铸模、利用铸模的铸造方法及铸模的设计方法技术

铸模1具有：产品空腔2，其用于通过填充熔融金属51来使产品52成形；补给空腔3，其与产品空腔2的一侧相连接，用于将从浇铸口31填充来的熔融金属51向产品空腔2补给；冷却空腔4，其与产品空腔2的另一侧相连接，被填充的熔融金属51比产品空腔2及补给空腔3的熔融金属先被冷却。关于各空腔2、3、4中的体积V与冷却表面面积S的比即模数M（＝V/S），在将产品空腔2的模数设定为Mp，将补给空腔3的模数设定为Ms，将冷却空腔4的模数设定为Mc时，具有Ms＞Mp＞Mc这样的关系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术用于通过填充熔融金属来使铸件产品成形的铸模(mold)、利用铸模的铸造方法及铸模的设计方法。
技术介绍
在进行压铸等的铸造时，为了防止在熔融金属凝固收缩时产生气孔(在成形品上产生的空洞、龟裂、缩小化等的变形)，进行了各种研究。例如，在设计产品时，进行了使产品的各部的壁厚均匀化以及除掉产品中的厚壁部等这样的研究、在铸模内设置冷却孔来进行冷却的研究等。例如，在专利文献I的铸造方法及铸造装置中，公开了向模具浇铸熔融金属，在与模具接触的表面层凝固之后，利用加热/冷却单元来从一侧向另一侧进行指向性凝固的技术。而且，在复杂形状零件中，基于流动凝固模拟结果，来进行良好的指向性凝固，由此防止铸造缺陷的广生，从而实现闻品质铸件的制造。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2002 - 346728号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在专利文献I中，需要另行使用加热/冷却单元，从而导致设备的复杂化。另一方面，在设计产品时难以实现产品形状的变更。因此，希望开发出维持产品的形状，并且能够通过简单的措施来防止气孔的发生的方法。本专利技术鉴于这些以往的问题点而做出的，其目的在于，提供一种能够通过简单的措施来防止在产品空腔(cavity)内成形的铸件产品上产生气孔的。用于解决问题的手段本专利技术的一个方式是一种铸模，其特征在于，具有:产品空腔，其用于通过填充熔融金属来使产品成形，补给空腔，其与该产品空腔的一侧相连接，用于将从浇铸口填充来的熔融金属向上述产品空腔补给，冷却空腔，其与上述产品空腔的另一侧相连接，被填充的熔融金属比上述产品空腔及上述补给空腔的熔融金属先被冷却；关于上述各空腔中的体积V与冷却表面面积S的比即模数M(= V/S)，在将上述产品空腔的模数设定为Mp，将上述补给空腔的模数设定为Ms，将上述冷却空腔的模数设定为Mc时，具有Ms > Mp > Mc这样的关系O本专利技术的另一方式是一种铸造方法，用于利用上述铸模来进行铸造，其特征在于，从上述浇铸口向上述补给空腔、上述产品空腔及上述冷却空腔，填充熔融金属；先从填充至上述冷却空腔内的熔融金属开始凝固，接着，使填充至上述产品空腔内的熔融金属凝固，最后使填充至上述补给空腔内的熔融金属凝固。本专利技术的又一方式是一种铸模的设计方法，用于设计上述铸模，其特征在于，在形状发生变化的规定位置上，将上述产品空腔划分为与上述补给空腔相连接的一侧的产品空腔部和与上述冷却空腔相连接的另一侧的产品空腔部这两个部分；在将上述一侧的产品空腔部的模数设定为Mpa，将上述另一侧的产品空腔部的模数设定为Mpb，将由熔融金属的材料成分决定的临界固相率设定为f时，利用上述补给空腔的模数Ms及上述冷却空腔的模数Mc,以满足fXMs/Mpa彡I及fX (Mpa/ (Mpb + Me)}彡I的关系的方式，来决定上述补给空腔及上述冷却空腔各自的形状。在上述铸模中，在产品空腔的一侧设置有补给空腔，在产品空腔的另一侧设置有冷却空腔。另外，产品空腔的模数Mp、补给空腔的模数Ms及冷却空腔的模数Mc具有Ms >Mp > Mc这样的关系。由此，在利用上述铸模来进行铸造时，能够先从填充至冷却空腔内的熔融金属开始凝固，接着，使填充至产品空腔内的熔融金属凝固，最后使填充至补给空腔内的熔融金属被凝固。