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CN102917816A - 通过重力浇铸或离心浇铸制造双金属和多层铸件的方法 - Google Patents

通过重力浇铸或离心浇铸制造双金属和多层铸件的方法 Download PDF

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Abstract

一种通过重力浇铸或离心浇铸制造双金属和多层铸件的方法，其中至少两种不同的金属材料被逐步浇铸到模具中。在浇铸第二种材料之前，开始将火焰注入模具中，由此将模具中存在的所有氧全部消耗，且之前浇铸的材料层表面上可能的氧化物大大减少。

Description

通过重力浇铸或离心浇铸制造双金属和多层铸件的方法
技术领域
本发明涉及一种通过重力浇铸或离心浇铸制造双金属和多层铸件的方法，其中至少两种不同金属材料被逐步浇铸到模具中。
背景技术
双金属或多层铸件由两种或更多种不同的金属材料例如多种合金浇铸而成，即，使得两种或更多种材料倒入一个或同一模具中。首先，倒入第一种材料，其形成铸件的第一层，特定的停留之后，将第二种材料倒入同一模具，其产生第二层，再一个停留之后，将另一种材料可能类似地倒入同一模具中，其形成铸件的另一层等。制造一种高质量双金属或多层铸件的绝对必要的条件是实现铸件的各个层在各个层接触边界上的完美扩散连接。各个层的完美扩散连接以共同的时间延迟而浇铸，必要的是确保在将第二种材料倒入模具时在第一层的已经固化但是仍旧是热的表面上不存在氧化物或氧化膜，或者在倒入第二种材料时，在流体金属流经浇口系统和模具的腔体时，流体金属中不产生这些氧化物或氧化膜。公知多种解决方法来消除或减少这些氧化物或者氧化膜的出现。
DE10113962公开了一种制造由至少两种不同材料组成的金属零件的浇铸方法，同时，一种是钢基，另一种是铝基。该方法包括以下步骤：优选将金属层施加到钢基材料制造的主体上，同时，该金属层优选是铝基的，在倒入铝之前将该涂布的主体插入铸造模具中。在倒入铝之前，将液体装置放置在形成于钢主体表面上的铝层之上，其可以减少(可能清除)金属层上产生的氧化涂层，且铝基浇铸材料在倒入时与金属层产生冶金连接。该液体装置由K3AlF6和KAlF4组成的共晶组合物形成。
EP348300公开了一种通过底铸法由多金属复合物制造零件的方法。该零件包括至少两个来自不同金属材料的层。被一层石蜡覆盖的插件悬挂在一个铸锭模之中，其形状与插件的轮廓一致，从底部以指定速度将指定温度的金属填入该铸锭模，使得该金属完全淹没该插件且产生多金属铸锭，其然后被热轧或冷轧。
EP1462192公开了一种包括至少两种不同材料的金属零件的制造方法，其中一种基于钢合金，第二种基于铝合金。在该方法中，首先在钢基合金的主体之上产生铝基金属层，优选Al-Si或FE基。之后，将硅酮粉末和/或硼砂(Na2B4O7-10H2O，水合硼酸钠)施加在如此产生的金属层上。之后，以该方式涂覆的主体放入铸模中并将铝基合金倒在它之上。
JP58032543、JP1066061和JP7308742公开了大体纯净形式或者混合有2％-8％氢的惰性气体Ar(氩)的多种应用，以在一个得到的金属零件中的各种金属层的将来的冶金连接空间中产生并保持非氧化气氛。
已知背景技术的共同缺点是消除氧化物和氧化层的效率有限。
本发明的目标特别是实现较高效率地消除不希望的氧化物和氧化层，这些氧化物和氧化层负面影响浇铸的不同材料的各个层的连接。
发明原理
本发明的目标已通过以下实现：通过重力浇铸或离心浇铸制造双金属和多层铸件的方法，其原理在于，在浇铸第二种材料之前，开始将火焰注入模具中，由此将模具中存在的所有氧全部消耗，且之前浇铸的材料层表面上可能的氧化物大大减少。
通过该方法，可以实现通过燃烧火焰将模具中存在的所有氧全部消耗，且之前浇铸的材料层表面上可能的氧化物大大减少，即在融化过程中、在倾倒来自熔炉的材料的过程中、在材料保持在铁水包的过程中以及在将材料倒入模具的过程中产生的氧化物。
本方法的优选实施方案，特别是优选的可用的易燃气体等是从属专利权利要求的主题。
具体实施方式
通过重力浇铸或离心浇铸制造双金属和多层铸件的方法通过以下实施例描述，即通过重力浇铸来铸造两层即双金属铸件。然而，本发明以此类推，且无需付出任何创造性活动亦可适用于通过重力浇铸来制造多层铸件的制造方法以及通过离心浇铸来制造双或多层铸件。
通过重力浇铸法制造的双金属和多层铸件被倒入模具，其包括一个具有浇口系统的腔体，加料器和排气系统以及其他用于正常浇铸的必要的元件。
