专利名称：金属热熔喷铸艺术制品及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种艺术制品及其制作方法，特别是以金属热熔喷铸的艺术制品及其制作方法。
背景技术：
现有的金属艺术制品一般都是采用机加工或铸造的方法来制作，以铸造方法来制作金属艺术制品在造型的自由度上有机加工无法比拟的优势，而在机加工可以胜任的造型艺术制品的生产上机加工相对于铸造又具有巨大的成本优势。现有的铸造方法在产品壁薄低于一毫米或在一毫米上下的情况下，很难成功地制作出造型面积较大的无缺陷产品。而且以公知的现有铸造方法来制作薄壁艺术制品，其成品率和制作成本均不能让人满意。大部分其壁厚超过一毫米的铸造金属艺术制品，其超过一毫米的那部分壁厚均非艺术制品自身造型和结构所必需，而是为了照顾现有铸造工艺的工艺局限性和成品率而额外增加的壁厚。这无疑造成了巨大的材料浪费，同时金属铸造艺术制品因壁厚增加的重量又限制了金属艺术制品在包装和实用器物制造领域内得到更广泛的应用。
要把铸造金属艺术制品的壁厚控制在一毫米左右甚至一毫米以下，在传统的铸造方法中会遭遇难以突破的瓶颈，这就是型腔既是产品的造型面，又是金属液流布的通道这种双重身份之间的矛盾。作为产品的造型空间，型腔的壁厚本应控制在满足薄壁金属艺术制品自身造型要求的范围内，但作为金属液流布的通道，型腔又必须满足金属液在合适温度范围内的流动性以便金属液无阻滞地流布整个型腔，圆满地实现整个造型目标。为了同时实现这两个有所冲突的技术和工艺设计目标，牺牲造型设计上对壁薄的某些追求，以迎合金属液流动对保温和增加压力的要求、甚至铸件冷凝时补缩的要求，便成为传统铸造方法不得不面对的选择。这样，在照顾了金属液流动和补缩时流动这一传统铸造方法必须照顾的工艺目标后，为保温、增压和补缩所必需的壁厚在大多数情况下已经与金属艺术制品本身造型所必需或最佳的壁厚要求无关，甚至会损害或部分牺牲金属艺术制品造型在壁厚方面原有的设计目标。
既要确保金属液流动到位，又要保证铸造金属艺术制品在壁厚上面的设计目标得到充分实现，的确是公知的金属热熔浇铸铸造方法难以兼顾的一个技术难题。
发明内容
本发明所采用的技术方案是，采用开放的铸造型范，使铸造金属艺术制品的造型面与金属液流布的通道分离，从而实现让该造型面只具有单一的造型功能这一工艺目标，以便让铸造金属艺术制品在壁厚方面充分满足艺术制品造型设计和消费者使用的种种要求。
为了更好地实现此一技术方案，铸造金属艺术制品所需的铸造型范是开放的铸造型范，该铸造型范主要采用外范模型造型的工艺方法，并且该铸造型范的造型面型腔可以无障碍地充分接纳由金属喷枪送达的熔融金属液，从而完满地实现预定的产品成型目标。
为了制作本发明的金属热熔喷铸艺术制品，所采用的方法是，先行以机加工、手工、铸造、模型翻制及其它工艺方法制得铸造所需的开放式型范，该型范可根据耐火或不耐火的各种工艺要求选用金属、树脂、硅胶、石膏、陶泥、石英砂(粉)、高岭土、耐火水泥、硅酸钠、硅溶胶、硅酸乙脂、石蜡、硅酸盐及其它造型材料中的一种及其组合。上述开放式型范根据产品所要求的造型精度来选择制成金属铸件的外范或内范。在制得上述开放式型范后，选用公知的金属热喷涂设备和符合要求的金属合金粉末或单金属粉末以公知的喷涂方法来完成将熔融的金属粉液送达产品造型面型腔的目标。待金属液充满上述型范的造型面型腔并达到设计所需的凝结厚度，拿走产品及其型范，脱模或熔模后即可得到铸制完成的金属艺术制品。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明
图1是本发明的主剖面图如图1所示，本发明的开放式型范1由金属、石蜡、煤矸石粉、高岭土粉、陶泥、石膏、树脂、石英砂、硅酸钠、硅橡胶、硅溶胶、硅酸乙脂或其它造型材料中的一种或其组合制成，上述开放式型范1的造型面上带有对外开放的由任意造型和纹饰构成的型腔3。在开放式型范1的造型面型腔3中制有能够满足设计要求的任意壁厚的铸造金属艺术制品2。
为了制造本发明的金属热熔喷铸艺术制品，具体实施方式
是，选用能够耐受金属热喷涂温度的金属、改性树脂、石膏、石英砂、煤矸石粉、高岭土粉、陶泥、硅酸乙脂、硅溶胶、硅酸钠、硅酸盐或其它造型材料中的一种或其组合，以机加工、手工、铸造、模型翻制、涂挂浆料及其它造型方法制得开放式型范1。该开放式型范1在所制产品造型和纹饰复杂精细的情况下，是其产品金属艺术制品2的外范。让上述开放式型范1造型面型腔3的造型和纹饰保持无障碍对外开放，以公知的金属热喷涂方法将所选用的自熔性金属合金粉末或单金属粉末熔融后喷涂浇铸到上述开放式型范1的造型面型腔3中，使之在该造型面型腔中形成符合设计要求的铸造金属层，待取得所需要的壁厚后，取走开放式型范1连同已经制得的铸造金属艺术制品2，脱模或熔模后，即可得到设计所需的金属艺术制品。
