JP2007260752A - 鋳型装置、鋳造方法、および塗型方法 - Google Patents

Abstract

【課題】押湯形成空間を画定する内周縁を有する画定部材が隣り合う画定部材との間にその押湯形成空間につながる隙間を設けて積み上げられた押湯形成空間画定体を備えた鋳型装置等に関し、十分な押湯効果を得ることやキャビティ内のエア抜きの効率低下を防止することができる。
【解決手段】押湯形成空間画定体２２，２３が、隣接した画定部材２２，２３の間に押湯形成空間Ｒへつながる隙間２２５，２２６，２２８を有するものであり、収容室２１が、押湯形成空間Ｒへ向けて隙間２２５，２２６，２２８に加圧流体を供給する加圧流体供給孔２１２１を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、押湯形成空間を画定する内周縁を有する画定部材が隣り合う画定部材との間にその押湯形成空間につながる隙間を設けて積み上げられた押湯形成空間画定体を備えた鋳型装置、その鋳型装置を用いた鋳造方法、およびその鋳型装置に塗型剤を塗布する塗型方法に関する。

型閉めされることによって形成されたキャビティに溶湯を充填し鋳造品を得るにあたって、キャビティ内に存在するエアを溶湯の充填に伴って外部へ効率よく抜く工夫が施された鋳型装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載された鋳型装置では、内周縁を有する画定部材を積み上げてその画定部材の内周縁によって押湯形成空間を画定し、隣り合う画定部材の間に押湯形成空間につながる隙間を設けて、この隙間からキャビティ内のエアが抜けるようにしている。
特開平８−２４３７２２号公報

ところで、高品質な鋳造品を得るには鋳造組織を緻密にすることが必要であり、押湯効果を十分に効かせなければならない。しかしながら、特許文献１には、十分な押湯効果を効かせることについての工夫は記載されていない。

また、高品質な鋳造品を得るには湯回り性を良好にすることも必要である。湯回り性は鋳型が冷えてくると悪化する傾向にあり、このため鋳型の保温が必要になる。さらに、高品質な鋳造品が得れても抜型がうまくいかないと、鋳造品の表面の平滑度が低下してしまう。そのため、鋳造品の、鋳型からの離型性を高めることも重要である。そこで、鋳型の保温性や鋳造品の離型性を高めるため鋳型には塗型剤が塗布される。特許文献１に記載された鋳型装置では、画定部材の内周縁に押湯形成空間側から塗型剤を塗布すると、隣り合う画定部材の間に設けられた隙間に塗型剤が入り込んで塗型剤によってその隙間が塞がれてしまう。隙間が塞がれたまま注湯が行われると、キャビティ内のエアを抜くためにせっかく設けた隙間が機能せず、エア抜きの効率が大幅に低下してしまう。

さらに、溶湯に圧力をかけて注湯する加圧鋳造法では特に、隣り合う画定部材の間に設けられた隙間に溶湯が差し込みやすく、これもまた、エア抜きの隙間が機能せずにエア抜きの効率が大幅に低下してしまう。

本発明は上記事情に鑑み、十分な押湯効果を得ることやキャビティ内のエア抜きの効率低下を防止することができる鋳型装置、その鋳型装置を用いた鋳造方法、およびその鋳型装置に塗型剤を塗布する塗型方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を解決する本発明の第１の鋳型装置は、内周縁を有する画定部材が積み上げられた押湯形成空間画定体を収容する収容室が設けられ、その収容室に収容された押湯形成空間画定体を構成する各画定部材の内周縁によって押湯形成空間が画定された鋳型装置において、
上記押湯形成空間画定体が、隣接した画定部材の間に上記押湯形成空間へつながる隙間を有するものであり、
上記収容室が、上記押湯形成空間へ向けて上記隙間に加圧流体を供給する加圧流体供給孔を有するものであることを特徴とする。

上記目的を解決する本発明の第１の鋳造方法は、押湯形成空間を画定する内周縁を有する画定部材が隣り合う画定部材との間にその押湯形成空間につながる隙間を設けて積み上げられた押湯形成空間画定体を備えた鋳型装置を用いて鋳造を行う鋳造方法において、
上記鋳型装置のキャビティへ溶湯を充填する注湯工程と、
上記注湯工程完了直後に、上記押湯形成空間へ向けて上記隙間に加圧流体を供給する加圧流体供給工程とを有することを特徴とする。

本発明の第１の鋳型装置によれば、従来、キャビティ内のエアを抜くために使用していた隙間を、押湯形成空間へ向けて加圧流体を供給する隙間として利用する。ここで、本発明の第１の鋳型方法のように、キャビティへの注湯が完了した直後に上記押湯形成空間へ向けて上記隙間に加圧流体を供給することで、押湯形成空間に充填された溶湯が加圧流体によって押され、十分な押湯効果を得ることができる。

すなわち、本発明の第１の鋳型装置において、上記加圧流体供給孔が、この鋳型装置のキャビティへの注湯完了直後に上記隙間に加圧流体を供給するものであることにより、上記画定部材の内周縁を大きくして押湯形成空間を広めにとり押湯効果を増大させる必要がなくなり、歩留まりの向上や、鋳型装置の小型化を実現することができる。また、押湯が小さくてすむことから押湯の凝固時間が短くなり、生産性も向上する。

また、上記押湯形成空間画定体は、３つ以上の画定部材が積み上げられたものであれば、押湯形成空間に充填された溶湯が高さ方向に異なる位置から加圧流体によって押され、より十分な押湯効果を得ることができる。

