[發(fā)明專利]模鑄方法及模鑄機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01803547.7
• 申請(qǐng)日: 2001-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN1394153A
• 公開（公告）日: 2003-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倉(cāng)增幸雄;吉田修;田島吉浩;豬狩隆彰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本輕金屬株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B22D17/00
• 分類號(hào): B22D17/00;B22D17/14;B22D17/22
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 戈泊,程偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及抑制孔穴、氣泡等鑄造缺陷、作為構(gòu)造材料當(dāng)然可使用，即使作為功能材料也可使用的模鑄制品的制造方法及模鑄機(jī)。

背景技術(shù)

在通常的模鑄法中，將注入套管內(nèi)的熔化鋁熔液或熔化鋁合金(以下稱為「熔液」)通過柱塞壓入到金屬模的空腔內(nèi)。充滿空腔內(nèi)的空氣、水蒸汽等氣體通過鋁熔液的壓入大半從空腔被驅(qū)除，但在壓入后也有殘留在空腔內(nèi)的。尤其是用于在薄壁制品或具有復(fù)雜形狀制品的金屬模，容易產(chǎn)生形成流體狹路的部分，完全除去空腔內(nèi)的氣體成分是困難的。

空腔內(nèi)殘留的氣體，在金屬模內(nèi)鋁熔液冷卻凝固時(shí)，卷入鋁材料的內(nèi)部，成為孔穴、氣泡等的鑄造缺陷帶入鑄造制品內(nèi)。其結(jié)果，得到的鑄造制品在強(qiáng)度、延伸率等機(jī)械特性方面差，不適合作為渦形管、活塞、汽缸柱、連接桿、懸架部件等功能材料而使用。如抑制因殘留氣體產(chǎn)生的鑄造缺陷，則擴(kuò)寬了具有優(yōu)良生產(chǎn)性的模鑄法的適用對(duì)象領(lǐng)域。

作為消除殘留氣體的不良影響的方法，眾知有真空模鑄法。在真空模鑄法中，為了從空腔除去空氣，在注入鋁熔液前，對(duì)空腔真空抽氣。可是存在從金屬模的縫口的空氣侵入，在鋁熔液注入套管時(shí)也有空氣混入，所以空腔的真空度維持在200～500毫巴，不能使真空度更好。即使用真空模鑄法獲得的制品，與普通模制品相比，空氣卷入變少，但仍然檢出起因于氣體卷入而產(chǎn)生氣孔等的鑄造缺陷，還不能作為功能材料使用。

作為消除真空模鑄法缺點(diǎn)的方法，開發(fā)了氧模鑄法(參照特公昭50-21143號(hào)公報(bào))。在氧模鑄法中，為了用氧置換空腔內(nèi)的氣體，在大氣壓以上的壓力下使氧充滿空腔。由于送入空腔內(nèi)的氧從金屬模的縫口或注入口噴出，因而防止空氣從金屬模縫口或注入口向空腔內(nèi)侵入。送入空腔內(nèi)的氧與鋁熔液反應(yīng)，形成微細(xì)的Al₂O₃，分散在制品內(nèi)，不會(huì)對(duì)模鑄制品產(chǎn)生不良影響。

可是，即使在大氣壓以上將氧送入空腔內(nèi)，完全除去空腔內(nèi)的空氣也是困難的。在空腔內(nèi)具有復(fù)雜形狀的情況下，常常發(fā)生空氣殘留。即，在具有復(fù)雜形狀的金屬模的空腔中，產(chǎn)生不能供氧的狹路，在狹路中殘留不能置換成氧的空氣、水蒸汽等。該殘留氣體進(jìn)入模鑄制品，成為發(fā)生鑄造缺陷的原因。

形成鑄造缺陷原因的空腔內(nèi)空氣，在真空抽氣的同時(shí)注入氧氣時(shí)，被高效地置換成氧氣(特公昭57-140號(hào)公報(bào))。可是，即使在真空抽氣的同時(shí)注入氧氣對(duì)于除去水份也不是有效的。在實(shí)際制造的模鑄制品內(nèi)仍然檢測(cè)出氣體引起的鑄造缺陷。在真空抽氣后注入氧氣的方法(特公平1-46224號(hào)公報(bào))也是已知的，然而在空腔內(nèi)只不過是維持200～400毫巴左右的減壓環(huán)境，不能充分抑制氣體引起的鑄造缺陷。

因此，本發(fā)明者等提出了一種方法(特愿平11-154566號(hào))，即對(duì)金屬模的空腔真空抽氣到100毫巴以下的真空度之后，向金屬模吹入氧等反應(yīng)性氣體，在空腔的環(huán)境氣壓超過大氣壓的時(shí)刻開始?jí)喝脘X合金熔液。通過對(duì)空腔減壓到100毫巴以下的真空度，加速金屬模內(nèi)面附著的脫模劑的水份蒸發(fā)。然后，由于把反應(yīng)性氣體送入真空狀態(tài)下的空腔內(nèi)，反應(yīng)性氣體遍及金屬模的各角落，可使得空腔內(nèi)殘存的空氣或來自脫模劑的水份等高效放出。其結(jié)果，可以獲得氣體量大幅度減少的模鑄制品、抑制了因氣體引起的缺陷。并且，由于即使在加熱情況下也不發(fā)生因殘存的氣體引起的起泡，所以通過T6處理等的熱處理成為可提高機(jī)械性質(zhì)的模鑄制品。

送入空腔內(nèi)的反應(yīng)性氣體多半與射出的鋁合金熔液反應(yīng)，成為微細(xì)的Al₂O₃，分散在制品內(nèi)，一部分被鋁合金熔液從空腔擠出。可是，依制品形狀，也有在鋁合金熔液壓入后也殘留在空腔內(nèi)，保持未反應(yīng)原樣地進(jìn)入模鑄制品內(nèi)的反應(yīng)性氣體。例如，在制造復(fù)雜形狀模鑄制品的金屬模上，設(shè)計(jì)多個(gè)金屬流路分流·合流的空腔形狀，在合流點(diǎn)附近流過雙方金屬流路的金屬使得反應(yīng)性氣體擠出的經(jīng)路堵塞，形成反應(yīng)性氣體無(wú)逃脫處的死胡同狀。

在開有通向空腔的旁通路，對(duì)空腔真空抽氣的方式(特公平1-46224號(hào)公報(bào))中，根據(jù)下述理由，保持到達(dá)真空度在200～400毫巴，由于不僅殘留相當(dāng)多的空氣，而且未反應(yīng)的反應(yīng)性氣體也不能充分放出，所以不能充分降低進(jìn)入模鑄制品內(nèi)的氣體成份。

由于對(duì)空腔內(nèi)真空抽氣，經(jīng)狹小出入口的套管或流道部分抽氣比較費(fèi)時(shí)間。而且，因?yàn)樽畛鯇?duì)空腔內(nèi)真空抽氣，所以連通過減壓效果而氣化的套管潤(rùn)滑劑也被抽吸到空腔中，使空腔內(nèi)的濕度變高。高濕度成為由壓入空腔內(nèi)的鋁合金熔液和水份反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣進(jìn)入鑄物的原因。套管潤(rùn)滑劑往往一部分保持液狀的原樣被抽吸，結(jié)果污染空腔。