CN2281232Y - 自堵式底浇装置 - Google Patents

Abstract

一种浇铸装置,包括一底部设有开口的坩埚,一堵塞于该开口下方的自堵件,自堵件是以与坩埚中浇铸原料相同的材料制成,并置于一驱动柱上。当坩埚中的原料经第一加热源加热至熔浆状时,驱动柱将自堵件顶入坩埚中。自堵件在坩埚中熔解呈熔浆状,此时开口开启而使熔浆自开口流出。当熔浆经内分流盘、流管而全部流入浇铸槽中后,驱动柱下降使浇铸槽底部的浇铸孔开启,而使熔浆下铸于浇铸孔下方的模具中。

Description

自堵式底浇装置

本实用新型涉及一种浇铸装置，而详言之是涉及一种利用坩埚底部开口与一自堵件来进行浇铸工序的自堵式底浇装置。

传统的倾倒式浇铸法是于坩埚中将浇铸原料加热至熔浆态后，以人力(或机械)方式将熔浆自坩埚中倒出。此种方式不但耗费人力，而且铸件的成品率及铸件品质亦不高，并且容易造成操作人员伤害。

另一种方式则是采用无氧铜(或其他高熔点合金)冷却板。但其所需之回转空间甚大，且需利用融盐或其他冷却剂的冷却循环设备。其中，冷却循环故障引发的无氧铜冷却板的熔化或冷却剂外泄所引起的急速体积膨胀所起的胀裂或爆炸，常对操作人员造成重大伤害。且当熔融金属与其相接触的刹那间，或多或少熔入或扩散入部份冷却板的材质，而造成熔浆的少许品质改变，因而，此种方式有使上述铸件品质导致或多或少的品质改变的问题。

因此，本实用新型的目的之一在于提供一种自堵式底浇装置，其中坩埚中的熔浆是自坩埚底部的开口流出，因而克服上述浇铸法之缺点。

为此，本实用新型提出一种自堵式底浇装置，其特征是，该装置包括：

一坩埚，浇铸原料承载于其中，该坩埚之底部设有一开口：

一第一加热源，该第一加热源是位于邻近所述坩埚处；

一自堵件，与浇铸原料的材料相同的该自堵件堵塞于该开口下方；

一驱动柱，其上方可达到顶抵所述自堵件位置，该驱动柱上升而位于使自堵件顶入坩埚底部之开口中；

至少一浇铸槽，其位于开口下方，每一浇铸槽皆含有多个彼此相隔开的浇铸孔；以及

一浇铸槽控制装置。

所述装置，其特征是，该坩埚底部中央隆起而界定出一截顶之隆丘，且所述开口位于该隆丘上。

所述装置，其特征是，另含有一第二加热源，该装置中自堵件之大部分位于第二加热源中。

所述装置，其特征是，该第二加热源为一密闭的加热炉，且第二加热源的温度低于第一加热源的温度，而不致使该自堵件熔解。

所述装置，其特征是，该第二加热源的温度可以为0℃或更低。

所述装置，其特征是，另含有一可承接来自所述开口的熔浆的内分流盘和连接至该内分流盘引导熔浆至各浇铸槽的多个流管。

所述装置，其特征是，其中该等浇铸槽以至少一连通管予以连通。

所述装置，其特征是，其中浇铸槽控制装置包括：

一浇铸杆，该杆与驱动柱联动地连接至该驱动柱，且该浇铸杆呈曲柄状；以及

一连动杆，所述浇铸杆相交地穿过连动杆而与其相连，该连动杆是位于浇铸槽下方，且设有与浇铸孔相对应之通孔，当该浇铸杆上升、下降时，该等通孔与该等浇铸孔相错位而关闭该浇铸槽，或者该等通孔与浇铸孔相对齐而使浇铸槽之熔浆得以下铸。

