鑄造方法
【專利說(shuō)明】鑄造方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年4月5日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/809，029號(hào)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體上涉及一種鑄造方法，并且更具體地，涉及一種鑄造物件(例如，用于壓實(shí)機(jī)輪子的磨損部件)的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]壓實(shí)機(jī)(例如，填埋壓實(shí)機(jī)和填土壓實(shí)機(jī))通常包括裝配有齒的鋼輪，所述齒從輪子徑向向外延伸以接合并壓實(shí)壓實(shí)機(jī)從其上方駛過(guò)的材料。一段時(shí)間后，齒會(huì)磨損并且其被替換為新制造的齒。
[0005]McCartney的美國(guó)專利第6，632, 045號(hào)(“ '045專利”)公開(kāi)了一種制造適于焊接到鋼輪的兩部分齒的示例性方法。所述齒包括:由可焊接材料制成的基座；以及由比用于基座的金屬更硬的金屬制成的護(hù)罩。根據(jù)，045專利，所述齒通過(guò)以下步驟制成:通過(guò)在第一模具中鑄造基座，將基座移動(dòng)到第二模具中，以及在第二模具中將護(hù)罩鑄造到基座上。當(dāng)鑄造護(hù)罩時(shí)，熔化的金屬流入基座的匹配構(gòu)造，以確保當(dāng)熔化的金屬固化時(shí)護(hù)罩牢固地嵌在基座上。
[0006]雖然'045專利的制造方法可生產(chǎn)適用于某些應(yīng)用的齒，但是所述齒不能很好地適用于其它應(yīng)用。例如，^ 045專利的制造方法可以生產(chǎn)的齒不能很好地適用于齒的重量施壓于壓實(shí)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)部件而不明顯改善壓實(shí)的應(yīng)用。在這樣的應(yīng)用中，齒可能導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)部件過(guò)早損壞，從而不必要地增加了與壓實(shí)機(jī)相關(guān)的維護(hù)成本。
[0007]本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例涉及克服現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，一種鑄造物件的方法包括:在可旋轉(zhuǎn)模具中定位所述物件的第一部分，所述第一部分由第一材料形成。另外，所述方法包括:在旋轉(zhuǎn)所述模具的同時(shí)，將熔化的第二材料澆注到所述模具中所述第一部分上方以形成冶金結(jié)合到所述物件的所述第一部分的所述物件的第二部分。
[0009]在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，一種鑄造物件的方法包括:在執(zhí)行若干步驟的同時(shí)圍繞軸線旋轉(zhuǎn)模具。所述步驟包括:將熔化的第一材料澆注到模具中以形成物件的第一部分，所述第一部分具有垂直于所述軸線的實(shí)心截面。另外，所述步驟包括:使第一材料冷卻。所述步驟還包括:將熔化的第二材料澆注到模具中第一部分上方，以形成物件的第二部分，所述第二部分冶金結(jié)合到物件的第一部分。
[0010]在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，一種鑄造物件的方法包括:在執(zhí)行若干步驟的同時(shí)圍繞軸線旋轉(zhuǎn)模具。所述步驟包括:將熔化的第一材料澆注到模具中以形成物件的第一部分，所述第一部分具有垂直于所述軸線的具有非圓形的外邊緣的截面。另外，所述步驟包括使第一材料冷卻。所述步驟還包括將熔化的第二材料澆注到模具中第一部分上，以形成物件的第二部分，所述第二部分冶金結(jié)合到物件的第一部分。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是用于壓實(shí)機(jī)的示例性輪子的示意圖；