上記目的を解決する本発明の第２の鋳造方法は、押湯形成空間を画定する内周縁を有する画定部材が隣り合う画定部材との間にその押湯形成空間につながる隙間を設けて積み上げられた押湯形成空間画定体を備えた鋳型装置を用いて複数回の鋳造を連続して行う鋳造方法において、
上記鋳型装置のキャビティへ溶湯を充填する注湯工程と、
上記キャビティへ溶湯が充填された鋳型装置から鋳造品を抜型する抜型工程と、
上記抜型工程を実施した後であって次の注湯工程を実施する前に、上記押湯形成空間へ向けて上記隙間に加圧流体を供給する加圧流体供給工程とを有することを特徴とする。

本発明の第２の鋳造方法によれば、溶湯がキャビティへ充填された際、上記隙間に差し込んでその隙間で凝固してしまった溶湯が加圧流体によって吹き飛ばされ、上記隙間が上記押湯形成空間へ開口した状態に戻る。その結果、キャビティ内のエアが上記隙間を通って外部へ抜ける効率の低下が防止される。また、上記注湯工程を実施することによって上記画定部材の温度が上昇し、温度上昇した画定部材の間の隙間には溶湯がより差し込みやすくなるが、上記抜型工程を実施した後であって次の注湯工程を実施する前に、上記隙間に加圧流体を供給することで、その加圧流体によって上記画定部材が冷却され、次の注湯工程では溶湯が上記隙間に差し込みにくくなる。その結果、キャビティ内からエアを抜く効率の低下がここでも防止される。

また、本発明の第２の鋳造方法において、前記加圧流体供給工程が、前記押湯形成空間へ向けて前記隙間に０．１９６ＭＰａ以上の加圧流体を供給する工程であることが好ましい。

上記隙間に０．１９６ＭＰａ未満の加圧流体を供給しても、上記隙間に差し込んで凝固した溶湯を吹き飛ばすことはできるが、上記画定部材の冷却効果は不十分になりやすく、このことから、上記隙間に０．１９６ＭＰａ以上の加圧流体を供給することが好ましい。

上記目的を解決する本発明の塗型方法は、押湯形成空間を画定する内周縁を有する画定部材が隣り合う画定部材との間にその押湯形成空間につながる隙間を設けて積み上げられた押湯形成空間画定体を備え、キャビティ内のエアがその隙間を通って外部へ抜ける鋳型装置に塗型剤を塗布する塗型方法において、
上記押湯形成空間へ向けて上記隙間に加圧流体を供給する加圧流体供給工程と、
上記押湯形成空間画定体を構成する各画定部材の内周縁に上記押湯形成空間側から、上記加圧流体供給工程を実施しながら塗型剤を塗布する塗型工程とを有することを特徴とする。

ここにいう塗型剤とは、鋳型の保温性や離型性を高めるために鋳型に塗布されるものである。

本発明の第１の鋳型装置によれば、本発明の塗型方法のように、上記押湯形成空間へ向けて上記隙間に加圧流体を供給しながら各画定部材の内周縁に塗型剤を塗布することで、塗布した塗型剤が上記隙間から吹き出した加圧流体によって飛ばされ、上記隙間に塗型剤が入り込んでその隙間が塞がれてしまうことが防がれる。その結果、キャビティ内のエアが上記隙間を通って外部へ抜ける効率の低下が防止される。

なお、上記塗型工程は、鋳造開始前の鋳型セット時に実施してもよいが、複数回の鋳造を連続して行う場合には、上記鋳型装置から鋳造品を抜型した後であってその鋳型装置のキャビティへ溶湯を次に充填する前に実施することで、上述したように、上記隙間に差し込んで凝固した溶湯の除去や上記画定部材の冷却が行われて好ましい。

さらに、本発明の塗型方法において、上記塗型工程が、上記押湯形成空間画定体を構成する各画定部材の内周縁に上記押湯形成空間側から、塗型剤を所定圧力で吹き付ける工程であり、
上記加圧流体供給工程が、上記押湯形成空間へ向けて上記隙間に上記所定圧力以下の加圧流体を供給する工程であることがより好ましい。

上記所定圧力を越える加圧流体を供給すると、上記画定部材の内周縁に塗布する塗型剤までもが、上記隙間から吹き出した加圧流体によって飛ばされてしまう。したがって、加圧流体の圧力は上記所定圧力以下であることが好ましい。

また、本発明の第１の鋳型装置において、上記収容室が、上記画定部材の外周縁に接する周壁と上記押湯形成空間画定体の上方に位置する上壁とを有するものであって、
上記押湯形成空間画定体は、上記周壁に接する外周縁に内周縁へ向かって窪んだ凹部が設けられた画定部材が、各画定部材の凹部が上下方向につながるように積み上げられ、隣接した画定部材の間に上記押湯形成空間と上記凹部とを結ぶ隙間を有するものであり、
上記押湯形成空間画定体を構成する画定部材のうち一番上の画定部材は、内周縁よりも外側の位置から外周縁までの部分が上記上壁との間に空間を有するものであり、
上記加圧流体供給孔が、上記空間に開口したものである態様が好ましい。

この態様によれば、上記加圧流体供給孔から供給された加圧流体が、上記空間から流路が狭まることなく上記凹部へ入り込み、上記押湯成形空間へ加圧流体が効率よく供給される。

上記目的を解決する本発明の第２の鋳型装置は、内周縁を有する画定部材が積み上げられた押湯形成空間画定体を収容する収容室が設けられ、その収容室に収容された押湯形成空間画定体を構成する各画定部材の内周縁によって押湯形成空間が画定された鋳型装置において、
上記収容室が、上記画定部材の外周縁に接する周壁と上記押湯形成空間画定体の上方に位置する上壁とを有するものであって、
上記押湯形成空間画定体は、上記周壁に接する外周縁に内周縁へ向かって窪んだ凹部が設けられた画定部材が、各画定部材の凹部が上下方向につながるように積み上げられ、隣接した画定部材の間に上記押湯形成空間と上記凹部とを結ぶ隙間が設けられたものであり、
上記押湯形成空間画定体を構成する画定部材のうち一番上の画定部材は、内周縁よりも外側の位置から外周縁までの部分が上記上壁との間に空間を有するものであり、
上記上壁が、上記空間に開口した孔を有するものであることを特徴とする。

