旋转式重力铸造的注射模具及使用该模具的重力铸造方法
【专利摘要】本申请提供了一种用于旋转式重力铸造的注射模具及使用该模具的重力铸造方法。该注射模具包括选择性地耦接至冲模的熔融金属供给腔。该熔化金属供给腔被构造成在伴随旋转的重力铸造过程中将纯净的熔融金属供给到冲模内，同时收集包含在熔融金属内的杂质并防止杂质进入到冲模内。
【专利说明】
旋转式重力铸造的注射模具及使用该模具的重力铸造方法
技术领域
[0001]本发明通常涉及一种用于旋转式重力铸造的注射模具以及使用该注射模具的重力铸造方法，更具体地，本发明涉及一种用于旋转式重力铸造的注射模具以及一种使用所述注射模具的重力铸造方法，所述注射模具在伴随旋转的重力铸造过程中防止杂质进入模具。
【背景技术】
[0002]通常，重力铸造是通过使用重力将熔融材料浇注到模具内来制造铸件的铸造过程，所述熔融材料诸如为有色合金(包括铝(Al)、镁(Mg)、铜(Cu)等)、铸铁或钢，所述铸件诸如为活塞、套筒、曲轴箱、气缸盖等。目前，当使用该重力铸造来制造柴油机的气缸盖时，使用冒口来存储用于补偿铸件收缩的熔融金属，从而提供一种高质量的产品。
[0003]特别地，冒口为铸件提供最后凝固部分以允许将铸件缺陷和杂质收集在其中，以及提供铸件均匀地单向凝固所需的潜热。可用产品重量与所注射的熔融金属总量之间的比值表示熔融金属回收率，因此已积极地进行在减少冒口的尺寸和数目的同时提高铸件质量方面的技术的研究和开发。
[0004]然而，在传统气缸盖的制造过程中，如图1所示，冒口占据所注射的熔融金属的总体积的约50%，从而导致回收率仅为50%。此外，使用矩形注射模具会将熔融金属连同杂质一起引入到模具内，降低了铸件的质量。
[0005]以上仅仅旨在帮助理解本发明的背景，并不旨在表示本发明将落入本领域技术人员已知的相关技术的范围。
【发明内容】
[0006]因此，本发明提供了一种用于旋转式重力铸造的注射模具以及一种使用所述注射模具的重力铸造方法，所述注射模具防止杂质进入模具中，从而在减少冒口内熔融金属量以降低材料成本的同时提高产品的质量。
[0007]根据一个方面，本发明提供了一种用于旋转式重力铸造的注射模具，所述注射模具可包括:熔融金属供给腔，所述熔融金属供给腔选择性地耦合至冲模，并且所述熔融金属供给腔被构造成在伴随旋转的重力铸造过程中将纯净的熔融金属提供到所述冲模内，同时收集熔融金属中所包含的杂质，并防止杂质进入到所述冲模内。
[0008]所述注射模具可进一步包括熔融金属储存腔，所述熔融金属储存腔与所述熔融金属供给腔连通；壳体，所述壳体中限定有内部空间；以及分隔壁，所述分隔壁将所述内部空间划分为所述熔融金属储存腔和所述熔融金属供给腔。所述分隔壁的上侧耦接至所述壳体的上部的内表面，所述分隔壁的下侧与所述壳体的下部的内表面间隔一特定距离。
[0009]所述熔融金属储存腔可具有立方体形状，所述熔融金属供给腔可具有半梯形截面。所述壳体的内表面可涂敷有陶瓷。所述分隔壁的下侧与所述壳体的下部的内表面之间的特定距离的范围可在约20毫米和50毫米之间，并且所述分隔壁可定位在对应于距所述壳体的一侧的纵向长度的1/2至3/4的位置处。熔融金属供给腔可具有内角(即，位于斜面和基准平面之间之间的角)，该内角的范围在约50度和80度之间。
[0010]在另一方面，本发明提供了一种使用用于旋转式重力铸造的注射模具的重力铸造方法。所述方法可包括:放置冲模，使得所述冲模的注射口面向地面(如，向下)；将熔融金属供给到具有熔融金属供给腔的注射模具内，所述熔融金属供给腔被构造成将纯净的熔融金属供给到冲模内，同时收集熔融金属内所包含的杂质并防止杂质进入到所述冲模内；移动所述注射模具以与所述冲模压配合在一起；以及旋转压配合在一起的所述注射模具和所述模具。
[0011]所述注射模具可包括:壳体，所述壳体中限定有内部空间；分隔壁，所述分隔壁将所述内部空间划分为熔融金属储存腔和熔融金属供给腔。所述分隔壁的上侧耦接至所述壳体的上部的内表面，所述分隔壁的下侧与所述壳体的下部的内表面间隔一特定间隔。此外，所述熔融金属储存腔具有立方体形状，所述熔融金属供给腔具有半梯形截面。
[0012]所述分隔壁的下侧和所述壳体的下部的内表面之间的特定距离的范围可在约20毫米和50毫米之间，其中，所述分隔壁可定位在对应于距所述壳体的一个侧面的纵向长度的1/2到3/4的位置处，并且其中，所述熔融金属供给腔可具有内角，所述内角的范围在约50度和80度之间。
[0013]根据本发明的技术结构，用于旋转式重力铸造的注射模具可防止杂质进入所述模具中以提高产品质量，同时减少冒口内的熔融金属量以降低材料成本。
