JP2016131996A - 鋳型 - Google Patents

Abstract

【課題】上型と下型との型合わせ時の密着性が良好な鋳型を提供する。【解決手段】上型１１は、上側型枠１２と、砂と樹脂とを混練した造型用砂によって上側型枠１２内に造型された上側砂型１３とを有する。下型２１は、下側型枠２２と、砂と樹脂とを混練した造型用砂によって下側型枠２２内に造型された下側砂型２３とを有する。上側砂型１３及び下側砂型２３の合わせ面は、上側型枠１２及び下側型枠２２よりも突出している。【選択図】図３

Description

本発明は、鋳型に関するものである。

従来より、型枠と、型枠の内部に造型された砂型とを有する鋳型が知られている。このような鋳型は、例えば、コールドボックス法によって製造される（例えば、特許文献１参照）。

コールドボックス法では、まず、鋳物の模型に背面金型としての型枠をかぶせ、砂と樹脂とを混練させた造型用砂を、模型と型枠との隙間に圧縮空気で吹き込むことで充填する。そして、アミンガス等の硬化ガスを型枠内に通気させて造型用砂を硬化させることで、鋳造用の砂型が形成される。

特開平５−６９０８５号公報

しかしながら、従来の鋳型では、上型と下型とを型合わせする際に、上型の型枠と下型の型枠とを当接させているため、型同士を十分に密着させることができないおそれがある。

具体的に、型枠の内部に砂型を造型した鋳型では、鋳型内のキャビティに注湯して鋳物を製造（鋳造）した後は、砂型のみを壊して型枠を再利用するようにしている。そのため、金属製の型枠を繰り返し使用することで、鋳造時の熱によって型枠が歪んでしまい、型枠の合わせ面が局所的に変形して型同士の密着性が悪くなるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上型と下型との型合わせ時の密着性が良好な鋳型を提供することにある。

本発明は、上型と下型とによって鋳造用のキャビティが形成された鋳型を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記上型は、上側型枠と、砂と樹脂とを混練した造型用砂によって該上側型枠内に造型された上側砂型とを有し、
前記下型は、下側型枠と、砂と樹脂とを混練した造型用砂によって該下側型枠内に造型された下側砂型とを有し、
前記上側砂型及び前記下側砂型のうち少なくとも一方の合わせ面は、前記上側型枠及び前記下側型枠よりも突出していることを特徴とするものである。

第１の発明では、上側砂型及び下側砂型のうち少なくとも一方の合わせ面を、上側型枠及び下側型枠よりも突出させている。これにより、金属製の上側型枠及び下側型枠が熱変形によって歪んでいたとしても、上型及び下型を型合わせする際には、上側砂型及び下側砂型が密着することとなり、上型と下型との密着性が良好となる。また、上型及び下型は、砂型同士で密着しているので、注湯時などにキャビティ内で発生したガスを、砂型の隙間から外部に排気することができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記造型用砂は、球体状の砂で構成されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、球体状の砂で造型用砂が構成されているので、上側砂型及び下側砂型を造型する際に、砂同士の隙間を詰めることができて充填性が向上し、上側砂型及び下側砂型の強度を高めることができる。その結果、上型及び下型の型合わせ時や抜型時の抵抗に耐え得る強度を確保することができ、抜型時に必要とされる抜き勾配を小さくすることができる。そして、抜き勾配を小さくすることで、鋳造後の製品における加工の取り代を削減することができる。

また、型内に中子を配置する場合には、そのクリアランスを小さくすることができる。そして、クリアランスを小さくすることで鋳バリの発生を抑制することができるとともに、寸法精度の向上を図ることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記上側砂型には、前記下側砂型に向かって膨出するとともに前記キャビティ内に注湯するための湯路が形成された膨出部が設けられ、
前記下側砂型には、前記膨出部に対応して窪むことで該膨出部を嵌合可能な窪み部が形成されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、上側砂型には、湯路が形成された膨出部が設けられる。下側砂型には、膨出部が嵌合される窪み部が形成される。これにより、上型及び下型を型合わせしたときに、膨出部が窪み部に嵌合されることで、上型及び下型の位置合わせを行うことができる。

第４の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、
前記上側砂型又は前記下側砂型の一方の合わせ面には、位置決め突起部が設けられ、
前記上側砂型又は前記下側砂型の他方の合わせ面には、前記位置決め突起部を嵌合可能な位置決め孔が形成されていることを特徴とするものである。

