CN105339110B - 铸造物品的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种将金属熔液重力浇注于通气性铸模(1)而获得铸造物品的铸造物品的制造方法，其中，所述通气性铸模的型腔至少具有浇口部(6)、浇道部(7)以及产品部(9)，所述铸造物品的制造方法具有如下所述的工序：为了向包括所述产品部在内的所期望的型腔部分(10)填充金属熔液(12)，从所述浇口部浇注与所述所期望的型腔部分大致相等的体积的熔融金属，并且在所述熔融金属填充于所述所期望的型腔部分之前，从所述浇口部输送气体(14)而向所述所期望的型腔部分填充所述浇注的熔融金属，与所述气体的送气同时、送气的中途或者送气之后，利用从所述通气性铸模的外部供给来的水分(16)直接或间接地冷却接触有所述气体的熔融金属部分而使熔融金属凝固。

Description

铸造物品的制造方法

技术领域

本发明涉及在通气性铸模中进行铸造而获得期望的物品的铸造物品的制造方法。

背景技术

重力浇注中的铸造物品的制造通常使用作为通气性铸模的利用砂粒来造型的铸模、所谓的砂型。若使用上述的通气性铸模，则在向特定形状的型腔填充熔融金属时，残留的气体(通常为空气)从型腔表面被挤出，金属熔液(以下，也称作熔融金属)遍布型腔整体，由此能够获得与型腔实质相同的铸件。铸模的型腔通常具有浇口部、浇道部、冒口部以及产品部，向上述部分依次供给熔融金属，将充满产品部的熔融金属顶端高度形成至浇口部而结束浇注。

如此一来，凝固的铸造物品成为浇口部、浇道部、冒口部以及产品部作为铸件而连结的方式。在此，冒口部是为了产品的稳固化而设定的型腔，不能说是不必要的部分，但是浇口部、浇道部仅是熔融金属到达产品部的路径，原本就是不必要的部分。因此，仅是在浇口部、浇道部中填充有熔融金属的状态下使熔融金属凝固，无法实现注入合格率的大幅的改善。另外，当形成连结有不必要的部分的铸件时，在作为后续工序的产品部的分离工序中需要与产品部和不必要的部分的分离作业相当的工时，从而导致生产效率的降低。因此，在重力浇注中，作为铸件而存在浇口部、浇道部成为较大的问题。

日本特开2007-75862号以及日本特开2010-269345号提出解决上述那样的问题的划时代的方法。该方法在于，为了向作为通气性铸模的型腔中的一部分的所期望的型腔部分填充金属熔液，重力浇注比通气性铸模的型腔(以下，有时称作铸模型腔。)整体的体积小且与所期望的型腔部分大致相等的体积的熔融金属，在浇注的熔融金属填充于所期望的型腔部分之 前，从浇口部输送气体(压缩气体)而向所期望的型腔部分填充熔融金属并使该熔融金属凝固。根据该方法(以下，有时将日本特开2007-75862号以及日本特开2010-269345号共用而公开的方法称作加压铸造法。)，根据熔融金属顶端高度而需要的压力由压缩气体补填，因此能够期待几乎不需要浇口部以及浇道部的熔融金属。

本申请的发明人为了实现日本特开2007-75862号以及日本特开2010-269345号所记载的加压铸造法而进行了实验。其结果是，知晓有如下情况：利用气体加压来进行填充的熔融金属在气体的供给停止的同时发生逆流，因此为了获得正常的铸造物品，虽无需使熔融金属整体凝固，但至少需要在直到气体接触的熔融金属部分凝固为止的期间内继续气体的供给。然而，在上述的方法中，直到气体接触的熔融金属部分凝固而使熔融金属不进行逆流为止需要花费时间，因此从缩短制造周期的必要性出发，能够防止熔融金属的逆流并维持填充状态这样的附加手段是有效的。

作为上述的附加手段，日本特开2007-75862号以及日本特开2010-269345号公开有如下所述的例子：向气体接触的熔融金属部分供给冷却气体而促进凝固、进行机械式遮挡、嵌入耐火材料颗粒、或者导入金属而促进基于熔解潜热的凝固。任一种皆为有效的方法，但在例如输送冷却气体的方法中，有时因铸件的大小的不同而导致冷却气体的热容量不足，有时难以在所期望的时间内进行凝固。另外，还公开有如下例子：在浇道的上方设置向上模面开口的凹部，从该凹部贯入遮挡板而机械式遮挡熔融金属。然而，在该方法的情况下，需要针对每个铸模来准备遮挡板，导致成本增加。因此，希望更简便且能够发挥足够的效果的上述附加手段。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种铸造物品的制造方法，在该制造方法中应用了加压铸造法，其中，能够容易地维持通过气体的供给来实现的熔融金属的填充状态。

解决方案

鉴于上述目的而深入研究的结果是，本申请的发明人发现如下情况，从而想到本发明：在将金属熔液浇注于通气性铸模而获得铸造物品的铸造 物品的制造方法中，利用水分来冷却接触有为了向所期望的型腔部分填充熔融金属而供给的气体的熔融金属部分，由此能够迅速地使熔融金属凝固，从而能够容易地维持熔融金属的填充状态。

即，制造铸造物品的本发明的方法是将金属熔液重力浇注于通气性铸模而获得铸造物品的铸造物品的制造方法，其特征在于，所述通气性铸模的型腔至少具有浇口部、浇道部以及产品部，所述铸造物品的制造方法包括如下所述的工序：为了向包括所述产品部在内的所期望的型腔部分填充金属熔液，从所述浇口部浇注比所述通气性铸模的型腔整体的体积小且与所述所期望的型腔部分大致相等的体积的熔融金属，在浇注的熔融金属填充于所述所期望的型腔部分之前，从所述浇口部输送气体而向所述所期望的型腔部分填充所述浇注的熔融金属，与所述气体的送气同时、送气的中途或者送气之后，利用从所述通气性铸模的外部供给来的水分直接或间接地冷却和所述气体相接触的熔融金属部分而使熔融金属凝固。

