JP2780761B2 - 溶湯鍛造方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，金型キャビティ内へ溶
湯を充満させて溶湯鍛造を行う方法および装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は，例えば，自動車用のアルミホイ
ール等をスクイズダイカスト法によって成形する場合，
特公平３−４２９７号公報や特公平３−２５２６４号公
報に記載されているような方法および装置を用いて成形
していた。すなわち，これらにおいては，下側の固定金
型と上側の可動金型間に形成した金型キャビティ内に，
固定金型の下側から固定金型に接合させて配した射出ス
リーブの内孔径よりも小径の溶融物通路を通して金型キ
ャビティ内に溶湯を鋳込んだ後，可動金型に摺動自在に
取付けられており，かつ，前記固定金型内の小径の溶融
物通路の直径よりもわずかに小径のピンを直ちに前進さ
せて，ピンの先端部を前記小径の溶融物通路内に挿入す
るようにして成形していた。

【０００３】また，一方では，完全に型締していない金
型キャビティ内に溶湯を射込み，溶湯が金型キャビティ
内にほぼ充填された時点で可動金型を前進させる溶湯鍛
造法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらは，いずれも緻
密な製品を造ることを目的としている。しかし，特公平
３−４２９７号公報や特公平３−２５２６４号公報に記
載されているようなスクイズダイカスト法による場合
は，金型キャビティ内に溶湯が充填された直後に，可動
金型の軸心部に設けられている押湯用のビンを前進させ
るだけであるので，ある程度，押湯効果は得られるもの
の，すでに固りかけている鋳込製品の中央部の小範囲の
みを押湯しているので，金型キャビティ内の固りかけて
いる溶湯全体に押湯力が充分に伝わらなかった。また，
押湯用のピンの作用による押湯力を金型キャビティ内の
溶湯により充分に伝えるためには，より広い面積をより
高い圧力で加圧する必要があるが，押湯用の加圧ピンの
力，サイズもそれに応じて大きくする必要があり，これ
は自ずと限界があり，この理由によっても，必ずしも充
分な押湯がなされておらず，必ずしも常に充分に満足し
得る緻密な製品が得られていなかった。

【０００５】また，前記した従来の溶湯鍛造法において
は，完全に型締する直前の型締途中で，可動金型を一旦
停止させた状態で，金型キャビティ内に溶湯を鋳込み，
然る後に，可動金型全体をさらに前進させて完全に型締
して溶湯鍛造を行っていたので，金型キャビティ内の溶
湯全体が型締方向に押湯される状態になり，単位圧力が
低く，金型の構造上からも押湯効果が期待できず，必ず
しも製品精度や緻密度，機械的強度が常に一定した製品
を得ることができなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では，これらの課
題を解決するために，固定金型，可動盤にシリンダを介
して取付けた可動金型，可動盤に取付けられていて可動
金型の内部に摺動自在に設けられ，かつ，先端部がキャ
ビティに面している入子ステムを備えた溶湯鍛造装置を
用い，前記可動盤と可動金型間のシリンダの可動盤側の
室に油圧を作動させて入子ステムを可動金型に対して相
対的に後退させている状態で，可動金型と入子ステムを
同時に前進させて型締動作を行い，鋳込動作によりキャ
ビティ内に溶湯を充填させるとともに，型締動作を続行
している状態で前記シリンダの可動盤側の室の油圧を減
少させることによって，型締力を入子ステムに集中させ
て入子ステムを前進させ，キャビティ内の溶湯に作用す
る加圧力を増大させ，鍛造効果を高めるようにした。

【０００７】また，そのための装置として，固定盤に取
付けられている固定金型と，可動盤にシリンダを介して
取付けられている可動金型と，可動盤に取付けられてい
て可動金型の内部に摺動自在に設けられ，かつ，先端部
がキャビティに面している入子ステムと，前記シリンダ
の可動盤側の室に作用する油圧を鋳込動作終了時付近で
減少させ得る油圧装置を備えた溶湯鍛造装置とした。

