竖直热处理系统技术方案

一种用于形成金属铸件并对金属铸件进行热处理的系统和方法设置有邻近浇注站并在浇注站的下游定位的竖直热处理单元，一系列模具在浇注站充满熔融金属以形成铸件。竖直热处理单元包括竖直定向的炉室，其中铸件接收在该炉室中，并且该炉室具有减小的占地面积以减小竖直热处理单元所需的制造地面空间，并且使得竖直热处理单元能够非常靠近浇注站定位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】竖直热处理系统相关申请的交叉引用本专利申请根据管理临时专利申请的法规和条例，具体是USC§119 ( e ) ( 1)以及37CFR§1.78 (a)(4)和(a)(5)要求享有 于2007年3月29日提交的美国临时专利申请No. 60/908,743和2007 年3月30日提交的美国临时专利申请No. 60/909,048的提交日期的权 益。这两个临时专利申请的说明书和附图特别地在此通过引用全部并 入。
技术介绍
传统上，在用于形成金属铸件的常规工艺中，模具(例如具有在 其中限定期望的铸件的外部特征的内部室的金属模或砂模)被填满熔 融金属。限定铸件内部特征的砂芯接纳和/或定位在模具内，以便当熔 融金属围绕砂芯凝固时形成铸件的内部细部。铸件的熔融金属已经凝 固之后，铸件一般被移到处理炉内以便对铸件进行热处理、从砂芯和/ 或模具移除砂并且根据需要进行其它处理。热处理工艺调节铸件的金 属或金属合金，以获得给定应用期望的物理特性。图1A示出了一种类型的常规热处理装置，其中一系列铸件可被 放置在筐内并沿辊道炉床或类似输送机构穿过热处理装置的一个或多 个加热室。当铸件穿过热处理装置的室时，铸件被加热到固溶热处理 (solution heat process )温度。另外，当铸件沿热处理炉的室运动时， 铸件的砂芯或模具也可在它们的结合剂材料燃烧时破碎，使得铸件可 被去芯，且它们的模具破碎并被移除，且砂掉落到辊道炉床下面以便 收集。在铸件已经被进行热处理之后，它们可被从热处理单元或炉移 除，并且被引向淬火站或淬火槽。但是，在将铸件从浇注站转移到热处理站的过程中，且尤其是如果允许铸件停留任何可估计量的时间时，铸件可能被暴露到铸造厂或 金属处理厂的周围环境中。结果，铸件往往从熔融或半熔融温度迅速 冷却。尽管铸件一定程度的冷却是必要的以允许铸件凝固，但是铸件 的温度降得越多且铸件保持在铸件的工艺临界温度(此处也称为工艺 控制温度，，)以下的时间越长，将铸件加热达到期望的热处理温度并对铸件进行热处理需要的时间就越多。例如，如图1B所示，发现，对 于某些类型的金属，对于铸件降低到其工艺控制温度以下的每分钟的 时间，需要至少约四分钟或更多的额外的热处理时间来获得铸件中期 望的固溶热处理结果。因此，即使降低到铸件金属的工艺控制温度以 下少至IO分钟，也可能需要至少约40分钟的额外热处理时间来达到 期望的物理性能。因此，结果，铸件一般被热处理2-6小时，在某些 情况下更长，以确保在一批或一系列的全部铸件中达到期望的热处理 效果。这导致能量的利用更多，并且因此热处理成本越高。因此，可看到，需要能解决前述问题以及本领域中其它相关和不 相关问题的对铸件进行热处理的系统和方法。
技术实现思路
简要地描述，本专利技术总体包括用于以高速率和效率实现对由金属 和/或金属合金形成的铸件进行浇注、成形、热处理和进一步处理的系 统。铸件在浇注站形成，在浇注站，熔融金属(例如铝、铁或金属合 金)被浇注到模具或模子内(例如永久性金属模具、半永久性模具或 砂模)。之后，模具被从浇注或铸造位置移动到转送位置，在这里，铸 件可被从其模具移出或直接转移到根据本专利技术的竖直热处理单元。转 送机构通常包括机械臂、升降架、吊运装置或提升装置、推动机、输 送机或类似的输送机构。也可使用相同机构从铸件的模具移出铸件， 并将铸件转移到竖直热处理单元。