JP2011189403A - Method for casting annular member, and cast annular member - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a casting method which solves a difference in hardness in the circumferential direction of annular cast members and a difference in hardness between products in the case of multi-work processing, and obtains products of stable quality, and to provide the products. <P>SOLUTION: Molten metal melted from the side of the central axis in molds having cavities C for annular members is radially filled into the cavities C. Particularly, in a stack mold casting method, a plurality of almost circular molds 11 to 13 provided with cavities C for annular members are stacked with the central axis of the circular shape as a vertical direction, a runner 18 passing through the common central axis of the plurality of molds 11 to 13 is provided to compose a stack mode mold 10, the molten metal is poured from a gate 19 provided at the upper part of the runner 18, the molten metal is introduced into the molds 11 to 13 of each layer stacked via the runner 18, the molten metal is filled from the inside in the radial direction in the cavities C of the respective mold toward the outside, and, after cooling, annular members formed in the cavities are taken out. The mold 12 located at the middle of the plurality of cavities C may be provided with a cooling plate 21. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、環状部材の鋳造方法、特には環状部材の製品品質のばらつき、欠陥を最小限に抑え、さらには複数個取りする環状部材間での品質のばらつきを最小限に抑える鋳造方法、並びに該鋳造方法によって得られた鋳造環状部材に関する。   The present invention relates to a method for casting an annular member, in particular, a casting method for minimizing product quality variation and defects of the annular member, and further minimizing quality variation between the annular members taken by a plurality, and The present invention relates to a cast annular member obtained by the casting method.

所望形状のキャビティを備えるよう鋳物砂で成形された型の中に、溶融金属を流し込んで所望形状の製品を得る鋳造方法は従来から広く利用されている。大きな製品であれば1つの湯口から1つの製品を得るが、ある程度のサイズ以下の製品となると湯口から分岐した湯路から複数の製品用のキャビティにつながれ、1回の注湯によって複数個の製品取りを行うことで生産効率を高めるのが一般である。   2. Description of the Related Art Conventionally, a casting method for obtaining a product having a desired shape by pouring molten metal into a mold formed of foundry sand so as to have a cavity having a desired shape has been widely used. If it is a large product, one product is obtained from one gate, but if it is a product of a certain size or less, it is connected to multiple product cavities from a water channel branched from the gate, and multiple products are produced by one pouring. In general, the production efficiency is increased by taking out.

図6に示す車両用のブレーキディスク素材1も、そのような鋳造によって製造される環状部材の具体例の1つとして挙げられる。ブレーキディスク素材1は一般に、キャリパと呼ばれる摩擦材で挟むことにより制動力を発生するリング部2と、軸芯側で車軸に取り付けられて全体を保持するハブ部3とから主に構成される。図示の例ではベンチレーテッドディスクと呼ばれる冷却用の複数の貫通穴4がリング部分2に放射状に穿孔されている。   A brake disc material 1 for a vehicle shown in FIG. 6 is also cited as one specific example of an annular member manufactured by such casting. The brake disc material 1 is generally composed mainly of a ring portion 2 that generates a braking force by being sandwiched between friction materials called calipers, and a hub portion 3 that is attached to the axle on the shaft core side and holds the whole. In the illustrated example, a plurality of cooling through holes 4 called ventilated disks are formed in the ring portion 2 radially.

従来技術におけるブレーキディスクの鋳造方法に関し、例えば特許文献1ではブレーキディスク素材1のリング部2の外周に相当する一点に設けられた堰からキャビティ内に湯を注入し、ここからリング部全周に湯が行き渡るよう構成されている。複数製品取りの例となる特許文献2では、一つの湯口から湯路を通して4個のブレーキディスク用キャビティに湯を注ぎ、4個取りを可能にしている。コンベア上に多数の型を並べて搬送しつつこれに順次注湯を行う量産型の鋳造プラントにおいては、複数個取りの個数は型を構築する型枠の大きさによって制限される。特許文献2では4個取りとしているが、型枠サイズと製品サイズによっては、上記型枠の制約によって2個取りが限界となる場合がある。そのような場合には湯口から湯路が2つに分岐し、それぞれが各ブレーキディスク用キャビティにつながっている。   For example, in Patent Document 1, hot water is poured into a cavity from a weir provided at one point corresponding to the outer periphery of the ring portion 2 of the brake disc material 1, and from here to the entire circumference of the ring portion. It is configured so that hot water can be used. In Patent Document 2, which is an example of taking a plurality of products, hot water is poured into four brake disc cavities from one gate through a runner, and four pieces can be taken. In a mass production type casting plant in which a large number of molds are transported side by side on a conveyor, and the pouring is sequentially performed on the molds, the number of the plurality of molds is limited by the size of the molds that form the molds. In Patent Document 2, four pieces are taken, but depending on the mold size and product size, there are cases where two pieces are limited due to the restrictions of the form. In such a case, the runner diverges into two from the gate and is connected to each brake disk cavity.

他の従来技術におけるブレーキディスク素材の鋳造方法として、特許文献3にはロトスワックス法を開示している。ロストワックス法は、製品に模したワックス型を形成し、そのワックス型の周囲に砂を盛って固めた後、これを加熱して内部のワックス型のみを溶かすことで脱蝋し所望キャビティを得るもので、精密鋳造に適する方法として知られている。   As another method for casting a brake disc material in the prior art, Patent Document 3 discloses a lotos wax method. In the lost wax method, a wax mold imitating a product is formed, sand is piled up around the wax mold and hardened, and then heated to melt only the internal wax mold to obtain a desired cavity. It is known as a method suitable for precision casting.

これとは別に、鋳造方法の1つとしてスタックモールド法が知られている。スタックモールド法は、幾つもの平坦状の型を積み重ねて何層ものキャビティを垂直方向に形成し、上方に設けられた湯口から下方に向いた湯路を介して各キャビティ内に湯を流すことにより複数個の製品取りを可能にしている。例えば、特許文献4では、スタックモールド法を用いることで、各階層において平坦部品をツリー状に多数個取りする方法が開示されている。スタックモールド法はこのように、比較的小物の製品を多数個取りする場合に主に使用されているが、これは小物部品を一般の鋳造方法によって鋳込むとすれば、小物製品用のキャビティを平面的に複数配置することとなり、湯路が長く延び、面積を広く取る必要がある割には一回の注湯で得られる製品数が限られることにある。スタックモールド法はこのような型の配置によるロスを垂直方向に展開することによって改善するものである。   Apart from this, a stack mold method is known as one of casting methods. In the stack mold method, a number of flat molds are stacked to form a plurality of layers of cavities in the vertical direction, and hot water is caused to flow into each cavity through a water channel directed downward from a gate provided above. Multiple product collection is possible. For example, Patent Document 4 discloses a method of taking a large number of flat parts in a tree shape at each layer by using a stack mold method. In this way, the stack mold method is mainly used in the case of taking a large number of relatively small products. If small parts are cast by a general casting method, a cavity for small products is formed. Plural arrangements are made in a plane, and the hot water channel extends long, and the number of products obtained by a single pouring is limited for a large area. In the stack mold method, the loss due to the arrangement of such molds is improved by developing in the vertical direction.

