使用發(fā)泡砂的砂型的成型方法、成型模具以及砂型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用發(fā)泡砂的砂型、砂型的成型方法以及用于砂型的成型模具。
【背景技術(shù)】
[0002]易潰散的砂芯被用于模制具有中空部的產(chǎn)品。已經(jīng)開發(fā)了一種使用發(fā)泡砂的技術(shù)(例如，日本公開特許公報(bào)N0.2013-169582( JP2013-169582A)、日本公開特許公報(bào)N0.2013-111602(JP2013-111602A))作為砂芯的成型方法，發(fā)泡砂通過將包含水玻璃的粘結(jié)劑與骨料一起攪拌從而發(fā)泡得到。在該技術(shù)中，使用了在圖3中示出的砂型成型裝置I。該砂型成型裝置I例如通過使發(fā)泡砂S硬化而形成鋁合金鑄件的砂芯(砂型)，并且該砂型成型裝置I包括模具2和填充裝置3，模具2具有用于成型砂芯的型腔C，填充裝置3用于將發(fā)泡砂S填充到模具2的型腔C中。
[0003]通過將上模具和下模具夾緊使模具2形成型腔C。模具2設(shè)置有使型腔C與填充裝置3的砂箱12連通的填充口 5 ο填充裝置3包括用于發(fā)泡砂S的混合和積聚的砂箱12和用于對(duì)砂箱12中的發(fā)泡砂S進(jìn)行加壓的加壓機(jī)構(gòu)13 (加壓設(shè)備)。然后，將模具2設(shè)定在砂箱12中，并且通過加壓機(jī)構(gòu)13對(duì)砂箱12中的發(fā)泡砂S進(jìn)行加壓，從而使發(fā)泡砂S經(jīng)由填充口 5填充到模具2的型腔C中。將模具2加熱到約150°C至300°C，從而使填充到型腔C中的發(fā)泡砂S中的水蒸發(fā)，由此使發(fā)泡砂S固化。在此之后，打開模具2并且從模具2中取出由此成型的砂芯。
[0004]如上文所述，當(dāng)發(fā)泡砂S被填充到模具2的型腔C中從而執(zhí)行模制時(shí)，模具2的型腔C的內(nèi)部壓力因發(fā)泡砂S的加熱過程和硬化過程中的水的蒸發(fā)和氣泡的熱膨脹而增大。因而，水玻璃和骨料積聚在成型產(chǎn)品的外層部分中，從而形成了在從成型產(chǎn)品的外層部分起的預(yù)定厚度范圍中的具有必要強(qiáng)度的致密(minute)硬化層。因此，在成型產(chǎn)品的內(nèi)部形成有因密度低而易碎的脆性部。此外，當(dāng)密度明顯不均衡時(shí)，脆性部可能變成中空的。當(dāng)砂芯被用于鑄造時(shí)，砂芯需要的強(qiáng)度通過硬化層來確保，并且脆性部或中空部有助于鑄造之后的潰散性，由此能夠從鑄造產(chǎn)品中取出芯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]當(dāng)發(fā)泡砂S被填充到模具2的型腔C中以執(zhí)行模制時(shí)，此時(shí)用于將發(fā)泡砂S送入型腔C中的填充口 5也填充有發(fā)泡砂S，并且在填充口 5中的發(fā)泡砂S也被加熱和硬化。因此，形成了位于因此于填充口 5中硬化的發(fā)泡砂S(吹入口)的外層部分起的預(yù)定厚度范圍內(nèi)的硬化層，并且在硬化層的內(nèi)部形成有脆性部或中空部。吹入口與產(chǎn)品部一體地形成并且在鑄造時(shí)被移除。然而，如果吹入口的脆性部或中空部與產(chǎn)品部的中空部連續(xù)，則產(chǎn)品部的中空部通過移除吹入口而暴露在產(chǎn)品部的表面上。其結(jié)果是，熔融金屬可能從吹入口的脆性部或中空部流入砂型的中空部中。
[0006]本發(fā)明提供了使用發(fā)泡砂的砂型的成型方法、成型模具以及砂型，砂型的成型方法、成型模具以及砂型中的每一者限制熔融金屬從使用發(fā)泡砂的砂型的吹入口的暴露在產(chǎn)品部的表面上的脆性部或中空部流入砂型中。
[0007](發(fā)明的方面)
