專利名稱：形成金屬鑄件用的裝置和由該裝置形成該鑄件用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)形成金屬鑄件用的裝置，尤其是，帶有保溫爐和模具之間的連接的裝置，還涉及一種用于實(shí)施用該裝置形成金屬鑄件的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，由金屬或輕合金制成的鑄件是采用澆鑄的過(guò)程進(jìn)行模制的，例如，熔化金屬或合金的重力送料，以及借助于送料頭在模具內(nèi)產(chǎn)生壓力，它輸送熔融的鑄件，對(duì)金屬或合金增加流體靜力載荷，并防止在固化步驟的收縮過(guò)程中在鑄件內(nèi)形成空穴或孔隙。
通過(guò)澆鑄金屬或合金來(lái)形成鑄件的另一方法是所謂的低壓鑄造，它基本上是將一模具放置在一關(guān)閉的加熱爐上方，它的內(nèi)腔通過(guò)一連接于加熱爐的提升管予以饋送，爐內(nèi)的壓力施加于金屬的自由表面，以使所述金屬的部分通過(guò)提升管上升而饋送給模具。
然而，在實(shí)踐中，已知的鑄造技術(shù)不總是適合能確保沒有結(jié)構(gòu)缺陷，例如內(nèi)部應(yīng)力和微孔隙的鑄件的形成，尤其是在形成具有復(fù)雜形狀的鑄件的情形中，例如，由輕金屬等制成的汽車的輪子。
尤其是，對(duì)于低壓鑄造技術(shù)，與上述諸多問題相關(guān)的首先是模具內(nèi)腔的不良饋送，特別是在具有一復(fù)雜幾何形的鑄件的情形中，由于金屬的渦流運(yùn)動(dòng)和金屬的過(guò)熱，它產(chǎn)生可由X射線檢測(cè)到的孔隙。
此外，在固化步驟之后位于模具下方的加熱爐減壓，因?yàn)樵摬僮髌鸪踉谀＞吒叨壬系奶嵘軆?nèi)的熔化金屬柱返回到存在于加熱爐內(nèi)的金屬的液面。
在此下降過(guò)程中，一部分金屬沿提升管的內(nèi)壁粘附而形成固化的金屬和氧化物的膜。
由于在生產(chǎn)過(guò)程中加熱爐內(nèi)金屬液面下降該問題逐漸增加，在灌注過(guò)程中由鋁所循的通道增加，因此，提升管內(nèi)的暴露表面增加，由此產(chǎn)生一較大量的固化金屬和氧化物的膜。
當(dāng)然，膜和氧化物被金屬夾帶進(jìn)入到模具內(nèi)而形成一不均勻的合金，并減損最后提供的鑄件的質(zhì)量。
為了產(chǎn)生使金屬通過(guò)提升管上升的壓力，一氣體注入到加熱爐內(nèi)；所述氣體通常是空氣，由于存在氧氣而產(chǎn)生了氧化物。
此外，由于在生產(chǎn)步驟中因填充提升管和填充所述加熱爐需要時(shí)間，它蒙受一定的停工期，所以，低壓鑄造過(guò)程基本上是一不連續(xù)的過(guò)程。
尤其是，與加熱爐相關(guān)的諸問題基本上是填充的保溫時(shí)間以及所述填充過(guò)程中的內(nèi)壓的變化。
此外，目前還難于控制注入到模具內(nèi)腔中的金屬量。
本發(fā)明的揭示本發(fā)明的目的是解決或基本上減少已知類型的形成金屬鑄件用的裝置的問題。
在此目標(biāo)內(nèi)，本發(fā)明的目的是提供一種裝置，它包括一恒定加載的保溫加熱爐與模具之間的液壓連接，其中，熔化金屬?zèng)Q不與空氣接觸。
另一目的是提供一種裝置，它消除金屬沿提升管的向上和向下的流動(dòng)，消除固化金屬的氧化物和膜的形成。
另一目的是提供一種裝置，它允許安全地控制存在于模具之下的金屬的液面。
另一目的是提供一種裝置，借助于該裝置它可提供一連續(xù)的鑄造循環(huán)，消除了加載連接到提升管的加熱爐的停工期。
另一目的是提供一種裝置，借助于該裝置熔化金屬盡可能少地暴露在空氣中，因此，避免了氧化物的形成。
另一目的是提供一種裝置，除了由裝置本身的技術(shù)上限制所規(guī)定的壓力之外，它允許沒有操作壓力限制的金屬鑄造。
另一目的是提供一種裝置，它提供高的生產(chǎn)率。
另一目的是提供一種裝置，它允許更好地饋送模具的內(nèi)腔。
另一目的是提供一種裝置，它允許獲得改進(jìn)的固化后鑄件的機(jī)械特性。
另一目的是提供一種裝置，它不使用壓縮空氣或氣體來(lái)移動(dòng)金屬和饋送金屬。