[0012]圖2是用于圖1中的輪子的示例性磨損部件的示意圖；
[0013]圖3是圖2中的磨損部件的示例性末端和基座部之間的示例性交接面的放大截面圖；
[0014]圖4是用于鑄造圖2和圖3中的磨損部件的示例性裝置的截面圖；
[0015]圖5是在圖4的裝置的示例性模具中的圖2至圖4的磨損部件的截面圖；
[0016]圖6是另一不例性末端部的不意圖；
[0017]圖7是結(jié)合至另一示例性基座部的圖6中的末端部的截面圖；
[0018]圖8至圖13是又一不例性末端部的不意圖；以及
[0019]圖14和圖15是描述制造鑄造物件(例如，其它附圖中的磨損部件)的所公開(kāi)的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1示出用于移動(dòng)式機(jī)器(例如，填埋壓實(shí)機(jī)和填土壓實(shí)機(jī))的鋼輪10。如圖所示，呈齒的形式的磨損部件20被安裝到鋼輪10，并且從鋼輪10徑向向外延伸以接合和壓實(shí)鋼輪10從其上方駛過(guò)的材料。然而，應(yīng)該理解，磨損部件20可以是裝配到另一類型的零件(例如鏟斗)的齒或可以完全是另一類型的磨損部件(例如，廢料金屬粉碎機(jī)的盤(pán)式轉(zhuǎn)子上的錘子)。在任何情況下，在某些實(shí)施例(例如，圖1的實(shí)施例)中，每個(gè)磨損部件20可包括末端部30，所述末端部30從鋼輪10徑向向外延伸以接合和壓實(shí)鋼輪10從其上方駛過(guò)的材料。在這些實(shí)施例中，末端部30可通過(guò)其磨損部件20的基座部40連接至鋼輪10，所述基座部40可以焊接到鋼輪10。
[0021]末端部30可以具有限定其磨損部件20的外表面的遠(yuǎn)端50。如圖1所示，遠(yuǎn)端50可以是大致I字形的。然而，應(yīng)該理解，遠(yuǎn)端50可為其它的形狀。例如，遠(yuǎn)端50可為大致+ (加號(hào))形的?；蛘?，遠(yuǎn)端50可以具有有助于壓實(shí)材料的另一形狀。末端部30還可以包括從末端部30的遠(yuǎn)端50延伸到近端70的側(cè)表面60。在某些實(shí)施例中，側(cè)表面60可以至少部分地凹入，使得它們能夠使材料偏轉(zhuǎn)離開(kāi)基座部40，從而保護(hù)基座部40免遭磨損?；蛘撸瑐?cè)表面60可以具有有利于壓實(shí)材料的其它形狀(例如，不是至少部分地凹入的形狀)。不管末端部30的形狀如何，末端部30可由具有至少45洛氏C的硬度的材料形成，使其高度耐受由材料的壓實(shí)引起的磨損。例如，末端部30可由白口鐵(例如，尚絡(luò)白口鐵或銀硬鑄鐵)、碳化鐵、等溫淬火鐵、高碳鋼、高碳合金鋼、工具鋼、碳化鋼或不銹鋼形成。
[0022]參考圖2，基座部40可以包括用于將磨損部件20附接到鋼輪10的安裝端75、與安裝端75相對(duì)的遠(yuǎn)端77和從安裝端75延伸到遠(yuǎn)端77的側(cè)表面78。如圖所示，安裝端75大致成形為符合鋼輪10的輪廓，從而便于將磨損部件20附接到鋼輪10。然而，值得注意的是，安裝端75可包括不符合鋼輪10的輪廓的凹部80。當(dāng)磨損部件20附接到鋼輪10時(shí)，凹部80可能成為中空腔，從而減少磨損部件20相對(duì)于類似尺寸(但實(shí)心)的磨損部件的重量?；?0可以由碳當(dāng)量(CE)的值小于0.7的材料形成，從而確保它可以使用本領(lǐng)域中的便攜式焊接設(shè)備(而不是維護(hù)設(shè)施中通常需要執(zhí)行的專門(mén)的焊接程序)焊接到鋼(例如，鋼輪10)。例如，基座部40可以由鋼(例如碳鋼、合金鋼或不銹鋼)形成。