所述装置，其特征是，该装置另含多个与该等浇铸孔相对应的铸量调节装置，每一铸量调节装置可选择性地堵塞一与其相对应的浇铸孔所界定的槽室，该铸量调节装置包括：

一塞杆，可选择性地堵塞一与其相对应的槽室：以及

一传动杆，该传动杆之一端藉由一连接板与该塞杆平行相连，而另一端则连接至第二加热源外的一工人操作的控制板。

所述装置，其特征是，其中整个装置置于一真空环境中。

所述装置，其特征是，该装置另含一平台，平台上设有多个相对应于该等铸孔的模钵，每一模钵皆可装载一模具。

在本实用新型的自堵式底浇装置中，坩埚的底部经特殊设计，可提供较质纯的熔浆，并且可保留部分熔浆以使之对后续添料提供一种预热环境。

本实用新型的另一优点在于该自堵式底浇装置的浇铸槽是经设计而提供均匀的熔浆，以及可控制的下铸量。

本实用新型提出的装置可大量节省人工及工作场地，并提高铸件的成品率及铸件品质，同时也大幅度改善工作环境的安全性。另外，本实用新型提出的装置于真空下实施时可提供更精密的铸造。

本实用新型提出的装置进一步优点及功效可参阅如下之详细说明及附图而获得更清楚的了解。

图1所示为本实用新型提出的自堵式底浇装置的示意图；

图2A所示为图1中坩埚的放大示意图；

图2B所示为图2A所示坩埚的顶视图；

图3A所示为本实用新型提出的装置的浇铸槽控制装置的示意图；

图3B所示为图3A中连动杆的顶视示意图，惟此时连动杆的通孔是与浇铸孔相错开；

图4A所示为本实用新型提出的装置的铸量调节装置的示意图；

图4B所示为图4A调节装置的顶视图；以及

图5为本实用新型提出的自堵式底浇装置自内分流盘观之的顶视图。

图1所示为本实用新型提出的自堵式底浇装置10之示意图。在此装置10中，坩埚11是用于载装浇铸原料，如金属、玻璃或塑料碎料及/或金属、玻璃、塑料块。坩埚11例如是以陶瓷制成，可耐高温。坩埚11中之原料在第一加热源12的作用下，成为熔融状态以供后续浇铸之用。第一加热源12的加热温度随原料之不同而有所不同。例如原料为钢铁时，其温度约为1560℃，若原料为铜时，则为1083℃；又若原料为铝合金时，则约为800℃。坩埚11的底部开设有一底浇孔13。在此实施例中，如图所示，亦请参阅图2A及2B，坩埚11的底部中央隆起而界定出一截顶的锥形丘，底浇孔13即位于此隆丘上。坩埚底部的其余部分110，即相对于隆丘呈凹下之部分，可保留部分熔融原料。请注意在坩埚11中熔浆的浮碴均浮于表面，经由造碴、除碴大部份除去，所残余之少部分以及在除碴后新生成的氧化层及部分细小悬浮碴。经由坩埚底部的特殊设计而使这些不利于铸件的碴质藉熔浆对流的运动可排至坩埚边缘，使流出底浇孔13的熔浆保有极高的清净度，并且，保护于凹下部分110的熔浆提供一预热环境，有助于加速下次原料的熔解速度。

坩埚11的底浇孔13按其大小可配合一自堵件14。自堵件14是以与熔铸原料相同的材料制成并保留热膨胀间隙塞住底浇孔13。即使有极少部分熔浆由自堵件14的缝隙流下，亦因已离开第一加热源12的高热区而凝固堵塞。在此实施例中，自堵件14的大小约为φ10cm(直径)xH10cm(高度)，且在直径及高度上预留热膨胀空间，使底浇孔13不致于因自堵材件的热膨胀而发生破裂。

请注意塞于底浇孔13下方的自堵件14以及坩埚11底部的凹下部分110是于第一加热源12之内(但自堵件14大部份在加热源12之外)。自堵件14之下方为一第二加热源15，在此实施例中为一密闭的加热炉。第二加热源15的温度低于第一加热源12之温度。就钢铁而言，第二加热源15的温度约为1100℃(或更低)，使自堵件14不致因第一加热源12之高热而提早呈熔融状态。就玻璃或塑料等原料而言，第二加热源甚至可以为0℃或更低。当坩埚11中的原料经表面造碴、除碴、除气细化等步骤，再经加热达熔融状态时，自堵件14由一驱动柱16，例如为一油压柱或一气压柱，自底浇孔13顶入受热于第一加热源12之中。

