JP2011240392A - Casting apparatus, die structure, and casting method - Google Patents

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Hiroyuki Okuno
裕之 奥野
Kenji Owada
賢治 大和田
Riki Iwai
力 岩井
Naoya Yoshiie
直哉 善家
Hideo Hoshiyama
英男 星山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a casting apparatus capable of applying a riser without trouble even when casting at a low pressure; a die structure; and a casting method.SOLUTION: The casting apparatus includes: a die that has an upper mold 20 provided with a riser part 22 where the riser for replenishing molten metal is supplied and a lower mold 10 provided with a pouring opening 11; cooling units 23, 51, and 52 for cooling the riser; and temperature control unit 14, 24, and 53 for controlling the temperature of the riser by the cooling unit according to the temperature of the lower mold so that the point when the solidification of the riser is completed approaches the point when the solidification of the molten metal at the pouring opening is completed.

Description

本発明は、鋳造装置、金型構造体及び鋳造方法に関する。   The present invention relates to a casting apparatus, a mold structure, and a casting method.

一般に、軽合金の鋳造に用いられる低圧鋳造法においては、溶湯が金型内に低速で層流充填されるので、ガスの巻込みや酸化物の発生が、他の鋳造法に比べて極力抑制される。このため、低圧鋳造法は、健全度の高い鋳造製品を製造する場合に広く用いられている。   In general, in the low-pressure casting method used for casting light alloys, the molten metal is laminarly filled into the mold at a low speed, so gas entrainment and oxide generation are suppressed as much as possible compared to other casting methods. Is done. For this reason, the low pressure casting method is widely used when producing a cast product with a high degree of soundness.

しかしながら、従来、低圧鋳造法によって健全品を製造する場合には、溶湯充填時の溶湯の流れを確保するために、金型表面温度をある程度高く維持する必要がある。また、溶湯の凝固時には、湯口からの押し湯効果を保つために指向性凝固を促進させる必要があるので、金型を冷却する場合には、指向性のバランスを崩さないようにしなければならない。   However, conventionally, when producing a healthy product by the low pressure casting method, it is necessary to keep the mold surface temperature high to some extent in order to ensure the flow of the molten metal when filling the molten metal. Further, when the molten metal is solidified, it is necessary to promote directional solidification in order to maintain the effect of the hot water from the pouring gate. Therefore, when the mold is cooled, the balance of directivity must be maintained.

そこで、このような指向性のバランスを崩すことなく金型の下型を冷却する技術が、例えば特許文献1により、提案されている。   Therefore, for example, Patent Document 1 proposes a technique for cooling the lower mold of the mold without breaking the directivity balance.

特開平7−164100号公報JP 7-164100 A

しかしながら、このような従来の冷却技術は、あくまでも指向性のバランスを崩さない範囲において、下型を若干冷却するものである。従って、溶湯の素材からの要請により下型を強く冷却すると、指向性のバランスが崩れて素材内部に欠陥が生じるおそれがある。このような欠陥の発生を防止する方法の1つとして、欠陥が生じやすい部分の上部に押し湯をつける方法が、砂型鋳造や重力鋳造においてよく用いられる。   However, such a conventional cooling technique cools the lower mold slightly within a range where the balance of directivity is not lost. Therefore, if the lower mold is strongly cooled in response to a request from the raw material of the molten metal, the directivity balance may be lost and a defect may be generated inside the raw material. As one of the methods for preventing the occurrence of such defects, a method in which a hot water is applied to the upper part of a portion where defects are likely to occur is often used in sand casting and gravity casting.

一般に、押し湯は、最終凝固部となるように保温性の高い構造をとり、凝固時間が安定して遅くなるのに対し、湯口近傍の溶湯は、周囲の金型温度の影響を受けやすい。特に、一連の鋳造サイクルを開始するとき、或いはトラブルによる鋳造停止後に鋳造サイクルを再開するとき等、金型温度が低いときには、凝固が早くなる。このため、鋳造サイクルを開始又は再開した直後の数サイクルにおいては、離型時に押し湯が固まっておらず、離型不良が生じやすい。   In general, the hot water has a structure with high heat retention so that it becomes the final solidification part, and the solidification time is stabilized and slowed, whereas the molten metal near the pouring gate is easily affected by the temperature of the surrounding mold. In particular, when the mold temperature is low, such as when a series of casting cycles is started or when the casting cycle is restarted after stopping casting due to trouble, solidification is accelerated. For this reason, in several cycles immediately after starting or resuming the casting cycle, the hot water is not solidified at the time of mold release, and a mold release failure is likely to occur.

一方、離型不良が起こらないように、押し湯が凝固するまで待つことにすると、その待機期間中に金型の温度が下がるので、鋳造サイクルを何サイクル繰り返しても、金型温度が上がらず、安定した良品の鋳造ができる状態にならない。従って、現状においては、押し湯を金型による低圧鋳造に適用することは困難である。   On the other hand, if it is decided to wait until the hot metal solidifies so as not to cause mold release defects, the temperature of the mold will decrease during the waiting period, so the mold temperature will not rise no matter how many casting cycles are repeated. , Stable casting of good products is not possible. Therefore, at present, it is difficult to apply the hot water to low-pressure casting using a mold.

本発明の目的は、このような従来技術の状況に鑑み、金型で低圧鋳造を行う場合でも押し湯を支障なく適用することができる鋳造装置、金型構造体及び鋳造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a casting apparatus, a mold structure, and a casting method capable of applying a hot water without trouble even when low pressure casting is performed using a mold in view of the state of the prior art. is there.

