专利名称：真空吸铸的浇注方法、装置以及铸件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造铸件特别是铸造薄壁铸件的真空吸铸的浇注方法、装置以及铸件。在此，真空吸铸(以下称负压造型)为包括有以下步骤的铸模造型浇注方法向模样表面粘着防护部件的防护部件粘着过程，向该被粘着的防护部件上放置造型砂箱的同时向该造型砂箱内填充不含粘合剂的填充材料的过程，将该填充材料的上表面进行密封使造型砂箱内部形成负压，并且使上述防护部件吸着于填充材料的侧面上的使防护部件成形的过程，将上述模样从防护部件上取下，对具有分型面的上半割铸模进行造型的过程，该上半割铸模与采用相同方法造型的下半割铸模重合形成型腔的过程，向该型腔内注入熔融金属的过程，解除上述造型砂箱内的负压状态，将铸件取出的过程。
背景技术：
现在负压造型的使用很广泛(例如参考日本特许厅54-118216号公报)。然而其使用范围多为钢琴框架和砝码一类厚壁的铸件，没有使用例如壁厚3mm以下的薄壁铸造的铸模。
现有的负压造型过程中，造型砂箱上没有冷却装置。浇注以后通过真空吸引对砂箱的升温进行抑制。然而该真空吸引在一定时间后停止，直到脱模前有一砂箱自然冷却的过程。然而此时，铸造砝码等热容量大的产品时，来自铸件的热量使金属型箱和平台的温度上升，使用的薄膜经常溶解并粘着在金属型箱和平台上。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种解决上述问题，使用负压造型铸模的铸件，特别是适合铸造一种薄壁铸件的真空吸铸的浇注方法、装置，以及使用该方法铸造的铸件。
本发明的另一目的是提供一种冷却造型砂箱的装置。
为了达成上述目的本发明的一种情况下的真空吸铸的浇注方法，其特征是负压造型中通过上述造型砂箱对型腔进行减压。也就是说一般的负压造型的特征是，使用防护部件将造型砂箱内部与和大气连通的型腔隔离，造型砂箱内形成负压，将防护部件吸着在填充材料的一侧使防护部件成形，型腔的形状得以维持。在本发明中，取消了上述的防护部件，在通常认为铸模形状会损坏的情况下，换而言之就是在造型砂箱内部与和大气相通的型腔相连的状态下，半割铸模和型腔维持原有形状的同时对铸件进行铸造。
在上述情况下，通过造型砂箱实现对上述型腔内部进行减压的过程，该过程的特征是在上述防护部件粘着过程后，其是通过向上述模样的模型部分配置通气孔塞后，再向上述被粘着的防护部件以及通气孔塞上放置造型砂箱并向该砂箱内填充填充材料的过程中设置的通气孔而实现的。
在上述情况下，通过造型砂箱对上述型腔内部进行减压的过程，其特征是通过上述半割铸模造型后贯穿于防护部件上的多个通气孔对型腔内部进行减压。
在上述情况下，通过造型砂箱对上述型腔内部进行减压的过程，其特征是还包括在浇注前至浇注结束的一段时间内，对上述完成铸模的半割铸模中至少一个的减压度进行测定的过程；以及将测定的减压度传递至控制装置，对该半割铸模的铸模内部以及上述型腔的减压度进行调整的过程。
上述情况下的上述半割铸模上没有明冒口。明冒口通常的作用是将型腔内部的空气和熔融金属的炉渣排出，防止型砂的损坏使铸造进行得更加稳定。然而在本发明中，取消该明冒口的设置，对型腔进行适当减压使熔融金属的流动良好，可以在型砂的损坏发生之前对型腔内的熔融金属进行有效地填充。
上述情况下，由于负压造型中对型腔进行减压(可以通过造型砂箱和明冒口中的至少一个)，使真空吸铸铸造薄壁铸件成为可能。由于通过通气孔可以使铸模内部和型腔同时进行减压，就不需要对铸模减压的装置，因此具有使造型装置的结构更加简单的优点。同时由于没有明冒口，冒口和熔融金属排出的部位都被最小化。由此具有使得产品的生产率提高的优点。
在本发明中，由于保持了一般的负压造型铸造的特点，具有脱模的性质较佳、薄壁铸件更加容易取出的优点。
在本发明的另外一种情况中，为了达成上述目的，本发明中的真空吸铸方法的特征是，在负压造型的浇注方法中，完成铸模的下半割铸模上设置有浇口，上半割铸模上没有浇口。
另一特征为设置于铸造用炉上的上述完成铸模的下半割铸模调整为保持水平的状态。
另一特征为上述完成铸模和上述铸造用炉制之间设置有保持完成铸模的下半割铸模水平的缓冲材料进行浇注。
为了达成上述目的，在本发明中的真空吸铸的浇注方法的特征为，将上述完成铸模设置在上述铸造用炉上方的时候，上述完成铸模和铸造用炉之间设置有绝热材料进行浇注。
