专利名称：用于熔融金属的钢包的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及这样一种装置和方法，该，和方法用于钢包的静态装填禾口
将熔融金属从钢包输送到铸模中，从而使得熔融材料中的紊、驢小化，并使得 ffla倾斜浇注成形工艺成形的期望铸件中的缺陷最小化。
背景技术：
将熔融材料(例如金属)浇注至IJ铸模中是非常不稳定的过程，其影响铸 件的内部完好性、表面状态和机械性能，例如抗拉弓雖、孔隙度、伸长率和硬 度。目鹏铸，存在并f顿多种不同设计的浸衞浇注钢包。通常根据熔融材 料的类型和所用的铸^^择钢包的设计。通常使用的钢包利用槽、浇包嘴和 挡板，或者位于钢包顶部的挡渣坝来 >金属装填过程中炉内金属氧化物的夹 杂，或者钢包可以结合M铁芯来控制^1A和流出钢包的金属流。
熔融金属(例如铝)与空气反应会生皿化物，即通常所知的浮渣，浮 渣与乘除的熔融金属混合从而在金属凝固过程中在铸件内部生成夹杂物及多孔 区。虽然很多因素都会影响并导致铸件中的不希望性质，但是夹杂物的两个通 常来源包括熔融金属顶部形成的浮渣层，和在浇注过程中由熔融金属的紊流而 造成的熔B^属的褶铍动作。紊流金属的流动使得熔融金属表面区域暴露在空 气中，这导致浮渣层的生成。根据熔融金属的速度(该速度是由浇辦闪包和浇
注池的设计和使用确定的)，熔i^属可以自身褶铍多次，从而御哩捕获氧气
和金属氧化层并将另夕卜的金属表面区職驗空气中。典型的浇辦ra包指的是茶壶型钢包。这，包基本上是圆柱形的，具有
从其顶部向外延伸的外部喷口。某些茶壶钢包含有壁或挡板来将该钢包的碗型 或腔型区域与喷口分离。该壁或挡板可以延伸到钢包底部。当熔融金属被浇注 时，挡板限制了来自钢包顶部的熔融金属的流动从而有助于钢包底部附近的金 属的浇注。钢包底部的金属基本上没有^^和其它可能存在的杂质材料，例如 被腐蚀的耐火炉衬和在金属熔融过程中生成的灰辉。尽管挡板用于使浮渣夹杂 物最小化，然而外部喷口的设计仍然会增加材料的浇注速度，M产生紊流。
4200910159585.0
接着，熔融金属通常^ta浇口池从钢包输送到铸模中。在传统的浇口池设计
中，熔融材料向下流动通迚浇口池到达模具浇口。熔融金属Mil浇口的流动也 可能导致该处发生紊流，从而生j^妙卜的纟幾。已知低压力、底部浇注炉可以生产具有最小浮渣的铸件，但是该设备是
昂贵且复杂的，并且有较高的维护需要。此外，底部倾注炉会增加基建投资。
热等静压(HIPping)铸造也会M^铝铸件的孔隙度，但是热等静压是昂贵的并
且会导致铸件尺寸改变，从而使得铸件不均匀且不能复制。这样，需要一种经济的方法和装置来PIih或者使得导致铸造材料具有高
孔隙度和/或低机械性能的f魏夹,鄉和杂质最小化。理想的是樹共这样一种^S和方法，该^S和方法用刊冈包的静态装土真 和熔融金属从钢包向铸模的输送，从而可以4鹏融材料中的紊流最小化，以使 得通过倾斜浇注成形工艺而娜的期望铸件中的缺陷最小化。
发明内容
根据本发明，令人惊奇的发现了一种用T^包的静态装填和将熔融金属 从钢包皿到铸模中的方法和装置，从而使得熔融材料中的紊流最小化，以使 得通过倾斜浇注工艺成形的期望铸件中的缺陷最小化。在一个实施例中， 一种铸3t^S包括具有中空内部的钢包，戶脱中空内 部用于容纳熔融材料，其中所述钢包适合于绕偏心轴枢转；其中形成有型腔的 的模具，戶腿型腔适于容纳熔融材料，其中所述钢包与所述模具邻接，^iJ5舰 模具和所述钢包共同旋转从而将熔融材料从0M钢包中浇注到所述模異的型腔 中。在另一个实施例中， 一种铸it^g包括具有中空内部的钢包，戶腿中空 内部适合于容纳熔融材料，所述钢包中形成有孔，其中所述钢皿合于绕偏心 轴枢转；和其中形成有型腔的的模具，所述型腔适于容纳熔融材料，其中所述
