JP4139754B2 - 鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は鋳造方法に関し、より詳細にはパイプ状等に形成された部品を成形型を用いた鋳ぐるみ方法によって鋳造して鋳造品を形成する鋳造方法に関する。

自動車用部品あるいは自動車のフレーム体には、軽量化の目的からアルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用されるようになってきた。これらの自動車用部品等は機械加工や鋳造を利用して製造されており、自動車のフレーム体のような大型品は部材を組み合わせ、溶接等を利用して形成されている。
このような部材を組み合わせてフレーム体を構成したり、複雑な形態の製品と組み合わせて製品としたりするような場合に、溶接を用いずに組み立てる方法として鋳ぐるみ方法を利用する方法がある。

たとえば、特許文献１には、エンジン本体取付用のフランジ部を鋳造する際に吸気管を鋳ぐるむことにより、フランジ部に吸気管を一体に連結した吸気マニホールドを製造する例が記載されている。また、特許文献２には、自動車のサスペンションを製造する場合に、アルミニウムの押出し材によって形成したクロスメンバをサイドメンバを鋳造する際に鋳ぐるむことによりサスペンションを製造する方法が記載されている。

特開平３ー２１３６５４号公報 特開平１１−２２２１５２号公報

しかしながら、上記のように鋳ぐるみ方法を利用して、自動車部品等の大型品を鋳造するといった際には、自動車用フレームのような大型品であっても確実にかつ容易に鋳造できるようにする必要があり、また、鋳造品に歪み等が生じないようにして鋳造する必要がある。
本発明は、このような鋳ぐるみ方法を利用して鋳造する際に部品が大型であっても容易にかつ精度よく鋳造することができ、種々の製品の鋳造に利用することができる鋳造方法を提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、切削加工、押し出し加工あるいはプレス加工によって所定形状に形成された部品を鋳ぐるみ方法によって鋳造する鋳造方法であって、前記部品に複数の鋳造個所を設け、前記各々の鋳造個所において、前記部品の一部分を成形型のキャビティ内に配置するとともに、前記一部分を除く部品の他部分を前記キャビティの外部に配置し、前記各々の鋳造個所におけるキャビティの容量を考慮して溶湯の凝固速度を制御することにより、前記複数の鋳造個所の溶湯の凝固タイミングを一致させて鋳造することを特徴とする。
部品の一部分をキャビティ内に配置して鋳造することにより、鋳ぐるみ方法を利用して容易に鋳造することができ、成形型によって鋳造された鋳造部と部品とが一体化された鋳造品を得ることができる。

また、前記複数の鋳造個所に、各々個別に成形型を配置して鋳造することを特徴とする。部品に個別に成形型を配置して鋳造する方法によれば、各々の成形型での鋳造を個別に制御して、鋳造品に歪み等が生じないようにすることができ、寸法精度のよい鋳造品を得ることができる。
また、前記成形型として、前記各々の鋳造個所にキャビティが形成された単一の成形型を使用し、該成形型に前記部品を収容して鋳造する方法によれば、鋳造品の歪みを抑え、寸法精度のよい鋳造品を得ることができる。

本発明によれば、所定形状に形成された部品を鋳ぐるみ方法によって鋳造する際に、部品の一部分を成形型のキャビティ内に配置するとともに、部品の他部分を前記キャビティの外部に配置して鋳造することにより、鋳ぐるみ方法を利用して部品を容易に鋳造することができ、成形型によって鋳造された鋳造部と部品とが一体化された鋳造品を容易に得ることができる。

図１(a)は、パイプ状に形成したアルミニウムからなる部品１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを本発明に係る鋳造方法によって鋳造した鋳造品２０の平面図、図１(b)は、鋳造に使用した部品１０ａ〜１０ｄの平面図を示す。
本実施形態に示す鋳造品２０はパイプ状に形成した部品１０ａ〜１０ｄの両端部を、各々アルミニウム鋳造によって成形した鋳造部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄによって鋳ぐるむことにより、四角形状のフレーム体に形成したものである。

すなわち、部品１０ａ、１０ｂの両端部は鋳造部１２ａに連結され、部品１０ｂ、１０ｃの両端部は鋳造部１２ｂに連結され、部品１０ｃ、１０ｄの両端部は鋳造部１２ｃに連結され、部品１０ｄ、１０ａの両端部は鋳造部１２ｄに連結されている。

