专利名称：低压铸造装置、向该装置注入惰性气体的方法以及铸件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种低压铸造装置、 一种向该装置注入惰性气体的方法以及一种铸件制造方法。
背景技术：
传统的低压铸造装置不具有复杂的结构。其高效地梧铸型、连通管以及保持炉内的空气置换为非氧化气体。该装置包括一基本气密的保持炉、 一向该保持炉提供非氧化气体的装置、 一用于连通该保持炉和一铸型的连通管，以及一用于将该连通管的保持炉侧开口切换至一铸造位置或一铸型置换位置的切换装置。在该铸造位置处，该连通管的开口浸没在该保持炉内的熔融金属中，而在该置换位置处，该开口至少部分位于该保持炉中的熔融金属的上方。当该连通管被移动到置换位置时，非氧化气体被提供至该保持炉。因此该保持炉、连通管和铸型中的空气被置换为非氧化气体(见已公开的曰本
专利No.2000-42715)。
发明内容
然而，具有上述结构的传统低压铸造装置具有如下缺陷由于每次将该保持炉、该连通管和该铸型中的空气置换成非氧化气体时，该保持炉都必须上下移动，因而每一个铸造周期都较长，生产率和效率降低。并且该低压铸造装置的结构也比较复杂。此外，很难确保该保持炉顶盖与该连通管之间的密闭性。
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种低压铸造装置、 一种向该装置注入非氧化气体的方法，以及采用该低压铸造装置生产铸件的方法。
5在本发明中，形成于加压室中的熔融金属上方的空间与该连通管或者一导孔 连通，以便向该连通管或者该导孔中注入非氧化气体。该连通管垂设于该铸 型的浇注口处，而该导孔则与该浇注口相连。
为了解决上述问题，在本发明的该低压铸造装置中，利用惰性气体对熔 融金属加压，使得熔融金属通过垂设于该铸型浇注口上的连通管或者一端与 该浇注口相连的导孔被浇注进铸型中。该低压铸造装置包括一熔融金属容置 室、 一加压室、 一开关阀、 一传感装置以及一惰性气体提供装置。该加压室 通过一连通孔与该熔融金属容置室连通。该连通管的底部插入该加压室，或 者该导孔的另一端与该加压室相连。该导孔的另一端指的是与该导孔的相连 于该浇注口处的一端相对的端部。在该加压室中，该熔融金属的表面被惰性 气体加压。该开关阀控制该连通孔的打开和关闭。该传感装置用于探测该加 压室中熔融金属上方的空间是否与该连通管或者该导孔连通。该惰性气体提 供装置向该加压室的上部提供惰性气体。
在具有上述结构的低压铸造装置中，该开关阀被打开，以通过该连通孔 向该加压室提供来自该熔融金属容置室中的熔融金属。接着，该开关阀将该 连通孔关闭以停止提供熔融金属。然后，该惰性气体提供装置向加压室中提 供惰性气体以对该熔融金属加压。如此，来自该加压室的熔融金属通过该连 通管或者该导孔被注入该铸型的型腔中。当被注入该铸型的型腔中的熔融金 属固化后，通过该开关阀将该连通孔打开，该加压室中的熔融金属回流到该 熔融金属容置室中。该加压室的上部与该连通管或者该导孔连通。因此该加 压室中的惰性气体流入该连通管或者该导孔中。该传感装置探测该加压室中 位于熔融金属上部的空间是否与该连通管或该导孔连通。结果使得该连通管 或该导孔内的熔融金属免于与空气接触。
如上所述，在本发明中，利用惰性气体对该加压室中的熔融金属的表面 加压，将熔融金属注入该铸型中。当该铸型中的熔融金属固化后，通过该开 关阀打开该连通孔，使该加压室中的熔融金属回流到该熔融金属容置室中。设置该传感装置，以探测该加压室中熔融金属上方的空间是否与该连通管或 者该导孔连通。由于该加压室中熔融金属上方的空间与该连通管或者该导孔 连通，因此该加压室中的惰性气体确实能够流入该连通管或者该导孔。所以， 本发明具有这样的有益效果由于该连通管或者该导孔中的熔融金属的表面 不与空气接触，便避免了在该连通管或者该导孔中的熔融金属上形成氧化金 属。
