铸造用铸型以及使用该铸造用铸型的铸件的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种铸造用铸型以及使用该铸造用铸型的铸件的制造方法，该铸造用铸型在不使用过滤器的情况下能够高效地去除熔融金属所含有的杂质。铸造用铸型构成为，具有：横浇道，其供熔融金属流动；杂质捕捉机构，其设于横浇道的单侧，用于捕捉熔融金属所含有的杂质；流动妨碍机构，其设于横浇道中的与设有杂质捕捉机构的一侧相反的一侧，用于妨碍熔融金属的流动。优选的是，熔融金属流动的方向是水平方向，杂质捕捉机构设于横浇道的上侧，流动妨碍机构设于横浇道的下侧。
【专利说明】
铸造用铸型以及使用该铸造用铸型的铸件的制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及用于供熔融金属而成的熔融金属注入来制造铸件的铸造用铸型以及使用该铸造用铸型的铸件的制造方法。
【背景技术】
[0002]在使用铸造用铸型来制造铸件时，有时在要向铸型注入的熔融金属中混入有杂质。熔融金属中的杂质存在熔融金属中原本就含有的钢渣(矿渣)等杂质、由于熔融金属与铸型接触而产生的杂质以及型砂的一部分脱落而形成的杂质等。若这些杂质没有从熔融金属去除就直接将熔融金属注入铸型，则熔融金属在含有杂质的状态下在铸型内凝固，因此，在铸件中残存有源自熔融金属中的杂质的非金属夹杂物等，成为被称为“夹渣”或“夹砂”等铸件产品的缺陷的原因。
[0003]以往，公知有用于去除熔融金属中所含有的杂质的各种各样的方法。在专利文献I中记载有如下方法:通过在注入口的下方部分设置由陶瓷形成的过滤器，对熔融金属所含有的杂质进行过滤。在专利文献2中记载有如下方法:通过设于横浇道的外侧壁的三角形状的凹部来捕捉熔融金属凝固膜等杂质。使该凹部的壁面中的、入口侧壁面相对于横浇道外侧壁的倾斜较小，杂质容易进入凹部内。使出口侧壁面相对于横浇道外侧壁的倾斜较大，杂质挂住而难以从凹部出来。
[0004]如图3所示，在非专利文献I中记载有如下方法:通过在横浇道的上方设置呈锯齿的刃形的凹坑5，将杂质捕捉于凹坑5。凹坑5的形状为，反复形成有多个从熔融金属的上游侧朝向下游侧以恒定的倾斜角上升之后急剧下降的波形。杂质通常比熔融金属轻，因此，容易向上方浮起。在凹坑5的上方，熔融金属的流动阻力大，流速降低，因此，浮起后的杂质被凹坑5的铸型面捕捉。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I:日本特开2014 — 205167号公报
[0008]专利文献2:日本特开平7 — 39994号公报
[0009]非专利文献
[0010]非专利文献I:社团法人日本铸物协会编、「鋳物便覧」、改订第3版、丸善株式会社、昭和48年5月20日、p.169 —170
【发明内容】
[0011]发明要解决的问题
[0012]在如专利文献I所记载的方法使用过滤器来去除杂质的情况下，需要使过滤器的空隙的大小小于杂质的大小。因此，有可能导致熔融金属的流动阻力变大，或铸造所需的时间变长，或过滤器的空隙被杂质堵塞而无法继续铸造。另外，在该方法中，无法去除在比过滤器靠下游侧的位置生成的杂质。而且，过滤器是消耗品，无法再利用，因此，需要用于购入过滤器的费用。
[0013]在专利文献2以及非专利文献I所记载的方法中，为了从熔融金属高效地分离杂质，必须有杂质与以捕捉杂质的方式设计的铸型面接触的机会。因此，于在横浇道中行进的熔融金属的流动顺畅而紊乱较少的情况下、在横浇道中的熔融金属的流速较大的情况下，熔融金属在杂质被捕捉之前流出至下游侧，因此，无法充分地去除熔融金属中的杂质。相反，若为了增加杂质与铸型面的接触的机会而减小熔融金属的流速，则铸造所需的时间变长，制造成本升尚。
