JP2006175479A

JP2006175479A - 鋳造用金型

Info

Publication number: JP2006175479A
Application number: JP2004371972A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Morioka; 泰行森岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】金型金属の溶損防止が図られ、さらには、製造効率の向上を図ることができる鋳造用金型を提案する。
【解決手段】溶湯金属１６の供給口となる湯口入子１４（溶湯通路１４ａ）の内側表面に、セラミック溶射膜１４ｃを形成するとともに、前記セラミック溶射膜１４ｃに研磨処理を施す構成とした鋳造用金型１とする。また、前記セラミック溶射膜１４ｃは、溶湯通路１４ａに対し、濡れ性の悪いセラミック素材により形成されることとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸引鋳造法や低圧鋳造法に利用される鋳造用金型に関するものであり、より詳しくは、鋳造用金型の湯口入子の構造に関するものである。

従来、吸引鋳造法や低圧鋳造法といった差圧鋳造法で用いられる鋳造用金型においては、金型金属が溶湯金属に溶融してしまい、金型表面に溶損が発生するという問題があった。
この問題点に鑑み、金型の溶湯金属との接触面にセラミック溶射膜を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

また、差圧鋳造法においては、溶湯保持炉内の溶湯を、ストーク（湯口管）を介して鋳造用金型の湯口入子からキャビティ内へと供給する構成となっている。そして、前記湯口入子においては、キャビティ内へ供給される全ての溶湯金属が通過する、つまり、湯口入子は高温の溶湯金属と接触する時間が長いため、特に、湯口入子の箇所の金型金属の溶損が問題となっていた。
このため、従来は、湯口入子にセラミック粉末を含むコーティング材（塗型材）を噴き付けて、湯口入子の表面をコーティングし、溶損を防止することとしていた。
特開昭６２−２４８５３６号公報特開平６−１７９０４５号公報

上記の湯口入子のコーティングは、溶湯金属と接触し、摩耗することから、数十ショットごとにコーティング材の塗布作業が必要とされていた。そして、この塗布作業のために装置を停止させる必要があり、製造効率が低下するという問題があった。
この点、湯口入子において、コーティングの変わりにセラミック溶射を採用することも検討されるが、セラミック溶射を施した場合、溶湯金属とセラミック溶射膜表面との間には摩擦力が発生することになるため、湯口入子の箇所で凝固した金属破損の問題が生じることになる。
また、この破損の防止のためには、従来よりも凝固時間を長く設定し、湯口入子部分の金属を完全に凝固するまで待機させる必要があり、この待機時間の増加により、一ショット毎の鋳造時間が増加する問題も生じる。この待機時間については、前記コーティング材を利用した場合でも問題となっており、更なる待機時間の増加による製造効率の低下は好ましくない。
以上のように、湯口入子に単にセラミック溶射膜を形成するだけでは、製造効率の低下という新たな問題を生じさせてしまうのである。
そこで、本発明では、湯口入子の内側表面にセラミック溶射膜を適用するとともに、該セラミック溶射膜に最適な処理を施すことで、金型金属の溶損防止を図り、さらには、製造効率の向上を図る技術を提案する。

本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１に記載のごとく、溶湯金属の供給口となる湯口入子の内側表面に、セラミック溶射膜を形成するとともに、前記セラミック溶射膜に研磨処理を施す構成とした鋳造用金型とする。

また、請求項２に記載のごとく、前記研磨処理により、前記セラミック溶射膜の表面粗さは、Ｒｚ＝１０以下に設定されることとする。

また、請求項３に記載のごとく、前記セラミック溶射膜は、溶湯金属に対し、高耐久性のあるセラミック素材により形成されることとする。

また、請求項４に記載のごとく、前記セラミック溶射膜は、耐摩耗性・耐アルミ耐食性のあるセラミック素材により形成されることとする。

以上の請求項１、２に記載の発明では、製品金属表面と湯口入子表面との間の摩擦が低減されることから、溶湯金属凝固後の製品の脱型の早期化が図られ、一ショット毎の鋳造時間の短縮化、ひいては、製造効率の向上が図られる。

また、請求項３、４に記載の発明では、セラミック溶射膜は高い耐久性を有するため、従来のコーティング材（塗型材）の噴き付けによるもののように、コーティング材の塗布作業が頻繁に発生することもなく、製造効率の向上が図られる。

図１に示すごとく、本発明に係る鋳造用金型１は、可動型１１と固定型１２とから構成されており、両者を付け合わせた状態において内部にキャビティ１３が形成されるようになっている。
また、前記固定型１２の中央部には、上下方向に貫通する湯口入子１４が設けられている。
また、前記可動型１１、固定型１２の内部には、冷却回路１７・１７が設けられており、溶湯金属１６の供給完了後に、溶湯金属１６を冷却して凝固させるようにしている。

また、図１に示すごとく、本発明に係る鋳造用金型１は、例えば、低圧鋳造法を行う鋳造装置１０に設置される。該鋳造装置１０には溶湯保持炉２が設けられており、該溶湯保持炉２内に図示せぬ高圧空気供給源より高圧空気を供給し、該高圧空気によってストーク３（湯口管）内の溶湯金属１６を上方へと押し上げる。押し上げられた溶湯金属１６は、鋳造用金型１の湯口入子１４よりキャビティ１３内へと供給される。
また、鋳造装置１０にはアクチュエータ４が設けられており、該アクチュエータ４によって前記可動型１１が上下方向に移動されるようになっている。
尚、本発明に係る鋳造用金型１は、低圧鋳造法のほか、吸引鋳造法といった他の差圧鋳造法にも適用可能である。

