JP2017006980A - Casting mold, and light alloy wheel manufacturing method using the same - Google Patents

Casting mold, and light alloy wheel manufacturing method using the same Download PDF

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武嗣 播本
Takeshi Harimoto
武嗣 播本
達也 河野
Tatsuya Kono
達也 河野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a casing mold for manufacturing a light alloy wheel reduced in a casting defect such as a shrinkage cavity to be formed in a rim part, and a processing method using the casting mold.SOLUTION: A casting mold comprises: an upper die; a lower die arranged to oppose the upper die; and a horizontal die arranged laterally of the upper die and the lower die. The horizontal die is formed with two sprues opened in a cavity shaping a rim part such that the two sprues are opposed to each other through the center line of the cavity shaping the rim part. The upper die is formed with an internal space for supplying a coolant. The upper die is formed with a bottom wall for defining the bottom of the internal space. The casting mold is characterized in that the bottom wall has an inner face facing the internal space, and in that the height of the inner face in a vertical direction with reference to the lower end of the cavity defining the rim part is low at the intermediate part of the two sprues and higher on the sprue sides than at an intermediate part.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、例えばアルミニウム合金等の軽合金で形成された軽合金ホイールを製造するための鋳造用金型およびそれを用いた軽合金ホイールの製造方法に関する。   The present invention relates to a casting mold for producing a light alloy wheel formed of a light alloy such as an aluminum alloy and a method for producing a light alloy wheel using the same.

自動車(乗用車等)に装着されている車両用の軽合金ホイールとしては、車体を軽量化するために、例えば低圧鋳造などの手法により全体がアルミニウム合金で形成されたアルミホイールが使用されている。   As a light alloy wheel for a vehicle mounted on an automobile (passenger car or the like), an aluminum wheel formed entirely of an aluminum alloy by a technique such as low pressure casting is used in order to reduce the weight of the vehicle body.

鋳造法により製造される軽合金ホイールには引け巣等の鋳造欠陥が少ないことが要求される。特許文献1は、そのような製造方法の一例を開示する。図8は特許文献1に記載された鋳造方案であり、上型と下型と一対の横型を備えたサイドゲート方式の鋳型装置の上型を上方からみて、その上型の内部構造を模式的に示す図である。図8に示す空冷パイプ324は、リム用キャビティCRの堰前部分Sを空冷するものである。一方、ミス卜冷却手段325は、リム用キャビティCRの部分Aをミスト冷却するものである。この部分Aは、筒状のリム用キャビティCRのうち、堰形成空間331にそれぞれつながった堰前部分Sからリム用キャビティCRの周方向に90°ずれた部分であり、堰前部分Sからリム用キャビティCRの周方向に最も離れた部分となる。   Light alloy wheels manufactured by a casting method are required to have few casting defects such as shrinkage cavities. Patent Document 1 discloses an example of such a manufacturing method. FIG. 8 shows a casting method described in Patent Document 1. When an upper mold of a side gate type mold apparatus provided with an upper mold, a lower mold, and a pair of horizontal molds is viewed from above, the internal structure of the upper mold is schematically illustrated. FIG. The air-cooling pipe 324 shown in FIG. 8 is for air-cooling the front dam portion S of the rim cavity CR. On the other hand, the misfire cooling means 325 mist cools the portion A of the rim cavity CR. This portion A is a portion of the cylindrical rim cavity CR that is shifted by 90 ° in the circumferential direction of the rim cavity CR from the front dam portion S connected to the dam forming space 331. This is the farthest part in the circumferential direction of the cavity CR.

特開2008−155235号公報(段落0044,図1,図3)JP 2008-155235 A (paragraph 0044, FIGS. 1 and 3)

上記特許文献1で一例が開示される従来技術の鋳造方案では、軽合金ホイールのリム部とディスク部とが交差する交差部の引け巣の抑制は不十分な場合があった。このため、従来技術に対し交差部の引け巣が低減された、高強度でエア漏れが抑制された軽合金ホイールを製造可能な鋳造用金型およびそれを用いた軽合金ホイールの製造方法が要請されていた。   In the conventional casting method disclosed in Patent Document 1 as an example, there is a case where the suppression of the shrinkage nest at the intersecting portion where the rim portion and the disc portion of the light alloy wheel intersect is insufficient. Therefore, there is a demand for a casting mold capable of producing a light alloy wheel with high strength and reduced air leakage, and a method for producing a light alloy wheel using the same, with respect to the prior art, with reduced shrinkage at the intersection. It had been.

従って本発明の目的は、従来技術に対し、交差部に発生する引け巣などの鋳造欠陥を低減し、高強度でエア漏れが抑制された軽合金ホイールを製造するための鋳造用金型及びそれを用いた製法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to reduce the casting defects such as shrinkage cavities generated at the intersections, and to provide a casting mold for producing a light alloy wheel with high strength and suppressed air leakage, as compared with the prior art. It is to provide a manufacturing method using

