CN101443143B - 铸模制造装置和铸模制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用蒸汽加热的铸模制造装置。所述装置包括：具有空腔的成型模具；用于将树脂覆膜砂供应到所述空腔中的树脂覆膜砂供应部；用于将蒸汽供应到所述空腔中的蒸汽供应部；以及用于从所述空腔中排出蒸汽的蒸汽排出部。所述成型模具的至少一部分由平均孔径小于树脂覆膜砂的平均粒径的多孔材料构成，以使至少一部分蒸汽通过所述多孔材料供应到所述空腔中。由于蒸汽可以均匀地供应到所述空腔中，所以可以制造均质铸模。

Description

铸模制造装置和铸模制造方法

技术领域

本发明涉及制造铸造中所使用的模具的装置和方法。

背景技术

在传统已知的、使用通过用诸如热固性树脂的粘结剂来涂覆耐火集料而制备的树脂覆膜砂制造铸模的方法中，将树脂覆膜砂供应到已加热模具的空腔中，通过模具的热量使粘结剂固化，利用固化的粘接剂来粘合耐火集料，从而制造铸模。

通过该方法能够以高生产率制造具有稳定质量的铸模。然而，由于需要将模具加热到高温，用作树脂覆膜砂的粘结剂的诸如酚醛树脂的热固性树脂发生化学反应，并且因此导致产生引起工作环境恶化的诸如氨和甲醛的有毒物质的问题。另外，由于树脂覆膜砂与模具接触的部分被快速地加热，制造的铸模很可能发生变形，例如翘曲。

为了解决这些问题，在日本专利No.3563973中公开了一种制造铸模的方法，通过将树脂覆膜砂填充到模具内部，并向模具内部吹送蒸汽，由此利用所述蒸汽加热模具内部的树脂覆膜砂并固化其中的粘结剂。在该方法中，由于树脂覆膜砂是通过蒸汽的热量来加热，所以当树脂覆膜砂接触热模具时，能够防止从树脂覆膜砂产生有害物质。

然而，蒸汽是通过设置在模具中的一个或最多若干个喷射孔而供应到模具中，因此，如果铸模的形状愈加复杂，就愈难使蒸汽分布到模具中填充的所有树脂覆膜砂上。因此，为了均匀加热模具中填充的所有树脂覆膜砂，仍然需要改进制造铸模的这种技术。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而提出的，并且本发明的目的是提供一种铸模制造装置，其能够通过使用蒸汽均匀加热所有的热树脂覆膜砂而制造由均质树脂覆膜砂构成的铸模。

即，一种铸模制造装置，包括：成型模具，其具有空腔及排出孔；树脂覆膜砂供应部，其用于将树脂覆膜砂供应到空腔中，所述树脂覆膜砂通过利用粘结剂树脂涂覆耐火集料而制成；蒸汽供应部，其用于将蒸汽供应到空腔；蒸汽排出部，其连接到排出孔，所述蒸汽排出部用于从空腔中排出蒸汽；以及腔室，其具有能够容纳所述成型模具的内部容积，并且还具有蒸汽供应口，所述蒸汽供应口用于使蒸汽从蒸汽供应部供应到腔室的内部。成型模具的至少一部分由多孔材料构成，所述多孔材料的孔的平均孔径小于树脂覆膜砂的平均粒径，以便通过所述多孔材料将至少一部分蒸汽供应到空腔中。

根据本发明，从蒸汽供应部提供的蒸汽可以从蒸汽喷射孔等直接供应到空腔中，而且蒸汽也可以通过构成成型模具的多孔材料间接地供应到空腔中。因此，蒸汽可以分布到所有的树脂覆膜砂上，因此能够均匀地加热树脂覆膜砂，并且还能够制造比以前更加匀质的铸模。

在本发明中，优选地，蒸汽供应部将过热蒸汽供应到空腔中。作为实例，优选地，将温度等于或高于树脂覆膜砂的固化温度、蒸汽压力在1.5到10Kgf/cm2的过热蒸汽供应到空腔中。

另外，本发明的技术构思包括一种构造，在该构造中，从蒸汽供应部提供的全部蒸汽通过成型模具的多孔材料间接地供应到空腔中，而不是在成型模具上设置蒸汽喷射孔。也就是，在这种情况下，优选使用这种腔室，该腔室的内部容积能够容纳成型模具，并且该腔室还具有蒸汽供应口，用于使从蒸汽供应部供应的蒸汽进入该腔室内部；而且，还优选的是，成型模具由多孔材料构成，以使通过蒸汽供应口供应到其中包括有成型模具的腔室中的蒸汽从包围成型模具的区域通过多孔材料均匀地(基本在流体静压力下)进入空腔。

