JP2016107326A - Structure of mold for casting long casts and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、長尺鋳造品を鋳造するための鋳型構造、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a mold structure for casting a long cast product and a manufacturing method thereof.
従来より、エンジンのカムシャフトのような長尺鋳造品を得るための鋳型構造については種々の提案がある。例えば、特許文献1には、上下方向に延びるカムシャフト用キャビティを有し合わせ面を縦にした複数のシェル鋳型を鋳箱に収容し、各鋳型に湯口を設けることが開示されている。特許文献2には、一つの鋳型に、上下に間隔をおいて横方向に延びる複数のカムシャフト用キャビティと、この複数のキャビティに通ずる1本の縦湯道とを設け、縦湯道の上端に湯口を設けて複数個取りすることが開示されている。
Conventionally, there have been various proposals for a mold structure for obtaining a long cast product such as an engine camshaft. For example,
特許文献1に開示された鋳型構造では、一つの鋳型からは一つの長尺鋳造品しか得られず、また、個々のキャビティに別個の湯口から注湯する必要があり、生産性を高めることが難しい。
In the mold structure disclosed in
特許文献2に開示された鋳型構造によれば、複数個取りによって生産性の向上が多少図れるものの、上側に配置されたキャビティと下側に配置されてたキャビティでは、ヘッド圧の違いによって縦湯道から流入する溶湯の流速ないしは圧力が異なるため、品質にバラツキを生じ易い。また、生産性向上の観点から、上記複数個取りの鋳型を複数個並べて各鋳型に注湯することが考えられるが、各鋳型に湯口を設ける必要があって、必ずしも生産性は高くならない。
According to the mold structure disclosed in
これに対して、横方向に平行に延びる複数のキャビティを有する鋳型を複数段積重ね、各鋳型に上記複数のキャビティに通ずる1本の横湯道を形成するとともに、上下の鋳型に互いの横湯道を連通するための貫通孔を設けること、つまり、互いの貫通孔を合致させて1本の縦湯道を形成することが考えられる。 On the other hand, a plurality of molds having a plurality of cavities extending in parallel in the horizontal direction are stacked to form one horizontal runway that leads to the plurality of cavities in each mold, and the horizontal molds on the upper and lower molds. It is conceivable to provide a through hole for communicating the road, that is, to form one vertical runway by matching each through hole.
しかし、そのような湯口方案の場合、生産性は向上するものの、ヘッド圧の違いによる品質のバラツキ問題を解消することが難しい。 However, in the case of such a gate design, although productivity is improved, it is difficult to solve the quality variation problem due to the difference in head pressure.
すなわち、上記縦湯道を形成するためには、各鋳型を構成する一対の割型各々に縦湯道用の貫通孔を形成しておいて、上記段積み時に上下の鋳型の貫通孔同士を合わせ、最下段の鋳型の下側割型の貫通孔を栓で塞ぐ一方、最上段の鋳型の上側割型の貫通孔に湯口を設けることになる。そうして、生産性向上のためには、各段の鋳型を別個の金型で製作するのではなく、鋳型を標準化する、つまり、同じ金型で上段及び下段のいずれにも利用することができる鋳型を製作する必要がある。 That is, in order to form the vertical runners, through holes for the vertical runners are formed in each of the pair of split molds constituting each mold, and the through holes of the upper and lower molds are formed at the time of stacking. At the same time, the lower split mold through hole of the lowermost mold is closed with a stopper, while a gate is provided in the upper split mold through hole of the uppermost mold. Thus, in order to improve productivity, it is possible to standardize the mold, that is, to use it for both the upper stage and the lower stage in the same mold, instead of manufacturing the mold at each stage with a separate mold. It is necessary to produce a mold that can be used.
その場合、得られる鋳型はいずれも上記貫通孔の径が同じであるため、その貫通孔で形成される縦湯道は最上段の鋳型から最下段の鋳型に至るまで同径になる。その結果、上段の鋳型と下段の鋳型において、ヘッド圧の違いがそのままキャビティに流入する溶湯の流速差となって現れ、上記品質のバラツキを生じ易い。 In that case, since the diameter of the said through-hole is the same in all the obtained molds, the vertical runway formed with the through-hole becomes the same diameter from the uppermost mold to the lowermost mold. As a result, in the upper mold and the lower mold, the difference in the head pressure appears as a difference in the flow rate of the molten metal flowing into the cavity as it is, and the above-described quality variation is likely to occur.
また、鋳込みにあたっては、鋳箱の底にバックアップ材を敷き、その上に段積みした複数の鋳型を載せ、その周りにバックアップ材を充填する。そうすると、下段の鋳型には上段の鋳型から荷重が加わるのに対して、最上段の鋳型にはその上に充填されているバックアップ材の荷重しか加わらない。その結果、上下の各段の鋳型では、割型の合わせ面に加わる荷重が相違するため、型張り量が異なり、それは、上段側の鋳型では鋳バリが出やすくなり、さらには、長尺鋳造品に曲がりを生ずる原因ともなる。 In casting, a backup material is laid on the bottom of the casting box, a plurality of molds stacked thereon are placed, and the backup material is filled around the same. Then, while the load is applied to the lower mold from the upper mold, only the load of the backup material filled thereon is applied to the upper mold. As a result, in the upper and lower molds, the load applied to the mating surfaces of the split molds is different, so the amount of mold tension is different, which means that casting burrs are likely to occur in the upper mold, and long casting It also causes the product to bend.