本願第1の発明に係る鋳造用金型は、略円筒形状のリム部と、前記リム部に内設された、車軸が装着されるディスク部とを有する軽合金ホイールを製造するために使用される鋳造用金型であって、上型と、前記上型に対向するように配置される下型と、前記上型および下型の側方に配置される横型とを有し、前記上型、前記下型および前記横型の型合わせにより形成される、前記軽合金ホイールを象るキャビティのうち、前記リム部を象る略円筒形状をなすキャビティは、その中心線が立てられた姿勢で配置されており、前記横型には、前記リム部を象るキャビティに開口する二つの湯口が前記リム部を象るキャビティの中心線を介し相対するように形成され、前記上型には、冷媒を供給するための内部空間が形成され、前記上型は前記内部空間の底部を画定する底壁を有し、該底壁は前記内部空間に臨む内面を有し、前記リム部を象るキャビティの下端を基準とする鉛直方向における前記内面の高さは、周方向において、二つの湯口の中間部で低く、前記中間部よりも湯口側で高いことを特徴とする。   The casting mold according to the first invention of the present application is used for manufacturing a light alloy wheel having a substantially cylindrical rim portion and a disc portion installed in the rim portion to which an axle is mounted. A casting mold having an upper mold, a lower mold disposed to face the upper mold, and a horizontal mold disposed on a side of the upper mold and the lower mold. Among the cavities that are formed by matching the lower mold and the horizontal mold and that are shaped like the light alloy wheel, the cavity that has a substantially cylindrical shape that looks like the rim portion is arranged in a posture in which the center line is set up. The horizontal mold is formed such that two gates that open to the cavity that represents the rim portion are opposed to each other via the center line of the cavity that represents the rim portion. An internal space for supplying is formed, and the upper mold is A bottom wall defining a bottom portion in between, the bottom wall having an inner surface facing the inner space, and the height of the inner surface in the vertical direction with respect to the lower end of the cavity that represents the rim portion is In the direction, it is characterized in that it is low at the middle part of the two gates and is higher at the gate side than the intermediate part.

本願第1の発明において、前記中間部の内面と、前記中間部よりも湯口側の内面とが階段状に連なる構造を採用することができる。   1st invention of this application WHEREIN: The structure where the inner surface of the said intermediate part and the inner surface of the pouring gate side rather than the said intermediate part continue in a step shape is employable.

本願第1の発明において、周方向における前記中間部の範囲は、前記二つの湯口の中間点を中心に20°〜70°であることが好ましく、30°〜60°であることが更に好ましい。   1st invention of this application WHEREIN: It is preferable that the range of the said intermediate part in the circumferential direction is 20 degrees-70 degrees centering | focusing on the intermediate point of said two gates, and it is still more preferable that it is 30 degrees-60 degrees.

本願第2の発明に係る軽合金ホイールの製造方法は、本願第1の発明に係る鋳造用金型の前記軽合金ホイールを象るキャビティに軽合金からなる溶湯を注入し、前記上型に設けた内部空間に冷媒を供給して前記リム部を象るキャビティに注入された溶湯を冷却することを特徴とする。   A method for manufacturing a light alloy wheel according to a second invention of the present application is a method of injecting a molten metal made of a light alloy into a cavity that represents the light alloy wheel of a casting mold according to the first invention of the present application, and providing the upper mold with the molten metal. The coolant is supplied to the inner space to cool the molten metal injected into the cavity that represents the rim.

本発明に係る軽合金ホイールの製造方法は、従来技術に対し、交差部に発生する引け巣などの鋳造欠陥が低減され、高強度でエア漏れが抑制された軽合金ホイールを製造するための鋳造用金型及びそれを用いた軽合金ホイールの製造方法を提供することができる。   The light alloy wheel manufacturing method according to the present invention is a casting method for manufacturing a light alloy wheel in which casting defects such as shrinkage cavities generated at intersections are reduced and air leakage is suppressed with respect to the prior art. And a light alloy wheel manufacturing method using the same.

本発明の実施形態に係る軽合金ホイールを製造するために使用される鋳造用金型の一例を示す縦断面図(図2のB´−I−B断面図)である。It is a longitudinal cross-sectional view (B'-IB sectional drawing of FIG. 2) which shows an example of the casting die used in order to manufacture the light alloy wheel which concerns on embodiment of this invention. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 図2のD−D矢視図である。FIG. 3 is a DD arrow view of FIG. 2. 図2のI−B部分断面図(a)および図2のI−E部分断面図(b)である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along the line IB in FIG. 2 and a partial cross-sectional view taken along the line IE in FIG. リム部用キャビティに鋳込まれた溶湯の凝固の進行状態を示す図である。It is a figure which shows the progress state of solidification of the molten metal cast in the cavity for rim | limb parts. 軽合金ホイールの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a light alloy wheel. 図6の軽合金ホイールのJ−J断面図である。It is JJ sectional drawing of the light alloy wheel of FIG. 従来の軽合金ホイールの製造方法を実施するための鋳型装置の平面図である。It is a top view of the casting_mold | template apparatus for enforcing the manufacturing method of the conventional light alloy wheel.

本発明について、その具体的な実施形態に基づき図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下説明する実施形態に限定されず、また、発明の作用効果を奏する限り、同一 性の範囲内において適宜変形して実施することができる。   The present invention will be described based on specific embodiments with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be appropriately modified and implemented within the range of the same as long as the effects of the invention are exhibited.

本発明者らは、リム部を象るキャビティの下端を基準とする鉛直方向における上型底壁の内面の高さを、周方向において、二つの湯口の中間部で低く、中間部よりも湯口側で高くした鋳造用金型を用いて軽合金ホイールを製造することにより、上記目的を達成できることを知見し、本発明に想到した。上型の詳細な構成は、後述する。   The inventors have made the height of the inner surface of the upper mold bottom wall in the vertical direction with respect to the lower end of the cavity representing the rim portion lower in the middle portion between the two gates in the circumferential direction and lower than the middle portion. The inventors have found that the above object can be achieved by producing a light alloy wheel using a casting mold raised on the side, and have arrived at the present invention. The detailed configuration of the upper mold will be described later.

