專利名稱：鑄件的熱處理和除砂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金鑄造工藝，更確切地是涉及用于從鑄件中除去砂芯和對(duì)該鑄件進(jìn)行熱處理的方法和裝置。
現(xiàn)有技術(shù)的描述成型金屬鑄件的傳統(tǒng)鑄造工藝?yán)缡褂脤⑺梃T件(例如汽缸頭)的外部特征成型在內(nèi)表面上的鑄鐵砂箱型鑄型或砂型(通常稱為模具)。一個(gè)包括砂和合適粘結(jié)材料并限定出鑄件內(nèi)部特征的砂芯設(shè)置在模具中。砂芯通常用于在金屬鑄件內(nèi)部制出輪廓和內(nèi)部特征，在鑄造過(guò)程結(jié)束后必須要從鑄件中除去并回收芯砂材料。根據(jù)應(yīng)用，砂芯和/或砂型如果使用粘結(jié)劑的話可以包括酚醛樹(shù)脂粘合劑、酚醛聚氨酯“冷箱”粘合劑或者其它適合的有機(jī)粘結(jié)材料。隨后在模具中填滿熔融金屬合金。當(dāng)合金固化時(shí)，鑄件通常會(huì)從模具中取出并送到熱處理爐中進(jìn)行熱處理、從砂芯中回收型砂并且時(shí)效。熱處理和時(shí)效是改善金屬合金的工藝以便使其具有適于各種不同應(yīng)用場(chǎng)合的物理特性。
根據(jù)一些現(xiàn)有技術(shù)，一旦形成鑄件，為了對(duì)金屬鑄件進(jìn)行熱處理并且從砂芯中充分回收純砂通常需要進(jìn)行幾個(gè)明顯不同的步驟。第一步驟是從鑄件中分離出砂芯部分。通常利用一個(gè)或組合方式從鑄件中分離出砂芯。例如，可以從鑄件中鑿出型砂或者可以物理振動(dòng)或震動(dòng)鑄件以便破碎潰散，從而取出型砂。一旦從鑄件中取出型砂，通常會(huì)在隨后的步驟中對(duì)鑄件熱處理以及時(shí)效。如果希望強(qiáng)化或硬化鑄件，通常對(duì)鑄件熱處理。另外一個(gè)步驟包括凈化從鑄件中分離出的型砂。通常利用一個(gè)或組合方式進(jìn)行上述凈化操作。這些可以包括燃燒包涂在砂上的粘合劑、研磨該型砂以及使型砂部分通過(guò)網(wǎng)篩。因此，可將型砂部分再進(jìn)行回收步驟，直至回收到充分凈化的型砂。
因此，工業(yè)上需要改善熱處理鑄件以及從中回收砂芯材料的方法，因此長(zhǎng)期以來(lái)要求獲得能更有效地進(jìn)行熱處理、除去砂芯以及從砂芯中回收充分凈化的砂的有效方法以及相關(guān)裝置。
發(fā)明概述簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明包括一種用于熱處理鑄件(例如使用在冶金工廠)和在鑄造過(guò)程中除下砂芯的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明具有多個(gè)利用高壓流體介質(zhì)有效除下和回收砂芯型砂，以及在模具內(nèi)對(duì)鑄件熱處理的實(shí)施例。
在本發(fā)明的一個(gè)用于除下型砂和熱處理鑄件的實(shí)施例中，熔融金屬被澆注進(jìn)模具中，該模具通常要經(jīng)過(guò)預(yù)熱以便能將金屬溫度保持在接近形成鑄件時(shí)的熱處理溫度。隨后從模具中取出鑄件，并將每個(gè)鑄件放置在一個(gè)具有已知x、y、z軸和坐標(biāo)的鞍狀物上的預(yù)定位置內(nèi)。每個(gè)鞍狀物通常被構(gòu)成可在一個(gè)具有X、Y、Z軸和坐標(biāo)的固定方位或位置內(nèi)接納一個(gè)鑄件，并且鑄件設(shè)置在一個(gè)已知標(biāo)定位置處，這樣利用砂芯形成的鑄件的芯孔就定位或?qū)R在所述已知標(biāo)定位置處。上述鞍狀物還能包括定位件，引導(dǎo)并幫助鑄件維持在所需已知標(biāo)定位置處。
每個(gè)鞍狀物帶著定位在其內(nèi)部的一個(gè)鑄件穿過(guò)一個(gè)熱處理臺(tái)的熱處理爐或熱處理室，進(jìn)行熱處理和除砂并可能回收砂芯。在經(jīng)過(guò)熱處理臺(tái)熱處理時(shí)，一系列具有x、y、z坐標(biāo)被固定或定位成與上述鑄件位置對(duì)齊的噴嘴將高壓熱流體介質(zhì)流，例如空氣、水或者導(dǎo)熱油等引導(dǎo)到鑄件上以及內(nèi)部。該流體易于和有助于在熱處理時(shí)破碎砂芯后從鑄件內(nèi)腔體中移走和促進(jìn)除去砂芯型砂。通常，噴嘴被布置在順序穿過(guò)熱處理室定位的噴嘴臺(tái)上，每個(gè)噴嘴臺(tái)上的噴嘴被設(shè)置在相對(duì)鑄件芯孔的已知位置的預(yù)定方位，每個(gè)噴嘴組合能通過(guò)一個(gè)控制系統(tǒng)或控制臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，鑄件能被保留在其模具內(nèi)進(jìn)行“模內(nèi)熱處理”。這些模具通常在倒入熔融鑄件金屬之前要進(jìn)行預(yù)熱以將其保持在接近鑄件的熱處理溫度，以便在鑄件部分固化的同時(shí)在模具內(nèi)對(duì)鑄件進(jìn)行部分熱處理。然后，模具連通其內(nèi)的鑄件通常被放置或定位在標(biāo)定方位，或者是已知x、y、z坐標(biāo)的位置處，以便對(duì)其內(nèi)的鑄件進(jìn)行熱處理以及去除砂芯。
為了進(jìn)行熱處理以及除去并回收鑄件的砂芯，模具和鑄件通常要經(jīng)過(guò)熱處理臺(tái)的熱處理爐。該熱處理臺(tái)還包括若干噴嘴臺(tái)，每個(gè)噴嘴臺(tái)具有一系列以預(yù)定方式對(duì)應(yīng)于模具和鑄件已知位置進(jìn)行定位和設(shè)置的噴嘴，以方便對(duì)其使用設(shè)計(jì)高壓流體。噴嘴臺(tái)同樣也包括可由自動(dòng)機(jī)器操作并可沿模具周圍的一條預(yù)定路徑進(jìn)入各種應(yīng)用位置的噴嘴，其中這些應(yīng)用位置與模具進(jìn)口或開(kāi)口的位置或方位相對(duì)應(yīng)，方便進(jìn)入鑄件以便從中去除砂芯。可替代的是，熱處理臺(tái)同樣能包括例如電感或輻射能源等替代性熱源或者氧氣室，用于為模具或鑄型整體提供能源以便升溫對(duì)其內(nèi)的鑄件進(jìn)行熱處理。隨后，從模具中取出鑄件，并使該鑄件通過(guò)后續(xù)的型芯去除臺(tái)或者經(jīng)過(guò)后續(xù)的型芯去除步驟，以便進(jìn)一步從鑄件中去除并可能地回收砂芯。
