专利名称：一种立体工艺字及工艺品浇铸成型方法
技术领域：
本发明涉及金属铸造成型工艺方法，具体涉及一种立体工艺字及工艺品浇铸成型方法，属于金属铸造技术领域。
背景技术：
现有技术中，金属物品通常采用铸造成型方法而为。良好的铸造方法和工艺对于保证产品质量、节约成本、提高效率和保持产品的一致性，具有重要的意义。传统的铸造方法通常包括以下工艺1、根据产品的形状和特点制作模型；2、将模型印制在模具中，一般需要制成上、下模或阴、阳模；3、将熔融后的金属液如钢水、铝水等通过模具上的浇铸口注入模具的型腔中；4、待金属液冷却固化成型后，开模(打开上、下模或阴、阳模)取出铸件。这种方法尤其适用于铸造机器零部件，而且直接铸造出来的产品一般较粗糙，根据需要得进行精加工。对于立体工艺字及工艺品的铸造采用这种方法，不但模具加工复杂、耗费材料，而且开模过程要求高、时间长，费时费力，明显存在成本高的问题；而且对于铸造的立体工艺字及工艺品本身来说产品的硬度和厚度并无特殊要求，只对产品的光洁度有要求，所以对金属金象组织要求并不高，如果采用传统铸造方法实不可取。所以金属立体工艺字及工艺品还采用金属板材进行手工敲打制作而成，但这种方法明显存在工作效率低，而且外形不规范、难以对艺术家的作品保持原样，不能保真等缺陷。
发明内容
针对立体工艺字及工艺品的铸造的特殊要求，本发明的目的是提供一种铸造工艺简单、降低铸造成本的新型铸造方法，该方法特别适合于壳形铸件且对其内表面无要求的立体工艺字及工艺品的铸造。
本发明的目的是这样实现的一种立体工艺字及工艺品浇铸成型方法，包括下述步骤将高温熔融的金属液注入模具的型腔中，然后快速将未凝固的金属液倒出，根据模具和金属液的温差，以及在模具中的金属液冷却过程在模具上凝固形成立体工艺字及工艺品。
具体工艺为根据立体工艺字的形状和特点制作模型；在金属模具箱体的模砂中印制模型形状，然后取出模型；将印制模型形状的模具及模砂送入烤室成型并预热；将熔炉中熔融的高温金属液注入模具的型腔中，然后立即将金属液倒回熔炉中，冷却成型；开模取出铸件，根据需要切边、打磨。
所述模型为可拆取的石膏、玻璃钢模型或为可熔化的蜡制模型。
采用本发明的铸造方法来铸造壳形或空心立体工艺字及工艺品铸件时，由于只考虑铸件外表面有形状光度的要求，并不考虑铸件的内部要求，所以可以选择金象组织要求并不高的各种回收废弃金属进行熔融，通过控制模具温度和熔融金属的温度，掌握固化成型时间即可形成壳体状的立体工艺字及工艺品铸件。本铸造方法还具有模具制造简单、生产效率高的特点。采用本发明方法可以一次完成整个作品的浇铸；也可制作多个零部件，然后进行整体组装形成一个完整的字牌或相关产品。
图1是本发明工艺流程图。
图2是本发明一具体实施方式
结构示意图。
图3是图2中铸铁箱1的俯视图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明的工艺流程如下1、根据立体工艺字的形状和特点制作模型；2、在金属模具箱体的模砂中印制模型形状；3、取出模型；4、定型、预热模砂将印制模型形状的模具及模砂送入烤室定型并预热；5、将熔融的高温金属液注入(满)模具的型腔中；6、快速(控制在1分钟之内，最好在20～40秒钟内)将金属液倒回熔炉中；7、冷却成型；8、开模取出铸件，根据需要切边、打磨。
下面以两个实施例来具体说明本铸造方法的应用。
实施例1在平面上铸造凹凸形立体字或图案。
具体工艺流程如下根据凹凸形立体字或图案的形状和特点用石膏或玻璃钢制作模型；参见图3，铸铁箱体1为矩形箱体由耐热材料制成，箱体1的侧壁上设有提把9和提把10。在铸铁箱体1的模具中置入模型2、垫块3后，填实模砂4，然后依次取出垫块3、模型2，将模型显现面印制在模具的模砂中。参见图2，将装有定型模砂的铸铁箱体1由行车送入烤室加热至300℃至500℃，一方面让模砂定型，同时也使其预热，以防止模砂硬度不够发生变形和箱体突然受高温产生爆裂；4、将熔炉5内高温熔融的金属液注入铸铁箱体1的型腔中；然后用提升机6将铸铁箱体1提升至高于熔炉5的位置，立即(20秒钟以内)启动提升机7使铸铁箱体1倾斜将其内的金属熔液倒回熔炉5中；留于模具的模砂型腔的凝固壳体即为所需立体工艺字及图案。附图中省略加热烤室等其他部件，其中8是行车轨道，用于控制提升机的来回运动；轨道8上可以有多组提升系统以形成流水作业；另外还省略熔炉5的提升机构等。
当把熔融金属倒入模具模砂的型腔里，由于模具的温度低，金属液的温度高，熔融金属冷却的过程中会在模具上固化形成一层壳体，然后将型腔内的熔融金属再倒回熔炉内。通过控制模具温度和熔融金属的温度配合，就可以掌握固化形成壳体的厚度，模具和金属液温度越低、厚度越厚；反之越薄。但有一个基本要求，金属能流动，即温度不能太低。
这样做出的凹凸形立体字或图案形状与模具完全一样，不但能保持作品原样、有立体感、表面光洁，而且节省材料、省工省时，具有成本低、效果好等优点。
