JP2854618B2

JP2854618B2 - 溶湯鍛造方法

Info

Publication number: JP2854618B2
Application number: JP21982389A
Authority: JP
Inventors: 金男安松
Original assignee: Asahi Tec Corp
Current assignee: Asahi Tec Corp
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1999-02-03
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JPH0386363A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、金型内に充填された溶湯をパンチで加圧
して内部欠陥の少ない鋳物を得る溶湯鍛造方法に関す
る。

（従来の技術）溶湯鍛造方法は、金型内に溶融または半溶融状態（以
下、未凝固という）の金属材料を入れ、高い圧縮力を加
えて凝固させ、求める形状得る加圧凝固法の一種で、ブ
ローホールやひげなどがなく、組織が微細化したよい製
品が精度よく、歩留りよく製造することのできる技術で
あり、従来から広く利用されている。

（発明が解決すべき課題）ところで、溶湯鍛造方法は、金型内の未凝固の金属材
料に高い圧力を加えることが必要であるが、この圧力が
金型の型締め力より大きい場合には分割型で構成されて
いる金型を分離させたり、金属材料の漏れを生じるの
で、溶湯鍛造用パンチで溶湯に加えることのできる圧力
の大きさは金型の型締め力の大きさによって制限を受け
る。

また、一般に鋳物において、内部欠陥は製品の厚肉部
分の中央部に生じることが多く、このような部分の近傍
位置で積極的に溶湯鍛造方法を用いることは、欠陥の少
ない鋳物製品を得るうえで望ましいものである。

この発明は、このような事情に基づいてなされたもの
で、金型の型締め力による制限を回避して溶湯の加圧力
の自由度を高め、適切な大きさの圧力で溶湯を加圧でき
るようにするとともに、内部欠陥が生じる可能性の大き
い，製品の厚肉部近傍位置で溶湯を加圧することによっ
て、欠陥の少ない鋳物製品を得ることを目的とするもの
である。

（課題を解決するための手段）この目的を達成するために、この発明は、金型に充填
された溶湯をパンチで加圧する溶湯鍛造方法において、
金型内の溶湯が未凝固の状態のときに製品厚肉部近傍位
置までパンチを進出させる第１の工程と、金型のせきの
溶湯が凝固した後にパンチを大きな圧力でさらに進出さ
せる第２の工程とを有し、前記第１の工程でのパンチの
作動圧力を金型の型締め力より小さく設定するととも
に、前記第２の工程でのパンチの作動圧力を金型の型締
め力より大きく設定したものである。

（作用）この発明によれば、金型内の溶湯が未凝固の状態のと
きに製品厚肉部近傍位置までパンチを進出させるので、
そのパンチの作動圧力が小さくて済み、金型の型締め力
より小さい圧力でパンチの先端を製品の厚肉部に近接し
て位置させることができる。

そして、かかる位置において金型のせきの溶湯が凝固
した後にパンチを大きな圧力でさらに進出させるので、
この時点では金型内の溶湯の表面部分の凝固が開始して
いるから、パンチにより溶湯に加わる圧力の一部が凝固
した溶湯の表面部分で負担される結果、前述のごとき不
具合を生じずに型締め力より大きな加圧力をパンチで溶
湯に加えることができる。

そのため、金型の型締め力による制限を回避して溶湯
の加圧力の自由度を高め、適切な圧力で溶湯を加圧でき
るようにするとともに、内部欠陥が生じる可能性の大き
い製品の厚肉部近傍位置で溶湯を加圧することによっ
て、欠陥の少ない鋳物製品を得ることができる。

（実施例）以下、図に示す鋳造装置によりこの発明を説明する
が、この鋳造装置にはアルミニウム合金の溶湯が重力鋳
造法により供給されものである。

まず、第１図および第２図により、鋳造装置１の全体
概略を説明する。

鋳造装置１は、チャンネル材で枠組された基台２と、
この基台２上に離間して立設された２つの固定プラテン
3,4を有し、これらの固定プラテン3,4の間には４本のガ
イドロッド５が横架されている。

これらのガイドロッド５には、可動プラテン６が摺動
可能にはめ合わされて、前記ガイドロッド５に沿って進
退可能に構成されている。

前記固定プラテン３には、ベースプレート７を介して
固定型８が設置されており、他方の固定プラテン４には
金型開閉用油圧シリンダ（以下、金型用シリンダとい
う）11が設置されている。

