负压上吸铸造装置的制作方法

本实用新型涉及一种负压上吸铸造装置，尤指一种利用负压将钢液上吸进入铸模内，再将钢液切断以快速移除铸模。

背景技术：

现有钢铁铸造工厂的重力浇注方法，主要是以熔解炉将钢材熔融至1450～1700℃之后，将高温的钢液盛装于铁桶内，再将钢液倾倒浇注于预先制作的铸模内，让钢液凭借重力作用，通过流路系统的浇池、竖浇道及流道，而由进汤口(gate)流进模穴内，待钢液冷却凝固后自铸模中取出，经适当的清理与加工，即可取得所需的铸件。

上述重力浇注方法大都使用在钢鐡的铸造。然而，基于铸造成本及铸件品质的考量，其具有以下缺点：1.针对肉厚约在3.5mm以下的铸件而言，以重力作用将钢液浇进砂模内时，钢液需要经过流路系统。而由于模穴内空气的阻挡，钢液的流速不会太快，且肉厚愈薄流速愈慢，流路愈长将使得钢液愈快冷却，因此，若是钢液的温度不高、流动性不足，将使得铸件薄肉成型困难，不容易铸造出优良的产品。2.当熔解温度增加达到1700℃，甚至于更高的温度之后，虽然可以增加钢液流动性，以成型薄肉的铸件，但在熔解温度增加之后，不但会增加耗电量，且会大幅缩短熔解炉的耐火材料的寿命，让耐火材料的更换频率增加，如此一来，将增加耐火材料更换成本及因更换停工所造成的产能下降。再者，当钢液熔解温度超过1700℃时，熔解炉内的耐火材料会熔入钢液内，造成钢液内含氧化物杂质增加，而影响钢材铸件的纯度及机械性能。3.在浇注过程中，钢液需要充满包括浇池、竖浇道及流道等流路系统，才能流进模穴内，而此流路系统内的钢液会与模穴内的钢液同时冷却凝固。钢液留存在流路系统内而多耗钢液，使铸件与总浇注钢液的比例(也即步留率)无法有效提升，而步留率无法有效提升，即无法节省钢液，无法有效节省能源，降低生产成本。

为了解决上述缺点，本实用新型人提出了一种「负压上吸浇注方法」，包括下列步骤：a.将具有吸管的平板盖合于熔解炉的顶端，熔解炉内盛装有熔融的钢液，且吸管的底端伸入钢液中；b.在铸模上形成连通模穴的空气通道，并将铸模放置于平板上，使铸模的流路系统与吸管的顶端连通；c.将一罩体盖合于铸模及平板的上方，并抽取罩体内的空气，使罩体及模穴内的空气压力降低，经由吸管向上抽取熔解炉内的钢液，使钢液流入模穴内；以及d.静置一段时间，让流路系统与模穴之间的进汤口凝固，再解除罩体内的空气负压状态，使流路系统中的钢液逆流回熔解炉内。

技术实现要素：

凭借上述负压上吸浇注方法，确实可以解决钢液的温度不高时所产生肉薄的铸件成型困难，以及过多的钢液停留在流路系统内而使步留率无法提升的各种问题。然而，在实际使用时，由于为了让进汤口内的钢液能够快速凝固，以使流路系统中的钢液逆流回熔解炉内，并让铸模与平板分离，使铸模内的钢液继续冷却，再重新放置新的铸模于平板上时，以再次进行浇注作业，进汤口的口径不能太大，因此，一般在口径开设时大约会维持在数mm左右。如此一来，虽然进汤口的口径缩小会让口径内的钢液快速凝固，但相对的却会让吸管上吸的钢液无法大量且快速的通过进汤口以流入模穴内，而由于钢液无法大量且快速的流进模穴，对于涡轮增压器的类结构复杂且肉薄的铸件而言，刚开始的高温钢液可以快速的进入模穴内，但是由于狭窄的进汤口会限制钢液流通量，而使得原本流动性佳的钢液在进入模穴内之后，因为流进量的不足，逐渐降温而无法完全充满模穴，进而造成铸件无法顺利成型、合格率无法有效提升的问题。有鉴于此，为了提供一种有别于现有技术的结构及方法，并改善上述的缺点，发明人积多年的经验及不断的研发改进，遂有本实用新型的产生。