本発明の第２の鋳型装置においては、上記孔が、上記空間へ加圧流体を供給するものであってもよいし、あるいは、上記空間のエアを上記収容室の外へ抜くものであってもよい。

上記孔が、上記空間へ加圧流体を供給するものであれば、加圧流体は、上記空間から上記凹部を通って上記隙間へ流れ込む。したがって、本発明の第１の鋳型装置と同じく、十分な押湯効果を得ることやキャビティ内のエア抜きの効率低下を防止することができる。さらに、上記態様と同じく、上記孔から供給された加圧流体が、上記空間から上記凹部へ流路が狭まることなく入り込み、上記押湯成形空間へ加圧流体が効率よく供給される。

また、上記孔が、上記空間のエアを上記収容室の外へ抜くものであれば、上記隙間から上記凹部を通って上記空間に到達したキャビティ内のエアは、流路が狭まることなく上記孔から抜ける。この結果、キャビティ内のエアがより効率よく抜ける。

本発明によれば、十分な押湯効果を得ることやキャビティ内のエア抜きの効率低下を防止することができる鋳型装置、その鋳型装置を用いた鋳造方法、およびその鋳型装置に塗型剤を塗布する塗型方法を提供することができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の第１および第２の鋳型装置の一実施形態である低圧鋳造用の鋳型装置の内部構造を示す断面図である。

図１に示す低圧鋳造用の鋳型装置１は、ディッシュタイプの車両用ホイールを鋳造する際に用いられる、サイドゲート方式を採用したものであって、下型１１と上型１２と一対の横型１３とを備えている。この鋳型装置１を用いて鋳造される車両用ホイールは、円筒状のリム部とそのリム部の内周面につながり窓部が設けられたディスク部とを有する。

図１には、型閉めされた鋳型装置１が示されており、この図１では、断面を表す部分にハッチングを施すのではなく、下型１１、上型１２、および一対の横型１３それぞれを明確にするため、下型１１には左下がりのハッチングを施し、上型１２には右下がりのハッチングを施し、一対の横型１３にはクロスハッチングを施してある。

図１に示す下型１１は下型プラテン１４０に固定配置されたものである。一方、上型１２は昇降自在なものである。この上型１２は、シリンダ（不図示）のピストンロッド１５１に取り付けられ上下動する上型プラテン１５０に固定され、上型プラテン１５０が上下動することによって昇降する。なお、下型プラテン１４０の内部には、冷却媒体の搬送経路となる配管類（不図示）等が収容された収容空間１４１が設けられている。

一対の横型１３は、互いに離れることで型が開き、当接するまで互いに接近することで型が閉まるものである。図１には、一対の横型１３のうちの一方の横型１３のみが示されている。図１に示す横型１３は、下型プラテン１４０の水平面１４０ａ上を、図１の紙面に対して垂直な方向にスライドする。すなわち、図１に示された一方の横型１３は、紙面手前へ向かってスライドすることで型が閉まり、紙面奥側へ向かってスライドすることで型が開く。

図１に示す鋳型装置１では、固定配置された下型１１の上に上型１２が下降してくるとともに一対の横型１３が当接するまで互いに接近することで型閉めが行われ、キャビティＣが形成される。すなわち、横型１３は車両用ホイールのリム部の外周面を形成し、下型１１は車両用ホイールのディスク部のおもて面（デザイン面）を形成する。また、上型１２は、リム部の内周面を形成するとともにディスク部の裏面も形成する。

一方、型閉めされた鋳型装置１は、一対の横型１３が互いに離れるとともに上型１２が上昇することで型開きが行われる。キャビティＣに溶湯を充填して得られた車両用ホールの鋳造品は、上昇する上型１２から離れず、リム部の、ディスク部とは反対側のフランジ先端部（いわゆるインナーリムフランジ）が不図示の押し出し板によって下方へ押されることで、上型１２から抜型する。

また、図１に示す鋳型装置１には、横型１３のスライド面になる下型プラテン１４０の水平面１４０ａに、凹部１６１１が設けられた湯口カラー１６１が配備されている。この凹部１６１１にはストーク１７０が接続しており、凹部１６１１内にはストレーナ（不図示）がセットされる。なお、湯口カラー１６１は、押さえ板１６２によってストーク１７０の上端に取り付けられている。ストーク１７０は、不図示の密閉された保持炉内に差し込まれたものであって、このストーク１７０には断熱材１７１が配備されている。保持炉にはアルミニウムの溶湯が保持されており、この溶湯に２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の圧力をかけることで、保持炉内の溶湯がストーク１７０を通って凹部１６１１に達する。したがって、この凹部１６１１の開口が、図１に示す鋳型装置１の湯口１６０になる。図１に示す鋳型装置１には、湯口１６０に到達した溶湯が、横型１３と下型プラテン１４０との間から漏れ出してくることを防止するため、湯口ブラケット１６３が配備されている。

一対の横型１３は、型閉めされた状態でキャビティＣの円筒状のリム成形空間部分Ｃ_Rに１８０°対向した位置からそのリム成形空間部分Ｃ_Rにそれぞれつながる２つの堰形成空間１３１を有する。これら２つの堰形成空間１３１は、一対の横型１３の分割面（パーティング面）１３ａに形成されている。図１は、鋳型装置１の右側半分を一対の横型１３の分割面１３ａに沿って断面した様子を示し、左側半分をその分割面１３ａとは異なる面に沿って断面した様子を示すものであるため、図１の右側にしか堰形成空間１３１が示されていない。なお、湯口１６０も、１８０°対向した位置にそれぞれ設けられているが、図１では右側となる湯口１６０しか示されていない。

