压力结晶条件下失蜡铸造的方法以及用于实施该方法的设备

摘要

本发明涉及一种压力结晶条件下失蜡铸造的方法，包括将熔体由一个金属容器挤出到一个已成型的蜡模铸型的空腔内。这种铸造方法在位于液相曲线之上的温度下以及在一压力下实现，在所述压力下实现液体金属的最大的无飞溅的流量，其中所述压力在熔体的结晶期间提高至一个贴靠在蜡模铸型的壁上的熔体层的结晶时间内维持在一值上，该值足以使得蜡模铸型后续填充铸件的收缩量。用于实施这种方法的设备包含一金属容器，该金属容器形式为可取下的在内部加衬的杯子，其具有一个环形的法兰；一个具有成型的蜡模铸型的安置容器，该安置容器的颈部设有一个可取下的耐火的套筒。所述法兰如此设置，该法兰的内直径与所述套筒的外直径相适配，其中所述法兰的内直径小于所述杯子的内直径。

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力结晶条件下失蜡铸造的方法以及用于实施该方法的设备。

背景技术

由专利Nr.2015829已知在压力结晶的情况下通过金属挤出到模具中进行铸造的方法，其中在钢高于液相曲线30至60度时将熔体浇注到一个挤出腔内并且在挤出前直至在挤出腔的壁上构成金属结晶壳时被保持。在这种方法不利的是，在金属保持在挤出腔内时可能形成熔体的固液混合相。已知在液相时压力最佳地起作用。在将业已冷却的金属由挤出腔浇注到模具(在该模具发生进一步的结晶)内时压力有效性降低。这可能由于稀薄流体的损失表现为不能符合质量地制造铸件的薄部段和构成波形的铸件表面，或者由于在供给时缺乏液相而导致由于收缩引起的误差，并且总体上明显影响铸件质量。

下面谈及一个根据专利Nr.2048954的在压力结晶的情况下进行失蜡铸造的方法，其中一个之前成型的蜡模铸型(Maskenform)固定在金属容器上方的上部的工作台上并且熔体借助于一个推杆被挤出，其中在合金结晶开始的温度下且在施加在熔体上的在0.3至0.5MPa之间的压力时开始挤出，直至铸件硬化，并且浇注速度和浇注时间通过在2至5kg/s之间的熔体的质量流量进行调节。

这种已知的方法的缺点在于陶瓷蜡模铸型的较低的强度，其通常用于自由浇注，并不用于压力铸造。蜡模铸型的强度并且因此最大可能的工作压力取决于在制造多层模具时所涂敷的层的数量、应用的材料和粘结剂、在起制造时严格维持工作数据、其在浇注容器内成型的条件、铸件尺寸和铸件材料、浇注条件和其它的核心数据。在此较难地在理论上计算蜡模铸型内部的压力，从而在利用铸造方法制造新产品时每次都需亚从蜡模铸型的实际强度出发去试验所采取的压力。为此在蜡模铸型的制造过程中或者在其煅烧期间在模具外壳上可能形成微裂纹，其在自由铸造时不会损害铸造产品的质量，但是压力铸造时可能导致模具的断裂。

由专利Nr.2116865已知一种在压力结晶时进行铸造的设备，其包括一个设置在下部的工作台上的金属容器、一个安装在上部的工作台上的安置容器，该安置容器具有一个蜡模铸型，其中金属容器通过一个底座和一个可更换的杯子构成，在它们的底部之间设置一个绝热层，而安置容器由一个壳体、一个盖板和一个颈部构成。在此可更换的杯子在其下部分内具有用于排出气体的开口。

在这种已知的设备中不利的是，在金属浇注到金属容器内后在其侧壁的整个高度上开始构成结晶的合金层(金属结晶壳)，其阻止冲模在金属容器内运动以及熔体经由安置容器的颈部进入模具内，这自身可能导致缺陷，如模具不足的填充。在设备的这种构造中，金属结晶壳在模具填充熔体后在熔体结晶时特别不利地起作用，其中金属结晶壳在金属容器内在冲模的运行路径上生长并且在铸件的结晶结束后的收缩期间阻止将残余压铸材料中的金属挤出到模具内，以用于供给铸件。这损害了铸造产品的质量并且将压力铸造的优点减至最小，因为压力不再作用在熔体上而是作用在金属容器中的金属结晶壳上。

