專利名稱：鑄造機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用溫度傳感器以直接檢測熔化金屬溫度的鑄造機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，用于摩托車引擎的氣缸蓋例如由低壓鑄造方法制造。JP-B-3201930公開了此種類型的低壓鑄造機(jī)。此專利文獻(xiàn)中公開的鑄造機(jī)具有包括下模和上模的模具；和布置在模具之下的坩鍋。并且，其被設(shè)計成加壓儲存在坩鍋中的熔化金屬，以強(qiáng)迫其穿過升液管供應(yīng)至下模的澆口。
為了提高生產(chǎn)率，鑄造機(jī)的從開始供應(yīng)熔化金屬至打開模具的操作過程是自動的。更具體而言，在操作者旋開啟動開關(guān)后，鑄造機(jī)基于模具和熔化金屬溫度計算供應(yīng)熔化金屬的時間(以下稱作加壓時間)，以在此加壓時間內(nèi)加壓熔化金屬并隨后將其供應(yīng)至模具。嵌入模具中的溫度傳感器檢測模具溫度，而設(shè)置在坩鍋中的另一個溫度傳感器檢測熔化金屬溫度。預(yù)設(shè)的加壓時間是這樣的長度其使得在加壓時間開始之后熔化金屬填充模具并且熔化金屬的凝固區(qū)域從模具的上部擴(kuò)展到下部以到達(dá)澆口內(nèi)部。
換言之，在加壓時間過去之后完成熔化金屬的加壓允許未凝固的金屬從澆口通過升液管下流回至坩鍋。僅凝固的熔化金屬留在澆口內(nèi)部。在這種情況下，模具中凝固的鑄件不具有流動性，但是其仍然足夠軟以在取出模具時容易地變形。這相當(dāng)大地降低了模具形狀和尺寸精確度。因此，該鑄造機(jī)被設(shè)計成在備用時間之后打開模具，在完成熔化金屬的加壓之后鑄件在該備用時間內(nèi)變得足夠硬以不會變形。從完成熔化金屬加壓的時間點到打開模具的時間點的時間周期(以下稱作凝固時間)是基于熔化金屬供應(yīng)停止時的模具溫度通過計算來得到的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題對于如上構(gòu)造的傳統(tǒng)鑄造機(jī)而言，需要以更高的精度檢測加壓時間及凝固時間。這是因為如果上述時間不準(zhǔn)確，則會導(dǎo)致鑄件具有缺陷。但是，在傳統(tǒng)類型的鑄造機(jī)中，加壓及凝固時間均基于模具溫度、及由坩鍋內(nèi)的溫度傳感器所檢測的熔化金屬溫度來計算獲得，這導(dǎo)致對精確確定那些時間的限制。
此外，在傳統(tǒng)鑄造機(jī)中，用于完成加壓熔化金屬的時間以及用于打開模具的時間會不必要的遲滯。這導(dǎo)致較長的周期時間及因此而降低生產(chǎn)率的問題。這些遲滯的時間源于加壓及凝固時間，它們被設(shè)置得足夠長以確保完全完成對熔化金屬的加壓及凝固。
用于此類鑄造機(jī)的模具有時會由于不必要的長時間吹動高壓空氣(用于在模具打開后從毀壞的型芯移除沙粒，或用于為下一個鑄造周期安裝型芯)而過度冷卻。這使得難以在鑄造過程開始時保持模具溫度恒定。因為在鑄造過程開始時模具溫度相對較低，則用于熔化金屬的凝固時間較短。相較而言，因為在鑄造過程開始時模具溫度相對較高，則用于熔化金屬的凝固時間較長。換言之，盡管如上所述模具的溫度會有所變化，但在傳統(tǒng)的鑄造機(jī)中，加壓及凝固時間被預(yù)定得足夠長以制造無缺陷鑄造產(chǎn)品。
考慮前述問題而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種鑄造機(jī)，其具有提高的生產(chǎn)率，這通過最大限度地減少鑄造過程的周期時間至鑄件成為無缺陷產(chǎn)品所需期間而達(dá)成。
解決問題的手段為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供了一種鑄造機(jī)，其包括用于檢測溫度的溫度傳感器，所述溫度被用來控制操作時間，其中所述溫度傳感器位于這樣的位置該位置處的凝固晚于模具的型腔處發(fā)生的凝固，所述溫度傳感器的溫度檢測部分直接接觸熔化金屬。
本發(fā)明的效果如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求1至3的鑄造機(jī)中，溫度傳感器被用來直接檢測晚于型腔處凝固的熔化金屬的溫度。這允許在鑄件的溫度達(dá)到用于停止熔化金屬供應(yīng)或打開模具的最佳溫度時停止熔化金屬供應(yīng)或打開模具。由此，在根據(jù)這些發(fā)明的鑄造機(jī)中，可以盡快地減少熔化金屬的供應(yīng)時間及凝固時間(從停止供應(yīng)熔化金屬至模具打開)至鑄造無缺陷產(chǎn)品所需的期間。由此通過減少鑄造周期時間，這進(jìn)一步提高了生產(chǎn)率。