【０００８】

【作用】まず，可動盤と可動金型間のシリンダの可動盤
側の室に油圧を作動させて入子ステムを可動金型に対し
て相対的に後退させている状態で，可動盤を前進させる
ことによって可動金型と入子ステムを同時に前進させて
型締動作を行う。この状態では，可動金型が固定金型に
完全に押付けられて正規の型締がなされ，型締力は可動
盤から可動金型を経て固定金型へと伝達される。次に，
射出動作によりキャビティ内に溶湯を充填させるととも
に，型締動作を続行している状態で前記シリンダの可動
盤側の室の油圧を減少させる。そうすると，可動盤が前
進し始め，可動盤からの型締力は入子ステムに伝わり出
し，入子ステムが前進する。その結果，金型キャビティ
内の溶湯に作用する加圧力が増大し，比較的に広い面積
で溶湯は押圧され，溶湯鍛造がなされる。この場合，可
動金型の型締力が滅少しても，この時はすでに溶湯の凝
固が始まっているので，前記シリンダの可動盤側の室の
油圧を減少させるタイミングを調整することにより，バ
リが吹くことはない。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の方法を実施するための装置の
１実施例を示すもので，例えば，アルミニウム合金製の
自動車用ホイールを製造する竪型の溶湯鍛造装置として
示されている。図１において，１は水平に設けられてい
る下部プラテンでもある固定盤，２は下部金型ホルダ，
３は下型でもある固定金型，４は上方に設けられている
シリンダプラテン，５は型締型開用の型締シリンダ，６
はピストンロッド，７は上下方向に動く可動盤，８は固
定盤１とシリンダプラテン４を連結しているコラムであ
る。固定金型３の軸芯中央部には，下向きに内径が若干
大きくなっているゲート穴３ａが設けられている。

【００１０】可動盤７の外周付近には下向きの数個のシ
リンダ９が組込まれており，シリンダ９の各ピストンロ
ッド１０の下端部には１個の筒状の上型ホルダ１１が取
付けられており，上型ホルダ１１の内側下端側には筒状
の上型でもある可動金型１２が取付けられている。１３
は可動盤７の中央下部に設けられている筒状の入子ステ
ムであり，入子ステム１３は可動金型１２の内側に上下
方向に摺動自在に設けられていて，その先端部は金型キ
ャビティ１４に面している。

【００１１】１５は可動金型１２の周囲に設けられてい
る可動金型の一部である数個のコアで，図１において
は，コアは上型ホルダ１１の外周下端部に組込まれてい
るコアシリンダ１６によって水平方向に移動し得るよう
になっていて製品の取出を可能にしている。コア１５の
下端外周部にはテーパ面１５ａが設けられていて，コア
１５を閉じて型締したときに，このテーパ面１５ａが，
下型ホルダ２の外周上部に設けられているテーパリング
１７の内面のテーパ面１７ａと嵌合するようになってい
る。

【００１２】１８は通常アキュラッドピンとも呼んでい
る押湯用およびゲート切断用のピンであり，ピン１８は
入子ステム１３の軸芯部の穴１３ａ内に摺動自在に設け
られていて，その先端部は，入子ステム１３の下端部か
ら出入りできるようになっており，ピン１８が入子ステ
ム１３から突出したときは，固定金型３のゲー卜穴３ａ
中に入り得るようになっている。ピン１８の後端部は，
可動板７の内部に組込まれているシリンダ１９のピスト
ンロッド２０と一体に連結されている。

【００１３】２１は固定盤１の軸芯部に取付けられてい
る鋳込スリーブ，２２は鋳込スリーブ２１内に上下方向
に摺動自在に設けられているプランジャチップ，２３は
プランジャ，２４は鋳込シリンダであり，プランジャ２
３の下端部は鋳込シリンダ２４のピストンロッド２５と
一体に連結されている。鋳込シリンダ２４は，固定盤１
に連結部材を介して固定しておいても良いが，通常は，
図示していない傾転装置によって，鋳込スリーブ２１や
プランジャチップ２２等とともに上下動および傾転させ
得るようにしておくと便利である。なお，これらは，例
えば，特公昭５７−２１４１４号公報や特公昭５８−２
９１８２号公報等で公知になっており，常用されてい
る。

【００１４】２６は油圧ポンプ，２７はリリーフ弁，２
８は型締シリンダ５用の四方切替弁，２９は押湯用およ
びゲート切断用のピン１８用の四方切替弁，３０は可動
盤７と上型ホルダ１１間のシリンダ９用の四方切替弁，
３１はコアシリンダ１６用の四方切替弁，３２は鋳込シ
リンダ２４用の四方切替弁，３３〜３７はリリーフ弁，
３８はチェック弁，３９はタンクである。

【００１５】つぎに，本発明の作動について説明する。
まず，型開した状態で，ピン２１を後退させ，コア１５
を前進させた状態で，可動盤７と上型ホルダ１１の間に
設けたシリンタ９の可動盤７側の室すなわちヘッドエン
ド側の室９ａに作動油を充填させ，油圧を作動させる。
そうすると，上型ホルダ１１と可動金型１２は下方へ押
され，逆に，可動盤７と入子ステム１３には上方への力
が作用する。したがって，この状態では，入子ステム１
３は可動金型に対して相対的に後退した状態にある。こ
の状態で型締シリンダ５を作動させて可動盤７を下方に
前進させることにより，可動金型１２と入子ステム１３
およびピン１８を同時に下方に前進させて型締動作を行
う。