构成上述绝热材料的砂层的特征为其下部和一炉膛相连的同时上部和多个浇口相连。
为了达成上述目的，在本发明中真空吸铸的浇注方法的特征为，上述浇注方法为低压铸造方法或差压铸造方法。
另一特征为在上述浇注方法中向型腔内进行浇注时对浇注速度进行控制。
上述的另外一种情况下，负压造型的浇注方法中，在完成铸模的下半割铸模上形成浇口，上半割铸模上没有形成浇口，使得从下方注入熔融金属成为可能，相应的熔融金属的流动成为层流，与重力铸造和压铸相比较，将空气和炉渣混入熔融金属的情况较少。同时由于没有明冒口，冒口和熔融金属排出的部位都被最小化。由此使得产品的生产率提高。由于保持了一般的负压造型铸造的特点，其具有脱模的性质较佳、薄壁铸件更加容易取出的优点。
本发明，也适用于大件的薄壁铸件，例如大件家电、大型电视等的框架，汽车的框架，机械装置的框架等。并且任何材质都可以适用。
上述两种情况下，使用向造型砂箱吹入压缩空气对造型砂箱进行冷却的冷却装置。
上述目的、特征和优点以外的目的、特点和优点通过参照附图进行的以下实施例的说明可知。
图1为本发明实施例一的剖面概略示意图。
图2为实施例一的方法的概略示意图。
图3为本发明实施例二的剖面概略示意图。
图4为实施例二的一步骤的概略示意图。
图5为实施例二的压力线示意图。
图6为本发明实施例三(通过明冒口对型腔进行减压的例子)的剖面概略示意图。
图7为使用其它的浇注方法的比较例(现有技术)的剖面概略示意图。
图8为本发明实施例二的结果。
图9为本发明实施例三的结果。
图10为使用其它的浇注方法的比较例(现有技术)的结果。
图11为本发明实施例四的剖面概略示意图。
图12为本发明实施例四中浇注测试的压力条件。
图13为本发明实施例四中浇注测试的流动长度的结果。
图14为本发明实施例四中浇注测试的流动长度的其他结果图15为本发明实施例四中浇注测试的表面粗糙程度的结果。
图16为本发明实施例四中浇注测试的压力控制的测试。
图17为本发明实施例五的剖面概略示意图。
图18为本发明代替实施例的浇注工具。
图19为本发明的造型砂箱的冷却装置(实施例六)的平面剖面示意图(腔体的剖面)。
图20为图19的正面剖面图。
图21为现有技术砂箱结构的正面剖面图。
具体实施例方式
下面对本发明的最佳实施例进行说明。在几个实施例中，相同或相近的结构使用相同或相近的标号进行标识。
本发明的特征为，在负压造型铸模上设有使型腔和铸模内部连通的通气孔，通过造型砂箱使型腔减压。
也就是说本发明为一种真空吸铸的浇注方法，其包括有将防护部件粘着于模样表面的防护部件粘着过程；将造型砂箱设置于该被粘着的防护部件上的同时向该造型砂箱内填充不含粘合剂的填充材料的填充过程；将该填充材料的上表面密封使造型砂箱内部形成负压，将上述防护部件吸引至填充材料一侧的使防护部件成形的过程；将上述模样从防护部件上移出，对有分型面的半割铸模进行铸造的过程；该半割铸模与同样造型而成的另一半割铸模重合形成型腔并形成一完成铸模的过程；向该型腔内注入熔融金属的过程；将上述造型砂箱内的负压解除将铸件取出的过程。
向上述完成铸模内浇注之前，设有通过上述造型砂箱对上述型腔内部减压的过程，向上述型腔内进行浇注的时候，假设铸模内部压力为Pm，上述型腔内部压力为Pc，其特征为Pm＝1-75kPa，Pc＝1-95kPa，Pc-Pm＝3-94kPa。
铸模内部压力Pm为1-75kPa是因为当压力小于1kPa时，真空泵的体积较大，压力高于75kPa时就无法抽出浇注时生成的气体。型腔内压力Pc为1-95kPa是因为，当压力高于95kPa时，其与大气压(101.3kPa)的压力差不够，无法保证熔融金属顺畅的流入，当压力低于1kPa时，铸模可能向型腔内塌陷。同时Pc＞Pm也是必要的，是为了防止当减压进行到铸模内部压力Pm小于型腔内的压力Pc的程度时，熔融金属可能浸入铸模进入其内部。并且由Pc、Pm而决定的Pc-Pm的值为3-94kPa是有必要的。
所谓造型砂箱是指在真空吸铸过程中使用的具有吸管的砂箱。
在本发明中，通气孔通过薄膜形成后在模样部分上设置通气孔塞进行造型，由铸模拔出后的型腔所在的一侧沿着通气孔塞，可在薄膜上设置有切口。另外上述通气孔也可以是使用针等开设的由型腔所在的一侧向铸模内部贯通的孔。
在本发明中，通过将上述型腔进行适度的减压而取消了明冒口的设置。明冒口为一穿透设置于上部铸模内并将型腔和大气相连接的管状的空隙。没有明冒口，上半割铸模的上部也就没有使型腔和大气相连通的连通孔。
