JP2004344963A

JP2004344963A - 鋳造方法および鋳造装置

Info

Publication number: JP2004344963A
Application number: JP2003147877A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Omori; 雅弘大森; Tadashi Uemura; 忠司植村; Takayuki Ohashi; 孝行大橋; Hidetoshi Shiga; 英俊志賀; Katsuhiro Kudo; 勝弘工藤; Shunsuke Ota; 俊介太田; Takeo Yoshida; 剛男吉田; Masayoshi Tsubokawa; 正嘉坪川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】製品内部での巣の発生を抑制し、もって、健全な鋳造品を得ることができる鋳造方法および鋳造装置を提供する。
【解決手段】複数に分割された可動分割型３１、３２、３３を含む金型２０内に形成されるキャビティ２１に、鋳造後には製品部分に接続されているとともに製品部分以外の部分をなす溶湯の凝固体を形成することになるゲート部２２を介して溶湯を供給し、当該供給された溶湯をキャビティ内で凝固させる際に、複数の可動分割型を、ゲート部から遠い可動分割型３１からゲート部に近い可動分割型３３にかけて順番に駆動して溶湯を加圧する。これにより、ゲート部から遠い部位からゲート部に近い部位に向けて指向的にキャビティ内で溶湯を凝固させ、巣をゲート部にまで移動する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造方法および鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、鋳造品は、肉厚変化が大きい部位では、厚肉部分の内部に凝固収縮による巣が集中し易い。生じた巣は、加工後に製品表面に現れたり、エア通路や水通路におけるリークを生じたりする虞がある。このため、凝固収縮による巣が集中する部位に局部スクイズを設置し、凝固前にスクイズピンで溶湯を局部的に加圧することにより、製品内部における品質の健全化を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３１５６４号公報
【特許文献１】
特開平５−２５３６５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
溶湯を局部的に加圧する場合、加圧された部位は凝固収縮による巣の集中がなくなり、品質は健全なものとなる。しかしながら、その一方、加圧されない他の部位に巣が移動してしまい、製品内部に巣が残ることがある。例えば、車体用の鋳造部品においては強度および靭性に対する要求値が高いため、製品内部に巣が残ってしまうと、製品の強度や伸びの低下を招く大きな要因となる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、製品内部での巣の発生を抑制し、もって、健全な鋳造品を得ることができる鋳造方法および鋳造装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、下記の手段により達成される。
【０００７】
本発明は、複数に分割された可動分割型を含む金型内に形成されるキャビティに、鋳造後には製品部分に接続されているとともに製品部分以外の部分をなす溶湯の凝固体を形成することになるゲート部を介して溶湯を供給し、当該供給された溶湯をキャビティ内で凝固させる際に、
前記複数の可動分割型を、ゲート部から遠い可動分割型からゲート部に近い可動分割型にかけて順番に駆動して溶湯を加圧し、ゲート部から遠い部位からゲート部に近い部位に向けて指向的にキャビティ内で溶湯を凝固させることにより、巣をゲート部に移動させることを特徴とする鋳造方法である。
【０００８】
また、本発明は、複数に分割された可動分割型を含みキャビティが形成される金型と、
キャビティに溶湯を供給するとともに鋳造後には製品部分に接続されているとともに製品部分以外の部分をなす溶湯の凝固体を形成することになるゲート部と、
溶湯を加圧するために前記複数の可動分割型のそれぞれを駆動する複数の加圧手段と、
