雙重鑄造方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于雙重鑄造的方法和設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及這樣的用于雙重鑄造的方法和設(shè)備，其將減壓鑄造和重力鑄造共同應(yīng)用于模具，這樣使得去除了產(chǎn)品中的氣孔和氣泡，從而防止鑄造缺陷并解決填充不足的問題以很容易地生產(chǎn)高耐熱性鋼鑄件。
【背景技術(shù)】
[0002]通常使用的金屬模鑄方法是一種最基本的金屬模制方法，并用于大量生產(chǎn)外形相同的產(chǎn)品。在鑄造方法中，將鐵肩、生鐵、合金鐵或非鐵金屬原料注射入熔爐，加熱使其熔化，然后澆注入由砂或金屬材料形成的模具中，并使其冷卻凝固以制造產(chǎn)品。其原理為，在將熔融金屬注射入制造成所需形狀和外形的模具之后，當(dāng)熔融金屬凝固時形成具有相同形狀的金屬物體。當(dāng)完成模具設(shè)計時，盡管鑄造使得能夠大量生產(chǎn)產(chǎn)品，但在鑄件的凝固工藝(coagulat1n process)中經(jīng)常發(fā)生鑄造缺陷，其中，最終產(chǎn)品會包含不期望的非金屬成分(雜質(zhì))而不是金屬物質(zhì)。此外，通過在大氣中熔化而注射的熔融金屬可熔化并吸收相當(dāng)大量的氫氣、氧氣、氮氣等，這降低了凝固期間的溶解度并產(chǎn)生氣泡，且未釋放的部分氣體可保留并造成表面缺陷。
[0003]使用真空技術(shù)來防止這種缺陷的鑄造方法被稱作真空(減壓)鑄造方法。當(dāng)將熔融金屬容納在鑄勺(ladle)中并在真空條件下或在大氣中進(jìn)行鑄造時，可通過在大氣中進(jìn)行熔化并在真空條件下進(jìn)行鑄造或者通過在真空狀態(tài)下處理在大氣中熔化的熔融金屬而使用真空鑄造。
[0004]當(dāng)使用真空鑄造方法時，可很容易去除有害氣體成分，且產(chǎn)品的機械性能可變得優(yōu)異。因此，這種鑄造方法用于制造諸如不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼、軸承鋼、磁性材料等產(chǎn)品。
[0005]反重力真空輔助鑄造方法是一種真空鑄造方法，該方法在70年代和80年代由美國的Hitchiner Manufacturing C0.等開發(fā)，且是一種通過將陶瓷管插入恪融金屬中經(jīng)由真空系統(tǒng)迅速將熔融金屬吸入模具中的方法。韓國注冊專利第0947948號和第0801815號為與反重力真空輔助鑄造和真空鑄造設(shè)備有關(guān)的代表性專利。然而，由于該注冊專利中描述的Hitchiner Manufacturing C0.的鑄造方法限于通過陶瓷模具生產(chǎn)精密鑄造產(chǎn)品，因此該鑄造方法存在會造成許多鑄造缺陷(例如，混有雜質(zhì))的嚴(yán)重問題，由于砂模無法承受迅速吸入的熔融金屬，因此在通過使用砂模進(jìn)行鑄造的產(chǎn)品生產(chǎn)中，會發(fā)生雜質(zhì)混合的問題。此夕卜，這種技術(shù)是一種僅利用真空壓力通過將熔融金屬吸入模具來生產(chǎn)產(chǎn)品的方法，這樣使得在一些情況下由于熔融金屬流動迅速而在產(chǎn)品中不僅形成小孔隙而且還形成大孔(例如，蟲孔(worm hole))，并且在產(chǎn)品局部表面上存在許多填充不足的鑄造缺陷。
[0006]具體地，由于需使用韓國注冊專利第0947948號中的真空栗迅速將熔融金屬填充入陶瓷單元模具，因此強度低的砂模可能會發(fā)生模具損壞的嚴(yán)重問題，并且當(dāng)將熔融金屬填充入模具的腔體中且外殼以300RPM至600RPM的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，由于熔融金屬會損壞模具或使模具變形，因此產(chǎn)品的尺寸可能會改變，并可導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，這樣使得不得不使用價格高的陶瓷單元模具，這在初始成本方面是不利的。此外，由于用于精密鑄造的陶瓷單元模具在熔融金屬固化之后不會自然塌陷，因此陶瓷單元模具不可應(yīng)用于內(nèi)插式產(chǎn)品，例如渦輪機殼體。
[0007]此外，陶瓷單元模具在900°C或更高的溫度下使用。此處，由于模具的溫度高，熔融金屬在凝固之前需要長達(dá)600秒或更長的時間，因此，陶瓷單元模具的生產(chǎn)率嚴(yán)重低下。如果在較短的時間內(nèi)移動模具，則不僅韓國注冊專利第0947948號中的豎直冒口(riser)中的熔融金屬，而且連接至澆口的產(chǎn)品中未凝固的熔融金屬也可從源排出，并導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量問題。因此，作為改進(jìn)方法，在將熔融金屬填充入到模具的腔體中之后，利用離心力使外殼旋轉(zhuǎn)直至產(chǎn)品完全固化以便試圖提高生產(chǎn)率。然而，在產(chǎn)品完全凝固之前仍需要300秒或更長的時間。
[0008]此外，在韓國注冊專利第0947948號中，由于外殼旋轉(zhuǎn)，因此將產(chǎn)品模具布置在向前的方向上(產(chǎn)品模具在向前方向上會變得水平對稱)是有效的，這會導(dǎo)致產(chǎn)品的形狀受到限制。此外，由于需將陶瓷單元模具設(shè)置在外殼的中央部分處以便均勻地對整個產(chǎn)品施加離心力，因此使用了徑向附接至許多模具腔體的單個陶瓷單元模具。
