JP2007275973A - 重力鋳造法及びそれに使用する重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により鋳造された空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】鋳物製品面の鋳出し不良を防止し、鋳物製品の品質を向上させた重力鋳造法，重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により鋳造された空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】この発明では、溶融金属Ｗを充填後に迅速に充填圧力を掛けて溶融金属Ｗが石膏型１のプロファイル面１ｘの隅々まで廻るように、押湯部７の開口部には、加圧流体Ｑを噴出させる噴射ノズル等の加圧手段１１が蓋状の密閉プレート１２に取付け、この加圧手段１１は、制御装置１５に接続された流量調整バルブ１２ａを備えた配管１２ｂを介してポンプ等の加圧流体供給源Ｐに接続されている。この実施形態では、前記給湯口部４ａ，４ｂまたは給湯口部４ａ，４ｂ近傍の鋳造金型に、充填された溶湯を、他の溶湯に比較して優先的に冷却する冷却手段１３が設けてあり、また前記給湯口部４ａ，４ｂ及び湯道部５の溶湯凝固状態を検出する温度センサ等の検出手段１４を設け、この検出手段１４の検出値に基づき、制御装置１５を介して押湯部７の押湯表面を加圧する加圧手段１１を作動させるようにしている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、重力鋳造法及びそれに使用する重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により鋳造された空気入りタイヤに係わり、更に詳しくは重力鋳造法における鋳物製品面の鋳出し不良を防止し、鋳物製品の品質を向上させた重力鋳造法及びそれに使用する重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により鋳造された空気入りタイヤに関するものである。

従来、石膏型重力鋳造法の一つとして、例えば、図６及び図７に示すように石膏型１を設置する下型２（下金型）と、この下型２上に水平方向に開閉可能に配設された分割された上型３ａ，３ｂ（上金型）とで構成し、前記分割された上型３ａ，３ｂに設けた湯道４の給湯口部４ａ，４ｂから溶融金属Ｗを湯道部５、石膏型１と下型２，上型３ａ，３ｂの製品部６及び押湯部７に順次充填させて鋳造を行う重力鋳造法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記のような重力鋳造法においては、溶融金属Ｗを充填後に迅速に充填圧力を掛けないと溶融金属Ｗが石膏型１のプロファイル面１ｘの隅々まで廻り難く、鋳物の製品面の鋳出し不良（製品面に凹部等が生ずる）が発生すると言う問題があった。

一般に充填圧力を掛ける方法としては、充填した溶融金属Ｗが凝固を開始する前に迅速に行う必要があり、凝固速度は金型のサイズにより異なるが、タイヤの金型のようにアルミ溶融金属の場合には、図８に示すように溶融金属Ｗの充填後に１分程度が好ましいとされている。

そして充填圧力は、図６に示すように上型３ａ，３ｂに設けた押湯部７から押湯表面Ｗｘに向かって例えば、４９kPa （金型サイズにより異なる）前後の加圧流体Ｑ (例えば、加圧空気) を吹き付けて加圧し、溶湯充填力の強化を図っている。なお、加圧流体Ｑの圧力が高過ぎると図７に示すように給湯口部４ａ，４ｂから溶融金属Ｗが吹き出す恐れがあり危険であるため、金型サイズにより加圧流体Ｑの圧力を設定するものである。

そこで、溶融金属Ｗの充填不良を防止する対策として、図９に示すように、空圧容器８内に上記のような重力鋳造法で用いる鋳造金型を設置し、鋳造金型を一定の圧力で保持した状態で溶融金属Ｗに加圧流体Ｑの圧力を掛ける方法や、図１０に示すように湯道４の給湯口部４ａ，４ｂ及び押湯部７を覆う蓋部材９を設けて圧力を一定に保ちながら鋳造を行う方法等も考えられている。

然しながら、図９の空圧容器８を用いる方法は、設備費用等でコストアップとなる問題や、加圧完了までに時間がかかり、作業能率が悪く、更に鋳型の鋳造枠の大きさに制限を設ける必要があり、実用性に乏しいと言う問題があった。