前記加圧手段のそれぞれの作動を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、供給された溶湯をキャビティ内で凝固させる際に、前記複数の加圧手段を、ゲート部から遠い可動分割型からゲート部に近い可動分割型にかけて順番に駆動して溶湯を加圧するように制御してなり、ゲート部から遠い部位からゲート部に近い部位に向けて指向的にキャビティ内で溶湯を凝固させることにより、巣をゲート部に移動させることを特徴とする鋳造装置である。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、製品内部での巣の発生を抑制し、もって、健全な鋳造品を得ることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る鋳造装置１０を示す概略断面図、図２は、鋳造装置１０の要部を示す概略断面図である。
【００１２】
図示する鋳造装置１０は、概説すれば、複数に分割された可動分割型３１、３２、３３を含みキャビティ２１が形成される金型２０と、キャビティ２１に溶湯を供給するゲート部２２と、溶湯を加圧するために複数の可動分割型３１、３２、３３のそれぞれを駆動する複数の加圧手段５１、５２、５３と、加圧手段５１、５２、５３のそれぞれの作動を制御するコントローラ１００（制御手段に相当する）と、を有している。図示する鋳造装置１０はダイカスト装置であり、キャビティ２１内を排気して減圧状態にする減圧手段（図示せず）と、減圧されたキャビティ２１にゲート部２２を介して溶湯を射出する射出手段６０も有している。そして、コントローラ１００は、供給された溶湯をキャビティ２１内で凝固させる際に、複数の加圧手段５１、５２、５３を、ゲート部２２から遠い可動分割型３１からゲート部２２に近い可動分割型３３にかけて順番に駆動して溶湯を加圧するように制御する。
【００１３】
前記金型２０は、固定型４０と、当該固定型４０に対して接近離反移動自在に設けられた可動型３０と、を有している。可動型３０には、油圧シリンダなどからなる図示しない型締機構が設けられ、所定の型締め圧力で固定型４０に対して型締めされる。可動型３０にはまた、鋳造品を押し出すための図示しない押し出し機構も設けられている。可動型３０には、複数（図示例では３個）に分割された可動分割型３１、３２、３３が移動自在に設けられている。固定型４０と可動型３０とを型締めすると、製品の外形形状に合致したキャビティ２１が形成される。
【００１４】
前記ゲート部２２は、射出手段６０から射出された溶湯をキャビティ２１に供給するために、固定型４０と可動型３０との間に形成される。このゲート部２２は、鋳造後には製品部分に接続されているとともに製品部分以外の部分をなす溶湯の凝固体を形成することになる。なお、ゲート部２２は、湯口とも称され、狭義には、湯道（ランナー）または湯溜りと製品部とが接する最小断面積の所であるが、広義には、湯口方案に含まれる湯道、フィード、ランド、狭義の湯口などを包括する概念である。本明細書においては、「ゲート部２２」は広義の概念であり、鋳造後には製品部分に接続されているとともに製品部分以外の部分をなす溶湯の凝固体を形成するあらゆる部位を含む概念と理解されなければならない。
【００１５】
前記加圧手段５１、５２、５３は、流体圧、例えば油圧、により作動する油圧シリンダから構成されている。油圧シリンダ５１、５２、５３は、可動分割型３１、３２、３３のそれぞれに設けられている。油圧シリンダ５１、５２、５３の出力ロッド５１ａ、５２ａ、５３ａは、可動分割型３１、３２、３３の背面に連結されている。油圧シリンダ５１、５２、５３の出力ロッド５１ａ、５２ａ、５３ａが後退限に位置すると、可動分割型３１、３２、３３は、固定型４０に対して後退限位置（待機位置）に移動する。油圧シリンダ５１、５２、５３を作動すると、可動分割型３１、３２、３３が固定型４０に向けて前進（図では左行）する。油圧シリンダ５１、５２、５３の出力ロッド５１ａ、５２ａ、５３ａが前進限に位置すると、可動分割型３１、３２、３３は、固定型４０との間で溶湯を加圧する前進限位置（加圧位置）に達する。可動分割型３１、３２、３３の移動ストロークは、製品の肉厚、必要な加圧力などによって異なるが、例えば、１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。また、可動分割型３１、３２、３３よる溶湯の加圧力も、製品の肉厚などに応じて適宜変更される。
【００１６】
複数の油圧シリンダ５１、５２、５３は、圧油を供給するライン５５、個々の油圧シリンダ５１、５２、５３への圧油の供給を切り替えるコントロールバルブ５６、および、圧油供給源５７ととともに、可動分割型３１、３２、３３を加圧するための加圧機構を構成している。
