CN105592960A - 铸造装置以及使用该铸造装置的铸件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的铸造装置用于向通气性铸型重力浇注金属熔液而获得铸件，铸造装置具有：通气性铸型，其作为型腔而至少具有由导入管部与比所述导入管部扩径了的接收所述金属熔液的浇口杯部构成的浇口部、形成从所述浇口部供给来的金属熔液的流路的浇道部以及通过所述浇道部而被填充金属熔液的产品部；浇注装置，其能够向所述浇口部重力浇注金属熔液；气体输送装置，其具备能够与所述浇口部连接的气体喷出部；以及气体喷出部移动装置，其能够移动所述气体喷出部，所述气体喷出部移动装置使配置在所述导入管部的正上方且不妨碍所述金属熔液的重力浇注的位置的所述气体喷出部下降而与所述导入管部连接，所述气体输送装置输送气体而向所述产品部填充所述金属熔液。

Description

铸造装置以及使用该铸造装置的铸件的制造方法
技术领域
本发明涉及使用通气性铸型而获得期望的物品的铸造装置以及使用该铸造装置的铸件的制造方法。
背景技术
重力浇注(以下，有时称为浇注。)中的铸件的制造最普遍使用作为通气性铸型的利用砂粒来造型的铸型、所谓的砂型。若使用这样的通气性铸型，则在向特定形状的型腔填充熔液时，残留的气体(通常为空气)被从型腔表面挤出，金属熔液(以下，有时称为熔液。)遍布型腔整体，由此能够获得与型腔实质相同的铸件。铸型的型腔通常具有浇口部、浇道部、冒口部以及产品部，上述部分被依次供给熔液。而且，在现有的技术中，将充满产品部的熔液顶面高度形成至浇口部而浇注结束。
观察这样凝固了的铸件时，成为浇口部、浇道部、冒口部以及产品部作为铸件连结起来的形态。在此，冒口部是为了产品的稳固化而设定的型腔，不能说是不需要的部分，但是浇口部、浇道部仅是熔液到达产品部的路径，原本就是完全不需要的部分。因此，只要是在浇口部、浇道部中填充有熔液的状态下使熔液凝固，就无法实现注入成品率的大幅的改善。另外，若为连结有不需要的部分的铸件，则在作为后续工序的产品部的分离工序中需要花费将产品部和不需要的部分分离的分离作业的工时，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。
然而，最近，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。该方法是：为了向作为通气性铸型的型腔中的一部分的期望的型腔部分填充金属熔液，重力浇注比铸型型腔的整体的体积小、且与期望的型腔部分大致相等的体积的熔液，在所浇注的熔液填充于期望的型腔部分之前，从浇口部输送压缩气体而向期望的型腔部分填充熔液并使该熔液凝固。根据该方法，根据熔液顶面高度的不同所需要的压力由压缩气体填补，因此，不言而喻，浇口部的熔液几乎完全不需要，而且能够期待浇道部的熔液也几乎完全不需要。
发明要解决的课题
本发明人进行了用于实现日本特开2007-75862号以及日本特开2010-269345号所记载的方法的研究。其结果认识到，在本方法中，由于必须进行从重力浇注阶段向气体输送阶段的切换，因此，在该切换的时刻，导入至产品部的熔液停滞，有可能产生冷疤、缩孔等不良情况。为了解决这样的熔液的停滞所带来的问题，需要能够尽可能快地进行所述切换以尽可能地避免在产品部出现熔液的停滞的铸造装置。但是，具体的装置结构及其动作方式尚未被提出。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供能够从重力浇注阶段向气体输送阶段迅速地切换的铸造装置以及使用该铸造装置的铸件的制造方法。
用于解决课题的手段
鉴于上述目的而深入研究的结果是，本发明人等发现，通过做成为将用于输送气体的气体喷出部至少在到达浇注结束的期间配置于构成浇口部的导入管部的正上方、且在浇注结束后仅通过简单地使气体喷出部下降的动作将气体喷出部与浇口部连接的结构，能够解决上述课题，从而得到本发明。
即，本发明的铸造装置用于向通气性铸型重力浇注金属熔液而获得铸件，
所述铸造装置具有：
通气性铸型，其作为型腔而至少具有浇口部、形成从所述浇口部供给来的金属熔液的流路的浇道部以及通过所述浇道部而被填充金属熔液的产品部，该浇口部由导入管部与比所述导入管部扩径了的接收所述金属熔液的浇口杯部构成；
浇注装置，其能够向所述浇口部重力浇注金属熔液；
气体输送装置，其具备能够与所述浇口部连接的气体喷出部；以及
气体喷出部移动装置，其能够移动所述气体喷出部，
所述气体喷出部移动装置使配置于所述导入管部的正上方且不妨碍所述金属熔液的重力浇注的位置的所述气体喷出部下降而与所述导入管部连接，
所述气体输送装置输送气体而向所述产品部填充所述金属熔液。
优选的是，所述气体喷出部移动装置将所述气体喷出部配置于使所述气体喷出部的气体喷出口处于比所述浇口杯部的上表面靠下方的位置。
优选的是，所述气体喷出部移动装置将所述气体喷出部配置于使所述气体喷出部的气体喷出口与滞留于所述浇口杯部的熔液接触的位置。
优选的是，所述气体喷出部呈能够插入所述导入管部而与所述导入管部连接的前端细的喷嘴状。
在本发明的铸造装置中，优选的是，所述浇注装置能够使从所述浇注装置浇注出的熔液的流线从所述导入管部的正上方或者其附近在所述浇口杯部的范围内移动至从所述导入管部的正上方或者其附近离开的位置。
