CN105636720A - 使用发泡砂的砂型的成型方法、成型模具以及砂型 - Google Patents

Abstract

一种砂型的成型方法，该砂型具有位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层，该成型方法包括：形成模具的型腔和填充口，使得尺寸b相对于厚度尺寸d小于预定比值，其中，尺寸b为穿过模具的型腔与填充口之间的边界部分的截面的直线与截面的外形线的两个相交点之间的最大尺寸，厚度尺寸d为砂型的产品部的突出有在填充口中成型的吹入口的部分的厚度尺寸，产品部由模具的型腔形成；以及使发泡砂从模具的填充口填充到型腔中。

Description

使用发泡砂的砂型的成型方法、成型模具以及砂型

技术领域

本发明涉及使用发泡砂的砂型、砂型的成型方法以及用于砂型的成型模具。

背景技术

易溃散的砂芯被用于模制具有中空部的产品。已经开发了一种使用发泡砂的技术(例如，日本公开特许公报No.2013-169582(JP2013-169582A)、日本公开特许公报No.2013-111602(JP2013-111602A))作为砂芯的成型方法，发泡砂通过将包含水玻璃的粘结剂与骨料一起搅拌从而发泡得到。在该技术中，使用了在图3中示出的砂型成型装置1。该砂型成型装置1例如通过使发泡砂S硬化而形成铝合金铸件的砂芯(砂型)，并且该砂型成型装置1包括模具2和填充装置3，模具2具有用于成型砂芯的型腔C，填充装置3用于将发泡砂S填充到模具2的型腔C中。

通过将上模具和下模具夹紧使模具2形成型腔C。模具2设置有使型腔C与填充装置3的砂箱12连通的填充口5。填充装置3包括用于发泡砂S的混合和积聚的砂箱12和用于对砂箱12中的发泡砂S进行加压的加压机构13(加压设备)。然后，将模具2设定在砂箱12中，并且通过加压机构13对砂箱12中的发泡砂S进行加压，从而使发泡砂S经由填充口5填充到模具2的型腔C中。将模具2加热到约150℃至300℃，从而使填充到型腔C中的发泡砂S中的水蒸发，由此使发泡砂S固化。在此之后，打开模具2并且从模具2中取出由此成型的砂芯。

如上文所述，当发泡砂S被填充到模具2的型腔C中从而执行模制时，模具2的型腔C的内部压力因发泡砂S的加热过程和硬化过程中的水的蒸发和气泡的热膨胀而增大。因而，水玻璃和骨料积聚在成型产品的外层部分中，从而形成了在从成型产品的外层部分起的预定厚度范围中的具有必要强度的致密(minute)硬化层。因此，在成型产品的内部形成有因密度低而易碎的脆性部。此外，当密度明显不均衡时，脆性部可能变成中空的。当砂芯被用于铸造时，砂芯需要的强度通过硬化层来确保，并且脆性部或中空部有助于铸造之后的溃散性，由此能够从铸造产品中取出芯。

发明内容

当发泡砂S被填充到模具2的型腔C中以执行模制时，此时用于将发泡砂S送入型腔C中的填充口5也填充有发泡砂S，并且在填充口5中的发泡砂S也被加热和硬化。因此，形成了位于因此于填充口5中硬化的发泡砂S(吹入口)的外层部分起的预定厚度范围内的硬化层，并且在硬化层的内部形成有脆性部或中空部。吹入口与产品部一体地形成并且在铸造时被移除。然而，如果吹入口的脆性部或中空部与产品部的中空部连续，则产品部的中空部通过移除吹入口而暴露在产品部的表面上。其结果是，熔融金属可能从吹入口的脆性部或中空部流入砂型的中空部中。

本发明提供了使用发泡砂的砂型的成型方法、成型模具以及砂型，砂型的成型方法、成型模具以及砂型中的每一者限制熔融金属从使用发泡砂的砂型的吹入口的暴露在产品部的表面上的脆性部或中空部流入砂型中。

(发明的方面)

本发明的以下方面例示了本发明的构型，并且以详细列举的方式进行描述以便于理解本发明的各种构型。每个例项(item)并不对本发明的技术范围加以限制，并且本发明的技术范围可以包括当考虑本发明的实施方式时的部分取代、省略每个例项的构成要素或补充另外的构成要素的构型。

本发明的第一方面涉及一种砂型的成型方法，该砂型具有位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层。具有位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层的砂型的成型方法包括：形成模具的型腔和填充口，使得尺寸b相对于厚度尺寸d小于预定比值，其中，尺寸b为穿过模具的型腔与填充口之间的边界部分的截面的直线与截面的外形线的两个交点之间的最大尺寸，厚度尺寸d为砂型的产品部的突出有在填充口中成型的吹入口的部分的厚度尺寸，产品部由模具的型腔形成，以及使发泡砂从模具的填充口填充到型腔中。