本实用新型的一目的在提供一种负压上吸铸造装置及其使用方法，能让高温钢液可以大量且快速的进入模穴内，并在钢液充满模穴之后，能够以一截断件实质上的切断流路系统内的钢液，以满足铸件薄肉化的产品使用要求，并达到快速、重复且多批量的生产效果。

为达上述的目的，本实用新型所设的负压上吸铸造装置供至少一铸模成型至少一铸件，铸模内设有连通的至少一模穴及一流路系统；一具有吸管的平板盖合于一浇注炉的顶端；铸模放置于平板上，铸模上具有连通模穴的一空气通道，铸模的流路系统与吸管的顶端连通；铸模及平板的上方盖合一罩体，罩体连接一抽气装置，供抽取罩体内的空气；其主要的技术特点在于：铸模内设有一截断件，截断件的一端具有一驱动组件，供驱动截断件，以使截断件的另一端移动以实质上的切断铸模内的流路系统。

实施时，该铸模是砂模，铸模上的空气通道是砂模的各砂粒的间隙。

实施时，该流路系统包括一主流路及至少一进汤流路，主流路与吸管的顶端连通，进汤流路位于主流路与模穴之间，截断件的另一端邻接该进汤流路内。

实施时，该铸模的内部具有一连接管，连接管轴接在主流路内，连接管的顶端与进汤流路连通，连接管的底端与吸管的顶端对接连通。

实施时，该铸模包括一上模及一下模，上模的底面具有一碗形槽，碗形槽的顶端向上延伸一直立孔，直立孔向上连通上模的外部空间；截断件的另一端具有开口朝下的碗形部，供定位于碗形槽内，截断件的一端是一立柱，供定位于直立孔内；而驱动组件包括相互连动的一推杆及一驱动件，推杆的一端位于直立孔内，供推动截断件向下移动。

实施时，该推杆的一端与该截断件呈分离不相连结的状态。

实施时，本实用新型的负压上吸铸造装置更包括至少二压板组件，压板组件包括一压板及一推动件，压板位于罩体内，而推动件的一端连接压板，供推压以使压板向下移动定位。

因此，本实用新型具有以下的优点：

1、本实用新型以负压上吸的方式将钢液吸入模穴内，由于其流路系统的进汤流路可以加大，让高温钢液能够足量且快速的流至模穴各个空位内，以充满模穴，因此，可使成型铸件的肉厚缩减至2.5mm以下，对于涡轮增压器的类结构复杂且肉薄的铸件而言，能因铸件的薄肉化而满足使用的要求，并能让合格率大幅提高。

2、本实用新型在高温钢液快速的进入模穴内，并在钢液充满模穴之后，以一截断件实质上的切断流路系统内的钢液，在铸模的模穴内钢液仍然保持在熔融状态或是在少量的凝固状态时，即可以解除负压让钢液回流，将铸模移开之后让其继续冷却，再将另一铸模放置于平板上，以重新进行铸造作业，因此，可以大幅缩短同一铸模放置于平板上的时间，以达到快速、重复且多批量的生产效果。

3、本实用新型驱动组件的推杆与截断件呈分离不相连结的状态，且截断件底端的碗形部定位在上模的碗形槽内，因此，能在一铸模铸造完成之后，让罩体及推杆同时移除，再同时移动铸模及截断件，以达到重复且多批量的生产作业。

4、本实用新型在罩体盖合于铸模及平板上方时，同时以至少一推动件推压至少一压板，让至少一压板向下移动并抵压在铸模的顶面上，因此，可以在铸造过程中有效定位铸模，以防止向上流动的高温钢液向外渗漏而影响产品品质，甚至造成危险。而基于此压板组件结构更可以让铸模的上模、下模紧密贴合在平板上，且可以让铸模及平板的紧密贴合与分离更快速有效及简便，以降低人力作业的成本。

为进一步了解本实用新型，以下举较佳的实施例，配合图式、图号，将本实用新型的具体构成内容及其所达成的功效详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型负压上吸铸造装置的较佳实施例的组合剖面示意图。

图2是本实用新型的较佳实施例在形成负压时的使用状态示意图。

图3是本实用新型的较佳实施例在截断件切断钢液及钢液逆流回浇注炉的使用状态示意图。

图4是本实用新型的较佳实施例在一铸造作业完成，并将罩体、驱动组件、铸模及截断件分别与平板分离时的使用状态示意图。

附图标记说明：负压上吸铸造装置1；铸模2；空气通道21；上模22；碗形槽221；直立孔222；下模23；垫圈231；模穴24；流路系统25；主流路251；进汤流路252；连接管26；浇注炉3；平板4；吸管41；罩体5；抽气管51；抽气装置6；压板组件7；压板71；推动件72；截断件8；立柱81；碗形部82；驱动组件9；推杆91；驱动件92。

