帮助从铸件上除去砂型的方法技术

本发明专利技术披露了一种从铸模中形成的铸件上移去铸模的方法，包括：用高能脉冲激励铸模；使铸模破裂；将铸模从铸件上移去；以及热处理铸件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体来说涉及金属铸件的制造，具体的说涉及在砂型组件中制造铸件。
技术介绍
本申请要求在2000年5月10日提交的序列号为60/202741的美国临时申请的优先权。用于形成金属铸件的传统铸造方法一般采用铸模或压模，例如永久的金属压模或砂型，在它的内表面上形成所需铸件例如气缸盖的外部特征。通常将由砂和适当的粘合材料构成的并限定铸件内部特征的砂芯放置在压模中，以进一步限定铸件的特征。砂芯通常用于形成金属铸件内的轮廓和内部特征，在铸造过程完成之后必须从铸件上除去和回收该砂芯的砂料。根据应用，用于砂芯和/或砂型的粘合剂可以包括酚醛树脂粘合剂、酚醛氨基甲酸乙酯“冷藏室(cold box)”粘合剂或其他适合的有机粘合剂。然后在压模或铸模中填充熔融的金属合金，将其冷却至某一所需温度以使合金固化。在合金固化为铸件之后，将铸件移到处理炉或用于进一步加工包括热处理、从砂芯回收砂以及时效。热处理和时效是调整金属合金的步骤，从而它们提供适用于不同应用的各种物理性能。热处理可以包括加工和/或热加工。通常在完成热处理之前从铸件上除去砂型和/或芯。一般利用一种方法或多种方法的结合来从它们的铸件上分离砂型和/或芯。例如可以从铸件上凿掉砂，或者可以通过物理摇动或振动铸件来打碎砂型和铸件内的内砂芯并除去砂。另外，在砂型和铸件经过热处理和/或热除砂炉时，用于砂型和芯的有机的或可热降解的粘合剂一般因为暴露在用于热处理铸件以获得理想金属性能的高温下而被分解或燃烧，从而可以从铸件上除去砂型和芯的砂并回收，留下已完成的经过热处理的铸件。这种铸件热处理的炉系统和方法在US5957188、5829509和US5439045中披露，其内容在此引入作为参考。一旦从铸件上除去砂之后，通常在后继步骤中完成热处理和时效。例如上述专利中的技术受到如下因素的驱动例如竞争、原材料成本的提高、能量、劳动力、废弃物和环保法规。这些因素不断的要求在热处理和从这种金属铸件上除砂的领域内取得继续进步。
技术实现思路
本专利技术包括一种方法和系统，用于改善从砂型中形成的铸件上除去砂型。根据本专利技术的一个实施方案，通过划刻铸模并施加足以使铸模破碎成为碎片的力来从铸件上除去砂型。例如通过因向铸模施加辐射能量或感应能量而在其中被加热的铸件的热膨胀，或者通过施加其他的力和/或能量，而使得铸模破裂。另外，可以将高压流体导向铸模的外壁而进一步帮助铸模的破裂。一旦铸模破裂成为各种碎片，它们通常被从铸件上移去。在已经除去铸模之后，可以对铸件进行热处理，同时砂型的碎片被加热至足以使得其粘合剂材料燃烧的温度，用来将其破坏并从铸模和芯上回收砂。在另一个实施方案中，从铸件上移去铸模的方法包括在铸模外壁内的一个或多个选定位置上放置一处或多处炸药或者有机地或可热降解的材料。在特定时候引爆炸药，从而使得铸模破裂并成为碎片。然后破裂的碎片可以从铸件上移去。另外，可以在包括炸药或者有机或可热降解的或活性材料的铸模上加上划线。划线被有效地放置，与在预定位置的炸药和/或有机或可热降解的材料相结合，在炸药引爆之后，改善铸件上的部分铸模的破裂和移去。在铸模已经被移去之后，开始或继续铸件的热处理。本专利技术的再一个实施方案包括通过高能量脉冲激励铸模而从铸模中形成的铸件上移去铸模的方法。在经过高能量脉冲激励之后，铸模一般会破裂，然后从铸件上移去碎片。高能脉冲一般包括从机械设备、炮、压缩气体和机电设备产生的冲击波、压力波、声波或其结合。另外，可以对铸模施加划线，以帮助铸件上的铸模的破裂和移去。本领域的技术人员可以从以下结合附图的说明书中清楚地了解本专利技术的各种目的、特征和优点。