【００１６】型締した状態では，コア１５の下端部テー
パ面１５ａはテーパリング１７のテーパ面１７ａに嵌合
され，コア１５の下端面は固定金型３と下部金型ホルダ
２の上面と接している。そして，図１に示すように，可
動金型１２と固定金型３とコア１５との間には，金型キ
ャビティ１４が形成されている。この型締状態では，型
締シリンダ５からの型締力は，可動盤７からシリンダ
９，ピストンロッド１０，上型ホルダ１１に伝わり，上
型ホルダ１１から可動金型１２，コア１５，固定金型３
および下部金型ホルダ２，固定盤１に伝えられる。

【００１７】一方，鋳込スリーブ２１を下降させて固定
盤１から離した後，図示していない鋳込シリンダ傾転装
置を作動させて，鋳込シリンダ２４および鋳込スリーブ
２１等の上部を横方向に傾転または水平移動させて，邪
魔にならない場所でラドルにより溶湯を鋳込スリーブ２
１内に注湯する。このとき，あらかじめプランジャチッ
プ２２を鋳込スリーブ２１の下部まで下げておいても良
いが，溶湯の注湯にしたがってプランジャチップ２２を
徐々に下げて行き，できるだけ溶湯が落下により攪拌さ
れないようにし，溶湯の中に空気が巻込まれないように
し，かつ，溶湯温度ができるだけ低下しないようにする
こともできる。鋳込スレーブ２１内への溶湯に注湯が終
れば，鋳込シリンダ２４を垂直状態に戻し，鋳込スリー
ブ２１等を上昇させ，図１に示すように，鋳込スリーブ
２１を固定盤１にドッキングさせる。

【００１８】型締と注湯を行った後，鋳込シリング２４
を作動させてプランジャチップ２２を上昇させ，金型キ
ャビティ１４内に溶湯を鋳込む。鋳込途中の状態を図２
に，金型キャビティ１４内に溶湯が充填された状態を図
３に示す。４０は溶湯である。金型キャビティ１４内に
溶湯が充填されたら，鋳込シリンダ２４の作用で溶湯に
鋳込力を作用させておいた状態で，ピン用のシリンダ２
０を作動させてピン１８を前進させ，ピン１８の先端が
ゲート穴３ａの上端部内に入るようにする。このピン１
８の前進により，金型キャビティ１４内の溶湯４０に押
湯力を作用させる。また，ゲート穴３ａの上端部をピン
１８の先端部で閉塞させると同時に，金型キャビティ１
４内の鋳込製品になる部分とゲート穴３ａ，固定金型３
内，鋳込スリーブ２１内に残っていてビスケットとなる
部分の溶湯を切断する。すなわち，湯口切断とシールを
同時に行う。この状態を図４に示す。

【００１９】ゲート穴３ａを閉塞したら，リリーフ弁３
５の設定圧力を徐々に低下させることにより，可動盤７
と上部ホルダ１１間のシリンダ９のロッドエンド側の室
９ａ内の作動油を徐々に抜き，型締力を上型ホルダ１
１，可動金型１２，コア１５から段々と入子ステム１３
の方に移し，最終的には型締力のほとんど全部を入子ス
テム１３に加えることにより，入子ステム１３の下側に
対応する部分に高圧力を加え，固りかけている溶湯ない
しはメタルを押込み，溶湯鍛造を行う。この状態を図５
に示す。この入子ステム１３の作用による加圧鍛造によ
り，強度の必要な部分に型締力を集中させ，その部分の
鍛造を行うことにより，緻密な巣のない，機械的強度の
大きい製品が得られる。図中，白抜きの矢印は，主な力
の作用位置を示す。なお，シリンダ９の作動油の抜き方
は，金型キャビティ内の固りかけている溶湯やメタルの
冷却により，可動金型１２，コア１５，固定金型３の相
互間にバリがでないタイミングを調整して行う。

