专利名称：合金铸造设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及合金铸造设备。
背景技术：
需要一种通用的重力铸造设备，适合铸造高完整性部件经济生产的需要。本发明致力于满足该需要，并且特别地，提供可用于镁合金铸件生产的铸造设备。
发明内容
本发明提供的铸造设备具有可逆枢转的组件，其可以在铸造操作中实现重力流动而送进合金。该组件包括储存罐、釜或者槽形式的合金供给容器，用于容纳容器的炉，以及与容器连通的模具。该组件可绕着基本上水平的轴线在一个方向倾转，从而使得合金可以流到模具限定的至少一个模腔中，并且可在相反方向倾转以阻止这样的流动。
该设备可以改造或者适合用于任何可重力铸造的合金。然而，它特别地适用于镁和镁合金，本文中总称为镁合金。这是因为该设备可以与那些运送和铸造熔融镁合金所涉及的特殊情况相容。因此，尽管本发明可以具有更宽的应用范围，但是在本文中主要关于镁合金叙述。
根据本发明的铸造设备具有用于保持一定量合金的供给容器，将容器容纳在其中并且可以在其中加热容器从而保持供应的合金在适合铸造温度的炉，从容器向外横向安装在炉上或者相对于炉安装的模具，在容器和模具之间提供连通的管路，以及用于使得包括炉、容器和模具在内的组件绕着基本上水平的轴线可逆地倾转的装置，从而使得合金可以从容器流到模具限定出的模腔中或者阻止合金流动到模腔中。
在该设备中，用于使得组件可逆倾转的装置可以以两种可能方式中的至少第一种操作。两种方式的第一种可以用于在许多重复的铸造周期中操作该设备。在第一方式中，组件可以在第一非铸造位置以及第二铸造位置之间倾转，其中第一非铸造位置是在一个周期完成并且下一周期开始之前组件所占的位置，并且在第一非铸造位置阻止合金从容器流动到模具中，而第二铸造位置则使得合金可以从容器流到模具中。第二种方式可以用在铸造活动完成后或者维护或修理该设备时。在第二种方式，组件可倾转到在离开铸造位置的方向上超出了非铸造位置的第三储存位置。当组件在储存位置时，在第一种方式下枢转过程中保持在管路中的合金可以排回到容器中。
容器可以保持一定量的熔融合金，基本上大于一个铸造周期要消耗的合金量。优选为容器可以根据需要接受新的合金，从而当组件在非铸造位置时将合金的上自由表面保持在相对于容器而言的基本上恒定的高度。然而，合金表面可以在相对较窄的范围内偏离恒定高度。该范围的大小可以根据设备的尺寸而变化，但是例如可以不超过大约±30mm，如理想高度的大约±15mm。可以从邻近该设备的更大的保温炉向容器提供合金，例如通过虹吸作用。或者，在必要时可以在连续的周期之间时常地将合金加入到容器中，例如通过添加将在容器中熔化的固态合金。
组件可以倾转到的位置可以通过向固定角位置枢转而获得。这包括上面详述的三个位置中每一个，以及本文中随后详细叙述的第四个位置。然而有利的是组件可以从非铸造位置倾转过一定角度到达铸造位置，该角度在连续的铸造周期中足够地增大从而使得各个周期都获得基本上一致的压头。也就是说，倾转角的增加可以设计为酌留各个铸造周期中的熔融金属的损失。当然，周期数量是有限的，在这些有限的周期中，在必须增加容器中的合金量之前增加倾转角是可行的。
一种形式，管路具有第一端，其在容器上所处位置最优选为组件在非铸造位置时该位置低于容器中合金高度。该结构使得在第一方式组件枢转的过程中，可以保持该第一端所在位置以上的熔融合金的压头，并且使得随着组件从非铸造位置倾转到铸造位置，合金的压头增加。组件在铸造位置时，压头达到最大，容器中合金的高度足以达到模腔中最高点以上，从而确保完成模腔填满。
从管路所延伸出的上述位置开始，管路离开容器，并且横向通过炉壁并向外到达模具处的第二端。管路与模具相连通，至少在本发明的优选形式中，其方式为使得当组件在铸造位置时合金可以在容器中建立的合金压头作用下向上流动到模腔中并填充模腔。尽管不是必要的，但优选为管路与模腔相通的位置是当组件在非铸造位置时直接位于模腔以下的位置。无论如何，模具最优选在从容器横向向外的位置，并且所处高度使得组件在非铸造位置并且模具打开时，容器和管路中的合金水平均在相邻于管路第二端和模具固定部分而延伸的相同的水平面上。