また、一対の横型１３は、型閉めされた状態で湯口１６０と堰形成空間１３１を結ぶ湯道形成空間１３２も有する。この湯道形成空間１３２も、一対の横型１３の分割面１３ａに形成されたものである。図１に示す湯道形成空間１３２は、湯口１６０につながる部分が立ち上がった後、略９０°折れ曲がり堰形成空間１３１に向けて延びている。すなわち、湯道形成空間１３２には、下型プラテン１４０の水平面１４０ａと略平行に延びる部分が設けられている。

下型１１は、中央部分に、車両用ホイールのディスク部のボス部のおもて面を形成する入れ子１１２を有する。この入れ子１１２は、基体１１２０とハブ孔形成体１１２１との２ピース構造である。ハブ孔形成体１１２１は、上型に向かって突出しており、車両用ホイールのハブ孔を形成するものである。このハブ孔形成体１１２１の内部は空洞であり、その内部には図示省略した空冷パイプが配置されている。また、基体１１２０にも水冷パイプ１１２２が埋め込まれている。さらに、下型には、入れ子１１２の基体１１２０を取り囲むようにして水冷パイプ１１１１が埋め込まれている。

上型１２の内部には、下型１１に向かって中央部分が開口した空洞１２ａが設けられている。この上型１２も入れ子２０を有するものであり、上型１２の入れ子２０は、空洞１２ａの中央部分の開口１２ｂを塞ぐようにその空洞１２ａ内に配備されている。なお、図示省略したが、この空洞１２ａには冷却手段も配備されている。上型１２の入れ子２０は、車両用ホイールのディスク部のボス部の裏面を形成するとともに、図１に示すキャビティＣのボス部形成空間部分Ｃ_Bにつながる押湯形成空間Ｒも形成するものである。

以下、この入れ子２０について詳述する。

図２は、図１に示す鋳型装置が備える上型の入れ子を拡大して示す図である。

図２に示す入れ子２０の中央部分には収容室２１が設けられている。この収容室２１には、ドーナツ状の環状部材２２が同心円状に３枚積み上げられた状態で収容されている。これら３枚の環状部材２２は、下方の環状部材２２ほど内周縁２２１の径が大きなものである。さらに、収容室２１には、円盤状の板状部材２３が、一番上の環状部材２２の上にその環状部材２２と同心円状に載置された状態で収容されている。板状部材２３は、下面の中央部分に円状の凹部が設けられたものであり、この凹部によって内周縁２３１が形成されている。板状部材２３の内周縁２３１の径は、一番上の環状部材２２の内周縁２３１の径よりもさらに小さい。押湯形成空間Ｒは、これら３枚の環状部材２２それぞれの内周縁２２１と板状部材２３の内周縁２３１とによって画定される。したがって、３枚の環状部材２２や板状部材２３が本発明にいう画定部材の一例に相当し、これら３枚の環状部材２２と板状部材２３を併せたものが本発明にいう押湯形成空間画定体の一例に相当する。

また、図１に示す収容室２１は、周壁２１１と上蓋２１２を有する。周壁２１１は、３枚の環状部材２２の外周縁２２２や板状部材２３の外周縁２３２に接している。一方、上蓋２１２は、板状部材２３の、内周縁２３１よりも内側になる上面中央部分２３３に接しており、本発明にいう上壁の一例に相当する。この上蓋２１２は、ボルト２１３によって周壁２１１に固定されている。上蓋２１２の、板状部材２３の上面中央部分２３３に接する部分には、押さえボルト２１４が設けられており、この押さえボルト２１４によって板状部材２３は下方へ向けて押さえつけられている。このため、キャビティＣへの溶湯充填時に環状部材２２や板状部材２３が浮き上がってしまうことが防止される。また、板状部材２３の上面中央部分２３３を取り囲む外周部分２３４は、外周縁２３２に向かうにつれて上蓋２１２から漸次離れるように傾斜したテーパ形状になっている。したがって、板状部材２３は、内周縁２３１よりも外側の位置から外周縁２３２までの外周部分２３４が上蓋２１２との間に空間Ｓを有するものである。上蓋２１２には、この空間Ｓに開口した孔２１２１が設けられている。図１に示すように、この孔２１２１には、切替弁３２が途中に設けられた空気流路パイプ３１の先端３１１が接続されている。切替弁３２は、空気流路パイプ３１の流路を、鋳型装置１の外方へ解放した流路と加圧ポンプ３３に接続した流路との間で切り替える。

次に、図３および図４を用いて図２に示す環状部材２２について詳述する。

図３は、図２に示す３枚の環状部材のうちの一つの環状部材を上方から見た平面図であり、図４は、図２に示す隣接した環状部材の境目部分を拡大して示す断面図である。なお、図３では、図２および図４にいう上下方向が紙面に対して垂直方向になる。

図３および図４に示す環状部材２２の上面２２ａには、第１周溝２２５と第２周溝２２６が設けられている。第１周溝２２５は、上面２２ａの最内周を周回する溝である。また、第２周溝２２６は、第１周溝２２５の外側を第１周溝２２５に隣接して周回するものであり、図４に示すように第１周溝２２５よりも深い溝である。図４に示すように、第１周溝２２５と第２周溝２２６の境には段部Ｘが形成されている。また、環状部材２２の、図２に示す周壁２１１に接する外周縁２２２には、内周縁２２１へ向かって窪み上下方向へ延びる凹部２２７が３０°おきに合計１２個設けられている。さらに、上面２２ａには、上面２２ａの第２周溝２２６と外周縁２２２の凹部２２７を結ぶ連絡溝２２８も設けられている。

