专利名称：铸造方法
技术领域：
本发明涉及例如通过高压铸造得到铝合金的成形品的金属材料的铸造方法，特别 是涉及缩短铸造的循环时间的技术。
背景技术：
在高压铸等的模铸中，有时在铸造用模具的熔液导入部设置向模具内的腔导入熔 液的被称为分流件的构件。此时，在铸造时，从推杆压入的熔液遇到该分流件时，熔液通过 形成在分流件上的通路被导入模具内的腔中。分流件是在构成模具的部件中，熔液最初接 触的构件，特别是反复承受激烈的冷热循环。另外，分流件和铸造物形状中壁厚最厚的料柄 (biscuit)部和通路连接，所以要求相当的冷却效率。另外，由于要求熔液顺滑地流入腔中， 并且，还要求使其凝固的功能，因此，在分流件上设有冷却机构(例如JP-A-2006-239738)。在JP-A-2006-239738的结构中，通过冷却回路的结构提高分流件的冷却效率。其 中，作为提高冷却效率的手段有分流件的金属材料使用导热性高的材料。作为导热性高的 材料可以例举铜合金。但是，从耐磨损性和强度等的观点出发，铜合金不利，因此，作为分流 件的材料，使用SKD(Steel kogu dice)的合金工具钢。另外，铜容易和铝反应，容易导致溶 损，因此，如果将铜合金作为分流件的原材，需要通过PVD、CVD、PCVD等进行表面处理(Cr-N 系、DLC、Ti-N系、Ti-Al-N系等)在表面形成皮膜。但是，这些表面处理皮膜具有隔热性，因此，会发生降低导热性的问题。另外，这种 表面处理皮膜耐氧化性低，因此，具有容易发生裂纹和剥离的缺点。在表面处理皮膜上出现 裂纹时，分流件发生溶损，所以必须将分流件从模具拆下，实施表面处理，变得烦杂。另外， 即使是铜合金制的分流件，缩短循环时间时，内部冷却媒体沸腾，冷却效率降低，原材(注 入的材料)的温度上升，导致料柄部的破裂或烧损、砸边等各种操作恶化(工作效率大幅恶 化)。
发明内容
本发明的实施方式是提供一种铸造方法和铸造模具，能够抑制铝等的铸造材料和 铜制的分流件的反应，进行顺滑的铸造，并且，通过大幅提高该分流件的冷却效率，有效地 缩短循环时间。根据本发明的以上的实施方式，从设置在铸造用模具的熔液导入部的分流件将熔 液导入该模具的腔内进行铸造的铸造方法中，所述分流件的熔液所接触的位置由铜或铜合 金构成，将铸造初期的所述模具的腔温度设定为规定的模温度，并且，将所述分流件的铸造 初期的温度设定为65°C以下而进行铸造。
图1是本发明的典型的实施方式中的铸造方法的模具的截面图。图2是构成安装在模具的可动模上的分流件的外壳的截面图和外壳的正视图。
图3是构成分流件的冷却片(冷却駒)的侧视图。图4是模式化地显示形成在冷却片中的冷却回路的俯视图。图5是模式化地显示与分流件接触的熔液凝固，在两者之间形成气隙的状态的 图。图6是显示实施例中的铸造物的料柄部的面粗糙度的测定结果的曲线图。符号说明1 模具2 腔3 通道10固定模20可动模30射出套32 柱塞40浇口箍(熔液导入部)50分流件51 外壳55冷却片(冷却构件)56冷却回路
具体实施例方式以下，参照
本发明的典型的实施方式。(1、模具的构成和基本的铸造方法)图1显示适用于典型的实施方式的铸造方法的高压铸造的铸造用模具1。该模具1 具有固定模10、和相对于该固定模10在箭头F-R方向上进退自如地设置的可动模20、和固 定于该固定模10上的射出套30。如图1所示，可动模20向固定模10向F方向前进，形成 与固定模10合体的模闭合状态，在该状态下，在两者之间，形成供给熔液行成铸造物的腔2 和作为腔2的上流侧的熔液流路的通路3。在固定模10内的腔2的下方安装有内部空间41在可动模20的进退方向开口的 环状的浇口箍(sprue collar)(熔液导入部)40。