铸造法的制作方法

专利名称：铸造法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高精度化和高生产率化的铸造法，该铸造法是从 通气性铸模的铸模上部或侧部进行重力浇注的铸造法。
背景技术：
作为通气性铸模使用砂子进行造型(造型)的铸模是最为常见的， 除此之外，使用陶瓷粒子或金属粒子进行造型的铸模也被广泛使用。 另外，即使是石膏等基本不具有通气性的铸模，混入或部分地使用通 气性材料而赋予了通气性的铸模也可被看作通气性铸模。另外，即使 在完全没有通气性的金属铸模的情况下，设置通气孔或通风孔而赋予 了通气性的铸模也可被看作通气性铸模。本发明的通气性铸模为包含 上述这些通气性铸模的铸模。通常，在铸造中，铸模型腔由浇口部、浇道部、冒口部、以及制 品部构成。另外，根据需要，也存在设置为了从制品部排出不需要的 熔融金属而设置溢流部等的情况，这里为了使说明简单，认为由基本 的浇口部、浇道部、冒口部、以及制品部构成。一般，在通常铸造法和作为特殊铸造法的减压铸造法等中的的任 何一种铸造法中，浇铸都是将这4个型腔部分填充而完成的过程。并且凝固完成后，仅将这4个部分中必要的制品部分离并取出，进行最后的整修后，取得最终的铸造物制品。艮卩，除去制品部的浇口部、浇道部以及冒口部最后作为不需要的 部分从制品上分离，并重新作为回收材料供再溶解。该不需要的部分 中，冒口部为了补偿制品部的健全性在凝固过程中是必要的部分，浇 口部和浇道部仅在浇注中为了填充型腔部分是必要的部分。另外，因为使用铸铁铸造物等在凝固过程中发生石墨结晶并产生 体积膨胀，而需要补偿熔融金属的收縮量的一部分，所以在一定条件 下即使没有冒口也能铸造出健全性很高的铸造物。该情况下也不需要 冒口部，仅向制品部填充熔融金属即可。在以上这样的现有的任何一种铸造法中，为了得到作为最初目的 的制品，采用在最后向不需要的浇口部、浇道部及冒口部中填充熔融 金属的浇注过程。这是极为不合理的。对此通过采用一些方法，如果 能够仅向制品部或者仅向制品部和冒口部等必要的所期望的型腔部 分中填充熔融金属并使之凝固，就能够大幅提高由制品部重量/总注 入重量表示的注入合格率，并且分型(解枠)、制品分离等后续工序 也能够大幅度地被简化。因此对现有技术进行了调査，但是从通气性铸模的铸模上部和侧 部进行重力浇注的铸造法中，完全没有发现公开有铸模型腔中所期望 的仅向型腔部分填充熔融金属的铸造方法。作为这样的所期望的能够仅向型腔部分填充熔融金属的铸造法， 减压铸造法被认为是可行性最高的。因此作为现有技术的参考例子，举出以下的专利文献1至15。但是，其中任何一个都是向浇口部、 浇道部、冒口部以及制品部的全部型腔部分中填充熔融金属的现有技 术。专利文献1 (日本特开昭61 — 180642号公报)中，公开有在腔 (于卞y^—)内设置通气性的铸模，用熔融得到的材料填充直浇注 入口后，使腔减压到规定的压力并进行浇注的减压铸造方法。专利文献2 (日本特开平7—265998号公报)中，公开有减压铸 造的常温硬化型铸模中，使制品及方案型腔的铸模的厚度发生变化的 减压铸造用铸模。专利文献3 (日本特开2003 — 170226号公报)中，公开有对于 进行整体减压的铸模、在铸模内配置传感器、当检测得知熔融金属流 入后开始减压动作的减压铸造方法。专利文献4 (日本特开平3—216258号公报)中，公开有用树脂薄膜制的砂型罩气密地覆盖铸模周围的所有表面，并且在与浇口充分 分离的部位设置排气口，并从那里减压的减压装置。专利文献5 (日本特开昭60—124438号公报)中，公开有将无 框(無枠)造型的石膏铸模载置在具有通气孔的吸引箱上，并且用薄 膜片覆盖石膏铸模，在吸引箱减压后进行浇注的减压铸造方法。专利文献6 (日本特公平7 — 115119号公报)中，公开有在消失 模型铸造法(消失模型錄造法)中，在上下开放铸框的侧壁设置吸引 机构，在铸框上下用气密片密封并进行吸引和减压的减压铸造法。专利文献7 (日本特开平6—122060号公报)中，公开有在具有 通气孔的铸框中进行有机粘结剂铸模的造型、将其设置于上部开放的 钢板制的腔内、并在减压状态下浇注的减压铸造方法。专利文献8 (日本特开平8 — 103861号公报)中，公开有在上部 开放型的减压腔内的铸物砂中埋设砂型，在吸引减压状态下进行浇注 的减压铸造方法。专利文献9 (日本特开昭57—31463号公报)中，公开有通过在 离铸模的浇口位置最远的位置设置的通气孔向型腔内吸引浇注的薄 壁铸造物的制造方法。专利文献IO (日本特开平6—55255号公报)中，公开有在与铸 模的堰部隔离的位置上设置冒口或溢流口，在其附近设置与外部相连 通的空孔部，从该空孔部减压的同时进行铸造的钢铁铸造物的制造方 法。另外，同样在专利文献10中公开有设置减压速度控制机构，使 熔融金属的注入速度成为恒定的减压方法，以及在堰部内设置熔融金 属液面检测传感器，在检测到熔融金属后立刻开始减压的方法等。专利文献11 (日本特开平6—226423号公报)中，公开有与上 述专利文献IO具有同样的结构，减压吸引口和冒口以及溢流口之间 设置与铸模相比通气度更大的吸引部件，使减压吸引口侧型腔内的减 压比浇口侧型腔内的减压更大的薄壁铸造物的制造方法。