在權(quán)利要求4的發(fā)明中，可以檢測熔化金屬中的溫度。此外，溫度傳感器的溫度檢測部分可以容易地在鑄造過程后從鑄件移除。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的鑄造機(jī)中，當(dāng)模具打開或鑄件從模具分離時，可以防止溫度檢測部分損壞，同時以高精度檢測熔化金屬的溫度。
在權(quán)利要求5和6的發(fā)明中，接近下模中澆口與澆道之間的邊界的區(qū)域位于鑄件的產(chǎn)品部分的外側(cè)，而填充該區(qū)域的熔化金屬因此具有大體等于鑄件的產(chǎn)品部分中的熔化金屬的溫度，并因此以與產(chǎn)品部分相同的方式凝固但略晚于在那里發(fā)生的凝固。因此，由溫度傳感器所檢測的鑄件的產(chǎn)品部分的外部的溫度等于鑄件的產(chǎn)品部分內(nèi)的溫度。因此，在根據(jù)這些發(fā)明的低壓鑄造機(jī)中，盡管溫度傳感器直接檢測熔化金屬的溫度，但不會在產(chǎn)品部分上留下溫度傳感器的痕跡，因此可生產(chǎn)合格的鑄件。
在權(quán)利要求7的發(fā)明中，低壓鑄造機(jī)直接檢測熔化金屬的溫度，并基于此檢測的溫度確定完成對熔化金屬加壓的時間及打開模具的時間。這確保了根據(jù)鑄造的條件以最及時的方式完成對熔化金屬的加壓并打開模具，即使在鑄造過程開始時模具的溫度產(chǎn)生變化。
因此，根據(jù)本發(fā)明，不需要不必要地延長或縮短用于熔化金屬加壓及凝固時間，或者可以將加壓及凝固時間最小化到使鑄件成為無缺陷產(chǎn)品所需的時間。這使得可提供具有進(jìn)一步提高了生產(chǎn)率的低壓鑄造機(jī)。
在權(quán)利要求8及9的發(fā)明中，重力鑄造機(jī)直接檢測熔化金屬的溫度，并基于此檢測的溫度確定打開模具的時間。這確保了根據(jù)鑄造的條件以最及時的方式打開模具，即使在鑄造過程開始時模具的溫度產(chǎn)生變化。
因此，根據(jù)本發(fā)明，不需要不必要地延長或縮短用于熔化金屬的凝固時間，或者可以將凝固時間最小化到使鑄件成為無缺陷產(chǎn)品所需的時間。這使得可提供具有進(jìn)一步提高了生產(chǎn)率的重力鑄造機(jī)。


圖1是前視圖，示出了低壓鑄造機(jī)的構(gòu)造。
圖2A是模具的放大豎剖視圖。
圖2B是模具的放大橫剖視圖。
圖3是重要部件的放大橫剖視圖。
圖4是溫度傳感器的剖視圖。
圖5是用于說明鑄造機(jī)操作的流程圖。
圖6是坐標(biāo)圖，示出澆道中的熔化金屬溫度如何變化。
圖7是剖視圖，示出了在低壓鑄造機(jī)的澆口處安裝溫度傳感器的另一圖8A是用于重力鑄造機(jī)的模具的橫剖視圖。
圖8B是用于重力鑄造機(jī)的模具的豎剖視圖。
圖9A是用于重力鑄造機(jī)的模具的橫剖視圖。
圖9B是用于重力鑄造機(jī)的模具的豎剖視圖。
圖10是用于說明鑄造操作的流程圖。
圖11是坐標(biāo)圖，示出熔化金屬溫度如何變化。
具體實施例方式
(第一實施例)現(xiàn)在，參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
在圖1至圖6中，參考標(biāo)號1表示第一實施例的低壓鑄造機(jī)。鑄造機(jī)1被設(shè)計用于在低壓鑄造工藝中鑄造摩托車引擎的氣缸蓋(未示出)。如所公知的，鑄造機(jī)1包括熔爐2、布置在熔爐2上方的模具3、以及以下將描述的控制器4，控制器4用于控制模具3及熔化金屬5的溫度，并操作以打開并關(guān)閉模具3，并供應(yīng)/停止供應(yīng)熔化金屬5等。用于通過鑄造機(jī)1鑄造的金屬是鋁合金。
熔爐2包括形成為盒狀并具有向上開口的主單元6；用于覆蓋該主單元6的向上開口的蓋體7；用于儲存熔化金屬5的坩鍋8；以及附裝至蓋體7使得其下端浸入熔化金屬5中的升液管9等。熔爐2的主單元6具有內(nèi)置加熱器(未示出)，用于加熱坩鍋8中的熔化金屬5達(dá)到預(yù)定溫度，并連接至加壓裝置10。設(shè)計為通過將惰性氣體供應(yīng)至主單元6中以加壓熔化金屬5的上表面使其進(jìn)入升液管9的加壓裝置10通過氣管(未示出)被連接至形成在主單元6中的連接端口6a。將在以下描述的控制器4控制來自加壓裝置10的加壓壓力以及加熱器的溫度。
在鑄造機(jī)1的鑄造過程中，與傳統(tǒng)鑄造機(jī)相同，在模具3被夾緊的情況下，加壓裝置10將熔爐2的主單元6的內(nèi)部加壓。在鑄造過程中，加壓主單元6的內(nèi)部迫使熔化金屬5從坩鍋8向上進(jìn)入升液管9然后進(jìn)入位于升液管9上方的模具3。