在下文中將會(huì)變得更加明白的該目標(biāo)和上述的和其它的目的，可通過(guò)一形成金屬鑄件的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，尤其是，帶有在保溫加熱爐與模具之間的液壓連接的裝置，其特點(diǎn)在于，所述液壓連接包括—至少一根管道，它用來(lái)將包含準(zhǔn)備成形的熔化金屬的保溫爐連接于一個(gè)或多個(gè)入口，以便引導(dǎo)金屬進(jìn)入對(duì)應(yīng)模具的內(nèi)腔內(nèi)；以及—泵送裝置，它插在所述管道的諸部分之間，用來(lái)泵送控制的金屬量通過(guò)所述的一個(gè)或多個(gè)入口進(jìn)入到所述內(nèi)腔內(nèi)，所述泵送裝置連接到一電子控制單元。
該裝置執(zhí)行一種用來(lái)形成金屬鑄件的方法是—控制熔化金屬的液面，將它保持在緊靠所述用來(lái)將金屬引導(dǎo)到所述模具內(nèi)腔內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)入口的下面；—以控制的壓力用選擇的金屬量饋送到模具內(nèi)腔，使所述金屬的液位上升；—繼續(xù)往模具內(nèi)腔里饋送金屬，保持在壓力下保持金屬直至固化狀態(tài)的結(jié)束；—將熔化金屬的液位下降到靠近所述入口下面的選定高度；—結(jié)束鑄件的形成；—從模具中取出鑄件。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明從優(yōu)選實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加明白，所述實(shí)施例不是排外的，它借助于非限制的實(shí)例在附圖中示出，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的、特別用來(lái)形成金屬鑄件用的裝置的示意圖；圖2是圖1裝置的第一部分的視圖；圖3是圖1裝置的第二部分的視圖。
實(shí)施本發(fā)明的途徑參照諸附圖，一種根據(jù)本發(fā)明的用來(lái)形成金屬鑄件用的裝置，尤其是，帶有保溫爐與模具之間的液壓連接的裝置，用標(biāo)號(hào)10來(lái)表示。
裝置10包括一保溫爐11與模具14之間的液壓連接，前者包含準(zhǔn)備用于成形的熔化金屬，而后者又包括一管道36，它用來(lái)將保溫爐11連接到引導(dǎo)金屬到模具14內(nèi)腔13內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)入口12，在此實(shí)例中，所述一個(gè)或多個(gè)入口12設(shè)置在所述模具14的下面；以及，泵送裝置15，它插在所述管道36的諸部分之間，用來(lái)泵送一控制的金屬量通過(guò)一個(gè)或多個(gè)入口12進(jìn)入到所述內(nèi)腔13內(nèi)，所述泵送裝置連接于一電子控制單元16，并被該控制單元控制。
如圖3所示，在此實(shí)例中，有一槽狀入口12，它在模具14的內(nèi)腔13的下邊緣連續(xù)地和沿360°的圓周向走向，例如，用來(lái)形成一汽車的輪子。
入口12由一分配單元17形成，它設(shè)置在模具14的下面，并連接于提升管18的上端。
用來(lái)測(cè)量分配單元17內(nèi)存在的金屬的液位的感應(yīng)型測(cè)量裝置19，鄰近和位于入口12的下方布置在分配單元17上，并連接于控制單元16和受控制單元16的控制，這將在下文中詳細(xì)地描述。
較佳地，入口12也可側(cè)向地布置到模具14上。
管道36包括一第一部分20，它從保溫爐11延伸并連接于泵送裝置15，一第二部分21從泵送裝置突出并引導(dǎo)入一容器22內(nèi)。
提升管18從容器22提升，而分配單元17布置在其上方。
裝置10還包括一用來(lái)加熱熔化金屬的裝置23以及用來(lái)檢測(cè)所述金屬溫度的多個(gè)溫度傳感器24，它們沿著液壓連接進(jìn)行布置，并連接于控制單元16。
加熱裝置23由加熱電阻器構(gòu)成，用相同的標(biāo)號(hào)表示，它們布置在縱向細(xì)長(zhǎng)的陶瓷容器內(nèi)，而陶瓷容器布置在泵送裝置15處，位于管道36的第一部分20和第二部分21、容器22和分配單元16處。
相反，溫度傳感器24由熱電偶構(gòu)成，用相同的標(biāo)號(hào)表示，如加熱裝置23一樣它們也布置在裝置10上。
泵送裝置15由活塞泵25構(gòu)成，其上游和下游處有一第一閥26和一第二閥27，用來(lái)控制分別在管道36的所述第一和第二部分20和21內(nèi)流動(dòng)的金屬流。
