JP2987115B2 - 鋳造方法および鋳造物 - Google Patents

鋳造方法および鋳造物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金型内に形成され
るキャビティ内に溶湯(溶融金属等)を射出充填して鋳
造物を得る鋳造方法およびそれによって得られる鋳造物
に関する。
【0002】
【従来の技術】金型内のキャビティ内に溶湯を高圧で射
出充填する加圧ダイカスト法は、特に精密なアルミ合金
鋳物の鋳造法として広く実施されているが、このダイカ
スト法.においては、鋳造物に微小な孔、いわゆる鋳巣
が生じやすい。鋳巣は、金型の内面に塗布された離型剤
がガスとなって内部に閉じこめられたり、凝固がもっと
も遅い厚肉部の内部に引け巣として生じたりするもので
あるが、特に厚肉部の内部に生じる鋳巣は、強度の低下
や気密性の低下などの悪影響を与える。そこで、鋳巣の
発生を防止するために、溶湯を射出充填後、溶湯に対し
付加的に二次加圧を作用させて凝固に至らしめる二次加
圧鋳造法が、例えば、特公昭48−7570号公報、特
公昭49一36093号公報、特公平7−90344号
公報等で提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記二次加圧鋳造法に
よって鋳巣の発生を防止するには、凝固がもっとも遅い
部位に二次加圧を作用させることが肝要である。しかし
ながら、ダイカスト法では凝固完了までの時間が比較的
短いので、その部位から離れたところに二次加圧をかけ
ると凝固が完了していて二次加圧力を伝達できなかった
り、直接その部位に二次加圧をかけると鋳肌の損傷を招
く等の不具合が生じる。従来では、どの部位にどのよう
なタイミングで二次加圧をかければ凝固がもっとも遅い
部位に有効に二次加圧を作用させられるかといった技術
が確立されておらず、その開発が望まれていた。
【0004】本発明は上記事情に鑑みてなされたものて
あり、二次加圧を有効に作用させて鋳巣の発生を防止す
る鋳造方法およびそれによって得られる鋳造物の提供を
目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の鋳造方法は上記
目的を達成するためになされたものであって、金型内に
形成されるキャビティ内に、金型の湯口から溶湯を射出
充填して鋳造物を得るにあたり、 前記キャビティ内に
おける溶湯の凝固がもっとも早い最初凝固部ともっとも
遅い最終凝固部の間に位置し、最終凝固部が溶融状態で
あるときにまだ溶湯が溶融しており、かつ最終凝固部よ
りも早く溶湯凝固を開始する中間凝固部へ向けて、前
記金型に二次加圧部を形成し、前記湯口から溶湯を射出
充填した後、前記最初凝固部が凝固し、かつ前記中間凝
固部が凝固する前のタイミングで、前記二次加圧部から
前記キャビティ内に二次加圧を与える鋳造方法であっ
て、前記二次加圧部から最終凝固部に至る圧力伝達経路
に面する部分が鋳造物に切削加工を施すべく設けられた
加工部であり、該加工部に切削代となる余肉部が予め形
成され、該余肉部は、前記切削加工に必要とされる加工
代より厚肉とされたことを特徴とする。このように二次
加圧を与えると、固液混相状態の中間凝固部が、まだ液
相状態の最終凝固部に流動し、この最終凝固部に二次加
圧が作用する。最終凝固部は相応の圧力を受け、その結
果、鋳巣の発生がほぼ完全に防止される。また、余肉部
の肉厚を大きくしておくことにより、この部分の凝固を
遅らせることができる。また、最終的に余肉部は切削さ
れるので、二次加工による鋳肌の損傷が余肉部に表れて
も全く問題ない。また、本発明の鋳造物は、金型内に形
成されるキャビティ内に、金型の湯口から溶湯を射出充
填し、該射出充填の後に二次加圧が与えられて得られる
鋳造物であって、溶湯が射出充填された後、溶湯の凝固
がもっとも早い最初凝固部ともっとも遅い最終凝固部を
有し、かつ、これら最初凝固部と最終凝固部の間に位置
し、最終凝固部が溶融状態であるときにまだ溶湯が溶融