そこで、本発明は、長尺鋳造品を得るにあたり、複数個取り鋳型の採用によって生産性を向上しつつ、得られる鋳造品の品質にバラツキを生ずることを極力抑える。 Therefore, the present invention suppresses the occurrence of variations in the quality of the obtained cast product as much as possible while improving productivity by adopting a plurality of molds when obtaining a long cast product.
本発明は、上記課題を解決するために、複数個取りの鋳型の複数を、合わせ面を横にして上下に重ねるのではなく、各鋳型の合わせ面を縦にしてそれら合わせ面が互いに平行になるように横に並べて合体するようにした。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention does not stack a plurality of casting molds vertically with the mating surfaces being horizontal, but with the mating surfaces of the respective molds being vertical and these mating surfaces being parallel to each other. It was made to unite side by side so that it might become.
すなわち、ここに開示する長尺鋳造品を鋳造するための鋳型構造は、各々一対のシェル状割型が合わさって形成された複数の鋳型を備え、
上記各鋳型は、上記割型の合わせ面が縦になっていて、上記鋳造品を複数個取りするための上下に間隔をおいて横方向に平行に延びる複数のキャビティと、該複数のキャビティに溶湯を導くためのキャビティ長手方向の一端側を上下方向に延びる1本の縦湯道とを備え、
上記複数の鋳型は、各々の上記合わせ面が平行になるように互いの上記割型を背中合わせにして合体され、
上記複数の鋳型の縦湯道の下端部同士を連通する横湯道が形成され、
上記複数の鋳型のうちのいずれかの縦湯道の上端に湯口が設けられており、
上記複数の鋳型各々の縦湯道は下方へいくほど通路断面積が小さくなっていることを特徴とする。
That is, the mold structure for casting the long cast product disclosed herein includes a plurality of molds formed by combining a pair of shell-shaped split molds,
Each of the molds has a vertical mating surface of the split mold, and a plurality of cavities extending in parallel in the lateral direction with a vertical interval for taking a plurality of the cast products, and the plurality of cavities. One longitudinal runway extending in the vertical direction at one end side in the cavity longitudinal direction for guiding the molten metal,
The plurality of molds are combined with the split molds back to back so that the mating surfaces are parallel to each other,
A horizontal runway that connects the lower ends of the vertical runners of the plurality of molds is formed,
A gate is provided at the upper end of any one of the plurality of molds,
The longitudinal runner of each of the plurality of molds is characterized in that the cross-sectional area of the passage becomes smaller as it goes downward.
このような鋳型構造によれば、湯口から溶湯を注入すると、縦湯道に湯口が設けられた鋳型の各キャビティには当該縦湯道から溶湯が流入する。また、溶湯は、当該縦湯道の下端から横湯道を経由し他の鋳型の縦湯道に流入し、該縦湯道から当該他の鋳型の各キャビティに溶湯が流入する。 According to such a mold structure, when molten metal is poured from the gate, the molten metal flows into each cavity of the mold in which the gate is provided in the vertical runway. Further, the molten metal flows from the lower end of the vertical runner through the horizontal runner to the vertical runner of another mold, and the molten metal flows from the vertical runner into each cavity of the other mold.
そうして、本発明によれば、複数の鋳型各々の合わせ面を縦にして、各鋳型に縦湯道を設ける構成を採用しているから、湯口から上下に並ぶ各キャビティ位置に至る溶湯のヘッド圧を考慮した縦湯道、すなわち、下方へいくほど通路断面積が小さくなった縦湯道を形成することが可能になっている。その結果、ヘッド圧自体は下側に位置するキャビティほど大きくなるとしても、上記湯口を設けた縦湯道では、溶湯が受ける通路抵抗が下側へ行くほど大きくなるから、上下に並ぶ各キャビティに流入する溶湯の流速を略同じにすることが容易になる。 Thus, according to the present invention, the configuration is adopted in which the mating surfaces of each of the plurality of molds are arranged vertically and the vertical runners are provided in each mold. It is possible to form a vertical runner considering the head pressure, that is, a vertical runner having a passage cross-sectional area that decreases toward the bottom. As a result, even if the head pressure itself becomes larger in the cavity located at the lower side, in the vertical runway provided with the above-described pouring gate, the passage resistance received by the molten metal becomes larger as it goes down, so that It becomes easy to make the flow rate of the melt flowing in substantially the same.
