CN105377473A - 用于浇铸铸件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于根据倾斜浇铸原理浇铸铸件的方法，其中，从至少一个可倾斜的铸造容器(2)向具有形成铸件的型腔(4)的铸模(3)中浇入金属熔体(1)，在此在一个步骤中并排设置所述至少一个铸造容器(2)和铸模(3)并且在下一步骤中稳定金属熔体(1)，其中，所述至少一个铸造容器(2)和铸模这样定位，使得在从所述至少一个铸造容器(2)向铸模(3)中浇入金属熔体(1)之前金属熔体(1)在所述至少一个铸造容器(2)中的稳定的水平(a)与铸模(3)内侧的一个区段处于相同高度上。

Description

用于浇铸铸件的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于根据倾斜浇铸原理浇铸铸件的方法，其中，从至少一个可倾斜的铸造容器向具有形成铸件的型腔的铸模中浇入金属熔体。

本发明还涉及一种用于倾斜浇铸的、包括至少一个铸造容器和至少一个铸模的装置，并且铸造容器和铸模能彼此连接。

背景技术

WO2010/058003A1公开了一种用于倾斜浇铸的方法。在该已知的方法中，金属熔体借助也称为浇铸勺的铸造容器被注入铸模中。在该已知的方法中，浇铸过程通过使铸造容器倾斜开始。在此铸造容器或熔体在铸造容器中的水平高于铸模，从而熔体以相对大的动能流入铸造容器中。

该已知方法的缺点在于，在开始从铸造容器向铸模中浇入金属熔体时就已经在熔体中出现涡流并且因此可损坏铸件的接合结构。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种新的倾斜浇铸法，其不具有上述缺点。

该任务借助开头所提类型的方法根据本发明以下述方式来解决：在一个步骤中并排设置所述至少一个铸造容器和铸模并且在下一步骤中稳定金属熔体，在此所述至少一个铸造容器和铸模这样定位，使得在从所述至少一个铸造容器向铸模浇入金属熔体之前金属熔体在所述至少一个铸造容器中的稳定的水平(即金属熔体的液位平面)与铸模内侧的一个区段处于相同高度上。

本发明能使熔体向铸模中的浇铸特别稳定且无涡流地进行。由于金属熔体的稳定的水平在开始浇铸时就已经处于铸模的水平上，因此金属熔体以低的速度流入铸模中，从而铸模被填充稳定的熔体前端。由此可在铸造时很好地避免涡流和不均匀性。

根据一种优选的、能实现金属熔体向型腔中特别稳定的浇铸的实施方式可规定，所述至少一个铸造容器和铸模在所述浇入之前这样定位，使得金属熔体在所述至少一个铸造容器中的稳定的水平至少与型腔最深的区段处于相同高度上。

通过下述方式有利于在浇铸前迅速稳定金属熔体并且在开始浇铸时实现稳定的熔体前端：所述至少一个铸造容器和铸模在所述浇入之前这样定位，使得金属熔体的稳定的水平在开始浇入时平行于所述至少一个铸造容器的壁区段、尤其是底部。

已证明特别有利的是，所述铸造容器具有直接通入型腔中的浇口并且型腔在浇入金属熔体期间通过该浇口直接与铸造容器连接。

根据本发明的一种有利扩展方案可规定，所述浇口大致在型腔的朝向铸造容器的整个宽度上延伸，并且部分熔体作为进料体积保持在该浇口中。

可通过下述方式简单地开始浇铸过程：通过朝向铸模方向倾斜铸造容器开始金属熔体的浇铸过程，或者为了开始浇铸过程铸造容器和铸模共同且同向地围绕一个共同轴线转动。

根据本发明的一种优选方案可规定，所述铸造容器在被填充金属熔体期间在空间上与铸模分离并且在填充后由机器人手臂送到铸模旁并且相对于铸模固定。

本发明的另一种有利方案在于，被填充金属熔体的铸造容器通过摆动运动靠近铸模，并且该摆动运动与金属熔体的波动反向进行。本发明的该方案能实现极快的处理时间，因为浇铸不必等到金属熔体在铸造容器靠近铸模后稳定时才进行。

根据本发明的一种优选实施方式，金属熔体的水平借助传感器来检测。

上述任务也可借助开头所提类型的装置根据本发明以下述方式来解决：铸造容器和铸模能彼此连接，其特征在于，在铸造容器和铸模连接后，铸造容器的朝向铸模的端面平行于铸模的进料器的端面延伸和/或各端面构造成相互一致的，其中，各端面相互贴靠。

