專利名稱：金屬鑄造用裝置以及利用該裝置的金屬鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于鑄造用于牙科領(lǐng)域的金屬、例如鈦等高熔點(diǎn)金屬的金屬鑄造用裝置。另外，本發(fā)明還涉及可以利用這種裝置、以更高澆鑄能力進(jìn)行鑄造的方法。
另外，在利用這些金屬制造用于牙科用的修補(bǔ)材料時(shí)，一般的作法是使用能夠形成具有理想形狀的孔腔部的鑄模，以熔融狀態(tài)將所述金屬直接注入這種鑄具的孔腔部內(nèi)成形，之后，破壞鑄模取出鑄造材料。
作為至今一直使用的常規(guī)金屬鑄造用裝置，如圖2所示，采用了這樣的結(jié)構(gòu)，即在形成有鑄造腔9的鑄模3的上方設(shè)有可傾斜的金屬材料制成的坩堝2。在這種裝置中，在惰性氣體(例如氬氣)氛圍中以電弧熔化放置在坩堝2上表面的金屬4，在金屬4完全熔化時(shí)，使坩堝2傾斜，從而使熔化的金屬流入鑄模3的澆鑄口5內(nèi)，打開開關(guān)閥(電開關(guān)閥)14，加壓氣體以由壓力調(diào)整器17設(shè)定的壓力值從加壓氣體供給源13流入鑄造室1的內(nèi)部，對(duì)鑄造室1的內(nèi)部進(jìn)行氣體加壓，進(jìn)行鑄造。在這種裝置中，坩堝2可移動(dòng)以便以支承軸6(支承點(diǎn))為中心向下方傾斜，停止在2’的位置處。在這種情況下，一般來說，金屬鑄造用裝置的澆鑄能力與該壓力值成正比提高。另外，圖2的裝置中陰極側(cè)的電極棒10使用的是常規(guī)的鎢電極棒。
但是，在圖2所示的金屬鑄造用裝置中，由于設(shè)置在鑄模3上方的坩堝2中的支承軸6位于遠(yuǎn)離鑄模3的澆鑄口5的位置處，因此在坩堝2和鑄模3之間必須設(shè)有在傾斜結(jié)束時(shí)防止坩堝2與鑄模3接觸的間隔，以使熔化的金屬經(jīng)過大于該間隔的距離落下。一般來說，由于該間隔為大約4-5cm，因此這種裝置存在的問題是難以在保持高溫狀態(tài)下使處于熔融狀態(tài)的金屬落入鑄模3內(nèi)的鑄造腔9內(nèi)，并且還限制了實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。另外，具有這種結(jié)構(gòu)的裝置還存在這樣的問題，即，由于熔化的金屬是以一定寬度落下的，因此，熔化的金屬會(huì)附著于澆鑄口5的周圍，從而在金屬下落的位置會(huì)產(chǎn)生不均勻。
另外，在采用這種裝置的情況下，由于在坩堝傾斜時(shí)，金屬-電極棒之間的距離會(huì)變化(增大)，因此會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，即電弧放電會(huì)突然停止，不能完全實(shí)現(xiàn)熔化金屬的適當(dāng)過熱，因此難以使高溫熔融金屬注入鑄模3內(nèi)。
另外，在采用具有圖2所示結(jié)構(gòu)的裝置的情況下，由于通過壓力調(diào)整裝置17單一地確定與澆鑄能力相關(guān)的壓力值，因此，若要獲得更高的澆鑄能力，必須將壓力調(diào)整裝置17的設(shè)定壓力值設(shè)定為較高的值，與此相伴，會(huì)產(chǎn)生要求進(jìn)一步強(qiáng)化鑄造室1的耐壓力結(jié)構(gòu)的問題。另外，由于在鑄造室1內(nèi)部，需進(jìn)行氣體供給直至達(dá)到由壓力調(diào)整裝置17設(shè)定的壓力值，因此，在一次性鑄造工藝中，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生較大量氣體消耗的問題。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供這樣的金屬鑄造用裝置，其能夠利用加壓氣體獲得更高的澆鑄能力，同時(shí)還可以使用具有簡單耐壓結(jié)構(gòu)的鑄造室，并且可以降低鑄造工藝中加壓氣體的消耗量。
另外，本發(fā)明提供了可以利用上述裝置、以更高的澆鑄能力進(jìn)行鑄造的方法。