[0008]本發(fā)明的以下方面例示了本發(fā)明的構(gòu)型，并且以詳細(xì)列舉的方式進(jìn)行描述以便于理解本發(fā)明的各種構(gòu)型。每個(gè)例項(xiàng)(i tem)并不對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍加以限制，并且本發(fā)明的技術(shù)范圍可以包括當(dāng)考慮本發(fā)明的實(shí)施方式時(shí)的部分取代、省略每個(gè)例項(xiàng)的構(gòu)成要素或補(bǔ)充另外的構(gòu)成要素的構(gòu)型。
[0009]本發(fā)明的第一方面涉及一種砂型的成型方法，該砂型具有位于從外層部分起的預(yù)定厚度范圍內(nèi)的硬化層。具有位于從外層部分起的預(yù)定厚度范圍內(nèi)的硬化層的砂型的成型方法包括:形成模具的型腔和填充口，使得尺寸b相對(duì)于厚度尺寸d小于預(yù)定比值，其中，尺寸b為穿過模具的型腔與填充口之間的邊界部分的截面的直線與截面的外形線的兩個(gè)交點(diǎn)之間的最大尺寸，厚度尺寸d為砂型的產(chǎn)品部的突出有在填充口中成型的吹入口的部分的厚度尺寸，產(chǎn)品部由模具的型腔形成，以及使發(fā)泡砂從模具的填充口填充到型腔中。
[0010]根據(jù)以上方面，經(jīng)由模具的填充口填充到型腔中的發(fā)泡砂具有這樣的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)不僅在型腔中也在填充口中包括位于從外層部分起的預(yù)定厚度范圍內(nèi)的硬化層。也就是說，砂型的產(chǎn)品部和吹入口各自由硬化層和脆性部或中空部構(gòu)成。此外，產(chǎn)品部和吹入口各自構(gòu)造成使得脆性部或中空部的厚度為產(chǎn)品部或吹入口整體厚度的大致三分之一，并且覆蓋脆性部或中空部的每個(gè)硬化層的厚度為整體厚度的大致三分之一。盡管脆性部與硬化層之間的邊界未必清晰地顯現(xiàn)，然而，硬化層的、在采用具有必要強(qiáng)度的致密范圍時(shí)的厚度具有上述值。本方面?zhèn)戎赜谠谑褂冒l(fā)泡砂模制砂型時(shí)的砂型的產(chǎn)品部的尺寸與砂型的吹入口的尺寸之間的關(guān)系。
[0011]更具體地，本方面?zhèn)戎赜谙率鰞烧咧g的比值:(i)尺寸b，尺寸b為穿過模具的型腔與填充口之間的邊界部分的截面的直線與截面的外形線的兩個(gè)交點(diǎn)之間的最大尺寸，以及(W厚度尺寸d，厚度尺寸d為砂型的產(chǎn)品部的突出有在填充口中成型的吹入口的部分的厚度尺寸，產(chǎn)品部由模具的型腔形成。然后，模具的型腔和填充口構(gòu)造成使得尺寸b相對(duì)于尺寸d小于預(yù)定比值。當(dāng)發(fā)泡砂從如此構(gòu)造的模具的填充口被填充到型腔中以執(zhí)行成型時(shí)，確保了產(chǎn)品部的吹入口被移除的部分中的硬化層的足夠的厚度。這阻止了熔融金屬從吹入口的暴露在砂型的產(chǎn)品部的表面上的脆性部或中空部流入砂型中。
[0012]在以上方面，b和d的值可設(shè)定為滿足b〈d/2。在本方面，尺寸b的值和尺寸d的值的關(guān)系設(shè)定為b〈d/2，并且發(fā)泡砂從模具的填充口被填充到型腔中以執(zhí)行成型。在該尺寸關(guān)系中，發(fā)泡砂從模具的填充口被填充到型腔中以執(zhí)行成型。在吹入口從產(chǎn)品部移除的狀態(tài)下，確保了吹入口被移除的部分的硬化層的足夠的厚度。這防止了熔融金屬從吹入口的暴露于產(chǎn)品部分的表面上的脆性部或中空部流入砂型中。
[0013]本發(fā)明的第二方面涉及一種用于模制砂型的成型模具，該砂型具有位于從外層部分起的預(yù)定厚度范圍內(nèi)的硬化層。該成型模具包括型腔和填充口，填充口與型腔連通并且構(gòu)造成使發(fā)泡砂填充到型腔中。型腔和填充口構(gòu)造成使得尺寸b相對(duì)于厚度尺寸d小于預(yù)定比值，其中，尺寸b為穿過型腔與填充口之間的邊界部分的截面的直線與截面的外形線的兩個(gè)交點(diǎn)之間的最大尺寸，厚度尺寸d為砂型的產(chǎn)品部的突出有在填充口中成型的吹入口的部分的厚度尺寸，產(chǎn)品部由模具的型腔形成。
