JP2022159263A

JP2022159263A - ピストンの複数個取りのダイキャスティング金型

Info

Publication number: JP2022159263A
Application number: JP2022081943A
Authority: JP
Inventors: 和明濱田; Kazuaki Hamada
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-05-19
Filing date: 2022-05-19
Publication date: 2022-10-17

Abstract

【課題】ピストンのダイキャスト金型において、生産性を高めるため、一つの金型に対して複数個の鋳造品が取れる金型構造を提供する。【解決手段】金型構造として、製品部に対する湯道の大きさを製品に対して、ダイキャスティングの従来の湯道より、太くする。そして、製品部には、冷却機構を設けて、充填されたら、湯道から、溶湯を供給しつつ、冷却する冷却機構を要する。また、金型内部の空気を最終的に圧縮するためのオーバーフロー（１）を設けて、製品部に空気の巻き込みをなくす方法をとる。また、凝固による収縮鋳巣については、湯道の部分が、製品部より、後に固まるように冷却機構を配置していることや重点から冷却時間に順序を設けて、冷却条件を変えているため、製品部には、肉厚による収縮する材料（例えば、アルミニウムなど）の鋳巣にならない。【選択図】図１

Description

本発明は、ピストンを複数個、一つのダイキャスティング金型で鋳造することである。

従来、ピストンは、重力鋳造であった。２００４年から、本田金属技術株式会社で、ダイキャスティング金型鋳造ができるようになった。しかし、ピストンのダイキャスティング金型は、先行文献出願番号２０１５ー５３８７５８に記載されているように、一つの型に、一個の鋳造品のピストンを作るだけであった。そこで、ダイキャスティングを複数取りにした場合、空気の巻き込みが起こり、うまく鋳造ができにくいという見方もあった。

出願番号２０１５ー５３８７５

解決しようとする問題点は、ピストンのダイキャスト金型は、一つの金型に対して、一個の鋳造品が取れると出願番号２０１５ー５３８７５８で示されている。
今回は、生産性を高めるため、多個の素材が取れる金型の出願をする。今回は、具体的に、６個取りのピストンのダイキャスティング金型の構造を示す。本発明は、書面の走査位置またはその直前（直後）を常に目視可能とするため、書面に垂直な方向に対して傾斜した光路で受光することを最も主要な特徴とする。

金型構造として、ダイキャスティングの製品部に対する湯道の大きさを製品に対して、ダイキャスティングの従来の湯道より、太くするという特徴がある。。そして、製品部には、冷却機構を設けて、湯が充填されたら、湯道から、溶湯を供給しつつ、冷却する冷却機構を要する。

もう一つの特徴としては、金型内部の空気を最終的に圧縮するためのオーバーフローを金型上部に設けて、製品部に空気の巻き込みをなくす方法をとる。
そして、凝固による鋳巣については、湯道の部分が、製品部より、後に固まるように冷却機構を配置していることや重点から冷却時間に順序を設けて、冷却条件を変えている。そのため、製品部には、凝固収縮する材料（例えば、アルミニウムなど）の鋳巣が行らない。

さらに、ピンホールと呼ばれる水素から起こる鋳巣については、アルゴンガスや窒素ガスを溶湯の中に通して、バブリングと呼ばれるガス拡散を行う。そうすることにより、+に帯電した水素イオンを、マイナスに帯電したアルゴンガスなどに溶け込まして、
溶湯の中から、水素ガスを取り出す方法をとる。

特徴としては、後に示すが、オーバーフローと製品部冷却機構である。オーバーフローについては、金型内部の空気を金型上部に設けたオーバーフローに充填することができる。そうすることで、空気の巻き込みによる不良を防ぐことができる。

発明の効果としては、素材部を最初の凝固部とすることができる。そして、湯道を従来のダイキャスティング金型より、大きく取ることで溶湯が供給される。

また、金型の内部の空気は、最上部に位置するオーバーフローに充填されるために、素材部に空気の巻き込みが起こりにくい。

図１はピストンのダイキャスティング金型の固定型を示す。図２はピストンのダイキャスティング金型の可動型を示す。図３は、ピストンのダイキャスティング金型の横からみた図を示す。図４は、ダイキャスティング金型のコア金型部部分を示す。

