熔融金属浇注装置和使用该装置的离心铸造机的制作方法

本发明涉及一种熔融金属浇注装置和使用该装置的离心铸造机，更具体而言，涉及在浇注熔融金属时能够防止湍流的熔融金属浇注装置。

背景技术：

一般地，铝铸造法划分为高压压铸法以及低压/重力铸造法，其中，高压压铸法特点是低产品质量和高生产率，低压/重力铸造法特点是高产品质量和低生产率。

在典型的卧式离心铸造方法中，可使用离心力将模具用熔融金属填满。然而，由于浇注熔融金属的持续时间和浇注熔融金属的速度无法精确地控制，当浇注熔融金属时，熔融金属将变成湍流。这样的湍流将引起模具被不均匀地填充进熔融金属，气泡将被引入模具，并且铸件的硬度降低的问题。因此，离心铸造法的使用被限制在具有相对简单形状的管子等中。

为了补救卧式离心铸造方法的缺陷，已开发出多种立式离心铸造方法，其中之一已在韩国专利公开No.10-2011-0048631中公开。根据韩国专利公开No.10-2011-0048631，在转盘上放射状地安装平衡锤，并且在旋转过程中，通过调整平衡锤的倾斜角、插入进平衡锤中的球的数量，以及在平衡锤中球的位置，来将非对称的模具维持在平衡状态中。

然而，韩国专利公开No.10-2011-0048631的离心铸造机不具有在浇注熔融金属时能防止湍流的结构，并且因此其仍具有在模具深处的区域的材料特性与熔融金属浇注孔附近的材料特性不同的问题。

如图1A所示(现有技术)，如果填充模具的熔融金属的密度由于在熔融金属浇注孔附近发生的湍流而下降时，硬度也下降。

技术实现要素：

因此，本发明的一个目标是提供一种熔融金属浇注装置以及使用该装置的离心铸造机，其中浇注单元被升起和降下来以调节是否浇注熔融金属以及熔融金属浇注的程度，因此在浇注熔融金属时防止湍流，并且制造具有均匀材料特性的铸件产品。

根据本发明的一个方面，通过提供用于将熔融金属浇注至形成在离心铸造机的上模具和下模具之间的模具型腔的熔融金属浇注装置，可完成上述和其他目标，上述上模具和下模具配置成当在啮合状态中时进行旋转，上述熔融金属浇注装置包括：浇注单元，其包括形成有浇注孔的一端，熔融金属通过该浇注孔浇注进模具型腔中，当注入熔融金属，浇注单元的一端被插进沿着上模具的旋转轴形成的冒口(riser)中并从该冒口中抽出；限位器(stopper)，其通过上述浇注单元的另一端插入进浇注单元中，并且配置成开启和关闭上述浇注孔，从而来调节熔融金属的流动；基座单元，上述浇注单元安装于该基座单元上，该基座单元配置成将上述浇注单元升起和降下。

上述浇注单元可包括：下构件，其配置成插入进上模具中，并形成具有对应于冒口的内径的尺寸的外径的管道形状；上构件，其从下构件以漏斗形状进行延伸；限位器，该限位器可形成为具有小于下构件的内径并且大于浇注孔的直径的直径的柱形。

上述限位器在其一端是尖的，从而使其可以插入进浇注孔中。

上述熔融金属浇注装置可进一步包括安装在基座单元上的伺服电动机，以及连接伺服电动机和限位器的杠杆(seesaw)构件。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种离心铸造机，其具有配置成在啮合状态中进行旋转的上模具和下模具，并且在上模具和下模具之间规定模具型腔来接收浇注进其中的熔融金属，上述离心铸造机包括：熔融金属浇注装置，该装置配置成被升起和降下从而被插进沿着上模具的旋转轴形成的冒口中或从该冒口中抽出，因此来调整是否浇注熔融金属以及熔融金属浇注的速度；驱动模块，其配置成旋转具有端部连接至下模具的旋转轴；冷却单元，其配置成使用冷空气冷却上模具和下模具；以及电加热单元，其配置成加热上模具和下模具。

上述冷却单元可包括上冷却器和下冷却器，其中，上述上冷却器 包括连接至上模具的顶部的第一室，以及通过第一通道向第一室供应冷空气的第一泵，上述下冷却器包括连接至下模具的底部并且与形成在旋转轴中的第二通道连通的第二室，以及通过第二通道向第二室供应冷空气的第二泵。

上述电加热单元可包括：上加热器，该上加热器包括安装在上模具的顶部的第一加热丝和第一插座(socket)，该第一插座连接第一加热丝并且安装在从上模具的外围延伸出的上凸缘的底面上；下加热器，该下加热器包括安装在下模具的底部的第二加热丝以及第二插座，该第二插座连接第二加热丝，安装在从下模具的外围延伸出的下凸缘的顶面上，并且接合第一插座；旋转连接器，该旋转连接器与第二插座相连接，并且安装至旋转轴的另一端上；供电电源，其与旋转连接器连接来给旋转连接器提供电力。

