專利名稱：壓實(shí)支撐微粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在容器內(nèi)的鑄造模具或易耗模型周圍壓實(shí)支撐微 粒的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
金屬的鑄造方法是公知的，其中陶瓷殼模在鑄造過程中被容器內(nèi)壓實(shí)的支撐微粒(諸如散沙)在外部圍繞并支撐。美國專利5069271 和其它專利描述了這種鑄造方法。其它的鑄造方法是公知的，其中在 所謂的消失模鑄造過程中，待鑄造物品的泡沫模型被涂敷耐熔涂層并 且被容器內(nèi)壓實(shí)的支撐微粒(諸如沙)在外部圍繞并支撐。美國專利 4085790、 4616689和4874029描述了這種消失模鑄造方法。在澆鑄箱(容器)內(nèi)在陶瓷殼模或泡沫模型的外部周圍壓實(shí)支撐 微粒是高要求的工序。首先，必須將支撐微粒(諸如散沙)流化，并 且將其傳遞到在殼模或泡沬模型外部周圍的深陷的空穴內(nèi)。為了推進(jìn) 自由流動(dòng)，必須消除微粒的橋接。接著必須固結(jié)微粒，以對陶瓷殼模 或泡沫模型提供結(jié)構(gòu)支撐，取決于殼模的壁厚以及具有耐熔涂層的泡 沫模型的表面特性，所述支撐可以是非常脆弱的。過去已經(jīng)采用了澆鑄箱的簡單振動(dòng)在模具或模型所有外部部分的 上方固結(jié)支撐微粒。澆鑄箱的振動(dòng)必須足夠精確，以產(chǎn)生位移和隨后 支撐微粒的固結(jié)，但是振動(dòng)又不能太劇烈而扭曲或損壞易碎的模具或 模型(另一個(gè)相抵觸的要求)。為了方便填充位于殼?；蚓哂心腿弁繉拥呐菽Ｐ屯獠康拈L而窄 的槽形空穴，己經(jīng)將殼?；蚺輿i模型定位成使得這些槽形空穴是垂直的或者接近垂直。當(dāng)這是不可能的時(shí)，大多數(shù)壓實(shí)過程通過控制澆鑄 箱的填充速度來應(yīng)對該問題。由于僅支撐微粒的少許自由表面的頂部 很容易流動(dòng)，這種方法要求將微粒介質(zhì)填充到難以填充的水平槽形空 穴的高度并且暫停填充過程，直到流化微粒有機(jī)會(huì)到達(dá)槽形空穴的端 部。然后繼續(xù)澆鑄箱的填充，直到到達(dá)下一個(gè)難以填充的空穴。依靠 這項(xiàng)技術(shù)要求精準(zhǔn)的振動(dòng)和微粒添加、配置以及精確的填充高度控制。這種方法的另一個(gè)問題在于對于部分壓縮過程而言，殼?；蚺菽Ｐ偷捻敳繌纳戏奖恢危撞坎糠值芈裨谡駝?dòng)支撐微粒介質(zhì)中并與鑄造箱一起移動(dòng)。產(chǎn)生的模具或模型的彎曲能夠?qū)е履＞呋蚰Ｐ?扭曲以及模具壁斷裂或模型涂層裂開。美國專利6457510描述了克服上述問題的嘗試，其涉及使四個(gè) 振動(dòng)器同步并改變它們的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和相對于彼此的偏心相位角，使得 能夠通過改變澆鑄箱的搖動(dòng)來促使支撐微粒側(cè)向行進(jìn)。然而，該工序 需要特殊的、與通道形狀的空穴的形狀相適應(yīng)的振動(dòng)矢量改變方法。 而且，受控的搖動(dòng)限定在與四個(gè)振動(dòng)器的軸垂直的一個(gè)平面內(nèi)。最后， 當(dāng)試圖使支撐微粒流化時(shí)，該授權(quán)專利的壓實(shí)方法以及所有其它壓實(shí) 方法一直在對抗重力。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供用于在容器內(nèi)的鑄造模具或易耗模型周圍壓實(shí)支撐微 粒介質(zhì)的方法和設(shè)備，其中以下述方式使用相對于重力矢量的容器振 動(dòng)、容器轉(zhuǎn)動(dòng)和容器傾斜的系統(tǒng)步驟的組合來改變模具或模型取向， 即促使支撐微粒介質(zhì)填充模具或模型壁處的簡單的和復(fù)雜的空穴。 支撐微粒介質(zhì)被促使流入到空穴內(nèi)，在該方法過程中，微粒通過相對 于模具或模型可變的重力和振動(dòng)矢量聚集并固結(jié)在這些空穴處。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及使容器連續(xù)振動(dòng)、連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)以及連續(xù)傾斜，以改變模具或模型相對于重力矢量的取向。本發(fā)明的另一實(shí);^f列涉及在在容器周圍壓實(shí)微粒介質(zhì)的過程中以傾斜角度漸增方式來使容 器傾斜。容器可以連續(xù)地、或者在每次傾斜角度增加時(shí)間歇地受到轉(zhuǎn) 動(dòng)和振動(dòng)。本發(fā)明的又一實(shí)施例涉及在容器相對于重力矢量傾斜在固定的傾斜角度時(shí)，使容器受到振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。能夠?qū)嵤┍景l(fā)明來繞重力鑄造模具或模型以及反重力鑄造模具或 模型來壓實(shí)支撐微粒介質(zhì)。在本發(fā)明的示例性方法實(shí)施例中，模具或易耗模型放置在箱體中， 箱體中填滿支撐微粒介質(zhì)。箱體設(shè)定為繞第一軸線連續(xù)振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，而容器相對于重力矢量繞第二軸線連續(xù)地或固定地傾斜。相對于重力 矢量的容器振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜的組合導(dǎo)致由模具或模型壁的特殊構(gòu)造 形成的槽、腔室、縫和其它空穴被重復(fù)并有條理地重新定位，使得空 穴中的支撐微粒的自由表面移動(dòng)超過其動(dòng)態(tài)休止角，并且通過空穴的 振動(dòng)以及連續(xù)改變?nèi)∠虻慕M合作用流入這些空穴內(nèi)。這種箱體動(dòng)作的 系統(tǒng)重復(fù)最終將由模具或模型壁形成的空穴內(nèi)填滿壓實(shí)的支撐微粒介 質(zhì)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中空穴的取向循環(huán)成空穴的開口朝向下時(shí)，通過使固 結(jié)的微粒介質(zhì)阻塞空穴的開口，防止了支撐微粒離開空穴。能夠可選 地將蓋體放置在容器內(nèi)的微粒介質(zhì)的朝向上的表面上，以增大實(shí)施該 壓實(shí)方法過程中容器能夠傾斜到的角度。在本發(fā)明的示例性設(shè)備實(shí)施例中，容器設(shè)置在可轉(zhuǎn)動(dòng)的固定設(shè)備 上，并且提供了第一馬達(dá)，用于轉(zhuǎn)動(dòng)該固定設(shè)備，以使容器繞其第一 軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。固定設(shè)備設(shè)置在可傾斜的框架上，并且提供了第二馬達(dá)， 用于使框架傾斜，以使容器相對于重力矢量繞第二軸線傾斜。 一個(gè)或 多個(gè)振動(dòng)器設(shè)置在支撐框架的臺上、框架本身上、固定設(shè)備本身上和/ 或容器本身上。提供了支撐微粒源，以便在模具或模型容納在容器中 之后，將容器填滿微粒。本發(fā)明的壓實(shí)方法和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于它們是最小限度地部芬特殊的，并且不需要復(fù)雜的微粒供給配置。而且，本發(fā)明的壓實(shí)方法和 設(shè)備可用于在重力鑄造模具或易耗模型以及反重力鑄造模具或易耗模 型周圍壓實(shí)支撐微粒介質(zhì)。通過下面參照附圖所作的詳細(xì)描述，這些優(yōu)點(diǎn)以及其它優(yōu)點(diǎn)將更 加清楚。


圖1是在外部模具壁處具有空穴的陶瓷殼模的縱向剖視圖。圖1A是穿過包含假定的圓柱形模具的鑄造箱的剖視圖，該模具上在外側(cè)模具壁中具有復(fù)雜的細(xì)長槽形環(huán)狀空穴，這些空穴從冒口朝箱 壁發(fā)散開。所述箱體內(nèi)充有諸如沙子的支撐微粒。圖1B是放大視圖，顯示了支撐微粒的靜態(tài)休止角所允許的支撐介 質(zhì)滲透到槽形空穴內(nèi)。圖2顯示圖1中的箱體發(fā)生傾斜以促進(jìn)微粒介質(zhì)流入到槽形空穴 內(nèi)，其中傾斜程度通過支撐微粒介質(zhì)溢出箱體邊緣來限定。以附圖標(biāo) 記1和4標(biāo)記的槽形空穴被完全充滿。余下的槽形空穴通過箱體的小 幅度傾斜僅被部分地填充。圖3顯示了配合有浮置蓋體的圖1中的箱體，蓋體由比介質(zhì)的容 積密度大的材料制成。所述蓋體利用重力約束微粒介質(zhì)，并且防止發(fā) 生在以較大角度傾斜時(shí)介質(zhì)溢出(沒有蓋體時(shí)很可能發(fā)生溢出)。在 充分振動(dòng)條件下，較大角度的傾斜實(shí)現(xiàn)了槽形空穴1至4的填充，以 及支撐微粒在這些空穴內(nèi)的固結(jié)。圖4顯示了已經(jīng)繞箱體的縱向軸線L緩慢轉(zhuǎn)過180。后的圖1中的 箱體。槽形空穴1至4已經(jīng)完全填滿。介質(zhì)更深地進(jìn)入到開口朝向下 的槽形空穴5和8內(nèi)。圖5顯示了繞軸線L轉(zhuǎn)動(dòng)若干循環(huán)后的相同箱體。槽形空穴1至 5完全填滿壓實(shí)的介質(zhì)。在該傾斜角度下，無論壓實(shí)過程連續(xù)多長時(shí)間， 余下的槽都不會(huì)被進(jìn)一步填充。圖6是穿過具有位于支撐微粒介質(zhì)中的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的消失模的^造箱的剖視圖。