鋁合金用熱室鑄造機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓鑄(die casting)用的招合金用熱室鑄造機(jī)(hot chamber castingmachine)及使用鋁合金用熱室鑄造機(jī)的壓鑄方法。特別是本發(fā)明的鋁合金用熱室鑄造機(jī)為如下的熱室鑄造機(jī)，即，回避現(xiàn)有的熱室鑄造機(jī)所具有的問題點(diǎn)，還能夠利用于不適合使用現(xiàn)有的熱室鑄造機(jī)而使用冷室鑄造機(jī)(cold chamber casting machine)的鑄造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)制品或零件進(jìn)行造形的方法即將熔化的金屬澆注到模具得到必要的形狀的方法稱為鑄造，以該制造方法制作的制品稱為“鑄件(casting) ”。
[0003]鑄造中的壓鑄為向模具(壓鑄模(die))通過活塞(piston)以規(guī)定壓力對(duì)恪化的金屬(恪態(tài)金屬(molten metal))進(jìn)行壓入射出(鑄造(cast))的制造方法。
[0004]壓鑄機(jī)(die casting machine)大致區(qū)分的話被分類成熱室鑄造機(jī)與冷室鑄造機(jī)。熱室鑄造機(jī)、冷室鑄造機(jī)都是將壓鑄用的金屬材料熔融，將熔態(tài)金屬狀態(tài)的金屬材料射出到成形模具進(jìn)行鑄造。
[0005]首先，說明現(xiàn)有的熱室鑄造機(jī)。
[0006]熱室鑄造機(jī)的恪解爐(melting furnace)與鑄造機(jī)成一體，活塞式液壓缸(piston-cylinder)射出部及導(dǎo)入管位于恪解爐的恪態(tài)金屬中，一起被加熱，因此被稱為熱室鑄造機(jī)。熔態(tài)金屬被由沉到熔解爐的熔態(tài)金屬中的活塞式液壓缸射出部擠出，通過導(dǎo)入管，到達(dá)模具而被鑄造。
[0007]圖6是表不現(xiàn)有的熱室鑄造機(jī)的基本構(gòu)成的圖。
[0008]如圖6所示，熱室鑄造機(jī)10的熔解爐11收納有活塞式液壓缸射出部12，內(nèi)部以熔態(tài)金屬填滿?；钊?3與活塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)連接而被驅(qū)動(dòng)。在活塞式液壓缸射出部12的側(cè)面設(shè)有熔態(tài)金屬吸入口 14，而且從活塞式液壓缸射出部12的端部導(dǎo)引出射出路徑15。在射出路徑15的頂端附近隔著噴嘴(nozzle) 16在熔解爐11之外設(shè)置有模具17。此夕卜，射出路徑15的噴嘴16的頂端的高度配設(shè)成比熔解爐11內(nèi)的熔態(tài)金屬面的高度高的位置。
[0009]圖6所示的現(xiàn)有的熱室鑄造機(jī)10的鑄造工序是以如下的順序進(jìn)行。通過活塞式液壓缸射出部12的活塞13的緊壓，活塞式液壓缸射出部12內(nèi)的熔態(tài)金屬被擠出?；钊木o壓的壓力通常為lOMPa到30MPa。例如壓力通過未圖示的油壓機(jī)及/或線性馬達(dá)(linearmotor)對(duì)活塞施力而產(chǎn)生。成為如下結(jié)構(gòu)，S卩，通過活塞的緊壓使熔態(tài)金屬由液壓缸內(nèi)注入到射出路徑15，經(jīng)由噴嘴16射出到模具17。使模具17分離而將內(nèi)部的成形完成的制品取出。也有伴隨活塞13的上升，空氣自噴嘴16、射出路徑15開始逆流的情形，但活塞13的頂端一從熔態(tài)金屬吸入口 14到達(dá)上部，這次熔解爐11中的熔態(tài)金屬就由熔態(tài)金屬吸入口 14流入活塞式液壓缸射出部12。此外，由于噴嘴16的頂端的高度比熔解爐11的熔態(tài)金屬面的高度高，因此由熔態(tài)金屬吸入口 14流入的熔態(tài)金屬不會(huì)自噴嘴16溢出，熔態(tài)金屬被填滿至活塞13的緊壓面的高度。
