JP3605335B2 - 鋳造用金型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湯口に連通して下方に延在する第１ランナ部と、前記第１ランナ部から横方向に延在してキャビティに連通する第２ランナ部とを備える鋳造用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、溶湯に圧力をかけることなく、この溶湯自体の重力を利用して鋳型内に形成されたキャビティに該溶湯を充填し、製品の鋳造処理を行う重力鋳造が広く行われている。この種の重力鋳造に用いられる鋳型は、湯口に連通して下方に延在する第１ランナ部と、前記第１ランナ部から横方向に延在してキャビティに連通する第２ランナ部とを備えるとともに、前記第２ランナ部を流れる溶湯中の空気を抜くためにガス抜き通路が設けられている。溶湯中の空気がキャビティ内に進入すると、鋳造品にブローホールやピンホール等が発生して鋳造欠陥が惹起されるからである。
【０００３】
例えば、特開平６−２３４０４１号公報に開示されているように、略水平方向に延在するサブランナ（第２ランナ部）の入口に絞り部が形成されるとともに、このサブランナの途中にフィルタを収納するフィルタ室が設けられ、さらに前記フィルタ室の上側にエア抜き通路に通じる膨張室が連接された鋳型が知られている。
【０００４】
この鋳型では、溶湯がメインランナ（第１ランナ部）からサブランナに移る際に、絞り部により減速されて前記メインランナから前記サブランナへの空気の巻き込みを防いでいる。そして、フィルタ室のフィルタでガスを含む異物が分離される際、膨張室内でガスが効果的に浮上してエア抜き通路から排出され、その後、前記フィルタ室の下側に設けられた膨張室に連通するエア抜き通路から残存ガスが排出されるように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来技術では、フィルタ室の上側にエア抜き通路に通じる膨張室が設けられるとともに、このフィルタ室より下流のサブランナの上側にガス抜き通路に通じる膨張室が連接されており、溶湯に巻き込まれた空気は、実際上、２本のエア抜き通路を介して排出されることになる。しかしながら、特に薄肉部品（中空部品）を鋳造する際には、溶湯の注湯速度が高く設定されており、２本のエア抜き通路が設けられるだけでは、実際上、溶湯中に混在する空気を完全に抜くことが難しく、前記空気がキャビティ内に混入するおそれがある。
【０００６】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、溶湯中に混在する空気を確実に抜くことができ、簡単な構造でキャビティ内にエアが混入することを有効に阻止することが可能な鋳造用金型を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋳造用金型では、湯口に連通して下方に延在する第１ランナ部とキャビティとに連通して横方向に延在する第２ランナ部を備え、この第２ランナ部には、絞り部、第１膨張室、フィルタ室および第２膨張室が、順次、流れ方向に沿って設けられるとともに、前記第１膨張室、前記フィルタ室および前記第２膨張室の上方には、それぞれ第１空気抜き孔、第２空気抜き孔および第３空気抜き孔が連通している。
【０００８】
このため、湯口から第１ランナ部に注入された溶湯は、第２ランナ部の絞り部により減速された後、第１膨張室に導入されてこの溶湯中に混在する空気が前記第１膨張室の上方に連通する第１空気抜き孔から排出される。さらに、溶湯がフィルタ室に導入されて気泡が微細化された空気は、このフィルタ室の上方に連通する第２空気抜き孔から排出される一方、前記溶湯が第２膨張室に導入されて該溶湯に混在する残存空気が第３空気抜き孔から排出される。
【０００９】
これにより、キャビティには、空気が確実に除去された溶湯のみが充填され、空気の巻き込み混入によりブローホールやピンホール等の欠陥が生じることを確実に回避し、高品質な鋳造品を効率的に得ることが可能になる。
【００１０】
また、本発明では、絞り部および第２ランナ部がフィルタ室より下方にオフセットされることにより、第１および第２膨張室の高さおよび幅寸法を有効に確保して空気の排出を促進させることができる。しかも、フィルタ室の入口孔部および出口孔部の下端側が、幅狭なカム形状を有しており、このフィルタ室を通過する空気を上方の第２空気抜き孔に向かって円滑に案内して前記空気を有効に除去した後、微量な残留空気が第２膨張室の上方に連通する第３空気抜き孔から排出される。これにより、キャビティに空気が導入されることを、簡単な構造で確実に阻止することが可能になる。
【００１１】
さらにまた、第２ランナ部から２つのキャビティに通じるＹ字状分岐湯道が設けられている。このため、溶湯は、第２ランナ部からそれぞれのキャビティに円滑に流動し、前記溶湯の流速抵抗を有効に抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る鋳造用金型１０の概略斜視説明図である。この金型１０は、第１型部材１２と第２型部材１４とを備え、前記第１および第２型部材１２、１４が互いに開閉可能に構成されている。