本発明の鋳造装置は、溶湯を補給する押し湯が供給される押し湯部が設けられた上型と湯口が設けられた下型とを有する金型と、前記押し湯を冷却する冷却部と、前記下型の温度に応じて前記冷却部により前記押し湯の温度を制御する温度制御部とを具備することを特徴とする(第1発明)。   The casting apparatus of the present invention includes a mold having an upper mold provided with a hot water portion to which a hot water for supplying molten metal is supplied and a lower mold provided with a pouring gate, and a cooling unit for cooling the hot water. And a temperature control unit for controlling the temperature of the hot water by the cooling unit according to the temperature of the lower mold (first invention).

これによれば、溶湯が金型に充填されたとき、下型の温度が低い場合には、温度制御部が押し湯の温度を下げることにより押し湯の凝固を早めて、押し湯が凝固する時点を、湯口における溶湯が凝固する時点に極力近づけることができる。これにより、離型可能となる時期を早めることができるので、下型の温度が再び低下してしまう前に、離型を行うことができる。
また、下型が強制的に、強く冷却される場合にも、これに応じて押し湯の凝固を更に早めることができるので、下型を冷却する場合の利点を享受しつつ、押し湯を支障なく適用することができる。
According to this, when the molten metal is filled in the mold, if the temperature of the lower mold is low, the temperature control unit lowers the temperature of the hot water to speed up the solidification of the hot water and the hot water is solidified. The time point can be as close as possible to the time point when the molten metal at the gate is solidified. Thereby, since the time when mold release becomes possible can be advanced, mold release can be performed before the temperature of a lower mold falls again.
Further, even when the lower mold is forcibly and strongly cooled, the solidification of the hot water can be further accelerated accordingly, so that the hot water can be obstructed while enjoying the advantages of cooling the lower mold. Can be applied without.

上記第1発明の鋳造装置において、前記温度制御部は、一連の鋳造サイクルの立上げ時において、前記押し湯の凝固が完了する時点が、前記湯口における溶湯の凝固が完了する時点に近づくように、前記押し湯の温度制御を行うものとする(第2発明)。   In the casting apparatus according to the first aspect of the invention, the temperature control unit is configured such that, at the start of a series of casting cycles, the time point at which the solidification of the molten metal is completed approaches the time point at which the solidification of the molten metal at the gate is completed. The temperature of the hot water is controlled (second invention).

これによれば、一連の鋳造サイクルの立上げ時において、下型の温度が低下してしまう前に次の鋳造サイクルを開始することができるので、一連の鋳造サイクルを、立上げ時の段階から安定時の段階へ速やかに移行させることができる。   According to this, at the time of starting up a series of casting cycles, the next casting cycle can be started before the temperature of the lower mold is lowered, so that the series of casting cycles can be started from the stage of starting up. It is possible to quickly shift to the stable stage.

上記第1又は第2発明の鋳造装置において、前記冷却部は、前記上型に設けられた冷却用の流体を流すための流路と、該流路に前記流体を供給する流体供給部とを備え、前記下型にはその温度を検出する温度センサが設けられ、前記温度制御部は、前記温度センサにより検出される下型の温度に応じて前記流体供給部を制御することにより、前記押し湯部の温度制御を行うものとする(第3発明)。   In the casting apparatus according to the first or second invention, the cooling unit includes a flow path for flowing a cooling fluid provided in the upper mold, and a fluid supply unit for supplying the fluid to the flow path. A temperature sensor for detecting the temperature of the lower mold, and the temperature control unit controls the fluid supply unit according to the temperature of the lower mold detected by the temperature sensor, thereby The temperature of the hot water section is controlled (third invention).

これによれば、鋳造サイクルの開始時にとり得る下型の温度に対応させて、冷却用の流体を流す期間又は流量を予め定めておき、これに基づいて流体供給部を制御することにより、温度制御部は容易に押し湯の温度制御を行うことができる。   According to this, the period or flow rate of flowing the cooling fluid is determined in advance corresponding to the temperature of the lower mold that can be taken at the start of the casting cycle, and the temperature is controlled by controlling the fluid supply unit based on this. The control unit can easily control the temperature of the hot water.

上記第1〜第3の各発明の鋳造装置において、前記金型はシリンダヘッド鋳造用のものであり、前記押し湯部は、シリンダヘッドの燃焼室の直上に相当する前記上型の部分に設けられるものとする(第4発明)。   In the casting apparatus of each of the first to third inventions, the mold is for casting a cylinder head, and the hot water portion is provided in a portion of the upper mold corresponding to a portion directly above the combustion chamber of the cylinder head. (4th invention).

これによれば、シリンダヘッドの燃焼室を構成する溶湯部分において、下型が強く冷却される場合でも、押し湯による溶湯の補給や温度勾配の適正化によって良好な指向性凝固が促進されるので、下型の冷却効果を支障なく享受し、欠陥がなく耐高温高圧性に優れた燃焼室を有するシリンダヘッドを鋳造することができる。   According to this, even when the lower mold is strongly cooled in the molten metal part constituting the combustion chamber of the cylinder head, good directional solidification is promoted by replenishing the molten metal with the molten metal and optimizing the temperature gradient. It is possible to cast a cylinder head having a combustion chamber that enjoys the cooling effect of the lower mold without hindrance and has no defects and is excellent in high temperature and high pressure resistance.