在本发明的铸造装置中，优选的是，所述浇口杯部呈向从所述导入管部离开的一个方向延伸而得到的形状。
在本发明的铸造装置中，优选的是，呈向从所述导入管部离开的一个方向延伸而得到的形状的浇口杯部具有连结碗状的两个凹部而成的形状。
在本发明的铸造装置中，优选的是，呈向从所述导入管部离开的一个方向延伸而得到的形状的浇口杯部具有向从所述导入管部离开的方向逐渐变浅那样的形状。
优选的是，本发明的铸造装置具备：液面检测机构，其能够检测在所述浇口部滞留的熔液的液面，且能够输出检测到的信号；以及气体喷出部位置控制机构，其能够接收从所述液面检测机构输出的信号，且能够基于所述信号驱动所述气体喷出部移动装置来改变配置所述气体喷出部的位置。
本发明的铸件的制造方法是制造铸件的方法，其向作为型腔而至少具有浇口部、形成从所述浇口部供给来的金属熔液的流路的浇道部以及通过所述浇道部而被填充金属熔液的产品部的通气性铸型重力浇注金属熔液，接着从具有气体喷出部的气体输送装置向所述通气性铸型的型腔输送气体，将所述金属熔液填充于所述产品部的型腔部分，所述浇口部由导入管部与比所述导入管部扩径了的接收所述金属熔液的浇口杯部构成，
在本发明的铸件的制造方法中，使配置于所述导入管部的正上方且不妨碍所述金属熔液的重力浇注的位置的所述气体喷出部在所述重力浇注结束后朝向所述浇口部下降而与所述导入管部连接。
在本发明的铸件的制造方法中，优选的是，将所述气体喷出部配置于使所述气体喷出部的气体喷出口处于比所述浇口杯部的上表面靠下方的位置。
在本发明的铸件的制造方法中，优选的是，将所述气体喷出部配置于使所述气体喷出部的气体喷出口与滞留于所述浇口杯部的熔液接触的位置。
在本发明的铸件的制造方法中，优选的是，使从所述浇注装置浇注出的熔液的流线在浇注初期位于所述导入管部的正上方或者其附近，在浇注后期在所述浇口杯部的范围内移动至从所述导入管部的正上方或者其附近离开的位置。
在本发明的铸件的制造方法中，优选的是，与滞留于所述浇口部的熔液的液面的位置相对应地控制配置所述气体输送装置的气体喷出部的位置。
发明效果
根据本发明，能够在浇注结束后向浇口部迅速地连接气体输送装置而向通气性铸型的型腔内输送气体。由此，能够抑制因熔液停滞而造成的冷疤、缩孔等不良情况的产生。
附图说明
图1是表示本发明的铸造装置的一个例子的示意剖视图。
图2(a)是表示铸造装置的浇口杯部的另一个例子的俯视图。
图2(b)是表示铸造装置的浇口杯部的另一个例子的剖视图。
图3(a)是表示铸造装置的浇口杯部的又一个例子的俯视图。
图3(b)是表示铸造装置的浇口杯部的又一个例子的剖视图。
图4(a)是表示铸造装置的浇口杯部的再一个例子的俯视图。
图4(b)是表示铸造装置的浇口杯部的再一个例子的剖视图。
图5(a)是表示本发明的铸造装置的浇注初期的状态的示意剖视图。
图5(b)是表示本发明的铸造装置的浇注后期的状态的示意剖视图。
图5(c)是表示在本发明的铸造装置的浇注结束后连接了送气喷嘴的状态的示意剖视图。
图5(d)是表示本发明的铸造装置的向型腔输送气体的状态的示意剖视图。
图6是说明液面检测机构以及气体喷出部移动装置的控制方法的示意图。
图7(a)是表示实施方式1中的铸造装置的浇注初期的状态的示意剖视图。
图7(b)是表示实施方式1中的铸造装置的浇注后期的状态的示意剖视图。
图7(c)是表示实施方式1中的铸造装置的浇注结束后连接了送气喷嘴的状态的示意剖视图。
图7(d)是表示实施方式1中的铸造装置的向型腔输送气体的状态的示意剖视图。
图8(a)是表示实施方式2中的铸造装置的浇注初期的状态的示意剖视图。
图8(b)是表示实施方式2中的铸造装置的浇注后期的状态的示意剖视图。
图9(a)是表示实施方式3中的铸造装置的浇注初期的状态的示意剖视图。
图9(b)是表示实施方式3中的铸造装置的浇注后期的状态的示意剖视图。
图9(c)是表示实施方式3中的铸造装置的浇注结束后连接了送气喷嘴的状态的示意剖视图。
图10(a)是表示实施方式4中的铸造装置的浇注初期的状态的示意剖视图。
图10(b)是表示实施方式4中的铸造装置的浇注后期的状态的示意剖视图。
图10(c)是表示实施方式4中的铸造装置的浇注结束后连接了送气喷嘴的状态的示意剖视图。
图11(a)是表示实施方式5中的铸造装置的浇注初期的状态的示意剖视图。
图11(b)是表示实施方式5中的铸造装置的浇注期间中的状态的示意剖视图。
图11(c)是表示实施方式5中的铸造装置的浇注后期的状态的示意剖视图。
图11(d)是表示实施方式5中的铸造装置的浇注结束后连接了送气喷嘴的状态的示意剖视图。
图12(a)是表示实施方式6中的铸造装置的浇注初期的状态的示意剖视图。
图12(b)是表示实施方式6中的铸造装置的浇注期间中的状态的示意剖视图。
图12(c)是表示实施方式6中的铸造装置的浇注后期的状态的示意剖视图。
图12(d)是表示实施方式6中的铸造装置的浇注结束后连接了送气喷嘴的状态的示意剖视图。
图13是表示实施方式7中的铸造装置的送气喷嘴与浇口部的连接部的示意剖视图。
具体实施方式
[1]铸造装置
在以往的基于重力浇注的铸造中，仅利用浇注时的重力从浇口部供给填充产品部所需的熔液量，因此，只要不发生铸造装置的异常等就不会产生熔液的停滞这样的问题。另一方面，在日本特开2007-75862号以及日本特开2010-269345号所提出的需要进行从重力浇注阶段向气体输送阶段的切换的铸造中，在切换的时刻，需要使熔液完全不停滞或使停滞的时间为不会对品质造成影响的程度的短时间。