また、上記複数の鋳型は、上述の如く、各々の合わせ面が縦になり且つ互いの合わせ面が平行になるように合体されている。従って、この合体させた複数の鋳型を鋳箱に収容してバックアップ材を詰めたとき、各鋳型の型張り力が鋳箱の上記合わせ面と直交する方向に相対する側壁によって受けられて、各鋳型の型張りが同じ様に抑えられる。そのため、各鋳型で得られる長尺鋳造品の品質にバラツキを生ずることが避けられる。 Further, as described above, the plurality of molds are combined such that each mating surface is vertical and the mating surfaces are parallel to each other. Accordingly, when the plurality of combined molds are accommodated in a cast box and packed with a backup material, the mold tension of each mold is received by the side walls facing the direction perpendicular to the mating surface of the cast box, The mold tension is reduced in the same way. Therefore, it is possible to avoid variations in the quality of the long cast product obtained by each mold.
しかも、上記複数の鋳型各々に縦湯道を設けて、それら縦湯道を横湯道で連通させる方案であるから、縦湯道の通路断面積を上述の如く変化させるにも拘わらず、複数の鋳型を共通の金型で形成することができる。 In addition, since the vertical runners are provided in each of the plurality of molds and the vertical runners are communicated with the horizontal runners, the plurality of molds can be used in spite of changing the cross-sectional area of the vertical runners as described above. These molds can be formed with a common mold.
好ましい実施形態では、上記鋳型が3つ以上合体されていて、その中央側に配置された鋳型の上記縦湯道に上記湯口が設けられている。これにより、溶湯が中央側の鋳型の縦湯道から横湯道を通って両端側の鋳型の縦湯道に流れていくため、各鋳型に対する溶湯の分配が良好になり、各鋳型で得られる長尺鋳造品の品質がバラツクことが抑制される。 In a preferred embodiment, three or more of the molds are combined, and the gate is provided in the vertical runner of the mold disposed on the center side. Thereby, since the molten metal flows from the vertical runner of the mold on the center side through the horizontal runner to the vertical runner of the mold on both ends, the distribution of the molten metal to each mold is improved, and each mold is obtained. Variations in the quality of the long cast product are suppressed.
好ましい実施形態では、上記縦湯道と上記キャビティを結ぶ堰は、上記縦湯道から上記キャビティに向かって上りの湯路になっている。これにより、縦湯道からキャビティに溶湯が流入するときに乱流になることが避けられ、鋳造欠陥の発生が抑制される。 In a preferred embodiment, the weir connecting the vertical runner and the cavity is an upward runway from the vertical runner toward the cavity. As a result, turbulent flow is avoided when the molten metal flows into the cavity from the vertical runner, and the occurrence of casting defects is suppressed.
好ましい実施形態では、上記キャビティの横方向に延びる軸線には上記縦湯道側の一端から他端に向かって位置が漸次高くなるように水平線に対して1度以上3度以下の傾斜角度が付けられている。これにより、キャビティの一端から他端に流れる溶湯の流速が途中で変化することを避け易くなるため、鋳造欠陥の発生が抑制される。 In a preferred embodiment, the axis extending in the lateral direction of the cavity is inclined at an angle of 1 to 3 degrees with respect to the horizontal line so that the position gradually increases from one end to the other end on the vertical runner side. It has been. Thereby, since it becomes easy to avoid that the flow velocity of the molten metal which flows from one end of a cavity to the other end changes on the way, generation | occurrence | production of a casting defect is suppressed.
好ましい実施形態では、上記鋳型を構成する一対の割型各々には、上記横湯道を形成するための貫通孔が形成されていて、上記背中合わせになった上記割型の貫通孔同士が合わされ、両端に位置する上記割型の貫通孔に栓が嵌められて上記横湯道が形成されている。 In a preferred embodiment, each of the pair of split molds constituting the mold has a through hole for forming the side runner, and the split mold through holes that are back to back are combined. The side runners are formed by fitting plugs into the split through holes located at both ends.
好ましい実施形態では、上記複数の鋳型はいずれも上記縦湯道の上端が開口した状態に形成され、上記複数の鋳型のうちのいずれかの鋳型の縦湯道の上端の開口に湯口が設けられ、他の鋳型の縦湯道の上端の開口が栓で塞がれている。 In a preferred embodiment, each of the plurality of molds is formed such that the upper end of the vertical runner is open, and a gate is provided at the upper end of the vertical runner of any of the plurality of molds. The opening at the upper end of the vertical runner of the other mold is closed with a stopper.
好ましい実施形態では、上記複数の鋳型各々は、上記キャビティ長手方向の他端側に揚りを備え、上記背中合わせになった少なくとも一組の割型には、背中合わせになったときに相隣る鋳型の揚り同士を連通するように合わさる貫通孔が形成されている。これにより、当該貫通孔に溶湯が流入して相隣る揚り部を繋ぐ渡り部が形成される。すなわち、2つの長尺鋳造品が当該渡り部で連結された状態になる(個々の長尺鋳造品がばらばらになることが避けられる)。よって、当該渡り部をショットブラスト装置のハンガーに掛けて2本の長尺鋳造品を吊すことができるから、鋳造後の砂落とし作業が容易になる。 In a preferred embodiment, each of the plurality of molds includes a lift on the other end side in the longitudinal direction of the cavity, and the at least one set of split molds that are back-to-back are adjacent to each other when they are back-to-back. A through-hole is formed so as to communicate the lifts of each other. Thereby, the molten metal flows into the through-hole, and a crossing portion that connects the adjacent raised portions is formed. That is, the two long cast products are connected to each other at the crossing portion (the individual long cast products can be prevented from being separated). Therefore, since the two long cast products can be hung by hanging the transition portion on the hanger of the shot blasting device, the sand dropping operation after casting becomes easy.
