CN102284693B - 真空铸造用模具以及真空铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空铸造用模具以及真空铸造方法，真空铸造用模具(10)具有第1模具(11)、第2模具(12)、凹部(13)、以及脱模剂(14)。第1模具(11)具有第1模面(111)，其相对于所铸造的制品的分模线而形成第1侧的外形。第2模具(12)与第1模具(11)接合且具有第2模面(121)，其相对于分模线形成第2侧的外形。凹部(13)沿着通过第1模具(11)以及第2模具(12)合模而形成腔体(C)的第1模面(111)以及第2模面(121)的接合部以一定的距离形成在第1模具(11)以及第2模具(12)的至少一方上。脱模剂(14)被涂布在第1模具(11)以及第2模具(12)的至少被凹部(13)包围的内侧区域，且通过加热而胶化。

Description

真空铸造用模具以及真空铸造方法

技术领域

本发明的实施形态涉及一种涂布脱模剂而使用的真空铸造(vacuum casting)用模具以及利用该模具的真空铸造方法。

背景技术

存在以下的模具：在对熔融后的铝(Aluminum)或铝合金进行真空铸造时，为了对腔体(cavity)内进行减压，设置有包围腔体周围的槽且安装有密封填料(sealing packing)。为了使工件(work)易于从模具分离而在腔体内表面上涂布有脱模剂，作为此时所使用的脱模剂，已知有通过加热而胶化(gel)从而粘性增加或适用于铸造温度高的情况中的脱模剂。

作为公知文献，有例如日本公开专利公报、特开2008-149358号公报、以及特开平11-277211号公报。

在腔体形状复杂时，为了使熔融金属(molten metal)遍及各处，有将熔融金属和模具的温度较高地设定的情况。另外，和铝相比镁(Magnesium)必须采用更高温铸造。然而，由于真空铸造中所使用的密封填料在镁的铸造温度条件下使用，耐久性变低，作为消耗品必须频繁地替换。当真空度低时，工件氧化且在细小部位上熔融金属不会顺畅地流通，因此维持密封性是重要的。

在铸造温度高而无法使用密封填料的情况，通过提高分模面的配合精度且降低模具的分模面的表面粗糙度，或许可以确保腔体的密闭性。然而，不仅模具的制造成本(cost)变高，而且在制造工序中必须管理使分模面不会被刮坏。

发明内容

因此本发明提供一种真空铸造用模具以及真空铸造方法，不使用密封填料且也无需提高分模面的加工精度，即可维持腔体真空。

实施形态的真空铸造用模具具有第1模具、第2模具、槽、以及脱模剂。第1模具具有第1模面，其相对于所铸造的制品的分模线而形成第1侧的外形。第2模具与第1模具接合且具有第2模面，该第2模面相对于分模线形成第2侧的外形。槽形成在第1模具以及第2模具合模而形成腔体的第1模面以及第2模面的接合部的至少一方上。脱模剂被涂布在第1模具以及第2模具的至少由槽所包围的内侧区域上，且通过加热而胶化。

附图说明

图1是表示第1实施形态的真空铸造用模具的第1模具的立体图。

图2是图1所示的真空铸造用模具的第2模具的立体图。

图3是使用图1及图2所示的真空铸造用模具进行铸造的真空铸造装置的概略图。

图4是在图3所示的真空铸造用模具的腔体内表面上涂布了脱模剂的状态的剖面图。

图5是图4所示的真空铸造用模具的第1模具和第2模具即将合模前的剖面图。

图6是图5所示的第1模具和第2模具合模后的状态的剖面图。

图7是在图6所示的真空铸造用模具中注入熔融金属后的状态的剖面图。

图8是表示第2实施形态的真空铸造用模具的第1模具的立体图。

图9是图8所示的真空铸造用模具的第1模具和第2模具即将合模前的剖面图。

图10是图9所示的第1模具和第2模具合模后的状态的剖面图。

图11是在图10所示的真空铸造用模具中注入熔融金属后的状态的剖面图。

图12是表示第3实施形态的真空铸造用模具的第1模具的立体图。

具体实施方式

对于第1实施形态的真空铸造用模具10，参照图1至图7进行说明。此真空铸造用模具10具有作为图1所示的型腔模具的第1模具11、作为图2所示的型芯(core)模具的第2模具12、形成在第1模具11上的凹部13、以及脱模剂14。

