制造径向模组的方法
【专利说明】
[0001 ] 本发明的
技术领域
[0002]本主题发明总体涉及制造用于制造铸造用的耐火模具的径向模组(radialpattern assembly)的方法，并且更特别地涉及制造用于恪模铸造(包括反重力恪模铸造)用的耐火模具的径向模组的方法。
【背景技术】
[0003]熔模铸造特别是反重力熔模铸造使用待铸造物件的模组，该模组由非永久性材料(fugitive material，易消失材料)或可去除材料形成。这些模组被耐火颗粒材料覆盖，以形成耐火壳体。将非永久性材料从耐火壳体去除，并且使颗粒材料燃烧以形成熔模铸造模具。这些耐火模具然后用于具有由模组限定的形状的各种熔融金属和合金的熔模铸造。
[0004]通常已通过将待形成物件的一个或多个模型附接至中央铸口(sprue)来形成在熔模铸造特别是反重力熔模铸造中使用的模组。每一个模型通常通过一个或多个闸道(gate)连接至中央铸口，所述闸道用于在耐火模具中限定通路，以用于将通过由中央铸口在模具中限定的通路提供的熔融金属供给至由模型限定的各种模具腔体。作为制模工艺的一部分，通常以径向延伸的方式手动地将模型和闸道附接至中央铸口。在模组由蜡形成的情况下，模型和闸道可通过蜡焊接来附接。尽管在多个方面看来这是且已经是非常有效的工艺，然而可附接至中央铸口的模型的数量以及因此可由特定模组制成的部件的数量通常受限于模型、闸道和铸口的尺寸且特别地受限于铸口直径，这是因为其限定了可附接的模型/闸道的数量以及可通过闸道供应至模型的熔融材料的量。这样，使用中央式铸口的模组在它们带来的铸成率(casting yield)方面受限于所选择的铸口的特性且特别地受限于铸口直径及其长度。
[0005]由于从特定模组增加铸成率通常是非常有利的，因此非常理想的是，开发改进的模组、制造模组的方法、相关耐火模具以及制造耐火模具的方法，以提供改进的铸件和铸造方法。
[0006]本发明的概要
[0007]在一个示例性实施例中，公开了一种制造径向模组的方法。该方法包括形成:中空铸口，包括围绕纵向轴向设置的铸口壁，该铸口壁具有厚度、长度和周界；模型，从铸口壁向外设置；以及向外延伸的闸道，附接至铸口壁的外表面和模型并在其间延伸，中空铸口、模型和闸道每一者均由非永久性材料形成。
[0008]在另一示例性实施例中，公开了一种制造径向模组的方法。该方法包括形成:多个模型段，每一个模型段均包括铸口壁的一模型区段；模型，与铸口壁的区段间隔开；以及闸道，附接至模型和铸口壁的模型区段并在其间延伸，这多个模型段由非永久性材料形成。该方法还包括连接铸口壁的模型区段以形成铸口壁，其中，铸口壁包括围绕纵向轴线设置的中空铸口，并且其中，模型与中空铸口间隔开，并且闸道在中空铸口与模型之间延伸。
[0009]从以下结合附图进行的对本发明的详细描述中，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。
[0010]附图的简要说明
[0011]在以下对实施例的详细描述中，其他特征、优点和细节将仅以实例的方式出现，详细描述参照附图，附图中:
[0012]图1为如在本文中公开的径向模组的实施例的立体图；
[0013]图2A-图2H为用于如在本文中公开的径向模组的中空铸口和铸口壁的各种实施例的代表性横向截面图；
[0014]图3A、图3B和图3C为用于如在本文中公开的径向模组的中空铸口和铸口壁的各种实施例的代表性轴向延伸截面图；
[0015]图4A和图4B为用于如在本文中公开的径向模组的中空铸口和铸口壁的各种实施例的代表性前视图，其中，铸口壁高度沿着周界变化；
[0016]图5A和图5B为用于如在本文中公开的径向模组的中空铸口和铸口壁的各种实施例的外周界的代表性平板投影，该铸口壁具有穿过其中的开口 ；