优选的是，使水分与接触有所述气体的熔融金属部分接触而使熔融金属凝固。

优选的是，所述水分的供给是通过导入包含水雾在内的气体来进行的。

优选的是，所述产品部的型腔形成在比熔融金属朝向所述产品部的型腔流入的流入口靠上方的位置。

优选的是，所述通气性铸模的型腔具有冒口部，该冒口部配置在所述产品部与浇道部之间，并且与所述产品部一起构成所期望的型腔，所述冒口部的型腔形成在比熔融金属朝向所述冒口部的型腔流入的流入口靠上方的位置。

优选的是，朝向所述所期望的型腔部分中的、接触有所述气体的熔融金属部分的型腔，通过在与所述浇口部不同的位置形成的供给孔而供给所述水分。

优选的是，所述供给孔是有底孔。

优选的是，在所述供给孔的底面与接触有所述气体的熔融金属部分的型腔之间夹有所述通气性铸模的一部分。

优选的是，在所述供给孔的底面与接触有所述气体的熔融金属部分的 型腔之间夹有冷却片。

优选的是，将介于所述供给孔的底面与接触有所述气体的熔融金属部分的型腔之间的所述通气性铸模的一部分或者所述冷却片向接触有所述气体的熔融金属部分挤压，并且利用所述水分来冷却所述通气性铸模的一部分或者所述冷却片而使熔融金属凝固。

发明效果

根据本发明，在加压铸造法中，利用水分来冷却接触有被输送的气体的熔融金属部分，由此能够迅速地进行排热，由于能够容易地维持浇注后的熔融金属的填充状态，因此对于制造周期的缩短来说是有效的技术。

附图说明

图1(a)是示出在本发明的制造方法的第一实施方式中浇注了熔融金属之后的状态的示意图。

图1(b)是示出在本发明的制造方法的第一实施方式中利用气体压力朝向所期望的型腔部分填充有熔融金属的状态的示意图。

图1(c)是示出在本发明的制造方法的第一实施方式中向填充的熔融金属的后端部供给水分的状态的示意图。

图1(d)是示出在本发明的制造方法的第一实施方式中利用供给的水分来冷却熔融金属的状态的示意图。

图2是示出在本发明的制造方法中使用的铸模型腔的一例的示意图。

图3是示出通过本发明的制造方法来铸造的、冒口部以及浇道部的一部分的铸造方式的照片。

图4是示出在本发明的制造方法的第二实施方式中供给水分并冷却熔融金属的状态的示意图。

图5(a)是示出在本发明的制造方法的第三实施方式中浇注了熔融金属之后的状态的示意图。

图5(b)是示出在本发明的制造方法的第三实施方式中利用气体压力朝向所期望的型腔部分填充熔融金属的状态的示意图。

图5(c)是示出在本发明的制造方法的第三实施方式中供给水分来冷却熔融金属的状态的示意图。

图6是示出在本发明的制造方法的第四实施方式中供给水分来冷却熔融金属的状态的示意图。

图7是示出在本发明的制造方法的第五实施方式中供给水分来冷却熔融金属的状态的示意图。

图8是示出在本发明的制造方法的第六实施方式中供给水分来冷却熔融金属的状态的示意图。

图9是示出在本发明的制造方法的第七实施方式中供给水分来冷却熔融金属的状态的示意图。

图10是示出在本发明的制造方法的第八实施方式中供给水分来冷却熔融金属的状态的示意图。

具体实施方式

本发明是将金属熔液重力浇注于通气性铸模而获得铸造物品的铸造物品的制造方法，其中，所述通气性铸模的型腔至少具有浇口部、浇道部以及产品部，所述铸造物品的制造方法包括如下所述的工序：为了向包括所述产品部在内的所期望的型腔部分填充金属熔液，从所述浇口部浇注比所述通气性铸模的型腔整体的体积小且与所述所期望的型腔部分大致相等的体积的熔融金属，在浇注的熔融金属填充于所述所期望的型腔部分之前，从所述浇口部输送气体而向所述所期望的型腔部分填充所述浇注的熔融金属，与所述气体的送气同时、送气的中途或者送气之后，利用从所述通气性铸模的外部供给来的水分直接或间接地冷却接触有所述气体的熔融金属部分而使熔融金属凝固。在所述通气性铸模的型腔中能够根据需要形成冒口部。在该情况下，所述所期望的型腔部分包括所述产品部以及冒口部。

需要说明的是，“接触有气体的熔融金属部分”是指，在浇注于铸模型腔内的熔融金属中，接触有从浇口部输送来的气体的所述熔融金属的表面及其附近部分，更具体来说，是指借助输送来的气体填充于所期望的型腔部分的熔融金属中的、通过被从铸模的外部供给来的水分冷却凝固而使填充于所期望的型腔部分的熔融金属成为不向浇口部方向(与气体的流动相反的方向)流动(逆流)的程度的栓状的部分。该部分相当于借助所述 气体而填充于所期望的型腔部分的熔融金属的后端部。

本发明的重要特征之一在于，与所述气体的送气同时、送气的中途或者送气之后，与填充于产品部的型腔内的金属熔液相比，优选利用从通气性铸模的外部供给来的水分直接或间接地冷却接触有所述气体的熔融金属部分(熔融金属后端部)。由此，本发明能够获得以下的效果。

水与其他气体、液体相比具有较大的比热以及蒸发潜热，因此通过利用上述特性而发挥较高的冷却能力。由此，能够缩短接触有气体的熔融金属部分、即熔融金属后端部(浇口部侧的端部)的凝固时间，从送气开始到熔融金属变得不会逆流为止的时间得以缩短。另外，当水分成为水蒸气时导致体积膨胀，因此还能够起到补充气体的压力的作用。如本发明那样，在通气性铸模中，由于能够使水蒸气迅速向型腔外扩散，因此能够供给新的水分，从而能够极为高效地冷却。为了进一步发挥上述的水分的冷却能力，期望使水分与接触有所述气体的熔融金属部分接触而使熔融金属凝固。如此，通过使水分与接触有所述气体的熔融金属部分接触而直接地冷却所述熔融金属后端部，能够迅速地进行所述熔融金属后端部的排热。

