CN106132593B

CN106132593B - 铸造方法以及铸造装置

Info

Publication number: CN106132593B
Application number: CN201580017018.5A
Authority: CN
Inventors: 增田达也; 太田俊介
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2018-10-12
Anticipated expiration: 2035-03-04
Also published as: CN106132593A; EP3127633A4; BR112016021639B1; RU2632046C1; MX2016012095A; BR112016021639A2; US20180178276A1; JPWO2015151701A1; US10441998B2; EP3127633A1; MX369187B; WO2015151701A1; EP3127633B1

Abstract

利用气体对保持炉(5)内进行加压而使熔液(M)上升到模腔(9C)的浇口(11)附近，之后，在抽吸模腔(9C)内而使其减压的同时进一步对保持炉(5)内进行加压而将熔液(M)向模腔(9C)内填充。之后，在经过预先设定的填充时间后停止模腔(9C)内的减压，在熔液(M)的凝固结束的同时停止保持炉(5)内的加压，由此，进行所需的最小限度的抽吸，简化减压部件(14)，谋求设备费用、制造成本的降低，并且实现铸造的周期时间的缩短化。

Description

铸造方法以及铸造装置

技术领域

本发明涉及一种用于基于低压铸造法来成形产品的铸造方法以及铸造装置。

背景技术

作为该种铸造方法以及铸造装置，例如，存在专利文献1所记载的铸造方法以及铸造装置。专利文献1所记载的铸造方法(以及铸造装置)具有覆盖模具的密闭室，利用真空泵以及真空罐抽吸密闭室以及供液管(日文：ストーク)的内部而使其减压，紧接着，对保持炉内加压而将熔液向模腔内填充，由此，加快熔液的浇铸速度，改善浇铸性(日文：湯回り)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特许第2933255号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，对于上述那样的以往的铸造方法(以及铸造装置)，由于需要使包含模具的模腔的密闭室的内部与供液管的内部同时减压，所以需要排气能力大的减压装置，设备费用、制造成本增大，并且由于使真空罐下降到恒定的减压水平需要花费时间，所以存在难以缩短铸造的周期时间这样的问题点，解决这样的问题点是本发明的课题。

本发明是着眼于上述以往的问题而成的，其目的在于提供如下铸造方法以及铸造装置：进行所需的最小限度的抽吸，从而能够谋求设备费用、制造成本的降低，并且能够实现铸造的周期时间的缩短化。

用于解决问题的方案

本发明的铸造方法构成为，使用将具有模腔的模具配置于收容有熔液的保持炉的上侧的构造的铸造装置，在使用该铸造装置基于低压铸造法来成形产品时，利用气体对保持炉内进行加压而使熔液上升到模腔的浇口附近，之后，在抽吸模腔内而使模腔内减压的同时进一步对保持炉内进行加压而将熔液向模腔内填充，具有上述构成来作为用于解决以往的问题的手段。

本发明的铸造装置具有多台铸造机，并且具有抽吸各铸造机的模腔内而使模腔内减压的减压部件，其中，所述铸造机包括：收容熔液的保持炉、具有模腔的模具以及通过气体对保持炉内进行加压的加压部件。并且，铸造装置的特征在于，减压部件包括：真空罐，其在入口侧具有吸气管且在出口侧具有排气管；真空泵，其连接于真空罐的排气管；分支管，其从真空罐的吸气管分支且分别与各铸造机的模腔相连通；以及开闭阀，其对各分支管的中途进行开闭。

发明的效果

根据本发明的铸造方法以及铸造装置，由于进行所需的最小限度的抽吸，所以能够简化减压部件，谋求设备费用、制造成本的降低，并且能够实现铸造的周期时间的缩短化。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的铸造装置的剖视说明图。