在另一個(gè)實(shí)施例中，模具被預(yù)熱到一個(gè)預(yù)定溫度。隨后，在將熔融金屬倒入模具中時(shí)，持續(xù)對(duì)模具進(jìn)行加熱，以便在鑄件固化的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行熱處理而未從模具中除去鑄件。該模具隨后能被傳送淬火臺(tái)，以便對(duì)鑄件淬火以及從中去除砂芯。在該實(shí)施例中，模具通常保持在一個(gè)位于澆注臺(tái)處或者其附近的已知的固定位置或方位。應(yīng)用從一系列布置在模具周圍并且通常與模具進(jìn)口相對(duì)齊的噴嘴中噴射出的熱流對(duì)模具加熱。隨后上述噴嘴進(jìn)一步圍繞模具在一系列根據(jù)模具位置或方位所設(shè)定的噴嘴位置之間運(yùn)動(dòng)，以便加熱模具對(duì)其內(nèi)的鑄件進(jìn)行熱處理。
通過(guò)閱讀理解本說(shuō)明書并結(jié)合附圖可以更清楚地了解本發(fā)明的各種目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的示意圖2為示出將熔融金屬引入模具的側(cè)視圖；圖3為示出鞍形物內(nèi)鑄件位置的透視圖；圖4為示出用于進(jìn)行模具內(nèi)熱處理以及去除砂型的本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖；圖5A-5B為示出空氣噴嘴圍繞模具運(yùn)動(dòng)到各種應(yīng)用位置進(jìn)行模具內(nèi)熱處理的側(cè)視圖；圖6示意性地示出對(duì)鑄件進(jìn)行模具內(nèi)熱處理的熱處理室的另一個(gè)最佳實(shí)施例的描述現(xiàn)在詳細(xì)描述視圖，其中在所有視圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件。圖1大致示出冶金鑄造工藝10。因?yàn)殍T造工藝屬于現(xiàn)有技術(shù)，所以在此僅僅簡(jiǎn)要描述傳統(tǒng)的鑄造工藝，以便參考。
如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)傾倒臺(tái)或鑄造臺(tái)12將熔融金屬或金屬合金M傾倒進(jìn)模具11中，以便形成一個(gè)如汽缸頭或汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的鑄件13。通常，型芯被接納或放置成可在每個(gè)模具中的鑄件內(nèi)部形成中空腔和/或鑄件細(xì)部或型芯座(core print)。每個(gè)模具11通常為砂箱型模具并能由一種鑄鐵等金屬或者其它現(xiàn)有技術(shù)中的材料制成，可具有蛤殼形狀設(shè)計(jì)以方便從中打開(kāi)以及取出鑄件。該模具也可以是由混合有例如酚醛樹(shù)脂或其它現(xiàn)有的合適有機(jī)粘結(jié)劑等粘結(jié)劑的型砂材料所制成的濕砂型模具。相似地，鑄件芯通常包括砂芯，其由一種砂材料和例如酚醛樹(shù)脂、酚醛聚氨酯“冷箱”粘結(jié)劑等合適粘結(jié)劑或者其它合適的現(xiàn)有有機(jī)粘結(jié)劑材料所形成。
如圖3所示，每個(gè)模具11通常包括一系列側(cè)壁14、一個(gè)頂壁或上壁16、和一個(gè)底壁或底部17，由此限定出一個(gè)接納熔融金屬M(fèi)的內(nèi)腔18。該內(nèi)腔18通常形成有用于形成模具內(nèi)鑄件13內(nèi)部特征的凹凸圖案，以便限定出最終鑄件的形狀或輪廓。澆口19通常形成在上壁或頂部16上并與內(nèi)腔18連通，以便如圖1和圖2所示傾倒熔融金屬M(fèi)或?qū)⒃撊廴诮饘僖肽＞?。最終的鑄件具有模具內(nèi)腔的特征，另外砂芯開(kāi)口或進(jìn)口21也成型在砂芯在模具內(nèi)的定位位置處。
同樣也經(jīng)常在傾倒臺(tái)12附近設(shè)置一個(gè)加熱元件，例如熱風(fēng)鼓吹機(jī)或其它合適的氣體或電爐加熱機(jī)構(gòu)22，以便預(yù)熱模具11?？晒┨娲氖牵撃＞吣茉O(shè)有加熱模具的熱源或元件。例如，模具能在鑄件附近包括用于接納加熱模具的例如熱油等加熱介質(zhì)的腔室。通常，根據(jù)形成鑄件的金屬或合金，將模具被預(yù)熱到一個(gè)所需溫度。例如，對(duì)于鋁，模具需要被預(yù)熱到約400-600攝氏度的范圍內(nèi)。預(yù)熱各種金屬合金所需的各種預(yù)熱溫度為本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉，并能包括400-600攝氏度上下的較大溫度范圍。預(yù)熱模具有助于將鑄件金屬保持在熱處理溫度處或在該溫度附近，以便在傾倒熔融金屬以及熔融金屬在模具內(nèi)固化時(shí)而使熱損失最小化，隨后將模具傳送至后續(xù)處理臺(tái)，對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理。
如圖1所示，一旦熔融金屬或金屬合金已經(jīng)倒入模具并且已經(jīng)至少部分固化，一個(gè)模具輸送機(jī)構(gòu)25會(huì)從傾倒臺(tái)12上將模具和鑄件取下，并將其傳送至一個(gè)加載臺(tái)26。該模具輸送機(jī)構(gòu)包括一個(gè)輸送模具的自動(dòng)機(jī)器(未示出)，絞盤或其它類型的現(xiàn)有輸送機(jī)構(gòu)，用于將模具從傾倒臺(tái)傳送至加載臺(tái)。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，在熔融金屬M(fèi)已經(jīng)在模具內(nèi)固化而形成鑄件后，在加載臺(tái)26(圖1)例如利用機(jī)器人臂或類似機(jī)構(gòu)處從模具11中取出鑄件13(圖3)，并將該鑄件放置在鞍狀物27內(nèi)部的一個(gè)具有已知x、y、z坐標(biāo)的預(yù)定標(biāo)定位置內(nèi)。結(jié)果，鑄件的芯孔21(圖3)同樣地定位或?qū)R在已知位置內(nèi)，以便從鑄件除去砂芯。