例如在湿砂型、具体来说向硅砂添加作为粘结剂的粘土成分并给予水分等而带有粘结力的砂型中，上述的冷却能力的提高尤其有益于减轻浇道部等的硅砂的因热量而导致的恶化。另外，在湿砂型中，通常，为了反复使用对凝固后的铸件进行脱模而除去铸件后的生砂，在造型工序中再次搬运生砂的期间给予冷却用的水分、或在再次混合生砂进行搅拌时为了调整粘结力而与粘土成分等一起给予水分，因此水分的应用在这样的调砂工序中也不会成为有害的异物，具有有助于产品的品质稳定、制造成本的抑制这样的较大优点。需要说明的是，在铸模为湿砂型的情况下，浇注于铸模的熔融金属能够被湿砂型本身所含的水分冷却，但本发明中的对接触有气体的熔融金属部分进行冷却的水分是从铸模的外部供给来的水分，在主动供给水分这点，水分的出处不同。

在本发明中，基于水分的冷却在与气体的送气同时、送气的中途或者送气之后进行。在均能够实现较高的冷却能力这点上起到同样的效果。以下，对优选的实施方式进行详细说明。

在不会产生浇注的熔融金属在填充于所期望的型腔部分之前凝固而 堵塞的情况、例如尤其是利用粗浇道方案来制造大型的产品的情况下，将与气体的送气同时进行基于水分的冷却的方法优选作为提高冷却能力的方法。

在通过气体而进行一定程度的凝固、由此在停止送气之后到冷却为止难以产生熔融金属逆流这样的不良状况的情况、例如尤其是利用较细的浇道方案来制造小型的产品的情况下，在气体的送气之后进行基于水分的冷却的方法优选作为更可靠地使熔融金属凝固且进一步缩短制造周期的方法。

在气体的送气的中途进行基于水分的冷却的方法中存在如下所述的优点：由于初期仅供给气体，因此熔融金属不会急剧凝固而被加压，能够使浇注的熔融金属迅速地填充于所期望的型腔部分。之后，一边继续气体的送气一边利用水分进行冷却，由此能够迅速地开始凝固。在本发明中，在这些方面上，在气体的送气的中途进行基于水分的冷却的方法是更为优选的方式。

在与气体送气同时、以及送气的中途进行基于水分的冷却的情况下，供给来的水分成为水蒸气而体积膨胀，由此增大的压力附加于输送来的气体的压力而对其进行补充，因此起到能够加快熔融金属朝向所期望的型腔部分的填充并且更可靠地维持填充状态这样的效果。

在本发明中应用的水分能够直接以水流、淋浴状等方式供给，但从容易防止突沸、控制水分量、与气体同时采用这样的优点出发，优选以水雾状(以下，仅称作水雾)进行供给。

水雾的形成可以采用各种方式。例如，从容易形成微粒子这方面出发，可以应用如下方式：双流体喷嘴等喷雾嘴、汽化器、在吹雾中使用的利用文丘里效应的方式等。在从气体的送气的中途供给水雾的情况下，在气体的配管的中途配置喷雾嘴等，并在规定的时机在配管内产生水雾。通过在气体的配管内产生水雾，向铸模的连接仅是气体的配管口部，从而能够迅速地进行浇注、气体的供给、以及水雾的供给。此时，在水雾的形成中采用利用了文丘里效应的方式的情况下，仅是单纯地将水配管与气体的配管连接即可，构造变得简单。

以下，对本发明的基本技术进行说明。本发明将日本特开2007-75862 号以及日本特开2010-269345号所提出的、使用了应用气体的加压铸造法的铸造物品的制造方法作为基本技术，并应用于这些专利文献所公开的技术。但是，并不限定于这些专利文献的公开范围。

通气性铸模通常是指，湿砂型、壳型、自硬性型以及其它的使用砂粒而造型的、通常遍及任意位置而在一定的范围内具有通气性的铸模，但也能够应用代替所述砂粒而使用陶瓷粒子、金属粒子进行造型的铸模。也可以利用石膏等几乎不具有通气性的材料，通过以混合通气性材料、或者局部使用通气性材料而带有足够的通气性的方式进行造型，能够作为通气性铸模来使用。另外，即使在如金属模具那样使用完全不具有通气性的材料而成的铸模的情况下，在设置通风口等以及其它的通气孔而带有通气性的情况下，也能够作为通气性铸模来使用。

在本发明中，重力浇注比铸模型腔的整体的体积小且与包括所述产品部在内的所期望的型腔部分大致相等的体积的熔融金属。

如此限制浇注的熔融金属的体积是因为，浇注全部填充铸模型腔体积的量不利于注入合格率的提高。在使用现有的通气性铸模的基于重力浇注的铸造法中，不仅是产品部、通常向产品部以外的整个型腔也填充熔融金属并使其凝固对于获得稳固的产品来说是不可或缺的，注入合格率至多停留在70％左右，预计不会再有大幅度的提高。与此相对，若使用本发明的基本技术，原理上存在能够使注入合格率达到几乎100％的可能性。

在仅通过浇注就能够向所期望的型腔部分填充熔融金属的型腔结构中，不需要为了填充而输送气体，但如本发明那样在浇注与包括所述产品部(根据需要包括浇道部)在内的所期望的型腔部分大致相等的体积的熔融金属的情况下，在所浇注的熔融金属填充至所期望的型腔部分之前，需要从浇口部输送气体而向所期望的型腔部分填充熔融金属并使该熔融金属凝固。

关于为了填充熔融金属而送气的气体，从成本方面考虑也可以使用空气，从防止熔融金属的氧化的方面出发也可以使用非氧化性气体，例如氩、氮、二氧化碳等。作为送气的气体的流束，也可以使用基于风扇、鼓风机等的旋风，但从能够对熔融金属进行均匀地加压这方面出发，优选使用压缩机等。

本发明的基本技术如上所述，作为本发明的主要部分，即，作为相对于上述气体接触的熔融金属部分供给气体以及水分的方式，举出以下两点：

(1)气体与水分一起通过同一路径(具体来说，浇口部以及浇道部)进行供给的方式；

(2)气体从浇口部供给，水分通过另一路径(具体来说，在与浇口部不同的位置形成的供给孔)进行供给的方式。

此外，在上述各方式中，作为上述气体接触的熔融金属部分的冷却方式，还包括以下两种方式：

(a)利用水分直接冷却的方式；

(b)利用水分间接冷却的方式。

以下，基于第一实施方式～第八实施方式对组合了上述方法的方式进行说明。

基于下述第一实施方式对气体以及水分的供给方法与冷却方法的组合中的、气体与水分一起通过同一路径进行供给且利用水分直接冷却气体接触的熔融金属部分的方式(方式(1)以及(a)的组合)的例子进行说明。