第４の発明では、上側砂型又は下側砂型の合わせ面には、位置決め突起部又は位置決め孔が形成される。これにより、上型及び下型を型合わせしたときに、位置決め突起部が位置決め孔に嵌合されることで、上型及び下型の位置合わせを行うことができる。また、位置決め突起部や位置決め孔は、上側砂型や下側砂型に形成されているので、上側型枠及び下側型枠が熱変形により歪んでいたとしても、上型及び下型の位置合わせには特に影響がない。

本発明によれば、金属製の上側型枠及び下側型枠が熱変形によって歪んでいたとしても、上型及び下型を型合わせする際には、上側砂型及び下側砂型が密着することとなり、上型と下型との密着性が良好となる。

本実施形態に係る鋳型の構成を示す側面断面図である。 上型、下型、及び中子の構成を示す側面断面図である。 上側砂型及び下側砂型の合わせ面の周辺を拡大して示す側面断面図である。 本実施形態の造型用砂の粒形状を示す図である。 天然珪砂を用いた従来の造型用砂の粒形状を示す図である。 上型及び下型を型合わせする前の状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、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。

図１及び図２に示すように、鋳型１０は、上型１１と、下型２１とを有しており、上型１１及び下型２１を型合わせすることで、内部に鋳造用のキャビティＣが形成される。キャビティＣには、中子３０が配設されている。

上型１１は、金属製の上側型枠１２と、上側型枠１２内に造型された上側砂型１３とを有する。上側砂型１３は、コールドボックス法によって造型されている。具体的には、まず、鋳造製品の模型に背面金型としての上側型枠１２をかぶせ、砂と樹脂とを混練させた造型用砂を、模型と上側型枠１２との隙間に圧縮空気で吹き込むことで充填する。そして、アミンガス等の硬化ガスを上側型枠１２内に通気させて造型用砂を硬化させることで、上側砂型１３が形成される。

上側砂型１３の下面の外周縁部は、上側型枠１２の下面の外周縁部よりも下方に突出している（図３参照）。この突出量は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。これにより、上側砂型１３の下面の外周縁部が、型合わせ時の合わせ面となる。

下型２１は、金属製の下側型枠２２と、下側型枠２２内に造型された下側砂型２３とを有する。下側砂型２３は、コールドボックス法によって造型されている。具体的に、下側砂型２３は、上側砂型１３と同様に、砂と樹脂とを混練させた造型用砂によって造型されている。

下側砂型２３の上面の外周縁部は、下側型枠２２の上面の外周縁部よりも上方に突出している（図３参照）。この突出量は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。これにより、下側砂型２３の上面の外周縁部が、型合わせ時の合わせ面となる。

図３に示すように、上型１１及び下型２１の型合わせ時には、上側砂型１３及び下側砂型２３とが密着する一方、上側型枠１２と下側型枠２２との間には隙間Ｓ（０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ）が設けられる。

これにより、例えば、金属製の上側型枠１２及び下側型枠２２が熱変形によって歪んでいたとしても、上側型枠１２及び下側型枠２２が当接することがなく、上型１１及び下型２１の密着性を良好に保つことができる。また、注湯時などにキャビティＣ内でガスが発生しても、上側砂型１３及び下側砂型２３の隙間から外部にガスを排気することができる。

図４に示すように、上側砂型１３及び下側砂型２３の造型に用いられる造型用砂は、球体状の人工珪砂で構成されている。このように、球体状の砂を用いて上側砂型１３及び下側砂型２３を造型することで、砂同士の隙間を詰めることができて充填性が向上する。その結果、上側砂型１３及び下側砂型２３の強度を高めることができる。

ここで、比較のために、従来から造型用砂として用いられている天然珪砂の粒形状を図５に示す。図５に示すように、天然珪砂は、その表面がギザギザになっているため、砂同士の隙間を詰めることが困難である。そのため、天然珪砂を用いて造型した上側砂型及び下側砂型は、本実施形態の上側砂型１３及び下側砂型２３よりもその強度が低くなる。

このように、本実施形態では、球体状の人工珪砂を用いて上側砂型１３及び下側砂型２３を造型したから、上型１１及び下型２１の型合わせ時や抜型時の抵抗に耐え得る強度を確保することができる。その結果、抜型時に必要とされる抜き勾配を小さくすることができ、鋳造後の製品における加工の取り代を削減することができる。

また、鋳型１０のキャビティＣ内に中子３０を配置する場合には、そのクリアランスを小さくすることができる。例えば、クリアランスを０．２ｍｍ程度に設定することができる。そして、クリアランスを小さくすることで鋳バリの発生を抑制することができるとともに、寸法精度の向上を図ることができる。