将火焰易燃气体(火焰)送入如此备好的模具中，例如从而将与气体储存器连接的软管送入模具，并在其端部设置合适的燃烧器，例如钢管等，可加上可封闭的阀来关闭火焰易燃气体流。示例性的燃烧器为，流动的火焰易燃气体通过开口的加料器或者特别为此目的生成的通道或者模具中产生的其他适合的开口(通道)引入模具腔体。该火焰易燃气体流穿过该模具腔体，其消耗掉模具中所有的氧，且它通过孔和通道逸出到形体之外并且在模具上部的自由空间进一步燃烧。
在将火焰易燃气体流引入模具之后，开始将第一种材料铸入模具，同时进入模具中的第一种材料以所需量倾倒，例如直到达到模具中的第一种材料的所需高度，这可以通过在模具中产生合适的溢流、通过测量铁水包中材料的量(例如通过称重或者根据其体积等)来确保。在浇铸第一种材料的整个过程中，火焰易燃气体持续流过该模具。
在将所需量的第一种材料倒入模具后，然后是各个停留，之后在模具中的第一种材料的表面上生成固化涂层，而在此期间，该火焰易燃气体持续流过该模具。
在模具中生成第一种材料表面上的固化涂层之后，在火焰可燃气体连续流过该模具的情况下，将第二种材料倒入该模具，生成铸件的第二层。假如浇铸双金属即两层铸件，最早在第一种材料的整个表面被第二种材料完全倒满的时候将燃烧器(火焰易燃气体通过它流入该形体内)从模具中移走，由此停止使火焰流过模具，实现了两种材料的优质的扩散连接。
如果制造超过两层的铸件，该燃烧器停留在模具中最短直到浇铸的最后一种材料完全覆盖之前材料的整个表面的时候。
在两种情况下，燃烧器最迟在浇铸的最后一种材料的水平接近其嘴部时从模具中移走，这样可以保护燃烧器的嘴部不会被浇铸的材料淹没。
在两层或多层铸件的离心铸造中，该燃烧器轴向插入到旋转的锭模中，最好从后侧插入并且要足够深，这样点燃的易燃气体穿过锭模的整个长度并且从锭模的两端逸出。在这种设置中，在倾倒第二种材料的过程中不必从锭模中将燃烧器拉出。
或者仅在将第一种材料倒入模具之后即在将第二种材料倒入模具之前，将火焰易燃气体流插入模具中。
根据本发明的方法中使用的易燃气体优选纯氢气或者天然气或者丙烷-丁烷，或者其他与氧气发生放热反应的易燃气体(乙炔、乙烯、甲烷、气态烃等)，或者易燃的气体混合物等。
或者，将通过点燃易燃液体而产生的火焰等引入模具中。
适用性
本发明适用于制造用于多种应用的双金属或多层铸件。

Claims (12)

1.一种通过重力浇铸或离心浇铸制造双金属和多层铸件的方法，其中至少两种不同的金属材料被逐步浇铸到模具中，其特征在于，在浇铸第二种材料之前，开始将火焰注入模具中，由此将模具中存在的所有氧全部消耗，且之前浇铸的材料层表面上可能的氧化物大大减少。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在将第一种材料倒入模具中之前开始将火焰注入模具中。
3.如权利要求1或2任意一项所述的方法，其特征在于通过插入模具开口中的燃烧器来将火焰注入模具中。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于将火焰注入模具中最早在被浇铸的最后一种材料完全覆盖模具中的之前材料的整个表面时结束。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于将火焰注入模具中最迟在将最后一种材料倒入模具中完成时结束。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于将火焰注入模具中通过将火焰易燃气体流带入模具中进行。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述易燃气体是纯氢气。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述易燃气体是天然气。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述易燃气体是丙烷-丁烷。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述易燃气体是与氧气发生放热反应的气体。
11.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述易燃气体是易燃的气体混合物。
12.如权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于将火焰注入模具中通过带入火焰易燃液体流进行。
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