本申请中对提交于2007年4月16日的日本专利申请No.2007-106639 以及对提交于2007年6月14日的日本专利申请No.2007-157055的引用被 视为对上述两份专利文件的全文引用。以下将对本发明作出详细说明，以帮 助更好地理解本发明。然而，详细的说明书以及特定实施例只是对本发明的 理想实施例的示例说明，仅用于解释本发明。在结合详细说明书的基础上， 对于本领域技术人员来说，对本发明所做的多种可能的改变和修改都是显而 易见的。本发明的目的不在于实施例的公开。在已被公开的改变和修改中， 那些可能在文字上超出了本权利要求书的保护范围的内容，将以等同替代物 的形式构成本发明的一部分。除了另作说明或者在文字上显然矛盾的情况以 外，在说明书和权利要求书中所用的冠词"一"、"该"以及类似的引用均应 被理解为覆盖单数和复数的情况。采用的任何或所有的举例，或者示例性表 述(例如"例如")仅仅是为了更好地说明本发明，并非用于限制本发明的 保护范围，除非另有声明。
图1为本发明实施例一中的低压铸造装置的垂直方向截面图。
图2为图1中该低压铸造装置的操作示意图。
图3为连通管底部的另一实施例的垂直方向截面图。
图4为本发明实施例二中的低压铸造装置的垂直方向截面图。
图5为本发明实施例三中的低压铸造装置的垂直方向截面图。图6为图5中该低压铸造装置的操作示意图。
图7为本发明实施例四中的低压铸造装置的垂直方向截面图。
具体实施例方式
参考附图1-7对本发明中的该低压铸造装置的四个实施例做详细说明。 如实施例一所描述的，低压铸造装置100具有一个作为传感装置的液面传感 器9。如图1所示，该低压铸造装置包括一个熔融金属容置室1; 一个通过 惰性气体对熔融金属加压的加压室2; —个用于打开或关闭一连通孔4的开 关阀5，该连通孔4通过一个辅助室3连通熔融金属容置室1和加压室2; 一个用于气密地封闭加压室2的顶部开口的盖子6; —个垂设于铸型7的浇 注口处的连通管8;用于探测位于加压室2中的熔融金属表面高度的液面传 感器9;以及一个用于向加压室2的上部提供惰性气体的惰性气体提供装置 30。该加压室2被设置成与熔融金属容置室1连通。该连通管8垂直穿过盖 子6并进入加压室2。该液面传感器9穿过盖子6并自其上悬挂下来。该惰 性气体提供装置30与盖子6上的惰性气体供给孔10连接。
该低压铸造装置100中，连通孔4的一部分被用做阀座，开关阀5的阀 体被用来打开或关闭该连通孔4。然而，也可在连通孔4上设置一个具有一 个阀座和一个阀体的开关阀来控制其打开和关闭。
该惰性气体提供装置30中， 一个惰性气体储气罐32通过一个开关阀34 和导管36与惰性气体供给孔10连通。 一个排气孔40设置于该加压室2的 上部，用来排出惰性气体以使该熔融金属上方空间的压强降至大气压强。一 个电磁阀42与该排气孔40连通。在用于封闭熔融金属容置室1顶部开口的 盖子11上设有分别用于探测位于熔融金属容置室1内的熔融金属液面上限 和下限的液面传感器12和13。在盖子6上设有分别用于探测位于加压室2 内的烙融金属液面上限和预设中间限位的液面传感器14和15。在此，用于 探测预设中间限位的该液面传感器15被设置为探测位于连通管8下端上方几毫米至几十毫米处的熔融金属的表面。
在具有上述结构的低压铸造装置100中，该惰性气体提供装置30通过 惰性气体供给孔10向加压室2中的熔融金属上方的空间提供惰性气体。此 外，该惰性气体通过排气孔40被排出，以防止加压室2中熔融金属上方空 间的压强过大。在此情况下，首先操作开关阀5以打开连通孔4，位于熔融 金属容置室内的熔融金属被送入加压室2。当液面传感器14探测到加压室2 内的熔融金属液面达到上限时，操作开关阀5以关闭连通孔4。此后，通过 惰性气体供给孔10提供高压惰性气体，以对加压室2中的熔融金属进行加 压。加压室2中的熔融金属通过连通管8被注入铸型7的型腔中(见图2A)。 当铸型7的型腔内的熔融金属固化后，操作开关阀5以打开连通孔4，使加 压室2内的熔融金属流回熔融金属容置室1 (见图2B)。
除了上述方法，也可通过其他任何方式来控制加压室2中惰性气体的压 强。例如，可通过与排气孔40连通的一电磁开关阀42来控制其压强。可以 通过控制电磁开关阀42的操作来改变被排出的惰性气体的压强。可选地， 可通过控制惰性气体提供装置30中的开关阀34的操作改变所提供的惰性气 体的压强。