专利文献12 (日本特开平9一85421号公报)中，公开有在铸模中设置的型芯芯头中设置与外部相连通的空孔部，并减压的减压铸造 方法。专利文献13 (日本特开平4—147760号公报)中，公开有在铸 模空间的需要加压的部位和铸模外部之间设置了形成吸引通路的吸 引导槽的吸引铸造用铸模。专利文献14 (日本特开昭60—56439号公报)中，公开有从石 膏铸模的最终填充部附近到外表面设置有比石膏通气性好的耐火材 料制薄膜的减压铸造用石膏铸模。专利文献15(日本特公平7—41400号公报)中，公开有分别吸引 从生型铸模(生型錄型)产生的气体和从型芯产生的气体，并且自由 地分别对吸引压力进行调整的吸引铸造方法。总结以上的专利文献中公开的减压铸造法的现有技术，其中任何 一个铸造法中都是填充铸模的整个型腔。因此，由制品部重量/总注 入重量表示的注入合格率低，并且分型、制品分离等后续工序也很烦 杂。像以上那样，现有的铸造法中所期望的仅填充型腔部分的铸造方 法完全没有被公开或实施。专利文献l:日本特开昭61 — 180642号公报 专利文献2:日本特开平7—265998号公报 专利文献3:日本特开2003_170226号公报 专利文献4:日本特开平3—216258号公报 专利文献5:日本特开昭60—124438号公报 专利文献6:日本特公平7 —115119号公报 专利文献7:日本特开平6_ 122060号公报 专利文献8:日本特开平8 — 103861号公报 专利文献9:日本特开昭57—31463号公报 专利文献10:日本特开平6—55255号公报 专利文献11:日本特开平6—226423号公报 专利文献12:日本特开平9一85421号公报专利文献13:日本特开平4_ 147760号公报 专利文献14:日本特开昭60—56439号公报 专利文献15:日本特公平7—41400号公报发明内容本发明鉴于以上的现有技术的问题点，提供一种仅向铸模型腔中 所期望的型腔部分填充熔融金属并使其凝固的铸造法。根据此发明， 能够确立具有极高注入合格率的铸造法，并且分型后的后续工序大幅 度地被简化。 (方法l)一种铸造法，将比重为Y的熔融金属浇注到通气性铸模中，其特 征在于，开始向该通气性铸模的型腔中浇注与想要填充熔融金属的所 期望的型腔部分的体积大致相等体积的熔融金属后，从浇口部送入压 縮气体，以将熔融金属填充到所期望的型腔部分，并使其凝固。本方法中，为了使说明简单，而认为铸模的型腔由浇口部、浇道 部、冒口部及制品部构成。并且，想要填充熔融金属的所期望的型腔 部分为制品部。首先向通气性铸模的型腔中浇注与想要填充熔融金属的所期望 的型腔部分即制品部的体积相等体积的熔融金属。熔融金属从浇口部 进入并部分地填充到浇道部及制品部。如果保持这样，熔融金属分散 到型腔的各个部分并且各个型腔部分形成同一高度的熔融金属面，达 不到本发明的仅在所期望的型腔部分即制品部填充熔融金属的目的。所以，在本方法中，在浇注开始后的适宜的时间从浇口部送入压 縮气休，通过该压力将熔融金属压入到制品部，使其填充到所期望的 型腔部分即制品部并凝固。因为熔融金属的体积与所期望的型腔部分 即制品部的体积大致相等，由此仅向所期望的型腔部分即制品部中填 充熔融金属。为了浇注与所期望的型腔部分的体积大致相等的体积的熔融金 属，可以使用小的浇包对每个铸模逐个计量并浇注，也可以从大的浇包中计量1个铸模的量进行浇注。所谓大致相等的体积的熔融金属， 意味着考虑伴随浇注的上模的上浮、以及型腔的热膨胀等而乘以合适 的安全率的体积。作为压縮气体， 一般来说使用简便且便宜的压縮空气。另外，压 縮的不具活性的氮气等在防止熔融金属的氧化的意义上具有效果。送入压縮气体的时候用送气管的法兰等堵住浇口部并使压縮气 体不从浇口部泄漏，这对填充熔融金属的作用很大。另外，因为从铸 模的外周面的泄漏会减弱压縮气体将充熔融金属填充到所期望的型 腔中的作用，因此可以的话最好能够在外周面上实施一些防止气体泄 漏的对策。当然，在铸模的通气度低的情况下，或者铸模的整体或一 部分被气密腔或铸框等覆盖的情况下，没有必要实施防止漏气的措 施。所谓从浇口部送入压縮气体的浇注开始后的合适的时间，最好是 在浇注开始后、最后的熔融金属通过浇口部的途中之后尽量早的时 间。如果送气晚了的话因为被填充的熔融金属的开始凝固，容易发生 冷疤、冷隔、产生氧化物等问题。所谓填充熔融金属并使其凝固并不意味着要使所有被填充的熔 融金属凝固。熔融金属从所期望的型腔部分流出，是因为从使熔融金 属填充的所希望的型腔部分和其它的型腔部分的边界部附近流出，所 以至少该边界部附近凝固即可。另外，该部分的凝固没有必要是完全 凝固，达到能够防止从所期望的型腔部分流出的程度即固相结晶就可 以。在实施方式l中详细表示。 (方法2)方法l记载的铸造法中，其特征在于，从浇口部送入压縮气体， 以将熔融金属填充到所期望的型腔部分，并保持该压縮气体的送气， 以使熔融金属凝固。本方法在作为方法1的特征的用压縮空气使熔融金属填充所期 望的型腔部并使之凝固的铸造法中，在使熔融金属填充所期望的型腔 部后也保持压縮气体的送气并使熔融金属凝固。通过保持压縮气体的送气，用压縮气体的加压压力使填充到所期望的型腔部分的熔融金属 不会从边界部附近部回流，并且在压縮气体的冷却作用下能够使边界部附近快速凝固。