管路优选为相对较长的。在炉内的管路第一部分被炉加热，从而降低了合金流向模具时过度冷却的危险。在炉和模具之间的管路第二部分优选被保护防止过度冷却。为了这种保护，管路可以是耐高温的隔热材料制成，或者第二部分可以装有隔热套。然而管路的第二部分，特别是在由适合金属例如钢制成的情况下，优选被加热，例如通过盘绕在第二部分上的电阻线圈。
管路可以具有从第一端延其长度的主要部分，其延伸穿过炉并且从炉向外延伸，当在非铸造位置时相对于组件向下倾斜。该主要部分例如可以相对于水平面倾斜大约5°到15°的角度。从主要部分远离容器的端部开始，管路具有例如基本竖直向上延伸到模具的较短的部分。主要部分和较短部分的相对长度，以及主要部分从水平面向下倾斜的角度是这样的，以使得枢转相对较小的角度就可以将组件在非铸造位置和铸造位置之间枢转。该枢转角度例如可以从大约15°到30°，如从大约20°到25°。较短部分可以从主要部分以锐角向上延伸，该锐角基本上相当于主要部分相对水平面倾斜角度的余角。或者，管路可以具有提供了从主要部分到较短部分的弯曲过渡的中间部分。
管路从容器所延伸的位置优选为便于在非铸造位置和铸造位置之间采用相对较小的角度枢转。如上所述，管路延伸位置最优选是当组件在非铸造位置时低于容器中合金水平以下。容器最优选具有管路从其延伸的直立壁，该壁优选为当组件在非铸造位置时与垂直线之间至多有很小的角度。因此，当组件从非铸造位置枢转时，在管路延伸位置以上的合金压头可以基本上随着组件向铸造位置枢转而增加。此外，为了使得该效果最大化，组件枢转的轴线可以在离开管路延伸位置的方向上与容器的中心线水平间隔开，使得该轴线和管路延伸位置之间的间距相对于管路主要部分的长度来说是显著的。该间距例如可以至少为管路主要部分长度的大约40％，但是优选为超过该长度的大约50％。
一种方便的形式，容器由在垂直于枢转轴线的截面上为U形的槽构成。在该形式中，管路从U形限定出的相对侧壁的一个延伸，而枢转轴线向另一个壁偏移，或者如果需要，超过另一个壁。这种形式的容器在各端可以具有相应的向上延伸的壁，这些壁相对于枢转轴线横向延伸，如基本上竖直地。在这种或其它形式中，如果需要，容器最优选具有可以在合金表面上保持保护气氛的盖子。盖子可以具有可打开的口，通过该口可以向容器供给新的合金。或者，虹吸管可以延伸穿过该盖子，从而通过虹吸作用保持容器中合金的水平。
容器可以具有横向挡板或者隔板，其将容器内部分为两个腔或者部分。在如上所述容器为槽的情况下，横向挡板可以在端壁之间并且例如是大约在中间。管路可以从第一个腔或者部分伸出，而新的合金可以供给到第二腔或者部分。挡板具有穿过其的开口，或者在挡板边缘和容器的底面之间限定出开口，从而使得提供给第二腔的新的合金可以流过到达有管路延伸的第一腔。该结构使得固态的合金块可以存在于第二装料腔中，而不会妨碍铸造操作的过程中合金从第一铸造腔向管路流动。
在根据本发明设备的一个实施例中，模具具有下部和上部，通过下部，模具安装在炉上或相对于炉安装，而上部可以相对于炉移动从而打开和闭合模具。在该实施例中，模具具有用于向模腔供给保护覆盖气体的装置，从而当模具打开时保护在管路的第二端的熔融合金的表面。该供给装置优选为可操作用来向模具提供保护气体，气体在合金在模腔中凝固时且恰在组件从铸造位置向非铸造位置倾转之前流入模腔。该结构使得在熔融合金从模具缩回的时候，管路第二端的压力降低，使得保护气体可以流入管路的第二端。正如将要理解的，以微小的正压供给保护气体，就可以使其流入模腔并且进入管路的第二端。由于铸造产品的内在收缩而在产品表面和限定出模腔的模具表面之间提供微小的间隙，从而便于模腔内的保护气体流动到管路。
保护覆盖气优选可以沿着在分型面处在一个或每个模具部分上形成的一个或多个通道流入模腔。该气体可以提供到彼此之间限定出分型面的模具部分表面的外周。一种便利的形式，该气体从方便的供应源供给到在上述模具部分表面外周附近延伸的腔中，并且可以从该腔沿着限定出的多个通路流到模腔，该多个通路例如限定在模具的分型面上。
当组件向铸造位置倾转时，流入模腔的合金排出空气和保护气体。因此，新的保护气体需要在各个铸造周期中提供到模具中。该设备优选包括用于适当时根据相应的工作参数来为供给保护气体定时的装置。