当液面传感器15探测到加压室2中的熔融金属的液面高度后，降低通 过惰性气体供给孔10提供的惰性气体的压强。因此当熔融金属液面进一步 降低并且该熔融金属上方的空间与该连通管8连通时，惰性气体稳定地注入 连通管8，并且不会向连通管8内带入任何熔融金属。当液面传感器9探测 到该熔融金属的液面达到一定高度时，其中在该高度处形成于该加压室2中 熔融金属上方的空间与该连通管8连通，操作开关阀5以关闭连通孔4 (见 图2C)。在此"连通"是指，气体(惰性气体)通道不被熔融金属所阻的情 况。
接下来，通过排气孔40将惰性气体排出，以使得加压室2中熔融金属 上方空间的压强减小至接近大气压强。其后，将由固化后的熔融金属形成的铸件从铸型7中取出。
在低压铸造装置100中，液面传感器9用于探测熔融金属上方空间与连 通管8的连通。因此，在核实惰性气体流入连通管8后，可以通过开关阀5 关闭连通孔4，以阻止加压室2中的熔融金属回流至熔融金属容置室1中。 即，由于加压室2中熔融金属上方空间与连通管8连通，加压室2中的惰性 气体的确流入了连通管8中。因此，连通管8内的熔融金属表面不与空气接 触，这确实防止了在连通管8内的熔融金属上形成氧化金属。另外，剩余的 熔融金属被阻止回流至熔融金属容置室1。因此，铸造周期被縮短且提高了 生产率和效率。而且，由于熔融金属容置室1和连通管8之间的相对距离， 或者加压室2和连通管8之间的相对距离没有改变，可防止气体泄漏。
将铸型7的上下砂箱分离后，从铸型型腔中取出由熔融金属固化形成的 铸件。随后将上砂箱和下砂箱装配形成型腔。在低压铸造装置100中，该铸 型型腔可以通过连通管8被注入惰性气体。
如图3A和3B所示，连通管8的底部可以为斜开口或断续开口。在这 种结构下，当连通管8的底部浸没于加压室2中来自熔融金属容置室1的熔 融金属中时，其一部分底部开口位于熔融金属表面的上方。因此该熔融金属 在惰性气体压力的作用下更流畅地流入该连通管8。
在上述实施例中，来自加压室2的熔融金属通过连通管8被注入铸型7 的型腔中。然而，本发明并不局限于此。例如，如图4中所示的低压铸造装 置101， 一导孔21与加压室22连通，用于将熔融金属从加压室2引导至铸 型7的浇注口处。在这种情况下， 一与液面传感器9具有相同功能的液面传 感器29探测加压室22中熔融金属的液面。在该液面高度处，形成于该加压 室22中的该熔融金属上方的空间与导孔21连通。
另外，在上述实施例中， 一个接触式液面传感器被作为液面传感器，用 于探测熔融金属的液面。然而，本发明并不局限于此。也可采用例如超声波 液面传感器等非接触式液面传感器。
10在上述实施例中，惰性气体提供装置30包括储气罐32、开关阀34和导 管36。然而，本发明并不局限于此。可以采用其他任何结构，例如从大气中 分离氮气并通过压縮机对其进行加压的装置。
接下来，参考附图5对实施例三中的低压铸造装置110进行说明。如图 5所示，低压铸造装置IIO包括一个压力传感器19,用于替代图1中所示的 低压铸造装置的液面传感器9。该压力传感器19由盖子6支持并用于探测加 压室2内的压强。
作为加压室2内的一个液面传感器，设有一个液面传感器14，用于探测 加压室2内熔融金属的液面上限。参照低压铸造装置100的描述，电磁开关 阀42和开关阀34中的任意一个均可以控制加压室2内惰性气体的压强，功 能相当于一个压力控制装置。该压力控制装置基于由压力传感器19或其他 任何压力传感器所测得的压强对加压室2内的压力进行控制。典型地，还设
有一个控制装置(图未示)，其用于接收压强信号并操作一用于控制压强的 装置。
