JP2014046362A - Distortion adjustment method of casting - Google Patents
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Description
本発明は、鋳物の歪み調整方法に関し、さらに詳しくは、相対的に低剛性の部分と高剛性の部分を含む鋳物の歪みを調整する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for adjusting distortion of a casting, and more particularly, to a method for adjusting distortion of a casting including a relatively low rigidity portion and a high rigidity portion.
例えば、図7に示したように、底部分2から離れており両側壁部分3、4の間にわたる梁状の部分5を有する鋳物1を鋳造により一体成形するに際して、梁状の部分5の剛性が底部分2等と比較して相対的に低い場合(以下、この梁状の部分5を低剛性の部分LRともいい、また、底部分2を高剛性の部分HRともいう)、図8に示すように、梁状の部分5(相対的に低剛性の部分LR)は、図8に鎖線で示した本来の形状から、底部分2(相対的に高剛性の部分HR)から離れる方向へ変形するように歪む部分と、底部分2に近づく方向へ変形するように歪む部分とが発生し、その結果、波打つように変形して、狙った寸法の鋳物を成形することができないことがある。このように相対的に低剛性の部分LRが変形する原因としては、離型時の鋳物1全体の温度ムラや、鋳物1の温度が常温に至るまでの熱収縮量が部分によって異なることなどが挙げられる。
For example, as shown in FIG. 7, when a casting 1 having a beam-
このような相対的に低剛性の部分LRの歪みを低減させるよう調整するための対策として、離型時の鋳物1全体の温度ムラを低減させるために、鋳物1の温度低下が遅い部分と対応する部分の鋳型を特に冷却することができるような鋳型冷却構造を構成したり、鋳物1の温度ムラが低減されるように鋳物1の肉厚を適正化させるよう設計したり、また鋳物1の剛性が高くなるように鋳物の形状を設計することなどが実施されている。 As a measure for adjusting the distortion of such a relatively low-rigidity portion LR, in order to reduce the temperature unevenness of the entire casting 1 at the time of mold release, it corresponds to a portion where the temperature drop of the casting 1 is slow. A mold cooling structure that can particularly cool the mold of the casting part, or a design that optimizes the wall thickness of the casting 1 so that the temperature unevenness of the casting 1 is reduced. For example, the shape of a casting is designed so as to increase rigidity.
さらに、別の従来の技術としては、例えば特許文献1に開示されているように、鋳型に注湯された溶湯を冷却して得られる鋳物において、前記溶湯の放熱しやすい部分の肉厚が厚く、放熱しにくい部分の肉厚が薄くなるように、肉厚が変化していることなどを特徴とする鋳物が開示されている。 Furthermore, as another conventional technique, for example, as disclosed in Patent Document 1, in a casting obtained by cooling a molten metal poured into a mold, a thickness of a portion where the molten metal is easily radiated is increased. Further, there is disclosed a casting characterized in that the thickness is changed so that the thickness of the portion that is difficult to dissipate heat is reduced.
しかしながら、上記従来の技術のうち、鋳型冷却構造を構成する場合にあっては、鋳物の相対的に低剛性の部分LRの歪み調整と鋳物1の品質の確保とのバランスを維持するために、鋳物1の相対的に低剛性の部分LRの歪み調整するための対策として鋳型を部分的に十分に冷却することができないという問題があった。 However, in the case of configuring the mold cooling structure among the above conventional techniques, in order to maintain the balance between the distortion adjustment of the relatively low-rigidity portion LR of the casting and the ensuring of the quality of the casting 1, As a measure for adjusting the distortion of the relatively low rigidity portion LR of the casting 1, there is a problem that the mold cannot be partially cooled sufficiently.
また、上記従来の技術のうち、鋳物1の肉厚を適正化させる場合にあっては、厚肉部を鋳抜くことなどで、均肉化に繋がるが、相対的に低剛性の部分LRの歪みを低減させるよう調整するための対策としては限界があるという問題があった。 Moreover, in the case of optimizing the thickness of the casting 1 among the above-described conventional techniques, it is possible to equalize the thickness by casting the thick portion, but the relatively low rigidity portion LR is reduced. There is a problem that there is a limit as a measure for adjusting to reduce distortion.
さらに、上記従来の技術のうち、鋳物1の剛性が高くなるように鋳物1の形状を設計する場合にあっては、鋳物1の重量が増加することに繋がるなどの問題があった。 Further, among the above conventional techniques, when the shape of the casting 1 is designed so that the rigidity of the casting 1 is increased, there is a problem that the weight of the casting 1 is increased.
