专利名称：铸件的铸造方法以及铸造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸件的铸造方法以及铸造装置。更加详细地说，涉及一种在一次铸造中借助一个浇道同时浇铸多个铸件的技术。
背景技术：
在铸造法中，广泛地采用有利用一次铸造同时浇铸多个铸件的方法。该通常的方法为，使用在作为一个模具构造物的铸模或铸模内连续形成浇道部和多个空洞部(模腔部)的铸造装置，而从该浇道部向多个模腔部供给熔融金属，上述空洞部(模腔部)用于浇铸铸 件产品，上述浇道部用于向该模腔部的每一个分配供给熔融金属。关于这种同时铸造多个铸件的方法，存在重力铸造法用的模具以及模具铸造构造(专利文献I)。另外，还存在失蜡铸造法用的树状蜡模(专利文献2)。而且，还存在压铸法以及铸造装置(专利文献3)。另外，利用低压铸造法也能够在I次铸造中浇铸多个铸件。现有技术文献专利文献专利文献I :日本实开平5— 084448号公报(图I)专利文献2 日本特开2002— 045943号公报(权利要求书)专利文献3 :日本特开2008— 296228号公报如上述那样，在使用了在一个模具构造物(铸模、铸模)内形成有浇道部及模腔部的铸造装置的铸造方法中，存在有如下问题。由于需要在一个模具构造物内形成浇道部以及模腔部，因此需要根据每一个欲制造的铸件形状等、铸件种类来制作包含浇道部在内的新的模具构造物。另外，由于在一个模具构造物内存在有特定个数的模腔部，因此即使在想要铸造的铸件个数小于该特定个数的情况下，也不得不以模腔部的数量进行铸造，导致铸造所需要以上数量的铸件。
发明内容
本发明有利地解决上述问题，提供一种廉价且自由度较高的铸件的铸造方法以及该铸造方法所使用的铸造装置。本发明提供一种铸件的铸造方法，其特征在于，该铸件的铸造方法使用铸造装置来铸造铸件，该铸造装置包括模具构造物，其用于形成能够填充熔融金属的铸造空间；以及浇道，其独立于上述模具构造物地设置，并用于与该模具构造物相连接来向模具构造物的铸造空间供给熔融金属；浇道具有能够分割的构造，并且模具构造物具有多个构件的装配构造。也可是，设置多个与浇道相连接的模具构造物，同时铸造多个铸件。另外，优选的是，浇道由非溃散性材料构成，并且模具构造物由非溃散性材料构成，用于构成模具构造物的至少一部分的构件由溃散性材料构成。
而且，也可以是，由溃散性材料构成的构件具有贯穿孔，该贯穿孔引导从浇道朝向模具构造物的铸造空间流动的熔融金属的一部分，将熔融金属从不同于浇道的其他位置引导到该铸造空间内。另外，也可以是，当同时铸造多个相同铸件时，以按照每一个模具构造物不同的铸造条件进行铸造。本发明提供一种铸件的铸造装置，其特征在于，该铸件的铸造装置包括模具构造物，其用于形成能够填充熔融金属的铸造空间；以及浇道，其独立于上述模具构造物地设置，并用于与该模具构造物相连结来向模具构造物的铸造空间供给熔融金属；浇道具有能够分割的构造，并且模具构造物具有多个构件的装配构造。根据本发明，由于独立地设置浇道与模具构造物，因此当改变欲铸造的铸件时，仅改变模具构造物即可。因而，铸造的自由度较高，且能够廉价地铸造铸件。因此，本发明对制作精密铸造铸件来说具有极大的意义。
图I是浇道的示意性分解图。图2是模腔组件的示意性分解图。图3是实施方式的铸造装置的示意图。图4是模腔组件的示意性剖视图。图5是实施方式的铸造装置的示意图。图6是实施方式的铸造装置的示意图。