圖示的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體具有連通到模具外表面的內(nèi)部油通 道(由槽形成)。圖示的模具傾斜到45。。圖7A是配合有圓形凸緣和圓形加強(qiáng)肋的正方形截面消失模鑄造箱的縱向剖視圖。該箱體包含與連接到冒口的一對發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋對應(yīng) 的消失模。該箱體內(nèi)填充有支撐介質(zhì)。在箱體傾斜之前，具有用于澆 注杯的開口的正方形蓋體示出為放置在介質(zhì)的表面上。來自蓋體重量 的沿著箱體軸線的力矢量示出為大于來自于休止角上方的介質(zhì)楔體的 相對的矢量。圖7B是圖7A的鑄造箱的平面圖。圖8A是用于轉(zhuǎn)動(dòng)具有圖6的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鑄造箱的壓實(shí)設(shè)備的正 視圖，其中部分以剖視圖示出，同時(shí)該設(shè)備在選定的傾斜角度之間傾斜。圖8B是圖8A的的設(shè)備的平面圖。圖9是具有與圖1至圖5中的空穴5相似的復(fù)雜槽形空穴的壓實(shí) 測試單元的正視圖，通過實(shí)施本發(fā)明，上述空穴內(nèi)完全填滿壓實(shí)的沙 子。圖IOA至圖IOL是測試單元的示意圖，顯示了理論上的壓實(shí)順序。 圖IIA是依照本發(fā)明實(shí)施例的獨(dú)立設(shè)備的正視圖，其用于在容器發(fā)生傾斜之前繞反重力鑄造陶瓷殼模壓實(shí)支撐介質(zhì)。 圖IIB是圖IIA中的環(huán)繞區(qū)域的放大剖視圖。 圖IIC是圖IIA中的獨(dú)立設(shè)備在容器傾斜到選定的傾斜角度后的正視圖，為了方便起見，某些部件以剖視圖示出。 圖IID是沿圖11C中的箭頭IID方向的視圖。 圖IIE是用于英制梯形螺釘?shù)尿?qū)動(dòng)馬達(dá)的局部正視圖。 圖12A是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的設(shè)備的正視圖，其用于采用手動(dòng)絞車?yán)瓌?dòng)的裝具使容器發(fā)生傾斜之后，在反重力鑄造陶瓷殼模周圍壓實(shí)支撐介質(zhì)。這種傾斜布置不受大于1G的振動(dòng)的影響。 圖12B是圖12A中的設(shè)備的平面圖。 — 圖13是依照本發(fā)明的又一實(shí)施例的液壓操控的壓實(shí)設(shè)備的透視圖，其用于在陶瓷殼?；蛞缀哪Ｐ椭車鷫簩?shí)支撐介質(zhì)。 、圖14是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的液壓操控的壓實(shí)設(shè)備的等軸 視圖，其用于在陶瓷殼?；蛞缀哪Ｐ椭車鷫簩?shí)支撐介質(zhì)。 圖15是圖14的浮置多功能蓋體的放大剖視圖。圖16是圖14中的設(shè)備的透視圖，顯示了傾斜超過水平線的箱體。 圖17是局部透視圖，顯示了圖14和圖16中的箱子蓋體的部件，部分以剖視圖示出。圖18是圖14中的設(shè)備的透視圖，顯示了直接安裝在鑄造箱上的振動(dòng)器。該設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)被加寬，以容納與箱體一起轉(zhuǎn)動(dòng)的振動(dòng)器。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了用于在容器內(nèi)的鑄造模具(諸如陶瓷殼模)或易耗 模型(諸如塑料模具)周圍壓實(shí)支撐微粒的方法和設(shè)備，其以促使支 撐微粒填充到模具或模型壁處的簡單的和復(fù)雜的空穴的方式，通過相 對于重力矢量的容器振動(dòng)、容器轉(zhuǎn)動(dòng)和容器偏斜的組合來改變模具或 模型的取向。能夠?qū)嵤┍景l(fā)明來在金屬或合金鑄造中所使用的任意類 型的模具或易耗模型周圍壓實(shí)空穴內(nèi)的支撐微粒，這里理想的是對模 具或模型提供支撐。出于示例而非限制的目的，參照圖1，其示出了薄壁的陶瓷殼模 10，陶瓷殼模IO具有中心冒口通道10a和多個(gè)模具空腔10b，如美國 專利5069271中所描述的，在反重力鑄造過程中，所述空腔10b經(jīng)由 相應(yīng)的閘門式通道10g與冒口通道相連通，以容納來自冒口通道的熔 融金屬或合金，這里通過參照的方式將該美國專利的教導(dǎo)并入。這種 陶瓷殼模IO通常通過公知的失蠟鑄造工藝形成，其中易耗(例如蠟或 塑料)模型組件(未示出)重復(fù)地浸在陶瓷漿中、排出多余的陶瓷漿、 涂上粗糙的陶瓷灰泥微粒，并干燥，直到構(gòu)建出理想的殼模壁厚度。 接著選擇性地去除該易耗模型，以留下陶瓷殼模，陶瓷殼模被燒制， 從而被賦予足夠的強(qiáng)度，以用于在其中鑄造熔融金屬或合金。如上述 專利中所描述的，對于向上通過冒口通道10a進(jìn)入模具空腔10b和陶瓷 封閉構(gòu)件12'的熔融金屬或合金的反重力鑄造，殼模10設(shè)有與填填充管(未示出)相連通的陶瓷套環(huán)12。對于澆鑄過程中需要對殼模壁進(jìn) 行支撐的情況，本發(fā)明能夠用具有任意殼模壁厚的陶瓷殼模來實(shí)施。本發(fā)明不限于用圖1所示類型的用于金屬或合金的反重力鑄造的陶瓷殼模來實(shí)施，本發(fā)明能夠用任意類型的鑄造模具以及金屬或合金的重力鑄造來實(shí)施。出于示例而非限制的目的，由支撐微粒介質(zhì)支撐 的用于其中的金屬或合金的重力鑄造的陶瓷殼模能夠用于實(shí)施本發(fā)明。同樣，出于示例而非限制的目的，本發(fā)明的易耗能夠用諸如容器 中的塑料(如聚苯乙烯)泡沬模型的易耗模型來實(shí)施，其中模型可選 擇性地在其外表面上涂敷有薄的耐熔涂層。如圖l所明顯示出地，陶瓷殼模IO包括在模具的外部表面或壁周 圍形成多個(gè)細(xì)長槽形或縫形空穴V的外部構(gòu)造。圖示的空穴V相對于冒口通道10a橫向(基本沿徑向)延伸。例如，空穴V形成在橫向延 伸的模具部分10s之間，模具部分在其中限定出各自的模具空腔10b。 然而，取決于所采用的模具的特定外部構(gòu)造，空穴V能夠具有任何形 狀和/或相對于冒口通道的取向。圖1僅示例性地示出代表性的空穴V， 根據(jù)本發(fā)明，空穴V內(nèi)能夠填充壓實(shí)的支撐微粒。圖1A用于進(jìn)一步顯示包含位于支撐微粒30中的假定的圓柱形鑄 造模具10的鑄造箱(容器)20，其中模具10包括示例性的假定的復(fù) 雜的細(xì)長槽形環(huán)狀空穴V，這些空穴V位于外部模具壁10w處并且從 冒口通道10a朝箱體20的內(nèi)壁發(fā)散開。圖中示出了不同構(gòu)造的空穴V， 以顯示不同的空穴形狀，通過實(shí)施本發(fā)明，空穴內(nèi)能夠填充壓實(shí)的支 撐微粒(例如干沙)。例如，認(rèn)為假定的圓柱形模具IO具有大量復(fù)雜的空穴V，諸如在 圖1A中以剖視圖示出的那些。當(dāng)模具10放置在箱體20中并且箱體填 充有支撐微粒時(shí)，如圖1B所示，取決于靜態(tài)休止角，少量的微粒介質(zhì) 30將進(jìn)入每個(gè)空穴V內(nèi)。箱體20的振動(dòng)將使箱體20中微粒介質(zhì)30的大約頂部少量部分流化，但是不會(huì)促使更多的微粒介質(zhì)流入每個(gè)空 穴V內(nèi)。如圖2所示，如果箱體20相對于重力矢量"GV"以固定的傾斜 角度"A"偏斜，微粒介質(zhì)30將很容易流入到具有向上的開口 OP以 及通常向下偏斜的這些空穴V內(nèi)。圖1A中附圖標(biāo)記1和4所指示的空 穴將完全充滿松散(干)的微粒介質(zhì)；然而在微粒介質(zhì)開始溢出箱體 邊緣之前，空穴2和3將僅僅部分地填充。振動(dòng)將增強(qiáng)微粒介質(zhì)到空 穴內(nèi)的流入，并且將增加微粒介質(zhì)在這些空穴內(nèi)的固結(jié)。然而，振動(dòng) 還將導(dǎo)致更多介質(zhì)從箱體20溢出。隨著微粒介質(zhì)30流入到空穴V內(nèi)并被壓實(shí)，來自上方的介質(zhì)沿重 力矢量流動(dòng)并將其取代。將空穴視作"泡沫"是有幫助的。隨著介質(zhì) 細(xì)流而下，所述"泡沬"變成稀薄的介質(zhì)并抵抗重力矢量向上行進(jìn)， 直到它遇到介質(zhì)不能滲透的表面。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，"泡沫"將在 該表面下方形成空穴。取決于其形狀和取向，該表面可捕獲所述"泡 沫"。例如，垂直于重力矢量的表面將捕獲所述"泡沫"。 一個(gè)區(qū)域 中的壓實(shí)可以損失另一區(qū)域中的壓實(shí)為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)。通過系統(tǒng)地重新 定位捕獲表面，本發(fā)明的實(shí)施允許這種空的"泡沫"逃逸。當(dāng)"泡沫" 遇到傾斜的箱體壁時(shí)，它將沿箱體壁行進(jìn)，直到它通過微粒介質(zhì)30上 部的敞開表面溢出。參照圖3，如果將比微粒介質(zhì)的容積密度大的材料制成的松散配 合的蓋體40放置在微粒介質(zhì)30的上表面上方，箱體20能夠傾斜到陡 得多的角度，而微粒介質(zhì)不會(huì)溢出箱體邊緣。由于通過圖7A所示的休 止角所產(chǎn)生的微粒介質(zhì)30的楔形，來自垂直于介質(zhì)表面的蓋體40的 重量的力要比提升力大。由于上述原因，箱體20能夠傾斜到45-50度 而微粒介質(zhì)30不會(huì)溢出。如圖3所示，在可能由蓋體40造成的傾斜 角度，更多的空穴V將完全充滿微粒介質(zhì)。箱體20的振動(dòng)加速對空穴 的填充，并且一旦空穴被完全充滿就壓實(shí)微粒介質(zhì)。隨著微粒介質(zhì)填充空穴，并且在箱體和空穴內(nèi)壓實(shí)，產(chǎn)生的稀薄的介質(zhì)"泡沫"行進(jìn) 到位于蓋體40下方的微粒介質(zhì)的上表面，并且沿蓋體邊緣逃逸。