專利名稱：單件式鑄造件工具的復(fù)合鑄造鑄型和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于單件式鑄造件工具的復(fù)合鑄造鑄型，該工具至少包括第一部分和 第二部分，第一部分包括工具的工作部件且由鋼制成，以及第二部分包括工具的主體部件 且由灰口鐵制成，該工具至少具有用于鋼的第一型腔部分以及用于鑄鐵的第二型腔部分， 在鋼與鑄鐵之間具有至少一個互連區(qū)域。本發(fā)明還涉及單件式鑄造件工具的復(fù)合鑄造方法，該工具至少包括第一部分和第 二部分，第一部分包括工具的工作部件且由鋼制成，第二部分包括工具的主體部件且由灰 口鐵制成，第一部分在至少一個第一型腔部分內(nèi)鑄造，第二部分在鑄型的第二型腔部分內(nèi) 鑄造。
背景技術(shù)：
制造用于薄板金屬加工(例如壓制、切削以及類似的加工操作)的工具時，現(xiàn)有的 技術(shù)是獨立制造工具主體，然后向該主體設(shè)置一個或多個工作部件，即執(zhí)行實際加工操作 的一個或多個部件。工具主體的制造可以通過灰口鐵鑄造或?qū)⒆鳛槌跏疾牧系木哂泻线m尺 寸的薄板金屬材料與適合的材料組分焊接來實現(xiàn)。在涉及鑄造件工具主體的另一種選擇中，工具主體在鑄造后經(jīng)常需要進(jìn)行熱處 理，接著是機(jī)加工以形成所需的座、用于引導(dǎo)軸和用來固定一個或多個工作部件且還可將 所述工具固定到機(jī)器中的螺栓的孔。在一個或多個工作部件的生產(chǎn)中，該一個或多個工作部件用于執(zhí)行該工具被設(shè)計 且構(gòu)造成用來進(jìn)行的加工操作，原材料通常是棒材，在這種情況下工作部件已經(jīng)被加工成 恰當(dāng)?shù)臉?gòu)造，具有用于固定螺栓、導(dǎo)桿以及類似物的孔。接下來進(jìn)行熱處理以及另外的加 工，如磨削。以上述方式制造工具非常耗時且昂貴，從而經(jīng)常決定了生產(chǎn)新產(chǎn)品所需要的時間 消耗。本領(lǐng)域中早先已知以連續(xù)的單件方式復(fù)合鑄造工具，其中工具具有至少一個鋼制 的工作部件以及灰口鐵制的主體部件。W003/041895公開了用于這樣的制造的工具以及方法。根據(jù)該公開文獻(xiàn)，鋼與灰口鐵在同一鑄型中鑄造，在這兩種材料之間的分界區(qū)形 成了互連區(qū)域。使用W003/041895中公開的技術(shù)，在準(zhǔn)確定位在鋼與灰口鐵之間形成的互連區(qū)域 方面遇到了嚴(yán)重的困難。這會產(chǎn)生互連區(qū)域定位在工具的如下部分中例如定位在出現(xiàn)較 大表面積差的部分，而這會引起機(jī)械強(qiáng)度方面的重大問題。如果互連區(qū)域在出現(xiàn)較大溫度 差的位置中，也會發(fā)生問題，因為該溫度差極大地影響了互連區(qū)域的質(zhì)量。問題結(jié)構(gòu)本發(fā)明的目標(biāo)在于將通過介紹的方式提及的鑄型和方法設(shè)計成使得消除現(xiàn)有技 術(shù)中的缺陷。因此，本發(fā)明的目的是能夠以精確的方式對鋼與灰口鐵之間的互連區(qū)域進(jìn)行定位，從而可靠地使互連區(qū)域位于正確的位置，并在其表面盡可能大的部分上具有可控的 溫度。另外，本發(fā)明具有減少鋼的使用量的目標(biāo)。解決方案構(gòu)成本發(fā)明的基礎(chǔ)的目標(biāo)由以下鑄型實現(xiàn)，該鑄型的特征在于第一型腔部分與第 二型腔部分之間的分界面基本上是平坦的，且在鑄型的使用位置中基本上是水平的，并位 于互連區(qū)域的預(yù)期位置，具有從第一型腔部分通向用于可能的剩余鋼的至少一個容納空間 的至少一個橫澆道或管道，且該管道的下限定表面在通向第一型腔部分的排出口處在垂直 方向上與分界面大體在同一水平上。構(gòu)成本發(fā)明的基礎(chǔ)的目標(biāo)由如下方法實現(xiàn)，該方法的特征在于第一型腔部分與 第二型腔部分之間的分界面形成為基本上是平坦的，并基本上水平設(shè)置，且鑄型中設(shè)置有 至少一個容納空間，允許可能的剩余鋼處于分界面水平處的從第一型腔部分流入到容納空 間。



