JP2005324199A - 鋳造ガス抜き金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋳込みスリーブ付きシリンダブロックを鋳造するにあたり、鋳造圧をむやみに高める必要がなく、また型合せ面近傍のアルミ品質が低下するのを防止する。
【解決手段】 鋳込みスリーブ付きシリンダブロックを鋳造するにあたり、鋳込みスリーブＳ保持用のボアピン４に嵌合するウォータジャケット中子５の嵌合面に面粗度が５０μｍの荒面加工部６を形成し、この荒面加工部６の一端をガスケット面ｇに臨ませるとともに、ボアピン４の外周に、荒面加工部６に連なるガス抜き溝７を設け、袋小路となる成形空間部ｅの圧縮ガスや空気等を外部に逃がす。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば車両用エンジンの鋳込みスリーブ付きシリンダブロックの鋳造金型のガス抜き技術に関する。

従来、鋳込みスリーブ付きシリンダブロックを鋳造する際、図６に示すように、固定中子５１と、左右の摺動中子５２と、可動中子５３によってシリンダブロック成形用空間部を画成し、この際、鋳込みスリーブ保持用のボアピン５４とウォータジャケット形成用のウォータジャケット中子５５とを嵌合させたものを、可動中子５３に埋め込んで固定するとともに、ボアピン５４とウォータジャケット中子５５の先端部を成形用空間部内に臨ませたような鋳造金型を使用することがあり、型開き状態において、ボアピン５４の先端部に鋳込みスリーブＳを嵌装して型締めした後、固定中子５１側の湯口部５６から成形用空間部内にアルミ溶湯などを圧入充填するような鋳造方法が知られている。
一方、このような方法において、ウォータジャケット中子５５で囲まれる鋳込みスリーブＳ端部の空間部ｅは袋小路であり、この空間部ｅでは圧縮ガスや空気等が逃げ出すことができず、しかも、鋳込みスリーブ付きシリンダブロックの鋳造は常温鋳込みであり、湯口部５６から遠い先端部分にアルミ溶湯が到達する時点では、アルミ温度が奪われて流動性が低下していることもあって、充填性が阻害されて品質が低下しがちである。
一方、キャビティ内を減圧しながら溶湯を充填する真空ダイカスト用金型において、袋小路となる部分のガス抜きを行うための技術として、鋳込み金具を装填する装填部の基部にガス抜き通路を形成するような技術も知られている。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００２−１７８１２５号公報

ところが、一般の鋳造金型で袋小路となる空間部ｅの充填性を良くし、また、同部付近の鋳込みスリーブＳとアルミとの密着性を他の部分と同様な程度にしようとすると、鋳込みスリーブ付きシリンダブロックの鋳造圧は、一般のダイカスト圧（５００〜６００ｋｇｆ／ｃｍ^２）の２倍近い８５０〜９５０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度の圧力を必要とするという問題があり、このように鋳造圧を高めると、バリの発生量が多くなり、生産性を阻害するとともに、金型劣化が促進され、クラックの発生タイミングが速まるという問題があった。
また、特許文献１のように、装填部の基部に直接ガス抜き通路を形成する場合は、効果的なガス抜き効果を得ようとすると、バリ等が発生するという不具合があった。

そこで本発明は、鋳造圧を極端に高める必要がなく、また袋小路となる型合せ面近傍からガス抜きが効果的に行われて、同部付近のアルミ品質が低下するのを防止することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、鋳込みスリーブ保持用のボアピンとウォータジャケット形成用のウォータジャケット中子とが嵌合し、その嵌合部の一端が型合せ面に臨むシリンダブロック鋳造用の金型装置において、前記ボアピンの嵌合部またはウォータジャケット中子の嵌合部の少なくともいずれか一方に、型合せ面に連なる荒面加工部と、型合せ面とは反対側の荒面加工部に連なるガス抜き溝を形成するようにした。

そして、この荒面加工部を通して圧縮ガスや空気等を逃がすことで、袋小路となる型合せ面近傍のアルミ品質の低下を防止し、同部分の巣穴や鋳込みスリーブとの密着性不良等の不具合を無くすようにするが、成形空間部に直接連通する個所を荒面加工部とすることで、バリの発生を抑制することができる。ここで、荒面加工部とは、面粗度を粗くした個所である。
また、荒面加工部やガス抜き溝は、ボアピン側に設けても良く、ウォータジャケット中子側に設けても良く、この際、荒面加工部とガス抜き溝の両方をボアピン側またはウォータジャケット中子側に設けても良いが、いずれか一方をボアピン側に、他方をウォータジャケット中子側に設けるようにしても良い。

