CN101720263B

CN101720263B - 铸造方法

Info

Publication number: CN101720263B
Application number: CN2008800124628A
Authority: CN
Inventors: 柴田清; 市原敏朗; 田上敬三; 宫本光藏; 山下正光
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2028-04-17
Also published as: JP2008284608A; US8016019B2; US20100071865A1; CN101720263A; JP5339764B2

Abstract

本发明提供一种能够缩短作业周期同时提高铸造质量的铸造方法。向金属熔液存储部(1)内的金属熔液施加液面从P0升高至P4位置的压力。并且，这之后的一定时间维持P4的压力。在此期间，与上模(4)接触的金属熔液比与其他金属模具接触的金属熔液先被冷却，因该冷却使得熔液收缩。然而，由于维持P4的压力，因此，从下方将熔液补给到收缩部分，不产生缩孔和缺肉等。

Description

铸造方法

技术领域

本发明涉及一种例如对铝合金等金属熔液进行加压(低压)铸造的良好的铸造方法。

背景技术

为了减轻环境负担，要求减轻发动机等的重量，扩大了铝合金的应用。另外，由于要求提高生产率，也谋求缩短加压铸造所需的铸造时间。

然而，铸造中存在缩孔问题，如专利文献1～3提出了解决缩孔问题的方案。

专利文献1提出了一种方案，分别使用导热率不同的材料制造上模、下模和滑动模，将导热率低的部件配置在模具上与铸件的薄壁部对应的部位上，实施定向性凝固。

专利文献2和3公开了下述方案，上模由导热率高的铜合金构成，下模使用导热率比铜合金低的碳素工具钢的金属材料构成，滑动模使用导热率位于上模和下模之间的金属材料构成，利用导热率的差别，进行定向性凝固。

专利文献1：日本特开平01-237067号公报；

专利文献2：日本特开平01-053755号公报；

专利文献3：日本特开平01-053757号公报。

所述专利文献1公开的方法不能精密地进行定向凝固控制。另外，由于将由导热率低的材料构成的模具配置在铸件薄壁部，该方法仅适用于车轮那样的截面形状简单的产品。

专利文献2和3中记载的使用铜合金作为金属模具材料的情况，铜合金价格高昂，并且耐久性差，容易产生熔损。

另外，在导热率过高情况下进行定向性凝固时，容易在根切部分产生缺肉。特别是在使铜金属模具和砂芯组合的铸造中，由于两者之间的导热率差别很大，因此，在铜金属模具和砂芯之间的间隔小的部位，金属熔液的粘性差，产生填充不良现象，产生缺肉。

另外，在模腔内安置砂芯时，由于砂芯的导热率不良，导致冷却凝固缓慢，作业周期变长。

另外在现有铸造方法中，由于在浇口部，金属熔液凝固所需时间长，因此，至铸件出模为止的作业周期变长。另外，在浇口正上方配置拔模突起形状、套管和销构造的金属模具中，存在金属模具温度容易变得不均匀的问题。

发明内容

本发明用于解决所述问题的铸造方法为如下所述铸造方法，从下方通过浇口部将金属熔液加压填充到由上模和下模形成的模腔内、或由上模、下模和侧模形成的模腔内，并使金属熔液凝固，其中，构成所述上模的材料使用导热率比其他金属模具材料的导热率高的材料，并且该材料在150℃～550℃的实用温度范围内导热率为34～41W·(m·K)^-1，且温度越低导热率越高，保持所述加压状态直至浇口温度成为金属熔液的凝固温度以下，从而对伴随上模冷却所导致的金属熔液的收缩量进行补充。

也就是导热率高的上模对金属熔液的凝固冷却和收缩的作用进行促进，设置在导热率比上模低的下模上的浇口部发挥加压填充功能，使金属熔液依次冷却凝固。也就是利用定向性凝固，稳定铸造质量。

