一种用于金属铸造的浇口杯的制作方法

1.本发明涉及金属铸造技术领域，尤其涉及一种用于金属铸造的浇口杯。


背景技术：

2.在金属铸造的过程中，将金属溶液浇注到浇口杯内，再由浇口杯底部的浇口经由浇道流至型腔，金属溶液在型腔内冷却成型，以获得预定形状和尺寸的工件。在向浇口杯内浇注金属溶液的过程中，溶液由浇口向下流入型腔，并在浇口附近产生漩涡；由于浇注前期浇口杯内的金属溶液的液面较低，漩涡会将浮在金属溶液表面的浮渣等杂质卷入型腔中，导致铸件质量降低。
3.为了防止浇注时金属溶液产生的漩涡将浮渣吸入型腔中，现有的方案中，通常采用一拔塞杆堵住浇口，当浇口杯内的液面高度上升至足够高时，即可拉开拔塞杆以打开浇口；此时液面高度较高，漩涡的力量不足以将浮在金属溶液表面的浮渣吸入型腔中，而当液面高度下降后，型腔已经被金属溶液填满，浮渣被吸入浇口并停留在浇道中，不影响铸件质量。
4.如公开号为“cn103706782a”，专利标题为“一种座包浇口杯拔塞装置”的专利文献的记载，包括固定架、杠杆机构和塞棒，固定架安装在座包浇口杯的杯口处，杠杆机构安装在固定架上，塞棒上端与杠杆机构之间通过连杆组件连接，杠杆机构通过连杆组件带动塞棒运动。在浇注前期通过塞棒堵住浇口，当浇口杯的液面高度上升后，通过杠杆机构带动塞棒运动以打开浇口。
5.在上述方案中，塞棒的运动需要通过外力驱动，人力驱动时较为危险；而且塞棒与杠杆组合的结构复杂，前期的烘烤及组装工序繁琐，后期的保养维护麻烦。


