TW533104B - Method and device for the production of castings - Google Patents

Description

533104 發明說明Ο) 本發明係有關一種鑄件的製造方法及製造設備，如中請 利範圍第1項及第4項前言部份所述。 ％ 專利DE 43 1 0 75 5 Α1 及DE 1 98 29 3 3 6 Α1 曾提出此_ 法及設備。容置室各設一唯一的活塞，其使材料噴入缚 中。DE 43 1 0 75 5 Α1的容置室以較麻煩方式在充填材 前抽成真空以避免空氣進入。 ' 專利WO 98/33610提出另種方法及設備，其使部份凝固 的桿狀毛胚被鍛造或藉助一未詳細示出的裝置喷入鎮模 中。 、 專利DE 3 5 0 0 561 Α1提出不以活塞裝置而以一蝸 喷射材料送入儔模，並以該堝桿產生必須的喷射壓力。寺 此外’並習知以近似射出成形法的方法 以鎂為例《由於鎮為一高反應材料，錶、j此處 需要採取耗煩的措施，以防止外部空氣=M所，用，設備 體保護鎮造設備的；=溶=外 邛工氣及氧氣入长，如鑄模開啟以致 ^ 本發明之目的在於改善此種方法=系:=。 材料加工時外部空氣進入。料本發：：：f ::奴：止 一種進行此方法之適當設備^ 目的尚在於提供 本目的因申請專利^圍第丨項特徵部份 利範圍第4項特徵部份之設備而達成。 方法及申相專 依據本發明設一形狀可改變之容 容置室直接喷射入鱗槿中，或先輪谈至增塑材枓被由該 射單元噴射入鑄模n於容置：的然後由-分離的喷 于由於合罝至的形狀可變性及其可變

O:\67\67606.ptc 533104 案號 89125026 #：_η 曰 修正 五、發明說明（2) 的内部空間，尤其是可 置室的體積可被最小化 鑄模中，因此容置室的 如此可使容置室未充 小化甚或被完全排除， 小化之。如此可以簡單 整個喷射單元或將其抽 的要求大為降低，使得 言設計簡化，故可降低 尤其可簡單地利用容 得透過功能的此種組合 在製造技術方面的優 動而阻止材料輸入時， 捨棄昂貴的止回閥，且 回閥更精準。例如使容 口時，流入口與流入口 分離，使得容置室中可 輸入處。故可精確地控 由止回閥溢流出之難 入處的輸送單元不參與 制可較簡單，因其只需 輸送壓力及溫度。 故可捨棄為建立較高 變的内部空間體積，喷射程序時容 ，使得材料由容置室被送入或喷入 填充體積縮小。 填材料以致空氣可進入的空間被最 而可避免外部空氣進入容置室或最 方式捨棄以保護氣體包圍容置室或 成真空，對容置室或喷射單元密封 容置室雖設可動壁，但設備整體而 成本。 置室壁的可變性建立喷射壓力，使 而設計出較簡單且成本較低廉的設 點是，如容置室可藉容置室壁的移 可在容置室中建立喷射壓力。故可 容置室中壓力建立的控制比使用止 置室壁的移動同時開啟及關閉流入 前方之材料輸入處與真正喷射程序 建立壓力，而不會使材料流回材料 制喷射壓力曲線。 以估算的回流量不會出現。材料輸 喷射程序的壓力建立，故設計及控 將材料送入容置室，而只需監控其 壓力或加速喷射程序而增設的輸送