另外，优选地，成型模具包括：至少一个第一蒸汽供应通道，其用于直接将蒸汽供应到空腔中；以及至少一个第二蒸汽供应通道，其用于通过多孔材料间接地将蒸汽供应到空腔中。特别优选的是，第二蒸汽供应通道从第一蒸汽供应通道分支出来。

另外，在成型模具由多孔材料构成的情况下，优选地，成型模具的外表面上具有罩层，以防止蒸汽通过多孔材料外漏。因此，从蒸汽供应部提供的蒸汽能够有效地通过多孔材料供应到空腔中而不会损失一部分蒸汽。出于相似的原因，在由多孔材料构成的成型模具中设置了用于从空腔中排出蒸汽的蒸汽排出通道的情况下，优选地，在所述蒸汽排出通道的内表面上设置罩层，以防止蒸汽通过多孔材料直接进入蒸汽排出通道而不是从空腔进入蒸汽排出通道。

本发明的另一个目的是提供根据与铸模制造装置相似的技术构思的铸模制造方法。所述制造方法包括下述步骤：制备成型模具，其内部具有空腔；用树脂覆膜砂填充空腔，所述树脂覆膜砂通过用粘结剂树脂涂覆耐火集料而制成；将蒸汽供应到空腔中，固化所述树脂覆膜砂中包含的粘结剂树脂；以及从空腔中排出蒸汽。成型模具的至少一部分由多孔材料构成，所述多孔材料的平均孔径小于树脂覆膜砂的平均粒径，而且，至少一部分蒸汽通过所述多孔材料被供应到空腔中。

从下述实现本发明的最佳模式及实例中，本发明的这些和其它特征及优点将变得更加明显。

附图说明

图1(A)、图1(B)和图1(C)均是示出根据本发明的优选实施例的铸模制造装置的操作的剖视图。

图2是根据本发明的另一个优选实施例的铸模制造装置的剖视图。

图3是根据本发明的又一个优选实施例的铸模制造装置的剖视图。

图4(A)和图4(B)均是示出根据本发明的另一个优选实施例的铸模制造装置的操作的剖视图。

图5(A)和图5(B)均是示出根据图4所示实施例的改型铸模制造装置的操作的剖视图。

图6是根据本发明的再一个优选实施例的铸模制造装置的剖视图。

图7是根据本发明的另一个优选实施例的铸模制造装置的剖视图。

图8(A)和图8(B)均是示出根据本发明的又一个优选实施例的铸模制造装置的操作的剖视图。

具体实施方式

此后，将参考附图中示出的优选实施例详细描述根据本发明的铸模制造装置和铸模制造方法。

如图1(A)到图1(C)所示，根据本发明的铸模制造装置主要包括：成型模具2，其具有空腔1；树脂覆膜砂供应单元4，其用于将树脂覆膜砂3供应到空腔1中，所述树脂覆膜砂3是通过用粘结剂树脂涂覆耐火集料而制成；蒸汽供应部5，其用于将蒸汽供应到空腔1中；以及蒸汽排出单元6，其用于从空腔中排出蒸汽。

本发明的成型模具2是通过一对分割式模具(split mold)20、21而形成，并且当将所述分割式模具彼此结合时，就在其内部形成空腔1。成型模具2具有喷射孔23和排出孔24，所述喷射孔23连接到蒸汽供应部5并设计成向空腔中供应蒸汽，所述排出孔24连接到蒸汽排出单元6并设计成从空腔1中排出蒸汽。当喷射孔23没有连接到蒸汽供应部5时，可以连接到树脂覆膜砂供应单元4。树脂覆膜砂3从喷射孔23供应到空腔1中。位于空腔一侧的排出孔24的开口附近设置了树脂覆膜砂3不能通过但蒸汽可以通过的网或相似物(未示出)。喷射孔23和排出孔24的位置及数量分别根据空腔的形状确定。

成型模具2由多孔材料形成，诸如烧结金属或烧结陶瓷，其通过烧结金属粉末和陶瓷粉末而变得多孔，并且所述多孔材料具有能够使蒸汽通过的一系列微孔。多孔材料的一系列微孔在面向空腔1的整个表面上及喷射孔23的内表面上开口。