如圖2A及2B所示，模具3包括上模11及下模12，并由驅(qū)動單元13支撐(見圖1)。上模11具有形成有向下開口的型腔14，并被附裝至驅(qū)動單元13的臺板15。型腔14指用于形成鑄件的制造部分的凹入。臺板15被支撐在驅(qū)動單元13的基體16上以通過系桿17向上/向下移動，由此可通過向上/向下運(yùn)動發(fā)動機(jī)15a向上/向下移動。通過將在以下描述的控制器4來控制向上/向下運(yùn)動發(fā)動機(jī)15a的旋轉(zhuǎn)。
下模12具有形成有向上開口的型腔18，并通過支撐構(gòu)件19被固定在基體16上。下模12和上模11設(shè)置有加熱器(未示出)，用于將它們預(yù)熱至準(zhǔn)備鑄造的溫度；和水冷裝置(未示出)，用于在鑄造過程中保持模具溫度?？刂破?控制加熱器溫度并打開/關(guān)閉水冷裝置。
如圖2A、2B和3所示，在下模12的內(nèi)部底部處形成從型腔18的一側(cè)延伸至另一側(cè)的澆道21，以及從澆道21的底部向下延伸的澆口22。
如圖2B所示，澆口22形成在下模12的底部處，使得從上面觀察時具有橢圓形狀，通過鉆孔來建立拔模角度使得澆口22的開口直徑朝向頂部逐漸變大，如圖3所示。用于防止雜質(zhì)進(jìn)入模具3內(nèi)部的金屬網(wǎng)過濾器23安裝到澆口22上端處的開口。澆口22的底端連接至設(shè)置在支撐構(gòu)件19中的澆口杯24的頂端。
澆口杯24在豎直方向上穿過支撐構(gòu)件19。從升液管9(見圖1)的頂端供應(yīng)熔化金屬5，升液管9的頂端與支撐構(gòu)件19的底面接觸。更具體地，在鑄造過程中，熔化金屬5從升液管9通過澆口杯24流入澆口22中，從該澆口22，熔化金屬5通過過濾器23進(jìn)入澆道21以供應(yīng)進(jìn)入型腔14、18。以此方式填充模具3的熔化金屬5開始在型腔14、18中凝固{產(chǎn)品部分25(見圖3)}。隨著時間流逝，熔化金屬5的凝固區(qū)域從澆道21擴(kuò)展到澆口22中。
如圖3所示，用于檢測熔化金屬5的溫度的溫度傳感器26安裝到下模12。如圖4所示，溫度傳感器26包括保護(hù)性金屬裝置28，保護(hù)性金屬裝置28包括在豎直方向上延伸的保護(hù)部分26a；在保護(hù)部分26a的基端處與保護(hù)部分26a一起形成為一個體的支撐部分26b；和軸向穿過保護(hù)性金屬裝置28的通孔27。溫度傳感器26還包括插入通孔27中的熱電偶。溫度傳感器26配合到在下模12中鉆的安裝孔30中。
如圖3所示，安裝孔30由在澆道21中具有開口的小直徑部分30a和具有朝向模具外部導(dǎo)向的開口的大直徑部分30b組成，保護(hù)部分26a安裝在小直徑部分30a中，支撐部分26b安裝在大直徑部分30b中。此外，安裝孔30被鉆成使其在模具打開方向上(圖3中的豎直方向)延伸穿過下模12，并靠近下模12中的澆口22一側(cè)。換言之，作為將溫度傳感器26插入安裝孔30的結(jié)果，溫度傳感器26位于熔化金屬5凝固晚于型腔14、18處的位置。
如圖4所示，安裝在大直徑部分30b中的支撐部分26b不允許安裝到下模12的保護(hù)性金屬裝置28的移動，由此其不能從圖中所示的位置進(jìn)一步往模具11內(nèi)部插入。保護(hù)性金屬裝置28和下模12由相同材料制成。在第一實施例中，對熱模使用合金工具鋼(SKD)。
保護(hù)性金屬裝置28的與支撐部分26b一起安裝在安裝孔30中的長度被設(shè)計成使溫度檢測部分28a或保護(hù)性金屬裝置28的頂端突出到澆道21中。溫度檢測部分28a如圖4所示形成為具有朝向頂端逐漸變小的外徑。換言之，溫度檢測部分28a形成拔模角度或錐度。
在第一實施例中，溫度檢測部分28a具有向上凸起的穹頂形狀尖端部分28b，熱電偶29的兩種類型導(dǎo)體29a、29b的各自的頂端焊接到尖端部分28b。更具體地，穿過通孔27的導(dǎo)體29a、29b的各自的頂端面向尖端部分28b的開口，以利用共用材料(用于熱模的合金工具鋼(SKD))制成的焊接電極將它們一起焊接來堵塞開口。焊接的開口然后被打磨成穹頂形狀。
使用公知的常用鎳鋁-鎳鉻合金熱電偶29。其包括兩種類型的導(dǎo)體29a、29b，它們通過焊接至尖端部分28b互相導(dǎo)通。以此方式設(shè)置熱電偶29允許溫度傳感器26檢測與保護(hù)性金屬裝置28(保護(hù)部分26a)的尖端部分28b(熱電偶29焊接在這里)相接觸的熔化金屬5的溫度。