图2的(A)是说明作为产品的一个例子的汽车用前悬架横梁的俯视图，并且图2的(B)是基于A－A线的中空部的剖视图。

图3是表示本发明的铸造方法的工序的框图。

图4是说明图1所示的真空泵的动作、真空罐的压力、保持炉的加压力以及腔室的压力的变化的时序图。

图5是表示本发明的第2实施方式的铸造装置的剖视说明图。

图6是表示本发明的第3实施方式的铸造装置的剖视说明图。

图7是说明图6所示的真空罐的压力、保持炉的加压力以及腔室的压力的变化的时序图。

图8是表示本发明的第4实施方式的铸造装置的剖视说明图。

图9是说明图8所示的真空泵的动作、真空罐的压力、各铸造机中的保持炉的加压力以及腔室的压力的变化的时序图。

图10的(A)是表示本发明的第5实施方式的铸造装置的剖视说明图，并且图10的(B)是模具的放大剖视图。

图11的(A)是表示本发明的第6实施方式的铸造装置的剖视说明图，并且图11的(B)是模具的放大剖视图。

具体实施方式

〈第1实施方式〉

图1所示的铸造装置1包括：基座2、竖立设置于基座2上的多个引导柱3、固定于引导柱3的中间的固定盘4以及配置于固定盘4与基座2之间的保持炉5。另外，铸造装置1包括被驱动而沿引导柱3升降的可动盘6以及架设于引导柱3的上端部的框7，在框7与可动盘6之间设有对可动盘6进行升降驱动的液压缸8。

进而，铸造装置在可动盘6与固定盘4之间具有模具9以及气密地收容模具9的腔室10。模具9包括固定于可动盘6的上模9U以及固定于固定盘4的下模9L，在两者之间形成作为铸造空间的模腔9C。另外，在下模9L设有向模腔9C的下部开口的浇口11。

另一方面，腔室10包括：上部框体10U，其在可动盘6处包围上模9U；以及下部框体10L，其在固定盘4处包围下模9L，在模具闭合的状态下，在两者之间形成密闭空间。

保持炉5收容熔液M，并且包括组合于固定盘4的下侧的盖体5A、未图示的加热部件等，在盖体5A设有用于向模腔9C供给熔液M的供液管12。供液管12处于使其上端部连通于模具9的浇口11、并且使其下端部浸渍于熔液M的状态。

并且，铸造装置1还包括：加压部件13，其用于利用气体对保持炉5的内部进行加压；减压部件14，其用于抽吸模具9的模腔9C内而使其减压；以及控制部件15，其控制加压部件13和减压部件14。

对于加压部件13，省略掉详细的图示，其由贮存非活性气体等加压用气体的罐、开闭阀以及配管类构成，利用供给管13A向保持炉5内加压供给加压用气体，向熔液M的表面施加压力。由此，熔液M通过供液管12向模腔9C填充。

减压部件14包括：真空罐14C，在其入口侧具有吸气管14A且在其出口侧具有排气管14B；真空泵14D，其连接于真空罐14C的排气管14B；以及开闭阀14E，其对吸气管14A的中途进行开闭。该实施方式的减压部件14使吸气管14A成为贯通腔室10的上部框体10U的状态，并抽吸腔室10内，从而抽吸模具9的模腔9C内而使其减压。另外，减压部件14的真空罐14C具有充分地大于腔室10内的空间(除了模具9之外的空间)与模腔9C的总容积的容量。

控制部件15控制加压部件13、减压部件14的真空泵14D以及开闭阀14E的动作，除此之外，也控制对可动盘6进行升降驱动的液压缸8、产品脱模用的顶出器机构(未图示)的驱动源等的动作。

在本发明的铸造方法以及铸造装置中，作为一个示例，能够铸造成形图2所示那样的汽车用前悬架横梁(以下，称为「悬架横梁」)SM。悬架横梁SM是在连结汽车的车身与车轴的同时用于装载发动机的骨架构件，图示例的悬架横梁SM一体地具有前横梁部M1、成为车身侧的后横梁部M2以及左右的侧构件M3、M3。该悬架横梁SM例如是铝合金制。

另外，悬架横梁SM的两横梁部M1，M2以及侧构件M3中的处于两横梁部M1，M2之间的部分如图2的(B)所示那样为中空状(封闭截面构造)。对于该中空部的形成，使用配置于模腔9C内的型芯。这样的悬架横梁SM实现了强度提升、轻量化，作为铸件是薄壁且较大型的。