また、図１０の蓋部材９を設けて圧力を一定に保ちながら鋳造を行う方法は、蓋部材９が給湯ラドル１０と干渉しない配慮が必要で、鋳型とのシール性が難しく、これも実用性に乏しいと言う問題があった。
特開平７−２９０２２７号公報

この発明はかかる従来の問題点に着目し、特別な装置を用いることなく湯道からの溶湯逆流を抑制し、かつ溶融金属の加圧効果を向上させ、鋳物製品面の鋳出し不良を防止し、鋳物製品の品質を向上させた重力鋳造法及びそれに使用する重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により鋳造された空気入りタイヤを提供することを目的とするものである。

この発明は上記目的を達成するため、溶湯充填後に給湯口部または給湯口部近傍の鋳造金型を他の鋳造金型よりも優先的に冷却した状態で、鋳造金型の押湯部分を加圧することを要旨とするものである。

ここで、前記給湯口部の溶湯温度もしくは給湯口部近傍の金型温度を検出手段により検出し、この検出手段の温度検出値が設定値以下になった時、制御手段を介して押湯部分の押湯表面を加圧手段により加圧し、また前記給湯口部及び湯道部の溶湯凝固状態を検出手段により検出し、この検出値が設定値以下になった時、制御手段を介して押湯部分の押湯表面を加圧手段により加圧する。

また、この発明の重力鋳造用金型は、給湯口部または給湯口部近傍の鋳造金型に、充填された溶湯を、他の溶湯に比較して優先的に冷却する冷却手段を設け、前記押湯部に、押湯部分の押湯表面を加圧する加圧手段を設けたことを要旨とするものである。

ここで、前記給湯口部及び湯道部の溶湯凝固状態を検出手段により検出し、この検出手段の検出値に基づき、制御装置を介して押湯部分の押湯表面を加圧する加圧手段を作動させ、また前記冷却手段が、溶湯を冷却する金属製の冷し金や、給湯口部近傍の鋳造金型に冷却流体を流通させる通路を設けるものである。また、前記検出手段は、溶融金属に直接接触する接触式センサ、または非接触式の熱電対、赤外線センサーから選ばれた少なくとも一つを使用するものである。

そして、上記の重力鋳造用金型を使用して空気入りタイヤを製造することを要旨とするものである。

この発明は上記のように構成したので、鋳物製品面の鋳出し不良を防止し、鋳物製品の品質を向上させることが出来、生産性の向上を図ることが出来る。

この発明は上記のように構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。(a).特別な装置を用いることなく湯道からの溶湯逆流を抑制し、かつ溶融金属の加圧効果を向上させることが出来る。
(b).鋳物製品面の鋳出し不良を防止し、鋳物製品の品質を向上させることが出来る。
(c).鋳造金型に溶融金属を充填後、早期に充填圧力を掛けることが出来、安全に効率の良い鋳造作業を実現することが出来る。

以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
なお、従来例と同一構成要素は、同一符号を付して説明は省略する。

図１はこの発明の重力鋳造法で使用する重力鋳造用金型の断面図を示し、１は石膏型、２は石膏型１を設置する下型（下金型）、３は水平方向に開閉可能に配設された分割された上型（上金型）を示し、この分割された上型３ａ，３ｂには、湯道４の給湯口部４ａ，４ｂと、湯道部５と、ゲート部５ａを介して連通する製品部６及び押湯部７とがそれぞれ形成され、給湯ラドル１０から給湯された溶融金属Ｗは、給湯口部４ａ，４ｂから湯道部５、ゲート部５ａ、製品部６、押湯部７に順次重力充填されて鋳造が行われる。

この発明では、溶融金属Ｗを充填後に迅速に充填圧力を掛けて溶融金属Ｗが石膏型１のプロファイル面１ｘの隅々まで廻るように、押湯部７の開口部には、加圧流体Ｑ（例えば、圧縮エアー，所定圧力のアルゴンガス，窒素ガス等）を噴出させる噴射ノズル等の加圧手段１１が蓋状の密閉プレート１２に取付け、この加圧手段１１は、制御装置１５に接続された流量調整バルブ１２ａを備えた配管１２ｂを介してポンプ等の加圧流体供給源Ｐに接続されている。