钢包与所述模具邻接，且戶;f^Mr和戶;f^钢包共同旋转从而将熔融材料i^;f述 钢包中浇注到所述模具的型腔中。在另一个实施例中，公开了一种将熔融材料输送到铸模中的方法，该方 跑括提供具有适于在其中适合容纳熔融材料的中空内部的钢包，戶服钢包中
形成有孔，其中所述钢包适合于纖心轴枢转；提供模具，该模具中形成有适
合容纳熔融材料的型腔，其中戶欣钢包与所述模具邻接，J/诚模具和戶脱钢包共同旋转从而将熔融材料从戶，钢包中浇注到戶;M模具的型腔中；用熔融材
料装i真钢包；将钢包上的孔定位成与模具型腔相邻；且旋转该模具和钢包从而 有助于将熔融材料从钢包浇注到模具型腔中。
根据下文结合附图对,实施例的详细描述，本发明的Jl^以及其它优 点对于本领域技术人员来说将更加明显，在附图中图1是根据本发明一个实施例的包括钢包和旋转90度的模具的浇铸装置 的透视图；图2是图1中的钢包的透视图；以及图3是根据本发明另一个实施例的包括钢包和旋转90度的模具的浇铸装 置的透视图。
具体实施例方式以下的详细说明和附图描述并显示了本发明的各种示例性实施例。这些 说明和附图使本领域普通技术人员能够制造并4顿本发明，且并不旨在以任何 方式限制本发明的f斜户范围。关于公开的前去，提出的步骤实际上是示例性的，
这样，戶;M步骤飾i(W不是必要的或关键性的。图1显示了根据本发明一个实施例的铸皿置10。该铸皿置10包括 适合在其中容纳熔融材料16并且将熔融材料从中浇出的钢包12。模具14设置 成与钢包12流体连接，并且适合A^M钢包12接TO融材料16。可以理解的 是，戶;M熔融材料16可以是希望的樹可适合的烙融材料，例如金属或聚合物。
钢包12是一种静态装填钢包，其与共同拥有的美国专利No.7025115公 开的钢包类似，这里将戶，专利全文引入作为参考。在此使用的，术语"静态 装填"定义的是这样一种适合在其中容纳熔融材料的钢包该钢包中熔融材料 的紊流、扰动和褶铍是最少的。钢包12可由期望的任何适合的常规材料制造， 例如陶瓷或金属。在图1和2所示的实施例中，钢包12包括中空内部26。钢包 12由一对平面侧壁18、基本平面的前壁28和曲面壁30构成。^MP!幢18都 由曲线边20、第一直线边22和第二直线边24形成。第二直线边24适于与模具 14邻接。每个侧壁18上都形成有销32。在所示的实施例中，销32适合于有助 于使钢包12纟賴ra包12的偏心旋转轴枢转，以使得当钢包12装±真應融材料时前 壁28向下枢转。可以理解的是，销32可以和侧壁18是一体 的，或者销32是與虫 的并被连接至,壁18上。钢包12的前壁28适于与模具14基本邻接。在钢包12的前壁28上形成 有第二孔34。 ^0f示的实施例中，第二孔34的长度与前壁28的长度基糊等。 然而，第二孔34可以是所需的任意长度。钢包12的前壁28的顶部可以包括一 个突出部或凸缘。戶皿突出部可以按照需要形^钢包12的前壁28的外部或 者前壁28的内部。曲面壁30构成了钢包12的底壁和后壁。然而，钢包12的 所述底壁和后壁可以按照需要由基本平面的壁和曲面壁、 一对基本平面的壁或 者一对曲面壁组合构成。在图1所示的实施例中，模具14适合在其中容纳M31倾斜浇注工艺输送 的熔融材料。模具14包括在其中形成有翻空38的模体部分36。型腔38的长度 与形成在钢包12的前壁28中的第二孔34的长度基#目等。模具14的型腔38 可以具有任一所需铸件的皿，例如发动 体、汽缸盖、，的^I器部件，
等等。模具14还包括冒口40，其适合形/ :存器，戶;f^ie存器防止在7转卩和凝
固过程中由于熔融材料16的铍縮在所需的铸件中形成的孔穴和气孔。