以下、本発明の実施形態に係る軽合金ホイールの製造方法について、図1〜図7を参照 しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, a light alloy wheel manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

[軽合金ホイールの構成]
図6および図7を参照しつつ、本発明の実施形態に係る軽合金ホイールの構成について 、アルミホイールを例として説明する。図6は、図7のアルミホイール(以下、ホイールという場合がある。)10の底面図である。図7は、図6のJ−J断面図である。なお、図7に示すホイール10の中心線Iの方向を軸方向、中心線Iに直交する方向を半径方向、中心線I周りの方向を周方向と言う場合がある。図6および図7に示すように、ホイール10は、ハブ部9fおよびハブ部9fの外周面から放射状に形成されたデザイン部9gを備えたディスク部9eを有している。また、ホイール10は、ディスク部9eの外周部が内周面に結合されたリム本体部9bとリム本体部9bの下方(一方)端に配置された第1のフランジ部(いわゆる、アウターフランジ部)9cと上方(他方)端に配置された第2のフランジ部(いわゆる、インナーフランジ部)9dとを備えた略円筒形状のリム部9aを有している。なお、リム部9aは第1のフランジ部9c側においてディスク部9eと結合しており、ディスク部9eのうちリム部9aとの結合した部分が交差部26である。また、本実施形態のデザイン部9gの形態は、スポークタイプであるがデザイン部の形態はこれに限定されず、例えばメッシュタイプその他各種の形態とすることができる。このホイール10には、第1のフランジ部9cと第2のフランジ部9dとの間に挟まれるようにリム本体部9bにタイヤが取り付けられた後、ディスク部9eが車体の外側に向いた姿勢で車軸に装着され、使用に供される。
[Configuration of light alloy wheel]
The structure of the light alloy wheel according to the embodiment of the present invention will be described by taking an aluminum wheel as an example with reference to FIGS. FIG. 6 is a bottom view of the aluminum wheel (hereinafter sometimes referred to as a wheel) 10 of FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line JJ in FIG. The direction of the center line I of the wheel 10 shown in FIG. 7 may be referred to as the axial direction, the direction orthogonal to the center line I may be referred to as the radial direction, and the direction around the center line I may be referred to as the circumferential direction. As shown in FIGS. 6 and 7, the wheel 10 has a disk portion 9e having a hub portion 9f and a design portion 9g formed radially from the outer peripheral surface of the hub portion 9f. The wheel 10 includes a rim main body portion 9b in which the outer peripheral portion of the disk portion 9e is coupled to the inner peripheral surface, and a first flange portion (a so-called outer flange portion) disposed at the lower (one) end of the rim main body portion 9b. ) 9c and a substantially cylindrical rim portion 9a having a second flange portion (so-called inner flange portion) 9d disposed at the upper (other) end. The rim portion 9a is coupled to the disc portion 9e on the first flange portion 9c side, and the portion of the disc portion 9e that is coupled to the rim portion 9a is the intersecting portion 26. Moreover, although the form of the design part 9g of this embodiment is a spoke type, the form of a design part is not limited to this, For example, it can be set as a mesh type and other various forms. In this wheel 10, after the tire is attached to the rim body 9b so as to be sandwiched between the first flange portion 9c and the second flange portion 9d, the disc portion 9e faces the outside of the vehicle body. Attach it to the axle and use it.

[鋳造用金型]
上記構成のホイールを製造する鋳造用金型の一例について、図1〜図3を参照しつつ説明する。ここで、図1は、上記スポークタイプのアルミホイールを低圧鋳造するための鋳造装置に組み込まれる鋳造用金型100の軸方向に沿う縦断面図(図2のB´−I−B断面図)である。図2は、図1の鋳造用金型100の半径方向のA−A断面図である。図3は、図2の鋳造用金型100のうち上型13の周方向のD−D部分矢視図である。図4は、図2のI−B部分断面図(a)および図2のI−E部分断面図(b)である。なお、本来、図1のA−A断面図である図2では、冷却手段13a,13bは見えないが、理解のため二点鎖線で示している。
[Casting mold]
An example of a casting mold for manufacturing the wheel having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a longitudinal sectional view along the axial direction of a casting mold 100 incorporated in a casting apparatus for low pressure casting of the spoke type aluminum wheel (B′-IB sectional view of FIG. 2). It is. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in the radial direction of the casting mold 100 of FIG. 3 is a DD partial arrow view of the upper mold 13 in the circumferential direction of the casting mold 100 of FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along line IB in FIG. 2 (a) and a partial cross-sectional view taken along line IE in FIG. In FIG. 2, which is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