[0009]此外，在用于精密鑄造的模具中，由于注射管僅可使用一次，且注射管由與陶瓷單元模具相同的材料制成并連接至陶瓷單元模具，因此即便當(dāng)熔融金屬凝固時，模具也不會分離，因此可無法再次使用模具。
[0010]由于這些問題，Hitchiner Manufacturing C0.的反重力真空輔助鑄造技術(shù)在砂模鑄造產(chǎn)品中并未商業(yè)化，且到目前為止，全世界尚未有公司已成功開發(fā)應(yīng)用于砂模鑄造產(chǎn)品的使用吸入管的反重力真空輔助鑄造技術(shù)。
[0011]因此，為了克服上述問題，本發(fā)明的發(fā)明人已對鑄造方法進(jìn)行了反復(fù)研究，并通過應(yīng)用去除砂模而非陶瓷精密鑄造模具內(nèi)的真空壓力以再填充由重力吸入但尚未凝固的熔融金屬的雙重鑄造技術(shù)生產(chǎn)出耐高溫耐熱鋼不銹鋼產(chǎn)品，從而完成了本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]技術(shù)問題
[0013]本發(fā)明的一個方面在于提供一種在鑄造產(chǎn)品時能夠防止收縮缺陷、氣泡缺陷以及其它鑄造缺陷的雙重鑄造方法。
[0014]本發(fā)明的另一個方面在于提供一種雙重鑄造方法，通過該雙重鑄造方法可很容易地去除包括在熔融金屬中的雜質(zhì)。
[0015]本發(fā)明的再另一個方面在于提供一種雙重鑄造方法，該雙重鑄造方法精密度極佳且能夠制造形狀復(fù)雜的廣品。
[0016]本發(fā)明的又一個方面在于提供能夠節(jié)約成本并提高生產(chǎn)率的雙重鑄造方法。
[0017]本發(fā)明的又一個方面在于提供雙重鑄造設(shè)備。
[0018]問題的解決方案
[0019]本發(fā)明的一個方面涉及一種雙重鑄造設(shè)備。該雙重鑄造設(shè)備包括:鑄造室，在該鑄造室中形成一空間部分;注射管，該注射管安裝在鑄造室下方，并且熔融金屬被注射到該注射管中；模具，該模具能拆卸地連接至注射管，并且該模具具有腔體;填充介質(zhì)，該填充介質(zhì)填充在鑄造室的內(nèi)部部分與模具之間；以及壓力調(diào)節(jié)裝置，該壓力調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在鑄造室上方，并且該壓力調(diào)節(jié)裝置使鑄造室的內(nèi)部部分減壓。
[0020]在一個實施方式中，還可包括冒口，該冒口通過與模具中的腔體的上部部分連通而容納熔融金屬，并將熔融金屬排放至腔體。
[0021 ]在一個實施方式中，冒口的尺寸可以形成為模具體積的大約30體積百分比至大約120體積百分比。
[0022]在一個實施方式中，還可包括熔化爐，該熔化爐用于熔化原料以形成熔融金屬。
[0023]在一個實施方式中，注射管的內(nèi)徑可大于腔體的入口的內(nèi)徑。
[0024]在一個實施方式中，腔體的內(nèi)徑與注射管的內(nèi)徑之比可為大約1:1.1至大約1:3。
[0025]在一個實施方式中，壓力調(diào)節(jié)裝置可包括吸入濾網(wǎng)、真空栗和吸入管。
[0026]本發(fā)明的另一個方面涉及使用雙重鑄造設(shè)備的雙重鑄造方法。該雙重鑄造方法包括:通過壓力調(diào)節(jié)裝置使填充有填充介質(zhì)的鑄造室減壓，并通過與外部的壓力差執(zhí)行沿注射管將熔融金屬注射到模具內(nèi)的腔體中的第一次注射；以及在第一次注射到腔體中的熔融金屬凝固之前取消鑄造室的減壓并通過重力執(zhí)行熔融金屬的第二次注射。
[0027]在一個實施方式中，在第一次注射期間，還將熔融金屬注射到與模具內(nèi)的腔體的上部部分連通的冒口中，并且可通過重力排放注射到冒口中的熔融金屬，并且在取消鑄造室的減壓時可將熔融金屬第二次注射到腔體中。
[0028]在一個實施方式中，該方法可包括將模具插入安裝有注射管的鑄造室中以耦接至注射管，以及在用填充介質(zhì)填充鑄造室的內(nèi)部部分之后通過減壓來執(zhí)行熔融金屬的第一次注射。
[0029]在一個實施方式中，可調(diào)節(jié)鑄造室的減壓速率以調(diào)節(jié)將熔融金屬注射到模具中的速度。
[0030]注射管、壓力調(diào)節(jié)裝置和填充介質(zhì)能重復(fù)使用。
[0031 ]技術(shù)效果
[0032]當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的雙重鑄造方法和設(shè)備時，可防止收縮缺陷和氣泡缺陷，可很容易去除包含在熔融金屬中的雜質(zhì)以防止鑄造缺陷，可以具有極佳的精密度，能夠制造形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，且能夠重復(fù)使用入口、壓力調(diào)節(jié)裝置、填充介質(zhì)等，從而使得能夠節(jié)約成本并提高生產(chǎn)率。
【附圖說明】
[0033]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的雙重鑄造設(shè)備的截面圖。
[0034]圖2(a)示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的注射管的截面圖，圖2(b)示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的注射管的截面圖。
[0035]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的雙重鑄造設(shè)備。
【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明的一個方面涉及雙重鑄造設(shè)備。