形成成型模具2的多孔材料的平均孔径小于供应到空腔1中的树脂覆膜砂3的平均粒径。另外，考虑到蒸汽的均匀供应和将要获得的铸模的表面粗糙度，不特别限制多孔材料的孔隙度(porosity)，但优选地，孔隙度在5％到75％范围内，更优选地，在10％到65％范围内。

成型模具2的整个外表面用罩层70覆盖，以防止蒸汽外漏。罩层70可以通过在成型模具2的外表面上附着蒸汽不可渗透的片材或类似物而形成。可选地，可以在成型模具2的整个外表面上设置致密皮层(close-grainedskin layer)。另外，为了防止蒸汽通过多孔材料而不是通过空腔1直接进入排出孔24，在每个排出孔24的内表面上设置罩层72。

如图1(B)所示，树脂覆膜砂供应单元4具有：储料器40，树脂覆膜砂3存储在其中；以及闸门(shutter)42，其设置在储料器40的底部边缘部分。当开启闸门42时，树脂覆膜砂3通过喷射孔23供应到空腔1中。

通过将诸如硅砂的耐火集料与诸如热固性树脂的粘结剂混合并利用所述粘结剂涂覆耐火集料的表面来制备树脂覆膜砂3。用作热固性树脂的是例如酚醛树脂、呋喃(furan)树脂、异氰酸酯(isocyanate)化合物、胺-多元醇(amine-polyol)树脂、聚醚多元醇(polyether polyol)树脂等。树脂覆膜砂的平均粒径在粗颗粒情况下为大约400到600μm(例如450μm)，在细颗粒情况下是大约100到300μm(例如150μm)。需要指出的是，如上所述，构成成型模具2的多孔材料的平均孔径可以确定为小于树脂覆膜砂的平均粒径。因此，为了将蒸汽均匀地供应到空腔中并获得优选的铸模表面，例如，优选但不限于使用具有从30到100μm范围内的平均孔径的多孔材料。

如图1(C)所示，蒸汽供应部5例如由蒸汽发生器50和加热器51构成。蒸汽发生器50产生的蒸汽由加热器51加热，随后通过喷射孔23被供应到空腔1中。在图1(C)中，附图标记52表示用于调节将要供应的蒸汽量的阀。

如图1(C)所示，本实施例的蒸汽排出单元6具有抽吸泵60，并且该抽吸泵60通过抽吸管62连接到成型模具2的排出孔24。空腔内的蒸汽可以通过排出孔24自然地排出。在这种情况下，蒸汽排出单元6由设置到成型模具2上的排出孔24构成。另外，在自然排出的情况下，从蒸汽供应部5供应的蒸汽分布在多孔材料形成的整个成型模具2上，通过所述多孔材料渗透到空腔1中的树脂覆膜砂3中，随后通过排出孔24缓慢地排出到成型模具的外部。因此，如图1(C)所示，与从成型模具2的下侧供应蒸汽的情况相比，本发明能够有效地将蒸汽供应到空腔中。

另外，优选地，排出孔24具有排出量调节装置和温度传感器，该排出量调节装置用于调节将要从空腔中排出的蒸汽量，该排出量调节装置可设置在蒸汽排出通道中，该温度传感器用于测量从空腔中排出的蒸汽温度，该温度传感器可设置为临近蒸汽排出通道的入口，并且优选地，控制部控制排出量调节装置，以使温度传感器检测到的温度保持在预定温度范围内。在这种情况下，能够将空腔内的温度稳定地维持为等于或高于树脂覆膜砂3中包含的粘结剂的固化温度。

为了便于说明，图1(C)示出蒸汽供应部5设置在成型模具2的上侧且蒸汽排出单元6设置在成型模具的下侧的剖视图。为了使蒸汽行经更长的距离，蒸汽供应部5和蒸汽排出单元6的位置可以在垂直于图1(C)纸面的方向上分别移动。另外，在图1(C)中，蒸汽供应部5设置在成型模具2的上侧，另一个蒸汽供应部5也可以额外地设置在成型模具2的下侧，以在垂直于图1(C)纸面的方向上与蒸汽排出单元6隔开。因此，可以以与从上侧相同的方式从成型模具的下侧供应蒸汽，由此可以更加均匀地加热空腔1的内部。

根据上述装置，能够以如下所述的方式制造铸模。如图1(B)所示，将树脂覆膜砂供应单元4连接到成型模具2的喷射孔23，随后开启闸门42，从而通过喷射孔23将储料器40中的树脂覆膜砂3填充到成型模具2的空腔1中。此时，利用高压空气对储料器40内部施压，以将树脂覆膜砂3喷射到空腔1中，从而可以将树脂覆膜砂3有效地填充到空腔1中。

