JP2009131888A

JP2009131888A - 鋳造装置

Info

Publication number: JP2009131888A
Application number: JP2007312036A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Shibata; 清柴田; Toshiro Ichihara; 敏朗市原; Eiji Yamada; 英司山田; Keizo Tagami; 敬三田上; Masamitsu Yamashita; 正光山下
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: JP4633107B2; WO2009072259A1; CN101883651B; CN101883651A

Abstract

【課題】欠肉や鋳巣のない製品を連続して効率よく鋳造できる鋳造装置を提供する。
【解決手段】シールピン１８を上昇させ、通気路１３の垂直部１３ａと水平部１３ｂとがつながり、湯溜り部１２が大気に開放されている状態で、溶湯貯留部１の上部空間にエアを送り込んで、キャビティ１０内をアルミニウム溶湯で充填する。このとき砂中子８から発生したガスの大部分は流路１１、湯溜り部１２および通気路１３を介して排出される。キャビティ１０内のガスが排出されると、溶湯が流路１１を通って湯溜り部１２に入り込む。このとき、前記センサ１４が溶湯の流入を検知する。この検知信号を受けて油圧シリンダ２１を駆動してシールピン１８を下降させ、通気路１３の垂直部１３ａを塞ぐ。これによって溶湯が通気路１３を介して噴き出すことを確実に防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばアルミニウム合金などの溶湯を加圧（低圧）鋳造するのに好適な鋳造装置に関する。

エンジンなどを効率よく生産するため加圧鋳造（低圧鋳造）装置が用いられている。複雑形状の製品を鋳造する場合、キャビティ内に砂中子をセットし、鋳造後に砂中子を崩壊させるようにしている。この砂中子はバインダーにて砂粒子を結合して所定の形状にしたものであり、溶湯が接触するとそのバインダーは燃焼し、ガスが発生する。このガスは鋳巣などの鋳造欠陥の原因になる。そこで、従来からキャビティ内からガスを排出する提案がなされている。

特許文献１には、キャビティの天井面に開口するエア抜き孔を金型に形成した内容が開示されている。
特許文献２には、砂中子にチューブを挿入し、強制的に砂中子からガスを排出する内容が開示されている。
特許文献３には、キャビティの上部にエア抜き孔を開口させ、この開口部と砂中子との間に通気性を有する緩衝材を配置した構成が開示されている。
特許文献４には、押し出しピンの外周にガス抜き溝を設け、このガス抜き溝を介して発生したガスを抜く構造が開示されている。
特許文献５には、鋳型を湯口を中心に回転させ、遠心力で溶湯をキャビティの外側部に移動させ、ガスをキャビティの中心部に集め、中心からガスを抜くようにした構造が提案されている。

特開平８−１７４１８６号公報特開平５−１４６８６２号公報特開平１１−２２１６５６号公報特開平６−１４２８８６号公報特開２０００−２２５４５５号公報

特許文献１にあっては、エア抜き孔がキャビティ天井面に開口しているため、溶湯の差し込みがないようにするには、エア抜き孔を極めて小径な孔にしなければならない。一方、バインダーが分解したガスは粘性が高く、エア抜き孔の内側にヤニのように堆積し、エア抜き孔を塞いでしまう。

特許文献２のように砂中子に排気用のチューブを挿入しても発生したガスを効率よく排出することはできない。またチューブ内にもヤニが詰まりやすい。

特許文献３にあっては、緩衝材内に溶湯が侵入するため、各ショット毎に緩衝材を交換しなければならず、生産性において問題がある。

特許文献４にあっては押し出しピンの外周に形成する溝の大きさは溶湯が差し込まない程度の極めて小さなものでなければならない。一方、バインダーが分解して生成されるガスは極めて粘性が高く、簡単に上記ガス抜き溝を埋めてしまう。

更に、引用文献５にあっては、重量物である鋳型（上型と下型）を回転させる機構が必要になり、実現性はない。

上記課題を解決するため本発明は、金型間に形成されるキャビティ内に下方から溶湯を加圧充填して凝固せしめる鋳造装置において、前記キャビティに連続して湯溜り部が設けられ、この湯溜り部は金型に形成した通気路を介して大気に連通し、前記通気路には前記湯溜り部と大気との連通を遮断するシールピンが摺動自在に設けられた構成とした。