如圖3所示，每個(gè)鞍狀物通常是一個(gè)籃子或貨架，該鞍狀物通常由金屬材料制成并具有一個(gè)基部28和一系列側(cè)壁29，由此限定出一個(gè)開(kāi)口鑄腔或容器31，該容器利用裸露出的芯孔或進(jìn)口來(lái)接納鑄件13。該鑄件在放置在其鞍狀物27的容器31內(nèi)時(shí)將通常被固定在已知的標(biāo)定或?qū)R方位或位置內(nèi)。另外，如圖3所示，鞍狀物27還能包括安裝在每個(gè)鞍狀物基部和/或壁28和29上的定位件32，用于將鑄件引導(dǎo)和維持在鞍狀物27內(nèi)的所需標(biāo)定位置上。該定位件包括如圖3的導(dǎo)銷33，或者能包括如圖3中虛線34所示的凹口或溝槽，或者其它用于將鑄件引導(dǎo)和定位在所需標(biāo)定位置或方位內(nèi)的相似器件。通常，導(dǎo)銷33由例如鑄鐵或類似耐高溫的金屬材料制成，并被安裝在鞍狀物的底部或任一側(cè)壁上。在鑄造過(guò)程中，例如通過(guò)使用安裝在鞍狀物的底部或側(cè)壁上的導(dǎo)銷，或通過(guò)使用可降解的砂芯材料，在鑄件內(nèi)形成相應(yīng)的定位器或?qū)蜷_(kāi)口36(如虛線所示)。當(dāng)鑄件放置在其鞍狀物內(nèi)時(shí)，導(dǎo)銷將被接納在鑄件的相應(yīng)導(dǎo)向開(kāi)口內(nèi)，以便將鑄件定位和維持在一個(gè)具有已知且限定的x、y、z坐標(biāo)的所需標(biāo)定位置內(nèi)，并相似地將鑄件中型芯進(jìn)口的位置定位或?qū)R在已知位置內(nèi)，以便更有效更直接地加熱鑄件砂芯，從而促進(jìn)取下和去除芯砂進(jìn)行回收。
另外，在一些應(yīng)用中，模具可以包括一個(gè)鋼或鐵“?！?chill)或型芯(insert)，所述金屬“?！被蛐托揪哂袨榱烁倪M(jìn)其晶粒結(jié)構(gòu)而分配在鑄件上的各種設(shè)計(jì)特征。這些金屬模能在澆注后取出，或者能留下并在鑄件熔融金屬固化時(shí)成為鑄件的一部分。該金屬模如果留在鑄件內(nèi)將也能用作定位件，而使鑄件定位在其鞍狀物內(nèi)的所需對(duì)齊或位置中。通過(guò)取出金屬模所留下的特征或細(xì)部同樣也能用作接合鞍狀物內(nèi)導(dǎo)銷或其它定位件的定位點(diǎn)，以便將每個(gè)鑄件固定在其所需的標(biāo)定位置內(nèi)。
如圖1所示，在每個(gè)鑄件11已經(jīng)裝載在其鞍狀物內(nèi)具有已知x、y、z坐標(biāo)的位置或方位后，每個(gè)鑄件隨后將在鞍狀物內(nèi)進(jìn)入一個(gè)熱處理臺(tái)40進(jìn)行熱處理，去除型芯以及回收芯砂(如果需要)。該鞍狀物通常在一個(gè)運(yùn)輸帶或軌道上穿過(guò)熱處理臺(tái)進(jìn)行傳送，這樣鑄件在穿過(guò)熱處理臺(tái)時(shí)將被保持在已知的標(biāo)定位置。熱處理臺(tái)40通常包括一個(gè)熱處理爐，該熱處理爐通常為一個(gè)氣體燃料加熱爐并具有一系列處理區(qū)段或處理室，用來(lái)對(duì)每個(gè)鑄件進(jìn)行熱處理和去除型芯以及回收芯砂。其中在各個(gè)應(yīng)用可能需要進(jìn)行熱處理和取出砂芯的同時(shí)而處理區(qū)段能分成盡可能多或盡可能少的區(qū)段，而每個(gè)鑄件通常被保持在模具內(nèi)部直至一個(gè)鞍狀物能帶其穿過(guò)一個(gè)熱處理臺(tái)。如果需要，還可能在熱處理臺(tái)40內(nèi)部使鑄件時(shí)效。
在美國(guó)專利第5,294,094；5,565,046和5,738,162號(hào)中公開(kāi)了一些如下的熱處理爐，即這些熱處理爐可對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理和從鑄件中取出砂芯，以及可能地從鑄件砂芯中回收芯砂，本文參考這些公開(kāi)物。在1999年5月17日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)第09/313,111號(hào)中所公開(kāi)的另一個(gè)熱處理爐可對(duì)金屬鑄件進(jìn)行熱處理以及去除砂芯，和回收芯砂，本文同樣也將參考該公開(kāi)物。
如圖1所示，熱處理臺(tái)40包括一系列噴嘴臺(tái)41，該噴嘴臺(tái)沿該熱處理臺(tái)間隔放置定位，以便促進(jìn)熱處理操作和從鑄件中除去砂芯。沿?zé)崽幚砼_(tái)放置的噴嘴臺(tái)數(shù)目可根據(jù)鑄件的型芯座或設(shè)計(jì)而變化。每個(gè)噴嘴臺(tái)或組件41所包括的一系列噴嘴42安裝和定位在與正從中穿過(guò)的鞍狀物內(nèi)鑄件的已知標(biāo)定位置相對(duì)應(yīng)的已知或?qū)R位置內(nèi)。在每個(gè)噴嘴臺(tái)內(nèi)的噴嘴數(shù)目可根據(jù)鑄件的型芯座而變化，這樣具有不同型芯設(shè)計(jì)的不同類型鑄件就能在每個(gè)噴嘴臺(tái)應(yīng)用隨意不同設(shè)置或數(shù)量的噴嘴。通常通過(guò)一個(gè)能遠(yuǎn)程控制的控制系統(tǒng)來(lái)控制噴嘴，以便能根據(jù)穿過(guò)熱處理臺(tái)的鑄件的設(shè)計(jì)或型芯座來(lái)接合或脫開(kāi)位于不同噴嘴臺(tái)處的各個(gè)噴嘴。
每個(gè)噴嘴42通常安裝在一個(gè)預(yù)定位置和/或方位，并根據(jù)鞍狀物中鑄件的已知標(biāo)定位置而形成和芯孔或進(jìn)口或型芯座中的一個(gè)或者與一組在模具中的芯孔相對(duì)齊。為每個(gè)噴嘴所供應(yīng)的高壓熱流通常包括空氣、熱油、鹽、水或其它已知流體，并在通常接近1,000FPM到約15,000FPM的高壓下被引到型芯開(kāi)口處，盡管但是也能根據(jù)特定鑄件情況采用更高或更低的壓力。通過(guò)噴嘴施加在鑄件上的加壓流體傾向于沖擊或接觸到鑄件內(nèi)的型芯，以便使砂芯的粘結(jié)材料至少部分裂解或破碎。當(dāng)砂芯被流體破碎或驅(qū)散時(shí)，砂芯的芯砂會(huì)傾向于利用流體通過(guò)鑄件回收芯砂的通道而通過(guò)芯孔或進(jìn)口從鑄件中被取下或清理。