在適用于鑄造高熔點(diǎn)金屬的本發(fā)明的裝置中，在可以控制內(nèi)部壓力的鑄造室1內(nèi)部設(shè)有坩堝2和鑄模3，在所述坩堝2上方設(shè)有電極棒10，其用于通過電弧放電熔化放置在所述坩堝2上的金屬4，所述坩堝2可以以支承軸6為中心傾斜以便使在坩堝2上熔化的金屬4流入所述鑄模3的澆鑄口5內(nèi)，所述支承軸6位于靠近所述澆鑄口5的所述坩堝2的流出端部側(cè)，在所述坩堝2的非流出端部側(cè)設(shè)有用于向上方提升該非流出端部以使坩堝傾斜的傾斜機(jī)構(gòu)7，所述金屬鑄造用裝置的特征在于
將所述支承軸6設(shè)置在這樣的位置上，即在通過在上述坩堝2上的電弧放電而導(dǎo)致金屬4開始熔化之后，直至隨著所述金屬4的熔化的進(jìn)展，使處于熔融狀態(tài)的金屬4隨著所述坩堝2的傾斜而向下流動(dòng)的期間，使所述金屬4和所述電極棒10頂端的間隔均保持大致恒定；并且控制電弧放電，以便在所述坩堝2傾斜、熔融狀態(tài)的金屬4流經(jīng)所述坩堝2落下期間，在熔融狀態(tài)的金屬4和所述電極棒10的頂端之間持續(xù)進(jìn)行電弧放電。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在具有以上結(jié)構(gòu)的金屬鑄造用裝置中，還具有以下特征可以使所述鑄造室1內(nèi)部處于減壓狀態(tài)的減壓泵12、向所述鑄造室1內(nèi)部供給加壓氣體的加壓氣體供給源13與所述鑄造室1相連，通過開關(guān)閥14控制從所述加壓氣體供給源13向所述鑄造室1內(nèi)供給的加壓氣體的流入，所述加壓氣體供給源13的氣體供給壓力P1大于使熔融狀態(tài)的金屬充分注入所述鑄模3的鑄模腔9內(nèi)所需的氣體壓力P2，在通過使所述坩堝2傾斜而使在該坩堝2上熔化的金屬4流入所述鑄模3的澆鑄口5時(shí)，所述開關(guān)閥14處于開啟狀態(tài)，使加壓氣體從所述加壓氣體供給源13流入所述鑄造室1內(nèi)，在所述鑄造室1的內(nèi)部壓力達(dá)到所述氣體壓力P2時(shí)，通過所述開關(guān)閥14切斷加壓氣體向所述鑄造室1內(nèi)的流入。
另外，在利用金屬鑄造用裝置鑄造金屬的本發(fā)明的金屬鑄造方法中，在可以控制內(nèi)部壓力的鑄造室1內(nèi)部設(shè)有坩堝2和鑄模3，在所述坩堝2的上方設(shè)有電極棒10，其用于通過電弧放電熔化放置在所述坩堝2上的金屬4，所述坩堝2可以以支承軸6為中心傾斜以便使在坩堝2上熔化的金屬4流入所述鑄模3的澆鑄口5內(nèi)，所述支承軸6位于靠近所述澆鑄口5的所述坩堝2的流出端部側(cè)，并將所述支承軸6的位置設(shè)置成在通過在上述坩堝2上的電弧放電而導(dǎo)致金屬4開始熔化之后，直至隨著所述金屬4的熔化的進(jìn)展，使熔融狀態(tài)的金屬4通過所述坩堝2的傾斜而向下流動(dòng)的期間，使所述金屬4和所述電極棒10頂端的間隔均保持大致恒定，在所述坩堝2的非流出端部側(cè)設(shè)有用于向上方提升所述非流出端部以使坩堝傾斜的傾斜機(jī)構(gòu)7，該方法的特征在于在將金屬4放置在所述坩堝2上后，在所述金屬4和所述電極棒10之間施加電壓以產(chǎn)生電弧放電，在所述金屬4熔化后處于可流動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，使所述坩堝2傾斜，在處于熔融狀態(tài)的金屬4流入所述鑄模3的澆鑄口5時(shí)，即使在熔融狀態(tài)的金屬4流經(jīng)所述坩堝2上并落下期間，在熔融狀態(tài)的金屬4和所述電極棒10頂端之間持續(xù)進(jìn)行電弧放電。
根據(jù)本發(fā)明，在上述方法中，還具有以下特征作為所述金屬鑄造用裝置具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，使可以使所述鑄造室1內(nèi)部處于減壓狀態(tài)的減壓泵12、向所述鑄造室1內(nèi)部供給加壓氣體的加壓氣體供給源13與所述鑄造室1相連，通過開關(guān)閥14控制從所述加壓氣體供給源13向所述鑄造室1內(nèi)供給的加壓氣體的流入，所述加壓氣體供給源13的氣體供給壓力P1大于使熔融狀態(tài)的金屬充分注入所述鑄模3的鑄模腔9內(nèi)所需的氣體壓力P2，控制所述開關(guān)閥14以便在通過使所述坩堝2傾斜而使在該坩堝2上熔化的金屬4流入所述鑄模3的澆鑄口5時(shí)，所述開關(guān)閥14處于開啟狀態(tài)，且加壓氣體能夠從所述加壓氣體供給源13流入所述鑄造室1內(nèi)，在所述鑄造室1的內(nèi)部壓力達(dá)到所述氣體壓力P2時(shí)，通過所述開關(guān)閥14切斷加壓氣體向所述鑄造室1內(nèi)的流入。
