CN107107181B - 低压铸造装置和低压铸造方法 - Google Patents

Abstract

通过在供料件内设置液面传感器，并使供料件内的金属熔液液面保持在高于保持炉内的金属熔液液面的位置，从而使金属熔液移动量最小化，防止因金属熔液表面不稳定而使新的金属熔液氧化，并且防止保持炉内的沉淀物的翻起。

Description

低压铸造装置和低压铸造方法

技术领域

本发明涉及低压铸造装置和低压铸造方法，更详细而言，涉及能够降低在液面产生的氧化物的生成量的低压铸造装置和低压铸造方法。

背景技术

低压铸造装置通常包括设于保持炉的上部的可分割的铸模、和自保持炉与铸模连通的供料件，对保持炉内的金属熔液进行加压而经过供料件向铸模内填充金属熔液，通过使该铸模内的金属熔液凝固而形成成型品。

另一方面，由于停止对保持炉内的加压并释放压力，因此，残留在供料件内的金属熔液在重力的作用下返回到保持炉内，供料件内的液面和保持炉内的液面成为相同的高度。

在专利文献1中，公开了：通过对保持炉内进行抽吸并减压，使供料件内的液面下降到供料件的下端，通过使供料件内的金属熔液与保持炉内的金属熔液合流，从而使供料件内的金属熔液温度快速地上升到浇注所需的温度而缩短循环时间。

另外，随着时间的经过，金属熔液的纯净度因生成氧化物、金属间化合物而下降。而且，上述氧化物悬浮在金属熔液液面附近并覆盖金属熔液液面，上述金属间化合物沉淀在保持炉底部。但是，在金属熔液伴随着浇注等而产生湍流时，金属熔液液面波动，金属熔液液面的氧化覆膜被破坏，使没有氧化覆膜的新的金属熔液露出并产生氧化物，另外，保持炉底部的金属间化合物被翻起而进入供料件，混入于成型品而使质量下降。

在专利文献2中，公开了：由金属熔液保持室和加压室这两个室构成金属熔液保持炉，利用截止阀将金属熔液保持室与用于对金属熔液进行加压的加压室阻断，防止金属熔液保持炉内的金属熔液与空气接触而防止金属熔液的氧化。

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1所记载的低压铸造装置中，由于使供料件内的金属熔液全部返回到保持炉内，因此，供料件内的金属熔液所移动的距离较长，随着该金属熔液的移动产生湍流而使金属熔液波动，且使没有氧化覆膜的新的金属熔液液面露出而生成大量的氧化覆膜，并且，导致保持炉内的沉淀物被翻起。

另外，在专利文献2所记载的具有两室型金属熔液保持炉的低压铸造装置中，随着停止对加压室的加压并释放压力，金属熔液自浇口朝向加压室逆流。而且，通过打开截止阀，这次金属熔液自金属熔液保持室向加压室流动，因此，加压室内的金属熔液被搅拌。因而，无法防止金属间化合物等沉淀物的翻起、因液面波动而产生的金属熔液的氧化。

本发明正是鉴于上述以往技术所具有的课题而做成的，其目的在于提供使金属熔液的氧化最小化、防止杂质混入到成型品中并且能够缩短循环时间的低压铸造装置和低压铸造方法。

用于解决问题的方案

作为为了实现上述目的而进行深入研究的结果，本发明人得到了以下见解：通过在供料件内设置液面传感器，并使供料件内的金属熔液液面保持在高于保持炉内的金属熔液液面的位置，从而能够使金属熔液的移动量最小化，能够达成上述目的，从而完成了本发明。

即，本发明的低压铸造装置的特征在于，该低压铸造装置在供料件内具有液面传感器，在将保持炉内的金属熔液经由供料件供给到铸模之后，在使供料件内的金属熔液液面保持在高于保持炉内的金属熔液液面的位置的状态下，取出已凝固的成型品，并转移到下一铸造工序。

另外，本发明的低压铸造方法的特征在于，根据利用设于供料件内的液面传感器检测到的液面，使供料件内的金属熔液液面保持在高于保持炉内的金属熔液液面的位置。

发明的效果

采用本发明，由于设为使供料件内的金属熔液液面保持在高于保持炉内的金属熔液液面的位置，因此，能够缩短金属熔液在上一铸造工序与下一铸造工序之间的移动距离，能够防止金属熔液产生湍流。因而，能够防止因金属熔液表面不稳定而使没有氧化覆膜的新的金属熔液露出并使金属熔液氧化，并且，不会导致保持炉底部的沉淀物被翻起。另外，由于在供料件内移动的金属熔液的移动距离较短，因此，能够提供缩短了循环时间的低压铸造装置和低压铸造方法。