此外，基于下述第二实施方式对气体以及水分的供给方法与冷却方法的组合中的、气体与水分一起通过同一路径进行供给且利用水分间接冷却气体接触的熔融金属部分的方式(方式(1)以及(b)的组合)的例子进行说明。

[第一实施方式]

以下，使用附图对在气体的送气的中途进行基于水分的冷却的第一实施方式的铸造方法进行说明。图1(a)～图1(d)按照工序示出第一实施方式的制造工序的一例。需要说明的是，以下说明的第一实施方式的制造方法的各构成要素并不仅限于第一实施方式，只要能够起到本发明的作用效果，能够与以下说明的其他实施方式(第二实施方式～第八实施方式)的构成要素适当地组合而加以实施。同样，在以下所述的各实施方式(第二实施方式～第八实施方式)中说明的构成要素也能够与除其以外的实施方式的构成要素适当地组合而加以实施。

铸模1是使用了湿砂型的通气性铸模，如图1(a)～图1(d)所示，与上砂箱2以及下砂箱3合模而配置在平台4之上。铸模型腔5由浇口部6、浇道部7、冒口部8、以及产品部9构成，其中，所述产品部9以及冒口部8构成所期望的型腔部分10。需要说明的是，在本实施方式中，虽然设有冒口部8，但在不需要的情况下也可以不设置。

图1(a)示出将与所期望的型腔部分10的体积大致相等的体积的熔融金属12从浇注浇包11浇注于铸模1的浇口部6之后的状态(浇注工序)。

接着，如图1(b)所示，将能够分别单独或者同时排出气体与水分的排出装置13插入至浇口部6，在熔融金属12的凝固开始之前，将气体14从排出装置13输送至铸模型腔5内(由多条箭头线表示气体的流动)。根据该操作，气体14与熔融金属12接触的熔融金属部分15受到气体14的风压而被推向所期望的型腔部分10的方向，从而进行熔融金属12向所期望的型腔部分10的填充(加压工序)。

接着，如图1(c)所示，在气体14的送气的中途，从排出装置13供给水分16(由多个点表示)。水分16的方式优选为，为了方便被气体14的气流搬运而采用微细粒子即水雾。适当地调节水分16从排出装置13排出的时期，使得在此时的所期望的型腔部分10被熔融金属12填充之后，水分16到达气体14与熔融金属12接触的熔融金属部分15并与该熔融金属部分15接触。通过该操作，在水分16到达气体14与熔融金属12接触的熔融金属部分15之前的期间，熔融金属12不会急剧凝固而被加压，因此能够将所浇注的熔融金属12迅速地填充于所期望的型腔部分10(水分供给工序)。

之后，如图1(d)所示，排出的水分16到达气体14与熔融金属12接触的熔融金属部分15，水分16与该熔融金属部分15接触而对其直接冷却，由此来促进所述熔融金属部分15的冷却，凝固迅速进行，能够抑制填充于所期望的型腔部分10的熔融金属12的逆流(冷却工序)。

如此，通过在气体14的送气的中途供给水分16，能够更可靠地进行熔融金属12向所期望的型腔部分10的迅速填充、并且在不引起暂时填充的熔融金属12相对于气体的送气的方向进行逆流的不良情况的前提下进行熔融金属12的凝固。

特别是，如图1(a)所示，在产品部9的型腔形成于比熔融金属向所述产品部9的型腔流入的流入口17a靠上方的位置的情况、以及/或者冒口部8的型腔也形成于比熔融金属向所述冒口部8的型腔流入的流入口17b靠上方的位置的情况下，在重力的作用下使暂时填充于产品部9的型腔或者冒口部8的型腔的熔融金属容易从流入口17a或者流入口17b逆流，因此能够进一步发挥本发明的效果。

根据图1(a)～图1(d)所示的工序，图2以及图3示出将本发明应用于实际的球状石墨铸铁的铸造物品的制造的结果。如图2所示，铸模型腔由浇口部(未图示)、与浇口部连结的浇道部18、与浇道部18连结的冒口部19a、与冒口部19a连结的冒口颈部19b、以及与冒口颈部19b连结的产品部20构成。作为铸模型腔的一部分的所期望的型腔部分是产品部20、冒口部19a、冒口颈部19b、浇道部的一部分18a，通过应用本发明，在浇道部18中，成为熔融金属不会从接触有气体的熔融金属部分21向浇口部(未图示)侧逆流的状态，从而形成浇道部的一部分18a。图3示出该冒口部19a与浇道部的一部分18a的区域22的铸造方式的照片。

[第二实施方式]

上述第一实施方式是使水分(水雾)与接触有气体的熔融金属部分(熔融金属后端部)接触并利用水分来直接冷却所述熔融金属后端部而使熔融金属凝固的方式，但也可以是所述熔融金属后端部经由例如填充物等而被间接冷却。与图1(d)相同地，参照示出熔融金属的冷却工序的状态的图4对其具体的方式(第二实施方式)进行说明。需要说明的是，在图4中，对与上述第一实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记，并省略详细的说明(对于以下说明的其他实施方式而言是相同的。)

如图4所示，第二实施方式的铸造方法与第一实施方式的铸造方法的不同点在于，以与熔融金属12中的接触有气体14的熔融金属部分15、即熔融金属12的浇口部侧的端部的表面相接的方式，在铸模型腔5中配置填充物39，利用向该填充物39供给的水分16，经由所述填充物39而间接冷却上述熔融金属部分15，除此之外，采用与第一实施方式的铸造方法相同的结构。在该实施方式的情况下，由于是利用水分16经由填充物39而间接冷却所述熔融金属后端部这样的结构，因此需要使为了发挥所期望 的冷却能力而供给的水分量实现最佳化等，存在能够抑制有可能伴随着水分直接与熔融金属接触而产生的突沸这样的优点。

上述填充物39例如在熔融金属12向铸模浇注后的气体14的送气时从浇口部6投入，由此能够与气体14一起流动并以与所述熔融金属12的端部相接的方式配置。作为填充物39，只要具有应对高温的熔融金属12的耐热性即可，优选使用铸模砂、陶瓷等无机材质、金属材质的材料。尤其期望将热传导率高的金属材质的填充物39用作冷却片，在此基础上，若使用与熔融金属12相同的成分的填充物39，则不会向产品混入杂质成分，因此是进一步期望的。填充物39的形状并不限定于图示那样的与浇道部7的剖面形状吻合的块形状，例如，也可以将多个流动性高的粒子填充于浇道部7而形成填充物39。