由于本发明的金属热熔喷铸金属艺术制品的制作方法主要采用外范模造型的工艺，有效地解决了热喷涂金属液表面流布不均匀和喷涂金属液在造型纹饰凹面堆积损害艺术制品造型效果的问题，从而为将金属热喷涂这一传统工艺方法(金属件表面强化和缺陷修复领域公知的方法)用作新的金属液浇铸方法扫清了技术障碍。采用热熔金属液喷涂的方法浇铸金属铸件，从根本上解决了传统铸造方法难以解决的铸造型范型腔既是造型工具或造型空间，又是金属液浇铸和流布的通道，二者之间在工艺和设计目标上的矛盾。浇铸通道和造型空间的此种分离，不仅使铸造金属艺术制品在壁厚方面可以突破原有的工艺瓶颈，让薄壁铸造艺术制品获得前所未有的发展空间；而且也使得逐层顺序浇铸和顺序凝固成为一个可以精确控制的过程，从而有效地避免了传统铸造方法浇铸薄壁件时由于补缩不足导致的缺陷。
由此制得的热熔喷铸金属艺术制品可以按金属艺术制品自身造型设计所需要的壁厚及其结构强度来进行制作，而不必为了满足传统铸造方法的工艺要求而额外地去增加艺术制品的壁厚。这也为铸造艺术制品大幅减轻重量，走入与包装及日用器物相结合的领域开辟了广阔的道路。
权利要求
1.本发明的金属热熔喷铸艺术制品，其特征在于所述的金属热熔喷铸艺术制品是由自熔性金属合金或单金属粉末融熔喷涂浇铸而成，其结构内部形成冶金或半冶金结合状态。
2.如权利要求1所述的金属热熔喷铸艺术制品的制作方法，其特征在于选用能够耐受金属热熔喷涂浇铸温度的金属、改性树脂、石膏、石英砂、煤矸石粉、高岭土粉、陶泥、硅酸乙脂、硅溶胶、硅酸钠、硅酸盐或其它造型材料中的一种或其组合，以机加工、手工、铸造、模型翻制、涂挂浆料及其它造型方法制得开放式型范(1)。该开放式型范(1)在所制产品造型和纹饰复杂精细的情况下，是其产品金属艺术制品(2)的外范。让上述开放式型范(1)造型面型腔(3)的造型和纹饰保持无障碍对外开放，以公知的金属热喷涂方法将所选用的自熔性金属合金粉末或单金属粉末熔融后，经由型腔(3)造型面上的开放空间喷涂浇铸到上述开放式型范(1)的型腔(3)上，使之在该造型面型腔中形成符合设计要求的铸造金属层，待喷涂浇铸取得所需要的壁厚后，取走开放式型范(1)连同已经制得的铸造金属艺术制品(2)，脱模或熔模后，即可得到设计所需的金属艺术制品。
3.如权利要求2所述的开放式型范(1)，其特征在于所述的开放式型范(1)的型腔(3)在其造型面上方或其造型面相对方向上是完全或充分开放的空间，在上述型腔(3)的造型面相对方向上没有另一半与之相合或相连的范块，以及由此构成的决定铸件壁厚的封闭空间。型腔(3)造型面上面的开放空间既是金属艺术制品壁厚可任意展开的空间，也是喷涂浇铸金属液的通道。
4.如权利要求2所述的开放式型范(1)，其特征在于所述的开放式型范(1)是金属艺术制品(2)的外范模型，也就是其造型和纹饰与产成品金属艺术制品(2)的造型和纹饰在空间上正相对或正相反的模型，亦即上述开放式型范(1)作为外范模型在脱模前位于已铸制完成的金属艺术制品(2)表面造型和纹饰的外表面。
5.如权利要求2所述的开放式型范(1)，其特征在于所述的开放式型范(1)是金属艺术制品(2)的内范模型，也就是其造型和纹饰与金属艺术制品(2)在同一空间方向上完全一致的模型(在扣除金属艺术制品(2)的壁厚后)，亦即上述开放式型范(1)作为内范模型在脱模前位于已铸制完成的金属艺术制品(2)表面造型和纹饰的内表面。
6.如权利要求2所述的喷涂浇铸方法，其特征在于所述喷涂浇铸方法是以氧气-乙炔火焰及空气压力喷涂浇铸已熔融的合金或单金属粉末金属液，浇铸上述金属液的通道(浇道)为开放式型范(1)型腔(3)造型面上面的开放空间。
7.如权利要求2所述的制取金属艺术制品(2)壁厚的方法，其特征在于所述金属艺术制品(2)的壁厚是根据设计要求通过控制喷涂浇铸设备或喷涂浇铸时间来制取。
全文摘要
本发明涉及一种艺术制品及其制作方法，特别是金属热熔喷铸的艺术制品及其制作方法。本发明所采用的技术方案是，使铸造金属艺术制品的造型型腔与金属液流布的浇铸通道分离，从而实现让该造型面只具有单一的造型功能这一工艺目标，以便让铸造金属艺术制品在壁厚方面充分满足艺术制品造型设计和消费者使用的种种要求。由此制得的热熔喷铸金属艺术制品可以按金属艺术制品自身造型设计所需要的壁厚及其结构强度来进行制作，而不必为了满足传统铸造方法的工艺要求而额外地去增加艺术制品的壁厚。这也为铸造艺术制品大幅减轻重量，走入与包装及日用器物相结合的领域开辟了广阔的道路。
文档编号B22F3/115GK1535781SQ03117598
公开日2004年10月13日 申请日期2003年4月3日 优先权日2003年4月3日
发明者蒋荣昌 申请人:蒋荣昌