また、ここに開示する長尺鋳造品を鋳造するための鋳型構造の製造方法は、
一対のシェル状割型を合わせることによって、上記鋳造品を複数個取りするための互いに平行になった複数のキャビティと、該複数のキャビティに溶湯を導くためのキャビティ長手方向の一端側を該キャビティの並び方向に延び、且つ一端から他端にいくほど通路断面積が小さくなった第1湯道とを有する鋳型を形成する工程と、
上記鋳型を上記割型の合わせ面が横になるようにして複数個積み重ねて合体させる工程と、
上記積み重ねで得られた合体鋳型を、上記各鋳型の複数のキャビティが上下に間隔をおいて横方向に延び、上記第1湯道が上下方向に延び下方へいくほど通路断面積が小さくなった縦湯道になるように回転させる工程と、
上記合体鋳型のいずれかの鋳型の縦湯道の上端に湯口を設ける工程とを備えている。
Moreover, the manufacturing method of the mold structure for casting the long cast product disclosed herein is:
By combining a pair of shell-shaped split molds, a plurality of cavities parallel to each other for taking a plurality of the cast products, and one end side in the longitudinal direction of the cavity for guiding the molten metal to the plurality of cavities Forming a mold having a first runner extending in the direction of alignment and having a passage cross-sectional area that decreases from one end to the other;
A step of stacking and combining a plurality of the molds such that the mating surfaces of the split molds lie down;
The combined mold obtained by the above stacking has a plurality of cavities of the respective molds extending in the horizontal direction at intervals, and the cross-sectional area of the passage becomes smaller as the first runner extends in the vertical direction and goes downward. A process of rotating to become a vertical runway;
And a step of providing a gate at the upper end of the vertical runner of any one of the above-mentioned combined molds.
上記割型には、上記積重ねによって隣合わせになる上記鋳型の第1湯道の通路面積が小さくなった他端同士を連通させるための貫通孔を形成しておき、
上記鋳型を積み重ねる工程では、背中合わせになる割型の貫通孔同士を合わせるとともに、最下段になる鋳型の下側割型の貫通孔及び最上段になる鋳型の上側割型の貫通孔各々を栓で塞ぐことによって、上記複数の鋳型の第1湯道同士を連通する第2湯道を形成し、
上記鋳型群を回転させる工程では、上記第2湯道が上記複数の鋳型各々の縦湯道の下端同士を連通する横湯道になるように上記合体鋳型を回転させる。
In the split mold, a through hole is formed for communicating the other ends of the first runner of the mold that are adjacent to each other by the stacking.
In the step of stacking the molds, the split-type through holes that are back-to-back are aligned with each other, and the lower split-type through hole in the lowermost mold and the upper split mold through-hole in the uppermost mold are plugged. By closing, a second runner that connects the first runners of the plurality of molds is formed,
In the step of rotating the mold group, the combined mold is rotated so that the second runner is a horizontal runner that communicates the lower ends of the vertical runners of the plurality of molds.
この製造方法により、上述の長尺鋳造品を鋳造するための鋳型構造を得ることができる。 With this manufacturing method, a mold structure for casting the above-described long cast product can be obtained.
本発明によれば、複数の鋳型各々の合わせ面を縦にして、各鋳型に縦湯道を設ける構成を採用し、その縦湯道を下方へいくほど通路断面積が小さくなるようにしたから、上下に並ぶ各キャビティで得られる長尺鋳造品の品質にバラツキを生ずることが抑制され、また、各鋳型の型張りを同じ様に抑えることができるから、各鋳型で得られる長尺鋳造品の品質にバラツキを生ずることが避けられ、しかも、上述の如く縦湯道の通路断面積を変化させるにも拘わらず、複数の鋳型を共通の金型で形成することができ、コスト低減に有利になる。 According to the present invention, a configuration in which the mating surfaces of each of the plurality of molds are arranged vertically and a vertical runner is provided in each mold is adopted, and the cross-sectional area of the passage is reduced as the vertical runner is moved downward. Because it is possible to suppress variations in the quality of the long cast products obtained from the cavities arranged vertically, and to suppress the mold tension of each mold in the same way, the long cast products obtained from each mold It is possible to avoid variations in the quality of the product, and it is possible to form a plurality of molds with a common mold in spite of changing the passage cross-sectional area of the vertical runner as described above, which is advantageous for cost reduction. become.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.
