CN110958922A - 铸造模具及铸件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

铸造模具(30)具备：成型壁部(32)，其用于形成内部空间(90)；以及填充口(43、44)，其在成型壁部(32)开口并用于使熔融金属流入内部空间(90)。构成为填充口(43、44)的流路中心线(F43、F44)相对于加热器(10)的表面以非直角的接触角(θ)相交叉。

Description

铸造模具及铸件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于成型铸件的铸造模具及铸件的制造方法。
背景技术
在JP47-30053U中公开了一种在铸件中铸入了供流体流动的螺旋状管子和用于发热的护套加热器的热交换器。
在制造这种热交换器时，在铸造模具内设置管子和护套加热器之类的构造物，然后，在铸造模具内填充金属熔液(熔融金属)。使这样填充的熔融金属凝固而形成铸件。在从铸造模具内取出的铸件中内置有管子和护套加热器。
发明内容
然而，在利用例如压铸法(die casting)而形成上述铸件的情况下，若以高速向铸造模具内注射的熔融金属撞击构造物，则会存在由于所受的来自熔融金属流的负荷而使管子等构造物变形的危险。
本发明的目的在于防止在铸件中铸入的构造物变形。
根据本发明的一个方式，提供一种铸造模具，其用于在构造物所设置的内部空间填充熔融金属而成型铸件，所述铸造模具具备：成型壁部，其用于形成上述内部空间；以及填充口，其在上述成型壁部开口，用于使熔融金属流入上述内部空间，上述填充口的中心线相对于上述构造物的表面以非直角的接触角相交叉。
另外，根据本发明的一个方式，提供一种铸件的制造方法，其通过在构造物所设置的铸造模具的内部空间填充熔融金属而成型铸件，所述铸件的制造方法具备使熔融金属流过填充口而填充上述内部空间的填充工序，其中，上述铸造模具具备：成型壁部，其用于形成上述内部空间；以及上述填充口，其在上述成型壁部开口，用于使熔融金属流入上述内部空间，上述填充口的中心线相对于上述构造物的表面以非直角的接触角相交叉。
(发明的效果)
根据上述方式，从填充口流入内部空间的熔融金属流沿着构造物的表面流入，可抑制熔融金属从与构造物的表面正交的方向撞击。由此，可将熔融金属流施加于构造物的载荷抑制得小。因此，能够防止构造物变形。
附图说明
图1是示出涉及本发明的实施方式的铸造模具的纵剖视图。
图2是沿图1的II-II线剖切的纵剖视图。
图3是沿图2的III-III线剖切的横剖视图。
图4是示出铸造模具的变形例的横剖视图。
图5是示出铸造模具的另一变形例的横剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1～图4是示出应用涉及本实施方式的铸造模具30的铸造装置100的剖视图。此外，为了简化说明，省略了铸造装置100的一部分而图示。
利用压铸法的铸造装置100具备：加压部(活塞)7，其用于对注入到注入室6中的熔融金属进行加压；以及铸造模具30，其用于形成通过加压部7而从注入室6流出的熔融金属所填充的内部空间90。熔融金属为将例如铝合金等金属熔化而成。如下所述，在铸造模具30中，通过使填充于内部空间90的熔融金属凝固而成型铸件70。
铸造模具30具备固定模25和成型之后拆卸的活动模21、横向滑块22、23以及模芯24。在铸造模具30中，通过活动模21、横向滑块22、23以及模芯24相对于固定模25沿着由空心箭头所示的方向移动并保持于规定位置而形成内部空间90。
在铸造模具30的内部空间90设置加热器10而作为浇铸于铸件70的构造物。
加热器10是具备通过通电而发热的发热部(省略图示)和容纳发热部的金属管(管子)10a的护套加热器。此外，加热器10不限于此，例如还可以是PTC(Positive temperatureCoefficient，正温度系数)加热器等。