[0010]作為熔態(tài)金屬注入部分位于熔解爐內(nèi)部的鑄造機(jī)，有與上述基本結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)的鑄造機(jī)。例如有揭示于日本國特開2004-122134號(hào)公報(bào)的鑄造機(jī)。
[0011]作為記載于圖6的熱室鑄造機(jī)10的特征有如下的點(diǎn):由于將熔態(tài)金屬供給至活塞式液壓缸射出部12的供給工序可伴隨著在熔解爐11中的活塞式液壓缸射出部12的活塞運(yùn)動(dòng)(piston act1n)而自動(dòng)地進(jìn)行，因此與冷室鑄造機(jī)比較，鑄造周期快。
[0012]而且，在圖6所示的熱室鑄造機(jī)中有如下的點(diǎn):由于成為壓鑄的路徑的射出部12位于熔態(tài)金屬中，因此沒有來自外部的空氣的卷入。若空氣進(jìn)入則氣孔(blow hole)進(jìn)入壓鑄制品中而在制品發(fā)生不良狀況，但若是熱室鑄造機(jī)10則空氣不會(huì)進(jìn)入活塞式液壓缸射出部12內(nèi)，因此很少發(fā)生氣孔進(jìn)入壓鑄制品中的不良狀況。
[0013]再者也有如下的點(diǎn):與冷室鑄造機(jī)比較，由于射出壓力低即可，因此不施加過度負(fù)載(transient load)給模具 17。
[0014]其次，說明現(xiàn)有技術(shù)中的冷室鑄造機(jī)。冷室鑄造機(jī)的熔解爐與鑄造機(jī)分開，從熔解爐汲出1注料量(shot)份的熔態(tài)金屬并將熔態(tài)金屬放入位于熔解爐外的鑄造機(jī)，在熔解爐外進(jìn)行鑄造。鑄造機(jī)不配設(shè)于熔解爐中而配設(shè)在外面，不被加熱，因此被稱為冷室鑄造機(jī)。
[0015]圖7是表示現(xiàn)有的冷室鑄造機(jī)20的基本構(gòu)成的圖。
[0016]如圖7所示，冷室鑄造機(jī)20為如下結(jié)構(gòu)，S卩，在熔解爐21外配設(shè)有由套筒(sleeve) 22與柱塞(plunger) 23構(gòu)成的擠壓成形機(jī)(extruder) 24，在柱塞23連接有緊壓裝置27而運(yùn)轉(zhuǎn)。在套筒22的頂端設(shè)置有模具25。而且，有從熔解爐21汲出熔態(tài)金屬的澆斗(ladle)26。
[0017]圖7所示的現(xiàn)有的冷室鑄造機(jī)20的鑄造工序是以如下的順序進(jìn)行。如圖7(a)所示，通過澆斗26汲出熔解爐21中的熔態(tài)金屬，將1注料量份的熔態(tài)金屬注入套筒22。接著如圖7(b)所示，在將規(guī)定量的熔態(tài)金屬注入套筒22后，通過柱塞23壓入并塞進(jìn)模具25而成形。柱塞23的緊壓的壓力通常為60MPa到lOOMPa。例如壓力通過未圖示的油壓機(jī)及/或線性馬達(dá)對(duì)柱塞23施力而產(chǎn)生。
[0018]此處，冷室鑄造機(jī)20的特征有如下的點(diǎn):可應(yīng)對(duì)使用熔點(diǎn)高的金屬原料的壓鑄。即使是使用鋁合金或銅合金等熔點(diǎn)高的金屬原料的情形，圖7所示的冷室鑄造機(jī)20由于熔解爐21與作為鑄造機(jī)的擠壓成形機(jī)24分開，因此擠壓成形機(jī)24無須暴露于熔解爐21的高溫，沒有這些零件熔損的擔(dān)心。因此使用像熔點(diǎn)高的金屬原料或鋁合金熔態(tài)金屬那樣使鑄造機(jī)的零件熔損的材料的壓鑄為可能。
[0019]而且，冷室鑄造機(jī)20的其他的特征有如下的點(diǎn):容易應(yīng)對(duì)使用大型的模具的大的東西的制品的成形。進(jìn)行大的東西的成形會(huì)使鑄造機(jī)本身變大，但若是像熱室方式那樣為在熔解爐中收納有鑄造機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)，則熔解爐變成非常大。關(guān)于此點(diǎn)，若為冷室壓鑄，則因熔解爐與鑄造機(jī)分開，因此可抑制熔解爐的大小。
