反重力铸造方法及其设备技术

差压、反重力铸造熔融金属的方法，包括：施加差压，以驱动熔融金属通过缩减尺寸的入口通道从在其下的熔融金属池进入铸型中的铸型腔；当铸型腔充满熔融金属后从熔池撤出铸型；通过差压和熔融金属表面张力的联合保持作用将熔融金属保持在铸型中，直到熔融金属在已撤出铸型的缩减尺寸的入口通道中凝固，或者直到铸型可翻转。在金属于入口通道内凝固后或铸型翻转后，可解除差压，以使熔融金属在常压下凝固。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属铸造工艺及其设备领域，涉及在透气铸型中熔融金属的反重力铸造方法及其设备，特别涉及通过减少在铸型用熔融金属充满后须施加差压的时间以及熔融金属在铸型中凝固时间从而缩短熔融金属反重力铸造周期。本申请是1988年8月22日申请的、申请号为234，583的部分连续申请案。堪得雷(Chandley)在1978年9月12日公布的美国专利(4，112，997中阐明了在透气壳型中熔融金属的反重力铸造，在该铸型中，冒口通道下底浸入熔融金属池，通过铸型的透气壁将许多铸型腔抽成负压，以便驱动熔融金属通过在第一内浇口内的起稳定和过滤作用的筛子向上流动，从而用溶融充满每一个铸型腔。当每一铸型腔用熔融金属充满并且大多数铸件凝固后，在铸型腔仍保持着负压的情况下，将铸型从熔融金属池中移开。在铸型从熔融金属池移开时，在冒口通道内和在处于起稳定和过滤作用的筛子和冒口通道之间的内浇口部内的熔融金属，在铸型腔内的熔融金属完全凝固之前，受重力诱导流出的作用而从铸型中排出。在铸型腔和在处于起稳定和过滤作用的筛子和铸型腔之间的内浇口部分的熔融金属，受到施加于铸型腔的负压以及起稳定和过滤作用筛子对熔融金属的稳定化作用而不流出。在铸型腔和处于筛子和铸型腔间的内浇口部分至少形成金属凝固表层以后，施加于铸型的减压才解除。然而，由于在熔融金属流动方向起稳定和过滤作用的筛子的尺寸小，施加于铸型腔的负压必须保持一较长的时间，例如200秒，直到在铸型腔内和在处于筛子和铸型腔之间的内浇口部分形成凝固表层为止。这就会延长铸造周期，并且降低凝固铸件的生产率。此外，适用于铸造高熔点金属(例如熔点高于2950°F的金属)的使稳定并过滤的筛子是昂贵的，并且增加这样生产的铸件的成本。堪得雷等人在1986年5月20日公布的美国专利4，589，466中阐明熔融金属的反重力铸造，其中，透气铸型包括一根可成波形的充注管，该充注管密封地连接到冒口通道的底端，并且适宜于在铸造时浸入处于其下的熔融金属池中，以便将许多在铸型中的铸型腔充满。一旦铸型腔由反重力铸造法用来自下边的铸造熔融金属池的熔融金属充满时，该充注管在浸于熔融金属池中的情况下弯成卷曲而封闭，以防止随后在从熔融金属池除去充注管时熔融金属流出。熔融金属在卷曲部分上部的充注管中、在铸型腔中、在中间冒口通道和通到每一铸型腔的内浇口中保持并凝固。在铸造高熔点金属中，使用可成波形的充注管时，其可靠性是不令人满意的，因为热金属偶然会熔穿该充注管，甚至当它包上陶瓷层时也会被熔穿，此外，该卷曲的充注管不可再用。西尔威斯特(Sylvester)在1982年5月8日公布的美国专利3，032，841的一个实施例中阐明一个内浇口结构，通过该内浇口溶融金属以反重力方式供应，以便充满许多透气铸型。在下垂充注管和铸型腔之间的内浇口结构中配置了塞孔阀，并且在铸型腔被充满后该阀在内浇口结构中能移动到关闭位置，以防止熔融金属流出。当塞子移到关闭位置，可使在阀上边的内浇口通道内的溶融金属至少部分凝固，以便实质上关团该内浇口通道。随后，铸型和内浇口结构作为一个单元与充注管分开，于是，铸型接着从内浇口结构分开。该专利指出，在缩减的(部分关闭的)内浇口通道内，熔融金属的粘度和表面张力，如果有的话，可防止熔融金属从其中流出，甚至当在内浇口通道上下的金属仍处于溶融状态下也能防止。本专利技术目的之一是提供一个在大大缩短的周期内、通过差压和反重力法铸造熔融金属的方法和设备，该铸造是以差压反重力充注铸型，该铸型具有铸型腔和缩减的熔融金属入口构件，该构件是当铸型下部浸入其下的熔融金属池中时向该铸型腔供给熔融金属用的;当入口通道构件中仍保持熔融金属时将该铸型从熔池中撤回，该入口通道构件的尺寸是缩减的方式，使得其能与铸型内在熔融金属上保持的差压共同作用，从而在入口通道构件内的金属凝固之前，或者在铸型颠倒过来之前，实际上防止熔融金属从铸型流出来。本专利技术另一目的是提供一个用很短周期进行差压、反重力法铸造熔融金属的方法和设备，该铸造是以差压、反重力法充注铸型，该铸型具有浸入其下熔融金属池的底部充注通道;当在铸型中的熔融金属仍是液态并未凝固，并且通过减压和在缩减的入口通道构件中施加于熔融金属的熔融金属表面张力保持作用的联合作用，使在熔融金属仍保持在充注通道上的铸型内的缩减入口通道构件中时，从金属融池撤回该铸型，并且从充注通道排出熔融金属。