用于供给保护覆盖气体的装置优选包括在从供给源向模具提供气体的模具供给口和模腔之间提供连通的通道系统。该通道系统还可以使得铸造操作开始时模腔中的气体被流入模腔的熔融合金清除，而清除的气体从该通道经过排出口而排出。当一个口打开时，可以操作相应的阀门关闭另一个口。
如果模具在持续长的时间内保持打开，可取的是提供覆盖气体到管路的模具端。这可以借助于供给软管、枪、喷射器等实现。
为了更易于理解本发明，将参考附图，其中图1是根据本发明铸造设备的截面图，示出了非铸造位置的设备；图2与图1相对应，但是示出了铸造位置的设备；图3以放大的比例示出了图2所示设备的部分；图4与图3相似，但是示出了稍微改进结构的部分控制系统；图5是图4结构一部分的放大分解透视图；
图6以放大的比例示出了图1和2所示设备的另一部分；图7是图6所示部件的透视图；图8示意性示出了用于释放图7部件的机构；图9是图1和2所示设备一部分的剖开透视图；图10至13提供了参考图1和2所述的炉的略图，但是在四个不同的相应位置；以及图14至16示出了图4和5所示控制系统的替代形式的相应视图。
具体实施例方式
参考图1和2，其中所示的设备10具有组件12，其包括用于容纳一定量熔融合金15的供给容器14，以及炉16，容器14容纳在其中并且可以加热从而将合金15保持在铸造温度。组件12还包括安装在炉16上或者相对于炉16从容器14的一侧横向在外安装的模具18，以及在容器14和模具18之间提供连通的管路20。
组件12安装成使得其能在与图1和2所示视图正交的方向上延伸的基本水平的轴线″X″上倾转。为了实现该目的，从炉16各端伸出的耳轴22枢轴连接在紧固到基础B上的一对支柱24中的相应的一个中。并且，在炉16的各端，具有相应的可以伸出和缩回的液压活塞26，用于使组件12倾转。
容器14的形式是由U形外周板28和相对端壁30限定出的相对较短的槽。此外，在端壁30的中间，容器14具有带开口31的横向挡板或隔板29，在下面将会更详细叙述。管路20具有主要部分32，其从板28的一个侧壁34延伸，穿过相邻的炉16侧壁36，到达模具18下面隔开的位置。从主要部分32的外端，管路20具有较短的向上延伸的部分38，其提供与模具18的连通。如图6最佳可见，管路部分32的内端连接到容器14的连接器42上的环形凸缘40。凸缘40与管路20的类似凸缘44对接，同时凸缘40和44通过下面更详细叙述的夹紧装置45紧固在一起。
模具18具有下部46和上部48。下部46安装在炉16上或者相对于炉16安装。在图1和2的示意图中，所示的下部46基本上安装在管路20的部分38的上端。然而，炉16的更典型结构为具有支撑下部46的侧支架或者托座，如图中49所示。上部48可以在图2所示的位置，在该位置部分46和48限定出模腔50(见图3)，以及图1所示的升起位置之间移动。用于这样的移动，设备具有直立引导部52，在其上端上安装有液压活塞54。活塞54可以缩回和伸出，用于使得模具部分48相对于模具部分46升起和降下。
容器14设计为保持一定量的熔融合金15，使得当组件12在图1所示的非铸造位置时，合金15的自由表面位于连接器42使容器14和管路20连通的位置以上。从该位置，管路20的部分32相对于容器14向外并且向下延伸。这样的结构使得组件12在非铸造位置以及模具18打开时(因此管路20的外端处于大气压)，管路20中合金15的自由表面正好在模具18以下。随着液压活塞26缩回，组件12可以在轴线X上相对于图1和2所示视图顺时针方向倾转，从而使组件12到达图2所示的铸造位置。然而在倾转之前，使活塞52伸出，从而向下移动上模部分48以与下模部分46相接合，从而闭合模具18，为铸造操作作准备。
当组件12从图1的非铸造位置倾转到图2的铸造位置时，管路20从容器14所延伸的位置下降到更加低于容器14中合金15的表面。在该位置之上的压头在铸造位置增加到最大。此外，管路20的外端和闭合的模具18相对于容器14中合金15的自由表面降低。因此，使得合金在重力影响下流入管路20，并且从管路20进入模腔50。模腔50的顶部在容器14中合金表面以下，以使得在铸造位置时在模腔之上有实际压头″H″。因此，可以在相当大的压力下实现模腔的填满，从而确保装填完成和一定量的收缩补偿。