每個(gè)噴嘴組件或噴嘴臺(tái)41的噴嘴42還能根據(jù)鑄件的特征而被調(diào)節(jié)到不同的噴嘴位置，同樣流體的壓力也能被調(diào)節(jié)。例如通過(guò)使用可自動(dòng)運(yùn)動(dòng)或定位的噴嘴可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)噴嘴。同樣來(lái)自噴嘴的流體也能根據(jù)分散流體的噴嘴所在的熱處理臺(tái)內(nèi)的區(qū)段而具有不同的溫度，這樣流體將不會(huì)消極影響鑄件通過(guò)熱處理爐或臺(tái)所進(jìn)行的熱處理。另外，每個(gè)噴嘴臺(tái)的噴嘴能在各個(gè)位置之間運(yùn)動(dòng)，包括從一個(gè)靜止位置運(yùn)動(dòng)到一個(gè)應(yīng)用位置，或者在幾個(gè)應(yīng)用位置之間運(yùn)動(dòng)，并且在一旦鑄件移動(dòng)到熱處理臺(tái)內(nèi)每個(gè)不同的區(qū)域或臺(tái)時(shí)會(huì)朝著芯孔或者進(jìn)口，以便有策略地將熱的高壓流體流引到不同的砂芯孔或進(jìn)口來(lái)引起砂芯破碎并從鑄件中移走和用于將砂芯除去。這樣，在熱處理爐或臺(tái)內(nèi)使用噴嘴臺(tái)可以提高和使得更有效地在熱處理鑄件時(shí)將砂芯從每個(gè)鑄件中破碎和去除，并有助于將砂材料從砂芯中回收來(lái)再次使用。
如圖1所示，在每個(gè)鑄件完成熱處理和去除砂芯后，每個(gè)鑄件從熱處理臺(tái)40移走并通常移到淬火臺(tái)45。淬火臺(tái)45通常包括一個(gè)填有如水或其它公知的鑄件可以浸入其中進(jìn)行冷卻和淬火的冷卻流體的淬火槽。淬火槽的容積和尺寸通常是所形成的鑄件和金屬或金屬合金的特定熱量的函數(shù)，特定熱量包括鑄件和每個(gè)鑄件已經(jīng)被加熱的溫度?？商娲模慊鹋_(tái)可以包括一系列空氣噴嘴，用于將冷卻的空氣噴射到淬火的鑄件。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例說(shuō)明了如圖4-8B所示，鑄件在模內(nèi)熱處理。如圖4所示，在鑄造過(guò)程50的實(shí)施例中，在澆注或鑄造臺(tái)52上將熔融金屬或合金M注入模具51內(nèi)。如圖4-5B所示，在該實(shí)施例中的模具51通常包括由如鑄鐵或類似材料制成的砂箱型模具，或者可以是在現(xiàn)有技術(shù)中公知的混有有機(jī)粘合劑的砂材料制成的濕砂型模具，并通常包括一個(gè)內(nèi)部室，在其內(nèi)形成鑄件53(圖6-8B)。
每個(gè)模具通常包括一個(gè)砂芯54，如圖7所示，砂芯通常由混有有機(jī)粘結(jié)劑的砂材料形成，用于在模具內(nèi)形成的鑄件內(nèi)形成孔和或芯孔或進(jìn)口，并用于形成鑄件細(xì)節(jié)或芯部圖案。在該實(shí)施例中的模具51，還包括端口或模具入口56(圖4-5B)，其可以在模具周圍的任選、所需的位置或地方形成并延伸通過(guò)模具51的側(cè)壁57，以便為模具(圖6-8B)內(nèi)形成的鑄件53提供入口，來(lái)直接將熱量施加在模內(nèi)的鑄件并將砂芯破碎和移走。
例如熱鼓風(fēng)機(jī)或其他的合適的氣體或電加熱機(jī)構(gòu)58(圖4)的加熱元件設(shè)置在澆注臺(tái)或鑄造臺(tái)52附近，以在將熔融金屬M(fèi)引到模具內(nèi)時(shí)能預(yù)熱模具?？商娲啬＞咴卩徑＞邇?nèi)鑄件處的地方可以形成有空腔，其中，可以容納加熱的氣體，熱油或其他的加熱介質(zhì)，用來(lái)預(yù)熱模具和進(jìn)一步加熱模具內(nèi)的鑄件。通常地，根據(jù)金屬或合金所需的形成鑄件的熱處理溫度，將模具預(yù)熱到一所需的溫度，對(duì)于鋁也就是400-600攝氏度。對(duì)模具預(yù)熱傾向于在從澆注臺(tái)傳送出模具時(shí)基本將模具內(nèi)所形成鑄件的溫度保持在鑄件熱處理溫度或附近并使其熱損失最小化；在鑄件固化時(shí)至少部分地對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理；以及由于鑄件無(wú)需顯著地被重新加熱到熱處理所需的溫度水平從而通過(guò)減少熱處理時(shí)間來(lái)強(qiáng)化對(duì)鑄件的熱處理。
此后，每個(gè)模具51一旦已經(jīng)裝填熔融材料M后將被一個(gè)模具輸送機(jī)構(gòu)59從鑄造臺(tái)或澆注臺(tái)52傳送到加載臺(tái)61。該模具輸送機(jī)構(gòu)59通常包括一個(gè)用于將模具從傾倒臺(tái)傳送至加載臺(tái)的模具輸送自動(dòng)機(jī)器、絞盤、輸送帶或其它類型的現(xiàn)有輸送機(jī)構(gòu)。該輸送機(jī)構(gòu)將每個(gè)模具定位在加載臺(tái)處的一個(gè)已知預(yù)定標(biāo)定位置內(nèi)，并且該模具的x、y、z坐標(biāo)在熱處理之前處于已知的方位或定位中。
在本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中，上述模具隨后通常會(huì)移進(jìn)并且穿過(guò)熱處理臺(tái)62，以便至少部分地對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理以及破碎和除下型芯。如上所述，熱處理臺(tái)62通常包括一個(gè)通常為氣體燃料加熱爐的熱處理爐，該熱處理爐具有一連串的處理區(qū)段或處理室，用來(lái)加熱模具以便至少部分地對(duì)“模具內(nèi)”的鑄件進(jìn)行熱處理。其中處理區(qū)段或處理室的數(shù)目能根據(jù)所處理的鑄件而在各個(gè)應(yīng)用中被分成盡可能多或盡可能少的區(qū)段。另外，在模具內(nèi)對(duì)鑄件進(jìn)行至少部分的熱處理之后，該鑄件能從其模具被取出并穿過(guò)一個(gè)熱處理臺(tái)，以便繼續(xù)熱處理、去除砂芯以及可能地回收芯砂。