特開2002−59243号公報JP 2002-59243 A 特開2007−211828号公報JP 2007-211182 A 特開平08−267176号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-267176 特開2001−129640号公報JP 2001-129640 A 特開昭62−240140号公報JP 62-240140 A

しかしながら、従来の鋳造方法では問題があった。上述したブレーキディスクを例にした場合の問題点について図7、8を参照して説明する。図7(a)は、ブレーキディスク素材を2個取りする場合の型枠内の配置パターン(平面図)を示している。図において、ブレーキディスク用のキャビティ6は型枠7の略対角線上に一対が配置され、その両者に接近して型枠7の中央付近に設けられた湯路8と堰9が両方のキャビティ6に結ばれている。鋳込む際には湯口22から湯が注がれ、溶けた金属が湯路8から堰9を通ってキャビティ6内に注入される。後は冷却を待ってキャビティ6内で固まった素材を得、さらに機械加工等を経て製品とされる。   However, the conventional casting method has a problem. Problems with the above-described brake disk as an example will be described with reference to FIGS. FIG. 7A shows an arrangement pattern (plan view) in the mold when two brake disc materials are taken. In the figure, a pair of cavities 6 for brake discs are arranged on a substantially diagonal line of the mold 7, and a runner 8 and a weir 9 provided near the center of the mold 7 close to both of them are both cavities 6. It is tied to At the time of casting, hot water is poured from the pouring gate 22, and molten metal is poured from the hot water passage 8 through the weir 9 into the cavity 6. After that, the material solidified in the cavity 6 is obtained after waiting for cooling, and is further processed into a product through machining.

図7(b)は、以上のようにして得られたブレーキディスク素材の硬度分布を示している。図はブリネル硬度(BHN)による測定結果と、そのスケールとを示すもので、図からも明らかなように、ブレーキディスク素材は図7(a)に示す湯路8(堰9)近い位置で硬度が低く(硬度約206)、それから離れるにしたがって徐々に硬度が高まってリング部2の内の湯路8から最も離れた位置で最も高い硬度(約215)となっている。両者の中間では中間的な硬度(206から215)の間でばらつき、その硬度の変化は湯路8に近い位置からブレーキディスク素材のほぼ中心を横切って湯路8の反対側に及ぶ一方向に傾斜した変化となっていることが分かる。   FIG. 7B shows the hardness distribution of the brake disc material obtained as described above. The figure shows the measurement result by Brinell hardness (BHN) and its scale. As is clear from the figure, the brake disc material has a hardness near the runner 8 (weir 9) shown in FIG. 7 (a). Is low (hardness of about 206), and the hardness gradually increases with increasing distance from it, and is the highest hardness (about 215) at the position farthest from the runner 8 in the ring portion 2. Between the two, there is a variation between intermediate hardnesses (206 to 215), and the change in the hardness is in a direction extending from a position close to the runner 8 to the opposite side of the runner 8 across almost the center of the brake disc material. It can be seen that the change is inclined.

図8は、図7に示すような鋳造によって得られるブレーキディスク素材の冷却時間(横軸)と温度変化(縦軸)との関係を表すグラフである。グラフ右上に示すように、一方のブレーキディスク素材1における図示の3点P1、P2、P3を選び、時間と温度との関係をプロットしている。その結果、湯路8から一番離れている点P1が最も急激な冷却曲線を描き、逆に湯路8に最も接近した点P2が最も緩やかな曲線となり、点P3はその中間となっている。一般にFe−C系溶融金属を冷却して固化する場合、冷却速度が速いほど、特にはA1変態点(鋳鉄の場合726℃)を通過する冷却速度が速いほどパーライトの緻密化が変化し、硬度が高まることが知られている。図7(b)に示すような位置による硬度の違いが、この冷却速度の相違に起因するものであることが理解できる。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the cooling time (horizontal axis) and the temperature change (vertical axis) of the brake disc material obtained by casting as shown in FIG. As shown in the upper right of the graph, the three points P1, P2, and P3 shown in the one brake disc material 1 are selected, and the relationship between time and temperature is plotted. As a result, the point P1 farthest from the runner 8 draws the most rapid cooling curve, conversely, the point P2 closest to the runner 8 becomes the slowest curve, and the point P3 is in the middle. . Generally, when solidifying by cooling an Fe-C molten metal, the densification of pearlite changes as the cooling rate increases, especially as the cooling rate passing through the A1 transformation point (726 ° C for cast iron) increases. Is known to increase. It can be understood that the difference in hardness depending on the position as shown in FIG. 7B is due to the difference in the cooling rate.

実際、図7(a)に示すような型枠7内の配置において、湯路8から離れて型枠7に近い位置ほど冷却が促進され、型枠7の中央付近に位置する堰9の近傍では放熱効率が低いために冷却速度が低くなることは容易に想像できる。これは、特許文献1に示すような垂直方向に湯を圧入する形式の鋳造方法においても同様である。なお、図8において、730℃近辺で冷却速度の低下がいずれも一旦停滞しているのは、上述したA1変態点の通過を示すものである。   Actually, in the arrangement in the mold 7 as shown in FIG. 7A, the cooling is promoted as the position away from the runner 8 and closer to the mold 7, and the vicinity of the weir 9 located near the center of the mold 7. Then, it can be easily imagined that the cooling rate is low because the heat dissipation efficiency is low. The same applies to the casting method of the type in which hot water is press-fitted in the vertical direction as shown in Patent Document 1. In FIG. 8, the decrease in the cooling rate once around 730 ° C. indicates the passage of the A1 transformation point described above.

このような位置による硬度の違いは、車両用ブレーキディスクなどの機能部品(重要保安部品)においては特に問題が大きい。一般に硬度が高いほど耐摩性に優れるため、車両の制動時、ブレーキディスクに摩擦材(キャリパ)が押し付けられると、この硬度差が問題となる。図6に示すブレーキディスク素材1から得られるブレーキディスクは、自身の回転対称軸を中心に回転するため、摩擦材が押し付けられるリング部2には、図7(b)に示すように硬度が高い部分と低い部分が混在するものとなる。これにより、摩擦材による長期間の繰り返し摩擦作用によってリング部2の円周方向の摩耗量にばらつきが生ずる。摩擦材(キャリパ)の側からこれを見ると、摩擦接触する相手側(リング部2)が波打ち状になることを意味し、これに摩擦材を押し付けることによってジャダー(びびり振動)や異音が発生する原因となる。激しい場合は振動の拡散によってブレーキ性能そのものにも影響を及ぼしかねないものとなる。   Such a difference in hardness depending on the position is particularly problematic in a functional component (an important safety component) such as a vehicle brake disc. Generally, the higher the hardness is, the better the wear resistance is. Therefore, when a friction material (caliper) is pressed against the brake disc during braking of the vehicle, this hardness difference becomes a problem. Since the brake disc obtained from the brake disc material 1 shown in FIG. 6 rotates about its own rotational symmetry axis, the ring portion 2 against which the friction material is pressed has a high hardness as shown in FIG. 7B. The part and the low part are mixed. As a result, the amount of wear in the circumferential direction of the ring portion 2 varies due to the long-term repeated frictional action of the friction material. When this is seen from the friction material (caliper) side, it means that the other side (ring part 2) that comes into frictional contact becomes wavy, and pressing the friction material against this causes judder (chatter vibration) and abnormal noise. Cause it to occur. In severe cases, the diffusion of vibration can affect the braking performance itself.