由于管路20主要部分32的长度，组件12在从非铸造位置移动到铸造位置时仅仅倾转相当小的角度就足以建立压头H。该角度例如可以从大约15°到30°，如从大约20°到25°。由于组件12处于非铸造位置时管路20相对于容器14向下倾斜，以及管路20的部分32和38相互倾斜而造成的管路20的弯曲或拐弯形式，从而帮助获得实际的压头。此外，由于轴线X在沿着离开管路20所延伸的容器14那一侧的方向与容器14的中心线隔开，以及管路20从板28的侧壁34的相对较直立部分延伸，也有助于压头的形成。
至少当用镁合金铸造时，最优选在容器14中提供保护气氛，当模具18打开时，在管路20的出口端提供保护气氛，以防止合金氧化和燃烧的危险。在容器14中，合金15以上的容积相对的容易保护。适合的保护气体比空气密度更大，因此相对容易保持，而通过提供盖子55覆盖容器14有助于气体的保持。当合金在管路20的部分38的上端时，物质不是直接前进。然而，发现如图3至5所示的结构具有有益的效果。
图3示出了在组件12从非铸造位置开始倾转之前的模具18。因此，模具18是关闭的。图4示出了组件12回到非铸造位置之后，并就在打开模具18以从模腔50释放出铸件56之前的情况。
如图3至5所示，下模部分46和上模部分48分别具有相应的外周凸缘58和60。在图3中，模具部分48的凸缘60具有下翻的外缘62，而在外缘62下边缘中的沟槽65中装配着密封件64，以抵靠在下模部分46的凸缘58的上表面。在图4和5中，下模部分46的凸缘58具有上翻的外缘62，而用于抵靠在外缘62上边缘的密封件64装配在上模部分48凸缘60的下表面中的沟槽65中。该结构使得模具18闭合而使部分46和48在分型面P上接触时，凸缘58和60形成集流腔66。在集流腔66中，绕着模具部分46和48的外周限定出腔68，并且平面P延伸通过它。在模腔50周围，腔68和模腔50通过在部分46和48中至少一个的表面上形成的多个槽70而连通—在图中所示的结构是在部分46中—从而在模腔50和腔68之间限定出薄的通路71。
集流腔66包括与腔68连通的至少一个连接器72。连接器72可连接到供给管线74，通过它可以将保护覆盖气供给到腔68中。此外，集流腔66包括至少一个连接器75，通过它可以将气体从腔68中排出，以通过排出管线76收集。
如前所示，组件12在非铸造位置并且模具18打开时，管路20中合金15的表面恰在模具18以下。这种情况保持到模具18闭合，且从该位置倾转之前，如图3中所示。随着组件12倾转到铸造位置，合金在管路20中升高，通过入口浇道78进入模具，流入并填满模腔50。在模腔填满的过程中，合金使得管路20出口端以及模腔50内存在的气体排出。被排出的气体沿着通路71到达腔68。从腔68，被排出的气体通过管线76排出。为了实现它，管线76中的阀门80打开，而管线74中的阀门82关闭。阀门80和82优选为电磁阀。
在由倾转至铸造位置过程中填充模腔的合金形成的铸件56凝固时，合金从铸件向回凝固到浇道78进口的窄颈部。在凝固完成后，组件12返回到非铸造位置。随着组件倾转离开铸造位置，管路20中仍旧熔融的合金向着容器14抽回，从而倾向于在管路20中熔融合金表面和浇道78中凝固合金表面之间产生真空。
在从铸造位置开始倾转之前，阀门80关闭而阀门82打开。随着阀门82打开，保护气体供给进入腔68中，并且保护气体可以经过通路71和模腔50，进入到管路20的端部。这是通过以下而实现的，即模腔50内的合金在凝固时收缩而在最终铸件56周围提供了足够微小的间隙，用于使得保护气体从通路71经过铸件56和浇道金属周围流到管路20。此外，必要的是以超过大气压的压力提供保护气体，以供给到腔68之内，同时如所指出的，管路20中缩回的合金会使得管路20中的压力减小。
当组件12返回到非铸造位置时，阀门82关闭。模具部分48随后升高并移出铸件。然而，尽管模具18被打开，保护气体还是可以足够地保持在管路20的端部，因为它比空气密度更大。因此可以保护管路20中合金的上表面在铸造周期之间的相对短暂的间隔过程中不被氧化。