根据以上方面，经由模具的填充口填充到型腔中的发泡砂具有这样的结构，所述结构不仅在型腔中也在填充口中包括位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层。也就是说，砂型的产品部和吹入口各自由硬化层和脆性部或中空部构成。此外，产品部和吹入口各自构造成使得脆性部或中空部的厚度为产品部或吹入口整体厚度的大致三分之一，并且覆盖脆性部或中空部的每个硬化层的厚度为整体厚度的大致三分之一。尽管脆性部与硬化层之间的边界未必清晰地显现，然而，硬化层的、在采用具有必要强度的致密范围时的厚度具有上述值。本方面侧重于在使用发泡砂模制砂型时的砂型的产品部的尺寸与砂型的吹入口的尺寸之间的关系。

更具体地，本方面侧重于下述两者之间的比值：(i)尺寸b，尺寸b为穿过模具的型腔与填充口之间的边界部分的截面的直线与截面的外形线的两个交点之间的最大尺寸，以及(ii)厚度尺寸d，厚度尺寸d为砂型的产品部的突出有在填充口中成型的吹入口的部分的厚度尺寸，产品部由模具的型腔形成。然后，模具的型腔和填充口构造成使得尺寸b相对于尺寸d小于预定比值。当发泡砂从如此构造的模具的填充口被填充到型腔中以执行成型时，确保了产品部的吹入口被移除的部分中的硬化层的足够的厚度。这阻止了熔融金属从吹入口的暴露在砂型的产品部的表面上的脆性部或中空部流入砂型中。

在以上方面，b和d的值可设定为满足b<d/2。在本方面，尺寸b的值和尺寸d的值的关系设定为b<d/2，并且发泡砂从模具的填充口被填充到型腔中以执行成型。在该尺寸关系中，发泡砂从模具的填充口被填充到型腔中以执行成型。在吹入口从产品部移除的状态下，确保了吹入口被移除的部分的硬化层的足够的厚度。这防止了熔融金属从吹入口的暴露于产品部分的表面上的脆性部或中空部流入砂型中。

本发明的第二方面涉及一种用于模制砂型的成型模具，该砂型具有位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层。该成型模具包括型腔和填充口，填充口与型腔连通并且构造成使发泡砂填充到型腔中。型腔和填充口构造成使得尺寸b相对于厚度尺寸d小于预定比值，其中，尺寸b为穿过型腔与填充口之间的边界部分的截面的直线与截面的外形线的两个交点之间的最大尺寸，厚度尺寸d为砂型的产品部的突出有在填充口中成型的吹入口的部分的厚度尺寸，产品部由模具的型腔形成。

在以上方面，b和d的值可设定为满足b<d/2。

本发明的第三方面涉及一种砂型，该砂型通过将发泡砂从模具的填充口填充到型腔中使得砂型具有位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层而成型。该砂型包括：在模具的型腔中成型的产品部和在填充口中成型的吹入口。尺寸b相对于厚度尺寸d小于预定比值，其中，尺寸b为穿过产品部与吹入口之间的边界部分的截面的直线与截面的外形线的两个相交点之间的最大尺寸，厚度尺寸d为产品部的突出有吹入口的部分的厚度尺寸。

在以上方面，b和d的值可设定为满足b<d/2。

当根据第二方面的成型模具被用在根据第一方面的砂型的成型方法中时，能够获得与根据第一方面的砂型的成型方法的效果相同的效果。此外，能够通过执行根据第一方法的砂型的成型方法而获得根据第三方面的砂型，或能够通过使用根据第二方面的成型模具执行成型而获得根据第三方面的砂型。应当指出的是，当根据第三方面的砂型被用于铸造时，吹入口被移除。

由于本发明的第一方面至第三方面被这样构造，因而能够限制熔融金属从使用发泡砂的砂型的吹入口的暴露在产品部的表面上的脆性部或中空部流入砂型中。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例实施方式的特点、优点以及技术意义和工业意义，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1A为根据本发明的实施方式的砂型的示意性截面图，并且示出了砂型的吹入口与产品部之间的尺寸关系，所述砂型通过根据本发明的实施方式的使用发泡砂的砂型的成型方法模制而成；