またこの実施形態では、前記給湯口部４ａ，４ｂまたは給湯口部４ａ，４ｂ近傍の鋳造金型に、充填された溶湯（溶融金属Ｗ）を、他の溶湯（溶融金属Ｗ）に比較して優先的に冷却する冷却手段１３が設けてあり、また前記給湯口部４ａ，４ｂ及び湯道部５の溶湯凝固状態を検出する温度センサ等の検出手段１４を設け、この検出手段１４の検出値に基づき、制御装置１５を介して押湯部７の押湯表面を加圧する加圧手段１１を作動させるようにしている。

前記検出手段１４としては、溶融金属Ｗに直接接触する接触式や、または非接触式の熱電対や赤外線センサー等が好ましく、溶融金属Ｗ若しくは金型温度を測定して、その測定値を前記制御装置１５に入力し得るように構成され、タイマー制御等で測定することが可能になっている。

前記冷却手段１３としては、図２及び図３に示す溶湯（溶融金属Ｗ）を冷却する金属製（例えば、鉄，ステンレス，アルミ等）の冷し金１３ａや、図５に示す給湯口部４ａ，４ｂ近傍の鋳造金型（上型３ａ，３ｂ）に水や空気等の冷却流体Ａｘを流通させる循環通路１６を設け、循環通路１６を冷却流体Ａｘを循環させることで鋳造金型（上型３ａ，３ｂ）を冷却すると共に溶湯（溶融金属Ｗ）を冷却する方法、更には鋳造金型（上型３ａ，３ｂ）の外部に冷却フィン等を設けて給湯口部４ａ，４ｂまたは給湯口部４ａ，４ｂ近傍の溶湯（溶融金属Ｗ）を間接的に、かつ迅速に冷却する方法等がある。なお、前記循環通路１６に流量調整バルブ１７を設け、この流量調整バルブ１７は前記制御装置１５に接続されて流量が制御されるように構成されている。

また、前記冷し金１３ａは、冷却後に溶湯（溶融金属Ｗ）内から抜きやすくするために、先端を所定角度θ（５°以上、３０°未満）に形成することが望ましい。また冷し金１３ａを溶融金属Ｗと同一材料とし、冷却後に抜かないようにしても良い。

次に、この発明の重力鋳造法の実施形態について説明する。
この発明では、溶湯（溶融金属Ｗ）を給湯ラドル１０を介して湯道４の給湯口部４ａ，４ｂに給湯し、湯道部５，ゲート部５ａを介して連通する製品部６及び押湯部７に順次重力充填されて鋳造が行われる。

そして、この発明の実施形態では、溶湯充填後（約１分後）に給湯口部４ａ，４ｂまたは給湯口部近傍の鋳造金型（上型３ａ，３ｂ）を他の鋳造金型よりも優先的に冷却した状態で、鋳造金型の押湯部７を加圧手段１１により加圧する。

具体的には、溶湯充填後（約１分後）に前記給湯口部４ａ，４ｂまたは給湯口部近傍の鋳造金型（上型３ａ，３ｂ）を冷却手段１３により冷却すると共に、給湯口部４ａ，４ｂの溶湯温度もしくは給湯口部近傍の金型温度を検出手段１４により検出し、この検出手段１４の温度検出値が設定値以下になった時、制御手段１５を介して押湯部７の押湯表面を加圧手段１１からの加圧流体Ｑ（例えば、圧縮エアー，所定圧力のアルゴンガス，窒素ガス等）により加圧する。

なお、検出手段１４としては、上述したように溶湯温度もしくは給湯口部近傍の金型温度に限定されず、給湯口部及び湯道部の溶湯凝固状態（例えば、硬さ、色等）を検出手段により検出し、この検出値が設定値以下になった時、制御手段を介して押湯部分の押湯表面を加圧手段により加圧するようにしても良い。

このような方法により重力充填することで、従来のような加圧容器や蓋部材等を用いることなく湯道部５からの溶湯逆流を抑制し、かつ溶融金属Ｗの加圧効果を向上させることが出来、また鋳物製品面の鋳出し不良を防止し、鋳物製品の品質を向上させることが出来る。