在从浇注站到竖直热处理单元的该 转移过程中，通常允许铸件的熔融金属冷却到足以形成铸件的程度， 同时通常对铸件进行监控并根据需要施加热，以维持铸件在其金属的 工艺控制温度或工艺控制温度之上。7根据本专利技术的竖直热处理单元包括具有减小的占地面积的竖直对 齐热处理或室单元，使得其通常可被设置成邻近或非常靠近用于一 个或多个浇注站的加载圆盘传送带，该圆盘传送带可定位成邻近其相 关的浇注站。铸件还可以被从其浇注站接收在转送线或单轨上，并且 随后被直接地转送到竖直热处理单元或转送到用于每个竖直热处理单 元的加载圆盘传送带。每个竖直热处理单元或室单元通常可包括具有 热源(例如鼓风机、风扇、辐射加热器、红外、感应、对流、传导或 其它类型的加热元件)的竖直延伸的炉室。炉室的顶面和壁通常进一 步包括辐射材料，当铸件运动通过炉室时，辐射材料射出热或将热朝 铸件和/或其中具有铸件的模具引导。铸件被接收并保持在其室单元或 竖直热处理系统的时间和温度足以根据需要对铸件进行热处理，以便 达到其期望的机械性能。热源可进一步包括各种加热系统，包括传导、对流和其它源。在一个实施方式中，热源可包括高速强制空气加热源，其以约2500-4000 、 最高达约40000英尺/分钟的速度流在距离铸件约21-26英寸或更短并 且短至2-10英寸距离的位置处引导热空气或其它流体介质的湍流的 高速流。热空气流的速度和施加器喷嘴距离铸件及其模具的距离一般 可根据使用的喷嘴的直径和构型(即使用的一系列间隔开的大、中等 或小直径的圆形喷嘴、槽式喷嘴或其它构型)以及当铸件被输送通过 竖直热处理单元的炉室时喷嘴相对于铸件中心线的方位/位置来确定， 其可根据铸件的尺寸以及火焰的体积和速度来调节。空气流进一步一 般处于足以促进铸件的热处理的温度，并且另外地，当铸件移动通过 其竖直热处理单元时可有助于模具破碎和芯移除。竖直热处理单元可进一步包括输送机构例如旋转圆盘传送带，其 向上延伸通过炉室，并包括一系列平台、托盘或架， 一系列铸件，即 1-4个或更多个铸件可接收在其上。铸件通常保留在其模具内，但是 铸件也可以在被引入到竖直热处理单元内之前从其模具先移出。铸件 通常通过操纵装置输送到炉室内，操纵装置可包括升降架、叉车或类 似机构，或者可包括相关的加载圆盘传送带的搬运机器人。当铸件被上移动一步以接收铸件，并且然后向下移动两步以便确保新来的(较 冷的)铸件和离开的(完全加热的)铸件之间的期望分离尽可能得大。 竖直热处理单元可进一步包括有助于从铸件的模具移出和回收砂的部 件，砂通常被收集和回收以便重新使用。可选择地，铸件可在龙门架或升降机式输送机构上被接收在竖直 热处理单元内，并且被放入栅格单元的一个或多个隔室或室内以便热 处理。每个隔室沿其侧壁被隔热，以防止铸件之间穿过侧壁传热，而 隔室的底面和顶面可具有槽或开口 ，以使从铸件的砂芯和/或模具移除 的砂能够穿过其以用于在竖直热处理单元的底部收集。在另一可选实 施方式中，竖直热处理单元可包括竖直堆叠布置的一系列输送机，其 中热源(例如高速流体介质喷嘴)沿其安装以用于朝铸件引导加热的 流体流。因此，本专利技术的竖直热处理单元提供了在铸造厂内明显较小的占 地面积，这使竖直热处理单元能够被放置得尽可能非常靠近浇注站。 本专利技术的竖直热处理单元另外可利用现有的机器人转送机构、提升装 置或升降架以用于基本直接地从浇注站或从加栽圆盘传送带接收铸 件，且铸件暴露到金属处理工厂的周围环境的时间因此被基本减到最 小。因而，当铸件被从浇注站转送到本专利技术的竖直热处理单元时，铸 件可维持在其工艺控制温度或工艺控制温度之上。