一方、上記特許文献1にあっては、製品となる鋳物の形状が限定されるため、均一な厚さの製品を鋳造により成形する場合に適用することができないなどの問題があった。 On the other hand, in the above-mentioned Patent Document 1, since the shape of a casting as a product is limited, there is a problem that it cannot be applied when a product having a uniform thickness is formed by casting.
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、相対的に低剛性の部分と高剛性の部分とを含む鋳物において、相対的に低剛性の部分の歪みを容易に且つ確実に調整することができる方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a casting including a relatively low-rigidity part and a high-rigidity part with a simple configuration, the distortion of the relatively low-rigidity part can be easily performed. And it aims at providing the method which can be adjusted reliably.
請求項1の鋳物の歪み調整方法に係る発明は、上記目的を達成するため、相対的に低剛性の部分と高剛性の部分とを含む鋳物の歪みを調整する方法であって、前記相対的に低剛性の部分の高剛性の部分に対して変形するよう歪む傾向の方向に応じて、収縮量の異なる収縮量調整用方案を、相対的に低剛性の部分と高剛性の部分との間に設けることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to the first aspect of the present invention relates to a method for adjusting the distortion of a casting including a relatively low-rigidity portion and a high-rigidity portion. Depending on the direction in which the low-rigidity part is distorted so as to be deformed with respect to the high-rigidity part, a shrinkage adjustment method with a different shrinkage quantity is applied between the relatively low-rigidity part and the high-rigidity part. It is characterized by providing in.
請求項1の発明によれば、相対的に低剛性の部分の高剛性の部分に対して変形するよう歪む傾向の方向に応じて、収縮量の異なる収縮量調整用方案を、相対的に低剛性の部分と高剛性の部分との間に設けることにより、成形が完了した離型時から常温に至るまでの温度低下に伴い、各収縮量調整用方案が相対的に低剛性の部分の高剛性の部分に対して変形するよう歪む傾向の方向に応じて異なる量で収縮するため、相対的に低剛性の部分の歪みが低減される。したがって、相対的に低剛性の部分と相対的に高剛性の部分とを含む鋳物の歪みを容易に且つ確実に調整することができる。なお、各収縮量調整用方案は、製品として不要であれば、鋳物の温度が常温に低下した後に切除することができる。 According to the first aspect of the present invention, the contraction amount adjustment schemes having different contraction amounts are relatively low in accordance with the direction of the tendency to deform with respect to the high rigidity portion of the relatively low rigidity portion. By providing it between the rigid part and the high-rigidity part, each shrinkage adjustment method can be applied to a relatively low-rigidity part as the temperature decreases from the time of mold release to room temperature. Since the contraction is made in different amounts depending on the direction of the tendency to be distorted with respect to the rigid portion, the distortion of the relatively low-rigidity portion is reduced. Therefore, it is possible to easily and reliably adjust the distortion of the casting including the relatively low rigidity portion and the relatively high rigidity portion. In addition, if each contraction amount adjustment method is unnecessary as a product, it can be excised after the temperature of the casting is lowered to room temperature.
本発明の鋳物の歪み調整方法の実施の一形態を、図1〜4に基づいて詳細に説明する。なお、図において同じ符号は、同様または相当する部分を示すものとする。なお、この実施の形態における鋳物1の形状は、図7に示したように、底部分2と、底部分2の互いに対向する側縁から立ち上がる両側壁部分3、4と、両側壁部分3、4との間に隣接して底部分2の後方縁から立ち上がる後壁部分6と、底部分2から離間して両側壁部分3、4の前方の間にわたる梁状の部分5とを有している。そして、梁状の部分5の剛性が底部分2と比較して相対的に低い。この実施の形態においては、梁状の部分5が本願発明の相対的に低剛性の部分LRに相当し、底部分2が本願発明の相対的に高剛性の部分HRに相当することとして説明する。
One embodiment of the casting distortion adjusting method of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts. As shown in FIG. 7, the shape of the casting 1 in this embodiment is that the
