模具成型方法和模具成型材料的制作方法

专利名称：模具成型方法和模具成型材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及成型沙模以生产铸件的模具成型方法，以及用于该模具成型方法的模具成型件。
背景技术：
在使用型砂来成型模具的成型方法中，粘结添加剂被混合到型砂中，混合物被装载到模具金属框架中且型砂被硬化，由此成型模具。
这里，模具金属框架通常形成立方体，且根据产品的最大宽度、高度和长度来确定其尺寸。在该模具金属框架中，由于因为产品的形状不类似于模具金属框架的形状而产生了宽间隙，所以大量的型砂必须被装载入该间隙。
为了处理上述情况，已经提出使用夹具的型砂减少方法，所述夹具为诸如将具有类似于产品的形状的分隔件安装到金属框架的内表面上的夹具类型和其中管型或块型夹具与型砂装载在一起的夹具类型。但是，这些夹具通用性低且因此不适于多种产品生产。
鉴于此，如PTLl所公开的，提出了一种方法，其中两个半球形铁制杯被点焊在一起，形成具有间隙的铁球状中空球，且中空球被装载在型砂之间。
在该方法中，具体来说，当将型砂装载入成型框架时，在由于产品的形状而在成型框架与产品之间形成的间隙中，布置有由已经通过点焊而待在一起且在它们之间具有给定间隙的两个半球形杯构成的中空球。这可以在高通用性的情况下降低型砂的量和所使用的粘结添加剂的量。而且，由于通过使用点焊方法作为杯连接方法而固定了间隙，所以由于熔融金属的热而产生的杯的内部膨胀空气的压力可被释放。
引用文献列表
专利文献
PTLl:JP-UM-A-60-131246发明内容
技术问题
但是，在相关领域方法中，由于根据所使用的材料模具的容积密度不同，当操作时，模具的重量可能增加或其重心可能偏离，从而模具会失去其平衡。这在垂吊模具时对起重机具有不好的影响。
而且，由于点焊连接引起了耐久性问题，即中空球的焊接部分可能在诸如使用破碎机的模具框架破坏/收集操作的模具拆除操作中被破坏，所以PTLl中提出的中空球在连接强度方面是低的。而且，在该中空球情形中，由于空间必须形成在模具内部且中空球必须用在该空间中，所以当中空球与模具成型操作同时使用时，型砂可能从球的间隙流入球的中空部分，从而使得可能失去球是中空的优点。而且，型砂侵入中空部分改变了模具的容积密度，其可能损害模具的平衡并可能使得型砂的收集效率变差。
因此，为了解决上述问题，本发明具有提供一种模具成型方法和提供一种模具成型材料的目的，所述模具成型方法可提供增强的通用特性，可降低型砂的使用量，可具有 良好的耐久性，且可在不改变操作效率的情况下在保持中空形状的同时使用该模具成型方法。
问题的解决方案
即，根据本发明的模具成型方法的第一面，提供了一种通过使用粘结添加剂自硬 化型砂而成型模具的模具成型方法，所述方法包括:在与粘结添加剂混合在一起的型砂之 间布置中空球，每个所述中空球在其中没有间隙，以及使模具成型。
根据本发明的模具成型方法的第二方面，在第一方面中，中空球是铁球。
根据本发明的模具成型方法的第三方面，在第一或第二方面中，通过将两个金属 板加工成半球状并通过焊接它们各自的整个周界来将半球状金属板彼此连接在一起来形 成中空球。
根据本发明的模具成型方法的第四方面，在第一方面中，中空球具有Ikg至5kg的 质量和50mm至250mm的外径。
根据本发明的模具成型方法的第五方面，在第一方面中，中空球的比重是型砂的 比重的0.5至2.0倍。
根据本发明的模具成型方法的第六方面，在第一方面中，中空球包括分别具有不 同外径的两种或更多种中空球。
另外，根据本发明的另一方面，提供了一种模具成型件，多个模具成型件被构造成 布置在型砂之间以使模具成型，其中，由每个在其中没有间隙的中空球来构造所述多个模 具成型件中的每一个，以及每个中空球的比重是型砂的比重的0.5至2.0倍。
根据本发明，由于使用没有间隙的中空球，同时中空球被布置在型砂之间，所以模 具可提供高通用特性且可降低型砂的量和所使用的粘结添加剂的量。此外，由于中空球在 其中没有间隙，所以可避免型砂的侵入，由此能够保证中空空间。这里，表述“没有间隙”用 于表示至少从外部防止型砂侵入的状态。
虽然中空球生产方法不限于任何特定的方法，但优选的是可使用能够提供所需要 的强度并能够以低成本生产模具的方法。优选地，可使用如下方法，其中两个金属板分别被 加工成半球杯并且以使得各自半球杯的开口彼此抵靠并且使它们的整个周界被焊接在一 起的方式来彼此连接半球杯。
连接部分的整个周界焊接可为两个半球杯提供适当的连接强度并可增强其耐用 性。另外，整个周界焊接可防止型砂侵入，由此总是保持中空形状，由此，即使在模具的内部 分别独立地形成空间，也可在装载型砂的同时装载中空球。
