轮胎成型用模具的制造方法及轮胎成型用模具 |
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| 申请号 | CN201480029412.6 | 申请日 | 2014-03-20 | 公开(公告)号 | CN105228803A | 公开(公告)日 | 2016-01-06 |
| 申请人 | 株式会社普利司通; | 发明人 | 石原泰之; | ||||
| 摘要 | 本 发明 在 铸造 轮胎成型用的模具期间限制了布置在铸模内部的线材的弯曲 变形 并以高的 精度 形成模具的排气孔。使用已经通过实验提前得到的表示在铸造空间(14)内的线材(20)的长度(L)、线材(20)的直径(D)、线材(20)相对于熔融金属(3)的 接触 角 度(θ)以及线材(20)的归因于铸造的弯曲量(W)之间的关系的关系式，由实际的线材(20)的长度(L)和直径(D)的条件计算出、线材(20)的弯曲量(W)在允许范围内的线材(20)的接触角度(θ)。基于计算出的线材(20)的接触角度(θ)，将线材(20)布置在铸造空间(14)内。将熔融金属(3)注入布置有线材(20)的铸造空间(14)，以在铸造空间(14)中铸包有线材(20)的情况下对铸造金属(2)进行铸造。将线材(20)从铸造金属(2)拉出，以形成排气孔(4)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种轮胎成型用模具的制造方法，该制造方法包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 轮胎成型用模具的制造方法及轮胎成型用模具技术领域[0001] 本发明涉及具有排气孔的轮胎成型用模具的制造方法以及轮胎成型用模具。 背景技术[0002] 通常，使用石膏铸模的铸造来制造轮胎成型用模具，该轮胎成型用模具用于硫化加工时的轮胎成型。在该轮胎成型期间，为了使轮胎的橡胶扩散至模具的每个角落，需要清除困在模具与轮胎之间的空气。因而，模具中形成有排气孔(通气孔)，以便通过该排气孔排出模具与轮胎之间的空气。另外，为了可靠地排出空气，例如，在一对模具中的数百至数千位置处形成均具有0.6mm至1.6mm的直径的排气孔。 [0003] 通常，通过钻孔加工或放电加工来在模具中形成排气孔。因而，大量排气孔的形成会消耗大量的劳力，并且限制了排气孔的可形成的直径和长度。另一方面，已知用于通过铸包在模具的铸造金属中的线材来容易地形成排气孔的排气孔形成方法(参见专利文献1)。 [0004] 在该现有技术中，在对布置有线材的铸模中的铸造金属进行铸造之后，通过将线材从铸造金属拉拔(withdrawn)出来形成排气孔。然而，在某些情况下，线材会受到接收自熔融金属的压力而以弯曲变形状态固定于铸造金属中。在这种情况下，由于排气孔也是弯曲的，所以降低了模具中形成的排气孔的精度。此外，如果排气孔被堵塞了，则通过细长工具(锥子等)来解决排气孔的堵塞。此时，工具会停止在排气孔的中间，或者在某些情况下，在将工具插入排气孔期间，工具会被损坏。 [0005] 现有技术文献 [0006] 专利文献 [0007] 专利文献1：日本特开平10-34658号公报 发明内容[0008] 发明要解决的问题 [0009] 鉴于前述现有技术的问题作出本发明，并且本发明的目的是通过在铸造轮胎成型用模具期间抑制布置在铸模中的线材的弯曲变形而以高的精度形成模具的排气孔。 [0010] 用于解决问题的方案 [0011] 本发明为一种轮胎成型用模具的制造方法，该制造方法包括以下步骤：将熔融金属注入布置有线材的铸模的铸造空间；在铸造空间内在铸包有线材的情况下对轮胎成型用模具的铸造金属进行铸造；以及通过将线材从铸造金属拉出来形成排气孔；所述制造方法还包括以下步骤：通过使用由实验提前得到的表示在铸造空间内的线材的长度、线材的直径、线材相对于熔融金属的接触角度以及线材的归因于铸造的弯曲量之间的关系的关系式，由实际的线材的长度和直径的条件计算出线材的弯曲量在允许范围内的线材的接触角度；以及基于计算出的线材的接触角度，将线材布置在铸造空间内。 [0012] 另外，本发明为一种轮胎成型用模具，其通过本发明的轮胎成型用模具的制造方法制造。 [0013] 发明的效果 [0015] 图1是示出第一实施方式的轮胎成型用模具的制造过程的截面图。 [0016] 图2是示出通过线材来形成排气孔的过程的截面图。 [0017] 图3是示出模具所使用的合金的组成的表。 [0018] 图4是示出第一实施方式中的模具的铸造实验的结果的表。 [0019] 图5示出比较弯曲量的实测值与预测值的曲线。 [0020] 图6是示出在第二实施方式中如何布置线材的图。 [0021] 图7是用于说明线材的拉出的图。 [0022] 图8是示出第三实施方式中的线材的拉出实验的结果的表。 [0023] 图9示出比较T/(D×L)与拉出成功率的曲线。 [0025] 图11是示出第四实施方式中的铸造实验的结果的表。 具体实施方式[0026] 将通过参照附图来说明本发明的轮胎成型用模具(以下简称为模具)的制造方法以及通过该制造方法制得的模具的实施例方式。 [0027] 以下将说明的各实施方式的模具均用于在轮胎硫化时成型轮胎，并且成型轮胎的至少胎面部。另外，模具为沿待成型的轮胎的轮胎周向分割成多个部分的分型模具，并且绕着轮胎的轴线(转动轴线)被以预定的分割角度分割。在硫化机中，多个模具绕着轮胎(未硫化轮胎)环状地配置，通过该多个模具将轮胎的胎面部成型为预定的形状。 [0028] (第一实施方式) [0029] 图1是示出第一实施方式的模具1的制造过程的截面图，其中图1的(A)示出了当从侧方观察时的铸模10。图1的(B)是当从图1的(A)的X1方向观察时的铸模10的截面图，图1的(C)和图1的(D)均是与图1的(A)对应的模具1(铸造金属2)的截面图。在图1的(A)、图1的(B)和图1的(C)中，通过双点划线来表示成为模具1的制品的部分(制品部)。图1的(A)所示的箭头M表示熔融金属3的表面(通过虚线示意性图示出)在铸模10中的移动方向。 [0030] 如图所示，铸模10包括：主模11，其用于对模具1的铸造金属2进行成型；铸箱(molding flask)12，其收纳主模11；以及炉(stoke)13，用于储存熔融金属3。主模11被布置成直立于铸造金属2的侧方。在铸模10中，通过主模11和铸箱12形成用于对铸造金属2进行铸造的铸造空间14。在铸造空间14内布置有直线状的线材20。 [0031] 主模11具有铸造金属2的成型面11A并由石膏形成。线材20为用于在模具1中形成排气孔4的线状构件(例如，弹性钢线(spring steel wire))，并且布置在铸造空间14内的与排气孔4的位置对应的多个位置处。在组装铸模10之前(参见图1的(A)和图 1的(B))，将线材20的基端部插入形成在主模11中的孔，使得多根线材20被以从成型面 11A突出的方式安装于主模11。在该状态下，组装了铸模10，并且对模具1的铸造金属2进行铸造。 [0032] 在模具1(铸造金属2)的铸造期间，将合金熔融，并且在铸模10(铸造空间14)中对合金的熔融金属3进行铸造。结果，熔融金属3被注入铸模10的布置有线材20的铸造空间14。随后，使熔融金属3在铸造空间14内凝固，并且对模具1的铸包有线材20的铸造金属2(合金铸造金属)进行铸造。