用于压铸过程的金属浇注方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及浇注用于铸造操作中的熔融金属的改进的方式，并且更具体来说，涉及通过使用结合浇注桶和压射套筒的连续旋转的压射套筒底部填充来最小化由于水平高压压铸机的压射套筒的填充导致的金属损坏。
【背景技术】
[0002]低工艺成本、精密的尺寸公差(近净成形)和平滑的表面抛光都是使得高压压铸(HPDC)成为广泛用于金属部件的大量生产的工艺的理想属性。举例而言，汽车工业中的制造商使用HDPC来生产用于发动机和变速器部件的近净成形铝合金铸件。在典型的HPDC工艺中，熔融金属通过两个金属传递步骤被引入到成形的模具腔体中:从桶到过滤器管(称为压射套筒)的(第一)低压倾斜浇注和到浇铸/铸造腔体中的(第二)高压注射(诸如当活塞在管中移动时)。
[0003]铝合金铸件对熔融金属传递速度敏感。当传递速度太低时，可能导致未铸满和冷结；当传递速度太高时，湍流可能将空气或其他气体携入，这又可能导致氧化物形成以及形成当其与周围空气接触时氧化的表面熔融铝。两种氧化物的形成共同地称为浮渣。考虑到高速度是较高传递压力的固有部分，对较高速HPDC操作的担心(虽然对于大规模生产而言比其低速相应操作更加有效)尤其严重。携入的(即，双膜)和表面(即，顶层)浮渣与熔融金属的剩余部分混合并且随后与其一起凝固，这又导致不利地影响铸造部件的结构和机械性质的夹杂物和高孔隙度的区域。
[0004]研宄已显示，如果液体金属的速度足够高，则可能出现浮渣的携入的空气(S卩，双膜)变体，并且该速度被认为对于Al、Mg、Ti和Fe合金而言在0.45 m/s与0.5 m/s之间。参见例如坎贝尔铸件(Elsevier Butterworth-Heinemann，2003)。因此，需要将金属传递速度保持在此临界速度之下以显著地减少形成在铸件中的氧化物的数量。本发明的受让人所拥有并且全文以引用的方式并入本文的美国专利8，522，857证明将熔融金属从桶的传递位置与湍流和其他浮渣诱发事件的显著减少相关的额外研宄。该方法使用侧浇注桶配置，该配置利用以下事实:桶底部的金属大体上没有浮渣和其他异物，以及在浇注池填充期间消除暴露的投入金属流。已经显示这种桶设计以传统的倾斜浇注模制工艺不可能的方式最小化湍流。虽然如此，仍需要额外的创新来充分利用HPDC压射套筒的填充中使用的侧浇注桶。
【发明内容】
[0005]针对以上背景，本发明的实施例通常涉及减少由于水平压铸压射套筒的重力填充导致的空气夹带和氧化物膜夹杂物的方法。根据本发明的第一方面，将熔融金属传递到压铸压射套筒的方法包括提供具有排放孔口(诸如分配喷嘴)的填充有熔融金属的桶，这样使得喷嘴或孔口限定穿过喷嘴形成的绕熔融金属流动方向的第一旋转轴线。将容器流体地放置于桶的下游并且相对于桶定向以使得其限定第二旋转轴线。在通过喷嘴在桶与容器之间建立流体联接之后，通过使桶绕第一旋转轴线旋转来将存在于桶中的熔融金属传递到容器，在此之后使容器绕第二旋转轴线旋转以允许可以配合在容器内的腔体、流动通道或相关室内的熔融金属的剩余部分被引入到其中。在这两次分开的旋转之后，已经传递到容器并且穿过容器的熔融金属通过压射套筒输送到流体联接的模具腔体中，其中显著减少形成浮渣的湍流。
[0006]根据本发明的另一个方面，一种将熔融金属传递到压铸模具的方法包括提供具有限定第一旋转轴线的分配喷嘴的桶。同样地，将容器流体地放置于桶和模具之间并且相对于桶定向以使得流体联接至容器的可旋转接头限定第二旋转轴线。桶通过喷嘴和可旋转接头流体地联接至容器以使得包含在桶内的熔融金属的第一部分通过绕第一旋转轴线旋转桶被传递到容器。在此之后，通过绕第二旋转轴线旋转可旋转接头将熔融金属的第二部分从桶传递至容器，此后，已被传递至容器的熔融金属被输送至形成与容器流体连通放置的模具的一部分的模具腔体。