[0014]本发明是鉴于上述的问题而做成的，其目的在于，提供能够在不使用过滤器的情况下高效地去除熔融金属所含有的杂质的铸造用铸型以及使用该铸造用铸型的铸件的制造方法。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]本发明的铸造用铸型具有:横浇道，其供熔融金属流动；杂质捕捉机构，其设于横浇道的单侧，用于捕捉熔融金属所含有的杂质;流动妨碍机构，其设于横浇道中的与设有杂质捕捉机构的一侧相反的一侧，用于妨碍熔融金属的流动。通过利用流动妨碍机构来妨碍熔融金属的顺畅的流动，熔融金属不是在横浇道中从上游侧朝向下游侧笔直地流动，而是一边朝向设有杂质捕捉机构的一侧改变流动的朝向一边流动。杂质随着熔融金属的流动而接近杂质捕捉机构，通过与杂质捕捉机构接触，可增加被捕捉的机会，因此，能够高效地去除熔融金属中的杂质。
[0017]在优选的实施方式中，在本发明的铸造用铸型中，熔融金属流动的方向是水平方向，杂质捕捉机构设于横浇道的上侧，流动妨碍机构设于横浇道的下侧。通过相对于熔融金属沿着水平方向流动的横浇道，将杂质捕捉机构设于上侧、将流动妨碍机构设于下侧，能够利用在重力的影响下比熔融金属轻的杂质可浮起的性质而使更多的杂质接近杂质捕捉机构。
[0018]本发明的铸件的制造方法使用本发明的铸造用铸型来制造铸件。根据本发明的铸件的制造方法，在熔融金属在铸造用铸型的横浇道中流动的期间内，能够高效地去除熔融金属所含有的杂质，因此，能够制造被称为夹渣或夹砂等缺陷较少的铸件。
[0019]发明的效果
[0020]根据本发明，不追加过滤器等构件，而仅通过变更横浇道的形状就能够以比以往高的概率去除熔融金属中所含有的杂质，因此，可抑制铸件的因杂质引起的缺陷的产生。由此，在不增加制造成本的情况下能够提高铸件的品质。
【附图说明】
[0021]图1是表示本发明的铸件用铸型的整体的示意图。
[0022]图2是表示本发明的铸件用铸型的横浇道的局部放大图。
[0023]图3是表示以往技术的铸件用铸型的示意图。
[0024]附图标记说明
[0025]1、铸造用铸型；la、上模；lb、分模面；lc、下模;2、注入口 ；3、直浇道;4、横浇道;5、凹坑;5a、凹坑中的最靠近横饶道的上游侧的位置;5b、中间点；5c、凹坑中的最靠近横饶道的下游侧的位置;5d、捕捉面;5e、停止面;6、突起;6a、突起中的最靠近横浇道的上游侧的位置;7、杂质;8、内浇道;9、产品型。
【具体实施方式】
[0026]以下，参照附图，详细地说明用于实施本发明的实施方式。此外，在此记载的实施方式只不过是例示，本发明的实施方式并不限定于在此所记载的实施方式。
[0027]图1是表示本发明的铸件用铸型的整体的示意图。铸造用铸型I由上模Ia以及下模Ic构成，两者在分模面Ib处相互接合。在铸造用铸型I由例如型箱和型砂构成的情况下，在分别成形上模Ia以及下模Ic之后，通过使两者在分模面Ib接合而使它们一体化，完成铸造用铸型I。
[0028]如图1所示，在铸造用铸型I中成形有注入口 2、直浇道3、横浇道4、内浇道8以及产品型9。它们的形状能够通过例如从放入到型箱中的母模的上方放入型砂并捣实等公知的方法来成形。在使用铸件用铸型I时，从注入口 2注入的熔融金属经由直浇道3在横浇道4中行进，最终经过内浇道8而填充到产品型9中，被在产品型9中冷却而凝固。横浇道通常设于靠近比直浇道的底以及内浇道8高的上模Ia这一侧，其截面为例如梯形等杂质容易浮起的形状。存在将该横浇道称为“除渣横浇道”或“浮渣横浇道”等的情况。
[0029]在本发明的铸造用铸型的横浇道上，在单侧设有用于捕捉熔融金属所含有的杂质的杂质捕捉机构，在与该单侧相反的一侧设有用于妨碍熔融金属的流动的流动妨碍机构。杂质捕捉机构以及流动妨碍机构均设于横浇道，以与在横浇道中流动的熔融金属接触的方式构成。从这个角度来说，杂质捕捉机构以及流动妨碍机构也可以称为横浇道的一部分。