[0020]專利文獻(xiàn)1:日本國特開2004-122134號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021 ] 在現(xiàn)有的冷室鑄造機(jī)20有缺點(diǎn)。
[0022]首先，在現(xiàn)有的冷室鑄造機(jī)20中有鑄造速度比較慢的問題。在現(xiàn)有的冷室鑄造機(jī)20中需從熔解爐21以澆斗26汲出并注入到套筒22的作業(yè)。而且，為了確實(shí)地抽出后述的空氣需慎重慢慢地進(jìn)行柱塞23的塞進(jìn)。因此發(fā)生鑄造時(shí)間變長的問題。
[0023]其次，在現(xiàn)有的冷室鑄造機(jī)20中有空氣混入壓鑄制品中并發(fā)生氣孔進(jìn)入的不良狀況的擔(dān)心?，F(xiàn)有的冷室鑄造機(jī)20由于擠壓成形機(jī)24被設(shè)置于空氣中，因此無論如何空氣也容易混入套筒22中，空氣容易混合于所注入的熔態(tài)金屬中。若空氣混入熔態(tài)金屬則在模具25內(nèi)進(jìn)行壓鑄的結(jié)果，成為在鑄造制品中產(chǎn)生氣包而氣孔進(jìn)入的結(jié)果。因此真空鑄造法(vacuum casting method)或PF法(無孔法:pore-free method)等對(duì)制品的氣孔的對(duì)策被訂立，但都很煩雜。
[0024]其次，在現(xiàn)有的冷室鑄造機(jī)20中有在所成形的鑄造制品的內(nèi)部發(fā)生金屬的破裂的擔(dān)心。在現(xiàn)有的冷室鑄造機(jī)20中由于擠壓成形機(jī)24被設(shè)置于空氣中，因此容易被散熱、冷卻，在通過柱塞23擠壓后殘留于套筒22內(nèi)的鋁合金殘?jiān)鋮s且有時(shí)候小的塊片會(huì)形成于套筒壁面或角部，而可能在與接下來的壓鑄中被澆注的熔態(tài)金屬完全一體化前通過柱塞23擠壓且被壓鑄到模具。因此有在小的塊片混入的狀態(tài)下鑄造制品被制作了的問題。而且，通常因套筒22的溫度比鋁合金的熔點(diǎn)低，因此在通過澆斗26將鋁合金熔態(tài)金屬供給至套筒22時(shí)鋁合金熔態(tài)金屬一部分凝固，在固形物成分混入熔態(tài)金屬的狀態(tài)下被送至模具，在該固形物成分散布于制品中的狀態(tài)下進(jìn)行成形。稱此為通常裂斷冷硬層，使制品強(qiáng)度不穩(wěn)定。
[0025]如上述那樣，在冷室鑄造機(jī)有缺點(diǎn)，特別是若注視其鑄造速度快與鑄造壓力低，則可以說熱室鑄造機(jī)為較優(yōu)良的方式。
[0026]但是，在現(xiàn)有的熱室鑄造機(jī)10有大的缺點(diǎn)。
[0027]該缺點(diǎn)為在現(xiàn)有的熱室鑄造機(jī)10中有無法使用鋁合金的問題。假如以熔解爐熔解鋁合金，則因熔解爐11、活塞式液壓缸射出部12、噴嘴16等以鐵系合金做出，因此，會(huì)受到鋁合金所造成的熔損，會(huì)熔解于鋁合金中而失去本來的功能。不限于鐵系合金，幾乎所有的金屬都會(huì)受到招合金的侵蝕(eros1n)，即使通過氮化、恪射(thermal spraying)等保護(hù)也無法得到能滿足的結(jié)果。
[0028]因此，對(duì)熱室鑄造機(jī)加以改良，使用鋁合金也能進(jìn)行鑄造的耐實(shí)用的熱室鑄造機(jī)被要求。
[0029]此處，已知有與圖6的基本構(gòu)造不同的改良型的砂型低壓鑄造機(jī)(sand lowpressure casting machine)。成為取代活塞方式的活塞式液壓缸射出部12而使用氣壓擠壓熔態(tài)金屬的方式。而且，采用僅通過在熔解爐中豎起升液管(stalk)的筒體將成為射出路徑的部分的大部分配設(shè)于熔解爐之上的構(gòu)造。
[0030]圖8是日本國特開2004-122134號(hào)公報(bào)所揭示的砂型低壓鑄造機(jī)。此外，圖中的附圖標(biāo)記是原封不動(dòng)地使用在日本國特開2004-122134號(hào)公報(bào)的圖中所使用的附圖標(biāo)記，與本說明書中的其他的附圖標(biāo)記無關(guān)。
[0031]如圖8所示，該制造裝置是在爐本體1的內(nèi)部