如图1所示，第1模具11具有第1模面111。第1模面111相对于通过此真空铸造用模具10所铸造的制品的分模线而形成第1侧的外形。如图2所示，第2模具12具有第2模面121。第2模面121相对于制品的分模线形成第2侧的外形。分别如图1以及图2所示，第1模面111以及第2模面121具有射出部112、122、制品部113、123、溢出(overflow)部114、124。如图3所示，第1模面111以及第2模面121通过第1模具11和第2模具12合模而形成腔体C。

射出部112与图3所示的真空铸造装置1的熔融金属供给口2连接，供给成为制品的金属或合金的熔融金属(molten metal)M。制品部113、123是形成制品的部分。溢出部114、124相对于射出部112、122设置在制品部113、123的熔融金属M的流动下游侧。此溢出部114、124是为了使熔融金属M充分地到达制品部113、123的各角落而必需的部分。

凹部13形成在第1模具11以及第2模具12的至少一方上。如图1所示，在第1实施形态中凹部13形成在第1模具11上。此凹部13形成在沿第1模面111以及第2模面121的接合部仅离开一定的距离的位置上，且连续地包围第1模面111的外周。即，当第1模具11以及第2模具12合模时，凹部13包围第1模面111以及第2模面121。如图5至图7所示，第1实施形态的凹部13的截面形状是方形。然而，只要满足相同功能，凹部13的截面形状除方形以外也可以采用半圆形、楔形、梯形等。

另外，如图2所示，在第1实施形态的情况，在与凹部13对应的位置上具有凸部15。如图6所示，此凸部15在与凹部13之间残留间隙的状态下与凹部13嵌合。通过与凹部13嵌合，凸部15还具有对第1模具11和第2模具12定位的功能。相对于凹部13包围腔体C的外周，也可以局部地设置凸部15。

脱模剂14使用通过加热而胶化的材料。在第1模具11以及第2模具12的至少由凹部13所包围的内侧区域上涂布脱模剂14。在第1实施形态的情况，第2模具12在与凹部13对应的位置上设有凸部15，因此容易识别应该涂布脱模剂的区域。如图4所示，在第1模具11以及第2模具12合模之前，脱模剂14被涂布在包括第1模面111以及第2模面121在内的凹部13的内侧区域。如图5所示，涂布有脱模剂14的第1模具11以及第2模具12合模时，涂布在腔体C和凹部13之间部分上的脱模剂14进入凹部13和凸部15之间形成的间隙内。

真空铸造用模具10加热至可流入熔融金属M的温度。如图6所示，脱模剂14通过加热而胶化。因此，进入凹部13和凸部15之间形成的间隙的脱模剂14被加热而胶化，从而实现与密封材料相同的效果，即使在将腔体C抽成真空的情况下也可以保持气密。另外，在腔体C侧流动的脱模剂14被熔融金属M冲走。另外，在图5以及图6中，夸大地图示了在腔体C上涂布的脱模剂14。

如以上这样构成的真空铸造用模具10安装在图3所示的真空铸造装置1上而对制品进行真空铸造。真空铸造装置1具有柱塞(plunger)3、熔融金属容器(molten metal tank)31、真空容器(vacuum tank)40、真空泵(vacuum pump)4、吸引配管102、阀(valve)103、脱模剂回收机5、以及控制装置6。

柱塞3将熔融金属M从熔融金属容器31经由熔融金属供给口2挤压进真空铸造用模具10中，该熔融金属容器31储存熔化后的金属的熔融金属M。真空容器40通过吸引配管102与吸出口101连接，该吸出口101设置在真空铸造用模具10的溢流部114、124的下游。真空容器40的容量相对腔体C的容量充分大。真空泵4对所连接的真空容器40抽真空。阀103以及脱模剂回收机5安装在吸引配管102的中途。脱模剂回收机5是在内部具有过滤器51的离心冷却装置，其对从真空铸造用模具10出来的脱模剂14进行分离回收。阀103是为了隔断腔体C和真空容器40而设置，因此，设置在真空铸造用模具10和脱模剂回收机5之间或在脱模剂回收机5和真空容器40之间均可。如果脱模剂回收机5以及吸引配管102的容积不是那么大的话，为了使从腔体C排出的脱模剂14不堵塞，将阀103配置在脱模剂回收机5的下游侧。

