[发明专利]还原铸造方法、还原铸造装置以及利用该方法的铸模

说明书

                            技术领域

本发明涉及一种还原铸造方法和还原铸造装置，在熔融金属表面上形成的氧化膜被还原的同时在该装置内进行铸造，此外，本发明还涉及用于铝还原铸造方法中的铸模。

                            背景技术

存在各种铸造方法，而重力铸造方法具有很多优点，如：铸造产品质量较好、铸模简单等。图5示出了用于通过重力铸造方法铸造铝的铸模的示例。铸模100由金属制成并具有分离式的结构，包括下模102a和上模102b。这两个铸模102a和102b形成了一个型腔104，在该型腔内铸造所需形状的铸造产品。

在上模102b中，冒口部分108形成在注入口106和型腔104之间，而铝、铝的合金等熔融金属通过该注入口106浇注，同样，形成有用于在将熔融金属浇注到型腔104时将型腔104中存在的空气排出的通气孔110。

当熔融金属固化时，产生大约3％的收缩，对于这个特征，浇注到型腔104中的熔融金属固化所产生的收缩作为缺陷(如缩孔等)出现在已获得的铸造产品中。当填充在型腔104中的熔融金属随着固化收缩时，如图5所是布置在铸模100中的冒口部分108通过重力向型腔104中补充熔融金属，从而防止诸如缩孔等的缺陷产生。由于熔融金属从冒口部分108向型腔104中的补充动作是通过填充在冒口部分108中的熔融金属的重力实现的，传统铸造装置要确保一个较大的容积作为冒口部分108。

原因如下：由于熔融金属在铸造装置的铸模中的流动特性较差，从而要使冒口部分的重量较大，由此强行将熔融金属补充到型腔104中。例如，在铸造铝的情况下，由于铝极容易氧化，就会存在氧化铝薄膜形成在熔融金属表面上从而降低了熔融金属的流动特性的问题。为此，有时将作用为增强熔融金属流动特性的涂覆剂施加到型腔104内壁表面上。

参照如上所述的铸造铝的方法，本申请人提出了一种铝铸造方法(在日本专利公开第280063/2000号中)，该方法可以不使用涂覆剂而提高铝的流动特性，从而获得具有良好外观的铝铸造产品。如图6所示，这种铝铸造方法特征在于：在作为还原成分的镁-氮化合物(Mg₃N₂)引入到铸模100的型腔104中以后，铝或其合金的熔融金属被浇注到型腔104中以被铸造。镁-氮化合物具有还原铝或其合金的熔融金属表面上形成的氧化膜的作用，通过这个作用，熔融金属的表面张力减小，从而提高了熔融金属的流动特性和充型特性，并消除了表面褶皱，由此可以进行高质量的铸造。

在重力铸造方法中，在将熔融金属填充到型腔中时，为了防止空气或氧化物夹杂，通过使熔融金属处于层流状态下，将熔融金属填充到型腔中。为了在层流状态下将熔融金属填充到型腔中，在传统的铸模中，将连接注入口和型腔的浇道形成得较大，熔融金属从其下表面浇注到型腔中，使得熔融金属的表面逐渐上升，从而尽可能防止了紊流形成。根据图5，使冒口部分108的直径铸模100中较大的原因为确保冒口部分108中的熔融金属的冒口作用并在将熔融金属浇注到型腔104中时尽可能防止空气或氧化物的夹杂。此外，为了在层流状态下浇注熔融金属，广泛使用在铸模倾斜的同时浇注熔融金属的方法。

如上所述，在重力铸造方法中，存在的问题是：由于浇道被做得较大以防止在浇注熔融金属是产生紊流，并且对浇道布置在浇注熔融金属的位置存在一定的限制，因此铸模或装置的自由度受到限制。此外，存在如下的问题，即，在进行倾斜型熔融金属浇注操作的情况下，装置变得较大并较复杂。此外，传统重力铸造方法的生产率一般从50％到60％，这与其他铸造方法相比很难令人满意。

                            发明内容

实现本发明以便解决如上所述的传统重力铸造的这种问题，本发明的目的是通过利用还原铸造方法提供一种高质量和高效率的铸造方法，该还原铸造方法是在熔融金属表面上形成的氧化膜利用上述还原化合物还原的同时进行铸造。在还原铸造方法的情况下，由于形成在熔融金属表面上的氧化膜减少，熔融金属的流动特性得以提高，且其充型特性得以改善，从而熔融金属在型腔中的填充特性变得令人满意。本发明提供了一种还原铸造方法，其能够使上述的还原方法得以有效地实现，本发明还提供了一种适于铝还原铸造方法的还原铸造装置和铸模。

为了实现本发明的上述目的，给出以下将描述的结构。