鉴于这样的课题，本发明的铸造装置采用能够将至少在重力浇注的期间配置在浇口部的正上方且不与浇注装置发生干扰的位置的气体输送装置在浇注结束后迅速地与浇口部连接那样的结构。通过采用这样的结构，能够缩短导入至产品部的熔液的停滞时间。以下，详细说明本发明。
本发明的铸造装置用于向通气性铸型重力浇注金属熔液而获得铸件，
所述铸造装置具有：
通气性铸型，其作为型腔而至少具有由导入管部与比所述导入管部扩径了的接收所述金属熔液的浇口杯部构成的浇口部、形成从所述浇口部供给来的金属熔液的流路的浇道部以及通过所述浇道部而被填充金属熔液的产品部；
浇注装置，其能够向所述浇口部重力浇注金属熔液；
气体输送装置，其具备能够与所述浇口部连接的气体喷出部；以及
气体喷出部移动装置，其能够移动所述气体喷出部，
所述气体喷出部移动装置使配置于所述导入管部的正上方且不妨碍所述金属熔液的重力浇注的位置的所述气体喷出部下降而与所述导入管部连接，
所述气体输送装置输送气体而向所述产品部填充所述金属熔液。
例如，如图1所示，本发明的铸造装置包括：具有送气喷嘴1a(气体喷出部)的气体输送装置1；浇包2(浇注装置)；以及铸型3(通气性铸型)。所述铸型3通过上砂箱3a与下砂箱3b合型并配置在平台3c之上而构成。铸型型腔4包括浇口部5、浇道部6、冒口部7以及产品部8，浇口部5由形成熔液流路的浇口杯部5a以及导入管部5b构成。在实施方式1中，欲填充金属熔液的期望的型腔9由产品部8以及冒口部7构成。所述冒口部7在没有特别必要的情况下可以不设置。
(1)通气性铸型
通气性铸型是用于对金属熔液进行重力浇注而获得铸件的铸型，作为型腔，至少具有用于浇注金属熔液的浇口部、形成从所述浇口部浇注的熔液的流路的浇道部以及被通过所述浇道部供给来的熔液填充的产品部，根据需要具有冒口部的型腔。
通气性铸型通常是指湿砂型、壳型、自硬性型及其它的使用砂粒来造型的铸型，也能够适用于使用陶瓷颗粒、金属颗粒进行造型的铸型。即使是石膏等几乎不具有通气性的铸型，通过混杂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，由此也能够作为通气性铸型来使用。即使是像模具那样使用完全不具备通气性的材料的铸型，在设置通风口等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型来使用。
浇口部具有成为朝向浇道的流路的导入管部以及用于接收从浇注装置流下的熔液的、比所述导入管部扩径了的浇口杯部。即，浇口杯部具有比导入管部宽的开口部。通过具有这样扩径了的浇口杯部，即便在使浇注装置从气体输送装置的动作空间退避的情况下，从浇注装置重力浇注出的熔液的流线也不易从浇口部偏离，能够直至浇注的结束时刻向浇口部高效地重力浇注。浇口杯部特别是在浇注初期的阶段，在从浇注装置浇注的熔液的量比从导入管部流下的熔液多的情况下发挥暂时储存熔液的作用，具有防止熔液向铸型外溢出的效果。
浇口杯部只要是具有比导入管部扩径了的开口部的形状，则也可以是碗状、圆锥状、棱锥状、圆锥台状、棱锥台状等。浇口杯部的开口部越宽，能够供浇注装置退避的空间越宽，但如后所述，浇注装置向一个方向退避是最简便的装置，因此，例如，如图2(a)以及图2(b)所示，浇口杯部5c优选为至少向浇注装置从导入管部5b离开的所述一个方向延伸的形状。
浇口杯部能够使用浇口刀具来形成，该浇口道具通过使在通常平板上形成U字状的缘面而成的基材旋转来对铸型进行切削。在使用这样的浇口刀具的情况下，能够容易地形成为碗状(或者圆锥状)或者这些形状延伸而成的形状。例如，在导入管部上形成了杯状的凹部之后，使浇口刀具向从导入管部离开的所述一个方向移动，由此如图3(a)以及图3(b)所示，能够形成碗状(或者圆锥状)的两个凹部14a、14b连结而成的形状的浇口杯部5d。另外，如图4(a)以及图4(b)所示，就浇口杯部而言，也可以以向从导入管部离开的方向逐渐变浅的方式形成浇口杯部5e。通过如此形成，能够进一步减少浇口杯部内的熔液的滞留。
(2)浇注装置
浇注装置能够应用浇包、浇注管、浇注筒以及其它的浇注手段。为了使从重力浇注阶段向气体输送阶段的切换实现高速化，做成为在浇注结束后的较早阶段使后述的气体喷出部无迟滞地下降而能够与所述浇口部的所述导入管部连接的结构。因此，优选为，至少在向所述导入管部连接的连接阶段，成为浇注装置不妨碍气体喷出部向导入管部的连接的状态，即，至少在浇注结束之前，使浇注装置从所述气体喷出部的动作空间退避。浇注装置更优选从浇注开始前就退避，即，在整个浇注期间内位于所述气体喷出部的动作空间外。
来自浇注装置的熔液的浇注例如可以通过如下方式进行：(a)在整个浇注期间内在导入管部的正上方或者正上方附近流下，(b)在浇注初期在导入管部的正上方或者正上方附近流下，在浇注后期使流线向从导入管部正上方或者正上方附近离开的位置移动，(c)从浇注初期开始就在从导入管部正上方离开的位置流下，利用扩径了的浇口杯部来接收熔液。这些熔液的流下位置的调节操作在例如使用浇包作为浇注装置的情况下，能够通过适当调整浇注中的倾动角来实现，也能够使用后述的浇注装置移动机构来进行。