图1B示出了根据比较示例的砂型的吹入口与产品部之间的尺寸关系；

图2A为能够适用于本发明实施方式的模具和砂型成型装置的示意性截面图，并且示出了实施方式应用于水平分型类型的示例；

图2B为能够适用于本发明实施方式的模具和砂型成型装置的示意性截面图，并且示出了实施方式应用于垂直分型类型的示例；以及

图3为概略地示出了能够适用于本发明的实施方式的相关技术的砂型成型装置的总体构型的截面图。

具体实施方式

下面参照附图描述用于实施本发明的方式。应指出的是，在本说明书中，与相关技术中的构成相同的部件或与相关技术中的构成等同的部件通过与相关技术中的构成相同的附图标记来表示，并且省略了其详细说明。根据本发明的实施方式的使用发泡砂的砂型的成型方法是这样的：将模具2设定在砂箱12中，以及通过加压机构13对砂箱12中的发泡砂S进行加压，如图3中所示。由此，将发泡砂S经由填充口5填充到模具2的型腔C中。将模具2加热到约150℃至300℃，以使填充到型腔C中的发泡砂S中的水蒸发，从而使发泡砂S固化。在此之后，打开模具2并且从模具2中取出如此模制的砂芯，并且从而模制出图1A中所示的砂型20。

砂型20包括在模具2的型腔C的内部成型的产品部22和在填充口5的内部形成的吹入口24。在这里，砂型20在图1A中这样示出：仅从整体上具有更复杂形状的产品部22抽取出突出有吹入口24的区域，从而示出砂型20的截面图。形成了位于从产品部22和吹入口24相应的外层部分起的预定厚度范围内的硬化层22H、24H。此外，在硬化层22H、24H的内部中形成了脆性部或中空部22S、24S。在发泡砂S的加热和硬化的过程中，水玻璃和骨料积聚在模制产品的外层部分中，使得形成了位于从成型产品外层部分起的预定厚度范围内的具有必要强度的致密硬化层。由于这种机制，产品部22和吹入口24各自构造成使得脆性部或中空部22S、24S的厚度为产品部22或吹入口24的整体厚度的大致三分之一。此外，覆盖脆性部或中空部22S、24S的硬化层22H、24H中的每一者具有为产品部22或吹入口24的整体厚度的大致三分之一的厚度。

在本发明的实施方式中，b表示穿过产品部22与吹入口24之间的边界部分的截面的直线与截面的外形线的两个交点之间的最大距离的尺寸，如在图1A中所示。进行模制使得尺寸b相对于产品部22的突出有吹入口24的部分的厚度尺寸d小于预定比值。更具体地，b和d的值设定成满足b<d/2。

设定b和d的值的范围的具体方法如下。如上文所述，在通过本方法成型的砂型20中，相对于吹入口24的整体厚度b，吹入口24的脆性部或中空部24S的厚度为大致1/3b，并且覆盖脆性部或中空部24S的硬化层24H的厚度为大致1/3b。此外，相对于产品部22的突出有吹入口24的部分的厚度尺寸d的厚度，脆性部或中空部22S的厚度为大致1/3d，并且覆盖脆性部或中空部22S的硬化层22H的厚度为大致1/3d。在产品部22中，为了确保足够的厚度以使产品部22的脆性部或中空部22S不暴露在硬化层22H的吹入口24被移除的部分中，应当满足下面的关系。也就是说，如在图1A中所示，吹入口24的脆性部或中空部24S的厚度1/3b与硬化层24H的厚度1/3b之和2/3b应当小于产品部22的形成有吹入口24的部分的硬化层22H的厚度1/3d。当简要地描述以上尺寸关系时，其可以表示为2/3b<1/3d，即，b<d/2。

此外，在本实施方式中的用于获得砂型20的模具2还具有与在图1A中示出的砂型20的尺寸关系相同的关系。也就是说，模具2的型腔C和填充口5构造成使得尺寸b相对于厚度尺寸d不大于预定的比值，其中，尺寸b为穿过型腔C与填充口5(见图3)之间的边界部分的截面的直线与截面的外形线的两个交点之间的最大尺寸，厚度尺寸d为通过模具2的型腔C形成的砂型20的突出有吹入口24的部分的厚度尺寸。也就是说，模具2的型腔C和填充口5构造成使b和d的值满足b<d/2。因而，可以通过使用如此构造的模具2来模制砂型而获得图1A中示出的砂型20。