本發(fā)明將結(jié)合以下附圖來進(jìn)行更詳細(xì)的說明，其中附圖1是根據(jù)本發(fā)明形成的鑄型的示意橫截面圖；附圖2是通過鑄型的用于任何可能剩余鋼的容納空間的區(qū)域的詳細(xì)剖圖；附圖3是通過根據(jù)本發(fā)明的分工具的一部分的表示容納空間定位的橫截面示意 圖；附圖4是通過在根據(jù)本發(fā)明的工具中使用的模型的一部分的橫截面圖；附圖5是從適合于根據(jù)本發(fā)明的制造的工具部件的下面(在鑄造位置中)傾斜觀 測的局部視圖；以及附圖6是從適合于根據(jù)本發(fā)明的制造的另一工具部件的下面傾斜地觀測的局部 視圖。
具體實施例方式在附圖1中，參考數(shù)字1指示基底，示意性地表示型箱或砂箱設(shè)置在該基底上。虛 線3表示鑄型中第一型腔部分4與鑄型中的第二型腔部分5之間的分界面。第一型腔部分 4用于鑄造鋼，鋼構(gòu)成在鑄型中制造的工具的工作部件；第二型腔部分5用于鑄造灰口鐵， 灰口鐵形成在鑄型中鑄造的工具的主體部件。虛線3表示兩種材料之間的分界面，且需強(qiáng) 調(diào)的是該分界面必須與基底平行，即兩者都是水平的或者至少是在人力所及范圍內(nèi)盡可能 地接近水平的。本文中用術(shù)語工作部件來表示該工具的用于執(zhí)行該工具被設(shè)計為用來執(zhí)行的實 際加工操作的一個或多個部件，工作部件的數(shù)目也因工具而各有不同。本文中用術(shù)語主體部件來表示工具的主體，該主體用于支撐一個或多個工作部件 并將工具固定在機(jī)器中。在附圖1中，參考數(shù)字6例如涉及工作部件4的切削刃，而參考數(shù)字7可以表示主 體部件5中的型腔，該型腔由傳統(tǒng)的方式通過在鑄型中放置型芯而形成。參考數(shù)字8涉及鋼的內(nèi)澆道或直澆道，而參考數(shù)字9表示灰口鐵的內(nèi)澆道或直澆道。需要強(qiáng)調(diào)的是鋼的內(nèi)澆道系統(tǒng)具有向下延伸到第一型腔部分4下面的部分，并且該部 分在其中從下往上排放從而鑄造操作一直以這個方向進(jìn)行。以上公開的內(nèi)容意味著在鑄造鋼時，它的上表面會在朝向分界面3的方向上逐漸 向上以動，分界面代表了鋼和灰口鐵之間的互連區(qū)域的期望位置。如果鋼超過了假想的互 連區(qū)域3，就會很容易發(fā)現(xiàn)鋼會向上蜿蜒進(jìn)入用于灰口鐵的第二型腔部分5。其結(jié)果會過多 地消耗鋼，而且還會在兩種材料間的互連區(qū)域產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量問題。從附圖4可以很明顯地看到工具的第一部分4中的鋼與第二部分5中的灰口鐵之 間的互連區(qū)域3位于厚度均勻且垂直方向的壁10中。通過這種方式，預(yù)期互連區(qū)域中或附 近的突變面積差可以得以避免。
把本發(fā)明正確地應(yīng)用于實踐，互連區(qū)域的厚度為1-2. 5mm。在根據(jù)本發(fā)明的鑄造中，對代表第一型腔部分4因此代表將要鑄造鋼的部分的鑄 造鑄型的第一部分進(jìn)行仔細(xì)考慮。由于模型中的材料的密度是已知的，所以可以計算出填 滿第一型腔部分4所需要的的鋼的質(zhì)量的相對準(zhǔn)確值。然而，在材料的質(zhì)量和尺寸的精度 方面，但是可能尤其是在測量鋼熔融物的重量的稱重器具的精度方面存在不確定性。?？偟?來說這就意味著上述測量不足以保證互連區(qū)域會達(dá)到根據(jù)分界面3的預(yù)期垂直位置。