制造徑向模組的方法
【專利說明】
[0001 ] 本發(fā)明的
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本主題發(fā)明總體涉及制造用于制造鑄造用的耐火模具的徑向模組(radialpattern assembly)的方法，并且更特別地涉及制造用于恪模鑄造(包括反重力恪模鑄造)用的耐火模具的徑向模組的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]熔模鑄造特別是反重力熔模鑄造使用待鑄造物件的模組，該模組由非永久性材料(fugitive material，易消失材料)或可去除材料形成。這些模組被耐火顆粒材料覆蓋，以形成耐火殼體。將非永久性材料從耐火殼體去除，并且使顆粒材料燃燒以形成熔模鑄造模具。這些耐火模具然后用于具有由模組限定的形狀的各種熔融金屬和合金的熔模鑄造。
[0004]通常已通過將待形成物件的一個(gè)或多個(gè)模型附接至中央鑄口(sprue)來形成在熔模鑄造特別是反重力熔模鑄造中使用的模組。每一個(gè)模型通常通過一個(gè)或多個(gè)閘道(gate)連接至中央鑄口，所述閘道用于在耐火模具中限定通路，以用于將通過由中央鑄口在模具中限定的通路提供的熔融金屬供給至由模型限定的各種模具腔體。作為制模工藝的一部分，通常以徑向延伸的方式手動(dòng)地將模型和閘道附接至中央鑄口。在模組由蠟形成的情況下，模型和閘道可通過蠟焊接來附接。盡管在多個(gè)方面看來這是且已經(jīng)是非常有效的工藝，然而可附接至中央鑄口的模型的數(shù)量以及因此可由特定模組制成的部件的數(shù)量通常受限于模型、閘道和鑄口的尺寸且特別地受限于鑄口直徑，這是因?yàn)槠湎薅丝筛浇拥哪Ｐ?閘道的數(shù)量以及可通過閘道供應(yīng)至模型的熔融材料的量。這樣，使用中央式鑄口的模組在它們帶來的鑄成率(casting yield)方面受限于所選擇的鑄口的特性且特別地受限于鑄口直徑及其長度。
[0005]由于從特定模組增加鑄成率通常是非常有利的，因此非常理想的是，開發(fā)改進(jìn)的模組、制造模組的方法、相關(guān)耐火模具以及制造耐火模具的方法，以提供改進(jìn)的鑄件和鑄造方法。
[0006]本發(fā)明的概要
[0007]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，公開了一種制造徑向模組的方法。該方法包括形成:中空鑄口，包括圍繞縱向軸向設(shè)置的鑄口壁，該鑄口壁具有厚度、長度和周界；模型，從鑄口壁向外設(shè)置；以及向外延伸的閘道，附接至鑄口壁的外表面和模型并在其間延伸，中空鑄口、模型和閘道每一者均由非永久性材料形成。
[0008]在另一示例性實(shí)施例中，公開了一種制造徑向模組的方法。該方法包括形成:多個(gè)模型段，每一個(gè)模型段均包括鑄口壁的一模型區(qū)段；模型，與鑄口壁的區(qū)段間隔開；以及閘道，附接至模型和鑄口壁的模型區(qū)段并在其間延伸，這多個(gè)模型段由非永久性材料形成。該方法還包括連接鑄口壁的模型區(qū)段以形成鑄口壁，其中，鑄口壁包括圍繞縱向軸線設(shè)置的中空鑄口，并且其中，模型與中空鑄口間隔開，并且閘道在中空鑄口與模型之間延伸。
[0009]從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。
[0010]附圖的簡(jiǎn)要說明
[0011]在以下對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述中，其他特征、優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)將僅以實(shí)例的方式出現(xiàn)，詳細(xì)描述參照附圖，附圖中:
[0012]圖1為如在本文中公開的徑向模組的實(shí)施例的立體圖；
[0013]圖2A-圖2H為用于如在本文中公開的徑向模組的中空鑄口和鑄口壁的各種實(shí)施例的代表性橫向截面圖；
[0014]圖3A、圖3B和圖3C為用于如在本文中公開的徑向模組的中空鑄口和鑄口壁的各種實(shí)施例的代表性軸向延伸截面圖；
[0015]圖4A和圖4B為用于如在本文中公開的徑向模組的中空鑄口和鑄口壁的各種實(shí)施例的代表性前視圖，其中，鑄口壁高度沿著周界變化；
