CN101254522B - 铸型装置、铸件、铸型制造方法及铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铸型装置等。本发明的铸型装置具备：由上型和下型构成的筒状的内型，其划定环状的型腔的内周；以及在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下定该铸型的外周的外周划定面的一对横型，在该型腔的圆周方向相对180°的位置采用了侧浇口方式，并容易实现熔融金属从远离内浇口之处向内浇口逐渐凝固的有向性凝固。本发明的一对横型(13)具有设置在分割面(13a)上、并在铸型闭合的状态下从在型腔(CR)的圆周方向相对180°的位置分别与该型腔(CR)连接的两个内浇口形成空间(131)，铸型制作时的外周划定面(137)的轮廓是型腔(CR)的在沿分割面(13a)的径向(Y)具有长轴的椭圆。

Description

铸型装置、铸件、铸型制造方法及铸造方法

技术领域

本发明涉及具有划定环状的型腔的内周的筒状内型和在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该型腔的外周的外周划定面的一对横型，并在该型腔的圆周方向相对180°的位置采用了侧浇口(side gate)方式的铸型装置，用该铸型装置铸造的铸件，该铸型装置所具备的一对横型的铸型制造方法以及使用该铸型装置的铸造方法。

背景技术

作为具有环状的型腔的铸型装置的一例，可列举具有圆筒状的轮圈的车辆用轮的铸造中所使用的铸型装置。以下，以车辆用轮的铸造中所使用的铸型装置为例进行说明。作为车辆用轮的铸造中所使用的铸型装置，公知的有具有划定型腔的轮圈形成空间内周的筒状的内型(上型)和在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该轮圈形成空间外周的外周划定面的一对外型(横型)的铸型装置(例如，参照专利文献1-日本特开平3-142056号公报和专利文献2-日本特开平2-41761号公报)。上述专利文献1和2记载的铸型装置采用了侧浇口方式，并具有设于一对横型的分割面上，且其一对横型在铸型闭合的状态下从在轮圈形成空间的圆周方向相对180°的位置分别与轮圈形成空间连接的两个内浇口形成空间。

在此，对车辆用轮的轮圈要求正确的圆度。轮圈的正确的圆度尽管最终由铸造后的切削加工得到，但实际上为了在铸造阶段得到尽可能高的正圆度，采用了轮圈形成空间的外周是圆且内周也是圆的铸型装置。

然而，对于铸型装置，为了实现熔融金属从远离内浇口之处向内浇口逐渐凝固的有向性凝固采取了种种措施。但是，若使用上述专利文献1和2记载的采用侧浇口方式并具有相对180°的内浇口形成空间的铸型装置，要在铸造阶段得到圆度尽可能高的车辆用轮，则难以实现有向性凝固。尤其是随着近年来车辆用轮的大口径化使轮圈形成空间的周长变长，实现有向性凝固变得越来越 困难。

发明内容

本发明鉴于如上状况，其目的就在于提供一种容易实现熔融金属从远离内浇口之处向内浇口逐渐凝固的有向性凝固的铸型装置、用该铸型装置铸造的铸件，该铸型装置具备的一对横型的铸型制造方法以及使用了该铸型装置的铸造方法。

为了实现上述发明目的的本发明的第一方案的铸型装置，具备：由上型和下型构成的筒状的内型，其划定环状的型腔的内周；以及沿着与分割面正交的滑动面进行铸型的闭合及打开并在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该型腔的外周的外周划定面的一对横型，其中：

上述一对横型具有设置在上述分割面上、并在铸型闭合的状态下从在上述型腔的圆周方向相对180°的位置分别与该型腔连接的两个内浇口形成空间；铸型制作时的上述外周划定面的轮廓由圆形变成为上述型腔的在沿上述分割面的径向具有长轴的椭圆。

为了将已制作的铸型在铸造现场置于制造生产线上实际使用，需要进行数十次左右的试验性铸造(所谓“试铸”)，以进行铸造条件的设定及确认等。虽然试铸结束了的铸型在置于制造生产线之前的期间经常冷却到常温，但在试铸结束了的上述一对横型冷却到常温时，则由于在铸型制作时产生的残余应力而使上述外周划定面的轮廓变成圆。然而，在将本发明第一方案的铸型装置置于制造生产线实际使用时，通过对上述一对横型再次加热，使其热膨胀，则使上述外周划定面的轮廓返回为椭圆。

为了实现上述发明目的的本发明的铸型制造方法是铸型装置所具有的一对横型的铸造方法，该铸型装置具有：由上型和下型构成的筒状的内型，其划定环状的型腔的内周；以及沿着与分割面正交的滑动面进行铸型的闭合及打开并在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该型腔的外周的外周划定面的一对横型，该一对横型具有设置在上述分割面上、并在铸型闭合的状态下从在上述型腔的圆周方向相对180°的位置分别与该型腔连接的两个内浇口形成空间，其中，