上記第4発明の鋳造装置において、前記燃焼室に相当する前記下型の部分を冷却する別の冷却部を備える(第5発明)。   The casting apparatus according to the fourth aspect of the present invention further includes another cooling unit that cools the lower mold portion corresponding to the combustion chamber (fifth aspect).

これによれば、当該別の冷却部による下型の冷却により、燃焼室に相当する溶湯部分における凝固遅れを防止して指向性凝固を促進し、欠陥がなく耐高温高圧性に優れた燃焼室を備えたシリンダヘッドを鋳造することができる。   According to this, the cooling of the lower mold by the separate cooling section prevents the solidification delay in the molten metal portion corresponding to the combustion chamber, promotes directional solidification, and has no defects and high temperature and pressure resistance. Can be cast.

本発明の金型構造体は、溶湯を補給する押し湯が供給される押し湯部が設けられた上型と湯口が設けられた下型とを有する金型と、前記下型の温度を検出する温度センサと、前記温度センサにより検出される温度に応じて前記押し湯を冷却する流体を流すために前記上型に設けられた流路とを具備することを特徴とする(第6発明)。   The mold structure of the present invention detects a temperature of a lower mold having an upper mold provided with a hot water portion to which a hot water for supplying molten metal is supplied and a lower mold provided with a pouring gate. And a flow path provided in the upper mold for flowing a fluid for cooling the hot water in accordance with the temperature detected by the temperature sensor (a sixth invention). .

これによれば、第1発明と同様に、離型が可能となる時期を早め、下型の温度が再び低下してしまう前に離型を行うことができる。また、下型が強制的に冷却される場合にも、それによる利点を享受しつつ、押し湯を支障なく適用することができる。   According to this, similarly to the first invention, it is possible to advance the time when the mold release becomes possible and perform the mold release before the temperature of the lower mold decreases again. Moreover, even when the lower mold is forcibly cooled, the hot water can be applied without any trouble while enjoying the advantages of the lower mold.

本発明の鋳造方法は、溶湯を補給する押し湯が供給される押し湯部が設けられた上型と湯口が設けられた下型とを有する金型を用いて行われる鋳造方法であって、前記金型のキャビティに対し、前記湯口から溶湯を充填する工程と、前記溶湯の充填が完了した後、前記押し湯の凝固が完了する時点が前記湯口における溶湯の凝固が完了する時点に近づくように、前記下型の温度に応じて前記押し湯の温度を制御する工程とを具備することを特徴とする(第7発明)。   The casting method of the present invention is a casting method performed using a mold having an upper mold provided with a hot water portion to which a hot water for supplying molten metal is supplied and a lower mold provided with a pouring gate. The step of filling the mold cavity with the molten metal from the pouring gate, and the time when the solidification of the molten metal is completed after the filling of the molten metal is completed approaches the time when the solidification of the molten metal at the pouring gate is completed. And a step of controlling the temperature of the hot water in accordance with the temperature of the lower mold (seventh invention).

これによれば、第1発明と同様に、離型が可能となる時期を早め、下型の温度が再び低下してしまう前に離型を行うことができるとともに、下型が強制的に冷却される場合にも、それによる利点を享受しつつ、押し湯を支障なく適用することができる。   According to this, similarly to the first invention, it is possible to release the mold before the mold can be released before the temperature of the lower mold decreases again, and forcibly cool the lower mold. Even in such a case, the hot water can be applied without any trouble while enjoying the advantages thereof.

本発明の一実施形態に係る鋳造装置の構成を示す一部ブロック図を含む断面図である。It is sectional drawing containing the partial block diagram which shows the structure of the casting apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の鋳造装置による鋳造サイクルの開始時点での下型の温度に応じて押し湯を冷却する期間を定めた表を示す図である。It is a figure which shows the table | surface which defined the period which cools hot water according to the temperature of the lower mold | type at the time of the start of the casting cycle by the casting apparatus of FIG. 図1の鋳造装置において鋳造サイクルが繰り返されるときの下型及び押し湯の温度変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the temperature change of a lower mold | type and a hot water when a casting cycle is repeated in the casting apparatus of FIG.

以下、本発明の実施形態について説明する。図1は、低圧鋳造によりシリンダヘッドを鋳造するための鋳造装置の構成を示す。図1においては、シリンダヘッドの燃焼室部分を形成する金型部分の断面が示されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 shows the configuration of a casting apparatus for casting a cylinder head by low pressure casting. FIG. 1 shows a cross section of a mold part forming a combustion chamber part of a cylinder head.

この鋳造装置は、鋳造用の金型を構成する要素として、シリンダヘッドの下側すなわち燃焼室側に配置される下型10、シリンダヘッドの上側に配置される上型20、シリンダヘッドの側面側に配置される摺動型30、及びシリンダヘッドの吸排気口を成形する中子40を備える。金型内部には、キャビティ60が形成されている。   This casting apparatus includes, as elements constituting a casting mold, a lower mold 10 disposed on the lower side of the cylinder head, that is, on the combustion chamber side, an upper mold 20 disposed on the upper side of the cylinder head, and a side surface side of the cylinder head. And a core 40 for forming the intake and exhaust ports of the cylinder head. A cavity 60 is formed inside the mold.