上述说明的第一实施方式以及第二实施方式中，均是使气体与水分通过供熔融金属流动的路径即浇口部以及浇道部而进行供给的方式的铸造物品的制造方法。在该方式的制造方法中，能够利用水分来冷却与气体接触的熔融金属部分(熔融金属后端部)，例如在浇口部、浇道部较长的情况、弯曲较多且阻力大的情况下，水分在被熔融金属加热的浇道部等中流动的中途蒸发，由于水分难以到达所述熔融金属后端部，因此有时无法充分地发挥其冷却能力。

本申请的发明人在进行深入研究后发现：为了向所期望的型腔部分填充熔融金属，需要将气体从浇口部送气(供给)，但当水分朝向与气体分开的路径，具体来说，朝向接触有所输送的气体的熔融金属部分的型腔(以下，有时将该型腔称作气体接触部。)，通过在与浇口部不同的位置形成的供给孔而进行供给时，供给过程中的水分的蒸发得以抑制，能够可靠地向熔融金属后端部供给水分，所述熔融金属后端部的冷却能力提高，因此更为优选。

如此，在使用通过在与浇口部不同的位置形成的供给孔而供给水分的方法的情况下，可以同时采用通过浇口部以及浇道部而供给水分的方法，也可以不同时采用该方法。以下，基于第三实施方式～第八实施方式的制造方法对这些方法的具体方式进行说明。

[第三实施方式]

参照按照工序示出本发明所涉及的第三实施方式的制造方法的图5(a)～图5(c)对该制造方法进行说明。第三实施方式是所述方式(2)与所述方式(b)的组合、即气体从浇口部供给而水分通过其他的路径(具体来说，在与浇口部不同的位置形成的供给孔)供给(方式(2))，利用从该其他的路径供给的水来间接冷却熔融金属后端部(方式(b))的方式。当然，如第一实施方式以及第二实施方式所示那样，也可以同时采用如下方式：从浇口部不仅供给气体还供给水分，利用水分来直接或间接地冷却所述熔融金属后端部(对于第四实施方式～第七实施方式而言是相同的)。

在本实施方式中，所期望的型腔部分100是指，在产品部9以及冒口部8之外，直到与所述冒口部8相连的浇道部7的左端部(与浇口部6相反的方向上的端部)71的范围为止。如图5(c)所示，该浇道部7的左端部71是气体接触部(接触有输送的气体14的熔融金属部分15的型腔)。即，在气体接触部71中存在有在借助所输送的气体14而向所期望的型腔部分100填充有熔融金属12时与气体14接触的熔融金属部分15。

如图5(a)～图5(c)所示，在本方式的铸造方法中使用的铸模40与在上述第一实施方式的铸造方法中使用的铸模的不同点在于，具有朝向气体接触部71且在与浇口部6不同的位置形成的供给孔41，除此之外，与上述第一实施方式的铸造方法中使用的铸模相同。在使用了该铸模40的本实施方式的铸造方法中，从上述供给孔41供给水分44，并从浇口部6通过浇道部7而输送气体14。即，水分44借助与通过供熔融金属12流动的路径(浇口部6～浇道部7)来供给的气体14不同的路径(供给孔41)进行供给。

如上所述，本实施方式采用如下方法：用于使熔融金属12流动的气体14通过浇口部6供给，用于冷却接触有气体14的熔融金属部分15的水分44通过供给孔41供给，若是与气体14一起从浇口部6也供给水分，则接触有气体14的熔融金属部分15的冷却能力提高，因此是优选的。另外，若与水分44一起从供给孔41输送(供给)气体，则能够高效地供给水分44，接触有气体14的熔融金属部分15的冷却能力提高，因此是优选的。需要说明的是，如图5(c)所示，来自供给孔41的水分的供给优选通过从所述供给孔41的上端开口部插入水分供给装置的喷嘴46来进行。 作为所述水分供给装置，使用公知的设备即可。

对于供给水分44的供给孔41进行更为详细的说明。本方式的供给孔41是以形成底面45的方式在上砂箱2内的铸模40(湿砂型)中朝向下方直接削孔而成的有底孔。即，所述供给孔41是在内周面以及底面露出有湿砂型的有底孔，配置为上方端(一方端)向铸模40的上表面开口，作为下方端(另一方端)的底面45面对气体接触部71。如此，通过将供给孔41设为有底孔，配置为面对气体接触部71的该底面45与所述气体接触部71的表面隔开一定的距离，由此不阻碍在浇道部7中流动的熔融金属12的流动性，使得被从浇口部6输送来的气体14推压的熔融金属12向所期望的型腔部分100顺利地填充。

如上所述，本实施方式的供给孔41是直接形成于铸模40的大致圆柱形状的有底孔，但供给孔41的方式并没有限定于此。例如，也可以将无机材质或者金属材质的管状构件配置于铸模40而作为供给孔。然而，从成本的方面出发，在工业生产中优选利用钻孔机等对铸模40直接削孔而在铸模40上直接形成供给孔41。在该情况下，在供给孔41的底面45与气体接触部(熔融金属后端部的型腔)71之间，夹有铸模40的一部分42。需要说明的是，铸模40为湿砂型，在对所述铸模40进行削孔而直接形成供给孔41的情况下，为了保持所述供给孔41的强度且抑制操纵时的损伤，因此也可以对供给孔41的内周面以及底面等实施例如涂层等。此外，供给孔41无需配置在气体接触部71的上方，配置在朝向气体接触部71而其底面45面对气体接触部71的位置即可。

对使用上述结构的铸模40的本方式的铸造方法进行说明。如图5(a)所示，将与所期望的型腔部分的体积大致相等的体积的熔融金属12从浇注浇包11通过浇口部6而浇注于铸模型腔5(浇注工序)。