【００１３】
第１型部材１２（または第２型部材１４）の上部側には、湯口１６を有する湯口部１８が設けられるとともに、第１および第２型部材１２、１４の接合面には、前記湯口１６に連通して下方に延在するメインランナである第１ランナ部２０が形成される。この第１ランナ部２０の下端側には、横方向に延在してそれぞれ一対の第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂに連通する複数本、例えば、２本のサブランナである第２ランナ部２４が設けられている。
【００１４】
図２に示すように、第２ランナ部２４には、第１ランナ部２０から第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂに向かって絞り部２６、第１膨張室２８、フィルタ室３０および第２膨張室３２が設けられている。絞り部２６は、溶湯の流れを減速させるために所定の開口直径に設定されており、この絞り部２６の下流側上方に第１膨張室２８が形成され、この第１膨張室２８の上部側に第１空気抜き孔３４が連通するとともに、前記第１空気抜き孔３４は金型１０内に形成された室３５に開放されている。
【００１５】
フィルタ室３０には、異物除去および気泡の微細化の他、溶湯の流れに対し抵抗となって該溶湯を整流する機能をも有するセラミックス製のフィルタ３６が収納されるとともに、このフィルタ室３０の上方に第２空気抜き孔３８が連通し、前記第２空気抜き孔３８が金型１０の室３５に開放されている。フィルタ室３０の下流側上方に連通する第２膨張室３２には、その上部側に第３空気抜き孔４０が連通し、前記第３空気抜き孔４０が金型１０の室３５に開放されている。
【００１６】
第２ランナ部２４の下流側には、第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂに通じる分岐湯道４２と、この分岐湯道４２から分岐し、上方に傾斜して終端する湯溜まり部４４とが連通する。分岐湯道４２は、第２ランナ部２４から鉛直上方向に立ち上がった後、それぞれ上方に傾斜して第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂに連通するＹ字状に構成されている。
【００１７】
このように構成される金型１０の動作について、以下に説明する。
【００１８】
まず、第１および第２型部材１２、１４が互いに型締めされた状態で、湯口部１８の湯口１６に溶湯が注入される。その際、第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂで鋳造成形される成形品が中実カムシャフトであり、金型１０内に注入される溶湯の注入速度が比較的低く設定されるため、第１ランナ部２０を流動する溶湯の流れが遅くなっている。
【００１９】
この第１ランナ部２０に沿って重力方向に流動する溶湯は、前記第１ランナ部２０の下端側で各第２ランナ部２４に分流し、絞り部２６を通ることにより減速されて第１膨張室２８に導入される。このため、注入時に溶湯に巻き込まれた空気は、絞り部２６から第１膨張室２８にゆっくりと移動し、この第１膨張室２８の上方に連通する第１空気抜き孔３４を介して金型１０の室３５に円滑に排出される。
【００２０】
絞り部２６を通って減速された溶湯は、フィルタ室３０に配置されているフィルタ３６を通って異物が除去されるとともに、この溶湯に含まれている気泡が微細化され、さらに前記溶湯の流れが整流化される。従って、溶湯中の空気は、フィルタ室３０の上方に連通する第２空気抜き孔３８を介して金型１０の室３５に良好に排出される。フィルタ室３０を通過した溶湯は、第２膨張室３２に導入されるため、この溶湯中に残存する空気が前記第２膨張室３２の上方に連通する第３空気抜き孔４０を介して金型１０の室３５に排出される。
【００２１】
このように、第１の実施形態では、第２ランナ部２４に絞り部２６、第１膨張室２８、フィルタ室３０および第２膨張室３２が設けられるとともに、前記第１膨張室２８、前記フィルタ室３０および前記第２膨張室３２の上方に第１乃至第３空気抜き孔３４、３８および４０が連通している。このため、溶湯に巻き込まれている空気は、まず、第１膨張室２８にゆっくりと導かれてこの第１膨張室２８に連通する第１空気抜き孔３４から室３５に排出される。
【００２２】
次に、第１膨張室２８で抜き取られずに残った空気が、フィルタ室３０に収納されているフィルタ３６で分散されてこのフィルタ室３０に連通する第２空気抜き孔３８から室３５に排出されるとともに、残存する微量の空気は第２膨張室３２に連通する第３空気抜き孔４０から前記室３５に排出される。従って、分岐湯道４２に導入される溶湯中からは、空気が確実に除去されている。