圖2顯示現(xiàn)有已知常規(guī)金屬鑄造用裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的視圖。
圖3(a)是顯示在使用本發(fā)明的裝置時(shí)，從電弧放電開始至鑄造結(jié)束期間，金屬-電極棒之間間隔隨時(shí)間變化以及電弧放電電流隨時(shí)間變化的曲線圖(左側(cè)圖)，并且是顯示通過坩堝傾斜而使金屬-電極棒之間間隔變化的狀態(tài)的視圖(右側(cè)圖)；圖3(b)為顯示在使用現(xiàn)有裝置時(shí)，從電弧放電至鑄造結(jié)束期間的金屬和電極棒之間間隔隨時(shí)間變化以及電弧放電電流隨時(shí)間變化的曲線圖(左側(cè)圖)，并且是顯示通過坩堝傾斜而使金屬和電極棒之間間隔變化的狀態(tài)視圖(右側(cè)圖)。
圖4(a)為顯示在使用本發(fā)明的裝置時(shí)，從電弧放電開始至鑄造結(jié)束期間的電弧放電電流隨時(shí)間的變化以及鑄造室內(nèi)壓力隨時(shí)間的變化的視圖；圖4(b)為顯示在使用現(xiàn)有裝置時(shí)，從電弧放電開始至鑄造結(jié)束期間的電弧放電電流隨時(shí)間的變化以及鑄造室內(nèi)壓力隨時(shí)間的變化的視圖。圖5為顯示在具有常規(guī)內(nèi)部容積的牙科用金屬鑄造用裝置的鑄造室內(nèi)、以4kgf/cm2以及10kgf/cm2的壓力進(jìn)行氣體填充時(shí)的鑄造室內(nèi)部壓力-時(shí)間曲線的一個(gè)例子的視圖。
圖6為顯示在本發(fā)明的金屬鑄造用裝置中，加壓氣體供給源13的氣體供給壓力P1與使熔融狀態(tài)的金屬充分注入鑄模3的鑄造腔9內(nèi)所需的氣體壓力P2之間關(guān)系的視圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳形式下面，雖然參照附圖對(duì)本發(fā)明中金屬鑄造用裝置的一個(gè)例子進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不應(yīng)局限于此。

圖1為顯示利用本發(fā)明的金屬鑄造用裝置進(jìn)行鑄造時(shí)的狀態(tài)的附圖。
在本發(fā)明的金屬鑄造用裝置中，在具有可以控制內(nèi)部壓力的結(jié)構(gòu)的鑄造室1內(nèi)部設(shè)有坩堝2和鑄模3，在坩堝2的上方設(shè)有電極棒10，其用于電弧熔化放置在坩堝2中的金屬4。在所述電極棒10中，使用的是常用的鎢電極棒和類似物，坩堝2使用的是金屬坩堝。所述坩堝2具有可以以支承軸6為中心傾斜的結(jié)構(gòu)，以便能夠使上表面的由電弧熔化的金屬4流入鑄模3的澆鑄口5內(nèi)。
本發(fā)明中的支承軸6位于在澆鑄口5附近的坩堝2的流出端側(cè)，使坩堝2的非流出端側(cè)(即，離開澆鑄口5的側(cè)部)以支承軸6為中心向上提升，并且處在該位置在通過坩堝2上的電弧熔化造成金屬4開始熔化之后，直至隨著金屬4的熔化的進(jìn)展，而使熔融狀態(tài)的金屬4通過坩堝2的傾斜而流動(dòng)落下的期間，能使金屬4和電極棒10的頂端之間的間隔均保持大致恒定，以便即使在坩堝2開始傾斜后，電流仍在這兩個(gè)元件之間繼續(xù)流動(dòng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)進(jìn)行電弧放電；在坩堝2傾斜且處于熔融狀態(tài)的金屬4流動(dòng)落下時(shí)，在金屬4和電極棒10之間施加電壓，從而進(jìn)行控制以連續(xù)進(jìn)行金屬4-電極棒10之間的電弧放電。