在从成型模具2的喷射孔23移开树脂覆膜砂供应单元4之后，将蒸汽供应部5连接到喷射孔23，如图1(C)所示，并且开启阀门52，以便向空腔1中供应蒸汽。当从蒸汽供应部5供应蒸汽时，同时启动蒸汽排出单元6。因此，供应到空腔1中的蒸汽穿过空腔1中的树脂覆膜砂3的颗粒，随后从排出孔24强制排出。由此，蒸汽不会停留在空腔1中填充的树脂覆膜砂3的颗粒之间。

另外，当蒸汽穿过喷射孔23时，如图1(C)的箭头所示，蒸汽从喷射孔23的内表面渗透到由多孔材料构成的成型模具2中。随后，蒸汽穿过多孔材料中的一系列微孔，并且从面向空腔1的表面流动到空腔1中。由此，蒸汽通过面向空腔1的整个表面及通过喷射孔23被供应到成型模具2的空腔1中。因此，蒸汽可以分布在空腔1中填充的所有树脂覆膜砂3上，从而可以通过蒸汽均匀地影响树脂覆膜砂3。

通过加热器51将蒸汽加热到等于或高于树脂覆膜砂3中包含的粘结剂(热固性树脂)的固化温度的温度，随后将蒸汽供应到成型模具2中。例如，优选地，供应温度在110到180摄氏度范围内且蒸汽压力在0.15到1.0MPa(1.5到10kgf/cm2)范围内的蒸汽。另外，可以通过加热器51将饱和蒸汽过加热(superheated)到大约200到600摄氏度或更高的饱和温度，以获得干燥状态的过热蒸汽，从而将所得到的过热蒸汽供应到成型模具2中。

在供应蒸汽以固化树脂覆膜砂3之后，将蒸汽供应部5从喷射孔23移开，并开启成型模具2以拔出铸模。在成型模具2需要预热的情况下，将蒸汽如上所述供应到成型模具2中，由此蒸汽渗透到由多孔材料构成的成型模具2的内部，从而可以利用蒸汽加热整个成型模具2。因此，本发明的优点是不需要单独设置用于加热成型模具2的加热装置。

如果为了形成具有不同形状或不同尺寸的铸模，在单一成型模具2中设置多个空腔，并且供应到每个空腔中的蒸汽量可以在蒸汽供应部5处调节，那么就可以同时从各个空腔中制造所需的多个铸模。以这种方式，可以提供一种能够小批量制造多种类型产品的铸模制造装置，这是本发明的重要特征之一。

另外，如图2所示，除了用于向空腔1中供应树脂覆膜砂3的喷射孔23，还可以将用于向空腔1中供应蒸汽的多个蒸汽供应孔25设置到成型模具2上。在这种装置中，分别地，树脂覆膜砂供应单元4可以连接到喷射孔23，且蒸汽供应孔25可以以固定的方式分别连接到蒸汽供应部5。在图2中，箭头表示蒸汽的流动。其余结构基本与图1(A)到图1(C)所示的相同，在此不在赘述。

另外，如图3所示，可以将多个蒸汽供应孔25设置到成型模具的各个分割式模具20、21上，以使蒸汽可以横向地供应到空腔1中。根据这种装置，即使在当仅从上侧供应蒸汽时难以将蒸汽散布到横长空腔的末端的情况下，也能够确保将蒸汽从侧面供应到空腔的末端。图3所示的箭头表示蒸汽的流动。

为了便于说明，图3示出蒸汽供应部5设置在成型模具2的右侧且蒸汽排出单元6设置在成型模具2的下侧的剖视图。然而，为了使蒸汽行经更长距离，蒸汽供应部5和蒸汽排出单元6的位置可以在与图3纸面垂直的方向上分别移动。另外，在图3中，蒸汽供应部5设置在成型模具2的右侧，且另一个蒸汽供应部5可以额外设置在成型模具2的左侧。因此，蒸汽可以从右侧和左侧供应到成型模具中，由此可以更加均匀地加热空腔1的内部。