除了可以操作以使组件12在铸造和非铸造位置之间倾转之外，活塞26还可以被操作以使组件12倾转到储存位置。为此，活塞26伸出至比使组件12从铸造位置返回到非铸造位置所必须的量更大的程度。也就是说，组件12相对于图1和2的视图逆时针方向倾转，超过图1中的非铸造位置。组件12从非铸造位置到储存位置可倾转的角度要足以使得管路20中的所有合金流回到容器14中。
储存位置可以用于铸造完成后。在容器14中凝固的合金可以通过炉16输入的热能而被重熔。然而，合金不应该容许在管路20中凝固，因为难以重熔。组件12倾转到储存位置可以避免合金在管路20中凝固。
倾转到储存位置也可以用于容器14失效的情况，从而可以使得熔融合金排入到炉16中。如图所示，炉16具有排出口84，当组件12在储存位置时，可以使得熔融合金排出到沿着炉16远离模具18那侧安装的腔86中。腔86可以提供有适合于与熔融合金形成熔渣的助熔剂87。由于腔86可以保持相对较冷，助熔剂可以保持在塑料袋中，当接触到合金的时候塑料袋会融化从而将其中容纳物释放出来。倾斜基底88易于使合金排入到腔86中。
管路20可以根据需要移除以便时常地检修或者替换。通过图6所示的结构和夹紧装置45，会使其变得容易。如图6所示，凸缘40和44的表面相互配合，因为凸缘44具有凹座89而凸缘40具有突出的中心突起90。在座89和突起90之间设置波形垫片91，通过装置45把凸缘40和44挤压到一起，以在垫片91处实现密封。
各个凸缘40和44均具有锥形的外侧面。装置45具有一对相对的夹持构件92和93，其中每个夹持构件都限定有凸缘40和44可以坐入的半圆形沟槽。下部构件92具有从其突出并穿过上部构件93的孔的一对平行的螺纹杆94。在构件93以上，在各杆94上装配压缩间隔管95，从而在杆94上把螺母96向下紧固到管95上就可将构件92和93拉到一起。每个构件92和93中的沟槽都具有锥形侧面，其抵靠凸缘40和44的锥形侧。因此，紧固螺母96或者杆94可以迫使凸缘40和44牢固地压在一起，从而夹紧垫片91。
如图1和2所示，杆94的上端和管95穿过炉16的顶部伸出。因此，螺母96可以容易地根据需要紧固或松开。此外，如图7最佳所示，上部构件93具有杆97，其在杆94之间向上突出。杆97作为操纵装置45的柄。然而，如图8所示，在将重套筒99放在杆97上之后，螺母98可以提供在杆97的带螺纹的上端上，该结构可以作为撞击锤，用于在松开螺母96之后分开构件92和93。
参考图9，其中示出容器14的剖视立体，从而示出挡板29。挡板的形状与板28的内部U形表面相适，并且通过焊接在板28上而固定到位。挡板29基本上平行于容器14的端壁30并且位于端壁30的中间。因此，容器24的内部被分成管路20从其延伸的第一腔14a，以及第二腔14b。新的合金可以提供给腔14b，并且为了将腔14a中的熔融合金保持在需要的高度，在挡板29中设有孔31从而可以使合金从腔14b流到腔14a。挡板29具有上边缘，相对于非铸造位置的组件12而言，其具有基本上水平的中间部分29a，在中间部分29a的各端具有向外和向上倾斜的端部部分29b。容器14中合金需要的高度是这样的，组件12在非铸造位置时它在中间部分29a以下，并且当组件12分别在铸造以及储存位置时在相应的端部部分29b以下。
参考图10至13的各图，其中所示的设备110非常类似图1和2的设备10。设备110的结构以及铸造操作都将由图1和2的叙述理解。在有必要提到设备110的部件时，它们具有与设备10相应部件相同的数字标号，加上100。然而，简洁起见，图1和2中的支柱以及相应于支柱24的活塞以及活塞26被省去了。
图11和12分别示出了处于相当于图1的非铸造位置以及相当于图2的铸造位置的设备110。因此，在图11中，组件112在非铸造位置，准备运动到图12所示的铸造位置。在这些位置之间运动时操作的各方面基本上与关于图1和2所述的相同。