接下来，如图5(b)所示，将排出气体14的排出装置43插入到浇口部6中，在熔融金属12的凝固开始之前，将由多条箭头线表示的气体14从排出装置43输送至铸模型腔5内。根据该操作，与气体14接触的熔融金属部分15受到气体14的风压而被推向所期望的型腔部分100并在浇道部7中流动，从而进行熔融金属12向所期望的型腔部分100的填充(加压工序)。

接下来，如图5(c)所示，将水分44从插入到供给孔41中的喷嘴46向下方排出，通过供给孔41而供给水分44，并利用水分44来冷却气体接触部71的熔融金属部分15。具体来说，通过供给孔41而向该底面45供给的水分44与夹在所述底面45与气体接触部71之间的铸模40的一部分42接触(水分供给工序～冷却工序)。

在此，铸模40的一部分42被存在于气体接触部71的熔融金属12加热。因此，与铸模40的一部分42接触的水分蒸发，经由所述铸模40的一部分42而间接冷却所述熔融金属部分15。作为湿砂型的铸模40的一部分42与铸模40同样地具有通气性，因此水分44的浸透性也较高。因此，通过适当地调整水分的供给量等，使水分44浸透于铸模40的一部分42，也能够使水分44与接触有气体14的熔融金属部分15接触。如此，当在供给孔41的底面45与气体接触部71之间夹有具备通气性(水的浸透性)的铸模40的一部分42时，不仅能够进行间接的冷却，还能够进行直接的冷却，由此能够更可靠地冷却接触有气体14的熔融金属部分15，因此是优选的。

利用水分44来冷却接触有气体14的熔融金属部分15的时期与上述说明的第一实施方式的铸造方法的情况基本相同。即，进行冷却的时期可以是与气体14的送气同时、送气的中途或者送气之后，换句话说，只要是气体14的送气开始之后，可以是任意的时期。然而，若在向所期望的型腔部分100填充有熔融金属12之后也继续气体14的送气并利用水分44进行冷却，则在基于水分44的冷却以外，基于气体14的冷却也重叠作用，因此是优选的。此外，期望对利用水分44来冷却的时期进行适当调整，使得在比水分16与接触有气体14的熔融金属部分15接触的时刻早的时期，所期望的型腔部分100被熔融金属12填充。如此，通过调节利用水分44来冷却的时期，在水分16到达接触有气体14的熔融金属部分15之前的期间，熔融金属12不会急剧凝固而被加压，因此能够使所浇注的熔融金属12迅速地填充于所期望的型腔部分100。

根据本实施方式的制造方法，朝向气体接触部71并通过在与浇口部6不同的位置形成的供给孔41而供给水分44，由此存在于气体接触部71的熔融金属部分15被间接冷却以及优选被直接冷却，迅速地进行凝固， 由此能够抑制在所期望的型腔部分100中填充的熔融金属12的逆流。

[第四实施方式]

参照图6，对在冷却能力的方面比上述第三实施方式更为优选的、本发明所涉及的第四实施方式的制造方法进行说明。图6示出第四实施方式中的熔融金属12的冷却工序的状态。

如图6所示，在第四实施方式中使用的铸模50与上述第三实施方式的铸模基本相同。即，在本实施方式中使用的铸模50与上述第三实施方式的铸模40的不同点在于，在以朝向气体接触部71的方式配置的与第三实施方式相同的供给孔41(以下，在本实施方式的说明的内容中，有时称作第一供给孔。)的基础上，为了进一步强化冷却能力，在比所述供给孔41靠右侧(浇口部6侧)且在第一供给孔41与浇口部6之间进一步设有两个供给孔51a、51b(以下，有时分别称作第二供给孔51a以及第三供给孔51b。)，除此之外，与上述第三实施方式的铸模40相同。

具体来说，上述第二供给孔51a以及第三供给孔51b是与第一供给孔41相同的有底孔，其底面以朝向与气体接触部71的右侧相连的浇道部7的方式配置。在第二供给孔51a以及第三供给孔51b中，分别插入有水分供给装置的喷嘴56a、56b，从所述喷嘴56a、56b分别供给水分54a、54b。需要说明的是，在第一供给孔41与浇口部6之间设置的供给孔可以不是两个，也可以是一个，或者三个以上。另外，与上述第三实施方式的供给孔41同样，其形状、配置位置并不限定于图示的方式。

第四实施方式的制造方法的工序基本上与上述第三实施方式相同，具有浇注工序～冷却工序。在此，在本实施方式的冷却工序中，通过第一供给孔41来供给的水分主要对存在于气体接触部71的熔融金属部分15进行冷却，但通过第二供给孔51a以及第三供给孔51b来供给的水分54a、54b也对所述熔融金属部分15进行辅助冷却。具体来说，通过第二供给孔51a以及第三供给孔51b来供给的水分54a、54b对在浇道部7与第二供给孔51a以及第三供给孔51b的底部之间的、铸模的一部分52a、52b进行冷却，因此在浇道部7中流动的气体14被间接冷却，所述熔融金属部分15的冷却得到促进。另外，作为湿砂型的铸模50的一部分52a、52b与铸模50相同地具有通气性，因此水分54a、54b的浸透性也较高。因此，通 过适当地调整水分的供给量等，浸透于铸模50的一部分52a、52b的水分54a、54b借助气体14而朝向所述熔融金属部分15移动，并与熔融金属部分15接触而进行冷却。如此，通过在第一供给孔41的基础上，还附加第二供给孔51a以及第三供给孔51b，由此能够进一步增加用于冷却与气体14接触的熔融金属部分15的水分量，能够提高针对所述熔融金属部分15的冷却能力。

根据本实施方式的制造方法，也能够应对接触有气体14的熔融金属部分15所处的位置的偏差。即，在浇注工序中从浇注浇包浇注于铸模型腔5的熔融金属的实际上的浇注量不可避免地存在相对于目标浇注量的正负的量的偏差。因此，在实际的浇注量比目标浇注量多的情况下，接触有气体14的熔融金属部分15向右侧(浇口部6侧)移动。其结果是，仅是通过第一供给孔41来供给的水分44，可能无法适当地冷却接触有气体14的熔融金属部分15。如上所述，在本实施方式中使用的铸模50将第二供给孔51a以及第三供给孔51b设置在第一供给孔41的右侧，因此即便接触有气体14的熔融金属部分15位于右侧，也能够利用通过第二供给孔51a或者第三供给孔51b来供给的水分54适当地冷却所述熔融金属部分15。