根據(jù)本發(fā)明，使用一個或多個容納空間11(見附圖2)，該容納空間11具有連接管 道12，該管道的下邊緣在理論的分界面3處進(jìn)行排放。這就意味著如果太多的鋼被注入第 一型腔部分4，剩余的鋼會在理論分界面3處通過連接管道12進(jìn)入容納空間11。使用的一 個或多個容納空間的容積以如下方式被調(diào)整為使得其足以補(bǔ)償可能在計算所需的鋼量中 出現(xiàn)的誤差源。連接管道20的高度最小為20mm，且橫截面積最小為內(nèi)澆道系統(tǒng)的橫截面積的1. 5 倍，經(jīng)由該內(nèi)澆道系統(tǒng)給第一型腔部分4提供鋼。另外，連接管道12的下限定表面必須在 朝向容納空間11的方向上向下傾斜。對于所述工具的灰口鐵部分，即在第二型腔部分5中鑄造的那部分，具有附圖2和 4所示的外形，重要的是預(yù)期的分界面3與灰口鐵部分的下側(cè)之間的距離至少是50mm，否則 容納空間11上面的鑄型會具有非常弱的機(jī)械強(qiáng)度。這個距離與該互連區(qū)域的最小適合寬 度相同。在前述中提到理論的互連區(qū)域?qū)⑽挥诰鶆虻暮穸惹邑Q直方向的壁10中。該壁10 在附圖4中從左到右的方向上具有50到150mm量級的的厚度。特別地在更薄的厚度的情況 下，即使是鋼的非常小的體積的偏差，也會導(dǎo)致互連區(qū)域的實際高度中產(chǎn)生很大的高度差。 那些在上述公開的尺寸的可以接受的偏差是根據(jù)線13的大約20mm的向上偏差和而根據(jù)線 14的大約IOmm的向下偏差。從附圖1中可以明顯地看出工作部件，也就是由鋼來制造工具的部分，可以具有 細(xì)長的結(jié)構(gòu)。附圖3示出了通過細(xì)長的鋼部件17的局部剖視圖，其中內(nèi)澆道或直澆道15從下 面進(jìn)入到第一型腔部分4。在附圖3中，在虛線16示出了相對內(nèi)澆道15距離最遠(yuǎn)的鋼部 件的部分。帶有連接管道12的容納空間應(yīng)當(dāng)大致設(shè)置在內(nèi)澆道15和虛線16的中間位置。 在附圖中，不合適的連接管道12的設(shè)置用叉標(biāo)識了。在工具的右邊部分，附圖3未示出，具 有額外的連接管道12以及相關(guān)聯(lián)的容納空間。
附圖5示出了工具部分從下部傾斜地觀測(相對于工具部件鑄造時的位置)的立 體圖。該工具部件包括細(xì)長的環(huán)狀鋼部件17或者工作部件、以及構(gòu)成工具的主體部件的灰 口鐵部件18。在鋼部件以這種方式構(gòu)成的情況下，單個公共的容納空間11可以用于鋼部件 17的兩個細(xì)長側(cè)部。該容納空間11具有兩個連接管道12，這些連接管道12將容納空間11 連接到鋼部件17的兩個縱向側(cè)的大致中間位置。附圖6示出了從下方 傾斜地觀測的(相對工具部件鑄造時的位置)所示的工具部 件。該工具部件具有灰口鐵部件18和八個鋼部件17。這些鋼部件通過多個連接管道組成 的中間部分相互連接，由此可以實現(xiàn)使用比鋼部件17的數(shù)目更少的內(nèi)澆道的特征。從該附 圖的右邊也可以明顯看出，三個鋼部件17可以具有共同的容納空間11。還可以明顯看出的 是設(shè)置在工具部件的中心的兩個鋼部件17能通過連接管道19利用位于附圖中最上面和最 下面的容納空間11。在附圖中，只有在最左側(cè)的鋼部件17連接到它自己的容納空間。通過 這種方式將多個連接管道19連接到多個鋼部件17意味著使用更少的容納空間11并可進(jìn) 一步簡化內(nèi)澆道系統(tǒng)。
權(quán)利要求