附图说明图1A-1B是砂型的截面图，表示在其上所需位置处形成的划线以及沿着划线所导致的破裂；图2A-2B是砂型和铸件的截面图，表示使用放置在砂型中的划线和炸药，以及在引爆炸药后砂型的破裂和移去；图3表示铸模穿过处理炉内的或与其相邻的能量脉冲腔的截面图，表示用高能脉冲处理铸模组件和铸件；图4A-4B表示对铸模使用加压流体以破坏铸模；图5A-5B表示铸模移动穿过富氧腔来施加氧气流，促进铸模的有机或可热降解的粘合剂的燃烧。具体实施例方式本专利技术包括用于改善铸模中形成的铸件上的砂型的破裂和去除的方法，以将铸模加速暴露于热处理温度，并改善砂型的砂的破裂和回收。可以在将砂型和铸件放入热处理炉或单元内之前、或者在热处理炉或单元内热处理并且在该单元内回收砂的时候，从围绕着铸模的铸件上除去铸模。用于铸件热处理并且至少部分破裂和除去砂型及芯并回收砂的示例性热处理炉系统在US5294994、5565046、5738162以及5957188和2000年7月27日申请的序列号为09/313111的美国申请中披露，其内容在此引入作为参考。通过改善砂型的破裂和从铸件上的去除，铸件更迅速地暴露在热处理炉或腔的热处理环境中。因此当从铸件去除铸模时，需要较少的能量和时间来提高铸件的温度以获得铸件所需的处理和所导致的金属性能。从铸件上移去铸模的方法包括在砂型上划刻。划刻的铸模是典型的“精确砂型”，一般由铸造用砂材料和酚醛树脂、酚醛氨基甲酸乙酯或其他适合的有机粘合剂构成，该粘合剂在暴露于大多数铸件处理的加热处理温度下会降解和/或燃烧，如通常所知道的那样。砂型也可以包括半永久型铸模，由标准的粘合剂和金属例如钢的结合形成。该铸模在粘合剂材料燃烧时沿着在铸模中设置的划线破裂和断裂，以易于从铸模中包含的铸件上移去和去除铸模。划线通常沿着或围绕着每个铸模的侧面和/或顶面和底面的预定位置设置，这些位置通常被选择用来优化铸模的破裂。根据铸模和在铸模中形成的铸件的形状来在这样的预定位置设置划线。“划刻”一词包括在铸模的顶壁、底壁和/或侧壁中利用包括切割刀、研磨设备、和其他类似的自动和/或手动操作的切割或开槽设备在内的任何机械而形成的任何类型的切口、线、划痕、凹陷、槽或其他痕迹。划线一般在铸模的外部形成，但是不限于铸模的外表面，可以理解可以在铸模的内表面进行划线和开槽，这是在外表面划线的补充或替换。每个铸模可以采用各种传统的方法来划线，例如通过在铸模的形成过程中，或者在其形成之后至将铸模和其中的铸件放入热处理炉内的一些时间内，在铸模的外表面和/或内表面上放置的或形成的模铸或划刻的线。还可以在铸模上施加力来改善铸模破碎和断裂成各种碎片，然后这些碎片可以容易地从铸件上移去和脱落下来。这种力可以施加在铸模的内壁，铸模的外壁，或这两者的结合。施加给铸模内壁的力一般来自铸模内的铸件的热膨胀，还可以利用辐射能、感应能量或其结合来加热铸件以进一步改善或加速铸件的膨胀。用于加热铸件的能量源可以包括电磁能量、激光、无线电波、微波或其结合。用于加热铸模和/或铸件的能量源可以包括激光、无线电波、微波、或其他形式的电磁能量和/或其结合。一般来说，这些和其他能量源可以朝着铸模或铸件的外部辐射或被引导至特定区域，用于加热铸模和铸件以导致热膨胀，引起铸模和/或芯的砂破裂或断裂。或者，感应能量涉及将铸件和铸模封闭在诱发铸件中的电流的电磁能量场内，导致金属的加热以及铸模较低程度的加热。一般来说，铸模是较为绝缘的而不是较为导电的，感应能量通常只能在铸模内提供有限程度的加热效果，达不到铸件内产生的热量的程度。当然有其他的铸件加热和膨胀方法，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从铸模中形成的铸件上移去铸模的方法，包括：用高能脉冲激励铸模；使铸模破裂；将铸模从铸件上移去；以及热处理铸件。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特P克拉夫顿，保罗M克拉夫顿，沃尔克R克诺布洛赫，小詹姆斯L刘易斯，伊恩弗伦奇，
申请(专利权)人：联合工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]