面倾斜地观测的局部视图。
具体实施方式
在附图1中，参考数字1指示基底，示意性地表示型箱或砂箱设置在该基底上。虚线3表示铸型中第一型腔部分4与铸型中的第二型腔部分5之间的分界面。第一型腔部分4用于铸造钢，钢构成在铸型中制造的工具的工作部件；第二型腔部分5用于铸造灰口铁，灰口铁形成在铸型中铸造的工具的主体部件。虚线3表示两种材料之间的分界面，且需强调的是该分界面必须与基底平行，即两者都是水平的或者至少是在人力所及范围内尽可能地接近水平的。
本文中用术语工作部件来表示该工具的用于执行该工具被设计为用来执行的实际加工操作的一个或多个部件，工作部件的数目也因工具而各有不同。
本文中用术语主体部件来表示工具的主体，该主体用于支撑一个或多个工作部件并将工具固定在机器中。
在附图1中，参考数字6例如涉及工作部件4的切削刃，而参考数字7可以表示主体部件5中的型腔，该型腔由传统的方式通过在铸型中放置型芯而形成。
参考数字8涉及钢的内浇道或直浇道，而参考数字9表示灰口铁的内浇道或直浇道。需要强调的是钢的内浇道系统具有向下延伸到第一型腔部分4下面的部分，并且该部分在其中从下往上排放从而铸造操作一直以这个方向进行。
以上公开的内容意味着在铸造钢时，它的上表面会在朝向分界面3的方向上逐渐向上以动，分界面代表了钢和灰口铁之间的互连区域的期望位置。如果钢超过了假想的互连区域3，就会很容易发现钢会向上蜿蜒进入用于灰口铁的第二型腔部分5。其结果会过多地消耗钢，而且还会在两种材料间的互连区域产生严重的质量问题。
从附图4可以很明显地看到工具的第一部分4中的钢与第二部分5中的灰口铁之间的互连区域3位于厚度均匀且垂直方向的壁10中。通过这种方式，预期互连区域中或附近的突变面积差可以得以避免。
把本发明正确地应用于实践，互连区域的厚度为1-2.5mm。
在根据本发明的铸造中，对代表第一型腔部分4因此代表将要铸造钢的部分的铸造铸型的第一部分进行仔细考虑。由于模型中的材料的密度是已知的，所以可以计算出填满第一型腔部分4所需要的的钢的质量的相对准确值。然而，在材料的质量和尺寸的精度方面，但是可能尤其是在测量钢熔融物的重量的称重器具的精度方面存在不确定性。。总得来说这就意味着上述测量不足以保证互连区域会达到根据分界面3的预期垂直位置。
根据本发明，使用一个或多个容纳空间11(见附图2)，该容纳空间11具有连接管道12，该管道的下边缘在理论的分界面3处进行排放。这就意味着如果太多的钢被注入第一型腔部分4，剩余的钢会在理论分界面3处通过连接管道12进入容纳空间11。使用的一个或多个容纳空间的容积以如下方式被调整为使得其足以补偿可能在计算所需的钢量中出现的误差源。
连接管道20的高度最小为20mm，且横截面积最小为内浇道系统的横截面积的1.5倍，经由该内浇道系统给第一型腔部分4提供钢。另外，连接管道12的下限定表面必须在朝向容纳空间11的方向上向下倾斜。
对于所述工具的灰口铁部分，即在第二型腔部分5中铸造的那部分，具有附图2和4所示的外形，重要的是预期的分界面3与灰口铁部分的下侧之间的距离至少是50mm，否则容纳空间11上面的铸型会具有非常弱的机械强度。这个距离与该互连区域的最小适合宽度相同。
在前述中提到理论的互连区域将位于均匀的厚度且竖直方向的壁10中。该壁10在附图4中从左到右的方向上具有50到150mm量级的的厚度。特别地在更薄的厚度的情况下，即使是钢的非常小的体积的偏差，也会导致互连区域的实际高度中产生很大的高度差。那些在上述公开的尺寸的可以接受的偏差是根据线13的大约20mm的向上偏差和而根据线14的大约10mm的向下偏差。
从附图1中可以明显地看出工作部件，也就是由钢来制造工具的部分，可以具有细长的结构。
附图3示出了通过细长的钢部件17的局部剖视图，其中内浇道或直浇道15从下面进入到第一型腔部分4。在附图3中，在虚线16示出了相对内浇道15距离最远的钢部件的部分。带有连接管道12的容纳空间应当大致设置在内浇道15和虚线16的中间位置。在附图中，不合适的连接管道12的设置用叉标识了。在工具的右边部分，附图3未示出，具有额外的连接管道12以及相关联的容纳空间。