更に、この鋳造装置は、上型20に冷却用流体としての冷却水を供給する管路51、管路51上に設けられたバルブ52、及び下型10等の温度に応じてバルブ52の開閉制御を行う制御装置53を備える。   Further, this casting apparatus opens and closes the valve 52 according to the temperature of the pipe 51 for supplying cooling water as a cooling fluid to the upper mold 20, the valve 52 provided on the pipe 51, and the lower mold 10. A control device 53 that performs control is provided.

下型10は、図示しないストークを経て供給される溶湯を金型のキャビティ60内に導入するための湯口11、シリンダヘッドの燃焼室部分に相当する位置において入れ子状に設けられたアウタ入れ子12、及びこのアウタ入れ子12に対して更に入れ子状に設けられたインナ入れ子13を備える。   The lower mold 10 includes a pouring gate 11 for introducing molten metal supplied through a stalk (not shown) into the cavity 60 of the mold, an outer nest 12 provided in a nested manner at a position corresponding to the combustion chamber portion of the cylinder head, And an inner insert 13 provided in a nested manner with respect to the outer insert 12.

更に、下型10には、湯口11よりもアウタ入れ子12側において、下型10の温度を検出する温度センサ14が設けられる。インナ入れ子13には、これを冷却する流体を流通させる流路15が設けられる。   Further, the lower mold 10 is provided with a temperature sensor 14 that detects the temperature of the lower mold 10 on the outer nesting 12 side of the gate 11. The inner insert 13 is provided with a flow path 15 through which a fluid for cooling the inner insert 13 flows.

上型20は、シリンダヘッドの燃焼室の直上に相当する部分において押し湯部金型21を備える。押し湯部金型21には、溶湯を補給する押し湯が供給される押し湯部22、押し湯部22を冷却する冷却水を流通させる流路23、及び押し湯の温度を検出する温度センサ24が設けられる。流路23に対する冷却水の供給は、図示していない供給源から、管路51を介して行われる。   The upper mold 20 is provided with a hot metal mold 21 at a portion corresponding to a portion directly above the combustion chamber of the cylinder head. In the hot metal mold 21, a hot water part 22 to which hot water for supplying molten metal is supplied, a flow path 23 for circulating cooling water for cooling the hot water part 22, and a temperature sensor for detecting the temperature of the hot water. 24 is provided. The cooling water is supplied to the flow path 23 from a supply source (not shown) via the pipe line 51.

摺動型30は、左右及び前後方向に分割された4つの金型要素により構成されるが、図1においては、左右方向に分割された2つの金型要素のみの断面が現れている。これら4つの金型要素は、下型10に対して左右方向又は前後方向に摺動し得るように設けられる。上型20は、下型10に対向し、上下方向に移動し得るように設けられる。   The sliding mold 30 is composed of four mold elements divided in the left-right and front-rear directions. In FIG. 1, a cross section of only two mold elements divided in the left-right direction appears. These four mold elements are provided so that they can slide in the left-right direction or the front-rear direction with respect to the lower mold 10. The upper mold 20 is provided so as to face the lower mold 10 and move in the vertical direction.

制御装置53は、温度センサ14及び温度センサ24からの検出信号に基づいて下型10及び押し湯の温度を検出し、検出結果に応じてバルブ52の開閉を制御するものである。この制御により、流路23において流体が流通する期間が決定され、その期間だけ、押し湯部22内の押し湯が冷却されることになる。   The control device 53 detects the temperatures of the lower mold 10 and the hot water based on detection signals from the temperature sensor 14 and the temperature sensor 24, and controls the opening and closing of the valve 52 according to the detection result. By this control, the period during which the fluid flows in the flow path 23 is determined, and the hot water in the hot water part 22 is cooled only during that period.

上記構成の鋳造装置において、シリンダヘッドを鋳造するための一連の鋳造サイクルを開始する際には、下型10に対して摺動型30、上型20及び中子40が所定の位置に配置され、型締めされる。そして、最初の鋳造サイクルが開始されると、加圧された溶湯が湯口11からキャビティ60及び押し湯部22に供給され、充填される。   In the casting apparatus configured as described above, when starting a series of casting cycles for casting the cylinder head, the sliding mold 30, the upper mold 20 and the core 40 are arranged at predetermined positions with respect to the lower mold 10. Clamped. Then, when the first casting cycle is started, the pressurized molten metal is supplied from the gate 11 to the cavity 60 and the feeder 22 and filled.

充填された溶湯は、加圧された状態で、温度が所定値以下となった部分から凝固していく。すなわち、湯口11又は押し湯部22から遠い部分や強制的に冷却されている部分から、湯口11又は押し湯部22へ向かう指向性を示しながら、凝固していく。その際、凝固により鋳造材料が収縮するが、これにより不足する溶湯分は、押し湯部22内の押し湯により補給される。   The filled molten metal is solidified from a portion where the temperature becomes a predetermined value or less in a pressurized state. That is, it solidifies while showing the directivity from the part far from the gate 11 or the feeder section 22 or the part that is forcibly cooled to the gate 11 or the feeder section 22. At this time, the casting material shrinks due to solidification, but the molten metal that is insufficient due to this is replenished by the hot water in the hot water portion 22.

この間、冷却エア又は冷却水が管路15において流通され、インナ入れ子13が強制的に冷却される。これにより、シリンダヘッドの燃焼室周辺を形成する溶湯部分において、指向性凝固が促進され、凝固遅れによる鋳造欠陥の発生が防止される。   During this time, cooling air or cooling water is circulated in the pipeline 15 and the inner insert 13 is forcibly cooled. Thereby, directional solidification is promoted in the molten metal part forming the periphery of the combustion chamber of the cylinder head, and the occurrence of casting defects due to the solidification delay is prevented.

