JP4330423B2 - Casting equipment - Google Patents

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本発明は、板状部材を鋳包み成形する鋳造装置に関する。   The present invention relates to a casting apparatus for casting a plate-like member.

最近の内燃機関のシリンダには、シリンダヘッドの吸気ポート内に、タンブル板とも指称される仕切り板を設けたものがある。吸気ポートの吸気側端部に配置された気流制御弁を制御することにより、吸気ポートからシリンダボアに導入される吸気を仕切り板によって偏流させ、シリンダボア内で生じるタンブル流(縦渦流)を強化し、燃費の向上などを図るようにしている(特許文献1を参照)。   Some recent internal combustion engine cylinders are provided with a partition plate, also referred to as a tumble plate, in the intake port of the cylinder head. By controlling the airflow control valve arranged at the intake side end of the intake port, the intake air introduced from the intake port to the cylinder bore is drifted by the partition plate, and the tumble flow (longitudinal vortex flow) generated in the cylinder bore is strengthened, The fuel consumption is improved (see Patent Document 1).

なお、本明細書では、仕切り板において、空気や燃料ガスの吸気が流入してくる側を「吸気側」、その反対側、つまりシリンダボア側を「シリンダ側」と称することとする。   In the present specification, in the partition plate, the side on which the intake air of air or fuel gas flows is referred to as “intake side”, and the opposite side, that is, the cylinder bore side is referred to as “cylinder side”.

シリンダヘッドを鋳造成形する場合には、金属製の仕切り板を吸気ポート成形用砂中子内に設置し、仕切り板を鋳包み成形することが一般的である。シリンダヘッドの鋳造成形時には、中子および仕切り板のそれぞれは、溶湯からの熱により温度が上昇し熱膨張する。ここで、仕切り板の熱膨張係数と、仕切り板を保持する中子の熱膨張係数との差は大きく、仕切り板は、中子に比べると熱膨張量が大きい。このため、仕切り板が中子を加圧ないし押し広げ、中子に亀裂や破損を生じさせ、この亀裂から溶湯が染み出し、バリを作る虞がある。また、仕切り板の熱膨張により、シリンダヘッドの鋳造成形時に仕切り板の位置がズレる虞があり、さらには、鋳造完了後の製品としてのシリンダヘッドにおいて、仕切り板に製品内でのガタが生じる虞もある。   In the case of casting the cylinder head, it is common to place a metal partition plate in the intake port molding sand core and cast and mold the partition plate. During casting of the cylinder head, each of the core and the partition plate rises in temperature due to heat from the molten metal and expands thermally. Here, the difference between the thermal expansion coefficient of the partition plate and the thermal expansion coefficient of the core that holds the partition plate is large, and the partition plate has a larger amount of thermal expansion than the core. For this reason, the partition plate may pressurize or spread the core, causing cracks or breakage in the core, and the molten metal may ooze out from the crack, creating a burr. In addition, due to the thermal expansion of the partition plate, the position of the partition plate may be shifted during casting of the cylinder head. Further, in the cylinder head as a product after the completion of casting, the partition plate may be loose in the product. There is also.

このため、バリの発生箇所によっては後加工でのバリ取り作業が極めて面倒となるばかりでなく、仕切り板の位置ズレや製品内でのガタにより製品品質の低下をも招来することになる。したがって、仕切り板に対しては熱的影響を十分考慮しなければならない。   For this reason, depending on the location where the burrs are generated, not only the deburring work in post-processing is extremely troublesome, but also the quality of the product is deteriorated due to the displacement of the partition plate and the play in the product. Therefore, the thermal influence must be fully considered for the partition plate.

特許文献1に開示された仕切り板は、シリンダヘッドの鋳造成形時に仕切板を鋳込む際の熱膨張による変形対策として、波形状に形成されている。しかしながら、波形状の仕切り板は、吸気ポートの半径方向の熱膨張は吸収できても、軸線方向の熱膨張を吸収できない。このため、仕切り板と中子との熱膨張量差による中子の割れに起因するバリの発生箇所を限定することができず、また、仕切り板の位置ズレや製品内でのガタなどを十分に抑えることはできない。
特表2001−193469号公報(段落番号0011,0020,0022及び図1,3,4参照)
The partition plate disclosed in Patent Document 1 is formed in a corrugated shape as a countermeasure against deformation caused by thermal expansion when casting the partition plate during casting of the cylinder head. However, the wave-shaped partition plate can absorb the thermal expansion in the radial direction of the intake port, but cannot absorb the thermal expansion in the axial direction. For this reason, it is not possible to limit the locations where burrs are generated due to the cracking of the core due to the difference in thermal expansion between the partition plate and the core, and the position of the partition plate and the play in the product are not sufficient. It cannot be suppressed to.
JP-T-2001-193469 (see paragraph numbers 0011, 0020, 0022 and FIGS. 1, 3 and 4)

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、仕切り板の位置ズレや製品内でのガタなどを十分に抑えて製品品質の向上を図り、さらには、中子の割れに起因するバリの発生箇所を限定的なものとして後加工でのバリ取り作業の容易化を図ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is intended to improve the product quality by sufficiently suppressing the positional deviation of the partition plate and the play in the product, and further, the burr caused by the cracking of the core. The purpose is to facilitate the deburring work in post-processing by limiting the occurrence locations.

上記目的を達成する本発明は、両側縁部が外部に突出するように砂中子に予め設置された板状部材を鋳包み成形する鋳造装置であって、鋳造してできる製品の肉厚が前記板状部材の一端側よりも他端側で厚くなるように、前記一端側よりも前記他端側に大きなキャビティを形成する鋳型を有する。   The present invention that achieves the above object is a casting apparatus that casts and forms a plate-like member previously set on a sand core so that both side edges protrude outward, and the thickness of the product that can be cast is A mold is provided that forms a larger cavity on the other end side than the one end side so as to be thicker on the other end side than the one end side of the plate-like member.

