專利名稱：輕合金制鑄件的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用鑄型鑄造鋁合金、鎂合金等的輕合金制鑄件的制造方法。
背景技術：
一般來講，鋁合金制鑄件或鎂合金制鑄件，以提高強度等的機械特性為目的而實施熱處理。
作為上述的熱處理，T6處理(固溶處理后實施人工時效硬化處理的熱處理)是有效的。鋁合金制鑄件的T6處理是，例如在500℃左右實施8～10小時的固溶處理之后，在180℃左右的溫度下實施5～10小時的時效硬化處理。該時效硬化處理由于是將鋁合金制鑄件擱置于加熱爐(時效爐)內進行的，故此，當然需要作為熱處理爐的加熱爐，還存在著降低生產效率、增大能耗的問題。
作為使用鑄型鑄造鋁合金制鑄件的方法，例如有，日本專利第3068185號(對應的美國專利第5297611號、及專利第5477906號)公報公開的以下方法。
即，在使用由金屬型和砂型構成的鑄型，鑄造鋁合金制V型發(fā)動機的汽缸體鑄件，該鑄型與汽缸體的燃燒室側對應的部分是由金屬型、其它部分是由砂型構成，在由這些金屬型和砂型構成的型腔以及冒口部之間，安裝經由密封機構的橫澆道。將鋁合金熔液通過橫澆道、開放狀態(tài)的密封機構以及冒口部。從下方往型腔內澆注。接著，閉塞密封機構，將由金屬型和砂型構成的鑄件整體翻轉。在該熔液凝固之后，先分離金屬型，使用液體冷卻介質冷卻該分離部分的鑄件面，對其施予有向性凝固的方法。
然而，該專利中公開的方法需要翻轉鑄型整體，因此存在著鑄造裝置復雜化的問題，又，該方法對于鑄造后實施的固溶處理(淬火)以及時效處理沒有任何的記載和啟示。故此，例如對鋁合金制鑄件的強度，存在著不能獲得充分的機械特性的問題。
另外，以往的其它方法還有，一種如日本公開專利公報特開平8-225903號所揭示的方法，即，將鋁合金熔液以49MPa以上的澆鑄壓力加壓充填于金屬型內，使其凝固；凝固結束后，從金屬型中取出、而立即浸漬在水中，實施淬火；淬火之后，實施人工時效處理的方法。
該方法是全部使用金屬型進行鑄造的方法，而且，上述的熱處理(淬火處理、時效硬化處理)是從金屬型中取出制品(鑄件)后的處理。因此當實施人工時效處理時，必然需要時效爐，推斷會加大能耗。

發(fā)明內容
為此，本發(fā)明的目的在于，提供一種輕合金制鑄件的制造方法，解決在上面舉出的以往技術中存在的問題點。
本發(fā)明的輕合金制鑄件的制造方法的特征在于，包括以下步驟準備備有砂型和金屬型的鑄型，其中，所述砂型具有與冒口對應的部分(以下，有時簡稱為“冒口部”)，所述金屬型為離開所述與冒口對應的部分地被配置于所述鑄型，并且由所述砂型和金屬型形成所述鑄型的型腔；向所述鑄型的型腔內澆注輕合金熔液；從輕合金制鑄件分離所述金屬型；使冷卻介質與所述分離金屬型之后的鑄件的表面(以下，有時簡稱為“離型表面”)接觸，從而對所述表面施予淬火處理；以及利用所述冒口帶有的熱量，對所述鑄件施予規(guī)定時間的時效處理。
通過本發(fā)明，在不需要任何熱處理爐(時效爐)的情況下，可以實施T6處理，可以獲得拉伸強度等的機械特性優(yōu)異的輕合金制鑄件。
參照附圖，通過閱讀下面所述的詳細說明，可使本發(fā)明的上述及其他目的、詳細內容、以及優(yōu)點更清楚。


圖1是對應本發(fā)明的一實施例的鑄型剖面圖，是表示由金屬型和砂型構成的鑄型。
圖2是對應本發(fā)明第1實施例的制造工序流程圖。
圖3是澆注輕合金熔液后的鑄型剖面圖。
圖4是輕合金熔液凝固后的鑄型剖視圖。
圖5是將金屬型分離后的鑄型剖面圖。
圖6是對原樣保持帶有砂型的鑄件的露出表面，進行急速冷卻時的剖面圖。
圖7是為了進行時效處理，覆蓋有砂型和保溫單元的鑄件的剖面圖。
圖8是將金屬型分離后的、鑄件各部位的溫度變化圖。
圖9是本發(fā)明第1實施例制造的鑄件、和以往的鑄件的各拉伸強度的對比圖。
圖10是本發(fā)明第1實施例制造的鑄件、和以往的鑄件的各0.2％屈服強度的對比圖。
圖11是本發(fā)明第1實施例制造的鑄件、和以往的鑄件的各斷裂伸長率的對比圖。
圖12是對應本發(fā)明第2實施例的制造工序流程圖。
圖13是對原樣保持帶有砂型的鑄件，進行急速冷卻時的剖面圖。
圖14是對原樣保持帶有砂型的鑄件，進行緩慢冷卻時的剖面圖。
圖15是為了進行時效處理，覆蓋有砂型和保溫單元的鑄件的剖面圖。
圖16是表示將金屬型分離后的鑄件各部位的溫度變化圖。
圖17是對應本發(fā)明第3實施例的制造工序流程圖。
圖18是對原樣保持帶有砂型的鑄件，進行急速冷卻時的剖面圖。
圖19是對原樣保持帶有砂型的鑄件裝上冷卻導板之后，進行急速冷卻時的剖面圖。
圖20是將原樣保持帶有砂型的鑄件浸漬于水中、使砂型潰散時的剖面圖。
圖21是為了進行時效處理，覆蓋有保溫單元的鑄件的剖面圖。
圖22是將金屬型分離后的、鑄件各部位的溫度變化圖。
圖23是對應本發(fā)明第4實施例的制造工序流程圖。
圖24是將原樣保持帶有砂型的鑄件載置在升降裝置上時的剖面圖。
圖25是將原樣保持帶有砂型的鑄件浸漬于水中，進行淬火處理時的剖面圖。
圖26是將金屬型分離后的、鑄件各部位的溫度變變化圖。
具體實施例方式
作為本發(fā)明的最佳實施方式，下面通過鋁合金(例如有日本工業(yè)規(guī)格(JIS)規(guī)定的AC4B)制的汽缸蓋制造來詳細說明本發(fā)明。但是，本制造方法也可適用于鎂合金或其他輕合金制的汽缸蓋的制造方法。
如圖1，用于制造汽缸蓋的鑄型的剖面圖所示，鑄型由多個砂型1～5、型芯6以及金屬型7構成。由多個砂型1～5中的砂型1、2以及3形成與冒口對應的空間部分8(即，冒口部)。在該冒口部8的汽缸蓋汽缸排列方向(長度方向)的端部，形成有注入鋁合金熔液或鎂合金熔液等輕合金熔液用的直澆口9(gate)。
由多個砂型1～5中的砂型3、4、5以及與冒口部8離開配置的金屬型7形成型腔10。在該型腔10內配置由砂型造型的上述型芯6。并且，通過砂型3中形成的多個流道11(為了圖示方便，在附圖中只表示了1個流道)，位于上側的冒口部8是與位于下側的型腔10連通連接。
又，由金屬型7形成的輕合金制鑄件的表面與汽缸蓋的燃燒室側表面相對應。
下面，參照圖2～圖7，詳細說明使用所述鑄型(參照圖1)制造輕合金制鑄件的具體流程。
