幫助從鑄件上除去砂型的方法技術

本發明專利技術披露了一種從鑄模中形成的鑄件上移去鑄模的方法，包括：用高能脈沖激勵鑄模；使鑄模破裂；將鑄模從鑄件上移去；以及熱處理鑄件。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術總體來說涉及金屬鑄件的制造，具體的說涉及在砂型組件中制造鑄件。
技術介紹
本申請要求在2000年5月10日提交的序列號為60/202741的美國臨時申請的優先權。用于形成金屬鑄件的傳統鑄造方法一般采用鑄模或壓模，例如永久的金屬壓模或砂型，在它的內表面上形成所需鑄件例如氣缸蓋的外部特征。通常將由砂和適當的粘合材料構成的并限定鑄件內部特征的砂芯放置在壓模中，以進一步限定鑄件的特征。砂芯通常用于形成金屬鑄件內的輪廓和內部特征，在鑄造過程完成之后必須從鑄件上除去和回收該砂芯的砂料。根據應用，用于砂芯和/或砂型的粘合劑可以包括酚醛樹脂粘合劑、酚醛氨基甲酸乙酯“冷藏室(cold box)”粘合劑或其他適合的有機粘合劑。然后在壓模或鑄模中填充熔融的金屬合金，將其冷卻至某一所需溫度以使合金固化。在合金固化為鑄件之后，將鑄件移到處理爐或用于進一步加工包括熱處理、從砂芯回收砂以及時效。熱處理和時效是調整金屬合金的步驟，從而它們提供適用于不同應用的各種物理性能。熱處理可以包括加工和/或熱加工。通常在完成熱處理之前從鑄件上除去砂型和/或芯。一般利用一種方法或多種方法的結合來從它們的鑄件上分離砂型和/或芯。例如可以從鑄件上鑿掉砂，或者可以通過物理搖動或振動鑄件來打碎砂型和鑄件內的內砂芯并除去砂。另外，在砂型和鑄件經過熱處理和/或熱除砂爐時，用于砂型和芯的有機的或可熱降解的粘合劑一般因為暴露在用于熱處理鑄件以獲得理想金屬性能的高溫下而被分解或燃燒，從而可以從鑄件上除去砂型和芯的砂并回收，留下已完成的經過熱處理的鑄件。這種鑄件熱處理的爐系統和方法在US5957188、5829509和US5439045中披露，其內容在此引入作為參考。一旦從鑄件上除去砂之后，通常在后繼步驟中完成熱處理和時效。例如上述專利中的技術受到如下因素的驅動例如競爭、原材料成本的提高、能量、勞動力、廢棄物和環保法規。這些因素不斷的要求在熱處理和從這種金屬鑄件上除砂的領域內取得繼續進步。
技術實現思路
本專利技術包括一種方法和系統，用于改善從砂型中形成的鑄件上除去砂型。根據本專利技術的一個實施方案，通過劃刻鑄模并施加足以使鑄模破碎成為碎片的力來從鑄件上除去砂型。例如通過因向鑄模施加輻射能量或感應能量而在其中被加熱的鑄件的熱膨脹，或者通過施加其他的力和/或能量，而使得鑄模破裂。另外，可以將高壓流體導向鑄模的外壁而進一步幫助鑄模的破裂。一旦鑄模破裂成為各種碎片，它們通常被從鑄件上移去。在已經除去鑄模之后，可以對鑄件進行熱處理，同時砂型的碎片被加熱至足以使得其粘合劑材料燃燒的溫度，用來將其破壞并從鑄模和芯上回收砂。在另一個實施方案中，從鑄件上移去鑄模的方法包括在鑄模外壁內的一個或多個選定位置上放置一處或多處炸藥或者有機地或可熱降解的材料。在特定時候引爆炸藥，從而使得鑄模破裂并成為碎片。然后破裂的碎片可以從鑄件上移去。另外，可以在包括炸藥或者有機或可熱降解的或活性材料的鑄模上加上劃線。劃線被有效地放置，與在預定位置的炸藥和/或有機或可熱降解的材料相結合，在炸藥引爆之后，改善鑄件上的部分鑄模的破裂和移去。在鑄模已經被移去之后，開始或繼續鑄件的熱處理。本專利技術的再一個實施方案包括通過高能量脈沖激勵鑄模而從鑄模中形成的鑄件上移去鑄模的方法。在經過高能量脈沖激勵之后，鑄模一般會破裂，然后從鑄件上移去碎片。高能脈沖一般包括從機械設備、炮、壓縮氣體和機電設備產生的沖擊波、壓力波、聲波或其結合。另外，可以對鑄模施加劃線，以幫助鑄件上的鑄模的破裂和移去。本領域的技術人員可以從以下結合附圖的說明書中清楚地了解本專利技術的各種目的、特征和優點。附圖說明圖1A-1B是砂型的截面圖，表示在其上所需位置處形成的劃線以及沿著劃線所導致的破裂；圖2A-2B是砂型和鑄件的截面圖，表示使用放置在砂型中的劃線和炸藥，以及在引爆炸藥后砂型的破裂和移去；圖3表示鑄模穿過處理爐內的或與其相鄰的能量脈沖腔的截面圖，表示用高能脈沖處理鑄模組件和鑄件；圖4A-4B表示對鑄模使用加壓流體以破壞鑄模；圖5A-5B表示鑄模移動穿過富氧腔來施加氧氣流，促進鑄模的有機或可熱降解的粘合劑的燃燒。