具有：制作上述外周划定面的轮廓为圆的一对横型的铸型制作工序；

加热已制成的一对横型的加热工序；以及

通过将已加热的一对横型冷却到常温，从而将上述型腔的变形为在上述滑动面上与沿上述分割面的径向正交的方向上具有长轴的椭圆的上述外周划定面的轮廓加工成圆的加工工序。

若采用本发明的铸型制造方法，当经加热的一对横型冷却到常温时，虽然由于在实施上述铸型制造工序时产生的残余应力使上述外周划定面的轮廓从圆变形为上述椭圆，但在上述加工工序中，该已变形的外周划定面的轮廓返回为圆。当将实施了该加工工序的一对横型置于制造生产线实际使用时，通过对上述一对横型再次加热，使其热膨胀，则使上述外周划定面的轮廓变成与由于受到残余应力而形成的椭圆不同的、在上述径向具有长轴的椭圆。并且，在上述铸型制造工序中，由于可以制作上述外周划定面的轮廓为圆的一对横型，因而，与制造其轮廓为椭圆的一对横型相比，铸型的制造很容易。

为了实现上述发明目的的本发明第二方案的铸型装置，具备：由上型和下型构成的筒状的内型，其划定环状的型腔的内周；以及沿着与分割面正交的滑动面进行铸型的闭合及打开并在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该型腔的外周的外周划定面的一对横型，其中：

上述内型具有内周划定面，该内周划定面划定上述型腔的内周，并且该内周划定面的轮廓是该型腔的在上述滑动面上与沿上述分割面的径向正交的方向上具有长轴的椭圆；

上述一对横型具有设置在上述分割面上、并在铸型闭合的状态下从在上述型腔的圆周方向相对180°的位置分别与该型腔连接的两个内浇口形成空间，上述外周划定面的轮廓在铸型制作时热膨胀了的状态下是圆或者是在上述径向具有长轴的椭圆。

此外，由于上述内型为筒状，因而，与上述一对横型比较，因铸型制造时产生的残余应力引起的变形及因热膨胀引起的变形的影响很小。

使用本发明的第一和第二铸型装置制造的铸件，或者使用具有采用本发明的铸型制造方法的一对横型的铸型装置铸造的铸件相当于实现上述发明目的的本发明的铸件。即，本发明的铸件具备：环状体；以及在上述环状体的相对180°的位置上连接的一对内浇口，

上述环状体做成其壁厚从连接有上述一对内浇口的每个上的部分向在该环状体的圆周方向从该部分偏移90°的部分逐渐变薄。

本发明的铸件可以说是利用上述环状体的圆周方向的壁厚梯度容易实现熔融金属从远离上述一对内浇口之处向该一对内浇口逐渐凝固的有向性凝固的形状的铸件。即，若采用本发明的第一和第二方案的铸型装置或具有利用本发明的铸型制造方法所制造的一对横型的铸型装置，由铸造时已热膨胀了的上述一对横型和上述内型形成的上述型腔，在连接上述两个内浇口形成空间的每个的内浇口前部分以及在该型腔的圆周方向从该内浇口前部分偏移90°的部分之间设有该内浇口前部分为具有最厚厚度的空间的厚度梯度，容易实现上述有向性凝固。此外，为了得到上述环状体的正确的圆度，只要在后工序进行切削加工即可。

为了实现发明目的本发明的第三方案的铸型装置，具备：由上型和下型构成的筒状的内型，其划定环状的型腔的内周；以及沿着与分割面正交的滑动面进行铸型的闭合及打开并在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该型腔的外周的外周划定面的一对横型，该一对横型具有设置在上述分割面上、并在铸型闭合的状态下从在上述型腔的圆周方向相对180°的位置分别与该型腔连接的两个内浇口形成空间，其中，

具备：对上述型腔的连接上述内浇口形成空间各个的内浇口前部分进行风冷的风冷机构；

对上述型腔的从上述内浇口前部分在该型腔的圆周方向偏移90°的部分进行喷雾冷却的喷雾冷却机构。

本发明的第一方案和第二方案的铸型装置虽然利用型腔的厚度梯度容易实现上述有向性凝固，但本第三方案的铸型装置则是利用冷却上述型腔的冷却机构的冷却能力之差来容易地实现上述有向性凝固。即，上述喷雾冷却机构是喷雾冷却介质即液体的冷却机构，不仅比用空气进行冷却的上述风冷机构的冷却能力高，而且比使液体循环进行冷却的管道冷却的能力高。因此，对上述型腔的从上述内浇口前部分偏移90°的部分进行强力冷却，可以使该部分最早凝固。另一方面，上述内浇口前部分相对地停留在弱冷却，可以使该内浇口前部分最后凝固。

为实现发明目的的本发明的铸造方法是使用铸型装置进行铸造的铸造方 法，上述铸型装置具有：由上型和下型构成的筒状的内型，其划定环状的型腔的内周；以及沿着与分割面正交的滑动面进行铸型的闭合及打开并在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该型腔的外周的外周划定面的一对横型，该一对横型具有设置在上述分割面上、并在铸型闭合的状态下从在上述型腔的圆周方向相对180°的位置分别与该型腔连接的两个内浇口形成空间，其中，