O:\67\67606.ptc 第6頁 533104 案號 89125026 Λ_ 曰 修正 五、發明說明（3) 單元（例如旋轉驅動的輸送蜗桿）平移軸向運動，使得設 計及實施可達到簡化 本發明方法及其設 地應用於其他材料的 氣入侵時。該種材料 態或至少部份為液態 元前方設置一自己的 材料被送入 已述利用 如其開啟及 施：使流入 有距離，容 開啟或關閉 不僅外部空 密封。 設備可以 如兩端壁， 向移動甚至 理想的條件 管可有利 達到可動壁 輸送單元 同或不同方 動清潔或強 該增塑單 容置室壁 關閉時間 口及流出 置室壁的 。此種封 氣可進入 簡單方式 由可動壁 以相同或 〇 地設作具 對管壁的 有利的是 向驅動。 制輸送。 備適 加工 可是 之形 增塑 元中 可動 ，而 口以 移動 鎖尚 的容 設一 構成 不同 圓形 可靠 設多 故可 用於 ，尤 金屬 態輸 〇〇 一 早70 Ο 性控 簡化 容置 可使 可防 置室 加工鎮 其是材 、塑膠 入設備 ，固體 制容置 設計及 室可動 流入口 止外部 空間被 管狀容置室 ，其可一起 速度移動， ，但本發明亦可有利 料加工需防止外部空 或其他材料，其以液 中，或設備在喷射單 ，例如顆粒狀，的初 室流入口及流出口， 製造程序可如下實 壁移動方向來看彼此 或流出口或兩者同時 空氣進入容置室，因 最小化，且容置室被 ，管兩相對管壁，例 以相同方向或相反方 以使容置室内部達到 截面的原筒形管，而可較簡單地 密封。 根互相喷合 建立一均勻 的蝸桿，其可被以相 的壓力，且可進行自

O:\67\67606.ptc 第7頁 533104 案號 89125026 _Ά 曰 修正 五、發明說明（4) 蝸桿可在長度上具不 以不同的方式加工材料 物、剪切或柔捏。 容置室前方尚可設置 桿設作混合、輸送及加 將不同的材料送入容置 度的相同材料。特意使 成具不同特性區的工件 或磨損負荷區，或可產 個別控制各輸送單元 要的劑量。但亦可以藉 可動壁的移動而控制該 定的劑量，或以可動壁 啟閉開口。 有利地可使多個容置 同的射入材料而可製造 一容置室可設作只輸入 材料。 尤其可增設一輸入單 顆粒或纖維。粒狀或粉 碳顆粒。顆粒或纖維可 有利的是將工件基本材 設的輸入單元中，與顆 到理想的分散，同時確 同的外部幾何，以在輸送材料時能 ，例如均勻化、混合、添加添加 其他輸 熱單元 室中： 不同的 ，例如 生三明 或輸送 設置容 開口的 移動的 送單 。藉 例如 材料 螺紋 治結 及加 置室 開啟 控制 元， 這些 不同 分佈 處的 構的 熱單 流入 及關 左右 其可如 不同的 的材料 在容置 纖維或工件。 元可靈 口及流 閉，使 劑量， 已述加熱蝸 輸送單元可 或具不同溫 室内部可製 顆粒強化區 活地改變想 出口並配合 得可設定固 或以滑塊等 室連接一相同的鑄模，如此由於不 出如已述具不同特性區的工件。每 一種材料或如已述可輸入多種不同 元，以添加入例如粒狀或粉末狀的 末狀的顆粒可例如為SiC、A 1 203或 直接而不混合地加入容置室中，但 料，例如塑膠或輕金屬，送入此增 粒或纖維混合，使得顆粒或纖維達 保工件基本材料的理想材料聯結。

O:\67\67606.ptc 第8頁 533104 125026 年 曰 修正 五、發明說明（^) 尤其可使顆粒或纖維在進入容置室前的外部，甚至在進入 输送單元前即與基本材料均勻混合，例如利用感應或機械 攪拌。 本發明所謂的「多個」，例如所使用蜗桿、輸送單元或 容置室的數目，始終意味「至少為二」。除了已述蜗桿輸 送單元外，亦可使用其他輸送單元。 以下將依據附圖進一步說明本發明之一實施例。 圖1至4係喷射單元及鑄模相鄰部份在鑄造程序中不同階 段的截面示意圖。 元件符號說明 1 製 造 鑄 件的設備 2 喷 射 單 元 3 增 塑 單 元 4 流 入 σ 5 流 出 σ 6 鑄 模 7 容 置 室 8 圓 筒 狀 管 9,10 可 動 壁 11,12 連 桿 14 開 D 15 基 板