(a)的结构能够最有效地使熔液向导入管部流下，但在使气体喷出部在浇注期间向导入管部接近的情况下，容易与浇注的流线碰撞，因此不仅使熔液向周围飞散而出于作业安全考虑不优选，也有可能无法向导入管部流下所需要的熔液量。采用(c)的结构的情况下，能够使气体喷出部预先在较早阶段向导入管部接近，但熔液朝向导入管部的流下的效率相对于(a)以及(b)的结构而言变差，并且从浇注初期开始熔液的全部量与浇口杯部的内周面接触，因此熔液引起的浇口杯部的损伤增大，在异物的卷入、熔液的氧化等方面存在不利。因此，优选能够确保熔液向导入管部的流下的效率、并且在使气体喷出部向导入管部接近时不易与浇注的流线碰撞的(b)的结构。
(3)浇注装置移动机构
如上所述，作为至少在浇注结束之前使浇注装置从所述气体喷出部的动作空间退避的机构、以及/或者在浇注初期使熔液的流线位于导入管部正上方部或者其附近且在浇注后期使熔液的流线在浇口杯部的开口部的范围内适当移动至从所述导入管部正上方或者其附近离开的位置的机构，优选具有浇注装置移动机构。利用该浇注装置移动机构，能够在浇注结束之前使浇注装置从气体输送装置的动作空间退避，因此能够在浇注结束后迅速地使气体喷出部下降而与导入管部连接，并且能够抑制浇注时的流线与气体喷出部的碰撞所造成的熔液的飞散、由熔液造成的浇口杯部的损伤、异物的卷入，熔液的氧化等的产生。
浇注装置的退避采用使浇注装置向从导入管部离开的一个方向(水平方向)移动的方法较为简便，因此优选。
(4)气体输送装置
气体输送装置具有气流束的产生机构以及气体喷出部，该气体喷出部具有用于与所述浇口部连接的连接部。就气体喷出部而言，在浇注期间，利用后述的气体喷出部移动装置将所述气体喷出部配置于导入管部的正上方且不与浇注装置发生干扰、不妨碍所述金属熔液的重力浇注的位置，在浇注结束后使所述气体喷出部从所述位置下降而与导入管部连接。接下来，输送由气流束的产生机构产生的气体并压入熔液，向产品部填充熔液。
作为气流束的产生机构，举出基于风扇、鼓风机等的旋风、基于压缩机等的压缩气体等手段，从能够进一步以加压状态均匀地压入熔液的观点出发，优选使用基于压缩机等的压缩气体。
为了将气体输送装置与浇口部连接，虽然也可以为使气体输送装置整体移动的方式，但优选为利用后述的气体喷出部移动装置仅使作为气体输送装置的一部分的气体喷出部移动的方式。由此，与使气体输送装置整体移动相比，能够以低能量且在短时间内与浇口部连接，从而能够将由气体输送装置产生并输送来的气体向铸型内导入，且将浇注到铸型内的熔液高效地填充至期望的型腔。
气体输送装置的气体喷出部优选形成为喷嘴状。通过形成为喷嘴状，由此通过使喷嘴与浇口部嵌合、换言之将喷嘴插入能够实现迅速且不易漏气的连接。所述喷嘴具有锥状侧面、即采用前端细的喷嘴状容易嵌合，因此优选。另外，若预先在浇口部也形成锥状壁面，则能够可靠地使喷嘴与浇口部嵌合。
所述气体喷出部由于容易曝露于熔液的高温热下，因此优选由耐火性的材料、石墨、氧化铝-石墨、氮化硅、塞隆(SIALON)等构成。
应用于本发明的气体的种类没有特别限制，但从成本方面考虑，可以使用空气，从防止熔液的氧化这样的方面考虑，也可以使用作为非氧化性气体的氩气、氮气、二氧化碳等。除气体之外，也可以供给促进冷却的水雾等冷却介质，或者为了隔断浇道而供给日本特开2010-269345号所示那样的耐火物颗粒等固形物。
(5)气体喷出部移动装置
气体喷出部移动装置构成为能够使气体喷出部移动，其是使至少在浇注期间配置于所述导入管部的正上方且不与浇注装置发生干扰、不妨碍金属熔液的重力浇注的位置的气体喷出部在浇注结束后从所述配置位置下降而与导入管部连接的装置。在此，直至将气体喷出部与浇口部连接为止的动作例如能够划分为下述三个动作：(i)使气体喷出部位于不与浇注装置发生干扰、不妨碍金属熔液的重力浇注的位置且位于浇口部的导入管部的正上方的位置的动作；(ii)使气体喷出部接近浇口部的动作；以及(iii)将气体喷出部与导入管部连接的动作。为了从重力浇注阶段向气体输送阶段迅速地切换，尽可能地缩短(i)～(iii)各自的动作时间是有效的。
在浇注期间，例如图1所示那样，需要使气体喷出部配置在导入管部的正上方且不与浇注装置发生干扰、即不妨碍金属熔液的重力浇注的位置，但至少在到达浇注结束的期间配置于所述位置即可，在浇注开始之前或者浇注期间的初期，例如图5(a)所示那样，预先在从浇口部5的导入管部5b沿水平方向离开的位置待机，在到达浇注结束的期间，如图5(b)所示那样，使气体喷出部移动至导入管部5a的正上方且不妨碍金属熔液的重力浇注的位置即可。
在此，使气体喷出部配置在导入管部5b的正上方是指，使气体喷出部的送气喷嘴1a位于导入管部5b的开口部的铅垂上方的任意的位置，不仅包括使气体喷出部的送气喷嘴1a停止一定期间的情况，也包括停止一瞬间的情况(也包括从水平方向朝铅垂方向的方向转换、铅垂上下的移动方向的转换等)、微动(追随熔液的液面位置的情况等)的情况。之后，有时将该状态仅称为配置。
即，在浇注开始之前或者浇注期间的初期使气体喷出部(送气喷嘴1a)位于从浇口部5的导入管部5b沿水平方向离开的位置的情况下，为了将送气喷嘴1a与浇口部5连接，如上述那样，在浇注期间中使气体喷出部(送气喷嘴1a)配置在导入管部5b的正上方且不妨碍金属熔液的重力浇注的位置(图5(b))，在浇注结束后使气体喷出部(送气喷嘴1a)下降而与所述浇口部5的导入管部5b连接(图5(c))。
