模铸方法及模铸机技术

本发明专利技术涉及模铸方法及模铸机，其中，在对模铸金属模真空抽气到１００毫巴以下后，与真空抽气并行，从套管向空腔吹入反应性气体，使空腔环境压力在大气压以上，边继续吹入反应性气体，边向套管注入铝合金熔液，接着，再次对空腔真空抽气，使栓塞前进，把套管内的铝合金熔液压入到空腔内。真空抽气、反应性气体吹入及再次真空抽气可相互并行，熔液注入时，可以有效地把空气及水分排放出系统外，未反应的气体也不进入熔液中而是排放到系统外，结果不会卷入水蒸汽等气体，得到也可作为功能部件使用的模铸制品。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抑制孔穴、气泡等铸造缺陷、作为构造材料当然可使用，即使作为功能材料也可使用的模铸制品的制造方法及模铸机。空腔内残留的气体，在金属模内铝熔液冷却凝固时，卷入铝材料的内部，成为孔穴、气泡等的铸造缺陷带入铸造制品内。其结果，得到的铸造制品在强度、延伸率等机械特性方面差，不适合作为涡形管、活塞、汽缸柱、连接杆、悬架部件等功能材料而使用。如抑制因残留气体产生的铸造缺陷，则扩宽了具有优良生产性的模铸法的适用对象领域。作为消除残留气体的不良影响的方法，众知有真空模铸法。在真空模铸法中，为了从空腔除去空气，在注入铝熔液前，对空腔真空抽气。可是存在从金属模的缝口的空气侵入，在铝熔液注入套管时也有空气混入，所以空腔的真空度维持在200～500毫巴，不能使真空度更好。即使用真空模铸法获得的制品，与普通模制品相比，空气卷入变少，但仍然检出起因于气体卷入而产生气孔等的铸造缺陷，还不能作为功能材料使用。作为消除真空模铸法缺点的方法，开发了氧模铸法(参照特公昭50-21143号公报)。在氧模铸法中，为了用氧置换空腔内的气体，在大气压以上的压力下使氧充满空腔。由于送入空腔内的氧从金属模的缝口或注入口喷出，因而防止空气从金属模缝口或注入口向空腔内侵入。送入空腔内的氧与铝熔液反应，形成微细的Al2O3，分散在制品内，不会对模铸制品产生不良影响。可是，即使在大气压以上将氧送入空腔内，完全除去空腔内的空气也是困难的。在空腔内具有复杂形状的情况下，常常发生空气残留。即，在具有复杂形状的金属模的空腔中，产生不能供氧的狭路，在狭路中残留不能置换成氧的空气、水蒸汽等。该残留气体进入模铸制品，成为发生铸造缺陷的原因。形成铸造缺陷原因的空腔内空气，在真空抽气的同时注入氧气时，被高效地置换成氧气(特公昭57-140号公报)。可是，即使在真空抽气的同时注入氧气对于除去水份也不是有效的。在实际制造的模铸制品内仍然检测出气体引起的铸造缺陷。在真空抽气后注入氧气的方法(特公平1-46224号公报)也是已知的，然而在空腔内只不过是维持200～400毫巴左右的减压环境，不能充分抑制气体引起的铸造缺陷。因此，本专利技术者等提出了一种方法(特愿平11-154566号)，即对金属模的空腔真空抽气到100毫巴以下的真空度之后，向金属模吹入氧等反应性气体，在空腔的环境气压超过大气压的时刻开始压入铝合金熔液。通过对空腔减压到100毫巴以下的真空度，加速金属模内面附着的脱模剂的水份蒸发。然后，由于把反应性气体送入真空状态下的空腔内，反应性气体遍及金属模的各角落，可使得空腔内残存的空气或来自脱模剂的水份等高效放出。其结果，可以获得气体量大幅度减少的模铸制品、抑制了因气体引起的缺陷。并且，由于即使在加热情况下也不发生因残存的气体引起的起泡，所以通过T6处理等的热处理成为可提高机械性质的模铸制品。送入空腔内的反应性气体多半与射出的铝合金熔液反应，成为微细的Al2O3，分散在制品内，一部分被铝合金熔液从空腔挤出。可是，依制品形状，也有在铝合金熔液压入后也残留在空腔内，保持未反应原样地进入模铸制品内的反应性气体。例如，在制造复杂形状模铸制品的金属模上，设计多个金属流路分流·合流的空腔形状，在合流点附近流过双方金属流路的金属使得反应性气体挤出的经路堵塞，形成反应性气体无逃脱处的死胡同状。在开有通向空腔的旁通路，对空腔真空抽气的方式(特公平1-46224号公报)中，根据下述理由，保持到达真空度在200～400毫巴，由于不仅残留相当多的空气，而且未反应的反应性气体也不能充分放出，所以不能充分降低进入模铸制品内的气体成份。由于对空腔内真空抽气，经狭小出入口的套管或流道部分抽气比较费时间。