JP2006341270A - 局部加圧鋳造金型 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧ピンの加圧タイミングが多少遅れても、製品表面に割れが発生する虞のない局部加圧鋳造金型を提供する。
【解決手段】キャビティ３内に加圧ピン４を押し込んで溶湯を加圧する局部加圧鋳造金型において、キャビティ３に面する型面に、加圧ピン４から離間して加圧ピンを取り囲む凹溝５を形成してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャビティ内に加圧ピンを押し込んで溶湯を加圧する局部加圧鋳造金型に関する。

金型鋳造法により製品を鋳造する場合、製品の一部に肉厚の厚い部分があると、その部位が孤立して凝固収縮し、内部に鋳巣が発生し易くなる。その対策のひとつとして、厚肉部を成形する金型のキャビティ内に加圧ピンを押し込んで溶湯を加圧する局部加圧鋳造法が知られている（特許文献１参照）。
特開平６−１３４５４９号公報（第１図）

この鋳造法においては、加圧ピンを押し込むタイミングが難しく、タイミングが適切でないと、種々の不具合が生じる。図２はタイミングが遅い場合の、不具合の発生を示している。すなわち、加圧ピンを押し込むタイミングが遅れると、同図(ａ)に示すように溶湯ａの凝固がある程度進行し、金型１００,１０１の型面と接する箇所に凝固層ｂを形成している。

ここで、同図(ｂ)に示すように加圧ピン１０２をキャビティ１０３内に押し込むと、凝固層ｂが金型の型面から剥離されることになる。凝固層ｂはキャビティ１０３の厚肉部と面する型面全体に亘って形成されているため、凝固層ｂの剥離に時間を要する。つまり、剥離が完了した時には、溶湯ａの凝固がかなり進行している。このため、凝固層ｂのあった箇所に溶湯ａが流れ込みにくく、製品の厚肉部表面にリング状の割れｃが生じ易くなる。

なお、加圧ピン１０２を押し込むタイミングが早いと、キャビティ１０３内への溶湯の充填が不十分なままで加圧ピン１０２の押し込みが行われることになるので、溶湯ａの加圧効果が得られず、鋳巣の発生を防止できなくなる。

ところで、加圧ピン１０２を加熱してキャビティ１０３内に押し込んだり、金型１００のキャビティ厚肉部と面する部分を加熱しながら加圧ピン１０２を押し込んだり、加圧ピン１０２と金型１００を加熱した状態で加圧ピン１０２を押し込んだりする方法も提案されている。しかし、このような方法では、加圧ピン１０２で加圧されるキャビティ１０３内の溶湯ａが加熱されて凝固しにくくなっているため、加圧ピン１０２の周りの溶湯ａが急激に冷やされてかじりつき、品質の安定した製品が得られにくくなる。

本発明は、このような事情に鑑み、加圧ピンの加圧タイミングが多少遅れても、製品表面に割れが発生する虞のない局部加圧鋳造金型を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、キャビティ内に加圧ピンを押し込んで溶湯を加圧する局部加圧鋳造金型において、キャビティに面する型面に、加圧ピンから離間して加圧ピンを取り囲む凹溝または突起を形成したことを特徴とする。

かかる構成によれば、キャビティの厚肉部と面する型面に、溶湯が接してほぼ均一な厚さの凝固層を形成するが、その厚さは凹溝の箇所だけ大きくなり、型面に対する接合強度もこの部分だけ大きくなる一方、突起の箇所では凝固層の厚さが小さくなり、型面に対する接合強度もこの部分だけ小さくなる。キャビティ内に加圧ピンが押し込まれると、加圧ピンの周囲の凝固層が型面から剥離されるが、その際、凝固層の型面凹溝または突起に面する箇所に応力が集中し、凝固層が凹溝または突起と面する部分と一般部分との境界で破断し、凹溝の内側の凝固層だけが型面から剥離される。