在美國(guó)專利第5,294,994；5,565,046和5,738,162號(hào)中公開(kāi)了一種如下的熱處理爐，即該熱處理爐可在該鑄件保持在“模具內(nèi)”時(shí)對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理、在該鑄件中至少部分破碎和/或取出砂芯，或者繼續(xù)熱處理、去除砂芯以及可能地回收芯砂。本文將參考結(jié)合這些公開(kāi)物。在1999年5月17日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)第09/313,111號(hào)中公開(kāi)了另一種與本發(fā)明一起使用的熱處理爐，本文同樣也將參考引用該公開(kāi)物。這些處理爐都能在鑄件仍保留在鑄件中的同時(shí)從在鑄件熱處理過(guò)程中通過(guò)模具進(jìn)口而取下的鑄件的砂芯中回收芯砂。
如圖4-5B所示，熱處理臺(tái)62還通常包括一連串都裝配有若干噴嘴64的噴嘴臺(tái)63或組件。每個(gè)噴嘴臺(tái)的噴嘴通常定位在一個(gè)已知的預(yù)定位置和/或與模具51上一些個(gè)或一些組進(jìn)口56的已知位置相對(duì)齊的方位。噴嘴臺(tái)的數(shù)目和每個(gè)噴嘴臺(tái)上噴嘴的數(shù)目能根據(jù)需要進(jìn)行變化，以便以可變的程度和/或數(shù)量對(duì)模具加熱，從而對(duì)其內(nèi)的鑄件進(jìn)行熱處理，而實(shí)現(xiàn)控制對(duì)模具和從而對(duì)鑄件的加熱以及調(diào)整對(duì)鑄件熱處理的不同階段的加熱。
每個(gè)噴嘴通常都供應(yīng)一種加熱液流或氣流，如圖5A和5B所示，該熱流被引導(dǎo)到模具上，通常是被引導(dǎo)到每個(gè)模具的一個(gè)特定模具進(jìn)口或一組模具進(jìn)口處。施加在噴嘴上的該流體介質(zhì)通常包括水、空氣、熱油、鹽或其它已知流體，這些流體為高壓和處于加熱模具的不同溫度，在鑄件經(jīng)過(guò)熱處理臺(tái)的不同噴嘴臺(tái)時(shí)，由針?biāo)┘拥臒崃鞯臏囟缺豢刂瞥膳c不同熱處理階段相一致。通過(guò)模具進(jìn)口將熱流引導(dǎo)進(jìn)模具通常還容易促使鑄件砂芯的粘結(jié)劑破裂，以便在熱處理時(shí)使砂芯至少部分分解并從鑄件中移開(kāi)和/或取出，并且移開(kāi)的芯砂材料在排出流體時(shí)會(huì)流過(guò)模具進(jìn)口。另外，該模具在經(jīng)過(guò)噴嘴臺(tái)時(shí)同時(shí)也可能至少部分地打開(kāi)，以便更直接地使熱流施加在鑄件和芯孔上，從而進(jìn)行熱處理和去除型芯。
除了使鑄件經(jīng)過(guò)一系列噴嘴臺(tái)以外，所述噴嘴臺(tái)包括安裝在與模具已知位置相對(duì)齊或?qū)?yīng)的固定位置上并由此與模具進(jìn)口已知位置對(duì)齊，還可能將模具維持在一個(gè)噴嘴臺(tái)或者在澆注臺(tái)處的一個(gè)固定鑄造位置上，以便施加熱流。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，噴嘴64’(圖5A和5B)通?？杀蛔詣?dòng)機(jī)器操作，從而如圖5A和5B中箭頭66和67所示可在一系列預(yù)定流體應(yīng)用或噴嘴位置之間運(yùn)動(dòng)。在噴嘴64’以箭頭66和67方向圍繞模具運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們將一個(gè)高壓熱流F施加到模具上，通常引導(dǎo)到并進(jìn)口56，以便將模具的溫度提高并維持在鑄件熔融金屬固化時(shí)足夠?qū)饘勹T件進(jìn)行熱處理的溫度內(nèi)。在澆注臺(tái)上或者一旦模具輸送機(jī)構(gòu)將模具定位或放置在加載臺(tái)上時(shí)，可動(dòng)噴嘴的各種應(yīng)用或噴嘴位置通常根據(jù)模具并由此根據(jù)其進(jìn)口的已知x、y和z坐標(biāo)而被確定或設(shè)定。
本發(fā)明的模具51通常有能力根據(jù)鑄件合金或金屬固溶處理所需的溫度而被加熱到接近450-650攝氏度或者更高，并且在澆注熔融金屬時(shí)通常會(huì)被預(yù)熱到一個(gè)足夠部分地對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理的溫度。對(duì)模具加熱還通過(guò)控制施加在模具上的熱流溫度來(lái)進(jìn)行控制，以便加熱模具并將其溫度保持在所形成鑄件金屬熱處理所需的溫度，從而在其被傳送至熱處理臺(tái)的過(guò)程中使熱損失最小化，由此使需要將鑄件重新提高到熱處理溫度所需的再加熱數(shù)量最小化。
在如圖6-8B所示的熱處理臺(tái)的替代實(shí)施例中，噴嘴臺(tái)能被附加的熱處理室所補(bǔ)充或替代，在該熱處理室內(nèi)能量被供應(yīng)或引導(dǎo)到模具上來(lái)升高和將模具溫度維持在鑄件熱處理所需的溫度。在熱處理室70的第一實(shí)施例中，如圖6所示，模具或砂型51通常被放置在一個(gè)輸送帶或輸送機(jī)構(gòu)71上，以便如箭頭72所示運(yùn)動(dòng)穿過(guò)加熱室70。該加熱室70通常是一個(gè)具有絕緣底部、側(cè)面和頂部的細(xì)長(zhǎng)爐腔并如圖6所示包括一個(gè)輻射能源73。該輻射能源通常安裝在加熱室70的頂部，但是本技術(shù)領(lǐng)域的人員也應(yīng)理解到它們?cè)谳斔蛶Щ蜉斔蜋C(jī)構(gòu)上運(yùn)動(dòng)穿過(guò)加熱室70時(shí)，該輻射能源也能安裝在側(cè)面，也能使用多個(gè)輻射能源安裝在模具側(cè)壁、上方和/或下方。通常，輻射能源是紅外發(fā)射源或其它類型的輻射能源。
該輻射能源通常將約400-650攝氏度的輻射熱引導(dǎo)到穿過(guò)加熱室的模具上，通常是如箭頭74所示引導(dǎo)到每個(gè)模具的側(cè)面和/或頂部。該模具由此與其鑄件而接受輻射能源一段所需的時(shí)間，該時(shí)間根據(jù)熱處理鑄件的金屬而定。該輻射能量通常被模具所吸收，從而相應(yīng)地提高模具的溫度，以便從內(nèi)部向外加熱模具及其鑄件。
