CN102476169A - 湿型造型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种湿型造型方法，通过对表面不脆弱的湿型进行造型，能够防止铸造不良。具有使湿型砂一边以0.05MPa～0.18MPa漂浮流动一边导入砂箱部件内的工序；以及对该导入的湿型砂进行压缩的工序，以使湿型的脆性数成为10以下的方式对湿型进行造型。在此，脆性数为，将该湿型投入到直径177.8mm且8筛眼的形成为圆筒状的旋转筛部件，并使该旋转筛部件以57rpm的转速旋转60秒钟，将通过了该旋转筛部件的筛部分的砂的重量除以投入重量而得到的值乘以100而得到的数值。

Description

湿型造型方法

技术领域

本发明涉及用湿型砂对铸型进行造型的湿型造型方法。

背景技术

以往，在用湿型砂对铸型进行造型时，占据主流的方法有，借助重力使湿型砂下落到砂箱内，之后进行压实的方法，和与0.3MPa左右的高压压缩空气一起吹入湿型砂，之后进行压实的方法(例如，参照日本特开平11-277183号公报)。

此外，在制造现场利用湿型砂进行造型之后存在表面脆弱的部位的情况下，以往，会使用喷涂表面固化剂、或增加压实压力而使湿型的密度提高这样的方法。

在利用湿型进行铸造时，在湿型的表面脆弱的情况下，当注入熔融金属时砂会从湿型的表面分离而卷入熔融金属，从而引起铸造不良。为了使造型后的湿型表面不脆弱，在湿型砂中添加适量的水分和膨润土(bentonite)等。

湿型砂通过重力下落而被填充、或者通过压缩空气吹入砂箱内而被填充之后，通过机械地压实而被加固至规定的密度。在向砂箱内装入湿型砂时，若通过重力下落，则存在密度产生微小偏差，向小径部的填充不充分的情况。在使用压缩空气吹入的情况下，由于通常使用0.3MPa左右的高压来吹入，所以填充过程中有时水分下降，此外，有时由于高压压缩空气从砂粒子吹飞细小的膨润土，而导致砂粒子间的结合力下降。因此，在其后的压实过程中，有时无法确保砂型表面充分的强度。在使用这种砂型表面脆弱的湿型的情况下，存在产生铸造不良的可能性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种湿型造型方法，通过对表面不脆弱的湿型进行造型，能够防止铸造不良。

本发明所涉及的湿型造型方法，具有：使湿型砂一边以0.05MPa～0.18MPa漂浮流动一边导入砂箱部件内的工序；以及对该导入的湿型砂进行压缩的工序，以使湿型的脆性数成为10以下的方式对湿型进行造型。在此，脆性数为，将该湿型投入到直径为177.8mm且8筛眼的形成为圆筒状的旋转筛部件，并使该旋转筛部件以57rpm的转速旋转60秒钟，将通过了该旋转筛部件的筛部分的砂的重量除以投入重量而得到的值乘以100而得到的数值。

本发明利用0.05MPa～0.18MPa左右的低压充气将湿型砂导入砂箱内，使得在维持砂粒子间的强度的状态下能够进行压实，并且由于脆性数为10以下，所以能够对表面不脆弱而能够减少铸造不良的湿型进行造型。

该申请以2010年11月26日在日本国提出申请的日本特愿2010-263283号为基础，且有关内容形成本申请内容的一部分。

并且，通过本说明书的详细说明能够更完全地理解本发明。但是，详细的说明和特定的实施例仅是本发明的优选实施方式，仅出于说明的目的而加以描述。对本领域技术人员来说，当然能够从该详细的说明进行各种变更和改变。

申请人并不意图将所记载的实施方式中的任一个奉献给公众，在公开的改变、替代方案中，在语言上可能未包含在权利要求书的范围内的改变和替代方案在等同论下也是本发明的一部分。

在本说明书或者权利要求书的记载中，对于名词以及同样的指示语的使用，只要并未特别指示、或者只要根据上下文没有明确否定，则应当解释为包含单数和复数两者。在本说明书中提供的任一个示例或者示例性的用语(例如“等”)的使用也只不过是出于容易说明本发明的意图，只要并未特别记载在权利要求书中，就不对本发明的范围施加限制。

