一种用于半永久性模具铸造工艺的方法技术

一种使用连接到进料部分的半永久性模具铸造金属的方法包括：在进料部分的浇口中形成冷却剂夹套。冷却剂源连接到冷却剂夹套。将熔融状态的金属注入进料部分，以便重力诱导流入半永久性模具中。浇口的壁厚是预先确定的，其使来自浇口的热传递最小化，从而迫使熔融状态的金属在浇口中比在模具中更慢地冷却。金属在模具中冷却到固态预定时间之后，冷却剂开始从冷却剂源流入冷却剂夹套中，以在打开模具之前冷却浇口中的金属。

A method for semi permanent mold casting process

A method for casting metal using a semi permanent mold attached to a feed section includes forming a coolant jacket in a gate of the feed section. The coolant source is connected to the coolant jacket. The molten metal is injected into the feed section so that gravity is induced into the semi permanent mold. The wall thickness of the gate is predetermined to minimize heat transfer from the gate, forcing molten metal to cool more slowly in the gate than in the mold. After the metal has cooled in the mold to a predetermined solid state time, the coolant begins to flow from the coolant source into the coolant jacket to cool the metal in the gate before opening the mold.

【技术实现步骤摘要】
一种用于半永久性模具铸造工艺的方法引言本公开涉及包括汽车车辆发动机部件的金属铸造部件的模制。通常使用半永久性模具铸造部件，诸如用于汽车车辆发动机的气缸盖，该半永久性模具填充有诸如铝的熔融金属并且重力进给到模具中。半永久性模具(SPM)涉及铸造工艺，其可以由可重复使用的金属模具和砂芯生产铝合金铸件，以在所得铸件内形成内部通道。SPM气缸盖模具由多个水平侧滑动模具部件(3或4)组成，其位于基础模具部件上方。SPM通常布置成两个半部，在将两个半模放在一起之前将砂芯放置到位。在熔融金属注入之后，材料在模具内冷却和收缩，常见收缩高达约7％。为了应对收缩，增加了熔融金属的溢出体积，允许一部分溢出体积从模具中推出，从而生成冒口。在材料冷却最短时间以固化并允许模具打开(通常约240秒)之后，必须通过随后的机加工操作移除冒口的溢出材料并重新熔化以再次使用。由于收缩和冷却所有材料所需的时间，填充模具所需的平均时间约为20至25秒。由于更冷的冒口布置，气缸盖铸件的典型金属成品率约为50％。这样的低成品率限制了铸造线周期时间。与已知的半永久性模具操作相关联的模制成本也受到需要熔化的附加材料的量、在能够打开模具之前允许包括冒口在内的所有材料冷却所需的时间，以及机加工时间和移除冒口材料的成本的影响。因此，虽然目前的半永久性模具工艺实现了它们的预期目的，但是仍需要一种使用半永久性模具模制金属部件的新的改进系统和方法。
技术实现思路
根据若干方面，一种使用连接到浇注部分和进料部分的半永久性模具铸造金属的方法包括：连接浇筑部分与半永久性模具，实现流体连通；将强制冷却的浇口结合到进料部分中；将熔融状态的金属注入进料部分，以便重力诱导流入浇筑部分和半永久性模具中的每一个中；以及金属在模具中冷却到固态预定时间期间，冷却剂开始流入浇口中，以在打开模具之前冷却浇口中的金属。在本公开的另一个方面中，方法包括：在注入步骤之前，将半永久性模具控制在约300摄氏度或更高温度；以及使冷却剂继续流动或继续使用加热器直到形成浇口的模具约为300摄氏度。在本公开的另一个方面中，方法包括：在浇口中设置阻塞点，以预先确定模具的填充时间约为11秒。在本公开的另一个方面中，方法包括：在打开模具之前，使冷却剂继续流动约20秒，以及冷却浇口，因此其在240秒模具打开时间时为固态。在本公开的另一个方面中，方法包括：在冷却剂夹套和浇口的通道之间的壳体中设置浇口中的预定壁厚，通道提供熔融状态的金属的通流，预定壁厚的范围在最小壁厚和最大壁厚之间。在本公开的另一个方面中，方法包括：选择最小壁厚为3mm以防止凝固发生过慢，定义金属在模具中冷却至固态的预定时间为超过240秒。在本公开的另一个方面中，方法包括：选择最大壁厚为6mm以防止凝固发生过快，定义为模具中的金属的凝固发生在进料部分中的金属的凝固之前。在本公开的另一个方面中，方法包括：围绕壳体在浇口中预制冷却剂夹套；以及将冷却剂源连接到冷却剂夹套。在本公开的另一个方面中，方法包括：使冷却剂夹套在浇口和浇注的实长上延伸。在本公开的另一个方面中，方法包括：将冷却剂源连接到冷却剂夹套的输入接头；以及将冷却剂夹套的输出接头固定到冷却剂回流管路以将冷却剂返回到冷却剂源。