自堵件14在此高温下于数十秒至1分钟内完全熔解成熔浆，与坩埚11中原有之原料熔浆一起经底浇孔13流入内分流盘17。内分流盘17由加热炉15长时间保持在铸模所需之恰当温度下(因铸造材料之不同而各异)。熔浆经此分成两股或数股(在此实施例中仅图示两股)，经由流管18(在此实施例中仅图示两根流管)下流至浇铸槽19中。此时驱动柱16下降至预铸位置，静置约10秒待熔浆达水平后，浇铸槽19的底部浇铸杆30(图3A)同时拉开，熔浆此时经浇铸槽19下方之铸孔190(图3A)(十个～至二十个孔)同时下铸于下方已预热之十个～二十个砂模、壳模或脱蜡模及各种模具20中。

熔浆由内分流盘17经流管18浇入浇铸槽19，由于此过程全部在加热炉内15进行，而炉内均为高热空气，保证熔浆不会再次吸入潮湿空气中之水气(尤其在高湿度的海岛型气候中)，使铸件品级及成品率大为提高，且因在密闭高温下进行浇铸，绝无爆汤等为害人身安全之事件发生，同时操作人员亦减少面对高温接触，提高工业安全层次。

现请参阅图3A，浇铸杆30是连接至驱动柱16并随驱动柱16之升降而升降。浇铸杆30略呈曲柄状并穿过一横向的连动杆31。连动杆31中设有多个相对应于浇铸槽19的铸孔190的通孔310。浇铸槽19如图3A所示，在空间上由若于个铸孔190并分隔成多个槽室191，每一铸孔190皆界定出一相对应的槽室191，而各个槽室191可以一铸量控制装置予以选择性地堵塞(后文将有详述)。当驱动柱16上升而将自堵件14顶入第一加热源12的高热区中使熔浆经内分流盘17、流管18而浇入浇铸槽19时，浇铸杆30亦随驱动柱16运动，并带动连动杆31使其往浇铸槽19方向移动。此时连动杆31中的通孔310如图3B的顶视图所示，是与铸孔190相错位而堵塞浇铸槽19的底部，使浇入之熔浆能通过一连通管192(图5)均匀地分布在浇铸槽19中。当熔浆完全浇入浇铸槽19后，驱动柱16下降，浇铸杆30也运动并带动连动杆31朝离开驱动槽19之方向移动。此时通孔310与浇铸孔接合而界定出一条通路使熔浆自浇铸槽19注入模具20中。因此，浇铸杆30与运动杆31构成一浇铸槽控制装置，可克服现有倾倒式浇铸法往往因人工操作之故而产生铸量不均之缺点。

本实用新型另外还包含有一铸量调节装置，可对应于各熔铸零件大小之变异或浇铸方案之改变所导致铸模大小变动或模数变动，而调整下铸量。但总浇铸量以坩埚的最大容量为准，不同坩埚容量不可通用。如图4A所示，该铸量调节装置包括一传动杆40以及一塞杆41。传动杆40的一端连接至加热炉15外的控制板50(请参阅图5)，另一端则经由一连接板42与塞杆41作平行连接。每一槽室191皆有一相对应的铸量调节装置，且塞杆41的尺寸可充塞与其相对应的槽室。如图4A所示是塞杆41堵塞某一槽室的侧视图，而图4B则为图4A的顶视图。在图4B中，与槽室191相邻之槽室已受堵塞。依此方式，可选择性地堵塞某一些槽室以调节铸量之大小。控制板50为一手按式或脚踏的操纵装置，可由加热炉15外的操作人员视实际需要使塞杆41上升(不堵塞)或下降(塞入槽室中)。传动杆40中例如可含一弹性装置43来传动塞杆41。

现请再参阅图1，模具20承载于模钵21内，而此等模钵21则置于一以陶瓷一体成型的模座平台22上。模钵21为个体成型，可简易更换，其主要作用为；(a)固定模具20的位置并保持与铸孔190垂直；(b)遇有破模时，模钵承接外漏熔浆使之不致影响至其他机构，仅需于出模冷却后清理模钵21内溢留的铸液，视模钵21之损坏程度大小，决定重复使用或弃置。请注意模钵21及模座平台22的形状视各不同模具20之差异而变更。