附图说明

图1是表示本发明的低压铸造装置的一个例子的剖视图。

图2是表示第一次注射的铸模闭合的状态的一个例子的图。

图3是表示向膜腔填充了金属熔液的状态的一个例子的图。

图4是表示膜腔的金属熔液已凝固的状态的一个例子的图。

图5是表示在取出成型品后且在开始下一次的注射前的状态的一个例子的图。

图6是表示保持炉的加压与铸模内的减压之间的关系的一个例子的图。

具体实施方式

对于本发明的低压铸造装置和使用了该低压铸造装置的低压铸造方法进行详细说明。

图1中表示本发明的低压铸造装置的一个例子的剖视图。本发明的低压铸造装置1至少具有被密闭的保持炉2、供料件3、压力控制装置4以及供料件内液面传感器5，上述供料件内液面传感器5设于浇口6正下方的供料件3内的上部。

供料件3的下端浸渍于保持炉2内的金属熔液7。在利用压力控制装置4向保持炉2内加压输送二氧化碳等非活性气体时，金属熔液7在上述供料件3内上升并借助浇口6供给/填充到可分割的铸模8内。

上述压力控制装置4具有用于检测保持炉内的压力的压力传感器P、供气阀9、增压器(Volume Booster)10、电-气比例阀11、未图示的加压泵、用于排出保持炉2内的气体的排气阀12以及控制这些构件的可编程控制器(以下还称作PLC)。

作为上述供料件内液面传感器5，可以使用接触式传感器，通过悬挂长度不同的两个传感器、将两个传感器设于不同的高度，能够检测大概的液面。

也可以在铸模8设置用于对形成于该铸模8内的膜腔13进行抽吸的抽吸口14，另外，通过在铸模8内设置型芯15能够制造中空的成型品16。

接着，说明本发明的低压铸造装置的动作。

根据需要在铸模8内设置型芯15并闭合铸模8。如图2所示，在第一次注射的情况下，供料件3内的金属熔液7的液面高度与保持炉2内的金属熔液7的液面高度相同。

如图3的箭头所示，压力控制装置4通过加压输送非活性气体并对保持炉2内进行加压，将保持炉内的液面往下压，使供料件3内的金属熔液7上升从而向膜腔填充金属熔液7。

在被填充到膜腔的金属熔液7凝固并形成了成型品16之后，压力控制装置4略微打开排气阀12，使保持炉2内的压力逐渐下降并使金属熔液液面下降到浇口6下方。

若利用供料件内液面传感器5检测到供料件内的液面下降得低于浇口6的情况，则如图4所示，压力控制装置4关闭排气阀12，维持保持炉内的压力并使供料件3内的金属熔液液面保持在高于保持炉2内的金属熔液液面的位置。

通过使供料件3内的金属熔液液面保持在浇口正下方的较高的位置，使金属熔液在供料件3内移动的距离变短，因此，能够防止液面不稳定。另外，不会翻起沉淀在保持炉2的底部的金属间化合物、凝固壳等杂质，能够防止上述杂质被填充到铸模8内。

此外，由于只排出对保持炉2内进行加压的非活性气体的一部分，维持保持炉内的压力，因此，下一工序中的非活性气体的加压输送量减少，伴随着非活性气体的加压输送而进入保持炉2内的水分量减少。因此，能够防止因来源于该水分的氢等而导致成型品的质量下降、材料特性下降。

优选上述供料件3具有加热器。在本发明中，在使上述供料件内的金属熔液液面保持在高于保持炉内的金属熔液液面的位置的状态下，进行从向铸模供给金属熔液并将凝固后的成型品取出的上一工序向下一工序转移，因此，供料件内的金属熔液容易冷却。通过对供料件内的金属熔液进行加热，能够防止金属熔液温度下降，能够防止下一工序中的金属熔液流动性不良。