【００２３】
このため、注入時に溶湯に巻き込まれた空気を第１乃至第３空気抜き孔３４、３８および４０から確実かつ円滑に取り除くことができ、第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂに充填される溶湯中に空気が混入することがない。これにより、例えば、ブローホールやピンホール等の鋳造欠陥が生じることを確実に阻止して、高品質な鋳造品を効率的に得ることが可能になるという効果が得られる。
【００２４】
また、この第１の実施形態では、第２ランナ部２４から第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂに連なる分岐湯道４２がＹ字状に構成されている。従って、溶湯が第２ランナ部２４から分岐湯道４２を介して分流される際、流速抵抗を有効に抑えることができ、第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂに前記溶湯を均等かつ円滑に注入することが可能になる。
【００２５】
さらにまた、分岐湯道４２に湯溜まり部４４が連通しており、金型１０内に最初に注入された溶湯が、湯溜まり部４４に導入され、温度低下によってこの湯溜まり部４４内に残留する。このため、分岐湯道４２に残留物が生成されて流路が狭くなることがなく、第２ランナ部２４から前記分岐湯道４２を介して第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂに溶湯を円滑に供給することが可能になる。
【００２６】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る鋳造用金型６０を構成する第１型部材１２（または第２型部材１４）の一部正面説明図である。なお、第１の実施形態に係る金型１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
第１ランナ部２０の下部側には、横方向に延在して第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂに連通するサブランナである第２ランナ部６２が設けられ、この第２ランナ部６２には、絞り部６４、第１膨張室６６、フィルタ６８を収納するフィルタ室７０および第２膨張室７２が設けられる。第１膨張室６６、フィルタ室７０および第２膨張室７２の上方には、第１乃至第３空気抜き孔３４、３８および４０が連通するとともに、前記フィルタ室７０の中心部Ｏ１が絞り部６４および第２ランナ部６２の中心部Ｏ２およびＯ３より上方にオフセットされている。
【００２８】
図４に示すように、フィルタ室７０には、矩形状のフィルタ６８が収納されるとともに、このフィルタ室７０の入口孔部７４および出口孔部７６は、下端側が幅狭なカム形状に設定されている。
【００２９】
このように構成される第２の実施形態に係る金型６０では、型締めされた金型６０内の第１ランナ部２０に溶湯が注入される。その際、第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂで中空カムシャフトが鋳造されるため、この溶湯の注入速度が高く設定され、前記溶湯の流れが速くなっている。そこで、第１ランナ部２０に注入された溶湯は、絞り部６４で減速された後に第１膨張室６６に導入される。
【００３０】
ここで、絞り部６４および第２ランナ部６２の中心部Ｏ２、Ｏ３がフィルタ室７０の中心部Ｏ１よりも下方にオフセットして設けられており、第１および第２膨張室６６、７２の高さ方向および幅方向の寸法を有効に確保することができる。従って、第１および第２膨張室６６、７２に導入された空気の排出性が向上し、この空気を第１および第３空気抜き孔３４、４０を介して、一層円滑かつ確実に室３５に排出することが可能になる。
【００３１】
さらに、フィルタ室７０の入口孔部７４および出口孔部７６が、下端側が幅狭なカム形状に設定されている。このため、フィルタ６８を通過する空気が入口孔部７４および出口孔部７６の形状に沿って上方へと円滑に案内され、フィルタ室７０の上方に連通する第２空気抜き孔３８および第３空気抜き孔４０から空気を室３５に円滑に排出することができる。
【００３２】
これにより、比較的流れの速い溶湯が第２ランナ部６２に注入される際、第１および第２膨張室６６、７２で溶湯の乱流を緩和させるとともに、入口孔部７４および出口孔部７６の形状によってフィルタ室７０の上方に空気が強制的に移動される。従って、前記溶湯に巻き込まれている空気が、この溶湯から効率的かつ確実に分離され、第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂに空気が進入することを有効に阻止することが可能になるという効果が得られる。これにより、ブローホールやピンホール等の欠陥のない高品質の中空カムシャフトを効率的に鋳造することができる。
