压实支撑微粒的方法技术

用于在陶瓷壳模和易耗模型周围压实支撑微粒介质的方法设备，其中模具或模型被装在容器中，并且容器中填充有支撑微粒介质。将容器设置为当其倾斜时发生转动和振动。转动和倾斜的组合使的模具或模型处的空穴不断有条理地重新定向，使得空穴中的支撑微粒的自由表面移动超过其动态休止角，并且在振动和不断改变空穴相对于重力矢量的取向的组合作用下流入这些空穴内。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于在容器内的铸造模具或易耗模型周围压实支撑微 粒的方法和设备。
技术介绍
金属的铸造方法是公知的，其中陶瓷壳模在铸造过程中被容器内压实的支撑微粒(诸如散沙)在外部围绕并支撑。美国专利5069271 和其它专利描述了这种铸造方法。其它的铸造方法是公知的，其中在 所谓的消失模铸造过程中，待铸造物品的泡沫模型被涂敷耐熔涂层并 且被容器内压实的支撑微粒(诸如沙)在外部围绕并支撑。美国专利 4085790、 4616689和4874029描述了这种消失模铸造方法。在浇铸箱(容器)内在陶瓷壳模或泡沫模型的外部周围压实支撑 微粒是高要求的工序。首先，必须将支撑微粒(诸如散沙)流化，并 且将其传递到在壳模或泡沬模型外部周围的深陷的空穴内。为了推进 自由流动，必须消除微粒的桥接。接着必须固结微粒，以对陶瓷壳模 或泡沫模型提供结构支撑，取决于壳模的壁厚以及具有耐熔涂层的泡 沫模型的表面特性，所述支撑可以是非常脆弱的。过去已经采用了浇铸箱的简单振动在模具或模型所有外部部分的 上方固结支撑微粒。浇铸箱的振动必须足够精确，以产生位移和随后 支撑微粒的固结，但是振动又不能太剧烈而扭曲或损坏易碎的模具或 模型(另一个相抵触的要求)。为了方便填充位于壳模或具有耐熔涂层的泡沫模型外部的长而窄 的槽形空穴，己经将壳模或泡沬模型定位成使得这些槽形空穴是垂直的或者接近垂直。当这是不可能的时，大多数压实过程通过控制浇铸 箱的填充速度来应对该问题。由于仅支撑微粒的少许自由表面的顶部 很容易流动，这种方法要求将微粒介质填充到难以填充的水平槽形空 穴的高度并且暂停填充过程，直到流化微粒有机会到达槽形空穴的端 部。然后继续浇铸箱的填充，直到到达下一个难以填充的空穴。依靠 这项技术要求精准的振动和微粒添加、配置以及精确的填充高度控制。这种方法的另一个问题在于对于部分压縮过程而言，壳模或泡沫模型的顶部从上方被支撑，而底部部分地埋在振动支撑微粒介质中并与铸造箱一起移动。产生的模具或模型的弯曲能够导致模具或模型 扭曲以及模具壁断裂或模型涂层裂开。美国专利6457510描述了克服上述问题的尝试，其涉及使四个 振动器同步并改变它们的转动方向和相对于彼此的偏心相位角，使得 能够通过改变浇铸箱的摇动来促使支撑微粒侧向行进。然而，该工序 需要特殊的、与通道形状的空穴的形状相适应的振动矢量改变方法。 而且，受控的摇动限定在与四个振动器的轴垂直的一个平面内。最后， 当试图使支撑微粒流化时，该授权专利的压实方法以及所有其它压实 方法一直在对抗重力。
技术实现思路
本专利技术提供用于在容器内的铸造模具或易耗模型周围压实支撑微 粒介质的方法和设备，其中以下述方式使用相对于重力矢量的容器振 动、容器转动和容器倾斜的系统步骤的组合来改变模具或模型取向， 即促使支撑微粒介质填充模具或模型壁处的简单的和复杂的空穴。 支撑微粒介质被促使流入到空穴内，在该方法过程中，微粒通过相对 于模具或模型可变的重力和振动矢量聚集并固结在这些空穴处。本专利技术的一个实施例涉及使容器连续振动、连续转动以及连续倾斜，以改变模具或模型相对于重力矢量的取向。本专利技术的另一实;^f列涉及在在容器周围压实微粒介质的过程中以倾斜角度渐增方式来使容 器倾斜。容器可以连续地、或者在每次倾斜角度增加时间歇地受到转 动和振动。