CN109926556A - 真空离心铸造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空离心铸造装置，其包括上模具，所述上模具具有上真空孔，所述上真空孔与腔体和上模具上方的空间连通；下模具，所述下模具包括对应于上真空孔的下真空孔，所述下真空孔与腔体和下模具下方的空间连通；电动机，所述电动机配置为使上模具和下模具旋转；真空保持构件，所述真空保持构件具有的外径对应于上真空孔，在所述真空保持构件的上端形成熔融金属注入孔；和真空泵，所述真空泵配置为由电动机操作，并且包括与下真空孔连通的入口，以及形成为排出所抽出的空气的出口。

Description

真空离心铸造装置

技术领域

本发明涉及一种离心铸造装置，更具体地，涉及配置为在腔体中形成真空的离心铸造装置。

背景技术

离心铸造工艺是以如下方式形成铸件的铸造工艺：通过旋转模具将离心力施加至熔融金属上。换言之，离心力可以通过模具的旋转在整个模具上均匀地起作用，使得可以在对熔融金属施加压力的同时进行铸造工艺。

然而，在通常的离心铸造工艺中，由于存在于模具腔体中的空气或在熔融金属的注入期间产生的涡流，可能发生导致在铸造制品中形成气泡的缺陷。

用于控制缺陷的工艺参数可包括旋转RPM、模具温度、熔融金属注入温度、通气孔的形成等。然而，不可能从根本上控制腔体中气体的量。

为了减少腔体中的气体含量，在韩国专利登记号10-1374828中提出了一种真空离心铸造工艺，该工艺可称为“常规技术”。常规技术体现在真空泵240中，所述真空泵240在由上壳体226和下壳体236限定的整个空间中形成真空，所述下壳体236包围模具233。

根据常规技术，现有的真空离心铸造方法已应用于小型组件的精密铸造工艺，但具有的缺点在于现有的真空离心铸造方法由于装置的空间限制而难以应用于中型和大型组件。

此外，由于在包括模具的整个空间中形成真空，因此效率低。另外，由于在形成真空之后不可能注入外部熔融金属，因此存在的缺点在于模具中需要单独的金属熔融装置或熔融金属存储装置。

上述内容仅旨在帮助理解本发明的背景，并不旨在意指本发明落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。

发明内容

本发明的实施方案致力于一种真空离心铸造装置，其能够仅在模具的腔体中而不是在整个模具中控制气体含量。

根据本发明的实施方案，提供一种真空离心铸造装置，其包括：上模具，所述上模具包括上真空孔，所述上真空孔与腔体和上模具上方的空间连通；下模具，所述下模具包括对应于上真空孔的下真空孔，所述下真空孔与腔体和下模具下方的空间连通；电动机，所述电动机配置为使上模具和下模具旋转；真空保持构件，所述真空保持构件具有的外径对应于上真空孔，在所述真空保持构件的上端形成熔融金属注入孔；和真空泵，所述真空泵配置为由电动机操作，并且包括与下真空孔连通的入口，以及形成为排出所抽出的空气的出口。

真空保持构件可包括：内部空间，所述内部空间在形成真空保持构件的外部形状的主体中形成使得熔融金属穿过熔融金属注入孔注入至内部空间中；熔融金属填充孔，所述熔融金属填充孔在主体的中间部分中沿第一横向方向形成；和排气孔，所述排气孔在主体的下端沿第二横向方向形成。

真空离心铸造装置进一步可包括保持构件固定单元，所述保持构件固定单元配置为将真空保持构件固定在真空保持构件的排气孔与腔体连通的高度处。

在上模具中可以形成固定构件接收孔。保持构件固定单元可包括：固定构件，所述固定构件设置在固定构件接收孔中，并且配置为允许固定构件的突出的一端插入至真空保持构件中形成的固定凹陷；和弹簧，所述弹簧配置为将固定构件弹性地联接至固定构件接收孔。

当弹簧通过上模具和下模具的旋转产生的离心力收缩时，所述真空保持构件可以向下移动。

当上模具和下模具以大于或等于铸造RPM的旋转速度旋转时，所述真空保持构件可以向下移动。

当所述真空保持构件从所述保持构件固定单元释放时，所述真空保持构件可以向下移动。配置为设定所述真空保持构件向下移动位置的止动件可以在下模具中形成。

所述真空保持构件可以向下移动并且设置在熔融金属填充孔与腔体连通的高度处。

在实施方案中，在下模具中可以形成一对杆插入孔。所述保持构件固定单元可包括：一对滑杆，所述一对滑杆分别设置在杆插入孔中并且配置为以滑动的方式来工作；一对弹簧，所述一对弹簧配置为分别将一对滑杆弹性地联接至杆插入孔；和一对旋转杆，所述一对旋转杆分别可旋转地联接至滑杆的端部。所述一对旋转杆可以彼此交叉并且联接至所述真空保持构件的下端。