図1に示すように、鋳造用金型(以下、金型と言う場合がある。)100は、上型13、上型13に相対するように配置される下型12、上型13および下型12の側方に配置される一対の可動分割型である横型14を有している。そして、型締めされ各型が合わせされることにより、ホイール10に必要に応じ適宜な余肉(例えば加工代など)が付加されたホイール素材(以下、このホイール素材を含めホイールと言う。)が象られたキャビティが形成される。すなわち、図1および2に示すように、ディスク部9eが象られたキャビティ(以下、ディスク部用キャビティと言う場合がある。他の部位のキャビティについて同じ。)100a、およびリム部9aが象られたリム部用キャビティ100bが形成される。なお、本実施形態では、リム部用キャビティ100bは、中心線Iが立てられた姿勢で配置されている。そして、金型100には 、ハブ部用キャビティ21aに開口する湯口(以下、センターゲートと言う場合がある。)18、およびリム部用キャビティ100bのリム本体部用キャビティ23aに開口する2つの湯ロ(以下、サイドゲー卜と言う場合がある。)19が形成されており、センターゲー卜18およびサイドゲート19には、湯道であるストーク15および16が各々接続されている。なお、本発明を実施する上では、ハブ部用キャビティ21aに開口するセンターゲート18は必須ではなく、必要に応じて設ければよい。   As shown in FIG. 1, a casting mold (hereinafter sometimes referred to as a mold) 100 includes an upper mold 13, a lower mold 12, an upper mold 13, and a lower mold disposed so as to face the upper mold 13. It has a horizontal mold 14 which is a pair of movable split molds arranged on the side of the mold 12. A wheel material (hereinafter referred to as a wheel including this wheel material) in which an appropriate surplus (for example, machining allowance) is added to the wheel 10 as necessary by clamping and mold-matching each die. An imaged cavity is formed. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, a cavity 100a in which the disk portion 9e is formed (hereinafter sometimes referred to as a disk portion cavity; the same applies to cavities in other portions) 100a and a rim portion 9a are formed. A rim cavity 100b is formed. In the present embodiment, the rim cavity 100b is arranged in a posture in which the center line I is set up. The mold 100 has a gate (hereinafter also referred to as a center gate) 18 that opens into the hub cavity 21a, and two hot water that opens into the rim body cavity 23a of the rim cavity 100b. B (hereinafter sometimes referred to as a side gate) 19 is formed, and the center gate 18 and the side gate 19 are connected to stalks 15 and 16 which are runners, respectively. In carrying out the present invention, the center gate 18 opened to the hub cavity 21a is not essential, and may be provided as necessary.

本実施形態の金型100の横型は、図2に示すように、中心線Iを介して分割された二つの横型で構成されている。そして、上記リム部用キャビティに開口する2つのサイドゲート19は、型締めされた状態の二つの横型14の型合わせ面に形成されている。つまり、二つのサイドゲー卜19は、リム部を象るキャビティの中心線を介し相対するように形成される。なお、本実施形態の横型14は2分割であるが3分割以上の構成でもよい。   As shown in FIG. 2, the horizontal mold of the mold 100 according to the present embodiment is composed of two horizontal molds divided through a center line I. The two side gates 19 that open to the rim cavity are formed on the die mating surfaces of the two horizontal dies 14 that are clamped. In other words, the two side gates 19 are formed so as to face each other via the center line of the cavity that represents the rim portion. In addition, although the horizontal type | mold 14 of this embodiment is divided into 2 parts, the structure of 3 parts or more may be sufficient.

図1のA−A断面図を図2に示す。上型13は、内部空間131を有する。ここで、本実施形態の上型13の外周の、半径方向における断面形状は、円形状である。そして、内部空間131の外面131oは、上型13の側壁13cの半径方向における厚さが周方向に沿い均一になるよう、上型13内に、上型13の外周に対し同心円状に形成される。加えて、本実施形態の内部空間131は、上記外面131oの内側に同心円状に形成された内面131iを有し全体として環形状をなしている。なお、上記内面131iは必ずしも必要ではなく、例えば当該内面を形成せず、外面131oのみを有する円柱形状をなす内部空間としてもよい。また、内部空間131は必ずしも一体構造である必要はなく、周方向に分割して形成されていてもよい。例えば、4分割する場合、2つのサイドゲートに対向する各位置およびそれらの間に合計4つの内部空間を形成することができる。内部空間を分割して形成する利点は、各内部空間において独立した冷却制御を行うことができる点にある。   FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. The upper mold 13 has an internal space 131. Here, the cross-sectional shape in the radial direction of the outer periphery of the upper mold 13 of this embodiment is a circular shape. The outer surface 131o of the inner space 131 is formed concentrically with respect to the outer periphery of the upper die 13 in the upper die 13 so that the thickness in the radial direction of the side wall 13c of the upper die 13 is uniform along the circumferential direction. The In addition, the internal space 131 of the present embodiment has an inner surface 131i formed concentrically inside the outer surface 131o and has a ring shape as a whole. The inner surface 131i is not always necessary. For example, the inner surface may not be formed, and may be a cylindrical internal space having only the outer surface 131o. The internal space 131 does not necessarily have an integral structure, and may be formed by being divided in the circumferential direction. For example, in the case of dividing into four, a total of four internal spaces can be formed between each position facing two side gates and between them. An advantage of dividing the internal space is that independent cooling control can be performed in each internal space.

上記内部空間131には、冷却手段13aが設けられており、当該冷却手段13aは、周方向において、2つのサイドゲート19の中程(周方向において、2つのサイドゲート19の中間点を中心に概ね90°の範囲。以下、単に中程という。)に存在する側壁13cに向かって冷媒(液体または気体)を噴出するように構成されている。この側壁13cに噴出された冷媒は、当該側壁13cを介してリム部用キャビティ100bの中程に充填された溶湯を冷却する。さらに、内部空間131には、冷却手段13bが設けられており、当該冷却手段13bは、サイドゲート19前およびその近傍に存在する側壁13cに向かって冷媒(液体または気体)を噴出するように構成されている。この側壁13cに噴出された冷媒は、当該側壁13cを介してリム部用キャビティ100bのサイドゲート19前およびその近傍に充填された溶湯を冷却する。   The internal space 131 is provided with a cooling means 13a. The cooling means 13a is located in the middle of the two side gates 19 in the circumferential direction (centering on the middle point between the two side gates 19 in the circumferential direction). A range of approximately 90 ° (hereinafter, simply referred to as “medium”) is configured to eject the refrigerant (liquid or gas) toward the side wall 13c existing in the middle. The refrigerant jetted to the side wall 13c cools the molten metal filled in the middle of the rim portion cavity 100b through the side wall 13c. Further, the internal space 131 is provided with a cooling means 13b, and the cooling means 13b is configured to eject a refrigerant (liquid or gas) toward the side wall 13c existing in front of and in the vicinity of the side gate 19. Has been. The refrigerant jetted to the side wall 13c cools the molten metal filled in front of and in the vicinity of the side gate 19 of the rim cavity 100b through the side wall 13c.