在通过铸模10对铸造金属2进行铸造之后(参见图1的(C))，从铸模10中取出铸造金属2，将多根线材20从铸造金属2拉出，从而在铸造金属2中形成了多个排气孔4。此后，对铸造金属2进行机加工，从而制得了待用于轮胎成型的模具1(参见图1的(D))。排气孔4从模具1的用于轮胎成型的表面形成至模具1的背表面，并且贯穿模具1。 [0033] 图2是示出通过线材20来形成排气孔4的过程的截面图。 [0034] 如图所示，将线材20的基端部21固定至铸模10(主模11)，并且将线材20安装至铸模10(参见图2的(A))。结果，线材20以与悬臂相同的状态被铸模10支撑。另外，线材20由具有比熔融金属3的温度高的熔点的材料制成并具有涂布于线材20的表面的脱模剂 22。脱模剂22为用于使线材20容易地从铸造金属2拉出的助剂，并且防止在铸造期间铸造金属2与线材20之间的接合。线材20的截面形状为圆形，并且脱模剂22均匀地涂布于整个线材20。 [0035] 这里，在模具1的铸造期间，线材20受到接收自熔融金属3的压力P而弯曲(参见图2的(B))，并且在某些情况下，线材20中会发生弯曲变形(参见图2的(C))。该压力P由熔融金属3的界面张力以及形成于熔融金属3的表面膜(氧化膜等)引起，并且在熔融金属3与线材20接触的情况下该压力P作用于线材20。另外，随着熔融金属3的表面的移动，线材20受到压力P而弯曲，并且熔融金属3在线材20变形了的状态下凝固。在这种情况下，通过将线材20从铸造金属2拉出，形成弯曲的排气孔4(参见图2的(D))。 [0036] 与悬臂的弯曲表达式相同，线材20的弯曲量W(参见图2的(C))为线材20的在铸造空间14中的长度L(参见图2的(A))与线材20的在铸造空间14中的直径D的函数。另外，弯曲量W为线材20相对于熔融金属3的接触角度θ与线材20的长度L的函数，并且还依赖于熔融金属3的性能(界面张力、表面膜的强度等)。在第一实施方式中，例如，通过实验来得到表示这些多个变量的关系的表达式，并且定量地预测线材20的弯曲量W。基于结果来设定能够抑制线材20的弯曲变形的条件。 [0037] 注意，线材20的弯曲量W为线材20的顶端部23处的弯曲，并且与由铸造金属2的铸造所引起的顶端部23的移位距离对应。即，弯曲量W为如下距离：以注入熔融金属3之前的顶端部23为基准，顶端部23在铸造金属2的铸造之后的移位距离。另外，线材20的接触角度θ(参见图2的(A))为当熔融金属3与线材20接触时，由熔融金属3的表面与线材20所形成的角度。即，接触角度θ为在线材20进入熔融金属3之前(线材20弯曲之前)，由熔融金属3的表面与线材20所形成的角度。 [0038] 在实验中，仅改变合金(熔融金属3)的种类、线材20的长度L、线材20的直径D以及线材20的接触角度θ，对模具1的铸造金属2进行铸造。线材20由日本工业标准(JIS，Japanese Industrial Standards)所规定的弹性钢线(SUP-3)制成。线材20的脱模剂22为丙烯酸树脂与氮化硼(BN)(平均粒径为10μm的粉末)的混合物(丙烯酸树脂：29％，BN：71％)，并且以预定的厚度将脱模剂22涂布于线材20。主模11由非发泡石膏(来自则武株式会社，产品名：G-6)制成。 [0039] 合金为由JIS规定的铸造用的三种铝合金(AC4C、AC7A和AC2B)。在铸造期间，在将其它铸造条件设定成相同的情况下，以各种方式改变与线材20相关的前述三个条件(L、D、θ)的组合。在通过各合金来对模具1的铸造金属2进行铸造之后，测量线材20因模具1(铸造金属2)的铸造而引起的弯曲量W。 [0040] 图3是示出模具1所使用的合金的组成的表，并且还示出了线材20等的材料。 [0041] 图4是示出第一实施方式中的模具1(铸造金属2)的铸造实验的结果的表，并且示出了各合金的实验结果。另外，图4是整理了实验条件(D、L、θ)、线材20的弯曲量(实测值)W以及线材20的弯曲量(预测值)W的表。 [0042] 在第一实施方式中，如图4所示，通过铸造实验来获得各合金的表明与线材20相关的四个值(D、L、θ和W)之间的关系的数据。然后，基于所获得的数据，对各合金均构建线材20的长度L、线材20的直径D、线材20的接触角度θ以及线材20的弯曲量W的关系式。例如，通过假设线材20的弯曲量W为目标变量而长度L、直径D和接触角度θ为说明变量的多变量分析(多元回归分析)来得到该关系式。这里，通过使用作为说明变量的直径D的平方与长度L的积来建立该关系式。 [0043] 以下式A至式C分别为三种合金(AC4C、AC7A和AC2B)的关系式。 [0044] [公式1] [0045] W＝(0.254017D2-0.676083D+0.452459)L×sin(90-θ) 式A(AC4C)[0046] W＝(0.352801D2-0.939004D+0.628416)L×sin(90-θ) 式B(AC7A)[0047] W＝(0.239904D2-0.638522D+0.427323)L×sin(90-θ) 式C(AC2B)[0048] 这些关系式为通过实验得到的表示多个变量(W、D、L和θ)之间的关系的实验式，并且还为预测线材20的弯曲量W的预测式。通过基于与模具1的合金对应的关系式，由长度L、直径D和接触角度θ计算出弯曲量W，从而预测铸造期间发生的弯曲量W。图4的(A)所示的弯曲量(预测值)W为通过式A至式C所计算出的值。 [0049] 图5示出了比较弯曲量W的实测值(横轴)与预测值(纵轴)的曲线，并且示出了各合金的实测值与预测值之间的相关性。 [0050] 如图所示，预测值与实测值很好地匹配，从而能够通过关系式精确地预测线材20的弯曲量W。 [0051] 在待铸造模具1的阶段，例如，通过基于实验提前得到的关系式，在线材20的弯曲量W在允许范围内的情况下，计算出(求得)线材20的长度L、线材20的直径D以及线材20的接触角度θ的条件。可选地，基于该关系式，通过模具1的铸造所实际使用的线材20的长度L和直径D、计算出线材20的弯曲量W在允许范围内的线材20的接触角度θ的条件。此后，按照计算出的线材20的条件，以满足该条件的方式将线材20(参见图2)布置在铸造空间14内。 [0052] 这里，通过使用由实验提前得到的关系式，通过实际的线材20的长度L和直径D的条件计算出、线材20的弯曲量W在允许范围内的线材20的接触角度θ。另外，基于线材20的计算出的接触角度θ，将线材20布置在铸造空间14内。具体地，基于该关系式、线材 20的长度L、线材20的直径D以及弯曲量W的允许范围计算出、线材20的弯曲量W在允许范围内的线材20的接触角度θ。提前确定与排气孔4所要求的条件对应的弯曲量W的允许范围。通过关系式、长度L以及直径D计算出与该允许范围对应的接触角度θ(接触角度θ的条件)。随后，将具有直径D的线材20以具有长度L的状态安装至铸模10(主模 11)。此时，按照计算出的线材20的接触角度θ，将线材20以满足该接触角度θ的条件的方式布置在铸造空间14内。结果，在设定条件下布置线材20，组装铸模10，并且通过关系式的合金来对模具1的铸造金属2进行铸造。此后，通过将线材20从铸造金属2拉出，形成了排气孔4，从而制得了具有排气孔4的模具1。 [0053] 通过将线材20如上所述地布置在铸模10中，使线材20的弯曲量W在允许范围内，因而抑制了排气孔4的弯曲。