JP2567625B2 - セルフインサート式鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、製品を構成する材料と同一の溶湯を用いて
作製したインサート部材を鋳込むセルフインサート式鋳
造方法に関する。

このセルフインサート式鋳造方法は、厚肉部を有する
製品を作製するにあたって、鋳巣、ヒケ等の鋳造欠陥の
ない鋳物の製品を得るのに利用される。

［従来の技術］ ダイカスト等の鋳造法においては、次のような理由か
ら、インサートを用いた鋳造が行われる。すなわち、ア
ルミダイカスト鋳造により製造された製品の耐摩耗性、
強度等を補う意味でインサートを鋳込んで鋳造を行うこ
とができる。また、厚肉部を有する製品のダイカストに
あたって、凝固遅れにともない厚肉部に生じる鋳巣、ヒ
ケ等の鋳造欠陥をなくすために、厚肉部にインサートを
鋳込むことも行われる。

これらのインサートの鋳込みに際しては、鋳型の製品
キャビティ内にインサートを保持した状態で製品キャビ
ティ内へ溶湯を充填する必要があり、従来、次のような
方法が採られていた。

「ダイカスト技術入門」（日刊工業新聞社；昭和48年
８月30日発行：第83項）には、インサートの保持方法に
付いて開示がある。インサートは、鋳抜きピンによって
保持されたり、金型との間にスリーブ等によって挟持さ
れることにより、位置決めされる。

また、特開昭56−66366号公報には、インサートをイ
ンサート供給路から押出ピンによって製品キャビティ内
へ供給して位置決めする技術が開示されている。

［発明が解決しようとする問題点］ これらの従来技術によれば、別工程におけるインサー
トの製造、インサートの供給、位置決め等に手間がかか
るという問題がある。すなわち、インサートを製造する
装置をダイカスト装置とは別に設ける必要があり、その
インサートをダイカスト装置に供給する手段も必要であ
る上、インサートを金型に正確に位置決めしなければな
らない。

これに対して、本出願人は、インサートの製造、供
給、および位置決めを簡略かしたセルフインサート式鋳
造方法を別途提案している（未公知）。このセルフイン
サート式鋳造方法は、ダイカストを行う鋳型内において
インサートの成形、供給および位置決めを行うものであ
る。この鋳造方法によれば、同一鋳造サイクルにおいて
時間差を設けた凝固によりインサートを形成して鋳込み
を行うので、製品キャビティ内の溶湯の凝固をインサー
ト用キャビティ内の溶湯の凝固より遅らせる必要があ
り、鋳造サイクルが延びて生産性が低下する欠点があ
る。

したがって、本発明の目的は、インサートの製造、供
給、および位置決めを簡略化したセルフインサート式鋳
造方法であって、生産性が高い鋳造方法を提供すること
にある。

［問題を解決するための手段］ そこで、本発明のセルフインサート式鋳造方法は、ダ
イカストを行う鋳型内において次の鋳込み工程用のイン
サートの成形、供給および位置決めを行うことを特徴と
する。

具体的には、本発明の構成は次の通りである。なお、
参考までに第１図における参照符号を付してある。

まず、製品キャビティ（24）を郭定する鋳型（12,1
4）内にインサート用のキャビティ（26）を形成すると
ともにキャビティ部（26）へ臨む鋳抜きピン（30）を設
けておく。そして、キャビティ部（26）において鋳込ま
れたインサートを鋳抜きピン（30）とともに製品キャビ
ティ（24）へ移動させた状態で製品キャビティ（24）へ
溶湯を充填してインサートを鋳込む。それと同時に、キ
ャビティ部（26）へも溶湯を充填して製品キャビティ
（24）における次の鋳込み工程用のインサートを凝固さ
せるようにしたものである。

［作用］ 上述の本発明のセルフインサート式鋳造方法によれ
ば、製品用キャビティ（24）内へ溶湯が充填するとき
に、既に前の鋳造工程においてインサート用キャビティ
部（26）に形成されていたインサートを製品用キャビテ
ィ（24）へ移動させて鋳込むようにしたため、略同時に
充填された製品用キャビティ（24）内の溶湯とインサー
ト用キャビティ部（26）の溶湯との凝固速度を独立に決
めることができる。したがって、一回の鋳造によって、
製品と次の鋳造に鋳込むインサートを形成することがで
きる。なお、インサートの中心部に鋳抜きピン用の中空
部が残るが、この中空部は製品の一部とされる。