上型13は、下型12との型合わせによりディスク部用キャビティ100aを形成する底壁131m,131sを有する。底壁131mは、周方向において、2つのサイドゲート19の中間部(以下、単に中間部という。)に形成され、底壁131sは前記中間部よりもサイドゲート19側に形成される。この底壁131m、131sは内部空間131に臨む内面131ms,131ssを有する。そして、図2のD−D部分の拡大矢視図である図3に示すように、リム部用キャビティ100bの下端を基準とする鉛直方向における上型底壁131m,131sの各々の内面131ms,131ssの高さ(以下、内面の高さということがある。)は、周方向において、二つのサイドゲー卜19の中間部の内面131msが低く(図示h1)、当該中間部よりもサイドゲー卜側の内面131sが高くなっている(図示h2)。ここで、リム部用キャビティ100bの下端は、中心線Iが立てられた姿勢で配置されたリム部用キャビティ100bのうち交差部26のある側であって、下型12と接する面100beのことを指す。なお、図3に示すように、中間部の内面131msと、中間部よりもサイドゲート19側の内面131ssとは階段状に連なることが好ましい。   The upper mold 13 has bottom walls 131m and 131s that form a disk portion cavity 100a by mold matching with the lower mold 12. The bottom wall 131m is formed in the middle part (hereinafter simply referred to as the middle part) of the two side gates 19 in the circumferential direction, and the bottom wall 131s is formed closer to the side gate 19 than the middle part. The bottom walls 131m and 131s have inner surfaces 131ms and 131ss facing the internal space 131. Then, as shown in FIG. 3 which is an enlarged arrow view of the DD portion of FIG. 2, the inner surfaces 131ms of the upper mold bottom walls 131m, 131s in the vertical direction with respect to the lower end of the rim cavity 100b as a reference. The height of 131 ss (hereinafter sometimes referred to as the height of the inner surface) is such that the inner surface 131 ms of the intermediate portion of the two side game rods 19 is low (illustrated h1) in the circumferential direction, and is closer to the side gate than the intermediate portion. The inner surface 131s is high (illustration h2). Here, the lower end of the rim cavity 100b is a surface 100be that is in contact with the lower mold 12 on the side where the intersecting portion 26 is located in the rim cavity 100b that is arranged in a posture in which the center line I is erected. Point to. In addition, as shown in FIG. 3, it is preferable that the inner surface 131ms of the intermediate portion and the inner surface 131ss on the side gate 19 side of the intermediate portion are connected in a stepped manner.

上記のように低い内面131msが配置される中間部の周方向における範囲θは、二つのサイドゲート19の中間点を中心に20°〜70°であることが好ましく、30°〜60°であることが更に好ましい。20°未満または70°超では、リム部に発生する引け巣などの鋳造欠陥を低減する効果が、やや低下するからである。   The range θ in the circumferential direction of the intermediate portion where the low inner surface 131 ms is disposed as described above is preferably 20 ° to 70 °, and is preferably 30 ° to 60 °, centering on the intermediate point of the two side gates 19. More preferably. This is because if it is less than 20 ° or more than 70 °, the effect of reducing casting defects such as shrinkage cavities generated in the rim portion is slightly reduced.

リム部用キャビティ100bに開口するサイドゲート19から溶湯を注入する鋳造方案により軽合金ホイールを製造する場合には、リム部用キャビティ100bに充填された溶湯を、サイドゲート19から最も離れた位置からサイドゲート19へ向い周方向に沿って凝固させること(以下、この凝固形態を周方向指向性凝固と言う場合がある)が好ましいことが知られている。リム部用キャビティ100bのうちディスク部用キャビティ100aに近い部分(以下、リム部下部キャビティと言う場合がある)は、未凝固閉ループを形成しやすい交差部26が周方向に点在するため、従来はこの部分で周方向指向性凝固を達成することは困難であった。特に、周方向において、サイドゲート19から最も遠い、サイドゲート19から90°離れた位置に交差部26が存在する場合は、周方向指向性凝固を達成できないだけでなく、サイドゲート19からの押し湯効果が不十分となり、交差部に引け巣などの鋳造欠陥が発生することがあった。   When a light alloy wheel is manufactured by a casting method in which a molten metal is injected from the side gate 19 that opens to the rim cavity 100b, the molten metal filled in the rim cavity 100b is moved from the position farthest from the side gate 19. It is known that it is preferable to solidify along the circumferential direction toward the side gate 19 (hereinafter, this solidification form may be referred to as circumferential-directional solidification). A portion of the rim portion cavity 100b close to the disk portion cavity 100a (hereinafter sometimes referred to as a rim portion lower cavity) is dotted with the intersecting portions 26 that easily form an unsolidified closed loop. It was difficult to achieve circumferential directional solidification in this part. In particular, in the circumferential direction, when the intersection 26 exists at a position farthest from the side gate 19 and 90 ° away from the side gate 19, not only can the circumferential direction solidification be achieved, but also the pushing from the side gate 19 can be achieved. The hot water effect was insufficient, and casting defects such as shrinkage could occur at the intersections.