因此，抑制了线材20在模具1(铸造金属2)的铸造期间的弯曲变形，从而能够精确地形成模具1的排气孔4。另外，由于能够使排气孔4接近于直的形状，所以能够通过细长形工具容易地解决排气孔4的堵塞。 [0054] (第二实施方式) [0055] 前述关系式(式A至式C)包括项sin(90-θ)。因而，如果线材20的接触角度θ为90°，则不论线材20的长度L和直径D的条件如何，线材20的弯曲量W均为零。将注意力放在该特性，在第二实施方式中，将线材20的接触角度θ设定为90°，并将线材20布置在铸造空间14内。 [0056] 图6是示出在第二实施方式中如何布置线材20并示出铸模10的截面的图。另外，图6的(B)是当从图6的(A)中的X2方向观察时的铸模10的截面图。在图6中，通过双点划线来表示成为模具1的制品的部分(制品部)。图6所示的箭头M表示熔融金属3的表面(通过虚线示意性地图示出)在铸模10中的移动方向。 [0057] 在第二实施方式中，主模11水平地布置在铸造金属2的下方。熔融金属3的表面在铸造空间14内从主模11向上移动。通过以从主模11向上突出的方式布置多个线材20，使得线材20的接触角度θ设定为90°。结果，由于线材20是沿着熔融金属3的压力P的方向布置的，所以难以使线材20受到压力P而弯曲，从而抑制了线材20的弯曲变形。结果，由于线材20的弯曲量W变得相当小，所以能够可靠地抑制排气孔4的弯曲。另外，能够进一步改善排气孔4的精度，并且能够使排气孔4比传统排气孔细。 [0058] 如上所述，如果能够将接触角度θ设定为90°，则优选的是，将接触角度θ设定为90°，并且将该线材20布置在铸造空间14内。与线材20的接触角度θ相关的术语90°是指能够抑制线材20的弯曲变形的近似为90°的预定角度范围。即，线材20以接触角度θ为大约90°(θ≈90°)的状态布置在铸造空间14内。这里，接触角度θ是在 80°至100°的范围内的角度。然而，为了更可靠地抑制线材20的弯曲变形，优选地，将接触角度θ设定为在85°至95°的范围内的角度。 [0059] 如上所述，模具1为沿轮胎周向分割成多个部分的分型模具，并且模具1的多个位置处均形成有排气孔4。在第二实施方式中，通过沿着模具1的中心线CL(参见图6的(B))布置线材20，多个排气孔4也沿着中心线CL形成。模具1的中心线CL为模具1的轮胎周向上的中心位置处的中心线，并且模具1被中心线CL在分型面之间分割成两半。模具1中的所有排气孔4均沿着中心线CL形成。另外，通过与中心线CL平行地布置线材20，所有排气孔4也与中心线CL平行地形成。 [0060] (第三实施方式) [0061] 在第三实施方式中，除了前述各实施方式以外，还预测将线材20从铸造金属2拉出所需要的脱模剂22的厚度，以及设定脱模剂22的厚度的条件。结果，在抑制了线材20的弯曲变形的同时，还将线材20从铸造金属2可靠地拉出。 [0062] 图7是用于说明线材20的拉出的图。 [0063] 如图示地，在熔融金属3通过在铸模10中的凝固而收缩之后，铸造金属2通过冷却收缩(参见图7的(A)至图7的(C))。随着该收缩，压力R(参见图7的(C))会施加于线材20，从而使线材20与铸造金属2之间的摩擦力变大。当要从铸造金属2拉出线材20时(参见图7的(D))，会通过压力R和摩擦力而对线材20施加拉出阻力J。此时，如果拉出阻力J小于线材20的强度(断裂强度×截面积)，则能够将线材20从铸造金属2拉出。另一方面，如果拉出阻力J等于或大于线材20的强度，则线材20会断裂并残留在铸造金属 2中。 [0064] 这里，由线材20接收到的压力R与线材20的直径D、脱模剂22的厚度T以及合金的凝固/冷却收缩率(合金的特性值)成比例。