[0030]在本发明的铸造用铸型中，横浇道的设有杂质捕捉机构的单侧，是指沿着与在横浇道中流动的熔融金属的行进方向垂直的方向看到的一侧。本发明中所谓的横浇道的单侧只要是沿着与熔融金属的行进方向垂直的方向看到的一侧，既可以是上下左右中的任一侦U，也可以不限于上下左右而是任意方向。另外，与设有流动妨碍机构的一侧相反的一侧是指隔着横浇道与横浇道的设有杂质捕捉机构的单侧相反的一侧。例如，与上侧相反的一侧是下侧，与右侧相反的一侧是左侧。
[0031]本发明中的杂质捕捉机构只要具有对熔融金属所含有的杂质进行捕捉的功能，就可以是任意的形态的机构。例如，既可以是设于横浇道局部的凹坑，也可以是供容易捕捉杂质的构件等配置那样的机构。优选的是，杂质捕捉机构是一旦捕捉熔融金属中的杂质就难以释放所捕捉到的杂质那样的机构。
[0032]本发明中的流动妨碍机构只要是妨碍熔融金属在横浇道中顺畅的流动的机构，就可以是任意形态的机构。例如，既可以是在横浇道设置很多微小的粧子作为障碍物那样的机构，也可以是与熔融金属流动的方向垂直的以平面构成的板状的机构。优选的是，流动妨碍机构是通过与熔融金属接触而使形成于熔融金属的表面的氧化膜破坏那样的机构。杂质不仅被杂质捕捉机构捕捉，而且有时还被流动妨碍机构捕捉。
[0033]在本发明中，杂质捕捉机构以及流动妨碍机构隔着横浇道而设于彼此相反侧的位置。通过满足这样的位置关系，熔融金属的被流动妨碍机构妨碍的流动以朝向横浇道的设有杂质捕捉机构那一侧的方式改变朝向。杂质随着熔融金属的流动而接近杂质捕捉机构，通过与杂质捕捉机构接触而被捕捉的机会增加，因此，能够高效地去除熔融金属中的杂质。
[0034]通常，若在横浇道设置有用于妨碍熔融金属的流动那样的机构，则在该妨碍物的周围产生紊流，存在空气卷入熔融金属而在铸件中产生空隙、或产生因熔融金属的流动的不均匀引起的各种各样的缺陷的情况，因此，并不理想。在本发明的铸造用铸型中，敢于通过引入具有那样的风险的流动妨碍机构，能够获得降低因杂质的混入而引起的铸件的缺陷的效果。
[0035]在优选的实施方式中，在本发明的铸造用铸型中，熔融金属流动的方向是水平方向，杂质捕捉机构设于横浇道的上侧，流动妨碍机构设于横浇道的下侧。通过使横浇道如此构成，能够利用在重力的影响下比熔融金属轻的杂质可浮起的性质，使更多的杂质接近杂质捕捉机构。在此，水平方向无需是精确地与重力的方向垂直的方向，水平的程度只要是在横浇道中流动的熔融金属中可因密度之差使杂质分离即可。
[0036]在优选的实施方式中，本发明的铸造用铸型如图1以及放大示出该横浇道的局部的图2所示，杂质捕捉机构由一个或两个以上的凹坑5构成，流动妨碍机构由隔着横浇道4而配置于与凹坑5相对的位置的一个或两个以上的突起6构成。凹坑是指设于横浇道的凹部，突起是指设于横浇道的凸部。
[0037]本发明中的凹坑5的作用与例如专利文献2所记载的三角形状的凹部(参照图3)的作用是同样的。即，通过在凹坑5的位置扩大横浇道的截面积，熔融金属的流动变慢，因此，若熔融金属所含有的杂质7与凹坑5的铸型面接触，则被凹坑5的铸型面捕捉，不会再次流出到熔融金属中。不过，图3所示的现有技术的结构缺少与本发明的流动妨碍机构相当的结构，因此，在横浇道4中行进的熔融金属朝向内浇道8的方向顺畅地流动，因此，熔融金属所含有的杂质大多未被凹坑5捕捉而被浇注于产品型9。
[0038]相对于此，在本发明的优选的实施方式中，如图2所示，流动妨碍机构由隔着横浇道4而配置于与凹坑5相对的位置的一个或两个以上的突起6构成。因此，在横浇道4中行进的熔融金属的流动被突起6妨碍，其行进方向如图2的箭头那样变为朝向设有凹坑5的方向。这样的话，熔融金属所含有的杂质7接近凹坑5的铸型面，与凹坑5的铸型面接触而被捕捉的概率变高，因此，与现有技术相比，铸件中的源自杂质的缺陷的产生频率降低。
[0039]作为杂质捕捉机构的凹坑的数量既可以是一个，也可以是两个以上。作为流动妨碍机构的突起的数量也同样地，可以是一个，也可以是两个以上。在设有多个凹坑以及突起的情况下，需要所有的凹坑设于横浇道的单侧、所有突起设于横浇道中的与设有凹坑的一侧相反的一侧。通过这样的结构，能够使多个杂质捕捉机构在相同的条件下叠加地起作用，因此，能够高效地去除熔融金属所含有的杂质。