发明内容

本发明组的共同的技术目的在于，改善铸造产品的质量，以便可以将高压力作用在加固的蜡模铸型内的熔体上，该蜡模铸型通过在结晶期间构成一个位于其内壁(金属壳体)上的熔体层在同时降低在金属容器内构成的金属结晶壳的结晶过程的不利的影响的情况下获得，所述金属结晶壳阻止将熔体挤出到蜡模铸型内。一个共同的技术结果是，在实现本发明的组时，其涉及一种方法，该方法如此实现，即在一位于液相曲线之上的温度下以及在一压力下将熔体挤出到一成型的蜡模铸型的空腔内，在所述压力下确保在蜡模铸型填料期间在液体金属的最大的无飞溅的流量，其中在给蜡模铸型填充熔体后将蜡模铸型的空腔内的压力维持在一值上，该值在挤出时在贴靠在蜡模铸型的壁上的熔体层的结晶时间内达到，并且紧接着在蜡模铸型内的整个熔体的结晶时间内将压力逐渐提高至一个值，该值足以使得蜡模铸型后续填充铸件的收缩量。

共同的技术效果在实现本发明的的装置如此实现，即安置容器的颈部的外表面设有一个可取下的耐火的套筒，并且在金属容器的杯子的敞开的边缘上设置一个加衬的环形的法兰，该法兰的内直径与耐火的套筒的外直径相适配，其中加衬的法兰的内直径小于加衬的杯子的内直径。在加衬的杯子的内直径与耐火的环的内直径之差在径向尺寸上超过单侧的熔体层的总厚度，所述熔体层在浇注和保持直至结晶结束时业已结晶在加衬的杯子的壁上和耐火的套筒的壁上。

这些特征组对于发明内容“方法”而言是新的并且由于下面的原因具有发明实用性。在位于液相曲线之上的温度下将熔体挤出到一个已成型的蜡模铸型的空腔内，从而确保有利的稀薄液体以及熔体与蜡模铸型的壁的接触，以便在蜡模铸型的内表面上构成金属封套的情况下提供有利的热传递条件。由此出发确定压力，即铸型的液体金属填充以一规定的速度无飞溅地实现。液体金属的最大的流量和因此最大浇注速度可以理论计算(Borissow，G.P.“Dawlenie w uprawlenii litejnyzmiprozessami”(铸造过程控制中的压力)，Kiew，Verl.Nauk.Dumka，1988，S.121，Formel IV-18)。这个理论压力可以(当例如使用液体驱动装置时)实践中根据设备技术地调节并且根据用于金属容器的移位的液体驱动装置的压力计的显示进行监测。模具快速的填充是需要的，以便可以获得在陶瓷的蜡模铸型的内表面上以后构成的金属封套的均匀的厚度。在给模具填充熔体后，在其空腔内的压力维持在挤出时达到的高度上。只要金属封套构成在陶瓷的蜡模铸型的内表面上，就会在贴靠在蜡模铸型的壁上的熔体层的结晶期间满足对陶瓷的蜡模铸型防止破碎的最小要求。金属封套的厚度与铸件的结晶时间成比例并且为了贴靠的层相对于铸件的最薄的部分的结晶时间为5％至10％。而后在蜡模铸型的整个熔体的剩余的结晶时间内压力逐渐上升至一个值，该值对于给蜡模铸型后续补充铸件的收缩量是足够的。在压力逐渐上升时陶瓷的模具的断裂危险降低。在此一个压力是足够的，在此压力下确保由金属容器的压铸余料中给铸件供给结晶时的收缩量。收缩量对于大多使用的铸造合金是一个已知的值。在结晶期间根据金属容器相对于蜡模铸型的移动(该移动与收缩量成比例)获得足够的压力，或者根据在铸件质量控制时由收缩量引起的缺少来确定所述足够的压力。总体上蜡模铸型的内表面上的金属封套允许提高工作压力，在此也确保铸件的改善的质量。