技术实现要素：

6.针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于，提出一种用于金属铸造的浇口杯，用于解决现有技术中拔塞式浇口杯操作存在危险且使用成本高等问题。
7.本发明解决其技术问题采用的技术方案是一种用于金属铸造的浇口杯，包括：
8.杯体，其内部具有用于容纳金属溶液的腔体，且所述杯体底部具有一与模具的型腔相通的浇注孔；
9.隔断件，其设置在所述浇注孔中，所述隔断件具有与所述型腔相通的第一通道，以及与所述腔体相通的第二通道；在所述第一通道与所述第二通道的衔接处设有一垫片，所述垫片可隔断所述第一通道和所述第二通道，并被配置为当金属溶液浇注至腔体的预设高度时熔化，以连通第一通道和第二通道，并跟随金属溶液一同流入型腔内。
10.进一步地，所述隔断件一体成型，且在所述第一通道与所述第二通道的衔接处设有一台阶面，所述垫片可由所述第二通道远离所述第一通道的一端进入所述隔断件内并与所述台阶面抵接。
11.进一步地，所述隔断件包括可分离的第一套管和第二套管，所述第二套管处于第
一套管的上方，所述第一套管内部中空以形成所述第一通道，所述第二套管内部中部以形成所述第二通道；
12.所述第一套管的内径小于所述第二套管的内径，以在第一套管与第二套管的衔接处形成一台阶面，所述垫片可由所述第二套管远离所述第一套管的一端进入所述隔断件内并与所述台阶面抵接。
13.进一步地，所述第一套管的内径为100mm，所述第二套管的内径为120mm，所述垫片的外径为120mm。
14.进一步地，所述第二套管远离所述第一套管的一端与所述浇注孔的上沿齐平，且所述第二套管的高度为30mm。
15.进一步地，所述垫片的中部开设有一引导熔化孔。
16.进一步地，所述引导熔化孔为通孔或盲孔。
17.进一步地，所述引导熔化孔的直径为4mm。
18.进一步地，所述垫片被配置为当金属溶液灌满腔体时熔化，以连通第一通道和第二通道；
19.所述腔体可容纳3吨金属溶液，浇注速度为80kg/s-120kg/s，金属溶液的温度为1340℃-1370℃，所述垫片的厚度为2.5mm。
20.进一步地，所述垫片和所述金属溶液为同一材质。
21.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
22.(1)通过在浇注孔设置一隔断件，隔断件内具有一垫片，在向腔体内浇注金属溶液时前期，垫片以固态形式存在，并起到隔断第一通道和第二通道的作用，以避免金属溶液流入型腔中；随着腔体内的液面逐渐升高至预设高度，垫片受热融化，此时即可连通第一通道和第二通道，垫片熔化所形成的溶液和金属溶液一同流入型腔内成型。在上述过程中，垫片在腔体液面较低时呈固态状，起到阻挡金属溶液的作用，防止金属溶液在液面较低时流动并形成漩涡，将浮渣吸入型腔内；当液面上升至预设高度后，垫片熔化并跟随金属溶液流入型腔成型，此时金属溶液所形成的漩涡的力度不足以将浮在液面上的浮渣吸入；随着金属溶液流入型腔，腔体内的液面高度的下降，直至该漩涡能够将浮渣吸入时，此时型腔内以充满金属溶液，浮渣最多只能流入浇道而无法达到型腔。以此，即可避免浇注前期因浇口杯内液面高度低，漩涡容易将浮渣吸入型腔的问题，进而替换拔塞式的浇口杯。相较于拔塞式的设置，本技术消耗品为垫片，使用成本低，省略了拔塞杆的烘烤等前期准备工作，也无需对拔塞杆等部件进行后期维护；浇注过程中借助金属溶液的温度自动熔化，无需借助外力驱动拔塞杆运动以打开浇注孔，过程更安全。
23.(2)在垫片的中心位置开设一引导熔化孔，金属溶液由垫片表面流入引导熔化孔，并与引导熔化孔的侧壁接触，而垫片其他部位只有垫片的上表面与金属溶液接触，使得垫片上温度最高的位置为引导熔化孔。以此，引导熔化孔最开始熔化，并逐渐向四周熔化，直至垫片的边缘位置。垫片在熔化过程中，边缘位置始终保持与台阶面的抵接，可有效的防止垫片掉落并堵塞第一通道或浇道造成堵塞。
24.(3)引导熔化孔在开始熔化时，金属溶液从引导熔化孔处开始流动，并不断冲刷其侧壁，可加快垫片的熔化速度，防止金属溶液已经达到预定高度但垫片未开始熔化，避免金属溶液在腔体内停留过久。
附图说明
25.图1为实施例中浇口杯的结构示意图；
26.图2为实施例中杯体的结构示意图；
27.图3为实施例中隔断件的结构示意图；
28.图4为实施例中隔断件的剖视图；
29.图5为实施例中第一套管和第二套管的结构示意图；
30.图6为实施例中垫片的结构示意图；
31.图中：
32.100、杯体；110、腔体；120、浇注孔；
33.200、隔断件；210、第一套管；211、第一通道；212、台阶面；220、第二套管；221、第二通道；230、垫片；231、引导熔化孔。
具体实施方式
34.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
35.请参照图1-图4，本发明公开了一种用于金属铸造的浇口杯，包括：
36.杯体100，其内部具有用于容纳金属溶液的腔体110，且所述杯体100底部具有一与模具的型腔相通的浇注孔120；
37.隔断件200，其设置在所述浇注孔120中，所述隔断件200具有与所述型腔相通的第一通道211，以及与所述腔体110相通的第二通道221；在所述第一通道211与所述第二通道221的衔接处设有一垫片230，所述垫片230可隔断所述第一通道211和所述第二通道221，并被配置为当金属溶液浇注至腔体110的预设高度时熔化，以连通第一通道211和第二通道221，并跟随金属溶液一同流入型腔内。