此外，当铸件被从 其浇注站移出并转送到其竖直热处理单元时，铸件可进一步被监控， 并且根据需要例如通过额外的加热源(例如红外线灯、加热的流体流、 感应加热器和/或其它热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成金属铸件并对金属铸件进行热处理的系统，所述系统包括：　浇注站，其用于将熔融金属浇注到模具内以形成铸件；以及　竖直热处理单元，其定位在所述浇注站的下游；其中，所述竖直热处理单元包括：　炉，其按大致竖直延伸的布置定 向，以便使由所述竖直热处理单元占据的面积减小，并且限定了铸件可被接收在里面的直立的炉室；以及　一系列热源，其沿所述炉室定位，以用于将加热的流体流施加到所述炉室内，以将铸件输送到所述竖直热处理单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-3-29 60/908,743;US 2007-3-30 60/909,0481.一种用于形成金属铸件并对金属铸件进行热处理的系统，所述系统包括浇注站，其用于将熔融金属浇注到模具内以形成铸件；以及竖直热处理单元，其定位在所述浇注站的下游；其中，所述竖直热处理单元包括炉，其按大致竖直延伸的布置定向，以便使由所述竖直热处理单元占据的面积减小，并且限定了铸件可被接收在里面的直立的炉室；以及一系列热源，其沿所述炉室定位，以用于将加热的流体流施加到所述炉室内，以将铸件输送到所述竖直热处理单元。2. 如权利要求l所述的系统，进一步包括输送机构，所述输送机 构可在所述浇注站到所述竖直热处理单元之间运动，以将铸件输送到 所述竖直热处理单元。3. 如权利要求l所述的系统，其中，所述竖直热处理单元进一步 包括定位在所述炉室内的可竖直运动的输送机，以用于使铸件沿竖直 延伸的热处理路径运动通过所述炉。4. 如权利要求l所述的系统，其中，所述竖直热处理单元的所述 炉室进一步包括以堆叠序列沿所述炉室设置的一 系列隔室，并且铸件 被加载到所述一系列隔室内以进行热处理，并且其中，所述热源沿所 述隔室的底面部分和顶面部分设置。5. 如权利要求4所述的系统，其进一步包括加载器，所述加载器 安装在所述炉室内，并适合于将铸件移动到所述隔室内和移出所述隔 室。6. 如权利要求4所述的系统，其中，每个隔室包括外部门，并且 其中，所述竖直热处理单元进一步包括外部安装的加载器，以用于将 铸件加栽到所述隔室中的每一个内并将铸件从所述隔室中的每一个移 出。7. 如权利要求l所述的系统，其进一步包括输送机和至少一个热源，所述输送机沿所述浇注站和所述竖直热处理单元之间的行进路径延伸，所述至少一个热源沿所述行进路径定位，以用于当铸件被从所述浇注站转移到所述竖直热处理单元时将热施加到铸件。8. 如权利要求1所述的系统，其中，所述热源包括传导加热器、对流加热器、辐射加热器、红外加热器或燃料燃烧鼓风机。9. 如权利要求l所述的系统，其中，所述热源包括围绕所述炉室设置的多个喷嘴，以用于将加热的流体介质施加到铸件以对铸件进行热处理。10. 如权利要求9所述的系统，其中，所述喷嘴定位在距离穿过所述炉室的铸件的中心线约5-7英寸处。11. 如权利要求9所述的系统，其中，所述喷嘴中的至少一个包括槽式喷嘴，所述槽式喷嘴具有基本沿其长度延伸的槽开口。12. 如权利要求9所述的系统，其中，所述喷嘴中的至少一个包括通风系统，所述通风系统具有沿其间隔开的系列喷嘴开口 。13. —种用于形成铸件的系统，其包括至少一个浇注站，熔融金属材料在所述至少一个浇注站中被引入到一系列模具内；多个热处理室，安装在所述至少一个浇注站的下游，并且邻近所述至少一个浇注站；其中，所述热处理室中的每一个包括竖直定向的炉、多个热源，以及保持装置，所述竖直定向的炉具有减小的占地面积，以使所述热处理室被定位成靠近所述至少一个浇注站，所述多个热源将加热的高速流体流施加到铸件，而所述保持装置用于将铸件保持在所述炉内并使其处于适当位置，以优化加热的高速流体流到铸件的施加；输送系统，沿邻近所述至少一个浇注站和所述热处理室中的至少一个的路径延伸，以用...

【专利技术属性】
技术研发人员：SP克拉夫顿，PM克拉夫顿，I弗伦奇，V诺布洛克，
申请(专利权)人：联合工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]