根据本发明的装置能实现熔体从铸造容器向铸模中极稳定的浇铸。本发明解决方案的优点在于，可在浇铸到铸模中时极好地避免熔体的滚翻并且确保近似层流的条件。

本发明的一种也确保铸造容器和铸模之间的优化密封面的有利方案规定，铸造容器和进料器的端面在其面积和轮廓方面相对应。

根据本发明的一种以良好的浇铸特性为特点的方案可规定，所述至少一个铸造容器的朝向所述至少一个铸模的外表面的外表面与所述至少一个铸模的外表面相互构成锐角。

可通过下述方式进一步改善熔体向铸模中的浇铸特性：所述至少一个铸造容器的内表面与所述至少一个铸造容器的外表面相互平行延伸。

可通过下述方式在从铸造容器向铸模中浇铸熔体时实现极好的流动条件和极稳定的熔体前端：所述至少一个铸造容器具有倒出边缘，通过该倒出边缘熔体被浇铸到所述至少一个铸模中，该倒出边缘的宽度等于进料器的宽度。

可通过下述方式进一步改善浇铸，即，所述至少一个铸造容器的倒出边缘和所述至少一个进料器的注入边缘相互重合地设置或形成一个台阶，该台阶的高度小于10mm。

为了使熔体能够极稳定地在进料器中流动可规定，所述进料器的表面在邻接其注入边缘的区域中构造成平面的并且与进料器的端面构成80°和100°之间的角度、优选85°和95°之间的角度。

为了确保熔体从进料器稳定地流入铸模的型腔中可规定，进料器在沿浇铸方向上看后方的表面区段中具有这样的区段，该区段与进料器的邻接注入边缘的表面区域构成大于90°的角、优选大于100°且小于160°的角。已证明特别有利的是，进料器由至少一个砂型构成。

根据本发明的一种有利扩展方案可规定，所述装置具有至少一个至少用于使所述至少一个铸造容器运动至所述至少一个铸模的机器人手臂以及至少一个用于检测金属熔体在铸造容器中的水平的传感器和至少一个与所述至少一个传感器连接的控制装置，该控制装置构造用于根据由所述至少一个传感器生成的信号来控制机器人手臂。

有利的是，控制装置构造用于这样控制机器人手臂和用于操作铸模的致动器的运动，使得金属熔体的水平在开始从铸造容器向铸模中浇入金属熔体时是稳定的并且与铸模内侧处于相同高度上。

可通过下述方式在所述浇入之前通过倾斜铸造容器简单地调整金属熔体在铸造容器中的稳定的水平：铸造容器在与铸模的连接位置上具有倒出口，其中，为倒出口设置可运动的覆盖物，以便避免金属熔体非期望地进入到铸模中。

一种也极为适合用于保护气体的实施方式规定，所述覆盖物构造为盖，该盖可转动或可抬起地铰接在铸造容器上。在此盖可构造用于能够气密地封闭铸造容器。

附图说明

下面参考不起限制作用的实施例详细说明本发明及其它优点。高度示意简化的附图如下：

图1为在从铸造容器向铸模中浇入金属熔体之前铸造容器和铸模的位置；

图2为图1中的、处于浇铸期间第一位置中的铸造容器和铸模；

图3为图1中的、处于浇铸期间第二位置中的铸造容器和铸模；

图4为图1中的、处于这样的位置中的铸造容器和铸模，在其中金属熔体完全从铸造容器注入铸模中；

图5为用于检测金属熔体水平的传感器；

图6为图1至4中的铸造容器的前视图；

图7为铸造容器的一种方案；

图8为本发明装置的局部透视图；

图9为图8所示装置的剖面图。

具体实施方式

首先要指出，在不同的实施方式中相同部件使用同一附图标记或相同构件名称，其中，在全部说明书中包含的公开内容可以合理转到具有相同附图标记或相同构件名称的部件上。同样，在说明中选择的位置说明如上面、下面、侧面等涉及直接描述以及所示附图并且在位置改变时按意义转到新的位置。此外，所示的和描述的不同实施例中的单个特征或特征组合本身是独立的、有创造性的或根据本发明的解决方案。

关于说明书中值域的所有说明可这样理解，即这些值域要包括任意的与所有的部分范围，例如：说明1至10可以这样理解，即包括从下极限1到上极限10的所有部分范围，也就是说，所有部分范围从下极限值1或较大的值开始，并且以上极限值10或较小的值结束，例如1至1.7或3.2至8.1或5.5至10。