具体实施例方式以下，使用附图具体地说明本发明的铸件的铸造方法的第I实施方式。图I表示浇道I的分解图，该浇道I构成本发明的第I实施方式的铸造方法中所使用的铸造装置。图I的(a)是浇道I的示意性俯视图，图I的(b)是沿图I的(a)的b—b线观察的剖视图，图I的(C)是沿图I的(a)的c—c线观察的剖视图。图I的浇道I以能够分割为浇道下部11和浇道上部12的方式构成，该浇道下部11形成有供熔融金属流动的槽11a，该浇道上部12设置在该浇道下部11的上侧，该浇道I嵌合固定于平台2上的槽2a中。在该浇道I的长度方向的一端部上设有直浇口 4，该直浇口 4能够与用于向浇道I内引导熔融金属的进料管3相连接。另外，在浇道I的侧面设有开口 13，该开口 13与以下利用图2进行说明的模腔组件5相对应，熔融金属从该开口 13被引导至与浇道I相连接的模腔组件5内。在图2中示出作为模具构造物的模腔组件5的示意性分解图，该模具构造物构成本发明的第I实施方式的铸造方法中所使用的铸造装置。图2的(a)是模腔组件5的示意性俯视图，图2的(b)是沿图2的(a)的b— b线观察的剖视图，图2的(C)是沿图2的(a)的c—c线观察的剖视图。图2所示的模腔组件5是重力铸造中所使用的模腔组件的例子，其包括设在平台2上的分型模51、立设在该分型模51上且包围该分型模51的四周的铸模52 55、以及设在铸模52 55的上部的保温帽56，并且该模腔组件5还包括铸型57，该铸型57载置在由该铸模52 55包围的空间内并用于施加所铸造的铸件的特定部分形状。另外，在铸模55上形成有与浇道I的开口 13相连接的开口部55a，熔融金属从该开口部55a被导入到铸模52 55内的模腔中。在图3中利用示意性俯视图(图3的(a))、以及沿图3的(a)的b— b线观察的剖视图(图3的(b))、沿图3的(a)的c—c线观察的剖视图(图3的(c))来表示铸造装置10，该铸造装置10由图I所示的浇道I和图2所示的模腔组件5组合而成。另外，在图3中，对于与图I以及图2所示的构件相同的构件标注相同的附图标记，以下省略与已叙述的说明重复的说明。
图3的铸造装置10在平台2上具有模腔组件5A 5F共计六个模腔组件。这些模腔组件5A 5F具有与图2所不的模腔组件5相同的结构。模腔组件5A 5F以如下方式沿浇道I的流路配设以隔着浇道I对称的朝向，在浇道I的两侧使浇道I的开口 13与各模腔组件的铸模55的开口部55a对位。本实施方式采用独立于模腔组件5A 5F地设置铸造中所使用的浇道I而成的构造。另外，使该浇道I的开口 13与模腔组件5A 5F的铸模55的开口部55a相连接。因此，在需要改变浇道I或模腔组件5A 5F中任意一者的情况下，仅更换该浇道I或模腔组件5A 5F即可。因而，不需要像以往那样制作包含浇道部在内的新的模具构造物，就能够重复使用浇道I、模腔组件5A 5F。另外，也能够在不改变浇道I构造的情况下将模腔组件5改变为具有其他铸造空间的模腔组件。由此，能够以最小成本进行多品种铸造。另外，也可以准备多个除了通过使铸型57的形状不同等来使铸造空间的形状不同以外具有相同结构的模腔组件5，然后使这些模腔组件与浇道I相连接。由此，能够同时铸造多种铸件。而且，关于模腔组件，即可以仅使模腔组件5A 5F中任意一个与浇道I相连接，也可以如图3所示那样使共计六个模腔组件5A 5F均与浇道I相连接。通过使多个模腔组件与浇道I相连接，能够同时铸造多个铸件。另外，在连接多个模腔组件的情况下，并不限于将如图所示那样的共计六个模腔组件与浇道I相连接的情况，也可以在载置于平台2上而能够与浇道I相连接的范围内将两个 五个模腔组件与浇道I相连接。通过增减安装在浇道I上的模腔组件的数量，能够调整铸件的铸造个数。即，通过仅将铸造所需数量的模腔组件5与浇道I相连接，能够调整铸件的铸造个数。