具有：向上述型腔填充熔融金属的浇注工序；

在上述浇注工序结束后，开始冷却上述型腔的从连接上述内浇口形成空间的每个的内浇口前部分在该型腔的圆周方向偏移90°的部分的第一冷却开始工序，以及

在实施了上述第一冷却开始工序之后，开始冷却上述内浇口前部分的第二冷却开始工序。

在本发明的铸造方法中，通过使冷却开始时刻不同很容易实现上述有向性凝固。另外，通过使用本发明的第三方案的铸型装置来实施本发明的铸造方法，则更容易实现上述有向性凝固。

此外，在本发明第三方案的铸型装置中，最好是上述喷雾冷却机构在比利用上述风冷机构的风冷开始时刻早的开始时刻开始喷雾冷却。

若采用本发明，可以提供容易实现熔融金属从远离内浇口之处向内浇口逐渐凝固的有向性凝固的铸型装置、利用该铸型装置铸造的铸件、该铸型装置具有的一对横型的铸型制造方法以及使用该铸型装置的铸造方法。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的低压铸造用铸型装置的内部构造的剖视图。

图2是示意地表示从上方观察铸造时的上型的内部构造图。

图3是表示使用图1所示的铸型装置进行铸造的铸造过程的流程图。

图4是表示通过实施图3所示的铸造过程所铸造的车辆用轮的铸件图。

图5是阶段性地表示制造图2所示的一对横型的状况的图。

图6是阶段性地表示采用本发明的铸型制造方法的一个实施方式的铸型制造方法制造一对横型的状况图。

图7是从上方观察到的本发明的第二方案的铸型装置的一个实施方式的铸型装置所具备的上型和一对横型的示意俯视图。

图8是从上方观察到的铸造时的上型的示意俯视图。

其中：

1-铸型装置，11-下型，12-上型，121-风冷管道，122-喷雾冷却机构，

123-内周划定面，13-横型，13a-分割面，131-内浇口形成空间，

132-横浇道形成空间，137-外周划定面，160-直浇口，C-型腔，

C_R-轮圈成形空间，G-内浇口前部分。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明的一个实施方式的低压铸造用铸型装置的内部构造的剖视图。

图1所示的低压铸造用的铸型装置1是铸造碟形车辆用轮时所使用的采用阶梯式浇口方式的铸型装置，具有下型11、上型12和一对横型13。这些铸型11-13都是金属型。使用该铸型装置1铸造的车辆用轮具有圆筒状的轮圈和与该轮圈的内周面连接并设有孔部的盘。

图1表示铸型闭合时的铸型装置1，该图1中，表示断面的部分未加上剖面线，为了明确各下型11、上型12和一对横型13，下型11加上了向左下方的剖面线，上型12加上了向右下方的剖面线，一对横型13加上了交叉剖面线。

图1所示的下型11固定配置在下型台板140上。另一方面，上型12升降自如。该上型12安装在压力缸(未图示)的活塞杆151上并固定在上下移动的上型台板150上，通过上型台板150通过上下移动而升降。此外，在下型台板140内部设有容纳作为冷却介质输送路径的管道类(未图示)等的容纳空间141。

一对横型13通过相互分离而使铸型打开，通过相互接近直到接触而使铸型闭合。图1所示的横型13在垂直于图1的纸面的方向沿下型台板140的水平面140a上滑动。即，一对横型13将与分割面(分型面)13a正交的下型台板140的水平面140a作为滑动面，并沿该水平面140a进行铸型的闭合和打开。图1中，仅表示出一对横型13中的一方横型13，其另一方的横型13通过向纸面前面滑动而使铸型闭合，通过向纸面里侧滑动而使铸型打开。

图1所示的铸型装置1，通过使上型12下降到固定配置的下型11上的同 时，一对横型13相互靠近直到接触而实现铸型闭合，形成型腔C。横型13形成车辆用轮的轮圈的外周面，下型11形成车辆用轮的盘的表面(设计面)。另外，上型12形成轮圈的内周面的同时还形成盘的背面。

另一方面，铸型已闭合的铸型装置1通过一对横型13相互分离同时上型12上升而进行铸型的打开。将熔融金属充满型腔C所得到的车辆用轮的铸件不与上升的上型12分离，而是通过利用未图示的顶出板向下方推压轮圈的与盘相反一侧的凸缘前端部(所谓内轮圈凸缘)而与上型12脱开。

另外，在图1所示的铸型装置1中，在作为横型13的滑动面的下型台面140的水平面140a上配备有设置了凹部1611的直浇口环161。在该凹部1611上连接有引铸管170，将滤网(未图示)装在凹部1611内。另外，直浇口环161利用压板162安装在引铸管170的上端。引铸管170插入到未图示的密闭的保持炉内，并在该引铸管170上配备了绝热材料171。保持炉中保持有铝的熔融金属，通过对该熔融金属施加2MPa以上10MPa以下的压力，从而使保持炉内的熔融金属通过引铸管170到达凹部1611中。因此，该凹部1611的开口则为图1所示的铸型装置1的直浇口160。为了防止到达直浇口160的熔融金属从横型13和下型台板140之间漏出，在图1所示的铸型装置1上装有直浇口架163。