图10示出了在从图12的铸造位置移动到图11的非铸造位置之后，随后超出非铸造位置到达停放或者储存位置的设备110。在停放或储存位置，该位置例如可以是在铸造结束时的位置，管路120的主要部分132从容器114向上倾斜，从而使得它略微高于水平面。因此，合金115从打开模具118的下模部分146并且从管路120排回容器114中。
图13示出了在排空位置的组件112。通过将组件倾转通过图11的非铸造位置且到达和超过图12的铸造位置，组件从图10的停放或储存位置移动到该排空位置。然而，在离开停放或储存位置之前，改进管路20。这可以通过许多不同的结构实现。在第一种结构中，松开夹紧装置145以便能拆下管路120，之后可以用另一个管路120a替换。如图13所示，管路120a是直的，并且为容器114的连接器142提供了线路的连续。该结构使得随着组件112倾转到其排空位置，合金可以从容器114中排放并接收到适合的贮器100中。在图13中，示出了组件112到其排空位置的途中。组件112需要进一步倾转超过图12的铸造位置以到达排空位置，在排空位置容器114中的所有合金都可以排出到贮器100中。
在第二种结构中，图12所示，主要部分132远离连接器142的端部具有可移走的盖子101。当需要排空容器114时，在组件112位于图10的停放位置时移去盖子101，随后装配上图12中虚线所示的嵌入式短管路102。作为另一变例，101表示阀门构件，管路102可以连接到其上。阀门构件101使得管路102可以在组件处于任何位置时进行装配，阀门元件101可以在防止通过管路102流动的位置以及允许通过管路102流动的位置之间调节。
图14至16示出了图4和5结构的替换，不仅在模具的形式方面，而且在用于分配保护气体和排出大气的系统方面。图14至16结构的各部分与图4和5的相应部件具有相同的数字标记，加上100。
图14示出了模具118的局部剖面图，模具118具有下模部分和上模部分146和148，以及当模具118闭合时在部分146和148之间的外围模具主体组件102。部分146和148与主体组件102一起限定出了模腔150。因此，不是在部分146和148接合的位置具有分型面，而是各个部分146和148与主体组件102的相应表面接合。
主体组件102包括多个细长构件103，在图15和16中示出了其中一个的一部分。构件103具有斜接端，相邻元件103在斜接端相接触。此外构件103限定出流动系统，可以给模腔150提供保护气体并且从中清除大气气体。
在各个构件103的上下表面103a中，邻近外表面103b限定出了纵向沟槽104。从各个沟槽104，多个浅的但是相对较宽的通道105延伸到用于限定模腔的内表面103c。钻孔106提供各个沟槽104之间的连通，而外表面103b上的入口107与钻孔106相连通。模具闭合时，如图14所示，各个沟槽104和其通道105被模具部分146和142相邻的一个覆盖，从而分别限定出纵向通道104a和浅通道105a。这样的结构使得气体可以从在108处部分地示出的气流线路流过入口107到达通道104a，随后经过通道105a，进入模腔150，或者从模腔150反向流动从而通过管线108排出。
在每个构件103的一个斜接端103d，每个交替构件103的每端103d，或者每个构件103的每端103d，具有类似的用于气体流动的布置。因此，如图15和16所示，具有邻近外表面103b的竖直沟槽109以及多个浅的但是相对的较宽的通道111，通道111从沟槽109延伸到内表面103c。与沟槽109连通的口113使得气体可以流到模腔150或者从模腔150流出。模具闭合时，相邻构件103的相对端对接，从而沟槽109和通道111在模腔150和口113之间提供了通路。
该结构类似参考图4和5所述的结构。因此，用于至少一个构件103的流动系统可以具有连接到保护覆盖气体供给源的气体流动管线108，从而在需要时向模腔供给保护气体，并且至少另一个构件103具有其管线108，在需要时可以从模腔150排出气体。在这种情况下，在斜接端103d用于气体流动的设置可以与用于管线108中流动的系统互连。许多结构都是可以的，尽管总的要求是模腔150可以靠进入的合金清除气体，以及在需要时可以接受保护气体。