図4に図2のI−B部分断面図(a)および図2のI−E部分断面図(b)を示す。本発明においては、周方向において二つのサイドゲート19の中間部の底壁131mの内面131msの高さhに比較して、中間部の底壁131mに対しサイドゲート19側の底壁131sの内面131ssの高さhをより高い位置としたため、中間部の底壁131mに対応する位置のリム部下部キャビティ100bdの溶湯(以下、中間部リム下溶湯と言う。)に対する上型13の側壁13cによる抜熱能(太い矢印)に比較して、サイドゲート19側の底壁131sに対応する位置のリム部下部キャビティ100bdの溶湯(以下、サイドゲート側リム下溶湯と言う。)に対する上型13の側壁13cによる抜熱能(細い矢印)は相対的に低下する。内面131msの高さhは交差部26の高さ以下とすることが好ましく、内面131ssの高さhは交差部26の高さを超えることが好ましい。したがって、h<hの関係が成立する。リム部用キャビティ100bに溶湯を充填してから凝固が完了するまでの間、サイドゲート側リム下溶湯の液相の割合は、中間部リム下溶湯の液相の割合より常に大きい状態を保つことから、サイドゲート側リム下溶湯を通じた中間部リム下溶湯への押し湯効果は維持される。その結果、リム部下部キャビティ100bdにおいても周方向指向性凝固を達成することができ、交差部に発生する引け巣などの鋳造欠陥を低減できる。 FIG. 4 shows a partial cross-sectional view taken along the line IB of FIG. 2 and a partial cross-sectional view taken along the line IE of FIG. In the present invention, the circumferential compared to the height h 1 of the inner surface 131ms of the bottom wall 131m of the middle portion of the two side gates 19 in the direction, with respect to the bottom wall 131m of the middle portion of the side gate 19 side of the bottom wall 131s since was higher position the height h 2 of the inner surface 131Ss, middle portion of the bottom wall 131m molten metal of the rim portion lower cavity 100bd the corresponding position on the side wall of the upper mold 13 for (hereinafter, referred to as intermediate rim under melt.) Compared to the heat removal ability (thick arrow) by 13c, the upper mold 13 for the molten metal in the rim portion lower cavity 100bd at the position corresponding to the bottom wall 131s on the side gate 19 side (hereinafter referred to as the side gate side rim lower molten metal). The heat removal ability (thin arrow) by the side wall 13c of the steel plate is relatively lowered. The height h 1 of the inner surface 131 ms is preferably equal to or lower than the height of the intersecting portion 26, and the height h 2 of the inner surface 131 ss preferably exceeds the height of the intersecting portion 26. Therefore, the relationship of h 1 <h 2 is established. The ratio of the liquid phase of the side gate side rim lower molten metal is always larger than the ratio of the liquid phase of the intermediate rim lower molten metal until the solidification is completed after the rim cavity 100b is filled with the molten metal. Therefore, the effect of the hot water on the molten rim under the rim through the side gate side molten rim is maintained. As a result, circumferential direction-directed solidification can be achieved also in the rim portion lower cavity 100bd, and casting defects such as shrinkage cavities generated at the intersection can be reduced.

[軽合金ホイ一ルの製造方法]
次に、上記説明した構成の金型100を用いた軽合金ホイールの製造方法について説明する。先ず、図1の下型12、上型13および横型14を型締めしてキャビティを形成する。次いで、金型100の下に設置した保持炉(図示省略)内を加圧して貯留した溶湯を、ストーク15,16を介してセンターゲー卜18およびサイドゲート19から、ホイールを象るキャビティであるディスク部用キャビティ100aおよびリム部用キャビティ100bに注入する。そしてリム部用キャビティ100bの上端であるインナーフランジ部用キャビティ25aまでアルミニウム合金溶湯が充填された後、保持炉内の加圧を所定時間維持する(注湯工程)。
[Production method of light alloy wheel]
Next, a method for manufacturing a light alloy wheel using the mold 100 having the above-described configuration will be described. First, the lower mold 12, the upper mold 13 and the horizontal mold 14 in FIG. 1 are clamped to form a cavity. Next, a molten metal pressurized and stored in a holding furnace (not shown) installed under the mold 100 is a cavity that looks like a wheel from the center gate 18 and the side gate 19 via the stalks 15 and 16. It inject | pours into the cavity 100a for disc parts, and the cavity 100b for rim | limb parts. Then, after the molten aluminum alloy is filled up to the inner flange cavity 25a, which is the upper end of the rim cavity 100b, pressurization in the holding furnace is maintained for a predetermined time (a pouring process).

注湯工程で溶湯がインナーフランジ部用キャビティ25aまで充填された後、冷却パイプ(冷却手段)13a,13bに冷却エアを流通させ噴出することにより、リム部キャビティ100bに注入されたアルミニウム合金溶湯の冷却工程を行う。充填されたアルミニウム合金溶湯を冷却して凝固速度を速めることにより凝固組織が微細になり、ホイール強度の向上を図ることができる。   After the molten metal is filled up to the inner flange cavity 25a in the pouring step, the cooling air is circulated through the cooling pipes (cooling means) 13a and 13b and ejected, whereby the molten aluminum alloy injected into the rim cavity 100b is injected. A cooling process is performed. By cooling the molten aluminum alloy filled to increase the solidification rate, the solidified structure becomes finer, and the wheel strength can be improved.