如圖2所示，輕合金制鑄件是通過依次經由鑄型準備工序S1、澆注工序S2、金屬型分離工序S3、淬火處理工序S4和時效處理工序S5來進行制造。
首先在鑄型準備工序S1中，將型砂與粘結劑混合后進行砂型1～5的造型，再與金屬型7組合，制成具有上述圖1所示結構的鑄型。
其次，如圖3所示，在澆注工序S2中，將輕合金熔液12(即，鋁合金熔液)從直澆口9經由冒口部8和流道11澆注到型腔10中。并且，在輕合金熔液12凝固后，如圖4所示，形成由汽缸蓋部13和冒口14構成的鑄件。
接著，在金屬型分離工序S3中，如圖5所示，在澆注后留下砂型1～5和型芯6的狀態(tài)下，只將金屬型7分離。
又，在淬火處理工序S4中，如圖6所示，將作為冷卻介質的冷卻水15噴射在分離金屬型7后的鑄件被露出的表面(離型表面)上，該表面是汽缸蓋的與燃燒室側對應的表面。這樣，對鑄件進行急速冷卻，而對汽缸蓋部13施予淬火處理。
此時，將淬火溫度設定為480～530℃(鋁合金制鑄件的場合)，將從多個噴嘴16的冷卻水15噴射到分離金屬型7后的鑄件被露出的汽缸蓋部13的表面上，在約1分鐘的短時間內使其急速冷卻到300℃以下。
這樣，將作為冷卻介質的水15持續(xù)噴射規(guī)定時間之后，停止噴射。
由于從噴嘴16噴射到汽缸蓋部13的水15要流下，因此，在冷卻工位(cooling station)ST1設置有承接該水15的戽斗17。
停止噴射水15的時序設定如下在后續(xù)的時效處理中，將汽缸蓋部13的鑄件表面被露出的近旁部分(以下，有時簡稱為“鑄件露出近部”)的溫度以及冒口近部的溫度，能夠通過來自鑄件冒口14的熱傳導而回熱至時效處理溫度(例如，鋁合金制鑄件的場合，該溫度為160～240℃)的時序。圖6中，鑄件露出近部以A、冒口近部以B表示。
然后，在時效處理工序S5中，如圖7所示，在鑄件的汽缸蓋部13和冒口14上覆蓋有所述砂型1～5的狀態(tài)下，將由玻璃棉成形體構成的隔熱材料18附置到鑄件表面露出鄰近的砂型5上。隔熱材料18是作為保溫單元使用的。利用冒口14帶有的熱量，將鑄件整體在所述時效處理溫度(例如，鋁合金制鑄件的場合，該溫度為160～240℃)下保持規(guī)定時間(例如1～2小時)，這樣，實施時效硬化處理。
如圖7所示，在鑄件外周留下砂型1～5的狀態(tài)下，將汽缸蓋部13、冒口14和砂型1～5載置在隔熱材料18上，從而鑄件就與外界隔熱。鑄件露出近部A以及冒口近部B接受來自冒口14的熱，可升溫至時效處理有效的溫度。通過在均熱狀態(tài)下保持規(guī)定時間而實施時效處理，特別是針對鑄件露出近部A來說，通過淬火處理工序S3中的淬火處理、和時效處理工序S5中的時效處理的兩種處理，結果對鑄件露出近部A就成為實施了T6處理。
圖8表示鋁合金(AC4B)制鑄件的各部位的溫度變化。如該圖所示，將淬火處理工序S4中的冷卻水15的噴射(噴淋)時間設定為約20分鐘，可使鑄件露出近部A的溫度Ta下降至100℃以下，使冒口近部B的溫度Tb下降至150℃以下，又使冒口14的溫度Tc下降至300℃附近。在時效處理工序S5中，可將所述各部位的溫度保持在160～240℃的溫度范圍內。
下面，將上述實施例中制造的鋁合金(AC4B)制鑄件的機械特性(拉伸強度、0.2％屈服強度、及斷裂伸長率)，與下述以往的方法制造的鋁合金制鑄件的各機械特性進行比較。
以往的第一種方法是，使用與圖1相同鑄型，在澆注之后，不分離任何鑄型放置而制得鑄件的方法。以往的第二種方法是，使用與圖1相同鑄型，在澆注之后，分離所有鑄型、實施水冷而制得鑄件的方法。
圖9、圖10和圖11分別表示了拉伸強度、0.2％屈服強度、以及斷裂伸長率的各比較結果，其中，X表示由上述以往的第一種方法制造的鑄件，Y表示由上述以往的第二種方法制造的鑄件，Z表示由本發(fā)明的上述實施方式制造的鑄件。
在圖9、圖10和圖11中，分別標記了汽缸蓋中的各特性的要求值，對拉伸強度的要求值是206MPa、對0.2％屈服強度的要求值是190MPa、以及對斷裂伸長率的要求值是0.25％。
從圖9和圖10可以看出，由本發(fā)明上述實施方式制造的鑄件的、鑄件露出近部A(以及冒口近部B)的拉伸強度和0.2％屈服強度都滿足要求值，并優(yōu)于由上述兩種以往的方法制造的鑄件的各值。
又，從圖11可以看出，由本發(fā)明上述實施方式制造的鑄件的、鑄件露出近部A(以及冒口近部B)的斷裂伸長率，雖然比由上述兩種以往的方法制造的鑄件的各值差，但充分滿足用作汽缸蓋的要求值。
這樣，本發(fā)明上述實施方式(第1實施例)的輕合金制鑄件的制造方法，包括鑄型準備工序S1，準備備有砂型1～5和金屬型7的鑄型，其中，由砂型1～5形成冒口部8，金屬型7是離開冒口部8地被配置，并由砂型1～5和金屬型7形成型腔10；澆注工序S2，將輕合金熔液12向所述型腔10內澆注；金屬型分離工序S3，澆注后將金屬型7分離；淬火處理工序S4，將急速冷卻用的冷卻介質(即，水15)噴吐在分離金屬型7分離之后的鑄件表面上而實施鑄件的淬火處理，持續(xù)冷卻規(guī)定時間，然后，停止噴吐冷卻介質；以及，時效處理工序S5，淬火處理后，用所述砂型1～5和保溫單元(隔熱材料18)覆蓋鑄件、利用冒口14帶有的熱量在時效處理溫度之下將鑄件整體保持規(guī)定時間。
再說，在鑄型準備工序S1中，使用砂型1～5和金屬型7，準備具有型腔10的鑄型。在澆注工序S2中，將輕合金熔液12澆注在型腔10中。在后續(xù)的金屬型分離工序S3中，澆注后、以留有砂型1～5的狀態(tài)下，只將金屬型7分離(離型)。在后續(xù)淬火處理工序S4中，將冷卻介質(即，水15)噴射在分離金屬型7之后的鑄件表面上，對鑄件進行淬火，接著，持續(xù)噴射規(guī)定時間，然后停止噴射。在后續(xù)時效處理工序S5中，使用保溫單元(隔熱材料18)覆蓋鑄件的分離金屬型7的部分，利用冒口14帶有的熱量、在時效處理溫度之下將鑄件整體保持規(guī)定時間。
這樣，分離金屬型7之后，通過冷卻介質(即，水15)的急速冷卻，對鑄件進行淬火處理。鑄件是被砂型1～5和隔熱材料18覆蓋，這可容易實施時效硬化處理。并且，時效處理可有效利用冒口14帶有的熱量來實施。故此，不需要任何的熱處理爐(時效爐)，又在抑制能量的情況下可實施T6處理。這可大幅度提高拉伸強度等的機械特性。
再有，因設置了冒口部8，故在鑄件內部不會形成空洞、縮孔或氣孔等的缺陷，并且，使用后的砂型1～5和型芯6在其潰散后、當然可以再次利用。