现请参阅图5，图5为图1自内分流盘17以下的顶视图。在此实施例中，模座平台22约呈U字型，且U字型之开口是与驱动柱16相配合。操作人员于模具20在炉15内加温过程时(约30-35分钟与坩埚11中之原料熔解、排碴除气时间相配合)固定模具20(准备入炉用)及经由滚轮装置51将平台22钩出(箭头方向)以卸除模具20(已铸妥之模具)，熟练操作人员一人可任装卸及进出炉工作。而上部加料作员负责添料及除碴在30-35分钟内应可由一人负担(如各不同合金之标准操作及造碴配方可建立，则对技术员之个人依赖度可减低)。

综上所述，本实用新型的自堵式底浇装置为一简易半自动化之系统。由于冶炼熔铸工作的变异性与材料合金的多元性及原料形状重量的变动，完全自动化有其难度不易克服，因而采用半自动化之方式不但节省成本，且半自动化的机电结构简易较不易发生故障。本实用新型的半自动化操作包括：

(A)下部操作员于模具20入炉15定位，关下炉门时，上部自动亮灯显示此动作完成。

(B)上部操作牌上即显示：

1、模具20定位加热中

2、请放入自堵件14

3、第一次加料

4、第二次加料

5、第三次加料

6、添加助熔剂，如河沙、石灰及/或莹石

7、除碴

8、除气

9、细化

10、驱动柱16上升定位，加热熔解(以上操作员每完成一项动作按钮一次，显示灯即变换颜色表示此一动作已完成，而下一步骤之显示灯亮起，提示操作员下一动作)。

11、当自堵件14熔化，熔浆流经内分流盘17，内分流盘17上的测温计显示温度已到达(设定之浇铸温度)则驱动柱16自动回归原位(上升前原位，此时浇铸槽19的连动杆31仍在闭合位置)。

12、于此同时熔浆已经由流管注入浇铸槽19中，并由两浇铸槽19间之连通管192(图5)达到液面均匀水平(约十秒钟)。

13、此时浇铸槽19上的测温计上升至浇铸温度，则驱动柱16自动下降至浇铸位置，此时浇铸槽19下方的连动杆31完全拉开，熔浆由浇铸槽19下方之铸孔190(十个至二十个)同时下铸至下方之模具20中(模具20已均匀加热)。整个从自堵件14完全熔化，经内分流盘17、流管18至浇铸槽19而下铸至模具20之程序在30秒～2分钟内完成。(C)当模具20被铸入熔浆后其温度即有所上升(应略低于预设的浇铸温度)，此时下部炉壁外之显示灯即亮起，操作员即立刻打开炉门，钩出模座平台22，置于平台回转机座(图中未示)上，踏下回转开关，此一模座平台22即转向待冷区完成凝固程序(此区可视合金铸件之不同，要求而加盖覆剂缓冷或以压缩空气急冷)，同时已装妥模具20之平台移至炉门正前方，操作员以铁钩具，将平台推入炉内，拉下炉门，开始下一炉次操作。

周而复始，使熔铸造操作标准化，仅在更换合金种类或铸件形状及大小时，由工程人员，依过往记录或工作经验所订定之标准操作守则，调动动作时间及启动温度外，则每批相同规格之铸件可在相同条件下连续操作(二十四小时三班制更可节省加热炉的升温时间及能源)。

本实用新型的装置10是于大气中运转(下称自堵式大气A型炉)，如欲再提高铸件的成品率及机械性质以及避免误运转情况，则需采用自堵式底浇真空V型炉。V型炉除了保有自堵式大气A型炉的全部优点外，在坩埚除碴后，将真空罩罩下密封、抽真空、产生真空除气效果，使混入熔浆中之悬浮气体因液面压力骤减而迅速上浮逸出液面。此外，整个浇铸过程是在真空状态下进行，熔浆中混入的气体只有逐渐减少，而无增加之可能。

另外，砂模、壳模、脱蜡模、金属模等在真空状态下，模穴内无气堵现象产生，使熔浆易于达到模穴尖端及边缘，可铸造各类薄尖铸品，如叶轮转子之类。

真空度之高低需视厂家要求而增减(可由厂家提出要求，增加热交换器，冷却器等机构)标准产品真空度为0.001乇(已可满足一般熔铸要求)。本实用新型的V型炉可适用于负压(真空)或正压。模具加热炉部份有预留惰性气体的止回阀入口，为特殊合金提供保证气体或高真空所需腔室灌住(Chamber flash)或金属凝固前表面加压作用(提高铸件密度)。