【００１７】
前記減圧手段は、図示省略するが、排気通路、キャビティ２１と排気通路との連通または遮断が自在な真空バルブ、真空ポンプなどの公知の部材を含んでいる。
【００１８】
前記射出手段６０は、キャビティ２１に連通するとともに溶湯を供給するための給湯口６１が形成されたスリーブ６２と、スリーブ６２内に摺動自在に設けられるとともに供給された溶湯をキャビティ２１に射出するためのプランジャチップ６３と、を有している。スリーブ６２は、固定型４０に取り付けられている。固定型４０および可動型３０を型締めすると、スリーブ６２は、ゲート部２２を介して、キャビティ２１の下部に連通する。プランジャチップ６３の背面に接続されたプランジャロッド６４は、図示しない油圧シリンダに接続されている。油圧シリンダの出力ロッドが後退限に位置すると、プランジャチップ６３は、給湯口６１を開放する後退限位置（待機位置）に移動する。油圧シリンダを作動すると、プランジャチップ６３が可動型３０に向けて前進（図では右行）する。油圧シリンダの出力ロッドが前進限に位置すると、プランジャチップ６３は、溶湯を射出する前進限位置（射出位置）に達する（図１に示される状態）。
【００１９】
鋳造装置１０はさらに、ゲート部２２に対して先端部７１ａが突出退避自在に設けられるとともにゲート部２２における溶湯の凝固体を薄肉にするための薄肉化部材７１と、薄肉化部材７１を移動する移動手段７２と、をさらに有している。
【００２０】
前記薄肉化部材７１は、棒状部材から形成され、その先端部７１ａは、テーパ形状に形成されている（図２を参照）。薄肉化部材７１がゲート部２２に対して前進限位置まで移動すると、先端部７１ａは、ゲート部２２内に突出してゲート部２２の断面積を小さなものとする。一方、薄肉化部材７１がゲート部２２に対して後退限位置まで移動すると、先端部７１ａは、ゲート部２２から退避してゲート部２２を最大に開く。薄肉化部材７１は、ゲート部２２に対して退避した状態では、溶湯を供給する際の通路抵抗とはならない。薄肉化部材７１の前進限位置を規制するため、先端部７１ａに当接するストッパ７３が可動型３０に設けられている。
【００２１】
前記移動手段７２は、流体圧、例えば油圧、により作動する油圧シリンダから構成されている。
【００２２】
コントローラ１００は、ＣＰＵを主体として構成され、タイマや、メモリなどを含んでいる。タイマは、個々の可動分割型３１、３２、３３を作動させる時間差などをカウントする。メモリには、鋳造装置１０全体の制御を実行するプログラムなどが格納されている。
【００２３】
コントローラ１００からは、加圧手段としての油圧シリンダ５１、５２、５３や、移動手段としての油圧シリンダ７２に対して、これら油圧シリンダ５１、５２、５３、７２の作動を制御する制御信号が出力され、コントロールバルブ５６に対して、当該コントロールバルブ５６の作動を制御する制御信号が出力される。
【００２４】
コントローラ１００は、コントロールバルブ５６を介して、個々の油圧シリンダ５１、５２、５３を独立して作動させることができる。これにより、個々の可動分割型３１、３２、３３は、独立して駆動されて溶湯を加圧する。コントローラ１００は、キャビティ２１内への溶湯の充填が完了した後、溶湯の凝固が完了していない状態で、個々の油圧シリンダ５１、５２、５３を作動させる。このとき、コントローラ１００は、個々の油圧シリンダ５１、５２、５３を、ゲート部２２から遠い可動分割型３１からゲート部２２に近い可動分割型３３にかけて順番に駆動して溶湯を加圧するように制御する。詳しくは、コントローラ１００は、まず、ゲート部２２からもっとも遠い可動分割型３１が溶湯を加圧し、次いで、真ん中の可動分割型３２が溶湯を加圧し、最後に、ゲート部２２にもっとも近い可動分割型３３が溶湯を加圧するように、油圧シリンダ５１→油圧シリンダ５２→油圧シリンダ５３の順番にその作動を制御する。各油圧シリンダ５１、５２、５３を作動させる時間差は、適宜設定できるが、ダイカスト鋳造の場合には溶湯の凝固は比較的短時間で完了することから、例えば２〜３秒の間にすべての油圧シリンダ５１、５２、５３を作動させる必要がある。
【００２５】
また、コントローラ１００は、油圧シリンダ５１、５２、５３を作動させて溶湯を加圧した後に、油圧シリンダ７２を作動し、薄肉化部材７１の先端部７１ａをゲート部２２に突出させる。
【００２６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２７】