圖7示出在本發(fā)明模具內(nèi)熱處理所使用的加熱室80的另一個(gè)替代實(shí)施例。如7所示，該加熱室80通常是一個(gè)具有絕緣底部、頂部和側(cè)面的細(xì)長(zhǎng)爐并包括一個(gè)用于使模具及其鑄件以箭頭82方向穿過(guò)該加熱室80的輸送帶或其它輸送機(jī)構(gòu)84。該加熱室80還包括一個(gè)對(duì)模具或鑄型由此對(duì)鑄件和其內(nèi)的砂芯53和54施加感應(yīng)能量的感應(yīng)能源83。該感應(yīng)能源通常能包括導(dǎo)電線圈、微波能源或其它已知的感應(yīng)能源或發(fā)生器，與圖6中輻射能源相同，該感應(yīng)能源能沿加熱室兩側(cè)放置在模具上方加熱室80的頂部，或者放置在兩側(cè)。該感應(yīng)能源能如箭頭84所示產(chǎn)生高能磁波場(chǎng)，該磁波場(chǎng)被引導(dǎo)到模具51頂部和/或兩側(cè)并具有可被砂芯54所吸收的一種或多種預(yù)定頻率，以便升高砂芯以及鑄件溫度而通過(guò)從內(nèi)向外加熱鑄件以及模具來(lái)相應(yīng)地對(duì)模具內(nèi)的鑄件進(jìn)行熱處理。
圖8A和8B示出在本發(fā)明中使用的加熱室90的另一個(gè)替代實(shí)施例，通過(guò)將能源施加到模具上從而施加到鑄件來(lái)提高其溫度，以便對(duì)鑄件實(shí)現(xiàn)“模內(nèi)”熱處理。在該實(shí)施例中，模具通常包括砂型填充模具(sandmold pack type dies)，當(dāng)然也可以是砂箱型模具(flask type molds)。如圖8A和8B所示，加熱室通常是細(xì)長(zhǎng)加熱室，包括用于將內(nèi)裝鑄件53的模具51沿著箭頭92的方向輸送的輸送帶或輸送機(jī)構(gòu)91。當(dāng)模具和鑄件移動(dòng)穿過(guò)加熱室90時(shí)，它們穿過(guò)低流速氧室93。氧室通常包括高壓上游側(cè)94和低壓下游側(cè)96，該兩側(cè)彼此相對(duì)以有助于氧氣流過(guò)模具。如箭頭97(圖8A)和箭頭97’(圖8B)所述，當(dāng)所述模具穿過(guò)加熱室90的低流速氧室時(shí)，加熱的氧氣被引到并穿過(guò)所述模具或填充模。當(dāng)所述氧氣流過(guò)模具或填充模從氧室的高壓力側(cè)抽向或流向低壓力側(cè)時(shí)，一部分氧氣與模具填充物和砂芯的粘結(jié)劑燃燒，從而促進(jìn)加熱室內(nèi)粘結(jié)材料的燃燒。結(jié)果，模具填充物和其鑄件進(jìn)一步被提供粘結(jié)材料改進(jìn)燃燒所提供的能量，從而提高模具填充物內(nèi)的鑄件的溫度，同時(shí)破碎模具填充物的粘結(jié)劑和砂芯以易于除去和回收砂芯。如圖8A和8B所述，根據(jù)加熱室的尺寸和結(jié)構(gòu)，低流速的氧室可以取向成垂直方向(如圖8A)或基本水平方向(如圖8B)，用于迫使熱氧氣通過(guò)模具填充物。
另外，也可以通過(guò)在模具本身內(nèi)部設(shè)有能源，來(lái)提高模具或砂模填充物的溫度來(lái)對(duì)模內(nèi)鑄件進(jìn)行熱處理，同時(shí)降低在熔融金屬，模具表面和空氣之間的潛在的熱量傳遞損失。在這樣的一個(gè)實(shí)施例中，模具在接近形成鑄件的內(nèi)腔附近形成有腔室或室。例如熱油、水或其它的能夠保留熱量的加熱流體介質(zhì)被供給到容納在這些腔室中的模具結(jié)構(gòu)。這些加熱流體傾向于增加和幫助鑄件的溫度保持在熱處理所需要的理想水平。
作為將能量施加到模具或模具填充物本身的結(jié)果，模具被加熱到理想的溫度，并保持在當(dāng)鑄件的熔融金屬固化時(shí)對(duì)其內(nèi)形成的鑄件熱處理所需的溫度。當(dāng)剛剛將熔融金屬注入到模具中后，鑄件金屬通常被提高溫度并穩(wěn)定在熱處理溫度處，這樣的鑄件在模內(nèi)熱處理可以明顯地將熱處理鑄件所需的加工時(shí)間從250分鐘削減到盡可能低的大約50分鐘，從而鑄件的熱處理可以在將熔融金屬注入到模具后的很短的一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。如果使用的話，將模具溫度提高到熱處理鑄件的熱處理溫度還提高了砂芯和或砂模的破裂和與其可燃燒粘結(jié)劑的燃燒，以便進(jìn)一步減少熱處理和去除和回收砂芯和澆注過(guò)程中的砂型所需的時(shí)間。
模具內(nèi)的鑄件在熱處理臺(tái)62中熱處理之后，鑄件通常從模具中除去并移動(dòng)到另外的加熱臺(tái)來(lái)根據(jù)需要完成鑄件的熱處理，以及去除砂芯和可能地將砂芯的砂材料回收。鑄件然后移動(dòng)到淬火臺(tái)100來(lái)淬火和冷卻鑄件?？商娲?，如圖4所示，鑄件從模具移出并直接傳送到淬火臺(tái)。淬火臺(tái)100通常包括一個(gè)填充有冷卻流體(如水或其他的冷卻物質(zhì))的淬火槽，但該淬火臺(tái)還具有一系列如圖4中的101所指的噴嘴，用于將冷卻流體(如空氣或水)施加到鑄件。在靠近澆注臺(tái)鄰近的輔助淬火設(shè)備內(nèi)也可以進(jìn)行淬火，從而可以將循環(huán)時(shí)間和熱變化最小化，來(lái)設(shè)定和處理模具內(nèi)的熔融金屬材料。
在完成鑄件的熱處理和去除砂芯后，鑄件可以從模具中去除，然后浸入淬火臺(tái)的淬火槽中以便在進(jìn)一步加工之前冷卻鑄件，并且從鑄件中除去砂進(jìn)行回收以備后用。另外，如圖4的虛線所示，也可以將模具直接從澆注臺(tái)傳送到淬火臺(tái)。例如，在將來(lái)自澆注臺(tái)的模具加熱到處于澆注臺(tái)附近來(lái)熱處理鑄件的熱處理溫度，模具可以被直接傳送到淬火臺(tái)。
