JP2010188351A - Casting method - Google Patents
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本発明は、鋳造方法に関する。 The present invention relates to a casting method.
一般に、鋳造は、金型に形成されたキャビティに溶湯を射出した後、所定の鋳造圧を加え、溶湯を凝固させることにより行われる。鋳造圧が低い状態で溶湯が凝固すると、溶湯に気泡等が混入したまま凝固し、製品部分に鋳造欠陥が生じる恐れがある。このため、溶湯を凝固させる際には、所定以上の鋳造圧を加えてキャビティ内の溶湯に混入した気泡を除去し、鋳造欠陥の生成を抑える必要がある。このとき、製品の品質を保証するために最低限必要とされる鋳造圧を「初期鋳造圧」と言う(以下、同様)。 In general, casting is performed by injecting molten metal into a cavity formed in a mold and then applying a predetermined casting pressure to solidify the molten metal. If the molten metal is solidified in a state where the casting pressure is low, the molten metal may be solidified with bubbles and the like mixed therein, which may cause casting defects in the product portion. For this reason, when solidifying the molten metal, it is necessary to apply a casting pressure of a predetermined level or more to remove bubbles mixed in the molten metal in the cavity to suppress the generation of casting defects. At this time, the minimum casting pressure required to guarantee the quality of the product is referred to as “initial casting pressure” (hereinafter the same).
金型に許容される最大鋳造圧Pmaxは、特許文献1に示されているように、金型の型締め力F、及び型開き方向の溶湯受圧面積Sを用いて、Pmax=F/Sで表される。同文献では、鋳造圧が初期鋳造圧P0に達した後、キャビティ内の溶湯の凝固層の生成に応じて鋳造圧を高めることにより、最大鋳造圧Pmaxを高めることを可能としている。すなわち、キャビティ内の溶湯の凝固層が生成するにしたがって溶湯受圧面積Sが小さくなるため、この溶湯受圧面積Sが減少した分だけ最大鋳造圧Pmaxを大きくすることができる。 As shown in Patent Document 1, the maximum casting pressure P max allowed for the mold is determined by using the mold clamping force F and the molten metal pressure receiving area S in the mold opening direction, and P max = F / Represented by S. In this document, after the casting pressure reaches the initial casting pressure P 0 , the maximum casting pressure P max can be increased by increasing the casting pressure according to the generation of the solidified layer of the molten metal in the cavity. That is, since the molten metal pressure receiving area S decreases as the molten metal solidified layer in the cavity is generated, the maximum casting pressure P max can be increased by the amount of the decreased molten metal pressure receiving area S.
上記の鋳造方法では、少なくとも初期鋳造圧P0に耐え得る型締め力が必要となる。例えば、鋳造圧を加え始めてから初期鋳造圧P0に達するまでの間にも、上記と同様に、キャビティ内の溶湯の凝固層の生成に応じて鋳造圧を高めれば、初期鋳造圧P0に達する時には溶湯受圧面積Sが減っているため、型締め力Fを小さくすることができ、鋳造設備の小型化を図ることができる。しかし、この場合、鋳造圧が初期鋳造圧P0に満たない状態でキャビティ内の溶湯が凝固し始めるため、製品部分に鋳造欠陥が生じる恐れがある。 In the above casting method, a mold clamping force to withstand at least initial casting pressure P 0 is required. For example, if the casting pressure is increased according to the generation of the solidified layer of the molten metal in the cavity between the time when the casting pressure is started and the time when the initial casting pressure P 0 is reached, the initial casting pressure P 0 can be obtained. Since the molten metal pressure receiving area S is reduced when reaching, the mold clamping force F can be reduced, and the casting equipment can be downsized. However, in this case, since the molten metal in the cavity starts to solidify in a state where the casting pressure is less than the initial casting pressure P 0 , there is a possibility that casting defects may occur in the product portion.
本発明が解決しようとする課題は、鋳造欠陥を生じることなく製品部分を成形できると共に、鋳造設備を小型化することができる鋳造方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a casting method capable of forming a product portion without causing casting defects and reducing the size of the casting equipment.