このような問題を軽減するため、例えば特許文献2(表示された例は4個取り)では、湯路を延ばしてブレーキディスク素材のリング部の複数位置からキャビティ内に湯を流すよう対処している。しかしながらこの方法によっても、ある程度の改善が見られたとしても、湯口からの距離が不均等であることは不変であり、またキャビティ同士が向き合った位置と型枠に近い外周部分では当然ながら放熱効果には差があるため、ブレーキディスク素材のリング部の硬度差を無くすための完全な解決策とはなり得ない。   In order to alleviate such a problem, for example, in Patent Document 2 (four examples are displayed), a hot water path is extended so that hot water flows into the cavity from a plurality of positions of the ring portion of the brake disc material. Yes. However, even with this method, even if a certain degree of improvement is seen, the fact that the distance from the gate is not uniform is unchanged, and of course the heat radiation effect at the position where the cavities face each other and the outer peripheral part close to the formwork Since there is a difference between them, it cannot be a complete solution to eliminate the hardness difference in the ring part of the brake disc material.

特許文献3に示すようなロストワックス法では、例示のような小物、精密部品の鋳造には適していても、ロストワックスの扱いそのものが手間であり、量産性が劣るほかコスト的にも不利となり、かつ特に大型ディスクブレーキ素材の製造に適するものではない。   The lost wax method as shown in Patent Document 3 is suitable for casting small items and precision parts as illustrated, but handling of the lost wax itself is troublesome, resulting in inferior mass productivity and cost disadvantages. In particular, it is not suitable for manufacturing large disc brake materials.

冷却速度の相違に基づく製品の硬度差が発生する問題は、特許文献4に示すスタックモールド法においても見られ得る現象である。湯口付近では冷却速度が遅く(硬度が低く)、型枠付近では冷却速度が速い(硬度が高い)ことは上記の鋳造方法と状況は同じであり、この他にも重ねられた(スタックされた)型の内、最上段と最下段においては冷却速度が速く、両者の中間に重ねられた型内の製品は冷却速度が低いという問題がある。これは、最上段、最下段では片方が外気に接しているのに対し、両者の中間における型は両側にて高温の製品に接近して配置されているため、放熱効率が劣るという原因に基づく。   The problem that the hardness difference of the product based on the difference in the cooling rate occurs is a phenomenon that can also be seen in the stack mold method shown in Patent Document 4. The situation is the same as the above casting method that the cooling rate is slow (low hardness) near the gate and high (high hardness) near the formwork. ) Among the molds, there is a problem that the cooling rate is high in the uppermost stage and the lowermost stage, and the product in the mold stacked between the two has a low cooling rate. This is based on the reason that the heat dissipation efficiency is inferior because one of the uppermost and lowermost layers is in contact with the outside air, while the mold in the middle is located close to the hot product on both sides. .

以上より、本発明は、従来の鋳造方法にあった鋳造環状部材の円周方向における硬度差を解消し、また、スタックモールド法における最上段、最下段とその両者の中間における冷却速度の違い(及びこれによる硬度差の発生)を解消し、品質の安定した環状部材を製造するための鋳造方法、ならびに該鋳造方法によって得られる製品を提供することを目的としている。   As described above, the present invention eliminates the hardness difference in the circumferential direction of the cast annular member in the conventional casting method, and also the difference in the cooling rate between the uppermost stage, the lowermost stage, and the both in the stack mold method ( An object of the present invention is to provide a casting method for producing an annular member having a stable quality, and a product obtained by the casting method.

本発明では、環状部材用キャビティの中心軸側から注湯して湯を放射状にキャビティ内に充填することによって環状部材単品での品質のばらつきを解消し、かつ多段となるスタックモールド法の中間層には冷却プレートを配置して各段の冷却速度の違いを解消することにより、上述した課題を解決するもので、具体的には以下の内容を含む。   In the present invention, molten metal is poured from the central axis side of the cavity for the annular member, and hot water is radially filled into the cavity, thereby eliminating the variation in quality of the annular member alone, and the intermediate layer of the stack mold method having multiple stages Solves the above-mentioned problems by disposing the cooling plate to eliminate the difference in the cooling rate of each stage, and specifically includes the following contents.

すなわち、本発明に係る1つの態様は、環状部材を鋳造する鋳造方法であって、環状部材用のキャビティを水平に配した鋳型の中心に上方から注湯する湯口を配し、前記湯口につながる湯路を介して湯を前記キャビティの中央側から該キャビティ内に導き、該キャビティの中央側から前記環状部材の半径方向外側となるキャビティの外周に向けて湯を充填するよう鋳込むことを特徴とする鋳造方法に関する。   That is, one aspect according to the present invention is a casting method for casting an annular member, wherein a pouring gate for pouring water from above is arranged at the center of a mold in which a cavity for the annular member is arranged horizontally, and is connected to the pouring gate. The hot water is introduced into the cavity from the center side of the cavity through the hot water channel, and the hot water is cast from the center side of the cavity toward the outer periphery of the cavity that is radially outward of the annular member. The present invention relates to a casting method.

本発明に係る他の態様は、環状部材をスタックモールド法によって鋳造する環状部材の鋳造方法であって、前記環状部材用のキャビティを備えた略円形の鋳型を該略円形の中心軸を垂直にして複数積み重ね、前記複数の鋳型の共通の中心軸を貫通する湯路を設けてスタックモード型を構成し、前記湯路の上方に設けられた湯口から湯を注いで前記湯路を介して前記積み重ねられた各層の鋳型内に湯を導き、前記湯を各鋳型のキャビティ内の半径方向内側から外側に向けて充填させ、冷却後にキャビティ内に形成された環状部材を取り出すステップからなることを特徴とする鋳造方法に関する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for casting an annular member in which an annular member is cast by a stack mold method, wherein a substantially circular mold having a cavity for the annular member is placed with the substantially circular central axis perpendicular thereto. A plurality of stacks, and a stack mode mold is formed by providing a runner that passes through a common central axis of the plurality of molds, and hot water is poured from a spout provided above the runner, and the runner is passed through the runner. The method comprises the steps of guiding hot water into the molds of the stacked layers, filling the hot water from the radially inner side to the outer side in the cavity of each mold, and taking out the annular member formed in the cavity after cooling. The present invention relates to a casting method.

前記鋳造方法は、前記スタックモールド型内に積み重ねられたキャビティとキャビティの間に配置された放熱用の冷却プレートを用いることにより、積み重ねられたキャビティ部の冷却を制御することができる。   The casting method can control the cooling of the stacked cavity portions by using the cooling plates for heat dissipation disposed between the cavities stacked in the stack mold.

本発明に係るさらに他の態様は、環状部材をスタックモールド法によって鋳造するためのスタックモールド型において、前記環状部材用のキャビティを備えた略円形の複数の鋳型で、前記略円形の中心軸を共通の軸として該軸を垂直方向に向けて積み重ねられた複数の鋳型と、前記複数の鋳型の中心軸をそれぞれ貫通して形成される湯路と、前記湯路の上端に配置される湯口とから構成され、前記湯口から注がれた湯が前記湯路を経由して各キャビティ内に導入され、各キャビティ内の中心軸側から半径方向外側に向けて充填されるよう構成されていることを特徴とするスタックモールド型に関する。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a stack mold for casting an annular member by a stack mold method, wherein a plurality of substantially circular molds having cavities for the annular member, wherein the substantially circular central axis is provided. A plurality of molds stacked as a common axis with the axes oriented in the vertical direction, a runner formed through each of the central axes of the plurality of molds, and a spout disposed at the upper end of the runner The hot water poured from the gate is introduced into each cavity via the hot water channel, and is filled from the central axis side in each cavity toward the radially outer side. The present invention relates to a stack mold.