实施例一下面对图1和图2所示的实施例一进行说明。
图1为实施例一中所用真空吸铸装置的概略的剖面图。上下半割铸模1a、1b在负压造型的过程中进行造型，并使半割铸模1a、1b相重合，形成型腔2。
以图2为基础对上述半割铸模1a、1b的造型方法进行详细说明。在图2中，模样12的表面上，通过负压使模样12粘着作为防护部件的薄膜13，然后薄膜13上承载有作为上述造型砂箱的砂箱3，薄膜13位于上半割铸模1a的一侧上设置有多个与模样形状相符的作为通气孔的通气孔塞6。之后，向砂箱内填充型砂，对上半割铸模1a进行造型。之后，上半割铸模1a通过上述模样12进行脱模，由上述半割铸模1a的型腔所在一侧开始沿通气孔塞6的切口穿透薄膜13。由此将通气孔塞6作为通气孔对上半割铸模1a进行造型。
将与该上半割铸模1a使用同样方法造型的另一下半割铸模1b与该上半割铸模1a重合，形成型腔的同时形成完成铸模(图1)。此时通过作为造型砂箱的砂箱3的内部，型腔2通过浇道和浇口与大气相连通。在本实施例中，下半割铸模1b上并没有设置作为通气孔的通气孔塞，但是根据实际情况设置也是可以的。如上所述，图1所示的真空吸铸装置完成了。
下面对采用此种方法完成的真空吸铸装置的操作进行说明。图1中上、下半割铸模的1a、1b的内部，通过砂箱3、3，吸管4、4，管子5和储存罐10使用空吸泵11进行减压。
型腔2通过作为通气孔的通气孔塞6，对半割铸模1a、1b同时进行减压。半割铸模1a、1b内部的压力通过压力传感器7检测出，该检测出的压力传送至控制装置8。由该控制装置8根据检测出的压力传送出相应的控制信号，比例控制阀9根据流量相应地调整其打开程度，半割铸模1a、1b和型腔2的吸引压力变化，在此期间，向型腔2内注入作为熔融金属的铝合金。之后造型砂箱内的负压解除将铸件取出。该铸件为3mm以下的薄壁并且无缺陷。
由以上说明可知，本发明在现有的负压造型铸模上设置有使型腔2和半割铸模1a、1b内部相连通的作为通气孔的通气孔塞6，并在减压状态下进行铸造。
实施例二下面对图3-图5所示的本发明中的另一实施例(实施例二)进行说明。
图3显示了使用针开设与上半割铸模的内部相连通的通气孔的情况。上下半割铸模21a、21b通过负压造型进行造型。接着通过针将上半割铸模21a的型腔22所在一侧与上半割铸模一侧的薄膜相连通，开设多个与铸模内部相通的通气孔23。如图4所示，此种开孔方法是使用驱动装置25对具有多个针24的设备进行驱动，一次性开设通气孔23。针24的位置通过计算机控制设置为与熔融金属的流动不通畅的地方或与浇口距离较远的地方的铸件形状相吻合。另外为了使装置设置更加简单，或通气孔23的数量少的情况下使用手工作业开设通气孔也是可以的。在本实施例中虽然并没有在下半割铸模21b上开设通气孔23，根据实际情况开设也是可以的。之后半割铸模21a、21b重合，形成型腔22(图3)。然后将压力状态调整为半割铸模21a、21b内部压力为Pm＝1-75kPa，型腔22内部压力为Pc＝1-95kPa，进行浇注。
图5显示了本发明实施例中上下半割铸模1a、1b、型腔2内的压力的例子。
将浇注时的半割铸模1a、1b的内部压力设为Pm，型腔2的内压力设为Pc以及半割铸模1a、1b的内部压力Pm与型腔2的内压力Pc的压力差设为Pm-Pc的话，为了确保熔融金属顺利地流入，型腔2的内压力Pc与大气压(101.3kPa)之间要有一定的压力差。Pm-Pc太小的话会发生型砂的损坏，Pm-Pc太大的话为了使Pm更小，真空设备的规格变大，增加生产成本。
由上述的理由和试验结果可知在Pm＝1-75kPa，Pc＝1-95kPa并且Pm-Pc＝3-94kPa时较为有效。
更加详细地对压力的变化进行说明。从浇注开始至浇注结束期间，为了通过型腔2的减压增加熔融金属的流动性，并对成型的薄膜在燃烧损失时产生的气体进行抽收，半割铸模1a、1b的内部压力Pm保持高减压度。
浇注结束，上述型腔2中充满熔融金属后，将上述半割铸模1a、1b内部的压力Pm通过压力传感器7的检测传送至控制装置8。控制装置8调整上述比例控制阀9的打开程度，调整半割铸模1a、1b的内部压力Pm，使半割铸模1a、1b的内部压力Pm的减压度较低，防止熔融金属浸透铸模进入其内部。
实施例三图6显示的是使用明冒口R对型腔内部进行减压的方法的一个示例。上下半割铸模31a、31b使用负压造型进行造型，两者相互重合后构成型腔32。半割铸模31a、31b的内部通过砂箱33、33，吸管34、34，管子35以及储存罐36，使用空吸阀37进行减压。