結(jié)果微粒介質(zhì)30的上表面下降，并且蓋體40更深地停在箱體20內(nèi)。如果傾斜的箱體20繞其縱向軸線L緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的話，如圖4所示， 從模具10的冒口通道10a發(fā)散出的空穴V將移動(dòng)到它們的開口 OP朝 向上的位置。因此，在箱體的部分轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)過程中，每個(gè)空穴都將容 納微粒介質(zhì)。圖4顯示了轉(zhuǎn)過半個(gè)循環(huán)后的模具。由于空穴外的壓實(shí) 微粒介質(zhì)阻擋了它們的開口 0P，朝向下的空穴不失去微粒介質(zhì)。如果 轉(zhuǎn)動(dòng)速度足夠低，那么附圖標(biāo)記1至4所指示的空穴將在一次旋轉(zhuǎn)中 被充滿。然而，相對于空穴5至8，在循環(huán)過程中的這些空穴的開口 OP朝向下時(shí)的部分中，微粒介質(zhì)將更深地移動(dòng)到空穴中，在這些空穴 中的微粒介質(zhì)柱中留下暫時(shí)的間隙。經(jīng)過箱體的若干次轉(zhuǎn)動(dòng)之后，如 圖5和圖IOL所示，Z字形的空穴5內(nèi)完全充滿著壓實(shí)的微粒介質(zhì)。隨著稀薄的介質(zhì)"泡沫"沿重力矢量直上，其穿過介質(zhì)的通道在 轉(zhuǎn)動(dòng)作用下發(fā)生扭曲，朝著箱體內(nèi)壁形成螺旋形。如果"泡沫"遇到 任何不能滲透介質(zhì)的阻擋物，它將聚集在該阻擋物下方。如果該阻擋 物是模具表面，那么它將在箱體轉(zhuǎn)動(dòng)的部分循環(huán)過程中面向上，從而 釋放"泡沫"。最終稀薄介質(zhì)"泡沫"將遇到箱體內(nèi)壁，并且如上所 述，由于傾斜的箱體轉(zhuǎn)動(dòng)，"泡沫"將沿著箱體內(nèi)壁螺旋上升，直到 穿過微粒介質(zhì)暴露的上表面逃逸。不管空穴的復(fù)雜程度如何，只要空穴的所有節(jié)段在箱體20的至少 部分轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)過程中向下傾斜，那么微粒介質(zhì)和稀薄介質(zhì)"泡沫"的 移動(dòng)過程將完全充滿任何空穴V。對于引入到箱體20的給定振動(dòng)，傾 斜角度必須大于微粒介質(zhì)的休止角。下面將該角度稱為微粒介質(zhì)的動(dòng) 態(tài)休止角，該角度遠(yuǎn)小于靜態(tài)休止角。在圖5中，在目前為止所討論的箱體振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜狀^下，空穴6、 7和8不能完全充滿。這是因?yàn)樵谙潴w的整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)過程中， 空穴6的端部向上傾斜，并且空穴的最后的兩個(gè)節(jié)段7和8受到總是 向上傾斜的第四節(jié)段的阻擋。通過下面所述的本發(fā)明的另一實(shí)施例， 這些空穴6、 7和8能夠被充滿。雖然圖1至圖5中示出的空穴V位于包含箱體縱向(轉(zhuǎn)動(dòng))軸線 L的平面內(nèi)，但是這些空穴能夠定位在任何方向，并且只要空穴在箱體 20的局部部分轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)過程中向下傾斜就可填充微粒介質(zhì)30。而且， 如果圖l至圖5中的空穴6至空穴8定位在"垂直于箱體縱向(轉(zhuǎn)動(dòng)) 軸線的平面"(平行于箱體底部的平面)，那么通過如上所述的傾斜 容器的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，可很容易地將它們填滿壓實(shí)的微粒介質(zhì)。圖9是具有與圖1至圖5中的空穴5相似的復(fù)雜槽形空穴V的壓 實(shí)測試單元(模擬模具或模型P的一部分)的正視圖，通過實(shí)施本發(fā) 明，該空穴V完全充滿壓實(shí)的沙子。特別地，壓實(shí)測試單元由夾在垂 直的透明丙烯酸板AP之間的聚苯乙烯棒構(gòu)造成。壓實(shí)測試單元形成與 圖l-5中的空穴5的形狀相似的尺寸為1.5英寸X1.5英寸的36英寸長 的槽形空穴。在圖示的垂直取向上，壓實(shí)測試單元放置在30英寸深的 圓柱形箱體的底部，在32秒內(nèi)使箱體內(nèi)填充干的Calimo22支撐介質(zhì)。 在填充過程中箱體不發(fā)生振動(dòng)。接下來，箱體相對于重力矢量(豎直 的)傾斜到30。的固定傾斜角度、在具有傾斜、轉(zhuǎn)動(dòng)和輕微振動(dòng)能力的 離心式鑄造機(jī)器上以小于lG的力振動(dòng)并且以6rpm的速度轉(zhuǎn)動(dòng)兩分鐘， 以進(jìn)行初始測試。箱體以固定傾斜角度傾斜2分鐘時(shí)箱體的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的組合將測 試單元的彎曲槽形空穴內(nèi)完全充滿壓實(shí)的鑄造用沙。相反，在僅僅采用上述箱體振動(dòng)狀態(tài)的情況下利用相同的鑄造機(jī) 器、相同的測試單元和相同的支撐介質(zhì)來進(jìn)行對比測試。也就是，箱 體不傾斜到30。的固定傾斜角度，并且不轉(zhuǎn)動(dòng)。對比測試導(dǎo)致僅僅以松散的介質(zhì)部分地填充位于頂部聚苯乙烯棒上方的槽形空穴。也就是， 槽形空穴的剩余部分(大于90%)仍然是空的，沒有填充支撐介質(zhì)。圖IOA至圖10L顯示了將鑄造用沙填充在圖9的測試單元的彎曲 槽形空V內(nèi)并壓實(shí)的填充順序。該順序僅僅是用于示例目的而不是對 本發(fā)明的限定。參照圖IOA，測試單元最初定位在其在垂直定位的箱 體(圖中未示)中的一側(cè)上，測試單元的敞開端E面朝圖IOA中的左 側(cè)。箱體豎直地定位，其敞開端朝向上(例如參見圖1A)。接著將鑄 造用沙30引入箱體內(nèi)，直到箱體填滿，由此將測試單元設(shè)置在鑄造用 沙中，為了方便起見，在圖10A中僅示出箱體內(nèi)在測試單元周圍的鑄 造用沙的一部分。在圖IOB至圖IOL中，為了方便起見，將在測試單 元周圍的鑄造用沙30略去。圖IOA顯示了在填充了豎直箱體后，沙子 僅穿過靜態(tài)休止角。圖10B顯示了在填滿的箱體傾斜到30。的傾斜角度 之后微粒介質(zhì)(沙子)滲透到空穴內(nèi)的程度，并且系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)已經(jīng)將 測試單元的敞開端E帶到部分朝向上的位置，其中測試單元繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸 線的初始取向并不重要。在圖10C中，傾斜的箱體以6rpm的速度繞其 縱向軸線進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)180°，同時(shí)以小于1G的力振動(dòng)，微粒介質(zhì)的小塊 示出為更深地流動(dòng)到槽內(nèi)部。在圖10D至圖10K中，傾斜箱體的振動(dòng) 和轉(zhuǎn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，微粒介質(zhì)繼續(xù)順次流入到空穴內(nèi)，直到如圖10L所 示空穴內(nèi)充滿壓實(shí)的鑄造用沙。注意在這些圖中，空穴"泡沫"是如 何通過侵入介質(zhì)而分開的，并且"泡沫"節(jié)段是如何以介質(zhì)的反向流 動(dòng)形式流出槽的?？昭?2的實(shí)際填充和壓實(shí)結(jié)束箱體的旋轉(zhuǎn)。如上所述，能夠?qū)⒈景l(fā)明實(shí)施成在重力或反重力鑄造方法中使用 的鑄造模具或易耗模型周圍壓實(shí)支撐微粒介質(zhì)。重力鑄造實(shí)施例圖7A、圖7B顯示了與重力鑄造消失模10'—起使用的箱體20'， 重力鑄造消失模10'設(shè)置在箱體中，箱體填充有支撐微粒介質(zhì)30'。出 于示例而非限制的目的，箱體或容器20，能夠由鋼或任何其它適合的封料來制造，并且能夠具有任意形狀，例如圓柱形箱體或者具有正方形 或其它多邊形橫截面的箱體。易耗模型10'包括澆注杯10a'、冒口 10s'和通過澆口 10g'連接到冒 口 10s'的一對發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋模型10p'。模型10'能夠由涂敷有耐熔薄層 (例如1.5mm)的聚苯乙烯來制造，該耐熔薄層通常是(但不限于) 云母或硅基材料。為了方便圖8A、圖8B的壓實(shí)設(shè)備中的滾動(dòng)，箱體20'包括圓形凸 緣20a'和圓形中間加強(qiáng)肋20b'。圖8A、圖8B顯示了用于在消失模發(fā)動(dòng)機(jī)缸體模型IO"周圍壓實(shí) 微粒介質(zhì)30'的設(shè)備，模型10"在箱體20'中設(shè)置在微粒介質(zhì)30'中，這 在圖6中更加詳細(xì)地示出。出于示例而非限制的目的，支撐微粒介質(zhì) 30'能夠包括干的鑄造用沙或任何流動(dòng)自由的耐熔微粒，這些微粒通常 是美國專利5069271中所描述的不含樹脂或其它粘合劑的未粘著微粒。 然而，支撐微粒可以選擇性地粘合到有限的程度，該有限的程度不會(huì) 對支撐微粒流化并在依照本發(fā)明的箱體20'中的模具或模型周圍壓實(shí) 的能力產(chǎn)生不利的影響。參照圖8A，所述設(shè)備包括常規(guī)的振動(dòng)壓實(shí)臺(基部)T'(示意性 示出)。另外(或作為替代)，能夠按照圖IIA、圖12A、圖12B、圖 14、圖16和圖18所示的方式采用單獨(dú)的振動(dòng)器。