一方、図４に示すように、環状部材２２の下面２２ｂは平坦であり、隣接した環状部材２２の間には、図２に示す押湯形成空間Ｒへつながる隙間が、第１周溝２２５、第２周溝２２６、および連絡溝２２８によって形成されている。この隙間は０．０３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の隙間である。

続いて、図５を用いて一番上の板状部材２３について説明する。

図５は、図２に示す板状部材を上方から見た平面図である。なお、この図５でも、図３と同じく図２にいう上下方向が紙面に対して垂直方向になる。

図５には、板状部材２３の、内周縁２３１よりも内側になる上面中央部分２３３や、内周縁２３１よりも外側の位置から外周縁２３２までの外周部分２３４が図示されている。図５に示す板状部材２３の、図２に示す周壁２１１に接する外周縁２３２には、環状部材２２と同じく、内周縁２３１へ向かって窪み上下方向へ延びる凹部２３７が３０°おきに合計１２個設けられている。なお、図５に示す板状部材２３の下面も平坦であり、板状部材２３と環状部材２２の間にも、図２に示す押湯形成空間Ｒへつながる隙間が、環状部材２２の第１周溝２２５、第２周溝２２６、および連絡溝２２８によって形成されている。この隙間も、０．０３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の隙間である。

３つの環状部材２２それぞれと板状部材２３は、図２に示す収容室２１に、互いの凹部２２７，２３７が上下方向につながるように積み上げられた状態で収容されている。収容部２１に収容された板状部材２３の凹部２３７は、図２に示す空間Ｓに開口した状態であり、各環状部材２２の第１周溝２２５は、押湯形成空間Ｒに開口した状態である。したがって、図２に示す空間Ｓと押湯形成空間Ｒは、上下方向につながった凹部２２７，２３７と、環状部材２２の第１周溝２２５、第２周溝２２６、および連絡溝２２８によって形成された隙間とによって連通している。

次に、図１に示す鋳型装置を用いて複数回の鋳造を連続して行う鋳造プロセスについて説明する。

図６は、図１に示す鋳型装置を用いて複数回の鋳造を連続して行う鋳造プロセスを示すフローチャートである。

まず、図１に示す下型１１を下型プラテン１４０に取り付けるとともに上型１２も上下動する上型プラテン１５０に取り付け、さらに一対の横型１３も下型プラテン１４０の水平面１４０ａ上にスライド自在に取り付ける。すなわち、鋳型１１〜１３を型開きした状態でセットする（ステップＳ１）。次いで、鋳型の保温性や鋳造品の離型性を高めるために、セットした鋳型にシリカを主成分とする塗型剤を０．１９６ＭＰａ（２ｋｇ／ｃｍ²）以上の所定圧力（例えば、０．４９０ＭＰａ）で吹き付ける。押湯形成空間Ｒを画定する３つの環状部材２２と板状部材２３の各内周縁２２１，２３１には押湯形成空間Ｒ側から塗型剤を吹き付ける。この際、切替弁３２を操作することで空気流路パイプ３１の流路を加圧ポンプ３３に接続した流路にし、収容室２１内に、上蓋２１２に設けられた孔２１２１から上記所定圧力以下の加圧エアを供給する。上蓋２１２に設けられた孔２１２１から供給された加圧エアは、収容室２１内の空間Ｓから上下方向につながった凹部２３７，２２７へ流路が狭まることなく入り込み、環状部材２２の連絡溝２２８と第２周溝２２６と第１周溝２２５とによって形成された隙間に供給され、その隙間から押湯形成空間Ｒへ吹き出す。すなわち、ここでは、押湯形成空間Ｒへ向けて上記隙間に加圧エアを供給する加圧工程を実施しながら、環状部材２２と板状部材２３の各内周縁２２１，２３１に押湯形成空間Ｒ側から塗型剤を塗布する塗型工程も実施する（ステップＳ２）。このステップＳ２を実施することで、塗布した塗型剤が上記隙間から吹き出した加圧エアによって飛ばされ、その隙間に塗型剤が入り込んでその隙間が塞がれてしまうことが防がれる。なお、加圧エアの圧力を上記所定圧力を越える圧力にしてしまうと、各内周縁２２１，２３１に塗布する塗型剤までもが、上記隙間から吹き出した加圧エアによって飛ばされてしまうため、加圧エアの圧力は上記所定圧力以下に抑えている。

次いで、塗型を行ったか否かを作業者が判断し（ステップＳ３）、塗型を行う上記ステップＳ２が実施されていれば、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、型開きしている状態の鋳型１１〜１３からゴミ等の異物を除去するとともに湯口カラー１６１に設けられた凹部１６１１内にストレーナをセットし、鋳型装置１の型閉めを行う。続いて、空気流路パイプ３１の流路が鋳型装置１の外方へ解放した流路へ切替弁３２によって切り替えられ、図１で図示省略した保持炉内の溶湯に２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の圧力をかけて溶湯を、型閉めされた鋳型装置１のキャビティＣへ充填する（ステップＳ５）。この際、キャビティＣ内のエアは、上記隙間から上下方向につながった凹部２２７，２３７を通って収容室２１内の空間Ｓに到達し、上蓋２１２に設けられた孔２１２１から流路が狭まることなく抜け出て、空気流路パイプ３１を通って鋳型装置１の外方へ排出される。この結果、図１に示す鋳型装置１では、キャビティＣ内のエアが効率よく抜ける。しかも、ステップＳ２において塗型を行っていても、上記隙間に塗型剤が入り込んでいないため、キャビティＣ内のエアが非常に効率よく抜ける。なお、押湯形成空間Ｒには溶湯が、一番上の環状部材２２と板状部材２３の間までは充填されるが、それ以上は、エアが逃げないため充填されない。