因而，不需要如以往那样铸造无需数量的铸件。另外，除了增减安装在浇道I上的模腔组件的数量之外，也能够通过在浇道I的开口 13上安装可拆卸的盖来增减铸造个数。另外，浇道I具有可分割为浇道下部11和浇道上部12的构造，另外，模腔组件5是多个构件，即，该模腔组件5具有分型模51、铸模52 55、保温帽56、以及铸型57的装配构造。因此，易于进行开铸造后的拆模，且通过在拆模后再次安装重组各构件，还能够进行再铸造。另外，优选的是在浇道I的槽11a、铸模55及其开口 55a、浇道上部12上设置倾斜部(起模坡度)，该倾斜部是为了即使在铸件收缩之后也能够容易地拆模。另外，虽然在图I 图3中省略了图示，但是可以在浇道I内部的一部分上设置用于局部缩小浇道I流路的截面积的堰部。由此，能够在该部位吸收浇道的铸造收缩并自然断裂，从而能够减少由铸造收缩所产生的过大应变。
而且，也可以根据需要，利用隔热片覆盖浇道I的内表面、铸模55A 55F的内表面。由此，易于确保熔融金属的流动，易于控制铸件的指向性凝固。作为模具构造物的模腔组件5能够采用由非溃散性材料构成的结构。非溃散性材料的代表性材料可列举各种钢材、镍合金材料、陶瓷材料。接着，说明本发明的第2实施方式。关于本实施方式，构成作为模具构造物的模腔组件的至少一部分构件由溃散性材料构成在图4中示出该一部分构件由溃散性材料构成的模腔组件6的示意性剖视图。图4的(a)与图4的(b)是沿彼此正交的方向截取的纵剖视图。该模腔组件6是重力铸造中所使用的模腔组件的例子，其包括设在平台2上的分型模61、立设在该分型模61上且包围该分型模61的四周的铸模62 65、以及设在铸模62 65的上部的保温帽66,并且上述模腔组件6还具有铸型67，该铸型67载置在由该铸模62 65包围的空间内，且用于施加所铸造的铸件的特定部分形状。该模腔组件6取代图3所示的模腔组件5A 5F而与浇道I相连接来构成铸造装置。在模腔组件6的铸模65上形成有与浇道I的开口 13相连接的 开口部65a。熔融金属从铸模65的开口部65a被导入到铸模62 65内的模腔中。在本实施方式中，在模腔组件6的构成构件之中，铸型67由非溃散性材料构成。由于在以往的铸造装置中，浇道部以及模腔部一体地形成在一个模具构造物(铸型、铸模)内，因此难以组合使用非溃散性模具(钢材模具等)和溃散性模具(石膏模具等)。与此相对，在独立地设有浇道I和模腔组件6、并且模具构造物具有多个构件的装配构造的本实施方式中，能够以非溃散性材料构成模腔组件6的构成构件的一部分的铸型67。在本实施方式中，通过由非溃散性材料构成铸型67，能够对铸件施加下挖形状(起模坡度相反的形状)。因此，所铸造的铸件形状的自由度大幅度提高。在图4中，将铸模62 65设为与图3所不的铸模52 55不同的形状,但是并不限于此例。也可以将铸模62 65设为与铸模52 55相同的形状,仅对铸型67使用形状不同的铸型。另外，不仅是铸型67，当然也可以在铸模62 65中使用溃散性材料。作为溃散性材料的代表性材料，可列举树脂、水玻璃混制型砂、石膏、各种铸造用陶瓷铸型材料。根据本实施方式，在将溃散性材料使用于模具构造物中的情况下，根据该溃散性材料的材质或铸造条件，存在于溃散性材料内的空气因铸造受热而膨胀，其结果，可能会产生浇不足缺陷、气泡(日文A 7 ^ (吹分札))缺陷、气孔(blow hole)缺陷这种铸造缺陷。若要防止该铸造缺陷，优选的是对由溃散性材料构成的构件施加负压。在此，只要使用图5所示的如下方法即可。在图5中示出能够施加负压的铸造装置20的示意性剖视图。该剖视图中的图5的(a)与图5的(b)是沿彼此正交的方向截取的纵剖视图。另外，在图5中，对于与已说明的构件相同的构件标注相同的附图标记，以下省略重复的说明。在图5中，模腔组件6A 6F取代图3所示的模腔组件5A 5F而与浇道I相连接来构成铸造装置20。在供浇道I载置的平台2上形成有分别与模腔组件6A 6F相对应的抽吸孔21。另外，在平台2的下表面上安装有减压室22。在该减压室22上设有与未图示的排气装置相连接的排气孔23。
