低壓鑄造方法及低壓鑄造裝置與流程

本發明涉及低壓鑄造方法及低壓鑄造裝置，更詳細地，涉及能夠防止氣體缺陷的低壓鑄造方法及低壓鑄造裝置。

背景技術：

從溶解爐出爐的熔融金屬通過熔劑處理和脫氣處理將氫氣或氧化物、金屬間化合物等夾在物除去，具有較高的潔凈度。但是，在低壓鑄造法中，不能避免熔融金屬與空氣的接觸，熔融金屬的潔凈度逐漸降低。

另外，在鑄模內設置的型芯內部含有水分或樹脂等，所述水分或樹脂等由于熔融金屬的熱而氣化，成為氣體的發生源。若該氣體殘存在成型件的內部，則成為氣體缺陷或產生氣孔而使成型件的品質下降。

特別是，水分也為使成型件氫脆化的氫氣的發生源，為了提高成型件的品質，重要的是將由熔融金屬的熱而氣化的水分等除去。

但是，所述水分也包含在空氣中，在將鑄模打開時，空氣進入到型腔中。另外，在鑄模內設置的型芯不含有水分時，需要將型芯保管在被調濕的房間中，型芯的保管需要很大的費用。

雖然不是關于低壓鑄造的技術，但在專利文獻1中公開有，在由鑄砂形成的鑄模自身或型芯自身的內部安裝吸引氣體的配管，一邊向型腔供給熔融金屬，一邊吸引所述鑄模自身或型芯自身的內部而部分地減壓，對由鑄模自身或型芯自身的內部產生的氣體進行吸引。而且，根據上述方法，能夠防止鑄模等含有的有機粘合劑熱分解而產生的氣體侵入溶鋼中，能夠防止氣體缺陷的發生。

另外，雖然同樣不涉及低壓鑄造，但在專利文獻2中公開有，在將熱風送入型腔而使面向型腔的砂型干燥的方法中，由于僅將在砂型的表層存在的水分除去，故而代替上述方法而使用沸石或alc等吸附材料。

即，公開了利用沸石或alc等吸附材料包圍形成鑄模的鑄砂，通過所述吸附材料將水分吸附到鑄砂的內部并除去。另外，記載了在使用型芯的情況下，利用由鑄砂成型的砂型、埋設在砂型內部的吸附材料、埋設在吸附材料內部的鐵筋形成型芯。

但是，在專利文獻1記載的方法中，將熔融金屬吸引到鑄砂間而產生砂咬，或由于減壓不足而產生氣體缺陷。

即，難以將鑄模自身或型芯自身的內部均勻地減壓，容易在鑄模等的內部壓力產生偏差。另外，就由鑄模等產生的氣體，不僅由有機粘合劑產生的氣體為氣體的發生源，在鑄模等中含有的水分也為氣體的發生源，所述水分量根據保管鑄模等的環境等而變化，故而也難以預知由熔融金屬產生的氣體量。

另外，在專利文獻2記載的方法中，使用吸附量有限的吸附材料，需要以鑄模或型芯不吸收吸附材料的吸附量以上的水分的方式進行保管，而且，鑄模或型芯的制作需要工序數，成本增大。

技術實現要素：

本發明是鑒于上述那樣的現有技術具有的課題而作出的。其目的在于提供一種低壓鑄造方法及低壓鑄造裝置，即使對鑄模或型芯不進行成型以外的配管等的特殊加工，也能夠降低由熔融金屬的熱導致的氣體的產生，防止氣體缺陷或氣孔的發生，并且容易進行型芯的保管。

為了實現上述目的，本發明者反復進行了銳意探討的結果，在低壓鑄造方法中，通過在鑄模內設置型芯且將模閉合后且填充熔融金屬前，將型腔減壓而使型芯干燥，從而能夠實現上述目的，完成本發明。

本發明基于上述見解而作出的，本發明的低壓鑄造方法在鑄模內設置型芯并且將鑄模閉合，在將鑄模內的型芯減壓干燥之后，將熔融金屬填充到型腔中。

另外，本發明的低壓鑄造裝置具有與鑄模一同形成型腔的型芯、將該型芯減壓干燥的減壓裝置，將型芯設置在鑄模內而將鑄模閉合，且將型芯減壓干燥之后，將熔融金屬填充到型腔中。

