[发明专利]精密铸造的方法和铸造设备

说明书

本发明涉及一种在一精密铸造的设备中浇铸金属件的方法和一种实施此方法的铸造设备。上述铸造设备具有至少一个铸模、一个用于将液态金属浇注入铸模的装置和用于产生真空和压力的装置。

精密铸造是指铸造首饰、塑料件或装饰品以及由金、银、铂、青铜和其它金属铸造工业上的精密的小零件。已知一种铸造设备是将坩锅和铸模设置在一个容器中。坩锅具有盛放原材料的内腔和加热装置，例如电感应加热装置。作为出钢装置可以使用已知的装置，其中已知的例子是具有一带塞子的底部出钢口。铸模定位在坩锅的下方，铸模由透气的多孔材料制成。其中铸模具有一个通常可以在同一浇注过程中浇注多个零件的模腔，即模腔具有一带竖浇口的树枝结构。铸模大都借助于塑料模或蜡模制成，这些模子只能一次性使用。在已知的铸造设备中浇铸金属件的方法由多个步骤组成。首先打开容器，用原材料填满坩锅和将铸模放入容器的下部。其中，容器的下部与其上部分开。

容器的上部与产生超压的装置相连，容器的下部与产生低压的装置相连。为了开始浇注过程，气密地关闭容器并开始在坩锅内的熔化过程。通过打开塞子使液态熔融金属流入铸模的模腔中，直至其完全充满。在浇注过程之前和/或期间，放有铸模的容器下部承受低压，该低压经由模型材料的孔隙也作用到模腔中。在浇注过程结束时，亦即当模腔被充满时，在容器的上部产生一超压，这样这一压力就对铸模竖浇口中的熔融金属的液面起作用。作用在铸模的底部和周壁上的低压和作用在模腔中的熔融金属上的超压的组合相对于两边具有相同的压力的铸造方法改善了模腔的充满和改善了细小零件的形变热处理。

由DE-A-3927 998公开了一种这类精密铸造设备，用来由钛或钛合金制造牙科用铸件。在这一文献中描述了一种方法和设备，其在浇注过程期间在铸模的浇注侧产生一至少为4-5巴的高压。为此用一种为氩气形式的重的气体对浇注侧加压。这类高压应当是必需的，以便能无缩孔和杂质地浇铸钛或钛合金。

尽管用这种已知的设备能有良好的铸造结果，但始终会出现问题，尤其是在铸件复杂和小型时。液态熔融金属例如很小能快速地在模腔中分布。其结果是，部分细小的分支没有被充满或者出现凝固金属的不同的结构，因为模腔中不同区域的冷却速度和凝固时点是不同的。

因此，本发明的任务在于提出一种能进一步提高模腔造型精度和填充率并改善浇铸件的组织的方法和设备。

这一任务的方法方面是在一个精密铸造的设备中铸造金属件的方法，该设备具有至少一个多孔的铸模、一将液态金属浇注入铸模中的装置和一产生真空和压力的装置，其中，在浇注过程开始之前，在模腔和铸模的周围空间中产生一低压，然后，模腔和铸模的周围空间用一种轻的、小密度的气体吹洗，在吹洗过程期间铸模壁中的气孔至少部分被轻的气体充满，接着至少在模腔中重新产生低压，然后将液态熔融金属注入模腔并充满模腔，在模腔充满后用另一种重的、密度较大的气体对模腔的浇口的熔融金属的液面加载，并在具有重的气体的气体室中相对于铸模的气孔的孔腔产生一超压。本发明的设备方面是实施如上述方法的铸造设备，包括一带出钢装置的坩锅和至少一带有模腔的铸模，其中，铸模由至少部分透气的材料制成，铸模设置在一个气密的容器中，容器与不同气体的第一和第二气源相连，并有通向泵的连接管路用来在容器中产生低压，在容器和第二气体源之间的连接管路中设有一用来产生超压的装置。