即，通过对铸模中的空腔的形状进行研究，能够使熔融金属从空腔的一侧向另一侧依次凝固。因此，根据上述铸模，能够通过简单的措施，来防止在产品空腔内成形的铸件产品上产生气孔(未填充的空洞、龟裂、缩小化等的变形)。此外，上述冷却表面面积S是指，在铸模内与熔融金属接触的空腔的表面面积。在上述铸造方法中，与上述铸模的专利技术同样地，能够通过简单的措施，来防止在产品空腔内成形的铸件产品上产生气孔。在上述铸模的设计方法中，提供一种能够适当地设计用于使铸件产品成形的铸模的方法。具体地讲，将产品空腔划分为一侧的产品空腔部和另一侧的产品空腔部这样的两个部分，并以使一侧的产品空腔部的模数Mpa及另一侧的产品空腔部的模数Mpb满足fXMs/Mpa彡I及fX (Mpa/ (Mpb + Me)}彡I的关系的方式，来决定各空腔的形状。就fXMs/Mpa彡I的关系式而言，通过将一侧的产品空腔部的模数Mpa设定为使熔融金属的填充集中的填充部，将补给空腔的模数Ms设定为补给熔融金属的补给部，只要满足该关系式则可认为在一侧的产品空腔部内不会产生气孔。另外，就fX (Mp a/ (Mpb + Me)}彡I的关系式而言，通过将另一侧的产品空腔部的模数Mpb和冷却空腔的模数Mc之和设定为使熔融金属的填充集中的填充部，将一侧的产品空腔部的模数Mpa设定为补给熔融金属的补给部，只要满足该关系式则可认为在另一侧的产品空腔部内不会产生气孔。因此，通过以满足上述各关系式的方式，决定一侧的产品空腔部、另一侧的产品空腔部、补给空腔及冷却空腔各自的形状，能够制造防止在作为一侧的产品空腔部及另一侧的产品空腔部的产品空腔内成形的铸件产品上产生气孔的铸模。此外，临界固相率f是表示熔融金属处于固液共存状态时固相与熔融金属整体的比率的值。临界固相率f由熔融金属的材料成分决定，例如在日本代号为ADC12的铝合金的情况下，临界固相率f在0.3附近。附图说明图1是放大示出了第一实施例的铸模中的各空腔(cavity)的剖面的一部分的说明图。图2是示出了将第一实施例的一对铸模部合起来而形成的铸模的剖面的说明图。图3是示意性示出了第一实施例的铸模中的各空腔的形成状态的说明图。图4是示出了沿着图3的A — A线方向观察的在第一实施例的铸模中成形的铸件的剖面的说明图。图5是示出了在第二实施例的铸模中成形的铸件的说明图。图6是放大示出了第二实施例的铸模中的各空腔的剖面的一部分的说明图。具体实施方式对上述的的优选的实施方式进行说明。上述产品空腔、上述补给空腔及上述冷却空腔分别形成为环形状，上述补给空腔在上述产品空腔的一侧即外周侧以环状与该产品空腔连续地连接，上述冷却空腔将多个鳍(fin)状空腔部连接而成，并且在上述产品空腔的另一侧即内周侧以环状与该产品空腔连续地连接。在该情况下，能够在环形状的产品空腔适当地形成补给空腔及冷却空腔，从而能够防止在环形状的铸件产品上产生气孔。另外，上述铸模优选是在将一对铸模部合起来的接合面的位置上形成有上述产品空腔、上述补给空腔及上述冷却空腔的压铸用铸模。在该情况下，能够防止在作为压铸品的铸件产品上产生气孔。实施例下面，参照附图，对上述的实施例进行说明。(第一实施例)如图1及图2所示，本例的铸模I具有:产品空腔2，其用于通过填充熔融金属51来使产品52成形；补给空腔3，其与产品空腔2的一侧相连接，用于将从浇铸口 31填充的熔融金属51补给至产品空腔2 ;冷却空腔4，其与产品空腔2的另一侧相连接，并且被填充的熔融金属51比产品空腔2及补给空腔3中的熔融金属51先被冷却。关于各空腔2、3、4中的体积V与冷却表面面积S的比即模数(modulus) M (=V/S)，在将产品空腔2的模数设定为Mp，将补给空腔3的模数设定为Ms，将冷却空腔4的模数设定为Mc时，具有Ms > Mp > Mc这样的关系。下面，参照图1至图4，对本例的利用铸模I及铸模I的铸造方法以及铸模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：茜谷宗明，
申请(专利权)人：爱信艾达株式会社，
类型：
国别省市：