接着，说明上述铸造装置1的动作并一同说明本发明的铸造方法。

本发明的铸造方法是使用将具有模腔9C的模具9配置于收容有熔液M的保持炉5的上侧的构造的铸造装置1、基于低压铸造法成形产品的铸造方法。在该铸造方法中，利用气体对保持炉5内进行加压从而成为使熔液M上升到模腔9C的浇口11附近的状态。之后，在抽吸模腔9C内而是其减压的同时进一步对保持炉5内进行加压并使熔液M向模腔9C内填充。然后，在经过预先设定的填充时间之后停止模腔9C内的减压，在熔液M的凝固结束的同时停止保持炉5内的加压。

具体而言，如图3所示，在铸造方法的最初的工序S1，进行闭模。在该工序S1中，在使可动盘6下降而闭合上模9U与下模9L的同时闭合上部框体10U与下部框体10L从而密闭腔室10。此时，如图4所示，减压部件14使真空泵14D工作规定的时间，抽吸真空罐14C内，将真空罐14C保持在恒定的减压水平。

接着，在铸造方法的工序S2，开始加压1。在该工序S2中，通过加压部件13利用气体对保持炉5内进行加压，从而成为使熔液M上升到模腔9C的浇口11的附近的状态。即，图4所示的加压1是利用使熔液M上升到模腔9C的浇口11的附近的压力进行的加压。

另外，在铸造方法的工序S3，在开始加压2的同时开始减压。在该工序S3中，在通过加压部件13对保持炉5内进一步进行加压的同时通过减压部件14抽吸模腔9C内而使其减压。即，图4所示的加压2是利用将熔液M向模腔9C填充的压力进行的加压。此时，由于减压部件14预先使真空罐14C内成为减压状态，所以通过打开开闭阀14E，从而急剧地抽吸腔室10内，伴随于此也急剧地抽吸模腔9C内而使其减压。

进而，在经过预先设定的填充时间之后，在铸造方法的工序S4中停止减压，在结束熔液M的凝固的同时在工序S5中停止加压。熔液M的填充时间、凝固时间能够通过实验等预先求得，作为减压部件14以及加压部件13的控制数据只要预先设定于控制部件15的定时器就可以。作为具体的示例，在产品为图2所示的悬架横梁SM的情况下，熔液M的填充时间为2秒～4秒左右，熔液M的凝固时间为25秒～35秒左右。这些时间根据产品的形状、大小适当地加以设定。

在该工序S4中，通过关闭减压部件14的开闭阀14E，从而停止模腔9C内的减压。另外，在工序S5中，通过使加压部件13停止，从而停止保持炉5内的加压。

之后，在铸造方法的工序S6中，在进行开模之后，在工序S7中进行产品的取出。即，在工序S6中，使上模9U与可动盘6一同上升而打开模具9，在工序S7中，通过未图示的顶出器机构使产品脱模，利用适当的搬出机构进行产品的取出。

在上述铸造方法以及铸造装置1中，在对保持炉5内进行加压而使熔液M上升到模腔9C的浇口附近之后，由于通过模腔9C内的减压与保持炉5内的追加加压填充熔液M，所以减压部件14进行腔室10内的空间(除模具9之外的空间)与模腔9C的总容积的抽吸，即进行所需的最小限度的抽吸。由此，上述铸造方法以及铸造装置1能够简化减压部件14，谋求设备费用、制造成本的降低。

更具体而言，在上述铸造方法以及铸造装置1中，由于能够降低减压部件14的抽吸量，所以真空罐14C存在充足的余力。即，如图4所示，真空罐14C在最初的铸造时在对模腔9C内进行减压之际，不会恢复到大气压，而是维持规定的减压水平。因而，在进行接下来的铸造时，真空罐14C能够以短的减压时间(真空泵14D的工作时间)恢复到初期的减压水平。由此，在上述铸造方法以及铸造装置1中，能够实现铸造的周期时间的缩短化。

另外，在上述铸造方法以及铸造装置1中，在使熔液M上升到浇口11的附近之后，通过模腔9C内的急剧的减压与保持炉5内的追加加压填充熔液M，由此，模腔9C中的熔液流动性非常良好，从而能够良好地成形图2所示那样的薄壁且比较大型的悬架横梁SM那样的产品。