附图说明

图1是用于进行应用本发明的湿型造型方法的湿型造型装置的示意图。

图2是表示使用该湿型造型方法造型的湿型的试验结果的图。

图3是表示该湿型造型方法中使用的测试模样的一例的图。

图4是表示通过使用图3造型的湿型铸造而成的铸件的表面的图。

图5是表示该湿型造型方法的压力变化的图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用本发明的湿型造型方法进行说明。在本发明和以下的说明中，湿型(green sand mold)是指，被处理成具有成型性、强度、通气性等性质的、利用湿型砂进行造型的铸型，其中，湿型砂主要由石英砂、作为粘接剂的膨润土、添加剂、水分构成。首先，使用图1对使用该湿型造型方法的湿型造型装置1进行说明。

图1所示的湿型造型装置1为用于实现表面不脆弱的湿型的造型方法的装置，是采用了低压充气(aeration)填充方式的装置。湿型造型装置1具备砂斗2和砂箱部件3。在砂斗2内表面具备作为过滤部的多孔质体4。该多孔质体4具有多个10μm～80μm左右的孔，例如通过对超高分子量聚乙烯进行烧结而制成。多孔质体4以与砂斗2的内表面具有间隔的状态被配置。即，在多孔质体4和砂斗2之间形成中空室5。中空室5与未图示的空气供给部连接，并且在中空室5与空气供给部之间，设有作为空气压力调整机构的调整阀。

湿型砂6在被装入砂斗2之后，借助从砂斗2的侧壁部2a及锥形部2b导入的低压充气而被吹入到砂箱部件3。具体而言，从设在侧壁部2a及锥形部2b的内表面上的多孔质体4的各孔导入低压空气，以使砂斗2内的湿型砂6漂浮流动的状态，向砂箱部件3导入该湿型砂6。砂斗2内的压力通过未图示的压力传感器和上述的空气压力调整机构而被控制成0.05MPa～0.18MPa。以下，将利用在此说明的低压充气一边使湿型砂6漂浮流动一边向砂箱部件3内填充湿型砂6的过程称为“充气填充”。

例如在使用图1说明的实施方式(造型方法)中，在砂箱3的侧面部(例如左侧)配置有圆筒状的套筒7，利用低压充气向套筒7内填充湿型砂6。

在充气填充中，以略微的膨胀(可以想象绝热膨胀)，使湿型砂表面的膨润土活化并低压吹入，所以水分不会下降，膨润土也不会被吹飞地完成湿型砂填充。

在填充湿型砂之后，取出填充了湿型砂6的套筒7，调整为所希望的砂重量之后，成形φ50.8mm×H50.8mm的圆柱状的试件(湿型)，实施表面脆性试验。使用AFS(American Foundry Society，美国铸造学会)的脆性(Friability)试验机实施。在该试验装置中，使湿型砂的试件在旋转的圆筒的筛眼上滚动，测量重量变化。具体而言，将该湿型投入直径为177.8mm且8筛眼的网筛(在此，意味着形成了开口2.38mm的筛)的形成为圆筒状的旋转筛部件，并使该旋转筛部件以57rpm的转速旋转60秒钟。然后，将通过了该旋转筛部件的筛部分的砂的重量除以投入重量而得到的值再乘以100而得到的表示铸件砂特性的数值作为脆性数(单位为％)，用作表面脆性或表面稳定性的指标。即，根据脆性数＝{(投入重量-旋转后的旋转筛部件内的试件重量)/投入重量}×100的关系式算出脆性数。另外，以下将算出该脆性数的试验称作脆性试验。

将以上的脆性试验的结果示于图2。在此，表示调整水分而将紧实度(compactibility)按照30％、35％、40％三个阶段进行测试的结果。在此，紧实度为CB值，为通过6筛眼的筛充满φ50×100mm的试验片筒，并将多余的砂轻轻地扫落之后，进行10kg/cm²的压实或者进行三次捣实，测定加压后的收缩量(mm)，按照CB＝(收缩量/100)×100的关系式算出的值。此外，虽然在本次的实验中，将0.07MPa作为设定压力，但也可以与后述的图5的情况同样，为0.06MPa左右的压力。另外，为了比较，在此，一并表示在套筒内通过重力下落填充来制作试件并进行试验的结果。

此外，将在该试验中使用的砂(Lake Sand/Michigan)的性状示于表1。在表1中，AFS-GFN为AFS的流动指数，AFS Clay Content表示粘土的比例，LOI表示燃烧残渣，Shape表示形状，Roundness/Sphericity表示球状系数，Acid Demand Value表示酸消耗量，Turbidity表示浊度，M.Blue Clay表示活性粘土部分，USA Sieve No.表示美国筛号，％Retained表示筛余百分比，Pan表示盘，Screens表示网筛，Sub-Rounded表示次圆状。

[表1]