在上述第1實施例中，作為保溫單元使用了隔熱材料18。即，當隔熱材料18用來保溫單元時，不需要消耗電力，可有助于節(jié)能化。
根據(jù)本實施方式，代替隔熱材料18，低溫加熱器也可作為保溫單元使用。
在上述第1實施例中，對于鋁合金制鑄件進行的淬火處理的淬火溫度設定為480～530℃。在進行時效處理時，鑄件被設定在160～240℃的溫度范圍內保持1～2小時。這樣可以確保制造后的鑄件的重要部分(汽缸蓋部13)具有充分的拉伸強度和屈服強度。
還有，在上述鋁合金制鑄件的汽缸蓋(即，汽缸蓋部13)中，用金屬型7形成的鑄件表面與汽缸蓋的燃燒室側表面相對應，與金屬型7相接的汽缸蓋的燃燒室側表面層部分的合金熔液要比砂型1～5的部分的熔液更快地凝固，因此該表面層部分的金屬組織細密，而且尺寸精度高。并且，由于鑄件的金屬組織細密，通過實施T6處理，可以提高其機械特性。由此，鑄件具有良好的耐熱疲勞開裂性，這有用于汽缸蓋的燃燒室側表面層部分在發(fā)動機作動時的反復加熱和冷卻。
下面參照圖12～圖16詳細說明使用所述鑄型(參照圖1)制造輕合金制鑄件的第2實施例。
如圖12所示，本發(fā)明第2實施例的輕合金制鑄件是通過依次經由鑄型準備工序S11、澆注工序S12、金屬型分離工序S13、淬火處理工序S14、緩慢冷卻工序S15和時效處理工序S16來進行制造。
鑄型準備工序S11、澆注工序S12和金屬型分離工序S13是與上述第1實施例相同的方法實施。
下一步，在淬火處理工序S14中，如圖13所示，將急速冷卻用的作為冷卻介質的冷卻水15噴射在分離金屬型7之后的汽缸蓋13的表面上，該汽缸蓋表面是燃燒室側的表面。急速冷卻鑄件的必要部分(分離金屬型7之后的鑄件的表面部分)，從而進行局部性淬火處理。
此時，將淬火溫度設定為480～530℃(鋁合金制鑄件的場合)，將從多個噴嘴16的水15噴射在分離金屬型7而鑄型表面被露出的、汽缸蓋部13的燃燒室側的汽缸蓋部13表面上，急速冷卻到300℃以下，對汽缸蓋部13進行淬火處理。
在此，由于從噴嘴16噴射在汽缸蓋部13上的水15要流下，因此，在淬火工位(quenchingstation)ST2設置有承接該水15的戽斗17。
下一步，在緩慢冷卻工序S15中，如圖14所示，將作為緩慢冷卻用的冷卻介質的霧狀的水、即霧水19噴射在鑄件表面上，該噴射持續(xù)規(guī)定時間之后，停止噴射。
停止噴射該霧水19的時序設定如下在后續(xù)的時效處理中，將鄰近汽缸蓋部13燃燒室的鑄件露出近部A的溫度、以及鄰近冒口14的冒口近部B的溫度，通過來自冒口14的熱傳導，能夠回升至時效處理溫度(即，鋁合金制鑄件的場合，該溫度為160～240℃)的時序。
在該第2實施例中，將淬火處理工序S14中的水15的噴射時間設定為約5分鐘，將緩慢冷卻工序S15中的霧水19的噴射時間設定為約30分鐘。這樣可使鑄件露出近部A的溫度Ta下降至100℃以下，使冒口近部B的溫度Tb下降至150℃以下，又使冒口14的溫度Tc下降至300℃附近。
下一步，在時效處理工序S16中，如圖15所示，使用所述砂型1～5、和作為保溫單元而由玻璃棉成形體制成的隔熱材料18，覆蓋鑄件的汽缸蓋部13和冒口14。然后，利用冒口14帶有的熱量，將鑄件整體在所述的時效處理溫度(即，鋁合金制鑄件的場合，該溫度為160～240℃)保持規(guī)定時間(即，1～2小時)，這樣實施時效硬化處理。
如圖15所示，在鑄件外周留下砂型1～5的狀態(tài)下，將汽缸蓋部13、冒口14和砂型1～5載置在隔熱材料18上，從而鑄件就與外界隔熱，鑄件露出近部A以及冒口近部B接受來自冒口14傳導的熱，溫度可回升至時效有效的溫度范圍內。通過在均熱狀態(tài)下保持規(guī)定時間而實施的時效處理，特別是針對鑄件露出近部A來說，通過淬火處理工序S14中的淬火處理、和時效處理工序S16中的時效處理的兩種處理，成為實施了T6處理的結果。
圖16表示由該第2實施例制造的鋁合金制鑄件的各部位的溫度變化。如該圖所示，將淬火處理工序S14中的水15的噴射時間和緩慢冷卻工序S15中的霧水19的噴射時間的總和時間設定為約35分鐘，在緩慢冷卻工序S15結束時，可使鑄件露出近部A的溫度Ta下降至150℃以下，使冒口近部B的溫度Tb下降至180℃以下，又使冒口14的溫度Tc下降至300℃附近。這樣，在時效處理工序S16中，可將所述各部位的溫度保持在160～240℃的溫度范圍內。
這樣，第2實施例的輕合金制鑄件的制造方法，包括鑄型準備工序S11，準備備有砂型1～5和金屬型7的鑄型，其中，由砂型1～5形成冒口部8，金屬型7是離開冒口部8地被配置，并由砂型1～5和金屬型7形成型腔10；澆注工序S12，將輕合金熔液12向所述型腔10內澆注；金屬型分離工序S13，澆注后將金屬型7分離；淬火處理工序S14，將急速冷卻用的冷卻介質(即，水15)噴吐在分離金屬型7之后的鑄件表面上、使鑄件淬火；緩慢冷卻工序S15，淬火后，對所述鑄件表面噴吐緩慢冷卻用的冷卻介質(即，霧水19)，持續(xù)冷卻規(guī)定時間，然后，停止冷卻；以及，時效處理工序S16，由所述砂型1～5和保溫單元(隔熱材料18)覆蓋鑄件，利用冒口14帶有的熱量，在時效處理溫度之下將鑄件整體保持規(guī)定時間。向上述鑄件表面噴射的急速冷卻用的冷卻介質和緩慢冷卻用的冷卻介質都設定為水。在淬火處理工序S14中噴射冷卻水15，在緩慢冷卻工序S15中噴射霧水19。又，通過從冷卻水15的噴射變更為霧水19的噴射，可以將鑄件各部位的溫度控制在有效地實施時效的溫度范圍(參照圖16的Td)。
根據(jù)第2實施例的上述構成，在鑄型準備工序S11中，使用砂型1～5和金屬型7，準備具有型腔10的鑄型。在澆注工序S12中，將輕合金熔液12澆注在型腔10中。在后續(xù)的金屬型分離工序S13中，澆注后、以留有砂型1～5的狀態(tài)下，只將金屬型7分離(離型)。在后續(xù)的淬火處理工序S14中，將急速冷卻用的冷卻介質(即，水15)噴射在分離金屬型7之后的鑄件表面上，對鑄件進行淬火處理。在后續(xù)的緩慢冷卻工序S15中，對鑄件的所述表面噴射緩慢冷卻用的冷卻介質(即，霧水19)，持續(xù)冷卻規(guī)定時間，然后停止噴射。在后續(xù)的時效處理工序S16中，使用保溫單元(隔熱材料18)覆蓋鑄件(例如，汽缸蓋部13)，將由砂型1～5和隔熱材料18圍繞的所述鑄件整體，利用冒口14帶有的熱量，在時效處理溫度之下可以保持規(guī)定時間。