在上述上半割铸模31a上设置有与型腔32相连通，可同时作为冒口使用，并向该上半割铸模31a的上表面开口的明冒口R。并且在下半割铸模31b设置有将型腔32和明冒口R相连接的扁浇口(图未示)。
通过将型腔32内部与明冒口R的上半割铸模31a上表面的开口相连结的连接部件38，型腔减压用储存罐39，压力调整阀40和储存罐36，使用空吸泵37进行减压。
然后将压力状态调整为半割铸模31a、31b内部压力为Pm＝1-75kPa，型腔32内部压力为Pc＝1-95kPa的同时，进行浇注。
比较例图7所示的是在设置有明冒口R的铸模中，型腔内部不进行减压的一个示例。上下的半割铸模31a、31b使用负压造型进行造型，两者相互重合后构成型腔32。半割铸模31a、31b的内部通过砂箱33、33，吸管34、34，管子35以及储存罐36，使用空吸泵37进行减压。
在上述上半割铸模31a上设置有与型腔相连通，可同时作为冒口使用，并向该上半割铸模31a的上表面开口的明冒口R。并且在下割铸模31b上设置有将型腔32以及与明冒口相连接的扁浇口(图未示)。向此种铸模的型腔内部不进行减压便进行浇注。
图8-图10是浇注结果的概略示意图。该概略示意图为浇注结果照片的模拟显示。
图8显示的是使用实施例二所述的方法进行浇注而得到的结果。图9为使用实施例三所述的方法进行浇注而得到的结果。图10为使用比较例的方法进行浇注而得到的结果。
如图10所示可知，在上述比较例中未对型腔进行减压的情况下，仅有扁浇口附近的部分型腔有熔融金属填充。如图9所示的使用本发明实施例三所述的方法，熔融金属所达到的具有明冒口R的部分与比较例相比显现出了减压后的效果。然而，可知在无明冒口R的部分熔融金属的填充还不是十分充分，铸件较差。与之相替代的，如图8所示，使用本发明实施例二所述的方法的情况下，熔融金属充满了整个型腔，可知与实施例三的结果相比更加体现了型腔内减压的效果。
由以上结果可确定本发明所使用装置的使用性。
表1
在表1中，对型腔内部进行减压的过程中，作为型腔和造型砂箱相互连通的方法，本发明中有使用针设置通气孔的方法，使用通气孔塞设置通气孔的方法，以及在型腔内使用明冒口进行减压的方法。对此些方法的填充性、造型成本和造型的可操作性进行比较。结果使用针进行通气孔设置的方法的填充性、造型成本和造型的可操作性比其他两个方法都要好。
实施例四下面对图11-图16所示的本发明的实施例四进行说明。实施例四的特征为将使用负压造型得到的完成铸模送至铸造用炉(保持炉)的上方进行浇注。也就是说在负压造型的浇注方法中，下半割铸模上形成浇口，上半割铸模上没有形成浇口的完成铸模配置于铸造用炉的上方，其特征为完成铸模和上述铸造用炉之间设置有绝热装置进行浇注。其特征为上述完成铸模的下半割铸模的下表面调整为平面。
上半割铸模上没有浇口的话，由于与现有的作为负压造型浇注方法的重力铸造法不同，使用低压铸造法或差压铸造法作为浇注方法，从完成铸模的下方进行浇注。因此完成铸模设置于铸造用炉的上方。
绝热装置为防止铸造用炉内的熔融金属的热量将负压造型中作为防护部件的薄膜熔解的装置，其通过承载有下半割铸模的下冲压模板与下半割铸模之间设置有绝热材料而实现。绝热材料的形状设置为可以部分的插入下冲压模板内。该绝热装置所用绝热材料的材质以可以忍耐熔融金属温度的陶土、陶瓷、石膏、型砂、自硬性型砂等为佳。
调整下半割铸模使其保持水平时，由于当下半割铸模的下表面不是平面和下半割铸模不是水平的情况下，下半割铸模或绝热材料与下冲压模板之间生成间隙，实际浇注的时候可能发生漏箱。下半割铸模或绝热材料与下冲压模板之间设置有保持下半割铸模水平的缓冲材料，为使填充材料平整可对机械装置(振动装置和刮削工具)进行操作。该缓冲材料的材质为可与下半割铸模的下表面形状一致的柔软质地的材料，同时可以忍耐熔融金属的温度的玻璃棉、型砂等。使用复合材料也是可以的。
如最初图11所示，该图为本发明实施例中真空吸铸装置的概略模式示意图。如图11所示，本真空吸铸装置包括盛装熔融金属的保持炉44，承载于保持炉44上表面上的下冲压模板42，下冲压模板42上表面上承载的作为上述绝热装置的绝热材料83，绝热材料83上表面上承载的砂箱53a、53b，置于砂箱53a、53b内使用负压造型进行造型的上下半割铸模51a、51b，上半割铸模51a的上表面上承载的上冲压模板56，上述保持炉上表面的四个角上设立的四个导杆57、7。