另外，本发明的铸造方法为如下所述铸造方法，从下方通过浇口部将金属熔液加压填充到由上模和下模形成的模腔内、或由上模、下模和侧模形成的模腔内，并使金属熔液凝固，其中，构成所述浇口部的材料使用在150℃～550℃的实用温度范围内导热率为34～41W·(m·K)^-1且温度越低导热率越高的材料，与停止向所述模腔内供给金属熔液的时间相一致对浇口部进行强制冷却，缩短作业周期。

浇口部由导热率高的材料构成，在浇注初期，浇口部的温度在短时间内升高，顺利地进行浇注，另外在浇注结束后，通过强制冷却，能够使浇口部的金属熔液在短时间内凝固。

另外，本发明的铸造方法为如下所述铸造方法，从下方通过浇口部将金属熔液加压填充到由上模和下模形成的模腔内、或由上模、下模和侧模形成的模腔内，并使金属熔液凝固，其中，使用在150℃～550℃的实用温度范围内导热率为34～41W·(m·K)^-1且温度越低导热率越高的材料作为通风口、套管或拔模销的材料，实现所述模腔内的温度均匀化。从而，实现通过实现厚壁部、砂芯/金属模具之间以及浇口部正上方部位的金属模具即金属模具的温度均匀化，能够提高产品的质量。

在150℃～550℃的实用温度范围内的导热率为34～41W·(m·K)^-1且温度越低导热率越高的材料的具体组成优选如下：例如以质量含有率计，含有0.15％以上且0.35％以下的C、0.05％以上且小于0.20％的Si、0.05％以上且1.50％以下的Mn、0.20％以上且2.50％以下的Cr、0.50％以上且3.00％以下的Mo、0.05％以上且0.30％以下的V，余部实质上为Fe，洛氏硬度为HRC30且HRC40以下的组成。

另外，优选含有0.0002％以上且0.0020％以下的B、0.0005％以上且0.0100％以下的Ca、0.01％以上且0.15％以下的Se、0.01％以上且0.15％以下的Te、0.003％以上且0.20％以下的Zr。

发明效果

根据本发明的铸造方法，由于上模使用导热率高的材料，通过促进散热，能够加速作业周期，除此之外，通过增大冷却速度，使上模接触面的树枝状晶体组织细微化。另外，对伴随着上模冷却导致的金属熔液的收缩部分，增大对输送到模腔内的金属熔液的补给，且将所述加压状态保持一定时间，也就是在浇口温度为金属熔液的凝固温度以下之前，保持所述加压状态，对伴随着上模冷却导致的金属熔液的收缩量进行补充，因此，能够同时实现铸造质量的提高。

也就是在成形中，导热率高的上模对金属熔液的凝固冷却和收缩的作用进行促进，设置在导热率比上模低的下模上的浇口部发挥加压填充功能，使金属熔液依次冷却凝固。也就是利用定向性凝固，铸造质量稳定。

特别是，使用在实用温度范围(150℃～550℃)内导热率为34～41W·(m·K)^-1且温度越低导热率越高的材料，能够有效地完成定向性凝固。也就是由于导热率例如相当于JIS-SKD61的材料，导热率过低，定向性凝固困难，相反，如果像铜合金那样的导热率过高，根切部分容易产生缺肉，所述范围的导热率适当。另外，如果在实用温度范围内，温度越低导热率越高，热量容易散出，定向性凝固优良。