[0040]在本发明的优选的实施方式中，突起隔着横浇道而配置于与凹坑相对的位置是指，凹坑和突起隔着横浇道而配置于彼此相对的位置。通过如此配置所有的凹坑和所有的突起，可最大限度地发挥本发明的效果。不过，对于凹坑或突起中的位于直浇道或内浇道的附近的部分，由于铸造用铸型的制作上的制约等，也可以设为凹坑和突起的位置错开、或凹坑和突起这二者中的一者有缺少的结构。
[0041]在凹坑设于横浇道的上侧的情况下，如图1所示，在铸造用铸型I的上模Ia设置横浇道4的一部分和凹坑、在下模Ic设置突起6为佳。实际上，设置于下模Ic的突起以外的部分成为横浇道4的一部分，因此，在该情况下，除了凹坑5和突起6之外的横浇道4的部分跨着上模Ia和下模Ic这两者地设置。
[0042]在优选的实施方式中，在本发明的铸造用铸型中，突起6中的最靠近横浇道的上游侧的位置6a，位于比与突起相对的凹坑5中的最靠近横浇道的上游侧的位置5a靠下游侧的位置，且位于比凹坑5中的最靠近横浇道的上游侧的位置5a和最靠近横浇道的下游侧的位置5c之间的中间点5b靠上游侧的位置。通过如此调整凹坑5和突起6之间的在熔融金属流动的方向上的位置关系，以被突起6妨碍的熔融金属的流动变为朝向凹坑5的中间点5b的方向的方式配置凹坑5和突起6，因此，凹坑5对杂质7的捕捉进一步变容易。
[0043]本发明的优选的实施方式中，凹坑5具有捕捉面5d以及停止面5e，该捕捉面5d从横浇道4的上游侧朝向下游侧逐渐远离突起6，该停止面5e与所述捕捉面连续，从所述横浇道的上游侧朝向下游侧再次靠近所述突起。捕捉面5d具有平缓的倾斜，从而含有杂质7的熔融金属容易进入凹坑5。停止面5e具有大到与横浇道4的长度方向大致垂直的程度的倾斜，从而含有杂质7的熔融金属容易停滞于凹坑5。
[0044]在优选的实施方式中，如图1以及图2所示，本发明的铸造用铸型的捕捉面5d的倾斜角从横浇道的上游侧朝向下游侧逐渐增大。通过如此构成捕捉面5d的形状，随着靠近凹坑5的顶端而使宽度迅速变窄，因此熔融金属停滞在此处，杂质7被捕捉面5d捕捉的概率提尚O
[0045]在优选的实施方式中，在本发明的铸造用铸型中，直浇道的截面积和横浇道的最窄位置处的截面积大致相等，内浇道的截面积小于这些截面积。通过这样的结构，无论注入到产品型的熔融金属的量是多少，从注入口经由直浇道到达横浇道的熔融金属的流速为大致恒定的值，因此，熔融金属的从开始浇注到终止流速稳定而能够去除熔融金属所含有的杂质。在为了提高本发明的效果而将凹坑和突起之间的距离设定得较小的情况下，能够通过使横浇道的宽度在横浇道的整个长度上扩大来使横浇道的最窄位置处的截面积与直浇道的截面积大致相等。
[0046]本发明的铸件的制造方法具有:准备本发明的铸造用铸型的工序;准备熔融金属的工序；向铸造用铸型浇注熔融金属、一边在熔融金属在铸造用铸型的横浇道中流动的期间内利用杂质捕捉机构去除熔融金属所含有的杂质一边铸造铸件的工序。能够通过使用本发明的铸造用铸型来高效地去除熔融金属所含有的杂质，因此，能够铸造被称为夹渣或夹砂等缺陷较少的铸件。
[0047]在铸件的制造方法中所使用的铸造用铸型中，从直浇道分支的横浇道的数量能够根据产品型的数量来适当地设计。例如，在产品型的数量较多时，从一个直浇道分支出两条或两条以上的横浇道，通过在各个横浇道设置杂质捕捉机构以及流动妨碍机构，能够向所有的产品型供给杂质较少的熔融金属。
[0048]【实施例】
[0049]通过使用型砂来成形铸造用铸型，制作成了图1所示那样的、在横浇道4设有多个凹坑5和多个突起6的铸造用铸型I。向该铸造用铸型I浇注由可锻铸铁形成的熔融金属，制造了 360个标称直径为2英寸一 1/2英寸的拧入式管接头。针对获得了的拧入式管接头，通过目视进行了外观检查，结果，检测到夹渣或夹砂的产品仅有两个(0.6%)，对于剩余的358个，没有检测到夹渣以及夹砂。另一方面，在利用喷丸对残留在铸造后的横浇道并凝固了的铸造物的表面进行磨削之后，对表面进行观察，结果，在凹坑的捕捉面观察到很多被认为是因杂质引起的凹部。