前記課題を解決するために、本発明は、製品部分を成形する主キャビティと、主キャビティに連通し、製品以外の部分を成形する副キャビティとを有する金型を用いた鋳造方法であって、主キャビティ及び副キャビティ内に溶湯を満たした後、副キャビティ内の溶湯を冷却しながら鋳造圧を高め、初期鋳造圧に達するまでの間に副キャビティ内の溶湯の少なくとも一部を凝固させ、初期鋳造圧に達した後に主キャビティ内の溶湯を凝固させ始める鋳造方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention is a casting method using a mold having a main cavity for molding a product part and a sub-cavity communicating with the main cavity and molding a part other than the product, After filling the main cavity and the sub-cavity with the molten metal, the casting pressure is increased while cooling the molten metal in the sub-cavity, and at least a part of the molten metal in the sub-cavity is solidified until the initial casting pressure is reached. A casting method is provided in which the molten metal in the main cavity begins to solidify after reaching the casting pressure.
このように、本発明の鋳造方法では、副キャビティ内の溶湯を冷却しながら鋳造圧を高めることで、初期鋳造圧P0に達するまでに副キャビティ内の溶湯を積極的に凝固させる。これにより、初期鋳造圧P0に達した時点で、副キャビティ内の溶湯が凝固した分だけ溶湯受圧面積Sが低減され、初期鋳造圧P0に耐え得るための型締め力F(=P・S)を小さくすることができ、鋳造設備を小型化することができる。このとき、副キャビティ内の溶湯は低圧状態で凝固するため、鋳造欠陥が発生する恐れがあるが、副キャビティ内で成形される部分は製品とは関係がないため問題ない。そして、初期鋳造圧P0に達した後に、主キャビティ内の溶湯を凝固させ始めることにより、鋳造欠陥が発生させることなく製品部分を成形することができる。 As described above, in the casting method of the present invention, the molten metal in the sub-cavity is positively solidified until the initial casting pressure P 0 is reached by increasing the casting pressure while cooling the molten metal in the sub-cavity. Thus, upon reaching the initial casting pressure P 0, by the amount of molten metal in the sub-cavity has solidified melt pressure-receiving area S is reduced, the clamping force F to withstand the initial casting pressure P 0 (= P · S) can be reduced, and the casting equipment can be reduced in size. At this time, since the molten metal in the sub-cavity is solidified in a low pressure state, casting defects may occur. However, there is no problem because the portion formed in the sub-cavity is not related to the product. Then, after reaching the initial casting pressure P 0 , the product portion can be molded without causing casting defects by starting to solidify the molten metal in the main cavity.
以上のように、本発明の鋳造方法によれば、鋳造欠陥を生じることなく製品部分を成形できると共に、鋳造設備を小型化することができる。 As described above, according to the casting method of the present invention, the product portion can be molded without causing casting defects, and the casting equipment can be downsized.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示す鋳造金型1は、例えばダイカスト法による高圧鋳造を行うためのものであり、固定型10と、固定型10に対して移動可能な可動型20とを有する。固定型10及び可動型20を型締めすると、金型内部に、製品部分を成形する主キャビティ30と、製品以外の部分を成形する副キャビティとが形成される。副キャビティは、主キャビティと連通し、製品と関係の無い部分を成形するものであれば、その形状等は限定されない。本実施形態では、主キャビティ30内を減圧するための減圧ランナ40を副キャビティとして機能させている。また、図示例では、固定型10及び可動型20のそれぞれに、主キャビティ30を構成するための凹部と、減圧ランナ40を構成するための溝部とが形成され、これらの凹部あるいは溝部を型合わせすることにより、主キャビティ30及び減圧ランナ40が形成される。