[0017]图6A为如在本文中公开的具有穿过其中的开口的径向模组的实施例的立体图；
[0018]图6B为从如在本文中公开的具有轴向延伸铸口壁部分的图6A的径向模组移除的轴向延伸区段的立体图；
[0019]图7为用于如在本文中公开的具有凹口的径向模组的中空铸口和铸口壁的实施例的代表性轴向延伸截面图，所述凹口的厚度沿着高度以及关于内周界和外周界变化；
[0020]图8为用于如在本文中公开的具有突起的径向模组的中空铸口和铸口壁的实施例的代表性轴向延伸截面图，所述突起的厚度沿着高度以及关于内周界和外周界变化；
[0021]图9为图1的径向模组的中空铸口和铸口壁以及流槽(runner)的代表性轴向延伸截面立体图；
[0022]图10为如在本文中公开的轴向延伸模型段和流槽的实施例的代表性截面立体图；
[0023]图11为如在本文中公开的轴向延伸模型段和流槽的另一实施例的代表性截面立体图；
[0024]图12为如在本文中公开的径向模组的中空铸口和铸口壁以及流槽的顶视图；
[0025]图13为包括多个周向延伸的模型段的径向模组的代表性截面图；
[0026]图14为示出了如在本文中公开的制造径向模组的方法的实施例的流程图；
[0027]图15为示出了如在本文中公开的制造径向模组的方法的第二实施例的流程图；
[0028]图16为如在本文中公开的耐火模具的示例性实施例；
[0029]图17为示出了制造耐火模具的方法的实施例的流程图；并且
[0030]图18为示出了制造耐火模具的方法的第二实施例的流程图。
[0031]实施方式的说明
[0032]以下的描述实质上仅仅是示例性的并且并非旨在限制本公开以及其应用或用途。应当理解的是，贯穿所有附图，对应的参考标号指代相似或对应的部件或特征。
[0033]参照附图且更具体地参照图1和图2，公开了一种径向模组10。径向模组10包括中空铸口 12，该中空铸口包括围绕纵向轴线16设置的铸口壁14。铸口壁14具有厚度18、长度或高度20、外周界22和内周界24。径向模组10还包括从铸口壁14径向向外设置的模型26、以及附接至铸口壁14和模型26并在其间延伸的径向向外延伸的闸道28。中空铸口 12、铸口壁14、模型26和闸道28每一者均由非永久性材料58形成，该材料还可被描述为非永久性、消耗性或可去除材料，如在本文中描述的。如在图1中所示，径向模组10可包括多个模型26和多个闸道28，所述闸道附接至铸口壁14和模型26并在其间延伸。如在本文中使用的，术语“径向的”和“径向地”旨在当使用它们来描述元件时以非常宽泛的方式来理解，并且包括但不限于由这些术语修饰的围绕中央点或轴线沿着半径的元件的位置或延伸。这些术语更宽泛地包括特定元件相对于其他元件而言的向外或向内的位置或延伸。例如，如果铸口壁14具有诸如矩形周界形状的非柱形形状，则并非所有的围绕周界要么向外要么向内与铸口壁14正交地附接的闸道(以及相关模型)均将从共用点或纵向轴线沿着半径延伸，但是所有的闸道可被称为从铸口壁向外扩散；并且如在本文中使用的术语“径向的”和“径向地”旨在还宽泛地包括本文中描述的闸道28、34，模型26、32，流槽62和其他元件从铸口壁14的向外或向内延伸，而无论它们以何种方式定位或延伸。在另一实例中，向外延伸的闸道28或向内延伸的闸道34可沿着闸道轴线延伸，而该轴线不必为围绕中央点或轴线的半径，而是它可以并非直线的方式弯曲或延伸。