一对横型13具有两个内浇口形成空间131，该内浇口形成空间131在铸型闭合的状态下从型腔C的在圆筒状的轮圈成形空间C_R的圆周方向相对180°的位置分别与其轮圈成形空间C_R相连接。这两个内浇口形成空间131形成在一对横型13的分割面13a上。由于图1表示的是沿着一对横型13的分割面13a剖切铸型装置1的右侧一半的状况，沿着与该分割面13a不同的面剖切左侧一半的状况，因而只在图1的右侧表示了内浇口形成空间。此外，直浇口160虽然也分别设置在相对180°的位置上，但图1只表示了右侧的直浇口160。

另外，一对横型13还具有在铸型闭合的状态下连接直浇口160和内浇口形成空间131的横浇道形成空间132，该横浇道形成空间132也形成在一对横型13的分割面13a上。在向型腔C填充熔融金属时，从未图示的保持炉到达直浇口160的熔融金属通过横浇道形成空间132从内浇口形成空间131填充到型腔C内。图1所示的横浇道形成空间132在连接到直浇口160的部分向上 立起后，再折弯大致90°而向内浇口形成空间131延伸。即，在横浇道形成空间132中设有与下型台板140的水平面140a大致平行地延伸的部分1321。该横浇道形成空间132的靠近内浇口形成空间部分1322的厚度比横浇道形成空间132的靠近直浇口160的部分的厚度更厚。

另外，一对横型13还具有腹部肋成形空间133和腹部侧凸出部成形空间134。腹部肋成形空间133是从横浇道形成空间132向水平面140a沿分割面13a扩展且其厚度比横浇道形成空间132的厚度更薄的空间。腹部侧凸出部成形空间134是突出于该腹部肋成形空间133的前端1331，且一端连接到直浇口160的边缘160a，而另一端连接到横浇道形成空间132的内浇口形成空间附近部分1322的空间。再有，一对横型13还具有背部肋成形空间135和背部侧凸出部成形空间136。背部肋成形空间135是从横浇道形成空间132向与水平面140a相反一侧沿分割面13a扩展而离开横腔C且比横浇道形成空间132的厚度更薄的空间。背部侧凸出部成形空间136是突出于该背部肋成形空间135的前端1351、且一端连接到直浇口160的边缘、而另一端连接到内浇口形成空间131的空间。若熔融金属流到横浇道形成空间132中，则无论如何熔融金属有进入到分割面13a中的倾向。图1所示的铸型装置1就利用这种倾向，设置腹部肋成形空间133及背部肋成形空间135，将熔融金属积极地引导到这些空间133、135中，使熔融金属进入到腹部侧凸出部成形空间134及背部侧凸出部成形空间136中。通过了腹部肋成形空间133及背部肋成形空间135的熔融金属若进入到腹部凸出部成形空间134及背部侧凸出部成形空间136中，则空间急剧扩大，并且由于这些空间134及136内处于负压状态，因而，熔融金属便滞留在这些空间134、136内，在滞留期间其热量被横型13吸收而凝固。因此，直到越过腹部凸出部成形空间134及背部侧凸出部成形空间136之前，熔融金属都不会进入到分割面13a中。另外，与横浇道形成空间132的熔融金属相比，腹部肋成形空间133的熔融金属和背部肋成形空间135的熔融金属较早凝固，该已凝固的熔融金属起着冷却翅片的作用，以促进横浇道形成空间132的熔融金属的冷却。再有，横浇道由于在腹部肋成形空间133及背部肋成形空间135中凝固了的熔融金属和在腹部侧凸出部成形空间134及背部侧凸出部成形空间136中凝固了的熔融金属而被加强。

横浇道形成空间132的内浇口形成空间附近部分1322的厚度，其设有腹部肋成形空间133一侧的厚度比设有背部肋成形空间135一侧的厚度更厚。图1中虽以虚线表示上型12的盘形成空间C_D的形成具有最厚部位的面120，但轮圈成形空间C_R的与盘形成空间C_D连接的根部空间C_RD是具有相当厚度的空间。另外，内浇口形成空间131是比横浇道形成空间132更薄的空间。通过预先将横浇道形成空间132的内浇口形成空间附近部分1322的厚度加厚的同时，还将该内浇口形成空间附近部分1332中的设有腹部肋成形空间133一侧的厚度加厚，从而可以将薄的内浇口形成空间131夹在中间而确保内浇口形成空间附近部分1322和根部空间C_RD之间的温度梯度，以防止在根部空间C_RD的熔融金属凝固之前，内浇口形成空间131的熔融金属凝固。

再有，在横型13的形成车辆用轮的轮圈的内轮圈凸缘的部分设有通风孔138。该通风孔138与横型13内的空腔13b连通。

下型11在中央部分具有形成在车辆用轮的盘上所设置的轮毂部的表面的型具镶块112。该型具镶块112为基体1120和轮毂孔形成体1121的两件结构。轮毂孔形成体1121向上型突出，用于形成车辆用轮的轮毂孔。该轮毂孔形成体1121的内部是空腔，在其内部配置有图中省略了的风冷管。另外，在基体1120中也埋入了水冷管1122。再有，在下型中以包围型具镶块112的基体1120的方式埋入了水冷管1111。