前記スタックモールド型の積み重ねられた複数の鋳型の内、上下のキャビティの中間に位置する鋳型部分は、当該部分内に少なくともその一部が埋め込まれた、キャビティ内に露出することのない冷却プレートをさらに備えていてもよい。   Of the plurality of molds stacked in the stack mold, the mold part located in the middle of the upper and lower cavities is a cooling plate that is at least partially embedded in the part and is not exposed in the cavity. Furthermore, you may provide.

本発明に係るさらに他の態様は、鋳造により形成される環状部材であって、上述した鋳造方法により、もしくは上述したスタックモールド型を用いることにより製造されることを特徴とする環状部材に関する。当該環状部材は、車両用のブレーキディスクとすることができる。   Still another aspect of the present invention relates to an annular member formed by casting, which is manufactured by the casting method described above or by using the stack mold described above. The annular member can be a vehicle brake disc.

本発明の実施により、環状部材単品内での円周方向における硬度の違いが解消され、機能部品として使用された場合の偏摩耗に伴う不具合を防ぎ、製品の信頼性を高めるものとなる。さらに、複数個間での硬度の違い、特にはスタックモールド法における階層間での違いがなくなり、当該製品を一対もしくはそれ以上の数を組み合わせて同時に使用する場合にバランスの取れた性能を発揮する製品を提供できるようになる。   By carrying out the present invention, the difference in hardness in the circumferential direction within a single annular member is eliminated, and problems associated with uneven wear when used as a functional component are prevented, thereby improving the reliability of the product. In addition, there is no difference in hardness between multiple parts, especially between layers in the stack mold method, and a balanced performance is exhibited when the product is used in combination of a pair or more. Product can be provided.

本発明の実施の形態に係る鋳造方法で使用される鋳型構造を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the casting_mold | template structure used with the casting method which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す鋳造方法によって得られた製品の硬度分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the hardness distribution of the product obtained by the casting method shown in FIG. 本発明の他の実施の形態に係る鋳造方法で使用される鋳型構造を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the casting_mold | template structure used with the casting method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の各実施の形態に係る鋳造方法によって得られる製品の冷却曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the cooling curve of the product obtained by the casting method which concerns on each embodiment of this invention. 本発明の各実施の形態に係る鋳造方法によって得られる製品の硬度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the hardness distribution of the product obtained by the casting method which concerns on each embodiment of this invention. ブレーキディスク素材の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of a brake disc raw material. 従来技術によるブレーキディスク素材の鋳型レイアウト例(平面図)と、これによって得られる製品の硬度分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mold distribution example (plan view) of the brake disc raw material by a prior art, and the hardness distribution of the product obtained by this. 従来技術による鋳造方法によって得られる製品の冷却曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the cooling curve of the product obtained by the casting method by a prior art.

本発明の第1の実施の形態にかかる鋳造方法について、図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係るブレーキディスク素材の鋳造方法にて使用されるスタックモールド型の概要を示している。図は、本実施の形態に係るスタックモールド型10を垂直方向に切断した断面を示している。なお、以下の各実施の形態では、図6に示すブレーキディスク素材1を鋳造する場合を例に挙げて説明するが、本実施の形態にかかる鋳造方法はこれに限定されるものではなく、円周方向に均一な品質を有することが好ましい環状部材の製造に等しく適用することが可能である。   A casting method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of a stack mold used in a method for casting a brake disc material according to the present embodiment. The figure shows a cross section of the stack mold 10 according to the present embodiment cut in the vertical direction. In each of the following embodiments, a case where the brake disc material 1 shown in FIG. 6 is cast will be described as an example. However, the casting method according to the present embodiment is not limited to this, It is equally applicable to the production of annular members that preferably have a uniform quality in the circumferential direction.

図1において、スタックモールド型10は下から順に最下層型11、4つの中間層型12、最上層型13の計6つの鋳型が垂直方向に積み重ねられ、これらが上下の押さえ板14、16に挟まれて固定具である長ボルト17により(クランプ、錘など他の固定方法でもよい)固定されている。中間層型12は、それぞれ下面側では下方に位置する製品の上面のパターンを提供し、上面側では上方に位置する中間層型12を支持する支持パターンを提供する。また、最下層型11の上面側には上方に位置する中間層型12を支持する支持パターンを提供し、最上層型13の下面側では下方に位置する製品の上面のパターンを提供する。これらを図示のように中心軸を合わせて積み重ねることによって、垂直方向に5枚のブレーキディスク素材を鋳造するキャビティCが配置されたスタックモールド型10を得るものとなる。なお、図1に示す例では、中間層型12はキャビティCを挟んで下型12aと上型12bの2つを重ねて形成されているが、本明細書ではこの両者を合わせたものを中間層型12と呼ぶものとする。   In FIG. 1, the stack mold 10 includes a lowermost layer mold 11, four intermediate layer molds 12, and an uppermost layer mold 13 in total, which are stacked in a vertical direction in order from the bottom. It is sandwiched and fixed by a long bolt 17 which is a fixing tool (or other fixing methods such as a clamp and a weight may be used). Each of the intermediate layer molds 12 provides a pattern of the upper surface of the product positioned below on the lower surface side, and provides a support pattern for supporting the intermediate layer mold 12 positioned above on the upper surface side. Further, a support pattern for supporting the intermediate layer mold 12 positioned above is provided on the upper surface side of the lowermost layer mold 11, and a pattern on the upper surface of the product positioned lower is provided on the lower surface side of the uppermost layer mold 13. By stacking them with the central axes aligned as shown in the figure, a stack mold 10 in which cavities C for casting five brake disc materials are arranged in the vertical direction is obtained. In the example shown in FIG. 1, the intermediate layer mold 12 is formed by superposing the lower mold 12 a and the upper mold 12 b with the cavity C in between. It shall be called the layer mold 12.

また、上下の押さえ板14、16に所定形状を施すことで、最下層型11、最上層型13を中間層型12と共通化することも可能である。さらに、図示の例では5個取りとしているが、中間層型12の枚数を増減することによってこれ以外の取り個数とすることができる。例えば1個取りのみとすることも可能であり(この場合には通常の鋳造方法となる)、5個よりも多い数の取り個数とすることもできる。   In addition, the lowermost mold 11 and the uppermost mold 13 can be made common with the intermediate mold 12 by applying predetermined shapes to the upper and lower pressing plates 14 and 16. Further, in the example shown in the figure, five pieces are taken, but other pieces can be taken by increasing or decreasing the number of intermediate layer molds 12. For example, it is possible to obtain only one piece (in this case, a normal casting method), and it is possible to obtain a number larger than five.