另外，在向膜腔13填充金属熔液7时，优选在金属熔液7流入膜腔13之前、或与金属熔液7开始流入膜腔13同时地抽吸膜腔13。

通过在金属熔液7流入膜腔13之前，自铸模8的抽吸口14抽吸膜腔13，能够防止因型芯15等被金属熔液7的热加热而产生的气体被迅速排出而卷入气泡。另外，金属熔液的流动顺畅，金属熔液流动的动作稳定且偏差降低，成型品间的相同性提高。

另外，通过对覆盖铸模8整体的腔室17进行抽吸，随着自抽吸口14进行抽吸，能够防止气体自铸模8的间隙进入膜腔。

如图1所示，关于铸模8内的成型品16，通过打开可分割的铸模8能够取出成型品16。在该开模工序中，优选利用非接触式的液面传感器19经由浇口6检测供料件内的液面。通过将利用非接触式的液面传感器19检测到的液面反馈到压力控制装置，并进行液面高度的校正和/或下一铸造工序中的金属熔液的填充控制校正，能够获得相同的成型品。

在上述液面高度的校正中，根据利用非接触式的液面传感器19检测到的供料件内的准确的液面调节保持炉2内的压力，将液面校正到预定的位置。另外，在填充控制校正中，根据保持炉2内的压力与供料件3内的液面之间的关系校正下一铸造工序中的加压模式，使金属熔液流动的动作恒定。

在低压铸造法中，通过向保持炉内加压输送气体并进行加压，而下压金属熔液液面，并使供料件内的金属熔液上升从而向膜腔填充金属熔液。而且，由于相比于固体、液体，所述加压所使用的气体的膨胀/收缩较大，且体积容易变化，因此，难以以高精度控制液面，即使利用设于供料件内的接触式的供料件内液面传感器检测液面，也可能产生几厘米的误差。

另外，在使用金属熔液而使保持炉内的金属熔液减少时，保持炉2内的金属熔液液面下降，金属熔液液面到浇口的距离根据每次注射而产生变化，因此，根据保持炉内的压力难以准确地掌握供料件内的液面。

而且，在自供料件内的金属熔液液面到浇口的距离不准确时，第一阶段的加压与第二阶段的加压之间的切换时刻、以及金属熔液流入膜腔的时刻会产生偏差，难以使注射过程中的金属熔液流动的动作相同。

特别是，在薄壁成型品中，金属熔液一边凝固一边流动，因此，若金属熔液流动的动作产生偏差，则导致成型品的质量以及成型品之间的相同性下降。

非接触式的液面传感器19检测供料件内的准确的液面，并反馈到压力控制装置。压力控制装置的PLC根据准确的液面控制电-气比例阀并将液面高度校正到预定的位置。因而，能够在每次注射时使供料件内的液面位置保持为相同的高度。

而且，通过根据所述校正后的液面高度与保持炉内的压力之间的关系进行加压模式校正，即使保持炉内的金属熔液量产生变化、即保持炉内的压力与供料件内的金属熔液液面的高度之间的关系产生变化，也能够使每次注射的金属熔液流动的动作相同化，从而能够形成相同且高质量的成型品。

另外，优选设置用于检测保持炉2内的金属熔液液面的保持炉内液面传感器20。通过配合保持炉2内的金属熔液量进行校正，从而进一步使金属熔液流动的动作相同化。

另外，本发明的压力控制装置4包括可无级控制的电-气比例阀、以及增压器，增压器根据来自上述电-气比例阀的空气信号控制输送压力，因此，能够进行高精度的液面校正、以及填充控制。

作为上述非接触式的液面传感器19所使用的传感器，可以使用应用了激光等的光学式传感器。非接触式的传感器能够短时间且与金属熔液分开的部位进行测量，因此，能够防止长期暴露在高温且粉尘较多的严酷环境中，能够长期进行高精度的测量。

如图1所示，上述非接触式的液面传感器19优选设于支座18等将制品取出的取出装置。通过设于上述取出装置，不用重新设置液面测量工序，能够与取出工序并行地进行液面的测量，能够快速地转移到下一工序。

而且，在取出成型品16、上一铸造工序结束时，如图5所示，根据需要在铸模8内设置型芯15并闭合铸模8，转移到下一铸造工序。此时，金属熔液7的液面位于浇口6的正下方而金属熔液7的移动距离较短，因此，能够降低没有氧化覆膜的纯净的金属熔液液面的露出，减少氧化物的产生量。