在上型12的内部设有朝向下型11中央部分开口的空腔12a。该上型12也具有型具镶块20。上型12的型具镶块20配备在该空腔12a内，以便堵住空腔12a的中央部分的开口12b。上型12的型具镶块20形成车辆用轮的轮毂部的背面的同时，还形成与图1所示的型腔C的轮毂部形成空间部分CB连接的冒口形成空间R。在上型12的型具镶块20的中央部分设有容纳室21。在该容纳室21中，具有内周边缘221的划定部件220相互堆积并在与相邻的划定部件220之间设有与冒口形成空间R相连的间隙。冒口形成空间R由堆积在容纳室21内的划定部件220各个内周边缘划定。容纳室21具有周壁211和上盖212。上盖212用螺栓213固定在周壁211上，并与最上方的划定部件220接触。在该上盖212上设有紧固螺栓214，利用该紧固螺栓214将划定部件220向下方挤压。因此，可以防止在熔融金属往型腔C中填充时划定部件220浮 起。另外，最上方的划定部件220，在从比内周边缘221靠外的外侧位置到外周边缘222的外周部分与上盖212之间还具有空间S。该空间S和分别在容纳室21内设置在相邻的划定部件220之间的间隙通过未图示的设于各划定部件220的外周边缘222的纵槽连接。在容纳室21内的空间S连接有空气流道管31。当向型腔C填充熔融金属时，型腔C内的空气通过设在相邻的划定部件220之间的间隙到达容纳室21内的空间S中，再通过空气流道管31排出到外部。另外，型腔C内的空气也可以从设在横型13上的通风孔138排出。另一方面，在熔融金属往型腔C的填充刚结束之后，便从空气流道管31供给加压气体。填充到冒口形成空间R中的熔融金属从分别设置在相邻的划定部件220之间的高度方向不同的间隙，被通过空气流道管31供给的加压气体挤压，可以得到充分的冒口效果。

另外，在上型12的空腔12a处配备有风冷管121和喷雾冷却机构122两种冷却装置。风冷管121通过从相当于车辆用轮的轮圈宽度方向的高度方向不同的多处吹送空气进行冷却。喷雾冷却机构122通过喷雾水进行冷却。图1所示的喷雾冷却机构122虽然对准车辆用轮的轮圈的形成设置在与盘相反一侧(所谓内侧)的凸出的部分喷雾水，但喷雾水扩散，而对相当于轮圈形成空间C_R的内侧的全部进行强力冷却。

图2是示意地表示从上方观察到的铸造时的上型的内部构造图。

该图2也表示了一对在圆周方向各具有一半在铸型闭合的状态下划定环状的轮圈形成空间C_R的外周的外周划定面137的横型13，图中的一点划线是表示该对横型13的分割面13a的线。

另外，图2还表示了两个设置在该分割面13a上，在一对横型13闭合的状态下从在轮圈形成空间C_R的圆周方向相对180°的位置分别与轮圈形成空间C_R连接的内浇口形成空间131。

图2所示的风冷管121对轮圈形成空间C_R的分别与内浇口形成空间131连接的内浇口前部分G进行风冷。另一方面，喷雾冷却机构122对轮圈形成空间C_R的从该内浇口前部分G在轮圈形成空间C_R的圆周方向偏移90°的部分A进行喷雾冷却。在风冷管121和喷雾冷却机构122之间，冷却能力存在很大的差异，喷雾冷却机构122不仅冷却能力比风冷管121高，而且冷却能力比使 液体循环进行冷却的冷却管(例如，图1所示的下型所配备的水冷管1111，1112也高。因此，在图1所示的铸型装置1中，能够对轮圈形成空间C_R的从内浇口前部分G偏移90°的部分A进行强力冷却，可以使该部分A最快地凝固。另一方面，可以使内浇口前部分G滞留在相对弱的冷却，可以使该内浇口前部分G最后凝固。因此，图1所示的铸型装置1通过冷却机构的冷却能力的差，容易实现熔融金属从远离一对内浇口之处向该一对内浇口逐渐凝固的有向性凝固，相当于本发明的第三方案的铸型装置的一个实施方式。

另外，如图2所示，上型12是筒状金属型，受铸型制造时产生的残余应力引起的变形及制造时热膨胀引起的变形的影响很小。图2所示的铸造时的上型12，其划定轮圈形成空间C_R的内周的内周划定面123的轮廓是圆。与此相对，构成一对横13的各自的横型因其形状容易受到铸型制造时产生的残余应力引起的变形及制造时热膨胀引起的变形的影响。图2所示的一对横型13因铸造时的热膨胀而变形，其外周划定面137的轮廓是在轮圈形成空间C_R的沿分割面13a的径向(参照箭头Y)具有长轴的椭圆。因此，图2所示的轮圈形成空间C_R在内浇口前部分G和从该内浇口前部分G偏移90°的部分A之间设有使该内浇口前部分G成为具有最厚的空间的厚度梯度，因而，容易实现轮圈形成空间C_R的朝向内浇口的有向性凝固。