図２、３は上記鋳造品２０を鋳造する方法を示す説明図である。すなわち、図２、３は、部品１０ａ〜１０ｄを鋳ぐるみする鋳造部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを鋳造個所に合わせて個別に成形型１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを配置した鋳造装置を使用して鋳造する方法を示す。１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが各々の成形型１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに設けられているキャビティである。各々の成形型１４ａ〜１４ｄでは、重力鋳造方法等の適宜鋳造方法を利用して鋳造する。

この鋳造方法によれば、図２に示すように、成形型１４ａ〜１４ｄに位置合わせして部品１０ａ〜１０ｄを配置した後、キャビティ１６ａ〜１６ｄに溶湯を充填して凝固させることにより、図３に示すように、部品１０ａ〜１０ｄの端部が鋳造部１２ａ〜１２ｄに鋳ぐるみされ、一体に連結されたフレーム体として得ることができる。
本実施形態においては、部品１０ａ〜１０ｄがアルミニウム製のパイプであり、キャビティ１６ａ〜１６ｄにアルミニウムの溶湯を充填して、製品全体がアルミニウム製の鋳造品２０を得た。

このように、部品１０ａ〜１０ｄの連結端部ごとに個別に成形型１４ａ〜１４ｄを配置して鋳造品２０を製造する方法は、部品１０ａ〜１０ｄが自動車用フレームに使用するような大型部材であっても、部品１０ａ〜１０ｄの連結位置に成形型を配置する構成とすることによって、簡単に部品１０ａ〜１０ｄを連結して鋳造することができるという利点がある。
本実施形態の鋳造方法による場合は、部品１０ａ〜１０ｄの連結位置に合わせて個別に成形型１４ａ〜１４ｄが配置されているから、個々の成形型１４ａ〜１４ｄのキャビティ１６ａ〜１６ｄの容量等を考慮し、溶湯の凝固速度を制御し、凝固タイミングを一致させることによって、鋳造品２０に歪みが生じないようにすることができる。
また、各々の成形型１４ａ〜１４ｄを型開きするタイミングを一致させるように鋳造タイミングを制御することによって作業効率を向上させることが可能となる。

本実施形態の鋳造方法のように、、部品１０ａ〜１０ｄの連結端部に個別に成形型１４ａ〜１４ｄを配置して鋳造する方法の場合には、成形型１４ａ〜１４ｄに収容されている部品１０ａ〜１０ｄの連結端部を除いた部位は、成形型１４ａ〜１４ｄの外部に露出しているから、この外部に露出している部品１０ａ〜１０ｄの部位を冷却することによって、キャビティ１６ａ〜１６ｄに充填されている溶湯を冷却することができ、溶湯の凝固を速めて鋳造品２０の生産効率を上げることが可能になる。また、部品１０ａ〜１０ｄの連結端部以外の部位を成形型１４ａ〜１４ｄから露出させ、部品１０ａ〜１０ｄが加熱されないようにすることで部品１０ａ〜１０ｄの強度を低下させないようにすることもできるという利点がある。

図４、５は、図１に示す鋳造品２０と同形態の鋳造品２０を鋳ぐるみ方法によって鋳造する他の方法を示す。
本実施形態においては、部品１０ａ〜１０ｄの連結端部に個別に成形型を設けるのではなく、部品１０ａ〜１０ｄの連結端部を鋳ぐるみするキャビティ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを一つの金型に形成した一体型の成形型３０を使用して鋳造することを特徴とする。
図４は、一つの金型内にキャビティ３０ａ〜３０ｄを設けた成形型３０に部品１０ａ〜１０ｄをセットした状態、図５は、成形型３０に設けたキャビティ３０ａ〜３０ｄに溶湯を充填して凝固させた状態を示す。

本実施形態のように、部品１０ａ〜１０ｄを鋳ぐるみ方法によって鋳造する際に、一体に形成した成形型３０を使用して鋳造する方法の場合は、部品１０ａ〜１０ｄを一つの成形型３０に収容して鋳造することによって、型温が均一となり、鋳造品２０に歪みを生じさせずに鋳造することが容易に可能になるという利点がある。
もちろん、この実施形態の場合も、キャビティ３０ａ〜３０ｄの容量が異なっていたりするから、キャビティ３０ａ〜３０ｄへの溶湯の注入タイミングなどを制御してキャビティ３０ａ〜３０ｄでの溶湯の凝固速度を制御しながら鋳造するようにする。