A casting mold 1 shown in FIG. 1 is for performing high pressure casting by, for example, a die casting method, and includes a fixed
減圧ランナ40は、図2に示すように、主キャビティ30の上部及び側部の複数箇所から延び、これらが一本にまとめられてチルベント50に接続されている。チルベント50は、図3に示すように、一対のチルベント部材51・52からなり、一方のチルベント部材51が固定型10に、他方のチルベント部材52が可動型20に固定される。固定型10及び可動型20を型締めすると、チルベント部材51・52の間に通路53が形成される。各チルベント部材51・52の互いに対向する面には凹凸部が形成され、これらの凹凸部の間にジグザグに屈曲した通路53が形成される。通路53の外部側端部は、減圧手段(例えば真空ポンプ、図示省略)に接続され、この減圧手段を稼動すると、チルベント50の通路53及び減圧ランナ40を介して主キャビティ30内の空気が排出され、鋳造金型1の内部空間が減圧される。尚、減圧手段は、真空ポンプのように積極的にキャビティ内を減圧するものに限らず、例えば通路53の外部側端部を大気と連通してキャビティ内の圧力を大気圧に維持する消極的な手段でもよい。
As shown in FIG. 2, the
固定型10には、主キャビティ30に溶湯を供給するための湯道11と、内部を冷媒が流通する冷却路とが形成される。本実施形態では、図2に示すように、2本の冷却路12・13が設けられる。冷却路12・13は、主キャビティ30の上方に入口12a・13aを有し、主キャビティ30の両側の側方に回り込むように延びて、固定型10の下方部分(図示例では主キャビティ30よりも下方部分)に出口12b・13bが開口している。これにより、主キャビティ30の周りを囲むように冷却路12・13が配される。一方の冷却路12は減圧ランナ40の付近を通っており、具体的には減圧ランナ40との最短距離L1が主キャビティ30との最短距離L2よりも短くなっている(L1<L2、図1参照)。図示例の一方の冷却路12は、図2に示す正面視で、主キャビティ30から延びた減圧ランナ40を跨いで設けられる。
The fixed
上記構成の金型1を用いた鋳造方法を、以下に説明する。 A casting method using the mold 1 having the above configuration will be described below.
まず、固定型10及び可動型20を型締めして、主キャビティ30、減圧ランナ40、及びチルベント50の通路53を形成する。その後、減圧手段により主キャビティ30を減圧しながら、湯道11を介して主キャビティ30内に溶湯を射出する。このように、主キャビティ30内を減圧しながら溶湯を射出することにより、主キャビティ30の細部まで溶湯を素早く行き渡らせることができると共に、空気の巻き込みを低減できる。また、射出当初の溶湯は、金型に付着したゴミや金属カスが混入しやすいため、このような不純物を含んだ溶湯を減圧ランナ40内に引き込むことで、製品部分(主キャビティ30)への不純物の混入を抑えることができる。
First, the fixed
主キャビティ30に射出された溶湯が、減圧ランナ40を通ってチルベント50の通路53まで達すると、一対のチルベント部材51・52に接触して冷却され、通路53内で凝固する。これにより、主キャビティ30に射出された溶湯が、減圧ランナ40及び通路53を介して鋳造金型1の外部に流出する事態を防止できる。
When the molten metal injected into the
主キャビティ30、減圧ランナ40、及び湯道11を含めた金型1の内部空間に溶湯が満たされたら、シリンダで溶湯を押し込んで鋳造圧を加え始める。このときの鋳造圧Pの時間Tに対する変化を図4に示す。図示のように、鋳造圧Pは、基準時T0から徐々に高められ、所定の圧力P1に達するまで時間Tの経過と共に無段階且つ連続的に単調増加する。
When the molten metal is filled in the inner space of the mold 1 including the
こうして鋳造圧を徐々に高めると共に、鋳造金型1を冷却する。具体的には、冷却路12・13の入口12a・13aから冷媒(例えば水)を流入して固定型10を冷却する。この冷却路12・13による冷却は、例えば基準時T0と同時に開始される。上記のように、冷却路12・13は、主キャビティ30よりも減圧ランナ40に近接して配されるため(L1<L2、図1参照)、減圧ランナ40が主キャビティ30に対して相対的に冷却される。特に、本実施形態では、冷却路12の二箇所の開口部12a・12bうち、減圧ランナ40に近接した側(上側)の開口部12aから冷媒が流入されるため、流入されたばかりの低温の冷媒が減圧ランナ40付近を通り、減圧ランナ40がより一層冷却される。以上により、減圧ランナ40内の溶湯が積極的に冷却され、初期凝固圧力P0に達するまでに少なくとも一部が凝固する(図4参照)。
Thus, the casting pressure is gradually increased and the casting mold 1 is cooled. Specifically, a coolant (for example, water) is introduced from the
鋳造圧が初期鋳造圧P0に達した状態では、溶湯内に混入した気泡が溶湯に溶け込んで除去されている。このとき、金型の型締め力Fは、初期鋳造圧P0と溶湯受圧面積Sとの積よりも大きく設定する必要がある(F>P0・S)。本発明の鋳造方法では、上記のように、鋳造圧が初期鋳造圧P0に達するまでに減圧ランナ40内の溶湯の少なくとも一部が凝固しているため、この凝固した分だけ溶湯受圧面積Sが低減されている。従って、型締め力Fを小さくすることができ、型締めに要するシリンダ等の小型化、ひいては鋳造設備全体の小型化を図ることができる。