キャビティＣへの溶湯の充填が完了した直後に、空気流路パイプ３１の流路が加圧ポンプ３３に接続した流路へ切替弁３２によって切り替えられ、収容室２１内に、上蓋２１２に設けられた孔２１２１から加圧エアが供給される（ステップＳ６）。すなわち、ここでも、押湯形成空間Ｒへ向けて上記隙間に加圧エアが供給される。この時点では押湯形成空間Ｒに充填された溶湯は凝固前であり、押湯形成空間に充填された溶湯が、高さ方向に異なる３カ所の隙間から加圧エアによって押され、十分な押湯効果が得られる。図１に示す鋳型装置１によれば、環状部材２２の内周縁２２１の径や板状部材２３の内周縁２３１の径を大きくして押湯形成空間Ｒを広めにとり押湯効果を増大させる必要がなくなり、歩留まりの向上や、鋳型装置の小型化が実現されている。また、押湯が小さくてすむことから押湯の凝固時間が短くなり、生産性も向上している。このステップＳ６の実施後、水冷パイプ１１２２等の冷却手段によって冷却が開始され、所定の冷却時間が経過すると、型開きが行われ（ステップＳ７）、続いて、この鋳型装置から車両用ホールの鋳造品が抜型される（ステップＳ８）。

車両用ホールの鋳造品が抜型された鋳型装置は型開きした状態にあり、ここで、作業者が、塗型を行う必要があるか否かを判断し（ステップＳ９）、塗型を行う必要があると判断すればステップＳ２へ戻り、不要であると判断すれば今度は、鋳造作業が終了であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０における判断で、鋳造作業を終了するのであれば、下型１１、上型１２、および一対の横型１３を取り外し（ステップＳ１１）、この一連の鋳造プロセスは終了する。一方、ステップＳ１０における判断で、鋳造作業を続行するのであれば、塗型を行ったか否かを判断するステップＳ３へ戻り、ステップＳ１２へ進む。このステップＳ１２では、空気流路パイプ３１の流路は加圧ポンプ３３に接続した流路になっており、収容室２１内に、上蓋２１２に設けられた孔２１２１から０．１９６ＭＰａ以上の加圧エアを供給する。ここでも、加圧エアは上記隙間へ供給される。ステップＳ１２が実施されると、型閉めを行うステップＳ４へ進む。したがって、このステップＳ１２は、抜型を行うステップＳ８を実施した後であって、次の注湯を行うステップＳ５を実施する前に行われる。注湯を行うステップＳ５を実施すると、溶湯が上記隙間に差し込んでその隙間で凝固してしまうことがあるが、凝固してしまった溶湯は、上記隙間へ供給された加圧エアによって吹き飛ばされ、上記隙間が押湯形成空間Ｒへ開口した状態に戻る。その結果、キャビティＣ内のエアが上記隙間を通って外部へ抜ける効率の低下が防止される。また、注湯を行うステップＳ５を実施すると、環状部材２２や板状部材２３の温度が上昇し、上記隙間に溶湯がより差し込みやすくなるが、このステップＳ１２で上記隙間に加圧エアが供給されることで、温度上昇した環状部材２２や板状部材２３がその加圧エアによって冷却され、次の注湯を行うステップＳ５では溶湯が上記隙間に差し込みにくくなる。その結果、キャビティ内からエアを抜く効率の低下がここでも防止される。なおここでは、加圧エアの圧力が０．１９６ＭＰａ未満であると、上記隙間に差し込んで凝固した溶湯を吹き飛ばすことはできても、環状部材２２や板状部材２３の冷却効果が不十分になりやすいため、加圧エアの圧力は０．１９６ＭＰａ以上にしている。

以上、説明したように、ステップＳ２は、本発明の塗型方法における加圧流体供給工程の一例に相当するとともに、２回目以降のステップＳ２は、本発明の第２の鋳造方法における加圧流体供給工程の一例にも相当する。また、ステップＳ６は、本発明の第１の鋳造方法における加圧流体供給工程の一例に相当する。さらに、ステップＳ１２は、本発明の第２の鋳造方法における加圧流体供給工程の一例に相当する。またさらに、上蓋２１２に設けられた孔２１２１は、これらのステップＳ２、Ｓ６、Ｓ１２を実施している際には、押湯形成空間Ｒへ向けて上記隙間に加圧エアを供給するものであるが、ステップＳ５を実施している際には、キャビティＣ内のエアを収容室２１の外へ抜くものである。

ここで、リム幅が６Ｊの１５インチのディッシュタイプの車両用ホイールを図１に示す鋳型装置１を用いて数十回鋳造した後、図６に示す、加圧エアを上記隙間に供給しながら塗型を行うステップＳ２を、加圧エアの圧力を変えて行ってみた。なおここでは、塗型剤は、０．４９０ＭＰａの圧力で吹き付けた。

ステップＳ２を実施した後の上記隙間を観察し、上記隙間に差し込んで凝固してしまったアルミ溶湯が除去されているか否かを評価した（アルミ除去）。また、同様な観察を行い、上記隙間に塗型剤が入り込んでいるか否かも評価するとともに、環状部材２２の内周縁２２１や板状部材２３の内周縁２３１に塗布された塗型剤の状態も評価した（塗型剤の入り込み）。さらに、注湯を行い抜型した後の上記隙間も観察し、上記隙間に差し込んで凝固してしまったアルミ溶湯があるか否かも評価した（溶湯差込み）。結果を表１に示す。

０．０９８ＭＰａの加圧エアを上記隙間に供給した場合には、上記隙間に差し込んで凝固したアルミ溶湯を除去することはできた。また、環状部材２２の内周縁２２１や板状部材２３の内周縁２３１に塗布した塗型剤の状態は良好な状態であったが、上記隙間に入り込んでいる塗型剤が確認された。ただし、上記隙間に入り込んでいた塗型剤の量は、キャビティＣからのエア抜きの効率には影響がほとんどない程度のわずかな量であった。さらに、注湯を行い抜型した後の上記隙間からは、その隙間に差し込んで凝固したアルミ溶湯がわずかに観察された。