具体实施方式

请参阅图1所示，其为本实用新型负压上吸铸造装置1的较佳实施例，供至少一铸模2成型至少一铸件，该负压上吸铸造装置1包括一浇注炉3、一平板4、一铸模2、一罩体5、一抽气装置6、至少二压板组件7、一截断件8以及一驱动组件9。

该浇注炉3的顶端形成开口，浇注炉3的外周缘圈绕线圈，以在线圈加热之后，控制浇注炉3内熔融的钢液温度，使钢液的熔融温度控制在介于1500～1600℃之间。实施时，该浇注炉3也可经由其他间接或直接加热的方式以加热钢液。该平板4系盖合于浇注炉3的顶端开口上，平板4具有一上下贯穿的中空陶瓷吸管41，吸管41垂直贯穿平板4的板面，且吸管41的顶端开口与平板3的顶面概略在同一水平面上。

该铸模2是砂模，砂模各砂粒的间隙做为铸模2的空气通道21，供产生透气作用。铸模2包括一上模22及一下模23，上模22的底面具有向上凹陷的一碗形槽221，碗形槽221的顶端向上延伸一直立孔222，直立孔222向上连通上模22的外部空间。在本实施例中，铸模2内设有连通的四个模穴24及一流路系统25，四个模穴24经由铸模2上的空气通道21与铸模2外部连通；该流路系统25包括一主流路251及四个进汤流路252，主流路251是下模23内的一圆管形直立孔道，主流路251轴接一连接管26，连接管26的顶端与四个进汤流路252连通，四个进汤流路252分别位于连接管26顶端与四个模穴24之间，当铸模2放置于平板4的顶面上时，连接管26的底端与吸管41的顶端对接连通。实施时，模穴24及进汤流路252也可以一组或二组以上的方式存在，以同时成型一个或二个以上铸件。该下模23的底面具有一环形防漏陶瓷棉垫圈231。

该罩体5是底面形成开口的中空容器，罩体5盖合于铸模2及平板4的上方，使铸模2容纳于平板4顶面与罩体5的内壁之间。罩体5连接一抽气管51的一端，抽气管51的另一端连接一真空泵，该真空泵做为抽气装置6，以抽取罩体5内的空气。

在本实施例中，该压板组件7设有二个，二个压板组件7并列设置，且任一个压板组件7包括一平面压板71及一推动件72，压板71系以可上下移动的方式定位于罩体5内，压板71的顶面向上连接于推动件72的底端，推动件72是一气缸，供推压以使压板71向下移动定位。实施时，推动件72也可为一油压缸，或是步进马达与齿条组合的类的机械结构，同样可以让压板71上下移动。

该截断件8的顶端是一立柱81，立柱81插入上模22的直立孔222并定位于直立孔222内；截断件8的底端具有开口朝下且周缘封闭的碗形部82，碗形部82的外弧形周缘紧贴在上模22碗形槽221的外弧形周缘上，以定位碗形部82；当截断件8定位在上模22内部时，碗形部82的底面邻接进汤流路252。

而该驱动组件9包括相互连动的一推杆91及一驱动件92，推杆91的上半部具有齿条，推杆91的底端穿过上模22的直立孔222并位于直立孔222内，推杆91的底端与截断件8的顶端呈分离且不相连结的状态；而驱动件92是具有齿轮的一步进马达，以在步进马达转动时，能够以齿轮带动推杆91向下移动，再以推杆91的底端推动截断件8上端的立柱81，让截断件8向下移动。实施时，驱动件92也可为油压缸或气压缸，同样可以让推杆91向下移动。

如此，本实用新型负压上吸铸造装置的使用方法的较佳实施例，包括下列步骤：

将具有吸管41的平板4盖合于浇注炉3的顶端，并使吸管41的底端伸入浇注炉3内的熔融钢液之中。

如图2所示，将铸模2放置于平板4上，使铸模2的流路系统25与吸管41的顶端连通；再将罩体5盖合于铸模2及平板4的上方；抽取罩体5内的空气，使罩体5及模穴24内的空气压力降低，以经由吸管41向上吸取浇注炉3内的钢液，让钢液流入模穴24内。