在具有上述结构的低压铸造装置110中，惰性气体提供装置30通过惰 性气体供给孔10向加压室2内熔融金属上方的空间注入惰性气体。此外， 惰性气体通过排气孔40被排出，以防止加压室2内熔融金属上方空间的压 强过大。在此情况下首先操作开关阀5以打开连通孔4。位于熔融金属容置 室1内的熔融金属被注入加压室2中。当液面传感器14探测到加压室2中 熔融金属液面的上限时，操作开关阀5以关闭连通孔4。然后高压的惰性气 体通过惰性气体供给孔10被注入加压室2中以对熔融金属加压。来自加压 室2中的熔融金属通过连通管8被注入铸型7的铸型型腔中(见图6A)。当 位于铸型7的铸型型腔内的熔融金属固化后，操作开关阀5以打开连通孔4， 并控制来自惰性气体提供装置30的惰性气体的压强。此后加压室2中的熔 融金属回流到熔融金属容置室1中(见图6B)。压力传感器19探测到加压 室2中的熔融金属的液面降低，并且探测到熔融金属上方的空间与连通管8连通。当熔融金属的液面进一步降低至预设值时，操作开关阀5以关闭连通
孔4(见图6C)。也就是说，当该熔融金属从该加压室2回流至该熔融金属 容置室1中，导致熔融金属的液面降低，从而使得该加压室2中熔融金属上 方的空间与该连通管8连通时，将该压力传感器19在这种情况下探测到的 压强值作为预设压强。压力传感器19还可探测其他任何压强，例如在加压 室2内熔融金属上方的空间与连通管8连通之前的压强。然后，控制减小通 过惰性气体供给孔10提供的惰性气体的压强。这样，进一步降低熔融金属 的液面以使熔融金属上方的空间与连通管连通，由此该惰性气体稳定地流入 连通管8，并且不会向连通管8中带入熔融金属。
当熔融金属的液面从连通管8与熔融金属上方的空间连通的高度开始下 降时，加压室2内的惰性气体流入连通管8中。然后，通过排气孔排出惰性 气体，使得加压室2中的熔融金属上方的空间的压强基本与大气压强相等。 接着，将由熔融金属固化而成的铸件从铸型7中取出。
即使在低压铸造装置110中，在分离铸型7的上砂箱和下砂箱后，从铸 型型腔中将由熔融金属固化而成的铸件取出。然后将上砂箱和下砂箱装配以 形成型腔。通过连通管8向该铸型型腔注满来自加压室2中的惰性气体。
在上述实施例中，来自加压室2的熔融金属通过连通管8被注入铸型7 的型腔中。但本发明并不局限于此。例如，在如图7所示的低压铸造装置111 中，导孔21与加压室22连通，用于将加压室22中的熔融金属引导入铸型7 的浇注口。在这种情况下，与压力传感器19作用相同的压力传感器39探测 当形成于该加压室22中的该熔融金属上方的空间与该导孔21连通时该加压 室22中的压强，以作为预设压强。
当通过对加压室2进行加压从而将熔融金属注入铸型7的型腔时，压力 传感器19和39同样可以作为用于控制加压室2中压强的压力传感器。
在上述实施例中，传感装置可以为液面传感器9或29，或者压力传感器 19或39。然而，也可以采用其他任何能够探测到加压室中熔融金属上方的空间与连通管或导孔的连通的传感装置。例如，通过探测加压室2、 22内的
重量或者分离的两点之间的电阻来探测上述连通是否实现。
权利要求
1、一种低压铸造装置，其中利用惰性气体对熔融金属加压，使得熔融金属通过一个垂设于铸型浇注口处的连通管或者一个一端与该浇注口相连的导孔被注入该铸型，该装置包括一熔融金属容置室；一通过一连通孔与该熔融金属容置室连通的加压室，其中该连通管的底部插入该加压室，或者该导孔的另一端与该加压室相连，并且其中该熔融金属的表面被惰性气体加压；一用于打开或关闭该连通孔的开关阀；一用于探测该加压室中熔融金属上方的空间与该连通管或该导孔的连通的传感装置；以及一用于将惰性气体注入该加压室上部的惰性气体提供装置。
2、 根据权利要求1所述的低压铸造装置，其中该传感装置是一用于探 测该加压室中的熔融金属的一液面高度的液面传感器，其中在该液面高度处 该加压室中熔融金属上方的空间与该连通管或该导孔连通。
3、 根据权利要求1所述的低压铸造装置，其中该传感装置是一用于探 测该加压室中的一预设压强的压力传感器，其中在该预设压强下该加压室中 熔融金属上方的空间与该连通管或该导孔连通。
4、 根据权利要求1-3中任一项所述的低压铸造装置，其中该连通管垂 设于该浇注口处，并且其中当该连通管的底部浸入该加压室的熔融金属中时，该连通管的底部 开口的一部分打开于该熔融金属的表面上方，其中该熔融金属是从该熔融金 属容置室被提供的。