這樣，分離金屬型7之后，通過冷卻介質(即，水15)的急速冷卻，對分離金屬型7之后的鑄件表面部分進行淬火處理。再有，鑄件是被砂型1～5和保溫單元(隔熱材料18)覆蓋，易于實施時效硬化處理。還有，時效處理可有效利用冒口14帶有的熱量來實施。故此，不需要任何的熱處理爐(時效爐)、又不消耗能量而可以實施T6處理。這可大幅度提高拉伸強度等的機械特性。
還有，在緩慢冷卻工序S15中，作為該冷卻介質可以使用霧水或空氣(風)。但在第2實施例所示的是霧水19的噴射。在此場合，噴射在鑄件表面上的霧水19被汽化。其結果不需要設置固定的冷卻工位，可在鑄件的搬送中緩慢冷卻。這是有利于提高省空間化和生產效率。
在該第2實施例中，關于其它方面，因與前述第1實施例的場合具有大致相同的作用及效果，故在圖12～圖16中，對于與前圖相同的部分標以同一符號，省略其詳細的說明。
下面參照圖17～圖22詳細說明使用所述鑄型(參照圖1)制造輕合金制鑄件的第3實施例。
如圖17所示，本發(fā)明第3實施例的輕合金制鑄件是通過依次經由鑄型準備工序S21、澆注工序S22、金屬型分離工序S23、淬火處理工序S24、浸漬工序S25和時效處理工序S27來進行制造。另外，也可在浸漬工序S25與時效處理工序S27之間添加吹氣工序S26。
鑄型準備工序S21、澆注工序S22和金屬型分離工序S23是與上述第1實施例相同的方法實施。
下一步，在淬火處理工序S24中，如圖18所示，將作為冷卻介質的水15噴射在汽缸蓋13的表面上，該汽缸蓋是將金屬型7分離之后的，換言說，該汽缸蓋表面是燃燒室側的表面。因此鑄件的必要部分被局部冷卻，而進行淬火。
此時，將淬火溫度設定為480～530℃(鋁合金制鑄件的場合)，將從多個噴嘴16的水15噴射在分離金屬型7而鑄型表面被露出的、汽缸蓋部13的燃燒室側的表面上，急速冷卻到300℃以下，對汽缸蓋部13進行淬火處理。
又，如圖19所示，在上述的噴嘴16與砂型1～5及汽缸蓋部13之間也可插裝導板20，該導板20用于將水15只向汽缸蓋部13的燃燒室側的一面引導，而防止水15直接向砂型5噴射。
在此，由于從噴嘴16噴射在汽缸蓋部13上的水15要流下，因此，在淬火工位ST2設置有承接該水15的戽斗17。
下一步，在浸漬工序S25中，如圖20所示，一旦將砂型1～5、型芯6和鑄件整體浸漬于槽21中預先儲存的水22內，這樣，在對鑄件的汽缸蓋部13和冒口14進行冷卻的同時，使砂型1～5和型芯6在水中潰散。
當進行該操作時，為了避免水蒸汽爆發(fā)，待冒口14已凝固之后，開始浸漬，浸漬時間設定為數(shù)秒鐘。
在該第3實施例中，將淬火處理工序S24的時間和浸漬工序S25的時間的總和時間設定為約5分鐘。
并且，將冒口14、鑄件露出近部A以及冒口近部B以保持著規(guī)定的溫度差的狀態(tài)下進行浸漬。該鑄件露出近部A是汽缸蓋部13的燃燒室側的部分，該冒口近部B是汽缸蓋部13的鄰近于冒口14一側的部分。
當浸漬鑄件時，為了使砂型1～5和型芯6滿意地潰散，在砂型1～5的造型中優(yōu)選使用水溶性粘結劑。在該第3實施例中，作為水溶性粘結劑使用了硫酸鎂水合物。
浸漬數(shù)秒鐘之后，從槽21的水22中取出鑄件的汽缸蓋部13和冒口14，這樣，冒口14的熱量就逐漸傳導到汽缸蓋部13的鑄件露出近部A和冒口近部B。
然后，在吹氣工序S26中，向從水中取出的汽缸蓋部13和冒口14噴射空氣，將沾附在其上面的水22除去。另外，通過冒口14的熱量鑄件露出近部A以及冒口近部B的溫度就逐漸上升，可以使所述沾附的水22自然干燥。因此，在該場合下，可以省略吹氣工序S26。
下一步，在時效處理工序S27中，如圖21所示，使用作為保溫單元而由玻璃棉成形體制成的隔熱材料18、23，完全覆蓋實施了吹氣的汽缸蓋部13和冒口14。然后，利用冒口14保有的熱量將鑄件整體(即，汽缸蓋部13和冒口14)在時效處理溫度之下保持規(guī)定時間，這樣，實施時效硬化處理。
該時效處理是將鋁合金制鑄件在160～240℃的溫度范圍內、保持1～2小時來進行的。該溫度(即，鑄件溫度)是通過調整從水22中取出鑄件的時間來設定。
如圖21所示，由于隔熱材料18、23圍住著鑄件整體，因此鑄件就與外界隔熱。鑄件露出近部A以及冒口近部B接受來自冒口14傳導的熱，溫度可回升至時效有效的溫度范圍內。通過在均熱狀態(tài)下保持規(guī)定時間而實施的時效處理，特別是針對鑄件露出近部A來說，通過淬火處理工序S24中的淬火、和時效處理工序S27中的時效處理的兩種處理，成為實施了T6處理的結果。
圖22表示由該第3實施例制造的鋁合金制鑄件的各部位的溫度變化。如該圖所示，在淬火處理工序S24中，冷卻時間設定為約5分鐘，其后，將鑄件浸漬于水中，可使鑄件露出近部A的溫度Ta下降至100℃以下，使冒口近部B的溫度Tb下降至150℃以下，又使冒口14的溫度Tc下降至300℃附近。然后，在時效處理工序S27中，可將所述各部位的溫度保持在160～240℃的溫度范圍內。
這樣，第3實施例的輕合金制鑄件的制造方法，包括鑄型準備工序S21，備有砂型1～5和金屬型7的鑄型，其中，砂型1～5是使用水溶性粘結劑造型的，該砂型1～5形成冒口部8(參照圖1)，金屬型7是離開冒口部8地被配置，并由砂型1～5和金屬型7形成型腔10；澆注工序S22，將輕合金熔液12向所述型腔10內澆注；金屬型分離工序S23，澆注后將金屬型7分離；淬火處理工序S24，將冷卻介質(即，水15)噴吐在分離金屬型7之后的鑄件表面上、使鑄件淬火；浸漬工序S25，將所述砂型1～5和鑄件(即，汽缸蓋部13和冒口14)浸漬在水22中使鑄件冷卻、同時使砂型1～5和型芯6潰散；以及，時效處理工序S27，從水22中取出鑄件后，由保溫單元(即，隔熱材料18、23)覆蓋鑄件，利用冒口14帶有的熱量，在時效處理溫度之下將鑄件整體保持規(guī)定時間。