该浇口箍40的内周面形成向着可动模 20侧扩径的圆锥状。在浇口箍40的后侧(图1的右侧)设置有圆筒状的射出套30。射出套30的轴向与可动模20的进退方向平行，并且，以射出套30位于与浇口箍 40同心状的方式将射套30的一端部固定在固定模10上。在和射出套30的可动模20侧相 反侧的端部形成有熔液注入口 31。在射出套30上从后端侧滑动自如地插入有将从熔液注 入口 31注入的熔液压向可动模20方向的柱塞32。在可动模20内的与浇口箍40相对的位置可装卸地安装有分流件50。分流件50 由圆筒状的外壳51和可装卸地插入该外壳51的冷却片(冷却构件)55构成。外壳51如 图2所示，在外径均勻的圆筒部51A的一端侧，一体形成有随着朝向端部缩径的圆锥部51B， 圆筒部51A侧的端部开口，圆锥部51B的端部封闭。从外壳51的圆锥部51B的上表面起在 圆筒部51A的整体范围，形成有将在圆锥部51B的断面接受的熔液导向上方的槽状的通路部52。分流件50轴向与可动模20的进退方向平行，并且，使外壳51的圆锥部51B的前端 朝向固定模10侧，以其前端进入浇口箍40的内部空间41的状态安装在可动模20内。在 该安装状态下，在分流件50的前端侧的面和浇口箍40之间，形成作为熔液的导入空间的一 定厚度的间隙，另外，通路部52与上述通路3连通。冷却片55如图3所示，全体形成为圆柱状，从圆筒部5IA侧的开口滑动自如地插 入外壳51内。冷却片55的向外壳51的插入端部侧的前端部，在其周面的上侧一半左右的 区域，形成有槽状的冷却回路56。该冷却回路56如图4所示，形成为沿较长的轴向延伸的 部分在沿短的周向(图4中箭头方向)的部分之字状连接的形状，全体上以冷却介质(例 如冷却水)在周向流动的方式形成。冷却片55插入外壳51内直到形成有冷却回路56侧 的前端面与圆锥部51B的前端的内面接触，在该状态下，槽状的冷却回路56通过被外壳51 的内面覆盖，作为封闭的水路构成。冷却片55具有在插入外壳51的状态下后端部从外壳51露出的长度，在其后端部 如图1所示，安装有冷却介质的供给管57a和排出管57b。在冷却片55内，形成有通道状的 未图示的水路，该水路从冷却回路56的一端部到供给管57a，另外，从冷却回路56的另一端 部与排出管57b联通。在上述典型的实施方式的模具1中，如下铸造制品铸造物。首先，使可动模20和 固定模10合体形成合模状态，形成腔2和通路3，并且，与熔液注入口 31相比在后方预先设 置柱塞32(图1的状态)。而且，将腔2和通路3的温度，即模具的温度加热保持在100 300°C的范围，并且，向分流件50的冷却回路56供给冷却介质使其流动，冷却分流件50的 外壳51。还有，模具内熔液接触的位置适当地涂布有脱模剂。为了将模具的温度保持在100 300°C，通过进行数次(5次左右)的注液和成 型品的取出这种加热模具的暖机动作实现。该暖机动作后，注入的熔液的热产生的加热效 果和向模具供给冷却介质和脱模剂的涂布产生的冷却效果大致平衡，因此，模具被保持在 100 300°C的范围。还有，模具的温度比100°C低时，涂布的脱模剂不能完全蒸发在模具内 残留，由此产生成形不良(气体卷入导致收缩等的铸造缺陷)，或者熔液不能充分填充的 填充不良。而在模具温度超过300°C时，容易发生砸边和烧损，作业率下降或对模具有不良 影响。因此，模具的温度要求保持在100 300°C的范围。接着，从熔液注入口 31向射出套30内注入适量的熔液(此时，铝或铝合金的熔融 金属材料)，接着，使柱塞32向可动模20方向前进，以规定压力将熔液从射出套30压入模 具1内部。