溶湯の凝固が完了すると、金型が開かれ、形成されたシリンダヘッドが取り出される。その後、同様にして次の鋳造サイクルが開始される。かかる鋳造サイクルが数回繰り返されると、下型10は十分温まるので、一連の鋳造サイクルは、立上げ時の段階から安定時の段階へ移行する。   When solidification of the molten metal is completed, the mold is opened and the formed cylinder head is taken out. Thereafter, the next casting cycle is similarly started. When such a casting cycle is repeated several times, the lower mold 10 is sufficiently warmed, so that the series of casting cycles shifts from the startup stage to the stable stage.

しかしながら、立上げ時の段階においては、下型10は温まっていないので、湯口11部分の溶湯の凝固は、下型10が十分温まっている安定時の場合よりも早く進行する。そのため、何ら手当をしない場合には、湯口11における凝固が完了した時点では未だ押し湯部22内の押し湯は凝固していないので、鋳造品の離型を開始することはできない。   However, since the lower mold 10 is not warmed at the start-up stage, solidification of the molten metal at the pouring gate 11 proceeds faster than in the stable time when the lower mold 10 is sufficiently warmed. For this reason, if no allowance is provided, the casting in the feeder 22 is not yet solidified at the time when the solidification at the gate 11 is completed, so that the casting cannot be released.

一方、湯口11での凝固が完了した後、押し湯が凝固するまで待つことにすると、下型10がその間に冷却され、鋳造サイクル開始時点での温度の程度まで戻ってしまうので、一連の鋳造サイクルを安定時の段階へ移行させることができない。   On the other hand, if it waits until solidification in the pouring gate 11 completes, the lower mold | type 10 will be cooled in the meantime, and it will return to the grade of the temperature at the time of a casting cycle start, A series of casting The cycle cannot be moved to the stable stage.

そこで、本実施形態では、立上げ時の段階にある各鋳造サイクル内の加圧期間において、制御装置53により、次のようにして押し湯を冷却するようにしている。   Therefore, in this embodiment, the hot water is cooled by the control device 53 in the following manner during the pressurization period in each casting cycle at the stage of startup.

図2の表は、鋳造サイクルの開始時点における下型10の温度に応じて、その鋳造サイクルにおける押し湯を冷却する期間を定めたものである。表中の「下型温度T」欄には、鋳造サイクルの開始時点における下型10の温度に適用される温度区分が記されている。「冷却期間」欄には、各温度区分に対応する押し湯の冷却期間が記されている。「冷却能力」欄には、各冷却期間により発揮される冷却能力が、溶湯への加圧期間に対する冷却期間の割合で記されている。加圧期間は、鋳造サイクルの開始時点から離型が可能となる時点までの期間に対応する。   The table in FIG. 2 defines a period for cooling the hot water in the casting cycle according to the temperature of the lower mold 10 at the start of the casting cycle. In the “lower mold temperature T” column in the table, a temperature category applied to the temperature of the lower mold 10 at the start of the casting cycle is described. In the “cooling period” column, the cooling period of the hot water corresponding to each temperature category is written. In the “cooling capacity” column, the cooling capacity exerted by each cooling period is described as a ratio of the cooling period to the pressurizing period to the molten metal. The pressurization period corresponds to the period from the start of the casting cycle to the point at which release is possible.

制御装置53は、この表に基づき、鋳造サイクルの開始時点での下型10の温度が属する温度区分に対応する冷却期間だけ、その鋳造サイクルにおいてバルブ52を開放する。これにより、その冷却期間に対応する冷却能力を用いて押し湯を冷却することができる。   Based on this table, the control device 53 opens the valve 52 in the casting cycle only during the cooling period corresponding to the temperature section to which the temperature of the lower mold 10 belongs at the start of the casting cycle. Thereby, the hot water can be cooled using the cooling capacity corresponding to the cooling period.

すなわち、制御装置53は、鋳造サイクルの開始時点で温度センサ14により検出した下型10の温度が400℃未満である場合には、その鋳造サイクルにおける溶湯に対する加圧の開始時点から終了時点までの期間、バルブ52を開放して押し湯の冷却を行う。この場合、全加圧期間を通して冷却を行うので、100%の冷却能力が使用されることになる。   That is, when the temperature of the lower mold 10 detected by the temperature sensor 14 at the start of the casting cycle is less than 400 ° C., the control device 53 performs the process from the start of pressurization to the molten metal to the end of the casting cycle. During the period, the valve 52 is opened to cool the hot water. In this case, since cooling is performed throughout the entire pressurization period, a cooling capacity of 100% is used.

鋳造サイクルの開始時点での下型10の温度が400℃以上450℃未満の場合には、その鋳造サイクルにおける加圧期間の後半のみ、すなわち50%の冷却能力を用いて、冷却を行う。鋳造サイクルの開始時点での下型10の温度が450℃以上の場合には、押し湯の冷却は行わない。   When the temperature of the lower mold 10 at the start of the casting cycle is 400 ° C. or higher and lower than 450 ° C., cooling is performed using only the latter half of the pressurization period in the casting cycle, that is, using a cooling capacity of 50%. When the temperature of the lower mold 10 at the start of the casting cycle is 450 ° C. or higher, the hot water is not cooled.