本発明の鋳物1の歪み調整方法は、概略、相対的に低剛性の部分LRと高剛性の部分HRを含む鋳物1の歪みを調整するものであって、相対的に低剛性の部分LRの高剛性の部分HRに対して変形するよう歪む傾向の方向に応じて、収縮量の異なる収縮量調整用方案7a、7bを、相対的に低剛性の部分LRと高剛性の部分HRとの間に設ける。
そして、さらに詳しくは、相対的に低剛性の部分LRの高剛性の部分HRから離れる方向(図1の(a)では上方)へ変形するよう歪む部位とこの相対的に高剛性の部分HRとの間に、離型時から常温への温度低下に伴う収縮量が比較的大きい大収縮量調整用方案7aを設け、相対的に低剛性の部分LRの高剛性の部分HRに近づく方向(図1の(a)では下方)へ変形するよう歪む部位とこの相対的に高剛性の部分HRとの間に、離型時から常温への温度低下に伴う収縮量が比較的小さい小収縮量調整用方案7bを設けるものである。
The method for adjusting the distortion of the casting 1 of the present invention generally adjusts the distortion of the casting 1 including the relatively low-rigidity portion LR and the high-rigidity portion HR. Depending on the direction in which the high-rigidity portion HR is distorted so as to be deformed, the contraction
In more detail, the relatively distorted portion LR is deformed in a direction away from the highly rigid portion HR (upward in FIG. 1A) and the relatively highly rigid portion HR. Is provided with a large
鋳物の相対的に低剛性の部分である梁状の部分5は、図1の(a)に鎖線で示すように、成形が完了して離型させてから常温に至るまでの温度ムラなどによって歪むこととなる。この梁状の部分5の歪みには、相対的に高剛性の部分である底部分2から離れる方向(図1の(a)では上方)へ変形するように歪む傾向にある部位と、底部分2に近付く方向(図1の(a)では下方)へ変形するように歪む傾向にある部位と、がある。この部分によって歪む方向の傾向は、経験則やシミュレーションなどによって予め把握しておくことができる。
The beam-
そこで、この実施の形態では、梁状の部分5の底部分2から離れる方向へ変形するように歪む傾向にある部位と底部2との間に大収縮量調整用方案7aを設け、また、底部分2に近付く方向へ変形するように歪む傾向にある部位と底部2との間に小収縮量調整用方案7bを設ける。大収縮量調整用方案7aは、具体的には断面が比較的大きく(すなわち、断面における幅方向(図1における左右方向)と奥行き方向(図1の紙面に対して垂直な方向)の寸法が比較的大きい)、離型時に溶湯の熱を相対的に保持し易く(つまり、高温を維持し易く)常温に至るまでの温度低下に伴う収縮量が比較的大きい(図1の(b)において大収縮量調整用方案7aに示した矢印の長さを参照)ものである。一方、小収縮量調整用方案7bは、具体的には断面が比較的小さく(すなわち、断面における幅方向(図1における左右方向)と奥行き方向(図1の紙面に対して垂直な方向)の寸法が比較的小さい)、離型時に溶湯の熱を相対的に放出し易く(つまり、低温になり易く)常温に至るまでの温度低下に伴う収縮量が比較的小さい(図1の(b)において小収縮量調整用方案7bに示した矢印の長さを参照)ものである。なお、ここでいう「相対的に高剛性または低剛性の部分」とは、両部分を比較した場合に剛性が高いまたは低いことを意味し、また、「溶湯の熱を相対的に保持または放出し易い」とは、溶湯の温度の変化を大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bとで比較した場合を意味する。さらに、寸法や収縮量について「比較的」大きいまたは小さいとは、大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bとを比較した場合に相対的に大きいまたは小さいことを意味する。
Therefore, in this embodiment, a large contraction
大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bは、それぞれ、梁状の部分5および底部分2と破断部8を介して一体に成形される。大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bは、ほぼ同じ長さとすることもできるが、適切な収縮量に調整するために長さを異ならせることもできる。
The large contraction
次に、図1に示した実施の形態に基づいて、大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bの作用を説明する。鋳型のキャビティ内に充填された溶湯が所定温度まで低下し固化すると、型開きするなどして鋳型から鋳物1を取り出す(離型)。鋳物1の温度は、離型時から常温に至るまで低下する。このとき、上述したように、鋳物1の温度ムラなどによって、特に相対的に低剛性の部分である梁状の部分5が一般に歪む傾向にある。しかしながら、梁状の部分5の底部分2から離れる方向へ変形するように歪む傾向にある部位では、大収縮量調整用方案7aが常温に至るまでに比較的大きく熱収縮し、梁状の部分5の底部分2に近付く方向へ変形するように歪む傾向にある部位では、小収縮量調整用方案7bが常温に至るまでに比較的小さく熱収縮する。すなわち、大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bとでは、離型してから常温に至るまでの温度低下による熱収縮量に差が生じることとなる(図1(b)の異なる長さで示した矢印を参照)。そのため、図1の(b)に示すように、相対的に低剛性の部分である梁状の部分5の相反する方向への歪みを低減させるように調整することができる。
Next, based on the embodiment shown in FIG. 1, the operation of the large contraction
なお、このような形状の鋳物1を成形するための鋳型は、かかる鋳物1の形状に応じた形状のキャビティと、キャビティ内に溶湯を導入するための湯道など鋳造方案を形成することができるものであればよく、金型や砂型などを採用することができる。 The casting mold for forming the casting 1 having such a shape can form a casting plan such as a cavity having a shape corresponding to the shape of the casting 1 and a runner for introducing a molten metal into the cavity. What is necessary is just a thing, and a metal mold | die, a sand mold, etc. can be employ | adopted.