控制装置6分别与安装在真空铸造用模具10上的模具温度计104、柱塞3、测量熔融金属容器31内温度的熔融金属温度计32、真空泵4、安装在真空容器40上的压力传感器(sensor)41、以及阀103连接。控制装置6通过模具温度计104以及熔融金属温度计32来确认真空铸造用模具10以及熔融金属M的温度是否为适于真空铸造的温度，通过压力传感器41来确认真空容器40是否被充分减压。当真空铸造用模具以及熔融金属M的温度远离设定值时，控制装置6调整付属的加热器的运转条件来调整温度条件。又，当真空容器的压力无法满足作为目标的真空度时，控制装置6使真空泵4动作。

接着，对上述真空铸造装置1的真空铸造的动作进行说明。首先，如图4所示，在第1模具11以及第2模具12的整个合模面上涂布脱模剂14。即，不仅在构成腔体C的第1模面111和第2模面121上，也在设有凹部13以及凸部15的腔体C的周围区域上一样涂布脱模剂14。

涂布有脱模剂14的第1模具11以及第2模具12如图5及图6这样合模，且被加热。如图6所示，当真空铸造用模具10的温度为大约300℃时，脱模剂14胶化。因此，进入凹部13的脱模剂14由于胶化而发挥了与密封材料相同的功能。

这样，即使像将镁合金作为熔融金属M的真空铸造这样铸造温度超过一般密封材料的耐热温度的情况，也可确保为了对腔体C抽真空所需的密闭性。另外，为了确保密封性而只涂布脱模剂14，因此，即使配置密封材料的部分的形状复杂，操作也比另外安装密封材料简单。

当满足温度条件时，控制装置6打开阀103而使腔体C和真空容器40连通。通过在凹部13中胶化的脱模剂使腔体C密闭，因此真空铸造用模具10被不停地减压到腔体C内部接近真空的状态。另外，当通过压力传感器41检测到真空容器40的内压因抽真空而变低时，控制装置6使真空泵4动作，将真空容器40抽真空到设定的压力。

控制装置6在打开阀103的大约同时，通过柱塞3将熔融金属M送入真空铸造用模具10的腔体C内。熔融金属M从射出部112、122进入腔体C，且被均等地分配而流向制品部113、123。通过将第1模具11以及第2模具12合模而被挤出到腔体C侧的脱模剂14，被熔融金属M冲走。熔融金属M越过制品部113、123而进一步向溢流部114、124流入，且变硬。使第1模具11和第2模具12分离而将制品取出，通过将射出部112、122和溢流部114、124、以及毛边(burr)去除而得到铸造的制品。

在铸造以下制品时，只要在包含第1模面111、第2模面121、凹部13、以及凸部15的第1模具11以及第2模具12的整个合模面上涂布脱模剂14进行合模即可。只涂布脱模剂14就可以得到与每次铸造制品时更换密封件相同的品质。

对于第2实施形态的真空铸造用模具10，参照图8至图11进行说明。第2实施形态的真空铸造用模具10与第1实施形态的真空铸造用模具10不同之处在于，成为图8所示的型腔模具的第1模具11的凹部13的形状以及在第2模具12上没有凸部15，其他结构相同。因此，这些之外，对于具有相同功能的结构添加相同符号并参考第1实施形态的说明，且在以下省略说明。

如图8所示，第1模具11的凹部13形成在以下区域：从只离开第1模面111的边缘一定的距离的位置直到该第1模具11的外周部。即，只离开第1模面111的边缘一定的距离的位置的外周部分整体下陷一台阶。如图9至图11所示，第2模具12从第2模面121的外周直到第2模具12的外周都是平坦的。第2模具12也可以在第2模面121的外周上相对地设置与该凹部13相同的凹部，也可以设置第1实施形态的凸部15。

