高品质铸件铸造法的制作方法

专利名称：高品质铸件铸造法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸件铸造法，其在模具合模之后将型腔内气体置换成不燃性气体，然后将型腔内的不燃性气体在溶汤填充过程中进行吸收，以此可以获得高质量的铸造产品。
背景技术：
铸件铸造，因为在高温高速的情况下将溶汤注入型腔内，型腔内的不纯气体在绝热压缩的情况下和空气中的氧气发生氧化反应，产生高温，其中，若将空气以500千克/平方厘米来进行绝缘压缩的话，空气的温度则会上升至3000摄氏度以上。此外，众所周知，填充结束时由于绝热压缩而被卷入的高温气体和填充结束时空气中氧气而引起的高温化等会引起产品内部产生气孔，产品外观产生熔接痕迹等问题。在高精密，高精度的铸件产品成型过程中，成型模具中安装除气装置，通过吸收型腔内的空气，以及脱模剂所产生的不纯气体等来防止产品中出现气孔，使得溶汤到达型腔内的各个角落。还有一种方法也在试用着，即在溶汤填充开始前，用非活性气体置换出型腔内的不纯气体，然后在型腔内填充金属溶汤。除气装置，众所周知的有，单阀门式，即，将一体的阀门以电动来进行开关；溶汤压力的作用下通过受动阀门进行工作。该阀门通过杠杆来开关阀门，以开关阀门和闭锁阀门两种为大家熟知。先前的技术文献专利文献专利文献1日本特开平08-90197号公报；专利文献2日本特开2000-271720号公报；专利文献3日本特开2003-53513号公报；
专利文献4日本特许第4292822号。

发明内容
过去的方法，即将型腔内的非活性气体以溶汤的填充压力排出到型腔外的方法。 但高压高速填充的溶汤无法将所有的非活性气体排到外部。此外，残留在型腔内的非活性气体，由于高温而引起绝热压缩，在产品表面造成溶接痕迹，在产品内部则产生气孔。铝制品因为重量轻，容易再利用，其用途每年都在增加，追求高品质化和高精密化，同时也追求成品合格率上升所带来的低成本化。因此，本发明鉴于先前技术中所存在的问题，以提供高品质的铸造产品为目的，将型腔内封存的不纯气体向外排放，将型腔内置换成不燃性气体，并在溶汤填充过程中吸收不燃性气体。
为了达成上述目标，根据本发明所述的高品质真空铸造法，在权利要求1中具备 安装成型模具并对其安装金属溶汤的供给装置，以及这些装置的电动控制部，在固定模具和可动模具之间配有型腔，型腔连接有阀门式除气装置。与溶汤供给装置相连接的套筒上备有溶汤供给口，套筒内安装有柱塞，柱塞在套筒中将溶汤推入成型模具内。在阀门式除气装置同时连接真空罐的吸引路和备有气源的气体压送路并且可以根据需要随时切换。从合模结束前一刻开始到向型腔内填充金属溶汤结束，通过除气装置从气源向型腔内压送不燃性气体，使得型腔内的不纯气体从溶汤供给口排放至外部，型腔内部全部置换成不燃性气体，并在溶汤的填充过程中对不燃性气体进行吸收。此处所说的型腔，指产品的形成空间中设有的铸造模具，铸件模具和注射成型模具等。产品的形成空间处于可动模具和固定模具之间。此处所说的不纯气体是指，由于成型模具和套筒处于加热状态，型腔和套筒内的空气，套筒内的金属溶汤以及喷涂于型腔内的脱模剂所产生的气体。气源是指不易燃烧的气体，多含有氮的空气，特别是干燥空气或者非活性气体的
氮气等。此处的真空罐，至少具备制造成型模具一个周期所需要的容量，将模具型腔内的气体在尽可能短的时间内吸收而使型腔接近真空状态。此处的模具合模结束之前是指，检测出模具合模状态的第一，二，三感应器接收到来自第二感应器的信号的时候。权利要求2，在权利要求1中记载的高品质真空铸造方法中，其特征在于，从气源向成型模具内压送的不燃性气体，将型腔内和套筒内的不纯气体从溶汤供给口向外部排放，在溶汤供给口被柱塞塞上之前至少将型腔充满。权利要求3，在权利要求2中记载的高品质铸件铸造方法中，其特征在于，气体压送路的气源为既存的压缩空气管路的压缩空气和气体填充罐中的任何一方。