另一方面，如图1所示，在浇注开始之前已经使气体喷出部(送气喷嘴1a)位于浇口部5的导入管部的正上方且将浇注装置配置在不干扰送气喷嘴1a的下降的位置的情况下，在浇注结束后使气体喷出部从所述位置直接下降而与所述浇口部5的导入管部5b连接。另外，从所述位置起的下降动作也可以在浇注期间中进行。在这些动作的情况下，气体喷出部(送气喷嘴1a)仅铅垂朝下地进行下降，因此作为上述(i)～(ii)的动作，最为简单，是容易实现时间缩短的方式。
为了缩短上述(ii)的动作所需的时间，即缩短使气体喷出部接近至浇口部的动作所需的时间，优选将气体喷出部配置为使气体喷出部的气体喷出口位于比浇口杯部的上表面靠下方的位置。由此，气体输送装置的气体喷出部与导入管之间的距离变短，直到将气体喷出部与导入管连接的时间缩短。在这种情况下，也可以降低配置气体输送装置的气体喷出部的位置，以使其追随与浇注期间中贮存于浇口杯部的熔液从导入管流下相伴的熔液面的降低。
在气体喷出部位于从浇口部的导入管部的正上方沿水平方向离开的位置的情况下，可以配置为，在浇注期间中，使气体喷出部暂时沿水平方向移动而配置于浇口部的导入管部的正上方，接下来使气体喷出部的气体喷出口位于比浇口杯部的上表面靠下方的位置，也可以配置为，从沿水平方向离开的位置使气体喷出部的气体喷出口直接移动至位于比浇口杯部的上表面靠下方的位置。
需要说明的是，在本发明中所说的浇注期间是指，从浇注装置向浇口部开始浇注后，经由来自浇注装置的熔液向浇口杯部流下结束的阶段，到达贮存于浇口杯部的熔液向导入管部流下结束为止的期间。在此，贮存于浇口杯的熔液向导入管部流下结束是指，至少足够填充产品部的型腔的量的熔液向导入管部流下结束，只要满足该条件，也可以在浇口杯部残留有熔液。
通过将气体喷出部配置在气体喷出部的气体喷出口与滞留于浇口杯部的熔液接触的位置，能够进一步缩短从气体喷出部至导入管的距离，从而能够进一步缩短上述(ii)所需的时间，因此更为优选。在这种情况下，也可以使气体喷出部的下端部与熔液面接触，气体喷出口浸没于浇口杯部的熔液。此时，为了防止熔液从气体喷出口向气体喷出部内浸入，即使在浇注期间中也可以从气体输送装置输送气体。
优选具备液面检测机构以及气体喷出部位置控制机构，该液面检测机构在进行将气体喷出部配置在与滞留于浇口杯部的熔液接近的位置的动作时，能够检测浇口部的熔液的液面且能够将检测到的信号输出，该气体喷出部位置控制机构能够接收从所述液面检测机构输出的信号，且能够基于所述信号驱动气体喷出部移动装置驱动从而改变气体喷出部的配置位置。这样，通过具备液面检测机构与气体喷出部位置控制机构，即使面对尤其在应用于向多个通气性铸型连续地进行重力浇注的批量生产线的情况下容易产生的、滞留于浇口杯部的熔液的液面位置的偏差，也能够自动控制气体喷出部的位置，适度保持气体喷出部与熔液之间的距离。
作为所述气体喷出部位置控制机构，例如，如图6所示，举出包括计算机101及气体喷出部移动装置11的机器人，该计算机101由将来自液面检测机构100的信号数字化的AD转换器、存储数字化后的信息、各种设定值及运算处理用的程序等的存储装置(存储器)、基于程序对各种信息进行运算处理的运算装置(CPU)等构成，该气体喷出部移动装置11由所述计算机101控制且通过电动马达、液压、气压等驱动。作为所述液面检测机构100，能够使用基于可见光或者红外线相机的图像、激光位移仪等非接触式的检测机构、或者液面检测棒等接触式的检测机构。由液面检测机构100获得的液面位置信号向计算机101传送，基于该液面位置信息求出气体输送装置(送气喷嘴1a)的适当位置，通过所述气体喷出部位置控制机构将送气喷嘴1a配置于适当的位置。
另外，通过使本发明的铸造装置具备所述液面检测机构与所述气体喷出部位置控制机构，例如能够自动地进行以下方式的动作，因此优选。但是，不限于这些方式。
其一个例子的方式是：将浇口杯内的熔液面的检测位置设于导入管部的正上方，在熔液面处于比导入管部的开口部的位置低的位置时使气体喷出部自动下降而与导入管部连接。
作为另一个例子有这样的方式：使气体喷出部的气体喷出口在浇注期间与浇口部的熔液面保持接近但不接触的程度的距离，并且追随熔液面的下降。尤其是本方式能够避免气体喷出部与高温的熔液的直接接触，并且将气体喷出部配置在导入管部的开口部正上方的极其靠近的位置，能够在浇注结束后在极短时间内与浇口部连接，因而优选。
[2]实施方式
(1)实施方式1
如图7(a)所示，实施方式1的铸造装置包括：具有送气喷嘴1a(气体喷出部)的气体输送装置1；能够使所述送气喷嘴1a沿铅垂方向以及水平方向移动的气体喷出部移动装置11；浇包2(浇注装置)；以及铸型3(通气性铸型)。所述铸型3通过上砂箱3a与下砂箱3b合型并配置在平台3c之上而构成。铸型型腔4包括浇口部5、浇道部6、冒口部7以及产品部8，该浇口部5由形成熔液流路的浇口杯部5a以及导入管部5b构成。在实施方式1中，期望的型腔9由产品部8以及冒口部7构成。所述冒口部7若非特别必要，也可以不设置。需要说明的是，示出了所述送气喷嘴1a具有直线状的侧面即不具有锥度的侧面，铸型3是通气性铸型即湿砂型，浇口杯部5a是从导入管部5b的中心轴扩径了的碗状的情况，但本发明不限于这些情况。