在上述保持炉44上安装有向炉内导入压缩空气的压缩空气导入管58。上述上下半割铸模51a、51b的内部通过两者的重合形成型腔52。上述下冲压模板42上设置有将保持炉44内的熔融金属导入型腔52内的炉膛60。在上述绝热材料83上，与下半割铸模51b下表面上的浇口相对应的，与炉膛60相连通的位置上开设有作为熔融金属的导入通道的孔。
下面对本实施例中真空吸铸装置的操作进行说明。图11中，使用减压装置62，通过砂箱53a、53b、吸管63、63对上下半割铸模51a、51b的内部，以及砂箱53a、53b的内部进行减压。该上下半割铸模51a、51b承载于绝热材料83上，上冲压模板56承载于上半割铸模51a的上表面。接着上冲压模板56和下冲压模板42将绝热材料83和上下半割铸模51a、51b夹在中间并且使其无法移动。
通过压缩空气导入管58从图未示的压缩空气源向保持炉44内导入压缩空气，对熔融金属的上表面上施加压力，熔融金属通过炉膛60上升的同时向型腔52内进行填充。型腔52内的熔融金属凝固后，压缩空气停止导入，随着保持炉44内的压力恢复到与大气压相同，浇口和炉膛60内的多余的熔融金属回到保持炉44内，浇注结束。
本实施例中的真空吸铸装置，由于保持炉设置在铸模的正下方，装置的设置空间可以被压缩为最小。虽然在本实施例中，并没有使用冒口和明冒口，但是根据需要也是可以设置的。虽然在本实施例中通过压缩空气的导入供给熔融金属，但通过电磁泵等其他方式供给熔融金属也是可以的。
下面对使用本实施例中的真空吸铸装置进行的浇注测试进行说明。浇注测试是向上述型腔52内部浇注熔融金属铝，并对型腔内熔融金属填充的全长和填充良好部位的长度进行测定的测试。图12显示的为浇注测试中上述保持炉44内加压的压缩空气的压力状况。最终达到的设定压力为0.03、0.06MPa，升压速度为0.01、0.02MPa/s。
图13为向厚度为3mm情况下的型腔52内填充熔融金属时全长和良好填充部分长度的测试结果。向保持炉44内加压的压缩空气的升压速度为0.01MPa/s，最终达到的设定压力为0.03MPa。将作为比较例的对负压造型的铸模进行重力浇注的重力铸造的结果也同时表示出来。
通过图13可以看到使用本实施例中真空吸铸装置时的填充全长和良好填充的全长均较比较例中的长。
图14为向型腔52的厚度为3mm情况下，向保持炉44内加压的压缩空气的升压速度变化时，型腔52内填充的熔融金属全长和良好填充部分长度的测试结果。向保持炉44内加压的压缩空气最终达到的设定压力为0.03MPa，升压速度为0.005、0.01、0.02MPa/s。
由图14可知，虽然熔融金属填充的全长和良好填充的全长都是随着升压速度的升高而变长，但是在升压速度达到0.01MPa/s以上后，长度的变化减缓。从本测试的结果中可以得知升压速度以0.01MPa/s为佳。
图15为造型后铸模表面粗糙度的测试结果。将作为比较例的对负压造型的铸模进行重力浇注的重力铸造的结果也同时表示出来。对表面粗糙度进行测试的位置为图11中的熔融金属由浇道流入型腔内的部分。
由图15可知，使用本实施例中的真空吸铸装置将保持炉44内加压的压缩空气最终达到设定压力为0.03MPa的情况下，其粗糙度与作为比较例的重力铸造的情况下没有差别。与此相对的，当将保持炉44内加压的压缩空气最终达到设定压力为0.06MPa时，其表面的粗糙度数值增高，相应的表面也就较为粗糙。这是由于熔融金属压力的加大带来了熔融金属向铸模内部浸透的原因。
图16显示的是本实施例中浇注熔融金属时对压力控制的一个例子。如图16所示，上下的半割铸模55a、55b通过重合形成型腔52。通过向保持炉44内熔融金属的上表面加压，熔融金属通过炉膛60上升并向型腔52内进行浇注。在图16右侧的图表中，通过压缩空气向保持炉44内部的熔融金属上表面开始加压的时间点为原点。保持炉44内加压的压缩空气的设定压力P和熔融金属达到的高度h由式子p＝ρbh决定。
然而，如图16所示，熔融金属由浇口到达向型腔内流入的位置h1处时，由于熔融金属的高度发生剧烈的变化，有必要加快保持炉44内加压的压缩空气的设定压力P的升压速度。接着向型腔52的平面部分进行浇注，即由h1到h2的过程中，有必要减缓向保持炉44内加压的压缩空气设定压力P的升压速度。其原因是为了防止以下问题的产生由于h1到h2的部分是铸件模型的部分，熔融金属的四处流动造成作为防护部件的薄膜的一部分集中与熔融金属接触，因此薄膜部分被烧脱落进而有发生型砂损坏的危险。熔融金属的四处流动容易使得气体被卷入等。