【００３３】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る鋳造用金型８０の概略斜視説明図であり、図６は、前記鋳造用金型８０を構成する第１および第２型部材１２、１４の一部正面説明図である。なお、第１および第２の実施形態に係る金型１０、６０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
第１膨張室６６、フィルタ室７０および第２膨張室７２の上部側には、第１乃至第３空気抜き孔８２、８４および８６が連通する。第１乃至第３空気抜き孔８２、８４および８６は、上方に向かって延在するとともに、徐々に幅狭になるように構成されており、金型８０の上部から外部に開放されている。
【００３５】
このように構成される金型８０では、溶湯に巻き込まれている空気が、まず、第１膨張室６６にゆっくりと導かれてこの第１膨張室６６に連通する第１空気抜き孔８２から前記金型８０の外部に排出される。次に、第１膨張室６６で抜き取られずに残った空気が、フィルタ室７０に収納されているフィルタ６８で分散されてこのフィルタ室７０に連通する第２空気抜き孔８４から金型８０の外部に排出されるとともに、残存する微量の空気は第２膨張室７２に連通する第３空気抜き孔８６から前記金型８０の外部に排出される。
【００３６】
従って、第３の実施形態では、注入時に溶湯に巻き込まれた空気を第１乃至第３空気抜き孔８２、８４および８６から確実かつ円滑に取り除くことができ、第１および第２キャビティ２２ａ、２２ｂに充填される溶湯中に空気が混入することを阻止して、高品質な鋳造品を効率的に得ることが可能になる等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に係る鋳造用金型では、第２ランナ部に設けられた第１膨張室、フィルタ室および第２膨張室の上方に第１乃至第３空気抜き孔が連通しており、溶湯中に混在している空気が前記第１乃至第３空気抜き孔から円滑かつ有効に排出され、キャビティに前記空気が導入されることを確実に阻止することができる。これにより、鋳造欠陥のない高品質な鋳造品を効率的に得ることが可能になる。
【００３８】
また、本発明に係る鋳造用金型では、絞り部および第２ランナ部の中心部がフイルタ室の中心部よりも下方にオフセットされるため、第１および第２膨張室の高さ寸法および幅寸法を有効に確保して空気の排出性を向上させることができる。しかも、フィルタ室の入口孔部および出口孔部が、下端側が幅狭なカム形状に設定されることにより、溶湯中の空気を前記フィルタ室の上方側に円滑に案内することが可能になり、この空気を第２空気抜き孔から有効に排出することができる。従って、特に、溶湯の流速が速い場合であっても、この溶湯に巻き込まれた空気を第１乃至第３空気抜き孔から円滑かつ効率的に排出することができ、キャビティへの空気の進入を確実に阻止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る鋳造用金型の概略斜視説明図である。
【図２】図１に示す鋳造用金型を構成する型部材の一部正面説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る鋳造用金型を構成する型部材の一部正面説明図である。
【図４】図２に示す鋳造用金型を構成するフィルタ室の正面説明図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る鋳造用金型の概略斜視説明図である。
【図６】図５に示す鋳造用金型を構成する型部材の一部正面説明図である。
【符号の説明】
１０、６０、８０…金型 １２、１４…型部材
１６…湯口 ２０、２４、６２…ランナ部
２２ａ、２２ｂ…キャビティ ２６、６４…絞り部
２８、３２、６６、７２…膨張室 ３０、７０…フィルタ室
３４、３８、４０、８２、８４、８６…空気抜き孔
３６、６８…フィルタ ４２…分岐湯道
４４…湯溜まり部

Claims (2)

1. 湯口に連通して下方に延在する第１ランナ部と、前記第１ランナ部から横方向に延在してキャビティに連通する第２ランナ部とを備える鋳造用金型であって、
   前記第２ランナ部には、前記第１ランナ部から前記キャビティに向かって絞り部、第１膨張室、フィルタ室および第２膨張室が設けられるとともに、
   前記第１膨張室、前記フィルタ室および前記第２膨張室の上方には、それぞれ第１空気抜き孔、第２空気抜き孔および第３空気抜き孔が連通して設けられ、
   前記絞り部および前記第２ランナ部の中心部が、前記フィルタ室の中心部より下方にオフセットされ、かつ該フィルタ室の入口孔部および出口孔部が、下端側が幅狭なカム形状に設定されることを特徴とする鋳造用金型。
2. 請求項１記載の鋳造用金型において、前記第２ランナ部から２つの前記キャビティに通じるＹ字状分岐湯道を備えることを特徴とする鋳造用金型。

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