加热器10具有作为支撑于铸造模具30的固定部的端部13、14和从端部13、14延伸设置的螺旋状延伸设置部15。在端部13、14的前端部设置有供电线连接的端子16、17。
在延伸设置部15，金属管10a以中心线O为中心卷绕成螺旋状。如图1、图2所示，金属管10a在中心线O方向上卷绕。如图3所示，从中心线O方向观察时，金属管10a卷绕成大致圆环状。
两个端部13、14从延伸设置部15的两端彼此大致平行地并排延伸。如图1所示，端部13、14形成为与中心线O大致正交的方式。如图2所示，端部13、14分别设置于内部空间90的相对置的两个角部附近。
铸件70具有用于将延伸设置部15铸入的筒状筒部71和用于将端部13、14铸入的板状盖部72。筒部71和盖部72可形成为一体。筒部71具有从其外表面突出的多个翅片。此外，铸件70还可以是将延伸设置部15和端部13、14铸入的一个块状而不是具有盖部72。
铸造模具30具有用于成型铸件70的成型壁部32和用于支撑加热器10的端部13、14的孔状的支撑部33、34。
成型壁部32具有用于成型筒部71的壁部分35、用于成型盖部72的壁部分36以及用于成型连接筒部71和盖部72的部位的孔状的壁部分37、38。
铸造模具30具有开口于内部空间90的填充口42～46和通过填充口42～46而使注入室6和内部空间90连通的熔液通道40。
面向内部空间90的下部的下部填充口42开口于壁部分36的下端面。铸件70的盖部72由从下部填充口42填充至壁部分36中的内部空间90的熔融金属形成。
面向内部空间90的侧部的填充口43、44开口于壁部分35的侧端面35a。铸件70的筒部71由从填充口43、44填充至壁部分35中的内部空间90的熔融金属形成。
接下来，对利用铸造装置100而铸造铸件70的工序进行说明。
首先，执行在铸造模具30的内部空间90设置加热器10的设置工序。在该设置工序中，首先，将加热器10组装到活动模21。此时，加热器10的端部13、14穿过孔状壁部分37、38而插入孔状的支撑部33、34，由此，加热器10设置于内部空间90的规定位置。接着，将活动模21、横向滑块22、23以及模芯24组装到固定模25而形成内部空间90。
接着，执行在内部空间90填充熔融金属的填充工序。在该填充工序中，首先，在内部空间90填充活性气体(氧气)。接着，将高温熔融金属注入到注入室6中并驱动加压部7而对熔融金属进行加压。由此，如在图1中以箭头所示，从注入室6挤出的熔融金属流过熔液通道40而从填充口42～44流入内部空间90。此时，熔融金属成为高速的喷雾而从填充口42～44向内部空间90注射。随之，在内部空间90，活性气体与熔融金属结合而成为真空状态，熔融金属无间隙地填充内部空间90。由此，可防止在铸件70中产生空洞。此外，不限于此，例如，还可以在铸造模具30形成排气孔以将内部空间90的空气随熔融金属填充于内部空间90而向外部排出。
然后，在铸造模具30中，填充于内部空间90的熔融金属凝固而成型铸件70。将活动模21、横向滑块22、23以及模芯24从铸件70分离，并从固定模25拆卸铸件70。
通过以上过程制造铸件70。内置有加热器10的铸件70作为加热器单元组装于容器(省略图示)。就加热器单元而言，加热器10所产生的热通过铸件70而传递至在容器内循环的流体(介质)，从而加热流体。
接下来，对加热器10和填充口43、44相对于铸造模具30的内部空间90的配置进行说明。
铸造模具30的壁部分35和填充口43、44构成将向内部空间90注射的熔融金属引导至规定的位置的堤堰。
如图2所示，填充口43、44具有大致矩形的流路剖面形状。填充口43、44形成为在加热器10的中心线O方向上的开口宽度大于与中心线O正交的方向上的开口宽度的狭缝(slit)状。
就铸造模具30而言，不限于狭缝状的填充口43、44与中心线O平行地延伸的构成，还可为在中心线O方向上并排形成多个填充口的构成。