权利要求4，在权利要求1、2、或者3中记载的高品质铸件铸造方法中，其特征在于，除气装置为单阀门式除气装置或者机械阀门式除气装置的任何一方，单阀门式除气装置由溶汤检测传感器和接受该溶汤检测传感器信号后运作的开关阀门组成；机械阀门式除气装置根据溶汤运作的受动阀门和通过与该阀门相接的杠杆来运作的闭锁阀门。权利要求5，在权利要求3或者4中记载的高品质铸件铸造方法中，其特征在于，填充至气体填充罐的气源为氮气，通过向成型模具滑动的柱塞，将型腔内置换成氮气直至溶汤供给口被塞住为止。此处气体压送是指从除气装置到气源为止的配管路，将不燃性气体压送到型腔内。吸收路是指，从除气装置到真空罐为止的配管路，从型腔吸收不燃性气体。此处既存压缩空气管路是指，工厂内被配管的压缩空气管路，至少输送1气压以上的压缩空气，包括产生压缩空气的压缩机和气缸等。此处的阀门式除气装置是指单阀门式除气装置和多阀门式除气装置，由装于固定侧的固定模具和装于可动模侧的可动模具组成，与成型模具同时开闭，模具合模时可以吸收来自型腔内的不纯气体，防止溶汤被吸入。根据如前所述的高品质铸件铸造方法，共有如下效果权利要求1的铸造方法，在模具合模结束之前向模具型腔内注入溶汤至注入结束为止的时间里，从气源通过除气装置向型腔内压送不燃性气体，成型模具和套筒中加热的空气与喷涂于型腔内的脱模剂所产生的不纯气体自套筒的溶汤供给口被排放至外部，至少在型腔内置换成不燃性气体，使成型模具和套筒中的不纯气体减少。结论，不纯气体引起的不良制品的产生得以抑制，从而得到高品质的铸件铸造产品。此外，溶汤填充过程中，连通型腔的除气装置使得真空罐吸收型腔内的不纯气体， 从而抑制了残留气体引起的绝缘压缩，有利于高品质的产品制造。权利要求2的铸造方法，除了具备权利要求1的特征之外，还包括，对于压送到型腔内的不燃性气体，以及套筒内的不纯气体也都从溶汤供给口排放至外部，所以更加减轻了不纯气体带来的影响。权利要求3的铸造方法，除了具备要求1和2的特征之外，还包括，气体压送路的气源为配管于工厂内的既存压缩空气管路的时候可以仅仅与该空气管路连接上就可以使用。此外，气源来自于气体填充罐的时候，可以容易的将气源移动配置到任何位置，比如阀门式除气装置的附近。权利要求4的铸造方法中，除了具备权利要求1、2、3的特征外，还包括，阀门式除气装置为单阀门除气装置的时候，根据溶汤检测传感器的安装位置，可以进行最适当的不燃性气体的压送和吸收。此外，阀门式除气装置为多阀门式除气装置的时候，不需要电气配线。权利要求5的铸造方法中，除了具备权利要求1、2、3、4的特征外，还包括，气体填充罐内填充的气源为氮气，因此还原效果更胜一筹。型腔内以及套筒内的不纯空气以氮气进行置换，因此可以消除空气中的氧气引起的溶汤的氧化反应，从而可以制造出更高品质的产品。压送的氮气是大气的构成部分，所以不仅无害，价格低廉，更是由于分子量少而使得空气引起的绝缘压缩影响变小。


图1为本发明中高品质铸件铸造方法中所使用的铸件铸造机的缩略图；图2为固定模具(左)和可动模具(右)的平面图；图3为多阀门式除气装置的吸收路和气体压送路的链接例子的示意概略图；图4为单阀门式除气装置中开关阀门在开放时(左)和闭锁时(右)的剖面图；图5为将自动模具合模开始前后到吸收结束为止各个工序以时序表示的工序图。主要符号说明1为阀门式除气装置，IA为单阀门式除气装置，11为溶汤检测传感器，12为开关阀门，121为柱塞整体(包括活塞)，122为活塞，123,124为气缸部，IB为机械阀门式除气装置，13为固定模，14为可动模，15为受动阀门，16为闭锁阀门，17为杠杆，18 为溶汤路，19为除气路，2为气体压送路，21为气源，22为气体填充罐，23为供给电磁阀，3 为吸引路，31为真空罐，32为吸入电磁阀，4为共通路，8为溶汤供给方法，81为套筒，82为溶汤供给口，83为柱塞，B为成型模具，Bl为固定模，B2为可动模，C为型腔，D为型腔路， E为溶汤入口，F为既存压缩空气管路，Sl为第一检测器，S2为第二检测器，S3为第三检测器，M为金属溶汤。