［実施例］ 次に、第１図ないし第３図に基づき、本発明にかかる
セルフインサート式鋳造方法の実施例を説明する。

本実施例は、自動車におけるトランスアクスルケース
の鋳造品への適用例である。

第１図は、ダイカスト鋳造装置の縦断面図、第２図
（ａ）は、第１図におけるII矢視部相当部分の拡大図で
あり、鋳抜きピンが後退した状態を示す図面、第２図
（ｂ）は、第２図（ａ）と同じ拡大図であり、鋳抜きピ
ンが前進した状態を示す図面そして、第３図は、鋳抜き
ピン先端の拡大図である。

第１図において、符号10はダイカスト装置である。こ
のダイカスト装置10は、鋳型である固定金型12および可
動金型14からなる。可動金型14は可動ダイベース18へ接
続されている。

固定金型12と可動金型14には、それぞれ製品用キャビ
ティ面20,22が形成されており、製品用キャビティ24を
郭定している。製品用キャビティ24において、厚肉の製
品を形成するようになっている。この製品部分の寸法
は、約40×40×30（厚さ方向）mmである。可動金型14側
の製品用キャビティ面22には、インサート形成用のカッ
プ状のキャビティ部26が形成されている。可動金型14側
のインサート用キャビティ面26aには、インサートを抜
き出し易くし、また製品用キャビティ24からインサート
用キャビティ部26への溶湯の充填を円滑に行うための抜
き勾配（1.5〜２度）が形成されている。インサート用
キャビティ部26は、外径18mm,深さ18mm,平均肉厚3mmか
らなる。インサート用キャビティ部26の背面は、鋳抜き
ピン穴28が形成されており、鋳抜きピン30が摺動可能に
嵌合している。つまり、鋳抜きピン30の外径は15mmであ
り、鋳抜きピン30の先端には、逆勾配を有する係止部30
aが形成されており、第２図（ａ）に示す後退した状態
でインサート形成用のキャビティ部26に収納されてい
る。また、鋳抜きピン30は、その背後にカップリング32
を介して可動金型14に固定された油圧シリンダ34に接続
されている。

なお、製品用キャビティ24へ溶湯を充填するためのプ
ランジャ孔36が固定金型12に形成されており、プランジ
ャ孔36内にプランジャチップ38が摺動可能に嵌合されて
いる。第１図において、溶湯40が充填されている。

次に、上述のダイカスト装置10を用いたセルフインサ
ート式のダイカスト鋳造法について説明する。

鋳造の１回目は、次のように行われる。

まず、鋳造装置10の可動ダイベース18を作動させて、
固定金型12に対して可動金型14を型合わせし、製品用キ
ャビティ24とインサート用キャビティ部26とを郭定す
る。鋳抜きピン30は、第２図（ａ）に示す位置に後退さ
せておく。この状態で郭定されるインサート用キャビテ
ィ部26は、カップ状をしている。

そして、プランジャ孔36へアルミニウム溶湯40を供給
し、プランジャチップ38により加圧して、アルミニウム
溶湯40を製品用キャビティ24へ充填する。充填された溶
湯40は、製品用キャビティ24の各部へ流動していくが、
その一部は、インサート用キャビティ部26へも充填され
る。第２図（ａ）に示すように、インサート用キャビテ
ィ部26へ充填された溶湯40aは、接触している可動金型1
4のインサート用キャビティ面26aと鋳抜きピン30の先端
部で急速に冷却される。製品用キャビティ24内の溶湯40
bに比べてキャビティ部26内の溶湯40aは、熱容量の割に
鋳型との接触面積が大きいので、溶湯40bより早く凝固
してインサートに形成される。インサートの凝固は、プ
ランジャチップ38による充填の完了後１秒ないし５秒で
行われる。このとき、製品キャビティ24の溶湯40bはほ
とんど凝固していない。