同时为了防止由h2至h3部分像上述至h1时所述的那样熔融金属的高度发生剧烈的变化，有必要加快保持炉44内加压的压缩空气的设定压力P的升压速度。
实施例五下面以图17为依据对本发明的实施例五进行说明。
图17为使用另一实施例的真空吸铸装置的概略模式图。如图16所示，本真空吸铸装置包括有盛装熔融金属的保持炉44，保持炉44一侧设置的支柱72、72，支柱72、72上端之间架设的下冲压模板42，下冲压模板42上表面上承载的砂箱53a、53b、下冲压模板42，砂箱53a、53b、下冲压模板42内通过负压造型得到的上下半割铸模51a、51b，上半割铸模51a上表面上承载的上冲压模板56，设置于上述下冲压模板42上表面上的四角的四个支柱72、72，位于下冲压模板42的下表面上的熔融金属导入口58，与上述保持炉44相连通的管子79。
在上述保持炉44内部安装有导入压缩空气用的压缩空气导入管80。上述上下半割铸模51a、51b的内部有通过两者重合得到的型腔52。
上述下冲压模板42上设置有与将保持炉44内的熔融金属导入至型腔52内的管子79相连的炉膛60A。下冲压模板42的下表面上，与下半割铸模15b的浇口相对应并与管子79连通的位置处开设有作为熔融金属的导入通道的孔，该孔的周围设置有作为上述绝热装置的绝热材料83A。
下面对实施例中所用的真空吸铸装置的操作进行说明。图17中，上下半割铸模51a、51b的内部使用减压装置62通过砂箱53a、53b、吸管63、63进行减压。该上下半割铸模51a、51b承载于下冲压模板42上，上冲压模板56设置于上半割铸模51a的上表面处。上冲压模板56和下冲压模板42将上下半割铸模51a、51b夹在中间。之后，通过压缩空气导入管80由图未示的压缩空气源向保持炉44内导入压缩空气，向熔融金属的上表面施加压力，熔融金属通过炉膛60A与管子79上升的同时向型腔52内部进行填充。型腔52内的熔融金属凝固后，停止导入压缩空气，保持炉44内的压力恢复到大气压的同时，浇口和管子79和炉膛60A内多余的熔融金属回到保持炉44内，浇注结束。
本实施例的真空吸铸装置由于在保持炉上没有铸模，所以具有容易对熔融金属进行补给，熔融金属上表面上的炉渣和氧化物等残渣容易被除掉等优点。在本实施例中虽然没有使用冒口和明冒口，但是根据需要也可以进行设置。
虽然在本实施例中通过压缩空气的导入供给熔融金属，但通过电磁泵等其他方式供给熔融金属也是可以的。
如图18所示，通过一个管子79A将熔融金属供给直至承载有上下半割铸模51a、51b的下冲压模板42的下方处，邻接于下半割铸模51b的管子79A的一端上安装有内部形成有多个熔融金属供给通道的砂层84。通过使用该砂层84，可以向铸模上设置的多个浇口内同时供给熔融金属。因此，形状复杂的铸件和多个嵌合在一起的铸件的浇注变得更加容易。当铸造方案变化时浇口的位置也发生变化，如果形成有具有与浇口位置相对应的熔融金属供给通道的砂层84为佳。使用砂层84使得与浇口位置变化的对应变得更加容易。在本图中，砂层84与管子79A相接，砂层84与炉膛相接也是可以的。
实施例六图19和图20所示的为可以使用于本发明中的造型砂箱冷却装置。造型砂箱冷却装置是以抑制造型砂箱的温度升高，防止薄膜熔化并附着于其上为目的，向造型砂箱的侧面和下表面上吹压缩空气而使造型砂箱冷却的装置。使用该装置可以向以金属型箱和薄膜相接的面作为一侧面的腔体内吹入压缩空气进行气冷，以抑制金属型箱的升温并防止薄膜溶解并黏着于其上。通过向平台的底面上吹压缩空气，通过气冷可以抑制平台的温度升高，防止薄膜熔化并黏着于其上。
如图21所示，现有的金属造型砂箱为了维持铸模形状，制模上箱和制模下箱以及侧壁形成腔体状(中空)结构101，通过图未示的真空泵的吸引使腔体101的内部形成真空，通过负压形成砂型61a、61b。砂型61a、61b被制模上箱93a，制模下箱93b，上表面薄膜97，成品表面薄膜98、98，下表面薄膜99所包围，由于负压的吸引而保持形状。
浇注时，虽然成品表面薄膜98、98中与铸造成品96相接的部分都被烧坏，但是制模上箱93a与制模下箱93b当中的部分还是原有的膜状，在脱模时被除去。上表面薄膜97，下表面薄膜99还是原有的膜状，再脱模时被除去。