虽然中空球的材料不限于任何特定的材料，但优选的是使用具有与模具的由熔融 金属的热量引起的内部膨胀和模具拆除操作无问题的强度的材料；具体地是，可优选地由 铁球(由铁材料或钢材料制成的)构成中空球。
而且，通过限定使用领域，中空球可以仅用在铁板的强度不急剧降低的温度范围 内，且通过设定给定足够的模具厚度，可防止熔融金属的泄露。除了其强度之外，根据铁球 的质量来确定铁板的厚度。
中空球和型砂的比重之间的差异可以优选地是小的。即，优选的是中空球的质量 可具有基本上等于具有相同体积的型砂的比重。
当中空球的毛比重过大时，在模具移动或运输时，模具提供过载，且模具的重力偏心致使重量平衡的偏离，由此降低操作效率。当毛比重小时，当装载型砂时，中空球被移动，由此降低操作效率。为了降低这种影响，优选地，所使用的中空球可具有Ikg至5kg的质量和50mm至250mm的直径。另外，中空球的比重优选地可以是所使用的型砂的比重的0.5至2.0倍。更优选地，中空球的比重优选地可以是所使用的型砂的比重的0.75至1.25倍。
根据本发明，该模具在重量上容易平衡，且在将中空球装载入模具框架(成型框架)时，难以发生中空球由于比重差异而浮起和下沉。当中空球的比重(包括中空部分的毛比重)小于型砂的比重的0.5倍时，中空球相对极轻且由此其难以在质量上平衡；且当中空球装载在型砂之间时，中空球易于浮起。另一方面，当中空球的比重大于型砂的比重的2.0倍时，中空球变得相对较重使得其质量难以平衡，且当中空球装载在型砂之间时，中空球可能易于下沉。即，通过降低比重差异，可降低模具操作运行中过载和重力的影响，且在振动成型方法中，可防止中空球流动或分离，诸如中空球的下沉或浮起。另外，这在防止由最近投入使用的泡沫聚苯乙烯制成的模型的压碎和变形上是有效的。


图1是根据本发明的实施例的中空球的生产过程的视图。
图2示出根据实施例的型砂和中空球被填入模具框架的状态。
图3是模具框架的局部放大图，示出中空球被装载入其中的状态。
图4是当生产铸件时模具的视图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的一个实施例。
两个铁板分别挤压加工成两个半球杯。然后，如图1所示，两个半球杯Ia和Ib彼此抵靠，其各自开口侧彼此相对，且其抵靠的部分的整个周界被焊接，以在两个半球杯之间没有间隙，由此生产铁球I作为中空球。图1中，附图标记2表示整个周界焊接部分。制备两个或更多个铁球I。铁球I优选地可具有Ikg至5kg的质量和50mm至250mm的外径。
另外，制备模具框架10、提供产品形状的模型11，以及自硬化型砂，自硬化型砂与粘结添加剂混合在一起以具有最小压缩强度，以防止型砂在硬化后流动，即防止型砂从间隙和模具框架10的排气孔的泄露。
铁球I的比重可以是型砂的0.5至2.0倍。
型砂在其硬化之前被填入模具框架10同时使得其配合铁球1，由此产生沙模12。在该情形中，以从模型11的表面，即提供铸件的表面间隔开一个给定距离来布置铁球1，以使得铁球不与该表面直接接触。但是，铁球I可以与模具框架10接触。
在型砂和铁球I被填入模具框架10之后，它们与模具框架10 —起上下翻转，且在模型11被移走后，熔融金属被模制到在沙模12之间形成的空间中，由此生产产品13。
此后，广品13被移走。在移走广品之后，铁球I与型砂和其它金属材料一起被放入收集装置混合器。通过利用其球形的形状以及搅拌叶片的倾斜和振动，铁球I在被收集的同时与其它金属材料分开:g卩，根据与收集作为冷却器、带芯棒等使用的其它金属材料的方法不同的方法。
当收集金属球I时，铁球I难以浮起或下沉且不受损坏。此外，可以通过成型和收 集来保持中空空间，且可防止型砂的内部侵入。由此，可重复地使用铁球。
示例I
在示例I中，使用具有50t产品成型质量和宽度2，500mmX长度4，500mmX高度 3，OOOmm的内部容量的金属框架。使用莫来石系统人造型砂和碱性苯酚作为粘结添加剂，通 过自硬化模具生产产品。
为生产具有如图3所示的形状的产品，型砂和铁球I布置在金属框架内，而型砂和 铁球与模型间隔开300mm或更多，由此成型模具。该情形中，每个铁球具有140mm的外径并 具有基本上与型砂相等的比重。
在示例2中，通过使用锆砂(2.9的比重)和相同的碱性苯酚的自硬化模具来生产 产品。该示例中，使用每个具有120mm直径和2.5的比重的铁球。
通过使用这些铁球，相对于相关领域质量比率，填充所需要的型砂的量降低20%。
使用具有基本上等于所使用的型砂的比重的铁球可防止在操作模具框架时模具 框架的不平衡或过载。由于型砂和铁球被装载成与产品间隔开一个给定距离，所以在成型 过程中熔融金属不泄露，且在拆除金属框架时，铁球上不会出现诸如熔化损失的热影响。