図3は、一連の鋳造サイクルの進行に伴う下型10の温度変化及び押し湯の温度変化の一例を示す。図中の横軸は時間、縦軸の下半分は下型10の温度、上半分は押し湯の温度である。   FIG. 3 shows an example of the temperature change of the lower mold 10 and the temperature change of the hot water as the series of casting cycles progresses. In the figure, the horizontal axis represents time, the lower half of the vertical axis represents the temperature of the lower mold 10, and the upper half represents the temperature of the hot water.

図3において、下部の曲線71は下型10の温度変化を示し、上部の曲線72は押し湯の温度変化を示す。また、Ppは金型に充填される溶湯に対して圧力が加えられる加圧期間であり、Pcは押し湯が冷却される期間、すなわちバルブ52が開放される期間である。   In FIG. 3, the lower curve 71 shows the temperature change of the lower mold 10, and the upper curve 72 shows the temperature change of the hot water. Pp is a pressurizing period in which pressure is applied to the molten metal filled in the mold, and Pc is a period in which the hot water is cooled, that is, a period in which the valve 52 is opened.

図3に示すように、最初の鋳造サイクルが時点t0において開始されると、制御装置53は、下型10の温度T0が400℃未満であることから、直ちにバルブ52を開放して押し湯の強制冷却を開始する。その後、キャビティ60内に充填された溶湯からの熱伝導により、下型10の温度は、グラフ曲線71で示されるように上昇する。これと並行して、下型10近傍の溶湯の温度が下降することになる。   As shown in FIG. 3, when the first casting cycle is started at time t0, the control device 53 immediately opens the valve 52 by opening the valve 52 because the temperature T0 of the lower mold 10 is less than 400 ° C. Start forced cooling. Thereafter, the temperature of the lower mold 10 rises as indicated by the graph curve 71 due to heat conduction from the molten metal filled in the cavity 60. In parallel with this, the temperature of the molten metal near the lower mold 10 is lowered.

その後、下型10の温度と、下型10に隣接する溶湯との温度差が無くなると、下型10の温度は下降に転ずる。この間、押し湯の温度も、強制冷却により、鋳造サイクルの開始時点での温度Taから速やかに下降する。このとき、溶湯の凝固が進み、時点t1に至ると、押し湯の凝固及び湯口11における溶湯の凝固が同時に完了する。   Thereafter, when the temperature difference between the temperature of the lower mold 10 and the molten metal adjacent to the lower mold 10 disappears, the temperature of the lower mold 10 starts to decrease. During this time, the temperature of the hot water also decreases rapidly from the temperature Ta at the start of the casting cycle due to forced cooling. At this time, the solidification of the molten metal proceeds, and when the time t1 is reached, the solidification of the molten metal and the solidification of the molten metal at the gate 11 are completed at the same time.

この時点t1で、制御装置53は、温度センサ24により、押し湯の温度が離型可能な温度Tbに達したことを検出し、これに応じてバルブ52を閉じる。従って、加圧期間の終了と同時に冷却期間が終了する。その後、離型が行われ、時点t2で最初の鋳造サイクルが完了し、2番目の鋳造サイクルが開始される。   At this time t1, the control device 53 detects that the temperature of the hot water has reached the separable temperature Tb by the temperature sensor 24, and closes the valve 52 accordingly. Therefore, the cooling period ends at the same time as the pressurization period ends. Thereafter, mold release is performed, and at time t2, the first casting cycle is completed, and the second casting cycle is started.

2番目の鋳造サイクルの開始時点t2で、下型10の温度T1は、最初の鋳造サイクルの開始時点t0における温度T0よりも高く、400℃以上450℃未満となっている。従って、制御装置53は、この2番目の鋳造サイクルにおいては、加圧期間Pp中の後半においてのみバルブ52を開放する。下型10及び押し湯の温度は、最初の鋳造サイクルの場合と同様に変化する。   At the start time t2 of the second casting cycle, the temperature T1 of the lower mold 10 is higher than the temperature T0 at the start time t0 of the first casting cycle, and is 400 ° C. or higher and lower than 450 ° C. Therefore, the control device 53 opens the valve 52 only in the second half of the pressurization period Pp in the second casting cycle. The temperatures of the lower mold 10 and the hot water change as in the first casting cycle.

しかしながら、金型の温度が最初の鋳造サイクルに比べて高くなっているので、最初の鋳造サイクルに比べて、溶湯が凝固するのに長い時間を要し、時点t3において湯口11における凝固が完了する。   However, since the temperature of the mold is higher than that in the first casting cycle, it takes a longer time for the molten metal to solidify than in the first casting cycle, and solidification at the pouring gate 11 is completed at time t3. .

制御装置53は、最初の鋳造サイクルの場合と同様に、押し湯が時点t3で離型可能な温度Tbまで下降すると、バルブ52を閉じて、押し湯部22の冷却を終了する。この場合も、押し湯の凝固及び湯口11における溶湯の凝固が同時に完了する。   As in the case of the first casting cycle, the control device 53 closes the valve 52 and terminates the cooling of the hot water portion 22 when the hot water is lowered to the temperature Tb at which the mold can be released at time t3. Also in this case, the solidification of the hot water and the solidification of the molten metal at the gate 11 are completed at the same time.

その後、離型が行われ、時点t4で3番目の鋳造サイクルが開始される。時点t4における下型10の温度T2は、2番目の鋳造サイクルの開始時点での温度T1よりも高く、450℃以上となっている。   Thereafter, mold release is performed, and a third casting cycle is started at time t4. The temperature T2 of the lower mold 10 at the time t4 is higher than the temperature T1 at the start of the second casting cycle and is 450 ° C. or higher.