所实施的方案的总体特征(其涉及本发明内容的设备)是新的且由此出发具有实用性，即安置容器的颈部的外表面设有一个可取下的耐火的套筒，其这样位于金属容器内，使得它与加衬的填充有熔体的杯子的壁不接触。在此在浇注时在加衬的杯子以及耐火的套筒的冷壁上构成的结晶的熔体层不阻止它们的相对运动，当在它们之间存在一个间隙时。这个间隙通过在可取下的加衬的杯子的上边缘上设置的加衬的法兰构成，其内直径小于加衬的杯子的内直径。耐火的套筒的外直径自身根据间隙配合与加衬的法兰的外直径相适配，由此在将熔体挤出到蜡模铸型内时形成一封闭的空间。这个间隙的大小试验性地从长时间的在保持时的浇注过程直至结晶结束中获得。在径向方向上确定一个间隙，其超过单侧的熔体层的总厚度，该熔体层在浇注和保持直至结晶结束时结晶在加衬的杯子的壁上并且结晶在耐火的套筒的壁上。在加衬的法兰的下部平面下方结晶的熔体层对于运动具有不值得一提的阻力，因为它不具有载体。耐火的套筒构成为可取下的，因为在浇注过程结束后它通过硬化的残余浇注材料在侧面被抓住，在下部的工作台下降时连同金属容器从安置容器的颈部上取下并且保留在金属容器内。相应地设备的特征确保在不同的快速工作方式且确保静止状态时金属容器在安置容器内部的无阻碍的运动，从而通过在一个贴靠在套筒的蜡模铸型的内表面上的熔体层结晶时在陶瓷的蜡模铸型的内表面上构成其它的金属封套来实现加固蜡模铸型的目的。

附图说明

图1示出一种用于压力结晶条件下失蜡铸造的设备，利用该设备实施所建议的铸造方法。

具体实施方式

用于压力结晶条件下失蜡铸造的设备包括一个支柱1，其具有一个位置固定的上部的工作台2和一个位置可运动的、通过一个液体驱动装置4可驱动的下部的工作台3。一个具有一个利用填充材料成型的蜡模铸型6的安置容器5与上部的工作台2刚性连接。在安置容器5的颈部7上放置一个可取下的耐火的套筒8，该套筒借助于一个封闭件9固定保持在颈部7的一个下部的平面内。封闭件9也对于安置容器5内的填充材料和一具有在蜡模铸型6中的开口的浇道负责。在下部的工作台3上存在一个具有底座12的金属容器11，在底座12的槽13内在留出一个保证的间隙的情况下设置一个可取出的、具有气密的内衬15的杯子14。封闭件9和内衬15可以由芯模物质或水玻璃混合物构成。在可取出的杯子14的壳体的上部分内设置用于气体排出的开口16。在可取出的杯子14的上边缘上设置一个法兰18，该法兰在其空腔的侧面上加衬。耐火的套筒8和加衬的法兰18的中心孔分别在其外面和内面上构成具有间隙配合的配合单元。为了将加衬的法兰18和耐火的套筒8相对定心，它们设有导入坡口。在图中示出的大小E超过单侧的熔体层的总厚度，所述熔体层在浇注和保持时直至结晶终了时在加衬的杯子14的壁上和在耐火的套筒8的壁上结晶。下部的工作台3靠在流体驱动装置4的与支柱1刚性连接的杆上。

此外该装置配备有用于自动化控制和调整液体驱动装置4的工作数据如路径、时间、杆的运行速度、压力的标准装置(未示出)。

实施本发明的最佳方式

接下来参考附图详细描述上述的方法和设备的一个具体实施方式。

制造陶瓷的蜡模铸型6，根据已知的技术煅烧蜡模铸型并且而后在一安置容器5内加入填充材料，使得浇注口10的边缘位于安置容器5的颈部7的高度上。在颈部7上放置一个耐火的套筒8，而颈部7的端侧在保留进入浇注口10的入口的情况下借助于水玻璃混合物在构成封闭件9的情况下成型。安置容器5如此固定在支柱1的上部的工作台2上，使得颈部7同轴于金属容器11延伸。