在浇注初期，如图7(a)所示，浇包2处于送气喷嘴的动作空间10(由双点划线围成的区域)的范围外。熔液M从浇包2起形成流线2a并且沿浇口杯部5a的内壁流下之后，经由导入管部5b、浇道部6、冒口部7向产品部8导入。另一方面，送气喷嘴1a配置在导入管部5b的正上方且不与浇注装置2发生干扰、不妨碍熔液M的重力浇注的位置。在此，通过使流线2a位于导入管部5b正上方或其附近，能够抑制浇口杯部5a的内壁处的熔液的飞散，并且能够高效率地在短时间内使熔液M向导入管部5b流下。将送气喷嘴1a配置在这样的位置的时期只要是浇注期间中、即到达浇注结束的期间即可，不限于从浇注初期阶段开始就这样配置，浇注初期阶段也可以位于其他的场所(以下，实施方式2～实施方式6也相同。)。
图7(b)表示在浇注后期，来自浇包2的熔液M的流下结束之后、熔液M未完全向导入管部5b流下而贮存于浇口杯部5a的状态。
在重力浇注刚刚结束之后，即贮存于浇口杯部5a的熔液M全部向导入管部5b流下刚刚结束之后，紧接着如图7(c)所示，利用气体喷出部移动装置11使送气喷嘴1a朝向浇口部5下降而与导入管部5b嵌合，从而将送气喷嘴1a与导入管部5b连接。
在将送气喷嘴1a与导入管部5b连接之后，如图7(d)所示，在熔液M的凝固开始之前，从送气装置1经由送气喷嘴1a向铸型型腔4输送气体G(由多个箭头线表示)，利用该气体G的送气压力将熔液M压入并填充于包含产品部8的型腔9中。
在实施方式1中，通过将送气喷嘴1a配置在导入管部5b的正上方且不妨碍熔液M的重力浇注的位置，能够仅通过简单地使送气喷嘴1a下降的动作而将送气喷嘴1a迅速地与浇口部5连接。
(2)实施方式2
在实施方式1中，在浇注初期，浇包2位于送气喷嘴的动作空间10(由双点划线围成的区域)的范围外，但在实施方式2中，示出浇包2的一部分位于送气喷嘴的动作空间10(由双点划线围成的区域)的范围内的例子。
如图8(a)所示，在浇包2的一部分位于送气喷嘴的动作空间10(由双点划线围成的区域)的范围内的情况下，如图8(b)所示，在浇注后期，至少在浇注结束之前，即，在来自浇包2的熔液M的流下结束之后、到达贮存于浇口杯部5a的熔液M全部向导入管部5b流下结束的期间，调节浇包2的倾斜角以及/或者使浇包2沿水平方向移动，以使得浇包2处于送气喷嘴的动作空间10(由双点划线围成的区域)的范围外。
如此，在实施方式2中，通过在浇注结束之前调节浇包2的倾斜角以及/或者使浇包2沿水平方向移动而使浇包2从送气喷嘴的动作空间10(由双点划线围成的区域)的范围退避，由此能够将气体输送装置1迅速地与浇口部5连接。
(3)实施方式3
实施方式3是在实施方式1的浇注后期、在浇注结束之前将送气喷嘴1a配置为使送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)处于比浇口杯部5a的上表面靠下方的位置的例子。
在浇注初期，如图9(a)所示，浇包2位于送气喷嘴的动作空间10(由双点划线围成的区域)的范围外，因此，在浇注后期，如图9(b)所示，在来自浇包2的熔液M的流下刚刚结束之后、熔液M未完全向导入管部5b流下而贮存于浇口杯部5a的状态的期间，利用气体喷出部移动装置11将送气喷嘴1a配置为使送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)处于比浇口杯部5a的上表面靠下方的位置。
在重力浇注刚刚结束之后，即贮存于浇口杯部5a的熔液M全部向导入管部5b流下刚刚结束之后，紧接着如图9(c)所示，利用气体喷出部移动装置11使送气喷嘴1a朝向浇口部5下降而与导入管部5b嵌合，从而将送气喷嘴1a与导入管部5b连接。
如此，通过在到达重力浇注结束的期间，将送气喷嘴1a配置为使送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)处于比浇口杯部5a的上表面靠下方的位置，由此送气喷嘴1a与导入管部5b之间的距离变短，从而能够缩短直至将送气喷嘴1a与导入管部5b连接的时间。
(4)实施方式4
实施方式4是在实施方式1的浇注后期、在浇注结束之前将送气喷嘴1a配置于送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)与滞留于浇口杯部5a的熔液M接触的位置的例子。
在浇注初期，如图10(a)所示，浇包2位于送气喷嘴的动作空间10(由双点划线围成的区域)的范围外，因此，送气喷嘴1a能够利用气体喷出部移动装置11配置在不与浇包2发生干扰且与滞留于浇口杯部5a的熔液M接触的位置。此时，也可以使送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)浸没在贮存于浇口杯部5a的熔液M的液面之下。
图10(b)是浇注后期的来自浇包2的熔液M的流下刚刚结束之后的状态，送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)位于与未完全向导入管部5b流下而滞留于浇口杯部5a的熔液M接触的位置。此时，随着滞留于浇口杯部5a的熔液M向导入管部5b流下而熔液面降低，因此，也可以将送气喷嘴1a配置为追随所述熔液面的降低。
在重力浇注刚刚结束之后、即贮存于浇口杯部5a的熔液M全部向导入管部5b流下刚刚结束之后，紧接着如图10(c)所示，利用气体喷出部移动装置11使送气喷嘴1a朝向浇口部5下降而与导入管部5b嵌合，从而将送气喷嘴1a与导入管部5b连接。