相應(yīng)地，本發(fā)明減少或消除了在一旦從模具中移走鑄件時(shí)進(jìn)一步熱處理鑄件的需要，該鑄件要被加熱來(lái)提供固溶加熱時(shí)間(solutionheating time)并冷卻到提供必需的模內(nèi)淬火效應(yīng)，以便顯著地減少形成金屬鑄件的熱處理/加工時(shí)間的數(shù)量。本發(fā)明還通過(guò)將流體流引向處于預(yù)定位置的鑄件，該預(yù)定位置對(duì)應(yīng)于在模具在穿過(guò)熱處理臺(tái)時(shí)鑄件及其模具的已知方位或位置，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解到上述參照附圖討論了本發(fā)明，在不超出下列權(quán)利要求所描述的精神和范圍內(nèi)可以做出各種變形，改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種加工已知金屬鑄件的方法，包括，將熔融態(tài)金屬傾倒進(jìn)模具中；金屬保持在模具中達(dá)到足夠長(zhǎng)的一段時(shí)間，以至少部分地固化金屬，從而形成在其內(nèi)具有砂芯和砂芯開(kāi)口的鑄件；將鑄件放置在標(biāo)定位置，使得至少數(shù)個(gè)砂芯開(kāi)口的方位處于與數(shù)個(gè)噴嘴對(duì)齊的已知位置上；和將流體流引到砂芯開(kāi)口處和開(kāi)口內(nèi)，以從鑄件中除去砂芯。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟至少數(shù)個(gè)砂芯開(kāi)口和第二數(shù)個(gè)噴嘴對(duì)齊；和從第二數(shù)個(gè)噴嘴中將流體引進(jìn)砂芯的開(kāi)口處和開(kāi)口內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在將鑄件放置在標(biāo)定位置之前從所述模具中移走鑄件。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，將鑄件放置在標(biāo)定位置上的步驟包括將鑄件定位在第一位置，其中鑄件的X、Y、Z軸被取向在已知的第一方位內(nèi)，并且至少數(shù)個(gè)砂芯開(kāi)口與數(shù)個(gè)噴嘴對(duì)齊。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在將鑄件放置在標(biāo)定位置之前從所述模具中移走鑄件；將鑄件定位在第一位置，其中鑄件的X、Y、Z軸被取向在已知的第一方位內(nèi)，從而至少數(shù)個(gè)砂芯開(kāi)口與第一數(shù)個(gè)噴嘴對(duì)齊；將來(lái)自第一數(shù)個(gè)噴嘴中的流體流引到砂芯的開(kāi)口內(nèi)；將鑄件定位在第二位置，其中鑄件的X、Y、Z軸被取向在已知的不同于第一方位的第二方位內(nèi)，從而至少數(shù)個(gè)砂芯開(kāi)口與第二數(shù)個(gè)噴嘴對(duì)齊；將來(lái)自第二數(shù)個(gè)噴嘴中的流體流引到砂芯的開(kāi)口處。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將鑄件定位在第一鑄造位置，其中鑄件的X、Y、Z軸被取向在一已知的方位內(nèi)；將數(shù)個(gè)噴嘴移動(dòng)到與至少數(shù)個(gè)進(jìn)入砂芯的開(kāi)口相對(duì)齊的第一噴嘴位置；和將數(shù)個(gè)噴嘴中的至少一部分移動(dòng)到第二噴嘴位置，其中，數(shù)個(gè)噴嘴的該部分與至少第二數(shù)個(gè)砂芯開(kāi)口相對(duì)齊。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將鑄件從所述模具轉(zhuǎn)移到鞍狀物；和將鑄件定位在鞍狀物上，從而鑄件的X、Y、Z坐標(biāo)是已知的。
8.一種加工金屬鑄件的方法，包括為一模具提供鑄件芯型；將模具預(yù)熱到足以至少部分熱處理鑄件金屬的溫度；將熔融態(tài)金屬傾倒進(jìn)模具中；至少部分熱處理模具中的金屬以形成一個(gè)在其內(nèi)具有砂芯件的鑄件，從而在金屬鑄件中限定出砂芯開(kāi)口；和將砂芯從鑄件中移走。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括將數(shù)個(gè)砂芯開(kāi)口與第一數(shù)個(gè)噴嘴對(duì)齊；和將來(lái)自第一數(shù)個(gè)噴嘴的流體流引到砂芯開(kāi)口。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括，將數(shù)個(gè)砂芯開(kāi)口與第二數(shù)個(gè)噴嘴對(duì)齊；和將來(lái)自第二數(shù)個(gè)噴嘴的流體流引到砂芯開(kāi)口。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將砂芯進(jìn)口與第一數(shù)個(gè)噴嘴相對(duì)齊的步驟包括將鑄件定位在第一位置，其中鑄件的X、Y、Z軸處于已知的第一方位內(nèi)，并且至少數(shù)個(gè)砂芯開(kāi)口與第一數(shù)個(gè)噴嘴對(duì)齊。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括將鑄件從模具中移走；將鑄件定位在第一位置，其中鑄件的X、Y、Z軸被取向在已知的第一方位內(nèi)，并且至少數(shù)個(gè)砂芯開(kāi)口與第一數(shù)個(gè)噴嘴對(duì)齊；利用第一數(shù)個(gè)噴嘴將流體引到鑄件上，至少部分地將砂芯從鑄件中移走；將鑄件定位在第二位置，其中鑄件的X、Y、Z軸被取向在已知的不同于第一方位的第二方位內(nèi)，并且至少數(shù)個(gè)砂芯開(kāi)口與第二數(shù)個(gè)噴嘴對(duì)齊；利用第二數(shù)個(gè)噴嘴將流體引到鑄件。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，至少部分熱處理鑄件的步驟還包括將模具和鑄件保持在一已知的位置；將數(shù)個(gè)噴嘴圍繞模具移動(dòng)到第一噴嘴位置；利用噴嘴給模具施加熱量以至少部分地從鑄件中移走砂芯；將數(shù)個(gè)噴嘴中的至少一部分移動(dòng)到第二噴嘴位置；和還利用在第二噴嘴位置的噴嘴將熱量施加到模具上以進(jìn)一步熱處理模具中的鑄件。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述金屬包括鋁，而且預(yù)熱步驟包括將模具預(yù)熱到400-600℃范圍的溫度。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括將模具的溫度保持在足夠的溫度范圍內(nèi)以至少部分地對(duì)鑄件金屬熱處理足夠的時(shí)間來(lái)完成鑄件金屬的熱處理。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括將所述鑄件移動(dòng)穿過(guò)數(shù)個(gè)噴嘴臺(tái)，其中每個(gè)噴嘴臺(tái)設(shè)有數(shù)個(gè)噴嘴。