特别是，在上述铸造装置1中，由于模具9的模腔9C是成形汽车用的悬架横梁SM的铸造空间，所以能够伴随着上述的熔液流动性的提升获得高品质的悬架横梁SM。

进而，在上述铸造方法以及铸造装置1中，在经过预先设定的填充时间之后，停止模腔9C内的减压，因此，在成形图2所示的具有中空部的悬架横梁SM的情况下，能够在自中空部形成用的型芯产生气体之前使减压部件14停止。由此，能够事先阻止由型芯的气体(焦油)导致的减压部件14的污染。

图5～图9是说明本发明的铸造方法以及铸造装置的其他的实施方式的图。在以下的各实施方式中，对于与第1实施方式相同的结构部位，标注同一附图标记并省略详细的说明。

〈第2实施方式〉

图5所示的铸造装置1没有第1实施方式中说明的腔室(10)，为以下结构：在构成模具9的上模9U形成有使模腔9C与外部相连通的排气路径9D，且将减压部件14的吸气管14A连接于排气路径9D。

上述铸造装置1能够获得与第1实施方式相同的作用以及效果，除此之外，由于基于减压部件14的抽吸量进一步变少，所以真空罐14C的减压时间也进一步变短，实现铸造的周期时间的进一步缩短化。

〈第3实施方式〉

图6所示的铸造装置1具有与第1实施方式相同的基本结构，并且在构成模具9的上模9U设有检测向模腔9C内的熔液M的填充结束的熔液传感器16。该熔液传感器16例如为温度传感器，设于离浇口11最远的位置，并将其测定值输入控制部件15。在熔液传感器16的测定温度超过规定値的时刻，控制部件15判定为向模腔9C的熔液M的填充结束。另外，熔液传感器16有时也使用若与熔液M接触则通电的类型的传感器。

然后，在使用上述铸造装置1的铸造方法中，与第1实施方式同样地，利用气体对保持炉5内进行加压而使熔液M上升到模腔9C的浇口11附近，之后，在抽吸模腔9C内而使其减压的同时进一步对保持炉5内进行加压，从而将熔液M向模腔9内填充。然后，在铸造方法中，在预先设定的填充时间内，在熔液传感器16检测到熔液M的填充结束的时刻，停止模腔9C内的减压。

根据上述铸造方法以及铸造装置1，能够获得与之前的实施方式相同的作用以及效果，除此之外，能够比预先设定的填充时间更早地使减压部件14停止。由此，如图7所示，在上述铸造方法以及铸造装置1中，相比于第1实施方式(没有传感器的情况)，真空罐14C的减压水平被维持得较低，并且腔室10的减压水平被维持得较高。

这意味着极力消除多余的抽吸。即，如果较低地维持真空罐14C的减压水平，则接下来的减压时间(真空泵的工作时间)变短。另外，腔室10的减压水平被维持得高是在对腔室10内充分地减压的基础上、不进行多余的减压的结果。由此，上述铸造方法以及铸造装置1实现减压时间、铸造的周期时间的缩短化。

〈第4实施方式〉

图8所示的铸造装置101具有多台(图示例子中为3台)铸造机1，其中，所述铸造机1包括：收容熔液M的保持炉5、具有模腔9C的模具9以及利用气体对保持炉5内进行加压的加压部件13。铸造机1具有与第1～第3实施方式中说明的铸造装置1相同的基本结构。另外，铸造装置101包括：减压部件114，其用于抽吸各铸造机1的模腔9C内而使其减压；以及控制部件15，其控制加压部件13以及减压部件114。

减压部件114包括：真空罐14C，其在入口侧具有吸气管14A且在出口侧具有排气管14B；真空泵14D，其连接于真空罐14C的排气管14B。另外，减压部件114包括：分支管114A，其自真空罐14C的吸气管14A分支且分别连通于各铸造机1的模腔9C；以及开闭阀14E，其对各分支管114A的中途进行开闭。此外，在图示例中，分支管114A连接于腔室10，且经由该腔室10连通于模腔9C。

控制部件15控制各铸造机1的加压部件13、减压部件114的真空泵14D以及各开闭阀14E的动作。

上述铸造装置101基于第1以及第3实施方式中说明的铸造方法利用各铸造机1成形产品，此时，如图9所示，利用真空泵14D将真空罐14C内抽吸到初期的减压水平，之后，利用铸造装置1的1号机进行铸造。