圖1中以可分散，例如顆粒狀，初材料製造鑄件的設備 被標示為1。尤其可以壓鑄或射出成形方法加工鎂顆粒。 故顯示一喷射單元2，增塑，即可流動材料經一增塑單

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月

B 元3被送入該噴射單元2 o 摩捧提高初鉍μ π命 日塑早兀3汉有一蝸桿，其可藉 牛#、从材料，里度。增塑單元3尚被另行加埶，以進一 最後蜗桿將增溫且可流動的材丄 增塑單元3因此而構成一耠留 # # ^ ^ W W 2^ 輸运早兀。由於使用顆粒狀初 m:f,作用不僅在輸送該材料，亦在軟化或 -Q 原來即為液狀或糊狀的初材料時，則增塑單 f可只，送單元，必要時尚可物二則曰化塑功早 月匕’但不需要軟化或增塑材料。 材^被噴射單元2由流出口5喷入一同樣以示意方式 •:不、鑄模6中。鑄模6可被冷卻，以可快速凝固，並可快 速由鑄模6取出鑄件。 士嘴，f元2具一容置室7，材料由流入口 4流入由流出口 5 流出該容置室。容置室7的壁一方面由圓筒狀管8構成，另 一方面則由兩可動壁9，1〇構成，而產生一具可動端壁的 圓筒狀容置室7。

I 可動壁9，1 0亦可稱作活塞，類似燃燒引擎、幫浦或壓 縮機的情形，使活塞9及1 0移動的操作桿被稱作連桿1 1及 1 2。連桿1 1及1 2可與活塞9及1 0固定連接，例如只軸向移 動及例如以液壓往復移動時。但連桿1 1及1 2亦可樞接活塞 9及1 0，例如連桿11及1 2以機械方式藉曲柄、凸輪等驅 動’不同於圖1所示軸向彼此對準的配置，而與活塞9及10 有角度時。 圖1顯示容置室7填充程序的開端：蝸桿將可流動材料由 增塑單元3送入流入口 4。由於上活塞9的適當提升位置及

O:\67\67606.ptc 第10頁 533104 案號 89125026 曰 修正 五、發明說明（7) 下活塞1 0的適當下降位置，流入口 4開口朝向容置室7，使 得材料可進入容置室7。首先，如垂直箭頭所示，只有活 塞9被連桿1 1提升，以增大容置室7的體積，使得容置材料 的量增加。在此填充程序時，下活塞1 0被連桿1 2保持在封 住流出口 5的位置上。 圖2顯示鑄造程序的開端··下活塞1 0被連桿1 2向下拉， 而釋放流出口5。上活塞9被以相同方向移動，容置室7内 的壓力使得材料由流出口 5流入鑄模6中。兩活塞9及1 0以 相同速度移動，且容置室7體積不變而只位移時，容置室7 中的壓力亦有同樣的效果。上活塞9以相同方向但較下活 塞10為快的速度移動時，容置室體積縮小，容置室7内的 壓力提高，由於材料流出而下降的壓力因此被保持不變， 而有利於較快速的鑄造。 不使容置室7内的壓力超過填充壓力，亦即增塑單元3範 圍的壓力，可避免材料由容置室7經流入口 4回流，而無須 設置止回閥，如此可在此階段有利地控制活塞9及1 0的移 動。 圖3顯示鑄造程序的第二階段，在此階段上活塞9封住流 入口 4。此時下活塞1 0與上活塞9間的相對速度可增大，使 得容置室7内部的壓力大於增塑單元3的壓力。此處可完全 停止下活塞10，甚至反向朝上活塞移動，或者提高上活塞 9的速度。由於流入口 4封閉，容置室7内的材料不會流回 增塑單元3。 由圖3尚可看出增塑單元3的蜗桿由流入口4縮回，故其 原先只以旋轉運動將材料送入流入口 4，稍後重新充填容