本実施形態は、長尺鋳造品として、エンジンのカムシャフトを鋳造する例である。図1は本実施形態に係る鋳型構造体による鋳造後の型ばらしで得られる鋳物を示す。同図において、1はカムシャフト部、2は湯口部、3は上下方向に延びる縦湯道部、4は横方向に延びる横湯道部、5は揚り部である。多数のカムシャフト部1が湯道3,4で繋がっている。以下、具体的に説明する。
The present embodiment is an example in which a camshaft of an engine is cast as a long cast product. FIG. 1 shows a casting obtained by mold release after casting by the mold structure according to the present embodiment. In the figure, 1 is a camshaft portion, 2 is a gate portion, 3 is a vertical runner portion extending in the vertical direction, 4 is a horizontal runner portion extending in the horizontal direction, and 5 is a lifting portion. A number of
上記鋳物は、複数本の縦湯道部3を備え、それら縦湯道部3の下端が横湯道部4で繋がっている。複数本の縦湯道部3のうちの1本の上端に湯口部(受口部)2が設けられ、他の縦湯道部3の上端には湯口部が設けられていない。各縦湯道3から複数本のカムシャフト部1が上下に間隔をおいて横方向に平行に延びている。各カムシャフト部1の先端に揚り部5が設けられ、横方向に隣り合う2本のカムシャフト部1の揚り部5同士が渡り部6によって繋がっている。本実施形態では2本のカムシャフト部1が1組になるように渡り部6が設けられている。
The casting includes a plurality of
<鋳型構造>
図2に示すように、本実施形態に係る鋳型構造体10は、複数の鋳型11を合体させてなる。各鋳型11は、一対のシェル状割型12を合わせて形成されていて、割型12の合わせ面13が縦になっている。複数の鋳型11は、各々の合わせ面13が互いに平行になるように、つまり、互いの割型12が背中合わせになるように並べられて合体されている。
<Mold structure>
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、各鋳型11は、カムシャフトを複数個取りするための上下に間隔をおいて横方向に平行に延びる複数の製品キャビティ14と、該複数のキャビティ14に溶湯を導くためのキャビティ長手方向の一端側を上下方向に延びる1本の縦湯道15とを備えている。各キャビティ14の長手方向の他端部には揚り16が設けられている。縦湯道15は下方へいくほどその通路断面積が小さくなっている。縦湯道15と各キャビティ14を結ぶ堰17は、縦湯道15からキャビティ14に向かって上りの湯路になっている。また、各キャビティ14の軸線は縦湯道15側の基端から先端に向かって位置が漸次高くなるように水平線に対して傾斜している。
As shown in FIG. 3, each
並設された複数の鋳型11のうちの中央側に配置された鋳型11の縦湯道15の上端に湯口カップ18が設けられ、他の鋳型11の縦湯道15の上端は栓で塞がれている。複数の鋳型11各々の縦湯道15の下端部同士は横湯道19によって連通している。
A
上記鋳型構造体10の湯口系は割型12を示す図4をみるとさらに理解し易い。
The gate system of the
図4に示すように、割型12には、キャビティ14を形成するための互いに平行になるように並設された複数のキャビティ形成部21と、キャビティ形成部21の長手方向の一端側を該キャビティ形成部21の並び方向に延びる縦湯道15を形成するための縦湯道形成部22とが設けられている。各キャビティ形成部21の長手方向の他端部には揚り形成部23が設けられている。縦湯道形成部22と各キャビティ形成部21とは上述の上り湯路となった堰17を形成するための堰形成部24が設けられている。堰形成部24は堰17において溶湯の流れが乱れないように弓なりになっている。各キャビティ形成部21の軸線Aと水平線Hがなす角度θは1度以上3度以下になっている。
As shown in FIG. 4, the
縦湯道形成部22の一端側(縦湯道15の通路面積が大きくなった側)は、湯口カップ18又は栓を嵌めるための拡大部25となって割型12の端面に開口している。また、縦湯道形成部22の他端側には、横湯道19を形成するための貫通孔26が設けられている。さらに、図4に示す割型12では、揚り形成部23の部位に、図1に示す渡り部6となる渡り湯路を形成するための貫通孔27が設けられている。
One end side of the vertical runner forming part 22 (the side where the passage area of the
横湯道19を形成するための貫通孔26は鋳型構造体10を構成する全ての割型12に設けられ、鋳型構造体10を形成するときに、鋳型構造体10の両端に位置付けられる割型12の貫通孔26のみが栓で塞がれる。そのため、貫通孔26は、シェルモールドによる割型12の造型時に形成される。
The through holes 26 for forming the
一方、渡り部6は、図1に示すように、横方向に並ぶ全てのカムシャフト部1を連結するのではなく、相隣る2本のカムシャフト部1が1組になるように連結するものである。従って、渡り湯路を形成するための貫通孔27は、鋳型構造体10を構成する全ての割型12に設ける必要がなく、一部の割型12に設けることで足りる。そこで、本実施形態では、割型12をシェルモールドによって造型した後に、必要な割型12に貫通孔27を形成するようにしている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the
なお、鋳型11を形成する一対の割型12は必ずしも同形又は対称形ではなく、本実施形態のようにカムシャフトを鋳造するケースでは、一対の割型12の形状は相違するが、便宜上、片方の割型12の割り面のみを図4に示している。
The pair of
<鋳型構造体の製造方法>
以下、上記鋳型構造体10の製造方法を説明する。
<Method for producing mold structure>
Hereinafter, a method for manufacturing the