实施例2，以铸造城市人物雕塑为例，该人物雕塑为空心壳体结构，可以分成若干部件；壳体厚度为3mm，外表面形状及光洁度有要求，内表面因看不见无任何特殊要求。其铸造方法为A、在模具中制造模型。把人物雕塑的蜡模放入预先准备好的铸铁箱内，在蜡模的底部和四边加入模砂并打紧；待模砂打紧成型后，将蜡模熔化倒出蜡液，完成模型工作。蜡模熔化有两种方式，一种是对铸铁箱加温，通过热传递使其熔化，另一种方式是将铁棒烧得通红，然后直接将铁棒伸入模型中使其在高温下融化。
B、将成型的模具送入在300-500℃温度条件下，加热烘干2小时，保持这种温度状态留待下一步用；C、把金属原料如不锈钢等置于熔炉内高温熔化，使其处于熔融状态，该状态应能满足浇铸所需；D、将熔融金属通过熔炉的出料口倒入模具型腔内，倒满为止；E、将铸铁箱提升一定高度或将熔炉下降一定高度，使两者有一高度差，正好能将模具型腔内的钢水回倒入熔炉。在回倒的过程中，因模具温度和金属液温度适宜，与模具接触的那层金属液在温度下降的过程中固化收缩，因而不会倒回电炉内，其结果是在模具型腔内形成了所需的3.0mm左右的壳形铸件，其误差允许为±0.8mm。
F、分模取件。将壳形铸件从模具中分开，取出成型铸件，根据需要进行切边，打磨或进一步的精加工处理。
上述第B步和第C步可以同时进行，也可以先进行第C步，即B、C步交换秩序，当然，这得根据统筹原理，实现时间最优化为原则。
在第F步中，模具温度和金属液温度可以通过时间来控制。型腔浇铸完成后，模具和金属液的温度是可测的，经过一个确切的时间后，其变化后的温度仍为一个可测的确切值。掌握这一点后，只要对模具温度和金属液温度变化到使金属液在模具上形成符合要求的壳体这一过程的时间确定，反过来，经过该确定的时间将钢水回倒入熔炉，就必然会在模具上得到所需的壳形铸件。其原因就在于，金属液在温度降低到一定程度时会固化收缩，而与型腔结合的金属液温度比中间部分降得多，这就存在一个比较短暂的时可段，在该时间段内，当与模具接触的一层已经固化形成壳体时，中间金属液却还可以流动而倒出，倒出的结果就是，在模具上得到一层壳体铸件。只要掌握好模具温度和金属液的温度，就会在模具上得到所需厚度的壳形铸件。
实施例2与实施例1的铸造原理相同，即与型腔结合的金属液温度比中间部分低，其固化有先后之分，越是外侧的越易固化，存在时间差，同时它们均利用了该类铸件有一面无要求的特点。两个实施例的差别只在于模具的成型过程不一样，其余的均相同。
本发明方法中，其中制模、印模、成型及清理均为成熟技术，按常规操作方法即可。所采用的设备也可多种多样，如提升机的选用、铸铁箱模具的结构、熔炉的结构等只是实现本发明的工具，其工艺条件要求所述领域技术人员完全可以从本说明书中获知，本发明的创新点不但是原理，更在于具体的方法即将高温熔融的金属液注满模具的型腔中，然后快速将金属液倒出，根据模具和金属液的温差，以及在模具中的金属液冷却过程会在模具上固化形成壳体状，达到本发明成型的目的；而且，通过控制模具温度和熔融金属的温度，可以掌握固化形成壳体的厚度。
权利要求
1.一种立体工艺字及工艺品浇铸成型方法，其特征在于包括下述步骤将高温熔融的金属液注入模具的型腔中，然后快速将未凝固的金属液倒出，根据模具和金属液的温差，以及在模具中的金属液冷却过程在模具上固化形成壳体状立体工艺字及工艺品。
2.根据权利要求1所述的浇铸成型方法，其特征在于具体步骤包括如下A、根据立体工艺字的形状和特点制作模型；B、在金属模具箱体的模砂中印制模型形状，并取出模型；C、将印制模型形状的模具及模砂送入烤室定型和预热；D、将熔融的高温金属液注满模具的型腔中，然后快速将金属液倒出绝大部分，冷却成型；E、开模取出铸件，根据需要切边、打磨。
3.根据权利要求2所述的浇铸成型方法，其特征在于，所述模型为可拆分的石膏或玻璃钢模。
4.根据权利要求2所述的浇铸成型方法，其特征在于，所述模型为可熔化的蜡制模。
5.根据权利要求1或2所述的浇铸成型方法，其特征在于所述快速为1分钟之内，最好为20～40秒钟。
全文摘要
本发明公开一种立体工艺字及工艺品浇铸成型方法，包括如下步骤将高温熔融的金属液注入模具的型腔中，然后快速将未凝固的金属液倒出，根据模具和金属液的温差，以及在模具中的金属液冷却过程在模具上凝固形成壳体状立体工艺字及工艺品。本发明的铸造方法可以选择金象组织要求并不高的各种回收废弃金属进行熔融，通过控制模具温度和熔融金属的温度，掌握固化成型时间即可形成壳体状的立体工艺字及工艺品铸件。还具有模具制造简单、生产效率高的特点。
文档编号B44C3/06GK1706667SQ20051005709
公开日2005年12月14日 申请日期2005年5月31日 优先权日2005年5月31日
发明者舒宏璋, 舒文峰 申请人:舒宏璋