38.具体地说，本技术通过在浇注孔120设置一隔断件200，隔断件200内具有一垫片230，在向腔体110内浇注金属溶液前期，垫片230以固态形式存在，并起到隔断第一通道211和第二通道221的作用，以避免金属溶液流入型腔中；随着腔体110内的液面逐渐升高至预设高度，垫片230受热融化，此时即可连通第一通道211和第二通道221，垫片230熔化所形成的溶液和金属溶液一同流入型腔内成型。
39.在上述过程中，垫片230在腔体110液面较低时呈固态状，起到阻挡金属溶液的作用，防止金属溶液在液面较低时流动并形成漩涡，将浮渣吸入型腔内；当液面上升至预设高度后，垫片230熔化并跟随金属溶液流入型腔成型，此时金属溶液所形成的漩涡的力度不足以将浮在液面上的浮渣吸入；随着金属溶液流入型腔，腔体110内的液面高度的下降，直至该漩涡能够将浮渣吸入时，此时型腔内已充满金属溶液，浮渣最多只能流入浇道而无法达到型腔。以此，即可避免浇注前期因浇口杯内液面高度低，漩涡容易将浮渣吸入型腔的问题，进而替换拔塞式的浇口杯。
40.在本实施例中，相较于拔塞式的设置，本实施例中消耗品为垫片230，使用成本低，省略了拔塞杆的烘烤等前期准备工作，也无需对拔塞杆等部件进行后期维护；浇注过程中借助金属溶液的温度自动熔化，无需借助外力驱动拔塞杆运动以打开浇注孔120，过程更安全。
41.需要说明的是，本技术中所描述的金属溶液浇注至腔体110的预设高度，该预设高度所指的是能够使浮在金属溶液表面的浮渣不被金属溶液所形成的漩涡吸入的液面高度，而金属溶液所形成的漩涡的力度与金属溶液流动速度有关(流动速度决定于金属溶液的材质、第一通道211和第二通道221的内径、高度以及杯体100内腔体110的截面积等)。因此，不同的浇口杯和不同的使用场景对应不同的预设高度，本领域技术人员可以根据本技术所记载的内容，在不付出创造性劳动的前提下得出垫片230在不同的液面高度时熔化的方案，这应当属于本技术所要求的保护范围之内。
42.进一步地，所述隔断件200一体成型，且在所述第一通道211与所述第二通道221的衔接处设有一台阶面212，所述垫片230可由所述第二通道221远离所述第一通道211的一端进入所述隔断件200内并与所述台阶面212抵接。
43.在本技术中，可将隔断件200设置为一体成型，并在第一通道211和第二通道221的衔接处开设台阶面212，将垫片230放置在台阶面212上，可防止垫片230被金属溶液冲跑。
44.进一步地，如图5所示，所述隔断件200包括可分离的第一套管210和第二套管220，所述第二套管220处于第一套管210的上方，所述第一套管210内部中空以形成所述第一通道211，所述第二套管220内部中部以形成所述第二通道221；
45.所述第一套管210的内径小于所述第二套管220的内径，以在第一套管210与第二套管220的衔接处形成一台阶面212，所述垫片230可由所述第二套管220远离所述第一套管210的一端进入所述隔断件200内并与所述台阶面212抵接。
46.具体地说，还可将隔断件200设置为分体式，第一套管210和第二套管220的外径相同，第一套管210的内径小于第二套管220的内径，第二套管220的端面无法完全覆盖第一套管210的端面，进而使第一套管210的端面未被覆盖的部分形成台阶面212，将垫片230放置在台阶面212上，台阶面212对垫片230起到支撑作用，放置垫片230被金属溶液冲跑。
47.其中，第一套管210和第二套管220分别加工，两个套管都是为规则形状，制造成本低；而且，台阶面212是由两个套管的内径差所形成的，无需额外加工，降低成本。
48.进一步地，所述第一套管210的内径为100mm，所述第二套管220的内径为120mm，所述垫片230的外径为120mm。
49.具体地说，第一套管210、第二套管220呈管状设置，垫片230的横截面呈圆形状设置。第一套管210内径为100mm，第二套管220的内径为120mm，则台阶面212为内环到外环距离为20mm的环状结构。
50.进一步地，所述第二套管220远离所述第一套管210的一端与所述浇注孔120的上沿齐平，且所述第二套管220的高度为30mm。
51.需要说明的是，浇注孔120内的温度由低到高逐渐上升，将第二套管220的高度设置为30mm，则垫片230距离杯体100底面的高度为30mm，有利于使垫片230在接触金属溶液之后的预设时间内熔化，更容易控制垫片230的熔化时间。
52.进一步地，如图6所示，所述垫片230的中部开设有一引导熔化孔231。
53.在申请人以往多次使用过程中，垫片230出现多次从边缘位置开始熔化的现象，当垫片230熔化至外径等于第一套管210的内径时，垫片230未熔化的部分会掉落至第一套管210内堵塞第一通道211，甚至掉落至浇道内堵住浇道。
54.基于此，本技术在垫片230的中心位置开设一引导熔化孔231，金属溶液由垫片230
表面流入引导熔化孔231，并与引导熔化孔231的侧壁接触，而垫片230其他部位只有垫片230的上表面与金属溶液接触，使得垫片230上温度最高的位置为引导熔化孔231。以此，引导熔化孔231最开始熔化，并逐渐向四周熔化，直至垫片230的边缘位置。垫片230在熔化过程中，边缘位置始终保持与台阶面212的抵接，可有效的防止垫片230掉落并堵塞第一通道211或浇道造成堵塞。
55.更进一步地，引导熔化孔231在开始熔化时，金属溶液从引导熔化孔231处开始流动，并不断冲刷其侧壁，可加快垫片230的熔化速度，防止金属溶液已经达到预定高度但垫片230未开始熔化，避免金属溶液在腔体110内停留过久。