本专利技术的又一实施例涉及在容器相对于重力矢量倾斜在固定的倾斜角度时，使容器受到振动和转动。能够实施本专利技术来绕重力铸造模具或模型以及反重力铸造模具或 模型来压实支撑微粒介质。在本专利技术的示例性方法实施例中，模具或易耗模型放置在箱体中， 箱体中填满支撑微粒介质。箱体设定为绕第一轴线连续振动和转动，而容器相对于重力矢量绕第二轴线连续地或固定地倾斜。相对于重力 矢量的容器振动、转动和倾斜的组合导致由模具或模型壁的特殊构造 形成的槽、腔室、缝和其它空穴被重复并有条理地重新定位，使得空 穴中的支撑微粒的自由表面移动超过其动态休止角，并且通过空穴的 振动以及连续改变取向的组合作用流入这些空穴内。这种箱体动作的 系统重复最终将由模具或模型壁形成的空穴内填满压实的支撑微粒介 质。当转动过程中空穴的取向循环成空穴的开口朝向下时，通过使固 结的微粒介质阻塞空穴的开口，防止了支撑微粒离开空穴。能够可选 地将盖体放置在容器内的微粒介质的朝向上的表面上，以增大实施该 压实方法过程中容器能够倾斜到的角度。在本专利技术的示例性设备实施例中，容器设置在可转动的固定设备 上，并且提供了第一马达，用于转动该固定设备，以使容器绕其第一 轴线转动。固定设备设置在可倾斜的框架上，并且提供了第二马达， 用于使框架倾斜，以使容器相对于重力矢量绕第二轴线倾斜。 一个或 多个振动器设置在支撑框架的台上、框架本身上、固定设备本身上和/ 或容器本身上。提供了支撑微粒源，以便在模具或模型容纳在容器中 之后，将容器填满微粒。本专利技术的压实方法和设备的优点在于它们是最小限度地部芬特殊的，并且不需要复杂的微粒供给配置。而且，本专利技术的压实方法和 设备可用于在重力铸造模具或易耗模型以及反重力铸造模具或易耗模 型周围压实支撑微粒介质。通过下面参照附图所作的详细描述，这些优点以及其它优点将更 加清楚。附图说明图1是在外部模具壁处具有空穴的陶瓷壳模的纵向剖视图。图1A是穿过包含假定的圆柱形模具的铸造箱的剖视图，该模具上在外侧模具壁中具有复杂的细长槽形环状空穴，这些空穴从冒口朝箱 壁发散开。所述箱体内充有诸如沙子的支撑微粒。图1B是放大视图，显示了支撑微粒的静态休止角所允许的支撑介 质渗透到槽形空穴内。图2显示图1中的箱体发生倾斜以促进微粒介质流入到槽形空穴 内，其中倾斜程度通过支撑微粒介质溢出箱体边缘来限定。以附图标 记1和4标记的槽形空穴被完全充满。余下的槽形空穴通过箱体的小 幅度倾斜仅被部分地填充。图3显示了配合有浮置盖体的图1中的箱体，盖体由比介质的容 积密度大的材料制成。所述盖体利用重力约束微粒介质，并且防止发 生在以较大角度倾斜时介质溢出(没有盖体时很可能发生溢出)。在 充分振动条件下，较大角度的倾斜实现了槽形空穴1至4的填充，以 及支撑微粒在这些空穴内的固结。图4显示了已经绕箱体的纵向轴线L缓慢转过180。后的图1中的 箱体。槽形空穴1至4已经完全填满。介质更深地进入到开口朝向下 的槽形空穴5和8内。图5显示了绕轴线L转动若干循环后的相同箱体。槽形空穴1至 5完全填满压实的介质。在该倾斜角度下，无论压实过程连续多长时间， 余下的槽都不会被进一步填充。图6是穿过具有位于支撑微粒介质中的发动机缸体的消失模的^造箱的剖视图。图示的发动机缸体具有连通到模具外表面的内部油通 道(由槽形成)。图示的模具倾斜到45。。图7A是配合有圆形凸缘和圆形加强肋的正方形截面消失模铸造箱的纵向剖视图。该箱体包含与连接到冒口的一对发动机气缸盖对应 的消失模。该箱体内填充有支撑介质。在箱体倾斜之前，具有用于浇 注杯的开口的正方形盖体示出为放置在介质的表面上。来自盖体重量 的沿着箱体轴线的力矢量示出为大于来自于休止角上方的介质楔体的 相对的矢量。图7B是图7A的铸造箱的平面图。图8A是用于转动具有图6的发动机缸体的铸造箱的压实设备的正 视图，其中部分以剖视图示出，同时该设备在选定的倾斜角度之间倾斜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在模具或模型周围压实微粒介质的方法，该方法包括：将模具或模型布置在容器中的微粒介质中，并且使所述容器遭受振动、转动和倾斜的组合，从而促使所述微粒介质填充模具或模型壁上的空穴。