本発明によれば、キャビティ内に加圧ピンを押し込むと、凝固層の型面凹溝または突起に面する箇所が応力の集中によって破断し、凹溝または突起の内側の凝固層だけが型面から剥離し、凝固層の剥離時間が短くなる。このため、凝固層の剥離が完了した段階でも、周囲の溶湯の凝固はあまり進行してなく、凝固層のあった箇所への溶湯の流れ込みが可能になり、製品表面に割れが発生する虞がなくなる。

さらに、凹溝または突起は加圧ピンから離間させてあるので、加圧ピンの摺動抵抗が少なくて済む。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は局部加圧鋳造金型を示している。

この鋳造金型は固定型１と可動型２の間にキャビティ３を形成してあり、固定型１には加圧ピン４を設けてある。固定型１の型面でキャビティ３の厚肉部と面する箇所には、加圧ピン４から離間して加圧ピン４を取り囲む凹溝５を形成してある。この凹溝５は、断面半円形に形成されて加圧ピン４を中心とする円に沿って延びている。凹溝５を加圧ピン４を中心とした円形にすると、加圧ピン４を押し込んだ際の、凝固層ｂの凹溝５内における応力分布が均等になって、より破断し易くなり、凹溝５の内側の凝固層ｂを型面からきれいに剥離させることができる。

この鋳造金型では、キャビティ３内に溶湯ａを充填し、加圧ピン４をキャビティ３内に押し込んで溶湯ａを加圧している。加圧ピン４を押し込むタイミングが遅れると、図１(ａ)に示すように溶湯ａの凝固がある程度進行し、金型１,２の型面と接する箇所に凝固層ｂを形成している。この凝固層ｂは型面全体に亘ってほぼ均一な厚さに形成されているが、その厚さは凹溝４の箇所だけ大きくなり、型面に対する接合強度もこの部分だけ大きくなる。なお、凝固層ｂの凝固は凹溝４の位置から始まり、徐々に型面全体に拡散していく。

ここで、同図(ｂ)に示すように加圧ピン４をキャビティ３内に押し込むと、加圧ピン４の周囲の凝固層ｂが型面から剥離されるが、その際、凝固層ｂの凹溝５に面する箇所に応力が集中し、凝固層ｂが凹溝５に面する部分と一般部分との境界で破断し、凹溝５の内側の凝固層ｂだけが型面から剥離されるので、図２の場合に較べて、凝固層ｂの剥離時間が短くなる。このため、凝固層ｂの剥離が完了した段階でも、周囲の溶湯ａの凝固はあまり進行してなく、凝固層ｂのあった箇所への溶湯の流れ込みが可能になり、製品表面に割れが発生する虞がなくなる。

以上、型面に凹溝５を形成する実施形態を例として述べたが、凹溝５に代えて突起（図示せず）を形成してもよい。このようにしても、凝固層ｂに応力の集中する箇所が形成できるからである。換言すると、凝固層ｂの厚さは突起の箇所だけ小さくなり、型面に対する接合強度もこの部分だけ小さくなるので、加圧ビン４をキヤビティ３内に押し込む際に、やはり凝固層ｂの突起に面する箇所に応力が集中するからである。

金型は通常除去加工によって製作することから、突起よりも凹溝の方が製作コスト上好ましい。なお、以上の実施形態では、凹溝５の断面形状は略半円形にしてあるが、Ｖ形あるいはＷ形、ノッチ形などであってもよい。

ところで、凹溝５が加圧ピン４と隣接配置していると、この凹溝５の付近に形成される凝固層ｂによって、加圧ピン４の摺動抵抗が大きくなるが、本実施形態では、凹溝５を加圧ピン４から離間させて配置してあるので、加圧ピン４の摺動抵抗は少なくて済む。

本発明の局部加圧鋳造金型を示す断面図。 従来の局部加圧鋳造金型を示す断面図。

符号の説明

１ 固定型
２ 可動型
３ キャビティ
４ 加圧ピン
５ 凹溝５
ａ 溶湯
ｂ 凝固層

Claims (1)

1. キャビティ内に加圧ピンを押し込んで溶湯を加圧する局部加圧鋳造金型において、キャビティに面する型面に、加圧ピンから離間して加圧ピンを取り囲む凹溝または突起を形成したことを特徴とする局部加圧鋳造金型。

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