在图3中，一对的填充口43、44的流路中心线F43、F44夹着加热器10的中心线O并相对于与中心线O正交的中央线P对称地倾斜。就填充口43、44而言，各自的流路中心线F43、F44避开加热器10的中央部(包括中央线P的部位)而与加热器10相交叉。换言之，填充口43、44各自的流路中心线F43、F44相对于与加热器10的弯曲的表面相切的切线T以非直角的接触角θ相交叉。此外，接触角θ是填充口43、44的流路中心线F43、F44在和与加热器10的表面相切的切线T相交叉的位置与切线T所成的角度。即，填充口43、44以各自的流路中心线F43、F44相对于与加热器10的弯曲的表面相切的切线T不正交的方式形成。
如图3所示，一对的填充口43、44从熔液通道40的腔室49到内部空间90在逐渐远离的方向上延伸。填充口43、44沿着螺旋状的加热器10的外周延伸。
填充口43、44配置成分别与加热器10的周围的间隙53、54相对置。间隙53、54是在加热器10的外周与成型壁部32之间形成的空间。
由此，从填充口43、44注射的熔融金属流过间隙53、54并沿着加热器10的弯曲的表面流入内部空间90。
如上所述，根据本实施方式，提供一种铸造模具30，其具备用于在加热器10所设置的内部空间90填充熔融金属的填充口43、44。
在填充上述熔融金属时，喷雾状的熔融金属以例如50m/s左右的速度从填充口43、44流入内部空间90。若从填充口43、44注射的高速的熔融金属流从垂直于与加热器10的表面相切的切线T的方向撞击，则加热器10所承受的载荷变大，因而存在加热器10变形的危险。
作为对此的应对方法，根据本实施方式，针对加热器10(构造物)，铸造模具30具备形成内部空间90的成型壁部32以及在成型壁部32开口且使熔融金属流入内部空间90的填充口43、44。构成为填充口43、44的流路中心线F43、F44相对于与加热器10的表面以非直角的接触角θ相交叉。
通过如此地构成，从填充口43、44注射的熔融金属沿着加热器10的表面流入内部空间90而可抑制熔融金属从与加热器10的表面正交的方向撞击。由此，可将熔融金属流施加于加热器10的载荷抑制得小，因而能够防止加热器10变形。由于熔融金属流沿着加热器10的表面顺利地流入，因而熔融金属可无间隙地填充于内部空间90的各部。由此，可防止铸件70在内部产生空洞，从而实现质量的提高。
另外，根据本实施方式，构成为一对的填充口43、44从引导熔融金属的熔液通道40的腔室49到内部空间90在彼此逐渐远离的方向上延伸。
通过如此地构成，使得相对于腔室49的填充口43、44的开口部的间隔小于相对于内部空间90的填充口43、44的开口部的间隔，从而能够减小腔室49的容积。由此，能够减少熔融金属在腔室49中凝固之后被废弃的材料。
此外，铸造模具30不限于具有两个填充口即填充口43、44的构成，还可为具有一为填充口的构成。
另外，根据本实施方式，加热器10在内部空间90形成间隙53、54。填充口43、44构成为以分别与间隙53、54相对置的方式面向内部空间90。
通过如此地构成，从填充口43、44朝向间隙53、54而向内部空间90注射的熔融金属流过间隙53、54而流入内部空间90的各部。由此，可抑制高速的熔融金属流撞击加热器10，防止加热器10由于受到来自熔融金属流的负荷而变形。由于熔融金属流流过间隙11而顺利地流入，因而熔融金属可无间隙地填充于内部空间90的各部。由此，可防止铸件70在内部产生空洞，从而实现质量的提高。
另外，根据本实施方式，铸造模具30具备多个支撑部33、34。加热器10构成为跨多个端部13、14之间延伸设置有延伸设置部15。
通过如此地构成，加热器10的延伸设置部15以双支承方式支撑于多个端部13、14，因此，可将由熔融金属流所产生的弯曲应力抑制得小。由此，能够有效地防止加热器10变形。
这样，根据本实施方式，能够提供一种使用铸造模具30而制造铸入了加热器10的铸件70的铸件70的制造方法。
另外，根据本实施方式，能够提供一种制造将作为设置于内部空间90的构造物的螺旋状的金属管10a铸入的铸件70的铸件70的制造方法。
由此，就加热器单元而言，可保持容易变形的螺旋状的金属管10a的形状，可得到所期望的性能。