[0014]在以上方面，b和d的值可設(shè)定為滿足b〈d/2。
[0015]本發(fā)明的第三方面涉及一種砂型，該砂型通過將發(fā)泡砂從模具的填充口填充到型腔中使得砂型具有位于從外層部分起的預(yù)定厚度范圍內(nèi)的硬化層而成型。該砂型包括:在模具的型腔中成型的產(chǎn)品部和在填充口中成型的吹入口。尺寸b相對(duì)于厚度尺寸d小于預(yù)定比值，其中，尺寸b為穿過產(chǎn)品部與吹入口之間的邊界部分的截面的直線與截面的外形線的兩個(gè)相交點(diǎn)之間的最大尺寸，厚度尺寸d為產(chǎn)品部的突出有吹入口的部分的厚度尺寸。
[0016]在以上方面，b和d的值可設(shè)定為滿足b〈d/2。
[0017]當(dāng)根據(jù)第二方面的成型模具被用在根據(jù)第一方面的砂型的成型方法中時(shí)，能夠獲得與根據(jù)第一方面的砂型的成型方法的效果相同的效果。此外，能夠通過執(zhí)行根據(jù)第一方法的砂型的成型方法而獲得根據(jù)第三方面的砂型，或能夠通過使用根據(jù)第二方面的成型模具執(zhí)行成型而獲得根據(jù)第三方面的砂型。應(yīng)當(dāng)指出的是，當(dāng)根據(jù)第三方面的砂型被用于鑄造時(shí)，吹入口被移除。
[0018]由于本發(fā)明的第一方面至第三方面被這樣構(gòu)造，因而能夠限制熔融金屬從使用發(fā)泡砂的砂型的吹入口的暴露在產(chǎn)品部的表面上的脆性部或中空部流入砂型中。
【附圖說明】
[0019]下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例實(shí)施方式的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)意義和工業(yè)意義，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中:
[0020]圖1A為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的砂型的示意性截面圖，并且示出了砂型的吹入口與產(chǎn)品部之間的尺寸關(guān)系，所述砂型通過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的使用發(fā)泡砂的砂型的成型方法模制而成；
[0021]圖1B示出了根據(jù)比較示例的砂型的吹入口與產(chǎn)品部之間的尺寸關(guān)系；
[0022]圖2A為能夠適用于本發(fā)明實(shí)施方式的模具和砂型成型裝置的示意性截面圖，并且示出了實(shí)施方式應(yīng)用于水平分型類型的示例；
[0023]圖2B為能夠適用于本發(fā)明實(shí)施方式的模具和砂型成型裝置的示意性截面圖，并且示出了實(shí)施方式應(yīng)用于垂直分型類型的示例；以及
[0024]圖3為概略地示出了能夠適用于本發(fā)明的實(shí)施方式的相關(guān)技術(shù)的砂型成型裝置的總體構(gòu)型的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面參照附圖描述用于實(shí)施本發(fā)明的方式。應(yīng)指出的是，在本說明書中，與相關(guān)技術(shù)中的構(gòu)成相同的部件或與相關(guān)技術(shù)中的構(gòu)成等同的部件通過與相關(guān)技術(shù)中的構(gòu)成相同的附圖標(biāo)記來表示，并且省略了其詳細(xì)說明。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的使用發(fā)泡砂的砂型的成型方法是這樣