在可取出的杯子14置于金属容器11的底座12上之前，杯子14的内部的空腔利用水玻璃混合物加衬。在可取出的杯子14的上端面上固定一个利用水玻璃混合物加衬的法兰18。置于底座12上的可取出的杯子14相对于颈部7定心。

借助于液体驱动装置，从理论的熔体流量7至8kg/s出发，建立一个在0.15和0.2m/s之间的浇注速度和一个在0.2和0.3MPa之间的压力。

铸造一种奥氏体的耐腐蚀的钢。熔体在高于液相曲线25℃±1℃的情况下被浇注入金属容器11内，直至浇注到靠近法兰18的衬里的平面，这通过如下方式实现，即不延迟地接通流体驱动装置4并且将液体金属由金属容器11浇注入蜡模铸型6内。在填充蜡模铸型6后，流体驱动装置4的杆位于上部的位置。从此刻开始，将熔体在建立的0.2至0.3Mpa的压力下保持6至8秒。紧接着在完全结晶的剩余时间1.3至1.5分钟之内提高压力，在一个计算机支持的浇注过程模拟中借助于液体驱动装置均匀地达到5至6MPa的值。在这个时间内杆以较小的量运动，该量与金属的收缩量之比为2至2.5％，其中经过计算这个运动在给铸件供料时在相对高的压力的情况下抑制由收缩引起的误差，赋予高密度和机械特性并且因此最后确保铸件的高质量。

所述设备具有如下的工作方式。

在浇注之前将安置容器5(包含在其内成型的蜡模铸型6和置于颈部7上的耐火的套筒8)与支柱1的上部的工作台2刚性连接。在此安置容器5的填充材料和耐火的套筒8借助于封闭件9固定保持。在下部的工作台3上将之前加衬的杯子14插入金属容器11的底座12的槽13内。在杯子14的上端面上安装加衬的法兰18。在接通液体驱动装置4后，金属容器11向上运动直至具有耐火的套筒8的颈部7，套筒相对于加衬的法兰18(由于确保的在底座12的槽13内的间隙)通过杯子14在一个水平平面内的移动而定心。而后金属容器11向下走，以便回到初始位置。这个设备可以应用了。

液体金属被浇注到金属容器11内，大致直至法兰衬里的下平面。接通液体驱动装置4。金属容器11与其杯子14一起抬起并且以其加衬的法兰18通入颈部7的耐火的套筒8内，该套筒经由浇注口10将液体金属挤出到蜡模铸型6内。在此气体由蜡模铸型6出发穿过其封套并且由杯子14出发穿过其气密的衬里被挤出。在将液体金属浇注到蜡模铸型6内后，液体驱动装置4的杆位于上部的位置几秒钟。液体金属在金属容器11内结晶，且在杯子4的衬里15的壁上、在法兰18的衬里上并且在设有耐火的套筒8的颈部7上构成一个层。在保持后，液体驱动装置4内的压力上升至工作数值，直至液体金属在铸件的整个容积内结晶结束。由于在加衬的杯子14和法兰18的内直径之差E，所以它们在保持时不会被硬化的金属层抓住，从而液体驱动装置4的杆可以运动并且由此铸件由金属容器11供给液体金属，直至结晶结束。

在结晶结束后液体驱动装置4切换到反转。金属容器11向下走并且回到其初始位置，它由于在耐火的套筒上结晶的金属而带动套筒8。在颈部7的下端面上由于封闭件9的薄弱的衬里有利于压铸废料的轻易剥离。安置容器5与制成的铸件从支柱1的上部的工作台2上移除，以便可以取出铸件。金属容器11的杯子14被拆卸，以便更换衬里。在设备上设置由安置容器(在其颈部上放置一个耐火的套筒8)和金属容器的杯子14构成的组。循环继续。

本发明应用在铸造车间内并且用于压力结晶条件下的失蜡铸造，有利地用于制造金属产品。