如图9所示，如上述这样形成有第1模具11的第2实施形态的真空铸造用模具10在第1模具11以及第2模具12的接合面上涂布脱模剂14而合模时，如图10所示，从第1模面111以及第2模面121到凹部13之间的脱模剂14被挤出到凹部13。如图8所示，凹部13连续地包围腔体C的外周。因此，即使在较多地涂布有脱模剂14的情况下，由于脱模剂14在凹部13中流动而扩展，因此难以越过凹部13向模具外部露出。

与第1实施形态的情况相同，模具被加热到大约300℃时，如图10所示，脱模剂14胶化而将腔体C密封成气密。然后，如图11所示，当将此真空铸造用模具10组装到图3的真空铸造装置1上而进行铸造时，腔体C的内部填满熔融金属M。如图10及图11所示，通过第1模具11和第2模具12合模而被挤出到凹部13的脱模剂14聚集在腔体C侧。由于此脱模剂14被胶化，因此与第1实施形态相同，发挥了与安装密封材料的结构相同的功能。

对于第3实施形态的真空铸造用模具10，参照图12进行说明。第3实施形态的真空铸造用模具10在成为图12所示的型腔模具的第1模具11上装备有突出销。对于具有和第1以及第2实施形态的真空铸造用模具10相同功能的结构，标注相同符号并省略对其说明。凹部13沿第1模具11的外周缘连续一周地包围腔体C的四周。第1模具11在从腔体C到凹部13的区域上具有在第1模具11和第2模具12合模的方向上贯通的多个孔115。

突出销105具有稍小于孔115的内径的大小，且安装在各自的孔115中。突出销105被驱动成从第1模具11的接合面突出，以使第1模具11从第2模具12分离。突出销105可以同时被操作，也可以构成为使全部的突出销105同时跳出。

如图12所示，突出销105的顶端比孔115的端部稍微退缩。而且，第1模具11还具有分别连通各个的孔115和凹部13的槽116。第2模具12也可以在与凹部13对应的位置处具有凸部，也可以设置与凹部13相对的相同形状的凹部，从第2模面121到第2模具12的外周缘也可以是平坦的。也可以使孔115以及槽116形成在第2模具12上，并在第2模具12上配置突出销105。

以上这样构成有第1模具11的第3实施形态的真空铸造用模具10，当在第1模具11以及第2模具的接合面上涂布脱模剂14而使其合模时，涂布在第1模面111以及第2模面121到凹部13之间的脱模剂14，不仅进入凹部13也会流入插入有突出销105的孔115中。孔115形成突出销105移动自如程度的嵌合公差，因此在将腔体C抽成真空时成为空气流入的通路。

在第3实施形态的真空铸造用模具10中，加热而胶化的脱模剂14也流入孔115中，因此也可以使孔115和突出销105之间的细小间隙逐一密闭成为气密。另外，孔115的端部通过槽116与凹部13连通。涂布在腔体C和凹部13之间的多余的脱模剂14通过附近的孔115回收，向凹部13供给。可以将涂布在第1模具11和第2模具12的接合面上的脱模剂14尽早地回收，从而缩短了模具合模的时间。

当将该真空铸造用模具10组装到图3所示的真空铸造装置1上而进行铸造时，和第1以及第2实施形态相同，流入设置在腔体C外周上的凹部13的脱模剂14通过加热而胶化，从而实现密封材料的作用。由于胶化前的脱模剂14为液态，因此容易处理。

因此，即使制品的分模线为复杂形状，包围构成腔体C的模面的四周地形成凹部，涂布被加热而胶化的脱模剂，由此与第1至第3实施形态的真空铸造用模具10相同，可以容易地确保腔体C的气密性。

此真空铸造用模具不限于上述的二分割的模具，能够作为三分割以上的多分割的真空铸造用模具而实施。在做成为多分割的真空铸造用模具时，将凹部形成在离开腔体外形一定的距离的位置上，该凹部遍及与制品的分模线对应的模具的全部接合面而连续地连通。通过将脱模剂涂布在接合面上并加热，可以使各模具之间密封成为能将腔体抽真空的程度。这样，通过使脱模剂胶化，可以实现密封材料的作用。因此，即使是复杂组合的多分割的模具，也可以将腔体简单地密闭成气密而成为能抽真空的程度。