本专利技术另一目的是提供差压，反重力铸造熔融金属的方法和设备，其中在铸型上使用底部充注管，该充泫管能在铸型腔充满后排出熔融金属，从而减少用于浇口的金属量，并且该充注管在铸型腔被熔融金属充满后能除去，以供在随后铸型的铸造中重新使用。本专利技术考虑了熔融金属反重力铸造的方法，该方法包括作成具有铸型腔和熔融金属入口通道构件的铸型，熔融金属入口通道构件将铸型和适于浸入处于其下的熔融金属池中的铸型下部连通;相对移动铸型和熔融金属池，以便将铸型下部浸入该熔融金属池中;和在铸型和熔融金属池之间施加差压，使熔融金属通过入口通道构件向上抽吸进入铸型，使熔融金属充满铸型腔。在铸型腔充满后，将铸型和该熔融金属池相对移动，以便将铸型下部从该池中取出。在从该熔融金属池中取出铸型期间，在铸型内熔融金属上保持着负差压，并且熔融金属保留在入口通道构件中，该入口通道构件的尺寸被足够地缩减到它和在其上保持的差压共同协调作用，以致在铸型下部从熔融金属池中取出之后以及在缩窄的入口通道构件内的熔融金属凝固之前，能够实际上防止熔融金属从入口通道构件和其上的铸型腔中流出。在本专利技术的一个实施例中，在铸型从熔池中取出不久和在入口通道构件上面的铸型腔中的熔融金属凝固之前，该熔融金属在缩减的入口通道构件中凝固。由于借助于差压使空气通过透气铸型壁所提供的冷却作用的结果，在入口通道内的熔融金属很快发生凝固，当金属在缩减的入口通道构件中凝固以后，差压才解除。在本专利技术另一实施例中，在铸型下部从熔池中取出之后，同时防止熔融金属从铸型中流出时，将铸型倒转过来。在铸型倒转过来时，差压被解除，以便使在入口通道构件和倒转铸型的铸型腔中的熔融金属在常压下凝固。在本专利技术另一实施例中，当铸型从熔池中取出，同时用前面所述方法防止熔融金属从入口通道构件和铸型腔中流出，在缩减的入口通道构件下的铸型充注通道中的熔融金属被排出。在铸型从熔池中取出后，熔融金属保持在缩减的入口通道之中及其上面的铸型腔之中，这是由于当铸型从熔融金属池中取出时，在铸型内的熔融金属上保持着差压;在熔融金属上保持的给定差压下，在缩减的入口通道的构件中建立一种熔融金属表面张力保持作用。所需熔融金属表面张力保持作用是通过选择适当尺寸的入口通道构件和在入口通道构件中接触熔融金属的铸型材料的表面张力特性而建立起来的。该缩减的入口通道构件可以包含在底部铸型充注通道和铸型腔之间的在铸型内并排布置的许多入口通道，并且该入口通道是缩减尺寸的，以便建立上述的熔融金属表面张力保持作用。在相同的一端也可作用单个的缩减尺寸的入口缝隙。在本专利技术方法另一实施例中，或者在铸型倒转之前或者在其后，当充注通道中的熔融金属被排出后，将该充注通道从铸型中除去。本专利技术还设计一种反重力铸造设备，该设备具有如下装置铸型腔和连通铸型腔和适于浸入其下熔池中的铸型下部的缩减和入口构件;供相对移动铸型和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反重力充铸熔融金属的方法，包括如下步骤：（ａ）构成铸型（１００；２２０），该铸型具有铸型腔（１１０；２２４）和连通铸型腔（１１０；２２４）和适于浸入其下的熔融金属池（６０）中的铸型下部的缩减尺寸的入口通道构件（１４０，１４２；２４２ ）；（ｂ）相对移动铸型（１００；２２０）和熔池（６０），以将所说的铸型下部（１０４；２２３）浸入熔池；（ｃ）于铸型腔（１１０；２２４）和熔池之间施加差压，以便驱动熔融金属（６２）经过入口通道构件（１４０，１４２；２４２）向上进入其上 面的铸型腔，以便用熔融金属充满铸型腔（１１０；２２４）；（ｄ）相对移动铸型（１００；２２０）和熔池（６０），将所说的铸型下部（１０４；２２３）从熔池中撤出，包括在入口通道构件（１４０，１４２；２４２）内的熔融金属上保持差压；（ｅ）在 所说的入口通道构件（１４０，１４２；２４２）中使熔融金属（６２）凝固；其特征在于，该入口通道构件（１４０，１４２；２４２）尺寸的缩减程度，应使之产生一个熔融金属表面张力，并与所述差压共同产生对其内的熔融金属的保持作用，从而当所述铸型下部 从该熔池（６０）中撤出之后、在熔融金属在该入口通道构件（１４０，１４２；２４２）中凝固之前，防止熔融金属（６２）从该入口通道构件（１４０，１４２；２４２）及其上的铸型腔（１１０；２２４）中流出来。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔治D钱德利，
申请(专利权)人：金属铸造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]