在浇注后，铸造成品96在冷却到某种程度凝固后，停止真空吸引，砂箱内部被自然冷却，此时铸造砝码等热容量较大的产品时，铸造成品96的热量通过砂型61a、61b，传递到制模上箱93a，制模下箱93b和平台95上，上述成品表面薄膜98、98中被夹在制模上箱93a与制模下箱93b当中的部分以及下表面薄膜99溶解并黏着在金属型箱或平台上的情况也会发生。
使用本发明中的冷却装置，设置有金属型箱侧面用的喷嘴91、91和平台底面用的喷嘴92，向金属型箱内吹入压缩空气使其冷却。
有关来自侧面的气体吹入，分型面(制模上箱和制模下箱相重合的面)一侧设置有气冷腔体102，102，向其中插入可拆卸和安装的侧面用喷嘴91、91，手动阀104设置为可以手动开关(图19、图20)。有关来自底面的气体吹入，在平台95的下方中央附近设置有底面用喷嘴92，手动阀104设置为可以手动开关(图19、图20)。气冷腔体102、102上设置有多个孔，可将侧面用喷嘴91插入，同时还可以作为空气的出入口。
步骤金属型箱从造型开始至浇注后的一段时间内对其进行真空吸引(为了保持砂型)，之后停止吸引，使砂箱内部自然冷却，此时，还可吹入压缩空气，人工地使其冷却。
虽然本发明为半自动设备，需要手工操作来安装和拆卸喷嘴和手动阀，但是使用汽缸等操作机构，使喷嘴的安装和拆卸自动化，通过电磁阀使气体的吹入自动化也是可以的。
虽然上面就本发明的较佳实施例进行了说明，这些实施例是为了便于发明的理解而进行的示例，而不是对发明的实施形态进行限制。因此，本领域的技术人员在不脱离本发明的思想和范围的情况下，对这些实施例进行明显的适当变更或变形的，是否包括在本发明中，根据本发明的从属权利要求范围和其等同物来确定。
权利要求
1.一种真空吸铸的浇注方法，其包括有步骤向模样表面粘着防护部件的防护部件粘着过程，向该被粘着的防护部件上放置造型砂箱的同时向该造型砂砂箱内填充不含粘合剂的填充材料的过程，将该填充材料的上表面密封使造型砂箱内部形成负压，并且使上述防护部件吸着于填充材料侧面上使防护部件成形的过程，将上述模样从防护部件上取下，对具有分型面的上半割铸模进行造型的过程，与该上半割铸模采用相同方法造型的下半割铸模，并使上下半割铸模重合形成型腔的同时形成一完成铸模的过程，向该型腔内注入熔融金属的过程，解除上述造型砂箱内的负压状态，将铸件取出的过程，其特征为，该真空吸铸的浇注方法还包括在向完成铸模内进行浇注开始前，对上述型腔内进行减压的过程。
2.根据权利要求1所述的浇注方法，其特征为，上述造型砂箱的上述填充材料一侧的内侧设置有多个孔，上述对型腔内进行减压的过程为通过上述造型砂箱的内部空间，使用与上述多个孔相连通的减压装置，通过上述多个孔和上述填充材料对上述型腔进行减压的过程。
3.根据权利要求2所述的浇注方法，其特征为，上述铸模内没有设置明冒口。
4.根据权利要求1所述的浇注方法，其特征为，与上述型腔相连通的明冒口设置于上述上半割铸模上，上述对型腔内进行减压的过程为使用与上述明冒口相连通的减压装置，通过上述多个孔和上述填充材料对上述型腔进行减压的过程。
5.根据权利要求2所述的浇注方法，其特征为，与上述型腔相接的防护部件上设置有多个孔，上述对型腔内进行减压的过程为，使用上述减压装置，通过设置于上述防护部件上的多个孔、上述填充材料和设置于上述造型砂箱的上述填充材料一侧的内侧的多个孔对上述对型腔内进行减压的过程。
6.根据权利要求4所述的浇注方法，其特征为，设置于上述防护部件上的上述多个孔上设置有通气孔塞，上述对型腔内进行减压的过程为通过上述通气孔塞、上述填充材料和设置于上述造型砂箱的上述填充材料一侧内侧的多个孔对上述对型腔内进行减压的过程。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的浇注方法，其特征为，其还包括在浇注前至浇注结束的一段时间内，对上述完成铸模中至少一个半割铸模的减压度进行测定的过程；以及将测定的减压度传递至控制装置，对该半割铸模的铸模内部以及上述型腔的减压度进行调整的过程。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的浇注方法，其特征为，铸模的内部压力为Pm，上述型腔内的压力为Pc，在Pm＝1-75kPa，Pc＝1-95kPa，Pc-Pm＝3-94kPa的条件下对型腔内进行减压。