在j顿过程中，钢包12在装±真操作期间装填膽融材料16，其包括(1) 将钢包12定位在装±真有熔融材料16的炉子浇口窝或坩锅(未示出)上方的静 止位置；(2M辨冈包12降低，融材料16的液面并且使钢包12和熔融材料16 开始接触；(3)使钢包12绕销32上的偏心轴旋转并且将部分孔34暴露给熔融 材料16，从而使《雜装填过程中熔S^才料16至搠包12的落差最小化；(4)将 钢包12降低到坩锅中的所需深度；(5)旋转钢包12回至撒止健；(6)从埘 锅中提升魏熔融材料16的钢包12。M使得熔l^才料16至嗍包12的落差最 小，使得iSA钢包12的熔融材料16中的紊流和熔融材料16的褶铍最小化。
如图1所示，模具14相对于地板或与所^i也板平行的表面旋转90度， 其型腔38的顶部基本垂直于钢包12的前壁28。钢包12的第二 L 34定位成与 型腔38相邻，钢包12的前壁28与模具14邻接。可以理解的是，钢包12可以 定位成与型腔38相邻，并且在前壁28禾口模具14之间具有微小的缝隙。然后使 钢包12和相邻模具14共同旋转，或者被共同控制，3^# :用连接，(未 示出)固定在一起^M:钢包12和模具14的同步控制器来保证实现。然后， 使包括钢包12和模具14的铸皿置10如箭头R所指的那样纟辦肖32上的偏心 轴旋转90度，该销32可以按照需魏TIR包12和模具14的连接处赫位于模具14的基底。可以调整铸;i^置10的旋,度从而有助"^熔融材料16被重 力助推低速浇注到模具14的型腔38中。由于熔融材料16 l趙接浇注到翻空38 中而不是浇注门系统中，因此熔l^才料16从钢包12到型腔38的落差被最小化。 由于熔融材料16的紊流和褶铍被最小化，熔融材料16中空气的滞留和熔融材 料16的氧化也被最小化，因此使得铸件的瑕疵和缺陷最小化荆吏得铸件的质量 最大化。 —旦熔S^才料16被允许冷却荆更化，舰将三维铸件从模具14中移出。 然后该铸件可被进一步机加工成为其最终形状。还可以在铸件，行热处理操 作、涂敷工艺等。图3显示的是根据本发明的另一个实施例的铸it^置10'，除下文戶皿的 特征外，其与图1和图2中的浇铸装置10类似。在图3的这个实施例中使钢包 12的宽度没有覆盖模具14的翻空38的^宽度。当模具14的型腔38的宽度 很宽以致于具有相配宽度的钢包御佳操作并难以用浇口窝或柑锅装填时，就需 要一个宽度小于型腔38宽度的钢包12。本实施例允i彌小钢包的宽度，同时不 会有使金属从开口模具区Jl^益出的危险。与图1和图2相同的结构在图3中用 相同的附图^H己带有一个角标(，)5^。铸it^S 10'包括适合容纳和浇注熔融材料16'的钢包12'。模具14'用于 容纳来自钢包12'的熔融材料16'。可以離的是，熔融材料16'可以是樹可所需 的熔融材料，例如金属和聚合物。钢包12'可以由任何所需的常规材料制造，例如陶瓷和金属。^^标实施 例中，钢包12'包括由一对平面侧壁18'，基本平面的前壁28'和曲面壁30'形成 的中空内部26'。旨侧壁18'都由曲线边20'、第一直线边22'和第二直线边24' 限定。第二直线边24'适于与模具14'邻接。針侧壁18'上都形成有销32'。在 所示的实施例中，销32'适合于有助于使钢包12'在销12'的旋转偏 心轴旋转。可以理解的是，销32'可以与侧壁18'—体，，或者销32'#^虫 并与侧壁18'连接。然而，钢包12'的底壁和后壁可以按照需要由平面壁和曲面 壁、 一对平面壁或者一对曲面壁组合构成。钢包12，的前壁28，适于与模具14，基本邻接。在钢包12，的前壁28，中形 成有第二孔34，。在该所示实施例中，第二孔34，的长度与前壁28，的长度基勒目 等，但是第二 L34'也可以具有所需的任意长度。钢包12'的前壁28'的顶部可以包括突出部或凸缘。该突出駒以根据需要形鹏钢包12'的前壁28'的外部或 内部。曲面壁30'限定了钢包12'的底壁和后壁。