本発明によれば、鋳型が板状部材の一端側よりも前記他端側に大きなキャビティを形成するので、該一端側よりも他端側近傍に多くの溶湯が流し込まれ、溶湯の少ない一端側で先に凝固し始める。この結果、板状部材の一端側が先に固定され、溶湯の熱により板状部材が膨張する方向を一方向に限定ないし制御でき、中子の割れに起因するバリの発生箇所を限定的なものとして後加工でのバリ取り作業の容易化を図ることができる。   According to the present invention, since the mold forms a larger cavity on the other end side than the one end side of the plate-like member, more molten metal is poured in the vicinity of the other end side than the one end side, and the one end side with less molten metal. Start to solidify first. As a result, one end side of the plate-like member is fixed first, the direction in which the plate-like member expands due to the heat of the molten metal can be limited or controlled in one direction, and the occurrence of burrs caused by cracks in the core is limited As a result, deburring work in post-processing can be facilitated.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下では、シリンダヘッドを鋳造して、該シリンダヘッドに仕切り板を鋳包む鋳造装置に本発明を適用する場合について説明する。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、板状部材を鋳包み成形するいかなる鋳造装置にも適用できる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Below, the case where this invention is applied to the casting apparatus which casts a cylinder head and casts a partition plate in this cylinder head is demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to any casting apparatus that casts and forms a plate-like member.

まず、本発明の鋳造装置により製造され、吸気ポート14用の仕切り板100を有するシリンダヘッド10について説明する。なお、以下の説明では、吸気ポート14用の仕切り板100を、「タンブル板100」とも称する。   First, the cylinder head 10 manufactured by the casting apparatus of the present invention and having the partition plate 100 for the intake port 14 will be described. In the following description, the partition plate 100 for the intake port 14 is also referred to as a “tumble plate 100”.

図1は、エンジンのシリンダヘッド10を示す概略断面図、図2は、吸気ポート14の軸直角断面図、図3は、シリンダヘッド10での気流状態を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a cylinder head 10 of the engine, FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the intake port 14, and FIG. 3 is a schematic view showing an air flow state in the cylinder head 10.

図1および図3を参照して、シリンダヘッド10は、シリンダブロック11の上部に設けられ、インテークマニホールド12からの空気や燃料ガスからなる吸気流をシリンダボア13内に導入する吸気ポート14と、シリンダボア13内で燃焼した後の排ガスを排出する排気ポート15を有している。なお、図示のエンジンは、1気筒4バルブであり、吸気弁16および排気弁17が2つずつ設けられている。   Referring to FIGS. 1 and 3, a cylinder head 10 is provided on an upper portion of a cylinder block 11, and includes an intake port 14 for introducing an intake air flow including air and fuel gas from an intake manifold 12 into the cylinder bore 13, and a cylinder bore. 13 has an exhaust port 15 for discharging exhaust gas after burning in the interior. The illustrated engine has one cylinder and four valves, and two intake valves 16 and two exhaust valves 17 are provided.

吸気ポート14内には、吸気側(図3の外端側)からシリンダ側に向かって流れる吸気の流れ方向(白抜き矢印)に沿って仕切り板100が設けられている。仕切り板100の吸気側には、図3に示すように、制御弁18が設けられたインテークマニホールド12が接続されている。吸気ポート14は、仕切り板100により、上部ポート14uと下部ポート14dに仕切られることになり、制御弁18により下部ポート14dを閉じると、吸気は、増速されて上部ポート14u内を流れ、シリンダボア13内で強力なタンブル流(縦渦流)を形成することになる。   A partition plate 100 is provided in the intake port 14 along the flow direction of intake air (open arrow) flowing from the intake side (outer end side in FIG. 3) toward the cylinder side. As shown in FIG. 3, an intake manifold 12 provided with a control valve 18 is connected to the intake side of the partition plate 100. The intake port 14 is partitioned into an upper port 14u and a lower port 14d by the partition plate 100. When the lower port 14d is closed by the control valve 18, the intake air is accelerated and flows in the upper port 14u, and the cylinder bore A strong tumble flow (longitudinal vortex flow) will be formed within 13.

吸気ポート14は、シリンダ側の通路が大きく屈曲しており、タンブル板100のシリンダ側端部Taの位置がバラ付くと、気流の特性が変化し、タンブル流の発生状況に大きく影響することになるので、シリンダ側端部Taの位置は、きわめて重要な位置となる。一方、タンブル板100の吸気側端部Tbの位置は、吸気を分岐する側であり、しかも制御弁18が設けられる部分であることから、その位置がバラ付いても、気流の特性に変化をもたらすことはなく、一般的には、シリンダ側端部Taの位置程精度よく設定する必要はない。   In the intake port 14, the passage on the cylinder side is greatly bent, and if the position of the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100 varies, the characteristics of the air flow change, which greatly affects the generation state of the tumble flow. Therefore, the position of the cylinder side end portion Ta is an extremely important position. On the other hand, the position of the intake side end portion Tb of the tumble plate 100 is the side where the intake air is branched and the control valve 18 is provided. Therefore, even if the position varies, the characteristics of the airflow change. In general, it is not necessary to set the cylinder side end portion Ta as accurately as possible.

そこで、本実施形態では、シリンダヘッド10を鋳造成形する鋳造装置において、先にタンブル板100のシリンダ側端部Taの近傍の溶湯を凝固させることにより、シリンダ側端部Taの位置を固定し、比較的自由な吸気側端部Tb側において溶湯の熱的影響によるタンブル板100の熱膨張を吸収できるようにしている。   Therefore, in the present embodiment, in the casting apparatus for casting the cylinder head 10, the position of the cylinder side end portion Ta is fixed by first solidifying the molten metal near the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100, The heat expansion of the tumble plate 100 due to the thermal influence of the molten metal can be absorbed on the relatively free intake side end portion Tb side.

以下では、本発明に係る鋳造装置の構成の説明の容易のために、先に、タンブル板が予め設置されたポート中子、該ポート中子を造型する様子、該ポート中子を型内に配置して鋳造を行う様子について説明し、その後に、本実施形態の特徴となる構造について説明する。   In the following, in order to facilitate the description of the configuration of the casting apparatus according to the present invention, the port core in which the tumble plate is previously installed, the state of forming the port core, and the port core in the mold are described below. The state of placing and casting will be described, and then the structure that is a feature of the present embodiment will be described.

(ポート中子)
図4(A)、(B)は、タンブル板100が予め設置されたポート中子200を示す平面図および側面図である。
(Port core)
FIGS. 4A and 4B are a plan view and a side view showing the port core 200 on which the tumble plate 100 is previously installed.