即，在图8中左侧所示的铸造机1(1号机)中，通过加压部件13，利用气体对保持炉5内进行加压而使熔液M上升到模腔9C的浇口11附近。接着，在打开减压部件114的开闭阀14E并急剧地抽吸模腔9C内而使其减压的同时，通过加压部件13，对保持炉5内进一步加压而将熔液11向模腔9C内填充。在这之后，经过预先设定的填充时间之后关闭减压部件14的开闭阀14E，停止模腔9C内的减压，在熔液M的凝固结束的同时停止基于加压部件13的保持炉5内的加压。

另外，铸造装置101使真空泵14D工作，使真空罐14C内恢复到初期的减压水平。此时，铸造装置101与之前的实施方式同样地能够以短的减压时间(真空泵14D的工作时间)恢复到初期的减压水平。

接着，铸造装置101在图8中中央所示的铸造机1(2号机)中进行相同的铸造后，在图8中右侧所示的铸造机1(3号机)进行相同的铸造，以下，以相同的顺序反复进行铸造。

这样地，铸造装置101以及铸造方法由于能够在1个铸造机1中实现减压时间、铸造的周期时间的缩短化，所以能够使用多个铸造机1效率良好地进行连续的铸造。另外，该铸造装置101由于使用共用的减压部件114，所以能够大幅地减少设置面积，并且能够实现设备费用、制造成本的降低以及维护管理的简化等。

〈第5实施方式〉

图10的(A)所示的铸造装置1具有与第1实施方式相同的基本结构，并且模具9的模腔9C为成形内燃机的气缸盖的铸造空间。

该实施方式的模具9在上模9U与下模9L之间具有被分割为多个的横模(日文：横型)(滑动型芯)9S，且在它们之间形成对应于气缸盖的模腔9C。利用配置于腔室10的外侧的各个驱动装置20，各横模9S能够相对于模具中心进退。

各驱动装置20包括工作缸21以及在水平方向上被工作缸21往复驱动的驱动杆(缸杆)22。驱动杆22滑动自如地贯通腔室10的下部框体10L，且连结于横模9S。腔室10中的、驱动杆22的贯通部设有维持腔室10内的气密性的密封构造。该实施方式中的腔室10在其与模具9之间具有用于使横模9S后退的空间。

如图10的(B)所示，在模腔9C内配置有用于形成气缸盖的上侧凹部的型芯N1、用于形成水套的型芯N2以及用于形成端口的多个型芯N3。端口形成用的型芯N3一体地具有被定位于横模9S与下模9L之间的芯头部(日文：巾木部)NH。

具有上述结构的铸造装置1基于上述的铸造方法对保持炉5内进行加压而使熔液M上升到模腔9C的浇口附近，之后，通过模腔9C内的减压以及保持炉5内的追加加压填充熔液M。

由此，铸造装置1与之前的实施方式同样地，实现减压部件14的简化所致的设备费用以及制造成本的降低、铸造的周期时间的缩短化。另外，由于铸造装置1在经过预先设定的填充时间后停止模腔9C内的减压，所以在自型芯N1～N3产生气体之前使减压部件14停止，能够事先阻止由型芯N1～N3的气体导致的减压部件14的污染。

进而，铸造装置1在使熔液M上升到浇口11的附近后，通过模腔9C内的急剧的减压以及保持炉5内的追加加压填充熔液M，由此，模腔9C中的熔液流动性非常良好。特别是，由于铸造装置1的模具9的模腔9C为成形内燃机的气缸盖的铸造空间，所以伴随着上述熔液流动性的提升能够获得高品质的气缸盖。

〈第6实施方式〉

图11的(A)所示的铸造装置1具有与第5实施方式相同的基本结构，并且模具9的模腔9C为成形马达壳体的铸造空间。

该实施方式的模具9包括上模9U、下模9L以及横模9S，且在它们之间形成对应于马达壳体的模腔9C。利用由工作缸21以及驱动杆22构成的驱动装置20，横模9S能够相对于模具中心进退。