穿過保護(hù)部分26a至支撐部分26b的兩個導(dǎo)體29a、29b被引到下模12的外部。它們通過焊接至支撐部分26b的不銹鋼管道31的內(nèi)部連接至控制器4。在第一實施例的溫度傳感器26中，耐火絕熱粉末32圍繞導(dǎo)體29a、29b填充在通孔27中。對于耐火絕熱粉末32，例如可以是用于柴油發(fā)動機(jī)的電熱塞的氧化鎂(MgO)。
如圖1所示，控制器4包括熔化金屬溫度控制器33、模具溫度控制器34、加壓壓力控制器35和鑄造條件調(diào)節(jié)器36。
熔化金屬溫度控制器33控制熔爐2的加熱器的溫度以將坩鍋8中的熔化金屬5加熱至預(yù)定溫度。稍后描述的鑄造條件調(diào)節(jié)器36對使用的每個模具確定熔化金屬5的溫度。
模具溫度控制器34控制模具3中的加熱器和冷卻裝置的溫度，以將模具3加熱至預(yù)定溫度。鑄造條件調(diào)節(jié)器36確定使用的每個模具3的溫度。
加壓壓力控制器35打開/關(guān)閉加壓裝置10，同時控制從加壓裝置10供應(yīng)的氣體量，使得從坩鍋8供給到模具3中的熔化金屬5的供給速率等于預(yù)定速率。鑄造條件調(diào)節(jié)器36對使用的每個模具確定預(yù)定的供給速率。
通過鑄造條件調(diào)節(jié)器36，根據(jù)用于鑄造過程的每個模具，與鑄造條件相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如模具和熔化金屬溫度、加壓和凝固時間以及熔化金屬5的供給速率等都被發(fā)送到熔化金屬溫度控制器33、模具溫度控制器34和加壓壓力控制器35。鑄造條件調(diào)節(jié)器36輸出用于加壓壓力控制器35的啟動/停止信號，從而以各個預(yù)定時間啟動/停止加壓熔化金屬5。鑄造條件調(diào)節(jié)器36還輸出用于驅(qū)動單元13的模具打開/夾緊信號，從而以預(yù)定時間分別向上/向下移動上模11。
在這些啟動/停止信號和模具夾緊/打開信號當(dāng)中，當(dāng)用溫度傳感器26檢測的溫度達(dá)到預(yù)定溫度T1、T2時分別發(fā)送停止和模具打開信號(見圖6)。溫度T1是用于完成加壓熔化金屬5的最佳溫度，其被預(yù)定為由于在產(chǎn)品部分、澆道部分和澆口的上部中的凝固，它們中的熔化金屬5沒有流動性，同時從澆口的上部在升液管9一側(cè)上的熔化金屬5仍然有流動性。
換言之，溫度T1被預(yù)定成這樣的最大值即使加壓裝置10停止加壓，僅在升液管9的位于澆口的上部之下的一側(cè)上的熔化金屬5朝向坩鍋8一側(cè)向下流動。如圖3所示，在第一實施例中，溫度T1被預(yù)定為過濾器23的上部可以保留在鑄件中。低于溫度T1的溫度T2是用于打開模具的最佳溫度，并且其被預(yù)定成這樣的最大值，即打開模具時該最大值處熔化金屬5被充分凝固成不能改變的鑄件形狀和尺寸。
第一實施例的鑄造條件調(diào)節(jié)器36被設(shè)計成即使在由于一些故障而導(dǎo)致溫度傳感器26不能檢測溫度T1、T2的條件下，也能生產(chǎn)無缺陷的產(chǎn)品。換言之，鑄造條件調(diào)節(jié)器36被設(shè)計成在溫度傳感器26失效的情況下，基于時間(加壓和凝固時間)而不是由溫度傳感器26檢測的溫度來確定完成加壓熔化金屬5的時間，并確定打開模具的時間。
更具體而言，鑄造條件調(diào)節(jié)器36被設(shè)計成在溫度傳感器26是缺陷產(chǎn)品或者有故障的情況下，當(dāng)從熔化金屬5的加壓開始已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定加壓時間時完成熔化金屬5的加壓。鑄造條件調(diào)節(jié)器36還被設(shè)計成當(dāng)從熔化金屬5的加壓完成開始已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定凝固時間時打開模具。
加壓時間指從開始供應(yīng)熔化金屬5的時間點到熔化金屬5的凝固區(qū)域擴(kuò)展到澆口22的時間點的周期。該加壓時間是根據(jù)使用的模具3的類型，基于開始供應(yīng)熔化金屬5時模具3的溫度和坩鍋8中的熔化金屬5的溫度通過計算來獲得的。凝固時間指用于使模具3內(nèi)部的鑄件充分凝固而不會在完成熔化金屬5的加壓之后容易變形所需的周期。該凝固時間是根據(jù)模具3的類型，基于在完成熔化金屬5的加壓時模具3的溫度通過計算來獲得。這些加壓和凝固時間可以預(yù)先儲存在存儲器(未示出)中作為表，并根據(jù)需要從存儲器中讀取。