根據本發明，由于在將熔融金屬填充到鑄模之前，將鑄模內減壓且將型芯的水分除去、干燥，故而降低由熔融金屬的熱導致的水蒸氣等氣體的產生，防止氣體缺陷、氣孔的發生。而且，能夠提供可防止氣體發生，熔液渦旋(湯廻り)動作穩定，可得到高品質的成型件，進而容易進行型芯等的保管的低壓鑄造方法及低壓鑄造裝置。

附圖說明

圖1是表示本發明的低壓鑄造裝置的一例的概略圖；

圖2是表示本發明的低壓鑄造裝置的另一例的概略圖；

圖3是表示本發明的低壓鑄造裝置的又一例的概略圖；

圖4是表示本發明的低壓鑄造方法的設置型芯的工序的一例的概略圖；

圖5是表示本發明的低壓鑄造方法的合模工序的一例的概略圖；

圖6是表示本發明的低壓鑄造方法的減壓工序的一例的概略圖；

圖7是表示本發明的低壓鑄造裝置的鑄造工序一例的概略圖；

圖8是表示保持爐的加壓和鑄模內的減壓的定時的一例的概略圖；

圖9是表示保持爐的加壓和型芯及鑄模內的減壓的定時的一例的概略圖。

標記說明

1：低壓鑄造裝置

2：保持爐

3：熔融金屬

4：供料機(ストーク)

5：澆注口

6：鑄模

7：芯頭

8：型芯

9：型腔

10：腔室

11：加壓裝置

12：加壓泵

13：閥

14：減壓裝置

15：減壓泵

16：減壓容器

17：閥

18：吸引管

19：吸引口

20：粉末分離裝置

21：多孔質體

22：粉末脫模劑

23：粉末分離裝置

24：熱氣

具體實施方式

對本發明的低壓鑄造方法及低壓鑄造裝置進行詳細地說明。

本發明在鑄模內設置型芯，在將型腔減壓而將型芯中含有的水分等除去干燥之后，將熔融金屬填充到型腔中并進行鑄造，將鑄模打開而取出成型件。

型芯的干燥從表面開始，若表面的含水率降低，則水分從其內側的含水率高的部分向表面移動而在表面蒸發。通過反復進行這些蒸發和移動，干燥進行到型芯的內部。

因此，水分從含水率高的部分向含水率低的部分移動的速度越快，干燥越快地進行。即，水蒸氣分壓的差越大，另外，型芯的溫度越高，干燥速度越快。

低壓鑄造裝置通常由供料機使收納熔融金屬的保持爐和在該保持爐上的鑄模內形成的型腔連通，通過將保持爐內加壓而經由所述供料機將熔融金屬填充到型腔中并使之凝固，從而可得到成型件。

在這樣的低壓鑄造裝置中，由于熔融金屬的熱經由供料機被向型腔供給，故而若鑄模閉合，則將型芯加熱而使水分從表面蒸發。另外，若型芯內部的溫度上升，則型芯內部的水分氣化而使內部壓力上升。

而且，通過將型腔減壓，型芯內部的壓力與型芯外部的壓力差變大，型芯內部的水分迅速地向表面移動，故而能夠快速地干燥到型芯的內部。

因此，無需預先調節型芯中含有的水分量，型芯的保管變得容易，而且，不會由于型芯的干燥工序而使鑄造時間(周期時間)變長。

在圖1中表示本發明的低壓鑄造裝置的一例的剖面圖。低壓鑄造裝置1將供料機4的下端浸漬在氣密地密閉的保持爐2內的熔融金屬3中，并且在其上端設置澆注口5。

在保持爐2上配置可上下分割的鑄模6，在該鑄模6中收納有通過芯頭7被定位的型芯8，通過鑄模6和型芯8形成型腔9。所述鑄模6也可以利用腔室10將整體覆蓋。通過具有腔室10來抑制散熱并使熱效率提高。

