CN103338877A - 铸造用的消失模及铸件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种强度高的消失模。消失模（102）为消失性铸造用的模。消失模（102）在由会因熔液的热而消失的材料制作的接头（114）的内部，埋设有由不会因熔液的热而消失的材料制作的加强部件（30）。消失性的材料典型的为发泡苯乙烯。发泡苯乙烯的强度低。在利用发泡苯乙烯制作的消失模（102）的内部埋入利用强度比消失性材料高的材料制作的加强部件，由此，消失模（102）的强度提高。

Description

铸造用的消失模及铸件

技术领域

本发明涉及铸造用的消失模（evaporative pattern）、和使用该消失模进行铸造的结构物（casted structure）。

背景技术

消失模铸造为铸造方法的一种，也称为消失型铸造或实型铸造。该方法概述如下。首先，利用通过熔液的热而消失的消失性材料制作模（pattern）。该模称为消失模。其次，制作埋入消失模的砂型。使熔液流入砂型的型腔。在此，所谓“型腔”意思是消失模所占的空间。在注入熔液后，消失模因熔液的热而消失，消失模所占的空间由熔液充满。熔液冷却固化之后，拆掉砂型，能够制造与消失模全部相同的形状的铸造结构物。消失性材料使用典型的发泡苯乙烯、或石蜡。

消失性材料具备因熔液的热而消失的性质，因此，存在强度弱的缺点。即，现有的消失模的强度不高。因此，例如在专利文献1中提案有在管形状的消失模的管内部的空洞空间安装圆板形状的加强部件。在专利文献1中，将安装有加强部件的消失模埋入砂型。加强部件在轴方向设有贯通孔，砂通过该贯通孔向管内部侵入。加强部件在铸件制造完之后拆下。

专利文献1：日本特开平7-22301号公报

在专利文献1的技术中，将除了消失模之外的加强部件埋入砂中。因此，虽说具有用于通过砂的贯通孔，但是，难以向加强部件的里侧充填砂。在消失模的周围不能充分地充填砂时，恐怕不能得到理想的铸件。因此，需要查明在加强部件里侧是否充分地充填有砂。另外，专利文献1的技术不能适用于除了管之外的形状。本发明提供一种技术，其也能够适用于除了管之外的形状，不需要将与消失模分开的加强部件埋入砂型，增强消失模的强度不足。

发明内容

本说明公开的技术为在消失模的内部埋设加强部件。即，使消失模本身的强度提高。由此，与专利文献1的技术不同，不需要将除了消失模之外的部件埋入砂型。另外，该方法也适用于任何形状的消失模。加强部件由不会因熔液的热而消失的材料制成。作为典型的例子，加强部件可由钢铁、钛及其它的高强度的金属制作。

另外，在本说明书公示的新技术中，加强部件残留于铸件的内部。即，加强部件不仅使消失模的强度提高，也使铸件的强度提高。加强部件优选利用强度比铸造材料高的材料制作。

在本说明书公示的技术的其它形态中，加强部件的整体由消失性材料覆盖。这样做，意味着确保在加强部件的周围熔液流动的空间。

在本说明书公示的技术的另一形态中，金属丝从加强部件向消失模的外部伸出。金属丝的露出部分通过型的砂来固定。即，加强部件经由金属丝固定于砂型。在使用所述的金属丝时，即使流入熔液，消失性材料消失，由于加强部件通过金属丝来固定，因此，加强部件也不会移动。采用了金属丝的消失模能够在铸件内部理想的位置配置加强部件。

本说明书公示的技术也提供一种新的铸件。该铸件为通过所述的消失模铸造的铸件。即，该铸件其特征在于，在内部埋入利用与铸造材料不同的金属制作的加强部件。如上所述，加强部件优选利用强度比铸造材料高的材料制作。该技术的铸造材料优选铁。即，本说明书公示的一个铸件为埋设有强度比铁高的加强部件的铸铁结构物。

所述的铸件的一形态中，多个棒状部件包括框架结构、桁架结构、或将框架结构和桁架结构组合的结构的骨架即可。另外，在该铸件中，在骨架的接头部分埋入加强部件即可。另外，以下，为了将说明简单化，将“由多个棒状部件构成的结构、桁架结构、框架结构、或桁架和骨架混合的结构”单纯地称为“骨架结构物（骨架结构、frameworkstructure）”。在骨架结构物中，向接头部分施加大的负荷，因此，在向其接头部分埋入加强部件时，能够提高结构物整体的强度。

附图说明

图1表示压力机的示意的侧面图；

图2A表示模（消失模）的平面图；

图2B表示模（消失模）的侧面图；

图3表示消失模的接头部的放大图；

图4表示变形例的消失模的接头部的放大图；

图5表示其它的变形例的消失模的接头部的放大图。

符号说明

2：  模

10：  骨架

12：  杆

14：  接头

20：  设计块

20a：  设计面

24：  定位块

25：  导向销

30：  支承块

50：  压力机

51：  垫块

52：  滑块

53：  支柱

55：  促动器

102：  消失模

112：  消失模的杆

114：  消失模的接头

具体实施方式

首先，说明利用实施例的消失模铸造的对象。在本实施例中，机械冲压用的模（a die for machine press）为作为目的的铸件。为了有助于理解，首先说明机械冲压用模的使用例。图1为具备模2、42的压力机50的示意的侧面图。图2A为模2的平面图，图2B为模2的侧面图。另外，在图2B中也图示有与模2对应的模42。模2固定于垫块51，模42固定于滑块52。滑块52一边被支柱53导向，一边通过促动器55上下移动。