接下來參考圖5和6，結(jié)合控制器4的進(jìn)一步詳細(xì)構(gòu)造來詳細(xì)描述鑄造機(jī)1的前述操作。此處，僅描述了重復(fù)進(jìn)行的鑄造工作中的一個周期(一次)。因此假設(shè)用于每個模具3的鑄造條件已經(jīng)輸入鑄造條件調(diào)節(jié)器36，并且模具3和熔化金屬5的溫度已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)鑄造溫度。鑄造條件的輸入是通過將給定的預(yù)定值輸入到用于每個模具3的執(zhí)行程序來完成的。
例如通過旋開啟動開關(guān)(未示出)來啟動其中模具3被夾緊的鑄造機(jī)1的鑄造工作。當(dāng)啟動開關(guān)被旋開時，鑄造條件調(diào)節(jié)器首先確定模具3和熔化金屬5的當(dāng)前溫度是否在用于生產(chǎn)無缺陷產(chǎn)品的范圍內(nèi)，如圖5中的步驟S1所示。用于生產(chǎn)無缺陷產(chǎn)品的范圍指鑄件能夠成為無缺陷產(chǎn)品的溫度范圍，其對于每個模具是預(yù)定的。如果是否，或者前述溫度落在用于生產(chǎn)無缺陷產(chǎn)品的范圍之外，則過程進(jìn)行至步驟S2，并進(jìn)行報警過程，其中鑄造條件調(diào)節(jié)器36給操作者溫度異常的提示。這導(dǎo)致停止鑄造操作。
如果是在該范圍之內(nèi)，則鑄造條件調(diào)節(jié)器36計算熔化金屬5的加壓時間(步驟S3)，這對于在溫度傳感器26不能工作的情況下執(zhí)行鑄造過程是非常重要的。然后在步驟S4中，鑄造條件調(diào)節(jié)器36將啟動信號與用于熔化金屬5的供給速率的數(shù)據(jù)一起發(fā)送到加壓壓力控制器35。以此方式發(fā)送至加壓壓力控制器35的啟動信號引起加壓裝置10將惰性氣體供應(yīng)到熔爐2中，且加壓的熔化金屬5從升液管9通過澆口杯24、澆口22和過濾器供應(yīng)到模具3中。熔化金屬5的填充型腔14、18的部分首先在型腔14、18中的產(chǎn)品部分25中凝固。經(jīng)過一定時間，熔化金屬5的凝固區(qū)域從澆道21向下擴(kuò)展至澆口22。此外，當(dāng)如上所述加壓裝置10開始加壓時，計時器(未示出)也同時啟動。
此后，在步驟S5中，鑄造條件調(diào)節(jié)器使用下模12中的溫度傳感器26來檢測澆道21中的熔化金屬5的溫度。如圖6所示，用溫度傳感器26檢測的溫度在鑄造開始之后(在開始供應(yīng)熔化金屬5之后)突然增大，然后在一定時間內(nèi)保持不變(隨著熔化金屬5在澆道21中流動)，之后逐漸減小。在步驟S6中，鑄造條件調(diào)節(jié)器36將溫度傳感器26檢測的最大溫度與預(yù)定的溫度范圍進(jìn)行比較。如果最大溫度落在預(yù)定溫度范圍內(nèi)，則鑄造條件調(diào)節(jié)器36確定溫度傳感器26正常工作。相反，如果最大溫度落在預(yù)定溫度范圍之外，則其確定溫度傳感器26沒有正常工作(處于異常狀態(tài))。
在步驟S6中確定溫度傳感器26處于異常狀態(tài)的情況下，當(dāng)計時器指示的經(jīng)過的時間達(dá)到步驟S3中獲取的加壓時間時，鑄造條件調(diào)節(jié)器36發(fā)送停止信號至加壓壓力控制器35。然后加壓壓力控制器35接收到停止信號，其引起加壓裝置10停止供應(yīng)惰性氣體，由此完成熔化金屬5的加壓(步驟S7)。大致與停止供應(yīng)熔化金屬5的時間相同，鑄造條件調(diào)節(jié)器36基于模具3的當(dāng)前溫度計算凝固時間(步驟S8)。
在步驟S7中停止供應(yīng)熔化金屬5之后，模具中的未凝固金屬5從澆口22通過澆口杯24和升液管9流回至坩鍋8。保留在模具3中的熔化金屬5(沒有流動性)在沒有熱供應(yīng)的情況下進(jìn)一步凝固，并且其硬度增加(步驟S9)。當(dāng)完成熔化金屬5的加壓時，啟動計時器(未示出)。
然后，在由計時器指示的時間達(dá)到凝固時間之后，鑄造條件調(diào)節(jié)器36發(fā)送模具打開信號至驅(qū)動單元13。然后，驅(qū)動單元13接受到模具打開信號，其引起上模11向上移動以打開模具(步驟S10至S11)。
如果在步驟S6中為是或者確定溫度傳感器26正常工作，則在步驟S12中，鑄造條件調(diào)節(jié)器36使用溫度傳感器26來檢測澆道21中的熔化金屬5的溫度。用溫度傳感器26檢測的溫度如圖6所示變化。在達(dá)到最大溫度之后，隨著熔化金屬5進(jìn)一步凝固其逐漸減小。當(dāng)用溫度傳感器26檢測的溫度下降至預(yù)定溫度T1時(步驟S13)，鑄造條件調(diào)節(jié)器36發(fā)送停止信號至加壓壓力控制器35。然后加壓壓力控制器35接收到停止信號，其引起加壓裝置10停止惰性氣體供應(yīng)，由此完成熔化金屬5的加壓(步驟S14)。