【附图说明】
[0014]结合以下附图，从以下详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和优点，其中:
[0015]图1是根据相关技术的具有冒口的气缸盖的示例性视图；
[0016]图2是根据本发明示例性实施例的用于旋转式重力铸造的注射模具的示例性视图；
[0017]图3是根据本发明示例性实施例的示出了使用注射模具进行重力铸造的阶段的示例性视图；以及
[0018]图4是根据本发明示例性实施例的具有冒口的气缸盖的示例性视图。
【具体实施方式】
[0019]本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且并不旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式“一个(a，an)”和“该(the) ”旨在也包括复数形式。将进一步需要理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“由……组成”，意指所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征，整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或增加。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任一和所有组合。
[0020]除非特别地说明或从上下文中显而易见的，否则本文所使用的术语“约”理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准差内。“约”可理解为在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01% 内。除非从上下文中很明显的，否则本文所提供的所有数值可通过术语“约”修改。
[0021]以下，将参考附图详细地描述本发明的示例性实施例。
[0022]如图2和3所示，用于旋转式重力铸造的注射模具可包括熔融金属供给腔C2，所述熔融金属供给腔选择性地耦接至冲模M，并且所述熔融金属供给腔被构造成在伴随旋转的重力铸造过程中将纯净的熔融金属提供到冲模M内，同时收集熔融金属中包含的杂质并防止杂质进入冲模M中。熔融金属供给腔C2具有这样的空间，在伴随旋转的重力铸造过程中熔融金属中包含的杂质可收集在所述空间中，并且所述空间可被构造成收集由于在熔融金属供给腔C2的旋转时发生的离心力而掉落在熔融金属内，然后当熔融金属完全地供给到冲模M内时漂浮在熔融金属上的杂质。
[0023]注射模具可进一步包括与熔融金属供给腔C2连通的熔融金属储存腔Cl。熔融金属储存腔Cl和熔融金属供给腔C2可整体地形成为壳体10，该壳体中限定有内部空间。该内部空间可由分隔壁20划分为两个子空间，这两个子空间分别形成熔融金属储存腔Cl和熔融金属供给腔C2。此外，分隔壁20的上侧可耦接至壳体10的上部的内表面，分隔壁20的下侧可与壳体的下部的内表面间隔一特定距离。
[0024]熔融金属储存腔Cl可具有立方体形状，熔融金属供给腔C2可具有半梯形截面。分隔壁20的下侧与壳体10的下部的内表面之间的特定距离的范围可在约20毫米和50毫米之间，并且分隔壁20可被定位在对应于距壳体10 —侧的纵向长度的1/2到3/4的位置处。熔融金属供给腔C2可具有约50度和80度之间的内角。当分隔壁20安装在距壳体10一侧的纵向长度的1/2之前的位置处时，熔融金属产生漩涡，导致次品。另外，当分隔壁20安装在距壳体10—侧的纵向长度的3/4之后的位置处时，壳体的内部空间的一个子空间减少。因此，分隔壁20可被安装在如上所述限定的位置处。
[0025]分隔壁20的下侧与壳体10的下部的内表面之间的特定距离的范围可以在约20毫米和50毫米之间。当特定距离为20毫米或更小时，熔融金属的流动性恶化，而当该指定距离大于50毫米时，又达不到杂质去除的效果(如，杂质没有充分地移除)。此外，当熔融金属供给腔C2的内角小于50度时，熔融金属的注射角太小(如，不足)，从而降低了熔融金属的流动性，以及当该角大于80度时，降低了收集杂质的效果。同时，壳体10的内表面可涂敷有陶瓷以在旋转式重力铸造过程中保持被注射到壳体内的熔融金属的温度。
[0026]此外，本发明提供了一种使用用于旋转式重力铸造的注射模具的重力铸造方法。将参考图3描述该重力铸造方法。如图3所示，该重力铸造方法可包括:放置冲模M以使得该冲模的注射口面向地面；将熔融金属供给到具有熔融金属供给腔C2的注射模具内，该熔融金属供给腔被构造成将纯净的熔融金属供给到冲模M内，同时收集熔融金属内包含的杂质并防止杂质进入到冲模M内；移动注射模具以与冲模M压配合在一起；以及旋转压配合在一起的注射模具和冲模M0