図4(A)、(B)に示すように、実施形態に係るタンブル板100は、シリンダヘッド10の吸気ポート14を形成する吸気ポート成形用砂中子200に予め設置され、シリンダヘッド10の鋳造成形時に鋳包まれて、シリンダヘッド10の吸気ポート14を複数のポート(上部ポート14uと下部ポート14d)に仕切るものである。なお、以下の説明では、タンブル板100が予め設置された吸気ポート成形用砂中子200を、「ポート中子200」とも称する。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the tumble plate 100 according to the embodiment is installed in advance on an intake port molding sand core 200 that forms the intake port 14 of the cylinder head 10, and The intake port 14 of the cylinder head 10 is divided into a plurality of ports (upper port 14u and lower port 14d) by being cast at the time of casting. In the following description, the intake port molding sand core 200 on which the tumble plate 100 is installed in advance is also referred to as “port core 200”.

詳述すると、タンブル板100は、略矩形形状を有し、シリンダヘッド10の鋳造成形時に溶湯に鋳包まれることになる両側縁部Tcと、両側縁部Tcに連続するとともに吸気ポート14内で吸気の流れの上流側に配置されることになる吸気側端部Tbと、両側縁部Tcに連続するとともに吸気の流れの下流側に配置されることになるシリンダ側端部Taと、を備えている。両側縁部Tcよりも内方部分が、吸気ポート14内を仕切る仕切り部103となる。   More specifically, the tumble plate 100 has a substantially rectangular shape, and is continuous with the side edge portions Tc and the side edge portions Tc that are to be cast in the molten metal when the cylinder head 10 is cast, and within the intake port 14. An intake side end Tb to be disposed on the upstream side of the intake flow, and a cylinder side end Ta to be disposed on the downstream side of the intake flow while continuing to the side edges Tc. ing. The inner part of each side edge part Tc is a partition part 103 that partitions the inside of the intake port 14.

タンブル板100の材質は、リサイクル性を考慮してアルミ合金を使用することが好ましい。タンブル板100の板厚は、吸気ポート14内を流通する吸気の抵抗にならないように薄肉であることが望ましいが、タンブル板100の材質がアルミ合金の場合には、シリンダヘッド10鋳造品を熱処理する際の熱変形を防止する必要を考慮し、約1.5mm以上であることが望ましい。   The material of the tumble plate 100 is preferably an aluminum alloy in consideration of recyclability. The plate thickness of the tumble plate 100 is preferably thin so as not to cause resistance to intake air flowing through the intake port 14, but when the material of the tumble plate 100 is an aluminum alloy, the cast product of the cylinder head 10 is heat-treated. In consideration of the need to prevent thermal deformation at the time, the thickness is preferably about 1.5 mm or more.

タンブル板100の吸気側端部Tbに面取りを施してもよい。シリンダヘッド10鋳造成形後の後加工で、インテークマニホールド12が接続されるシリンダヘッド10端面をカッタなどで機械加工する場合があるが、このような場合にタンブル板100の吸気側端部Tbの切除をより滑らかに行うことができ、加工時のかえりバリの発生を抑制できるからである。   The tumble plate 100 may be chamfered on the intake side end Tb. There is a case where the end face of the cylinder head 10 to which the intake manifold 12 is connected is machined by a cutter or the like in post-processing after the casting of the cylinder head 10 is cast. In such a case, the cutting of the intake side end Tb of the tumble plate 100 is cut off. This is because the burrs can be suppressed more smoothly and the occurrence of burr during processing can be suppressed.

タンブル板100の製造方法は特に限定されないが、同品質のものを簡便かつ安価に作製する観点から、プレス成形によりタンブル板100を作製することが好ましい。   Although the manufacturing method of the tumble plate 100 is not particularly limited, it is preferable to manufacture the tumble plate 100 by press molding from the viewpoint of easily and inexpensively manufacturing the tumble plate 100.

ポート中子200は、シリンダヘッド10を鋳造成形する鋳造型400内に設置して(図7を参照)、シリンダヘッド10の吸気ポート14を形成するものである。このポート中子200は、上述したタンブル板100が、その両側縁部Tcを溶湯に鋳包まれるように外部に突出して、予め設置されている。   The port core 200 is installed in a casting mold 400 for casting the cylinder head 10 (see FIG. 7) to form the intake port 14 of the cylinder head 10. This port core 200 is installed in advance so that the above-described tumble plate 100 protrudes to the outside so that both side edge portions Tc are cast in the molten metal.

外部に突出したタンブル板100の両側縁部Tcは、溶湯に鋳包まれたときの保持をより確実にする部分である。鋳包み代は、特に限定されるものではないが、例えば、約2mmに設定されている。   Both side edge portions Tc of the tumble plate 100 protruding to the outside are portions that make the holding more reliable when cast into the molten metal. The casting allowance is not particularly limited, but is set to about 2 mm, for example.

なお、鋳造後のシリンダヘッド10においては、タンブル板100の両側縁部Tcは、シリンダヘッド10に対して溶着させていない。溶着させた場合には、エンジンとして使用したときに受ける繰返しの熱衝撃と振動とにより、タンブル板100の疲労破壊を招く虞があるためである。タンブル板100がシリンダヘッド10に対して溶着していないので、シリンダヘッド10から見ると、鋳包み部分は、切欠き形状となっている。このため、鋳包み代が大きすぎると、切欠き深さが深くなって当該切り欠き形状の部分に応力集中が生じ、シリンダヘッド10の構造的強度を低下させる一要因となる。さらに、シリンダヘッド10のウォータージャケット冷却性能を向上させるため、あるいは軽量化のために、部分的あるいは全体的にシリンダヘッド10の肉厚を薄くしなければならない場合もある。したがって、鋳包み代はできるだけ小さいほうが好ましい。   In the cylinder head 10 after casting, both side edges Tc of the tumble plate 100 are not welded to the cylinder head 10. This is because, when welded, the tumble plate 100 may be fatigued due to repeated thermal shock and vibration received when used as an engine. Since the tumble plate 100 is not welded to the cylinder head 10, when viewed from the cylinder head 10, the cast-in part has a notch shape. For this reason, when the cast-in allowance is too large, the notch depth becomes deep and stress concentration occurs in the notch-shaped portion, which becomes a factor for reducing the structural strength of the cylinder head 10. Furthermore, in order to improve the water jacket cooling performance of the cylinder head 10 or to reduce the weight, the thickness of the cylinder head 10 may have to be partially or entirely reduced. Therefore, it is preferable that the casting allowance is as small as possible.