[0023]基座部40可冶金結(jié)合到末端部30，S卩，部分40可主要通過(guò)冶金結(jié)合附接到部分30。特別是，基座部40的遠(yuǎn)端77可冶金結(jié)合到末端部30的近端70。如圖3所示，遠(yuǎn)端77和近端70之間的交接面(“基座-末端交接面100”)因此可以僅由基座部40的材料和末端部30的材料的混合物組成。S卩，基座-末端交接面100可以不包括粘合劑或填料金屬、氧化物膜和空隙。
[0024]基座-末端交接面100的形狀(以及因此遠(yuǎn)端77和近端70)可以是非平面的，并可以與磨損部件20的鑄造方法相關(guān)聯(lián)。例如，參考圖4，磨損部件20可以使用雙澆注方法離心鑄造而成，其中熔化的第一材料和第二材料通過(guò)漏斗120澆注到旋轉(zhuǎn)模具110內(nèi)。在模具Il0以第一速度旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，可以首先澆注熔化的第一材料以形成末端部30。在使第一材料冷卻后，然后在模具110以第二速度(該速度可以與第一速度相同或不同)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，可將第二材料澆注在第一材料(此時(shí)為末端部30)上方以形成基座部40。兩次澆注可以在模具110圍繞大致平行于重力加速度的方向(即，澆注時(shí)材料下落的方向)的軸線115旋轉(zhuǎn)的同時(shí)發(fā)生。此旋轉(zhuǎn)會(huì)使第一材料沿模具110的側(cè)面上升，從而使末端部30的近端70 (以及因此也使基座-末端交接面100)形成大致的拋物線形截面輪廓，如圖4所示。應(yīng)該注意，在基座-末端交接面100下面，末端部30可以具有垂直于軸線115的實(shí)心(即，無(wú)空隙)截面，如圖5所示。此外，應(yīng)該理解，與軸線115垂直的末端部30的任何截面的外邊緣125的形狀將由模具110的形狀限定。因此，外邊緣125可以是非圓形，如圖5所示。例如，外邊緣125可以為大致I字形(如圖所示)、大致+(加號(hào))形或其它形狀。
[0025]在離心鑄造磨損部件20的另一種方法中，末端部30可以在定位于模具110內(nèi)之前由第一材料鑄造、鍛造、或加工而成。然后，在模具110圍繞著軸線115旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，熔化的第二材料可以澆注到模具110中末端部30上，以形成基座部40。采用此第二種方法，末端部30的近端70可以先做成幾乎任何形狀。在模制期間，冶金結(jié)合工藝可能導(dǎo)致近端70的形狀略微變化，但應(yīng)該理解，基座-末端交接面100的形狀可以至少大致符合近端70的開(kāi)始形狀。例如，如圖6所示，近端70可以開(kāi)始為從末端部30的第一側(cè)140延伸到末端部30的第二側(cè)150的多個(gè)凹部130。每個(gè)凹部130可以是大致谷形。例如，每個(gè)凹部130可以是大致U形，并且其寬度可以大于深度(如圖6所示)。在某些實(shí)施例中，近端70可以開(kāi)始為兩個(gè)凹部130。參考圖7，當(dāng)熔化的第二材料澆注到模具110中此凹部130上方時(shí)，第二材料可以使凹部130略微變形成凹部130'。然后，第二材料可以固化以形成基座部40，其中具有多個(gè)突起160，每一個(gè)突起160均延伸到基座-末端交接面100處的凹部13(V的相應(yīng)一個(gè)中。應(yīng)該注意，在一些實(shí)施例中，突起160和凹部130'可以機(jī)械地加強(qiáng)基座部40到末端部30的結(jié)合。
[0026]在基座-末端交接面100處延伸到末端部30的近端70內(nèi)的任何突起160的數(shù)量、形狀和放置可以受近端70的開(kāi)始形狀影響。例如，與開(kāi)始為寬度大于深度的凹部130 (如圖6所示)不同，近端70可以開(kāi)