次に、図1に示した実施の形態の変形例を図2に基づいて説明する。なお、この実施の形態においては、図1に示した実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明することとする。 Next, a modification of the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In this embodiment, parts that are the same as or correspond to those in the embodiment shown in FIG. 1 are given the same reference numerals and explanation thereof is omitted, and only different parts are explained.
この実施の形態においては、大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bだけでなく、温度維持方案9が設けられている。図2に示した実施の形態では、温度維持方案9が大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bとに隣接して設けられている。この温度維持方案9は、相対的に低剛性の部分である梁状の部分5に、相対的に高剛性の部分である底部分2に達することのない長さで成形される。温度維持方案9が成形されることにより、梁状の部分5は、離型してから温度低下を遅延させることができる。そのため、梁状の部分5は、離型してから高温の状態が維持された状態で、大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bの熱収縮差が作用し、その歪みが低減されることとなる。
In this embodiment, not only a large
次に、図1に示した実施の形態のさらに変形例を図3に基づいて説明する。なお、この実施の形態においても、図1に示した実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明することとする。 Next, a further modification of the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In this embodiment as well, the same or corresponding parts as those in the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different parts are described.
この実施の形態においては、大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bを必要に応じて冷却、または、加熱するよう温度調整するための手段11を設ける。図3に示した実施の形態においては、鋳型のキャビティにおいて大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bに接触するように形成された温度調整媒体を流通させるための流路11aにより構成されている。
In this embodiment, means 11 for adjusting the temperature so as to cool or heat the large
このように流路11aからなる温度調整手段11を鋳型に設けることにより、大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bの断面の大きさだけでなく、熱収縮差を型開き時に任意の量で生じさせることができる。そのため、鋳物1の形状などによって相対的に低剛性の部分5と相対的に高剛性の部分2との間に大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bをその断面に差を付けるよう設けるのに鋳型に制約がある場合であっても、大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bに確実に熱収縮差を生じさせて相対的に低剛性の部分5の歪みを低減させることができる。
Thus, by providing the temperature adjusting means 11 including the
次に、図3に示した実施の形態のさらに変形例を図4に基づいて説明する。なお、この実施の形態においても、図3に示した実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明することとする。 Next, a further modification of the embodiment shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. Also in this embodiment, the same or corresponding parts as those in the embodiment shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted, and only different parts will be described.
この実施の形態において、温度調整手段11は、大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bとにそれぞれ冷却媒体または加熱媒体を吹き付けるノズル11bにより構成されている。
In this embodiment, the temperature adjusting means 11 is constituted by a
このようにノズル11bからなる温度調整手段11を備えることにより、図3に示した実施の形態だけでなく、図2に示した温度維持方案9を設けることが必要または好ましいものの、鋳物1の形状などによって温度維持方案9を設けることができない場合であっても、大収縮量調整用方案7aと小収縮量調整用方案7bに確実に熱収縮差を生じさせて相対的に低剛性の部分5の歪みを低減させることができる。
By providing the temperature adjusting means 11 including the
次に、本発明の鋳物の歪み調整方法の第2の実施の形態を、図5および図6に基づいて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明することとする。 Next, a second embodiment of the casting distortion adjusting method of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Note that portions that are the same as or correspond to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions are described.