通過圖IIA、圖IIB、 圖IIC、圖12A、圖12B、圖13、圖14、圖16和圖18中所示的設(shè)置 在振動(dòng)臺T上的耳軸(傾斜)機(jī)構(gòu)(將在下文中描述)中的任意一個(gè) 來實(shí)現(xiàn)箱體20'相對于重力矢量到選定傾斜角度的傾斜。出于示例而非 限制的目的，耳軸支柱17'設(shè)置在臺T'上，用于支撐可傾斜的框架13'， 該框架上設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng)的組件(固定設(shè)備)50'，用于容納箱體20'。在組件50'在框架13'上傾斜之前，箱體20'被放置到組件50'內(nèi)Z組件50'包括基板50a'，其上設(shè)置有箱體20'。組件基板50a'包括用于 容納箱體20，的底部的圓柱形凹部。組件基板50a'?？吭诳蚣?3'上的 支柱13b，上的以120度間隔開的三個(gè)滾針軸承上，并且通過支撐凸緣 13f上的四個(gè)另外的滾柱軸承B2，居中布置，支撐凸緣13f在箱體的圓 形基板50a'的周圍接合。齒輪馬達(dá)60'通過與基板50a'上的帶容納凹槽 50g'接合的驅(qū)動(dòng)帶62'使組件50'轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)箱體20'垂直地定位在組件50'中時(shí)，模型IO"被放置到箱體中， 并且箱體內(nèi)填充有來自任何合適的微粒源(諸如高處的漏斗，圖中未 示出)的支撐微粒介質(zhì)30'，諸如干的鑄造用沙。在箱體傾斜之前，具 有用于澆注杯10a"的開口的正方形、松散配合、自由浮動(dòng)的蓋體40' 示出為放置在微粒介質(zhì)的上表面上，以防止當(dāng)傾斜角大于微粒介質(zhì)的 休止角時(shí)微粒介質(zhì)溢出。參見圖8B，澆注杯10a"延伸穿過蓋體開口而 暴露出，以接納來自坩堝或其它熔融物保持容器(未示出)的將以重 力方式鑄造的熔融金屬或合金。圖8A中示出的蓋體40'的重量產(chǎn)生的 沿箱體軸線的力矢量要大于靜態(tài)休止角上方的微粒介質(zhì)30'的楔產(chǎn)生 的相對的矢量。當(dāng)箱體轉(zhuǎn)動(dòng)到50度時(shí)，這保持微粒介質(zhì)的頂表面與箱 體的側(cè)邊成直角。隨著介質(zhì)的固結(jié)，蓋體更深地?？康较潴w內(nèi)。當(dāng)箱 體返回到直立位置時(shí)，介質(zhì)的頂部表面是水平的。當(dāng)箱體20'仍然垂直地定位在組件50'中時(shí)，能夠開始臺T'的振動(dòng) 以及箱體20，的轉(zhuǎn)動(dòng)，但本發(fā)明并不限于這個(gè)順序。接著組件50'在耳 軸支柱17'(僅示出一個(gè))上相對于圖8A中所示的重力矢量傾斜到固 定的傾斜角度。如圖8B所示，傾斜的箱體20'由兩個(gè)另外的滾柱軸承 B3'支撐在傾斜位置，滾柱軸承B3'以與箱體的圓形中間肋20b'接合的 方式設(shè)置在框架13'的直立側(cè)板13s'上。當(dāng)箱體傾斜時(shí)，箱體的振動(dòng)和 轉(zhuǎn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，直到模型IO，，上(特別是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體模型上)的空穴內(nèi) 充滿壓實(shí)的鑄造用沙。為了進(jìn)一步示例，圖6顯示了包括內(nèi)部油道10p"的消失模發(fā)動(dòng)機(jī)缸體模型10"。雖然實(shí)施本發(fā)明時(shí)能夠使用任何方向的振動(dòng)，但是在圖 6中，在箱體傾斜時(shí)，具有發(fā)動(dòng)機(jī)缸體模型的箱體承受如圖所示與重力平行的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著箱體轉(zhuǎn)動(dòng)，最長的油槽101p"保持傾斜在45。。 由于轉(zhuǎn)動(dòng)，垂直于最長的油道的油槽10pp"以正弦曲線的方式在-45。 至+45°的傾斜角之間變化。其它短的油槽10sp"在圖示平面內(nèi)延伸或者 延伸出該平面。通過轉(zhuǎn)動(dòng)，這些油槽或通道10sp，'同樣在-45。至+45。的 傾斜角之間變化。在壓實(shí)測試過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體模型IO"實(shí)際上偏離 箱體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(縱向軸線)L幾英寸繞軌道運(yùn)行。由于在模型的每個(gè) 運(yùn)行過程出現(xiàn)一次完整的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以對模型IO"的油槽中的鑄造用沙的 填充和壓實(shí)效果是相同的。圖7A、圖7B、圖8A和圖8B的設(shè)備能夠與任何在重力鑄造過程 中需要壓實(shí)微粒介質(zhì)支撐的模具或模型一起使用。對于圖7A、圖7B、 圖8A和圖8B中示出的本發(fā)明的重力鑄造實(shí)施例，依照本發(fā)明的傾斜 轉(zhuǎn)動(dòng)壓實(shí)方法涉及鑄造箱體20'緊固到位于常規(guī)壓實(shí)臺T，上方的可變傾斜、可轉(zhuǎn)動(dòng) 的組件或固定設(shè)備50'。用手將模具或模型10'裝載到箱體上，通常不 產(chǎn)生箱體振動(dòng)。例如，少量的鑄造用沙被放置在箱體中，并且將模型 輕輕地壓入鑄造用沙中。在生產(chǎn)過程中，在箱體填充循環(huán)的開始階段， 模型將由固定設(shè)備(未示出)支撐在箱體中，該固定設(shè)備將在后面的 某一時(shí)間釋放模型。通過任何常規(guī)裝置將垂直箱體充滿支撐微粒介質(zhì)， 諸如鑄造用沙。為了稍微縮短壓實(shí)過程，在填充操作過程中，箱體20' 可振動(dòng)，但是此時(shí)并不是必須要振動(dòng)(在填充過程中如果不引起振動(dòng) 的話，則模具裝載固定設(shè)備上不需要振動(dòng)隔離器。)。當(dāng)已經(jīng)引入足 夠的微粒介質(zhì)以保持模具或模型的取向時(shí)，模具或模型被釋放，并且 箱體的剩余部分被充滿。如果箱體將傾斜超過微粒介質(zhì)將會(huì)溢出的角度，那么松散配合的 蓋體40，同時(shí)被放置在微粒介質(zhì)30'的上表面上。蓋體具有用于模型的 澆注杯10a'的開口。 (壓實(shí)臺T'的振動(dòng)與箱體繞其垂直的縱向軸線L的轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)開始， 并且箱體20'相對于重力矢量傾斜到壓實(shí)傾斜角。對于具有大量空穴的多數(shù)模具或模型10'而言，30°-35°的傾斜角度就足夠了，并且不需要蓋 體40，。箱體20'能夠傾斜到固定的傾斜角度"A"，在該角度處箱體連續(xù) 或間歇地振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。或者，箱體20'能夠從垂直位置連續(xù)傾斜到30。-35。的傾斜角"A"， 然后如果需要，以來回的方式返回到垂直位置，而箱體或者連續(xù)或者 間歇地振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。更進(jìn)一步，箱體20'能夠在垂直位置和30°-35°的傾斜角"A"之間 逐漸遞增地傾斜，例如(出于示例而非限制的目的)從垂直取向到10° 保持一段時(shí)間，到20。保持一段時(shí)間，然后到30。保持一段時(shí)間，而在 容器保持在每個(gè)角度位置(例如10°、 20°等)的時(shí)間中，容器的振動(dòng) 和轉(zhuǎn)動(dòng)能夠連續(xù)或間歇地進(jìn)行。然后這個(gè)順序能夠反過來，從30。保持 一段時(shí)間開始，到20。保持一段時(shí)間，然后到10。保持一段時(shí)間，在容 器保持在每個(gè)角度位置(例如10°、 20°等)的時(shí)間中，容器的振動(dòng)和 轉(zhuǎn)動(dòng)能夠連續(xù)或間歇地進(jìn)行。在實(shí)施本發(fā)明的傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)壓實(shí)方法實(shí)施例時(shí)，其中箱體在壓實(shí)過 程中連續(xù)傾斜，優(yōu)選使箱體的轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)頻率是箱體的傾斜循環(huán)頻率的 偶倍數(shù)。出于示例而非限制的目的，如果箱體以穩(wěn)定的2rpm速度轉(zhuǎn)動(dòng)， 那么箱體在1分鐘內(nèi)平滑并連續(xù)地從0° (豎直的)運(yùn)轉(zhuǎn)到傾斜角度， 然后返回到0°位置。該循環(huán)重復(fù)進(jìn)行，直到實(shí)現(xiàn)完全壓實(shí)。這些參數(shù) 將會(huì)為模具或模型處的繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線對稱定位的所有空穴提供均等的填 充機(jī)會(huì)，無論其取向如何。對于任何通過轉(zhuǎn)動(dòng)速度、振動(dòng)頻率和振幅的組合正被壓實(shí)的支撐 微粒介質(zhì)，能夠找到使微粒介質(zhì)30'在其上表面的向下流動(dòng)與微粒介 質(zhì)上表面的轉(zhuǎn)動(dòng)速度精確匹配的角度。只要不超出該傾斜角度，微粒介質(zhì)30，的上表面與箱體20'的邊緣保持平行，并且當(dāng)箱體20'返回到垂 向時(shí)，所述上表面是水平的。