前記シールピンの配置構成としては、押し出しピンと全く関連性なく設けてもよいが、シールピンを筒状とし、この筒状シールピン内に押し出しピンをシールピンとは独立して摺動可能に配置する構成も考えられる。

また、通気路の断面積はバインダーから発生したガスが付着しても簡単には閉塞しないために大きな断面積が好ましい。具体的には湯溜り部の最小断面積より大きく設定する。

また、湯廻りをよくし、引け巣を生じさせないために、前記湯溜り部はキャビティの薄肉部の外側に設け、前記湯溜り部の天井部は前記キャビティの最も高い箇所の天井部よりも高く設定することが好ましい。

本発明に係る鋳造装置によれば、鋳造時に砂中子から発生するガスをキャビティ内から確実に除去することができ、引け巣や欠肉のない製品を得ることができる。特に、通気路の断面積が従来のエア抜き孔やエア抜き溝よりも大きいため、ガスが凝固したヤニによって通路が閉塞され難いので、連続ショットが可能になる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る鋳造方法を実施する鋳造装置の全体図、図２は金型ユニットの型閉じ状態の断面図で、図３は通気路を開放した状態の鋳造装置の拡大断面図、図４は通気路を閉じた状態の鋳造装置の拡大断面図である。

鋳造装置は下部に溶湯貯留部１を配置し、この溶湯貯留部１の蓋体２上に金型ユニット３を設けている。金型ユニット３は上型４、下型５及び左右のサイド型（スライド型）６から構成され、上型４は昇降プレート７にて昇降自在とされ、下型５上には砂中子８がセットされている。図示例では金型ユニット３を２組設けているが１組でもよい。

前記溶湯貯留部１の上部空間には外部からエアが供給され、このエア圧によって溶湯貯留部１内のアルミニウム溶湯は供給管９を介して下型４に形成した湯口まで送られ、更に湯口から上型４、下型５及び左右のサイド型を閉じた際に形成されるキャビティ１０内に供給される。

キャビティ１０には製品の薄肉部を成形する部分１０ａと厚肉部を成形する部分１０ｂが存在し、この薄肉部を成形する部分１０ａの上端から上方に向かって幅狭の流路１１が形成され、この流路１１に連続して湯溜り部１２が形成されている。また湯溜り部１２の天井部は厚肉部を成形する部分１０ｂの天井部よりも高くなっている。

前記湯溜り部１２は上型４に形成した通気路１３を介して大気に連通している。この通気路１３は湯溜り部１２の天井部に開口する垂直部１３ａとこの垂直部１３ａの上端から外側に延びる水平部１３ｂからなる。また、通気路１３の断面積は前記幅狭の流路１１の最小断面積よりも大きく設定されている。

また、前記上型４内には流路１１または湯溜り部１２内を上昇してくる溶湯を検出するためのセンサ（温度センサ）１４が埋め込まれ、更に上型４には湯溜り部１２の天井面に開口する貫通孔１５及び前記通気路１３の垂直部１３ａに連続する貫通孔１６が形成され、貫通孔１５には製品の押し出しピン１７が摺動自在に挿入され、貫通孔１６にはシールピン１８が摺動自在に挿入されている。

押し出しピン１７およびシールピン１８は複数設けられ、左右の押し出しピン１７の上端は押し出し板１９に連結されて同時に上下動し、左右のシールピン１８の上端は連結板２０に連結され油圧シリンダ２１を駆動することで同時に上下動する。また、上型４の上面にはシールピン１８の下降限を規制するストッパ２２が設けられている。

以上の構成からなる鋳造装置を用いて鋳造するには、図３に示すように油圧シリンダ２１を駆動してシールピン１８を上昇させ、通気路１３の垂直部１３ａと水平部１３ｂとがつながり、湯溜り部１２が大気に開放されている状態とする。そして溶湯貯留部１の上部空間にエアを送り込んで、キャビティ１０内をアルミニウム溶湯で充填する。

キャビティ１０内に溶湯を充填すると砂中子８からガスが発生する。このガスの大部分は流路１１、湯溜り部１２および通気路１３を介して排出される。尚、キャビティの厚肉部を成形する部分１０ｂで発生したガスは本実施例では厚肉部を成形する部分１０ｂの天井部に形成したエア抜き孔から排出される。