参考示例I (莫来石系统人工型砂)
作为参考示例I,当生产具有与示例I相同条件的模具时，使用了每个具有160mm 外径、7.5kg的重量和3.5的比重的铁球。由于大量的铁球被装载在更大的间隙部分中，所 以模具的重心偏离，由此，当倒转模具时，在一些情形中模具和起重机被损坏。
另外，由于模具的质量较重，提升机器(起重机或倒转机器)可能过载的担忧增加。 为了避免上述情况，所使用的铁球的量必须受限制。由此，当与上述示例相比时，降低型砂 使用量的优点消失了。而且，当操作者操作模具(考虑以下情形:操作者工作，同时操作者的 手中有铁球)时，模具被供应重载荷，从而工作效率降低。
参考示例2 (锆砂)
作为参考示例2,当生产具有与示例2相同条件的模具时,使用了每个具有150mm 外径、0.9kg的重量和0.6的比重的铁球。当型砂从型砂混合器掉入模具时，在一些情形中， 铁球由于型砂的下落能而移动且无论何时移动铁球的位置都必须被纠正，从而降低工作效 率。而且，由于铁球强度低，当模具被拆除且铁球掉下时，一些铁球被损坏。
上面的参考示例I和2中，通过使用铁球，同样可以降低需要的型砂的使用量。但 是，出现质量平衡、强度等问题。这使得清楚的是，优选的是适当地设定中空球的质量和比 重。
本发明不限于上述的实施例，而其可自由地改变或适当地改善。而且，上面实施例 中的各个组成元件的材料、形状、尺寸、数值、模式、安装位置等是任意的且由此不是限制性 的，只要它们可以实现本发明就行。
虽然迄今已经具体地并参考其具体实施例描述了本发明，但是对本领域的技术人 员来说明显的是可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下增加各种变化或修改。
本申请基于2010年10月I日提交的日本专利申请第2010-23917号且其内容在 此并入本文用于参考。
工业应用性
如上所述，根据本发明，在通过使用粘结添加剂硬化型砂而成型模具的模具成型方法中，该方法包括在混合有粘结添加剂的型砂之间布置中空球，每个中空球在其中没有间隙。由此，通过将作为型砂的替代的通用中空球填入具有各种形状的模具中，可提供降低型砂的使用量和与型砂的使用量相关的粘结添加剂的使用量的优点。
而且，由于中空球布置在远离产品的位置处，所以当抛光和回收模具时，可提供以下优点，即:在模具远离产品且由此受热影响较小的部分中的未被烧掉的残余添加剂可以被限制且由此降低抛光和回收处理。
附图标记列表
1:铁球
2:整个周界焊接部分
10:成型框架
11:模型
12:沙模
13:产品
权利要求
1.一种通过使用粘结添加剂硬化型砂而成型模具的模具成型方法，所述方法包括: 在与粘结添加剂混合在一起的型砂之间布置中空球，每个所述中空球中没有间隙；以及使所述模具成型。
2.如权利要求1所述的模具成型方法，其中，所述中空球是铁球。
3.如权利要求1或2所述的模具成型方法，其中，通过将两个金属板加工成半球状并且 通过焊接它们各自的整个周界而将所述半球状金属板彼此连接来形成所述中空球。
4.如权利要求1所述的模具成型方法，其中，所述中空球具有Ikg至5kg的质量和50mm 至250mm的外径。
5.如权利要求1所述的模具成型方法，其中，所述中空球的比重是所述型砂的比重的0.5 至 2.0 倍。
6.如权利要求1所述的模具成型方法，其中，所述中空球包括分别具有不同外径的两 种或更多种中空球。
7.一种模具成型件，多个所述模具成型件被构造成布置在型砂之间以使模具成型， 其中，由中空球来构造所述多个模具成型件中的每一个，每个所述中空球在其中没有间隙，以及其中，每个所述中空球的比重是所述型砂的比重的0.5至2.0倍。
全文摘要
本发明的目的是降低具有广泛用途的模具内的型砂的使用量。提供了一种制造模具的方法，包括通过使用粘结剂硬化型砂而成型模具(沙模)(12)，其中在与粘结剂揉捏在一起的型砂之间布置中空球(1)来成型模具，且所述中空球无间隙地形成。优选地，通过将金属板加工成半球状并且通过焊接其整个圆周而将所述半球状金属板彼此连接起来而形成中空球(1)。在比重是型砂的比重的0.5至2.0倍的情况下，中空球(1)具有广泛的用途并能够降低填充所需要的型砂量和与型砂一起使用的添加剂的量。使用具有与所使用的型砂的比重相等的比重的铁球可解决在操作模具框架时模具不平衡和过载的问题，而且由于适当的强度，可赋予模具优异的耐久性。
文档编号B22C9/02GK103140310SQ20118004779
公开日2013年6月5日 申请日期2011年9月27日 优先权日2010年10月1日
发明者富樫大祐, 板桥好和, 久保成司 申请人:株式会社日本制钢所, 株式会社日钢铸造