従って、制御装置53は、押し湯部22の冷却は行わない。また、湯口11における凝固が完了するまでには、更に長い時間を要する。この場合も、押し湯の凝固及び湯口11における溶湯の凝固は同時に完了する。   Therefore, the control device 53 does not cool the hot water supply unit 22. Further, it takes a longer time to complete the coagulation at the gate 11. Also in this case, the solidification of the molten metal and the solidification of the molten metal at the gate 11 are completed at the same time.

3番目以降の鋳造サイクルの開始時点における下型10の温度は、同じ温度T2となる。すなわち、3番目以降の鋳造サイクルにおいては、グラフ曲線71及び72は同一のパターンを繰り返す。従って、一連の鋳造サイクルは、3番目の鋳造サイクルから安定時の段階に移行することになる。   The temperature of the lower mold 10 at the start of the third and subsequent casting cycles is the same temperature T2. That is, in the third and subsequent casting cycles, the graph curves 71 and 72 repeat the same pattern. Therefore, a series of casting cycles shifts from the third casting cycle to a stable stage.

上記のように、一連の鋳造サイクルの立上げ時における最初及び2番目の鋳造サイクルでは、金型が冷えているため、溶湯の凝固は早く進行するが、これに合わせて押し湯が強制的に冷却され、押し湯の凝固も早く進行するので、湯口11における溶湯の場合と同じ時点t1又はt3で押し湯の凝固が完了する。従って、湯口11の凝固が完了した時点t1又はt3において、支障なく離型が開始される。   As described above, in the first and second casting cycles at the start of a series of casting cycles, since the mold is cold, the solidification of the molten metal proceeds quickly. Since it is cooled and solidification of the hot water progresses quickly, the solidification of the hot water is completed at the same time t1 or t3 as in the case of the molten metal at the gate 11. Therefore, at the time t1 or t3 when the pouring of the gate 11 is completed, the mold release is started without any trouble.

また、押し湯は強制的に冷却されるので、押し湯が自然に離型が可能な温度Tbまで冷却するのを待ってから離型を行う場合に比べて、下型10の温度が鋳造サイクルの開始時点t0又はt2における温度の程度まで降下する前に、次の鋳造サイクルが開始される。従って、鋳造サイクル開始時の下型10の温度は、3番目の鋳造サイクルの開始時には安定時における温度T2となるので、安定時の段階への移行が速やかに行われる。   In addition, since the hot water is forcibly cooled, the temperature of the lower mold 10 is higher than that in the case where the mold is released after waiting for the hot water to cool to the temperature Tb at which it can be naturally released. The next casting cycle is started before dropping to the extent of the temperature at the start time t0 or t2. Accordingly, the temperature of the lower mold 10 at the start of the casting cycle becomes the stable temperature T2 at the start of the third casting cycle, so that the transition to the stable stage is performed quickly.

以上のように、本実施形態によれば、鋳造サイクルの立上げ時において下型10の温度に応じた期間だけ押し湯を強制的に冷却することで、押し湯の凝固時間を、湯口11における溶湯の凝固時間と同程度となるように短縮する。これにより、湯口11における溶湯の凝固が完了した時点で支障なく離型へ移行することができ、一連の鋳造サイクルを速やかに安定時の段階へ移行させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the hot water is forcibly cooled only during a period corresponding to the temperature of the lower mold 10 at the start-up of the casting cycle, so that the solidification time of the hot water is reduced at the gate 11. Shorten to the same level as the solidification time of the melt. Thereby, when solidification of the molten metal at the gate 11 is completed, the mold can be shifted to the mold without any trouble, and a series of casting cycles can be quickly shifted to the stable stage.

従って、下型10を強制冷却する場合でも、押し湯を支障なく適用して低圧鋳造によりシリンダヘッドを鋳造することができる。これにより、下型10の強制冷却による効果と相俟って、燃焼室を構成する部分の溶湯における温度勾配をより最適化して指向性凝固を促進し、より耐高温高圧性に優れた燃焼室を有するシリンダヘッドを製造することができる。   Therefore, even when the lower mold 10 is forcibly cooled, the cylinder head can be cast by low-pressure casting while applying the hot water without trouble. Thereby, combined with the effect of forced cooling of the lower mold 10, the temperature gradient in the molten metal constituting the combustion chamber is further optimized to promote directional solidification, and the combustion chamber is more excellent in high temperature and pressure resistance. Can be manufactured.

以上、実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、適宜変形して実施できる。例えば、上記実施形態はシリンダヘッドを鋳造する場合であるが、他の鋳造品を低圧鋳造により製造する場合にも、本発明を適用することができる。   Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and can be appropriately modified and implemented. For example, although the above embodiment is a case where a cylinder head is cast, the present invention can also be applied to the case where other cast products are manufactured by low pressure casting.

また、上記実施形態では、流路23に冷却水を流通させる期間を変化させることによって、押し湯の冷却に供する冷却能力を制御するようにしているが、これに代えて、流路23に流通させる冷却水の流量を変化させることによって制御するようにしてもよい。或いは、冷却用流体として、水に代えて他の液体又は空気を用いるようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the period which distribute | circulates cooling water to the flow path 23 is changed, the cooling capacity used for cooling of hot water is controlled, but it replaces with this and distribute | circulates to the flow path 23. You may make it control by changing the flow volume of the cooling water to be made. Alternatively, as the cooling fluid, other liquid or air may be used instead of water.