如此，通过在到达重力浇注结束的期间，将送气喷嘴1a配置在送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)与滞留于浇口杯部5a的熔液M接触的位置，由此送气喷嘴1a与导入管部5b之间的距离变短，从而能够缩短直至将送气喷嘴1a与导入管部5b连接的时间。另外，通过将送气喷嘴1a配置为追随所述熔液面的降低，能够进一步缩短直至将送气喷嘴1a与导入管部5b连接的时间。
(5)实施方式5
实施方式5是在实施方式1的浇注期间中使所浇注的熔液M的流线从导入管部5b的正上方(或者其附近)在浇口杯部5a的开口部的范围内移动至从导入管部5b的正上方(或者其附近)离开的位置，且将送气喷嘴1a配置为使送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)处于比浇口杯部5a的上表面靠下方的位置(或者，将送气喷嘴1a配置在送气喷嘴1a的前端与滞留于浇口杯部5a的熔液M接触的位置)的例子。
如图11(a)所示，实施方式5的铸造装置除了具有能够移动浇包2或者调节熔液M的流线位置的浇注装置移动机构12以外，与实施方式1(参照图7(a))相同。浇注装置移动机构12能够使浇包2向动作空间10外移动以及使位于导入管部5b正上方(或者其附近)的熔液M的流线向从导入管部5b正上方(或者其附近)离开的位置移动。
在浇注期间，与实施方式1相同，如图11(a)所示，将浇包2配置为使熔液M的流线2a位于导入管部5b正上方或者其附近。通过使流线2a位于导入管部5b正上方或者其附近，能够抑制浇口杯部5a的内壁处的熔液的飞散，并且能够高效且在短时间内使熔液M向导入管部5b流下。
在到达来自浇包2的熔液M的流下结束的期间，如图11(b)所示，利用浇注装置移动机构12使浇包2移动至使熔液M的流线2a处于从导入管部5b正上方(或者其附近)离开的位置，并且将送气喷嘴1a配置为使送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)处于比浇口杯部5a的上表面靠下方的位置。
另外，在来自浇包2的熔液M的流下刚刚结束之后、熔液M未完全向导入管部5b流下而贮存于浇口杯部5a的状态的期间，如图11(c)所示，将送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)配置在与滞留于浇口杯部5a的熔液M接触的位置。此时，由于随着滞留于浇口杯部5a的熔液M向导入管部5b流下而熔液面降低，因此也可以将送气喷嘴1a配置为追随所述熔液面的降低。
在重力浇注刚刚结束之后，即贮存于浇口杯部5a的熔液M全部向导入管部5b流下刚刚结束之后，紧接着如图11(d)所示，利用气体喷出部移动装置11使送气喷嘴1a朝向浇口部5下降而与导入管部5b嵌合，从而将送气喷嘴1a与导入管部5b连接。
如此，通过在到达来自浇包2的熔液M的流下结束的期间，使熔液M的流线2a移动至从导入管部5b正上方(或者其附近)离开的位置，从而即使在浇注期间中，也能够将送气喷嘴1a的前端配置在比浇口杯部5a的上表面靠下方的位置。因此，在来自浇包2的熔液M的流下刚刚结束之后，能够迅速地将送气喷嘴1a配置在与滞留于浇口杯部5a的熔液M接触的位置，如实施方式3以及实施方式4所说明的那样，能够缩短直至将送气喷嘴1a与导入管部5b连接的时间。
(6)实施方式6
实施方式6是改变了实施方式5中的铸造装置的浇口杯部5c的形状的例子，即，表示将浇口杯部5e如图12(a)～图12(d)所示那样形成为向从导入管部5b离开的一个方向延伸的形状的例子。
实施方式6与实施方式5相同，如图12(a)所示，除了具有能够移动浇包2或者调节熔液M的流线位置的浇注装置移动机构12以外，与实施方式1(参照图7(a))相同。
在浇注期间，与实施方式5相同，如图12(a)所示，将浇包2配置为使熔液M的流线2a位于导入管部5b正上方或者其附近的位置。
在到达来自浇包2的熔液M的流下结束的期间，如图12(b)所示，利用浇注装置移动机构12使浇包2移动至使熔液M的流线2a处于从导入管部5b正上方(或者其附近)离开的位置，并且将送气喷嘴1a配置为使送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)处于比浇口杯部5e的上表面靠下方的位置。
此时，如图4(a)以及图4(b)所示，浇口杯部5e形成为向从导入管部5b离开的一个方向(由箭头线表示的一个方向A)延伸而成的形状，因此，即便使浇包2向一个方向A移动，熔液M的流线也充分地处于浇口杯部5e的范围内，能够抑制熔液朝向浇口外的飞散。另外，由于浇口杯部5e的底部以朝向导入管部5b变低的方式倾斜，因此，所浇注的熔液M能够高效地向导入管部5b流下。这样的浇口杯部5e的形状通过以使形成碗状的凹部14a的浇口刀具带有上倾斜角地向一个方向A移动至碗状的凹部14b的位置的方式对铸型31进行切削，能够容易地形成。
另外，在来自浇包2的熔液M的流下刚刚结束之后、熔液M未完全向导入管部5b流下而贮存于浇口杯部5e的状态的期间，如图12(c)所示，将送气喷嘴1a的前端(气体喷出口)配置在与滞留于浇口杯部5e的熔液M接触的位置。此时，由于随着滞留于浇口杯部5e的熔液M向导入管部5b流下而熔液面降低，因此也可以将送气喷嘴1a配置为追随所述熔液面的降低。