參見圖6至圖8，對于具有長的、復(fù)雜內(nèi) 部通道(諸如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中的油槽)的消失模模型而言，45。的傾斜角 是最佳的?？赡軙?huì)需要浮動(dòng)蓋體40'來防止沙子溢出。對于大多數(shù)模具或模型，^至2rpm之間的箱體轉(zhuǎn)動(dòng)速度是優(yōu)選 的。緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)速度定位水平和接近水平的空穴V，由此每次轉(zhuǎn)動(dòng)過 程中，這些空穴傾斜超過微粒介質(zhì)的動(dòng)態(tài)休止角數(shù)秒。這為填充這些 空穴提供了充足的時(shí)間。對于復(fù)雜的Z字形空穴(諸如圖1至圖5中 的空穴5)，非常緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)速度將導(dǎo)致較長的壓實(shí)周期，這是因?yàn)樘?充這種空穴需要多次轉(zhuǎn)動(dòng)。在建立起介質(zhì)到空穴的流動(dòng)之前，高的轉(zhuǎn)動(dòng)速度改變空穴的取向。 在足夠高的速度和回轉(zhuǎn)半徑下，離心效果開始起作用，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)帶來 危害。例如，如果箱體以60rpm的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，那么空穴V相對于容器 軸線L以30。傾斜，開口距離箱體的軸線5英寸或者更多，沿著空穴作 用的重力矢量的分量將被離心加速度抵消，并且流入到空穴內(nèi)的微粒 介質(zhì)流將被阻塞。在小于10rpm的低轉(zhuǎn)動(dòng)速度下，離心效果不重要，能夠忽略。如 前所述，由于箱體的傾斜角度(偏斜角度)，在重力和振動(dòng)的組合影 響下轉(zhuǎn)動(dòng)到部分地朝向上的水平空穴很容易地被填滿。隨著箱體轉(zhuǎn)動(dòng)， 在一半轉(zhuǎn)動(dòng)周期中，充滿的空穴部分地朝向下。然而，由于這些空穴 的開口當(dāng)前被阻塞開口的壓實(shí)微粒介質(zhì)阻塞，因此它們不會(huì)倒空。在 模具或模型周圍的壓實(shí)微粒介質(zhì)防止模具或模型在箱體中移位；因此 在壓實(shí)循環(huán)中不需要支撐模具或模型。 《由于模具或模型不連接到非振動(dòng)元件(諸如模具裝載固定設(shè)備)， 而是可自由浮動(dòng)，因此使模具或模型的變形最小化。在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)中，具有小開口 OP的深或彎曲的空穴或大容積 的空穴可能不完全填滿。然而，這不是問題。隨著這種空穴內(nèi)的自由 表面轉(zhuǎn)過動(dòng)態(tài)休止角，重新建立起微粒介質(zhì)的流動(dòng)。當(dāng)前已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)到 空穴上方及左側(cè)的壓實(shí)介質(zhì)將流化并且再次向下流動(dòng)到空穴內(nèi)(參見 圖10)。常規(guī)的微粒壓實(shí)技術(shù)不能做到這樣。微粒介質(zhì)顆?；蛭⒘５倪B結(jié)隨機(jī)發(fā)生。如果連結(jié)發(fā)生在窄的內(nèi)部 空穴的開口 (例如圖1A所示的開口 OP)附近或者在空穴中，則流到 空穴的微粒將暫時(shí)被在開口原處或空穴中形成的圓頂狀次級空穴阻 塞。然而，箱體的轉(zhuǎn)動(dòng)將使該次級圓頂狀空穴轉(zhuǎn)動(dòng)到其側(cè)部，導(dǎo)致圓 頂狀空穴塌陷；重新建立到空穴的介質(zhì)流動(dòng)。 一旦空穴被完全填滿， 則重力和振動(dòng)將使空穴中的微粒介質(zhì)固結(jié)，同時(shí)空穴傾斜超過微粒介 質(zhì)的動(dòng)態(tài)休止角。 一旦空穴中不留有自由表面，除了在頂部自由表面 外，不會(huì)出現(xiàn)更多的微粒介質(zhì)流化。通過將箱體返回到垂直取向并停止轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)來完成壓實(shí)循環(huán)。圖13顯示了本發(fā)明的用于重力或反重力鑄造模具或模型的另一 個(gè)設(shè)備實(shí)施例。圖13顯示了連接到常規(guī)壓實(shí)臺(基部)T的支撐板100 上的液壓操控壓實(shí)設(shè)備。箱體120支撐在可轉(zhuǎn)動(dòng)的組件(固定設(shè)備) 150中，而組件150設(shè)置在可傾斜的組件支撐框架113上。組件支撐框 架113通過樞軸銷135 (圖中示出了一個(gè))以可傾斜(可樞轉(zhuǎn))的方式 支撐在固定耳軸柱或支柱117上。耳軸支柱117停靠在固定地安裝在 板100上的基墊141上。組件支撐框架113包括在托架133的弓形軌 道133a上滑動(dòng)的弓形轉(zhuǎn)輪132，托架形成為基墊141的一部分或者固 定地連接到基墊。振動(dòng)從臺(基部)T傳遞到箱體120，經(jīng)過基墊141 傳遞到托架133的軌道133a，然后傳遞到組件支撐框架113的轉(zhuǎn)輪132，其中箱體120承載在框架133上。托架和轉(zhuǎn)輪裝置還用作圍繞同軸的耳軸樞轉(zhuǎn)銷135 (圖中示出了 一個(gè))的對中裝置。通過在一端連接到托架133并在另一端連接到箱 體120的外側(cè)的液壓缸136的作用，箱體120按照上述方式繞樞轉(zhuǎn)銷 135傾斜。箱體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其上半部?？吭谝粚L柱軸承B3上。箱體120 的下端安放在設(shè)置于組件支撐框架113上的圓柱形可轉(zhuǎn)動(dòng)組件150中。 組件150可在徑向/推力軸承(圖中隱去)組合上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。通過液壓 馬達(dá)利用氣動(dòng)輪胎(也從圖中隱去)的摩擦驅(qū)動(dòng)來轉(zhuǎn)動(dòng)組件150。箱體 120容納上述類型的模具或模型(圖中未示出)以及上述用于繞模具或 模型壓實(shí)的微粒介質(zhì)(圖中未示出)。反重力鑄造圖IIA至圖IIE中的設(shè)備能夠與在反重力鑄造過程中需要壓實(shí)微 粒介質(zhì)支撐的任何模具或模型一起使用。圖IIA至圖11E顯示了用于在箱體220中的反重力澆鑄陶瓷殼模 210周圍壓實(shí)支撐微粒介質(zhì)230的獨(dú)立設(shè)備。該設(shè)備還可用于在任何類 型的重力澆注模具或任何類型的消失模模型周圍壓實(shí)支撐微粒介質(zhì)。 只需要箱體210的底部和模具夾緊裝置不同。在圖11C中，陶瓷填填充管211顯示為緊固到殼模210，該殼模 210是美國專利5069271中所描述的類型，并且在圖1中示為陶瓷殼模 10，這里以參照的方式將該美國專利并入。將模具210放置到鑄造箱 體220內(nèi)，使得管211從箱體210的底部伸出。箱體210填充有支撐 微粒介質(zhì)230，并且如果箱體會(huì)傾斜到微粒介質(zhì)將從箱體溢出的點(diǎn)的 話，那么箱體上覆蓋有蓋體240。箱體210停靠在包括基板250a的圓 柱形組件(固定設(shè)備)250中，基板250a由支撐在可傾斜框架213的 底部上的三個(gè)滾針軸承Bl支撐。 '組件支撐框架213由?？吭谥骺蚣?基部)218的支柱217中的 耳軸235支撐。每個(gè)支柱包括連接到該支柱的板217a，板217a用于將 電振動(dòng)器222安裝在組合取向上。振動(dòng)器能夠安裝成使其軸線垂直(用 于側(cè)向振動(dòng))，或者水平(用于上下振動(dòng))。振動(dòng)器能夠安裝正反轉(zhuǎn)， 以實(shí)現(xiàn)基本線性的振動(dòng)，或者沿相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)振動(dòng)模式。 振動(dòng)的頻率和振幅也能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)。壓實(shí)設(shè)備支撐在四個(gè)氣動(dòng)振動(dòng)隔離器221上。在這種設(shè)置中，整個(gè)設(shè)備發(fā)生振動(dòng)。由齒輪馬達(dá)260通過驅(qū)動(dòng)帶262轉(zhuǎn)動(dòng)箱體組件250來實(shí)現(xiàn)箱體220 的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過另一個(gè)齒輪馬達(dá)265、驅(qū)動(dòng)帶267、轉(zhuǎn)動(dòng)英制梯形螺釘269 來使框架213傾斜，英制梯形螺釘269接著驅(qū)動(dòng)連接到桿270的梯形 螺母，桿270通過作用在桿271上來使框架傾斜。大于1G的大振幅振 動(dòng)導(dǎo)致在黃銅英制梯形螺母內(nèi)產(chǎn)生不能接受的磨損。傾斜的箱體220 在轉(zhuǎn)動(dòng)中被兩個(gè)另外的滾柱軸承B3支撐，軸承B3設(shè)置在可傾斜的框 架213上并支撐箱體的側(cè)部。對于本發(fā)明的反重力鑄造實(shí)施例，依照本發(fā)明的傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)壓實(shí)方 法與上述用于重力鑄造實(shí)施例的方法相似，不同之處在于陶瓷殼模210永久地裝配到陶瓷管211上，熔融物通過陶瓷管211 被吸入模具內(nèi)。反重力鑄造實(shí)施例包括以下步驟。如圖11A所示，通過任何常規(guī) 的裝置將垂直的箱體220填充支撐微粒介質(zhì)230，諸如鑄造用沙。為了 稍微縮短壓實(shí)過程，在填充操作中可使箱體220振動(dòng)，但是箱體220 此時(shí)并不是必須振動(dòng)(如果在填充過程中不引發(fā)振動(dòng)的話，模具裝載 固定設(shè)備上則不需要振動(dòng)隔離器)。如果箱體將傾斜超過介質(zhì)會(huì)溢出邊緣的點(diǎn)，那么在容納介質(zhì)230 的暴露表面上放置浮動(dòng)蓋體240。 Y通過振動(dòng)器222引起的主框架218的振動(dòng)與箱體繞其垂直軸線L 的轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)開始，并且箱體連續(xù)地、漸增地傾斜，或者按照上述方式 相對于重力矢量傾斜在固定的傾斜角度。對于具有大量空腔的大多數(shù) 模具或模型而言，30°-35°的最大傾斜角就足夠了，并且不需要蓋體。