実施例では、ピストンのダイキャストティング金型の６個取りを構造図として設けてある。素材部は、固定型（３）と可動型（４）について、入れ子化する金型形態をとる。また、コア型は、油圧や電動シリンダーで可動する形態をとる。ここで、コア型と固定型の間にアリ溝の摺動部品を設ける。そして、キャスティングロッドから押し出された溶湯について、素材部に対して、湯道については、厚みを設けて、素材部に溶湯を流し込めるようにする。そうすることで、流動不良を防ぐ。また、固定型（３）と可動型（４）の上部にオーバーフロー（１）を設けて、金型内部の空気の最終充填部とする。そうすることにより、空気の巻き込み不良をなくす構造になっている。

図１は本発明でのダイキャスティング固定金型（３）になる。製品部に対して、湯道を従来のダイキャスティング金型より、大きく取り、製品部に溶湯を供給するようにも受けてある。また、製品部が固まるように、固定型（３）と可動型（４）の素材部にストロー状の水冷管を設けて、気化熱で金型を冷却する冷却機構を設ける。こうすることにより、素材部の固定型（３）と可動型（４）の金型付近は、その他周辺部より、温度を下げることができる。

また、特徴として、金型内部の空気については、最終充填部のオーバーフロー（１）が設けられている。そして、このオーバーフロー（１）が、最終充填部である。そのため、金型内部の空気の巻き込みが最終充填部にとうたつするようにしている。そうすることで、素材部の空気の巻き込みによる不良を防ぐことができる。金型のコア金型（２）の構造は、固定金型にコア金型を両サイドに設けている構造をとる。そして、油圧シリンダーまたは、電動シリンダーにて、コア金型を可動させる。また、摺動部をコア金型（２）と固定型の間に設けてある。そして、摺動部は、アリ溝構造をとる。このため、固定金型の両サイドにコア金型の摺動部を設けても、上下方向に移動誤差が出ない構造をとる。つまり、コア型（２）と固定型（３）と可動型（４）のクリアランスは保たれ、コア型（２）と固定型（３）、可動型（４）との摺動に干渉が生じない。また、寸法精度もよい。

また、固定型（３）、可動型（４）の素材部を入れ子にする。こうすることで、素材部が変形や摩耗したら、入れ子を簡単に取り換えることができるようにする。

ダイキャスティングには、金型内部の空気の巻き込みが製品部にあるため、素材一つに対して、一つの金型という制約があった。

そのため、低圧鋳造のように、製品の固溶硬化を利用した熱処理などができず、硬度がある程度ある材料しか、利用できなかった。

また、今回の金型の利点は、金型一つに対して、複数個の素材が取れるということが言える。そのため、生産性が上がるという利点がある。つまり、６気筒のエンジンのピストンを一回のダイキャスティングで、鋳造することができる。

この金型で低速のダイキャスティングを行うと、析出硬化を目的とする熱処理も可能になってくる。そのため、加工のための硬度を自由に設定できるという特徴を兼ね備える。
ダイキャスティングの低速充填を行うこととこの金型で、素材部の空気の巻き込みが少ないため、ダイキャスティング材料より低圧鋳造で使用されるAC4Aなどのやわらかい材料がダイキャスティングに使用できて、硬度が熱処理によって、硬くできるということが挙げられる。そして、熱処理という工程数が増えるが、製品を加工するための硬度の設定ができる。また、半凝固ダイキャスティングについても、使用は可能である。

最後に、従来のダイキャスティング材料の収縮巣などの鋳巣が、金型素材部の冷却機構の指向性凝固により、なくなる。また、金型上部のオーバーフロー（１）にて、素材部の給湯において、空気の巻き込みがなくなるということが挙げられる。

１オーバーフロー
２コア金型
３ダイキャスティング固定金型
４ダイキャスティング可動金型
５キャスティングロッドの入り口
６湯道
７可動型固定型のダイバー

Claims

自動車や自動二輪車などのピストンについて、ダイキャスティング鋳造を固定型（３）と可動型（４）とコア型（２）を有する金型を用いる。コア型（２）は、固定型（３）との間にアリ溝構造が設けられていて、コア型（２）と固定型（３）の摺動を油圧シリンダーまたは電動シリンダーで可能としている。また、特徴としては、金型内部の空気を最終凝固部に充填するオーバーフロー（１）を可動型（４）と固定型（３）の上部に設けて、４～６個のピストンの素材が取れる金型構造となっている。（図面では６個取り。）そして、素材部と湯道については、湯道に厚みを持たせて、素材部付近の固定型（３）と可動型（４）が冷却機構により冷える。そのため、先に凝固して、湯道がその後凝固することになる構造をとる。こうすることで、収縮巣などは起こりづらい。