そして、前記可動プラテン６にはベース部材12を介し
て可動型13が装着されており、この可動型13と前記固定
型８とで金型Ｍが構成されている。

前記固定プラテン４に装着された金型用シリンダ11の
ピストンロッド11aの先端は、連結金具6aを介して可動
プラテン６に接続されている。

そして、前記金型用シリンダ11へ供給された油圧によ
って、前記可動プラテン６は固定プラテン３側に進退駆
動され、前記可動プラテン６を前記固定プラテン３側に
進出させることによって、可動型13は固定プラテンに設
置された固定型８に衝合されて金型Ｍは溶湯の注型が可
能の状態となるものであり、逆に該可動プラテン６を後
退（固定プラテン４側に移動）させることによって、可
動型13を固定型８から離間させて、金型Ｍからの製品の
離型ができるようになっている。

そして、第１図からあきらかなように、可動型13が衝
合される固定型８の表面と同一平面上に位置すべく、前
記基台２に固定されたブラケット15に溶湯鍛造用油圧シ
リンダ（以下、溶鍛用シリンダという）14が固定され、
この溶鍛用シリンダ14のピストンロッド14aの先端には
溶湯鍛造用パンチ（以下、単にパンチという）16が装着
されている。

このパンチ16は、第３図に示すように形成され、金型
Ｍにはめ合わされている。

すなわち、金型Ｍ（第３図では、固定型８を示す）に
は、製品形成用のキャビテイ21と湯口22とせき22aを有
し、横長形状に形成されたキャビテイ21に横方向から直
線的に連なる空間23が形成され、この空間23の外端部に
は半割型のブッシュ24が装着されている。

前記パンチ16は耐熱鋼製であって、等径に形成された
直線部16aと先端ほど小径に形成されたテーパ部16bとを
直線的に一体に形成したもので、前記キャビテイ21の中
心軸Ｏ−Ｏにほぼ一致して設置されている。

このように構成された金型Ｍによる鋳造は次のように
行なわれる。

まず、金型Ｍが開放状態において、バーナ等により金
型Ｍを適度に加熱した後、金型Ｍの表面に黒鉛等を含有
する離型材の塗付を行なう。

この後、前記パンチ16を金型Ｍの所定の位置（第３図
の実線で示す位置）にセットする。

このとき、前記パンチ16の直線部16aは前記ブッシュ2
4の透孔部24aに配置され、テーパ部16bはキャビテイ21
内に突出状態になっている。

これは、キャビテイ21にアルミニウム合金の溶湯が注
型された場合に透孔部24aから溶湯が漏れ出すのを防止
するとともに、前記テーパ部16bの先端がキャビテイ21
内の製品厚肉部Ｔの近傍位置に到達するまでの移動距離
を小さくするためである。

そして、金型用シリンダ11を作動させて可動プラテン
６を進出させ、可動型13を固定型８に衝合させて型締め
を行なう。この型締めのなされた後は、可動型13は金型
用シリンダ11によって固定型８に所定の押圧力で押圧さ
れた状態に維持され、この押圧力をこの明細書では型締
め力という。

なお、型締め力は、このような金型用シリンダ11のみ
ならず、種々の公知の構造によって付与することもでき
る。

この後、金型Ｍには重力鋳造法により湯口22を経てキ
ャビテイ21に溶湯が充填される。

溶湯が金型Ｍに注型された後、前記パンチ16は、第４
図に示すように作動させる。

時点Ａは、溶湯の注型の完了時点を示す。時点Ａから
0.5秒程度経過後の時点Ｂには、溶鍛用シリンダ14の伸
張作動が開始する。

この時点Ｂには、キャビテイ21内の溶湯は未凝固の状
態でありキャビテイ21内に溶湯が充填されていない空間
が存在するので、伸張動作が低い圧力で２〜３秒の間行
なわれる。

かかる伸張動作後の時点Ｃにおいては、溶湯がキャビ
テイ21内を満たすので、溶鍛用シリンダ14の伸張作動に
伴なう圧力は急に増加する。

時点Ｃ以後は、キャビテイ21内に過剰な溶湯を湯口22
側に押しもどしつつ溶湯に含有されている気泡を押しつ
ぶすことが、パンチ16の仕事となるからである。

溶鍛用シリンダ14によるこのような加圧状態は、0.5
〜1.0秒程度継続され、時点Ｄとなる。

この時点Ｃから時点Ｄまでの間において、前記溶鍛用
シリンダ14による溶湯の加圧力は、金型用シリンダ11に
よる型締め力より小さく（例えば、500kg/cm²）設定し
てあるので、金型Ｍを分離させたり、溶湯の漏れを生じ
るおそれはない。