根據(jù)第3實施例的上述構成，在鑄型準備工序S21中，就使用含有水溶性粘結劑的砂型1～5和金屬型7，準備具有型腔10的鑄型。在澆注工序S22中，將輕合金熔液12澆注在型腔10中。在后續(xù)的分離工序S23中，澆注后、以留有砂型1～5的狀態(tài)下，只將金屬型7分離(離型)。在后續(xù)淬火處理工序S24中，將冷卻介質(即，水15)噴射在分離金屬型7之后的鑄件表面上，對鑄件進行淬火處理。在后續(xù)浸漬工序S25中，將砂型1～5和鑄件浸漬在水22中、使鑄件冷卻，同時使由水溶性粘結劑造型后的砂型1～5和型芯6潰散。在后續(xù)時效處理工序S27中，將鑄件從水22中取出后，使用保溫單元(即，隔熱材料18、23)覆蓋鑄件，利用冒口14帶有的熱量，在時效處理溫度之下將鑄件整體保持規(guī)定時間。
這樣，分離金屬型7之后，通過冷卻介質(即，水15)的急速冷卻，對分離金屬型7之后的鑄件離型表面的部分實施淬火處理。再有，將鑄件浸漬于水中、再從水中取出后，使用保溫單元(即，隔熱材料18、23)覆蓋鑄件，就可以容易地實施時效硬化處理。還有，分離金屬型7之后的鑄件離型表面的部分被冷卻得越快，該部分的金屬組織就越細密。又，時效處理可有效利用冒口14帶有的熱量來實施。故此，不需要任何的熱處理爐(時效爐)、又不消耗能量而可以實施T6處理。這可大幅度提高拉伸強度等的機械特性。
還有，在浸漬工序S25中，通過將砂型1～5和鑄件(即，汽缸蓋部13和冒口14)浸漬在水中，可使由水溶性粘結劑造型的砂型1～5和型芯6潰散分離。并且，通過浸漬除去冒口14帶有的剩余熱量，可以有效地縮短從淬火處理工序S24到時效處理工序S27的鑄件的冷卻時間。
在該第3實施例中，關于其它方面，也是與前述實施例的場合具有大致相同的作用及效果，故在圖17～圖22中，對于與前圖相同的部分標以同一符號，省略其詳細說明。
下面參照圖23～圖26詳細說明使用所述鑄型(參照圖1)制造輕合金制鑄件的第4實施例。
如圖23所示，本發(fā)明第4實施例的輕合金制鑄件是通過依次經由鑄型準備工序S31、澆注工序S32、金屬型分離工序S33、淬火處理工序S34和時效處理工序S35來進行制造。
鑄型準備工序S31、澆注工序S32和金屬型分離工序S33是與上述第1實施例相同的方法實施。
下一步，在淬火處理工序S34中，使用圖24所示的升降裝置26，如圖25所示，將砂型1～5、型芯6和鑄件整體浸漬于槽24中預先儲存的高溫水25內，在砂型1～5和型芯6不潰散的情況下、對鑄件的汽缸蓋部13和冒口14進行冷卻。特別是，分離金屬型7而鑄型表面被露出的、汽缸蓋部的燃燒室側的表面是，使用高溫水25，被急速冷卻，這樣實施淬火處理。
此時，將淬火溫度設定為480～530℃(鋁合金制鑄件的場合)，使槽24內的高溫水15，與分離金屬型7而鑄型表面被露出的、汽缸蓋部的燃燒室側的表面接觸，急速冷卻到300℃以下，對汽缸蓋部13進行淬火處理。
圖24所示的升降裝置26，包括固定于槽24的一側壁、沿上下方向延伸的多個導桿27；沿著該導桿27配置的由油壓缸等構成的驅動缸體28；配設于該驅動缸體28的活塞桿29上端部、沿所述多個導桿27的方向上下移動的支承架30；配置于該支承架30的與槽24對應一側的支承構件31；水平安裝于該支承構件31下部的臺座32；以及，固定在臺座32的一對止動塊33、33。如圖24所示，由機械手夾持砂型1～5、型芯6和鑄件整體，不錯位地載置在臺座32上的一對止動塊33、33之間。然后，將由驅動缸體28的活塞桿29和導桿27進行引導的臺座32向下移動。這樣，如圖25所示，將砂型1～5、型芯6和鑄件整體浸漬在高溫水25中。
在該淬火處理工序S34中，冷卻介質使用了高溫水25(高溫水25是100℃以下)，并且，待冒口14凝固后、開始浸漬，浸漬時間設定為約15分鐘以內。以不使高溫水25通過砂型1～5浸入到鑄件的狀態(tài)下、進行浸漬。高溫水的溫度優(yōu)選在90～99℃溫度范圍內。通過使用高溫水，當淬火時可以防止在汽缸蓋部上產生大的溫度差，從而不會留下高的殘留應力。
砂型1～5和型芯6含有非水溶性的硬化性粘結劑，采用冷芯盒造型法進行造型。該硬化性粘結劑由主材料的酚醛樹脂和硬化劑的聚異氰酸酯組成，使用胺氣(amine gas)進行硬化的。利用該材料造型的砂型的話，即使與水接觸也不會潰散。
另外，作為非水溶性的硬化性粘結劑，也可采用主材料的酚醛樹脂和含有硬化劑的六甲撐四胺的熱硬化性粘結劑，但是，優(yōu)選使用上述的氣體硬化性粘結劑。這是因為在常溫下使用胺氣進行硬化時，可以提高砂型的尺寸精度，也可以縮短造型時間，所以優(yōu)選。
接著，從浸漬開始時刻經過規(guī)定時間(約15分鐘)之后，使驅動缸體28作動上升臺座32，而從槽24中取出砂型1～5、型芯6和鑄件，用機械手將砂型1～5、型芯6和鑄件搬送到后續(xù)的時效處理工序。在將砂型1～5、型芯6和鑄件浸漬在高溫水25中的期間，基本上防止水通過砂型1～5浸入到鑄件而引起冷卻。浸漬后，將帶有砂型1～5的鑄件的汽缸蓋部13和冒口14從槽24的高溫水25中取出的話，冒口14的熱量就逐漸地傳導到汽缸蓋部13的鑄件露出近部A和冒口近部B。
下一步，在時效處理工序S35中，如圖7所示的第1實施例相同，使用所述砂型1～5和隔熱材料18(即，玻璃棉成形體)，覆蓋從水中取出的汽缸蓋部13和冒口14。然后，利用冒口14帶有的熱量，將鑄件整體(即，汽缸蓋部13和冒口14)在時效處理溫度之下、保持規(guī)定時間，這樣實施時效硬化處理。
該時效處理是將鋁合金制鑄件在160～240℃的溫度范圍內、保持1～2小時來進行的(該溫度、時間是鋁合金制鑄件的場合)。該溫度(即，鑄件溫度)是通過調整從高溫水25中取出鑄件時間來進行設定。
然后，通過使用砂型1～5和隔熱材料18將鑄件整體圍住，就可使鑄件與外界隔熱。鑄件露出近部A以及冒口近部B接受來自冒口14傳導的熱，溫度可回升至時效有效的溫度范圍內。通過在均熱狀態(tài)下保持規(guī)定時間而實施的時效處理，特別是針對鑄件露出近部A來說，通過淬火處理工序S34中的淬火處理、和時效處理工序S35中的時效處理的兩種處理，成為實施了T6處理的結果。
圖26表示由該第4實施例制造的鋁合金制鑄件的各部位的溫度變化。如該圖所示，在淬火處理工序S34中，浸漬時間設定為約15分鐘，可使鑄件露出近部A的溫度Ta下降至100℃左右，冒口近部B的溫度Tb下降至150℃左右，又使冒口14的溫度Tc下降至400℃附近。并且，在其后的時效處理工序S35中，可將所述各部位的溫度收斂到、并保持在160～240℃的溫度范圍內。