在保持爐2設置加壓裝置11，將二氧化碳等惰性氣體壓送到保持爐內或從保持爐內排氣而調節保持爐內的壓力，經由供料機4將熔融金屬3填充到型腔中。該加壓裝置11具有加壓泵12、閥13、未圖示的壓力傳感器等。

將型芯減壓干燥的減壓裝置14由減壓泵15、減壓容器16、閥17、吸引管18等形成，該吸引管18的吸引口19設置在腔室10及/或鑄模6上。所述吸引口19優選設置在多個部位。

如圖1所示，所述鑄模內的型芯的減壓干燥既可以將覆蓋整個鑄模6的腔室10內減壓，經由可上下分割的鑄模6的間隙而將鑄模內減壓，將型芯8干燥，另外，也可以如圖2所示地將型腔9直接減壓而將型芯干燥。

另外，如圖3所示，也能夠經由多孔質體21吸引型芯8并將其減壓干燥，也可以將其結合而進行干燥，所述多孔質體21設置在如下部位，即，在鑄模內設置將固定型芯8的芯頭7的部位。

在低壓鑄造方法中，通過將鑄模6閉合并吸引型腔9，鑄模成為型芯8的干燥容器，能夠有效地干燥型芯8。

鑄模內的減壓不僅將型腔9直接減壓，通過如圖2、3所示地也將腔室10內減壓，腔室10內與型腔9的壓力差變小，即使可上下分割的鑄模6不形成完全的氣密狀態，也能夠防止腔室10內的空氣向型腔9漏出。

另外，也可以與型腔的減壓并行或單獨地從芯頭部分吸引并減壓且將型芯干燥。通過從芯頭部分吸引，能夠直接吸引并將型芯內部的水分干燥，并且來自熔融金屬的熱容易向型芯內部傳遞，能夠提高型芯8的干燥速度。

另外，在經由多孔質體20吸引型芯8且減壓干燥的情況下，也能夠在所述型芯8及芯頭7的內部設置與多孔質體連接的脫氣路徑。通過從該路徑吸引，水分不僅從芯頭7附近蒸發，也從整個型芯內部蒸發，能夠使型芯8的干燥速度進一步提高。

另外，與所述型腔9直接連接的減壓裝置14優選不僅在將型芯8減壓干燥的減壓干燥工序，在將鑄造工序中的熔融金屬3填充到型腔9時，也吸引型腔9。通過在填充熔融金屬3時也吸引型腔9，能夠吸引形成型芯8的有機粘合劑等熱分解而產生的氣體，不僅能夠防止氣體缺陷，也能夠得到熔液渦流動作穩定、高品質的成型件。

在將熔融金屬3填充到型腔9之前，將型芯8減壓干燥時的型腔9的壓力雖然也依存于型芯8的大小、熔融金屬3的溫度、鑄模的氣密性等，但優選為大氣壓～0.75氣壓程度，更優選為0.9氣壓～0.75氣壓。若小于0.75氣壓，則供料機內的熔融金屬過度地上升，在鑄造開始時會產生先前熔液溫度下降等不良影響。

接著，對使用了所述低壓鑄造裝置1的低壓鑄造方法進行說明。

首先，在規定量的熔融金屬3貯存在保持爐2內的狀態下將鑄模6打開，與決定型芯在鑄模內的位置的芯頭7一同將型芯8設置在鑄模內，并且將鑄模6閉合。

在所述鑄模6的內壁，也可以根據需要，如圖4所示地在設置型芯8之前涂敷粉末脫模劑22。所述粉末脫模劑22通過噴涂等目前公知的涂敷方法進行涂敷。

另外，也可以在將鑄模6閉合之前，形成為將型腔9的一部分釋放的半閉狀態，在氣體可流入型腔9的狀態下通過與型腔9直接連接的減壓裝置14吸引型腔9。通過預先在半閉狀態下吸引型腔9，能夠將未溶附在鑄模面上的粉末脫模劑21、在型芯設置時混入的異物等除去。