根据图1-4铸造在根据本发明的、用于铸造铸件的方法中根据倾斜铸造原理进行。本发明方法被称为平衡水平铸造(BalancedLevelCasting)。在此金属熔体1从可倾斜的铸造容器2被浇铸到具有形成铸件的型腔4的铸模3中。图1-4示出处于不同的、在时间上依次相继的位置中的铸造容器2和铸模3。浇铸也可借助两个或多个互相平行设置的铸造容器2、如铸造勺进行。

该过程的时间顺序始于图1并且终止于图4。在此金属熔体1的浇铸过程可通过向铸模3方向倾斜铸造容器2开始。接下来，铸造容器和铸模可在浇入金属熔体期间共同并且同向地倾斜。

如图1可见，在浇入金属熔体1之前并排设置铸造容器2和铸模3。铸造容器2可在被填充金属熔体1期间在空间上与铸模3分离。在铸造容器2被填充用于填充铸模3所需的金属熔体量后，铸造容器2例如可被机器人手臂送到铸模3旁并且由机器人手臂相对于铸模3固定。在图3中机器人手臂以虚线示出并且设有附图标记13。有利的是，铸造容器2也可与铸模3机械并且密封地连接、例如通过将铸造容器2悬挂到铸模3中。铸模3和铸造容器2于是可共同围绕一个轴线倾斜。机器人手臂13可在铸造容器2与铸模3连接后释放铸造容器2并且用于其它工作过程。

在第二步骤中，在铸造容器2中稳定金属熔体1。这以下述方式进行：等待直至金属熔体1在铸造容器2中的位置稳定化并且呈现恒定的水平。铸造容器2和铸模3在此这样定位，使得金属熔体1的稳定的水平a在从铸造容器2向铸模3浇入金属熔体之前在铸造容器2中处于与铸模3内侧的一个区段相同的高度上，这例如在图1中示出。金属熔体1在铸造容器2中的稳定用于确保尽可能稳定的注入。熔体的水平可借助一个或多个传感器来检测。为了减少氧化物形成，可进一步规定，铸造容器2被填充保护气体。如图6所示的实施方式——在其中铸造容器2可在被填充金属熔体1后借助覆盖物19封闭——特别适合于此。

铸造容器2可在其最深的区域中具有至少一个平面的、直线延伸的底部区段5，在此铸造容器2在所述浇入之前这样定位，使得金属熔体的稳定的水平a在开始浇入时平行于底部区段5延伸。在此应指出，铸造容器2也可具有其它、如圆形底部形状。

另外由图1可见，铸造容器2和铸模3可在浇入金属熔体1之前这样定位，使得底部区段5上或者说铸造容器2的与底部区段相对置的开口6上的法线n1和铸模3注入口7上的法线n2相互构成约45°-100°的角度α。该角度α在浇铸期间可保持恒定，以致铸造容器2和铸模3的相对位置在浇铸期间不改变。但作为替代方案，角度α也可在浇铸期间改变并且因此铸造容器2和铸模3的相对位置相互改变。

本发明方法能够使金属熔体1的稳定的水平a——其强制处于水平面上——在浇铸开始时保持平行于铸造容器2的底部，更确切地说，在此该水平a优选在浇铸开始时相应于铸模3型腔4的最深水平。在浇铸开始时，铸模3相对于图4所示的、浇铸结束时的位置偏转约-90°，如由图1和4的比较可看出。在根据本发明的平衡水平浇铸法中，在浇铸期间这样控制铸造容器和/或铸模的运动，使得在整个浇铸过程期间熔体的表面大致稳定。

另外，填充有金属熔体1的铸造容器2例如通过摆动运动移动至铸模，在此摆动运动可与金属熔体1的波动反向进行。

铸造容器2可具有直接通入型腔4中的浇口，并且型腔4在浇入金属熔体1期间通过浇口直接与铸造容器2连接。在上述情况下，铸造容器2的浇口由铸造容器2的一个区段构成，该区段具有图6中所示的倒出口18。

代替在铸造容器2上实现浇口，铸模3可具有浇口8。该浇口8可包括多个通道9、10、11，它们可用于填充型腔4或可在填充期间用于型腔的排气。另外，铸造容器2可在朝向铸模3的一侧上具有与浇口8相对应的区段12，以确保铸造容器2和铸模3之间良好的连接。区段12和浇口8的与该区段共同作用的区段优选构造成相互一致的，在此区段12可嵌入浇口8中并被其包围，从而在铸造容器2和铸模3之间可形成机械连接。