参考附图根据本发明的叙述将会理解本发明铸造设备的许多重要的实际益处。因此，该设备显著地扩展了对各种零部件包括高性能零部件进行永久型模具铸造的能力，并且降低了成本。此外，该设备可以降低投入、减少加工和减小运行的成本，同时它也可以修改为电阻式加热。该设备具有小的占地面积，同时可以避免在空气中浇包的需要，并且不需要外加压力来装填模腔。该设备可以实现铸造金属的高收得率，一般地为大约95％。
发现该铸造设备可以生产可热处理的并且可焊的高完整性的铸件。使用砂型芯可以制造具有复杂内部形状的铸件。该设备适合于从少量到大量的生产用于汽车及其它工业的各种产品。
铸件(用根据本发明的设备制造的)在出模后具有优良的表面质量，没有流径线或者褪色，并且整体有很好的表面外观。该铸件具有优良的表面细部和轮廓，并且没有未铸满的情况。此外，机械加工的铸件显示出良好的光泽表面。用该设备制造的铸件测量拉伸性能发现，等于或超过了重力永久铸模铸造合金的报道性能，例如AZ-91。
本发明的设备使周期时间可以比相当的镁重力永久铸模铸造更快，而不需要冒口。此外，周期时间显著快于相当的铝重力永久铸模铸造。另外，消耗成本通常很低，例如对于保护覆盖气体来说，并且可以使用市售的模具涂料。铸件壁厚具有永久铸模铸造的典型特征。此外，劳力成本可以保持在低的水平。
最终应当理解，各种变化、改进和/或添加都可以引入前面叙述的各部分的结构和布置中而不背离本发明的精髓和范围。
权利要求
1.一种铸造设备，可以在铸造作业时使合金通过重力流动和进给，其中该设备具有用于保持一定量合金的供给容器，将容器容纳在其中并且可以在其中加热容器从而将供应的合金保持在适合铸造温度的炉，相对于炉从容器向外横向安装的模具，在容器和模具之间提供连通的管路，以及用于使得包括炉、容器和模具在内的组件绕着基本上水平的轴线可逆地倾转的装置，从而使得合金可以从容器流到模具限定出的模腔中或者阻止合金流动到该模腔中。
2.如权利要求1的设备，其特征在于，用于可逆倾转组件的装置可以操作使得组件在第一非铸造位置以及第二铸造位置之间倾转，其中第一非铸造位置是在一个周期完成并且下一周期开始之前组件所占的位置，且在该位置阻止合金从容器流动到模具中，而第二铸造位置则使得合金可以从容器流到模具中。
3.如权利要求2的设备，其特征在于，用于可逆倾转组件的装置可以操作使得组件倾转到第三储存位置，其在离开铸造位置的方向上超过了非铸造位置，并且在该位置管路中的合金可以排入容器中。
4.如权利要求3的设备，其特征在于，用于倾转组件的装置可以操作使得组件倾转离开第三位置，通过并且超过铸造位置到达第四合金排空位置。
5.如权利要求1至4中任何一项的设备，其特征在于，容器可以保持一定量的熔融合金，基本上大于一个铸造周期要消耗的合金量。
6.如权利要求5的设备，其特征在于，容器可以根据需要接受新的合金，从而使得当组件在非铸造位置时容器中合金的上自由表面保持在相对于容器而言的基本上恒定的高度。
7.如权利要求1至6中任何一项的设备，其特征在于，管路具有位于容器上的第一端，在组件位于非铸造位置时，该第一端所在的位置低于容器中合金高度，从而可以在组件从非铸造位置到铸造位置的枢转过程中保持该位置以上的熔融合金的压头，并且随着组件从非铸造位置到铸造位置的倾转，合金的该压头增大。
8.如权利要求7的设备，其特征在于，组件在铸造位置时，压头为最大，容器中合金的高度足够高于模腔中最高点，从而确保完成模腔填满。
9.如权利要求7或8的设备，其特征在于，从管路延伸的位置开始，管路离开容器，并且横向通过炉壁，向外到达模具处的第二端，并且管路与模具连通，以使得当组件在铸造位置时，合金在容器中建立的压头作用下向上流到模腔中并填充模腔。
10.如权利要求9的设备，其特征在于，管路与模腔连通的位置是当组件在非铸造位置时直接位于模腔以下的位置。
11.如权利要求7至10任何一项的设备，其特征在于，模具位于从容器横向向外的位置。
12.如权利要求1至11中任何一项的设备，其特征在于，管路在炉之内的第一部分可以通过炉被加热，从而降低在流入模具时合金过度冷却的危险，并且保护炉和模具之间的管路的第二部分不会过度冷却。
