JP2017087289A - 制御グリッドを備える鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回り不良によってダイカスト製品に欠陥が生じるのを防止する鋳造装置を提供する。
【解決手段】制御グリッド１，２，３，４，５，１３によって、金型６内部の壁面の多様な形状によって生じる乱流や渦流を防止し湯回り不良を解消する鋳造装置。凸部８の下流の乱流によって凸部８背面の湯回り不良が生じないように制御グリッド１は凸部８対面から凸部８設置後面へ向伸させた形状とし、凹部９では凹部９入口部の乱流による湯回り不良を防止するために、入口部から深部へ制御グリッドを向伸させ溶湯の流線を誘引し、円形１０の下流ではカルマン渦列などが生じるが制御グリッド２によって渦列が生じないようにし、ガス抜きや湯だまり部１１では制御グリッド３のように対面から制御グリッド３を向伸させ溶湯の排出を促がす様に内設する鋳造装置。
【選択図】図１

Description

本発明は鋳造装置に関するものであるが特に薄肉アルミニウム系ダイカスト製品に関するものである。

従来のダイカスト製品は湯回り関係の欠陥が８０％を占め、次が鋳巣であるが各社の不良率の平均値は８．９％で極めて高率であった。

特開２０００−２１８３５７

以上に述べた鋳造装置では湯回り不良によってダイカスト製品に欠陥を生じさせていた。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、湯回り不良によってダイカスト製品に欠陥が生じるのを防止するものである。

そして、本発明は上記目的を達成するために溶湯が流れる金型のキャビティ内に制御グリッドを内設するものである。

上記解決手段によって所望の湯回りが得られ湯回り不良による欠陥を防止することができる。

不測の湯回り不良がなくなり、所望の湯回りを実現できるのでダイカスト製品の欠陥を解消することが可能になる。

本発明の実施形態を示す部分断面図

以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。

図においては１、２、３、４、５は制御グリッド、斜線部６は金型の断面図、７は溶湯の流線。
溶湯は７の矢印方向に流れている。８はキャビティ内の凸部、９は凹部、１０は円形、１１は湯だまり、ガス抜きなど、１２は突き当たりとなる奥部である。

以下、上記構成の動作を説明する。
ダイカスト用合金は亜鉛、アルミニウム、マグネシウムを主とする合金であるが、それぞれ機械的性質、物理的性質が異なる。
本発明との関連では流体としての粘性が重要である。
溶湯は物性として粘性を有し、流体として変形を受けるときは抵抗する性質が表われる。粘性によって流れに摩擦を生じ流れ損失の原因となって非定常流れとなる。

流体の粘性のために、金型の内壁面における流体の速度はゼロであるから壁面近くの流れは減速される。
この減速された部分を境界層というが、層流境界層、乱流境界層、乱流などに変化する。

金型の内壁面は様々な形状によって形成され、溶湯は形状に従って分岐、合流、縮小、拡大、曲がりなどの状態となる。壁面近傍の流れは境界層、境界層の外の主流、境界層と主流によって形成される後流となるが、断面が円である箇所では下流に２列の渦流が生じる。このカルマン渦列では時計回りの渦と反時計回りの渦が生じる。
凸部の下流では乱流と渦流が生じ、凹部では入口部で乱流が生じて深部と溶湯が届かない。

本発明では１、２、３、４、５の例図で示す制御グリッドによって溶湯の流線を所望の状態にすることによって湯回り不良を防止する。

制御グリッドの断面形状は円形、三角形、多角形など任意である。
サイズは金型内部のキャビティーに応じるものとし、溶湯の粘性、流速、流量の条件下で溶湯通路を確保する。
制御グリッドによって生じる乱流は不可避のもので許容するものとし、この乱流によって生じる抵抗を利用して溶湯の流線を制御する。

制御グリッドの素材は任意であるが、ダイカスト製品の構造材として残す例では鋼材などを用いるが、製品の物性（電磁気的特性など）の変化が好ましくない例では溶湯と同一の合金によって製作する。

凸部８の下流の乱流によって凸部背面の湯回り不良が生じないように制御グリッド１は凸部対面から凸部設置後面へ向伸させた形状とする。
凹部９では凹部入口部の乱流による湯回り不良を防止するために、入口部から深部へ制御グリッドを向伸させ溶湯の流線を誘引する。

円形１０の下流ではカルマン渦列などが生じるが制御グリッド２によって渦列が生じないようにする。
ガス抜きや湯だまり部１１では制御グリッド３のように対面から制御グリッドを向伸させ溶湯の排出を促がす。
制御グリッド４は湯回り不良が生じやすい箇所へ流線を導くものである。

上記のように制御グリッドは湯回り不良の原因となる乱流や渦流を防止する他、所望の箇所に流線を誘引するものであるが、制御グリッドは金型の構造を利用して固定させ、または金型内壁に固着させるなどによって溶湯の流れによって位置が変動しないようにする。望ましいのは、特にカルマン渦列を防止する例では、制御グリッドが溶湯の流れに応じて搖動することである。制御グリッドが搖動することによって、乱流や渦流を防止し、湯回り不良を防止できる。

本発明は上記実施例に限定されるものではないが、薄肉アルミニウムダイカスト製品の湯回り不良防止に効果があり、電磁気的特性を無視できる製品では制御グリッドを鋼線などの構造材とし、また機械的、物理的特性を付加するものとして積極的に素材を選択することによって従来にないダイカスト製品を得ることができる。
その例においては、制御グリッドの形状と配置は乱流などの防止にとどまるのではなく、あらたな特性を与えるものとして併用することができ、形状と配置が工夫されることになる。例として、流体力学の知見にもとづいて制御グリッドの形状を波形に形成しあえて抵抗を生じさせて溶湯の湯回りを滞流させ、当該箇所の溶湯を厚くすることや、溶湯の冷えや、当該箇所が流速が衰退する形状である例では、制御グリッドを放射線状にし、または、溶湯の流向に従って渦状に形成して溶湯の湯回りを誘引することなどもできる。
例示した制御グリッドの形状はキャビティ内部の形状に合わせて任意に組み合わせる。

制御グリッドの断面の形状やサイズはキャビティ内部のサイズや、溶湯の湯回り改善に適応させて任意に変化させる。
キャビティ内壁に固着させるか、搖動可能とするかも任意に変化させることが望ましい。

１、 制御グリッド
２、 制御グリッド
３、 制御グリッド
４、 制御グリッド
５、 制御グリッド
６、 金型
７、 溶湯の流線
８、 凸部
９、 凹部
１０、 円形
１１、 湯だまり、ガス抜き
１２、 奥部
１３、 制御グリッド

Claims (1)

1. 精密な金型に溶融合金を高温で圧入して高精度で鋳はだのすぐれた鋳物を生産する鋳造装置において
   前記溶融合金（溶湯）が流れる金型のキャビティ内に所望の湯回りとする制御グリッドを内設することを特徴とする鋳造装置。

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