在圖3中，圖3(a)給出了在使用本發(fā)明的裝置時(shí)，從電弧放電開始至鑄造結(jié)束期間，金屬-電極棒之間間隔(1)隨時(shí)間變化以及電弧放電電流隨時(shí)間變化的曲線圖(左側(cè)圖)，同時(shí)給出了通過坩堝傾斜而使金屬-電極棒之間間隔變化的狀態(tài)的視圖(右側(cè)圖)；圖3(b)給出了在使用本發(fā)明的裝置時(shí)，從電弧放電開始至鑄造結(jié)束期間，金屬-電極棒之間間隔(1)隨時(shí)間變化以及電弧放電電流隨時(shí)間變化的曲線圖(左側(cè)圖)，同時(shí)給出了通過坩堝傾斜而使金屬和電極棒之間間隔變化的狀態(tài)的視圖(右側(cè)圖)。
如圖3(a)所示，在使用本發(fā)明裝置的情況下，在從電弧放電至鑄造結(jié)束期間，即使坩堝傾斜，金屬-電極棒之間的間隔(11)也不會(huì)變化而保持恒定(如圖中實(shí)線所示)，因此，即使坩堝傾斜，也能夠持續(xù)進(jìn)行電弧放電，在坩堝傾斜結(jié)束之前(直至坩堝上金屬消失)均可以實(shí)現(xiàn)電弧放電，因此可以任意選擇電弧放電的停止時(shí)間，從而防止熔融狀態(tài)的金屬的溫度下降。在該圖中，虛線顯示了電弧放電電流隨時(shí)間的變化。
與此相比，在使用現(xiàn)有裝置的情況下，如圖3(b)所示，在坩堝傾斜前后，由于金屬-電極棒之間的間隔從l1變?yōu)閘2，因此，在坩堝開始傾斜時(shí)，必然停止電弧放電，在停止電弧放電后，在金屬流入鑄模之前，并不能夠防止金屬溫度降低。
另外，在本發(fā)明的裝置中，在坩堝2的非流出端部側(cè)，設(shè)有用于向上方提升該非流出端部以使坩堝傾斜的傾斜機(jī)構(gòu)7，該傾斜機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不應(yīng)局限于圖中舉例說明的結(jié)構(gòu)。作為這種傾斜機(jī)構(gòu)7，如圖1所示，最好具有與杠桿相同的結(jié)構(gòu)，在圖1中的傾斜機(jī)構(gòu)7中，其一個(gè)端部(靠近杠桿2的端部)與坩堝2的非流出端部側(cè)的底面接觸，在其另一端部設(shè)有能夠以支承軸6為中心向上提升坩堝2的壓鐵15。就圖1的裝置而言，在使金屬4熔化之前的狀態(tài)下，如圖中實(shí)線所示，雖然將傾斜機(jī)構(gòu)7的坩堝2側(cè)保持在向下傾斜的狀態(tài)，而坩堝2處于水平位置，但是在金屬4完全熔化時(shí)，解除傾斜機(jī)構(gòu)7的保持作用，使傾斜機(jī)構(gòu)7中在側(cè)部裝配有壓鐵15的端部向下傾斜，同時(shí)，坩堝2以支承軸6為中心傾斜，坩堝以及傾斜機(jī)構(gòu)分別到達(dá)由虛線所示的2’、7’的位置。
在本發(fā)明中，不應(yīng)特別限制鑄模5的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，可采用這樣的結(jié)構(gòu)，即在側(cè)壁側(cè)設(shè)有澆鑄口5，使坩堝2靠近澆鑄口5設(shè)置，在鑄模3的內(nèi)部經(jīng)由澆鑄口5向斜下方形成的滯留部8向斜上方形成了鑄造腔9，也可采用在鑄模3的上表面?zhèn)仍O(shè)置澆鑄口5的一般性結(jié)構(gòu)，在采用前一結(jié)構(gòu)的情況下，通過利用下面所述的氣體加壓的方法進(jìn)行金屬鑄造。另外，在圖1的裝置中，設(shè)有可滑動(dòng)固定的部件11，以對(duì)應(yīng)具有各種尺寸的鑄模3。
在圖1中所示的本發(fā)明的金屬鑄造用裝置中，將可以使鑄造室1內(nèi)部處于減壓狀態(tài)的減壓泵12、向鑄造室1內(nèi)部供給加壓氣體的加壓氣體供給源13(通常為氬氣儲(chǔ)氣瓶等惰性氣體儲(chǔ)氣瓶)連接至具有氣密性的鑄造室1，通過開關(guān)閥14控制從加壓氣體供給源13供給至鑄造室1內(nèi)的加壓氣體的流入。另外，在采用這種裝置的情況下，在鑄造前關(guān)閉開關(guān)閥14，通過減壓泵1 2使鑄造室1的內(nèi)部處于減壓狀態(tài)，在將通過電弧放電熔化的金屬注入鑄模3的鑄造腔9內(nèi)時(shí)，停止通過減壓泵12進(jìn)行的減壓，使開關(guān)閥14處于開啟狀態(tài)，并使鑄造室1內(nèi)部加壓至規(guī)定的壓力，進(jìn)行鑄造。