模2具有设计块20、定位块24及支承块26。设计块20具有用于将目的形状转印于工作板的设计面20a。该例的模2为用于冲压形成汽车的挡泥板的模。设计面20a形成为挡泥板的形状。定位块24位于模2的4个角。请注意，图中仅在一个定位块上附带符号24，在其它的定位块上省略符号。

利用模2的设计块20和模42的设计块40夹持工作板W，促动器55使滑块52下降，对工作板W施加负荷时，工作板W变形为设计面20a的形状。即，设计面20a的形状转印于工作板W。

在对合模2和模42时，模2的导向销25与模42的导向套筒45嵌合，模2和模42的位置重合。即，模2的设计面20a和模42的设计面40a的位置重合。导向销25设于定位块24。如图2A所示，定位块24以包围设计块20的方式配置于模2的4个角。通过在设计块20的4个角配置定位块24，能够正确地决定模2的设计面20a和模42的设计面40a的相对位置。

支承块26为用于安装利用冲压负荷那样的各种工具的块。在工具的种类中例如有将工件的一端弄圆弯曲的工具、在工件上开设水平方向的贯通孔的冲孔工具等。在模42上安装有与支承块26对应的支承块46。配置于工具块26和46之间的工具将支承块26和46相互接近时的负荷作为驱动力而使工具进行动作。

设计块20、定位块24及支承块26通过多个杆12（棒状部件）相互连结。将杆与杆之间的连结部称为“接头14”。应注意，图中仅在一小部分杆和接头上附带符号，其它的杆及接头省略符号。多个杆12通过纵、横、斜地组合而形成骨架10。在多个杆12围成的格子窗为矩形的情况下，这些杆12构成框架结构。多个杆12围成的格子窗为三角形的部分，这些杆12构成桁架结构。即，骨架10具有上述的骨架结构。另外，桁架结构意思是对杆仅作用轴向力而不作用力矩的骨架结构，框架结构意思是对杆作用轴向力和力矩的骨架结构。框架结构、桁架结构都由杆构成，因此，不仅具有高的强度，作为整体也具有适度的柔软性。

模2为通过实型铸造或消失型铸造制作的铸件。详细说明如后述，在模2的接头14的内部埋入利用强度比铸造材料高的金属制作的加强材料。

如图2A所示，设计块20在平面看时从四个方向由杆12支承。另外，设计块20通过配置于垂直方向的杆12也从里面支承。设计块20通过杆12支承四个方向和里面，因此，在承受负荷时能够柔软地产生微小的移动。即，在施加偏向的冲压负荷时，设计块20以冲压负荷的分布成为均一的方式进行移动。通过这种微小的移动能够消除冲压负荷的偏离。模2的整体通过四角的定位块24能够正确地决定与模42的相对位置。另一方面，设计块20的四方和里面由杆12支承，因此，以消除冲压负荷的偏离的方式稍微移动。由于向设计面20a偏向的冲压负荷不集中，所以能够抑制模的磨损，并且，能够维持高的工件成形精度。

设计块20的刚性比利用杆12搭起的骨架10的刚性高。另外，定位块24的刚性也比骨架10的刚性高。因此，施加冲压负荷时，与骨架10的变形量相比较时，设计块20和定位块24的变形量极小。即，骨架10整体变形，但是，能够抑制设计块20的变形和定位块24的变形。能够抑制设计块20其自身的变形，因此，能够维持高的工件成形精度。

模2通过消失模铸造（实型铸造或消失型铸造）制作。因此，需要与图2A、图2B所示的模2相同形状的消失模。以下，有时将与图2A、图2B的模2相同形状的消失模称为消失模102。另外，以下，在与模2的各个零件对应的消失模的零件中，用包含表示模2的零件的2位数数字的3位数数字来表示。例如，对与模2的杆12对应的消失性杆分配数字112。消失模102利用通过熔液的热而消失的消失性材料形成。所谓消失性材料典型的为发泡苯乙烯。

大尺寸的消失模容易挠曲。用于成形汽车的挡泥板的模2其纵横分别具有数米的大小。在利用发泡苯乙烯制作这种大小的消失模102时，非常容易挠曲。尤其是，图2A、图2B的模2具有含有多个杆12的骨架10。另外，杆12的直径为数十cm。利用发泡苯乙烯制作数米的骨架10时容易损坏。尤其是接头14容易损坏。典型的例子是在消失模的搬运、向砂型的埋入时恐怕会破损。于是，在本实施例的技术中，在消失模102的内部埋设加强部件。