如图3所示，在钢液充满模穴24之后，以驱动组件9驱动截断件8，让截断件8的另一端移动以实质上的切断流路系统25内的钢液；之后再解除罩体5内的空气负压状态，使流路系统25中的钢液逆流回浇注炉3内。

如图4所示，移除罩体5及驱动组件9，再移动铸模2及截断件8，让具有吸管41的平板4继续盖合于浇注炉3的顶端；以及

重复步骤b至步骤d，以使用另一铸模2成型至少一铸件。

其中，当以抽气装置6抽取罩体5内的空气时，由于铸模2的透气性，即可使罩体5及模穴24内的空气压力降低，让罩体5内的空气压力与模穴24、流路系统25、连接管26及吸管41内的空气压力相同，以利用负压抽取浇注炉3内的高温钢液，使钢液经由吸管41向上流动，再经由流路系统25流入模穴24内。

请再参阅图2所示，在b步骤的罩体5盖合于铸模2及平板4上方时，系以二个推动件72分别推压二个压板71，让二个压板71同时向下移动并抵压在铸模2的顶面上以定位铸模2，防止向上流动的高温钢液向外渗漏。而由于垫圈231系夹置于下模23底面及平板4顶面之间，更可有效防止高温钢液由下模23底面与平板4顶面之间的间隙向外渗漏。

当钢液流入模穴24并充满模穴24之后，系以驱动组件9驱动截断件8，让截断件8移动并使截断件8底端的碗形部82盖在连接管26顶端，以实质上切断主流路251与四个进汤流路252之间的钢液连通，或是直接盖在四个进汤流路252上，同样可以切断流路系统25内的钢液。而上述实质上切断流路系统25内的钢液连通系指让碗形部82的底端与连接管26的顶端完全密合，也可包括让碗形部82的底端与连接管26的顶端具有细微的间隙，但可以让流路系统25内的大部份钢液被切断，而仅有微量且可快速凝固的渗漏而言。

当流路系统25内的钢液切断之后，在模穴24内的钢液仍然可以保持在熔融状态，或是在少量的凝固状态，此时，即可解除罩体5内的空气负压状态，使流路系统25内的钢液向下逆流回浇注炉3内。而当钢液完全逆流回浇注炉3内之后，将罩体5、压板组件7及驱动组件9移开，并让铸模2、截断件8与平板4分离，即可再重新放置新的铸模2于平板4上时，再次进行铸造作业，以使用另一铸模2成型至少一铸件。

因此，本实用新型具有以下的优点：

1、本实用新型以负压上吸的方式将钢液吸入模穴内，由于其流路系统的进汤流路可以加大，让高温钢液能够足量且快速的流至模穴各个空位内，以充满模穴，因此，可使成型铸件的肉厚缩减至2.5mm以下，对于涡轮增压器的类结构复杂且肉薄的铸件而言，能因铸件的薄肉化而满足使用的要求，并能让合格率大幅提高。

2、本实用新型在高温钢液快速的进入模穴内，并在钢液充满模穴之后，以一截断件实质上的切断流路系统内的钢液，在铸模的模穴内钢液仍然保持在熔融状态或是在少量的凝固状态时，即可以解除负压让钢液回流，将铸模移开之后让其继续冷却，再将另一铸模放置于平板上，以重新进行铸造作业，因此，可以大幅缩短同一铸模放置于平板上的时间，以达到快速、重复且多批量的生产效果。

3、本实用新型驱动组件的推杆与截断件呈分离不相连结的状态，且截断件底端的碗形部定位在上模的碗形槽内，因此，能在一铸模铸造完成之后，让罩体及推杆同时移除，再同时移动铸模及截断件，以达到重复且多批量的生产作业。

4、本实用新型在罩体盖合于铸模及平板上方时，同时以至少一推动件推压至少一压板，让至少一压板向下移动并抵压在铸模的顶面上，因此，可以在铸造过程中有效定位铸模，以防止向上流动的高温钢液向外渗漏而影响产品品质，甚至造成危险。而基于此压板组件结构更可以让铸模的上模、下模紧密贴合在平板上，且可以让铸模及平板的紧密贴合与分离更快速有效及简便，以降低人力作业的成本。

综上所述，依上文所揭示的内容，本实用新型确可达到预期的目的，提供一种不仅能使铸件薄肉化、快速生产以降低生产成本、提高产量、制程简易，且可确保铸件品质的负压上吸铸造装置及其使用方法，极具产业上利用的价值。