【技术特征摘要】
US 2007-1-10 11/651,9351.一种在模具或模型周围压实微粒介质的方法，该方法包括将模具或模型布置在容器中的微粒介质中，并且使所述容器遭受振动、转动和倾斜的组合，从而促使所述微粒介质填充模具或模型壁上的空穴。2. 根据权利要求1所述的方法， 以及绕第二轴线使所述容器倾斜。3. 根据权利要求2所述的方法,动。4. 根据权利要求2所述的方法,第一轴线。包括绕第一轴线转动所述容器其中，所述容器绕其纵向轴线转其中所述第二轴线垂直于所述5. 根据权利要求1所述的方法，包括连续振动所述容器、连续 转动所述容器以及连续使所述容器倾斜，以改变模具或模型相对于重 力矢量的取向。6. 根据权利要求5所述的方法，其中转动包括在沿第一方向的 一次旋转中摆动一次或多次，随后沿相反方向转动。7. 根据权利要求l所述的方法，包括在所述微粒介质的压实期 间，以倾斜角度增加的方式使所述容器倾斜。8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述容器在所述倾斜角度 增加的每一次遭受转动和振动。9. 根据权利要求1所述的方法，包括在所述容器以固定的倾斜角度倾斜的同时，使所述容器遭受转动和振动。10. 根据权利要求1所述的方法，其中转动和倾斜的组合导致 由所述模具或模型的外壁形成的空穴连续并重复地重新取向，使得所 述空穴中的所述微粒介质的自由表面移动超过其动态休止角，由此通 过所述振动以及相对于所述重力矢量的所述空穴的不断改变的取向的 组合作用，引起所述微粒介质流入这些空穴内。11. 根据权利要求IO所述的方法，其中转动和倾斜的所述组合 将所述空穴的开口定位成向下朝向。12. 根据权利要求ll所述的方法，其中箱体中固结的微粒介质 阻塞向下朝向的开口，以防止所述空穴中的微粒介质从所述空穴中离 开。13. 根据权利要求IO所述的方法，其中转动和倾斜的所述组合 再次将所述空穴的开口重定位成向上朝向，使得所述微粒介质再次流 入这些空穴内。14. 根据权利要求IO所述的方法，其中 一旦所述空穴完全填满 微粒介质，则在所述空穴的开口向上面向并且所述空穴向下倾斜的同 时通过振动和重力的组合作用实现所述微粒介质的固结。15. 根据权利要求IO所述的方法，包括在压实所述微粒介质之后 使所述容器返回到竖直取向的最后步骤。16. 根据权利要求15所述的方法，包括在所述箱体返回到所述 竖直取向后，通过振动或手动平整来平整所述微粒介质。17. 根据权利要求IO所述的方法，包括在所述箱体中的所述微粒介质的所述自由表面上放置盖体，所述盖体包含密度大于所述微粒介 质的容积密度的材料。18. 根据权利要求17所述的方法，其中当所述箱体倾斜超过所 述微粒介质的所述休止角时，不受约束的盖体阻止所述微粒介质从所 述箱体溢出。19. 根据权利要求18所述的方法，包括使所述容器相对于其最 初的竖直位置倾斜50。。20. 根据权利要求n所述的方法，包括相对于所述箱体至少部分地密封所述盖体，使得在所述容器中可形成比周围环境低的压力。21. 根据权利要求20所述的方法，包括在压实期间，借助穿过所述盖体的压力差来移动所述盖体，使得所述盖体在...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿蒂拉P法卡斯，加里W肖尔，约翰A雷德姆斯克，大卫比恩，
申请(专利权)人：金属铸造技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]