図４は、この発明と従来の溶融金属Ｗの溶融温度と冷却時間との関係を示し、冷し金１３ａを用いた場合には３０秒、冷却流体Ａｘとして水を用いた場合には４５秒、従来のように自然冷却では７０秒の冷却時間が必要となり、この発明の実施形態では、短時間に溶融金属Ｗを冷却して溶融金属Ｗを加圧させることが出来る。

また、上記のような鋳造金型を用いて空気入りタイヤを製造することで、外観の良好なタイヤを製造することが可能となる。

この発明の重力鋳造法で使用する重力鋳造用金型の断面図である。 溶融金属の冷却手段の説明図である。 冷却手段の冷し金の一部説明図である。 この発明と従来の溶融金属の溶融温度と冷却時間との関係を示すグラフ説明図である。 冷却手段として、冷却流体を流通させる鋳造金型内に循環通路を設けた重力鋳造用金型の断面図である。 従来の溶湯金属の加圧方法を示す重力鋳造用金型の断面図である。 従来の溶湯金属の加圧方法を示す重力鋳造用金型の断面図である。 従来の溶融金属の溶融温度と冷却時間との関係を示すグラフ説明図である。 従来の空圧容器内に重力鋳造用金型を設置して溶湯金属の加圧方法を示す一部断面図である。 従来の重力鋳造用金型に蓋部材を設けて溶湯金属の加圧方法を示す一部断面図である。

符号の説明

１ 石膏型 １ｘ プロファイル面
２ 下型
３ａ，３ｂ 上型 ４ 湯道
４ａ，４ｂ 給湯口部 ５ 湯道部
６ 製品部 ７ 押湯部
８ 空圧容器 ９ 蓋部材
１０ 給湯ラドル Ｗ 溶融金属
Ｑ 加圧流体 Ｗｘ 押湯表面 １１ 加圧手段 １２ 密閉プレート
１２ａ 流量調整バルブ １２ｂ 配管
１３ 冷却手段 １４ 検出手段
１５ 制御装置 １３ａ 冷し金
１６ 循環通路 Ａｘ 冷却流体
１７ 流量調整バルブ θ 所定角度
Ｐ 加圧流体供給源

Claims (9)

1. 給湯口部から給湯した溶湯を湯道部、製品部、押湯部に順次充填させて鋳造を行う重力鋳造法において、
   溶湯充填後に給湯口部または給湯口部近傍の鋳造金型を他の鋳造金型よりも優先的に冷却した状態で、鋳造金型の押湯部分を加圧することを特徴とする重力鋳造法。
2. 前記給湯口部の溶湯温度もしくは給湯口部近傍の金型温度を検出手段により検出し、この検出手段の温度検出値が設定値以下になった時、制御手段を介して押湯部分の押湯表面を加圧手段により加圧する請求項１に記載の重力鋳造法。
3. 前記給湯口部及び湯道部の溶湯凝固状態を検出手段により検出し、この検出値が設定値以下になった時、制御手段を介して押湯部分の押湯表面を加圧手段により加圧する請求項１に記載の重力鋳造法。
4. 連通する湯道部と製品部と押湯部とを備えた重力鋳造用金型において、前記給湯口部または給湯口部近傍の鋳造金型に、充填された溶湯を、他の溶湯に比較して優先的に冷却する冷却手段を設け、前記押湯部に、押湯部分の押湯表面を加圧する加圧手段を設けたことを特徴とする重力鋳造用金型。
5. 前記給湯口部及び湯道部の溶湯凝固状態を検出手段により検出し、この検出手段の検出値に基づき、制御装置を介して押湯部分の押湯表面を加圧する加圧手段を作動させる請求項４に記載の重力鋳造用金型。
6. 前記冷却手段が、溶湯を冷却する金属製の冷し金である請求項４または５に記載の重力鋳造用金型。
7. 前記冷却手段が、給湯口部近傍の鋳造金型に冷却流体を流通させる通路を設けた請求項４または５に記載の重力鋳造用金型。
8. 前記検出手段が、溶融金属に直接接触する接触式センサ、または非接触式の熱電対、赤外線センサーから選ばれた少なくとも一つを使用する請求項５に記載の重力鋳造用金型。
9. 前記請求項４の重力鋳造用金型を使用して製造した空気入りタイヤ。

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