(ポート中子を造型する様子)
図5は、ポート中子200を造型する型300を示す概略断面図である。なお、以下の説明では、ポート中子200を造型する型300を、「中子型300」とも称する。
(How to mold the port core)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a mold 300 for molding the port core 200. In the following description, the mold 300 for forming the port core 200 is also referred to as a “core mold 300”.

シリンダヘッド10を鋳造成形する際には、まず、図5に示される中子型300を用いて、図4に示されるポート中子200が造型される。   When casting the cylinder head 10, first, the port core 200 shown in FIG. 4 is formed using the core mold 300 shown in FIG. 5.

前記中子型300は、中子用上型301や中子用下型302などからなる複数の部分型から構成されている。これら部分型を突き合わせると、その内部には、ポート中子200を形成するためのキャビティ303が形成される。このキャビティ303内に、中子砂を吹き込み、押し固めてポート中子200を成形する。   The core mold 300 is composed of a plurality of partial molds including a core upper mold 301 and a core lower mold 302. When these partial molds are brought into contact with each other, a cavity 303 for forming the port core 200 is formed therein. Core sand is blown into the cavity 303 and pressed to form the port core 200.

(ポート中子を配置して鋳造を行う様子)
図6は、ポート中子200を造型する型300を破断してタンブル板100を露呈した状態で示す平面図である。
(Case where port core is placed for casting)
FIG. 6 is a plan view showing a state in which the mold 300 for molding the port core 200 is broken and the tumble plate 100 is exposed.

図6に示すように、中子型300に予めタンブル板100を載置した状態で、中子砂を吹き込み、ポート中子200を成形する。このタンブル板100は、中子型300内でズレないように位置決めされ、中子型300の型合わせ面に形成された座にセットされている。つまり、中子用下型302のキャビティ周縁に載置された状態で保持されている。   As shown in FIG. 6, core sand is blown in a state where the tumble plate 100 is previously placed on the core mold 300, and the port core 200 is formed. The tumble plate 100 is positioned so as not to be displaced in the core mold 300, and is set on a seat formed on the mold matching surface of the core mold 300. That is, it is held in a state of being placed on the peripheral edge of the cavity of the core lower mold 302.

中子型300内で成形されたポート中子200は、中子用上型301や中子用下型302などの部分型を図5中矢印で示す分割方向に分割することにより、中子型300から取り出される。なお、図5中符号201は巾木を示している。   The port core 200 molded in the core mold 300 is obtained by dividing the partial molds such as the core upper mold 301 and the core lower mold 302 in the dividing direction indicated by the arrows in FIG. 300 is taken out. In addition, the code | symbol 201 in FIG. 5 has shown the baseboard.

図7は、シリンダヘッド10を鋳造成形する鋳造型400内にポート中子200を設置した状態の概念を示す断面図である。なお、図7では、ポート中子200が設置される状態の概念を示し、後述する鋳造装置の鋳抜きピンおよびインサートについては、その図示を省略している。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a concept of a state in which the port core 200 is installed in a casting mold 400 for casting the cylinder head 10. In addition, in FIG. 7, the concept of the state in which the port core 200 is installed is shown, and illustration is omitted about the core pin and insert of the casting apparatus mentioned later.

図7に示すように、ポート中子200は、シリンダヘッド10を成形するための鋳造型400に組み込まれる。鋳造型400は、上型401、下型402およびサイド型403からなり、ポート中子200を下型402とサイド型403の間で支持し、上型401で覆うと、内部にシリンダヘッド10を成形するためのキャビティ404が形成される。なお、図中の符号「405」は、ウォータージャケット成形用の中子とオイル通路成形用の中子である。鋳造法は、例えば、低圧鋳造法(LPDC)が採用される。   As shown in FIG. 7, the port core 200 is incorporated in a casting mold 400 for molding the cylinder head 10. The casting mold 400 includes an upper mold 401, a lower mold 402, and a side mold 403. When the port core 200 is supported between the lower mold 402 and the side mold 403 and covered with the upper mold 401, the cylinder head 10 is placed inside. A cavity 404 is formed for molding. Reference numeral “405” in the figure denotes a water jacket forming core and an oil passage forming core. As the casting method, for example, a low pressure casting method (LPDC) is adopted.

この状態で、湯口500からキャビティ404内に、アルミニウム合金、その他の金属からなる溶湯を注湯すると、図1に示すようなシリンダヘッド10が形成される。この注湯時に、溶湯の熱によりポート中子200に設けられたタンブル板100が熱膨張することになる。   In this state, when a molten metal made of an aluminum alloy or other metal is poured from the gate 500 into the cavity 404, the cylinder head 10 as shown in FIG. 1 is formed. During this pouring, the tumble plate 100 provided on the port core 200 is thermally expanded by the heat of the molten metal.

本実施形態では、鋳造装置は、鋳造してできる製品の肉厚がタンブル板100のシリンダ側端部Ta側よりも吸気側端部Tb側で厚くなるように、シリンダ側端部Ta側よりも吸気側端部Tb側に大きなキャビティを形成する。吸気側端部Tb側のキャビティを大きくするために、すなわち、シリンダ側端部Ta側のキャビティを小さくするために、鋳造装置は、鋳型から鋳型内に突出するインサート(凝固調整用インサート)をシリンダ側端部Ta近傍に配置している。   In the present embodiment, the casting apparatus is more than the cylinder side end portion Ta side so that the thickness of the cast product is thicker on the intake side end portion Tb side than on the cylinder side end portion Ta side of the tumble plate 100. A large cavity is formed on the intake side end portion Tb side. In order to enlarge the cavity on the intake side end portion Tb side, that is, in order to reduce the cavity on the cylinder side end portion Ta side, the casting apparatus cylinders inserts (solidification adjusting inserts) that protrude from the mold into the mold. It arrange | positions in the side edge part Ta vicinity.