なお、上記実施形態においては、パイプ状に形成した４個の部品１０ａ〜１０ｄを使用して四角形のフレーム状に鋳造品２０を鋳造した例について説明したが、鋳ぐるみ方法を利用して鋳造品を鋳造する際に使用する部品の個数等はとくに制限されるものではない。また、部品も直管状に形成したものの他、任意の形状の部品を使用することができる。
図６は平面形状がコの字形に形成された部品１０ｅと、端部を屈曲させて形成した部品１０ｆを用いて鋳造する例を示す。この実施形態においては、成形型１４ａ、１４ｄについては、部品１０ｅがキャビティ１６ａ、１６ｄを横切るようにして配置されている。このように、部品を鋳ぐるみする際には、部品の端部を鋳造部に鋳ぐるみするようにする場合に限らず、部品が鋳造部内を横切るように配置して鋳造することも可能である。

図６に示すように、部品がキャビティ１６ａ、１６ｂを横切るように配置した場合には、部品がパイプ体であってもパイプ体の内部に溶湯が入り込むおそれはないが、部品の端部がキャビティ内で開口しているような場合には、パイプ内に溶湯が入り込むおそれがある。したがって、パイプ体状に形成された部品を鋳ぐるみする際には部品の内部に溶湯が流入しないようにして鋳造するのがよい。

図７は、パイプ体状に形成した部品１０を鋳ぐるむ際に、部品１０の内部に溶湯が流入しないように部品１０の内部に仕切り壁１１を設けた部品１０を使用する例を示す。仕切り壁１１はパイプ体状に形成した部品１０の開口孔を閉止するように形成したものであり、部品１０と一体に形成してもよいし、部品１０とは別体に形成したものを部品１０に取り付けてもよい。本実施形態では、部品１０の端部にパイプ状に形成した本体よりも拡径したフランジ部１０１を設け、部品１０を鋳ぐるんだ際に、鋳造部に部品１０が確実に連結されるようにしている。

なお、鋳造時に溶湯が部品１０の内部に流入しないようにする方法として、部品１０に仕切り壁１１を設けるかわりに、溶湯が部品１０の内部に流入することを防止する中子等の溶湯の進入防止機構を設けることも可能である。また、成形型を分割型として部品をキャビティ内にセットしやすくし、鋳造品を成形型から容易に取り出し可能とすることももちろん可能である。

また、上記実施形態では、アルミニウム製のパイプ状に形成した部品を例に説明したが、鋳ぐるみに使用する部品はパイプ状に形成したものに限らず、切削加工、押し出し加工、プレス加工等によって任意の形状に形成したものを使用することができる。もちろん、鋳造後に部品を加工等することも可能である。
また、上記実施形態では部品１０ａ〜１０ｄをアルミニウム製とし、鋳造部１２ａ〜１２ｄをアルミニウム鋳造によって形成したが、本発明はアルミニウム以外の適宜金属による鋳造方法に適用することができる。

本発明方法によって鋳造した鋳造品と、部品の平面図である。 成形型に部品を配置した状態を示す説明図である。 キャビティに溶湯を充填した状態を示す説明図である。 一体的に形成した成形型に部品を配置した状態を示す説明図である。 図４に示す成形型のキャビティに溶湯を充填した状態を示す説明図である。 他の部品を使用して鋳造している状態を示す説明図である。 仕切り壁を設けた部品を用いて鋳造している状態を示す説明図である。

符号の説明

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ 部品
１１ 仕切り壁
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 鋳造部
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 成形型
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ キャビティ
２０ 鋳造品
３０ 成形型
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ キャビティ

Claims (3)

1. 切削加工、押し出し加工あるいはプレス加工によって所定形状に形成された部品を鋳ぐるみ方法によって鋳造する鋳造方法であって、
   前記部品に複数の鋳造個所を設け、
   前記各々の鋳造個所において、前記部品の一部分を成形型のキャビティ内に配置するとともに、前記一部分を除く部品の他部分を前記キャビティの外部に配置し、
   前記各々の鋳造個所におけるキャビティの容量を考慮して溶湯の凝固速度を制御することにより、前記複数の鋳造個所の溶湯の凝固タイミングを一致させて鋳造することを特徴とする鋳造方法。
2. 前記複数の鋳造個所に、各々個別に成形型を配置して鋳造することを特徴とする請求項１記載の鋳造方法。
3. 前記成形型として、前記各々の鋳造個所にキャビティが形成された単一の成形型を使用し、該成形型に前記部品を収容して鋳造することを特徴とする請求項１記載の鋳造方法。

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