０．１９６ＭＰａの加圧エアを上記隙間に供給した場合や、０．４９０ＭＰａの加圧エアを上記隙間に供給した場合には、いずれの評価も良好であった。

０．５８８ＭＰａの加圧エアを上記隙間に供給した場合には、アルミ除去と溶湯差込みについては良好な結果であったが、環状部材２２の内周縁２２１や板状部材２３の内周縁２３１に塗布した塗型剤の厚さがこれまでと比べて薄かった。

上記隙間へのアルミ溶湯の差込みは、キャビティＣに溶湯が充填された際、環状部材２２の温度や板状部材２３の温度が高めであることによって生じたことと考え、０．０９８ＭＰａの加圧エアでは、環状部材２２や板状部材２３を冷却する能力が相対的に弱いといえる。また、０．０９８ＭＰａの加圧エアでは、塗型時に上記隙間への塗型剤の入り込みを防止する能力も相対的に弱いといえる。一方、各内周縁２２１，２３１に塗布した塗型剤の厚さが薄いということは、各内周縁２２１，２３１に塗布する塗型剤までもが、上記隙間から吹き出した加圧エアによって飛ばされてしまった結果であると考え、０．５８８ＭＰａの加圧エアでは強すぎることがあるといえる。

続いて、図７を用いて図２に示す上型の入れ子の変形例について説明する。以下の説明では、これまで説明したことと重複する説明は省略し、図２に示す入れ子の構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、これまで用いた符号と同じ符号を付して説明する。

図７は、図２に示す上型の入れ子の変形例を示す要部拡大図である。

図７に示す入れ子２０は、収容室２１の上蓋２１２に設けられた孔２１２１の位置が、図２に示す入れ子とは異なる。すなわち、図７に示す上蓋２１２に設けられた孔２１２１も、図２に示す上蓋に設けられた孔と同じく収容室２１の空間Ｓに開口したものであるが、図２に示すその孔よりも外側に位置しており、周壁２１１いっぱいまで寄っている。また、図７に示す入れ子２０は、収容室２１に積み重ねられた状態で収容された、３枚の環状部材２２と板状部材２３それぞれの形状が、図２に示す入れ子２０とは異なる。なお、図７にも、板状部材２３を下方へ向けて押さえつける押さえボルト２１４が示されている。

図８は、図７に示す３枚の環状部材のうちの一つの環状部材を上方から見た平面図であり、この図８では、図７にいう上下方向が紙面に対して垂直方向になる。

図８に示す環状部材２２の、図７に示す周壁２１１に接する外周縁２２２には、内周縁２２１へ向かって窪み上下方向へ延びる凹部２２７が９０°おきに合計４個設けられている。この図８に示す凹部２２７は、図３に示す環状部材に設けられた凹部に比べてかなり大きなものであり、図７に示す上蓋２１２に設けられた孔２１２１の直径と、図８に示す凹部２２７の奥行き（外周縁２２２から内周縁２２１へ向かって窪んだ長さ）は同じ長さである。また、図７に示す板状部材２３も、図８に示す環状部材２２と同じような凹部２３７を有する。

さらに、図８に示す環状部材２２の上面２２ａには、周溝２２９が設けられている。この周溝２２９は、上面２２ａを周回する溝であり、その周溝２２９は、外周縁２２２に設けられた凹部２２７につながるとともに押湯形成空間Ｒ（図７参照）にもつながっている。環状部材２２の下面は平坦であり、隣接した環状部材２２の間には、押湯形成空間Ｒへつながる隙間が周溝２２９によって形成されている。

３つの環状部材２２それぞれと板状部材２３は、収容室２１に、互いの凹部２２７，２３７が上下方向につながるように積み上げられた状態で収容されており、図７に示すように、上下方向につながった凹部２２７，２３７には、空間Ｓを介して上蓋２１２に設けられた孔２１２１が開口している。このため、上蓋２１２に設けられた孔２１２１から供給される加圧エアは、収容室２１内の空間Ｓから上下方向につながった凹部２３７，２２７へ流路が狭まることなく最短距離で入り込み、環状部材２２の周溝２２９によって形成された隙間に供給され、その隙間から押湯形成空間Ｒへ吹き出す。また、キャビティＣ内のエアは、上記隙間から上下方向につながった凹部２２７，２３７を通って収容室２１内の空間Ｓに到達し、上蓋２１２に設けられた孔２１２１から流路が狭まることなく最短距離で抜け出て、空気流路パイプ３１を通って鋳型装置の外方へ排出される。

なお、ここでの説明では、車両用ホイールを鋳造する際に用いられる、サイドゲート方式を採用した低圧鋳造用の鋳型装置を例にあげて説明したが、本発明は、車両用ホイール以外の物品を鋳造する際に用いられる鋳型装置にも適用することができる。また、本発明は、サイドゲート方式に代えてセンターゲート方式を採用した鋳型装置や、低圧鋳造以外の加圧鋳造用の鋳型装置や、重力鋳造用の鋳型装置にも適用することができる。

本発明の第１および第２の鋳型装置の一実施形態である低圧鋳造用の鋳型装置の内部構造を示す断面図である。 図１に示す鋳型装置が備える上型の入れ子を拡大して示す図である。 図２に示す３枚の環状部材のうちの一つの環状部材を上方から見た平面図である。 図２に示す隣接した環状部材の境目部分を拡大して示す断面図である。 図２に示す板状部材を上方から見た平面図である。 図１に示す鋳型装置を用いて複数回の鋳造を連続して行う鋳造プロセスを示すフローチャートである。 図２に示す上型の入れ子の変形例を示す要部拡大図である。 図７に示す３枚の環状部材のうちの一つの環状部材を上方から見た平面図である。