しており、かつ最終凝固部よりも早く溶湯が凝固を開始
する中間凝固部を有し、前記二次加圧部から最終凝固部
に至る圧力伝達経路に面する部分が鋳造物に切削加工を
施すべく設けられた加工部であり、該加工部に切削代と
なる余肉部が予め形成され、該余肉部は、前記切削加工
に必要とされる加工代より厚肉とされたことを特徴とし
ている。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図1(a)〜(d)は、一実施形
態に係る鋳造方法を実施するための鋳造装置による工程
を示している。この鋳造装置は、金型1a、1bが横開
きし、これら金型1a、1b内のキャビティ2内に下か
ら溶湯Mを射出充填する横型締め・竪鋳込みタイプであ
り、竪型の射出シリンダ3の上方に金型1a、1bが開
閉自在に設置されている。射出シリンダ3は下端部の水
平軸4により図中右側に傾倒可能に支持されており、傾
倒動作は、左側に連結された傾倒シリンダ5により行わ
れる。射出シリンダ3の上部には、シフトシリンダ6を
介して射出スリーブ7が昇降・自在に連結されており、
この射出スリーブ7と射出シリンダ3とにわたって射出
プランジャ8が嵌挿されている。射出プランジャ8はそ
の上端にプランジャチップ9を有し、このプランジャチ
ップ9と射出スリーブ7とで、溶湯Mの注湯室10が形
成されている。
【0007】上記鋳造装置による鋳造工程は、まず、図
1(a)に示すように、金型1a、1bを開いた状態
で、傾倒シリンダ5により射出シリンダ3を傾倒させ、
射出スリープ7内の注湯室10に所定容量の溶湯Mを注
湯する。次に、図1(b)に示すように、金型1a、1
bを型締めするとともに、傾倒シリンダ5により射出シ
リンダ3を射出ポジションに立てる。次いで図1(c)
に示すように、シフトシリンダ6を伸ばして射出スリー
ブ7の先端のノズルを金型1a、1bの湯口2aの周囲
にタッチさせる。続いて、図1(d)に示すように、射
出プランジャ8を高速で金型1a、1b側に伸ばす。溶
湯Mはプランジャチップ9で加圧されて金型1a、1b
内のキャビティ2内に射出充填される。この後溶湯Mの
凝固時間が経ったら、射出プランジャ8を後退させ金型
1a、1bを開くことにより鋳造物を得る。
【0008】さて、図2に示すように、上記鋳造装置に
おける一方の金型1bの所定箇所には、キャビティ2内
に通しる二次加圧孔(二次加圧部)11が形成されてお
り、この二次加圧孔11に、先端にプランジャチップ1
2を有する二次加圧プランジャ13が進退自在に挿入さ
れている。二次加圧孔11は、射出プランジャ8による
溶湯Mの射出方向に直交しており、プランジャチップ1
2ぱ二次加圧孔11の内面に気密的に摺動する。二次加
圧プランジャ13は、図示せぬ二次加圧シリンダにより
作動させられる。
【0009】ここで、この場合の金型1a、1b内のキ
ャビティ2の形状、すなわち鋳造される鋳造物20を図
2から説明すると、ぽぽ中央部に、前後に貫通する中央
孔21を有し、この中央孔21の周囲は、左側が断面が
半円弧状の半円弧部22、右側が断面長方形状の長方形
部(中問凝固部、加工部)23となっている。中央孔2
1の上部には、上側くびれ部(最終1凝固部)24を経
て断面長方形状の軸受け部25が形成されている。軸受
け部25には、中央孔21に直交する軸孔25aが形成
されている。また、中央孔21の下部には、下部くびれ
部26を経て最初凝固部に相当する導入部27が形成さ
れている。この導入部27に、金型1a、1bの湯口2
aが通じるようになっている。
【0010】この鋳造物20の場合、金型1a、1bの
内面に近接する外周部分全体は、溶湯Mの凝固がもっと
も早い部分であるのはもちろんであるが、導入部27は
湯口2aに臨むことから、この導入部27ももっとも凝
固が早い部位である。また、上部くびれ部24から軸受
け部25にかかる部位は、湯口2aから離れ、かつ周囲
と比べると厚肉なので、この鋳造物20の場合における