[0016]圖5A和圖5B為用于如在本文中公開的徑向模組的中空鑄口和鑄口壁的各種實(shí)施例的外周界的代表性平板投影，該鑄口壁具有穿過其中的開口 ；
[0017]圖6A為如在本文中公開的具有穿過其中的開口的徑向模組的實(shí)施例的立體圖；
[0018]圖6B為從如在本文中公開的具有軸向延伸鑄口壁部分的圖6A的徑向模組移除的軸向延伸區(qū)段的立體圖；
[0019]圖7為用于如在本文中公開的具有凹口的徑向模組的中空鑄口和鑄口壁的實(shí)施例的代表性軸向延伸截面圖，所述凹口的厚度沿著高度以及關(guān)于內(nèi)周界和外周界變化；
[0020]圖8為用于如在本文中公開的具有突起的徑向模組的中空鑄口和鑄口壁的實(shí)施例的代表性軸向延伸截面圖，所述突起的厚度沿著高度以及關(guān)于內(nèi)周界和外周界變化；
[0021]圖9為圖1的徑向模組的中空鑄口和鑄口壁以及流槽(runner)的代表性軸向延伸截面立體圖；
[0022]圖10為如在本文中公開的軸向延伸模型段和流槽的實(shí)施例的代表性截面立體圖；
[0023]圖11為如在本文中公開的軸向延伸模型段和流槽的另一實(shí)施例的代表性截面立體圖；
[0024]圖12為如在本文中公開的徑向模組的中空鑄口和鑄口壁以及流槽的頂視圖；
[0025]圖13為包括多個(gè)周向延伸的模型段的徑向模組的代表性截面圖；
[0026]圖14為示出了如在本文中公開的制造徑向模組的方法的實(shí)施例的流程圖；
[0027]圖15為示出了如在本文中公開的制造徑向模組的方法的第二實(shí)施例的流程圖；
[0028]圖16為如在本文中公開的耐火模具的示例性實(shí)施例；
[0029]圖17為示出了制造耐火模具的方法的實(shí)施例的流程圖；并且
[0030]圖18為示出了制造耐火模具的方法的第二實(shí)施例的流程圖。
[0031]實(shí)施方式的說明
[0032]以下的描述實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的并且并非旨在限制本公開以及其應(yīng)用或用途。應(yīng)當(dāng)理解的是，貫穿所有附圖，對(duì)應(yīng)的參考標(biāo)號(hào)指代相似或?qū)?yīng)的部件或特征。
[0033]參照附圖且更具體地參照?qǐng)D1和圖2，公開了一種徑向模組10。徑向模組10包括中空鑄口 12，該中空鑄口包括圍繞縱向軸線16設(shè)置的鑄口壁14。鑄口壁14具有厚度18、長度或高度20、外周界22和內(nèi)周界24。徑向模組10還包括從鑄口壁14徑向向外設(shè)置的模型26、以及附接至鑄口壁14和模型26并在其間延伸的徑向向外延伸的閘道28。中空鑄口 12、鑄口壁14、模型26和閘道28每一者均由非永久性材料58形成，該材料還可被描述為非永久性、消耗性或可去除材料，如在本文中描述的。如在圖1中所示，徑向模組10可包括多個(gè)模型26和多個(gè)閘道28，所述閘道附接至鑄口壁14和模型26并在其間延伸。如在本文中使用的，術(shù)語“徑向的”和“徑向地”旨在當(dāng)使用它們來描述元件時(shí)以非常寬泛的方式來理解，并且包括但不限于由這些術(shù)語修飾的圍繞中央點(diǎn)或軸線沿著半徑的元件的位置或延伸。這些術(shù)語更寬泛地包括特定元件相對(duì)于其他元件而言的向外或向內(nèi)的位置或延伸。例如，如果鑄口壁14具有諸如矩形周界形狀的非柱形形狀，則并非所有的圍繞周界要么向外要么向內(nèi)與鑄口壁14正交地附接的閘道(以及相關(guān)模型)均將從共用點(diǎn)或縱向軸線沿著半徑延伸，但是所有的閘道可被稱為從鑄口壁向外擴(kuò)散；并且如在本文中使用的術(shù)語“徑向的”和“徑向地”旨在還寬泛地包括本文中描述的閘道28、34，模型26、32，流槽62和其他元件從鑄口壁14的向外或向內(nèi)延伸，而無論它們以何種方式定位或延伸。在另一實(shí)例中，向外延伸的閘道28或向內(nèi)延伸的閘道34可沿著閘道軸線延伸，而該軸線不必為圍繞中央點(diǎn)或軸線的半徑，而是它可以并非直線的方式彎曲或延伸。