[0034]径向模组10和中空铸口 12是相对于具有实心中央铸口的现有技术组件的改进，这是因为中空铸口 12实现了铸口壁14的外表面的表面面积的增加，并且实现了更多的闸道和模型与铸口的附接，而无需增加用于填充铸口所需的材料的量，如在增大实心铸口的直径时出现的情况。径向模组10和中空铸口 12可用于有利地增加可附接至铸口的模型的数量并且增加由此带来的铸成率。径向模组10的另一优点在于，中空铸口 12和铸口壁14还可选择为包括预定的厚度18、长度20、外周界22和内周界24 (这为模具提供了实现附接至铸口壁14的模型26和闸道28的供给的铸口腔体)，包括由径向模组10提供的增加的模型密度，以及当模具被铸成并且模型中的模型腔体已被填充之后熔融材料从铸口腔体的大致全部回流，如在本文中描述的。径向模组10的另一优点在于，中空铸口 12的使用还实现了从铸口壁14径向向内布置第二模型32和第二闸道34。作为另一优点，铸口壁14可结合有可用于加强熔融金属在模具腔体内的金属动力学流动且特别地用于确保模型腔体的填充的各种预定特征，如在本文中描述的。这样，径向模组10和中空铸口 12可用于进一步增加可附接至铸口的模型26的数量，并且进一步增加由此铸造的部件的铸成率。
[0035]如在图2A-图2H和图3A-图3C中所示，在示例性实施例中，中空铸口 12和铸口壁14可包括具有适合于附接闸道28和模型26的表面的任何合适的中空本体，并且具有任何合适的中空形状，包括各种弯曲或多面形状(包括平坦表面)或者它们的组合。在各种实施例中，这可包括多种柱形形状(图2A)，特别是直柱形状，包括各种圆形(图2A)、椭圆形(2B)、弓形(由横断弧或弯曲的组合限定，图2C和图2H)、倒圆的矩形(图2G)、矩形(图2E)、三角形(图2D)和其他多面柱形形状，或者矩形或不规则弯曲柱形形状等，如在图2C和图2H中使用大致与纵向轴线正交的代表性周向截面图所示出的。这些代表性形式仅仅是示例性的，多种其他多面和弯曲周向截面形式及其组合是可行的。中空铸口 12可由铸口壁14限定，该铸口壁是完全闭合的，使得其完全封闭纵向轴线16，如在图2A-图2G中所示出的，或者可为大致闭合的，使得其大致封闭纵向轴线16，如在图2H的实例中所示出的。中空铸口 12和铸口壁14具有预定的厚度18、长度20以及外周界22和内周界24，它们相对于或相较于彼此可为恒定的或可变的。在一个示例性实施例中，如在例如图2A-图2G中所示出的，厚度18、长度20以及外周界22和内周界24相对于彼此是大致恒定的。在其他实施例中，厚度18可为恒定的(图2A-图2G，图3A)，或者以如由图2A-图2H和图3A-图3C的实例示出的方式沿着长度20(图3B和图3C)或周界22(图2C)或这两者变化。可通过朝向铸口壁14的上端44向上增大厚度(图3C)或者通过向上减小厚度(图3B)而使得厚度18沿着长度改变。类似地，在其他实施例中，长度20可围绕周界22变化，如在图4A (步进式的)和图4B(连续的)中所示出的。所示出的变化仅仅是示例性的；中空铸口 12的形状和形式(包括厚度18、长度20、外周界22和内周界24)的多种其他变化是可行的。
[0036]在一个实施例中，铸口壁14可为连续的壁，使得壁为完全围绕中空铸口 12的纵向轴线16的完全闭合形式，如在例如图1中示出的。可替换地，在其他实施例中，铸口壁14可为包括一个或多个开口 36的大致闭合形式，所述开口从外表面38穿过铸口壁14延伸至内表面40，如在例如图2H、图5A和图5B中示出的。开口 36可从铸口壁14的下端42或上端44中的一者或两者向内延伸(图5A)，或者可在下端42与上端44之间整体位于铸口壁14内(图5B)。作为另一可替换实施例，铸口壁14可具有穿过整个长度20从下端42延伸至上端44的开口 36(图2H和图6A)，使得铸口壁14并非围绕外周界22和内周界24的闭合形式。无论铸口壁14是完全闭合的形式还是包括一个或多个开口 36，铸口壁14均可包括从外表面38或内表面40或者该两个表面向