這樣，第4實施例的輕合金制鑄件的制造方法，包括鑄型準備工序S31，備有砂型1～5和金屬型7的鑄型，其中，砂型1～5是使用非水溶性粘結劑造型的，該砂型1～5形成冒口部8，金屬型7是離開冒口部8地被配置，并由砂型1～5和金屬型7形成型腔10；澆注工序S32，將輕合金熔液12向所述型腔10內澆注；金屬型分離工序S33，澆注后、將金屬型7分離；淬火處理工序S34，將所述砂型1～5和鑄件(即，汽缸蓋部13、冒口14)浸漬于高溫水25中、使鑄件的分離金屬型7之后的表面冷卻；以及，時效處理工序S35，從高溫水25中取出砂型1～5和鑄件之后，由砂型1～5和保溫單元(即，隔熱材料18)覆蓋鑄件，利用冒口14帶有的熱量，在時效處理溫度之下將鑄件整體保持規(guī)定時間。
根據(jù)第4實施例的上述構成，在鑄型準備工序S31中，使用含有非水溶性的硬化性粘結劑的砂型1～5、和金屬型7，準備具有型腔10的鑄型。在澆注工序S32中，將輕合金熔液12澆注在型腔10中。在后續(xù)的金屬型分離工序S33中，以留有砂型1～5的狀態(tài)下，只將金屬型7分離(離型)。在后續(xù)淬火處理工序S34中，在高溫水25中對砂型1～5和鑄件整體進行冷卻，同時使分離金屬型7之后的鑄件表面急速冷卻而進行淬火處理。在后續(xù)時效處理工序S35中，從高溫水25中取出砂型1～5和鑄件之后，使用保溫單元(即，隔熱材料18)覆蓋鑄件的分離金屬型7之后被露出的部分，利用冒口14帶有的熱量，在時效處理溫度之下將鑄件整體保持規(guī)定時間。
這樣，分離金屬型7之后，通過將鑄件浸漬于高溫水25中，對分離金屬型7之后的鑄件離型表面的部分實施淬火處理。再有，將鑄件從水中取出后，使用砂型1～5和保溫單元(即，隔熱材料18)覆蓋鑄件，就可容易地實現(xiàn)時效硬化處理。還有，分離金屬型7之后的鑄件離型表面的部分被冷卻得越快，該部分的金屬組織就越細密。又，時效處理可有效利用冒口14帶有的熱量來實施。故此，不需要任何的熱處理爐(時效爐)、又不消耗能量而可以實施T6處理。這可大幅度提高拉伸強度等的機械特性。
還有，在淬火處理工序S34中，通過將砂型1～5和鑄件浸漬在高溫水25中，可以除去冒口14帶有的剩余熱量，故可以有效地縮短自淬火處理工序S34至時效處理工序S35的鑄件的冷卻時間。
在該第4實施例中，關于其它方面，也是與前述實施例的場合具有大致相同的作用及效果，故在圖23～圖26中，對于與前圖相同的部分標以同一符號，省略其詳細說明。
在上述實施例中，作為輕合金使用了由日本工業(yè)規(guī)格(JIS)規(guī)定的AC4B鋁合金。但是，以取代該鋁合金，也可使用其它的鋁合金、鎂合金(比如有JIS MC1)等。
在輕合金制鑄件由鎂合金制成的場合，淬火處理前或浸漬前的鑄件溫度優(yōu)選在380～390℃的范圍內。在時效處理時，優(yōu)選將鑄件在220～260℃溫度范圍內保持1～2小時。
作為制造鑄造制品的例子，在上述實施例都采用了汽缸蓋。但本發(fā)明不限定于該制品。本發(fā)明的方法可以適用于各種輕合金制鑄件的制造，只要是通過實施上述實施例所示的淬火處理和時效硬化處理，就可以提高鑄件重要部分的機械特性。從而可提高鑄件的使用性能。
另外，就本發(fā)明的構件與上述實施例對應的部件、材料等加以說明。冷卻介質是與冷卻水15，急速冷卻用的冷卻介質是與水15，緩慢冷卻用的冷卻介質是與霧水19，保溫單元是與隔熱材料18、23，水溶性粘結劑是與硫酸鎂水合物各對應的。當然，本發(fā)明的構件不只限定于上述部件、材料等。
根據(jù)本發(fā)明，由具有冒口對應部分的砂型和金屬型形成型腔。澆注后，僅將金屬型分離，然后，使用冷卻介質將分離金屬型后的鑄件表面局部冷卻，來進行淬火處理(包括固溶處理)。其后，通過有效利用所述冒口帶有的熱量來進行時效處理。由此，不需要任何熱處理爐(即，時效爐)，可以實施T6處理，從而可充分提高拉伸強度、0.2％屈服強度等的機械特性。
如上所述，本發(fā)明的輕合金制鑄件是通過以下步驟制成的。即，準備備有砂型和金屬型的鑄型，其中，所述砂型具有與冒口對應的部分，所述金屬型為離開所述與冒口對應的部分地被配置于所述鑄型，并且由所述砂型和金屬型形成所述鑄型的型腔；向所述鑄型的型腔內澆注輕合金熔液；從輕合金制鑄件分離所述金屬型；使冷卻介質與所述分離金屬型之后的鑄件的表面(離型表面)接觸，從而對所述表面施予淬火處理；以及，利用所述冒口帶有的熱量，對所述鑄件施予規(guī)定時間的時效處理。
特別是，本發(fā)明的輕合金制鑄件的制造方法的特征在于，包括鑄型準備工序，準備備有砂型和金屬型的鑄型，所述砂型具有與冒口對應的部分，所述金屬型為離開所述與冒口對應的部分地被配置在所述鑄型上，并且由所述砂型和金屬型形成所述鑄型的型腔；澆注工序，向所述鑄型的型腔內澆注輕合金熔液；金屬型分離工序，從輕合金制鑄件分離所述金屬型；淬火處理工序，使冷卻介質與所述分離金屬型之后的鑄件的表面(離型表面)接觸、而急速冷卻所述鑄件；以及，時效處理工序，使用保溫單元覆蓋所述離型表面，利用所述冒口帶有的熱量對由所述砂型和所述保溫單元圍繞的所述鑄件整體在時效溫度下保持規(guī)定時間。
本發(fā)明的輕合金制鑄件的制造方法的特征還在于，包括鑄型準備工序，準備備有砂型和金屬型的鑄型，所述砂型具有與冒口對應的部分，所述金屬型為離開所述與冒口對應的部分地被配置在所述鑄型上，并且由所述砂型和金屬型形成所述鑄型的型腔；澆注工序，向所述型腔內澆注輕合金熔液；金屬型分離工序，從輕合金制鑄件分離所述金屬型；淬火處理工序，將冷卻介質噴吐在所述分離金屬型之后的鑄件的表面(離型表面)上、而急速冷卻所述鑄件，在持續(xù)將所述冷卻介質噴吐規(guī)定時間之后，停止噴吐所述冷卻介質；以及，時效處理工序，使用保溫單元覆蓋所述離型表面，利用所述冒口帶有的熱量對由所述砂型和所述保溫單元圍繞的所述鑄件整體在時效溫度下保持規(guī)定時間。