溶湯40aの凝固時間に合わせて予め設定しておいた時
間（５〜10秒）が経過すると、図示しない制御装置から
油圧シリンダ34へ前進信号が発せられ、油圧シリンダ34
が作動して鋳抜きピン30が製品用キャビティ24へ向けて
前進する。鋳抜きピン30が前進すると、先端部に被さる
ようにして凝固しているカップ状のインサートは、製品
キャビティ24の未凝固状態の溶湯40b中へ押し出され
る。鋳抜きピン30は、約18mm前進して停止する。このと
き、鋳抜きピン30の係止部30aは、インサート40aを係止
して正確に前進端までインサートを押し出す。

この状態を第２図（ｂ）に示す。前進したインサート
40aと可動金型14のインサート用キャビティ面26aとの間
に生じた0.5〜0.7mm程度の間隙（Ａ矢視部分）より製品
用キャビティ24から溶湯が侵入してインサート用キャビ
ティ部26内へ充填される。この溶湯はインサート用キャ
ビティ面26aと鋳抜きピン30およびインサート40aの端面
によって急速に冷却されて凝固し、インサート40a1とな
り、次の鋳造（２回目）において鋳込まれる。

一方、押し出されたインサート40a（１回目）は、さ
らに５〜10秒後に厚肉部（製品用キャビティ24）の溶湯
40bに鋳込まれ、厚肉部すなわち製品が凝固する。ここ
で、インサート40aおよびインサート40a1は、キャビテ
ィ面26aおよび鋳抜きピン30によって急冷されているの
で、緻密な金属組織となっている。

その後、厚肉部材（製品）の凝固時間に合わせて設定
しておいた時間（５〜10秒）が経過した段階で、制御装
置から油圧シリンダ34へ後退信号が送られ、油圧シリン
ダ34が作動して鋳抜きピン30が後退し、初期位置に戻
る。このとき、鋳抜きピン30の係止部30aには後退方向
へ漸減したテーパが形成されているので、鋳込みによる
インサート40aの保持力より小さい抵抗を受けるだけで
あり、鋳抜きピン30のみが後退することが可能である。
またインサートキャビティ部26の内部にあるインサート
40a1が冷却されているので、それに伴う収縮が生じ、初
期位置に後退した鋳抜きピン30に対してインサート40a1
が密に嵌合し、係止部30aに対して係合する。さらに、
可動ダイベース18が作動して可動金型14が開いてインサ
ート40aを鋳込んだトランスアクスルケースが鋳造装置1
0より排出される。このトランスアクスルケースの排出
に際して、次回（２回目）用のインサート40a1とトラン
スアクスルケースとの境界すなわちインサート40aとイ
ンサート40a1との境界には、インサート40a1の端面が対
向するインサート40aの端面に急冷され、境界面が形成
されている。したがって、インサート40a1はキャビティ
部26内へそのまま残る。なお、トランスアクスルケース
に鋳込まれたインサート40aには、鋳抜きピン30のため
の中空部が形成されるが、この中空部の内面には、後述
するようにねじ加工などが施される。

次に、２回目以降の鋳造について説明する。

鋳造の２回目以降では、製品用キャビティ24への溶湯
の充填時点において、前回（１回目）に鋳造されたイン
サート40a1がインサート用キャビティ部26に存在するの
で、製品用キャビティ24の容積のみの溶湯の充填が行わ
れる。ここで、インサート40a1の製品用キャビティ24内
への押し出しは、溶湯の充填前に行われる。この時点
で、インサート用キャビティ部26はインサート40a1の端
面およびインサート用キャビティ面26aにより、製品用
キャビティ24とは別に郭定される。しかしながら、イン
サート40a1が前進した段階の間隙（Ａ矢視部）よりイン
サート用キャビティ部26へ次回（３回目）のインサート
形成用の溶湯が充填される。このインサート用キャビテ
ィ部26に充填された溶湯は前回と同様にインサート用キ
ャビティ面26aと鋳抜きピン30およびインサート40a1の
端面によって急速に冷却されて凝固し、緻密な金属組織
で形成される。