特别是，即使预先将导热率低的砂芯安置在下模上，并由该导热率低的砂芯大致覆盖下模的大致前面时，仍能有效地进行定向性凝固。

另外，根据本发明，由于能够在短时间内进行浇口部的升温或冷却，因此，能够缩短作业周期，此外，能够实现模腔内金属熔液温度均匀化，提高铸造产品的质量。

附图说明

图1是实施本发明的铸造方法的铸造装置的整体图。

图2是金属模具装置的闭模状态的放大剖视图。

图3是使用导热率对构成本发明铸造装置上模的材料和现有技术材料进行比较的图表。

图4是表示本发明铸造装置在铸造时主要点的温度变化的图表。

图5是其他实施例的金属模具的剖视图。

具体实施方式

以下参照附图介绍本发明实施例。图1是实施本发明铸造方法的铸造装置的整体图。图2是金属模具单元的闭模状态的放大剖视图，在本实施例中，铸造装置用于铸造气缸盖。

铸造装置在下部配置了金属熔液存储部1，在该金属熔液存储部1的盖体2上设置了金属模具单元3。金属模具单元3由上模4、下模5和左右侧模(滑动模)6构成，上模4可以利用升降板7而升降自如，将砂芯8安置在下模5上。在图示示例中，设置了2组金属模具单元3，但是，也可以设置1组金属模具。

所述上模4使用导热率在铜合金的导热率和与JIS-SKD61相当导热率之间的铁系材料，下模5和侧模6使用导热率与JIS-SKD61相当的材料。

图3是使用导热率对构成所述上模4的材料和现有技术材料即与JIS-SKD61相当的材料进行比较的图表，根据该图表可知，本发明中所用材料在实用温度范围(150℃～550℃)内的导热率为34～41W·(m·K)^-1，温度越低，导热率越高。

从外部将空气供给到所述金属熔液存储部1的上部空间，利用所述气体的气压，金属熔液存储部1内的铝合金熔液通过供给管9输送到形成在下模4上的浇口部10，另外，从浇口部10，将铝合金熔液供给到上模4、下模5和左右侧模闭合时所形成的模腔11内。

下文将根据图1右侧部分的图表和图4的表示主要点的温度变化的图表，介绍铸造方法。

首先，将空气输送到金属熔液存储部1的上部空间，将铝合金熔液填充到模腔10内。此时，图1中的P0～P4表示铝合金熔液的液面位置，P0表示起始位置，P1表示浇口跟前，P2表示浇口，P3表示模腔下面，P4表示顶压(最高压力)。

在本实施例中，向金属熔液存储部1内的金属熔液施加液面从P0升高至P4的压力。然后将P4的压力维持一定时间。在此期间，如图4所示，与上模4接触的熔液比与其他金属模具接触的熔液先被冷却，因所述冷却，熔液收缩。然而，由于维持P4压力，从下方将熔液补给到收缩部分，不产生缩孔和缺肉等。

然后，如果将压力从P4降低至P0，打开模具取出产品，吹气之后再次安置砂芯并合模，进行下次浇注。例如从P0至P4的时间为27秒，维持P4压力的时间例如为160秒，至开模为止的降压时间例如为15秒。

而且在从P0开始至P4压力维持时间结束期间，如图4所示，在模腔11内，从与上模4接触部分朝向浇口部10进行定向性凝固。

图5是其他实施例的金属模具单元的剖视图。在该实施例中，使用在实用温度范围(150℃～550℃)内导热率为34～41W·(m·K)^-1且温度越低导热率越高的材料制造IN侧的浇口部10，抽空该浇口部10的外周部制造空气通路，将来自空冷装置(鼓风机)12的空气供给到该通路内，进行骤冷。

为了准备下次填充金属熔液，必须确保浇口部的浇口的套环温度为规定温度。

在该实施例中，在开始浇注时，不使浇口部10冷却，与停止向模腔11内供给熔液的时间相一致对浇口部10强制冷却。其结果是，能够在浇注初期提高熔液的流动性，而且能够尽早进行铸件出模。

另外，不仅使用在实用温度范围(150℃～550℃)内导热率为34～41W·(m·K)^-1且温度越低导热率越高的材料构成IN侧的浇口部10，而且，也可以使用该材料制造EX侧(出口侧)的浇口部。一旦如此，则可以使图4的(1)和(4)的凝固位置在图中进一步向左侧移动，能够大幅度缩短作业周期。