上記態様の金型100および製造方法によって達成される、リム部用キャビティ100bに充填された溶湯の周方向指向性凝固について図5を参照して説明する。なお、図5は、冷却工程における溶湯の凝固過程を概念的に示す図であり、図1および図2においてディスク部用キャビティ100aおよびリブ部用キャビティ100b並びにセンターゲート18およびサイドゲート19に充填された溶湯のみを示す斜視断面図であり、理解のために上型13や下型12などの製造装置の各構成要素の図示は省略している。ま た、図5において符号R1〜R7で示す2点鎖線は、溶湯が凝固する際の固相線の分布を等高線的に示している。具体的には、各線R1〜R7は、リム部用キャビティ100bへの溶湯の充填完了後、冷却工程においてほぼ同一時期に溶湯が固相線に至った点を各々結んだ線となっている。   With reference to FIG. 5, a description will be given of the circumferential directional solidification of the molten metal filled in the rim cavity 100 b achieved by the mold 100 and the manufacturing method of the above aspect. FIG. 5 is a diagram conceptually showing the solidification process of the molten metal in the cooling process. In FIGS. 1 and 2, the disk portion cavity 100a, the rib portion cavity 100b, the center gate 18 and the side gate 19 are filled. 5 is a perspective sectional view showing only the molten metal, and illustration of each component of the manufacturing apparatus such as the upper mold 13 and the lower mold 12 is omitted for the sake of understanding. Moreover, the two-dot chain line shown with the code | symbol R1-R7 in FIG. 5 has shown the distribution of the solidus line when a molten metal solidifies in a contour line. Specifically, each of the lines R1 to R7 is a line connecting points where the molten metal reaches the solid phase line at approximately the same time in the cooling process after the filling of the molten metal into the rim cavity 100b is completed.

上記構成の冷却手段13a,13bを有する金型100では、サイドゲート19を通じてリム部用キャビティ100bに充填された溶湯は、以下説明するような形態で凝固が進行する。すなわち、本態様の金型100を使用した場合には、リム部用キャビティ100bに充填された溶湯の凝固は、サイドゲート19から最も離れた位置に存在し、上型13の側壁に接する位置から開始する。本実施形態の場合には、周方向においては一対のサイドゲート19の中間部(サイドゲート19から9 0°離れた位置)であって、軸方向においては上方に配置されたインナーフランジ部用キャビティ25aの点Qから溶湯の凝固は開始する。   In the mold 100 having the cooling means 13a and 13b having the above configuration, the molten metal filled in the rim cavity 100b through the side gate 19 is solidified in the form described below. That is, when the mold 100 of this aspect is used, the solidification of the molten metal filled in the rim portion cavity 100b is present at a position farthest from the side gate 19 and from a position in contact with the side wall of the upper mold 13. Start. In the case of the present embodiment, the cavity for the inner flange portion disposed in the middle portion of the pair of side gates 19 (position 90 ° away from the side gates 19) in the circumferential direction and disposed above in the axial direction. Solidification of the melt starts from point Q of 25a.

さらに、本発明においては、周方向において二つのサイドゲート19の中間部の底壁131mの内面131msの高さに比較して、中間部の底壁131mに対しサイドゲート19側の底壁131sの内面131ssの高さをより高い位置とし、中間部の底壁131mに対応する位置のリム部下部キャビティの溶湯に対する抜熱能に比較して、サイドゲート19側の底壁131sに対応する位置のリム部下部キャビティの溶湯に対する抜熱能を相対的に低下せしめているので、点Qから凝固が開始した溶湯は、矢印P1〜P3で示すように線R1から線R7に向かい、インナーフランジ部用キャビティ25aからサイドゲート19へと下方へ向かって凝固が進行するにつれて、より明確に周方向に指向性凝固する。このように本発明に係る金型およびそれを使用した製造方法では、サイドゲート19から最も離れた位置(点Q)からサイドゲート19に向けた所望の周方向指向性凝固を達成することができる。   Furthermore, in the present invention, the bottom wall 131s on the side gate 19 side of the intermediate gate wall 131m is compared with the height of the inner surface 131ms of the intermediate wall 131m of the intermediate wall between the two side gates 19 in the circumferential direction. The rim at a position corresponding to the bottom wall 131s on the side of the side gate 19 as compared with the heat removal ability of the lower rim cavity at the position corresponding to the bottom wall 131m at the middle portion with the height of the inner surface 131ss being higher. Since the heat removal capability of the lower part cavity relative to the molten metal is relatively lowered, the molten metal that has started to solidify from the point Q moves from the line R1 to the line R7 as indicated by arrows P1 to P3, and the inner flange cavity 25a As the solidification progresses downward from the side gate 19 to the side gate 19, the solidification in the circumferential direction becomes clearer. Thus, in the metal mold | die which concerns on this invention, and a manufacturing method using the same, desired circumferential direction directional solidification toward the side gate 19 from the position (point Q) most distant from the side gate 19 can be achieved. .

上記した冷却工程が完了した後、保持炉内の加圧を止めて溶湯を保持炉に戻し、凝固が完了したホイール素材を金型100から取り出し、このホイール素材に加工や塗装など必要に応じ適宜な処理を施すことにより所望のホイールを得ることができる。   After the above cooling process is completed, pressurization in the holding furnace is stopped, the molten metal is returned to the holding furnace, the solidified wheel material is taken out from the mold 100, and this wheel material is appropriately processed or painted as necessary. A desired wheel can be obtained by performing an appropriate process.