一種用于復(fù)合鑄造單件式鑄造件工具的鑄型，該工具至少包括第一部分(17)和第二部分(18)，所述第一部分包括工具的工作部件且由鋼制成，所述第二部分包括工具的主體部件且由灰口鐵制成，所述工具至少具有用于鋼的第一型腔部分(4)以及用于灰口鐵的第二型腔部分(5)，且在鋼與灰口鐵之間存在至少一個互連區(qū)域，其特征在于第一型腔部分(4)和第二型腔部分(5)之間的分界面(3)基本上是平坦的，且在鑄型的使用位置中，基本上是水平的并位于互連區(qū)域的預(yù)期位置，至少一個管道(12)從第一型腔部分(4)通向至少一個容納空間(11)，該容納空間用于任何可能的剩余鋼，并且該管道的下限定表面在所述管道通向所述第一型腔部分的排出口處在垂直方向上位于與分界面大體相同的水平上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄型，其特征在于在鑄型工具的使用位置中，管道(12)的下 限定表在朝向所述容納空間(11)的方向上向下傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑄型，其特征在于在第一型腔部分(4)中將管道(12)設(shè) 置在通向第一型腔部分的內(nèi)澆道和第一型腔部分的距離所述內(nèi)澆道最遠(yuǎn)的部分(16)之間 的中間區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的鑄型，其特征在于管道(12)的最小橫截面面積 大于通向第一型腔部分的內(nèi)澆道的橫截面面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的鑄型，其特征在于如果有多于一個的管道 (12)，則這些管道的最小橫截面面積的總和超過內(nèi)澆道的總橫截面面積，如果有多于一個 的通向第一型腔部分(4)的內(nèi)澆道的話。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的鑄型，其特征在于容納空間(11)通過兩個或多 個管道(12)與第一型腔部分互連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的鑄型，其特征在于兩個或更多第一型腔部分 (4)通過至少一個管道與容納空間(11)連接。
8.一種單件式鑄造件工具的復(fù)合鑄造方法，所述工具至少包括第一部分(17)和第二 部分(18)，所述第一部分包括工具的工作部件且由鋼制成，所述第二部分包括工具的主體 部件且由灰口鐵制成，在鑄型中的至少一個第一型腔部分(4)中鑄造第一部分，在鑄型中 的第二型腔部分(5)中鑄造第二部分，其特征在于第一型腔部分(4)和第二型腔部分(5) 之間的分界面(3)被成型為基本上是平坦的且被定位成基本上是水平的，在鑄型中設(shè)置至 少一個容納空間(11)，可能的剩余鋼可以從處于分界面(3)的水平處的第一型腔部分流入 容納空間。
9.一種由根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法制造的工具。
全文摘要
用于工具的單件式鑄造的鑄型，該工具包括鋼的工作部件(17)以及灰口鐵的主體(18)，具有用于鋼的第一型腔部分(4)以及用于灰口鐵的第二型腔部分(5)，以及二者之間的互連區(qū)域。型腔部分(4，5)之間的分界面(3)是平坦的且呈水平，并位于互連區(qū)域。管道(12)從第一型腔部分(4)通向用于可能的剩余鋼的容納空間(11)。工具的單件式鑄造方法，該工具包括鋼的工作部件(17)以及灰口鐵的主體(18)，以及二者之間的互連區(qū)域，鋼在第一型腔部分(4)內(nèi)鑄造，而灰口鐵在第二型腔部分(5)內(nèi)鑄造，型腔部分之間的分界面是平坦的且呈水平。設(shè)置用于剩余鋼的容納空間(11)，以允許鋼從處于分界面(3)的水平處的第一型腔部分(4)流入容納空間。
文檔編號B22D19/16GK101970152SQ200980107960
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者C·斯文松, T·尼爾松 申請人:坎米托股份公司