また本発明では、前記荒面加工部の面粗度を、５０〜７５μｍとした。これは、鋳造圧５３０ｋｇｆ／ｃｍ^２で実験の結果、面粗度が５０μｍ未満であればガス抜き効果が十分でなくて巣穴が発生し、７５μｍを超えるとバリを生じるようになったからである。

鋳込みスリーブ保持用のボアピンとウォータジャケット形成用のウォータジャケット中子とが嵌合する嵌合部の一端が型合せ面に臨むシリンダブロック鋳造用の金型装置において、ボアピンの嵌合部またはウォータジャケット中子の嵌合部の少なくともいずれか一方に、型合せ面に連なる荒面加工部と、型合せ面とは反対側の荒面加工部に連なるガス抜き溝を形成することで、ウォータジャケット中子で囲まれる袋小路部分にガスが溜まらず、同部分近傍のアルミ品質の低下が防止される。この際、荒面加工部の面粗度を所定範囲にすることで、アルミ品質の低下を防止しつつバリの発生を抑制することができる。
また、鋳造圧を高める必要がなくなって、金型の耐久性向上が図れる。

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は本発明に係る鋳造ガス抜き金型装置の要部を示す断面図、図２はボアピンの説明図で（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、図３はボアピンの斜視図、図４はウォータジャケット中子の説明図で（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、図５はウォータジャケット中子の内部を示す斜視図である。

本発明に係る鋳造ガス抜き金型装置は、鋳込みスリーブ付きシリンダブロック鋳造金型において、鋳造圧を高めなくてもガスケット近傍のアルミ品質が低下することのないような技術として開発され、この金型装置１は、図１に示すように、不図示の下方の固定型の上面を摺動自在な摺動中子２と、この摺動中子２に対して上下動自在な可動中子３を備えており、この可動中子３には、鋳込みスリーブＳを保持するためのボアピン４と、ウォータジャケットを形成するためのウォータジャケット中子５とを嵌合させた一体化物が埋め込まれている。

そして、型開き状態でボアピン４に鋳込みスリーブＳを嵌装し、金型を閉じた後、下方の固定型側からキャビティ内にアルミ溶湯を圧入充填することにより、鋳込みスリーブＳが鋳込まれるシリンダブロックを鋳造するようにしている。

前記ボアピン４とウォータジャケット中子５は、ウォータジャケット中子５の中央の挿通孔５ｈにボアピン４の基端側大径部４ａ（図２）が嵌合し、両者の嵌合部の一端側が、可動中子３と摺動中子２の型合せ面（以下、ガスケット面ｇという。）に臨むようにされるとともに、ウォータジャケット中子５先端のスカート部５ｓ（図４）と、ボアピン４先端の小径部４ｂ（図２）が成形空間部内に突出し、また、ボアピン４先端の小径部４ｂが、鋳込みスリーブＳを保持する保持部とされている。

また、ボアピン４の基端側大径部４ａと先端側小径部４ｂの間には、小径部４ｂより僅かに大径の中径部４ｃ（図２）が短い長さで形成されており、この中径部４ｃには鋳込みスリーブＳが未嵌合の個所となるため、アルミ溶湯を圧入した際、この中径部４ｃに対応する空間部ｅでは、鋳込みスリーブＳの端面を包み込むような状態でアルミ溶湯が充填されるようになっている。

この際、従来では、この空間部ｅは湯口部から遠く、アルミ溶湯の熱が奪われて流動性が低下するとともに、袋小路となっているため圧縮ガスや空気等が逃げ出すことができないため、鋳造圧を上げない限り、鋳込みスリーブＳとの密着性が低下すると同時に、巣穴等の品質不良を招く虞があったことについては前述の通りである。