5、 一种向权利要求2所述的低压铸造装置中的该连通管或该导孔中注 入惰性气体的方法，该方法包括如下步骤在该加压室中利用惰性气体对该熔融金属进行加压，使得该熔融金属通过该连通管或该导孔被注入该铸型；当被注入的熔融金属固化后，打开该连通孔；使位于该加压室中的该熔融金属回流到该熔融金属容置室内，以使该液 面传感器探测该加压室中该熔融金属的液面；使形成于该加压室中该熔融金属上方的空间与该连通管或该导孔连通；并且使该加压室中的惰性气体流入该连通管或该导孔。
6、 一种向权利要求2所述的低压铸造装置中的铸型型腔中注入惰性气 体的方法，该方法包括如下步骤在该加压室中利用惰性气体对该熔融金属进行加压，使得该熔融金属通 过该连通管或该导孔被注入该铸型；当被注入的熔融金属固化后，打开该连通孔；使位于该加压室中的该熔融金属回流到该熔融金属容置室内，以使该液 面传感器探测该加压室中该熔融金属的液面；使形成于该加压室中该熔融金属上方的空间与该连通管或该导孔连通； 形成该铸型的一铸型型腔；并且在该铸型型腔形成后，将惰性气体提供至该加压室中以使惰性气体注入 该铸型型腔中。
7、 一种向权利要求3所述的低压铸造装置中的该连通管或该导孔中注 入惰性气体的方法，该方法包括如下步骤在该加压室中利用惰性气体对该熔融金属进行加压，使得该熔融金属通 过该连通管或该导孔被注入该铸型；当被注入的熔融金属固化后，打开该连通孔；使该加压室中的熔融金属回流至该熔融金属容置室以降低该熔融金属 的液面，以使该压力传感器探测该加压室内的一预设压强；使形成于该加压室中该熔融金属上方的空间与该连通管或该导孔连通；并且使该加压室中的惰性气体注入该连通管或该导孔。
8、 一种向权利要求3所述的低压铸造装置的该铸型的一铸型型腔注入惰性气体的方法，该方法包括如下步骤在该加压室中利用惰性气体对该熔融金属进行加压，使得该熔融金属通过该连通管或该导孔被注入该铸型；当被注入的熔融金属固化后，打开该连通孔；使该加压室中的熔融金属回流至该熔融金属容置室以降低该熔融金属 的液面，以使该压力传感器探测该加压室内的一预设压强；使形成于该加压室中该熔融金属上方的空间与该连通管或该导孔连通； 形成该铸型的一铸型型腔；并且在该铸型型腔形成后，将惰性气体提供至该加压室中以使该惰性气体注 入该铸型型腔中。
9、 一种利用权利要求1-3中任一项所述的低压铸造装置生产铸件的方 法，该方法包括如下步骤由该惰性气体提供装置向该加压室提供惰性气体；通过该开关阀打开该连通？L，将该熔融金属容置室中的熔融金属注入该 加压室；在打开该连通孔的步骤之后，通过该开关阀关闭该连通孔，将由该惰性 气体提供装置提供的惰性气体注入至该加压室以对该熔融金属加压，使该加 压室中的熔融金属注入该铸型中；冷却被注入该铸型内的熔融金属；待被注入该铸型中的熔融金属冷却并固化后，打开该开关阀使该加压室 内的熔融金属回流到该熔融金属容置室；并且待该熔融金属从该加压室回流到该熔融金属容置室，并且使形成于该加 压室中熔融金属上方的空间与该连通管或该导孔连通之后，通过该开关阀关 闭该连通孔。
全文摘要
本发明提供一种低压铸造装置，在该装置中，形成于一加压室中熔融金属上方的空间与一连通管或一导孔连通，该连通管垂设于铸型的浇注口处，该导孔与该铸型浇注口相连，这样惰性气体便可被注入该连通管或该导孔的内部。该低压铸造装置(100)通过惰性气体对熔融金属的上表面加压，以通过垂设于铸型浇注口处的连通管(8)或者一端与铸型浇注口相连的一导孔将熔融金属注入一铸型(7)。该铸造装置包括一容置熔融金属的熔融金属容置室(1)；通过一连通孔(4)与熔融金属容置室连通的一加压室(2)，该连通管(8)的底部插入该加压室中，或者该导孔(21)的另一端与该加压室相连，该加压室利用惰性气体对该熔融金属加压；一用于打开或关闭该连通孔的开关阀(5)；用于探测该加压室中熔融金属上方的空间是否与该连通管内部或者该导孔内部连通的传感装置(15)；以及惰性气体提供装置(30)，其用于向该加压室的上部提供惰性气体。
文档编号B22D18/04GK101657282SQ20088001207
公开日2010年2月24日 申请日期2008年4月8日 优先权日2007年4月16日
发明者村田裕, 水野慎也 申请人:新东工业株式会社