熔融材料的离心铸造的增强技术制造技术

本发明专利技术涉及熔融材料的离心铸造的增强技术。提供各种增强特征用于从熔融材料铸造产品的离心铸造装置、旋转总成和模具。这些增强特征除其他外，包括锥形浇口部分，其被定位成邻近模具的型腔；伸长和共享的浇口系统；以及可分离的模具结构，其用于在铸造操作期间修改热力学特性和模具的行为。

Strengthening technology of centrifugal casting of molten material

The invention relates to an enhanced technique for centrifugal casting of molten materials. Various centrifugal casting devices, rotating assemblies and moulds used for casting products from molten materials are provided. These enhancements include, among other things, conical gate parts, which are positioned near the mold cavity, elongated and shared gate system, and detachable die structure, which are used to modify thermodynamic behavior and mold behavior during casting operation.

【技术实现步骤摘要】
熔融材料的离心铸造的增强技术本申请为申请日2014年3月4日，申请号201480002800.5，名称为“熔融材料的离心铸造的增强技术”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请案本申请要求2013年3月11日提交的美国专利申请序列号13/792,929的优先权，并且要求2014年1月31日提交的美国专利申请序列号14/169,665的优先权，所述申请的公开内容以引用的方式整体并入本文。
本公开一般涉及离心铸造的装备和技术。本公开更具体来说涉及金属材料的离心铸造的装备和技术。
技术介绍
金属铸造一般包括将一定体积的熔融金属材料提供给静态或旋转模具，以及允许材料冷却以产生由模具成形的铸件。铸件可能以近净成形的形式被铸造或可能在随后的锻造或加工应用中被进一步修改以产生最终的组件。金属材料在从液体到固体的相变过程中收缩，这可能导致铸件包括不受控制的收缩孔隙，尤其导致难以铸造金属材料，例如基于钛铝(TiAl)的合金和其他TiAl材料。收缩孔隙是基本凝固力学所固有的，并且可能对微观结构以及铸件产量产生负面影响。一般来说，最小化内化孔隙可以通过处理技术(诸如热等静压(HIP))来处理。然而，不受控制的内部孔隙可能会导致影响铸件表面质量的表面失真，并且增加生产成本。当铸件被切开或与铸造组件分开时，不受控制的内部孔隙也可能被暴露。当孔隙被表面连接时，当前的处理技术可能不适合于许多铸造应用。例如，被设计成填充或封闭孔隙的表面处理技术可能无法保持铸件的连续性，这可能会不利地影响铸造材料的机械性能。材料去除技术(诸如加工去除外部孔隙)也可能降低铸件产量并且暴露额外的孔隙。用于铸造各种金属材料(诸如基于钛铝的合金)的常规的铸造技术无法控制孔隙，使得远离铸件的表面和可能随后被切开的铸件的区域内化孔隙。例如，其他技术已经描述了使用一系列静态铸造和真空电弧重熔技术来制备钛铝部分。然而，这些静态铸造技术造成显著的孔隙，这无法使用HIP来去除。其他技术也已经描述了离心铸造技术，其用于制备在离心机达到转速之前需要将熔融材料提供给离心机的钛铝铸件。然而，如每个铸片对单独的加热方法和模具的要求可明显看出，冷却速率和凝固难以控制。尽管已经报告了各种其他离心铸造技术，但是没有一种能够充分控制收缩孔隙。鉴于与用于铸造金属材料的常规的铸造技术(包括离心铸造技术)相关联的缺点，开发用于铸造金属材料的改进的技术将是有利的。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，离心铸造装置的非限制性实施方案包括旋转总成，其被配置成围绕旋转轴旋转。旋转总成包括浇道室，其被定位成围绕旋转轴并且被构造成接收供给的熔融材料。第一浇口和第二浇口被定位成在离心力的大致方向上从浇道室接收熔融材料。第一型腔和第二型腔被堆叠，并且分别被定位成在离心力的大致方向上从第一浇口和第二浇口接收熔融材料。根据本公开的另一方面，离心铸造模具的非限制性实施方案包括被配置成接收供给的熔融材料的前端面、后端面、第一型腔以及第二型腔。第一型腔和第二型腔各自从前端面朝向后端面延伸并且由侧壁和邻近模具的后端面的后壁限定。第一型腔和第二型腔被堆叠，并且被配置成在离心力的大致方向上接收熔融材料。模具被构造成差动隔离第一型腔和第二型腔，使得在后壁处从熔融材料的热量提取速率大于在侧壁处的热量提取速率以促进从后壁大致朝向离心力的大致方向的定向凝固。根据本公开的另一方面，永久离心铸造模具的非限制性实施方案包括前端面，其被配置成接收供给的熔融材料；后端面；以及第一型腔，其从前端面朝向后端面延伸。第一型腔由侧壁和邻近模具的后端面的后壁限定。被限定在模具中的第一浇口被定位在前端面与第一型腔之间。根据本公开的另一方面，一种生产金属材料的铸件的离心铸造方法包括定位旋转总成，其包括多个浇口和被定位成围绕浇道室的多个型腔，使得多个浇口和多个型腔被定位成在离心力的大致方向上从浇道室接收熔融金属材料。多个浇口中的每个耦合到多个型腔中的一个，并且多个型腔中的至少两个被堆叠。方法进一步包括使旋转总成旋转。方法进一步包括将供给的熔融金属材料输送到浇道室。根据本公开的另一方面，一种装配离心铸造装置的方法包括将楔定位在旋转轴上。方法也包括将至少两个模具定位成与楔密封啮合，其中至少两个模具中的每个包括前端面并且限定从前端面延伸到模具中的至少两个型腔。方法进一步包括限定浇道室，其被构造成接收熔融材料，其中浇道室的至少一部分由至少两个模具的前端面的至少一部分限定。根据本公开的一个方面，模具的实施方案被构造成与离心铸造装置的旋转总成操作性关联。模具可以包括至少一个型腔，其具有输入端口，所述输入端口被构造成在通过旋转总成的旋转产生的离心力的大致方向上接收熔融材料。此外，模具内的浇口可以与型腔的输入端口连通，其中浇口包括至少一个锥形部分，其被定位成邻近型腔的输入端口。根据本公开的一个方面，模具的实施方案被构造成与离心铸造装置的旋转总成操作性关联。模具可以包括至少一个型腔，其具有输入端口，所述输入端口被构造成在通过旋转总成的旋转产生的离心力的大致方向上接收熔融材料。此外，模具可以包括与型腔的输入端口连通的延伸的浇口，并且型腔可以被构造成生产铸造组件，其能够细分成具有预定义的宽高比的多个子组件。根据本公开的一个方面，模具的实施方案被构造成与离心铸造装置的旋转总成操作性关联。模具可以包括至少两个型腔，每个型腔具有输入端口，其被构造成在通过旋转总成的旋转产生的离心力的大致方向上接收熔融材料。型腔可以共享与型腔的两个输入端口连通的共同浇口。根据本公开的一个方面，模具的实施方案被构造成与离心铸造装置的旋转总成操作性关联。模具可以包括至少一个型腔，其具有输入端口，所述输入端口被构造成在通过旋转总成的旋转产生的离心力的大致方向上接收熔融材料。此外，模具可以包括主体部分，其包括第一材料；以及后壁部分，其与主体部分可连接或可分离，其中后壁部分包括第二材料。第一材料和第二材料可以是不同的材料类型。根据本公开的一个方面，模具的实施方案被构造成与离心铸造装置的旋转总成操作性关联。模具可以包括至少一个型腔，其具有输入端口，所述输入端口被构造成在通过旋转总成的旋转产生的离心力的大致方向上从浇口接收熔融材料。此外，槽可以被形成为邻近型腔的输入端口，其中槽被构造成在其中可去除地接收浇口的侧壁。附图简述通过参考附图可以更好地理解本文所描述的装置和方法的特征和优点，其中：图1为常规的离心铸造总成的旋转总成的半示意图；图2为根据本公开的各种非限制性实施方案的离心铸造装置的旋转总成的某些组件的简化的半示意性描绘；图3为根据本公开的各种非限制性实施方案的离心铸造装置的旋转总成的某些组件的透视图；图4为根据本公开的一个非限制性实施方案的以透视方式示出图3中所示的旋转总成的某些组件的局部分解图；图5为根据本公开的一个非限制性实施方案的以透视方式示出图3中所示的旋转总成的某些组件的局部分解图，其图示在沿线5-5截取的并且在图3中箭头的方向上的横截面中的工作台、楔和封闭环；图6为根据本公开的各种非限制性实施方案的离心铸造装置的旋转总成的某些组件的透视图；图7为根据本公开的一个非限制性实施方案的沿线7-7截取的并且在图6中箭头的方向上的横截面，其图示图6中所示的旋转总成的某些组件；图8为根据本公开的一个非限制性实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被构造成与离心铸造装置的旋转总成操作性关联的模具，所述模具包括：至少一个型腔，其具有输入端口，所述输入端口被构造成在通过所述旋转总成的旋转产生的离心力的大致方向上接收熔融材料；伸长的浇口，其与所述型腔的所述输入端口连通；以及其中所述型腔被构造成生产能够细分成多个子组件的铸造组件。

