[發明專利]可插入式冒口窩、砂模、包括可插入式冒口窩和砂模的模制設備和生產模制設備的方法

在審

• 申請號: 201480080056.0
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN107073562A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 朱利安·伊薩加;詹姆·普拉特
• 申請（專利權）人: 卡薩·馬里斯塔斯·阿斯特蘭;亞世科化學西班牙公司
• 主分類號: B22C9/08
• 分類號: B22C9/08;B22C9/02;B22C23/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 李丙林,王玉桂

技術領域

本發明涉及在砂模中進行鑄造的方法和設備，更具體地涉及用于鑄造模具的供料系統。

背景技術

為了通過模制獲得鑄件，使用了模具(通常由砂制成)，該模具包括：

-(用于零件的)主腔，該主腔適應待制造零件的形狀和尺寸，體積適當地增加，使得在室溫下熔融產物在形狀和尺寸上適應所謂的“粗鑄造零件”。這些腔通過相應的模制工具(模型板和芯盒)形成。

-填充系統，通過該填充系統澆注將構成零件的熔融金屬合金或熔融金屬。該填充系統由一組能夠將模具的外部與對應于零件的腔連通的導管、管道和室構成。

-供料系統(冒口(立管，riser)或小型冒口)，該供料系統允許在所述熔融金屬的冷卻期間向主腔供給熔融金屬。

-冷鑄室(冷硬鑄型，chills)。在某些零件中，為了確保在確定的零件中沒有收縮缺陷(收縮)，需要在模具中具有插入件(由金屬或石墨制成)，以便加速零件的該區域的固化和冷卻模式。這在鑄造中是常見的做法，因為在確定的零件中，這是確保符合規格的唯一或最好的方式。

圖1概括地示出了構成鑄造模具的元件。

通過模制制造鑄造零件(鑄造件，鑄件)需要一系列步驟或階段：

-設計。計算和驗證填充和供料系統，以便使零件符合規格。

-模制。使用由具有不同組成和特性的砂通過不同的系統結合在一起組成的混合物，以獲得模具。

-鑄造。通過填充系統將液態合金引入模具腔中。為了完成模具的填充，需要使合金“過熱”，并且這種過熱將主要取決于待制造零件的厚度。內部零件將需要更高的過熱溫度。

-固化冷卻。使合金在模具內冷卻直至其固化。固化是關鍵階段，因為供料系統必須能夠抵消鑄造合金所經歷的收縮。

-模具脫離(釋放)。從模具中取出零件，即供料系統和填充系統，需要破壞砂模。

因此，正確設計的供料系統必須能夠抵消在冷卻液態金屬期間發生的收縮。實際上，固化或狀態變化在兩個階段中進行：

-液態下冷卻。這對應于鑄造溫度T_C與固化開始溫度T_L之間的間隔。

-固化間隔中的冷卻。這是指固化開始和結束溫度之間的金屬的收縮，即T_L-T_S之間的間隔。

供料系統的響應是對應于所提到的兩個收縮的總和的響應，因為一旦金屬已經完成固化，供料設備就不能添加金屬。

供料系統，換言之，冒口和小型冒口，可以在模具中占據兩個完全不同的位置：

-在頂部。在這些情況下，供料設備直接擱置在待被供料的零件上，但其可以具有支撐附件或分離環(素坯(biscuit))。

-在側面。在這些情況下，供料設備位于一側，并且通過所謂的“套管基座或冒口窩”實現該供料設備與零件的連接。冒口窩(立管基座，riser base)是在模具內部形成沉積物的空間或腔(通常具有相當大的尺寸)，其在鑄造時必須被液態金屬占據以將所述冒口中的金屬與零件連通，并抵消零件的金屬在其固化過程中經歷的收縮。如已經提到的，該功能被稱為供料，并且僅在液相中才有意義，因為一旦固化，就不可以添加材料。

為了使冒口窩能夠實現其功能，換言之，為了使在液態間隔期間在零件與冒口之間存在連通，必須首先使零件固化，然后使冒口窩固化，最后使冒口本身固化。這種固化順序保證在零件中不發生收縮缺陷(收縮)，從而使該零件不可用。

通常，用于獲得砂模的內部結構的雙面板(分型板，match plate)產生待制造零件和冒口窩的腔，使得所獲得的砂模為模型板的形狀和冒口窩的腔的復制品。因此，形成冒口窩的腔由與模具的其余部分相同的材料(通常為使用不同系統結合的硅砂)制成。

為此，為了確保冒口窩中的金屬比零件更晚固化，未采用其他非體積和幾何結構的替代方式，換言之，冒口窩呈現較大的尺寸，這對凈性能/總性能具有顯著影響。

專門對于冒口窩，現有方法存在許多限制，最值得注意的限制如下：

-對應于冒口的基座的腔由與零件相同的模制系統制成(通常為硅砂，硅砂使用所討論的鑄造使用的系統相結合)。

-其熱性能與模具的其余部分的熱性能類似，因此，其不具有額外的隔熱/熱能力。

-由于其必須必要地在零件之后進行固化，因此為了補償其不足的熱性能，采取體積和幾何結構。

-凈性能/總性能相當不利，凈性能/總性能在制造成本方面是關鍵的。