當(dāng)完成熔化金屬5的加壓時，未凝固的金屬5降回到坩鍋8中，而沒有流動性的熔化金屬5保留在模具3中。該保留的熔化金屬5進(jìn)一步凝固，因為沒有熱供應(yīng)，其溫度進(jìn)一步降低。鑄造條件調(diào)節(jié)器36使用溫度傳感器26來持續(xù)檢測澆道部分中的熔化金屬5的溫度，如步驟S15、S16所示。當(dāng)用溫度傳感器26檢測的熔化金屬5的溫度下降至預(yù)定溫度T2時，鑄造條件調(diào)節(jié)器36確定完成凝固并發(fā)送模具打開信號至驅(qū)動單元13。
驅(qū)動單元13以此方式接收模具打開信號，其引起上模11向上移動以打開模具(步驟S11)。鑄造工作的一個周期結(jié)束。在模具打開時，在鑄件與上模11一起向上移動或者鑄件保留在下模12中的任意情況下，當(dāng)鑄件從下模12分離時，溫度傳感器26的溫度檢測部分28a可以容易地從鑄件移除。這是因為溫度傳感器26的溫度檢測部分28a形成拔模角度或錐度。如上所述，包括溫度檢測部分28a的保護(hù)性金屬裝置28和熱電偶焊接部分由與模具相同的材料制成，由此提供了優(yōu)異的耐磨性能。因此這防止這些部件被鑄件磨損。
如上構(gòu)造的低壓鑄造機(jī)1使用溫度傳感器26直接檢測熔化金屬5接近澆口22與澆道21之間的邊界處的溫度(熔化金屬5的溫度，在此處熔化金屬5凝固晚于型腔14、18處的熔化金屬5)。由此，低壓鑄造機(jī)1可在鑄件的溫度達(dá)到最佳溫度時完成對熔化金屬5的加壓或?qū)⒛＞叽蜷_。由此可最小化用于熔化金屬5的加壓時間及凝固時間(從加壓完成至模具打開)至鑄件為無缺陷產(chǎn)品所需的時間。因此減小了鑄造周期時間，從而進(jìn)一步改善了生產(chǎn)率。
用在第一實施例的鑄造機(jī)1中的溫度傳感器26的溫度檢測部分28a形成有拔模角度或錐度，并從下模12的內(nèi)壁表面在模具打開方向上突伸進(jìn)入模具3。因此，溫度傳感器26可檢測位于產(chǎn)品部分25附近的澆道21中的熔化金屬5的溫度，并允許在鑄造過程后容易地從鑄件移除溫度檢測部分28a。因此，在模具打開或鑄件從模具分離時，溫度傳感器26避免了溫度檢測部分28a損壞，同時可以高精度檢測熔化金屬5的溫度。
在第一實施例的鑄造機(jī)1中，接近下模12中澆口22與澆道21之間的邊界處的區(qū)域位于鑄件25的產(chǎn)品部分的外側(cè)。填充該區(qū)域的熔化金屬5因此具有與產(chǎn)品部分25中的熔化金屬的溫度大致相等的溫度，且因此以與產(chǎn)品部分25大體相同的方式但略晚于產(chǎn)品部分25處凝固。第一實施例的鑄造機(jī)1使用溫度傳感器26以檢測位于接近澆口22與澆道21之間的邊界處的區(qū)域中的熔化金屬5的溫度。這意味著由溫度傳感器26檢測的溫度等于鑄件25的產(chǎn)品部分的溫度。因此，可以以高精度確定完成對熔化金屬5加壓的時間及打開模具的時間。換言之，不同于傳統(tǒng)情況，在鑄造機(jī)1中，無需延長供應(yīng)及凝固時間以調(diào)整溫度檢測部分與產(chǎn)品部分25之間的溫差。因此，可以減少周期時間。此外，在鑄造機(jī)1中，不會在產(chǎn)品部分25上留下溫度傳感器26的痕跡，因此可生產(chǎn)合格鑄件。
第一實施例的鑄造機(jī)1直接檢測熔化金屬5的溫度，并基于所檢測的溫度確定完成對熔化金屬5加壓的時間和打開模具的時間。即使在開始鑄造過程時模具3的溫度產(chǎn)生變化，這也確保了根據(jù)鑄造條件以最及時的方式完成對熔化金屬5的加壓并打開模具。因此，無需鑄造機(jī)1不必要地延長或縮短對熔化金屬5的加壓及凝固時間，或者供應(yīng)及凝固時間可以最小化至鑄造無缺陷產(chǎn)品所需的時間。這進(jìn)一步改善了生產(chǎn)率。
(第二實施例)如圖7所示，溫度傳感器可位于澆口。該圖為剖視圖，示出了將溫度傳感器安裝在低壓鑄造機(jī)的澆口處的另一示例。在該圖中，與參考圖1至圖6所描述的組件相同或等同的組件以其各自共用的參考標(biāo)號來表示，且在合適的情況下不會重復(fù)對其的詳細(xì)描述。
圖7所示的溫度傳感器26被安裝至下模12且溫度檢測部分28a從其一側(cè)突伸出澆口22。為了避免向上流入澆口22中的熔化金屬5壓迫溫度檢測部分28a，在下模12中的澆口22處形成了突起41。