在实施方式2中详细表示。 (方法3)在方法1及方法2中的任何一个中记载的铸造方法中，其特征在 于，压縮气体的加压压力为由高度H决定的熔融金属静压YH的值以 上，其中，所述高度H为从通向所期望的型腔部分的熔融金属的流 入口到所期望的型腔部分的最上部为止的高度。本方法中，在铸模型腔由浇口部、浇道部、冒口部以及制品部构 成的情况下，对将制品部和冒口部作为想要填充的所期望的型腔部分 并填充熔融金属的铸造法进行说明。为了相对可靠地防止被填充到所 期望的型腔部分中的熔融金属从边界部附近流出到浇道部一侧，使压 縮气休的加压压力达到由从通向所期望的型腔部分的熔融金属的流 入口到所期望的型腔部分的最上部为止的高度决定的熔融金属静压 YH值以上。并且，Y为熔融金属的比重(kg^cm"、H为上述高度(cm)。 因此，yH为压力(kg^cm2)。该熔融金属静压YH表示填充到所期望的型腔部分的熔融金属向 浇道部一侧流出时的流体力学上的熔融金属静压。因此，使压縮气体 的加压压力保持在其之上就能够阻止熔融金属的流出。压縮气体的加压压力并不是指压縮气体的压力，在考虑从浇口部 和铸模外表面泄漏压縮空气的基础上，使所期望的型腔部分以外的型 腔部分(熔融金属未填满的型腔部分)达到YH以上。在实施方式3 中详细表示。 (方法4)方法1至3中的任何一个中记载的铸造方法中，其特征在于，从 浇口部送入压縮气体，使熔融金属填充到所期望的型腔部分，并使用 遮断机构，以使填充的熔融金属不会从该所期望的型腔部分与其它的 型腔部分的边界部附近回流。在本方法中，为了防止填充到所期望的型腔部分的熔融金属从边界部附近向浇口部侧流出而使用一些遮断手段。在实施方式4中详细表不o(方法5)方法4记载的铸造法中，其特征在于，作为使填充的熔融金属不 会回流的遮断手段，使用冷却边界部附近的方法。本方法中，为了可靠地防止向所期望的型腔部分中所填充的熔融 金属向浇口部侧流出，对边界部附近进行冷却并加速凝固。在方法2 及3中，为了防止所填充的熔融金属的流出而利用了压縮气体的加压 压力，但在本方法中，通过气体的流动加速所期望的型腔部分的凝固。特别是通过气体的流动使所期望的型腔部分和其它的部分的边界部 附近快速凝固最为有效。作为气体，压縮空气最为简便便宜，但是主 要是没有危险性的气体任何气体均可适用。另外，低温的气体也对加 速冷却有效果。在实施方式4及5中详细表示。 (方法6)方法4记载的铸造法中，其特征在于，作为使填充的熔融金属不 会回流的遮断手段，使用机械地遮断边界部附近的方法。本方法中，提供一种机械地遮断填充了熔融金属的所期望的型腔 部分和其它的型腔部分的边界部的铸造法。作为遮断方法，列举出例 如在边界部附近安放符合该部分的形状的通过壳型铸造等得到的铸 模片来进行遮断的方法，在边界部附近设置遮断片进行遮断的方法， 以及使遮断板贯穿在边界部附近的铸模上进行遮断等。在实施方式6 至8中详细表示。 (方法7)在方法1至方法6的任何一个中记载的铸造法中，其特征在于， 浇注前或浇注开始后，将想要填充熔融金属的所期望的型腔部分减 压。本方法中，在浇注中，为了使向所期望的型腔部分的填充变得容 易，在浇注前和浇注开始后使想要填充熔融金属的所期望的型腔部分 减压。如在浇注前减压，则浇注的熔融金属被快速吸引并导入到所期望的型腔部分，能够简化浇注开始后的压縮气体的送气时间和压力的 控制。另外，浇注开始后的减压也与浇注前的减压具有同样作用效果。 浇注前的减压和浇注后开始后的减压的区别在于，首先通过浇注 前的减压，能够使铸模型腔在浇注前保持安定的减压度，伴随着浇注 的开始，铸模型腔的减压度发生变化。浇注开始后的减压因为是在大 气压的状态下开始浇注，所以浇注的初期液流比较稳定，减压开始的 时间如果晚了，则存在熔融金属的填充过程中无法得到充分的减压度 的情况。因此，根据熔融金属的材质、铸模型腔的形状等应用合适的 方案。虽然减压可以在铸模整体上进行，但至少只要对所期望的型腔部 分进行减压即可。并且，在熔融金属填充到所期望的型腔部分后，根 据需要保持减压。在实施方式9和IO中详细表示。(方法8)方法1至6的任何一个中所记载的铸造法中，其特征在于，在浇注前或浇注开始后，将想要填充上述熔融金属的所期望型腔部分的减压度设定为由高度H确定的熔融金属静压YH的绝对值以上的值的减 压状态，其中，所述高度H为从通向该所期望的型腔部分的熔融金 属的流入口到所期望的型腔部分的最上部为止的高度。本方法中，浇注前和浇注开始后，使想要熔融金属填充的所期望 型腔部分的减压度保持熔融金属静压YH的绝对值以上的值的减压状 态。因此，即使在浇注时不送入压縮气体，因为减压，熔融金属也会 填充至所期望的型腔部分的最上部，并且填充后也不会从边界部附近 流出。因此，浇注开始后送入的压縮气体的作用主要是通过压力产生 的辅助的防止流出和通过气体的流动产生的冷却的作用，铸造法整体 的安定性得到提高。并且，使熔融金属填充到所期望的型腔部分后， 也应根据需要保持减压状态。在实施方式9中详细表示。 (方法9)方法1至6的任何一个中记载的铸造法中，其特征在于，在浇注 前或浇注开始后，将想要填上述充熔融金属的所期望型腔部分的减压度设定为比由高度H确定的熔融金属静压YH的绝对值低的值的减压 状态，其中，所述高度H为从通向该所期望的型腔部分的熔融金属 的流入口到所期望的型腔部分的最上部为止的高度。