当弹簧通过上模具和下模具的旋转产生的离心力收缩时，所述真空保持构件可以向下移动。

当上模具和下模具以大于或等于铸造RPM的旋转速度旋转时，所述真空保持构件可以向下移动。

所述真空保持构件可以向下移动并且设置在熔融金属填充孔与腔体连通的高度处。

附图说明

图1是示出根据本发明实施方案的真空离心铸造装置的示意图。

图2A示出根据本发明的真空离心铸造装置的真空保持构件，图2B是图2A的垂直截面图。

图3和图4是示出根据本发明实施方案的真空离心铸造装置的局部视图。

图5至图7是示出根据本发明实施方案的真空离心铸造装置的操作示意图。

图8和图9是示出根据本发明另一实施方案的真空离心铸造装置的示意图。

图10A显示通过常规离心铸造工艺形成的铸件的表面纹理，图10B显示根据本发明形成的铸件的表面纹理。

具体实施方式

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非化石的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

本文所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本发明。除非上下文中清楚作出相反表示，否则如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式。应当进一步了解，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一种或更多种其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的术语“和/或”包括列出的相关项目的一个或更多个的任何和全部组合。在本说明书中，除非另有明确地说明，否则措辞“包括”及其变体例如“包含”或“含有”应理解为暗示包括所述要素但不排除任何其他要素。此外，说明书中描述的术语“单元”、“构件”、“组件”或和“模块”表示用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件组件或软件组件及其组合来实现。

此外，本发明的控制逻辑可以体现为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、压缩光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读介质还可以分布在网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式存储和执行，例如，通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)。

下面将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施方案，以使本领域技术人员充分理解本发明的操作优点和目的。

在本发明优选实施方案的描述中，可以省略对已知技术的描述或重复的描述，以避免模糊对本发明的理解。

图1是示出根据本发明实施方案的真空离心铸造装置的示意图。图2A示出根据本发明实施方案的真空离心铸造装置的真空保持构件，图2B是图2A的垂直截面图。图3和图4是示出根据本发明实施方案的真空离心铸造装置的局部视图。

在下文中，将参照图1至图4描述根据本发明实施方案的真空离心铸造装置和真空保持构件。

根据本发明实施方案的真空离心铸造装置是这样一种装置，其包括由上模具110和下模具120形成的模具，并且其中彼此联接的上模具110和下模具120通过设置在支撑基座140上的电动机130而围绕旋转轴线旋转，从而在铸造工艺过程中对熔融金属施加压力。

电动机130通过轴联接至下模具120，使得下模具120可以通过轴的旋转而旋转。用于在模具中的腔体C中形成真空的真空泵150联接在电动机130和下模具120之间。

分别向上和向下打开的上真空孔和下真空孔分别在上模具110和下模具120中形成，使得上真空孔和下真空孔彼此连通。上真空孔和下真空孔形成为与轴的轴向方向平行。

设置真空泵150，使得其入口与下真空孔连通。出口在真空泵150的下端形成。真空泵150通过电动机130而工作以将空气排出腔体C。

真空保持构件160设置在上模具110的上真空孔中。

真空保持构件160由圆柱形主体161形成并且具有内部空间，所述圆柱形主体161的直径对应于上真空孔的直径，熔融金属穿过在内部空间上端形成的熔融金属注入孔162而注入所述内部空间中。

内部空间的下端与熔融金属填充孔163连通，所述熔融金属填充孔163在圆柱形主体161的中间部分中沿第一横向方向形成。

因此，穿过熔融金属注入孔162注入的熔融金属保留在内部空间中，然后当熔融金属填充孔163与腔体C连通时，穿过熔融金属填充孔163将熔融金属填充至腔体C中。

另外，在主体161的下端沿第二横向方向形成排气孔164。

当真空保持构件160处于初始位置时，排气孔164与腔体C连通，使得空气穿过排气孔164从腔体C引导至真空泵150。

设置保持构件固定单元以将真空保持构件160保持在初始位置。

在本实施方案中，保持构件固定单元包括弹簧172和固定构件171，所述固定构件171设置为突出至上模具110的上真空孔中。

固定构件171和弹簧172设置在固定构件接收孔中，所述固定构件接收孔在上模具110中形成。当没有施加外力时，固定构件171从固定构件接收孔突出并插入在真空保持构件160中的相应位置处形成的固定凹陷165中，由此真空保持构件160保持在预定高度处。