該インサートを配置することにより、シリンダ側端部Taにおける製品の肉厚が薄くなり、鋳造時の凝固がシリンダ側端部Ta側でシリンダ側端部Tb側よりも先に始まる。これにより、タンブル板100が吸気側端部Tb側に膨張するように、膨張方向を制御できる。   By disposing the insert, the thickness of the product at the cylinder side end portion Ta is reduced, and solidification during casting starts on the cylinder side end portion Ta side before the cylinder side end portion Tb side. Thereby, the expansion direction can be controlled so that the tumble plate 100 expands toward the intake side end portion Tb.

インサートの配置位置、および、該インサートがどのように溶湯に作用するかについて図8を参照して説明する。なお、インサートは、鋳造後にシリンダヘッド10から引き抜かれるため、シリンダヘッド10にインサートを引き抜いた跡が残る。以下では、この跡にインサートを2点鎖線で仮想的に示し、鋳造中に製品となるシリンダヘッド10のどのあたりにインサートが配置されているかを示す。併せて、鋳造中、製品となるシリンダヘッド10のどのあたりに、溶湯の湯口が設けられているかを示す。   The arrangement position of the insert and how the insert acts on the molten metal will be described with reference to FIG. Since the insert is pulled out from the cylinder head 10 after casting, a trace of the insert being pulled out remains in the cylinder head 10. In the following, the insert is virtually indicated by a two-dot chain line in this trace, and indicates where the insert is arranged in the cylinder head 10 that is a product during casting. At the same time, it shows which part of the cylinder head 10 to be a product is provided with a molten metal gate during casting.

図8は、インサートを鋳造後のシリンダヘッド10に仮想的に示す図であり、図8(A)はシリンダヘッド10の概略構成を示す平面図、図8(B)は図8(A)の8A−8A線に沿った断面図である。   FIG. 8 is a diagram virtually showing the insert in the cylinder head 10 after casting. FIG. 8A is a plan view showing a schematic configuration of the cylinder head 10, and FIG. 8B is a plan view of FIG. It is sectional drawing along the 8A-8A line.

図8(A)、(B)に示すように、シリンダヘッド10を鋳造する際には、インサートとして、鋳抜きピン5a、シリンダボア用インサート5b、鋳抜きピン5c〜d(以下、これらを総称してインサート5という)が鋳型内に配置された状態で、溶湯が注湯される。これにより、インサート5は、仕上げ加工される前のシリンダヘッド10内に挿入された状態となる。ここで、同時に、タンブル板100がシリンダヘッド10に鋳包まれている。   As shown in FIGS. 8A and 8B, when the cylinder head 10 is cast, the insert pin 5a, the cylinder bore insert 5b, and the insert pins 5c to 5d (hereinafter collectively referred to as inserts) are used. Then, the molten metal is poured in a state where the insert 5) is arranged in the mold. As a result, the insert 5 is inserted into the cylinder head 10 before finishing. Here, at the same time, the tumble plate 100 is cast in the cylinder head 10.

インサート5は、それぞれ、鋳造後にシリンダヘッド10から引き抜けるように、表面が抜け勾配に形成されている。インサートを引き抜いた跡は、製品化段階で他の用途に使用される。たとえば、シリンダボア用インサート5bを引き抜いた跡には、シリンダボア13の一部が形成される。   Each of the inserts 5 is formed with a sloped surface so that it can be pulled out from the cylinder head 10 after casting. The trace from which the insert is pulled out is used for other purposes in the commercialization stage. For example, a part of the cylinder bore 13 is formed on the trace where the cylinder bore insert 5b is pulled out.

本実施の形態では、鋳抜きピン5cは、製品の駄肉部19に挿入されるように設けられ、タンブル板外縁部の肉厚は、シリンダボア側から吸気側に向けて、t1<t2<t3という分布になる。これにより、該駄肉部19の肉厚が減少され、鋳造時に該駄肉部19近傍の溶湯の凝固が早くなる。結果として、駄肉部19に近いタンブル板100のシリンダ側端部Ta近傍の溶湯の凝固も早くなる。   In the present embodiment, the core pin 5c is provided so as to be inserted into the thick portion 19 of the product, and the thickness of the outer edge portion of the tumble plate is t1 <t2 <t3 from the cylinder bore side toward the intake side. Distribution. As a result, the thickness of the surplus portion 19 is reduced and the solidification of the molten metal near the surplus portion 19 is accelerated during casting. As a result, the solidification of the molten metal in the vicinity of the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100 close to the fillet portion 19 is accelerated.

このように、駄肉部19に鋳抜きピン5cを設けることにより、駄肉部19の肉厚を薄くでき、溶湯の凝固を早くすることができる。なお、鋳抜きピン5cにより駄肉部19の肉厚を薄くするだけでなく、鋳型とポート中子200との距離を、吸気側端部Tb側でシリンダ側端部Ta側より大きくすれば、シリンダ側端部Ta近傍のキャビティが相対的に小さくなり、シリンダ側端部Ta近傍の凝固を相対的に早めることができる。   In this way, by providing the cast pin 5c in the surplus part 19, the thickness of the surplus part 19 can be reduced, and the solidification of the molten metal can be accelerated. In addition to thinning the thickness of the hollow portion 19 with the cast pin 5c, if the distance between the mold and the port core 200 is made larger on the intake side end portion Tb side than the cylinder side end portion Ta side, The cavity in the vicinity of the cylinder side end portion Ta becomes relatively small, and solidification in the vicinity of the cylinder side end portion Ta can be relatively accelerated.

本実施形態では、鋳抜きピン5cを設けたことに加えて、複数のインサート5を用いて、タンブル板100のシリンダ側端部Ta近傍の溶湯の凝固を吸気側端部Tbに対して相対的に促進させる効果を高めている。以下では、インサート5の熱容量を変化させた場合、熱伝導率を変化させた場合、インサート5の温度を制御する場合のそれぞれについて、シリンダ側端部Ta近傍の溶湯の凝固を促進させる手法について説明する。   In the present embodiment, in addition to the provision of the core pin 5c, the plurality of inserts 5 are used to solidify the molten metal near the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100 relative to the intake side end portion Tb. To promote the effect. In the following, a method for accelerating solidification of the molten metal in the vicinity of the cylinder side end Ta will be described for each of the cases where the heat capacity of the insert 5 is changed, the thermal conductivity is changed, and the temperature of the insert 5 is controlled. To do.