【００２０】このように加圧鍛造すなわち溶湯鍛造が終
り，所定の時間が経過し，製品が冷却すれば，型開をし
た後，図示していない製品押出装置を作動させて，可動
金型１２より製品を押出して取出す。一方，鋳込スリー
ブ２１を下降させて固定盤１や固定金型３から離し，鋳
込シリンダ２４とともに傾転させ，鋳込スリーブ２１の
上部を固定盤１の横まで移動させ，次の注湯にそなえ
る。固定金型３の下に鋳込スレーブ２１がなくなれば，
例えば，特公平３−４２９７号公報に記載されているよ
うなビスケット押出具を用いて，固定金型３の下部に残
っていたビスケットを突出し，取出す。このようにし
て，１サイクルを終る。なお，ビスケットの突出しは，
型開前に，鋳込スリーブ２１を逃した後，ピン１８をさ
らに前進させて行うこともできる。

【００２１】なお，前記実施例においては，竪型締竪鋳
込型の例を示したが，これは必ずしも竪型に限定される
ことはなく，横型締型のもので行うこともできる。ま
た，前記実施例においては，コア１５を上型である可動
金型１２側に移動自在に取付けた例を示したが，これ
は，コア１５を下型である固定金型３側に移動自在に取
付けることも可能であり，製造する溶湯鍛造品の種類に
よっては，コアは必ずしも用いる必要はない。勿論，本
発明は，実施例として示した自動車用のアルミホイール
製造用としてだけではなく，その他の製品の製造に用い
ることもできる。

【００２２】

【発明の効果】このように，本発明においては，特許請
求の範囲に示したように，固定金型，可動盤にシリンダ
を介して取付けた可動金型，可動盤に取付けられていて
可動金型の内部に摺動自在に設けられ，かつ，先端部が
キャビティに面している入子ステムを備えた溶湯鍛造装
置を用い，前記可動盤と可動金型間のシリンダの可動盤
側の室に油圧を作動させて入子ステムを可動金型に対し
て相対的に後退させている状態で，可動金型と入子ステ
ムを同時に前進させて型締動作を行い，鋳込動作により
キャビティ内に溶湯を充填させるとともに，型締動作を
続行している状態で前記シリンダの可動盤側の室の油圧
を減少させることによって，型締力を入子ステムに集中
させて入子ステムを前進させ，キャビティ内の溶湯に作
用する加圧力を増大させるようにしたので，型締，鋳込
を行い，金型キャビティ内に溶湯を充填させた後，直ち
に，入子ステムの作用により，強度の必要な部分に加圧
力を集中させ，その部分の加圧溶湯鍛造を行うことがで
きる。したがって，緻密な巣のない，機械的強度の大き
い製造を確実容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するための装置の１実施例
を示す縦断面図である。

【図２】本発明の１実施例における充填開始直後の作動
状態を示す縦断面図である。

【図３】本発明の１実施例における充填完了時の作動状
態を示す縦断面図である。

【図４】本発明の１実施例における湯口切断，シール時
の作動状態を示す縦断面図である。

【図５】本発明の１実施例における加圧鍛造時の作動状
態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 固定盤 ３ 固定金型 ３ａ ゲート穴 ５ 型締シリンダ ７ 可動盤 ９ シリンダ ９ａ ヘッドエンド側の室 １１ 上型ホルダ １２ 可動金型 １３ 入子ステム １４ 金型キャビティ １５ コア １７ テーパリング １８ ピン １９ シリンダ ２１ 鋳込スリーブ ２２ プランジャチップ ２４ 鋳込シリンダ ２６ ポンプ ２８〜３２ 四方切替弁 ３９ リリーフ弁 ４０ 溶湯

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定金型，可動盤にシリンダを介して取
   付けた可動金型，可動盤に取付けられていて可動金型の
   内部に摺動自在に設けられ，かつ，先端部がキャビティ
   に面している入子ステムを備えた溶湯鍛造装置を用い，
   前記可動盤と可動金型間のシリンダの可動盤側の室に油
   圧を作動させて入子ステムを可動金型に対して相対的に
   後退させている状態で，可動金型と入子ステムを同時に
   前進させて型締動作を行い，鋳込動作によりキャビティ
   内に溶湯を充填させるとともに，型締動作を続行してい
   る状態で前記シリンダの可動盤側の室の油圧を減少させ
   ることによって，型締力を入子ステムに集中させて入子
   ステムを前進させ，キャビティ内の溶湯に作用する加圧
   力を増大させ，鍛造効果を高めるようにした溶湯鍛造方
   法。
2. 【請求項２】 固定盤に取付けられている固定金型と，
   可動盤にシリンダを介して取付けられている可動金型
   と，可動盤に取付けられていて可動金型の内部に摺動自
   在に設けられ，かつ，先端部がキャビティに面している
   入子ステムと，前記シリンダの可動盤側の室に作用する
   油圧を鋳込動作終了時付近で減少させ得る油圧装置を備
   えた溶湯鍛造装置。