もっとも凝固の遅い部位と予測される。そして、導入部
27と上部くびれ部24の問における半円弧部22と長
方形部23とを比較すると、半円弧部22は薄肉である
から凝固は比較的早く、この半円弧部22よりも長方形
部23は凝固が遅い。ここで、湯口2aからもっとも凝
固の遅い上部くびれ部24の問における凝固に至る順を
考察すると、もっとも早いのが導入都27(図2で二点
鎖線て区切るA部分)、もっとも遅くて鋳巣の発生しや
すいのが上部くびれ部24(同B部分)てあり、長方形
部23(同C部分)は、導入部27が凝固した後、上部
くびれ部24が凝固する前に凝固すると考えられる。半
円弧部22は薄肉なので、導入部27と同等の時間で凝
固する。
【0011】すなわち、長方形部23は、キャビティ2
内における溶湯Mの凝固がもっとも早いL字部27とも
っとも遅い上部くびれ部24の問に位置し、上部くびれ
部24が溶融状態であるときにまだ溶湯Mが溶融してお
り、かつ上部くびれ部24よりも早く溶湯Mが凝固を開
始する。この長方形部23に向けて上記二次加圧孔11
が形成されている。
【0012】なお、長方形部23は、図3に示すよう
に、最終製品とされるときに溝部30が切削加工されて
形成されるようになっており、したがって、鋳造後には
切削代となる余肉部31が予め形成される。
【0013】さて、このような鋳造物20を、上記鋳造
装置によって鋳造するにあたり、溶湯(例えばJIS一
AC8Aのアルミ合金等)Mを湯口2aからキャビティ
2内に射出充填した直後、後退させていた二次加圧プラ
ンジャ13をキャビティ3側に進出させ、溶湯Mに対し
二次加圧を与える。その二次加圧タイミングは、最初に
凝固するL字部27が凝固し、かつ長方形部23がある
程度擬固しているものの、まだ液相状態となっている状
態(固液混相状態)のときを適切タイミングとし、例え
ば、射出充填後、5.3秒前後である。
【0014】このように二次加圧を与えると、固液混相
状態の長方形部23の溶湯Mが、まだ液相状態の上部く
びれ部24方向のみに流動し、この上部くびれ部24に
二次加圧が作用する。すると、上部くびれ部24の溶湯
Mは、相応の圧力を受け、その結果、鋳巣の発生がほぼ
完全に防止される。鋳造完了後、金型1a、1bを型開
きし、長方形部23の余肉部31を切削加工することに
より、製品を得る。
【0015】上記鋳造方法によれば、もっとも凝固が遅
く鋳巣が発生しやすい上部くびれ部24に連なり、この
上部くびれ部24の直前に凝固する、すなわちまた液相
状態を含む部位である長方形部23に二次加圧を与えて
上部くびれ部24に二次加圧を作用させるので、上部く
びれ部24に対し有効に二次加圧が作用し、その結果鋳
巣の発生が防止される。また、二次加圧を長方形部23
余肉部31に与えるので、二次加圧は上部くびれ部2
4に十分な圧力をもって作用するとともに、最終的に
肉部31は切削されるので、二次加圧による鋳肌の損傷
余肉部31に表われても、全く問題ない。
【0016】なお、上記鋳進物は本発明の一実施形態で
あり、凝固速度に段階を有するいかなる形状の鋳造物に
も、本発明を適用することができる。また、一実施形態
の鋳造物における中央孔21は、例えば軸等の部品が挿
入される箇所であって、内周に機械加工が行われるのが
一般的であるから、図2に鎖線で示すようにこの部分を
通常の形状より小径として、長方形部23からくびれ部
24にかけての部分の肉厚をさらに大きくすれば、この
部分の凝固を遅らせて、さらに確実に二次加圧の圧力を
作用させることができる。すなわち、二次加圧の圧力が
伝達される経路の近くに機械加工を伴う部分が存在する
場合、この部分の加工代を通常より余分に設定すべく厚
肉の形状とすることも有効である。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
型内に形成されるキャビティ内に、金型の湯口から溶湯
を射出充填して鋳造物を得るにあたり、キャビティ内に
おける溶湯の凝固がもっとも早い最初凝固部ともっとも