另外，如图4(A)和图4(B)所示，多个排出孔24可以形成在成型模具2的分割式模具20、21的配合表面之间，蒸汽排出单元6的抽吸管62连接所述排出孔24。以这种方式，多个排出孔24设置在空腔1的两侧，由此使通过喷射孔23供应到空腔1中的蒸汽发散遍及树脂覆膜砂3，随后朝排出孔24行进。因此，蒸汽在空腔内部平稳地行进，从而，能够更加均匀地加热空腔的内部。另外，成型模具2的维护可以很容易地进行，例如清洗排出孔24的内部。在这种装置中，喷射孔23可以选择性地连接到树脂覆膜砂供应单元4或蒸汽供应部5。在图4(B)中，箭头表示蒸汽的流动。

如图5(A)和图5(B)所示，根据铸模的形状，成型模具2可以形成为在竖直方向而不是在横向方向上分开。在这种情况中，当蒸汽供应到空腔1且加热和固化树脂覆膜砂3之后，通过将分割式模具20、21沿左向和右向移动而分开所述分割式模具，由此可以从空腔中容易地拔出铸模。另外，由于重力作用以及蒸汽从空腔下侧的抽吸排出，促进了蒸汽从上向下的流动，并且如图5(B)中的箭头所示，能够将蒸汽均匀地分布到整个空腔中。

另外，如图6所示，还优选的是，成型模具2具有多个蒸汽供应孔25和多个蒸汽供应通道26，所述蒸汽供应孔25设计为直接将蒸汽供应到空腔1中，且所述蒸汽供应通道26从所述蒸汽供应孔25分支出来且设计为通过多孔材料将蒸汽间接地供应到空腔1中。在这种情况下，即使将要制造的铸模具有复杂形状，也能够确保蒸汽分布到整个空腔中。图6所示的箭头表示蒸汽的流动。由于其余组成部分的结构基本与上述装置的相同，故在此不在赘述。

以与如上所述装置相同方式，整个成型模具2可以由多孔材料形成。可选地，多孔材料也可以仅形成成型模具2的一部分，即面向空腔1的部分。例如，如图7所示，当将多孔材料制成的多孔部分28布置在成型模具临近用于将蒸汽供应到空腔的蒸汽供应孔25的出口的区域，以及面向蒸汽供应孔25和空腔1的区域时，可以不仅从蒸汽供应孔25向空腔中供应蒸汽，还可以通过临近出口的多孔部分28向空腔中供应蒸汽。因此，实质上扩大了每个蒸汽供应孔25的开口区域，由此能够更加均匀地加热空腔1内部的树脂覆膜砂3。

另外，除了直接向成型模具2的空腔1中供应蒸汽外，还可以通过多孔材料从包围成型模具2的区域间接地向空腔1中供应蒸汽。例如，如图8(A)和图8(B)所示，优选的是，在具有能够容纳成型模具2的内部容积的腔室80的内部制造铸模。腔室80具有：砂供应口81，树脂覆膜砂供应单元4通过所述砂供应口81向成型模具2中供应树脂覆膜砂3；蒸汽供应口82，蒸汽供应部5通过所述蒸汽供应口82向腔室中供应蒸汽；以及蒸汽排出口83，其用于从空腔中排出蒸汽。在这种情况下，供应到设置在腔室80内部的成型模具2与腔室80的内表面之间的空间84的蒸汽通过多孔材料从包围成型模具2的区域均匀地(基本处于静水压力)供应到空腔1中。以与上述装置相同的方式，供应到空腔1中的蒸汽通过排出孔24和蒸汽排出口83排出到腔室80的外部。图8(B)所示箭头表示蒸汽的流动。

接下来，将根据实例进一步详细地说明本发明。

(制造实例1)

实例1到18中以及对比实例1到6中所使用的树脂覆膜砂3依照如下所述进行制备。将加热到145摄氏度的30kg的Flattery砂倒入旋涡混合机(whirl mixer)中，并向其中添加450g的甲阶酚醛树脂(resol-type phenolicresin)(由Lignyte有限公司生产的LT-15)，一起揉制(kneaded)30秒。随后向其中添加450g的水，进一步彻底地揉制在一起。再向其中添加30g的硬脂酸钙(calcium stearate)并一起揉制30秒之后，进行通风，以获得涂覆有质量比为1.5％的酚醛树脂的树脂覆膜砂3。所获得的树脂覆膜砂3的平均粒径为160μm。

(制造实例2)

除了用Fremantle砂代替Flattery砂外，实例19到21中所使用的树脂覆膜砂3以与制造实例1中相同的方式制备。所获得的树脂覆膜砂3的平均粒径为430μm。

(实例1到3)