−割型の製作−
割型12をシェルモールド法によって造型する。図4に例示するように、割型12には、当該造型によって、複数のキャビティ形成部21、縦湯道形成部22、揚り形成部23、堰形成部24及び横湯道用の貫通孔26を形成する。
-Production of split mold-
The
図4に示すように、割型12の周辺部には、湯口カップ18を設けない縦湯道15の上端開口を塞ぐ栓、並びに鋳型構造体10の両端の割型12の横湯道用の貫通孔26を塞ぐ栓を得るための栓成形部28を形成しておく。この栓成形部28は薄肉部を環状に設けてなる。この薄肉部で囲まれた部分を打ち抜いて(薄肉部を破断することによって)周面がテーパー状になった栓を必要数だけ得るものである。
As shown in FIG. 4, in the peripheral part of the
図5に示すように、割型12の揚り形成部23の貫通孔27を形成する部分23aは薄肉にしておく。そうして、渡り部6を形成すべき割型12については、揚り形成部23の薄肉になった部分23aをパンチで打ち抜くことによって貫通孔27を形成する。図2に示す鋳型構造体10の例であれば、両端の鋳型11とその一つ内側の鋳型11の互いに背中合わせになる割型12の全ての揚り形成部23に貫通孔27を形成する。
As shown in FIG. 5, a
鋳型構造体10を構成すべき割型12は全て、各々のキャビティ形成部21、縦湯道形成部22、揚り形成部23、堰形成部24及び貫通孔26、並びに貫通孔27を形成する部分23aが互いに対応する位置に設けられている。
All the
−型合わせ(鋳型の形成)−
一つの鋳型11を形成する一対の割型12を互いの合わせ面13で合わせて接合する。その際、鋳型構造体10の両端に位置付けられる割型12については、図6に示すように貫通孔26を上記栓成形部28の打ち抜きで得られた栓29によって塞ぐ。一対の割型12を接合すると、相対する縦湯道形成部22によって、当該鋳型11に縦湯道15となる第1湯道が形成される。
-Mold matching (formation of mold)-
A pair of
−スタッキング(段積み)−
図6に示すように、型合わせで得られた複数の鋳型11を横にして積み重ねていく。その際、上下に相隣る鋳型11同士を接合する。これにより、図7に示す複数の鋳型11が合体した合体鋳型31を得る。各鋳型11の対応する位置にある貫通孔26同士が合致することにより、横湯道19となる第2湯道が形成される。また、図8に示すように、貫通孔27が形成されている背中合わせの2つの割型12では、互いの当該貫通孔27同士が合致して渡り湯路32が形成される。
-Stacking-
As shown in FIG. 6, a plurality of
−合体鋳型の回転・湯口カップ及び栓の取付け−
図7に示すように、上記スタッキングで得られた合体鋳型31を90度回転させて、各鋳型11の第1湯道が縦湯道15となり、第2湯道が横湯道となるようにする。図9に示すように、合体鋳型31の中央側に位置する1つの鋳型11の縦湯道15の上端開口に湯口カップ18を取付け、他の鋳型11の縦湯道15の上端開口を上記栓成形部28の打ち抜きで得られた栓33で塞ぐ。以上により、鋳型構造体10が得られる。
-Rotation of coalescing mold, installation of gate cup and stopper-
As shown in FIG. 7, the combined
<鋳込み>
図2に示すように、鋳箱35の底にバックアップ材(鋼粒子)36を敷き詰め、その上に鋳型構造体10を載せ、さらに、湯口カップ18の上端部のみが露出するように鋳型構造体10の周りにバックアップ材36を充填する。鋳箱35に加振機で振動を加えてバックアップ材を締めた後、湯口カップ18から溶湯を注入する。
<Casting>
As shown in FIG. 2, a backup material (steel particles) 36 is spread on the bottom of the
湯口カップ18に続く縦湯道15は下方にいくほど通路断面積が小さくなっているから、溶湯のヘッド圧自体は下側の位置するキャビティ14ほど大きくなるとしても、当該縦湯道15では、溶湯が受ける通路抵抗が下側へいくほど大きくなるから、上下に並ぶ各キャビティ14に流入する溶湯の流速を略同じにすることができる。すなわち、下側のキャビティ14において溶湯の流速が速くなって乱流を生ずることが避けられる。よって、上下に並ぶ各キャビティ14で得られるカムシャフトの品質がバラツクことが避けられる。
Since the longitudinal cross-sectional area of the
また、溶湯は鋳型構造体10の中央側の鋳型11の縦湯道14から横湯道19を通って両端側の鋳型11の縦湯道に流れていくため、各鋳型11に対する溶湯の分配が良好になる。よって、カムシャフトの品質が鋳型間でバラツクことが避けられる。
Further, since the molten metal flows from the
また、堰17が縦湯道15からキャビティ14に向かって上りの湯路になっているから、縦湯道15からキャビティ14に溶湯が流入するときに乱流になることが避けられ、鋳造欠陥の発生が抑制される。
In addition, since the
さらに、キャビティ14の軸線に一端から他端に向かって上りの傾斜が付けられているから、キャビティ14を溶湯の流速が途中で変化することが避けられ、鋳造欠陥の発生が抑制される。
In addition, since the axis of the
また、鋳造では型張りが問題になり易いところ、上記鋳型構造体10の場合、各鋳型11の合わせ面が縦になって且つ平行になっているから、溶湯の静圧や凝固した金属の変態に伴う膨張圧が、上記合わせ面と直交する方向の両側に詰められているバックアップ材36を介して鋳箱35の側壁で受けられ、この側壁がバックアップとなって各鋳型11の型張りが確実に抑えられる。
Further, in the casting
<後処理>
鋳型構造体10に注入した溶湯が凝固した後、型ばらしを行ない、次いで堰17を破断してカムシャフト部1を湯道15,19から切り離す。この破断を行なっても、カムシャフト部1が1本1本のバラバラにはならず、2本のカムシャフト部1が揚り部5において渡り部6で繋がった状態で得られる。よって、渡り部6をショットブラスト装置のハンガーに掛けて2本のカムシャフト部1を吊すことができ、砂落とし作業が容易になる。
<Post-processing>
After the molten metal injected into the