[第五实施方式]

参照图7，对在防止铸模的铸模破损的方面比上述第三实施方式更为优选的、本发明所涉及的第五实施方式的制造方法进行说明。图7示出第五实施方式中的熔融金属12的冷却工序的状态。

如图7所示，在第五实施方式中使用的铸模60与上述第三实施方式的铸模基本相同，在铸模60上配置有以朝向气体接触部71的方式配置的有底孔即供给孔61。在此，本方式的供给孔61如图所示为两段形状，具有以向铸模60的上表面开口的方式形成的大径部67与以向大径部67的底面开口的方式形成在所述大径部67的下方的小径部68。该小径部68形成为在介于大径部67的底面65与气体接触部71之间的铸模60的一部分62之中成为有底孔。需要说明的是，虽然也利用喷嘴等向本方式的供给孔61供给水分44，但例如图示那样，若使用在前端具有能够插入上述小径部68的中空针状的插入部69的注射器状的喷嘴66，则能够通过小径部68可靠地供给水分，因此是优选的。

使用具有所述供给孔61的铸模60的本实施方式的制造方法的工序基本上与上述第三实施方式相同，具有浇注工序～冷却工序。如上所述，本方式的供给孔61通过小径部68而供给水分44，因此形成所述小径部68的铸模60的一部分62可以比在第三实施方式中使用的所述铸模的一部分42(参照图5)厚，在例如能够抑制操纵时、浇注工序～填充工序中的供给孔61的铸模破损这方面是有利的。另外，即便不采用能够插入小径部68的注射器状的喷嘴66，水分44本身的供给也能够从配置在小径部68的上方的大径部起67无障碍地进行，因此在冷却能力的方面也不比第三实施方式逊色。

需要说明的是，如图7所示，预先构成为能够使喷嘴66升降，通过将该针状的插入部69刺入没有预先形成小径部68的铸模60的一部分62，当在与水分44的供给开始的同时形成小径部68时，能够进一步提高上述的铸模破损抑制的效果。在该情况下，可以将中空针状的插入部69的中空孔视作小径部68。然后，在熔融金属12朝向所期望的型腔100的填充工序结束之后刺入所述插入部69而形成小径部68并进行冷却的情况下，基本无需考虑填充工序中的浇道部7处的熔融金属12的流动性，作为供给孔的小径部68也不一定必须是有底孔。换句话说，通过将上述插入部69以突破气体接触部71的内周面的方式刺入，气体接触部71也形成下方端开口的贯通孔，由此利用通过所述中空孔(小径部)68来供给的水分44，能够直接冷却在气体接触部71中存在的熔融金属部分15，因此是优选的。

需要说明的是，作为更为优选的例子，图7所示的本实施方式的供给孔61的大径部67和小径部68均呈圆柱形状且同轴配置，但并不限定于图示的方式。例如，可以配置为大径部67与小径部68各自的轴在水平面内不同，并且也可以通过双方的轴交叉的方式，例如在使大径部67或者小径部68中的至少一方倾斜的状态下配置。

[第六实施方式]

参照图8，对利用水分来间接地冷却接触有气体的熔融金属部分的情况下的冷却能力比上述第三实施方式更为优选的方式、即本发明所涉及的第六实施方式的制造方法进行说明。图8示出第六实施方式中的熔融金属12的冷却工序的状态。

如图8所示，在第六实施方式中使用的铸模70与第三实施方式的铸模的不同点在于，在以朝向气体接触部71的方式配置的有底孔即供给孔73的底面75与气体接触部71之间设有热传导率比所述铸模70的材质大的冷却片72，除此之外，与第三实施方式的铸模相同。在此，本实施方式中的铸模70中，以与供给孔73的下方端接触的方式配置冷却片72，供给孔的底面75也成为冷却片72的上表面。

使用该铸模70的第六实施方式的制造方法的工序基本上与上述第三实施方式相同，具有浇注工序～冷却工序。在此，如图示那样，当通过朝向气体接触部71形成的供给孔73而供给的水分44与被存在于气体接触部71的熔融金属12加热的冷却片72的上表面75(供给孔73的底面)接触时，所述水分44蒸发，由此冷却所述冷却片72，接触有气体14的熔融金属部分15被间接冷却。由于冷却片72的热传导率比铸模70的材质大，因此本实施方式与间接冷却所述铸模的一部分的第三实施方式的情况相比，能够提高相对于所述熔融金属部分15的冷却能力。

本实施方式的铸模70也可以在配置于供给孔73的下方端的冷却片72的上方以及/或者下方配置铸模70的一部分。换句话说，也可以成为在供给孔73与气体接触部71之间与冷却片72一并地夹有铸模的一部分的状态。另外，优选的是，在冷却片72向浇道部7露出的情况下，冷却片72的底面相对于浇道部7的内周面尽可能地不产生突起、凹陷，以避免阻碍被气体14推压而在浇道部7中流动的熔融金属12的流动性。具体来说，当将冷却片72配置于铸模70时，期望冷却片72的底面与浇道部7的内周面构成大致相同面。

作为冷却片72，期望使用热传导率高的金属材质的冷却片，若使用具有与熔融金属12相同的成分的冷却片72，则不会向产品混入杂质，因此更为优选。冷却片72的结构并不限于图示的块状。例如可以重叠多个平板状的冷却片或者将粒状的冷却片密集或分散地配置在铸模70之中，也可以设为围绕浇道剖面的环状。

[第七实施方式]

参照图9，对与上述第三实施方式相比更为优选的方式、即本发明所 涉及的第七实施方式的制造方法进行说明。图9示出第七实施方式中的熔融金属12的冷却工序的状态。从冷却能力以及浇道部中的熔融金属的流动性的观点出发，本实施方式的制造方法是被认为比上述第三实施方式～第六实施方式优选的方式。