在本实例中，每个铸模通过使用图1(A)到图1(C)所示的装置制备。将要使用的成型模具2由坡莫合金(Ni-Fe合金，其包括质量比为78.5％的Ni)构成的多孔材料形成，且其孔隙度大约为35％。所述多孔材料的平均孔径在大约60到80μm的范围内，小于所述树脂覆膜砂3的平均粒径。在制造每个铸模之前，将蒸汽供应部5连接到喷射孔23以便送入蒸汽，并且将成型模具2加热到140摄氏度。接下来，将树脂覆膜砂供应单元4连接到成型模具2的喷射孔23，以便在0.2MPa的压力下向空腔1中供应树脂覆膜砂3(图1(B))。

接下来，将蒸汽供应部连接到喷射孔23，并且通过蒸汽发生器50在0.4MPa的压力下产生144摄氏度的饱和蒸汽。将所获得的饱和蒸汽通过加热器51加热到400摄氏度，以转换成过热蒸汽，并且随后将剩余的过热蒸汽通过喷射孔23供应到空腔1中(图1(C))。供应过热蒸汽10秒(对于实例1)、20秒(对于实例2)和30秒(对于实例3)。此后，从成型模具2中拔出在空腔1内部形成的每个铸模。在实例1到3中，没有启动抽吸泵60，且空腔1内部的蒸汽从排出孔24自然地排出。

(实例4到6)

除了将上述实例1到3中的抽吸泵60通过抽吸管62连接到成型模具2的排出孔24，以及在供应过热蒸汽的同时启动抽吸泵60以在0.09MPa的压力下抽吸和强制排出蒸汽外，本实例以与实例1到3相同的方式制造每个铸模。

(实例7到9)

在本实例中，每个铸模通过使用图2所示的装置制造。将要使用的成型模具2由坡莫合金(Ni-Fe合金，其包括质量比为78.5％的Ni)构成的多孔材料形成，并且其孔隙度大约为50％。所述多孔材料的平均孔径在大约80到100μm的范围内，小于所述树脂覆膜砂3的平均粒径。在制造每个铸模之前，预热成型模具2，并在0.2MPa的压力下将树脂覆膜砂3从连接到成型模具2的喷射孔23的树脂覆膜砂供应单元4填充到空腔1中。接下来，在与上述实例1到3相同的条件下，将过热蒸汽从连接到成型模具2的蒸汽供应孔25的蒸汽供应部5供应到空腔1中。供应过热蒸汽10秒(对于实例7)、20秒(对于实例8)和30秒(对于实例9)。此后，从成型模具2中拔出在空腔1内部形成的每个铸模。需要指出的是，在实例7到9中，没有启动抽吸泵60，且空腔1内部的蒸汽从排出孔24自然地排出。

(实例10到12)

除了将实例7到9中的蒸汽排出单元6连接到成型模具2的排出孔24，并在供应过热蒸汽的同时启动抽吸泵60以在0.09MPa的压力下强制排出蒸汽外，本实例以与实例7到9相同的方式制造每个铸模。

(实例13到15)

在本实例中，每个铸模通过使用图3所示的装置制造。将要使用的成型模具2由坡莫合金(Ni-Fe合金，其包括质量比为78.5％的Ni)构成的多孔材料形成，并且其孔隙度大约为35％。所述多孔材料的平均孔径在大约60到80μm的范围内，小于所述树脂覆膜砂3的平均粒径。在制造每个铸模之前，预热成型模具2，并且在0.2MPa的压力下将树脂覆膜砂3从连接到成型模具2的喷射孔23的树脂覆膜砂供应单元4填充到空腔1中。接下来，在与上述实例1到3相同的条件下，将过热蒸汽从连接到成型模具2的蒸汽供应孔25的蒸汽供应部5供应到空腔1中。在这种情况中，供应过热蒸汽10秒(对于实例13)、20秒(对于实例14)和30秒(对于实例15)。此后，从成型模具2中拔出在空腔1内部形成的每个铸模。需要指出的是，在实例13到15的每个实例中，均没有启动抽吸泵60，且空腔1内部的蒸汽从排出孔24自然地排出。

(实例16到18)