此外，用于设定真空保持构件160向下移动位置的止动件180设置在下模具120的下真空孔中，使得止动件180突出至下真空孔中。

在具有上述构造的根据本发明的真空离心铸造装置中，如图5所示，当操作电动机130用于离心铸造时，上模具110和下模具120围绕联接至电动机130的轴旋转，同时，操作真空泵150使得空气经由与下真空孔下端连通的真空泵150的入口穿过真空泵150的出口从腔体C排出至外部。

因此，如图6所示，在腔体C中形成所需的真空度。之后，穿过熔融金属注入孔162将熔融金属注入至真空保持构件160的内部空间中，然后，如图7所示，真空保持构件160向下移动。

由于腔体C中的真空度可以通过真空泵150的转数(旋转时间×RPM)来控制，因此可以通过根据所需的真空度调节真空泵150的容量和旋转RPM来控制真空度。

此后，当真空保持构件160向下移动时，腔体C既不与上真空孔连通也不与下真空孔连通，从而腔体C保持在真空状态。当真空保持构件160的熔融金属填充孔163的位置对应于腔体C时，熔融金属穿过熔融金属填充孔163填充至保持在真空状态的腔体C中。

由于真空保持构件160的向下移动位置由止动件180决定，因此熔融金属填充孔163可设置在对应于腔体C的位置处。

如上所述，将熔融金属注入至真空保持构件160的内部空间中之后，通过固定构件171已固定在图3所示位置处的真空保持构件160移动至图4所示的位置。特别地，固定构件171的真空保持构件释放操作通过离心力实现。

换言之，弹簧172通过模具旋转产生的离心力而收缩。由此，固定构件171远离真空保持构件160的固定凹陷165移动并插入上模具110的固定构件接收孔中，从而释放真空保持构件160的固定状态。

特别地，可以通过根据弹簧172的刚度常数(k)调节离心力(即，调节RPM)来控制真空保持构件160开始向下移动的时刻。

可替代地，可以设定弹簧172的刚度常数(k)使得当旋转RPM达到铸造RPM时(即，大于或等于铸造RPM)固定构件171缩回。

固定构件171可以具有锥形杆以确保平稳操作。

使用根据本发明的真空离心铸造装置的离心铸造工艺可以分为图5所示的真空形成操作、图6所示的熔融金属注入和固定构件释放操作以及图7所示的熔融金属填充和铸造操作。每个操作中的旋转RPM可以单独设定。

即，优选地，真空形成操作中的RPM根据目标真空度设定，熔融金属注入和固定构件释放操作中的RPM高于真空形成操作中的RPM，并且弹簧172的刚度常数设定为对应于前述条件的值。其原因在于，由于固定构件171的固定状态可能在真空形成操作期间被不期望地释放。

此外，优选地，熔融金属填充和铸造操作中的RPM设定为等于或大于熔融金属注入和固定构件释放操作中的RPM的值。

图8和图9是示出根据本发明另一实施方案的真空离心铸造装置的示意图。根据本实施方案的真空离心铸造装置与根据前述实施方案的离心铸造装置在保持构件固定单元方面不同，并且将省略与前述实施方案相同的技术方面的描述。

在根据本实施方案的真空离心铸造装置中，用于将真空保持构件160保持在初始位置或允许真空保持构件160在预设定时刻向下移动的保持构件固定单元由滑杆191、旋转杆192和弹簧193形成。不需要根据前述实施方案的固定构件171或止动件180。

特别地，用于接收滑杆191和弹簧193的杆插入孔在下模具120中形成。在本实施方案中，一对滑杆191和一对弹簧193设置在一对杆插入孔中。

每个旋转杆192可旋转地联接至对应的一个滑杆191的一端。每个旋转杆192的另一端联接至真空保持构件160的下端。

这对旋转杆192彼此联接，使得它们彼此交叉，从而当滑杆191突出或缩回时，真空保持构件160向上或向下移动，如图8或图9所示。

设定在下模具120中形成的杆插入孔的长度和旋转杆192的长度使得当真空保持构件160移动时，熔融金属填充孔163设置在与腔体C对应的位置处。应当设定每个弹簧193的刚度常数，使得对应的滑杆191可以通过当旋转RPM达到铸造RPM时产生的离心力而缩回。