第一和第二閥26和27被設(shè)計(jì)來(lái)提供沿從模具14到保溫爐11的方向控制金屬的單方向流動(dòng)。
活塞泵25包括一第一活塞28，它可密封地在對(duì)應(yīng)的第一氣缸29內(nèi)滑動(dòng)，它固定在液壓致動(dòng)器31的第一桿30的桿頭上，它的行程受控制單元16控制。
第一和第二閥26和27完全相同，各閥包括一第二活塞32，它可密封地在對(duì)應(yīng)的第二氣缸33內(nèi)滑動(dòng)，它固定在對(duì)應(yīng)的氣壓致動(dòng)器35的第二桿34的頭上。
如圖2所示，第一閥26和第二閥27布置成當(dāng)它們被控制單元16致動(dòng)時(shí)，分別控制管道36的第一部分20和第二部分21。
具體來(lái)說(shuō)，第一閥26(與第二閥27相同)布置在管道36的第一部分20的第一零件20a與第二零件20b之間，所述零件布置的縱向軸線處于不同的高度。
第二活塞32一旦下降，它影響第二零件的20b的入口和第一零件20a的出口，第二零件的直徑小于第二氣缸33的直徑，而第一零件基本上位于一水平平面上且與第二活塞32同軸線。
就操作來(lái)說(shuō)，當(dāng)活塞泵25被完全地加載時(shí)，第一閥26關(guān)閉而第二閥27打開，模具14被關(guān)閉，從而將內(nèi)腔13連接于入口12。
感應(yīng)測(cè)量裝置19可探測(cè)溫度和探測(cè)金屬液位緊靠入口12的下方。
此時(shí)，控制單元16致動(dòng)活塞泵的第一氣缸29前進(jìn)，它允許金屬注入內(nèi)腔13內(nèi)。
形成鑄件(在此實(shí)例中，是一汽車輪子)的循環(huán)開始，并包括填充、饋送、冷卻和固化諸步驟；所述循環(huán)允許在控制單元16致動(dòng)活塞泵25運(yùn)動(dòng)之后將預(yù)設(shè)量的材料注入內(nèi)腔13內(nèi)。
在固化步驟過(guò)程中活塞泵25繼續(xù)饋送內(nèi)腔13，保持金屬處于壓力之下。
在固化步驟結(jié)束時(shí)控制單元16致動(dòng)活塞泵25，以使它縮回第一氣缸29，從而金屬相對(duì)于入口12下降一預(yù)設(shè)的值，例如5-6mm，致使它與鑄件分離。
在形成鑄件結(jié)束時(shí)模具14打開并取出鑄件，同時(shí)，鋁的液位始終保持直接在入口12的下面。
當(dāng)?shù)诙y27關(guān)閉和第一閥26打開時(shí)，活塞泵25現(xiàn)必須被再加載，并通過(guò)抽回第一桿30而發(fā)生該再加載，從保溫爐11中抽取金屬。
一旦活塞泵25已抽取足夠量金屬，可恢復(fù)循環(huán)。
有利地是，用于對(duì)應(yīng)模具的多個(gè)管道36可與保溫爐11相連，以便提高所述裝置的生產(chǎn)率。
由于裝置10設(shè)置有多個(gè)加熱裝置23，這確保金屬始終在由溫度傳感器24控制的溫度下保持為液態(tài)。
此外，容器22設(shè)計(jì)來(lái)將金屬保持在一選定的溫度下，該溫度也由加熱裝置23確定，并由溫度傳感器24測(cè)量。
包含在容器內(nèi)的金屬量事實(shí)上應(yīng)確保金屬在從活塞泵25到所述容器22的路徑內(nèi)獲得的任何較高溫度的耗散。
在實(shí)踐中，容器22的用途是使金屬或合金在進(jìn)入模具14之前更均勻。
在實(shí)踐中，業(yè)已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明已經(jīng)達(dá)到意想的目標(biāo)和諸目的。
事實(shí)上，已提供一裝置，它允許使用一始終加載的液壓系統(tǒng)，金屬的液位始終在模具以下的高度，關(guān)閉的液壓回路避免金屬暴露在空氣中，以避免形成氧化物。
因此，注入到內(nèi)腔內(nèi)的金屬更加均勻，并允許獲得一固化的鑄件，它的機(jī)械特性相對(duì)于已知裝置得到提高，甚至使用非常高的操作壓力。
此外，減少移動(dòng)材料所需要的時(shí)間，消除加載布置在模具下方的加熱爐的空閑時(shí)間，由于所述生產(chǎn)發(fā)生在一連續(xù)的循環(huán)中，所以，顯著地提高了生產(chǎn)率。