如图9所示，在第七实施方式中使用的铸模80与上述第三实施方式的铸模的不同点在于，插入该供给孔41且从下方端排出水分的喷嘴86能够在上下方向上升降，除此之外，与上述第三实施方式的铸模相同。当使插入到该供给孔41的喷嘴86向下方移动时，其下端部向下方按压夹在供给孔41与气体接触部71之间的铸模80的一部分82，从而对存在于气体接触部71的熔融金属部分15进行挤压。即，本方式的喷嘴86将水分44向供给孔41排出，并且还具有将夹在供给孔41与气体接触部71之间的铸模80的一部分82向下方挤压的作为挤压构件的功能。如此，通过将铸模80的一部分82向下方挤压，接触有气体14的熔融金属部分15与铸模80的一部分82之间的热传递变得良好，因此冷却能力进一步提高，因此是优选的。需要说明的是，也可以不使喷嘴86兼具作为挤压构件的功能，与排出水分的喷嘴86独立地设置挤压构件。

使用所述铸模80的本实施方式的制造方法的工序基本上与第三实施方式相同，具有浇注工序～冷却工序。在本实施方式中，在冷却工序中，将介于作为有底孔的供给孔41的底面45与气体接触部71之间的铸模80的一部分82向接触有气体14的熔融金属部分15挤压，利用水分44来冷却熔融金属部分15并使熔融金属凝固。需要说明的是，也可以预先将上述第六实施方式所说明的冷却片夹在供给孔41与气体接触部71之间，将该冷却片向接触有气体的熔融金属部分挤压，并且利用水分来冷却熔融金属部分15而使熔融金属凝固。

在本实施方式中，由于供给孔41是有底孔，因此不会像上述说明那样、被气体14推压而阻碍在浇道部7中流动的熔融金属12的流动性，从而向所期望的型腔部分100顺利地填充熔融金属12。此外，由于将夹在供给孔41的底面45与气体接触部71之间的铸模80的一部分82挤压于接触有气体14的熔融金属部分15，并且利用水分对其进行冷却，因此热量从所述熔融金属部分15向铸模80的一部分82或者冷却片传递的传递性 提高而使冷却能力进一步提高，由此能够进一步促进所述熔融金属部分15的凝固。

上述的第三实施方式～第七实施方式的制造方法是将所述方式(1)及(2)以及(a)及(b)中的、气体从浇口部供给并且水分通过其他的路径(具体来说，在与浇口部不同的位置形成的供给孔)来供给的方式(2)以及利用水分来间接冷却接触气体的熔融金属部分的方式(b)组合起来的例子。以下，对将所述方式(2)以及利用水分来直接冷却接触气体的熔融金属部分的方式(a)组合起来的第八实施方式进行说明。

[第八实施方式]

参照图10，对本发明所涉及的第八实施方式的制造方法进行说明。图10示出第八实施方式中的熔融金属12的冷却工序的状态。

如图10所示，在第八实施方式中使用的铸模90与上述第三实施方式的铸模的不同点在于，供给孔91是贯通孔，除此之外，与上述第三实施方式的铸模相同。即，作为贯通孔的供给孔91不仅上方端向铸模90的上表面开口，其下方端也向气体接触部71开口。

使用了上述的铸模90的本实施方式的制造方法与上述的第三实施方式～第七实施方式基本相同，具有浇注工序～冷却工序。在本实施方式的冷却工序中，如图10所示，通过向气体接触部71开口的贯通孔、即供给孔91而供给的水分44与存在于所述气体接触部71的熔融金属部分15接触，从而直接冷却所述熔融金属部分15。在本实施方式中，如此利用水分44进行直接冷却，因此冷却能力较高，使接触有气体14的熔融金属部分15迅速凝固。

另一方面，由于作为贯通孔的供给孔91向供熔融金属12流动的气体接触部(浇道部)71开口，因此被所输送的气体14推压的熔融金属12有可能通过所述开口而侵入供给孔91。在该情况下，通过减小水平面内的供给孔91的截面面积，能够抑制熔融金属12的侵入，如图10所示，与上述第一实施方式以及第二实施方式的喷嘴13同样地，优选的是，不仅可以从喷嘴96供给水分44，还可以从喷嘴96输送(供给)气体95。在供给气体95的情况下，为了抑制气体从供给孔91的上方端的开口泄漏，因此期望预先将用于堵塞所述开口的例如凸缘状的遮挡部93设于喷嘴96。

如此，在设有能够供给水分和气体的喷嘴96的情况下，在利用从排出装置43输送来的气体14而填充熔融金属12的工序时，也从喷嘴96通过供给孔91而以规定流量输送规定压力的气体95，通过适当地调整从排出装置43输送的气体14和从喷嘴96输送的气体的压力、流量，使得双方的气体对作用于熔融金属12的挤压力达到平衡，由此能够抑制熔融金属12向供给孔91的侵入、气体14以及气体95向熔融金属12的混入。

Claims (5)

1.一种铸造物品的制造方法，其是将金属熔液重力浇注于通气性铸模而获得铸造物品的铸造物品的制造方法，

其特征在于，

所述通气性铸模的型腔至少具有浇口部、浇道部以及产品部，所述铸造物品的制造方法具有如下工序：为了向包括所述产品部在内的所期望的型腔部分填充金属熔液，从所述浇口部浇注比所述通气性铸模的型腔整体的体积小且与所述所期望的型腔部分大致相等的体积的熔融金属，在浇注的熔融金属填充于所述所期望的型腔部分之前，从所述浇口部输送气体而向所述所期望的型腔部分填充所述浇注的熔融金属，

与所述气体的送气同时或者送气的中途，使从所述通气性铸模的外部供给来的水分接触于所述气体所接触且在不凝固的状态下被加压的熔融金属部分而直接地进行冷却，从而使熔融金属凝固。

2.根据权利要求1所述的铸造物品的制造方法，其特征在于，

所述水分的供给是通过导入包含水雾在内的气体来进行的。

3.根据权利要求1所述的铸造物品的制造方法，其特征在于，

所述产品部的型腔形成在比熔融金属朝向所述产品部的型腔流入的流入口靠上方的位置。

4.根据权利要求1所述的铸造物品的制造方法，其特征在于，

所述通气性铸模的型腔具有冒口部，该冒口部配置在所述产品部与浇道部之间，并且与所述产品部一起构成所期望的型腔，所述冒口部的型腔形成在比熔融金属朝向所述冒口部的型腔流入的流入口靠上方的位置。

5.根据权利要求1所述的铸造物品的制造方法，其特征在于，

朝向所述所期望的型腔部分中的、所述气体所接触且在不凝固的状态下被加压的熔融金属部分的型腔，通过在与所述浇口部不同的位置形成的供给孔而供给所述水分。