如上所述，在根据本发明的真空离心铸造装置中，可以在腔体保持真空的同时进行离心铸造工艺。因此，可以将熔融金属注入至腔体中，并且防止了气泡形成缺陷，从而可以提高铸件的品质。

换言之，在常规的离心铸造工艺中，如图10A所示，由于腔体中的气体进入熔融金属中，因此可能在铸件的表面引起气体产生缺陷。然而，在根据本发明形成的铸件中，如图10B所示，可以从根本上防止气体产生缺陷，从而可以形成高品质的铸件。

如上所述，在根据本发明的真空离心铸造装置中，可以仅控制铸模腔体而不是整个模具中的气体含量。因为与常规技术相比可以简化装置，因此它是高效的。

此外，由于熔融金属和气体之间的接触引起的氧化反应可以通过真空限制，由此可以减少气泡形成缺陷，从而使得能够制造更高品质的铸件。

另外，因为在离心铸造工艺中使用旋转力在模具中形成真空，所以不需要额外的装置，因此离心铸造工艺更具成本效益。

此外，由于可以从外部保温炉注入熔融金属，因此可以使用现有的离心铸造装置。

尽管通过特定的实施方案已经描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是在不背离随附权利要求书中所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变和修改。

Claims (12)

1.一种真空离心铸造装置，其包括：

上模具，其包括上真空孔，所述上真空孔与腔体和上模具上方的空间连通；

下模具，其包括对应于上真空孔的下真空孔，所述下真空孔与腔体和下模具下方的空间连通；

电动机，其配置为使上模具和下模具旋转；

真空保持构件，其具有的外径对应于上真空孔，在所述真空保持构件的上端形成熔融金属注入孔；和

真空泵，其配置为由电动机操作，并且包括与下真空孔连通的入口以及形成为排出所抽出的空气的出口。

2.根据权利要求1所述的真空离心铸造装置，其中，所述真空保持构件包括：

内部空间，其在形成真空保持构件的外部形状的主体中形成，使得熔融金属穿过熔融金属注入孔而注入至内部空间；

熔融金属填充孔，其在主体的中间部分中沿第一横向方向形成；和

排气孔，其在主体的下端沿第二横向方向形成。

3.根据权利要求2所述的真空离心铸造装置，其进一步包括保持构件固定单元，所述保持构件固定单元配置为将真空保持构件固定在真空保持构件的排气孔与腔体连通的高度处。

4.根据权利要求3所述的真空离心铸造装置，

其中，在上模具中形成固定构件接收孔，

所述保持构件固定单元包括：

固定构件，其设置在固定构件接收孔中，并且配置为允许固定构件的突出的一端插入至真空保持构件中形成的固定凹陷；和

弹簧，其配置为将固定构件弹性地联接至固定构件接收孔。

5.根据权利要求4所述的真空离心铸造装置，其中，当弹簧通过上模具和下模具的旋转产生的离心力收缩时，所述真空保持构件向下移动。

6.根据权利要求5所述的真空离心铸造装置，其中，当上模具和下模具以大于或等于铸造RPM的旋转速度旋转时，所述真空保持构件向下移动。

7.根据权利要求3所述的真空离心铸造装置，其中，当所述真空保持构件从所述保持构件固定单元释放时，所述真空保持构件向下移动，而配置为设定所述真空保持构件向下移动位置的止动件在下模具中形成。

8.根据权利要求7所述的真空离心铸造装置，其中，所述真空保持构件向下移动并且设置在熔融金属填充孔与腔体连通的高度处。

9.根据权利要求3所述的真空离心铸造装置，

其中，在下模具中形成一对杆插入孔，

所述保持构件固定单元包括：

一对滑杆，所述一对滑杆分别设置在杆插入孔中并且配置为以滑动的方式来工作；

一对弹簧，所述一对弹簧配置为分别将一对滑杆弹性地联接至杆插入孔；和

一对旋转杆，所述一对旋转杆分别能够旋转地联接至滑杆，

其中，所述一对旋转杆彼此交叉并且联接至所述真空保持构件的下端。

10.根据权利要求9所述的真空离心铸造装置，其中，当弹簧通过上模具和下模具的旋转产生的离心力而收缩时，所述真空保持构件向下移动。

11.根据权利要求10所述的真空离心铸造装置，其中，当上模具和下模具以大于或等于铸造RPM的旋转速度旋转时，所述真空保持构件向下移动。

12.根据权利要求11所述的真空离心铸造装置，其中，所述真空保持构件向下移动并且设置在熔融金属填充孔与腔体连通的高度处。