(インサートの熱容量を変化)
インサート5の熱容量を調整することにより、タンブル板100のシリンダ側端部Ta近傍の溶湯の凝固を吸気側端部Tbに対して相対的に促進させることができる。
(Change heat capacity of insert)
By adjusting the heat capacity of the insert 5, solidification of the molten metal in the vicinity of the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100 can be promoted relatively to the intake side end portion Tb.

この場合、各インサート5の熱容量を異ならせる。図8に示すように、インサート5を配置する場合、タンブル板100近傍の下流部101から上流部103に向かって、インサートの熱容量が大きいものから順に配置されるようにする。ここで、インサート5の材質が同じ場合、熱容量が体積に正比例するので、タンブル板100近傍の下流部101から上流部103に向かって、インサート5の大きさが小さくなるようにする。具体的には、鋳抜きピン5a、シリンダボア用インサート5b、鋳抜きピン5c、鋳抜きピン5dの体積をそれぞれ、Va、Vb、Vc、Vdと示すと、Vb>Va>Vc>Vdという関係にする。   In this case, the heat capacity of each insert 5 is varied. As shown in FIG. 8, when the insert 5 is arranged, the insert 5 is arranged from the downstream portion 101 in the vicinity of the tumble plate 100 toward the upstream portion 103 in descending order of the heat capacity of the insert. Here, since the heat capacity is directly proportional to the volume when the material of the insert 5 is the same, the size of the insert 5 is reduced from the downstream portion 101 near the tumble plate 100 toward the upstream portion 103. Specifically, when the volumes of the core pin 5a, the cylinder bore insert 5b, the core pin 5c, and the core pin 5d are denoted as Va, Vb, Vc, and Vd, respectively, the relationship is Vb> Va> Vc> Vd. To do.

なお、インサート5が異なる材質の場合には、熱容量が下流部101から上流部103に向かって小さくなるように、シリンダボア用インサート5b、鋳抜きピン5a、鋳抜きピン5c、鋳抜きピン5dの順に熱容量が大きい材質を用いる。   When the insert 5 is made of a different material, the cylinder bore insert 5b, the core pin 5a, the core pin 5c, and the core pin 5d are arranged in this order so that the heat capacity decreases from the downstream portion 101 toward the upstream portion 103. Use a material with a large heat capacity.

このようにインサート5の熱容量を下流部101から上流部103に向けて小さくすることにより、下流部101側ではインサート5が温まりにくく溶湯の凝固が促進され、上流部103側ではインサート5が温まりやすく溶湯の凝固が促進されない。この結果、先に、下流部101近傍の溶湯が凝固し、タンブル板100のシリンダ側端部Taが固定される。   Thus, by reducing the heat capacity of the insert 5 from the downstream portion 101 toward the upstream portion 103, the insert 5 is less likely to be warmed on the downstream portion 101 side and solidification of the molten metal is promoted, and the insert 5 is likely to be warmed on the upstream portion 103 side. Solidification of the molten metal is not promoted. As a result, the molten metal in the vicinity of the downstream portion 101 is first solidified, and the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100 is fixed.

(インサートの熱伝導率を変化)
インサート5の熱伝導率を調整することにより、タンブル板100のシリンダ側端部Ta近傍の溶湯の凝固を吸気側端部Tbに対して相対的に促進させることができる。
(Change the thermal conductivity of the insert)
By adjusting the thermal conductivity of the insert 5, the solidification of the molten metal in the vicinity of the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100 can be promoted relatively to the intake side end portion Tb.

この場合、各インサート5の熱伝導率を異ならせる。図8に示すように、インサート5を配置する場合、タンブル板100近傍の下流部101から上流部103に向かって、インサートの熱伝導率が大きいものから順に配置されるようにする。具体的には、シリンダボア用インサート5b、鋳抜きピン5a、鋳抜きピン5c、鋳抜きピン5dの順に熱伝導率が高いものを用いる。   In this case, the thermal conductivity of each insert 5 is varied. As shown in FIG. 8, when the insert 5 is disposed, the insert 5 is disposed in order from the downstream portion 101 in the vicinity of the tumble plate 100 toward the upstream portion 103 in descending order of thermal conductivity of the insert. Specifically, the cylinder bore insert 5b, the core pin 5a, the core pin 5c, and the core pin 5d are used in the order of high thermal conductivity.

このようにインサート5の熱伝導率を下流部101から上流部103に向けて小さくすることによって、下流部101側では溶湯の熱がインサート5により発散されやすいので溶湯の凝固が促進され、上流部103側では溶湯の熱がインサート5により発散されにくいので溶湯の凝固が促進されない。この結果、先に、下流部101近傍の溶湯が凝固し、タンブル板100のシリンダ側端部Taが固定される。   By reducing the thermal conductivity of the insert 5 from the downstream portion 101 toward the upstream portion 103 in this way, the heat of the molten metal is easily dissipated by the insert 5 on the downstream portion 101 side, so that solidification of the molten metal is promoted and the upstream portion On the 103 side, since the heat of the molten metal is hardly dissipated by the insert 5, solidification of the molten metal is not promoted. As a result, the molten metal in the vicinity of the downstream portion 101 is first solidified, and the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100 is fixed.

なお、インサート5は、鋳型の一部として用いられるため、ある程度の強度が必要である。したがって、たとえば、インサート5としては、銅、タングステン、鉄等を使用できる。ここで、熱伝導率は、銅>タングステン>鉄なので、この熱伝導率が高い順に、下流部101から上流部103に向かってインサート5に適用することが好ましい。ここで、たとえば、鋳抜きピン5dは中空にして断熱性をもたせてもよい。   In addition, since the insert 5 is used as a part of the mold, a certain degree of strength is required. Therefore, for example, as the insert 5, copper, tungsten, iron, or the like can be used. Here, since the thermal conductivity is copper> tungsten> iron, it is preferable to apply to the insert 5 from the downstream portion 101 toward the upstream portion 103 in the descending order of the thermal conductivity. Here, for example, the core pin 5d may be hollow to provide heat insulation.

(インサートの温度制御)
図9は、冷却式鋳抜きピンの冷却構造を示す概略図、図10は冷却制御のためのシステムの概略構成図である。
(Insert temperature control)
FIG. 9 is a schematic diagram showing a cooling structure of a cooling core pin, and FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a system for cooling control.