對于任何正利用轉(zhuǎn)動(dòng)速度、振動(dòng)頻率和振幅的結(jié)合被壓實(shí)的支撐 微粒介質(zhì)，能夠找到上表面上的微粒介質(zhì)的向下流動(dòng)與上表面的轉(zhuǎn)動(dòng) 速度精確匹配的角度。只要不超過該傾斜角度，則微粒介質(zhì)上表面與 箱體的邊緣保持平行，并且當(dāng)箱體返回到垂向時(shí)，該表面是水平的。
1/2至2rpm之間的箱體轉(zhuǎn)動(dòng)速度對于大多數(shù)模具或模型而言是最 佳的。由于箱體的傾斜角度(偏斜角度)，轉(zhuǎn)動(dòng)到部分地朝向上的水 平空穴在重力和振動(dòng)的組合影響下很容易地被填滿。隨著箱體轉(zhuǎn)動(dòng)， 在一半的循環(huán)過程中，被填滿的空穴部分地朝向下。然而，由于這些 空穴的開口 (例如OP)當(dāng)前被壓實(shí)的微粒介質(zhì)阻塞，因此它們不會(huì)倒六 ±1 。
在模具或模型周圍的壓實(shí)微粒介質(zhì)防止模具或模型在箱體中移 位；因此在壓實(shí)循環(huán)過程中不需要支撐模具或模型。
由于模具或模型不連接到非振動(dòng)元件，例如模具裝載固定設(shè)備， 而是能夠自由浮動(dòng)，因此使得模具或模型的變形最小化。在一次轉(zhuǎn)動(dòng) 循環(huán)過程中，可能不能完全填滿具有小開口的深的或彎曲的空穴或大 容積空穴。然而，這不是問題。隨著這種空穴中的自由表面轉(zhuǎn)過動(dòng)態(tài) 休止角，重新建立起微粒介質(zhì)的流動(dòng)。當(dāng)前已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)到空穴的上方及 左側(cè)的壓實(shí)介質(zhì)將流化并且再次向下流入空穴內(nèi)(參見圖10)。常規(guī) 的微粒壓實(shí)技術(shù)不能做到這樣。
微粒介質(zhì)顆粒或微粒的連結(jié)將隨機(jī)發(fā)生。如果連結(jié)發(fā)生在窄的內(nèi) 部空穴開口附近或者空穴中，則流到空穴的微?？赡軙?huì)暫時(shí)被在開tl原處或在空穴中形成的圓頂狀次級空穴阻塞。然而，箱體的轉(zhuǎn)動(dòng)將使 這種次級圓頂狀空穴轉(zhuǎn)動(dòng)到其側(cè)部，導(dǎo)致圓頂狀空穴塌陷；重新建立 起到空穴的流動(dòng)。一旦空穴被完全填滿，那么重力和振動(dòng)將使空穴中的微粒介質(zhì)固 結(jié)，同時(shí)空穴傾斜超過微粒介質(zhì)的動(dòng)態(tài)休止角。由于空穴中不留有自 由表面，所以不會(huì)有更多的微粒介質(zhì)流化發(fā)生在空穴中或者空穴附近。參見圖IIA，通過使箱體返回到垂直取向并停止轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)，完 成壓實(shí)循環(huán)。當(dāng)然，向上通過冒口通道并進(jìn)入到殼模210的模具空腔內(nèi)的熔融 金屬或合金的反重力鑄造可按照與重力鑄造不同的的方式來進(jìn)行，美 國專利5069271中對此有詳細(xì)描述。圖12A、圖12B描繪了與圖IIA、圖11B中所示的設(shè)備相似的設(shè) 備，區(qū)別僅僅在于它具有包括由手動(dòng)絞車282拉動(dòng)的裝具280的箱體 傾斜機(jī)構(gòu)。也可使用電動(dòng)絞車來拉動(dòng)裝具280。該傾斜裝置的有利之處 在于它不受大于1G的振動(dòng)影響。在圖12A、圖12B中，對與圖11A、 圖11B中的相同的裝置使用相同的附圖標(biāo)記。由于相對于模具或模型可變的重力和振動(dòng)矢量的壓實(shí)效率，振動(dòng) 幅度不需要與常規(guī)壓實(shí)技術(shù)所需要的一樣大。對于很多壓實(shí)應(yīng)用，小 于1G的振動(dòng)加速度就足夠了。在小于1G的振幅虛假，箱體保持與支 撐軸承相接觸，壓實(shí)噪音低并且設(shè)備的磨損是可接受的。圖11至圖13 的設(shè)備在這些低振幅下將運(yùn)轉(zhuǎn)良好。加速計(jì)的測量表明，對于無限制的箱體，例如圖11至圖13中所 示的箱體， 一個(gè)平面內(nèi)的振動(dòng)將引發(fā)所有方向上的振動(dòng)。因此，寧動(dòng) 器的位置和取向相對而言并不重要。優(yōu)選將振動(dòng)器連接到壓實(shí)設(shè)備的靜止部件件上，因此這更為方便。通常，在整個(gè)壓實(shí)過程中，箱體需要轉(zhuǎn)動(dòng)少于十幾次?；蛘?，箱體能夠轉(zhuǎn)動(dòng)少至360。，然后反向轉(zhuǎn)動(dòng)360。。該轉(zhuǎn)動(dòng)振蕩能夠按照需要 重復(fù)多次。每次360。的轉(zhuǎn)動(dòng)振蕩將與相同方向上的兩次連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)具有 相同的效果。通常，2到6次的振蕩將實(shí)現(xiàn)完全壓實(shí)。這種技術(shù)使得可 很容易地將能量供應(yīng)到圖18中示出的直接安裝在箱體上的振動(dòng)器，其 中振動(dòng)器322示出為直接設(shè)置在箱體320上。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于， 更多的振動(dòng)能量被傳遞給箱體320中的微粒介質(zhì)(未示出)。鑄造箱 體320的凸緣320f被拴住、夾緊或者以其它方式支撐在轂或組件(固 定設(shè)備)350上，正如下文中結(jié)合圖14至圖15所描述的，轂或組件 350被保持在具有耐沖擊合成板的可傾斜的平臺框架352上，所述合成 板用作凸緣、轂或組件350與平臺框架352之間的支承表面。通過由 液壓馬達(dá)360驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)帶362來轉(zhuǎn)動(dòng)轂或組件350。通過設(shè)置在耳軸 317上的液壓致動(dòng)器355來實(shí)現(xiàn)使平臺框架352 —直傾斜到180°，耳軸 317安裝在臺T上。所述臺安裝在四個(gè)氣動(dòng)振動(dòng)隔離器321上。箱體能 夠通過蓋體(沒有示出但是結(jié)合圖14至圖15進(jìn)行了描述)密封。耳 軸317的擴(kuò)展部分被加寬，以容納與箱體一起轉(zhuǎn)動(dòng)的振動(dòng)器。這種變 形的優(yōu)勢在于更多的振動(dòng)能量被傳遞到箱體中的介質(zhì)。如果需要大于1G的振幅并且希望噪音級別低的話，則鑄造箱體需 要緊固到壓實(shí)設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)部件。這種實(shí)施例在圖14至圖18中 示出，其中鑄造箱體320的凸緣320f拴到或夾緊到轂或組件350上， 轂或組件350被保持在凸緣351和平臺框架352之間。參見圖15，轂 或組件350在合成支承表面349上轉(zhuǎn)動(dòng)。該裝配在保持凸緣351和平 臺352之間獲得。通過由液壓馬達(dá)360驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)帶362轉(zhuǎn)動(dòng)轂350。 通過設(shè)置在耳軸317上的液壓致動(dòng)器355來實(shí)現(xiàn)使平臺352 —直傾斜 到180°，耳軸317安裝在臺T上。所述臺安裝在四個(gè)氣動(dòng)振動(dòng)隔離器 321上。箱體320通過停靠在支撐介質(zhì)330上方的蓋體340密封。所述蓋 體包括可膨脹的邊緣密封管340t和連接到真空源(諸如如真空泵，圖 中未示出)的旋轉(zhuǎn)接頭361。所述可膨脹邊緣密封管340t抵靠著箱體 320的壁提供氣密性密封。蓋體340包括隔板359，空氣能夠穿過該隔 板，但是微粒介質(zhì)330不能穿過，由此通過設(shè)置在蓋體340上的壓力 室372實(shí)現(xiàn)箱體的部分排空。參見圖17，壓力室372經(jīng)由旋轉(zhuǎn)接頭361 的裝置Fl連通到真空泵，并經(jīng)由裝置F2連通到空氣泵，從而使密封 管340t膨脹，其中旋轉(zhuǎn)接頭可以是商用的旋轉(zhuǎn)接頭。壓力室372包括 為隔板359提供加強(qiáng)的徑向翼372a。大氣壓使蓋體340的柔性膜363 膨脹，并與箱體中的微粒介質(zhì)頂部相一致。通過旋轉(zhuǎn)接頭361和壓力 室372使箱體排空成局部真空(例如3-4psi的真空)。如圖16所示， 當(dāng)箱體倒置或者反轉(zhuǎn)過水平方向時(shí)，這樣穿過蓋體340建立起的壓力 差用于保持模具或模型以及箱體內(nèi)的微粒介質(zhì)。