[0034]徑向模組10和中空鑄口 12是相對(duì)于具有實(shí)心中央鑄口的現(xiàn)有技術(shù)組件的改進(jìn)，這是因?yàn)橹锌砧T口 12實(shí)現(xiàn)了鑄口壁14的外表面的表面面積的增加，并且實(shí)現(xiàn)了更多的閘道和模型與鑄口的附接，而無需增加用于填充鑄口所需的材料的量，如在增大實(shí)心鑄口的直徑時(shí)出現(xiàn)的情況。徑向模組10和中空鑄口 12可用于有利地增加可附接至鑄口的模型的數(shù)量并且增加由此帶來的鑄成率。徑向模組10的另一優(yōu)點(diǎn)在于，中空鑄口 12和鑄口壁14還可選擇為包括預(yù)定的厚度18、長度20、外周界22和內(nèi)周界24 (這為模具提供了實(shí)現(xiàn)附接至鑄口壁14的模型26和閘道28的供給的鑄口腔體)，包括由徑向模組10提供的增加的模型密度，以及當(dāng)模具被鑄成并且模型中的模型腔體已被填充之后熔融材料從鑄口腔體的大致全部回流，如在本文中描述的。徑向模組10的另一優(yōu)點(diǎn)在于，中空鑄口 12的使用還實(shí)現(xiàn)了從鑄口壁14徑向向內(nèi)布置第二模型32和第二閘道34。作為另一優(yōu)點(diǎn)，鑄口壁14可結(jié)合有可用于加強(qiáng)熔融金屬在模具腔體內(nèi)的金屬動(dòng)力學(xué)流動(dòng)且特別地用于確保模型腔體的填充的各種預(yù)定特征，如在本文中描述的。這樣，徑向模組10和中空鑄口 12可用于進(jìn)一步增加可附接至鑄口的模型26的數(shù)量，并且進(jìn)一步增加由此鑄造的部件的鑄成率。
[0035]如在圖2A-圖2H和圖3A-圖3C中所示，在示例性實(shí)施例中，中空鑄口 12和鑄口壁14可包括具有適合于附接閘道28和模型26的表面的任何合適的中空本體，并且具有任何合適的中空形狀，包括各種彎曲或多面形狀(包括平坦表面)或者它們的組合。在各種實(shí)施例中，這可包括多種柱形形狀(圖2A)，特別是直柱形狀，包括各種圓形(圖2A)、橢圓形(2B)、弓形(由橫斷弧或彎曲的組合限定，圖2C和圖2H)、倒圓的矩形(圖2G)、矩形(圖2E)、三角形(圖2D)和其他多面柱形形狀，或者矩形或不規(guī)則彎曲柱形形狀等，如在圖2C和圖2H中使用大致與縱向軸線正交的代表性周向截面圖所示出的。這些代表性形式僅僅是示例性的，多種其他多面和彎曲周向截面形式及其組合是可行的。中空鑄口 12可由鑄口壁14限定，該鑄口壁是完全閉合的，使得其完全封閉縱向軸線16，如在圖2A-圖2G中所示出的，或者可為大致閉合的，使得其大致封閉縱向軸線16，如在圖2H的實(shí)例中所示出的。中空鑄口 12和鑄口壁14具有預(yù)定的厚度18、長度20以及外周界22和內(nèi)周界24，它們相對(duì)于或相較于彼此可為恒定的或可變的。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，如在例如圖2A-圖2G中所示出的，厚度18、長度20以及外周界22和內(nèi)周界24相對(duì)于彼此是大致恒定的。在其他實(shí)施例中，厚度18可為恒定的(圖2A-圖2G，圖3A)，或者以如由圖2A-圖2H和圖3A-圖3C的實(shí)例示出的方式沿著長度20(圖3B和圖3C)或周界22(圖2C)或這兩者變化?？赏ㄟ^朝向鑄口壁14的上端44向上增大厚度(圖3C)或者通過向上減小厚度(圖3B)而使得厚度18沿著長度改變。類似地，在其他實(shí)施例中，長度20可圍繞周界22變化，如在圖4A (步進(jìn)式的)和圖4B(連續(xù)的)中所示出的。所示出的變化僅僅是示例性的；中空鑄口 12的形狀和形式(包括厚度18、長度20、外周界22和內(nèi)周界24)的多種其他變化是可行的。
[0036]在一個(gè)實(shí)施例中，鑄口壁14可為連續(xù)的壁，使得壁為完全圍繞中空鑄口 12的縱向軸線16的完全閉合形式，如在例如圖1中示出的。可替換地，在其他實(shí)施例中，鑄口壁14可為包括一個(gè)或多個(gè)開口 36的大致閉合形式，所述開口從外表面38穿過鑄口壁14延伸至內(nèi)表面40，如在例如圖2H、圖5A和圖5B中示出的。開口 36可從鑄口壁14的下端42或上端44中的一者或兩者向內(nèi)延伸(圖5A)，或者可在下端42與上端44之間整體位于鑄口壁14內(nèi)(圖5B)。作為另一可替換實(shí)施例，鑄口壁14可具有穿過整個(gè)長度20從下端42延伸至上端44的開口 36(圖2H和圖6A)，使得鑄口壁14并非圍繞外周界22和內(nèi)周界24的閉合形式。無論鑄口壁14是完全閉合的形式還是包括一個(gè)或多個(gè)開口 36，鑄口壁14均可包括從外表面38或內(nèi)表面40或者該兩個(gè)表面向