CN107041130A - 用于模制金属部件的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模制金属部件的系统和方法，其特征在于，其包括整体附着在旋转机械上的第一金属结构(4)，其中所述结构(4)与盖(3)以及多种紧固元件(1、2)相连，并且反过来所述结构(4)整体附着在圆柱形金属冲模(5)上，该圆柱形金属冲模(5)包括陶瓷模具(7)和用于填充所述冲模(5)的硬化的沙子(6)。

Description

用于模制金属部件的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于模制金属部件的系统和方法，本发明的主要优势是基于应用具有机械属性的冲模(die)，该机械属性足够良好以承受大尺寸部件的离心模制的需求。

现有技术

现在当制作浇铸金属部件时，现有技术中已知有多种进行这种生产的方法，例如砂型模制、陶瓷模制、离心浇铸(casting)等，但是所述方法有多种缺点，特别是存在不同部件的大量生产、相关的经济成本以及需要具备多种难于存放的模具的缺点。

例如，砂型模制的主要缺点是在设计方面缺乏通用性，当生产多种规格的部件时，这是主要的限制因素。这种类型的模制的其他缺点还有需要木制模型，该木制模型用于获得要生产的部件的砂型模具，这意味着该砂型模型不会改变。这需要提供存储空间，并且必须用分模线(parting line)来制做，即必须在两种部件中制作。

另外，也必须考虑沙子进入部件的可能性，使得必须削减掉多余的材料等，所以当选择所述方法用于生产部件时，所述方法的成本大幅增加。

现有技术中另一种已知示例是使用陶瓷模具，该陶瓷模具使用在铝模具上注射聚苯乙烯模具等，因而使用时不需要存放模具，为加工和模制整体部件(unitary part)提供更有效的方案。

一旦获得了聚苯乙烯模具，便开始陶瓷应用的步骤，这其中聚苯乙烯模具浸透(impregnate)陶瓷材料，然后在给定温度下干燥，并且所述操作可以根据生产部件的特殊需要而重复很多次。

离心浇铸通常通过使用金属冲模的方式来用于浇铸具有旋转表面和简单几何结构的部件(例如球、管等等)，离心浇铸具有大量的优点，其中需要说明的是降低了在浇铸中可能发生的体积缺陷，不需要除去多余材料的工艺，并且比起其他所述的工艺而言，这种工艺可以大量的节约能源，但是反过来主要的缺点是用于生产具有更复杂的几何结构的部件时缺乏通用性。

从模具获得部件的方法的示例是国际专利申请WO9717150，该专利申请描述了制备用于模制中空部件的外壳模具的方法，其中在灵活弹性的可变形材料的模式上应用一层难熔(refractory)的材料。因而获得了可重复生产弹性模具模式的底片(negative)的外壳或冲模。一旦基于弹性属性的变形能力来应用所述难熔层，便除去所述模具。然后离心时，向所述外壳内灌注钢，这会使得重复生产起初要被模制的中空部件。

发明内容

本发明解决的技术问题是制备具有机械属性的冲模，所述机械属性足够良好以承受大尺寸部件的离心模制的需求。为此，本发明目的的模制金属部件的系统和方法包括整体附着在旋转机械上的第一金属结构或基底(base)，所述机械高速旋转组件，并且所述结构与盖相连，并具有多种紧固的螺母和螺栓，并且反过来该结构整体附着在圆柱形金属冲模上，该圆柱形金属冲模包括陶瓷模具和用于填充所述冲模的硬化的沙子。

本文所述方法和系统的结果是获得的部件质量高，而内部缺陷和/或杂质的水平低，并且没有体积缺陷。另外由于使用该方法不会限制部件的设计，所以可以获得高度通用性的部件。

一旦已经使用该冲模，便可以通过简单地应用其上的陶瓷材料来重复使用，以用于生产其他部件，因而降低了与模具相关的成本，并且因而降低了生产部件的成本。

相似地，由离心力排出的材料可以逐渐抵消液态收缩，因此避免了使用供料系统，该供料系统增加制备该部件的经济成本，并且后续还包括削减掉杂质的工艺，甚至还增加生产该部件的工艺的经济成本。