以上の，時点Ａから時点Ｄまでの工程は、この発明で
いう第１の工程に該当するものである。

時点Ｄの後、時点Ｅまでの間、溶鍛用シリンダ14によ
る加圧力が型締め力と等しいか若干小さい状態のまま0.
5秒程度維持する。

この時点Ｄから時点Ｅの間には、金型Ｍに注型された
溶湯のうち、金型Ｍに接触する部分では凝固が開始し、
金型Ｍのせき22aの凝固が完了しており、前記パンチ16
の先端は、第３図に仮想線で示すように製品厚肉部Ｔの
近傍位置に到達している。

したがって、時点Ｅの後、溶鍛用シリンダ14に供給す
る油圧を高めて、溶鍛用シリンダ14による加圧力を増加
させ、型締め力を越える大きな圧力（例えば、1500kg/c
m²）で前記パンチを2.5〜3.0秒程度作動させることによ
って溶湯鍛造として適切な圧力で溶湯を加圧することが
できる（時点Ｆ）。

時点Ｅから時点Ｆの間には、前述のように金型Ｍ内の
溶湯の表面部分の凝固が開始しているので、型締め力を
越える大きな加圧力を溶湯に加えても、金型Ｍを離間さ
せたり、溶湯の漏れ出しを生じるおそれはない。

これによって、溶湯の製品厚肉部Ｔの近傍において適
切な加圧力による溶湯鍛造が行なわれ、効率よく鋳物製
品の欠陥の解消が図られる。

時点Ｆの後、このままの状態で45〜60秒程度冷却保持
させた後、パンチ16を後退させて金型Ｍから外し、金型
Ｍを開いて製品を取り出す。

以上説明したように、この実施例によれば、金型Ｍ内
の溶湯が未凝固の状態のときに製品厚肉部Ｔまでパンチ
16を進出させるので、そのパンチ16の作動圧力が小さく
て済み、型締め力より小さい圧力でパンチ16の先端を製
品厚肉部Ｔに近接して位置させることができる。

そして、かかる位置において金型Ｍのせき22aの溶湯
が凝固した後にパンチ16を大きな圧力でさらに進出させ
るので、この時点では金型Ｍ内の溶湯の表面部分の凝固
が開始しているから、パンチにより溶湯に加わる圧力の
一部が凝固した溶湯の表面部分で負担される結果、前述
のごとき不具合を生じずに型締め力より大きな加圧力を
パンチ16で溶湯に加えることができる。

そのため、金型Ｍの型締め力による制限を回避して溶
湯の加圧力の自由度を高め、適切な圧力で溶湯を加圧で
きるようにするとともに、内部欠陥が生じる可能性の大
きい製品厚肉部Ｔの近傍位置で溶湯を加圧することによ
って、欠陥の少ない鋳物製品を得ることができる。

また、以上説明した実施例は、油圧ブレーキ用のマス
タシリンダを製品として形成するものであり、この場合
にパンチ16によって、溶湯鍛造を行なうと同時に、製品
であるブレーキ用マスタシリンダのシリンダ穴用下穴を
形成するものであり、マスタシリンダの製造での後加工
の工数を削減する利点を有する。

なお、この実施例においては、以上説明したようにパ
ンチ16の先端を予めキャビテイ21内に位置させ、溶湯を
充填することとしたが、この発明はこれに限らず、キャ
ビテイ内に溶湯を充填した後にパンチを溶湯内に進出さ
せることとしても同様に実施することができる。

（発明の効果）この発明は、以上説明したように構成したから、金型
の型締め力による制限を回避して溶湯の加圧力の自由度
を高め、適切な圧力で溶湯を加圧できるようにするとと
もに、内部欠陥が生じる可能性の大きい製品の厚肉部近
傍位置で溶湯を加圧することによって、欠陥の少ない鋳
物製品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】図面は、この発明の実施例に関し、第１図は鋳造装置の
全体平面図、第２図は鋳造装置の側面図、第３図は第１
図のIII−III線に沿う矢視図、第４図はパンチの加圧力
の変化図である。 M;金型、T;製品厚肉部、 8;固定型、 11;金型開閉用油圧シリンダ、 13;可動型、 14;溶湯鋳造用油圧シリンダ、 16;パンチ、21;キャビテイ、 22;湯口、22a;せき。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金型に充填された溶湯をパンチで加圧する
溶湯鍛造方法において、金型内の溶湯が未凝固の状態のときに製品厚肉部近傍位
置までパンチを進出させる第１の工程と、金型のせきの
溶湯が凝固した後にパンチを大きな圧力でさらに進出さ
せる第２の工程とを有し、前記第１の工程でのパンチの
作動圧力を金型の型締め力より小さく設定するととも
に、前記第２の工程でのパンチの作動圧力を金型の型締
め力より大きく設定したことを特徴とする溶湯鍛造方
法。