突起41形成為使得澆口22的外周壁的一部分向內(nèi)伸出。在第二實施例中，為了盡快地減小當(dāng)熔化金屬5向上流入澆口22時引起的阻力，在突起41的伸出側(cè)上的端緣傾斜，由此朝向上側(cè)逐漸接近澆口22的中心。突起41與溫度檢測部分28a之間的接觸部分具有如下結(jié)構(gòu)，其中具有圓形截面的溫度檢測部分28a的下半部分裝配在形成在突起41的上表面上的凹入41a中，由此僅暴露了溫度檢測部分28a的上半部分。
溫度傳感器26的溫度檢測部分28a面對澆口22的內(nèi)部，這允許溫度傳感器26直接檢測澆口22中熔化金屬5的溫度。因此，第二實施例也可達(dá)到與第一實施例所獲得的相同的效果。
(第三實施例)
參考圖8A、8B至11詳細(xì)描述本發(fā)明的應(yīng)用到重力鑄造機(jī)的實施例。
圖8A和8B以及9A和9B圖示了用于重力鑄造機(jī)的模具，其中圖8A和9A是橫剖平面圖，而圖8B和9B是豎剖平面圖。圖10是用于說明鑄造操作的流程圖。圖11是坐標(biāo)圖，說明熔化金屬溫度如何改變。
如圖8A和8B以及9A和9B所示，重力鑄造模具51包括形成為在水平方向上打開的第一模具52和第二模具53，以及型腔54、55和位于型腔之上的冒口56、57。第一模具52和第二模具53安裝至模具驅(qū)動單元(未示出)，模具通過模具驅(qū)動單元來夾緊和打開。
在圖8A和8B所示的模具51中，熔化金屬5從冒口56、57供應(yīng)至型腔54、55中。圖9A和9B中所示的模具51具有澆口58，澆口58在冒口56、57一側(cè)上形成有向上的開口。使用了其中熔化金屬5從澆口58通過澆道59供應(yīng)至型腔54、55底部的結(jié)構(gòu)。這些模具51中的每個都具有設(shè)置在冒口56、57中的溫度傳感器26。
溫度傳感器26與用在第一實施例中的等同，并安裝至第一模具52，其中溫度檢測部分28a在模具打開方向上從冒口56的內(nèi)側(cè)壁表面突伸。換言之，還在此示例中，溫度傳感器26位于熔化金屬5比型腔54、55處晚凝固的位置。如同圖9A和9B的模具51的情況，其中澆口58和澆道59用于供應(yīng)熔化金屬5至型腔54、55的底部，澆口58可以設(shè)置有溫度傳感器26，如圖9B中的虛線所示。
具有如上所述構(gòu)造的模具51的重力鑄造機(jī)通過控制器(未示出)以圖10所示的方式控制。更具體地，在圖10的流程圖中的步驟P1中，控制器確定模具51和熔化金屬5的當(dāng)前溫度是否落在用于生產(chǎn)無缺陷產(chǎn)品的范圍內(nèi)。用于生產(chǎn)無缺陷產(chǎn)品的范圍指鑄件能夠成為無缺陷產(chǎn)品的溫度范圍，其對每個模具是預(yù)定的。如果確定為否或者前述溫度落在用于生產(chǎn)無缺陷產(chǎn)品的范圍之外，過程進(jìn)行到步驟P2并進(jìn)行報警過程，其中控制器向操作者提供溫度異常的提示。這導(dǎo)致鑄造操作的停止。
如果在溫度范圍內(nèi)，則重力鑄造機(jī)使用熔化金屬供應(yīng)裝置(未示出)等來供應(yīng)熔化金屬5(澆鑄)以填充模具41(步驟P3)。在澆鑄處，控制器計算熔化金屬5的凝固時間，這對于在溫度傳感器26不能正常工作的情況下用于執(zhí)行使用的鑄造程序來說是必需的。同時，啟動計時器。
如上所述，在將熔化金屬5供應(yīng)到模具51中之后，控制器使用溫度傳感器26來檢測冒口56、57或澆口58中的熔化金屬5的溫度，如步驟P4中所示。用溫度傳感器26檢測的溫度在鑄造過程開始(澆鑄開始)之后突然增大，然后在一定時間內(nèi)保持不變，并且之后逐漸減小，如圖11所示。之后，在步驟P5中，如果用溫度傳感器26檢測的最大溫度落在預(yù)定溫度范圍內(nèi)，則控制器4確定溫度傳感器26正常工作。相反，如果最大溫度落在預(yù)定溫度范圍之外，則確定溫度傳感器26沒有正常工作(在異常狀態(tài))。
如果在步驟P5中確定溫度傳感器26處于異常狀態(tài)，則控制器處于備用狀態(tài)直到由計時器指示的經(jīng)過的時間達(dá)到步驟P3中獲取的凝固時間(步驟P6)，并且之后發(fā)送模具打開信號至模具驅(qū)動單元。然后模具驅(qū)動單元以此方式接收模具打開信號，其引起模具打開(步驟P7)。
如果在步驟P5中是肯定的或者溫度傳感器26工作正常，則在步驟P8中，控制器使用溫度傳感器26來檢測熔化金屬5的溫度。