インサート5の温度を積極的に制御することにより、タンブル板100のシリンダ側端部Ta近傍の溶湯の凝固を吸気側端部Tbに対して相対的に促進させることができる。   By actively controlling the temperature of the insert 5, solidification of the molten metal in the vicinity of the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100 can be promoted relatively to the intake side end portion Tb.

この場合、鋳抜きピン5a、シリンダボア用インサート5b、鋳抜きピン5cは溶湯を冷却するように溶湯より低い温度に制御し、鋳抜きピン5dは溶湯を冷却しないように溶湯より高い温度に制御する。すなわち、タンブル板100の下流部101を冷却し、上流部103を加熱する。   In this case, the core pin 5a, the cylinder bore insert 5b, and the core pin 5c are controlled to a temperature lower than the molten metal so as to cool the molten metal, and the core pin 5d is controlled to a temperature higher than the molten metal so as not to cool the molten metal. . That is, the downstream portion 101 of the tumble plate 100 is cooled and the upstream portion 103 is heated.

溶湯を冷却する鋳抜きピン5aの構造としては、たとえば、図9に示すものが考えられる。鋳抜きピン5aは、中心に設けられた供給用パイプ50と、該供給用パイプ50の周りに設けられた排出用パイプ51とを有し、二重配管構造に形成されている。   As a structure of the core pin 5a for cooling the molten metal, for example, the structure shown in FIG. 9 can be considered. The core pin 5a has a supply pipe 50 provided in the center and a discharge pipe 51 provided around the supply pipe 50, and is formed in a double piping structure.

供給用パイプ50から冷却媒体が供給され、供給用パイプ50の先端から放出された冷却媒体が排出用パイプ51を通り排出される。排出用パイプ51を冷却媒体が通る際に、鋳抜きピン5aの表面が冷却される。これにより、該鋳抜きピン5a表面の溶湯が冷却される。冷却された溶湯は、凝固が促進される。   The cooling medium is supplied from the supply pipe 50, and the cooling medium discharged from the tip of the supply pipe 50 is discharged through the discharge pipe 51. When the cooling medium passes through the discharge pipe 51, the surface of the core pin 5a is cooled. Thereby, the molten metal on the surface of the core pin 5a is cooled. Solidification is promoted in the cooled molten metal.

鋳抜きピン5aの供給用パイプ50は、図10に示す電磁バルブ52に接続されている。電磁バルブ52は、制御装置53と接続されており、該制御装置53の開閉指示に従って供給用パイプ50を開閉自在である。   The pipe 50 for supplying the core pin 5a is connected to an electromagnetic valve 52 shown in FIG. The electromagnetic valve 52 is connected to a control device 53 and can open and close the supply pipe 50 in accordance with an opening / closing instruction of the control device 53.

制御装置53は、溶湯センサー54および加圧制御装置55の少なくとも一つと接続されている。溶湯センサー54は、図9では示していないが、鋳抜きピン5a内に設置されており、鋳抜きピン5a外部の温度変化により溶湯の到達を検出するセンサーである。溶湯センサー54は、溶湯の到達を検出すると、溶湯到達信号を制御装置53に送信する。溶湯到達信号の受信をきっかけとして、制御装置53は、タイマーをカウントして、所定時間電磁バルブ52を開状態に制御する。これにより、制御装置53は、冷却媒体が鋳抜きピン5aに送られるように制御し、鋳抜きピン5aの温度を調整する。   The control device 53 is connected to at least one of the molten metal sensor 54 and the pressurization control device 55. Although not shown in FIG. 9, the molten metal sensor 54 is a sensor that is installed in the core pin 5a and detects the arrival of the molten metal due to a temperature change outside the core pin 5a. When the molten metal sensor 54 detects the arrival of the molten metal, it transmits a molten metal arrival signal to the control device 53. With the reception of the molten metal arrival signal, the control device 53 counts a timer and controls the electromagnetic valve 52 to be in an open state for a predetermined time. Thereby, the control apparatus 53 controls so that a cooling medium is sent to the core pin 5a, and adjusts the temperature of the core pin 5a.

また、加圧制御装置55は、鋳型内の加圧制御を行う装置である。加圧制御手段55は、鋳型内の加圧を開始する際に、加圧開始信号を制御装置53に送信する。加圧開始信号の受信をきっかけとして、制御装置53は、タイマーをカウントして、所定時間電磁バルブ52を開状態に制御する。これにより、制御装置53は、冷却媒体が鋳抜きピン5aに送られるように制御し、鋳抜きピン5aの温度を調整する。   The pressurization control device 55 is a device that performs pressurization control in the mold. The pressurization control means 55 transmits a pressurization start signal to the control device 53 when starting pressurization in the mold. With the reception of the pressurization start signal, the control device 53 counts a timer and controls the electromagnetic valve 52 to be in an open state for a predetermined time. Thereby, the control apparatus 53 controls so that a cooling medium is sent to the core pin 5a, and adjusts the temperature of the core pin 5a.

制御装置53には、溶湯センサー54および加圧制御装置55に加えて、温度センサー56が接続されていてもよい。温度センサー56は、鋳抜きピン5a内で先端に設けられており、鋳抜きピン5a近傍の温度を検出し、制御装置53に送信する。制御装置53は、鋳抜きピン5a近傍の温度に基づいて、鋳抜きピン5aの温度を調整する。   In addition to the melt sensor 54 and the pressurization control device 55, a temperature sensor 56 may be connected to the control device 53. The temperature sensor 56 is provided at the tip of the core pin 5 a, detects the temperature near the core pin 5 a, and transmits it to the control device 53. The control device 53 adjusts the temperature of the core pin 5a based on the temperature near the core pin 5a.

以上の鋳抜きピン5aと同様に、シリンダボア用インサート5bおよび鋳抜きピン5cも冷却構造を有する。ここで、鋳抜きピン5a、シリンダボア用インサート5b、鋳抜きピン5cに供給する冷却媒体の温度を個別に異ならせて制御することによって、位置ごとに溶湯の凝固を制御することもできる。   Similarly to the above-described core pin 5a, the cylinder bore insert 5b and the core pin 5c also have a cooling structure. Here, by controlling the temperature of the cooling medium supplied to the core pin 5a, the cylinder bore insert 5b, and the core pin 5c individually, the solidification of the molten metal can be controlled for each position.