接着，说明使用图1所示的铸型装置进行铸造的铸造过程。

图3是表示使用图1所示的铸型装置进行铸造的铸造过程的流程图。

首先，从铸型打开状态下的铸型11-13除去灰尘等异物，并将滤网组装在设在直浇口环161上的凹部1611内，进行铸型装置1的闭合(步骤S1)。并且，在进行该铸型闭合前，如果需要，为了提高铸型的保温性及铸件的离型性，对铸型11-13喷涂以二氧化硅为主要成分的涂型剂。这时，为了不让涂型剂进入到划定冒口形成空间R的划定部件220的间隙中，在喷涂离型剂的同时，从空气流道管31向容纳室21内供给加压气体，最好使加压气体从该间隙中吹出。

随后，对图1中省略了图示的保持炉内的熔融金属施加2MPa以上10MPa以下的压力，向已闭合的铸型装置1的型腔C填充熔融金属(步骤S2)。这时，型腔C内的气体通过划定冒口形成空间R的划定部件220的间隙排出的同时，也从横型13的通气孔138排出。向型腔C填充熔融金属刚结束之后，从空气 流道管31向容纳室21内供给加压气体，通过从划定部件220的间隙挤压填充到冒口形成空间R中的熔融金属，可以充分地得到冒口效果。

其后，开始利用喷雾冷却机构122的喷雾冷却，对图2所示的轮圈形成空间C_R的从内浇口前部分G在轮圈形成空间C_R的圆周方向偏移90°的部分A进行强力冷却(步骤S3)。接着，开始利用风冷管121的风冷，对轮圈形成空间C_R的内浇口前部分G进行弱冷却(步骤S4)。先前的步骤S3相当于本发明的铸造方法的第一冷却开始工序的一例，本步骤S4相当于本发明的铸造方法的第二冷却开始工序的一例。这样，通过使利用喷雾冷却机构122的开始冷却时刻比利用风冷管121的开始冷却时刻提前，则更容易实现熔融金属从远离一对内浇口之处向该一对内浇口逐渐凝固的有向性凝固。并且，如用图2说明的那样，由于轮圈形成空间C_R在内浇口前部分G和从该内浇口前部分G偏移90°的部分A之间设有使该内浇口前部分G成为具有最厚的空间的厚度梯度，因而，更进一步容易实现向内浇口的有向性凝固。此外，即使在轮圈形成空间C_R不设置这样的厚度梯度，在实施了步骤S3之后再实施步骤S4，也成为实现轮圈形成空间C_R的向内浇口的有向性凝固的有效方法。

当经过既定的冷却时间后，打开铸型(步骤S5)，随后从该铸型装置1中取出车辆用轮的铸件(步骤S6)，结束一系列的铸造过程。

图4是表示通过实施图3所示的铸造过程铸造得到的车辆用轮的铸件图。

图4所示的车辆用轮的铸件W相当于本发明的铸件的一个实施方式。该铸件W是未加工前铸件的状态，具有圆筒状(环状)的轮圈91、与该轮圈91的内周面连接并设有孔部的盘(未图示)和连接在该轮圈91的相对180°位置的一对内浇口92。轮圈91的壁厚从与一对内浇口92分别连接的部分911在该轮圈91的圆周方向上向从该部分911偏移90°的部分912逐渐变薄。另外，在图4所示的内浇口92上连接有横浇道93。图4所示的车辆用轮的铸件W中，其轮圈91的正确的圆度可通过在后工序中所进行的切削加工得到。

接着，说明图2所示的一对横型的铸型制造方法。

图5是阶段性地表示制造图2所示的一对横型的状况的图。

图5(a)是表示金属型刚制造结束之后的一对横型图。

该图5(a)所示的一对横型13的外周划定面137的轮廓是图2所示的轮 圈形成空间C_R的在沿分割面13a的径向Y具有长轴的椭圆。即，简而言之，其外周划定面137的轮廓是内浇口一侧长的椭圆。

图5(b)是表示在进行了数十次左右的试验性铸造(所谓“试铸”)之后，冷却到常温的一对横型图。

试验性铸造是为了在将制成的铸型置于铸造现场的制造生产线上实际使用之前，进行铸造条件的设定及确认等而进行的。在结束数十次试验性铸造并冷却到常温的一对横型13，因铸型制造时产生的残余应力以向内侧收缩的方式变形(参照图中的箭头)，使外周划定面137的轮廓变为圆。

图5(c)是表示将图5(b)所示的一对横型安装在铸型装置上，通过在铸造现场的制造生成线上实际使用后，因热膨胀而变形的一对横型图。

通过冷却到常温而使其外周划定面137的轮廓变为圆的一对横型13，在现场铸造时因热膨胀而以向外侧张开的方式变形(参照图中的箭头)，外周划定面137的轮廓再次返回到内浇口侧较长的椭圆。即，该轮廓与图5(a)所示的金属型制作刚结束后的一对横型13的外周划定面137轮廓大体一致。这里所说明的铸型制造方法就是预计到一对横型13的热膨胀，预先在金属型制作阶段将外周划定面137的轮廓做成椭圆的方法。图1所示的铸型装置1就具有以这样的金属型制作方法制得的一对横型13，相当于本发明的第一方案的铸型装置的一个实施方式。