在图3所示的实施例中，模具14'适合在其中容纳M;倾斜浇注的熔融材 料。该模具14'包括在其中形成有鹏38，的模体部分36'和一对模具部件42， 该模具部件42适用于消除在倾斜浇注过程中熔融材料16'从模具型腔38'中的溢 出。型腔38'的长度长于形成在钢包12'的前壁28'中的第二 L34'的长度。模具 14'的型腔38'可以具有任一所需铸件的微，例如发动机本体、汽缸盖、复杂 的变速器部件，等等。当钢包12'设置成与模具14'相邻时，模具部件42被體 成与钢包12'的侦幢18'相邻。模具部件的高度高于模具型腔38'与钢包12'相邻 部分的高度。模具部件42的尺寸根職R包12'的微和钢包12'与模具14'在倾 斜浇注过程中的旋,度来变化。当旋，度增加时，熔融材料16'的浇注皿 增加，因此增加模具型腔38'中的熔融材料16'的高度至高于钢包12'的孔34'的 高度。当模具型腔38'中的烙S^才料16'的高度增加时，模具部件42的尺寸也增 加来防止溢出。模具14，还包括冒口40'，其适用于形 存器，所述tt存器防 止在冷却和凝固过程中由于熔融材料16'的褶铍在所需的铸件中形成的孔穴和 气孔。
在^ffl过程中，钢包12，在装填操作期间装i辦融材料16，，其包括(1) 将钢包12，定位在装±真有熔融材料16，的炉子浇口窝或坩锅(未示出)上方的静 止4體；(2) 3辨冈包12，降低至熔融材料16，的液面并且使钢包12邻熔融材料 16，开始^l虫；(3)使钢包12，纟鄉32，上的偏心轴旋转并且将部分孔34，暴露给 熔融材料16，，从而使f雜装t真过程中熔融材料16'至嗍包12，中的落差最小化； (4)将钢包12'降低至脚锅中的所需深度；(5)旋转钢包12，回到静止錢；(6) 从坩锅中提升竊熔融材料16，的钢包12'。舰使得熔融材料16'至嗍包12'的 落差最小，使得aX钢包12'的熔融材料16'中的紊流和熔融材料16'的褶铍最小 化。
如图3所示，模具14'相对于地板或与戶;f^t也板平行的表面旋转90度， 型腔38，的顶部基本垂直于钢包12'。钢包12'的第二孔34'定位成与型腔38'相 邻，钢包12，的前壁28，与模具14'邻接。可以離的是，钢包12'可以定m与 型腔38，相邻，在前壁28邻模具14'之间具有微小的缝隙。然后使钢包12'和相 邻模具14'共同旋转，或者共同控制，^!31用连皿置(未示出)固定在一起或^M;钢包n邻模具14'的同步控制器来实现。然后，使包擗ra包12邻模具14，的铸^g IO，如箭头R所指的那样纟纖32，上的偏心轴旋转90度，该销32， 可以根据需^^立于钢包12邻模具14'的连接处或者位于模具14'的基底。可以调 整铸it^g IO，的旋,度从而有助于熔融材料16，被重力助樹氐速浇注到模具 14，的型腔38，中。当熔融材料16，iSA型腔38，中时，熔融材料16，^^型腔38'， 从而填充型腔38，中的空隙空间直至蝶i真M^需禾號。由于熔融材料16' l超接 浇注到型腔38'中而不是浇注门系统，因此熔融材料16'从钢包12'到型腔38'的 落差最小化，从而减小了其紊流和M。由于熔融材料16'的紊流和褶铍被最小 化，使得熔融材料16'中空气的滞留和熔融材料16'的氧化被最小化，因此使得 铸件的瑕疵和缺陷最小化并使得铸件的质量最大化。
—旦熔ilt才料16，被允许y賴口荆更化，顿将三维铸件从模具14'中移出。 然后该铸件可MS—步机加工为其最终皿。还可以在铸件，行热处理操作、 涂敷工艺徵鹏作。