そして、厚肉部材（製品）の凝固した後、制御装置か
ら油圧シリンダ34へ後退信号が送られ、油圧シリンダ34
が作動して鋳抜きピン30が後退し、初期位置に戻る。こ
の場合、鋳抜きピン30のみが容易に後退すること、およ
びインサートの冷却に伴う収縮によってインサートが鋳
抜きピン30の係止部30aに係合することは、前述したと
おりである。その後、可動ダイベース18が作動して可動
金型14を開いてインサート40aを鋳込んだトランスアク
スルケースが鋳造装置10より排出される。前回と同様
に、次回用のインサートとトランスアクスルケースとの
境界すなわちインサート40a1とインサートとの境界に
は、インサートの端面が対向するインサート40a1の端面
に急冷され、境界面が形成されているので、インサート
40はインサート用キャビティ部26内へそのまま残る。

上述のように鋳造されたトランスアクスルケースで
は、厚肉部に鋳込まれたインサート部分にネジ穴を機械
加工によって形成しても、このネジ穴とトランスアクス
ルケースの他の機械加工穴とは緻密層にて区画され、連
通することはない。

このネジ穴は、従来鋳巣等が発生しやすい箇所であっ
たのに対して、本実施例によれば、極めて緻密な金属組
織が得られ、油漏れ等を生じることがなくなった。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本
発明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請
求の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含される
ものである。

つまり、インサートは鋳型内で形成されるので、特別
な位置決め設備等を設ける必要がない。さらにインサー
トの形状も必要に応じて、丸、三角、矩形と任意に設定
することができる。そのうえ、インサートを別に製作し
ないので、非常に安価に製造することができる。

なお、製品用キャビティ内に押し出されるインサート
の温度は、インサートの肉厚、鋳型の冷却等の設定によ
り制御することができる。

また、製品用キャビティへの溶湯の充填時に鋳抜きピ
ンをインサートとともに予め前進させて製品用キャビテ
ィ内へ突出させているので、製品用キャビティ内へ流れ
込む溶湯がインサートピースに当り、溶湯の流れを自由
に制御させることができ、この溶湯の流れの制御によっ
て空気の巻き込みを無くす等の操作ができるので、鋳造
欠陥を低減することができる。

［発明の効果］ 以上より、本発明のセルフインサート式鋳造方法によ
れば、ダイカストを行う鋳型内において次の鋳込み工程
用のインサートの成形、供給および位置決めを行うよう
にしたので、インサートの製造、供給および位置決めを
簡略化したセルフインサート式鋳造方法であって、生産
性の高いすなわち鋳造サイクルを短縮することができる
鋳造方法を提供することができる。

また、鋳型内において製品の鋳造と同時にインサート
を作るので、インサートを暖める必要がなく、その分生
産設備を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明にかかるセルフインサー
ト式鋳造方法の実施例を説明するための図面である。 第１図は、ダイカスト鋳造装置の縦断面図である。 第２図（ａ）は、第１図におけるII矢視部相当部分の拡
大図であり、鋳抜きピンが前進した状態を示す図面であ
る。 第２図（ｂ）は、第２図（ａ）と同じ拡大図であり、鋳
抜きピンが後退した状態を示す図面である。 第３図は、鋳抜きピン先端の拡大図である。 10……ダイカスト装置 12……固定金型（鋳型） 14……可動金型（鋳型） 24……製品用キャビティ部 26……インサート用キャビティ部 30……鋳抜きピン 40……溶湯

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶湯を鋳型の内部に加圧して供給するとと
   もに該溶湯を凝固するまで加圧状態に維持して鋳造を行
   うにあたり、製品キャビティを郭定する鋳型内にインサ
   ート用のキャビティ部を形成するとともに該キャビティ
   部へ臨む鋳抜きピンを設け、キャビティ部において鋳込
   まれたインサートを鋳抜きピンとともに製品キャビティ
   へ移動させた状態で製品キャビティへ溶湯を充填してイ
   ンサートを鋳込むと同時に、キャビティ部へも溶湯を充
   填して製品キャビティにおける次の鋳込み工程用のイン
   サートを凝固させることを特徴とするセルフインサート
   式鋳造方式。