在说明书和权利要求中，词语“包括”及其变化形式并不意味着排除其它技术特征、增加、成分或步骤。对于本领域技术人员而言，可以从说明书中或者从把本发明应用到实践中来推断出其它的目的、优势和特征。下面提供的实施例和附图是为了说明，而不意味着限制本发明。另外，本发明覆盖了本文所述的特定实施方式和优选实施方式的所有可能的组合。

附图简要说明

下面非常简要的描述一系列附图，这些附图帮助更好地理解本发明，并且明确涉及本发明中作为非限定实施例的实施方式。

图1显示了根据本发明目的的用于模制金属部件的系统的实践实施方式的附图。

发明详述

附图显示了本发明的优选实施方式。更具体而言，本发明包括整体附着在旋转机械上的第一金属结构或基底(4)，所述机械高速旋转组件，并且所述结构(4)与盖(3)相连，并具有多种紧固的螺母(1)和螺栓(2)，并且反过来该结构整体附着在圆柱形金属冲模(5)上，该圆柱形金属冲模(5)包括陶瓷模具(7)和用于填充所述冲模的硬化的沙子(6)。

模制陶瓷部件的方法由下列组成：

i)第一步，生产要生产的部件的聚苯乙烯模型；在大量生产部件时，所述模型可以通过在铝模具上注射聚苯乙烯来生成，或者为了生产整体部件，所述模型可以通过从聚苯乙烯块中加工聚苯乙烯块的方式来生成。

ii)第二步，在液体陶瓷“磨锆石(Milled Zircon)”(锆砂)和(粘合剂)混合物中引入聚苯乙烯模具，直到全部浸透所述模型。

iii)第三步，将经浸透的模型覆盖一层锆砂。

iv)然后将所得的部件引入干燥箱中，30℃大约30分钟。

v)然后，一旦该部件从所述箱中取出，使用由“Fascote”(硅粘合剂)和“Fascote”(二氧化硅)构成的陶瓷混合物的液体层。

vi)在该部件上覆盖“煅烧瓷土(Molochite)”型(高岭土)陶瓷材料。

vii)将该部件引入干燥箱中，50℃温度大约45分钟。

viii)重复步骤vi)和vii)，直到该部件陶瓷的厚度是10-15毫米之间。

ix)将该部件引入高温箱中，1050℃温度大约1小时，使得聚苯乙烯变得挥发，从而获得陶瓷模具(7)。

x)把该模具(7)附着到该冲模(5)的内部，并且加入硬化的沙子(6)。

xi)把该结构和基底(4)固定在离心机械上，并且根据各部件的特殊需要，以不同的速度浇铸熔融金属，来获得最终的金属部件。

Claims (2)

1.一种用于模制金属部件的系统，其特征在于，所述系统包括第一金属结构(4)，所述第一金属结构整体附着在旋转机械上，其中所述结构(4)与盖(3)以及多种紧固元件(1、2)相连，并且反过来所述结构(4)整体附着在圆柱形金属冲模(5)上，该圆柱形金属冲模(5)包括陶瓷模具(7)和用于填充所述冲模的硬化的沙子(6)。

2.一种在根据权利要求1所述的系统中实现模制金属部件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a)生产金属部件的聚苯乙烯模型；

b)将聚苯乙烯模型引入液体锆砂和粘合剂的混合物中；

c)将所述聚苯乙烯模型覆盖锆砂；

d)将所述部件引入干燥箱中，30℃大约30分钟；

e)应用硅和二氧化硅的粘结剂混合物的液体层；

f)将所述部件覆盖高岭土；

g)将所述部件引入干燥箱中，50℃温度大约45分钟；

h)重复步骤f)和g)，直到所述部件陶瓷的厚度是10-15毫米之间；

i)将所述部件引入高温箱中，1050℃温度大约1小时，直到所述聚苯乙烯变得挥发，并且获得陶瓷模具(7)；

j)把所述模具(7)附着到所述冲模(5)的内部，并且加入硬化的沙子(6)；和

k)把所述冲模(5)附着到所述结构和基底(4)上，附着到离心机械上，并且浇铸熔融金属。