应当指出的是，无论用于模制砂型20的模具2的分模线如何布置，本发明的实施方式都是适用的。例如，该实施方式适用于如图2A中所示的在其中分模线PL横向延伸的水平分型类型2V，并且适用于如图2B中所示的在其中分模线PL沿上下方向延伸的垂直分型类型2H。在图2A和图2B中，附图标记15表示压配板，并且附图标记15a表示压配开口。在这里，在该实施方式应用于水平分型类型2V的情况下，填充口5通常呈圆锥形状，并且填充口5相对于型腔C的边界部分的截面形状为圆形。鉴于这一点，通常，穿过填充口5相对于型腔C的边界部分的截面的直线与截面的外形线的两个交点之间的尺寸b在任何方向上都是均匀的且是最大的。

另一方面，在该实施方式应用于垂直分型类型2H的情况下，填充口5可以仅设置在一个模具上，并且填充口5相对于型腔C的边界部分的截面形状可以不对称(例如，半圆形的)。在这种情况下，填充口5相对于型腔C的边界部分的截面形状可以不对称。因此，穿过填充口5相对于型腔C的边界部分的截面的直线与截面的外形线的两个交点之间的尺寸b根据穿过截面的直线的延伸方向而变化。在这种情况下，尺寸b被设定为穿过截面的直线与截面的外形线的两个交点之间的最大尺寸。

根据本发明的实施方式，模具2的型腔C和填充口5这样构造：使尺寸b和厚度尺寸d满足b<d/2，其中，尺寸b为穿过模具2的型腔C与填充口5之间的边界部分的截面的直线与截面的外形线的两个交点之间的最大尺寸，厚度尺寸d为通过模具2的型腔C形成的产品部22的突出有吹入口24的部分的厚度尺寸。然后，从如图3中所述那样构造的模具2的填充口5将发泡砂S填充到型腔C中，从而模制出砂型20。因而，确保了产品部22的吹入口24被移除的部分中的足够厚度的硬化层22H。因此，能够阻止熔融金属在铸造时流入产品部22的脆性部或中空部22S中。

应当指出的是，图1B示出了根据相对于本发明实施方式的比较示例的砂型20’的吹入口24与产品部22之间的尺寸关系。在比较示例中，吹入口24的脆性部或中空部24S的厚度1/3b与硬化层24H的厚度1/3b之和2/3b设定为不小于产品部22的硬化层22H的厚度1/3d。当简要地描述以上尺寸关系时，其可以表示为2/3b≥1/3d，也就是b≥d/2。在图1B的比较示例的情况下，未确保在产品部22的吹入口24被移除的部分中的硬化层22H，从而导致脆性部或中空部22S露出。应当理解的是，根据比较示例，难以阻止熔融金属在铸造时流入产品部22的脆性部或中空部22S中。

Claims (6)

1.一种砂型的成型方法，所述砂型具有位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层，所述方法包括：

形成模具的型腔和填充口，使得尺寸b相对于厚度尺寸d小于预定比值，其中，所述尺寸b为穿过所述模具的所述型腔与所述填充口之间的边界部分的截面的直线与所述截面的外形线的两个交点之间的最大尺寸，所述厚度尺寸d为所述砂型的产品部的突出有在所述填充口中成型的吹入口的部分的厚度尺寸，所述产品部由所述模具的所述型腔形成；以及

将发泡砂从所述模具的所述填充口填充到所述型腔中。

2.根据权利要求1所述的成型方法，其中：

b的值和d的值设定为满足b<d/2。

3.一种用于模制砂型的成型模具，所述砂型具有位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层，所述成型模具包括：

型腔；以及

填充口，所述填充口与所述型腔连通并且构造成使发泡砂填充到所述型腔中，其中：

所述型腔和所述填充口构造成使得尺寸b相对于厚度尺寸d小于预定比值，其中，所述尺寸b为穿过所述型腔与所述填充口之间的边界部分的截面的直线与所述截面的外形线的两个交点之间的最大尺寸，所述厚度尺寸d为所述砂型的产品部的突出有在所述填充口中成型的吹入口的部分的厚度尺寸，所述产品部由所述模具的所述型腔形成。

4.根据权利要求3所述的成型模具，其中：

b的值和d的值设定为满足b<d/2。

5.一种砂型，所述砂型通过将发泡砂从模具的填充口填充到型腔中使得所述砂型具有位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层而成型，所述砂型包括：

产品部，所述产品部在所述模具的所述型腔中成型；以及

吹入口，所述吹入口在所述填充口中成型，其中

尺寸b相对于厚度尺寸d小于预定比值，其中，所述尺寸b为穿过所述产品部与所述吹入口之间的边界部分的截面的直线与所述截面的外形线的两个交点之间的最大尺寸，所述厚度尺寸d为所述产品部的突出有所述吹入口的部分的厚度尺寸。

6.根据权利要求5所述的砂型，其中：

b的值和d的值设定为满足b<d/2。