各鋳型11〜13には、ブレーキディスクの回転対称軸となる部分に中心軸方向に抜ける貫通穴が設けられており、各鋳型11〜13が重ねられることによってこの貫通穴が上下方向に連なって湯路18を形成している。そして湯路18の上端に湯口19を取り付けることで、スタックモールド型10が形成されている。当該スタックモールド型10は、コンベア搬送される寸胴(型枠)25の中に収められ、周囲が更に砂で囲われて注湯の準備がされる。各型11〜13を積み上げた際には湯路18から各キャビティCにつながる堰が各鋳型の間に形成されるよう型取りがされている。本実施の形態では、中間層型12の下型12aと上型12bとの間に(最下段では下型12aと最下層型11との間に)堰が設けられている。   Each of the molds 11 to 13 is provided with a through hole that extends in the central axis direction at a portion that is a rotationally symmetric axis of the brake disk. By overlapping the molds 11 to 13, the through holes are connected in the vertical direction. A runner 18 is formed. A stack mold 10 is formed by attaching a gate 19 to the upper end of the runner 18. The stack mold 10 is housed in a size cylinder (form frame) 25 conveyed by a conveyor, and the periphery is further surrounded by sand to prepare for pouring. When the molds 11 to 13 are stacked, the dams are formed so that weirs connected from the runner 18 to the cavities C are formed between the molds. In the present embodiment, a weir is provided between the lower mold 12a and the upper mold 12b of the intermediate layer mold 12 (between the lower mold 12a and the lowermost mold 11 in the lowermost stage).

以上のように構成されたスタックモールド型10を使用する際の動作は、準備されたスタックモールド型10の湯口19に溶融した湯(溶融鉄)が注がれ、湯が湯路18に沿って降下すると共に、上述した図示しない各型11〜13の堰を通過して各キャビティC内に充填される。その後所定温度に下がるまで放置され、冷却した後に寸胴25が外され、長尺ボルト17を外し、スタックモールド型10を分解して製品が取り出される。その後の加工工程は従来技術と同様である。冷却時にはA1変態点以下の温度に低下するまで待つことが安定した製品を得る上で好ましい。   The operation when using the stack mold mold 10 configured as described above is as follows: molten hot water (molten iron) is poured into the pouring gate 19 of the prepared stack mold mold 10, and the hot water flows along the runner 18. While descending, the cavities C are filled into the cavities C through the weirs of the molds 11 to 13 (not shown). Then, it is allowed to stand until it falls to a predetermined temperature, and after cooling, the size cylinder 25 is removed, the long bolt 17 is removed, the stack mold 10 is disassembled, and the product is taken out. Subsequent processing steps are the same as in the prior art. In order to obtain a stable product, it is preferable to wait until the temperature drops to a temperature below the A1 transformation point during cooling.

図面からも明らかなように、本実施の形態によるブレーキディスク素材1の鋳造方法によれば、湯路18が型の中央に設けられ、湯は型の中心を流れてそこから周囲にある各キャビティC内に注がれるものとなる。その際の湯の流れは、ブレーキディスク素材1の中央部にあるハブ部3から外周にあるリング部2(図6参照)に向けて放射状に広がるものとなる。また、スタックモールド型10は、全周囲が外気に開放されているため(あるいはその外周にある砂を介して外気に開放されているため)、製品となるブレーキディスク素材1のリング部2は円周方向の全周囲が均等に冷却されるものとなる。この結果、リング部2の円周方向には、従来技術では得られない優れた特徴を得るものとなる。   As apparent from the drawings, according to the method for casting the brake disc material 1 according to the present embodiment, the runner 18 is provided at the center of the mold, and the hot water flows through the center of the mold and from there around each cavity. It will be poured into C. The flow of hot water at that time spreads radially from the hub portion 3 at the center of the brake disc material 1 toward the ring portion 2 (see FIG. 6) at the outer periphery. In addition, since the entire periphery of the stack mold 10 is open to the outside air (or is open to the outside air through sand on the outer periphery thereof), the ring portion 2 of the brake disc material 1 that is the product is a circle. The entire circumference in the circumferential direction is evenly cooled. As a result, in the circumferential direction of the ring portion 2, excellent characteristics that cannot be obtained by the prior art are obtained.

図2は、本実施の形態によって得られたブレーキディスク素材1の硬度分布を示す模式図である。分布は中央の軸を中心にきれいな同心円状のものとなり、中心から周囲に向けて円周方向に均等に冷却されることがうかがえる。硬度的には、ブリネル硬度(BHN)にて中央側の203から外周側の216の間に広がるが、ブレーキディスク素材1の円周方向の硬度差に関していえばほぼゼロ、あるいはあっても1という、非常に優れた硬度分布となっている。これは上述した外周にあるリング部2の周囲から均等に冷却され、それが中心部に順次広がることと整合している。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the hardness distribution of the brake disc material 1 obtained by the present embodiment. The distribution is a clean concentric circle centering on the central axis, indicating that the distribution is evenly cooled in the circumferential direction from the center to the periphery. In terms of hardness, it spreads between the central side 203 and the outer peripheral side 216 in Brinell hardness (BHN), but it is almost zero or 1 at all in terms of the hardness difference in the circumferential direction of the brake disc material 1. It has a very good hardness distribution. This is consistent with the above-described cooling from the periphery of the ring portion 2 on the outer periphery and spreading sequentially to the central portion.

ブレーキディスクの使用形態から見た場合、キャリパは回転するブレーキディスクのリング部2を挟んで摩擦力を及ぼすため、その摺動方向(ブレーキディスクの回転方向)においてはほとんど硬度差がないこととなり、リング部2に磨耗が発生するとしてもその磨耗量は円周方向においては均一なものとなる。リング部2の半径方向においては、硬度差のために磨耗量の差が生じたとしても回転方向ではないためにキャリパがこの摩耗差に追従することは容易である。これによって、従来技術にあるようなリング部2における円周方向(回転方向)の偏磨耗が生ずることはなく、したがってジャダー、異音の発生を有効に防ぐことができる。さらに加えて、ブレーキ性能に影響を及ぼすことがなく、また偏摩耗を排除してブレーキディスクの寿命を高めるというより重要な効果をも奏するものとなる。   When viewed from the usage form of the brake disc, the caliper exerts a frictional force across the ring part 2 of the rotating brake disc, so there is almost no difference in hardness in the sliding direction (rotating direction of the brake disc). Even if the ring portion 2 is worn, the amount of wear is uniform in the circumferential direction. In the radial direction of the ring portion 2, even if a difference in wear occurs due to a difference in hardness, the caliper can easily follow this difference in wear because it is not in the rotational direction. As a result, uneven wear in the circumferential direction (rotational direction) in the ring portion 2 as in the prior art does not occur, and therefore occurrence of judder and abnormal noise can be effectively prevented. In addition, the brake performance is not affected, and a more important effect of eliminating uneven wear and extending the life of the brake disk is obtained.