本發(fā)明的輕合金制鑄件的制造方法的特征另外在于，包括鑄型準備工序，準備備有砂型和金屬型的鑄型，所述砂型具有與冒口對應的部分，所述金屬型為離開所述與冒口對應的部分地被配置在所述鑄型上，并且由所述砂型和金屬型形成所述鑄型的型腔；澆注工序，向所述型腔內澆注輕合金熔液；金屬型分離工序，從輕合金制鑄件分離所述金屬型；淬火處理工序，使急速冷卻用的冷卻介質與所述分離金屬型之后的鑄件的表面(離型表面)接觸、而急速冷卻所述鑄件；緩慢冷卻工序，在急速冷卻之后，將緩慢冷卻用的冷卻介質噴吐在所述鑄件表面上，將所述鑄件持續(xù)冷卻規(guī)定時間，然后，停止噴吐所述緩慢冷卻用的冷卻介質；以及，時效處理工序，使用保溫單元覆蓋所述離型表面，利用所述冒口帶有的熱量對由所述砂型和所述保溫單元圍繞的所述鑄件整體在時效溫度下保持規(guī)定時間。
本發(fā)明的輕合金制鑄件的制造方法的特征又在于，包括鑄型準備工序，準備備有砂型和金屬型的鑄型，所述砂型含有水溶性粘結劑、并具有與冒口對應的部分，所述金屬型為離開所述與冒口對應的部分地被配置在所述鑄型上，并且由所述砂型和金屬型形成所述鑄型的型腔；澆注工序，向所述鑄型的型腔內澆注輕合金熔液；金屬型分離工序，從輕合金制鑄件分離所述金屬型；淬火處理工序，使冷卻介質與所述分離金屬型之后的鑄件的表面接觸、而急速冷卻所述鑄件；浸漬工序，將粘附有所述砂型的所述鑄件浸漬在水中，使所述鑄件冷卻、并且使所述砂型潰散；以及，時效處理工序，從所述水中取出所述鑄件后，使用保溫單元覆蓋所述鑄件，利用所述冒口帶有的熱量對由所述保溫單元圍繞的所述鑄件整體在時效溫度下保持規(guī)定時間。
本發(fā)明的輕合金制鑄件的制造方法的特征還另外在于，包括鑄型準備工序，準備備有砂型和金屬型的鑄型，所述砂型含有非水溶性的硬化性粘結劑、并具有與冒口對應的部分，所述金屬型為離開所述與冒口對應的部分地被配置在所述鑄型上，并且由所述砂型和金屬型形成所述鑄型的型腔；澆注工序，向所述型腔內澆注輕合金熔液；金屬型分離工序，從輕合金制鑄件分離所述金屬型；淬火處理工序，將粘附有所述砂型的所述鑄件浸漬在水中，使所述鑄件表面急速冷卻；以及，時效處理工序，從所述水中取出所述鑄件后，使用保溫單元覆蓋所述分離金屬型之后的鑄件的表面，利用所述冒口帶有的熱量對由所述砂型和所述保溫單元圍繞的所述鑄件整體在時效溫度下保持規(guī)定時間。
根據(jù)本發(fā)明，澆注后，僅將金屬型分離，使用冷卻介質使金屬型分離后的鑄件表面局部驟冷，以致進行淬火處理(包括固溶處理)，然后，有效利用冒口帶有的熱量來進行時效硬化處理。由此，不需要任何熱處理爐(時效爐)而能夠實施T6處理，可以獲得拉伸強度等的機械特性優(yōu)良的輕合金制鑄件。
再有，在實施緩慢冷卻的工序中，作為緩慢冷卻用的冷卻介質可使用霧水或冷卻風。當在鑄件表面上噴射霧水時，霧水就被氣化。由此，不需要固定的冷卻工位，可在鑄件的搬送中緩慢冷卻，可以實現(xiàn)省空間化、并可以提高生產效率。
本發(fā)明的輕合金制鑄件的制造方法，特別適用于鋁合金制或鎂合金制的汽缸蓋的制造。在采用本發(fā)明的方法進行汽缸蓋制造時，將與金屬型接觸形成的鑄件表面是與汽缸蓋的燃燒室表面相對應的。
在采用本發(fā)明的方法進行汽缸蓋制造時，汽缸蓋的燃燒室表面是與金屬型接觸，金屬熔液就比砂型的部分更快地凝固，不僅使金屬組織細密，而且使鑄件的尺寸精度更高。加上，由于金屬組織細密，通過實施T6處理，可以提高其機械特性，因此，耐熱疲勞開裂性也好。這是有利于在發(fā)動機運行中的汽缸蓋的燃燒室的反復加熱和冷卻。
在汽缸蓋采用由鋁合金制成的場合下，優(yōu)選使用日本工業(yè)規(guī)格(JIS H5202)AC4B所表示的鋁合金。該鋁合金AC4B是含有Cu2.0～4.0％、Si7.0～10.0％、Mg0.6％以下、Zn1.0％以下、Fe1.2％以下、Mn0.8％以下、Ni0.5％以下、Ti0.2％以下、其余為Al的合金。
在汽缸蓋采用由鎂合金制成的場合下，優(yōu)選使用日本工業(yè)規(guī)格(JIS H5203)MC1所表示的鎂合金。該鎂合金是含有Al5.3～6.7％、Zn2.5～3.5％、Mn0.15～0.6％、Si0.30％以下、Cu0.10％以下、Ni0.01％以下、其余為Mg的合金，相當于鎂合金鑄件牌號1類的合金。
時效處理溫度根據(jù)輕合金鑄件的合金種類和化學成分來決定，通過選定淬火處理之后(其后實施緩慢冷卻的場合是緩慢冷卻之后)的、與冷卻介質接觸的時間或噴射冷卻介質至停止的時間來設定?；蛘咄ㄟ^選定自浸漬至從水中取出鑄件的時間來設定。該時間受到鑄件的種類、形狀、大小或構造的影響，還受到冒口的大小(即，其帶有的熱量)、冷卻介質的種類、接觸區(qū)域或噴吐量等的影響。又，時效處理時的保持時間被設定成以該時效處理溫度使拉伸強度等的機械特性為最佳的狀態(tài)。
輕合金制鑄件由鋁合金制成的場合下，淬火處理時的鑄件的淬火溫度優(yōu)選在480～530℃的范圍。當進行時效處理時，優(yōu)選將鑄件在160～240℃的溫度范圍內保持1～2小時。若淬火溫度低于480℃，則固溶處理不充分，若超過530℃，則引起鑄件軟化，難以保持鑄件形狀。又，時效處理的溫度若低于160℃，則時效處理需要長時間，若超過240℃，則成為過時效，使強度下降。再有，時效處理時間在上述的溫度范圍內至少需要1小時，如果將鑄件保持2小時，就可以得到充分的時效處理效果(即，效果幾乎達到飽和狀態(tài))。
淬火處理后(其后實施緩慢冷卻的場合是緩慢冷卻之后)的、與冷卻介質的接觸的時間或噴射冷卻介質至停止的時間是，由下面條件設定。即，在后續(xù)的時效處理中，通過利用冒口帶有的熱量引起的回熱，使鑄件整體(除冒口)的溫度能夠達到處于上述時效處理溫度的范圍之內。對于自浸漬至從水中取出鑄件的時間也是同樣，利用冒口帶有的熱量引起的回熱，使鑄件整體(除冒口)的溫度能處于上述時效處理溫度的范圍內。
作為砂型和型芯的造型中使用的粘結劑，可使用水溶性粘結劑，也可使用非水溶性粘結劑的氣體硬化性粘結劑或熱硬化性粘結劑。
再說，在浸漬工序中，為了使砂型潰散，需要使用水溶性粘結劑對砂型進行造型。作為這種水溶性粘結劑，可以采用至少一種選自硫酸鎂水合物、硫酸鋁水合物、硫酸鈉水合物、硫酸鎳水合物和硫酸錳水合物中的無機硫酸化合物。從確保穩(wěn)定的鑄型強度的觀點考慮，優(yōu)選使用主要含有硫酸鎂水合物的粘結劑。
在浸漬鑄件進行淬火處理時，為了不使砂型潰散，需要使用非水溶性的硬化性粘結劑對砂型進行造型。作為這種非水溶性粘結劑，優(yōu)選通過胺氣硬化的氣體硬化性粘結劑，該粘結劑是由主材料的酚醛樹脂和硬化劑的聚異氰酸酯組成。