在模腔组件6A 6F的构成构件之中，分型模68具有沿其厚度方向贯穿的抽吸孔68a。除了分型模68以外，模腔组件6A 6F的结构与图4的模腔组件6的结构相同。关于图5的铸造装置20，通过利用与排气孔23相连接的排气装置(未图示)进行排气而使减压室22内成为负压，并使与该减压室22相连通的平台2的抽吸孔21内以及分型模68的抽吸孔68a内成为负压。由此，能够在不会使浇道I、整个模腔组件成为减压环境的情况下向与分型模68的抽吸孔68a相临的铸型67施加负压。由此，能够减少铸造缺陷。接着，说明本发明的第3实施方式。关于本实施方式，由溃散性材料构成的构件具有贯穿孔，该贯穿孔引导从浇道朝向模具构造物的铸造空间流动的熔融金属的一部分，将熔融金属从不同于浇道的其他位置引导到该铸造空间内。在图6中示出由溃散性材料构成的铸型67具有贯穿孔67a的铸造装置30的示意性剖视图。该剖视图中的图6的(a)和图6的(b)是沿彼此正交的方向截取的纵剖视图。另外，在图6中，对于与已说明的构件相同的构件标注相同的附图标记，以下省略重复的说明。在图6中，模腔组件6G 6L取代图3所示的模腔组件5A 5F而与浇道I相连接来构成铸造装置30。在模腔组件6G 6L的构成构件之中，铸型67具有贯穿孔67a，该贯穿孔67a引导从浇道I朝向模腔组件各自的铸造空间流动的熔融金属的一部分，将熔融金属从不同于浇道I的其他位置引导到该铸造空间内。另外，在铸模之中，与具有开口部65a的铸模65相对的铸模69形成有凹部69a，该凹部69a能够供从贯穿孔67a导出的熔融金属流出。除了这些铸型67以及铸模69以外，模腔组件6G 6L的结构与图4的模腔组件6的结构相同。在由溃散性材料构成的铸型67的内部形成的贯穿孔67a作为能够直接与铸模65的开口部65a或浇道I相连接、还能够从其他部位喷出熔融金属的隧道构造(隧道浇道)发挥功能。通过形成贯穿孔67a，在该铸型67的内部形成熔融金属的新浇道。由此，能够增加每单位时间流向铸造空间内的熔融金属流量，另外，能够缩短熔融金属在铸型67表面流动的距离。进一步详细地说明该效果。通常，向模腔(铸造空间)内填充熔融金属会受到以下各种因素的较大影响铸模的开口部(浇口)的位置，熔融金属在铸模表面流动的长度，每单位时间的熔融金属流量，熔融金属温度，铸模 铸型温度、熔融金属的粘性。以往，在最初设定的浇道、浇口的方案中，在无法顺利地向模腔内填充熔融金属的情况下，多为通过改变浇道构造来应对。但是，该方法会花费必须重新制作浇道部这样工夫。另外，在浇道存在设计失误而因该浇道构造而产生浇不足缺陷等从而难以向模腔内填充熔融金属的情况下，在以往的一体构成浇道与模腔的模具构造物中，即使模腔构造的设计不存在失误，也必须改造该一体构成浇道与模腔而成的模具构造物，改变浇道构造本身。对此，在图6所示的铸造装置30中，通过在由溃散性材料构成的铸型67的内部利用贯穿孔67a构筑浇道构造，能够无需大幅度改变浇道、铸模就改善熔融金属流动特性。另外，在铸型67不具有作为隧道浇道的贯穿孔的情况下，也可能会出现如下情况在铸模的远离铸模开口部(浇口)一侧的部位，左右分开流动的熔融金属相撞、在该部位产生冷隔缺陷、浇不足缺陷。但是，在本实施方式中，铸型67具备贯穿孔67a，从可能会产生 冷隔缺陷、浇不足缺陷的部位喷出熔融金属，因此能够有效地防止产生这些铸造缺陷。