上述驱动模块可包括电动机、用于将旋转力从电动机传输至旋转轴的传动带、以及配置成有选择地接触传动带来停止旋转轴的旋转的制动器。

附图说明

基于结合附图的以下详细描述，本发明的以上和其他目的、特征及优点将更加明显，其中：

图1A(现有技术)是示出测量使用传统离心铸造机制造的铸件的各个部分的硬度的结果视图，并且图1B是示出测量使用根据本发明的一个实施方式的离心铸造机制造的铸件的各个部分的硬度的结果的视图；

图2是示出根据本发明的一个实施方式的离心铸造机的整体外观的主视剖面图；

图3是示出根据本发明的一个实施方式的离心铸造机的浇注单元的侧视剖面图；

图4是示出根据本发明的驱动模式和供电电源的视图。

具体实施方式

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语 包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其他代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。本文中提到的混合动力车是具有两种或更多种动力来源的车，例如同时为汽油动力和电动力的车。

本文使用的术语仅为说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该”也意在包括复数形式，除非上下文中另外明确指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有结合。贯穿说明书，除非明确有与之相反的描述，词语“包含”以及其各种变形例如“包括”或者“含有”应当理解成意指包括所述元素但是不排除任意其他元素。此外，在说明书中的术语“单元”、“-者”、“-器”以及“模块”将意味着用于处理至少一个功能和操作的单元，并且能够通过硬件组件或者软件组件以及其二者的结合来实施。

此外，本发明的控制逻辑可以具体表现为，在含有由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读记录介质也可以在连接网络的计算机系统中分布，从而计算机可读介质可以通过例如远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)以分布方式进行存储并执行。

除非另外指出，应理解用于说明书中的包括技术及科学术语的所有术语具有与本领域技术人员所理解的含义相同的含义。必须理解词典所定义的术语与相关领域的上下文内的含义相同，且其不应被理想化地或过于正式地定义，除非上下文另外明确指出。

现将详细参考本发明的优选实施方式，并将结合附图来说明该优选实施方式的例子。贯穿附图，在任何可能的情况下，相同的参考标 号将被用于指代相同或者相似的部件。

如图2和图3所示，根据本发明的一个实施方式的熔融金属浇注装置配置成将熔融金属M浇注进模具型腔C中，其中模具型腔C形成于离心铸造机的上模具11和下模具12之间，上述上模具11和下模具12配置成在啮合状态中进行旋转。上述熔融金属浇注装置包括浇注单元110、限位器120，以及基座单元140。

浇注单元110包括下构件111和上构件112，其中，下构件111形成有管道形状来允许熔融金属经由其流通，并且具有均匀的直径；上构件112的直径朝向其上端逐渐增加。即，由于狭窄管形的下构件111和宽的圆的上构件112，浇注单元110具有漏斗形状，其中熔融金属M被引入上构件112中。在下构件111的底部形成有浇注孔113。浇注孔113的直径小于下构件111的直径。

浇注孔113形成所在的浇注单元110的底部插入进沿着上模具11的中心轴形成的冒口(riser)13中。熔融金属一般会由于其凝固而逐渐收缩，冒口是用来平滑地将熔融金属供给至铸件，其施加预定的压力至该铸件，并减少温度梯度，因此有助于生产没有收缩缺陷的铸件。在上模具11上形成的冒口13是开顶式(open-top)冒口，其垂直形成并且与外部连通。

限位器120具有柱形，其穿过上构件112而插入，从而来开启和关闭浇注孔113。限位器120形成为具有比下构件111的直径更细的直径，从而能够插进下构件111中，但是其形成为比浇注孔113的直径更粗，从而当该限位器120与浇注孔113接触时密封浇注孔113。上述限位器120在其下端是尖的，从而使其能部分地插入至浇注孔113中，因此确保优异的密封效果。更进一步地，当熔融金属开始浇注时，由于限位器120上升，限位器120通过有助于熔融金属的平缓的浇注从而具有防止湍流的效果。

基座单元140不仅起到支撑限位器120和浇注单元110的作用，而且还用于将二者升起和降下。即，基座单元140将浇注单元110升起和降下，从而使下构件111能够插进冒口13中或者从冒口13中抽出。通过浇注单元110被升起和降下所凭借的结构，其能够调节熔融金属浇注进模具的程度。基座单元140包括基座板141和起重器(lift) 142，其中，限位器120和浇注单元110安装于基座板141上，起重器142用于将基座板141升起和降下。

使用基座单元140将浇注单元110升起和降下的原因如下：当熔融金属开始浇注时，浇注单元110被插进冒口13中来使熔融金属下落的距离最小化，从而防止湍流，并且当熔融金属已被浇注至特定的程度时，浇注单元110从冒口13中抽出，从而进一步地平滑熔融金属的供应。