具体实施方式
首先，本发明之高品质铸件铸造方法中使用的铸件铸造机的概略构造以图1和图 2为基础进行说明。安装成型模具B并开关产品的铸造方法，以及填充金属溶汤M的供给方法8，以上所述部分都备有电磁控制部(图片未显示)。在成型模具B的可动模具和固定模具之间备有型腔C，连通型腔C的是阀式除气装置1，且如图5所示，感知合模的初期阶段的第一感应器Si，感知合模结束的第三感应器 S3，以及感应其过程的第二感应器S2。溶汤的供给方法8包括连接固定模具Bl的套筒81上设计溶汤供给口 82，在套筒81里备有向成型B压送溶汤的柱塞83。接下来，根据本发明在第一实施阶段的说明，作为阀门式除气装置1，装有多阀门式除气装置1B，此除气装置IB将气体压送路1和吸收路3连接，在气体压送路2和吸收路 3之间分别有电磁阀23、32，通过电磁阀23、32的开关可以进行气体压送路2和吸收路3的交替，作为气源21使用的是既存压缩空气管路F。气体压送路2和吸收路3，在和除气装置IB连接的共通路4处分离，于分歧点到气源21之间设有供给电磁阀23，从分歧点到真空罐31之间设有电磁阀32。装备于成型模具B上的除气装置IB如图3所示，由安装在固定模具Bl上的固定模13和安装在可动模具B2上的可动模14组成，固定模13和可动模14之间设有连通型腔 C的溶汤路18，至少溶汤路18的入口侧设有通过溶汤压运作的受动阀门15，在出口侧设有开关阀门16，并设有开关杠杆17，其将受动阀门15的运作传递给开关阀门16。根据如上所述的本发明的铸造方法，预先将通路4与除气装置IB连接，将气体压送路2与既存压缩空气管路F相连接，既存压缩空气管路F中流动的压缩气体为不燃性气体。气体压送路2和吸收路3的电磁阀23、32被闭锁，2、3两路呈闭锁状态。若真空罐31在略微真空的状态下将模具合模，则成型模具B的模具合模结束之前一刻，即第二感应器S2在接受到电气信号的那一刻，到型腔C中溶汤填充结束为止，气体压送路2的电磁阀呈开口状态。也就是说，电磁阀23的开口使得既存压缩空气管路F中流动的压缩空气从气体压送路2，通过除气装置IB被压送到型腔C，进一步，流动到套筒81，从溶汤供给口 82被排放至外部，型腔C内的气体全部置换成不燃性气体。在向套筒81注入金属溶汤M的过程中，则送气电磁阀23被闭锁，从气体压送路2 向型腔C的压缩空气的送气工作停止。套筒81内注入的金属溶汤M，通过柱塞83向成型模具B压送，柱塞83前进直至堵住溶汤供给口 82，溶汤M从套筒81被填充入成型模具B则吸入电磁阀32 —直呈开口状态。由此，型腔C内的置换空气通过除气装置IB被吸收路3的真空罐31吸收。也就是说，从溶汤填充过程开始，型腔C内的置换空气都通过除气装置IB被真空罐31吸收。艮口， 对来自型腔C的置换空气吸收。开始时间为，对成型模具B进行溶汤填充的稍微迟延之后。关于高品质铸件铸造方法第二实施形态和第一实施形态的相异点进行说明，则为，作为气源21使用氮气来代替压缩空气，具体来说氮气的来源于气体填充罐22。也就是说，除了与气体压送路2的一端连接气体填充罐22这一点之外，其它与第一实施形态相同。