スタックモールド法を用いて環状部材を鋳造するに際し、環状部材の中央に湯口、湯路を設けてそこから周囲に放射状に湯を均一に展開する技術は本願発明におけるユニークな発想である。従来技術においては、特許文献4に示すように多数の小物部品をツリー状に配置して多数個取りする際にスタックモールド法が広く利用されていた。また、ブレーキディスク素材1のような比較的大物の製品に対してスタックモールド法を適用すること自身が余り一般的ではなく、さらに環状部品の鋳造にスタックモールド法が用いられた場合においても、湯口、湯路は環状部品の外部に設けることが一般であった(例えば、特許文献5参照。)。本願発明者らは、新たな発想によって従来にないスタックモールド法の適用を発想し、環状部材における円周方向の硬度差を解消する技術を見出したものである。   When casting an annular member using the stack mold method, a technique of providing a gate and a runner in the center of the annular member and uniformly spreading the hot water radially around the periphery is a unique idea in the present invention. In the prior art, as shown in Patent Document 4, a stack mold method has been widely used when a large number of small parts are arranged in a tree shape to obtain a large number. Further, it is not very common to apply the stack mold method to a relatively large product such as the brake disc material 1, and even when the stack mold method is used for casting of the annular part, the gate is used. In general, the runner is provided outside the annular part (for example, see Patent Document 5). The inventors of the present application have conceived the application of an unprecedented stack mold method based on a new idea, and have found a technique for eliminating the circumferential hardness difference in the annular member.

さらに加えて、キャビティ内において湯を中央のハブ部から周囲のリング部に向けて放射状に均等に行き渡らせる本実施の形態に係る方法によれば、従来技術にあったような湯を一方向から周囲へ流すことによって生ずる「湯堺」や「湯じわ」などの欠陥の発生(例えば、特許文献1参照。)を有効に防ぐことができるものともなる。   In addition, according to the method according to the present embodiment in which the hot water is uniformly distributed radially from the central hub portion to the surrounding ring portion in the cavity, the hot water as in the prior art can be obtained from one direction. It is possible to effectively prevent the occurrence of defects such as “bath” and “bath” caused by flowing to the surroundings (see, for example, Patent Document 1).

次に、本発明の第2の実施の形態に係る鋳造方法について、図面を参照して説明する。図3は、本実施の形態にかかるブレーキディスク素材の鋳造方法に用いられるスタックモールド型20の概要を示すもので、図はスタックモールド型20を垂直方向に切断した断面図を示している。当該図は、先の実施の形態で示す図1に対応するもので、図1に示す要素と同一の要素については同一の符号を付し、これらについての説明は省略する。本実施の形態係るスタックモールド型20は、図1に示すスタックモールド型10に対して、中間層型12に冷却プレート21がそれぞれ設けられていることを特徴とする。その他の構成は先のスタックモールド型10と同様である。   Next, a casting method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows an outline of the stack mold 20 used in the method for casting a brake disc material according to the present embodiment. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the stack mold 20 cut in the vertical direction. This figure corresponds to FIG. 1 shown in the previous embodiment, and the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The stack mold 20 according to the present embodiment is characterized in that a cooling plate 21 is provided on the intermediate layer 12 with respect to the stack mold 10 shown in FIG. Other configurations are the same as those of the previous stack mold 10.

第1の実施の形態に係るスタックモールド型10を使用した鋳造方法においては、図2に示すように円周方向に均一な硬度分布が得られ、図7(b)に示すような従来技術によるブレーキディスクに対して大幅な改善とはなるが、本実施の形態ではこれをさらに一歩前進させ、スタックモールド法によって一回の鋳造で得られる複数の製品間の硬度差をも抑制する技術を提供するものである。   In the casting method using the stack mold 10 according to the first embodiment, a uniform hardness distribution is obtained in the circumferential direction as shown in FIG. 2, and the conventional technique as shown in FIG. Although this is a significant improvement over the brake disc, this embodiment takes this one step further and provides technology that also suppresses the hardness difference between multiple products obtained by a single casting process using the stack mold method. To do.

図4(a)は、第1の実施の形態に示すスタックモールド型10を使用して一回の鋳造で得られる5個の製品の冷却温度と時間との関係を示している。X1からX5は、図1に示すスタックモールド型10の各キャビティCによって得られた各ブレーキディスク1に対し、下の段から上の段への順に従ってX1からX5の符号を付与したものである。図4(a)からも明瞭なように、最下層、最上層にあるX1とX5の冷却が早く、中間層にあるX2〜X4の冷却が遅い。図1を参照すれば、スタックモールド型10の最下層型11、最上層型13は外部に向けて開放されて放熱性が良好であることから、その直上、直下に位置する符号X1、X5のブレーキディスク1の冷却が早いことが理解できる。これに対して中間層型12により鋳造されるX2〜X4のブレーキディスク素材1は、外周は開放されていても上下に位置する他の高熱のブレーキディスク素材1に挟まれており、冷却性が劣るものとなる。   FIG. 4A shows the relationship between the cooling temperature and time of five products obtained by a single casting using the stack mold 10 shown in the first embodiment. X1 to X5 are given to the respective brake disks 1 obtained by the respective cavities C of the stack mold 10 shown in FIG. 1 by the symbols X1 to X5 in the order from the lower stage to the upper stage. . As is clear from FIG. 4A, the cooling of X1 and X5 in the lowermost layer and the uppermost layer is fast, and the cooling of X2 to X4 in the intermediate layer is slow. Referring to FIG. 1, since the lowermost layer mold 11 and the uppermost layer mold 13 of the stack mold mold 10 are opened to the outside and have good heat dissipation properties, reference numerals X1 and X5 located immediately above and immediately below are indicated. It can be understood that the cooling of the brake disc 1 is fast. On the other hand, the brake disc material 1 of X2 to X4 cast by the intermediate layer mold 12 is sandwiched between other high-heat brake disc materials 1 positioned up and down even though the outer periphery is open, and the cooling performance is high. It will be inferior.

1回の鋳造で得られるこのような製品間の硬度差は、製品によっては好ましくない影響を及ぼし得る。製品が単品で使用されるものであって、しかもこのようなばらつきが許容範囲内に収まっているものであれば全く問題とはならない。しかしながら一対あるいは複数組み合わせて使用されるような製品においては問題となり得る。特に車両用のブレーキディスクについていえば、このようなばらつきのある製品が左右両輪に分かれて使用されると、左右間で硬度差による磨耗量の差異が生じ、左右の寿命にアンバランスが生ずるほか、ブレーキ片効きの遠因にもなり得る。   Such a difference in hardness between products obtained in a single casting can have an unfavorable effect on some products. If the product is used as a single product and such variations are within the allowable range, there is no problem at all. However, it can be a problem in products that are used in pairs or in combination. Especially for brake discs for vehicles, when products with such variations are used on both the left and right wheels, there is a difference in the amount of wear due to the difference in hardness between the left and right, resulting in an unbalance in the left and right life. It can also be a distant cause of braking effect.

本実施の形態に係るスタックモールド型20はこのような問題を解消するものであり、図3に戻って、かかる対策として各中間層型12に冷却プレート21を設けたものである。本実施の形態では環状の冷却プレート21(鉄板、鋳物、焼結などによるもの)が使用されており、これを中間層型12の製作時に鋳型内部に埋め込むことにより構成している。この冷却プレート21は繰り返し再利用が可能である。本実施の形態に係る中間層型12では、冷却プレート21の外周を中間層型12よりも外部に突出させており、これによって放熱効果をさらに高めるものとしている。この外部への突出量や冷却プレートの厚さなどの諸元は、所望の冷却特性に応じて適切に選択することができる。   The stack mold 20 according to the present embodiment solves such a problem. Returning to FIG. 3, the cooling plate 21 is provided in each intermediate layer mold 12 as a countermeasure. In the present embodiment, an annular cooling plate 21 (by iron plate, casting, sintering, etc.) is used, and this is configured by embedding the intermediate layer mold 12 in the mold. This cooling plate 21 can be reused repeatedly. In the intermediate layer mold 12 according to the present embodiment, the outer periphery of the cooling plate 21 is protruded to the outside from the intermediate layer mold 12, thereby further enhancing the heat dissipation effect. Specifications such as the amount of protrusion to the outside and the thickness of the cooling plate can be appropriately selected according to desired cooling characteristics.