キャビティ１０内のガスが排出されると、溶湯が流路１１を通って湯溜り部１２に入り込む。このとき、前記センサ１４が溶湯の流入を検知する。この検知信号を受けて油圧シリンダ２１を駆動してシールピン１８を下降させ、図４に示すように通気路１３の垂直部１３ａを塞ぐ。これによって溶湯が通気路１３を介して噴き出すことを確実に防止できる。

この後、ヘッド圧（最も高い圧）を所定時間維持する。この間に、上型４に接した溶湯は他の金型に接している溶湯よりも先に冷却され、この冷却によって溶湯は収縮する。しかしながら、最も高い圧力を維持しているので、収縮した部分には下方から溶湯が補給され、引け巣や欠肉は生じない。

この後、圧力を落としたならば、型を開いて押し出しピン１７によって製品を取り出し、エアブロー後に再度砂中子をセットし、型締めを行い、次のショットを行う。

図５は別実施例に係る鋳造装置の通気路を開放した状態の拡大断面図、図６は
別実施例に係る鋳造装置の通気路を閉じた状態の拡大断面図であり、この実施例にあっては、シールピン１８を筒状とし、この筒状のシールピン１８の内側に押し出しピン１７をシールピン１８とは独立して摺動可能に配置している。

上記のようにシールピン１８の内側に押し出しピン１７を配置した場合も、第１の実施例と同様に、シールピン１８を上昇させた状態でガス抜きを行い、シールピン１８を下降して通気路１３の垂直部１３ａを塞いだ状態で所定時間加圧を維持する。

シールピン１８の内側に押し出しピン１７を配置することで、上型４に形成する貫通孔が少なくなり、金型の強度を維持できる。さらに、湯溜りが強制押出しされることから上型への付着、残りは無くすことが出来る。
また、シールピンは毎ショット作動するため、ガス抜孔へ付着するヤニ清掃・除去の役割機能も有する。

本願発明に係る鋳造装置は、アルミニウム合金の加圧鋳造方法に好適であるが、その他の鋳造方法にも適用できる。

本発明に係る鋳造方法を実施する鋳造装置の全体図鋳造装置の型閉じ状態の拡大断面図通気路を開放した状態の鋳造装置の拡大断面図通気路を閉じた状態の鋳造装置の拡大断面図別実施例に係る鋳造装置の通気路を開放した状態の拡大断面図別実施例に係る鋳造装置の通気路を閉じた状態の拡大断面図

符号の説明

１…溶湯貯留部、２…蓋体、３…金型ユニット、４…上型、５…下型、６…サイド型（スライド型）、７…昇降プレート、８…砂中子、９…供給管、１０…キャビティ、１０ａ…キャビティの薄肉部を成形する部分、１０ｂ…キャビティの厚肉部を成形する部分、１１…幅狭の流路、１２…湯溜り部、１３…通気路、１３ａ…通気路の垂直部、１３ｂ…通気路の水平部、１４…センサ（温度センサ）、１５，１６…貫通孔、１７…押し出しピン、１８…シールピン、１９…押し出し板、２０…連結板、２１…油圧シリンダ、２２…ストッパ。

Claims

金型間に形成されるキャビティ内に下方から溶湯を加圧充填して凝固せしめる鋳造装置において、前記キャビティに連続して湯溜り部が設けられ、この湯溜り部は金型に形成した通気路を介して大気に連通し、前記通気路には前記湯溜り部と大気との連通を遮断するシールピンが摺動自在に設けられていることを特徴とする鋳造装置。
請求項１に記載の鋳造装置において、前記シールピンは筒状をなし、この筒状シールピンの内側に押し出しピンがシールピンとは独立して摺動可能に配置されていることを特徴とする鋳造装置。
請求項１または請求項２に記載の鋳造装置において、前記通気路の断面積は前記湯溜り部とキャビティとをつなぐ流路の断面積より大きく設定されていることを特徴とする鋳造装置。
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の鋳造装置において、前記湯溜り部はキャビティの薄肉部の外側に設けられることを特徴とする鋳造装置。
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の鋳造装置において、前記湯溜り部の天井部は前記キャビティの最も高い箇所の天井部よりも高く設定されていることを特徴とする鋳造装置。