接下来，对图4所示的铸造模具30的变形例进行说明。
铸造模具30具有小填充口45，该小填充口45在与中心线O正交的方向(在图4中为上下方向)上所具有的开口宽度小于填充口43、44在该方向上的开口宽度。
小填充口45形成为狭缝状，其在与中心线O平行的直线上的与填充口43、44并排的位置开口。
小填充口45的流路中心线F45在中央线P上延伸，并相对于加热器10的表面上的切线T以大致正交的角度相交叉。即，小填充口45构成为其流路中心线F45相对于加热器10的表面以大致为直角的接触角相交叉。
通过如此地构成，在填充工序中，从小填充口45注射的熔融金属流撞击加热器10的中央部。熔融金属流通过小填充口45时会受到阻力而减速，因此，即使从小填充口45注射的熔融金属流撞击加热器10的中央部，也可将熔融金属流施加于加热器10的载荷抑制得小。由此，能够防止加热器10变形。
接下来，对图5所示的铸造模具30的变形例进行说明。
如图5所示，一对的填充口43、44各自的流路中心线F43、F44夹着加热器10的中心线O且相对于与中心线O正交的加热器10的中央线P大致平行地延伸。
填充口43、44各自的流路中心线F43、F44相对于加热器10的表面上的切线T以不正交的角度相交叉。即，填充口43、44构成为各自的流路中心线F43、F44相对于加热器10的表面以非直角的接触角相交叉。
在该情况下，从填充口43、44注射的熔融金属也沿着加热器10的表面流入内部空间90。由此，可将加热器10从熔融金属流承受的载荷抑制得小，因此，可防止加热器10由于熔融金属流而变形。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只是示出了本发明的应用例的一部分而已，其宗旨并不是将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体构成。
本发明非常适合作为铸入加热器的铸造模具，但也能够应用于铸入加热器以外的构造物的铸造模具。
本发明非常适合作为通过将熔融金属加压并填充到铸造模具中的压铸法的铸造方法，但也能够应用于其它铸造方法。
本申请要求基于2017年7月28日向日本专利局申请的专利申请2017-146981号的优先权。该申请的全部内容通过参照而编入本说明书中。

Claims (6)

1.一种铸造模具，用于在构造物所设置的内部空间填充熔融金属而成型铸件，所述铸造模具具备：
成型壁部，其用于形成上述内部空间；以及，
填充口，其在上述成型壁部开口，用于使熔融金属流入上述内部空间，
上述填充口的中心线相对于上述构造物的表面以非直角的接触角相交叉。
2.根据权利要求1所述的铸造模具，其中，
一对的上述填充口从引导熔融金属的熔液通道到上述内部空间在彼此逐渐远离的方向上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的铸造模具，其中，
上述填充口以与上述构造物所形成的间隙相对置的方式面向上述内部空间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的铸造模具，其中，
具备小填充口，其具有比上述填充口的开口宽度小的开口宽度，上述小填充口的中心线相对于上述构造物的表面以大致为直角的接触角相交叉。
5.一种铸件的制造方法，其通过在构造物所设置的铸造模具的内部空间填充熔融金属而成型铸件，所述铸件的制造方法具备：
使熔融金属流过填充口而填充上述内部空间的填充工序，其中，
上述铸造模具具备：
成型壁部，其用于形成上述内部空间；以及，
上述填充口，其在上述成型壁部开口，用于使熔融金属流入上述内部空间，
上述填充口的中心线相对于上述构造物的表面以非直角的接触角相交叉。
6.根据权利要求5所述的铸件的制造方法，其中，
将螺旋状的金属管铸入而作为上述构造物。
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