具體實施例方式本專利技術包括用于改善鑄模中形成的鑄件上的砂型的破裂和去除的方法，以將鑄模加速暴露于熱處理溫度，并改善砂型的砂的破裂和回收。可以在將砂型和鑄件放入熱處理爐或單元內之前、或者在熱處理爐或單元內熱處理并且在該單元內回收砂的時候，從圍繞著鑄模的鑄件上除去鑄模。用于鑄件熱處理并且至少部分破裂和除去砂型及芯并回收砂的示例性熱處理爐系統在US5294994、5565046、5738162以及5957188和2000年7月27日申請的序列號為09/313111的美國申請中披露，其內容在此引入作為參考。通過改善砂型的破裂和從鑄件上的去除，鑄件更迅速地暴露在熱處理爐或腔的熱處理環境中。因此當從鑄件去除鑄模時，需要較少的能量和時間來提高鑄件的溫度以獲得鑄件所需的處理和所導致的金屬性能。從鑄件上移去鑄模的方法包括在砂型上劃刻。劃刻的鑄模是典型的“精確砂型”，一般由鑄造用砂材料和酚醛樹脂、酚醛氨基甲酸乙酯或其他適合的有機粘合劑構成，該粘合劑在暴露于大多數鑄件處理的加熱處理溫度下會降解和/或燃燒，如通常所知道的那樣。砂型也可以包括半永久型鑄模，由標準的粘合劑和金屬例如鋼的結合形成。該鑄模在粘合劑材料燃燒時沿著在鑄模中設置的劃線破裂和斷裂，以易于從鑄模中包含的鑄件上移去和去除鑄模。劃線通常沿著或圍繞著每個鑄模的側面和/或頂面和底面的預定位置設置，這些位置通常被選擇用來優化鑄模的破裂。根據鑄模和在鑄模中形成的鑄件的形狀來在這樣的預定位置設置劃線。“劃刻”一詞包括在鑄模的頂壁、底壁和/或側壁中利用包括切割刀、研磨設備、和其他類似的自動和/或手動操作的切割或開槽設備在內的任何機械而形成的任何類型的切口、線、劃痕、凹陷、槽或其他痕跡。劃線一般在鑄模的外部形成，但是不限于鑄模的外表面，可以理解可以在鑄模的內表面進行劃線和開槽，這是在外表面劃線的補充或替換。每個鑄模可以采用各種傳統的方法來劃線，例如通過在鑄模的形成過程中，或者在其形成之后至將鑄模和其中的鑄件放入熱處理爐內的一些時間內，在鑄模的外表面和/或內表面上放置的或形成的模鑄或劃刻的線。還可以在鑄模上施加力來改善鑄模破碎和斷裂成各種碎片，然后這些碎片可以容易地從鑄件上移去和脫落下來。這種力可以施加在鑄模的內壁，鑄模的外壁，或這兩者的結合。施加給鑄模內壁的力一般來自鑄模內的鑄件的熱膨脹，還可以利用輻射能、感應能量或其結合來加熱鑄件以進一步改善或加速鑄件的膨脹。用于加熱鑄件的能量源可以包括電磁能量、激光、無線電波、微波或其結合。用于加熱鑄模和/或鑄件的能量源可以包括激光、無線電波、微波、或其他形式的電磁能量和/或其結合。一般來說，這些和其他能量源可以朝著鑄模或鑄件的外部輻射或被引導至特定區域，用于加熱鑄模和鑄件以導致熱膨脹，引起鑄模和/或芯的砂破裂或斷裂。或者，感應能量涉及將鑄件和鑄模封閉在誘發鑄件中的電流的電磁能量場內，導致金屬的加熱以及鑄模較低程度的加熱。一般來說，鑄模是較為絕緣的而不是較為導電的，感應能量通常只能在鑄模內提供有限程度的加熱效果，達不到鑄件內產生的熱量的程度。當然有其他的鑄件加熱和膨脹方法，用于鑄模的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從鑄模中形成的鑄件上移去鑄模的方法，包括：　　　　移動鑄模通過一腔室；　　　　用高能脈沖激勵鑄模；　　　　使鑄模破裂；　　　　將鑄模從鑄件上移去；以及　　　　在鑄件移動通過熱處理爐時熱處理鑄件。

【技術特征摘要】
US 2000-7-27 09/627,109;US 2000-9-19 09/665,354;US1.一種從鑄模中形成的鑄件上移去鑄模的方法，包括移動鑄模通過一腔室；用高能脈沖激勵鑄模；使鑄模破裂；將鑄模從鑄件上移去；以及在鑄件移動通過熱處理爐時熱處理鑄件。2.如權利要求1所述的方法，其中高能脈沖以沖擊波形式施加。3.如權利要求2所述的方法，其中沖擊波利用以下至少一種設備產生機械設備、炮、加壓氣體和機電設備以及它們的組合。4.如權利要求1所述的方法，還包括通過在鑄模外壁上形成劃線...

【專利技術屬性】
技術研發人員：斯科特P克拉夫頓，保羅M克拉夫頓，沃爾克R克諾布洛赫，小詹姆斯L劉易斯，伊恩弗倫奇，
申請(專利權)人：聯合工程公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]