在图6所示的铸造装置30中，也能够如图5所示的铸造装置那样，在平台2上形成抽吸孔21、或安装减压室22，或在模腔组件的分型模68上设置沿其厚度方向贯穿的抽吸孔 68a。接着，说明本发明的第4实施方式。关于本实施方式，当同时铸造多个相同铸件时，以按照每一个模具构造物不同的铸造条件来进行铸造。这在图3所示的铸造装置中，能够通过利用模腔组件5A 5F以不同的铸造条件进行铸造来实现。通常，在设定铸件的铸造方案时，经历如下过程根据过去的铸造实际成果、熔融金属流动 凝固模拟来预测铸造缺陷的产生、以及验证其对策，之后，确定最佳铸造方案。但是，实际上还是存在若不实际进行铸造试验就无法验证的铸造缺陷。另外，现状是，面临铸件的铸造收缩，甚至都不存在合适的模拟软件。因此，关于通过设定收缩率、控制铸造条件来进行的对铸件的铸造收缩的控制，若不实际进行铸造试验，就无法得到正确的各种因素。 而且，由于以往的模具构造物是在一个模具构造物内形成多个模腔，因此关于多个模腔之中的所有模腔，只能以相同的条件来进行铸造。由此，要使模具的预热温度、热容量设定、冷却条件等最佳化，需要进行条件不同的多种铸造，此时需要进行多次铸造试验来进行验证。对此，在本实施方式中，能够以极少次数来应对该实际的铸造试验。更加详细地叙述的话，在本实施方式中，模腔按照每一个模腔如模腔组件5A 5F那样进行了组件化(独立划分化)，因此能够按照每个模腔组件有目的地改变各模腔组件的铸模、铸型的预热温度、热容量、导热率、铸型密度、冷却条件这种会对熔融金属流动、凝固、冷却造成影响的各种主要因素。由此，能够以一次铸造试验来同时进行多个多种因素改变试验。例如，如图3所示，在以一次铸造来同时铸造六个模腔组件下的六个铸件的方案的情况下，利用模腔组件5A 5F，以各自不同的铸模预热温度、铸模材质、铸模重量(冷硬铁重量)进行一次铸造试验，并评价该铸件I 6的铸造缺陷、尺寸精度特性，从而能够确定能够最佳化产品铸造中的铸造缺陷、尺寸精度特性的铸造条件。在像本例这样的情况下，与在以往方法中必须进行六次铸造试验的情况相比，能够以极少的铸造试验次数来确定最佳铸造条件。实施例(共同条件)进行由铝合金AC 7A (Al — 5% Mg合金)构成的轮胎成型用模具的铸造。铸造装置使用了如图3所示那样在浇道I两侧配设有共计六个具有图4所示形状的铸造空间的模腔组件的装置。铸造装置的构成构件的材料如下。浇道、平台、铸模S45C (碳素钢)浇道以及浇口部的隔热材料新日铁化学株式会社、2mm厚度SC纸12601直烧口 则武(Noritake ;日文7 'J夕> )G—6非发泡石膏进料管SUS304进料管内隔热材料新日铁化学株式会社5英寸SC套管铸型S45C (碳素钢)或则武G— 6非发泡石膏铸件材料铝合金AC7A (Al—5% Mg合金)
以下所述的实施例I 4的铸造全部是在大气环境下，以重力铸造方式(熔融金属从坩埚落下、流入的浇注方式)来进行。(实施例I)使用上述共同条件的模腔组件、浇道，铸型使用作为非溃散性材料的S45C (碳素钢)，将铸模以及铸型的预热温度设为250°C，将浇入开始温度设为680°C，以此进行铸造，从而能够制造坚实的轮胎模具加工用铝铸件原材料。完成浇入之后，用大约90分钟对铸件进行拆模，并再次装配铸型、铸模，从而能够进行第二次铸件铸造(不用进行铸模·铸型的再预热就能够进行铸造。)。