另外，在圖1所示的壓力控制型的本發(fā)明裝置的鑄造室1中，設(shè)有可以檢測(cè)鑄造室1內(nèi)部壓力的檢測(cè)器16，以及壓力調(diào)整器17，所述壓力調(diào)整器用于將由加壓氣體供給源13供給的氣體壓力調(diào)整至預(yù)定的壓力，即在可流動(dòng)的時(shí)間內(nèi)使熔融金屬注入鑄造腔9內(nèi)所需的壓力。在本發(fā)明中，雖然基本上采用了電氣式壓力檢測(cè)器作為所述壓力檢測(cè)器16，但是，不應(yīng)局限于此。
在采用圖1的金屬鑄造用裝置的情況下，最好使加壓氣體供給源13的氣體供給壓力P1大于將熔融狀態(tài)的金屬充分注入鑄模3的鑄模腔9內(nèi)所需的氣體壓力P2，并在通過坩堝2傾斜使在該坩堝2上熔化的金屬4流入鑄模3的澆鑄口5時(shí)，使開關(guān)閥14處于開啟狀態(tài)，加壓氣體從加壓氣體供給源13流入鑄造室1內(nèi)，在鑄造室1的內(nèi)部壓力達(dá)到氣體壓力P2時(shí)，將控制信號(hào)從壓力檢測(cè)器16輸送至開關(guān)閥14，通過開關(guān)閥14瞬時(shí)切斷加壓氣體向鑄造室1內(nèi)的流入。這樣，利用具有對(duì)鑄造室內(nèi)快速加壓的結(jié)構(gòu)的本發(fā)明裝置所獲得的鑄造產(chǎn)品具有均勻的品質(zhì)，且在澆鑄性(模型的精確性)方面也是優(yōu)良的，并且能夠獲得使熔融狀態(tài)的金屬充分注入鑄造模腔9所需的最低惰性氣體消耗量。由于惰性氣體消耗量較少，換句話說，減小了鑄造室1的內(nèi)部壓力，因此，該耐壓結(jié)構(gòu)能夠滿足作為目標(biāo)澆鑄所需的最低強(qiáng)度。
在本發(fā)明中，通過所述開關(guān)閥14，調(diào)整鑄造室1的內(nèi)部壓力以使其不超過氣體壓力P2，所述開關(guān)閥14可以采用電控閥體開關(guān)的閥(電開關(guān)閥)，也可以采用以機(jī)械方式控制閥體開關(guān)的閥(機(jī)械式開關(guān)閥)。另外，可利用壓力檢測(cè)器16發(fā)出的信號(hào)控制所述開關(guān)閥14，和可以采用時(shí)間控制型閥，其不接受壓力檢測(cè)器16的控制，而是控制成僅在鑄造室1的內(nèi)部壓力達(dá)到氣體壓力P2的時(shí)候開啟。
在圖4中，圖4(a)是在使用本發(fā)明的裝置時(shí)，從電弧放電開始至鑄造結(jié)束期間的電弧放電電流隨時(shí)間的變化以及鑄造室內(nèi)壓力隨時(shí)間變化的曲線圖；圖4(b)是在使用現(xiàn)有裝置時(shí)，從電弧放電開始至鑄造結(jié)束期間的電弧放電電流隨時(shí)間的變化以及鑄造室內(nèi)壓力隨時(shí)間變化的曲線圖。
如圖4(a)所示，在采用本發(fā)明裝置的情況下，即使坩堝傾斜，仍使電弧放電電流保持在某一固定值上，從而持續(xù)對(duì)坩堝上的金屬進(jìn)行加熱(如虛線所示)，在熔融狀態(tài)的金屬流入鑄模內(nèi)后，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)鑄造腔內(nèi)加壓達(dá)到規(guī)定的壓力值。與此相比，在采用現(xiàn)有裝置的情況下，如圖4(b)所示，幾乎在坩堝開始傾斜的同時(shí)停止電弧放電，熔融狀態(tài)的金屬在流入鑄模時(shí)根本未被加熱，并且達(dá)到規(guī)定壓力值的時(shí)間比(a)時(shí)的時(shí)間長，因此在進(jìn)行高熔點(diǎn)金屬鑄造的情況下，難以獲得充分的澆鑄特性。