在本方法中，使浇注前和浇注开始后地想要填充熔融金属的所期 望型腔部分的减压度比熔融金属静压yH的绝对值低的值的减压状 态。由此，如果根据熔融金属材质和铸模型腔的形状等使所期望的型 腔部分的减压度高于yH的绝对值，通过减压容易产生砂的粘砂和熔 融金属的紊流等不良后果。这样的情况下，优选，像本方法这样通过 比YH的绝对值低的值的(弱)减压度和縮气体的加压的复合作用平 静地填充且不会产生烧焦等的方法。并且，熔融金属填充所期望的型 腔部分后根据需要保持减压。在实施方式10中详细表示。发明效果与现有的铸造法相比，通过本发明可以得到以下的效果。 艮P，无论什么样的现有的铸造法，因为熔融金属填充了铸模型腔 的所有的部分，用制品部重量/全浇注重量表示的浇注合格率较低。 对此，根据本发明，由于能够仅向所期望的型腔部分填充熔融金属并 使之凝固，所以浇注合格率大幅度地提高。其结果，大幅度地节省铸 造制品所需的熔融金属。另外，因为熔融金属只填充在所期望的型腔部分，所以成为在凝 固后分型时只需对所期望的型腔部分做取出处理，且后续工序大幅度 的减少。综上所述，通过本发明可以得到以下效果。(l)通过大幅度的改 善浇注合格率能够达到大大减少熔融金属的效果，能够削减熔解能量 成本。(2)能够大幅削减分型时的作业工时。(1)以及(2)的效果 最终会对作为世界性问题的co2的削减做出贡献。


图1为表示本发明的实施例1的浇注后的状态的图。 图2为表示本发明的实施例1的压縮气体的送气的图。图3为表示本发明的实施例2的浇注后的状态的图。图4为表示本发明的实施例2的压縮气体的送气的图。图5为表示本发明的实施例3的浇注后的状态的图。图6为表示本发明的实施例3的压縮气体的送气的图。图7为表示本发明的实施例4的图。图8为表示本发明的实施例5的图。图9为表示本发明的实施例6的浇注后的状态的图。图10为表示本发明的实施例6的压縮气体的送气的图。图11为表示本发明的实施例7的浇注前的状态的图。图12为表示本发明的实施例7的浇注后的状态的图。图13为表示本发明的实施例8的图。图14为表示本发明的实施例9的浇注前的状态的图。图15为表示本发明的实施例9的浇注后的状态的图。图16为表示本发明实施例9的浇注后的压縮气体的送气的图。图17为表示本发明的实施例10的浇注前的状态的图。图18为表示本发明的实施例10的浇注后的状态的图。图19为表示本发明的实施例10的浇注后的状态的另一图。附图标记1铸模2上框3下框4模座5上型6下型7铸模型腔8浇道口9浇道部10冒口部11制品部12所期望的型腔部分13浇注包14熔融金属15压縮装置16压縮气体17密封部件18覆盖部件19边界部附近20其它的型腔部分21通气孔22送气管23阀24铸模片25凹陷部26遮断片27遮断板28减压装置29减压风斗30浇注的熔融金属31密封部件32发泡树脂板具体实施方式
本发明可以通过方法1至方法9中的任意一个的方法来实施，优 先的方式为，使用方法7，在浇注前和浇注开始后，对想要填充熔融 金属的所期望的型腔部分进行减压并浇注与所期望的型腔部分的体 积大致相等体积的熔融金属，之后快速地从浇口部送入压縮气体并使 熔融金属填充到所期望的型腔部分，保持减压和压縮气体的送气直到 边界部附近凝固的铸造法。考虑熔融金属材质、铸模型腔的形状、铸造方案等来决定减压度及压縮气体的压力。通过以下实施例对本发明进行详细地说明，但是本发明不限定于 这些实施例。实施例1图1及图2表示实施例1。本实施例中对使用方法1，向通气性 铸模的型腔中开始浇注与想要填充熔融金属的所期望的型腔部分的 体积大致相等体积的熔融金属后，从浇口部送入压縮气体并使熔融金 属填充到所期望的型腔部分并使其凝固的铸造法进行说明。首先对铸模1的构成进行说明，铸模1为砂型，在上框2及下框3中进行造型，合模后放置于模座4上。铸模型腔7由浇口部8、浇 道部9和制品部11构成。 一般来说浇道部9和制品部11之间多设置 冒口部，但该情况为不设置冒口部的铸模的情况。本实施例中，对仅向铸模型腔7中的作为想要填充熔融金属的所 期望的型腔部分12的制品部11本身填充熔融金属并使之凝固的铸造 法进行说明。图1表示在熔融金属浇包13中加入与想要填充熔融金 属的所期望的型腔部分12的制品部11大致等体积的熔融金属、并将 其浇注到铸模1的状态。因为浇注的熔融金属30与制品部11体积大 致相等，所以不能够填满整个型腔，而只是将一部分填充进制品部 11， 一部分停滞在浇道部9。另外因为浇口部8基本上没有熔融金属 头(溶湯^:y H')，使浇注的熔融金属30填充进制品部11的驱动力 极小。因此，这样的状态下或者不能完全将己浇注的熔融金属30完 全填充到制品部ll，或者需要很长时间，结果是产生不良品。因此，本实施例中如图2所示，从浇口部8的上部将通过压縮装 置15所压縮的压縮气体16送入，通过该压力的作用，将停滞在浇道 部9的熔融金属30填充进制品部11中。本实施例中，压縮气体使用 压縮空气，压力为5kg^cm2、风量为601/sec。送入压縮气体16的部 位设置用于防止气体泄露的密封部件17。因为浇注量为与制品部体 积大致相等的量，所以，最终熔融金属30只填充所期望的型腔部分 12、即制品部ll。