(实施例2)使用上述共同条件的模腔组件、浇道，铸型使用作为溃散性材料的则武G— 6非发泡石膏(铸型干燥密度1. 2g / cm3)，将铸模以及铸型的预热温度设为150°C，将浇入开始温度设为680°C，并且在铸造时利用图5所示的结构对铸型减压使其为O. 4大气压，以此进行铸造，从而能够制造坚实的轮胎模具加工用铝铸件原材料。但是，对于所铸造的轮胎模具加工用铝铸件原材料，在距离浇口部最远部位的铸模接触面部上，虽然在产品质量上没有问题，但是产生有少许冷隔。(实施例3)当以与实施例2大致相同的条件、并且在图6所示的石膏铸型内部形成两条贯穿孔(隧道浇道)的状态施加负压同时进行铸造了时，能够获得在铸件的铸模接触面部上不存在冷隔缺陷、且坚实的轮胎模具用铝合金精密铸造铸件。(实施例4)使用上述共同条件的模腔组件、浇道，铸型使用作为溃散性材料的则武G— 6非发泡石骨，将石骨铸型的尺寸扩大率设为1.01368 (铸造收缩率13. 5 / 1000),将烧入开始温度设为680°C，并且在铸造时利用图5所示的结构对铸型减压使其为O. 4大气压，并且，对于六个模腔组件6A 6F，如表I所示那样按照每一个铸模组件使铸型干 燥密度以及铸型 铸模预热温度不同，以此进行铸造，从而导出铸件尺寸最佳的铸造条件。(表I)
权利要求
1.一种铸件的铸造方法，其特征在于， 该铸件的铸造方法使用铸造装置来铸造铸件，该铸造装置包括 模具构造物，其用于形成能够填充熔融金属的铸造空间；以及浇道，其独立于上述模具构造物地设置，并用于与该模具构造物相连接来向模具构造物的铸造空间供给熔融金属； 上述浇道具有能够分割的构造， 并且上述模具构造物具有多个构件的装配构造。
2.根据权利要求I所述的铸件的铸造方法，其特征在于， 设置多个与上述浇道相连接的上述模具构造物，同时铸造多个铸件。
3.根据权利要求I所述的铸件的铸造方法，其特征在于， 上述浇道由非溃散性材料构成， 并且上述模具构造物由非溃散性材料构成。
4.根据权利要求I所述的铸件的铸造方法，其特征在于， 用于构成上述模具构造物的至少一部分的构件由溃散性材料构成。
5.根据权利要求4所述的铸件的铸造方法，其特征在于， 由上述溃散性材料构成的构件具有贯穿孔，该贯穿孔引导从浇道朝向模具构造物的铸造空间流动的熔融金属的一部分，将熔融金属从不同于浇道的其他位置引导到该铸造空间内。
6.根据权利要求2所述的铸件的铸造方法，其特征在于， 当同时铸造多个相同铸件时，以按照每一个模具构造物不同的铸造条件进行铸造。
7.一种铸件的铸造装置，其特征在于，该铸件的铸造装置包括 模具构造物，其用于形成能够填充熔融金属的铸造空间；以及 浇道，其独立于上述模具构造物地设置，并用于与该模具构造物相连结来向模具构造物的铸造空间供给熔融金属； 上述浇道具有能够分割的构造， 并且上述模具构造物具有多个构件的装配构造。
全文摘要
本发明提供一种廉价且自由度较高的铸件的铸造方法及铸造装置，以同时铸造多个多种铸件。该铸件的铸造方法使用铸造装置(10)来铸造铸件，该铸造装置(10)包括模具构造物(5)，其用于形成能够填充熔融金属的铸造空间；以及浇道(1)，其独立于上述模具构造物(5)地设置，并用于与该模具构造物(5)相连接来向模具构造物(5)的铸造空间供给熔融金属；浇道(1)具有能够分割的构造，并且模具构造物(5)具有多个构件的装配构造。
文档编号B22C9/08GK102686334SQ20108005950
公开日2012年9月19日 申请日期2010年12月14日 优先权日2009年12月28日
发明者石原泰之 申请人:株式会社普利司通