圖5為在具有常規(guī)內(nèi)部容積的牙科用金屬鑄造用裝置的鑄造室內(nèi)、以4kgf/cm2以及10kgf/cm2的壓力進(jìn)行氣體填充時(shí)鑄造室的內(nèi)部壓力-時(shí)間曲線的一個(gè)例子。所謂氣體填充，即氣體從高壓側(cè)向低壓側(cè)的流動(dòng)，其壓力差越大，熔融金屬就越早、越快地流向鑄模腔內(nèi)。如圖5所示，在向鑄模腔內(nèi)進(jìn)行氣體填充時(shí)，伴隨氣體的流入，其壓力差將減小，最終在無壓力差時(shí)，氣體不再運(yùn)動(dòng)，從而填充結(jié)束，若在以10kgf/cm2的壓力進(jìn)行氣體填充時(shí)，鑄造室內(nèi)的表壓(在本說明書中，鑄造室的內(nèi)部壓力被表示為與大氣壓的壓力差，大氣壓(一個(gè)大氣壓)為0，將小于1個(gè)大氣壓的壓力表示為負(fù)壓力)達(dá)到壓力3kgf/cm2的時(shí)間為s1，而在以4kgf/cm2的壓力進(jìn)行氣體填充時(shí)，鑄造室內(nèi)的表壓達(dá)到壓力3kgf/cm2的時(shí)間為s2，s1小于s2，以10kgf/cm2的壓力進(jìn)行氣體填充時(shí)的壓力升高率θ1大于以4kgf/cm2的壓力進(jìn)行氣體填充時(shí)的壓力升高率θ2。
若以金屬鑄造用裝置對(duì)其進(jìn)行替換，在假定將熔融金屬壓入鑄造腔9內(nèi)所需的壓力為4kgf/cm2時(shí)，壓力調(diào)整器11的設(shè)定壓力值應(yīng)該為4kgf/cm2，但是，由于熔融金屬會(huì)隨時(shí)間的推移而凝固，因此，若在可以流動(dòng)的時(shí)間內(nèi)不進(jìn)行鑄造，則不能進(jìn)行充分澆鑄。特別是，如鈦這樣的高熔點(diǎn)金屬的可流動(dòng)時(shí)間非常短，從而會(huì)出現(xiàn)不能以壓力升高率θ2進(jìn)行完整的澆鑄成形的情況。
圖6顯示了在本發(fā)明的金屬鑄造用裝置中，加壓氣體供給源13的氣體供給壓力P1與使熔融狀態(tài)的金屬充分注入鑄模3的鑄造腔9內(nèi)所需的氣體壓力P2之間的關(guān)系。
如圖6所示，在本發(fā)明的裝置中，加壓氣體供給源13的氣體供給壓力P1大于澆鑄所必需的氣體壓力P2，在氣體供給壓力為P1時(shí)，鑄造室的內(nèi)部壓力達(dá)到P2的時(shí)間s1小于熔融金屬可流動(dòng)時(shí)間sp。在采用本發(fā)明的裝置進(jìn)行鑄造的情況下，通常的P2值為1-3kgf/cm2，為了滿足s1＜sp的條件，通常的P1值為5-9kgf/cm2。但是，P1的通常上限值之所以為9kgf/cm2，是由于通常的鑄造室的承載壓力設(shè)定為小于10kgf/cm2，在鑄造室1具有能夠承受更大壓力的耐壓結(jié)構(gòu)的情況下，P1可以超過9kgf/cm2。
在利用上述裝置鑄造金屬的本發(fā)明方法中，在將金屬4放置在坩堝2后，在金屬4和電極棒10之間施加電壓，產(chǎn)生電弧放電，在所述金屬4熔化以形成可流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，使坩堝2傾斜，在使處于熔融狀態(tài)的金屬4流入鑄模3的澆鑄口5時(shí)，即使在熔融狀態(tài)的金屬4流至坩堝2上并流下期間，也將放電電流控制成可使處于熔融狀態(tài)的金屬4和電極棒10頂端之間保持放電(參照?qǐng)D3(a))。另外，在利用加壓氣體進(jìn)行金屬鑄造的本發(fā)明的方法中，應(yīng)進(jìn)行這樣的控制，即在通過坩堝2的傾斜使在該坩堝2上熔化的金屬4流入鑄模3的澆鑄口5時(shí)，使前述裝置的開關(guān)閥14處于開啟狀態(tài)，以便加壓氣體能夠從加壓氣體供給源13流入鑄造室1內(nèi)，從而在鑄造室1的內(nèi)部壓力達(dá)到氣體壓力P2時(shí)，通過開關(guān)閥14切斷加壓氣體向鑄造室1內(nèi)的流入(參見圖3(b))。
利用失蠟造型鑄造法、使用具有遠(yuǎn)大于金屬4(熔化前的鑄塊)體積的鑄造腔9的鑄模3進(jìn)行澆鑄，測(cè)量充滿鑄造腔9和澆口的金屬重量(將其除以金屬4的重量以百分?jǐn)?shù)表示的值)，以獲得上述(a)和(b)中的有效澆鑄金屬量(有效率)。
在每一種情況下，分別對(duì)兩種金屬4(尺寸·重量)進(jìn)行六次實(shí)驗(yàn)以獲得用于評(píng)估的樣值。
使用的金屬JIS2級(jí)鈦金屬尺寸(重量)φ30mm×高度12mm(40g)φ25mm×高度12mm(25g)鑄模材料 Cerepaste D(蠟膏D)澆口 φ3.2mm×長度10mm模型 φ30mm×高度15mm鑄模溫度 700℃