图3表示消失模102的接头部分的放大图。在图3中，表示连结有4根消失模的杆112的消失模的接头114。图3的接头部分在消失模102的各种部分出现。另外，在消失模102中，也存在连结有除了4根以外的数的杆的接头，但是，与图3同样。

在接头114的内部埋设有钢铁性的加强部件30。加强部件30以连接邻接的杆112的端部的方式通过接头114延伸。通过加强部件30来维持利用接头114邻接的杆112群的相对位置。即，加强部件30使消失模102的强度提高。

杆也与消失模102的设计块及定位块连结。在块与杆的连结部分也埋入加强部件30。即，加强部件30埋入消失模102的各个部位。加强部件30完全由消失性材料覆盖。这换言之是指在消失模埋入砂型时，在砂和加强部件之间必须确保熔液的通道。因此，在向砂型流入熔液时，通过加强部件30不能堵住熔液，熔液越过加强部件30而流出。

对使用了消失模102的铸造进行说明。首先，制作埋入了图2A、图2B所示的形状的消失模102（或消失模202、或302）的砂型。其次，向砂型的型腔注入熔液（铸铁）。所谓型腔意思是消失模102所占据的空间。消失模102因熔液的热而溶化，由熔液充满消失模102所占据的空间。加强部件30的周围也由熔液充满。在此，常温的加强部件30促进熔液的冷却。冷却速度越快，铸件的硬度越高。即，埋入加强部件30有利于铸件的强度的提高。尤其是铸铁为脆性（韧性不高）。因此，尤其是相对于拉伸力强度不高。通过利用韧性高的材料例如一般的结构用轧制钢材（JIS规格、SS400、SS490、SS540等）制作加强部件，能够确保铸件整体的韧性。

熔液冷却固化后，去掉砂型后，能够制成与消失模102完全得同一形状的铸件，即模2。制成的模2在接头14的内部埋入加强部件30。更详细而言，在模2中，多个杆12包含框架结构、桁架结构、或将框架结构和桁架结构组合的结构的骨架10，在骨架10的接头14埋入有加强部件30。加强部件30加强消失模，进而也加强铸件即模2。

图4表示消失模102的变形例。在图4的消失模202中，金属制的金属丝234从被消失性材料完全覆盖的加强部件230向消失模202的外部伸出。换言之，该消失模202具备一端固定于加强部件230，另一端从消失模202露出的金属丝234。在将该消失模202埋入砂型后，金属丝234的端部固定于砂型。即，加强部件230经由金属丝234直接地固定于砂型。因此，在消失模202因熔液的热而溶解时加强部件230不会移动。因此，能够将加强部件230配置于铸件内部的正确的位置。

消失模也可以利用多个种类的消失性材料制作。例如，也可以是杆利用纸管制作，接头部分利用发泡性苯乙烯制作。图5表示该消失模302的接头部的放大图。消失模302具有多个接头，但是，应注意其一部分或全部具有与图5同样的结构。在该消失模302中，接头314利用发泡性苯乙烯制作。在接头314的内部埋入有钢铁制的加强部件30。接头和接头之间利用纸管312连结。另外，在本说明书中，值得注意的是纸管312为连结邻接的2个接头之间的杆的一种。接头314和纸管312通过粘接剂连接。该消失模302作为构成骨架的杆使用纸管312。该消失模302具有使熔液向砂型流入时熔液的流动性良好的优点。

在实施例的消失模中，在由杆构成的骨架的接头部分埋入加强部件。埋入加强部件的部位不限于接头。例如，也可以向设计块20及定位块24的内部埋入加强部件。埋入消失模的加强部件只要是不会因熔液的热而溶化，或不燃烧的金属即可。加强部件只要利用钢铁、钛、钨等金属制作即可。加强部件优选使用优选的强度比铸造材料高的材料制作。

以上，详细地说明了本发明的具体例，但是，这些只不过是例示，而不限定权利要求的范围。在权利要求范围所记载的技术中，包含对以上所例示的具体例进行各种各样的变形、变更。本说明书或图面所说明的技术要素通过单独或各种的组合来发挥技术的实用性，不限于申请时的权利要求所记载的组合。另外，本说明书或图面所例示的技术可同时实现多个目的，只要实现其中一个目的即表明具有技术的实用性。

Claims (5)

1.一种消失模，为铸造用的消失模，其特征在于，在由会因熔液的热而消失的材料制作的模的内部，埋设有由不会因熔液的热而消失的材料制作的加强部件。

2.如权利要求1所述的消失模，其特征在于，所述加强部件的整体由消失性材料覆盖。

3.如权利要求1或2所述的消失模，其特征在于，金属丝从加强部件向消失模的外部延伸。

4.一种铸件，其特征在于，为通过权利要求1～3中任一项所述的消失模铸造的铸件，在铸造材料的内部，埋入由与铸造材料不同的金属制作的加强部件。

5.如权利要求4所述的铸件，其特征在于，所述铸件的多个棒状部件包括框架结构、桁架结构、或将框架结构和桁架结构组合而成的结构的骨架，在骨架的接头部分埋入有所述加强部件。

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