另外，拉出阻力J与压力R、线材20的外周的面积(与直径D×长度L成比例)以及线材20与铸造金属2之间的摩擦系数(线材20与合金的特性值)成比例。线材20的强度与线材20的截面积(与直径D的平方成比例)以及线材20的断裂强度(线材20的特性值)成比例。因此，通过线材20的长度L、线材20的直径D、脱模剂22的厚度T、线材特性以及合金特性来估计能否将线材20从铸造金属 2拉出。 [0065] 在第三实施方式中，通过实验得到表示多个变量之间的关系的表达式，并且定量地预测能够将线材20拉出的脱模剂22的厚度T。基于结果来设定脱模剂22的厚度T的条件。在实验中，在将其它铸造条件设定成相同的情况下，仅改变合金的种类、线材20的直径D、脱模剂22的厚度T以及线材20的长度L。另外，合金、线材20、脱模剂22和主模11均由与第一实施方式的材料(参见图3)相同的材料制成。进行如下实验：在各种条件下对三种合金(AC4C、AC7A和AC2B)执行了铸造之后，将线材20从铸造金属2拉出。另外，在各条件下，均将多根线材20从铸造金属2拉出，从而得到拉出成功率。 [0066] 图8是示出第三实施方式中的线材20的拉出实验的结果的表，并且示出了各合金的实验结果。另外，图8是整理了实验条件(D、T、L)、T/(D×L)和拉出成功率的表。 [0067] 图9了示出了比较T/(D×L)(横轴)与拉出成功率(纵轴)的曲线。 [0068] 在第三实施方式中，如图8所示，通过实验来获得各合金的如下数据：表示与三个值(D、T和L)与拉出成功率之间的关系的数据。随后，基于所获得的数据，对各合金均构建线材20的长度L、线材20的直径D以及涂布于线材20的脱模剂22的厚度T的关系式(条件式)，该关系式限定了能够将线材20从铸造金属2拉出的条件。这里，通过所获得的数据计算出T/(D×L)的值以及获得在拉出成功率为100％时的T/(D×L)的下限值F(常数)。 [0069] 结果，获得关系式(式D)(T≥F×(D×L))。在图8和图9所示的示例中，下限值F为0.000245(AC4C)和0.000321(AC7A和AC2B)。该关系式为通过实验得到的表示多个变量(T、D和L)之间的关系的实验式，并且还为预测能够将线材20从铸造金属2拉出的脱模剂22的厚度T的预测式。通过基于与模具1的合金对应的关系式由线材20的长度L和直径D计算出脱模剂22的厚度T，预测所需要的厚度T(厚度T的下限值)。 [0070] 在待铸造模具1的阶段，通过使用基于实验提前得到的关系式，由实际的线材20的长度L和线材20的直径D的条件计算出(求得)能够将线材20拉出的脱模剂22的厚度T的条件。另外，按照计算出的脱模剂22的厚度T的条件，将满足该条件的线材20布置在铸造空间14内。例如，如果厚度T等于或大于预定值，则布置具有满足该条件的脱模剂22的线材20。通过以上构造，能够可靠地将线材20从铸造金属2拉出。如果脱模剂22或线材20的材料改变了，则与以上相同地建立关系式，并计算出脱模剂22的厚度T的条件。 [0071] (第四实施方式) [0072] 在第四实施方式中，除了前述各实施方式以外，还通过脱模剂22的有机物量以及熔融金属3的初始氢量，预测模具1(铸造金属2)中是否发生氢气缺陷(以下简称为气体缺陷)。基于结果来设定能够防止气体缺陷发生的条件。 [0073] 图10是用于说明发生气体缺陷K的图。 [0074] 通常，脱模剂22包含有机物。如图所示，由于脱模剂22的有机物在铸造期间会受热而燃烧和分解，所以熔融金属3中会产生气体G(参见图10的(B))。由于气体G中的氧气易于与熔融金属3的金属或碳结合，所以氧气会与熔融金属3分离，并且作为氧化物或气体(一氧化碳、二氧化碳)浮起(参见图10的(C))。