加壓條件從加壓供給源12向減壓狀態(tài)(-70cmHg(厘米汞柱)，比常壓低70cmHg的壓力)的鑄造室內(nèi)供給的加壓氣體壓力P1與鑄造室內(nèi)的表壓P2為以下等式P1＝4kgf/cm2，P2＝3kgf/cm2。
在下面的表1中給出了通過上述鑄造實(shí)驗(yàn)所獲得的鑄造制品的有效澆鑄金屬量(有效率)。
表1

如上述表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所示，即使在使用本發(fā)明的金屬鑄造用裝置時(shí)，在坩堝開始傾斜以便熔融金屬流下時(shí)仍保持電弧放電的情況與在坩堝傾斜的同時(shí)停止電弧放電的情況(相當(dāng)于使用現(xiàn)有傾斜式金屬鑄造用裝置的情況)相比，由于有效澆鑄金屬量較大，而在鑄造后殘留在坩堝內(nèi)的金屬量較少，因此，利用必需的最小量的金屬便能夠進(jìn)行非常有效的鑄造。
工業(yè)實(shí)用性在本發(fā)明的金屬鑄造用裝置中，由于在坩堝傾斜期間能夠進(jìn)行電弧放電，在鑄模內(nèi)進(jìn)行鑄造時(shí)，能夠保持高熔點(diǎn)金屬或合金的熔化狀態(tài)，并且能夠使熔化的金屬流至某一確定位置，因此，能夠獲得品質(zhì)良好的鑄造制品，并且可用于特別適于作為牙科用修補(bǔ)物質(zhì)的鈦等高熔點(diǎn)金屬的鑄造。另外，通過使用本發(fā)明的方法，可以在熔融狀態(tài)的金屬可流動(dòng)的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行鑄造。
權(quán)利要求
1.適用于鑄造高熔點(diǎn)金屬的金屬鑄造用裝置，在可以控制內(nèi)部壓力的鑄造室(1)內(nèi)部設(shè)有坩堝(2)和鑄模(3)，在所述坩堝(2)的上方設(shè)有電極棒(10)，其用于通過電弧放電熔化放置在所述坩堝(2)上的金屬(4)，所述坩堝(2)可以以支承軸(6)為中心傾斜以便使在坩堝(2)上熔化的金屬(4)流入所述鑄模(3)的澆鑄口(5)內(nèi)，所述支承軸(6)位于靠近所述澆鑄口(5)的所述坩堝(2)的流出端部側(cè)，在所述坩堝(2)的非流出端部側(cè)設(shè)有用于向上方提升該非流出端部以使坩堝傾斜的傾斜機(jī)構(gòu)(7)，所述金屬鑄造用裝置的特征在于將所述支承軸(6)設(shè)定在這樣的位置上，即在通過在上述坩堝(2)上的電弧放電而導(dǎo)致熔化金屬(4)開始熔化之后，直至隨著所述金屬(4)的熔化的進(jìn)展，使處于熔融狀態(tài)的金屬(4)通過所述坩堝(2)的傾斜向下流動(dòng)的期間，所述金屬(4)和所述電極棒(10)頂端的間隔均保持大致恒定；并且控制電弧放電，以便在所述坩堝(2)傾斜、熔融狀態(tài)的金屬(4)流經(jīng)所述坩堝(2)落下期間，在熔融狀態(tài)的金屬(4)和所述電極棒(10)的頂端之間持續(xù)進(jìn)行電弧放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鑄造用裝置，其特征在于使可以使所述鑄造室(1)內(nèi)部處于減壓狀態(tài)的減壓泵(12)、向所述鑄造室(1)內(nèi)部供給加壓氣體的加壓氣體供給源(13)與所述鑄造室(1)相連，通過開關(guān)閥(14)控制從所述加壓氣體供給源(13)向所述鑄造室(1)內(nèi)供給的加壓氣體的流入，所述加壓氣體供給源(13)的氣體供給壓力P1大于使熔融狀態(tài)的金屬充分注入所述鑄模(3)的鑄模腔(9)內(nèi)所需的氣體壓力P2，在通過使所述坩堝(2)傾斜而使在該坩堝(2)上熔化的金屬(4)流入所述鑄模(3)的澆鑄口(5)時(shí)，所述開關(guān)閥(14)處于開啟狀態(tài)，使加壓氣體從所述加壓氣體供給源(13)流入所述鑄造室(1)內(nèi)，在所述鑄造室(1)的內(nèi)部壓力達(dá)到所述氣體壓力P2時(shí)，通過所述開關(guān)閥(14)切斷加壓氣體向所述鑄造室(1)內(nèi)的流入。