由此，熔液首先与分流件50的外壳51的前端接触，通过通道部52在通道3上 升，从通道3填充到腔2内。在按压柱塞32的状态下，经过使其凝固的固化时间，使可动模 20向图1的R方向移动从固定模10退开，完成铸造。以上是一次的铸造循环。(2、分流件)接着，对典型的实施方式中的分流件50的材质和上述铸造方法中的分流件50的 冷却条件等进行说明。(2-1分流件的材质)上述分流件50的外壳51由铜或铜合金构成，具体地说，适于使用被称为克森铜 (Corson copper)的铜合金(Cu_l. 5 3. Owt% Ni，0. 3 1. Owt% Si)。即外壳 51 的与熔液接触的表面由铜或铜合金构成。而且，外壳51的表面不进行任何不进行任何表面处理， 不形成任何表面被膜等。另外，分流件50的冷却片55可用与固定模10和可动模20相同 的材料(例如，SKD、SS (Steel Structure 例如SS400)等钢)形成。(2-2分流件的铸造初期的温度)铸造初期，即压入柱塞32使熔液与分流件50接触送入腔2内时的分流件50的外 壳51的温度(与熔液接触的表面附近的内部温度，例如表面到5mm左右的深度范围的区域 温度)设定在65°C以下。外壳51的温度通过调整在冷却回路56内流动的冷却介质的温度 和流量等可以调整在65°C以下。分流件50为上述条件铸造铝或铝合金时，熔液与分流件50的外壳51接触，同时 向通道3流动时，通过将外壳51的温度保持在65°C以下的低温，从而熔液被外壳51冷却， 急速凝固。将外壳51的温度保持在65°C以下，是因为外壳51由铜或铜合金构成，导热性 高，冷却效率高。与外壳51接触的熔液凝固时，凝固收缩发生，但由于急冷凝固收缩的程度大，因 此，熔液的凝固层从外壳51剥离。如图5所示，熔液的凝固层从外壳51剥离，因此，在两者 之间形成空气间隙，该空气间隙与分流件50是与SKD等的铜或铜合金相比冷却效率差的物 质的情况相比大。因此，在分流件50侧形成凝固层的熔液和外壳51的接触面积变少，面粗 糙度变粗。如此，空气间隙变大，熔液即使是与作为铜或铜合金的外壳51容易反应的铝或铝 合金，反应也得到抑制，能够得到分流件50的外壳51不发生熔损的作用效果。另外，如此 形成大的空气间隙后(空气间隙形成的时间例如为1 2秒左右，熔液向腔2内的填充在 空气间隙形成时间内完成)，由于从塞住32受到的压力，空气间隙收缩，在浇口箍40内凝固 的料柄部可以迅速地凝固。其结果是，分流件50即使是铜或铜合金，也能够进行顺滑的铸 造，并且，制品铸造物迅速凝固，同时保证品质。另外，能够实现循环时间的缩短，由此，生产 量增大并能够降低成本。另外，在熔液接触的外壳51的表面，由于不实施表面处理形成的被膜，因此铜所 具有的高导热性不会受损，能够发挥上述的高冷却效率。而且，由于没有表面处理皮膜，还 具有无需进行表面处理被膜的裂纹和剥离发生时的复杂的维护的优点。另外，在强度上不 利的外壳51的内部，插入由SKD、SS等的钢构成的冷却片55，外壳51由于该冷却片55难 以发生变形，处于从内侧被支承的状态，因此，形成外壳51的变形得到抑制的结构。(实施例)作为与上述典型的实施方式相同的构成，在可动模内安装外壳由克森铜构成，冷 却片由SS构成的分流件，通过高压铸造对铝进行铸造。铸造初期的分流件的温度为65°C和 45°C，分别铸造多个试样。(比较例)在模具内安装由SKD构成的分流件，该分流件的初期温度为150°C和120°C，除此 以外，与实施例同样地进行铸造。(表面粗糙度的测定)对于实施例和比较例的铸造物，测定料柄部的向分流件的接触面的面粗糙度 (Ry)。其结果如图6所示。