13.如权利要求12的设备，其特征在于，管路为耐高温的隔热材料制成，或者管路的第二部分设置有隔热套。
14.如权利要求12的设备，其特征在于，管路的第二部分可以通过盘绕着第二部分的电阻线圈加热。
15.如权利要求1至14中任何一项的设备，其特征在于，该管路具有沿其长度的主要部分，其延伸穿过炉并且从炉向外延伸，并且当在非铸造位置时相对于组件向下倾斜。
16.如权利要求15的设备，其特征在于，管路的主要部分相对于水平面倾斜从大约5°到15°的角度。
17.如权利要求15或16的设备，其特征在于，管路具有从主要部分的远离容器的端部向上延伸到模具的较短的部分。
18.如权利要求17的设备，其特征在于，主要部分和较短部分的相对长度，以及主要部分从水平面向下倾斜的角度是这样的，以使得枢转相当小的角度就可以将组件在非铸造位置和铸造位置之间枢转。
19.如权利要求18的设备，其特征在于，枢转的角度从大约15°到30°。
20.如权利要求1至19中任何一项的设备，其特征在于，容器具有管路所从其延伸的直立壁，该壁在组件处于非铸造位置时与垂直线之间至多形成很小的角度，从而在组件从非铸造位置枢转时，管路延伸出的位置以上的合金压头基本上能随着组件枢转到铸造位置而增加。
21.如权利要求20的设备，其特征在于，组件枢转的轴线在离开管路延伸位置的方向上水平间隔超过容器的中心线，使得该轴线和管路延伸位置之间的间距相对于管路主要部分的长度而言是显著的，该间距为管路主要部分长度的至少大约40％。
22.如权利要求1至21中任何一项的设备，其特征在于，容器由在垂直于枢转轴线的截面上形状为U形的槽构成，管路从U形限定出的相对侧壁的其中一个上延伸，并且枢转轴线向相对侧壁的另一个偏移或者超过该另一个壁。
23.如权利要求22的设备，其特征在于，容器具有可以在合金表面上保持保护气氛的盖子。
24.如权利要求22或23的设备，其特征在于，容器具有横向挡板或者隔板，其将容器的内部分为两个腔或部分，该管路从第一个腔或部分延伸，并且该容器适合于将新的合金供给到第二腔或者部分中。
25.如权利要求24的设备，其特征在于，挡板可以使得供给到第二腔的新的合金流过而到达管路所从其延伸的第一腔，同时防止在铸造作业的过程中第二装料腔中的固态合金块妨碍合金从第一铸造腔流到管路中。
26.如权利要求1至25中任何一项的设备，其特征在于，模具具有下部和上部，通过下部，模具相对于炉安装，上部可以相对于炉移动以打开和闭合模具。
27.如权利要求26的设备，其特征在于，模具具有用于向模腔供给保护覆盖气体的装置，从而当模具打开时，该保护覆盖气体保护在管路第二端的熔融合金表面。
28.如权利要求27的设备，其特征在于，供给装置可被操作从而向模具提供保护气体，从而在模具中的合金凝固时并且就在组件从铸造位置倾转到非铸造位置之前保护气体流入模腔，从而当熔融合金从模具退回时，在管路第二端压力减小，从而使得保护气体可以流入到管路的第二端中。
29.如权利要求28的设备，其特征在于，保护覆盖气体可以沿着在分型面处其中一个或每个模具部分上形成的一个或多个通道流入模腔。
30.如权利要求29的设备，其特征在于，该设备包括可以将气体供给到在模具周边延伸的腔中的装置，从而气体沿着多个通路从该腔流到模腔中。
31.如权利要求27至30中任何一项的设备，其特征在于，该设备包括用于适当时根据铸造工作参数而定时供应保护气体的装置。
全文摘要
用于在铸造操作中使合金在重力下流动而送进的设备，具有用于保持一定量合金的供给容器，将容器容纳在其中并且可以在其中加热容器从而将供应的合金保持在适合铸造温度的炉，以及相对于炉从容器向外横向安装的模具。管路在容器和模具之间提供连通。该设备还包括用于使得包括炉、容器和模具在内的组件绕着水平轴线可逆倾转的装置，从而可以使得合金从容器流动到模具限定出的模腔中或者阻止合金流动流到该模腔。
文档编号B22D23/00GK101039767SQ200580034569
公开日2007年9月19日 申请日期2005年9月1日 优先权日2004年9月1日
发明者约翰·F·卡里格, 杰弗里·德鲁兹, 唐·T·源, 弗拉迪米尔·N·阿尔吉内 申请人:联邦科学和工业研究组织