O:\67\67606.ptc 第11頁 533104 案號 89125026 Λ_ 曰 修正 五、發明說明（8) 置室7時則除了旋轉輸送運動外尚可朝流入口 4方向移動， 以可特別快速地充填容置室7。但為簡化設計之故，可使 蝸桿只旋轉，因其在鑄造程序時不參與容置室7内壓力的 建立。 圖4顯示鑄造程序的結束，下活塞10被完全提升至管8上 端點，使得殘留在喷射單元2内的材料被側向經一基板1 5 上的適當開口 14而排出喷射單元2。為達此目的，上活塞9 被沿上活塞9處所示的箭頭儘量向上拉起，以便容置室7可 有適當寬的排出開口。 接著圖4所示的排出位置後，上活塞9被儘移至接近下活 塞1 0，使得容置室7的容量達到最少或為零，故外部空氣 無法進入兩活塞9及10之間。接著使兩活塞一起向下移動 而到達圖1所示的位置，以便喷射單元2可開始一新的工作 循環。 除此之外，亦可設開口 1 4及一與開口 1 4連接對外部空氣 密封的殘餘材料容置室，例如使用一密封容器，其收納殘 餘材料，且只需每隔一段較長的時間進行清除，或者緊接 開口 1 4設一被保護氣體與外部空氣隔離的範圍，因此，即 使兩活塞9及1 0無法貼近地向下移入管8内，亦可避免外部 空氣進入容置室7中。 與將活塞9及1 0貼近地向下移動，使得容置室空間達到 最小或零的方法相較，上述替代方法顯然較麻煩，但若喷 射單元2需與外部空氣隔離時，其可達到較簡單的喷射單 元設計。

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Claims (1)

1. 533104 案號 89125026 A_ 曰 修正 六、申請專利範圍 與一通向鑄模的流出 該噴射單元具一送入材料的流入 該喷射單元並設有一具可動壁的容置室，該可動壁可移 動，使得容置室的體積可被改變， 其特徵在於， 噴射單元（2)的容置室（7)具兩可動壁（9，10)，其可以 相同方向一起移動或以相反方向朝向彼此移動， 使得容置室（7 )内部空間被改變體積及/或被位移， 該容置室（7 )内部空間體積之縮小可達零。 5 .如申請專利範圍第4項所述之鑄件的製造設備，其中 流入口（4)及流出口（5)以容置室可動壁（9，10)移動方向 來看彼此前後有距離。 6. 如申請專利範圍第4或5項所述之鑄件的製造設備，其 中可動壁（9，10)設作一管狀容置室（7)兩相對活塞。 7. 如申請專利範圍第6項所述之鑄件的製造設備，其中 容置室（7 )的内部空間具一圓形截面。 8. 如申請專利範圍第4或5項所述之鑄件的製造設備，其 中噴射單元（2 )前方設置一使初材料至少部份液化的增塑 單元（3)。 9. 如申請專利範圍第8項所述之鑄件的製造設備，其中 增塑單元（3 )被設作可加熱的蜗桿炼化機組。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之鑄件的製造設備，其中 增塑單元（3)具兩互相嚙合的蝸桿。 1 1 .如申請專利範圍第9項所述之鑄件的製造設備，其中

   O:\67\67606.ptc 第15頁 533104 _案號89125026_年月日__ 六、申請專利範圍 蜗桿只可旋轉驅動。 1 2.如申請專利範圍第4或5項所述之鑄件的製造設備， 其中容置室（7)前方設置兩個或多個與容置室（7)連接的輸 ^ 〇〇 一 运早7L 0 1 3.如申請專利範圍第4或5項所述之鑄件的製造設備， 其中多個容置室連接一鑄模。

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