[其他]金属反重力铸造的设备和方法

说明书

本发明涉及到熔融金属反重力铸造设备和方法，进一步说，本发明论述的铸造技术是：透气铸模置于一个密封真空铸造室中，由于透气铸模中气压低，从而导致熔融金属注入并充满透气铸模的型腔。

以前有关这种类型的铸造设备和方法（美国专利3900064和4589466）已经成功地生产出高质量的铸件，它比起靠重力作用导致熔融金属注入的铸造方法所生产出的铸件来具有许多方面的优点。当熔融金属基本上处于大气压下时，通常真空铸造室中的压力至少要比大气压低 1/3 （5磅/英寸²），而且，要将熔融金属注入到薄的型腔中去，一般铸造室中压强要比大气压低13磅/英寸²。

再者，透气铸模注入熔融金属后，在铸模的下部除了真空压力外，还附加有金属静压力，因此，这部分容积中，总压强通常达到18磅/英寸²。这些压力使铸模壁内产生了应力，应力的大小取决于型腔的形状和尺寸。型腔总容积增加，应力亦增加，例如，一个尺寸是2″×4″× 1/4 ″的型腔，壁的内应力是144磅。尺寸为6″×4″× 1/4 ″的型腔，壁的内应力是432磅。这样高的应力，特别是再加上钢水的温度高，就会引起模壁移动，液态金属侵入铸模的表面，特别是当铸模存在结构缺陷时，甚至会使铸模彻底破坏。为了避免这些情况发生，实际操作时要花费很大的代价进行测量，而且用上述方法不能铸造大型铸件。该方法还要求模子的强度高和内表面气孔率要低，例如，高温粘结的陶瓷壳铸模。根据美国专利4340108和4532976低强度铸模，如低温粘结的砂模，基本上已经用其它方法注入熔融金属，例如将铸模的一部分插入熔融金属中，只在铸模的上部抽真空。

已经找到解决上述问题或使之影响降到最低的方法，在透气铸模中开有一个注入通道，它与铸模中的其它型腔连通，保持注入通道内上部的压力比铸模外围真空室内的压力低就能解决上述问题，由此产生了另外一些优点。

同以前的设备类似，本发明的设备有：（1）一个透气铸模，内有型腔装置以及与铸模其它型腔装置横向连通的注入通道，这个注入通道上下各有一个开口端，上开口端高于同它横向连通的其它型腔的最高处，（2）一个可密封的支撑铸模的铸造室;（3）连通装置（连通管），它用于使密封铸造室内铸模的注入通道下开口与要铸造的熔融金属连通;（4）减压装置，用来降低密封铸造室中的压力，使之比熔融金属表面上的压强低得多，从而使熔融金属能够流过连通装置和注入通道，充入到铸模中的其它型腔里。然而，根据这项发明所述，减压装置为差压装置，以便在注入期间，使用该装置可选择地保持注入通道上部压力低于铸模外部铸造室内的压力。

在这项发明所阐述的方法中，差压装置用来提供的第一个压力，使注入通道上端处的压力比作用在熔融金属上的压力足够低，从而使熔融金属流进注入通道且保持其充满;差压装置同样地为铸模外部的铸造室提供第二个压力，它比第一个压力高，但要比作用于熔融金属表面上的压力足够低，以便确保从注入通道流入的熔融金属充满型腔。最好是，当熔融金属注满型腔之后，第二个压力升高，此时注入通道上端的第一个压力保持不变，且注入通道和其它型腔中的熔融金属仍继续流动。

在优选的设备中，差压装置有一个导管，其开口端在铸造室内，铸模有一个透气塞，该透气塞作为注入通道的顶端。另有装置用来导管开口端与注入通道顶端附近的铸模之间的密封;透气塞是个插入件，它插到注入通道的顶端;注入通道的顶部高于铸模其它型腔的上面而且（或者）导管的开口端附近包括注入通道顶部在内的铸模上部很大面积是密封的，这样有助于其下方的型腔向上伸展部分充满熔融金属。

该项发明提供了铸模内外独立的低压控制方法，使得型腔在其内部总压强较低的情况下注满熔融金属，因而消除了铸模破裂和模壁侵入金属的隐患，并且导致铸件的表面光洁度高和高尺寸控制精确。当采用低温粘结的砂模时，该方法允许使用带有更多铸造型腔的较高铸模（该模具是由一些堆叠件栓接在一起形成的），同以前的设备和方法相比，显著地降低了铸件的生产成本。水平截面积大的铸模可以使用直径比以前设备使用的要小的熔池。

图中：

图1是设备的侧视剖面图，它表示根据本发明利用真空浇铸时各部件的相应位置。

图2是类似的设备侧视剖面图，但使用的铸模不同。

图3与图2相似，是一个改进的设备图，但使用的铸模不同。

图4是设备的侧视剖面图，其中一部分是一个适于进行隔绝空气铸造用密封坩埚的局部剖视图。