另一方面，气体G中的氢易于被熔融金属3吸收，并且会以预定的溶解度溶解在熔融金属3中。在熔融金属3的凝固期间，伴随溶解度的快速下降，熔融金属3中会产生氢气，从而在某些情况下铸造金属2中会发生气体缺陷K(参照图10的(D)和图10的(E))。如果气体缺陷K出现在模具1的表面或通气孔4的内表面，则气体缺陷K会成为铸造缺陷(参见图10的(F))。 [0075] 这里，假设熔融金属3的在注入铸造空间14期间的氢含量(初始氢量)为Hm，熔融金属3中的由脱模剂20增加的氢增加量为Hp。Hm和Hp的单位均为(cc/合金的单位重量)(这里，cc/100g)。如果Hm与Hp之和(氢总量Hs)不小于合金特有的阀值，则会发生气体缺陷K。在注入熔融金属3之前的对熔融金属3施加的脱气处理之后，分析取样自熔融金属3的样品，以便获得Hm。另外，通过实际的铸造实验，获得Hp和铸造金属2的氢总量Hs。 [0076] 在第四实施方式中，通过实验在各种条件下对模具1(铸造金属2)进行铸造，以便获得Hm、Hs和Hp的数据并检查铸造金属2中有无气体缺陷K。在实验中，改变合金的种类、线材20的直径D、脱模剂22的厚度T以及线材20的长度L。另外，合金、线材20、脱模剂22和主模11均由与第一实施方式的材料(参见图3)相同的材料制成。将预定数量(这里，为一根)的线材20布置在铸造空间14内，并且通过三种合金(AC4C、AC7A和AC2B)对铸造金属2(长度：120mm，高度：50mm，厚度：20mm)进行铸造。 [0077] 图11是示出第四实施方式中的铸造实验的结果的表，并且示出了各合金的实验结果。另外，图11是整理了实验条件(D、T和L)、脱模剂22的体积V、氢量(Hm、Hs、Hp和Hn)以及有无气体缺陷K的表。 [0078] 脱模剂22的体积V为涂布于一根线材20的脱模剂22的体积，并且通过线材20的直径D、脱模剂22的厚度T以及线材20的长度L计算出。氢吸收量Hn为铸造金属2对3 每单位体积(这里，为1mm)的脱模剂22的氢吸收量，并且通过氢增加量Hp、铸造金属2的重量Q、脱模剂22的体积V以及布置在铸造空间14内的线材20的数量N(总数)计算出。 [0079] 如图11所示，氢吸收量Hn根据合金的改变而改变，并且氢吸收量Hn的平均值分别为0.1429(AC4C)、0.2795(AC7A)和0.1729(AC2B)。发生气体缺陷K时的氢总量Hs的阀值可以几乎为0.4(AC4C、AC7A和AC2B)的恒定值。因此，如果氢总量Hs小于0.4，则预测铸造金属2中不会发生气体缺陷K。另一方面，如果氢总量Hs等于或大于0.4，则预测铸造金属2中会发生气体缺陷K。在第四实施方式中，基于铸造金属2的氢总量Hs和阀值(0.4)，得到与发生气体缺陷K相关的关系式(式E)，从而预测是否发生了气体缺陷K。 [0080] [公式2] [0081] 0.4＞Hm+πL{(T+D/2)2-(D/2)2}×N×Y/{10Q} [0082] …式E [0083] Y＝{AC4C：0.1429，AC7A：0.2795，AC2B：0.1729} [0084] 氢总量Hs为熔融金属3的氢含量Hm与氢增加量Hp之和。另外，如关系式所示，通过线材20的长度L、脱模剂22的厚度T、线材20的直径D、线材20的数量N、各合金的常数(与Hn的平均值对应)以及铸造金属2的重量Q(kg)，计算出氢增加量Hp。该关系式为通过实验得到的表示多个变量(Hm、L、T、D、N和Q)之间的关系的实验式，并且还为预测有无气体缺陷K发生的预测式。基于与模具1的合金对应的关系式，通过比较由多个变量计算出的氢总量Hs与阀值(0.4)来预测有无气体缺陷K发生。 [0085] 如上所述，在第四实施方式中，通过实验获得各合金的表示四个值(Hm、L、T、D、N和Q)与有无气体缺陷K之间的关系的数据。随后，基于所获得的数据，获得与关系式相关的数据。另外，基于所获得的数据，对各合金均构建氢含量Hm、铸造金属的重量Q、脱模剂22的厚度T、线材20的长度L、线材20的直径D以及线材20的数量N的关系式(条件式)，该关系式限定了能够防止气体缺陷K发生的条件。 [0086] 在待铸造模具1的阶段，通过使用基于实验提前得到的关系式，由实际的氢含量Hm、重量Q、直径D和厚度T的条件计算出(求得)能够防止气体缺陷K发生的线材20的长度L和线材20的数量的条件。另外，基于计算出的线材20的长度L和数量N的条件，将线材20以满足该条件的方式布置在铸造空间14内。例如，如果(L×N)小于预定值，则以满足该条件的方式来确定长度L和数量N。通过以上构造，能够抑制气体缺陷K的发生。注意，如果合金或脱模剂22的材料改变了，则与以上相同地建立关系式，并预测气体缺陷K的发生。 [0087] (模具1的制造试验) [0088] 为了确认本发明的效果，通过上述制造方法来进行制造模具1的试验。试验条件如下： [0089] 铸造金属2：环形形状(内径(Φ600mm)，外径(Φ750mm)，高度(300mm)，重量(350kg)) [0090] 合金：AC4C，氢含量Hm(0.2cc/100g) [0091] 线材20：直径D(1.2mm)，长度L(65mm)，数量N(1200) [0092] 脱模剂22：丙烯酸树脂与BN的混合物(参见图3) [0093] 线材20的接触角度θ：0°至30° [0094] 基于关系式(式A)，计算出线材20的弯曲量W为在允许范围内的0.39mm至0.45mm。在按前述条件布置线材20的铸造金属2中，线材20的弯曲量W(实测值)在允许范围内，并能够抑制线材20的弯曲变形。 [0095] 另外，基于关系式(式D)，使能够拉出线材20的脱模剂22的厚度T为0.019mm或更大。为了满足该条件，将脱模剂22的厚度T设定为0.02mm。结果，线材20的拉出成功率为100％。 [0096] 如果厚度T为0.02mm，则基于关系式(式E)，能够防止气体缺陷K发生的线材20的数量N小于1982。实际上，在所有1200个位置处均能够抑制气体缺陷K的发生。 [0097] 随后，在如下所示的试验条件下制造模具1： [0098] 铸造金属2：通过以45°的分型角度分割环形形状所获得的扇形形状(重量(80kg)) [0099] 合金：AC7A，氢含量Hm(0.15cc/100g) [0100] 线材20：直径D(0.6mm)，长度L(65mm)，数量N(130) [0101] 脱模剂22：丙烯酸树脂与BN的混合物(参见图3)，厚度T(0.015mm)[0102] 在比较例中，线材20的接触角度θ为30°，线材20的弯曲量W为10mm至12mm。另一方面，在实施例中，将线材20的接触角度θ设定为85°。结果，线材20的弯曲量W为 0mm至1mm，从而使弯曲量W大幅地变小。在比较例和实施例中，线材20的拉出成功率为 100％，并能够抑制气体缺陷K的发生。 [0103] 附图标记说明 [0104] 1 模具 [0105] 2 铸造金属 [0106] 3 熔融金属 [0107] 4 排气孔 [0108] 10 铸模 [0109] 11 主模 [0110] 12 铸箱 [0111] 13 炉 [0112] 14 铸造空间 [0113] 20 线材 [0114] 21 基端部 [0115] 22 脱模剂 [0116] 23 顶端部 |
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