[0050](比较例I)
[0051]通过使用型砂来成形铸造用铸型，制作了具有与实施例的铸造用铸型I相同的尺寸、且在横浇道4仅设有多个凹坑5而没有设置突起6的铸造用铸型I’。向该铸造用铸型I’浇注由可锻铸铁形成的熔融金属，制造了 360个标称直径为2英寸一 1/2英寸的拧入式管接头。对于所获得的拧入式管接头，通过目视进行了外观检查，结果，对于制造出的产品中的59个(16.4%)，检测到夹渣或夹砂。另一方面，在利用喷丸对残留在铸造后的横浇道而凝固了的铸造物的表面进行磨削之后，对表面进行了观察，结果，在凹坑的捕捉面观察到几个被认为因杂质引起的凹部，但其数量比实施例的情况少。
[0052](比较例2)
[0053]通过对型砂进行成形，制作了设有笔直的横浇道的铸造用铸型，在该横浇道上没有设置凹坑和突起。向该设有笔直的横浇道的铸造用铸型浇注由可锻铸铁形成的熔融金属，制造了 60个标称直径为2英寸一 1/2英寸的拧入式管接头。对于所获得的拧入式管接头，通过目视进行了外观检查，结果，对于制造成的产品中的9个(15%)，检测到夹渣或夹砂。另一方面，在利用喷丸对残留在铸造后的横浇道而凝固了的铸造物的表面进行磨削之后，对表面进行了观察，结果，观察到几个被认为因杂质引起的凹部，但其数量比实施例的情况少。
[0054]根据这些结果可知，在使用了具有本发明的杂质捕捉机构和流动妨碍机构这两者的铸造用铸型的情况下，与使用了缺少流动妨碍机构的铸造用铸型(比较例I)或缺少了杂质捕捉机构以及流动妨碍机构这两者的铸造用铸型(比较例2)的情况相比，能够显著地降低所获得的铸件所含有的源自杂质的缺陷的产生频率。
【主权项】
1.一种铸造用铸型，其中， 该铸造用铸型具有: 横浇道，其供熔融金属流动； 杂质捕捉机构，其设于所述横浇道的单侧，用于捕捉所述熔融金属所含有的杂质；流动妨碍机构，其设于所述横浇道中的与设有所述杂质捕捉机构的一侧相反的一侧，用于妨碍所述熔融金属的流动。2.根据权利要求1所述的铸造用铸型，其中， 所述熔融金属流动的方向是水平方向，所述杂质捕捉机构设于所述横浇道的上侧，所述流动妨碍机构设于所述横浇道的下侧。3.根据权利要求1或2所述的铸造用铸型，其中， 所述杂质捕捉机构由一个或两个以上的凹坑构成，所述流动妨碍机构由隔着所述横浇道而配置于与所述凹坑相对的位置的一个或两个以上的突起构成。4.根据权利要求3所述的铸造用铸型，其中， 所述突起中的最靠近横浇道的上游侧的位置位于比与所述突起相对的所述凹坑中的最靠近横浇道的上游侧的位置靠下游侧的位置，且位于比所述凹坑中的最靠近横浇道的上游侧的位置和最靠近横浇道的下游侧的位置之间的中间点靠上游侧的位置。5.根据权利要求3或4所述的铸造用铸型，其中， 所述凹坑具有:捕捉面，其随着从所述横浇道的上游侧朝向下游侧而逐渐远离所述突起；以及停止面，其与所述捕捉面连续，从所述横浇道的上游侧朝向下游侧而再次接近所述关起。6.根据权利要求5所述的铸造用铸型，其中， 所述捕捉面的倾斜角随着从所述横浇道的上游侧朝向下游侧而逐渐增大。7.—种铸件的制造方法，其中， 该铸件的制造方法具有: 准备权利要求1?6中任一项所述的铸造用铸型的工序； 准备熔融金属的工序； 向所述铸造用铸型浇注所述熔融金属、一边在所述熔融金属在所述铸造用铸型的横浇道中流动的期间内利用杂质捕捉机构去除所述熔融金属所含有的杂质一边铸造铸件的工序。
【文档编号】B22C9/08GK106001427SQ201610176912
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】北川保, 森下正典, 竹内麻斗
【申请人】日立金属株式会社