56.进一步地，所述引导熔化孔231为通孔或盲孔。
57.具体地说，当引导熔化孔231为通孔时，金属溶液只能从通孔处向下滴落，滴落的速度慢，不会形成漩涡，不会吸引低液面时的浮渣；同时金属溶液与通孔的侧壁的全部区域接触，使垫片230在厚度方向上的受热更均匀，熔化更快。
58.当引导熔化孔231为盲孔时，能够完全杜绝金属溶液滴落，但熔化速度相较于通孔的设置更慢。
59.进一步地，所述引导熔化孔231的直径为4mm。
60.进一步地，所述垫片230被配置为当金属溶液灌满腔体110时熔化，以连通第一通道211和第二通道221；
61.所述腔体110可容纳3吨金属溶液，浇注速度为80kg/s-120kg/s，金属溶液的温度为1340℃-1370℃，所述垫片230的厚度为2.5mm。其中，浇注速度指的是从浇注包浇注至腔体的金属溶液的流速。
62.可以理解的是，本技术的难点在于对垫片230的熔化时间的控制。基于此，申请人在多次计算和实验之后得出，当浇注速度为100kg/s时，需要30s可填满整个腔体110，而当金属溶液的温度为1360℃，且垫片230厚度为2.5mm时，熔化垫片230所需时间为25s-30s。也就是说，垫片230会在金属溶液刚好浇满整个腔体110时熔化，或在浇满前1-5s内熔化，均可起到避免浮渣被吸入型腔的作用。
63.进一步地，所述垫片230和所述金属溶液为同一材质。
64.可以理解的是，由于垫片230熔化后与金属溶液一并流入型腔内成型工件，垫片230作为工件的一部分，就需要与金属溶液为同一材质，以提高工件质量。
65.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
66.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
67.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据
具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
68.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于金属铸造的浇口杯，其特征在于，包括：杯体，其内部具有用于容纳金属溶液的腔体，且所述杯体底部具有一与模具的型腔相通的浇注孔；隔断件，其设置在所述浇注孔中，所述隔断件具有与所述型腔相通的第一通道，以及与所述腔体相通的第二通道；在所述第一通道与所述第二通道的衔接处设有一垫片，所述垫片可隔断所述第一通道和所述第二通道，并被配置为当金属溶液浇注至腔体的预设高度时熔化，以连通第一通道和第二通道，并跟随金属溶液一同流入型腔内。2.根据权利要求1所述的一种用于金属铸造的浇口杯，其特征在于，所述隔断件一体成型，且在所述第一通道与所述第二通道的衔接处设有一台阶面，所述垫片可由所述第二通道远离所述第一通道的一端进入所述隔断件内并与所述台阶面抵接。3.根据权利要求1所述的一种用于金属铸造的浇口杯，其特征在于，所述隔断件包括可分离的第一套管和第二套管，所述第二套管处于第一套管的上方，所述第一套管内部中空以形成所述第一通道，所述第二套管内部中部以形成所述第二通道；所述第一套管的内径小于所述第二套管的内径，以在第一套管与第二套管的衔接处形成一台阶面，所述垫片可由所述第二套管远离所述第一套管的一端进入所述隔断件内并与所述台阶面抵接。4.根据权利要求3所述的一种用于金属铸造的浇口杯，其特征在于，所述第一套管的内径为100mm，所述第二套管的内径为120mm，所述垫片的外径为120mm。5.根据权利要求3所述的一种用于金属铸造的浇口杯，其特征在于，所述第二套管远离所述第一套管的一端与所述浇注孔的上沿齐平，且所述第二套管的高度为30mm。6.根据权利要求1所述的一种用于金属铸造的浇口杯，其特征在于，所述垫片的中部开设有一引导熔化孔。7.根据权利要求6所述的一种用于金属铸造的浇口杯，其特征在于，所述引导熔化孔为通孔或盲孔。8.根据权利要求6所述的一种用于金属铸造的浇口杯，其特征在于，所述引导熔化孔的直径为4mm。9.根据权利要求1所述的一种用于金属铸造的浇口杯，其特征在于，所述垫片被配置为当金属溶液灌满腔体时熔化，以连通第一通道和第二通道；所述腔体可容纳3吨金属溶液，浇注速度为80kg/s-120kg/s，金属溶液的温度为1340℃-1370℃，所述垫片的厚度为2.5mm。10.根据权利要求1所述的一种用于金属铸造的浇口杯，其特征在于，所述垫片和所述金属溶液为同一材质。

技术总结
本发明公开了一种用于金属铸造的浇口杯，包括：杯体，其内部具有用于容纳金属溶液的腔体，且杯体底部具有一与模具的型腔相通的浇注孔；隔断件，其设置在浇注孔中，隔断件具有与型腔相通的第一通道，以及与腔体相通的第二通道；在第一通道与第二通道的衔接处设有一垫片，垫片可隔断第一通道和第二通道，并被配置为当金属溶液浇注至腔体的预设高度时熔化，以连通第一通道和第二通道，并跟随金属溶液一同流入型腔内。本发明相较于拔塞式浇口杯的使用成本更低，省略了拔塞杆的烘烤等前期准备工作，也无需对拔塞杆等部件进行后期维护；浇注过程中借助金属溶液的温度自动熔化，无需借助外力驱动拔塞杆运动以打开浇注孔，过程更安全。全。全。


技术研发人员：郭锐 蒋帆 刘源源 张宽林
受保护的技术使用者：宁波明凌科技有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/8/14