この実施の形態における鋳物1の形状は、底部分21と、底部分21の互いに対向する側縁から立ち上がる両側壁部分24、25とを有しており、断面がU字状のものである。そして、一方の側壁部分25は、その剛性が相対的に低い。この実施の形態においては、一方の側壁部分25が本願発明の相対的に低剛性の部分に相当することとして説明する。また、この実施の形態においては、鋳物1の製品を構成する部分以外に高剛性方案部分22が形成される。この高剛性方案部分22は、一方の側壁部分25に対して相対的に剛性が高い。この実施の形態においては、高剛性方案部分22が本願発明の相対的に高剛性の部分に相当することとして説明する。
The shape of the casting 1 in this embodiment has a
この実施の形態における鋳物1の歪み調整方法は、概略、相対的に低剛性の部分である一方の側壁部分25の、高剛性の部分となる高剛性方案部分22から離れる方向へ変形するよう歪む部位とこの高剛性方案部分22との間に、離型時から常温への温度低下に伴う収縮量が比較的大きい大収縮量調整用方案7cを設け、一方の側壁部分25の、高剛性方案部分22に近づく方向へ変形するよう歪む部位とこの高剛性方案部分22との間に、離型時から常温への温度低下に伴う収縮量が比較的小さい小収縮量調整用方案7dを設けるものである。
The method for adjusting the distortion of the casting 1 in this embodiment is generally distorted so as to be deformed in a direction away from the high-
高剛性方案部分7cは、鋳型のキャビティ内に溶湯を導入するための湯道を利用して成形してもよく、また、鋳物1の形状に応じたキャビティおよび湯道とは別に形成したキャビティにより成形することもできる。
The high-
次に、第2の実施の形態の変形例を、図6に基づいて説明する。この実施の形態においては、上述した実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明することとする。
この実施の形態においては、図5に示した実施の形態と同様に、相対的に低剛性の部分である一方の側壁部分25と、相対的に高剛性の部分となる高剛性方案部分22との間に、一方の側壁部分25の変形する方向に応じて収縮量の異なる収縮量調整用方案7c、7dを設けているが、この実施の形態ではさらに、各収縮量調整用方案を必要に応じて冷却、または、加熱するための温度調整手段11が設けられている。
Next, a modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, parts that are the same as or correspond to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different parts are described.
In this embodiment, as in the embodiment shown in FIG. 5, one
各収縮量調整用方案7c、7dを必要に応じて冷却、または、加熱するための温度調整手段11は、この実施の形態では図3に示した実施の形態と同様に、鋳型10のキャビティにおいて大収縮量調整用方案7cと小収縮量調整用方案7dに接触するように形成されており温度調整媒体を流通させるための流路11aにより構成されている。この構成により、鋳型10に制約がある場合であっても、大収縮量調整用方案7cと小収縮量調整用方案7dに確実に熱収縮差を生じさせて相対的に低剛性の部分25の歪みを低減させることができる。
In this embodiment, the temperature adjusting means 11 for cooling or heating the
なお、各収縮量調整用方案7c、7dを必要に応じて冷却、または、加熱するための温度調整手段11は、図4に示した実施の形態と同様に、大収縮量調整用方案7cと小収縮量調整用方案7dとにそれぞれ冷却媒体または加熱媒体を吹き付けるノズルを備えた構成とすることもできる。このような構成により、温度維持方案9(図2を参照)を設けることができないなどの場合であっても、大収縮量調整用方案7cと小収縮量調整用方案7dに確実に熱収縮差を生じさせて相対的に低剛性の部分25の歪みを低減させることができる。
The temperature adjustment means 11 for cooling or heating the shrinkage adjustment plans 7c and 7d as necessary is similar to the large
また、上述した実施の形態で説明した鋳物1の形状は説明のために示したものであり、本発明は、相対的に低剛性と高剛性の部分5、2、または25、22 を含み、これら両部分が離間している鋳物であれば、適用することができる。
Further, the shape of the casting 1 described in the above-described embodiment is shown for explanation, and the present invention includes relatively low-rigidity and high-
1:鋳物、 2:底部(相対的に高剛性の部分)、 5:(相対的に小剛性の部分)、 7a、7c:大収縮量調整方案、 7b、7d:小収縮量調整方案 8:破断部、 9:温度維持方案、 11:温度調整手段 1: casting, 2: bottom part (relatively high rigidity part), 5: (relatively small rigidity part), 7a, 7c: large shrinkage amount adjustment method, 7b, 7d: small shrinkage amount adjustment method 8: Breaking part, 9: Temperature maintenance plan, 11: Temperature adjusting means
Claims (1)
前記相対的に低剛性の部分の高剛性の部分に対して変形するよう歪む傾向の方向に応じて、収縮量の異なる収縮量調整用方案を、相対的に低剛性の部分と高剛性の部分との間に設けることを特徴とする鋳物の歪み調整方法。 A method for adjusting distortion of a casting including a relatively low rigidity portion and a high rigidity portion,
Depending on the direction in which the relatively low-rigidity portion is distorted so as to be deformed with respect to the high-rigidity portion, the shrinkage-adjustment schemes having different shrinkage amounts are divided into a relatively low-rigidity portion and a high-rigidity portion. A method for adjusting the distortion of a casting, characterized by being provided between the two.
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