在此，使用图6说明保持炉的加压的时刻和铸模内的减压的时刻。在图6中，在A中，利用保持炉2内的第一阶段的加压使金属熔液在供料件3内上升。当金属熔液7到达浇口6时，切换到B的控制了填充速度的第二阶段的加压，并且，开始抽吸膜腔13。当膜腔13由金属熔液7充满时，如C所示，停止对保持炉2的加压，并维持压力，直到金属熔液7凝固。另一方面，在膜腔由金属熔液7充满之后，仍继续一段时间对膜腔的抽吸。通过继续抽吸，将包含杂质在内的之前的金属熔液自抽吸口14排出而使成型品的质量提高。

在填充到膜腔的金属熔液凝固之后，如D所示，使保持炉2的压力逐渐下降并使液面下降到浇口下方的预定的位置。然后，维持保持炉2内的压力，在使供料件3内的金属熔液液面保持在高于保持炉2内的金属熔液液面的位置的状态下，打开铸模8并取出成型品16。

在E的取出成型品的工序中，在e1中，利用非接触式的液面传感器19检测供料件3内的液面，在e2中进行液面的高度校正。通过将液面校正到恒定的高度，从而在下一铸造工序中的填充工序中，使金属熔液7到达浇口6且切换到第二阶段的加压的时刻、向膜腔填充金属熔液7的速度、停止保持炉2的加压的时刻不产生偏差。因而，能够以期望的动作使金属熔液流动，能够成型高质量的成型品。

以上说明了利用压力控制装置4对保持炉2内加压进行金属熔液的填充控制的情况，但金属熔液的填充控制还可以利用电磁泵来进行。

附图标记说明

1、低压铸造装置；2、保持炉；3、供料件；4、压力控制装置；5、供料件内液面传感器；6、浇口；7、金属熔液；8、铸模；9、供气阀；10、增压器；11、电-气比例阀；12、排气阀；13、膜腔；14、抽吸口；15、型芯；16、成型品；17、腔室；18、支座；19、非接触式的液面传感器；20、保持炉内液面传感器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开平11-300464号公报

专利文献2：日本国特开平11-138250号公报。

Claims (4)

1.一种低压铸造装置，包括：保持炉，其用于保持金属熔液；供料件，其下端浸渍于该保持炉内的金属熔液并经由浇口向铸模内供给金属熔液；压力控制装置，其使该供料件内的金属熔液移动而向铸模内填充金属熔液；以及液面传感器，其检测所述供料件内的液面高度，

该低压铸造装置的特征在于，所述压力控制装置配置为根据利用所述液面传感器检测到的液面高度，校正下一铸造工序中的金属熔液向所述铸模内的填充，

所述压力控制装置进一步配置为在进行自向所述铸模供给金属熔液并取出使金属熔液凝固而成的成型品的上一铸造工序向下一铸造工序的转移时使所述供料件内的金属熔液液面保持在高于所述保持炉内的金属熔液液面的位置，

该低压铸造装置还具有用于取出成型品的取出装置，所述液面传感器是非接触式的，设于所述取出装置。

2.根据权利要求1所述的低压铸造装置，其特征在于，

所述铸模具有抽吸口，在金属熔液流入所述铸模内之前对所述铸模内进行抽吸。

3.一种低压铸造方法，其包括：

填充工序，通过使保持炉内的金属熔液在供料件内上升而向铸模填充金属熔液，其中，所述供料件的下端浸渍于所述保持炉内的金属熔液并经由浇口向所述铸模内供给金属熔液；

停止填充工序，停止所述填充，使供料件内的金属熔液下降；以及

开模工序，打开所述铸模并利用取出装置从所述铸模取出成型品，其特征在于，

所述低压铸造方法还具有校正工序，根据所述供料件内的金属熔液液面的高度，校正下一铸造工序中的金属熔液向所述铸模内的填充，

在取出所述成型品的过程中，利用非接触式的液面传感器经由所述浇口检测所述供料件内的金属熔液液面,所述非接触式的液面传感器设于所述取出装置，

反馈利用所述非接触式的液面传感器检测到的金属熔液液面，进行金属熔液液面的高度的校正和/或下一铸造工序中的金属熔液的填充控制的校正。

4.根据权利要求3所述的低压铸造方法，其特征在于，

该低压铸造方法还具有对所述铸模内进行抽吸的抽吸工序，在该抽吸工序中，在金属熔液流入所述铸模之前开始对所述铸模内的抽吸。

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