基座板141安装有配置成产生活塞运动的伺服电动机131和用于连接伺服电动机131和限位器120的杠杆(seesaw)构件132。当伺服电动机131的驱动单元上升时，杠杆构件132的连接至伺服电动机131的一端也将上升。同时，连接至限位器120的杠杆构件132的另一端将下降，并且因此限位器120也将下降。杠杆构件132在其中间设置有铰链轴，并且杠杆构件132绕该铰链轴旋转。由于伺服电动机131能够被精确地控制，熔融金属浇注的速度能够通过控制限位器120离开浇注孔113的程度进行精确地调整。

伺服电动机131被铰接至基座板141上从而使其能够关于基座板141进行旋转，因此在杠杆构件132旋转时，防止在杠杆构件132和伺服电动机131之间的干扰。

如图2、3和4所示，离心铸造机包括上述熔融金属浇注装置；驱动模块400，其配置成旋转连接至下模具12的旋转轴20；冷却单元200，其配置成使用冷空气冷却上模具和下模具；以及电加热单元300，其配置成加热上模具和下模具。

熔融金属浇注装置被构造成使得浇注单元能够升起和降下，从而能够插入沿着上模具11的旋转轴形成的冒口13中或者从其中抽出，因此可调节是否浇注熔融金属以及浇注熔融金属的速度。由于在上文已对熔融金属浇注装置的构造和功能进行了详细解释，因此下面将省略对其任意更进一步的解释。

旋转轴20连接至下模具12的中心部分，从而使下模具12可以随其进行旋转，并且上模具11与下模具12接合，从而能随下模具12进行旋转。即，尽管旋转轴20未与上模具11直接接触，但是旋转轴20通过下模具12与上模具11连接。

驱动模块400包括：用于供应旋转力的电动机410、用于将旋转力从电动机410传输至旋转轴20的传动带420、以及用于停止传动带420的运动的制动器430。制动器430设置成以预定的距离与传动带420分开。制动器430进行可移动地安装，并且按需与传动带420接触来停止传动带420。

冷却单元200包括上冷却器210和下冷却器220，其中，上冷却器210包括连接至上模具11的顶部的第一室213和用于通过第一通道212向第一室213供应冷空气的第一泵211；下冷却器220，下冷却器220包括连接至下模具12的底部并且与形成于旋转轴20中的第二通道222连通的第二室223、以及用于通过第二通道222向第二室223供应冷空气的第二泵221。

第一室213具有形成在其中心部分的孔，浇注单元110通过该孔插入。第一室213的围在浇注单元110周围的部分规定冷空气流经的空间。第一通道212的一端连接至第一室213的顶部的中心部分，冷空气通过上述第一通道212被引进至第一室213中。第一室213具有形成在其外围的排气口，冷空气通过该排气口从第一室213向外排放。即，从第一室213的中心部分流至第一室213的外围的冷空气起到冷却上模具11的顶面的作用。

相似的，第二室223的底部与第二通道222连接，冷空气通过通道222供应至第二室223。供应至第二室223中的冷空气冷却下模具12，并且从第二室223在径向方向向外排放。

电加热单元300包括用于加热上模具11的上加热器330、用于加热下模具12的下加热器340、用于给上加热器330和下加热器340提供电力的供电电源310、以及连接至旋转轴20的下端部从而连接供电电源310和下加热器340旋转连接器320。

上加热器330包括安装在上模具11的顶部的第一加热丝331、以及用于给第一加热丝331提供电力的第一插座332，从而来加热上模具11。下加热器340包括安装在下模具12的底部的第二加热丝341，以及用于给第二加热丝341提供电力的第二插座342，从而来加热下模具12。第二插座342与第一插座332接合以便随之转动。

由于使用旋转连接器320，因此即使在旋转轴20旋转时也能持续 供电。更进一步地，安装在上凸缘14和下凸缘15上的第一插座332和第二插座342能够在啮合状态下旋转，其中上凸缘14和下凸缘15从上模具11和下模具12向外延伸，因此也能保证向第一加热丝331持续供电。

驱动模块400包括电动机410、用于连接电动机410和旋转轴20从而二者能一起旋转的传动带420、以及配置成有选择地接触传动带420来停止旋转轴20的旋转的制动器430。

当上模具11和下模具12彼此分离时，有必要通过旋转旋转轴20来持续地调整下模具12的位置，从而使第一插座332和第二插座342位于彼此对应的位置。此时，仅使用电动机410难以实现持续调整。因此，当下模具12位于理想位置时，运行制动器430来停止传动带420，从而最终停止旋转轴20的旋转。因此，电能能够平稳地供应至第一加热丝331来加热上模具11。

正如从以上说明中显而易见的，根据本发明的上述熔融金属浇注装置和使用该装置的离心铸造机具有以下效果。

首先，通过防止浇注熔融金属时的湍流，模具能被均匀地填满熔融金属。

第二，能够自由地调整熔融金属浇注的速度和浇注持续时间。

最后，即使在模具被旋转时，也能自由地执行加热和冷却模具工序。

尽管本发明的优选实施方式已用于阐释性目的而被公开，然而本领域的技术人员应当意识到在不违背所附权利要求中所公开的本发明的技术构思和范围的情况下，可以进行各种修改、增加和替换。