與所述型腔9直接連接的減壓裝置14優選具有旋風分離器等粉末分離裝置20。由于具有粉末分離裝置20，能夠捕集鑄模內部的粉塵且防止減壓泵的故障。

若鑄模6閉合，則如圖5所示，由于熔融金屬3的熱而產生的熱氣23上升且型腔的溫度上升。型芯8被型腔的熱氣23加熱且開始型芯8的干燥。

若打開減壓裝置14的閥17且吸引型腔9內的氣體，則如圖6所示，熱氣23被減壓裝置14吸引，型腔9被熱氣23充滿且將型腔9減壓。因此，型腔的溫度上升和壓力低下相輔相成而促進型芯8的水分蒸發，將型芯8迅速干燥。

在本發明中，除了使用了樹脂的有機粘合劑之外，能夠使用使用了無機粘合劑的型芯。使用了無機粘合劑的型芯在鑄造時較少地產生氣體，另一方面，粘接力弱且強度低，但根據本發明，由于能夠將型芯充分干燥，故而使用了無機粘合劑的型芯的強度提高，由型芯折斷引起的不良降低。

作為所述無機粘合劑，例如列舉硫酸鎂(mgso4)、碳酸鈉(na2co3)、四硼酸鈉(na2b4o7)、硫酸鈉(na2so4)等。

接著，如圖7所示，通過加壓裝置10將惰性氣體壓送到保持爐2內而將熔融金屬面加壓，經由供料機4將熔融金屬3填充到型腔9中。而且，在熔融金屬3凝固之后，打開鑄模6而取出成型件。

在本發明中，由于預先將型芯8的水分除去，故而由熔融金屬3的熱產生的氣體減少，熔液渦流的動作穩定，防止氣體缺陷、氣孔的發生。

另外，在鑄造工序中，熔融金屬3向型腔9的填充優選一邊吸引型腔9一邊進行。型芯8的粘合劑會由于熔融金屬3的熱而蒸發且產生氣體，能夠一邊吸引型腔9一邊填充熔融金屬3，從而熔液渦流的動作穩定，防止氣體缺陷、氣孔的發生。

在此，使用圖8對保持爐2的加壓和鑄模6內的減壓的定時進行說明。在圖8(a)中，a為將鑄模6密閉且將型腔內減壓并進行型芯8的干燥的工序。b是在保持爐2內通過第一級加壓使供料機4內的熔融金屬3上升的工序。c是熔融金屬3到達澆注口5且切換為控制了填充速度的第二級加壓，并且再次開始鑄模6內的吸引的工序。鑄模6內被熔融金屬3填滿之后，停止保持爐2的加壓，維持壓力直至熔融金屬3凝固。另一方面，即使鑄模6被熔融金屬3填滿，也暫時持續進行型腔內的吸引。通過持續吸引，含有雜質的先前熔液從鑄模6內流出而使成型件的品質提高。d是使鑄模6內的熔融金屬凝固的工序。在熔融金屬3凝固之后使保持爐2的壓力逐漸下降，打開鑄模6而取出鑄造件。

圖8(b)是在通過保持爐2內的第一級加壓使供料機4內的熔融金屬3上升中也維持型腔內的減壓的例子。

另外，圖9(a)是表示圖3所示的將吸油管11連接到固定型芯8的芯頭7時的保持爐2的加壓、型腔的減壓、型芯8的減壓的定時的圖。由于保持爐2的加壓和型腔的減壓與圖8同樣，故而對吸引型芯8的定時進行說明。

a是將鑄模6密閉且吸引并干燥型芯8的工序。可以如圖9(b)所示地，通過b的保持爐2內的第一級加壓使熔融金屬在供料機4內上升期間持續進行型芯8的干燥，但熔融金屬3到達澆注口5且開始了向型腔內的流入之后停止進行型芯8的干燥。即使熔融金屬3流入也持續吸引型芯8的話，則熔融金屬3混入型芯8內，會產生砂咬。

以上，以1室的低壓鑄造裝置為例說明了熔融金屬保持爐，但本發明的低壓鑄造裝置不限于此，也可以由熔融金屬保持室和加壓室這兩個室構成熔融金屬保持爐，另外，也可以代替填充熔融金屬3的加壓泵而使用電磁泵。