まず、型開きして鋳造品を取り出した後、冷却水をスプレーして金型２０を冷却し、離型剤を塗布する。その後に、固定型４０および可動型３０を型締めする。可動分割型３１、３２、３３は、固定型４０に対して後退した待機位置に移動し、薄肉化部材７１は、その先端部７１ａがゲート部２２から退避する後退限位置に移動している。プランジャチップ６３は、給湯口６１を開放する待機位置に移動している。キャビティ２１は減圧され、所定量の溶湯がスリーブ６２に供給される。
【００２８】
次いで、プランジャチップ６３が前進限位置（射出位置）まで駆動され、溶湯がゲート部２２を介してキャビティ２１内に射出される。
【００２９】
コントローラ１００は、キャビティ２１内への溶湯の充填が完了した後、溶湯の凝固が完了していない状態で、個々の油圧シリンダ５１、５２、５３を作動させる。コントローラ１００は、まず、ゲート部２２からもっとも遠い可動分割型３１が溶湯を加圧し、次いで、真ん中の可動分割型３２が溶湯を加圧し、最後に、ゲート部２２にもっとも近い可動分割型３３が溶湯を加圧するように、油圧シリンダ５１→油圧シリンダ５２→油圧シリンダ５３の順番にその作動を制御する。
【００３０】
溶湯は型面に接触している部位から凝固を開始しており、可動分割型３１、３２、３３によって溶湯が加圧されると、未だ完全に凝固していない溶融状態にある溶湯が押し出されるように流動する。したがって、可動分割型３１、３２、３３が上記のように駆動されることにより、ゲート部２２から遠い部位からゲート部２２に近い部位に向けて指向的にキャビティ２１内で溶湯が凝固していく。指向性凝固が得られる結果、巣は、ゲート部２２にまで移動する。
【００３１】
巣が移動したゲート部２２は、鋳造後には製品部分に接続されているとともに製品部分以外の部分をなす溶湯の凝固体を形成する部位であるため、製品内部での巣の発生が抑制されることになる。もって、製品内部に巣がない、健全な鋳造品を得ることができる。
【００３２】
製品の品質が安定化し、強度や靭性が安定化するので、強度や靭性がともに要求値を十分に満足する。さらに、安定した鋳物部品が得られることから、品質、強度、靭性などに関する検査工程を簡素ないし削減することができ、この点から、コスト的に優れた鋳造品を得ることができる。
【００３３】
コントローラ１００はさらに、油圧シリンダ５１、５２、５３を作動させて溶湯を加圧した後に、油圧シリンダ７２を作動する。これにより、薄肉化部材７１は、その先端部７１ａがゲート部２２内に突出し、ゲート部２２の断面積を小さなものとし、ゲート厚を絞る。この結果、ゲート肉厚が薄くなり、ゲート切断機などを用いることなく、製品部分とゲートなどのその他の方案部とを容易に分離することができる。ゲート切断機などが不要となることから、設備投資を削減でき、しかも、ゲート切断機に移送する手間も掛からないので、切断に要する時間を短縮することができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の鋳造方法は、複数に分割された可動分割型３１、３２、３３を含む金型２０内に形成されるキャビティ２１に、鋳造後には製品部分に接続されているとともに製品部分以外の部分をなす溶湯の凝固体を形成することになるゲート部２２を介して溶湯を供給し、当該供給された溶湯をキャビティ２１内で凝固させる際に、複数の可動分割型３１、３２、３３を、ゲート部２２から遠い可動分割型３１からゲート部２２に近い可動分割型３３にかけて順番に駆動して溶湯を加圧し、ゲート部２２から遠い部位からゲート部２２に近い部位に向けて指向的にキャビティ２１内で溶湯を凝固させることにより、巣をゲート部２２に移動させる鋳造方法であるため、製品内部での巣の発生を抑制し、もって、製品内部に巣がない、健全な鋳造品を得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態の鋳造装置１０は、複数に分割された可動分割型３１、３２、３３を含みキャビティ２１が形成される金型２０と、キャビティ２１に溶湯を供給するとともに鋳造後には製品部分に接続されているとともに製品部分以外の部分をなす溶湯の凝固体を形成することになるゲート部２２と、溶湯を加圧するために複数の可動分割型３１、３２、３３のそれぞれを駆動する複数の加圧手段５１、５２、５３と、加圧手段５１、５２、５３のそれぞれの作動を制御するコントローラ１００と、を有し、コントローラ１００は、供給された溶湯をキャビティ２１内で凝固させる際に、複数の加圧手段５１、５２、５３を、ゲート部２２から遠い可動分割型３１からゲート部２２に近い可動分割型３３にかけて順番に駆動して溶湯を加圧するように制御してなり、ゲート部２２から遠い部位からゲート部２２に近い部位に向けて指向的にキャビティ２１内で溶湯を凝固させることにより、巣をゲート部２２に移動させるため、製品内部での巣の発生を抑制し、もって、製品内部に巣がない、健全な鋳造品を得ることができる。
