[发明专利]可插入式冒口窝、砂模、包括可插入式冒口窝和砂模的模制设备和生产模制设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在砂模中进行铸造的方法和设备，更具体地涉及用于铸造模具的供料系统。

背景技术

为了通过模制获得铸件，使用了模具(通常由砂制成)，该模具包括：

-(用于零件的)主腔，该主腔适应待制造零件的形状和尺寸，体积适当地增加，使得在室温下熔融产物在形状和尺寸上适应所谓的“粗铸造零件”。这些腔通过相应的模制工具(模型板和芯盒)形成。

-填充系统，通过该填充系统浇注将构成零件的熔融金属合金或熔融金属。该填充系统由一组能够将模具的外部与对应于零件的腔连通的导管、管道和室构成。

-供料系统(冒口(立管，riser)或小型冒口)，该供料系统允许在所述熔融金属的冷却期间向主腔供给熔融金属。

-冷铸室(冷硬铸型，chills)。在某些零件中，为了确保在确定的零件中没有收缩缺陷(收缩)，需要在模具中具有插入件(由金属或石墨制成)，以便加速零件的该区域的固化和冷却模式。这在铸造中是常见的做法，因为在确定的零件中，这是确保符合规格的唯一或最好的方式。

图1概括地示出了构成铸造模具的元件。

通过模制制造铸造零件(铸造件，铸件)需要一系列步骤或阶段：

-设计。计算和验证填充和供料系统，以便使零件符合规格。

-模制。使用由具有不同组成和特性的砂通过不同的系统结合在一起组成的混合物，以获得模具。

-铸造。通过填充系统将液态合金引入模具腔中。为了完成模具的填充，需要使合金“过热”，并且这种过热将主要取决于待制造零件的厚度。内部零件将需要更高的过热温度。

-固化冷却。使合金在模具内冷却直至其固化。固化是关键阶段，因为供料系统必须能够抵消铸造合金所经历的收缩。

-模具脱离(释放)。从模具中取出零件，即供料系统和填充系统，需要破坏砂模。

因此，正确设计的供料系统必须能够抵消在冷却液态金属期间发生的收缩。实际上，固化或状态变化在两个阶段中进行：

-液态下冷却。这对应于铸造温度T_C与固化开始温度T_L之间的间隔。

-固化间隔中的冷却。这是指固化开始和结束温度之间的金属的收缩，即T_L-T_S之间的间隔。

供料系统的响应是对应于所提到的两个收缩的总和的响应，因为一旦金属已经完成固化，供料设备就不能添加金属。

供料系统，换言之，冒口和小型冒口，可以在模具中占据两个完全不同的位置：

-在顶部。在这些情况下，供料设备直接搁置在待被供料的零件上，但其可以具有支撑附件或分离环(素坯(biscuit))。

-在侧面。在这些情况下，供料设备位于一侧，并且通过所谓的“套管基座或冒口窝”实现该供料设备与零件的连接。冒口窝(立管基座，riser base)是在模具内部形成沉积物的空间或腔(通常具有相当大的尺寸)，其在铸造时必须被液态金属占据以将所述冒口中的金属与零件连通，并抵消零件的金属在其固化过程中经历的收缩。如已经提到的，该功能被称为供料，并且仅在液相中才有意义，因为一旦固化，就不可以添加材料。

为了使冒口窝能够实现其功能，换言之，为了使在液态间隔期间在零件与冒口之间存在连通，必须首先使零件固化，然后使冒口窝固化，最后使冒口本身固化。这种固化顺序保证在零件中不发生收缩缺陷(收缩)，从而使该零件不可用。

通常，用于获得砂模的内部结构的双面板(分型板，match plate)产生待制造零件和冒口窝的腔，使得所获得的砂模为模型板的形状和冒口窝的腔的复制品。因此，形成冒口窝的腔由与模具的其余部分相同的材料(通常为使用不同系统结合的硅砂)制成。

为此，为了确保冒口窝中的金属比零件更晚固化，未采用其他非体积和几何结构的替代方式，换言之，冒口窝呈现较大的尺寸，这对净性能/总性能具有显著影响。

专门对于冒口窝，现有方法存在许多限制，最值得注意的限制如下：

-对应于冒口的基座的腔由与零件相同的模制系统制成(通常为硅砂，硅砂使用所讨论的铸造使用的系统相结合)。

-其热性能与模具的其余部分的热性能类似，因此，其不具有额外的隔热/热能力。

-由于其必须必要地在零件之后进行固化，因此为了补偿其不足的热性能，采取体积和几何结构。

-净性能/总性能相当不利，净性能/总性能在制造成本方面是关键的。