また、一連の鋳造サイクルで、下型10が十分温まって安定時の段階に移行した後は、押し湯の冷却を行わないようにしているが、安定時においても、弱い冷却能力によって押し湯の冷却を行うようにしてもよい。   In addition, after the lower mold 10 has sufficiently warmed up and shifted to a stable stage in a series of casting cycles, the hot water is not cooled. Cooling may be performed.

10…下型、11…湯口、12…アウタ入れ子、13…インナ入れ子、14…温度センサ、20…上型、21…押し湯部金型、22…押し湯部、23…流路、24:温度センサ、30…摺動型、40…中子、51…管路、52…バルブ、53…制御装置、60…キャビティ、71…グラフ曲線、72…グラフ曲線、Pc…冷却期間、Pp…加圧期間。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Lower mold | type, 11 ... Spout, 12 ... Outer nesting, 13 ... Inner nesting, 14 ... Temperature sensor, 20 ... Upper mold | type, 21 ... Hot metal part mold, 22 ... Hot water part, 23 ... Channel, 24: Temperature sensor, 30 ... sliding type, 40 ... core, 51 ... pipe, 52 ... valve, 53 ... control device, 60 ... cavity, 71 ... graph curve, 72 ... graph curve, Pc ... cooling period, Pp ... addition Pressure period.

Claims (7)

溶湯を補給する押し湯が供給される押し湯部が設けられた上型と湯口が設けられた下型とを有する金型と、
前記押し湯を冷却する冷却部と、
前記下型の温度に応じて前記冷却部により前記押し湯の温度を制御する温度制御部と
を備えることを特徴とする鋳造装置。
A mold having an upper mold provided with a hot water portion to which a hot water for supplying molten metal is supplied and a lower mold provided with a water gate;
A cooling section for cooling the hot water;
A casting apparatus comprising: a temperature control unit that controls the temperature of the hot water by the cooling unit according to the temperature of the lower mold.
前記温度制御部は、一連の鋳造サイクルの立上げ時において、前記湯口における溶湯の凝固が完了する時点に対し、前記押し湯の凝固が完了する時点が近づくように、前記押し湯の温度の制御を行うものであることを特徴とする請求項1記載の鋳造装置。   The temperature control unit controls the temperature of the hot water so that the time at which the solidification of the molten metal is completed is closer to the time at which the solidification of the molten metal at the gate is completed at the start of a series of casting cycles. The casting apparatus according to claim 1, wherein: 前記冷却部は、前記上型に設けられた冷却用の流体を流すための流路、及び該流路に該流体を供給する流体供給部を備え、
前記下型にはその温度を検出する温度センサが設けられ、
前記温度制御部は、前記温度センサにより検出される下型の温度に応じて前記流体供給部を制御することにより前記押し湯の温度の制御を行うものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の鋳造装置。
The cooling section includes a flow path for flowing a cooling fluid provided in the upper mold, and a fluid supply section for supplying the fluid to the flow path,
The lower mold is provided with a temperature sensor for detecting the temperature,
The temperature control unit controls the temperature of the hot water by controlling the fluid supply unit according to the temperature of the lower mold detected by the temperature sensor. 2. The casting apparatus according to 2.
前記金型はシリンダヘッド鋳造用のものであり、
前記押し湯部は、前記シリンダヘッドの燃焼室の直上に相当する前記上型の部分に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の鋳造装置。
The mold is for cylinder head casting,
The casting apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the hot water portion is provided in a portion of the upper die corresponding to a portion directly above the combustion chamber of the cylinder head.
前記燃焼室に相当する前記下型の部分を冷却する別の冷却部を有することを特徴とする請求項4に記載の鋳造装置。   The casting apparatus according to claim 4, further comprising another cooling unit that cools a portion of the lower mold corresponding to the combustion chamber. 溶湯を補給する押し湯が供給される押し湯部が設けられた上型と湯口が設けられた下型とを有する金型と、
前記下型の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出される温度に応じて前記押し湯を冷却する流体を流すために前記上型に設けられた流路と
を備えることを特徴とする金型構造体。
A mold having an upper mold provided with a hot water portion to which a hot water for supplying molten metal is supplied and a lower mold provided with a water gate;
A temperature sensor for detecting the temperature of the lower mold;
A mold structure comprising: a flow path provided in the upper mold for flowing a fluid that cools the hot water in accordance with a temperature detected by the temperature sensor.
溶湯を補給する押し湯が供給される押し湯部が設けられた上型と湯口が設けられた下型とを有する金型を用いて行われる鋳造方法であって、
前記金型のキャビティに対し、前記湯口から溶湯を充填する工程と、
前記溶湯の充填が完了した後、前記湯口における溶湯の凝固が完了する時点に対し、前記押し湯の凝固が完了する時点が近づくように、前記下型の温度に応じて前記押し湯を冷却する工程と
を備えることを特徴とする鋳造方法。
A casting method is performed using a mold having an upper mold provided with a hot water supply portion to which a hot water for supplying molten metal is supplied and a lower mold provided with a water gate,
Filling the mold cavity with molten metal from the gate;
After the filling of the molten metal is completed, the molten metal is cooled according to the temperature of the lower mold so that the solidified time of the molten metal approaches the time point when the solidification of the molten metal at the gate is completed. A casting method comprising the steps of:
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