在第二实施形态中，气体填充罐22的氮气通过气体压送路2以及除气装置IB被压送到型腔C内，通过型腔C进一步流入套筒81内，从溶汤供给口 82向外部排出。由此成型模具B和套筒81的不纯气体从溶汤供给口 82排放至外部，型腔C内的不纯气体被置换成氮气。接下来就在第三实施状态下高品质铸件铸造方法与第一，第二实施形态的差异点进行说明，则为，以单阀门除气装置1A(以下称除气装置1A)，来取代机械阀门式除气装置 IB这一点。机械阀门式除气装置1A，如图四所示和在吸收路19末端设计的开关阀门12，同该开关阀门12同侧的型腔C在吸收路19的途中，设有能够检测流入吸收路19的金属溶汤M 的溶汤检测传感器11。开关阀门12的柱塞121在头部备有活塞部122，这个活塞在开关阀门12的前进方向和后退方向的两侧备有气缸部123、124，一侧的气缸部设为正压，另一侧设为负压，随着溶汤检测传感器11检测出的溶汤信息，开关阀门12进行开关动作。产业上的可利用性过去的成型模具B，在加热状态下进行合模时，原来卷入型腔C内的空气和喷涂于型腔C内的脱模剂所产生的气体，以及在向型腔C内填充金属溶汤M时候产生的不纯气体也是造成产品不良的一个原因。套筒81内的空气在加热状态下也同样会产生不纯气体，卷入到溶汤中同样会影响产品质量。应用本专利后，向型腔以及套筒81内吹入不燃性气体去置换出不纯气体，为创造出高品质的铸造产品提供了良好的环境。成型模具B在开模状态下，气体压送路以及吸引路均停止工作。气源21通过除气装置1向型腔内压送的不燃性气体压力最好为4. 5 6. 5kg/cm20型腔C内的不纯气体全部置换成定压比热摩尔小的氮气，这样断热压缩所产生的影响变小，提高产品质量。图5，成型模具B的合模的工序以时序来表示，其关系如图5所示。
权利要求
1.一种高品质铸件铸造方法，其具备安装成型模具并对其进行开闭的产品铸造装置、向成型模具内填充溶汤的供给装置、以及上述产品铸造装置及供给装置的电动控制部。 成型模具包括固定模具和可动模具两部分，固定模具和可动模具之间备有型腔，并装有阀门式除气装置。溶汤的供给方法为通过与固定模具连接的套筒上备有溶汤供给口，以及套筒中备有的柱塞，把从溶汤供给口注入的溶汤推向成型模具，其特征在于在阀门式除气装置内，使具备真空罐的吸引路和具有气源的气体压送路相连接并切换，从成型模具合模结束前一刻到向型腔内注入溶汤之前，通过除气装置从气源向型腔内压送不燃性气体，至少使得型腔内封存的不纯气体从套筒的溶汤供给口排出，使型腔内全部置换成不燃性气体，从溶汤填充过程中开始通过除气装置的真空罐对型腔内的不燃性气体进行吸收。
2.如权利要求1所述的高品质真空铸造法，其特征在于从气源向成型模具内压送不燃性气体，将型腔内和套筒内的不纯气体从溶汤供给口向外部排放，在套筒的溶汤供给口被柱塞塞上为止将型腔内充满。
3.如权利要求1或2所述的高品质真空铸造法，其特征在于，气体压送路的气源为既存的压缩空气管路内的压缩空气和气体填充罐的任何一方。
4.如权利要求1、2或者3所述的高品质真空铸造方法，其特征在于，除气装置为单阀门式除气装置或者机械阀门式除气装置的任何一方，单阀门式除气装置由溶汤检测传感器和接受该溶汤检测传感器的信号后运作的开关阀门组成；机械阀门式除气装置备有受溶汤压力运作的受动阀门和通过与该阀门相连接的杠杆来运作的闭锁阀门。
5.如权利要求3或者4所述的高品质真空铸造方法，其特征在于，气体填充罐的气体为氮气，通过向成型模具滑动的柱塞，将型腔内置换成氮气直至套筒内的溶汤供给装置被塞住为止。
全文摘要
向型腔内压送不燃性气体，然后把型腔内的不纯气体从套筒向外部排出，通过不燃性气体的置换提供高品质的铸件铸造。通过在连通型腔的阀门式除气装置，在装备有连通型腔的套筒，套筒上的溶汤供给口以及压送溶汤的柱塞，使连接气源的除气装置能够连续动作，从合模结束开始到溶汤填充之前，通过除气装置不断向型腔压送不燃性气体，把型腔内的不纯气体从套筒上的溶汤供给口排放到外部，最后在溶汤填充过程中通过真空装置把型腔内的不燃性气体全部排出。
文档编号B22D18/06GK102274948SQ201110163029
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者森川岩 申请人:迪尔工程株式会社