USA Sieve No.	％Retained
		6	0.0
12	0.0
		20	0.0
30	0.2
		40	2.5
50	19.4
		70	34.2
100	30.2
		140	10.8
200	2.4
		270	0.3
Pan	0.0
		Screens	4
AFS-GFN	61.53
		AFS Clay Content，％	0.34
LOI	0.25
		Shape	Sub-Rounded
Roundness/Sphericity(Krumbein)	0.7/0.7
		pH	7.5
Acid Demand Value(ADV，7pH)	1.40
		Turbidity	28
M.Blue Clay，％(Total Clay 8％BOS)	7.45

水分越低且紧实度越低，砂型表面越脆且作为脆性指数的脆性数越高。一般而言，当脆性数成为10％以上时，在铸造工序中，砂型缺损而包含于铸造品中，容易造成铸造缺陷，所以不优选。在本实施例中，在重力填充中，即使紧实度为40％，脆性数也为10％，当紧实度进一步降低时，脆性数增加，无法使用到铸造中。另一方面，在充气填充中，即使紧实度为30％，脆性数也为10％以下，所以即使进行铸造也不会出现缺砂等铸造缺陷。换言之，即使紧实度低也能获得高的表面稳定性。

接着，使用另行准备的图3所示的测试模样，进行充气填充并机械地压实来对铸型(湿型)进行造型，实施浇注测试。其中，图3(a)表示样品的模型，图3(b)表示实际使用的双面模板上的样品(模样)。对浇注后的制品(铸件)的表面进行三维测量并示于图4(a)。此外，图4(b)还表示与上述同样作为比较例在重力填充之后进行压实造型而铸造成铸型(湿型)的结果。其中，虽然在本次的实验中，将0.07MPa作为设定压力，但表示图5所示的压力变化，在填充前后为0.06MPa左右的压力。图5中横轴表示时间，纵轴表示压力。从图4可知，在重力填充中，铸造品(铸件)的表面粗糙而成为缺砂缺陷。另一方面，在充气填充中，表面光滑而没有发生铸造缺陷。

这样，在低压充气填充中，砂粒子间的结合力强，砂型(湿型)表面不脆弱，铸造制品的表面光滑，也不发生铸造缺陷。

如上所述，按照本发明，通过与低压压缩空气一起吹入湿型砂的充气填充，能够使附着于砂粒子的水分和膨润土不飞溅而利用略微的绝热膨胀使膨润土活化，在维持充分的砂粒子间的强度的状态下进行压实，能够对表面不脆弱的湿型进行造型，能够防止铸造不良。

换言之，本发明人发现充气影响脆性(表面稳定性)的特性和脆性影响铸件表面的特性，通过试验确认低压充气的最佳范围和表示脆性的脆性数的范围，并基于该确认事项构成了本发明。

即，应用本发明的湿型造型方法，其特征在于，具有：使湿型砂一边以0.05MPa～0.18MPa的压力漂浮流动一边导入砂箱部件3内的工序；以及对该导入的湿型砂进行压缩(压实)的工序，以使湿型的脆性数成为10以下的方式对湿型进行造型，利用低压充气将湿型砂导入砂箱内，使得在维持砂粒子间的强度的状态下能够进行压实，并且由于脆性数为10以下，所以能够对表面不脆弱而能够减少铸造不良的湿型进行造型。此外，该方法能够以紧实度为30％～40％的范围获得良好的铸件，其范围增大。进而，该方法与膨润土的特性相生，即通过使水分不飞溅而活化来对砂粒子间的结合力强的砂型进行造型，从而能够获得良好的铸件。

另外，本发明可以应用到使用要造型的铸型(砂型)为带砂箱的带砂箱铸型造型装置的造型方法、还可以应用到使用要造型的铸型(砂型)为无砂箱的无砂箱铸型造型装置的造型方法。

Claims (3)

1.一种湿型造型方法，其特征在于，

所述湿型造型方法具有：

使湿型砂一边以0.05MPa～0.18MPa漂浮流动一边导入砂箱部件内的工序；以及

对该导入的湿型砂进行压缩的工序，

以使湿型的脆性数成为10以下的方式对湿型进行造型，

所述脆性数为，将该湿型投入到直径为177.8mm且8筛眼的形成为圆筒状的旋转筛部件，并使该旋转筛部件以57rpm的转速旋转60秒钟，将通过了该旋转筛部件的筛部分的砂的重量除以投入重量而得到的值再乘以100而得到的数值。

2.根据权利要求1所述的湿型造型方法，其特征在于，

所述进行压缩的工序中的紧实度为30％～40％。

3.根据权利要求2所述的湿型造型方法，其特征在于，

在所述湿型砂中包含膨润土。

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