作為保溫單元，可以使用隔熱材料或低溫加熱器。作為隔熱材料，可使用玻璃棉成形體或石膏板等。
如上所述，就本發(fā)明通過實施例和參照有關附圖進行了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在不脫離上面內容的范圍內變更實施，均包含在本發(fā)明的技術范圍內。另外，在說明書中的“以上”和“以下”皆包括本數(shù)，例如，“X以上”指“等于X或者大于X”，“X以下”指“等于X或者小于X”，“超過”、“超出”、“未滿”以及“不足”皆不包括本數(shù)。還有，在上面所述的冒口包括半凝固狀態(tài)的，即，在冒口內部仍然含有液態(tài)部分的冒口。因此，冒口帶有的熱量包括從液態(tài)轉化到固態(tài)時發(fā)生的潛熱。
權利要求
1.一種輕合金制鑄件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟準備備有砂型和金屬型的鑄型，其中，所述砂型具有與冒口對應的部分，所述金屬型為離開所述與冒口對應的部分地被配置于所述鑄型，并且由所述砂型和金屬型形成所述鑄型的型腔；向所述鑄型的型腔內澆注輕合金熔液；從輕合金制鑄件分離所述金屬型；使冷卻介質與所述分離金屬型之后的鑄件的表面接觸，從而對所述表面施予淬火處理；以及利用所述冒口帶有的熱量，對所述鑄件施予規(guī)定時間的時效處理。
2.如權利要求1所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，在所述時效處理的步驟，使用保溫單元覆蓋所述分離金屬型之后的鑄件的表面，從而利用所述冒口帶有的熱量來對所述鑄件施予時效處理。
3.如權利要求2所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，所述冷卻介質是被噴吐在所述分離金屬型之后的鑄件的表面上。
4.如權利要求3所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，所述冷卻介質為急速冷卻用的冷卻介質，還包括以下步驟所述噴吐急速冷卻用的冷卻介質的步驟之后，將緩慢冷卻用的另一種冷卻介質噴吐在所述分離金屬型之后的鑄件的表面上。
5.如權利要求4所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，所述急速冷卻用的冷卻介質為水，所述緩慢冷卻用的冷卻介質為霧水或空氣。
6.如權利要求3所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，所述砂型含有水溶性粘結劑，還包括以下步驟向所述分離金屬型之后的鑄件的表面噴吐所述冷卻介質的步驟之后，將粘附有所述砂型的所述鑄件浸漬在水中，使鑄件冷卻、并且使所述砂型潰散。
7.如權利要求6所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，在所述時效處理的步驟，從水中取出所述鑄件后，使用保溫材料覆蓋所述鑄件整體，從而利用所述冒口帶有的熱量來對所述鑄件施予時效處理。
8.如權利要求1所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中所述砂型含有非水溶性粘結劑；在所述對所述表面施予淬火處理的步驟，將粘附有所述砂型的所述鑄件浸漬在水中，使所述分離金屬型之后的鑄件的表面接觸于水，從而對該表面進行淬火；在所述時效處理的步驟，使用保溫單元覆蓋所述分離金屬型之后的鑄件的表面，從而利用所述冒口帶有的熱量來對所述鑄件施予時效處理。
9.如權利要求8所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，所述非水溶性粘結劑含有氣體硬化性粘結劑，該氣體硬化性粘結劑由主材料的酚醛樹脂和硬化劑的聚異氰酸酯組成。
10.如權利要求9所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，所述砂型是通過胺氣硬化的。
11.如權利要求2所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，所述保溫單元為隔熱部件。
12.如權利要求1所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，所述輕合金制鑄件是由鋁合金制成的。
13.如權利要求12所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，所述淬火處理的淬火溫度為480～530℃。
14.如權利要求12所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，在所述時效處理的步驟，將所述鑄件在160～240℃的溫度下保持1～2小時。
15.如權利要求1所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，所述輕合金制鑄件是發(fā)動機的汽缸蓋，與金屬型接觸形成的所述鑄件的表面是與發(fā)動機的燃燒室表面相對應。
16.如權利要求1所述的輕合金制鑄件的制造方法，其中，所述冷卻介質為水。
全文摘要
一種輕合金制鑄件的制造方法，包括鑄型準備工序，準備備有砂型和金屬型的鑄型，所述砂型具有與冒口對應的部分，所述金屬型為離開所述與冒口對應的部分地被配置在所述鑄型上，并且由所述砂型和金屬型形成所述鑄型的型腔；澆注工序，向所述型腔內澆注輕合金熔液；金屬型分離工序，從輕合金制鑄件分離所述金屬型；淬火處理工序，使冷卻介質與所述分離金屬型之后的鑄件的表面接觸、而急速冷卻所述鑄件；以及，時效處理工序，使用保溫單元覆蓋所述分離金屬型之后的鑄件的表面，利用所述冒口帶有的熱量對由所述砂型和所述保溫單元圍繞的所述鑄件整體在時效溫度下保持規(guī)定時間。通過上述制造方法，就不需要任何熱處理爐或時效爐，可對輕合金制鑄件實施T6處理，從而可以充分提高鑄件產品的拉伸強度等的機械特性。
文檔編號B22C9/22GK1618550SQ20041009574
公開日2005年5月25日 申請日期2004年11月17日 優(yōu)先權日2003年11月19日
發(fā)明者益田勉, 福本康博 申請人:馬自達汽車株式會社