根据若干方面，一种使用连接到进料部分的半永久性模具铸造金属的方法包括：在进料部分的浇口中形成冷却剂夹套；将冷却剂源连接到冷却剂夹套；将熔融状态的金属注入到进料部分中以流入半永久性模具；预先确定浇口的壁厚以使热传递最小化，从而迫使熔融状态的金属在浇口中比在模具中更慢地冷却；以及金属在模具中冷却到固态预定时间期间，冷却剂开始从冷却剂源流入冷却剂夹套中，以在打开模具之前冷却浇口中的金属。在本公开的另一个方面中，方法包括：结合浇注部分与半永久性模具，实现流体连通，其中浇注部分位于浇口和模具之间。在本公开的另一个方面中，方法包括：选择约240秒作为金属在模具中冷却至固态的预定时间；以及使冷却剂继续流动直到浇口中的金属冷却至约450摄氏度。在本公开的另一个方面中，方法包括：将连续步骤限制在约20秒的时间段内。在本公开的另一个方面中，方法包括：定向进料部分以实现重力诱导流动通过进料部分。在本公开的另一个方面中，方法包括：将浇口设置为可释放地连接到第二半部的第一半部，当彼此连接时，第一半部和第二半部限定用于熔融状态的金属流动的通道。在本公开的另一个方面中，方法包括：在通道中设置阻塞点以控制熔融状态的金属的质量流率并设置约11秒的模具填充时间。根据若干方面，一种使用半永久性模具铸造金属的系统包括接收熔融状态的金属的半永久性模具。浇注部分与模具连通。进料部分与浇注部分连通，进料部分包括浇口。冷却剂夹套结合到浇口中。冷却剂夹套与冷却剂源连通，以在金属在模具中冷却至固态预定时间之后主动冷却浇口中的金属。在本公开的另一个方面中，浇口包括阻塞点，阻塞点的尺寸设定成限制熔融状态的金属的流动，以确保浇口限定金属冷却至固态的最终位置。在本公开的另一个方面中，进料部分还包括：注入槽，其接收预定体积的熔融状态的金属；以及水平定向的流道，其与浇口和浇注部分连通，流道从浇口接收熔融金属，以便转移到浇注部分，金属从浇注部分流入模具。根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体实施例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。附图说明本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。图1是用于铸造铝制气缸盖的已知半永久性模具系统的左前透视图；图2是根据一个示例性实施例的半永久性模具系统的右前透视图；图3是沿图2的截面3截取的横截面正视图；图4是沿图3的截面4截取的横截面侧视图；并且图5是沿图3的截面4截取的横截面侧视图；并且图6是本公开的浇口的局部横截面透视图。具体实施方式以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。参见图1，示出了已知系统10，其使用半永久性模具12，示出半永久性模具12的端部，以生产铸件14，例如用于汽车车辆内燃机(未示出)的铝制汽缸盖。熔融铝材料经由进料部分16重力进给到半永久性模具12。进料部分16限定浇注系统，浇注系统包括作用类似于漏斗的注入槽18，将熔融金属注入注入槽18。材料通过浇口20沿向下方向22向下流出注入槽18，并过渡到大致水平定向的流道24中。材料从流道24流经多个浇注口26进入模具12。当熔融金属填充模具12时，为了迫使一定体积的铸造金属(其可能含有孔隙率)远离成品铸件，熔融金属的溢出产生通常位于模具12上方的冒口28，此处冷却速度最慢，并且因此最有可能出现孔隙率。由于在冷却期间预期的熔融金属收缩，冒口28的尺寸和体积是预定的，以计算待添加到注入槽18和/或浇口的熔融金属的总体积。为了确保重力流动，必须预先确定注入槽18的高度，以将注入槽18定位在冒口28的最大预期高度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用连接到浇筑部分和进料部分的半永久性模具铸造金属的方法，所述方法包括：/n连接所述浇筑部分与所述半永久性模具，实现流体连通；/n将强制冷却的浇口结合到所述进料部分中；/n将熔融状态的金属注入所述进料部分，以便重力诱导流入所述浇筑部分和所述半永久性模具中的每一个中；以及/n所述金属在所述模具中冷却到固态预定时间之后，冷却剂开始流入所述浇口中，以在打开所述模具之前冷却所述浇口中的所述金属。/n

【技术特征摘要】
20180507 US 15/9725031.一种使用连接到浇筑部分和进料部分的半永久性模具铸造金属的方法，所述方法包括：
连接所述浇筑部分与所述半永久性模具，实现流体连通；
将强制冷却的浇口结合到所述进料部分中；
将熔融状态的金属注入所述进料部分，以便重力诱导流入所述浇筑部分和所述半永久性模具中的每一个中；以及
所述金属在所述模具中冷却到固态预定时间之后，冷却剂开始流入所述浇口中，以在打开所述模具之前冷却所述浇口中的所述金属。


2.如权利要求1所述的铸造金属的方法，还包括：
在注入步骤之前，将所述半永久性模具控制在约300摄氏度；以及
使所述冷却剂继续流动直到所述浇口中的所述金属冷却至约450摄氏度。


3.如权利要求1所述的铸造金属的方法，还包括：在所述浇口中设置阻塞点，以预先确定所述模具的填充时间约为11秒。


4.如权利要求1所述的铸造金属的方法，还包括：在打开所述模具之前，使所述冷却剂继续流动约20秒。


5.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·D·盖特什，A·比尔什巴赫，M·E·胡佛，K·W·莱尔曼，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US