用溫度傳感器26檢測的溫度變化如圖11所示。在達(dá)到最大溫度之后，隨著熔化金屬5進(jìn)一步凝固其逐漸減小。當(dāng)用溫度傳感器26檢測的溫度下降至預(yù)定溫度T3時(步驟P9)，控制器使用模具驅(qū)動單元來打開模具(步驟P7)。溫度T3被預(yù)定成這樣的最大值，在該最大值處熔化金屬5充分凝固以在模具打開時不會改變鑄件形狀和尺寸。以此方式，模具被打開，其導(dǎo)致完成一個周期的鑄造工作。在鑄造過程結(jié)束之后當(dāng)溫度傳感器26的溫度檢測部分28a從第一模具分離時，溫度傳感器26的溫度檢測部分28a可以容易地從鑄件移除，因為溫度檢測部分28a形成有拔模角度或錐度。
由此，帶有第二實施例的模具51的重力鑄造機(jī)使用溫度傳感器26來直接檢測熔化金屬5的溫度，并基于此檢測的溫度確定打開模具的時間。這確保了模具51根據(jù)鑄造的條件以最及時的方式被打開，即使在鑄造過程開始時模具51的溫度產(chǎn)生變化。
因此，在此重力鑄造機(jī)中，不需要不必要地延長或縮短用于熔化金屬5的凝固時間，或者可以將凝固時間最小化到使鑄件成為無缺陷產(chǎn)品所需的時間。這進(jìn)一步提高了生產(chǎn)率。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可以應(yīng)用到用于鑄造諸如車輛引擎、船用引擎或其他通用引擎的氣缸蓋之類的鑄造部件的鑄造機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種鑄造機(jī)，包括用于檢測溫度的溫度傳感器，所述溫度被用來控制操作時間，其中所述溫度傳感器位于模具中這樣的位置該位置處的熔化金屬凝固的時間晚于所述模具的型腔處發(fā)生凝固的時間，所述溫度傳感器的溫度檢測部分直接接觸熔化金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造機(jī)，其中所述操作時間是熔化金屬供應(yīng)停止的時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造機(jī)，其中所述操作時間是所述模具打開的時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造機(jī)，其中所述溫度傳感器的溫度檢測部分具有構(gòu)成拔模角度的錐度，并在模具打開方向上從模具內(nèi)壁表面突伸進(jìn)入所述模具。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄造機(jī)，其中所述鑄造機(jī)是低壓鑄造機(jī)，而所述溫度傳感器的所述溫度檢測部分位于接近下模中澆口與澆道之間的邊界的位置處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造機(jī)，其中所述鑄造機(jī)是低壓鑄造機(jī)，而所述溫度傳感器的所述溫度檢測部分位于接近下模中澆口與澆道之間的邊界的位置處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鑄造機(jī)，其中設(shè)置有控制器，用于在由所述溫度傳感器所檢測的所述熔化金屬的溫度達(dá)到預(yù)定溫度時，完成對所述熔化金屬加壓，并用于在由所述溫度傳感器所檢測的所述熔化金屬的溫度達(dá)到預(yù)定溫度時，打開所述模具。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造機(jī)，其中所述鑄造機(jī)是重力鑄造機(jī)，而所述溫度傳感器的所述溫度檢測部分被設(shè)置在所述模具的冒口中，且其中設(shè)置控制器，用于在由所述溫度傳感器所檢測的所述熔化金屬的溫度達(dá)到預(yù)定溫度時，打開所述模具。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造機(jī)，其中所述鑄造機(jī)是重力鑄造機(jī)，而所述溫度傳感器的所述溫度檢測部分被設(shè)置在所述模具的澆口處，且其中設(shè)置控制器，用于在由所述溫度傳感器所檢測的所述熔化金屬的溫度達(dá)到預(yù)定溫度時，打開所述模具。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鑄造機(jī)，其中溫度傳感器(26)位于下模(12)中這樣的位置(澆道(21))該位置處熔化金屬(5)的凝固晚于型腔(14、18)中熔化金屬的凝固。溫度傳感器(26)的溫度檢測部分(28a)與熔化金屬(5)進(jìn)行直接接觸。
文檔編號G01K1/14GK1910000SQ200580002990
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月21日
發(fā)明者吉井大, 小田隆司 申請人:雅馬哈發(fā)動機(jī)株式會社