另外，本发明并不限定于上述实施形态，在实施阶段可以在不脱离其要旨的范围内使构成要素变形而具体化。另外，可以通过在上述实施形态中公开的多个构成要素的适当组合来形成各种发明。例如，也可以从实施形态中所示的全部构成要素中删除几个构成要素。进一步，也可以对不同实施形态的构成要素进行适当组合。

在说明书中，在安装到真空铸造装置上的“模具”内，通过真空铸造能够在腔体内成形制品的话，则可以采用金属制的模具或者非金属制的模具中的任一种。

Claims (6)

1.一种真空铸造用模具(10)，其特征在于，具有：

第1模具(11)，其具有第1模面(111)，该第1模面(111)相对于所铸造制品的分模线而形成第1侧的外形；

第2模具(12)，其与所述第1模具(11)接合且具有第2模面(121)，该第2模面(121)相对于所述分模线而形成第2侧的外形；

凹部(13)，该凹部(13)形成在通过所述第1模具(11)以及所述第2模具(12)合模而形成腔体(C)的所述第1模面(111)以及所述第2模面(121)的接合部的至少一方上；

脱模剂(14)，该脱模剂(14)被涂布在所述第1模具(11)以及所述第2模具(12)的至少由所述凹部(13)所包围的内侧区域，且通过加热而胶化。

2.如权利要求1所述的真空铸造用模具(10)，其特征在于，

所述第1模具(11)具有所述凹部(13)，

所述第2模具(12)具有凸部(15)，该凸部(15)与所述凹部(13)嵌合成为残留有间隙，

涂布在所述接合部到所述凹部(13)之间的所述脱模剂(14)的一部分通过使所述第1模具(11)以及所述第2模具(12)合模而进入所述间隙内。

3.如权利要求1所述的真空铸造用模具(10)，其特征在于，

所述第1模面(111)以及所述第2模面(121)包括：供给成为所述制品的金属的熔融金属(M)的射出部(112、122)；形成所述制品的制品部(113、123)；以及相对于所述射出部(112、122)而设置在所述制品部(113、123)的所述熔融金属(M)的流动下游侧的溢出部(114、124)，

所述凹部(13)连续地包围所述第1模面(111)以及所述第2模面(121)的外周。

4.如权利要求1所述的真空铸造用模具(10)，其特征在于，

所述凹部(13)形成在从离开所述腔体(C)外缘一定的距离的位置到所述第1模具(11)以及所述第2模具(12)的外周部的区域内。 

5.如权利要求1所述的真空铸造用模具(10)，其特征在于，

所述第1模具(11)以及所述第2模具(12)的至少一方在从所述腔体(C)到所述凹部(13)的区域内具有孔( 115)，该孔( 115)在使所述第1模面(111)以及所述第2模面(121)合模的方向上贯通，

该真空铸造用模具(10)还具有：

销( 105)，穿过所述孔( 115)，用于将所述第1模具(11)从所述第2模具(12)推出而使它们分离，以及

从所述凹部(13)连通至所述孔( 115)的槽( 116)。

6.一种真空铸造方法，包括以下步骤：

在形成腔体(C)的第1模面(111)以及第2模面(121)的接合部上，将连续地包围所述腔体(C)的外周的凹部(13)形成在具有所述第1模面(111)的第1模具(11)以及具有所述第2模面(121)的第2模具(12)的至少一方上，

至少在所述凹部(13)内侧的包括所述腔体(C)在内的区域内，涂布通过加热而胶化的脱模剂(14)，

通过使涂布了所述脱模剂(14)的所述第1模具(11)和所述第2模具(12)合模，至少使位于所述腔体(C)和所述凹部(13)之间区域的所述脱模剂(14)进入所述凹部(13)，

通过将所述第1模具(11)以及所述第2模具(12)加热而使所述脱模剂(14)胶化，从而将所述第1模具(11)和所述第2模具(12)之间密封成能够将所述腔体(C)抽真空的程度。 

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