[其他]金屬反重力鑄造的設備和方法

無效

• 申請號: 88102624
• 申請日: 1988-05-07
• 公開（公告）號: CN88102624A
• 公開（公告）日: 1988-12-14
• 發明（設計）人: 喬治·D·查德里
• 申請（專利權）人: 金屬鑄造技術公司
• 主分類號: B22D18/06
• 分類號: B22D18/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 蔡民軍

本發明涉及到熔融金屬反重力鑄造設備和方法，進一步說，本發明論述的鑄造技術是：透氣鑄模置于一個密封真空鑄造室中，由于透氣鑄模中氣壓低，從而導致熔融金屬注入并充滿透氣鑄模的型腔。

以前有關這種類型的鑄造設備和方法（美國專利3900064和4589466）已經成功地生產出高質量的鑄件，它比起靠重力作用導致熔融金屬注入的鑄造方法所生產出的鑄件來具有許多方面的優點。當熔融金屬基本上處于大氣壓下時，通常真空鑄造室中的壓力至少要比大氣壓低 1/3 （5磅/英寸²），而且，要將熔融金屬注入到薄的型腔中去，一般鑄造室中壓強要比大氣壓低13磅/英寸²。

再者，透氣鑄模注入熔融金屬后，在鑄模的下部除了真空壓力外，還附加有金屬靜壓力，因此，這部分容積中，總壓強通常達到18磅/英寸²。這些壓力使鑄模壁內產生了應力，應力的大小取決于型腔的形狀和尺寸。型腔總容積增加，應力亦增加，例如，一個尺寸是2″×4″× 1/4 ″的型腔，壁的內應力是144磅。尺寸為6″×4″× 1/4 ″的型腔，壁的內應力是432磅。這樣高的應力，特別是再加上鋼水的溫度高，就會引起模壁移動，液態金屬侵入鑄模的表面，特別是當鑄模存在結構缺陷時，甚至會使鑄模徹底破壞。為了避免這些情況發生，實際操作時要花費很大的代價進行測量，而且用上述方法不能鑄造大型鑄件。該方法還要求模子的強度高和內表面氣孔率要低，例如，高溫粘結的陶瓷殼鑄模。根據美國專利4340108和4532976低強度鑄模，如低溫粘結的砂模，基本上已經用其它方法注入熔融金屬，例如將鑄模的一部分插入熔融金屬中，只在鑄模的上部抽真空。

已經找到解決上述問題或使之影響降到最低的方法，在透氣鑄模中開有一個注入通道，它與鑄模中的其它型腔連通，保持注入通道內上部的壓力比鑄模外圍真空室內的壓力低就能解決上述問題，由此產生了另外一些優點。

同以前的設備類似，本發明的設備有：（1）一個透氣鑄模，內有型腔裝置以及與鑄模其它型腔裝置橫向連通的注入通道，這個注入通道上下各有一個開口端，上開口端高于同它橫向連通的其它型腔的最高處，（2）一個可密封的支撐鑄模的鑄造室;（3）連通裝置（連通管），它用于使密封鑄造室內鑄模的注入通道下開口與要鑄造的熔融金屬連通;（4）減壓裝置，用來降低密封鑄造室中的壓力，使之比熔融金屬表面上的壓強低得多，從而使熔融金屬能夠流過連通裝置和注入通道，充入到鑄模中的其它型腔里。然而，根據這項發明所述，減壓裝置為差壓裝置，以便在注入期間，使用該裝置可選擇地保持注入通道上部壓力低于鑄模外部鑄造室內的壓力。

在這項發明所闡述的方法中，差壓裝置用來提供的第一個壓力，使注入通道上端處的壓力比作用在熔融金屬上的壓力足夠低，從而使熔融金屬流進注入通道且保持其充滿;差壓裝置同樣地為鑄模外部的鑄造室提供第二個壓力，它比第一個壓力高，但要比作用于熔融金屬表面上的壓力足夠低，以便確保從注入通道流入的熔融金屬充滿型腔。最好是，當熔融金屬注滿型腔之后，第二個壓力升高，此時注入通道上端的第一個壓力保持不變，且注入通道和其它型腔中的熔融金屬仍繼續流動。

在優選的設備中，差壓裝置有一個導管，其開口端在鑄造室內，鑄模有一個透氣塞，該透氣塞作為注入通道的頂端。另有裝置用來導管開口端與注入通道頂端附近的鑄模之間的密封;透氣塞是個插入件，它插到注入通道的頂端;注入通道的頂部高于鑄模其它型腔的上面而且（或者）導管的開口端附近包括注入通道頂部在內的鑄模上部很大面積是密封的，這樣有助于其下方的型腔向上伸展部分充滿熔融金屬。

該項發明提供了鑄模內外獨立的低壓控制方法，使得型腔在其內部總壓強較低的情況下注滿熔融金屬，因而消除了鑄模破裂和模壁侵入金屬的隱患，并且導致鑄件的表面光潔度高和高尺寸控制精確。當采用低溫粘結的砂模時，該方法允許使用帶有更多鑄造型腔的較高鑄模（該模具是由一些堆疊件栓接在一起形成的），同以前的設備和方法相比，顯著地降低了鑄件的生產成本。水平截面積大的鑄模可以使用直徑比以前設備使用的要小的熔池。

圖中：

圖1是設備的側視剖面圖，它表示根據本發明利用真空澆鑄時各部件的相應位置。

圖2是類似的設備側視剖面圖，但使用的鑄模不同。

圖3與圖2相似，是一個改進的設備圖，但使用的鑄模不同。

圖4是設備的側視剖面圖，其中一部分是一個適于進行隔絕空氣鑄造用密封坩堝的局部剖視圖。