下面，说明本发明的铸型制造方法的一个实施方式。

图6是阶段性地表示利用本发明的铸型制造方法的一个实施方式的铸型制造方法制造的一对横型的状况图。

图6(a)是表示金属型制作刚结束之后的一对横型。

该图6(a)所示的一对横型13的外周划定面137的轮廓是圆。即，本实施方式的铸型制造方法中，首先，制作外周划定面137的轮廓是圆的一对横型137(铸型制作工序)。该一对横型13是金属型，为了将外周划定面137的轮廓加工成圆，只要用车床加工即可，与将该轮廓加工成椭圆的场合相比，加工很容易。

图6(b)是表示在进行了数十次左右的试验性铸造之后，冷却到常温的一对横型图。

已制作成的一对横型13通过进行数十次左右的试验性铸造而被加热(加热工序)。并且，结束数十次左右的试验性铸造并冷却到常温的一对横型13，由于铸型制作时所产生的残余应力在这里也以向内侧收缩的方式变形(参照图中的箭头)，外周划定面137的轮廓为图2所示的轮圈形成空间C_R的在下型台板140的水平面140a与沿着分割面13a的径向Y正交的方向X上具有长轴的椭圆。于是，将轮廓已变形成椭圆的外周划定面137以研磨机等进行研磨，便将该轮廓加工成圆(加工工序)。即，以研磨机研磨掉从铸型制作时的轮廓已变形的量。图6(b)中，以虚线表示将轮廓加工成圆的外周划定面137。

图6(c)是表示通过将图6(b)所示的一对横型安装在铸型装置上，在铸造现场的制造生产线上实际使用而因热膨胀变形的一对横型的图。

实施了恢复为圆的加工的一对横型13在现场铸造时，因热膨胀而在这里也以向外侧张开的方式变形(参照图中箭头)，外周划定面137的轮廓变形为内浇口侧较长的椭圆。这样一来，采用本实施方式的铸型制造方法制造的一对横型13，即使在铸型制作时未进行麻烦的椭圆加工，也作成与图5(c)所示的一对横型13相同的一对横型13。

最后，说明本发明的第二方案的铸型装置的一个实施方式。以下的说明省略了与此前的说明重复的说明，对于与此前说明的构成要素的名称相同名称的构成要素，标上与此前所使用的标号相同的标号进行说明。这里说明的铸型装置也与图1所示的铸型装置相同，采用了车辆用轮铸造时所使用的侧浇口方式，且具有都是金属型的下型11、上型12和一对横型13。该铸型装置与图1所示的铸型装置的不同点是上型的内周划定面123的轮廓和一对外型的外周划定面137的轮廓。

图7是从上方观察到的本发明的第二方案的铸型装置的一个实施方式的铸型装置配备的上型和一对横型的示意俯视图。

该图7中，一对横型13通过在图的左右方向上沿下型台板的水平面140a滑动而进行铸型的闭合或打开。图7中，表示处于铸型打开状态下的一对横型13。在这里虽省略了图示，但与图1所示的铸型装置1相同，也在该一对横型13的分割面13a上设有在铸型闭合状态下从在作为型腔的一部分的环状的轮圈形成空间的圆周方向相对180°的位置分别与该轮圈形成空间相连接的两个 内浇口形成空间。在图7所示的一对横型13闭合时，外周划定面137的轮廓成为环状的轮圈形成空间的在水平面140a上与沿着分割面13a的径向Y正交的方向X上具有长轴的椭圆。即，简而言之，该外周划定面137的轮廓是在横型13的滑动方向上较长的椭圆。

另外，图7所示的上型12的内周划定面123的轮廓也是与外周划定面137的轮廓相同的所谓在横型13的滑动方向上较长的椭圆。

图8是从上方观察到的铸造时的上型的示意俯视图。

图8也表示在圆周方向具有各一半在铸型闭合状态下划定环状的轮圈形成空间C_R的外周的外周划定面137的一对横型13，图中的一点划线是表示该一对横型13的分割面13a的线。该图8所示的一对横型13也通过在图的左右方向上滑动进行铸型的闭合或打开。另外，该图8还表示与轮圈形成空间C_R分别连接的两个内浇口形成空间131。

上型12是筒状的金属型，虽然其受在铸型制作时产生的残余应力引起的变形及铸造时的热膨胀引起的变形的影响很小，但一对横型13却因其形状容易受到残余应力引起的变形及铸造时的热膨胀引起的变形的影响。图8所示的铸造时的上型12的内周划定面123的轮廓与图7所示的上型12的内周划定面123的轮廓基本相同，是所谓在一对横型13的滑动方向较长的椭圆。与此相对，图8所示的一对横型13因铸造时的热膨胀而变形，外周划定面137的轮廓变成圆。因此，图8所示的轮圈形成空间C_R也与图2所示的轮圈形成空间C_R相同，在内浇口前部分G和从该内浇口前部分G偏移90°的部分A之间设有使该内浇口前部分G为具有最厚厚度的空间的厚度梯度，容易实现轮圈形成空间C_R的向内浇口的有向性凝固。