通過抵靠著局部排空 的箱體320作用的的大氣壓保持具有可膨脹邊緣密封管340t的蓋體 340。通過兩個(gè)電振動(dòng)器322，和/或圖14和圖16中示出的安裝在耳軸上 的或者圖18中示出的直接安裝在箱體320上的振動(dòng)器322，提供壓實(shí) 過程中箱體320的振動(dòng)。所述設(shè)備安裝在支撐著臺T的四個(gè)氣動(dòng)振動(dòng) 隔離器321上。在模具310周圍的壓實(shí)過程中，隨著將微粒介質(zhì)壓實(shí)到箱體中的 模具310 (或模型)處的空穴V內(nèi)，微粒介質(zhì)330的上表面下降。無 論箱體的取向如何，隨著微粒介質(zhì)后退進(jìn)入箱體內(nèi)，利用外界大氣壓 與箱體320中的局部真空之間的壓力差，蓋體340繼續(xù)行進(jìn)與微粒介 質(zhì)的上表面接合。通過可膨脹的邊緣密封管340t，保持蓋體340和箱 體320的相鄰壁之間的活動(dòng)氣密密封。如圖15所示，圖14-18中的用于振幅大于1G的設(shè)備與其它， 實(shí)施例的不同之處在于，將滾珠滾柱軸承替換為由耐沖擊、低摩擦的塑料制造的徑向推力軸承349?；蛘?，可采用兩個(gè)大直徑的角接觸球軸承(未示出)，并且轉(zhuǎn)動(dòng)組件卡在它們之間。不管怎樣，在圖14至圖 18中，沒有松散的部件可以自由彈跳，因此可以控制噪音和沖擊力。如上所述，澆鑄箱體320被拴到、夾緊或以其它方式緊固到夾在 傾斜平臺的部件之間的轉(zhuǎn)動(dòng)轂或組件350。由于將轉(zhuǎn)轂或組件350以及 與其緊固的箱體320的轉(zhuǎn)動(dòng)限制為在它們只能轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜的程度，因 此較大程度地保留了傳遞到箱體的振動(dòng)的方向特性，并且消除了振動(dòng) 矢量的平面以外的次級振動(dòng)。這就產(chǎn)生了理想的效果以平滑、連續(xù)、 有條理的方式相對于箱體中的模具或模型同時(shí)改變重力和振動(dòng)矢量。 液壓馬達(dá)為組件350提供轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)液壓致動(dòng)器使平臺352連續(xù)、遞 增地轉(zhuǎn)動(dòng)到180°，或者轉(zhuǎn)動(dòng)到固定的傾斜角度。箱體容納具有填填充管311的陶瓷殼模310。箱體包括蓋體340， 蓋體340具有沿其周邊的可膨脹密封管340t，并具有用于密封膨脹以 及用于箱體的局部排空的旋轉(zhuǎn)接頭361?；蛘?，內(nèi)部管型截至閥(未示 出)能夠用在可膨脹密封管340t上，使得能夠除去用于密封裝置340t 的旋轉(zhuǎn)接頭中的空氣通道。蓋體具有在一側(cè)暴露于環(huán)境空氣并在另一 側(cè)暴露與箱體內(nèi)部的柔性膜。 一旦箱體320配合有模具或模型、填充 有松散的微粒介質(zhì)330并被蓋體340覆蓋，則密封裝置340t膨脹并且 箱體340排空為3-4psi的真空。在這點(diǎn)上，鑄造箱體320能夠完全倒置。無論箱體的取向如何， 大氣壓將支撐蓋體340以及箱體的容納物。在圖14至圖18的設(shè)備中的壓實(shí)微粒介質(zhì)330的過程中，微粒介 質(zhì)流入到模具或模型處的空穴內(nèi)，并且被壓實(shí)。包括稀薄介質(zhì)的"泡 沫"將形成并朝著箱體320的高點(diǎn)行進(jìn)。如果箱體傾斜超過水平位置， 則所述高點(diǎn)將位于箱體的底角處。隨著它 在休止角處擴(kuò)散，并且在向上的通道中在遇到的不能滲透的障礙物下將起浮沫方聚集。對于倒置的箱體，在箱體底部將形成空氣間隙。隨著轉(zhuǎn)動(dòng)的 箱體朝著垂直方向往回傾斜，該空氣間隙將沿著箱體壁螺旋上升到箱 體的頂部，該空氣間隙在頂部被停靠在箱體中的占據(jù)其中一部分空間的蓋體340容納，并且在大氣壓作用下柔性膜363膨脹到箱體內(nèi)時(shí)， 其余空間被柔性膜363填充。箱體內(nèi)排出的空氣穿過蓋體340底部中 心上的隔板359排出。來自蓋體340和柔性膜363的壓力進(jìn)一步壓實(shí) 介質(zhì)的頂層。當(dāng)箱體再次倒置時(shí)，壓力保持住壓實(shí)。通過局部排空箱 體的傾斜的重復(fù)循環(huán)，同時(shí)通過有條理的箱體轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)，沿箱體壁 引導(dǎo)所有空穴和稀薄介質(zhì)空間，并且通過蓋體340中的隔板359將它 們除去。在實(shí)施本發(fā)明的該更復(fù)雜的傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)壓實(shí)方法實(shí)施例時(shí)，優(yōu)選使 轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)頻率是傾斜循環(huán)頻率的偶數(shù)倍。例如，如果箱體以穩(wěn)定的2rpm 速度轉(zhuǎn)動(dòng)的話，那么箱體在1分鐘內(nèi)平滑并連續(xù)地從0。傾斜角循環(huán)到 180。傾斜角，然后返回到0°。這種循環(huán)重復(fù)進(jìn)行，直到實(shí)現(xiàn)完全壓實(shí)。 這些參數(shù)將會(huì)為模具或模型處的所有空穴提供均等的填充機(jī)會(huì)，無論 空穴的取向如何。圖14至圖18中描述的設(shè)備將對圖1至圖5中示出 的所有空穴完全填滿壓實(shí)的微粒介質(zhì)。還能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的實(shí)施例用于在重力鑄造模具周圍壓實(shí)微粒介 質(zhì)。無論箱體的幾何形狀如何，如上所述，能夠?qū)⑸w體制造為具有密 封裝置和柔性膜。鑄造模具上的澆注杯被暫時(shí)密封，并且包括澆注杯 的整個(gè)鑄造模具在支撐介質(zhì)中被覆蓋。蓋體配合到腔室，蓋體密封裝 置膨脹，并且箱體排空為低于大氣壓3-4psi。目前在壓實(shí)過程中箱體能 夠完全倒置。穿過蓋體的低壓力差足以保持箱體的容納物。在壓實(shí)完 成后，箱體返回到垂直取向，移除蓋體，并且去除足夠的介質(zhì)，以暴 露出澆注杯，用于鑄造。實(shí)施傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)壓實(shí)工藝具有很多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)包括(但不fe于) 模具或模型處的細(xì)微空穴凹槽和水平伸出部有效地填滿壓實(shí)的介質(zhì)，在壓實(shí)的微粒介質(zhì)下方深埋的任何自由微粒介質(zhì)表面將至少在每次箱 體轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)的1/4的過程中再次開始填充空穴，通過有條理性地使上述 連結(jié)產(chǎn)生的圓頂狀次級空穴傾斜有效地消除了微粒介質(zhì)或細(xì)粒的連 結(jié)，使得這些圓頂狀次級空穴塌陷或者被填滿，其中圓頂狀次級空穴 是由于連結(jié)到它們的側(cè)部和頂部而形成的。而且，由于不需要支撐模 具或模型，并且在壓實(shí)過程中重力矢量相對于模具或模型連續(xù)地平滑 變化，所以使模具或模型的變形最小化。，微粒介質(zhì)到箱體的供給速 率不需要像現(xiàn)有的消失模壓實(shí)系統(tǒng)中一樣變化。隨后能夠使箱體快速 填滿并壓實(shí)。壓實(shí)臺的振動(dòng)矢量不需要變化。相反，模具或模型的取 向相對于振動(dòng)和重力矢量有條理地變化。所述壓實(shí)方法是部分獨(dú)立的， 不同的模具或模型不需要特殊的配置。雖然已經(jīng)針對特定實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離權(quán)利要求所述本發(fā)明的主旨和范圍的情 況下，能夠?qū)Ρ景l(fā)明作出變化、修改等。
權(quán)利要求
1.一種在模具或模型周圍壓實(shí)微粒介質(zhì)的方法，該方法包括將模具或模型布置在容器中的微粒介質(zhì)中，并且使所述容器遭受振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜的組合，從而促使所述微粒介質(zhì)填充模具或模型壁上的空穴。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 以及繞第二軸線使所述容器傾斜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,第一軸線。包括繞第一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)所述容器其中，所述容器繞其縱向軸線轉(zhuǎn)其中所述第二軸線垂直于所述
