[发明专利]铸造金属物件

说明书

相关申请参考

本申请要求联合王国的专利申请号：0721063.6，申请日为2007年10月26日的优选权，其全部的内容在此被整合。

技术领域

本发明涉及用于在模中金属铸造的装置，和在模中铸造物件的方法。

背景技术

铸造金属物件的发明装置和方法的背景技术中可知，在真空感应熔炼单元包括两个水冷腔。初级腔包括熔炼炉，在其中金属在真空下被熔炼。当熔液准备灌注时，陶器壳模(ceramic shell mould)，预先加热到1000℃放置于其后也被真空排气的第二腔中。当两腔中的压力均衡时，腔间的阀门被打开。模被传送到初级腔并灌注熔化的金属。模然后被回收到第二腔，阀门关闭并且第二腔提供抵靠着空气压力。

因此，这种方法需要相对昂贵的设备，包括：具有一对被具有足够大的尺寸以允许模通过的阀门隔开的双腔的真空感应熔炼单元；和用于预加热陶器壳的加热装置。另外，真空感应熔炼单元必须具有真空泵装置，其能够使第二腔非常快的真空以减少陶器壳的温度损失。由于该设备和工艺的高成本，当全球潜在的基于特种钢和镍的铸造制造考虑要求时，双腔系统仅适用于较小的市场分额。

世界上少数的这种真空感应熔炼单元具有大于100公斤的熔炼能力。因为加工能力和操作成本，以及生产巨大的陶器壳困难，其必须在1000℃浇铸，它们的应用只能相应的应用于铸造那些重量和安全性远远重要于成本的场合，例如在航天器的部分。

上述描述的方法也具有不好的能源效率的问题，第一，由于需要预加热模，且第二由于在预加热炉和铸造腔之间传送模所造成的热量的损失。

同样需要认识到，传送陶器壳模，当在1000℃下，在预加热装置和真空感应熔炼装置间产生了传送问题并需要适当的处理设备。

对模的在预加热炉和铸造腔之间保温也被证明是困难的，特别是对大型模。此外，由于模的尺寸增加，而腔的尺寸也同增加以容纳模。对于泵的功率，大的第二腔通常比较小的要花费很长的时间来真空排气。因此，在预加热炉和初级(铸造)腔间传送模所花费的时间通常由于较大的腔而延长。这进一步的造成在预加热炉和铸造腔间保持模温度的困难。当然，泵的功率可以增加，以在应用水平上保持对第二腔真空排气的速度和保持在预加热炉和铸造腔间传送，但是这样造成资金和运营成本的增加。

发明内容

根据本发明的第一个方面，其提供了在模中铸造金属物件的方法，包括步骤：(a)在装有微粒材料的模箱中设立模；(b)在铸造腔中放置所述模箱；(c)向坩锅中装入金属；(d)当所述模箱和所述坩锅在所述腔中定位后，自所述腔中真空排气以降低所述腔中的压力；(e)加热坩锅中的金属以熔化所述金属；(f1)在自所述腔中真空排气完成后，注入非氧气体进入所述铸造腔；(f2)采用真空泵直接作用于所述模箱，以辅助熔化的金属流进入所述模；和(g)自所述坩锅灌注熔化金属进入所述模，同时持续自所述模箱泵气体。

由于模箱安置在所述铸造腔中，同坩锅一起，在坩锅内的金属被加热和熔化前，这个过程允许单腔真空感应熔炼单元的使用。而且，由于在腔被真空排气之前模在腔中传递已经发生，需要装置和传送方法将是简单的。

又，由于整个过程发生在单独腔中，没有必要传送一个热的模(大约1000℃)通过第二腔，到铸造腔。因此，大的铸件能够通过此方法生产。为了说明之目的，“大的铸件”是指加工后质量在100公斤或以上的铸件。

优选的，当其是冷的时候，模被安放在铸造腔中。为了说明之目的，“冷”这里被定义为介于周围空气温度和300℃之间的温度。由于模不需要加热(大约1000℃)，加热设备和处理设备可以简化，特别是对大的铸件。另外，能源费和热损耗被降低。

优选的，模在步骤(g)之前不被预加热。因此，处理模进一步简化。

根据本发明的第二个方面，提供一种在模中铸造金属物件的方法，包括步骤：(a)在装有微粒材料的模箱中设立模；(b)在铸造腔中放置所述模箱；(c)向坩锅中装入金属；(d)当所述模箱和所述坩锅在所述腔中定位后，自所述腔中真空排气以降低所述腔中的压力；(e)加热坩锅中的金属以熔化所述金属；(f)在自所述腔中真空排气完成后，注入非氧气体进入所述铸造腔；和(g)自所述坩锅灌注熔化金属进入所述模。