之后，在该状态下使被填充的熔融金属30凝固。并且，送入压縮气体16时没有必要必须等到熔融金属如上述那样地停滞在浇道部9中。图1的熔融金属的停滞后的状态是为了说明 本发明的原理而示出的状态，不是本发明的最优实施方式。即，因为 如果停滞时间较长，那么熔融金属温度会降低，发生冷疤、冷隔、产 生氧化物等不良问题的几率增高，所以浇注开始后，在最后的熔融金 属通过浇口部时或通过后迅速送气为好。这样的话，熔融金属不会停 滞在浇道部9而顺畅地填充到所期望的型腔部分12中。这是本发明 的实施用实施方式。即使在以下的实施例的说明中，对于浇注开始后 的送入压縮气体的时间也是一样。这样，就能够仅向铸模型腔中所期望的型腔部分、即制品部填充 熔融金属并使其凝固。并且，因为本实施例的情况为制品部处于下型 中，所以熔融金属填充到制品部后，也可以停止压縮气体的送入，或 者也可稍微送气进行凝固。这里所说的凝固，广义上指所期望的型腔部分即、制品部全部凝 固，狭义上指所期望的型腔部分和其它的型腔部分的边界部附件凝 固，且被填充的熔融金属不会向浇道侧流出。进一步详细说明的话， 所谓狭义的凝固是指边界部附近的熔融金属中固相结晶达到直到熔 融金属不能流动程度。即，本发明的目的为仅向所期望的型腔部分填 充熔融金属并使其凝固，为了填充及凝固而采取的各种方法至少要继 续到狭义意义上的凝固才可以。以下的实施例也相同。并且，送入压縮气体的时候，因为铸模具有通气性，所以气体的 一部分从铸模粒子间泄露从而减少填充熔融金属的作用。考虑该问题 并对压縮气体的压力和风量进行适当调节而能够充分地进行填充作 用。另外，根据需要，使用非通气性部件覆盖铸模来降低通气性也是 有效的。压縮气体一般来说压縮空气最为简便便宜。其它的压縮氮气等不 具活性的气体等也是有效的。另外，决定压縮气体的压力和风量要考 虑铸模的通气度、铸框的形状、整体的密闭度和铸造方案等。根据本实施例，现有的铸造法中填充铸模的整个型腔的方法变成能够只填充所期望的型腔部分并使其凝固的方法。其结果，用制品部 重量/全浇注重量来表示的浇注合格率大幅度提高。例如，将原来合格率50—70%变成大约100%。这是大幅度的节约熔融金属所致。 另外，根据本实施例，熔融金属只填充到制品部，不填充到浇口部和浇道部。因此，凝固后分型时只需取出制品部本身即可，可大幅度削减作业工时。 实施例2图3及图4表示实施例2。本实施例中对使用方法2、在浇注开 始后送入压縮气体并将熔融金属填充进所期望的型腔部分、保持该压 縮气体的送气并使熔融金属凝固的铸造法进行说明。图3表示向作为所期望的型腔部分12的制品部11中浇注熔融金 属30后的状态。铸模1及型腔7的构成与实施例1相同，上框2的 上部为了气密而载置有铁制的覆盖部件18。该覆盖部件18为了使压 縮气体的压力更有效的发挥作用而设置。覆盖部件18虽然优选非通 气型材料，但比铸模通气性低的材料也能得到同样的效果。图3的浇注后的状态与实施例1中表示的一样，浇注量仅为制品 部ll，因为基本上没有浇口部8的熔融金属头，所以熔融金属30的 一部分被填充到制品部11， 一部分停滞在浇道部9。接下来如图4那样，将通过压縮装置15所压縮的压縮气体16从 浇口部18的上部送入，与实施例1 一样浇道部9的熔融金属30在压 縮气体16的作用下被填充进制品部11。在本实施例的情况下，因为 在上框2的上部载置用于气密的覆盖部件18,压縮气体16的从铸模 1的泄露很少，压縮气体16的压力与实施例1的情况相比，起到更 为有效地将熔融金属30填充中到制品部11的作用。熔融金属30向制品部11填充后也保持压縮气体16的送气并施 加适当的加压。由此，被填充的熔融金属30能够不从制品部11流出 并凝固。根据铸模的种类、铸造方案等设定适当的压縮气体16的压 力值和风量值。根据本实施例，能够比实施例1更为稳定地进行向进所期望的型腔部分填充熔融金属和其后的凝固。并且，送入压縮气体的时间如实施例1所示那样，没有必要必须 等到熔融金属如上述那样地停滞在浇道部中。实用的实施方式为，浇 注开始后，最后的熔融金属通过浇口部时或通过后迅速地送气，使熔 融金属不会停滞在浇道部而顺畅地填充到所期望的型腔部分。实施例3图5及图6表示实施例3。本实施例对使用方法3，想要填充的 所期望的型腔部分的一部分位于上型中，在具有一定高度的情况下， 明确地规定压缩气体的加压压力，并使熔融金属填充到所期望的型腔 部分并凝固的铸造法进行说明。如图5所示，铸模1的构成与实施例2大致相同，铸模型腔7由 浇口部8、浇道部9、冒口部10和制品部11构成。另外制品部ll被 配置于上型5和下型6中且上型部分的高度为H。本实施例中，将制 品部11和冒口部10作为所期望的型腔部分12填充熔融金属并使其 凝固。上述高度H与通向所期望的型腔部分12的熔融金属的流入位 置的高度相当。图5为浇注与所期望的型腔部分12大致相等体积的熔融金属30 后的状态。与实施例1、 2相同，因为浇注量为仅填充所期望的型腔 部分12的量，基本没有浇口部8的熔融金属头，熔融金属30部分地 填充整个型腔并达到水平程度。于是，如图6所示，从浇口部8的上部送入压縮气体16，同实 施例l、 2—样，将熔融金属30填充到所期望的型腔部分12。