另外，在铸造金属模具的浇口部正上方配置拔模突起形状、套管和销等容易蓄热的小金属模具时，也可以使用所述导热率优良的材料制造这些部件。

工业可行性

本发明的铸造方法虽然良好地适用于铝合金的加压铸造方法，但是也可以适用于其他铸造方法。

Claims

1.一种铸造方法，从下方通过浇口部将金属熔液加压填充到由上模和下模形成的模腔内、或由上模、下模和侧模形成的模腔内，并使金属熔液凝固，所述铸造方法的特征在于，

构成所述浇口部的材料使用在150℃～550℃的实用温度范围内导热率为34～41W·(m·K)^-1且温度越低导热率越高的材料，所述材料以质量含有率计，含有0.15％以上且0.35％以下的C、0.05％以上且小于0.20％的Si、0.05％以上且1.50％以下的Mn、0.20％以上且2.50％以下的Cr、0.50％以上且3.00％以下的Mo、0.05％以上且0.30％以下的V，余部实质上为Fe，所述浇口部的所述材料具有比所述下模的材料以及所述侧模的材料更高的导热率，与停止向所述模腔内供给金属熔液的时间相一致通过将空气供给至形成在浇口部中的空气通路而对浇口部进行强制冷却。

2.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，

由向浇口部吹送空气的空冷装置进行所述强制冷却。

3.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，

所述上模承担凝固冷却金属熔液而使之收缩的功能，形成于所述下模的浇口部承担向模腔内加压填充金属熔液的功能，从上模的产品形状部向浇口部对金属熔液进行定向性凝固。

4.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，

所述金属熔液为铝合金熔液。

5.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，

所述金属熔液为铝熔液。

6.根据权利要求3所述的铸造方法，其特征在于，

在预先将砂芯安置于所述下模上的状态下进行铸造。

7.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，

所述浇口部还含有0.0002％以上且0.0020％以下的B、0.0005％以上且0.0100％以下的Ca、0.01％以上且0.15％以下的Se、0.01％以上且0.15％以下的Te、以及0.003％以上且0.20％以下的Zr。

8.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，

所述空气通路形成在浇口部的外周部中。

9.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，

通过在浇口部的外周部中切割凹槽而形成所述空气通路。

10.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，

在金属熔液填充的开始时不冷却所述浇口部。

11.一种铸造方法，其特征在于：

从下方通过浇口部将金属熔液加压填充到由上模和下模形成的模腔内、或由上模、下模和侧模形成的模腔内，以使金属熔液凝固；和

与停止向所述模腔内供给金属熔液的时间相一致将空气供给至形成在浇口部中的空气通路而对浇口部进行冷却；

其中，所述浇口部以质量含有率计，实质上含有0.15％以上且0.35％以下的C、0.05％以上且小于0.20％的Si、0.05％以上且1.50％以下的Mn、0.20％以上且2.50％以下的Cr、0.50％以上且3.00％以下的Mo、0.05％以上且0.30％以下的V，0.0002％以上且0.0020％以下的B、0.0005％以上且0.0100％以下的Ca、0.01％以上且0.15％以下的Se、0.01％以上且0.15％以下的Te、0.003％以上且0.20％以下的Zr，余部为Fe；

所述浇口部在150℃～550℃的实用温度范围内导热率为34～41W·(m·K)^-1；

温度越低导热率越高；和

所述浇口部的材料具有比所述下模的材料以及所述侧模的材料更高的导热率。

12.根据权利要求11所述的铸造方法，其特征在于，

所述金属熔液为铝合金熔液。

13.根据权利要求11所述的铸造方法，其特征在于，

所述金属熔液为铝熔液。

14.根据权利要求11所述的铸造方法，其特征在于，

所述空气通路形成在浇口部的外周部中。

15.根据权利要求11所述的铸造方法，其特征在于，

通过在浇口部的外周部中切割凹槽而形成所述空气通路。

16.根据权利要求11所述的铸造方法，其特征在于，

在金属熔液填充的开始时不冷却所述浇口部。