如图11的(B)所示，在模腔9C内配置有用于形成水套的多个型芯N4。另外，该实施方式中的模具9一体地具有用于形成马达壳体的内部空间的空间形成部9F。该空间形成部9F从上模9U的下表面中央下垂，在其与型芯N4之间形成了作为薄壁的马达壳体的铸造空间的模腔9C。

具有上述结构的铸造装置1基于上述的铸造方法，对保持炉5内进行加压而使熔液M上升到模腔9C的浇口附近后，通过模腔9C内的减压以及保持炉5内的追加加压填充熔液M。

由此，铸造装置1与之前的实施方式同样地，实现减压部件14的简化所致的设备费用以及制造成本的降低、铸造的周期时间的缩短化。另外，由于铸造装置1在经过预先设定的填充时间后停止模腔9C内的减压，所以在自型芯N4产生气体之前使减压部件14停止，能够事先阻止由型芯N4的气体导致的减压部件14的污染。

进而，铸造装置1在使熔液M上升到浇口11的附近后，通过模腔9C内的急剧的减压以及保持炉5内的追加加压填充熔液M，模腔9C中的熔液流动性非常良好。特别是，由于铸造装置1的模具9的模腔9C为成形马达壳体的铸造空间，所以伴随着上述熔液流动性的提升能够获得高品质的马达壳体。

此外，对于本发明的铸造方法以及铸造装置，其结构并不限定于上述各实施方式，也能够适用于悬架横梁、气缸盖以及马达壳体等那样的复杂的构造的部件。此外对于加压部件并不限于利用气体对熔液进行加压的加压部件，也包含如电磁泵那样利用电力挤出熔液的加压部件。在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当地变更结构的细节部分。

附图标记说明

1、铸造装置(铸造机)；5、保持炉；9、模具；9C、模腔；11、浇口；16、熔液传感器；13、加压部件；14、减压部件；14A、吸气管；14B、排气管；14C、真空罐；14D、真空泵；14E、开闭阀；101、铸造装置；114、减压部件；114A、分支管；M、熔液。

Claims

1.一种铸造方法，其特征在于，

在该铸造方法中，使用将具有模腔的模具配置于收容有熔液的保持炉的上侧的构造的铸造装置，在使用该铸造装置基于低压铸造法来成形产品时，在不抽吸模腔内的情况下对保持炉内进行加压而使熔液上升到模腔的浇口附近，之后，在抽吸模腔内而使其减压的同时进一步对保持炉内进行加压而将熔液向模腔内填充。

2.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，

在经过预先设定的填充时间后停止模腔内的减压，

在熔液的凝固结束的同时停止保持炉内的加压。

3.根据权利要求2所述的铸造方法，其特征在于，

使用检测向模腔内的熔液的填充结束的熔液传感器，

在预先设定的填充时间内，在熔液传感器检测到熔液的填充结束的时刻停止模腔内的减压。

4.一种铸造装置，其能够适用于权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，

所述铸造装置包括多台铸造机，所述铸造机包括：收容有熔液的保持炉、具有模腔的模具以及对保持炉内进行加压的加压部件，

并且，所述铸造装置具有用于抽吸各铸造机的模腔内而使其减压的减压部件、以及对加压部件和减压部件进行控制的控制部件，

减压部件包括：真空罐，其在入口侧具有吸气管且在出口侧具有排气管；真空泵，其连接于真空罐的排气管；分支管，其自真空罐的吸气管分支且分别连通于各铸造机的模腔；以及开闭阀，其对各分支管的中途进行开闭，

所述控制部件在不抽吸模腔内的情况下利用加压部件对保持炉内进行加压而使熔液上升到模腔的浇口附近，之后，在利用减压部件抽吸模腔内而使其减压的同时利用加压部件进一步对保持炉内进行加压。

5.根据权利要求4所述的铸造装置，其特征在于，

模具的模腔为成形汽车用的悬架横梁的铸造空间。

6.根据权利要求4所述的铸造装置，其特征在于，

模具的模腔为成形内燃机的气缸盖的铸造空间。

7.根据权利要求4所述的铸造装置，其特征在于，

模具的模腔为成形马达壳体的铸造空间。