战讨论仅仅公开和描述了本发明示例性的实施例。本领域技术人员可 从这些讨论以及所附的附图和权利要求中得知可以在不偏离本发明以下所附 权利要求书所限定的精神和范围内对本发明进行各种改变、修改和变化。
权利要求
1、一种铸造装置，包括具有适于在其中容纳熔融材料的中空内部的钢包，其中所述钢包适合绕偏心轴枢转；和其中形成有型腔的的模具，所述型腔适合容纳熔融材料，其中所述钢包与所述模具邻接，且所述模具和所述钢包共同旋转来将熔融材料从所述钢包中浇注到所述模具的型腔中。
2、 如权利要求i所述的铸皿置，其中在戶; ^钢包的侧壁上形成有销，以帮助其枢转。
3、 如权利要求1戶腿的铸at^g，其中^^M钢包中形成有 L以帮助从其浇注熔融材料。
4、 如权利要求3戶腿的铸3t^g，戶腿 L的长度与戶脱模具翻空的长度基本相等。
5、 如权利要求i阮述的铸at^置，其中戶皿钢包，心轴的枢转使得其中 弓i入的熔融材料的紊齢j、化。
6、 如权利要求l所述的铸皿置，其中熔融材料M^M钢包到戶，模具型腔的落差最小化以便消除紊流。
7、 如权利要求i戶，的铸^g，其中戶;M钢包和戶;f^模具是一体i^的。
8、 如权利要求i戶腐铸^s，其中戶;M钢包和戶;M模具是^^虫成形并被 连接在一起的。
9、 一种铸it^g，包括具有适于在其中容纳熔融材料的中空内部的钢包，戶;M钢祉形成有孔，其中戶/fM钢^M合，心轴枢转；和其中形成有型腔的模具，所述型腔适合容纳熔融材料，其中所:^钢包与所 述模具邻接，且戶;M模具和所述钢包共同旋转从而将熔融材料i^f^钢包中浇 注到戶皿模具的型腔中。
10、 如权利要求9所述的铸皿置，其中在戶;f^钢包的侧壁上形成有销， 以帮助 转。
11、 如权利要求9戶腿的铸i^g，其中在戶腿钢包中形成 L以帮助从其浇注熔融材料。
12、 如权利要求n戶腐的铸it^a，其中戶脱孔的长度与戶/M模具型腔的长度基糊等。
13、 如权利要求9戶脱的铸it^g，其中戶腐钢包纟雄心轴的枢转使得其 中弓l入的烙融材料的紊、驢小化。
14、 如权利要求9戶脱的铸ii^g，其中熔融材料/A^M钢包至ij戶;M模具 型腔的落差最小化以便消除紊流。
15、 如权利要求9戶腿的铸3^g，其中戶jf^钢包和戶;M模具是一体娜的。
16、 如权利要求9戶;M铸it^s，其中戶腿钢包和戶;M模具是與虫成形并 被连接在一起的。
17、 一种将熔融材料输送到铸模中的方法，该方、M括^^共具有适于在其中容纳烙融材料的中空内部的钢包，所述钢包中形成有 孔，其中戶;M钢^s合于乡纖心轴枢转；劍共其中形成有型腔的模具，所述型腔适合容纳熔融材料，其中所述钢包 和所述模具邻接，且所述模具和所述钢包共同旋转从而将熔融材料从钢包浇注到模具翻空中；用熔融材料装填钢包；辦冈包上的孔与所述模具型腔相邻定位；和旋转鹏莫具和钢被帮助熔融材料从钢包浇注到模具翻空中。
18. 如权利要求I7戶脱的方法，其中戶腐钢包和戶腿模具是一体成形的。
19、 如权利要求18所述的方法，其中M^，融材料从炉子中流经喷嘴来 装填戶脱钢包。
20、 如权利要求17所述的方法，其中所述钢包和戶，模具是與虫 并被 连接在一起的。
全文摘要
本发明涉及用于熔融金属的钢包。公开了一种用熔融材料静态装填钢包并将熔融材料从钢包中输送的装置和方法，其中所述熔融材料从钢包输送到铸模中以使熔融材料中的紊流最小化从而使所需铸件中的缺陷最小化。
文档编号B22D35/04GK101607308SQ20091015958
公开日2009年12月23日 申请日期2009年6月5日 优先权日2008年6月6日
发明者D·D·格特施 申请人:通用汽车环球科技运作公司