[0007]根据本发明的又一个方面，一种将熔融金属传递到压铸模具的方法包括将熔融金属放置于配置成绕第一旋转轴线旋转的桶内。将容器流体地放置于桶与模具之间以使得与容器(或者是其一部分)联接的可旋转接头限定第二旋转轴线。由此，通过可旋转接头将桶流体地联接到容器以使得通过使桶绕第一旋转轴线旋转将来自桶的熔融金属的第一部分沿大体上水平的熔融金属传递通道传递到容器，在此之后通过使可旋转接头绕第二旋转轴线旋转来将熔融金属的第二部分沿大体上竖直的熔融金属传递通道传递。在此第二次传递期间，桶与旋转接头之间的刚性流体联接促进桶绕第二旋转轴线的行星运动。在此之后，已经传递到容器的熔融金属被输送到模具。
[0008]本发明提供以下方案:
1.一种将熔融金属传递到压铸模具的方法，所述方法包括:
提供具有形成在其中的分配喷嘴的桶，所述喷嘴限定穿过其形成的绕熔融金属流动方向的第一旋转轴线；
提供流体地位于所述桶与所述模具之间的容器，所述容器相对于所述桶定向以使得其限定第二旋转轴线；
通过所述喷嘴将所述桶流体地联接到所述容器；
所述容器的初始填充操作期间通过使所述桶绕所述第一旋转轴线旋转来将所述熔融金属从所述桶传递到所述容器，随后使所述桶绕所述第二旋转轴线旋转以允许所述容器的随后填充；以及
将已经传递到所述容器的所述熔融金属输送到放置成与其流体连通的模具腔体中。
[0009]2.如方案I所述的方法，其中所述容器限定形成于其中的大体上圆柱形的填充通道。
[0010]3.如方案I所述的方法，其中所述容器包括流体地位于所述喷嘴与压射套筒之间的填充盖，其中所述填充盖能绕所述第二旋转轴线相对于所述压射套筒独立地旋转。
[0011]4.如方案3所述的方法，其中所述填充盖大体上布置在所述压射套筒的一个轴向末端上。
[0012]5.如方案3所述的方法，其中所述填充盖形成可旋转接头以使得所述桶绕所述第二旋转轴线的所述旋转通过所述可旋转接头发生。
[0013]6.如方案5所述的方法，进一步包括将所述可旋转接头流体地联接到所述桶，以使得在将所述熔融金属从所述桶传递到所述压射套筒期间大体上排除所述熔融金属暴露于周围大气。
[0014]7.如方案5所述的方法，其中在所述初始填充操作期间发生的所述传递通过形成在其中的孔口在大体上水平的定向上被引入到所述可旋转接头中。
[0015]8.如方案7所述的方法，其中在所述随后填充操作期间发生的所述传递通过所述孔口在大体上竖直的定向上被引入到所述可旋转接头中。
[0016]9.如方案3所述的方法，其中形成在所述填充盖中的熔融金属接收腔体和所述压射套筒限定所述容器。
[0017]10.如方案9所述的方法，其中所述压射套筒沿其充填通道在大体上水平方向上定向。
[0018]11.如方案I所述的方法，其中绕所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线的过程大体上彼此正交地发生。
[0019]12.如方案I所述的方法，其中绕所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线的运动通过自动机械控制。
[0020]13.如方案I所述的方法，其中在所述初始填充操作期间发生的所述传递在大体上水平定向上被引入到所述容器中。
[0021]14.如方案I所述的方法，其中在所述随后填充操作期间发生的所述传递在大体上竖直定向上被引入到所述容器中。
[0022]15.一种将熔融金属传递到压铸模具的方法，所述方法包括:
提供具有形成在其中的