真空V型炉，除提高铸件品质，使铸造工业升级、提高获得外，并使操作环境的安全性提升，员工不必长时间接触高温，如在排气口处加装过滤设备，可减少空气污染，在环保日受重视的情况之下，实为利人利己之必要装置。

自堵式底浇炉，不管是A型炉或V型炉，由于浇铸完全在底部密封的加热炉15中进行，除了品质的提升及作业的标准化之外，由于模具20直接置于加热炉15底，无取出模具20经过大气中的热损失，故加热炉15的保持温度可做适度的调低。(约可调低200～300℃)同时因为熔浆在浇铸过程中，及铸入模具20后均在密闭的加热炉15中进行，所以熔浆在凝固过程中所散发出的热全部集于加热炉15中。经过若于次的浇铸后，加热炉15仅需要少量的外来电源或热源(油、天然气)即可维持加热炉所需的正确温度。甚至经过数日的连续操作后还需要靠冷却空气循环将加热炉15内的温度降下少许，以符合正确的模具20受铸温度，故可节省不少能源，并使工作环境得到极大的改善。

虽然本实用新型是以较佳实施例的方式来描述，但上述实施例仅供阐述而并非在于限定本实用新型。并且本技术领域的人士，仍可作出种种修改与变型，均是在本实用新型精神界定的权利要求之内。

Claims (11)

1、一种自堵式底浇装置，其特征是，该装置包括：

一坩埚，浇铸原料承载于其中，该坩埚之底部设有一开口：

一第一加热源，该第一加热源是位于邻近所述坩埚处；

一自堵件，与浇铸原料的材料相同的该自堵件堵塞于该开口下方；

一驱动柱，其上方可达到顶抵所述自堵件位置，该驱动柱上升而位于使自堵件顶入坩埚底部之开口中；

至少一浇铸槽，其位于开口下方，每一浇铸槽皆含有多个彼此相隔开的浇铸孔；以及

一浇铸槽控制装置。

2、根据权利要求1所述装置，其特征是，该坩埚底部中央隆起而界定出一截顶之隆丘，且所述开口位于该隆丘上。

3、根据权利要求1所述装置，其特征是，另含有一第二加热源，该装置中自堵件之大部分位于第二加热源中。

4、根据权利要求1或3所述装置，其特征是，该第二加热源为一密闭的加热炉，且第二加热源的温度低于第一加热源的温度，而不致使该自堵件熔解。

5、根据权利要求4所述装置，其特征是，该第二加热源的温度可以为0℃或更低。

6、根据权利要求1所述装置，其特征是，另含有一可承接来自所述开口的熔浆的内分流盘和连接至该内分流盘引导熔浆至各浇铸槽的多个流管。

7、根据权利要求1所述装置，其特征是，其中该等浇铸槽以至少一连通管予以连通。

8、根据权利要求1所述装置，其特征是，其中浇铸槽控制装置包括：

一浇铸杆，该杆与驱动柱联动地连接至该驱动柱，且该浇铸杆呈曲柄状；以及

一连动杆，所述浇铸杆相交地穿过连动杆而与其相连，该连动杆是位于浇铸槽下方，且设有与浇铸孔相对应之通孔，当该浇铸杆上升、下降时，该等通孔与该等浇铸孔相错位而关闭该浇铸槽，或者该等通孔与浇铸孔相对齐而使浇铸槽之熔浆得以下铸。

9、根据权利要求1所述装置，其特征是，该装置另含多个与该等浇铸孔相对应的铸量调节装置，每一铸量调节装置可选择性地堵塞一与其相对应的浇铸孔所界定的槽室，该铸量调节装置包括：

一塞杆，可选择性地堵塞一与其相对应的槽室：以及

一传动杆，该传动杆之一端藉由一连接板与该塞杆平行相连，而另一端则连接至第二加热源外的一工人操作的控制板。

10、根据权利要求1所述装置，其特征是，其中整个装置置于一真空环境中。

11、根据权利要求1所述装置，其特征是，该装置另含一平台，平台上设有多个相对应于该等铸孔的模钵，每一模钵皆可装载一模具。

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