【技术特征摘要】
2013.03.11 US 13/792,929;2014.01.31 US 14/169,6651.一种被构造成与离心铸造装置的旋转总成操作性关联的模具，所述模具包括：至少一个型腔，其具有输入端口，所述输入端口被构造成在通过所述旋转总成的旋转产生的离心力的大致方向上接收熔融材料；伸长的浇口，其与所述型腔的所述输入端口连通；以及其中所述型腔被构造成生产能够细分成多个子组件的铸造组件。2.根据权利要求1所述的模具，其中每个子组件具有在2至10的范围中的宽高比。3.根据权利要求1所述的模具，其进一步包括所述伸长的浇口，所述伸长的浇口包括被定位成邻近所述型腔的所述输入端口的至少一个锥形部分。4.根据权利要求3所述的模具，其中所述锥形部分定义在大于0度至90度的范围中的锥角。5.一种被构造成与离心铸造装置的旋转总成操作性关联的模具，所述模具包括：至少两个型腔，其中每个型腔具有输入端口，所述输入端口被构造成在通过所述旋转总成的旋转产生的离心力的大致方向上接收熔融材料；以及共同浇口，其与所述型腔的两个输入端口连通。6.根据权利要求5所述的模具，其进一步包括所述共同浇口，所述共同浇口包括至少一个锥形部分，所述至少一个锥形部分被定位成邻近共享所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·W·福尔茨四世，若尔·A·马丁内斯艾尔斯，阿龙·L·福斯迪克，
申请(专利权)人：冶联科技地产有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US