3.利用金屬鑄造用裝置鑄造金屬的方法，其中，在可以控制內(nèi)部壓力的鑄造室(1)內(nèi)部設(shè)有坩堝(2)和鑄模(3)，在所述坩堝(2)的上方設(shè)有電極棒(10)，其用于通過電弧放電熔化放置在所述坩堝(2)上的金屬(4)，所述坩堝(2)可以以支承軸(6)為中心傾斜以便使在坩堝(2)上熔化的金屬(4)流入所述鑄模(3)的澆鑄口(5)內(nèi)，所述支承軸(6)位于靠近所述澆鑄口(5)的所述坩堝(2)的流出端部側(cè)，并將所述支承軸(6)的位置設(shè)置成在通過在上述坩堝(2)上的電弧放電而導(dǎo)致金屬(4)開始熔化之后，直至隨著所述金屬(4)的熔化的進(jìn)展，使處于熔融狀態(tài)的金屬(4)通過所述坩堝(2)的傾斜而向下流動(dòng)的期間，所述金屬(4)和所述電極棒(10)頂端的間隔保持大致恒定，在所述坩堝(2)的非流出端部側(cè)設(shè)有用于向上方提升所述非流出端部以使坩堝傾斜的傾斜機(jī)構(gòu)(7)，該金屬鑄造方法的特征在于在將金屬(4)放置在所述坩堝(2)上后，在所述金屬(4)和所述電極棒(10)之間施加電壓以產(chǎn)生電弧放電，在所述金屬(4)熔化后處于可流動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，使所述坩堝(2)傾斜，在處于熔融狀態(tài)的金屬(4)流入所述鑄模(3)的澆鑄口(5)時(shí)，即使在熔融狀態(tài)的金屬(4)流經(jīng)所述坩堝(2)上并落下期間，在熔融狀態(tài)的金屬(4)和所述電極棒(10)頂端之間持續(xù)進(jìn)行電弧放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬鑄造方法，其特征在于作為所述金屬鑄造用裝置具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，使可以使所述鑄造室(1)內(nèi)部處于減壓狀態(tài)的減壓泵(12)、向所述鑄造室(1)內(nèi)部供給加壓氣體的加壓氣體供給源(13)與所述鑄造室(1)相連，通過開關(guān)閥(14)控制從所述加壓氣體供給源(13)向所述鑄造室(1)內(nèi)供給的加壓氣體的流入，所述加壓氣體供給源(13)的氣體供給壓力P1大于使熔融狀態(tài)的金屬充分注入所述鑄模(3)的鑄模腔(9)內(nèi)所需的氣體壓力P2，控制所述開關(guān)閥(14)以便在通過使所述坩堝(2)傾斜而使在該坩堝(2)上熔化的金屬(4)流入所述鑄模(3)的澆鑄口(5)時(shí)，所述開關(guān)閥(14)處于開啟狀態(tài)，且加壓氣體能夠從所述加壓氣體供給源(13)流入所述鑄造室(1)內(nèi)，在所述鑄造室(1)的內(nèi)部壓力達(dá)到所述氣體壓力P2時(shí)，通過所述開關(guān)閥(14)切斷加壓氣體向所述鑄造室(1)內(nèi)的流入。
全文摘要
本發(fā)明提供了適用于鑄造高熔點(diǎn)金屬的裝置和利用該裝置的鑄造方法。在本發(fā)明的金屬鑄造用裝置中，在具有可進(jìn)行壓力控制的鑄造室(1)內(nèi)部設(shè)有坩堝(2)，鑄模(3)以及用于電弧放電的電極棒(10)，支承軸(6)位于靠近鑄模(3)的澆鑄口(5)的坩堝(2)的流出端側(cè)，坩堝(2)可以以支承軸(6)為中心傾斜，傾斜機(jī)構(gòu)(7)位于坩堝(2)的非流出端部側(cè)，在從坩堝(2)上的金屬(4)開始電弧熔化之后，直至隨著熔化的進(jìn)展，使坩堝(2)傾斜以使熔融狀態(tài)的金屬(4)落下的期間，金屬－電極棒之間的間隔均保持大致恒定，即使在金屬(4)流動(dòng)落下期間仍繼續(xù)電弧放電。此時(shí)，最好使減壓泵(12)和加壓氣體供給源(13)與鑄造室(1)相連，使被壓力控制的供給壓力P
文檔編號(hào)A61C13/20GK1420809SQ00818223
公開日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2000年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月7日
發(fā)明者三宅松之, 桑村康彥 申請(qǐng)人:日進(jìn)齒科株式會(huì)社