10 アルミホイール
9a リム部
9b リム本体部
9c 第1のフランジ部(アウターフランジ部)
9d 第2のフランジ部(インナーフランジ部)
9e ディスク部
9g デザイン部
12 下型
13 上型
13a,13b 冷却パイプ(冷却手段)
13c 側壁
14 横型
18 センターゲート(湯口)
19 サイドゲー卜(湯口)
100 鋳造用金型
100a ディスク部用キャビティ
100b リム部用キャビティ
100bd リム部下部キャビティ
23a リム本体部用キャビティ
24a 第1のフランジ部用キャビティ
25a 第2のフランジ部用キャビティ
131 内部空間
131i 内部空間の内面
131o 内部空間の外面
131m 二つのサイドゲー卜の中間部の内部空間の底壁
131ms 二つのサイドゲー卜の中間部の内部空間の底壁の内面
131s 中間部よりもサイドゲー卜側の内部空間の底壁
131ss 中間部よりもサイドゲー卜側の内部空間の底壁の内面
θ 中間部の底壁の範囲

10 Aluminum wheel 9a Rim part 9b Rim body part 9c First flange part (outer flange part)
9d Second flange (inner flange)
9e Disk part 9g Design part 12 Lower mold 13 Upper mold 13a, 13b Cooling pipe (cooling means)
13c Side wall 14 Horizontal type 18 Center gate (gate)
19 Side game bowl (Yuguchi)
100 casting mold 100a disk part cavity 100b rim part cavity 100bd rim part lower cavity 23a rim body part cavity 24a first flange part cavity 25a second flange part cavity 131 inner space 131i inner surface of inner space 131o Outer surface 131m of the inner space Bottom wall 131ms of the inner space of the middle part of the two side game boxes 131ms Inner surface 131s of the inner wall of the inner space of the middle part of the two side game lamps 131ss The inner surface θ of the bottom wall of the internal space on the side of the side game board relative to the middle part The range of the bottom wall of the middle part

Claims (4)

略円筒形状のリム部と、前記リム部に内設された、車軸が装着されるディスク部とを有する軽合金ホイールを製造するために使用される鋳造用金型であって、
上型と、前記上型に対向するように配置される下型と、前記上型および下型の側方に配置される横型とを有し、
前記上型、前記下型および前記横型の型合わせにより形成される、前記軽合金ホイールを象るキャビティのうち、前記リム部を象る略円筒形状をなすキャビティは、その中心線が立てられた姿勢で配置されており、
前記横型には、前記リム部を象るキャビティに開口する二つの湯口が前記リム部を象るキャビティの中心線を介し相対するように形成され、
前記上型には、冷媒を供給するための内部空間が形成され、
前記上型は前記内部空間の底部を画定する底壁を有し、該底壁は前記内部空間に臨む内面を有し、
前記リム部を象るキャビティの下端を基準とする鉛直方向における前記内面の高さは、周方向において、二つの湯口の中間部で低く、前記中間部よりも湯口側で高いことを特徴とする鋳造用金型。
A casting mold used for producing a light alloy wheel having a substantially cylindrical rim portion and a disk portion mounted on the rim portion and mounted with an axle,
An upper mold, a lower mold disposed to face the upper mold, and a horizontal mold disposed on a side of the upper mold and the lower mold,
Of the cavities that are formed by matching the upper mold, the lower mold, and the horizontal mold and that are shaped like the light alloy wheel, the cavity that has a substantially cylindrical shape that looks like the rim portion has its center line set up. Arranged in a posture,
The horizontal mold is formed such that two gates that open to a cavity that models the rim portion are opposed to each other via a center line of the cavity that models the rim portion,
The upper mold is formed with an internal space for supplying a refrigerant,
The upper mold has a bottom wall that defines a bottom portion of the internal space, and the bottom wall has an inner surface facing the internal space;
The height of the inner surface in the vertical direction with respect to the lower end of the cavity representing the rim portion is lower in the middle portion between the two gates in the circumferential direction and higher on the gate side than the intermediate portion. Mold for casting.
前記中間部の内面と、前記中間部よりも湯口側の内面とが階段状に連なる請求項1に記載の鋳造用金型。   The casting mold according to claim 1, wherein the inner surface of the intermediate portion and the inner surface on the side of the pouring gate with respect to the intermediate portion are connected stepwise. 周方向における前記中間部の範囲は、前記二つの湯口の中間点を中心に20°〜70°である請求項1又は2に記載の鋳造用金型。   The casting mold according to claim 1 or 2, wherein a range of the intermediate portion in the circumferential direction is 20 ° to 70 ° centering on an intermediate point between the two gates. 請求項1乃至3の何れかに記載の鋳造用金型の前記軽合金ホイールを象るキャビティに軽合金からなる溶湯を注入し、前記上型に設けた内部空間に冷媒を供給して前記リム部を象るキャビティに注入された溶湯を冷却することを特徴とする軽合金ホイールの製造方法。   The molten metal made of a light alloy is injected into a cavity representing the light alloy wheel of the casting mold according to any one of claims 1 to 3, and a coolant is supplied to an internal space provided in the upper mold to thereby form the rim. A method of manufacturing a light alloy wheel, characterized by cooling a molten metal injected into a cavity that represents a part.
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