遅い最終凝固部の間に位置し、最終凝固部が溶融状態で
あるときにまだ溶湯が溶融しており、かつ最終凝固部よ
りも早く溶湯が凝固を開始する中間凝固部へ向けて金型
に二次加圧部を形成し、湯口から溶湯を射出充填した
後、最初凝固部が凝固し、かつ中間凝固部が凝固する前
のタイミングで、前記二次加圧部から前記キャビティ内
に二次加圧を与える鋳造方法であって、前記二次加圧部
から最終凝固部に至る圧力伝達経路に面する部分が鋳造
物に切削加工を施すべく設けられた加工部であり、該加
工部に切削代となる余肉部が予め形成され、該余肉部
は、前記切削加工に必要とされる加工代より圧肉とされ
たことを特徴とするから、最終凝固部に対し有効に二次
加圧が作用し、その結果鋳巣の発生がほぼ完全に防止さ
れる。また、二次加圧が与えられる部分を余肉部とすれ
ば、二次加圧は最終凝固部に十分な圧力をもって作用す
るとともに、最終的に余肉部は切断されるので、二次加
圧による鋳肌の損傷が余肉部に表れても全く問題ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る鋳造装置による鋳造
工程を示す側面図であって、(a)第1工程、(b)第
2工程、(c)第3工程、(d)第4工程である。
【図2】金型内に溶湯が鋳造された状態の断面図であ
る。
【図3】鋳造物の断面図である。
【符号の説明】
1a,1b…金型、2…キャビティ、2a…湯口、11
…二次加圧孔(二次加圧部)、20…鋳造物、23…長
方形部(中問凝固部、加工部)、24…上部くびれ部
(最終凝固部)、27…導入部(最初凝固部)、31…
余肉部、M…溶湯

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金型内に形成されるキャビティ内に、金型
    の湯口から溶湯を射出充填して鋳造物を得るにあたり、 前記キャビティ内における溶湯の凝固がもっとも早い最
    初凝固部ともっとも遅い最終凝固部の間に位置し、最終
    凝固部が溶融状態であるときにまだ溶湯が溶融してお
    り、かつ最終凝固部よりも早く溶湯凝固を開始する中
    間凝固部へ向けて、前記金型に二次加圧部を形成し、 前記湯口から溶湯を射出充填した後、前記最初凝固部が
    凝固し、かつ前記中間凝固部が凝固する前のタイミング
    で、前記二次加圧部から前記キャビティ内に二次加圧を
    与える鋳造方法であって、 前記二次加圧部から最終凝固部に至る圧力伝達経路に面
    する部分が鋳造物に切削加工を施すべく設けられた加工
    部であり、該加工部に切削代となる余肉部が予め形成さ
    れ、 該余肉部は、前記切削加工に必要とされる加工代より厚
    肉とされたことを特徴とする鋳造方法。
  2. 【請求項2】前記キャビティにおける二次加圧部に面す
    る部分が鋳造物に切削加工を施す加工部であり、該加工
    部に切削代となる余肉部が予め形成されることを特徴と
    する請求項1に記載の鋳造方法。
  3. 【請求項3】金型内に形成されるキャビティ内に、金型
    の湯口から溶湯を射出充填し、該射出充填の後に二次加
    圧が与えられて得られる鋳造物であって、 溶湯が射出充填された後、溶湯の凝固がもっとも早い最
    初凝固部ともっとも遅い最終凝固部を有し、かつ、これ
    ら最初凝固部と最終凝固部の間に位置し、最終凝固部が
    溶融状態であるときにまだ溶湯が溶融しており、かつ最
    終凝固部よりも早く溶湯が凝固を開始する中間凝固部を
    有し、 前記二次加圧部から最終凝固部に至る圧力伝達経路に面
    する部分が鋳造物に切削加工を施すべく設けられた加工
    部であり、該加工部に切削代となる余肉部が予め形成さ
    れ、 該余肉部は、前記切削加工に必要とされる加工代より厚
    肉とされたことを特徴とする鋳造物。
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