また、図示の例では各中間層型12につき1枚の冷却プレート21を備えるものとしているが、これは複数枚とすることでもよい。あるいは、鋳型の位置に応じて冷却プレート21の厚さ、形状を変化させることでもよい。さらには、冷却プレート21を環状部材とすることなく、例えば角棒や丸棒などの棒状部材を中間層型12の周囲に放射状に延びるよう多数配置することでもよい。本実施の形態でいう「冷却プレート」には、放射冷却を目的として中間層型12に配置されるこれらの部材をも包含するものとする。なお、鋳造時における動作は先の実施の形態と同様である。   In the illustrated example, one cooling plate 21 is provided for each intermediate layer mold 12, but a plurality of cooling plates 21 may be provided. Alternatively, the thickness and shape of the cooling plate 21 may be changed according to the position of the mold. Furthermore, without using the cooling plate 21 as an annular member, a large number of rod-like members such as square bars and round bars may be arranged so as to extend radially around the intermediate layer mold 12. The “cooling plate” referred to in the present embodiment includes these members arranged in the intermediate layer mold 12 for the purpose of radiation cooling. The operation during casting is the same as in the previous embodiment.

図4(b)は、本実施の形態に係る冷却プレート21を備えたスタックモールド型20を使用して一回の鋳造で得られた5個の製品の冷却曲線を示している。スタックモールド型20の下の段から上の段までの各キャビティから得られたブレーキディスク素材に、その順番に従ってY1〜Y5の符号を付している。図からも明瞭なように、Y1〜Y5の間で冷却速度に若干の相違は見られるだけで、ほぼ同じ冷却傾向を示しており、図4(a)に示す冷却プレート1を使用しない場合の冷却曲線と比較してそのばらつきの減少は極めて顕著である。   FIG. 4B shows a cooling curve of five products obtained by one casting using the stack mold 20 provided with the cooling plate 21 according to the present embodiment. Brake disk materials obtained from the respective cavities from the lower stage to the upper stage of the stack mold 20 are denoted by symbols Y1 to Y5 in the order. As is clear from the figure, only a slight difference is seen in the cooling rate between Y1 to Y5, showing almost the same cooling tendency, and when the cooling plate 1 shown in FIG. 4 (a) is not used. Compared to the cooling curve, the decrease in the variation is very remarkable.

冷却プレート21を設けたことによる更なる効果として、スタックモールド型20全体での放熱による冷却性の改善が挙げられる。図4(a)に示す冷却プレート21を使用しない場合には、冷却速度が比較的速いX1、X5においてさえ30分経過後に800℃以上に留まっている。これに対し、図4(b)に示す冷却プレート21を使用した本実施の形態では、Y1〜Y5の全てが20分で800℃近傍にまで下降しており、スタックモールド型20全体での冷却性の改善を如実に示している。   A further effect obtained by providing the cooling plate 21 is an improvement in cooling performance by heat radiation in the entire stack mold 20. When the cooling plate 21 shown in FIG. 4A is not used, even at X1 and X5 where the cooling rate is relatively fast, the temperature remains at 800 ° C. or higher after 30 minutes. On the other hand, in this embodiment using the cooling plate 21 shown in FIG. 4B, all of Y1 to Y5 are lowered to around 800 ° C. in 20 minutes, and the entire stack mold 20 is cooled. The improvement of sex is clearly shown.

この冷却性の改善は、生産性の向上につなげることができる。ディスクブレーキとして硬度を含む適切な安定した素材を得るには、A1変態点を通過するのを待って型枠を解き、製品を取り出すことが好ましい。図4(b)に示す冷却プレート有りの場合には、鋳込んだ後、A1変態点(鉄の場合726℃)を通過したと思われる約50分を経過した後には解枠し、製品の取り出しが可能となる。これに対して図4(a)に示す冷却プレートなしの場合には、冷却性の優れたX1、X5においても変態点通過には約60分を要し、全てのディスクブレーキX1〜X5の変態点通過には約90分を要するものと想定され得る。この冷却時間の改善は、鋳造工程におけるサイクルタイムの低減につながり、生産性を高める効果を奏するものとなる。   This improvement in cooling performance can lead to an improvement in productivity. In order to obtain an appropriate and stable material including hardness as a disc brake, it is preferable to wait for the passage of the A1 transformation point to open the mold and take out the product. In the case with the cooling plate shown in FIG. 4 (b), after casting, after about 50 minutes that seem to have passed the A1 transformation point (726 ° C for iron), the frame is released and Removal is possible. On the other hand, in the case of no cooling plate shown in FIG. 4A, it takes about 60 minutes to pass the transformation point even in X1 and X5 having excellent cooling performance, and the transformation of all the disc brakes X1 to X5. It can be assumed that it takes about 90 minutes to pass the point. This improvement in the cooling time leads to a reduction in cycle time in the casting process, and has the effect of increasing productivity.

図5は、(a)冷却プレート21を使用しない場合と、(b)冷却プレート21を使用した場合におけるブレーキディスク素材1の周囲6点における硬度測定結果を示している。冷却プレート21を使用した場合、ディスクブレーキ素材1相互間におけるばらつきが無くなると同時に、これに加えて5個全てのディスクプレート1間での硬度のばらつきが高レベルに収斂していることが分かる。これはブレーキディスク素材1の品質が安定したものとなることを意味している。なお、図5に示す硬度はブリネル硬度BHDで表しており、圧痕の径で表示するために数値の大きい方が硬度が低いことを意味している。両グラフの間では冷却プレート有り(図5(b))の方が冷却プレートなし(図5(a))よりも硬度が低くなっているが、これはいずれも鋳込み後50分経過時に解枠しており、冷却プレート有りではA1変態点通過後の測定であるのに対し、冷却プレートなし(図5(a))の場合にはA1変態点通過前に解枠してその後外気で急冷されたことに伴い、硬度測定結果が高く出たものである。   FIG. 5 shows hardness measurement results at six points around the brake disc material 1 when (a) the cooling plate 21 is not used and (b) when the cooling plate 21 is used. When the cooling plate 21 is used, it can be seen that the variation among the disc brake materials 1 is eliminated, and at the same time, the variation in hardness among all the five disc plates 1 is converged to a high level. This means that the quality of the brake disc material 1 is stable. Note that the hardness shown in FIG. 5 is represented by Brinell hardness BHD, and a larger value means a lower hardness because it is expressed by the diameter of the indentation. Between the two graphs, the hardness with the cooling plate (Fig. 5 (b)) is lower than the hardness without the cooling plate (Fig. 5 (a)). In the case where there is a cooling plate, the measurement is made after passing through the A1 transformation point, whereas in the case where there is no cooling plate (FIG. 5A), the frame is released before passing through the A1 transformation point, and then rapidly cooled with outside air. As a result, the hardness measurement result is high.