之后， 保持压縮气体16的送气并使熔融金属30凝固。本实施例中将基于该 压縮气体16的加压压力设定为YH以上。其中，Y为熔融金属的比重 (kgf/cm3)，H为从通向所期望的型腔部分12流入熔融金属的位置到 所期望的型腔部分12的最上部为止的高度(cm)。所以，YH为压力 (kgf/cm2)。例如，在将比重^7x10—3kgf/cm3的铸铁熔融金属填充到 h二20cm的铸模型腔中的情况下，yH=0. 14kgf/cm2。YH的意思是所期望的型腔部分12中填充的熔融金属30从所期望的型腔部分12和其它的型腔部分20的边界部附近19向浇道部9 一侧流出的静压压力。因此，如果使由YH以上的压縮气体16产生的 加压压力从浇道部9侧作用到边界部附近19，熔融金属30被填充至 所期望的型腔部分12的最上部。而且，如果保持该加压压力，能够 防止被填充的熔融金属30的流出。并且，所谓YH以上的加压压力并 不意味着压縮气体的压力，而是意味着考虑了压縮气体16从铸模1 的泄露的基础上，使边界部附近19的压力保持在YH以上。如本实施例所示，在想要填充的所期望的型腔部分12位于高于 熔融金属的流入口的位置的情况下，若通过具有由熔融金属的比重Y 和高度H所确定的YH以上的加压压力那样的压縮气体16的压力， 向所期望的型腔部分12填充熔融金属30，并保持该加压压力并使其 凝固，则能够得到仅向所期望的型腔部分12即、制品部ll及冒口部 IO填充熔融金属的铸造物，其中，所述高度H为从通向所期望的型 腔部分12的熔融金属的流入位置到所期望的型腔部分12的最上部为 止的高度。并且，送入压縮气体的时间如实施例1、 2所示，没有必要必须 等到如图5那样地熔融金属停滞在浇道部中。实用的实施方式为浇 注开始后，最后的熔融金属通过浇口部时或通过后迅速地送气，使熔 融金属不会停滞在绕道部而顺畅地填充到所期望的型腔部分。实施例4图7表示实施例4。本实施例对使用方法4和5，在浇注开始后 从浇口部送入压縮气体并向所期望的型腔部分填充熔融金属，并将该 所期望的型腔部分和其它的型腔部分的边界部附近冷却而凝固的铸 造法进行说明。图7为浇注与所期望的型腔部分12大致相等体积的熔融金属30 后，从浇口部8的上部送入压縮气体16的状态。通过压縮气体16的 送气，将熔融金属30填充到所期望的型腔部分12、即制品部11和 冒口部10。铸模1的构成与实施例3大致相同，但是在所期望的型 腔部分12和其它的型腔部分20的边界部附近19的上部设置通气孔21。说明通过该结构对本实施例的作用。浇注开始后，送入压縮气体 16并将熔融金属30填充到所期望的型腔部分12后，若继续送入压 縮气体16，则压縮气体10通过通气性好的通气孔21流出，吸收边 界部附近19的热的同时对该部分进行冷却。其结果，边界部附近19 快速被冷却并凝固。由此，能够縮短压縮气体16的送气时间。艮口， 利用压縮气体16可起到填充熔融金属30的作用和冷却作用。并且，即使不设置通气孔21，如果保持压縮气体16的送气，则 压縮气体16穿过铸模粒子之间而流出，所以能以一定的速度使边界 部附近19冷却。但是，本实施例冷却能力高，所以能够快速地使其 凝固。如上所述，通过设置通气孔并由压縮气体冷却边界部附近使其快 速凝固，能够縮短将熔融金属填充到所期望的型腔部分后的、保持压 縮气体的送气的时间，本发明能够提高应用到实际生产线的情况下的 生产效率。实施例5图8所示为实施例5，本实施例与实施例4相同，对使用方法4 和5，在浇注开始后从浇口部送入压縮气体并向所期望的型腔部分填 充熔融金属，并利用压縮气体将该所期望的型腔部分和其它的型腔部 分的边界部附近冷却的铸造法进行说明。图8表示浇注与所期望的型腔部分12大致相等体积的熔融金属 30后，从浇口部8的上部送入压縮气体16的状态。通过压縮气体16 的送气，将熔融金属30填充到所期望的型腔部分12、即制品部11 和冒口部10。铸模1的构成与实施例4大致相同，在所期望的型腔 部分12和其它的型腔部分20的边界部附近10的上部设置通气孔21。 本实施例中，浇口部8另外载置有送气管22,以使得从通气孔21 的上部也能够送入压縮气体16。该送气管22中设置阀23。对使用该结构对本实施例的作用进行说明。通过从浇口部8送入 的压缩气体向所期望的型腔部分12中填充熔融金属30后，打开通气孔21上部的送气管22的阀23，将压縮气体16送入通气孔21 。由此， 通过从浇口部8和从通气孔21的这两处送气，能够使边界部附近19 快速冷却。由此，与实施例4一样，能够縮短将熔融金属30填充到 所期望的型腔部分12后的送入压縮气体16的时间，本发明能够提高 应用到实际生产线情况下的生产效率。 实施例6图9及10表示实施例6。本实施例对使用方法4和6，从浇口部 送入压縮气体，并使熔融金属填充到所希望填充的所期望的型腔部 分，对该所期望的型腔部分和其它的型腔部分的边界部附近进行机械 遮断的铸造法进行说明。图9表示浇注与所期望的型腔部分12大致相等体积的熔融金属 30后的状态。本实施例中浇注后，从浇口部8投入壳型铸造(、>工 》千一汝H、)的铸模片24。之后，如图10所示，从浇口部8送入压 縮气体16，向所期望的型腔部分12填充熔融金属30，并且将铸模片 24按压在边界部附近19。