本發(fā)明易于作出許多改型和變體，所有這些改型和變體都在附后的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
技術(shù)的細(xì)節(jié)可用其它的技術(shù)上相當(dāng)?shù)脑貋?lái)替代。
只要材料與相隨的使用相容，則根據(jù)要求材料及其尺寸可以任意。
意大利專利申請(qǐng)PD2001A000301中公開的內(nèi)容，本申請(qǐng)要求對(duì)其優(yōu)先權(quán)，且本文援引了其內(nèi)容以供參考。
權(quán)利要求
1.一種形成金屬鑄件用的裝置，尤其是帶有在保溫加熱爐與模具之間的液壓連接的裝置，其特征在于，所述液壓連接包括-至少一根管道(36)，它用來(lái)將包含準(zhǔn)備模制的熔化金屬的保溫爐(11)連接于一個(gè)或多個(gè)入口(12)，以便引導(dǎo)金屬進(jìn)入對(duì)應(yīng)模具(14)的內(nèi)腔(13)內(nèi)；以及-泵送裝置(15)，它插在所述管道(36)的諸部分(20、21)之間，用來(lái)泵送控制的金屬量通過(guò)所述的一個(gè)或多個(gè)入口(12)進(jìn)入所述內(nèi)腔(13)內(nèi)，所述泵送裝置(15)連接于一電子控制單元(16)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，它包括用來(lái)測(cè)量金屬液位的諸測(cè)量裝置(19)，它們布置在靠近所述一個(gè)或多個(gè)入口(12)，并連接于所述控制單元(16)。
3.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述管道(36)包括一從所述保溫爐(11)延伸的第一部分(20)，并連接于所述泵送裝置(15)，至少一個(gè)第二部分(21)從泵送裝置延伸，以便連接到模具(14)的內(nèi)腔(13)。
4.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述泵送裝置(15)包括一活塞泵(25)以及用來(lái)控制金屬流的至少一個(gè)第一和第二閥(26、27)，諸所述閥分別布置在所述活塞泵(25)的上游和下游處，所述第一和第二閥(26、27)適于防止金屬沿從模具(14)到保溫爐(11)的方向返回流動(dòng)，所述活塞泵(25)和所述第一和第二閥(26、27)由所述電子控制單元(16)致動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述活塞泵(25)包括一第一活塞(28)，該活塞可在一對(duì)應(yīng)的第一氣缸(29)內(nèi)密封地滑動(dòng)，第一氣缸固定在第一致動(dòng)器(31)的第一桿(30)的桿頭，第一致動(dòng)器的行程受所述控制單元(16)控制。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第一致動(dòng)器(31)是液壓的。
7.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二閥(26、27)各由一第二活塞(32)構(gòu)成，它可在一對(duì)應(yīng)的第二氣缸(33)內(nèi)密封地滑動(dòng)，第二氣缸固定于第二致動(dòng)器(35)的第二桿(34)的頭，第二致動(dòng)器受所述控制單元(16)控制。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，第二致動(dòng)器(35)是氣動(dòng)的。
9.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述液壓連接包括一布置在所述第二部分(21)的下游的容器(22)，至少一個(gè)提升管(18)從容器延伸，以便將熔化金屬引導(dǎo)到所述內(nèi)腔(13)內(nèi)。
10.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述液壓連接包括一分配單元(17)，該單元適于形成所述一個(gè)或多個(gè)入口(12)，以便將金屬引導(dǎo)到所述內(nèi)腔(13)內(nèi)，所述分配單元(17)連接于所述至少一個(gè)提升管(18)，所述液位測(cè)量裝置(19)設(shè)置在所述提升管處。