[0027]更具体地，在熔融金属注射到与冲模M脱离的注射模具内后，注射模具可朝冲模M移动并耦接至冲模M，该冲模的注射口被设置为面对地面。在注射模具和冲模可使用竖直致动的驱动单元30气密地密封的同时，耦接在一起的注射模具和该冲模可旋转约90度，以允许熔融金属的一部分保留在冲模M内以及其余熔融金属保留在注射模具内。
[0028]特别地，在旋转时，包含在熔融金属内的杂质由于离心力落入到熔融金属内，在这种状态下，当注射模具和冲模M旋转约120度时，杂质由于比重差可漂浮在熔融金属上。因此，当熔融金属完全地注射到冲模M内时，杂质可保留在位于冲模M外侧的注射模具内。换句话说，当注射模具和冲模M旋转约90度时，梯形注射模具可作为捕获空间操作以将杂质捕获在其中，而当注射模具和冲模M旋转约180度时，杂质由于比重差可漂浮在熔融金属上，以防止注射模具和冲模M被引入到冲模M内。
[0029]如图4所示，根据用于旋转式重力铸造的注射模具以及使用该注射模具的重力铸造方法，当重力铸造气缸盖时，可减少在冒口内的熔融金属量以及冒口的数量和尺寸，从而获得约75%的熔融金属回收率，并防止杂质进入冲模M，从而提高产品的质量。
[0030]尽管已经描述了本发明的示例性实施例以用于说明目的，但本领域技术人员将会意识到，在不背离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。
【主权项】
1.一种用于旋转式重力铸造的注射模具，包括: 熔融金属供给腔，所述熔融金属供给腔选择性地耦接至冲模并且所述熔融金属供给腔被构造成在伴随旋转的重力铸造过程中将纯净的熔融金属提供到所述冲模内，同时收集包含在熔融金属内的杂质并防止杂质进入到所述冲模内。2.根据权利要求1所述的注射模具，进一步包括: 熔融金属储存腔，所述熔融金属储存腔与所述熔融金属供给腔连通。3.根据权利要求2所述的注射模具，其中，所述注射模具包括: 壳体，所述壳体中限定有内部空间；以及 分隔壁，所述分隔壁将所述内部空间划分为所述熔融金属储存腔和所述熔融金属供给腔； 其中，所述分隔壁的上侧耦接至所述壳体的上部的内表面，并且 其中，所述分隔壁的下侧与所述壳体的下部的内表面间隔一特定距离。4.根据权利要求3所述的注射模具，其中，所述熔融金属储存腔具有立方体形状，并且所述熔融金属供给腔具有半梯形截面。5.根据权利要求4所述的注射模具，其中，所述壳体的内表面涂敷有陶瓷。6.根据权利要求4所述的注射模具，其中，所述分隔壁的下侧与所述壳体的下部的内表面之间的特定距离的范围在约20毫米和50毫米之间，并且所述分隔壁定位在对应于距所述壳体的一个侧面的纵向长度的1/2到3/4的位置处。7.根据权利要求4所述的注射模具，其中，所述熔融金属供给腔具有位于斜面和基准平面之间的范围在约50度和80度之间的内角。8.—种使用用于旋转式重力铸造的注射模具的重力铸造方法，所述重力铸造方法包括: 放置冲模，使得所述冲模的注射口面向下； 将熔融金属供给到具有熔融金属供给腔的所述注射模具内，所述熔融金属供给腔被构造成用于将纯净的熔融金属供给到冲模内，同时收集熔融金属内包含的杂质且防止杂质进入到所述冲模内； 移动所述注射模具以与所述冲模压配合在一起；以及 旋转压配合在一起的注射模具和所述冲模。9.根据权利要求8所述的重力铸造方法，其中，所述注射模具包括: 壳体，所述壳体中限定有内部空间；以及 分隔壁，所述分隔壁将所述内部空间划分为熔融金属储存腔和所述熔融金属供给腔， 其中，所述分隔壁的上侧耦接至所述壳体的上部的内表面， 其中，所述分隔壁的下侧与所述壳体的下部的内表面间隔一特定间隔，并且 其中，所述熔融金属储存腔具有立方体形状，并且所述熔融金属供给腔具有半梯形截面。10.根据权利要求9所述的重力铸造方法，其中，所述分隔壁的下侧与所述壳体的下部的内表面之间的特定距离的范围在约20毫米和50毫米之间， 其中，所述分隔壁定位在对应于距所述壳体的一个侧面的纵向长度的1/2到3/4的位置处，并且 其中，所述熔融金属供给腔具有位于斜面和基准平面之间的范围在约50度和80度之间的内角。
【文档编号】B22D17/22GK105983678SQ201510087461
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月25日
【发明人】河锡
【申请人】现代自动车株式会社