図６に示すように、上側砂型１３には、下側砂型２３に向かって膨出する膨出部１４が設けられている。膨出部１４は、上側砂型１３における図６で左側寄りの位置に設けられている。膨出部１４には、溶融した湯（溶融金属）をキャビティＣ内に注湯するための湯路１５が形成されている。湯路１５は、上側砂型１３を上下方向に貫通している。膨出部１４における膨出側端部には、下側砂型２３の後述する段差部２５とキャビティＣとを連通する連通溝１７が形成されている。

上側砂型１３の合わせ面における図６で右側寄りの位置には、位置決め突起部１６が設けられている。位置決め突起部１６は、前後方向に間隔をあけて２つ設けられている。

下側砂型２３には、膨出部１４に対応して窪むことで膨出部１４を嵌合可能な窪み部２４が形成されている。窪み部２４は、下側砂型２３における図６で左側寄りの位置に形成されている。窪み部２４の底面には、上側砂型１３の膨出部１４に形成された湯路１５に繋がる段差部２５が形成されている。段差部２５には、湯路１５に沿って下方に流れた湯が貯留される。段差部２５から溢れ出た湯は、上側砂型１３の膨出部１４に形成された連通溝１７を通ってキャビティＣ内に注湯される。

下側砂型２３の合わせ面における図６で右側寄りの位置には、位置決め突起部１６を嵌合可能な位置決め孔２６が形成されている。位置決め孔２６は、前後方向に間隔をあけて２つ形成されている。

そして、上型１１及び下型２１を型合わせする際には、膨出部１４を窪み部２４に嵌合させるとともに、位置決め突起部１６を位置決め孔２６に嵌合させる。これにより、上型１１及び下型２１の位置合わせを容易に行うことができる。

また、位置決め突起部１６及び位置決め孔２６は、上側砂型１３及び下側砂型２３に形成されているので、上側型枠１２及び下側型枠２２が熱変形により歪んでいたとしても、上型１１及び下型２１の位置合わせには特に影響がない。

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

本実施形態では、上側砂型１３の合わせ面を上側型枠１２よりも突出させるとともに、下側砂型２３の合わせ面を下側型枠２２よりも突出させるようにしたが、この形態に限定するものではない。つまり、上型１１及び下型２１の型合わせ時に、上側型枠１２及び下側型枠２２同士が当接しない構成であればよいため、上側砂型１３又は下側砂型２３のどちらか一方の合わせ面を、上側型枠１２又は下側型枠２２よりも突出させた構成としても構わない。

また、本実施形態では、上側砂型１３の合わせ面に位置決め突起部１６を設け、下側砂型２３の合わせ面に位置決め孔２６を形成するようにしたが、この形態に限定するものではない。例えば、上側砂型１３の合わせ面に位置決め孔２６を形成し、下側砂型２３の合わせ面に位置決め突起部１６を設けるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、上型と下型との型合わせ時の密着性が良好な鋳型を提供することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０ 鋳型
１１ 上型
１２ 上側型枠
１３ 上側砂型
１４ 膨出部
１５ 湯路
１６ 位置決め突起部
２１ 下型
２２ 下側型枠
２３ 下側砂型
２４ 窪み部
２６ 位置決め孔
Ｃ キャビティ

Claims (4)

1. 上型と下型とによって鋳造用のキャビティが形成された鋳型であって、
   前記上型は、上側型枠と、砂と樹脂とを混練した造型用砂によって該上側型枠内に造型された上側砂型とを有し、
   前記下型は、下側型枠と、砂と樹脂とを混練した造型用砂によって該下側型枠内に造型された下側砂型とを有し、
   前記上側砂型及び前記下側砂型のうち少なくとも一方の合わせ面は、前記上側型枠及び前記下側型枠よりも突出していることを特徴とする鋳型。
2. 請求項１において、
   前記造型用砂は、球体状の砂で構成されていることを特徴とする鋳型。
3. 請求項１又は２において、
   前記上側砂型には、前記下側砂型に向かって膨出するとともに前記キャビティ内に注湯するための湯路が形成された膨出部が設けられ、
   前記下側砂型には、前記膨出部に対応して窪むことで該膨出部を嵌合可能な窪み部が形成されていることを特徴とする鋳型。
4. 請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
   前記上側砂型又は前記下側砂型の一方の合わせ面には、位置決め突起部が設けられ、
   前記上側砂型又は前記下側砂型の他方の合わせ面には、前記位置決め突起部を嵌合可能な位置決め孔が形成されていることを特徴とする鋳型。