浇口8可大致在型腔4的朝向铸造容器2的整个宽度上延伸。部分金属熔体也可作为进料体积保持在浇口8中。

图3中所示的、用于实施本发明方法的装置14可包括一个或多个用于检测金属熔体1在铸造容器2中的水平的传感器15以及一个与传感器15连接的控制装置16、如相应被编程的信号处理器或微处理器，其构造用于根据由传感器15生成的信号来控制机器人手臂。如图5所示，传感器15例如可以是光敏传感器，其接收光源20的在金属熔体表面上反射的光并将其转换为电信号。借助传感器15测量的光强度在金属熔体1的水平相对于稳定表面波动时改变，从而借助所示结构可以以简单的方式识别金属熔体1的水平是否稳定。

控制装置16可构造用于这样控制机器人手臂和用于操作铸模3的致动器17的运动，使得金属熔体1的水平在开始从铸造容器2向铸模3浇入金属熔体1时稳定并且处于与铸模3内侧相同的高度上。借助致动器、如另一机器人手臂护或马达可使铸模3倾斜。

如图6所示，铸造容器2可在与铸模3的连接位置上具有倒出口18，该倒出口可在型腔4的整个宽度上延伸。

另外，可为倒出口18设置可运动的覆盖物。该覆盖物可以是用于倒出口18的封盖或可在倒出口18平面中移动的板。但覆盖物19也可如图7所示构造为可转动的盖。使用覆盖物的优点在于，铸造容器2可在所述浇入之前相应定位并且关于铸模3定向，并且在封闭的倒出口18中防止熔体流出。在移除覆盖物后，金属熔体1于是可从铸造容器2注入铸模3中。

图7所示的实施方式特别适合使用保护气体，因为在容纳熔体后铸造容器2可借助盖封闭并且铸造容器2可通过在此未示出的填充口被填充保护气体，该填充口例如可借助阀封闭。

根据图8和9所示的实施例，铸造容器2和铸模3能彼此连接，在此铸造容器2悬挂在铸模3中并且可锁止于其上。铸造容器2和铸模3之间的连接可以是形锁合和/或力锁合的。

如图9所示，在铸造容器2和铸模3连接后，铸造容器2朝向铸模3的端面21平行于进料器23的端面22并且贴靠在其上。进料器23可由砂型24构成。铸造容器2和进料器23以及砂型24的端面21、22可在其面积和轮廓方面相对应。另外，所述端面21、22可构造得相互一致。因此，所述端面21、22之一可具有一个或多个突出部，而另一端面21、22可具有相应的容纳部。砂型24常常也被成为“盖芯”。在所示实施方式中，进料器23是浇铸系统的一部分并且被构造为所谓的开放式进料器。

铸造容器2的朝向铸模3外表面25的外表面26与外表面25可相互构成锐角、即小于90°的角。铸造容器2的内表面27与外表面26可彼此平行延伸。

铸造容器2可具有倒出边缘28，通过该倒出边缘熔体流入铸模3中。倒出边缘的宽度可相应于进料器23的宽度和/或嵌入进料器23中的砂型24的宽度。倒出边缘28和砂型24的注入边缘可相互无台阶地对齐或形成一个台阶，该台阶的高度小于10mm。砂型24的注入边缘出于显示原因在图9中未设有自身的附图标记。但注入边缘的位置紧邻设有附图标记28的倒出边缘。

砂型24的表面在邻接其注入边缘的区域中可构造成平面的并且与端面22构成80°和100°之间的角度、优选85°和95°之间的角度。根据图9中的显示，砂型24的表面和端面之间的角度例如约为90°。

在沿浇铸方向看后方的、过渡到型腔中的区段上砂型24的表面具有这样的区段，其与砂型24的邻接注入边缘的表面区域构成大于90°的角、优选大于100°且小于160°的角。图8和9所示的实施方式也特别适合于实施本发明的方法，图8和9所示的实施方式附加地也可具有图1至7所示的实施方式中的所有装置特征。

所述实施例示出本发明解决方案的可能的实施方案，在此要指出，本发明不局限于该解决方案的特别示出的实施方案。落入独立权利要求字义内的所有实施方案都属于保护范围。

附图标记列表

1金属熔体

2铸造容器

3铸模

4型腔

5底部区段

6开口

7注入口

8浇口

9通道

10通道

11通道

12区段

13机器人手臂

14装置

15传感器

16控制装置

17致动器

18倒出口

19覆盖物

20光源

21端面

22端面

23进料器

24砂型

25外表面

26外表面

27内表面

28倒出边缘

Claims (23)