ショットブラスト後にカムシャフト部1から揚り部5を破断して除去し、さらに必要なバリ取り等を行なって、完成品(カムシャフト)を得る。
After shot blasting, the raised
<他の実施形態>
上述の如く、本発明は各鋳型11の合わせ面13を縦にして複数の鋳型11を合体させるから、鋳型11の厚さを増大させることなく、押し湯を設けることが容易になる。そのような押し湯を設ける例を図10に示す。これは、横方向に延びるキャビティの中央部に押し湯を設ける例であり、割型12の各キャビティ形成部21の中央部に押し湯形成部37を設けている。「発明が解決しようとする課題」の項で説明した、複数の鋳型を段積みした姿勢で注湯するようにした鋳型構造体の場合は、各キャビティに押し湯を設けると、その押し湯の高さだけ鋳型が厚くなるが、本発明によれば、縦型の鋳型11における各キャビティの上側の空いたスペースを利用して押し湯を設けることができるため、鋳型厚さの増大を避けることができる。
<Other embodiments>
As described above, according to the present invention, since the plurality of
上記実施形態は、カムシャフトを得る例であるが、本発明は、例えば、エンジンのバランスシャフトなど他の長尺鋳造品の鋳造にも適用することができる。 Although the said embodiment is an example which obtains a cam shaft, this invention is applicable also to casting of other long castings, such as a balance shaft of an engine, for example.
また、上記実施形態は4つの鋳型11によって鋳型構造体10を構成する例であるが、合体させる鋳型数は2以上の適宜の数にすることができる。
Moreover, although the said embodiment is an example which comprises the casting_mold |
1 カムシャフト部
2 湯口部
3 縦湯道部
4 横湯道部
5 揚り部
6 渡り部
10 鋳型構造体
11 鋳型
12 割型
13 合わせ面
14 キャビティ
15 縦湯道
16 揚り
17 堰
18 湯口カップ
19 横湯道
26 横湯道を形成するための貫通孔
27 渡り湯路を形成するための貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (8)
各々一対の(シェル状)割型が合わさって形成された複数の鋳型を備え、
上記各鋳型は、上記割型の合わせ面が縦になっていて、上記鋳造品を複数個取りするための上下に間隔をおいて横方向に平行に延びる複数のキャビティと、該複数のキャビティに溶湯を導くためのキャビティ長手方向の一端側を上下方向に延びる1本の縦湯道とを備え、
上記複数の鋳型は、各々の上記合わせ面が平行になるように互いの上記割型を背中合わせにして合体され、
上記複数の鋳型の縦湯道の下端部同士を連通する横湯道が形成され、
上記複数の鋳型のうちのいずれかの縦湯道の上端に湯口が設けられており、
上記複数の鋳型各々の縦湯道は下方へいくほど通路断面積が小さくなっていることを特徴とする鋳型構造。 A mold structure for casting a long cast product,
A plurality of molds each formed by combining a pair of (shell-shaped) split molds,
Each of the molds has a vertical mating surface of the split mold, and a plurality of cavities extending in parallel in the lateral direction with a vertical interval for taking a plurality of the cast products, and the plurality of cavities. One longitudinal runway extending in the vertical direction at one end side in the cavity longitudinal direction for guiding the molten metal,
The plurality of molds are combined with the split molds back to back so that the mating surfaces are parallel to each other,
A horizontal runway that connects the lower ends of the vertical runners of the plurality of molds is formed,
A gate is provided at the upper end of any one of the plurality of molds,
A mold structure characterized in that the vertical runway of each of the plurality of molds has a smaller passage cross-sectional area as it goes downward.
上記鋳型が3つ以上合体されていて、その中央側に配置された鋳型の上記縦湯道に上記湯口が設けられていることを特徴とする鋳型構造。 In claim 1,
A casting mold structure, wherein three or more casting molds are combined, and the gate is provided in the vertical runner of the casting mold arranged on the center side thereof.
上記縦湯道と上記キャビティを結ぶ堰は、上記縦湯道から上記キャビティに向かって上りの湯路になっていることを特徴とする鋳型構造。 In claim 1 or claim 2,
The mold structure characterized in that the weir connecting the vertical runner and the cavity is an upward runway from the vertical runway toward the cavity.