【００３６】
また、ゲート部２２に対して先端部７１ａが突出退避自在に設けられ、ゲート部２２における溶湯の凝固体を薄肉にするための薄肉化部材７１と、薄肉化部材７１を移動する移動手段７２と、をさらに有し、コントローラ１００は、すべての加圧手段５１、５２、５３を作動させて溶湯を加圧した後に移動手段７２を作動し、薄肉化部材７１の先端部７１ａをゲート部２２に突出させるので、ゲート肉厚が薄くなり、ゲート切断機などを用いることなく、製品とゲートとを容易に分離することができ、設備投資を削減でき、しかも、切断に要する時間を短縮することができる。
【００３７】
なお、本発明をダイカスト鋳造に適用した実施形態について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、低圧鋳造など他の鋳造方法や鋳造装置にも適用可能である。
【００３８】
また、３個の可動分割型３１、３２、３３を含む金型２０について図示したが、複数に分割されている限りにおいて、可動分割型の個数は限定されない。
【００３９】
また、可動分割型３１、３２、３３よる溶湯の加圧力は、ゲート部２２に向かう指向性凝固が得られる限りにおいて、すべての可動分割型３１、３２、３３で同じでも、異ならせてもよい。
【００４０】
また、ゲート部２２に向かう指向性凝固をより確実なものとするため、ゲート部２２から遠い可動分割型３１からゲート部２２に近い可動分割型３３にかけて順番に型を冷却していく冷却装置をさらに設けても良い。このような時間差を持った型冷却は、個々の可動分割型３１、３２、３３に供給する冷却水量を変更することによって容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳造装置を示す概略断面図である。
【図２】鋳造装置の要部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０…鋳造装置
２０…金型
２１…キャビティ
２２…ゲート部
３１…ゲート部からもっとも遠い可動分割型（ゲート部から遠い可動分割型）
３２…真ん中の可動分割型
３３…ゲート部にもっとも近い可動分割型（ゲート部に近い可動分割型）
５１、５２、５３…油圧シリンダ（加圧手段）
７１…薄肉化部材
７１ａ…先端部
７２…油圧シリンダ（移動手段）
１００…コントローラ（制御手段）

Claims

複数に分割された可動分割型を含む金型内に形成されるキャビティに、鋳造後には製品部分に接続されているとともに製品部分以外の部分をなす溶湯の凝固体を形成することになるゲート部を介して溶湯を供給し、当該供給された溶湯をキャビティ内で凝固させる際に、
前記複数の可動分割型を、ゲート部から遠い可動分割型からゲート部に近い可動分割型にかけて順番に駆動して溶湯を加圧し、ゲート部から遠い部位からゲート部に近い部位に向けて指向的にキャビティ内で溶湯を凝固させることにより、巣をゲート部に移動させることを特徴とする鋳造方法。
複数に分割された可動分割型を含みキャビティが形成される金型と、
キャビティに溶湯を供給するとともに鋳造後には製品部分に接続されているとともに製品部分以外の部分をなす溶湯の凝固体を形成することになるゲート部と、
溶湯を加圧するために前記複数の可動分割型のそれぞれを駆動する複数の加圧手段と、
前記加圧手段のそれぞれの作動を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、供給された溶湯をキャビティ内で凝固させる際に、前記複数の加圧手段を、ゲート部から遠い可動分割型からゲート部に近い可動分割型にかけて順番に駆動して溶湯を加圧するように制御してなり、ゲート部から遠い部位からゲート部に近い部位に向けて指向的にキャビティ内で溶湯を凝固させることにより、巣をゲート部に移動させることを特徴とする鋳造装置。
ゲート部に対して先端部が突出退避自在に設けられ、ゲート部における溶湯の凝固体を薄肉にするための薄肉化部材と、
薄肉化部材を移動する移動手段と、をさらに有し、
前記制御手段は、すべての加圧手段を作動させて溶湯を加圧した後に前記移動手段を作動し、前記薄肉化部材の先端部をゲート部に突出させることを特徴とする請求項２に記載の鋳造装置。