在重力浇注刚刚结束之后，即滞留于浇口杯部5e的熔液M全部向导入管部5b流下刚刚结束之后，紧接着如图12(d)所示，利用气体喷出部移动装置11使送气喷嘴1a朝向浇口部5下降而与导入管部5b嵌合，从而将送气喷嘴1a与导入管部5b连接。
(7)实施方式7
实施方式7表示实施方式1的浇注装置中的送气喷嘴1a与浇口部5的连接部的另一个例子。在实施方式7所示的例子中，如图13所示，使在前端附近形成有锥状壁面15的送气喷嘴1b与形成有相同锥面的导入管部5d嵌合而将送气喷嘴1b与导入管部5d连接。通过形成为这样的送气喷嘴的形状与导入管部的形状，能够更容易地进行相对于导入管部的对位，因此能够进一步缩短从重力浇注结束至开始输送气体的期间。

Claims (14)

1.一种铸造装置，其用于向通气性铸型重力浇注金属熔液而获得铸件，其特征在于，
所述铸造装置具有：
通气性铸型，其作为型腔而至少具有浇口部、形成从所述浇口部供给来的金属熔液的流路的浇道部以及通过所述浇道部而被填充金属熔液的产品部，所述浇口部由导入管部与比所述导入管部扩径了的接收所述金属熔液的浇口杯部构成；
浇注装置，其能够向所述浇口部重力浇注金属熔液；
气体输送装置，其具备能够与所述浇口部连接的气体喷出部；以及
气体喷出部移动装置，其能够移动所述气体喷出部，
所述气体喷出部移动装置使配置于所述导入管部的正上方且不妨碍所述金属熔液的重力浇注的位置的所述气体喷出部下降而与所述导入管部连接，
所述气体输送装置输送气体而向所述产品部填充所述金属熔液。
2.根据权利要求1所述的铸造装置，其特征在于，
所述气体喷出部移动装置将所述气体喷出部配置于使所述气体喷出部的气体喷出口处于比所述浇口杯部的上表面靠下方的位置。
3.根据权利要求1或2所述的铸造装置，其特征在于，
所述气体喷出部移动装置将所述气体喷出部配置于使所述气体喷出部的气体喷出口与滞留于所述浇口杯部的熔液接触的位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的铸造装置，其特征在于，
所述气体喷出部呈能够插入所述导入管部而与所述导入管部连接的前端细的喷嘴状。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的铸造装置，其特征在于，
所述浇注装置能够使从所述浇注装置浇注出的熔液的流线从所述导入管部的正上方或者其附近在所述浇口杯部的范围内移动至从所述导入管部的正上方或者其附近离开的位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的铸造装置，其特征在于，
所述浇口杯部呈向从所述导入管部离开的一个方向延伸而得到的形状。
7.根据权利要求6所述的铸造装置，其特征在于，
所述浇口杯部具有连结碗状的两个凹部而成的形状。
8.根据权利要求6或7所述的铸造装置，其特征在于，
所述浇口杯部具有向从所述导入管部离开的方向逐渐变浅那样的形状。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的铸造装置，其特征在于，
所述铸造装置具备：液面检测机构，其能够检测在所述浇口部滞留的熔液的液面，且能够输出检测到的信号；以及气体喷出部位置控制机构，其能够接收从所述液面检测机构输出的信号，且能够基于所述信号驱动所述气体喷出部移动装置来改变配置所述气体喷出部的位置。
10.一种铸件的制造方法，其向作为型腔而至少具有浇口部、形成从所述浇口部供给来的金属熔液的流路的浇道部以及通过所述浇道部而被填充金属熔液的产品部的通气性铸型重力浇注金属熔液，接着从具有气体喷出部的气体输送装置向所述通气性铸型的型腔输送气体，从而将所述金属熔液填充于所述产品部的型腔部分，所述浇口部由导入管部与比所述导入管部扩径了的接收所述金属熔液的浇口杯部构成，
所述铸件的制造方法的特征在于，
使配置于所述导入管部的正上方且不妨碍所述金属熔液的重力浇注的位置的所述气体喷出部在所述重力浇注结束后朝向所述浇口部下降而与所述导入管部连接。
11.根据权利要求10所述的铸件的制造方法，其特征在于，
将所述气体喷出部配置于使所述气体喷出部的气体喷出口处于比所述浇口杯部的上表面靠下方的位置。
12.根据权利要求10或11所述的铸件的制造方法，其特征在于，
将所述气体喷出部配置于使所述气体喷出部的气体喷出口与滞留于所述浇口杯部的熔液接触的位置。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的铸件的制造方法，其特征在于，
使从所述浇注装置浇注出的熔液的流线在浇注初期位于所述导入管部的正上方或者其附近，且在浇注后期在所述浇口杯部的范围内移动至从所述导入管部的正上方或者其附近离开的位置。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的铸件的制造方法，其特征在于，
与滞留于所述浇口部的熔液的液面的位置相对应地控制配置所述气体输送装置的气体喷出部的位置。
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