在图6中，料柄部向分流件的接触面，实施例比比较例粗，推定上述空气间隙大。因此，铜合金制的分流件在初期的铸造温度为65°C以下时，熔液对分流件 的接触面积减少，熔损不会发生，分流件与SKD的情况相比熔液由于分流件被有效地急冷， 同时铸造可以可靠地进行。根据本发明的实施方式，在从设置在铸造用模具的熔液导入部的分流件向该模具 的腔导入熔液的铸造方法中，所述分流件的熔液所接触的位置由铜或铜合金构成，将铸造 初期的所述模具的腔温度设定在规定的模温度，并且，将所述分流件的铸造初期的温度设 定在65 °C以下进行铸造。根据上述方法，通过将由铜或铜合金构成的分流件的铸造初期温度设定为65°C以 下，铝等的铸造材料与该分流件接触时，在两者反应前的阶段，铸造材料的凝固层的形成和 凝固收缩导致的凝固层从分流件的剥离容易发生。因此，能够进行铸造材料和分流件的反 应得到抑制的顺滑的铸造。另外，料柄部可以迅速地凝固，作为其结果，可以实现循环时间 的缩短。在上述方法中，所述分流件可以具有在其内部具有对该分流件进行冷却的冷却回 路的钢制的冷却构件。另外，根据上述典型的实施方式，铸造模具可以具有固定模10、相对于固定模10 进退可能的可动模20、设于固定模10具有在可动模20的进退方向开口的内部空间41的浇 口箍40、安装在可动模20上与浇口箍40相对的分流件50。分流件50具有圆筒状的外壳 51和设置在外壳51内的冷却片55。外壳51具有进入浇口箍40的内部空间41的形状的 前端。外壳51的熔液所接触的表面由铜或铜合金构成。由铜或铜合金构成的上述表面上 不形成表面皮膜。冷却片阳具有用于流动冷却分流件50的冷却介质的冷却回路56。根据本发明的实施方式，铝等的铸造材料与铜制的分流件反应得到抑制，能够进 行顺滑的铸造，另外，通过大幅提高该分流件的冷却效率，能够有效地缩短循环时间。
权利要求
1.一种铸造方法，是从设置在铸造用模具的熔液导入部的分流件将熔液导入该模具的 腔内进行铸造的铸造方法，其中，所述分流件的、熔液所接触的位置由铜或铜合金构成，铸造初期的所述模具的腔的温度设定为规定的模温度，并且，所述分流件的铸造初期 的温度设定为65°c以下，进行铸造。
2.根据权利要求1的铸造方法，其中，所述分流件在其内部具有具备对该分流件进行 冷却的冷却回路的钢制的冷却构件。
3.—种铸造模具，其中，具备 固定模(10)；相对于所述固定模(10)进退可能的可动模00)；设于所述固定模(10)上，具有在所述可动模00)的进退方向开口的内部空间Gl)的 浇口箍(40)；安装在所述可动模00)上，与所述浇口箍GO)相对的分流件(50)， 所述分流件(50)具备圆筒状的外壳(51)和设置在外壳(51)内的冷却片(55)， 所述外壳(51)具有进入所述浇口箍GO)的内部空间Gl)的形状的前端， 所述外壳(51)的熔液所接触的表面由铜或铜合金构成，在由铜或铜合金构成的所述 表面上不形成表面皮膜，所述冷却片(55)具有用于流动对分流件(50)进行冷却的冷却介质的冷却回路(56)。
全文摘要
一种从设置在铸造用模具的熔液导入部的分流件(50)将熔液导入模具(1)内的腔(2)进行铸造的铸造方法，其中，分流件(50)的熔液所接触的外壳(51)由铜或铜合金构成，铸造初期的所述模具的腔的温度设定为规定的模温度，并且，分流件(50)的铸造初期的温度设定为65℃以下，进行铸造。
文档编号B22D17/20GK102126010SQ201110022120
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者土屋知广, 增田荣二, 松浦聪司, 樋口章宪 申请人:本田技研工业株式会社