In a state where the casting pressure has reached the initial casting pressure P 0 , bubbles mixed in the molten metal are dissolved in the molten metal and removed. At this time, the mold clamping force F of the mold needs to be set larger than the product of the initial casting pressure P 0 and the molten metal pressure receiving area S (F> P 0 · S). In the casting method of the present invention, as described above, since at least a part of the molten metal in the
その後、主キャビティ30内の溶湯も冷却路12・13により十分に冷却され、凝固し始める(図4参照)。このとき、主キャビティ30内の溶湯の凝固層の形成に応じて金型に許容される最大鋳造圧が高められるため、型締め力を大きくすることなく鋳造圧を所定値P1まで高めることができる。製品部分が完全に凝固したら、型開きされ、押し出し棒(図示省略)で製品を押し出して金型から製品が離脱される。
Thereafter, the molten metal in the
図4に示すように、減圧ランナ内の溶湯は、初期鋳造圧P0に満たない低圧状態で凝固するため、鋳造欠陥が生じる恐れが高いが、この部分は製品とは関係のない廃棄される部分であるため、鋳造欠陥の生じても問題ない。一方、主キャビティ30内の溶湯は、初期鋳造圧P0以上の鋳造圧の下で凝固するため、溶湯内に混入した空気が除去され、製品部分に鋳造欠陥が生じる恐れを回避できる。
As shown in FIG. 4, the molten metal in the decompression runner is solidified at a low pressure that is less than the initial casting pressure P 0 , so there is a high risk of casting defects, but this portion is discarded regardless of the product. Since it is a part, there is no problem even if casting defects occur. On the other hand, since the molten metal in the
本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記に示した金型1に主キャビティ30の溶湯を保温する保温手段を設ければ、初期鋳造圧P0に満たない状態で主キャビティ内の溶湯が凝固し始める事態を防止し、製品部分への鋳造欠陥の生成を確実に防止できる。保温手段としては、例えば、冷却水温コントロールする制御部を設けたり、主キャビティを構成する金型の成形面に保温効果の高い油性離型剤を塗布したりすることが考えられる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, if the mold 1 shown above is provided with a heat retaining means for keeping the molten metal in the
また、上記の実施形態では、副キャビティが減圧ランナである場合を示しているが、これに限らず、外部と連通しない別個の副キャビティを金型内に形成してもよい。ただし、上記実施形態のようにダイカスト鋳造法では減圧ランナを設けられる場合が多いため、この減圧ランナを副キャビティとして有効に活用することが望ましい。 In the above embodiment, the sub cavity is a decompression runner. However, the present invention is not limited to this, and a separate sub cavity that does not communicate with the outside may be formed in the mold. However, since the die cast casting method is often provided with a decompression runner as in the above embodiment, it is desirable to effectively utilize this decompression runner as a sub-cavity.
1 金型
10 固定型
11 湯道
12・13 冷却路
20 可動型
30 主キャビティ
40 減圧ランナ(副キャビティ)
50 チルベント
P 鋳造圧
P0 初期鋳造圧
T 時間
1
50 Chill vent P Casting pressure P 0 Initial casting pressure T Time
Claims (1)
主キャビティ及び副キャビティに溶湯を満たした後、副キャビティ内の溶湯を冷却しながら鋳造圧を高め、初期鋳造圧に達するまでの間に副キャビティ内の溶湯の少なくとも一部を凝固させ、初期鋳造圧に達した後に主キャビティ内の溶湯を凝固させ始める鋳造方法。 A casting method using a mold having a main cavity for molding a product part and a sub-cavity communicating with the main cavity and molding a part other than the product,
After filling the main cavity and sub-cavity with the molten metal, the casting pressure is increased while cooling the molten metal in the sub-cavity, and at least a part of the molten metal in the sub-cavity is solidified until the initial casting pressure is reached. A casting method that begins to solidify the molten metal in the main cavity after reaching pressure.
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