因为边界部附近19的形状和铸模片24的 形状相符合，所以熔融金属30的流出被其遮断。熔融金属30的与铸 模片24相接触的部分迅速凝固，能够縮短压縮气体16的保持时间。 并且，虽然铸模片24的壳型铸造等的砂型简单便宜，比熔融金属比 重小的耐火材料也有同样的效果。通过本实施例，能够遮断被填充的熔融金属并能使其迅速凝固， 本发明能够提高应用到实际生产线情况下的生产效率。实施例7图11及图12表示实施例7。本实施例也对使用方法4和6，从 浇口部送入压縮气体并使熔融金属填充到所期望的型腔部分，对该所 期望的型腔部分和其它的型腔部分的边界部附近进行机械遮断的铸 造法进行说明。图11表示浇注与所期望的型腔部分12大致相等体积的熔融金属 14前的状态。本实施例中，铸模型腔7的边界部附近19的下型中设 置凹陷部25，在这里设置壳型铸造的遮断片26。图12表示浇注开始后，进行压縮气体16的送气并将溶液30填 充到所期望的型腔部分12的状态。填充熔融金属30后，凹陷部25 中设置的遮断片26因浮力上浮，与该部分的浇道上部紧密接触而遮 断熔融金属30。遮断片26具有防止熔融金属30的流出的作用以及 通过接触熔融金属30来加快边界部附近19的冷却的作用。由此，能 够縮短压縮气体16的送气时间，本发明能够提高应用到实际生产线 情况下的生产效率。实施例8图13表示实施例8。本实施例也对使用方法4和6，从浇口部送 入压縮气体并使熔融金属填充到所期望的型腔部分，对该所期望的型 腔部分和其它的型腔部分的边界部附近进行机械的遮断的铸造法进 行说明。图13表示开始浇注与所期望的型腔部分12大致相同体积的熔融 金属30后，送入压縮气体16并将溶液30填充到所期望的型腔部分 12的状态。本实施例中，在边界部附近19的上部设置通气孔21，熔 融金属填充后，使遮断板27从通气孔21贯穿到边界部附近19的铸 模中并遮断熔融金属30。并且该情况的通气孔21为与遮断板27相 配合的形状。本实施例中，填充熔融金属30后，使遮断板27直接贯穿至边界 部附近19中而能够防止熔融金属30的流出，没有必要等待凝固，能 够在遮断后马上停止压縮气体16的送气。因此，本发明能够提高应 用到实际生产线情况下的生产效率。作为方法6的遮断边界部附近的方法示出了实施例6至8那样的 方法，主要指要用一些适当的障碍物堵住所填充的熔融金属从边界部 附近的流出，用其它的方法也能有同样的作用效果。实施例9图14至图16表示实施例9。本实施例中，对使用方法7和方法 8，为了使浇注的熔融金属快速地填充到所期望的型腔部分而在浇注 前或浇注开始后减压，并且在浇注后也根据需要进行减压，以及从浇2口部送入压縮气体的铸造法进行说明。图14表示浇注与所期望的型腔部分12大致相同体积的熔融金属 14前的状态。铸模1的构造为在所期望的型腔部分12即制品部11、 和冒口部10的型腔的上部各设置1个通气孔21。并且，在上框2的 上面设置与减压装置28相连通的减压风斗29。通气孔21能够起到 对所期望的型腔部分12进行强力减压作用，能够稳定地保持所规定 的减压度的机构。但是，该通气孔不是本发明的不可缺少的要素，只 要使所期望的型腔部分达到规定的减压度即可。通过该构造从上型5减压，使所期望的型腔部分12的减压度达 到YH的绝对值以上。这里Y为熔融金属的比重，H为从熔融金属向 所期望的型腔部分12流入的位置到所期望的型腔部分12的最上部为 止的高度。H在本实施例的情况下与制品部11的上型部的高度相当。 YH为使所期望的型腔部分12中填充的熔融金属30从边界部附近流 出的熔融金属静压。图15表示浇注后的状态。因为所期望的型腔部分12被减压到YH 以上，所浇注的熔融金属30顺畅地填充到所期望的型腔部分12的最 上部。浇注开始后，因为浇口部8被开放到大气中，所以减压度发生 变化。于是如图16所示，从浇口部8的上部送入压縮气体16并防止 所填充的熔融金属从边界部附近19流出，并且在压縮气体16的冷却 作用下边界部附近19迅速冷却并凝固。根据需要，将熔融金属填充到所期望的型腔部分后继续保持由减 压装置的减压，直至凝固。即，在浇注前或浇注开始后进行减压，使 熔融金属顺畅地填充到所期望的型腔部分，之后，在压縮气体的作用 下，防止熔融金属从边界部附近流出，通过保持减压，铸模的热被吸 引排出，并且能够使凝固相对较快地进行。并且，减压开始的时间可以如本实施例那样在浇注前，在浇注开 始后也有同样的作用效果。但是，在浇注前和浇注开始后铸模型腔的 减压度的变化不同。即，通过浇注前的减压，能够使铸模型腔在浇注 前达到安定的减压度，伴随着浇注的开始，铸模型腔的减压度发生变化。因为在大气压的状态下开始浇注，所以在浇注初期液流稳定，如 果减压开始的时间迟了，那么浇注开始后的减压存在在熔融金属的填 充过程中得不到充分的减压度的情况。因此，根据熔融金属的材质、 铸模型腔的形状等应用一些适当的方法。如以上那样，通过将减压和压縮气体的送气组合，能够相对稳定 地进行向所期望的型腔部分填充熔融金属，且能够使凝固快速进行。实施例10图17及图18表示实施例10。在本实施例中，对使用方法7及 方法9，为了使浇注的熔融金属快速地填充所期望的型腔部分而在浇 注前以低(弱)减压度减压，并且在使熔融金属填充到所期望的型腔 部分后，也根据需要进行减压，以及从浇口部送入压縮气体的铸造法 进行说明。