附图5示出了工具部分从下部倾斜地观测(相对于工具部件铸造时的位置)的立体图。该工具部件包括细长的环状钢部件17或者工作部件、以及构成工具的主体部件的灰口铁部件18。在钢部件以这种方式构成的情况下，单个公共的容纳空间11可以用于钢部件17的两个细长侧部。该容纳空间11具有两个连接管道12，这些连接管道12将容纳空间11连接到钢部件17的两个纵向侧的大致中间位置。
附图6示出了从下方倾斜地观测的(相对工具部件铸造时的位置)所示的工具部件。该工具部件具有灰口铁部件18和八个钢部件17。这些钢部件通过多个连接管道组成的中间部分相互连接，由此可以实现使用比钢部件17的数目更少的内浇道的特征。从该附图的右边也可以明显看出，三个钢部件17可以具有共同的容纳空间11。还可以明显看出的是设置在工具部件的中心的两个钢部件17能通过连接管道19利用位于附图中最上面和最下面的容纳空间11。在附图中，只有在最左侧的钢部件17连接到它自己的容纳空间。通过这种方式将多个连接管道19连接到多个钢部件17意味着使用更少的容纳空间11并可进一步简化内浇道系统。
Claims (9)
1.一种用于复合铸造单件式铸造件工具的铸型，该工具至少包括第一部分(17)和第二部分(18)，所述第一部分包括工具的工作部件且由钢制成，所述第二部分包括工具的主体部件且由灰口铁制成，所述工具至少具有用于钢的第一型腔部分(4)以及用于灰口铁的第二型腔部分(5)，且在钢与灰口铁之间存在至少一个互连区域，其特征在于：第一型腔部分(4)和第二型腔部分(5)之间的分界面(3)基本上是平坦的，且在铸型的使用位置中，基本上是水平的并位于互连区域的预期位置，至少一个管道(12)从第一型腔部分(4)通向至少一个容纳空间(11)，该容纳空间用于任何可能的剩余钢，并且该管道的下限定表面在所述管道通向所述第一型腔部分的排出口处在垂直方向上位于与分界面大体相同的水平上。
2.根据权利要求1所述的铸型，其特征在于在铸型工具的使用位置中，管道(12)的下限定表在朝向所述容纳空间(11)的方向上向下倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的铸型，其特征在于在第一型腔部分(4)中将管道(12)设置在通向第一型腔部分的内浇道和第一型腔部分的距离所述内浇道最远的部分(16)之间的中间区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的铸型，其特征在于管道(12)的最小横截面面积大于通向第一型腔部分的内浇道的横截面面积。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的铸型，其特征在于如果有多于一个的管道(12)，则这些管道的最小横截面面积的总和超过内浇道的总横截面面积，如果有多于一个的通向第一型腔部分(4)的内浇道的话。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的铸型，其特征在于容纳空间(11)通过两个或多个管道(12)与第一型腔部分互连。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的铸型，其特征在于两个或更多第一型腔部分(4)通过至少一个管道与容纳空间(11)连接。
8.一种单件式铸造件工具的复合铸造方法，所述工具至少包括第一部分(17)和第二部分(18)，所述第一部分包括工具的工作部件且由钢制成，所述第二部分包括工具的主体部件且由灰口铁制成，在铸型中的至少一个第一型腔部分(4)中铸造第一部分，在铸型中的第二型腔部分(5)中铸造第二部分，其特征在于：第一型腔部分(4)和第二型腔部分(5)之间的分界面(3)被成型为基本上是平坦的且被定位成基本上是水平的，在铸型中设置至少一个容纳空间(11)，可能的剩余钢可以从处于分界面(3)的水平处的第一型腔部分流入容纳空间。
9.一种由根据权利要求8所述的方法制造的工具。
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