1.一种用于根据倾斜浇铸原理浇铸铸件的方法，其中，从至少一个可倾斜的铸造容器(2)向具有形成铸件的型腔(4)的铸模(3)中浇入金属熔体(1)，其特征在于，在一个步骤中并排设置所述至少一个铸造容器(2)和所述铸模(3)并且在下一步骤中稳定金属熔体(1)，其中，所述至少一个铸造容器(2)和铸模定位成，使得在从所述至少一个铸造容器(2)向铸模(3)中浇入金属熔体(1)之前金属熔体(1)在所述至少一个铸造容器(2)中的稳定的水平(a)与铸模(3)内侧的一个区段处于相同高度上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个铸造容器(2)和铸模(3)在所述浇入之前定位成，使得金属熔体在铸造容器(2)中的稳定的水平(a)至少与型腔(4)最深的区段处于相同高度上。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个铸造容器(2)在所述浇入之前定位成，使得金属熔体(1)的稳定的水平(a)在开始浇入时平行于铸造容器(2)的壁区段、尤其是底部(5)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述铸造容器(2)具有直接通入型腔(4)中的浇口并且型腔(4)在浇入金属熔体(1)期间通过该浇口直接与铸造容器(2)连接。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述浇口(8)大致在型腔(4)的朝向铸造容器(2)的整个宽度上延伸，并且部分熔体作为进料体积保持在该浇口中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，通过朝向铸模(3)方向倾斜铸造容器(2)开始金属熔体(1)的浇铸过程，或者为了开始浇铸过程铸造容器和铸模共同且同向地围绕一个共同轴线转动。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述铸造容器(2)和铸模(3)在浇入金属熔体(1)期间共同且同向倾斜。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述铸造容器(2)在被填充金属熔体期间在空间上与铸模(3)分离并且在填充后由机器人手臂(13)移动至铸模(3)并且相对于铸模(3)固定。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，被填充金属熔体(1)的铸造容器(2)通过摆动运动移动至铸模，并且该摆动运动与金属熔体(1)的波动反向进行。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属熔体(1)的水平借助至少一个传感器来检测。

11.一种用于倾斜浇铸的装置(14)，包括至少一个铸造容器(2)和至少一个铸模(3)，所述至少一个铸造容器(2)和所述至少一个铸模(3)能彼此连接，其特征在于，在所述至少一个铸造容器(2)和所述至少一个铸模(3)的连接状态中，所述至少一个铸造容器(2)的朝向所述至少一个铸模(3)的端面(21)平行于所述至少一个铸模(3)的至少一个进料器(23)的端面(22)延伸并且贴靠在该端面上。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述铸造容器(2)和进料器的端面(21、22)在其面积和轮廓方面相对应。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述至少一个铸造容器(2)的朝向所述至少一个铸模(3)的外表面(25)的外表面(26)与所述至少一个铸模(3)的外表面(25)相互构成锐角。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述至少一个铸造容器(2)的内表面(27)与所述至少一个铸造容器(2)的外表面(26)相互平行延伸。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个铸造容器(2)具有倒出边缘(28)，通过该倒出边缘熔体被浇铸到所述至少一个铸模(3)中，该倒出边缘(28)的宽度等于进料器(23)的宽度。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述至少一个铸造容器(2)的倒出边缘(28)和进料器(23)的注入边缘相互无台阶地对齐或形成一个台阶，该台阶的高度小于进料器(23)的横向于注入边缘且平行于端面延伸的高度的10％。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述进料器(23)的表面在邻接其注入边缘的区域中构造成平面的并且与进料器(23)的端面(22)构成80°和100°之间的角度、优选85°和95°之间的角度。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述至少一个进料器(23)在沿浇铸方向上看后方的表面区段中具有这样的区段，该区段与进料器(23)的邻接注入边缘的表面区域构成大于90°的角、优选大于100°且小于160°的角。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述进料器(23)由至少一个砂型(24)构成。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有至少一个至少用于使所述至少一个铸造容器(2)运动至所述至少一个铸模(3)的机器人手臂(13)以及至少一个用于检测金属熔体(1)在铸造容器(2)中的水平的传感器(15)和至少一个与所述至少一个传感器(15)连接的控制装置(16)，该控制装置构造用于根据由所述至少一个传感器(15)生成的信号来控制机器人手臂(13)。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述控制装置(16)构造用于将机器人手臂(13)的运动和用于操作铸模(3)的致动器(17)的运动控制成，使得金属熔体(1)的水平在开始从铸造容器(2)向铸模(3)中浇入金属熔体(1)时是稳定的并且与铸模(3)内侧处于相同高度上。

22.根据权利要求19或20所述的装置，其特征在于，所述铸造容器(2)在与铸模(3)的连接位置上具有倒出口(18)，为倒出口设置可运动的覆盖物(19)。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述覆盖物构造为盖，该盖可转动或可抬起地铰接在铸造容器(2)上。