図２に示すごとく、前記湯口入子１４は、固定型１２の本体を形成する鋼１２ａを上下方向に貫通する溶湯通路１４ａから構成されており、該溶湯通路１４ａは、断面視において、その上部が逆八の字形、下部が八の字形となるようにしている。
また、溶湯通路１４ａの内側表面１４ｂには、セラミック溶射によるセラミック溶射膜１４ｃが形成されている。
このセラミック溶射膜１４ｃについては、耐溶損性・耐磨耗性が要求される。このため、溶湯金属１６と結合しにくく（濡れ性が悪く）、かつ、耐摩耗性に優れた、高耐久性のクロミア（クロム酸化物）をセラミック素材として用いるのが好適である。
尚、クロミア等の耐摩耗性・耐アルミ耐食性のあるセラミック素材の他、チタン酸アルミや、アルミナ等の他の高耐久性のセラミック素材を用いることも考えられる。

また、前記セラミック溶射膜１４ｃの溶射後において、該セラミック溶射膜１４ｃの表面は、図示せぬ研磨装置によって研磨処理が施される。
この研磨により、セラミック溶射膜１４ｃの表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚ）において、略１０μｍ以下となるように設定される。
このような研磨によって、セラミック溶射膜１４ｃの表面と、溶湯金属１６との間に生じる摩擦が低減される。
尚、研磨処理の具体的な方法については、特別な方法に限定されるものではなく、セラミック溶射膜の研磨に好適な研磨方法が適用されるものとする。

そして、この摩擦低減により、図１に示すごとく、溶湯金属１６の供給工程においてはセラミック溶射膜１４ｃの摩耗の進行が抑制される。
また、図３に示すごとく、溶湯金属凝固後の製品１６Ａの脱型の際には、湯口入子部分１６ａと湯口入子１４の間に生じる摩擦が低減されるので、セラミック溶射膜１４ｃの摩耗（剥離）が抑制される。

また、図３に示すごとく、前記セラミック溶射膜１４ｃの存在により、製品１６Ａの湯口入子部分１６ａが湯口入子１４から抜けやすくなるため、従来と比較して、早期に脱型を実施できるようになる。
つまり、湯口入子部分１６ａについては、凝固が完了する時期が最も遅く、湯口入子部分１６ａを破損させることなく脱型を行うには、湯口入子部分１６ａの凝固を完了するまで待機しなければならないが、上述のように湯口入子部分１６ａの表面とセラミック溶射膜１４ｃとの間の摩擦を低減することによれば、前記摩擦が大きい場合と比較して待機時間を短縮した場合でも湯口入子部分１６ａの破損を低減できるのである。
例えば、従来では、鋳造工程を開始してから脱型までに要する時間がトータルで３００秒程であり、前記待機時間については３０秒程も要し、鋳造時間短縮のボトルネックとなっていたが、本発明によれば、前記待機時間を略半分の１５秒程に短縮でき、トータルで１５秒の短縮を図ることができるようになる。
以上のように、待機時間を短縮することにより、早期の脱型が可能となり、この脱型の早期化によって、一ショット毎の鋳造時間が短縮され、製造効率の向上が図られる。

また、セラミック溶射膜１４ｃは高い耐久性を有するため、従来のコーティング材（塗型材）の噴き付けによるもののように、コーティング材の塗布作業が頻繁に発生することもなく、製造効率の向上が図られる（いわゆるＭＴＢＦの改善につながる）。
例えば、従来は数十ショット毎にコーティング材の塗布作業が必要であったが、本発明によれば、一万ショットの耐久性が得られることになるのである。

以上が本発明にかかる鋳造用金型１の構成である。
即ち、溶湯金属１６の供給口となる湯口入子１４（溶湯通路１４ａ）の内側表面に、セラミック溶射膜１４ｃを形成するとともに、前記セラミック溶射膜１４ｃに研磨処理を施す構成とした鋳造用金型１とするものである。
また、前記セラミック溶射膜１４ｃは、溶湯金属１６に対し、高耐久性のあるセラミック素材により形成されることとするものである。
そして、以上の構成により、金型金属の溶損防止が図られ、さらには、製造効率の向上を図ることができるのである。

鋳造用金型及び鋳造装置について示す図。湯口入子の構成について示す断面図。脱型の際の状況について示す図。

符号の説明

１鋳造用金型
２溶湯保持炉
３ストーク
１０鋳造装置
１３キャビティ
１４湯口入子
１４ａ溶湯通路
１６溶湯金属

Claims

溶湯金属の供給口となる湯口入子の内側表面に、セラミック溶射膜を形成するとともに、
前記セラミック溶射膜に研磨処理を施す構成とした、鋳造用金型。
前記研磨処理により、前記セラミック溶射膜の表面粗さは、Ｒｚ＝１０以下に設定される、ことを特徴とする請求項１に記載の鋳造用金型。
前記セラミック溶射膜は、
溶湯金属に対し、高耐久性のあるセラミック素材により形成される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋳造用金型。
前記セラミック溶射膜は、
耐摩耗性・耐アルミ耐食性のあるセラミック素材により形成される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋳造用金型。