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括連續(xù)振動(dòng)所述容器、連續(xù) 轉(zhuǎn)動(dòng)所述容器以及連續(xù)使所述容器傾斜，以改變模具或模型相對于重 力矢量的取向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中轉(zhuǎn)動(dòng)包括在沿第一方向的 一次旋轉(zhuǎn)中擺動(dòng)一次或多次，隨后沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，包括在所述微粒介質(zhì)的壓實(shí)期 間，以傾斜角度增加的方式使所述容器傾斜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述容器在所述傾斜角度 增加的每一次遭受轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在所述容器以固定的傾斜角度傾斜的同時(shí)，使所述容器遭受轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜的組合導(dǎo)致 由所述模具或模型的外壁形成的空穴連續(xù)并重復(fù)地重新取向，使得所 述空穴中的所述微粒介質(zhì)的自由表面移動(dòng)超過其動(dòng)態(tài)休止角，由此通 過所述振動(dòng)以及相對于所述重力矢量的所述空穴的不斷改變的取向的 組合作用，引起所述微粒介質(zhì)流入這些空穴內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜的所述組合 將所述空穴的開口定位成向下朝向。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中箱體中固結(jié)的微粒介質(zhì) 阻塞向下朝向的開口，以防止所述空穴中的微粒介質(zhì)從所述空穴中離 開。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜的所述組合 再次將所述空穴的開口重定位成向上朝向，使得所述微粒介質(zhì)再次流 入這些空穴內(nèi)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中 一旦所述空穴完全填滿 微粒介質(zhì)，則在所述空穴的開口向上面向并且所述空穴向下傾斜的同 時(shí)通過振動(dòng)和重力的組合作用實(shí)現(xiàn)所述微粒介質(zhì)的固結(jié)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，包括在壓實(shí)所述微粒介質(zhì)之后 使所述容器返回到豎直取向的最后步驟。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括在所述箱體返回到所述 豎直取向后，通過振動(dòng)或手動(dòng)平整來平整所述微粒介質(zhì)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，包括在所述箱體中的所述微粒介質(zhì)的所述自由表面上放置蓋體，所述蓋體包含密度大于所述微粒介 質(zhì)的容積密度的材料。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中當(dāng)所述箱體傾斜超過所 述微粒介質(zhì)的所述休止角時(shí)，不受約束的蓋體阻止所述微粒介質(zhì)從所 述箱體溢出。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括使所述容器相對于其最 初的豎直位置傾斜50。。
20. 根據(jù)權(quán)利要求n所述的方法，包括相對于所述箱體至少部分地密封所述蓋體，使得在所述容器中可形成比周圍環(huán)境低的壓力。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，包括在壓實(shí)期間，借助穿過所述蓋體的壓力差來移動(dòng)所述蓋體，使得所述蓋體在后退時(shí)與所述微 粒介質(zhì)的上表面保持接合，而與容器取向無關(guān)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述蓋體的一部分或全部包括柔性膜，穿過所述膜的壓力差使所述膜與介質(zhì)表面保持緊密接觸。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述蓋體通過旋轉(zhuǎn)接頭連通到真空源，所述旋轉(zhuǎn)接頭允許所述蓋體隨所述容器轉(zhuǎn)動(dòng)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，包括在所述容器在豎直直立 的取向和倒置的方向之間來回連續(xù)傾斜180°的同時(shí)，使所述容器遭受 連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在壓實(shí)之前，暫時(shí)用微粒覆蓋所述容器內(nèi)的重力鑄造模具的澆注杯，然后在壓實(shí)后，除去足夠多的微粒介質(zhì)，以暴露出所述澆注杯。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中具有突出的填充管的反 重力熔模被放置在所述容器內(nèi)，所述填充管突出所述容器外。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，包括在所述箱體填滿所述微粒介質(zhì)的同時(shí)夾持所述填充管，直到所述模具被所述微粒介質(zhì)覆蓋。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中在壓實(shí)所述微粒介質(zhì)之后，鑄造蓋體被放置在所述介質(zhì)的頂部上，并進(jìn)入所述表面以消除所 述表面上的可能的空穴。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述微粒介質(zhì)被壓實(shí)在陶瓷殼模周圍。
30. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述微粒介質(zhì)被壓實(shí)在耐熔易耗模型周圍。
31. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述容器遭受振動(dòng)、傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)的組合的同時(shí)，具有所述模具或模型的所述容器充滿微粒 介質(zhì)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述容器遭受振動(dòng)、傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)的組合之前，具有所述模具或模型的所述容器部分或完全 地填充有微粒介質(zhì)。
33. —種用于在模具或模型周圍壓實(shí)微粒介質(zhì)的設(shè)備，包括用于容納模具或模型的容器；可轉(zhuǎn)動(dòng)的固定設(shè)備，所述容器布置在該固定設(shè)備上；第一馬達(dá)，用于轉(zhuǎn)動(dòng)所述固定設(shè)備，以促使所述容器繞第 一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；可傾斜的框架，所述固定設(shè)備布置在該框架上；第二馬達(dá)，用于使所述框架傾斜，以使所述容器關(guān)于第二軸線傾斜；基座， 所述可傾斜的框架布置在該基座上；和振動(dòng)器，所述振動(dòng)器布置在所 述基座、框架、固定設(shè)備或容器中的至少一個(gè)上。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中所述固定設(shè)備包括布置 在所述可傾斜框架上的滾柱軸承上的可轉(zhuǎn)動(dòng)組件。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，所述可傾斜框架由連接到所述基座的支柱上的耳軸支撐。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中所述固定設(shè)備包括所述容器緊固到其上的可轉(zhuǎn)動(dòng)的轂，所述轂被緊固到可傾斜平臺。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中通過帶驅(qū)動(dòng)來使所述轂 在所述可傾斜平臺上轉(zhuǎn)動(dòng)。
38. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，還包括蓋體，所述蓋體包含密 度大于所述微粒介質(zhì)的容積密度的材料，所述蓋體在所述微粒介質(zhì)的 上表面上容納在所述容器中。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述蓋體在與所述微粒 介質(zhì)相對的一側(cè)上包括暴露于環(huán)境壓力的柔性的氣密膜，以當(dāng)通過壓 實(shí)改變所述上表面時(shí)密封并順從所述上表面。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述蓋體包括可膨脹的 密封裝置。
41. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述蓋體包括連通到真 空源的旋轉(zhuǎn)接頭。
全文摘要
用于在陶瓷殼模和易耗模型周圍壓實(shí)支撐微粒介質(zhì)的方法設(shè)備，其中模具或模型被裝在容器中，并且容器中填充有支撐微粒介質(zhì)。將容器設(shè)置為當(dāng)其傾斜時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜的組合使的模具或模型處的空穴不斷有條理地重新定向，使得空穴中的支撐微粒的自由表面移動(dòng)超過其動(dòng)態(tài)休止角，并且在振動(dòng)和不斷改變空穴相對于重力矢量的取向的組合作用下流入這些空穴內(nèi)。
文檔編號B22C15/28GK101269403SQ20081000260
公開日2008年9月24日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月10日
發(fā)明者加里·W·肖爾, 大衛(wèi)·比恩, 約翰·A·雷德姆斯克, 阿蒂拉·P·法卡斯 申請人:金屬鑄造技術(shù)公司