9.使用权利要求1-8中任意一项所述的浇注方法铸造的铸件。
10.一种包含有砂箱的造型装置，其为使用真空吸铸浇注方法的造型装置，其特征为，其包括容纳作为形成型腔的铸模的填充材料于内侧的造型砂箱，该造型砂箱内的上述填充材料一侧的内壁上形成有多个孔，该造型砂箱有与上述多个孔向连通的内部空间，该内部空间设置为可与设置在上述造型砂箱外部对型腔进行减压的减压装置相连通。
11.根据权利要求10所述的造型装置，其特征为，其包括从浇注开始至浇注结束的时间内对上述铸模中至少一个半割铸模的减压度进行测试的装置，接收该被测定的减压度并对该半割铸模的铸模内部和上述型腔的减压度进行调整的控制装置。
12.根据权利要求10或11所述的造型装置，其特征为，其包括向上述造型砂箱的侧壁和底部吹压缩空气使上述造型砂箱冷却的冷却装置。
13.根据权利要求12所述的造型装置，其特征为，该造型砂箱包括制模下箱以及设置于该制模下箱上的制模上箱，在上述制模上箱下部的内部和制模下箱上部的内部分别设置有使上述压缩空气在其内部流动的环形气冷腔。
14.一种真空吸铸的浇注方法，其包括有步骤向模样表面粘着防护部件的防护部件粘着过程，向该被粘着的防护部件上放置造型砂箱的同时向该造型砂箱内填充不含粘合剂的填充材料的过程，将该填充材料的上表面进行密封使造型砂箱内部形成负压，并且使上述防护部件吸着于填充材料侧面上使防护部件成形的过程，将上述模样从防护部件上取下，对具有分型面的上半割铸模进行造型的过程，与该上半割铸模采用相同方法造型的下半割铸模，并使上下半割铸模重合形成型腔的同时形成一完成铸模的过程，向该型腔内注入熔融金属的过程，解除上述造型砂箱内的负压状态，将铸件取出的过程，其特征为，该真空吸铸的浇注方法还包括在上述完成铸模上形成浇口，上述上半割铸模上没有形成浇口。
15.根据权利要求14所述的浇注方法，其特征为，调整位于铸造用炉上方的上述下半割铸模，使其保持水平的状态。
16.根据权利要求14所述的浇注方法，其特征为，上述造型砂箱的下方设置有保持炉，上述下半割铸模和上述保持炉之间设置有缓冲材料使上述下半割铸模保持水平。
17.根据权利要求16所述的浇注方法，其特征为，上述缓冲材料包含有绝热材料。
18.根据权利要求17所述的浇注方法，其特征为，在上述绝热材料下方设置有支持上述铸模的下冲压模板。
19.根据权利要求18所述的浇注方法，其特征为，上述下冲压模板上设置有冷却装置。
20.根据权利要求18所述的浇注方法，其特征为，上述绝热材料包含有砂层。
21.根据权利要求18所述的浇注方法，其特征为，上述绝热材料包括有自硬性砂层。
22.根据权利要求20所述的浇注方法，上述沙层上设置有与上述保持炉的炉膛相连通的一个浇口，以及与该浇口和上述型腔均相连通的多个浇道。
23.根据权利要求14-22中的任意一项所述的浇注方法，其特征为，该浇注方法为低压铸造方法。
24.根据权利要求14-22中的任意一项所述的浇注方法，其特征为，该浇注方法为差压铸造方法。
25.根据权利要求17-24中的任意一项所述的浇注方法，其特征为，向上述型腔内进行浇注时对浇注速度进行控制。
26.权利要求14-25任意一项所述的浇注方法铸造的铸件。
27.根据权利要求1-8或17-22中的任意一项所述的浇注方法，其特征为，对上述造型砂箱的侧壁和底部吹压缩空气对上述造型砂箱进行冷却的过程。
全文摘要
一种使用负压造型铸模(造型砂箱)铸造薄壁铸件的真空吸铸的浇注方法、装置，以及使用该方法铸造的铸件。该方法包括向模样表面粘着防护部件的防护部件粘着过程，向被粘着的防护部件上放置造型砂箱的同时向其内填充不含粘合剂的填充材料的过程，将填充材料上表面进行密封使造型砂箱内部形成负压，并且使防护部件吸着于填充材料侧面上使防护部件成形的过程，将模样从防护部件上取下，对具有分型面的上半割铸模进行造型的过程，将采用相同方法造型的下半割铸模与上半割铸模重合形成型腔的同时形成完成铸模的过程，向型腔内注入熔融金属的过程，解除造型砂箱内的负压状态将铸件取出的过程。以及向完成铸模内进行浇注开始前，对型腔内进行减压的过程。
文档编号B22D18/06GK1960822SQ20058001776
公开日2007年5月9日 申请日期2005年4月1日 优先权日2004年4月1日
发明者牧野泰育, 富田刚利, 大羽崇文, 铃木浩昭, 水野健司, 安藤寿明, 榎本义信, 井上隆夫, 竹田静夫 申请人:新东工业株式会社