11.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)入口(12)設(shè)置在所述模具(14)的下面。
12.如權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)入口(12)側(cè)向于所述模具(14)而布置。
13.如權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)入口(12)側(cè)向于并低于所述模具(14)而布置。
14.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述液位測(cè)量裝置(19)是感應(yīng)裝置。
15.如權(quán)利要求1至13中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述液位測(cè)量裝置(19)是適于用作溫度測(cè)量裝置的感應(yīng)裝置。
16.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述液壓連接包括用來(lái)加熱所述熔化金屬的諸加熱裝置，諸所述加熱裝置連接于所述控制單元(16)。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，諸所述加熱裝置(23)由諸加熱電阻器構(gòu)成，各布置在一對(duì)應(yīng)地沿縱向延伸的陶瓷容器內(nèi)。
18.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述液壓連接包括用來(lái)探測(cè)所述熔化金屬的溫度的諸傳感器(24)，主所述傳感器連接于所述控制單元(16)。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，諸所述溫度傳感器(24)由諸熱電偶構(gòu)成，各布置在對(duì)應(yīng)地沿縱向延伸的陶瓷容器內(nèi)。
20.一種用來(lái)形成金屬鑄件的方法，它使用一管道來(lái)連接一含有準(zhǔn)備用來(lái)模制的熔化金屬的保溫爐和一個(gè)或多個(gè)用來(lái)引導(dǎo)金屬到一模具內(nèi)腔內(nèi)的入口，該方法是-控制熔化金屬的液面，將其保持在緊靠所述用來(lái)將金屬引導(dǎo)到所述模具(14)的內(nèi)腔內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)入口(12)的下面；-以控制的壓力用選擇的金屬量饋送入模具(14)的內(nèi)腔(13)，使所述金屬液位上升；-繼續(xù)往模具(13)內(nèi)腔中饋送金屬，保持壓力下的金屬直至固化狀態(tài)的結(jié)束；-將熔化金屬的液位下降到靠近所述入口(12)下面的選定高度；-結(jié)束鑄件的形成；-從模具(14)中取出鑄件。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述熔化金屬的液位控制借助于諸液位測(cè)量裝置(19)和諸泵送裝置(15)執(zhí)行，諸測(cè)量裝置靠近所述一個(gè)或多個(gè)入口(12)，諸泵送裝置插在所述連接管道內(nèi)用來(lái)泵送一控制量的金屬，它們連接于一電子控制單元(16)。
22.如權(quán)利要求17和18所述的方法，其特征在于，借助于所述泵送裝置(15)使熔化金屬的液位被下降和上升。
全文摘要
一種形成金屬鑄件用的裝置以及一由該裝置執(zhí)行的方法，尤其是帶有在保溫加熱爐與模具之間的液壓連接的裝置，液壓連接包括至少一根管道(36)，它用來(lái)將包含準(zhǔn)備模制的熔化金屬的保溫爐(11)連接于一個(gè)或多個(gè)入口(12)，以便引導(dǎo)金屬進(jìn)入對(duì)應(yīng)模具(14)的內(nèi)腔(13)；以及，一泵送裝置(15)，它插在管道(36)的諸部分(20、21)之間，用來(lái)泵送控制的金屬量通過(guò)一個(gè)或多個(gè)入口進(jìn)入內(nèi)腔，活塞泵連接于一電子控制單元(16)。
文檔編號(hào)B22D17/30GK1610588SQ02826408
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者H·G·包姆加特納 申請(qǐng)人:Bbs-麗伐股份公司