符号の説明

１ 鋳型装置
１１ 下型
１２ 上型
１３ 横型
１３１ 堰形成空間
１３２ 湯道形成空間
１６０ 湯口
２０ 入れ子
２１ 収容室
２１１ 周壁
２１２ 上蓋
２１２１ 孔
２２ 環状部材
２２１ 内周縁
２２２ 外周縁
２２５ 第１周溝
２２６ 第２周溝
２２７ 凹部
２２８ 連絡溝
２３ 板状部材
２３１ 内周縁
２３２ 外周縁
２３４ 外周部分
２３７ 凹部
Ｃ キャビティ
Ｒ 押湯形成空間
Ｓ 空間

Claims (9)

1. 内周縁を有する画定部材が積み上げられた押湯形成空間画定体を収容する収容室が設けられ、該収容室に収容された押湯形成空間画定体を構成する各画定部材の内周縁によって押湯形成空間が画定された鋳型装置において、
   前記押湯形成空間画定体が、隣接した画定部材の間に前記押湯形成空間へつながる隙間を有するものであり、
   前記収容室が、前記押湯形成空間へ向けて前記隙間に加圧流体を供給する加圧流体供給孔を有するものであることを特徴とする鋳型装置。
2. 前記加圧流体供給孔が、この鋳型装置のキャビティへの注湯完了直後に前記隙間に加圧流体を供給するものであることを特徴とする請求項１記載の鋳型装置。
3. 前記収容室が、前記画定部材の外周縁に接する周壁と前記押湯形成空間画定体の上方に位置する上壁とを有するものであって、
   前記押湯形成空間画定体は、前記周壁に接する外周縁に内周縁へ向かって窪んだ凹部が設けられた画定部材が、各画定部材の凹部が上下方向につながるように積み上げられ、隣接した画定部材の間に前記押湯形成空間と前記凹部とを結ぶ隙間を有するものであり、
   前記押湯形成空間画定体を構成する画定部材のうち一番上の画定部材は、内周縁よりも外側の位置から外周縁までの部分が前記上壁との間に空間を有するものであり、
   前記加圧流体供給孔が、前記空間に開口したものであることを特徴とする請求項１記載の鋳型装置。
4. 内周縁を有する画定部材が積み上げられた押湯形成空間画定体を収容する収容室が設けられ、該収容室に収容された押湯形成空間画定体を構成する各画定部材の内周縁によって押湯形成空間が画定された鋳型装置において、
   前記収容室が、前記画定部材の外周縁に接する周壁と前記押湯形成空間画定体の上方に位置する上壁とを有するものであって、
   前記押湯形成空間画定体は、前記周壁に接する外周縁に内周縁へ向かって窪んだ凹部が設けられた画定部材が、各画定部材の凹部が上下方向につながるように積み上げられ、隣接した画定部材の間に前記押湯形成空間と前記凹部とを結ぶ隙間が設けられたものであり、
   前記押湯形成空間画定体を構成する画定部材のうち一番上の画定部材は、内周縁よりも外側の位置から外周縁までの部分が前記上壁との間に空間を有するものであり、
   前記上壁が、前記空間に開口した孔を有するものであることを特徴とする鋳型装置。
5. 押湯形成空間を画定する内周縁を有する画定部材が隣り合う画定部材との間に該押湯形成空間につながる隙間を設けて積み上げられた押湯形成空間画定体を備えた鋳型装置を用いて鋳造を行う鋳造方法において、
   前記鋳型装置のキャビティへ溶湯を充填する注湯工程と、
   前記注湯工程完了直後に、前記押湯形成空間へ向けて前記隙間に加圧流体を供給する加圧流体供給工程とを有することを特徴とする鋳造方法。
6. 押湯形成空間を画定する内周縁を有する画定部材が隣り合う画定部材との間に該押湯形成空間につながる隙間を設けて積み上げられた押湯形成空間画定体を備えキャビティ内のエアが該隙間を通って外部へ抜ける鋳型装置を用いて、複数回の鋳造を連続して行う鋳造方法において、
   前記鋳型装置のキャビティへ溶湯を充填する注湯工程と、
   前記キャビティへ溶湯が充填された鋳型装置から鋳造品を抜型する抜型工程と、
   前記抜型工程を実施した後であって次の注湯工程を実施する前に、前記押湯形成空間へ向けて前記隙間に加圧流体を供給する加圧流体供給工程とを有することを特徴とする鋳造方法。
7. 前記加圧流体供給工程が、前記押湯形成空間へ向けて前記隙間に０．１９６ＭＰａ以上の加圧流体を供給する工程であることを特徴とする請求項６記載の鋳造方法。
8. 押湯形成空間を画定する内周縁を有する画定部材が隣り合う画定部材との間に該押湯形成空間につながる隙間を設けて積み上げられた押湯形成空間画定体を備えキャビティ内のエアが該隙間を通って外部へ抜ける鋳型装置に、塗型剤を塗布する塗型方法において、
   前記押湯形成空間へ向けて前記隙間に加圧流体を供給する加圧流体供給工程と、
   前記押湯形成空間画定体を構成する各画定部材の内周縁に前記押湯形成空間側から、前記加圧流体供給工程を実施しながら塗型剤を塗布する塗型工程とを有することを特徴とする塗型方法。
9. 前記塗型工程が、前記押湯形成空間画定体を構成する各画定部材の内周縁に前記押湯形成空間側から、塗型剤を所定圧力で吹き付ける工程であり、
   前記加圧流体供給工程が、前記押湯形成空間へ向けて前記隙間に前記所定圧力以下の加圧流体を供給する工程であることを特徴とする請求項８記載の塗型方法。

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