17.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，型芯是由砂形成的，并且還包括利用從鑄件中移走砂芯來(lái)回收砂芯的砂。
18.如權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，還包括淬火所述鑄件。
19.一種由熔融金屬生產(chǎn)鑄件的系統(tǒng)，包括一系列在其內(nèi)接納熔融金屬的模具，以限定和形成鑄件；一系列適合于容納鑄件的鞍狀物，所述鑄件處于具有已知標(biāo)定坐標(biāo)的所需取向；和一熱處理臺(tái)，在其內(nèi)容納有鞍狀物，所述鞍狀物帶有位于其內(nèi)已知標(biāo)定位置的鑄件，用于熱處理鑄件和去除砂芯，其特征在于，所述熱處理臺(tái)包括數(shù)個(gè)噴嘴臺(tái)，每個(gè)噴嘴臺(tái)設(shè)有數(shù)個(gè)噴嘴，噴嘴安置成與鑄件的已知標(biāo)定位置相對(duì)齊，用于將流體流施加到鑄件來(lái)基本上從鑄件移走砂芯。
20.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)噴嘴包括一系列自動(dòng)控制的噴嘴，該噴嘴適合于在至少第一噴嘴位置和第二噴嘴位置之間圍繞鑄件進(jìn)行移動(dòng)，用于將流體流從不同方向引到鑄件以基本上從鑄件移走和去除。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述鞍狀物包括一系列限定鑄件容腔的壁和數(shù)個(gè)位于所述鑄件容腔內(nèi)的定位件，以便接合和引導(dǎo)所述鑄件進(jìn)入其在所述鞍狀物的具有已知位置坐標(biāo)的已知標(biāo)定位置。
22.如權(quán)利要求22所述系統(tǒng)，其特征在于，所述定位件包括導(dǎo)銷，所述鑄件在所述模具中形成，所述模具具有相應(yīng)的定位開(kāi)口，在該開(kāi)口內(nèi)容納所述導(dǎo)銷用于將鑄件定位在所述鞍狀物中的其已知的標(biāo)定位置。
23.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模具包括砂箱型鑄型，其具有一個(gè)用于預(yù)熱所述模具和至少部分熱處理所述鑄件的熱源。
24.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)用于淬火所述鑄件的淬火臺(tái)。
25.一種用于制造金屬鑄件的系統(tǒng)，包括一個(gè)在其內(nèi)容納有金屬材料以形成鑄件的模具；熱處理臺(tái)，其包括一個(gè)熱處理室，在所述室內(nèi)所述模具接受施加的熱量以至少部分熱處理所述模具內(nèi)的鑄件；和其特征在于，所述熱處理臺(tái)包括一個(gè)用于將所述模具加熱到足以至少部分熱處理其內(nèi)鑄件的溫度的裝置。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置包括至少一個(gè)噴嘴臺(tái)，該噴嘴臺(tái)沿著所述熱處理臺(tái)設(shè)置并具有至少一個(gè)原始安裝成與一系列模具進(jìn)口相對(duì)齊的噴嘴，所述模具進(jìn)口形成于所述模具內(nèi)并用于將所述流體介質(zhì)施加到所述模具用于加熱所述模具和在所述鑄件去除砂芯材料。
27.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置包括一個(gè)安裝在所述加熱室內(nèi)的輻射熱源，以便將輻射能量引到所述模具。
28.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置包括一個(gè)安裝在所述加熱室內(nèi)的感應(yīng)熱源，以便將感應(yīng)能量引到所述模具。
29.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置包括一個(gè)沿所述熱處理室安裝的氧室，從而將氧氣流引過(guò)所述模具來(lái)與粘結(jié)劑反應(yīng)和燃燒，以便提高在所述模具內(nèi)的鑄件的溫度。
30.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置還包括一個(gè)位于所述加熱室的能源，用于將熱量施加到所述模具以便從內(nèi)外加熱所述模具。
31.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)用于淬火經(jīng)過(guò)熱處理的鑄件的淬火臺(tái)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)鑄件(13、53)進(jìn)行熱處理和從該鑄件中除去砂芯的系統(tǒng)和方法。鑄件(13、53)首先設(shè)置在已知x、y和z坐標(biāo)的標(biāo)定位置處。該鑄件(13、53)穿過(guò)一系列噴嘴臺(tái)(41、63),每個(gè)噴嘴臺(tái)所具有的一系列噴嘴(42、64、64’)分別安裝在與鑄件穿過(guò)噴嘴臺(tái)(41、63)時(shí)的標(biāo)定位置相對(duì)應(yīng)的位置處。噴嘴(42、64、64’)對(duì)鑄件(13、53)噴射熱流,以便對(duì)所述鑄件(13、53)進(jìn)行熱處理以及從該鑄件(13、53)上除下砂芯(54)。
文檔編號(hào)B22D47/00GK1364104SQ00810835
公開(kāi)日2002年8月14日 申請(qǐng)日期2000年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月29日
發(fā)明者斯科特·P·克拉夫頓, 保羅·M·克拉夫頓, 沃爾科·R·克諾布洛赫, 詹姆斯·L·劉易斯, 伊恩·弗倫奇 申請(qǐng)人:聯(lián)合工程公司