本実施の形態にかかる冷却プレート21は、従来技術によるスタックモールド法には見られない本願特有の発想に基づくものである。従来技術においては「冷やし金」の利用が知られており、スタックモールド法においてもその使用例が見られる(例えば、特許文献4参照。)。しかしながらこの冷やし金は、キャビティ内部に露出して製品に直接接するように配置され、製品の一部を局部的に冷却してその部分の物理的性質を改善することを目的とするものである。この点において、キャビティ内部に露出することなく、鋳型内部に少なくともその一部が埋め込まれて型全体での放熱性を改善する本実施の形態に係る冷却プレートとは技術的に相違するものである。   The cooling plate 21 according to the present embodiment is based on an idea unique to the present application that is not found in the stack mold method according to the prior art. The use of “cooling metal” is known in the prior art, and an example of its use is also found in the stack mold method (see, for example, Patent Document 4). However, the chiller is disposed so as to be exposed inside the cavity and in direct contact with the product, and is intended to locally cool a part of the product to improve the physical properties of the part. In this respect, it is technically different from the cooling plate according to the present embodiment in which at least a part of the mold is embedded in the mold without improving the heat dissipation of the entire mold without being exposed inside the cavity. .

本実施の形態に係る鋳造方法によれば、複数の階層に分けて同時に鋳込まれるスタックモールド鋳造方法を用いた場合においても、型内の配置位置に関係なく安定した品質の製品を得ることができ、特に複数個を同時に組み合わせて使用する製品の場合においても、製品間のばらつき管理に煩わされることなく使用することができるようになる。   According to the casting method according to the present embodiment, a stable quality product can be obtained regardless of the arrangement position in the mold even when the stack mold casting method in which a plurality of layers are cast at the same time is used. In particular, even in the case of a product that is used by combining a plurality of products at the same time, the product can be used without being bothered by managing variations among products.

本発明は、鋳造技術分野、ならびに鋳造された素材を利用する機械加工部品の製造、販売、使用を行う産業技術分野において広く利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used in the technical field of casting and in the technical field of manufacturing, selling, and using machined parts using the cast material.

1.ブレーキディスク素材、 2.リング部、 3.ハブ部、 6.キャビティ、 7.型枠、 8.湯路、 9.堰、 10.スタックモールド型、 11.最下層型、 12.中間層型、 13.最上層型、 14、16.型枠板、 18.湯路、 19.湯口、 20.スタックモールド型、 21.冷却プレート、 22.湯口。
1. 1. brake disc material, 2. ring part; Hub part, 6. Cavity, 7. Formwork, 8. 8. Yuji, 9. Weir, 10. 10. Stack mold type Bottom layer type, 12. Intermediate layer type, 13. Top layer type 14,16. Mold plate, 18. Yuji, 19. Yuguchi, 20. 21. Stack mold type Cooling plate, 22. Yuguchi.

Claims (7)

環状部材を鋳造する鋳造方法において、
環状部材用のキャビティを水平に配した鋳型の中心に上方から注湯する湯口を配し、
前記湯口につながる湯路を介して湯を前記キャビティの中央側から該キャビティ内に導き、
該キャビティの中央側から前記環状部材の半径方向外側となるキャビティの外周に向けて湯を充填するよう鋳込むことを特徴とする鋳造方法。
In a casting method for casting an annular member,
A pouring gate for pouring from above is arranged in the center of the mold with the cavity for the annular member arranged horizontally,
The hot water is led into the cavity from the center side of the cavity through a hot water passage connected to the gate,
A casting method, wherein casting is performed so as to fill hot water from the center side of the cavity toward the outer periphery of the cavity that is radially outward of the annular member.
環状部材をスタックモールド法によって鋳造する環状部材の鋳造方法において、
前記環状部材用のキャビティを備えた略円形の鋳型を該略円形の中心軸を垂直にして複数積み重ね、
前記複数の鋳型の共通の中心軸を貫通する湯路を設けてスタックモード型を構成し、
前記湯路の上方に設けられた湯口から湯を注いで前記湯路を介して前記積み重ねられた各層の鋳型内に湯を導き、
前記湯を各鋳型のキャビティ内の半径方向内側から外側に向けて充填させ、
冷却後にキャビティ内に形成された環状部材を取り出すステップからなることを特徴とする鋳造方法。
In the casting method of the annular member for casting the annular member by the stack mold method,
A plurality of substantially circular molds having cavities for the annular member are stacked with the substantially circular central axis being vertical,
A hot water passage penetrating a common central axis of the plurality of molds is provided to constitute a stack mode type,
Pour hot water from a spout provided above the runway and guide the hot water into the molds of the stacked layers through the runway,
Filling the hot water from the radially inner side to the outer side in the cavity of each mold,
A casting method comprising the step of taking out an annular member formed in the cavity after cooling.
前記スタックモールド型内に積み重ねられたキャビティとキャビティとの間に配置された放熱用の冷却プレートを用いて型の冷却を促進させる、請求項2に記載の鋳造方法。   The casting method according to claim 2, wherein cooling of the mold is promoted by using a cooling plate for radiating heat disposed between the cavities stacked in the stack mold. 環状部材をスタックモールド法によって鋳造するためのスタックモールド型において、
前記環状部材用のキャビティを備えた略円形の複数の鋳型であって、前記略円形の中心軸を共通の軸として該軸を垂直方向に向けて積み重ねられた複数の鋳型と、
前記複数の鋳型の中心軸をそれぞれ貫通して形成される湯路と、
前記湯路の上端に配置される湯口とから構成され、
前記湯口から注がれた湯が前記湯路を経由して各キャビティ内に導入され、各キャビティ内の中心軸側から半径方向外側に向けて充填されるよう構成されていることを特徴とするスタックモールド型。
In a stack mold for casting an annular member by a stack mold method,
A plurality of substantially circular molds having cavities for the annular member, wherein the plurality of molds are stacked with the substantially circular central axis as a common axis and oriented in the vertical direction;
Runners formed through the central axes of the plurality of molds, and
It is composed of a gate that is arranged at the upper end of the runway,
The hot water poured from the gate is introduced into each cavity via the hot water channel, and is filled from the central axis side in each cavity toward the radially outer side. Stack mold type.
前記積み重ねられた複数の鋳型の内、上下のキャビティの中間に位置する鋳型部分が、当該部分内に少なくともその一部が埋め込まれた、キャビティ内部に露出することのない冷却プレートを備えている、請求項4に記載のスタックモールド型。   Of the plurality of stacked molds, a mold part located in the middle of the upper and lower cavities is provided with a cooling plate that is at least partially embedded in the part and is not exposed inside the cavity. The stack mold according to claim 4. 鋳造により形成される環状部材であって、請求項1から請求項3の何れか一に記載の鋳造方法により、もしくは請求項4から請求項5の何れか一に記載のスタックモールド型を用いることにより製造されることを特徴とする環状部材。   An annular member formed by casting, using the casting method according to any one of claims 1 to 3, or the stack mold according to any one of claims 4 to 5. An annular member manufactured by the method described above. 前記環状部材が車両用のブレーキディスク素材である、請求項6に記載の環状部材。
The annular member according to claim 6, wherein the annular member is a brake disc material for a vehicle.
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