图17表示浇注与所期望的型腔部分12大致相同体积的熔融金属 14前的状态。铸模1及减压装置28的结构与实施例9大致相同。本 实施例中没有设置铸模的通气孔。通过该结构在浇注前对所期望的型 腔部分12以比yh的绝对值低(弱)的值的减压度进行减压。所浇注 的熔融金属30被顺畅地导入到减压后的所期望的型腔部分12中。但 是，因为减压度比yh的绝对值低，所以熔融金属30不能填充至所期 望的型腔部分12的最上部。因此如图18所示，从浇口部8的上部送入压縮气体16并使熔融 金属30填充到所期望的型腔部分12的最上部。之后，在该状态下使 边界部附近部19进行凝固。根据需要保持减压。为了使凝固尽快地 进行，保持减压或增强减压为好。并且，减压开始的时间无论在浇注 前或在浇注开始后，都具有同样的作用效果。本实施例中使减压度比yH的绝对值低，是因为根据熔融金属材 质、型腔形状、铸造方案等，如果减压度过高会产生熔融金属的流动 的混乱或产生氧化物等危害。在这样的情况下，如本实施例这样，优 选为，用低的减压度将溶液平静地导入所期望的型腔部分，与压縮气 体的送气作用一起将溶液填充到所期望的型腔部分并使之凝固。另外图19中表示本实施例中将制品部、冒口部以及浇道部作为 填充溶液的所期望的型腔部分的情况的熔融金属的填充状态。浇注、 减压以及加压的工序和上述说明相同。该情况下，因为填充的熔融金 属量增加，所以浇注合格率低下，但是即使不注意浇注的熔融金属量 的计量精度，也会对铸造的本质部分即制品部、或者制品部和冒口部 之间准确无误地填充熔融金属。即使在该浇注量的情况下因为没有浇口部，所以能够实现改善10—15%左右的浇注合格率。另外，当进行多个填料的铸造时，如图17、 18中所示的那样， 对于填充熔融金属的所期望的型腔部分仅为制品部和冒口部的情况 下，对于有必要将浇注的熔融金属尽可能平均地分配给多个分别的制品部和冒口部的需要，如图19中所示的那样具有如下有点所期望的型腔部分为制品部、冒口部以及浇道部的情况下，基本不需要考虑 将溶液均一地进行分配。如此，根据应对情况适当设定填充熔融金属的所期望的型腔部分 即可。例如可以将制品部、冒口部以及浇道部的一部分设定为所期望 的型腔部分。另外，在没有冒口部的情况下，也能够将制品部和浇道部的一部分设定为所期望的型腔的部分。这在实施例1至实施例10的所有情况下同样有效。根据实施例9及10，通过组合减压和压縮气体的送气，能够比 较稳定地实施向所期望的型腔部分填充熔融金属和进行凝固。
权利要求
1、一种铸造法，将比重为γ的熔融金属浇注到通气性铸模中，其特征在于，开始向该通气性铸模的型腔中浇注与想要填充熔融金属的所期望的型腔部分的体积大致相等体积的熔融金属后，从浇口部送入压缩气体，以将熔融金属填充到所期望的型腔部分，并使其凝固。
2、 如权利要求1所述的铸造法，其特征在于，从浇口部送入压 縮气体，以将熔融金属填充到所期望的型腔部分，并保持该压縮气体 的送气，以使熔融金属凝固。
3、 如权利要求1或2所述的铸造方法，其特征在于，压缩气体 的加压压力为由高度H决定的熔融金属静压yH的值以上，其中，所 述高度H为从通向上述所期望的型腔部分的熔融金属的流入口到所 期望的型腔部分的最上部为止的高度。
4、 如权利要求1至3中任意一项所述的铸造法，其特征在于， 从浇口部送入压縮气体，使熔融金属填充到所期望的型腔部分，并使 用遮断机构，以使填充的熔融金属不会从该所期望的型腔部分与其它 的型腔部分的边界部附近回流。
5、 如权利要求4所述的铸造法，其特征在于，作为使上述填充 的熔融金属不会回流的遮断手段，使用冷却边界部附近的方法。
6、 如权利要求4所述的铸造法，其特征在于，作为使上述填充 的熔融金属不会回流的遮断手段，使用机械地遮断边界部附近的方 法。
7、 如权利要求1至6中任意一项所述的铸造法，其特征在于， 浇注前或浇注开始后，将想要填充上述熔融金属的所期望的型腔部分 减压。
8、 如权利要求1至6中任意一项所述的铸造法，其特征在于， 在浇注前或浇注开始后，将想要填充上述熔融金属的所期望型腔部分 的减压度设定为由高度H确定的熔融金属静压YH的绝对值以上的值的减压状态，其中，所述高度H为从通向该所期望的型腔部分的熔 融金属的流入口到所期望的型腔部分的最上部为止的高度。
9、如权利要求1至6中任意一项所述的铸造法，其特征在于， 在浇注前或浇注开始后，将想要填上述充熔融金属的所期望型腔部分 的减压度设定为比由高度H确定的熔融金属静压yH的绝对值低的值 的减压状态，其中，所述高度H为从通向该所期望的型腔部分的熔 融金属的流入口到所期望的型腔部分的最上部为止的高度。
全文摘要
本发明提供一种用通气性铸模通过重力浇注的铸造法，其是仅向铸模型腔中所期望的型腔部分填充熔融金属并使其凝固的。浇注与想要填充熔融金属的所期望的型腔部分的体积大致相等体积的熔融金属后，从浇口部送入压缩空气，并将熔融金属填充到所期望的型腔部分，使其凝固。并根据需要在浇注前后使型腔减压。
文档编号B22D18/04GK101262968SQ200680033969
公开日2008年9月10日 申请日期2006年8月15日 优先权日2005年9月15日
发明者五家政人 申请人:五家政人