另外，当使用本实施方式的铸型装置进行铸造时，可得到图4所示的车辆用轮的铸件W。这里，在向型腔C填充的熔融金属凝固后打开铸型时，上型12上升，车辆用轮的铸件W并不离开上升的上型12而是要随上型12一起上升。这时，在直浇口160(参照图1)之处出现扭歪情况，轮圈91的一对内浇口92的根部部分受到向相互离开方向的拉伸，车辆用轮的铸件W有时会产生变形。即，轮圈91有时会沿分割面13a的径向Y伸长。另外，在铸型打开时，即使轮圈91在上述径向Y未伸长，在后工序所实施的热处理工序中，有时也 会因这时的变形而使轮圈91在上述径向Y伸长。然而，利用本实施方式的铸型装置铸造的轮圈91的内周形状，由于是在与上述径向Y正交的方向X具有长轴的椭圆，当轮圈91在上述径向Y伸长时，轮圈91的内周形状正好变为圆。

另外，本实施方式的铸型装置虽使用了铸造时外周划定面137的轮廓成为圆的一对横型13，但通过与内周划定面123的轮廓的平衡，可以使用铸造时外周划定面137的轮廓成为在上述径向Y具有长轴的椭圆的一对横型。

在以上的说明中，虽以铸造车辆用轮时所使用的低压铸造用的铸型装置为例进行了说明，但本发明也可以适用于铸造车辆用轮以外的物品时所使用的铸型装置。另外，本发明也可以适用于低压铸造以外的加压铸造用的铸型装置。

Claims (5)

1.一种铸型装置，具备：由上型和下型构成的筒状的内型，其划定环状的型腔的内周；以及沿着与分割面正交的滑动面进行铸型的闭合及打开并在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该型腔的外周的外周划定面的一对横型，其特征在于：

上述一对横型具有设置在上述分割面上、并在铸型闭合的状态下从在上述型腔的圆周方向相对180°的位置分别与该型腔连接的两个内浇口形成空间；铸型制作时的上述外周划定面的轮廓由圆形变成为上述型腔的在沿上述分割面的径向具有长轴的椭圆。

2.一种铸型装置，具备：由上型和下型构成的筒状的内型，其划定环状的型腔的内周；以及沿着与分割面正交的滑动面进行铸型的闭合及打开并在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该型腔的外周的外周划定面的一对横型，其特征在于：

上述内型具有内周划定面，该内周划定面划定上述型腔的内周，并且该内周划定面的轮廓是该型腔的在上述滑动面上与沿上述分割面的径向正交的方向上具有长轴的椭圆；

上述一对横型具有设置在上述分割面上、并在铸型闭合的状态下从在上述型腔的圆周方向相对180°的位置分别与该型腔连接的两个内浇口形成空间，上述外周划定面的轮廓在铸型制作时热膨胀了的状态下是圆或者是在上述径向具有长轴的椭圆。

3.一种铸型装置，具备：由上型和下型构成的筒状的内型，其划定环状的型腔的内周；以及沿着与分割面正交的滑动面进行铸型的闭合及打开并在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该型腔的外周的外周划定面的一对横型，该一对横型具有设置在上述分割面上、并在铸型闭合的状态下从在上述型腔的圆周方向相对180°的位置分别与该型腔连接的两个内浇口形成空间，其特征在于，

具备：对上述型腔的连接上述内浇口形成空间各个的内浇口前部分进行风冷的风冷机构；

对上述型腔的从上述内浇口前部分在该型腔的圆周方向偏移90°的部分进行喷雾冷却的喷雾冷却机构。

4.一种铸型制造方法，该方法是铸型装置所具有的一对横型的铸造方法，该铸型装置具有：由上型和下型构成的筒状的内型，其划定环状的型腔的内周；以及沿着与分割面正交的滑动面进行铸型的闭合及打开并在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该型腔的外周的外周划定面的上述一对横型，上述一对横型具有设置在上述分割面上、并在铸型闭合的状态下从在上述型腔的圆周方向相对180°的位置分别与该型腔连接的两个内浇口形成空间，其特征在于，

具有：制作上述外周划定面的轮廓为圆的一对横型的铸型制作工序；

加热已制成的一对横型的加热工序；以及

通过将已加热的一对横型冷却到常温，从而将上述型腔的变形为在上述滑动面上与沿上述分割面的径向正交的方向上具有长轴的椭圆的上述外周划定面的轮廓加工成圆的加工工序。

5.一种铸造方法，是使用铸型装置进行铸造的铸造方法，上述铸型装置具有：由上型和下型构成的筒状的内型，其划定环状的型腔的内周；以及沿着与分割面正交的滑动面进行铸型的闭合及打开并在圆周方向具有各一半在铸型闭合的状态下划定该型腔的外周的外周划定面的一对横型，该一对横型具有设置在上述分割面上、并在铸型闭合的状态下从在上述型腔的圆周方向相对180°的位置分别与该型腔连接的两个内浇口形成空间，其特征在于，

具有：向上述型腔填充熔融金属的浇注工序；

在上述浇注工序结束后，开始冷却上述型腔的从连接上述内浇口形成空间的每个的内浇口前部分在该型腔的圆周方向偏移90°的部分的第一冷却开始工序，以及

在实施了上述第一冷却开始工序之后，开始冷却上述内浇口前部分的第二冷却开始工序。

Images