[发明专利]使用发泡砂的砂型的成型方法、成型模具以及砂型

说明书

技术领域

本发明涉及使用发泡砂的砂型、砂型的成型方法以及用于砂型的成型模具。

背景技术

易溃散的砂芯被用于模制具有中空部的产品。已经开发了一种使用发泡砂的技术(例如，日本公开特许公报No.2013-169582(JP2013-169582A)、日本公开特许公报No.2013-111602(JP2013-111602A))作为砂芯的成型方法，发泡砂通过将包含水玻璃的粘结剂与骨料一起搅拌从而发泡得到。在该技术中，使用了在图3中示出的砂型成型装置1。该砂型成型装置1例如通过使发泡砂S硬化而形成铝合金铸件的砂芯(砂型)，并且该砂型成型装置1包括模具2和填充装置3，模具2具有用于成型砂芯的型腔C，填充装置3用于将发泡砂S填充到模具2的型腔C中。

通过将上模具和下模具夹紧使模具2形成型腔C。模具2设置有使型腔C与填充装置3的砂箱12连通的填充口5。填充装置3包括用于发泡砂S的混合和积聚的砂箱12和用于对砂箱12中的发泡砂S进行加压的加压机构13(加压设备)。然后，将模具2设定在砂箱12中，并且通过加压机构13对砂箱12中的发泡砂S进行加压，从而使发泡砂S经由填充口5填充到模具2的型腔C中。将模具2加热到约150℃至300℃，从而使填充到型腔C中的发泡砂S中的水蒸发，由此使发泡砂S固化。在此之后，打开模具2并且从模具2中取出由此成型的砂芯。

如上文所述，当发泡砂S被填充到模具2的型腔C中从而执行模制时，模具2的型腔C的内部压力因发泡砂S的加热过程和硬化过程中的水的蒸发和气泡的热膨胀而增大。因而，水玻璃和骨料积聚在成型产品的外层部分中，从而形成了在从成型产品的外层部分起的预定厚度范围中的具有必要强度的致密(minute)硬化层。因此，在成型产品的内部形成有因密度低而易碎的脆性部。此外，当密度明显不均衡时，脆性部可能变成中空的。当砂芯被用于铸造时，砂芯需要的强度通过硬化层来确保，并且脆性部或中空部有助于铸造之后的溃散性，由此能够从铸造产品中取出芯。

发明内容

当发泡砂S被填充到模具2的型腔C中以执行模制时，此时用于将发泡砂S送入型腔C中的填充口5也填充有发泡砂S，并且在填充口5中的发泡砂S也被加热和硬化。因此，形成了位于因此于填充口5中硬化的发泡砂S(吹入口)的外层部分起的预定厚度范围内的硬化层，并且在硬化层的内部形成有脆性部或中空部。吹入口与产品部一体地形成并且在铸造时被移除。然而，如果吹入口的脆性部或中空部与产品部的中空部连续，则产品部的中空部通过移除吹入口而暴露在产品部的表面上。其结果是，熔融金属可能从吹入口的脆性部或中空部流入砂型的中空部中。

本发明提供了使用发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属从使用发泡砂的砂型的吹入口的暴露在产品部的表面上的脆性部或中空部流入砂型中。

(发明的方面)

本发明的以下方面例示了本发明的构型，并且以详细列举的方式进行描述以便于理解本发明的各种构型。每个例项(item)并不对本发明的技术范围加以限制，并且本发明的技术范围可以包括当考虑本发明的实施方式时的部分取代、省略每个例项的构成要素或补充另外的构成要素的构型。

本发明的第一方面涉及一种砂型的成型方法，该砂型具有位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层。具有位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层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相对于厚度尺寸d小于预定比值，其中，尺寸b为穿过模具的型腔与填充口之间的边界部分的截面的直线与截面的外形线的两个交点之间的最大尺寸，厚度尺寸d为砂型的产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，产品部由模具的型腔形成，以及使发泡砂从模具的填充口填充到型腔中。

根据以上方面，经由模具的填充口填充到型腔中的发泡砂具有这样的结构，所述结构不仅在型腔中也在填充口中包括位于从外层部分起的预定厚度范围内的硬化层。也就是说，砂型的产品部和吹入口各自由硬化层和脆性部或中空部构成。此外，产品部和吹入口各自构造成使得脆性部或中空部的厚度为产品部或吹入口整体厚度的大致三分之一，并且覆盖脆性部或中空部的每个硬化层的厚度为整体厚度的大致三分之一。尽管脆性部与硬化层之间的边界未必清晰地显现，然而，硬化层的、在采用具有必要强度的致密范围时的厚度具有上述值。本方面侧重于在使用发泡砂模制砂型时的砂型的产品部的尺寸与砂型的吹入口的尺寸之间的关系。