上記キャビティの横方向に延びる軸線には上記縦湯道側の一端から他端に向かって位置が漸次高くなるように水平線に対して1度以上3度以下の傾斜角度が付けられていることを特徴とする鋳型構造。 In any one of Claim 1 thru | or 3,
The axis extending in the lateral direction of the cavity has an inclination angle of 1 degree to 3 degrees with respect to the horizontal line so that the position gradually increases from one end to the other end on the vertical runner side. Characteristic mold structure.
上記鋳型を構成する一対の割型各々には、上記横湯道を形成するための貫通孔が形成されていて、
上記背中合わせになった上記割型の貫通孔同士が合わされ、両端に位置する上記割型の貫通孔に栓が嵌められて上記横湯道が形成されていることを特徴とする鋳型構造。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
Each of the pair of split molds constituting the mold has a through hole for forming the side runner,
A mold structure, wherein the split-type through-holes that are back-to-back are joined together, and a plug is fitted into the split-type through-holes located at both ends to form the side runner.
上記複数の鋳型はいずれも上記縦湯道の上端が開口した状態に形成され、
上記複数の鋳型のうちのいずれかの鋳型の縦湯道の上端の開口に湯口が設けられ、他の鋳型の縦湯道の上端の開口が栓で塞がれていることを特徴とする鋳型構造。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
Each of the plurality of molds is formed in a state where the upper end of the vertical runner is open,
A mold characterized in that a gate is provided at an upper end opening of a vertical runner of one of the plurality of molds, and an opening at the upper end of the vertical runner of another mold is closed with a stopper. Construction.
上記複数の鋳型各々は、上記キャビティ長手方向の他端側に揚りを備え、
上記背中合わせになった少なくとも一組の割型には、背中合わせになったときに相隣る鋳型の揚り同士を連通するように合わさる貫通孔が形成されていることを特徴とする鋳型構造。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
Each of the plurality of molds includes a lift on the other end side in the cavity longitudinal direction,
A mold structure characterized in that at least one pair of split molds that are back-to-back are formed with through-holes that fit together so as to communicate the lifts of adjacent molds when they are back-to-back.
一対のシェル状割型を合わせることによって、上記鋳造品を複数個取りするための互いに平行になった複数のキャビティと、該複数のキャビティに溶湯を導くためのキャビティ長手方向の一端側を該キャビティの並び方向に延び、且つ一端から他端にいくほど通路断面積が小さくなった第1湯道とを有する鋳型を形成する工程と、
上記鋳型を上記割型の合わせ面が横になるようにして複数個積み重ねて合体させる工程と、
上記積み重ねで得られた合体鋳型を、上記各鋳型の複数のキャビティが上下に間隔をおいて横方向に延び、上記第1湯道が上下方向に延び下方へいくほど通路断面積が小さくなった縦湯道になるように回転させる工程と、
上記合体鋳型のいずれかの鋳型の縦湯道の上端に湯口を設ける工程とを備え、
上記割型には、上記積重ねによって隣合わせになる上記鋳型の第1湯道の通路面積が小さくなった他端同士を連通させるための貫通孔を形成しておき、
上記鋳型を積み重ねる工程では、背中合わせになる割型の貫通孔同士を合わせるとともに、最下段になる鋳型の下側割型の貫通孔及び最上段になる鋳型の上側割型の貫通孔各々を栓で塞ぐことによって、上記複数の鋳型の第1湯道同士を連通する第2湯道を形成し、
上記鋳型群を回転させる工程では、上記第2湯道が上記複数の鋳型各々の縦湯道の下端同士を連通する横湯道になるように上記合体鋳型を回転させることを特徴とする鋳型構造の製造方法。 A method for producing a mold structure for casting a long cast product,
By combining a pair of shell-shaped split molds, a plurality of cavities parallel to each other for taking a plurality of the cast products, and one end side in the longitudinal direction of the cavity for guiding the molten metal to the plurality of cavities Forming a mold having a first runner extending in the direction of alignment and having a passage cross-sectional area that decreases from one end to the other;
A step of stacking and combining a plurality of the molds such that the mating surfaces of the split molds lie down;
The combined mold obtained by the above stacking has a plurality of cavities of the respective molds extending in the horizontal direction at intervals, and the cross-sectional area of the passage becomes smaller as the first runner extends in the vertical direction and goes downward. A process of rotating to become a vertical runway;
Providing a gate at the upper end of the vertical runner of any of the above-mentioned combined molds,
In the split mold, a through hole is formed for communicating the other ends of the first runner of the mold that are adjacent to each other by the stacking.
In the step of stacking the molds, the split-type through holes that are back-to-back are aligned with each other, and the lower split-type through hole in the lowermost mold and the upper split mold through-hole in the uppermost mold are plugged. By closing, a second runner that connects the first runners of the plurality of molds is formed,
In the step of rotating the mold group, the combined mold is rotated so that the second runner is a horizontal runner that communicates the lower ends of the vertical runners of each of the plurality of molds. Manufacturing method.
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