そこで、本発明では、ボアピン４とウォータジャケット中子５の嵌合面に荒面加工部６とガス抜き溝７を形成し、袋小路の空間部ｅからガス抜きを行うようにし、鋳造圧を高めなくても鋳造欠陥が生じないようにしている。
この際、荒面加工部６やガス抜き溝７は、ボアピン４の外面に形成しても良く、ウォータジャケット中子５の内面に形成しても良いが、本実施例では、荒面加工部６をウォータジャケット中子５の内面に形成し、ガス抜き溝７は、ボアピン４の外面に形成している。

すなわち、図４、図５に示すように、ウォータジャケット中子５の内面のうち、スカート部５ｓの基端部ｎから所定の長さｘだけ、外周面の面粗度を５０μｍとしており、また、図２、図３に示すように、ボアピン４の基端側大径部４ａの外面のうち、周囲四ヶ所に縦切欠部７ａを形成し、ボアピン４をウォータジャケット中子５の挿通孔５ｈに嵌合させた際、縦切欠部７ａの一端部ｍが荒面加工部６に連通するようにしている。
また、ボアピン４の基端側には、大径部４ａより更に大径のフランジ部４ｆが形成されているが、縦切欠部７ａの基端部に対応する個所には、横溝７ｂが形成されており、縦切欠部７ａと横溝７ｂによって、外部に連通するガス抜き溝７が形成されている。
そして、このようなボアピン４とウォータジャケット中子５とを嵌合させた一体化物を可動中子３に埋め込む際、ウォータジャケット中子５のスカート部５ｓの基端部ｎがガスケット面ｇと面一になるようにしている。

以上のような鋳造ガス抜き金型装置において、型開き状態において、ボアピン４の先端小径部４ｂに鋳込みスリーブＳを嵌装し、下方の湯口部からアルミ溶湯を圧入充填すると、袋小路となる空間部ｅの圧縮ガスや空気等は荒面加工部６、ガス抜き溝７から逃げ出し、鋳造欠陥を招かない。

ところで、下表は荒面加工部６の面粗度を変えてテストした結果である。
この結果、鋳造圧５３０ｋｇｆ／ｃｍ^２で面粗度２５μｍの場合は、バリは非常に良好に抑制されたが巣穴の抑制は完全ではなく、５０μｍの場合は、バリの抑制、巣穴の抑制とも非常に良好であった。また、７５μｍの場合は、巣穴の抑制は非常に良好であり、バリの抑制も良好であった。また、１００μｍの場合は、巣穴の抑制は非常に良好であり、バリの抑制は良くなかった。

以上のテスト結果から、面粗度５０〜７５μｍであれば、鋳造圧５３０ｋｇｆ／ｃｍ^２でも問題はなく、品質良好に鋳造できることが判明した。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば荒面加工部６やガス抜き溝７の形成は、ボアピン４側でもウォータジャケット中子５側でも良い。

鋳込みスリーブ付きシリンダブロックを鋳造する金型装置において、鋳込みスリーブ保持用のボアピンとウォータジャケット形成用のウォータジャケット中子との嵌合部の少なくともいずれか一方に、荒面加工部とガス抜き溝を形成することで袋小路となる空間部の圧縮ガスや空気等の逃げ場が形成され、鋳造欠陥を防止できるとともに、鋳込みスリーブとの密着性を良くすることができ、また、鋳造圧を高めなくても良くなるため、金型の耐久性向上を図ることができる。

本発明に係る鋳造ガス抜き金型装置の要部を示す断面図 ボアピンの説明図で（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図 ボアピンの斜視図 ウォータジャケット中子の説明図で（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図 ウォータジャケット中子の内部を示す斜視図 従来の鋳造金型装置の説明図

符号の説明

１…金型装置、４…ボアピン、５…ウォータジャケット中子、６…荒面加工部、７…ガス抜き溝、Ｓ…鋳込みスリーブ、ｇ…型合せ面。

Claims (2)

1. 鋳込みスリーブ保持用のボアピンとウォータジャケット形成用のウォータジャケット中子とが嵌合し、その嵌合部の一端が型合せ面に臨むシリンダブロック鋳造用の金型装置であって、前記ボアピンの嵌合部またはウォータジャケット中子の嵌合部の少なくともいずれか一方には、型合せ面に連なる荒面加工部と、型合せ面とは反対側の荒面加工部に連なるガス抜き溝が形成されることを特徴とする鋳造ガス抜き金型装置。
2. 前記荒面加工部の面粗度は、５０〜７５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の鋳造ガス抜き金型装置。