在本实例中，每个铸模通过使用图4(A)和4(B)所示的装置制造。将要使用的成型模具2由坡莫合金(Ni-Fe合金，其包括质量比为78.5％的Ni)构成的多孔材料形成，并且其孔隙度大约为35％。所述多孔材料的平均孔径在大约60到80μm的范围内，小于所述树脂覆膜砂3的平均粒径。在制造每个铸模之前，预热成型模具2，并且如图4(A)所示，在0.2MPa的压力下将树脂覆膜砂3从连接到成型模具2的喷射孔23的树脂覆膜砂供应单元4填充到空腔1中。接下来，如图4(B)所示，启动蒸汽排出单元6的抽吸泵60，以在0.09MPa的压力下从成型模具2的排出孔24强制排出蒸汽，并且，在与上述实例1到3相同的条件下，将过热蒸汽从连接到成型模具2的蒸汽供应孔25的蒸汽供应部5供应到空腔1中。供应过热蒸汽10秒(对于实例16)、20秒(对于实例17)和30秒(对于实例18)。此后，从成型模具2中抽出在空腔1内部形成的每个铸模。

(实例19到21)

在本实例中，每个铸模通过使用图6所示的装置制造。将要使用的成型模具2由坡莫合金(Ni-Fe合金，其包括质量比为78.5％的Ni)构成的多孔材料形成，并且其孔隙度大约为50％。所述多孔材料的平均孔径在大约80到100μm的范围内，小于所述树脂覆膜砂3的平均粒径(430μm)。在制造每个铸模之前，预热成型模具2，并且在0.2MPa的压力下将树脂覆膜砂3从连接到成型模具2的喷射孔23的树脂覆膜砂供应单元4填充到空腔1中。接下来，在与上述实例1到3相同的条件下，将过热蒸汽从连接到成型模具2的蒸汽供应孔25的蒸汽供应部5供应到空腔1中。在这种情况中，供应过热蒸汽10秒(对于实例19)、20秒(对于实例20)和30秒(对于实例21)。此后，从成型模具2中拔出在空腔1内部形成的每个铸模。需要指出的是，在实例19到21中，在供应过热蒸汽的同时启动抽吸泵60，从而将蒸汽从空腔中强制排出。

(对比实例1到6)

除了使用不可渗透金属模具取代多孔成型模具2并且通过埋置在所述模具内部的电加热器将所述模具加热到140摄氏度外，本对比实例以与实例1到6相同的方式制造每个铸模。

在上述实例1到21和对比实例1到6的每一个中，测量从成型模具2的排出孔24排出的蒸汽的温度。另外，根据下述评价标准评价所获得的每个铸模的质量。也就是说，用“优”表示具有优良成型质量的铸模，用“中等质量”表示具有部分的未固化部分的铸模，用“差”表示由于固化不足导致不能从成型模具移出并具有裂纹的铸模。另外，从每个铸模中取出10mm高、10mm宽和60mm长的试样，测量其抗弯强度。在表1中示出结果。

如从表1所示结果可以清楚地看出，使用根据本发明的装置制造的每一个铸模具有比对比实例的每一个铸模高的抗弯强度，并且显示出更好的质量。另外，即使在短时间供应蒸汽的情况下，排出蒸汽的温度仍然很高，这清楚地表明将蒸汽有效地分布到了空腔内部的所有树脂覆膜砂。另外，在强制排出蒸汽的情况下，铸模的抗弯强度趋于更高。

[表1]

工业实用性

根据本发明的铸模制造装置和铸模制造方法，蒸汽通过多孔材料供应到空腔中，从而可以制造均质铸模。因此，希望使用树脂覆膜砂的铸模制造方法变得更加普遍。

Claims (14)