而且，因为最初对空腔内真空抽气，所以连通过减压效果而气化的套管润滑剂也被抽吸到空腔中，使空腔内的湿度变高。高湿度成为由压入空腔内的铝合金熔液和水份反应产生的氢气进入铸物的原因。套管润滑剂往往一部分保持液状的原样被抽吸，结果污染空腔。由于真空抽气机构和空腔通过阀机构隔开，如果继续真空抽气直到铝合金熔液压入终止为止，则担心金属从阀的隙间进入。因此，需要在铝合金熔液到达间隔阀之前关闭间隔阀，中止真空抽气，在铝合金熔液压入中残存的气体直到最后也不能抽吸，未反应的反应性气体容易残留在空腔内。此外，因为真空抽气及反应性气体注入是使用同一开口，所以不能同时进行真空抽气及反应性气体注入，在真空抽气终止后注入反应性气体。因此，其间空气从金属模的接触面侵入空腔，容易残留。而且，由于反应性气体的注入口只在空腔内，所以在铝合金熔液的压入中套管内不能被反应性气体注满，也有空气从柱塞端和套管之间的隙缝侵入空腔。本专利技术的模铸法的特征为，为了达到其目的，在对模铸的金属模空腔真空抽气到100毫巴以下后，与真空抽气并行，把从套管来的反应性气体吹入空腔内，使空腔的环境气压达到大气压以上，边继续吹入反应性气体边把铝合金熔液注入到套管内，接着再次对空腔真空抽气，使栓塞前进，把套管内的铝合金熔液压入空腔内。真空抽气的抽速优选在500毫巴/秒以上，借助在溶液道甚至在溢流部上开口的排气管对空腔抽气。与真空抽气并行，吹入氧等反应性气体，使空腔达到大气压以上的环境气压。这时，通过吹入除湿的反应性气体，维持空腔湿度在15％RH以下较好。在栓塞前进之前中止反应性气体的吹入，或者也可以继续进行直到铸造终止。铸造的铝合金熔液从给熔液口注入到套管，通过栓塞前进，压入到空腔内。这时，在栓塞端通过套管的给熔液口的时刻，栓塞一度停止较好。在铝合金熔液注入后开始再次真空抽气，继续进行直到铸造终止。在再次真空抽气中，经由在溢流部上开口的排气管对空腔真空抽气。也可以并用经由熔液道的真空抽气。在本方法中使用的模铸机包含真空抽气机构和反应性气体供给机构，前者连接把注入套管内的铝合金熔液引入模铸金属模空腔内的熔液道上开口的排气管以及在模铸金属模内的溢流部上开口的气体给排管，后者连接有设置在比套管的给熔液口还靠近模铸金属模侧的给气口上开口的气体供给管。优选在气体给排管的开口部和溢流部之间设置防止金属向真空系统泄漏的冷硬弯管。除了遮断空腔与外气之外，可采用在固定模和可动模之间的、包围空腔的接触面上夹持密封件的方式，以及将在模铸金属模的固定模和可动模之间的接触面上形成的包围空腔的沟与真空抽气机连接的方式等。贯通可动模，在面临空腔的销孔上进退自如地设置顶销，在销孔内壁和顶销之间气密密封也是有效的。由于在溢流部上开口的气体给排管兼用于真空抽气及压缩空气吹入，所以在真空抽气机连接的排气管和在压缩空气喷出机构连接的给气管上分岔。在气体给排管上可以安装测定空腔环境气压及湿度的压力计、湿度计等。从反应性气体供给机构直到套管的给气口为止伸延的气体供给管的途中优选设置干燥机。模铸制品内包含的气体成分，在普通模铸法中，是来自金属模空腔内残存的空气。残存空气通过真空模铸法或氧模铸法可以大幅减少。可是即使减少空腔的残存空气，得到的模铸制品内仍然不能避免由气体引起的缺陷。而在特愿平11-154566号提出的真空·氧模铸法，是通过真空抽气工序使空腔达到100毫巴以下的真空度，从而促进来自脱模剂等的水份蒸发，接着通过向真空状态下的空腔吹入反应性气体，使反应性气体遍及到空腔的各角落。一旦通过反应气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模铸方法，其特征在于，对模铸金属模的空腔真空抽气到１００毫巴以下后，与真空抽气并行，从套管将反应性气体吹入空腔内，使空腔的环境气压在大气压以上，边继续吹入反应性气体边向套管内注入铝合金熔液，接着经在空腔的溢流部上开口的气体给排管对空腔再次真空抽气，使栓塞前进，从套管经熔液道把铝合金压入空腔内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：仓增幸雄，吉田修，田岛吉浩，猪狩隆彰，
申请(专利权)人：日本轻金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]