1.一种铸模制造装置，包括：

成型模具，其具有空腔及排出孔；

树脂覆膜砂供应部，其用于将树脂覆膜砂供应到所述空腔中，所述树脂覆膜砂由涂覆有粘结剂树脂的耐火集料制成；

蒸汽供应部，其用于将蒸汽供应到所述空腔中；

蒸汽排出部，其连接到所述排出孔，所述蒸汽排出部用于从所述空腔中排出蒸汽，以及

腔室，其具有能够容纳所述成型模具的内部容积，并且还具有蒸汽供应口，所述蒸汽供应口用于使蒸汽从所述蒸汽供应部供应到所述腔室的内部，

其中所述成型模具的至少一部分由平均孔径小于所述树脂覆膜砂的平均粒径的多孔材料构成，以使至少一部分蒸汽通过所述多孔材料供应到所述空腔中。

2.一种铸模制造装置，包括：

成型模具，其具有空腔及排出孔；

树脂覆膜砂供应部，其用于将树脂覆膜砂供应到所述空腔中，所述树脂覆膜砂由涂覆有粘结剂树脂的耐火集料制成；

蒸汽供应部，其用于将蒸汽供应到所述空腔中；以及

蒸汽排出部，其连接到所述排出孔，所述蒸汽排出部用于从所述空腔中排出蒸汽，

其中所述成型模具的至少一部分由平均孔径小于所述树脂覆膜砂的平均粒径的多孔材料构成，以使至少一部分蒸汽通过所述多孔材料供应到所述空腔中

其中所述成型模具的外表面上具有罩层，以防止蒸汽通过所述多孔材料外漏。

3.根据权利要求1或2所述的铸模制造装置，其中所述多孔材料的孔隙度在5％到75％的范围内。

4.根据权利要求1或2所述的铸模制造装置，其中所述成型模具包括：

至少一个第一蒸汽供应通道，其用于直接将蒸汽供应到所述空腔中；以及

至少一个第二蒸汽供应通道，其用于通过所述多孔材料将蒸汽间接地供应到所述空腔中。

5.根据权利要求4所述的铸模制造装置，其中所述第二蒸汽供应通道从所述第一蒸汽供应通道分支出来。

6.根据权利要求1或2所述的铸模制造装置，其中所述成型模具包括用于将蒸汽直接供应到所述空腔中的蒸汽供应通道，而且，所述成型模具的一个区域由所述多孔材料构成，该区域临近所述蒸汽供应通道的出口并且面向所述蒸汽供应通道和所述空腔。

7.根据权利要求1或2所述的铸模制造装置，其中所述成型模具具有至少一个蒸汽排出通道，用于从所述空腔中排出蒸汽，而且，所述蒸汽排出通道的内表面具有罩层，以防止蒸汽通过所述多孔材料进入所述蒸汽排出通道。

8.根据权利要求7所述的铸模制造装置，还包括：

排出量调节部，其设置在所述蒸汽排出通道中，用于调节从所述空腔排出的蒸汽量；

温度传感器，其设置为临近所述蒸汽排出通道的入口；以及

控制部，其用于控制所述排出量调节部，以使所述温度传感器检测到的温度维持在预定温度范围内。

9.根据权利要求1或2所述的铸模制造装置，其中所述蒸汽供应部将过热蒸汽供应到所述空腔中。

10.根据权利要求1所述的铸模制造装置，其中所述成型模具的至少一部分由所述多孔材料构成，以使通过所述蒸汽供应口供应到所述腔室中的至少一部分蒸汽通过所述多孔材料从包围所述成型模具的区域均匀地进入所述空腔。

11.一种铸模制造方法，包括下述步骤：

制备内部具有空腔的成型模具；

用树脂覆膜砂填充所述空腔，所述树脂覆膜砂通过用粘结剂树脂涂覆耐火集料而制成；

将蒸汽供应到所述空腔中并固化所述树脂覆膜砂中包含的粘结剂树脂；以及

将蒸汽从所述空腔中排出，

其中，所述成型模具被设置在腔室内，所述腔室具有能够容纳所述成型模具的内部容积，并且还具有蒸汽供应口，所述蒸汽供应口用于使蒸汽从所述蒸汽供应部供应到所述腔室的内部，

其中，所述成型模具的至少一部分由多孔材料构成，所述多孔材料的平均孔径小于所述树脂覆膜砂的平均粒径，而且

至少一部分蒸汽通过所述多孔材料供应到所述空腔中。

12.一种铸模制造方法，包括下述步骤：

制备内部具有空腔的成型模具；

用树脂覆膜砂填充所述空腔，所述树脂覆膜砂通过用粘结剂树脂涂覆耐火集料而制成；

将蒸汽供应到所述空腔中并固化所述树脂覆膜砂中包含的粘结剂树脂；以及

将蒸汽从所述空腔中排出，

其中，所述成型模具的至少一部分由多孔材料构成，所述多孔材料的平均孔径小于所述树脂覆膜砂的平均粒径，而且至少一部分蒸汽通过所述多孔材料供应到所述空腔中，

其中所述成型模具的外表面上具有罩层，以防止蒸汽通过所述多孔材料外漏。

13.根据权利要求11或12所述的铸模制造方法，其中，从所述空腔的一侧供应蒸汽，并且从所述空腔的另一侧排出所述空腔内部的蒸汽。

14.根据权利要求11或12所述的铸模制造方法，其中，在等于或高于树脂覆膜砂固化温度的温度下并在1.5到10Kgf/cm²的蒸汽压力下，将过热蒸汽供应到所述空腔中。

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