一方、鋳抜きピン5dは、内部にヒーターが内臓されている。ヒーターは、図10に示す制御装置53に接続されている。制御装置53は、溶湯センサー54、加圧制御装置55、および温度センサー56からの信号に基づいて、電磁バルブ52と同様に制御する。すなわち、電磁バルブ52を開くタイミングで、ヒーターをON状態にし、電磁バルブ52を閉じるタイミングで、ヒーターをOFF状態にする。鋳抜きピン5dは、内部のヒーターによりその近傍の溶湯を温めるので、溶湯の凝固を防止ないし遅延させることができる。   On the other hand, the cored pin 5d has a built-in heater. The heater is connected to the control device 53 shown in FIG. The control device 53 performs control similarly to the electromagnetic valve 52 based on signals from the molten metal sensor 54, the pressurization control device 55, and the temperature sensor 56. That is, the heater is turned on when the electromagnetic valve 52 is opened, and the heater is turned off when the electromagnetic valve 52 is closed. Since the cast pin 5d warms the molten metal in the vicinity thereof by an internal heater, solidification of the molten metal can be prevented or delayed.

なお、本実施形態の鋳造装置は、図8に示すように、湯口500を備えている。湯口500は、高温の溶湯を鋳型内に供給する供給口であり、タンブル板100のシリンダ側端部Taから離れた位置に設けられている。これにより、タンブル板100のシリンダ側端部Ta近傍に直接溶湯が供給されることがなく、シリンダ側端部Ta近傍の溶湯の凝固を妨げることがない。   In addition, the casting apparatus of this embodiment is provided with the gate 500 as shown in FIG. The gate 500 is a supply port for supplying high-temperature molten metal into the mold, and is provided at a position away from the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100. Thereby, the molten metal is not directly supplied to the vicinity of the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100, and the solidification of the molten metal in the vicinity of the cylinder side end portion Ta is not prevented.

以上のように、本実施形態では、タンブル板100のシリンダ側端部Ta近傍の肉厚を薄くし、インサート5の熱容量、熱伝達率、温度を制御することにより、シリンダ側端部Ta近傍の溶湯の凝固促進効果を相対的に高め、逆に吸気側端部Tb近傍の溶湯の凝固を遅らせている。タンブル板100近傍の下流部101、中流部102、上流部103の溶湯の凝固時間は、図11に示すとおりとなった。   As described above, in the present embodiment, the thickness of the tumble plate 100 in the vicinity of the cylinder-side end portion Ta is thinned, and the heat capacity, heat transfer coefficient, and temperature of the insert 5 are controlled, so The solidification promotion effect of the molten metal is relatively enhanced, and conversely, the solidification of the molten metal in the vicinity of the intake side end Tb is delayed. The solidification time of the molten metal in the downstream portion 101, the midstream portion 102, and the upstream portion 103 in the vicinity of the tumble plate 100 was as shown in FIG.

図11は、タンブル板100の箇所と、その近傍の溶湯の凝固時間を示すグラフである。図11に示すように、本発明の鋳造装置を用いれば、タンブル板100周辺では、下流部101、中流部102、上流部103の順に溶湯の凝固がタンブル板100の長手方向に沿って制御される。タンブル板100の下流部103の溶湯が先に凝固するので、タンブル板100のシリンダ側端部Taがタンブル板100の熱膨張による影響を受ける前に固定され、吸気ポート14に対するシリンダ側端部Taの位置ズレを防止することができる。   FIG. 11 is a graph showing the location of the tumble plate 100 and the solidification time of the molten metal in the vicinity thereof. As shown in FIG. 11, when the casting apparatus of the present invention is used, the solidification of the molten metal is controlled along the longitudinal direction of the tumble plate 100 in the order of the downstream portion 101, the midstream portion 102, and the upstream portion 103 around the tumble plate 100. The Since the molten metal in the downstream portion 103 of the tumble plate 100 is solidified first, the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100 is fixed before being affected by the thermal expansion of the tumble plate 100, and the cylinder side end portion Ta with respect to the intake port 14 is fixed. Can be prevented from being displaced.

その後のタンブル板100の熱膨張は、まだ周囲の溶湯が凝固しておらず比較的自由な吸気側端部Tb側で吸収される。すなわち、溶湯の熱によりタンブル板100が熱膨張する方向を、溶湯が凝固したシリンダ側端部Taから吸気側端部Tbに向かう一方向に限定ないし制御することが可能となる。タンブル板100の熱膨張が、膨張しやすい吸気側端部Tbに集約されるため、ポート中子200がシリンダ側端部Taによって加圧されることがない。このため、ポート中子200に、吸気ポート14の形状を成形するために重要な領域で、亀裂や破損などが生じることはない。   The subsequent thermal expansion of the tumble plate 100 is absorbed by the relatively free intake side end portion Tb side where the surrounding molten metal has not yet solidified. That is, the direction in which the tumble plate 100 thermally expands due to the heat of the molten metal can be limited or controlled in one direction from the cylinder side end Ta where the molten metal has solidified toward the intake side end Tb. Since the thermal expansion of the tumble plate 100 is concentrated at the intake side end portion Tb that easily expands, the port core 200 is not pressurized by the cylinder side end portion Ta. For this reason, the port core 200 is not cracked or damaged in a region important for molding the shape of the intake port 14.

仮に、タンブル板100の熱膨張が大きい場合でも、ポート中子200は吸気側端部Tbによって加圧されることから、ポート中子200に発生する割れを巾木201側に誘導ないし誘発させることができる。このポート中子200の割れに起因するバリは、鋳造完了後の製品としてのシリンダヘッド10の内部ではなく、製品形状外に発生することになる。したがって、後のバリ取り作業を容易に実施でき、もしくは実施する必要がない。   Even if the thermal expansion of the tumble plate 100 is large, the port core 200 is pressurized by the intake side end Tb, so that the crack generated in the port core 200 is induced or induced on the baseboard 201 side. Can do. The burr caused by the cracking of the port core 200 occurs outside the product shape, not inside the cylinder head 10 as a product after the casting is completed. Therefore, the subsequent deburring operation can be easily performed or need not be performed.

また、本実施形態では、溶湯を注湯する湯口500が、タンブル板100のシリンダ側端部Taの近傍から離れた位置に設けられている。したがって、注ぎ込まれる溶湯の熱によりタンブル板100のシリンダ側端部Ta近傍が高温に維持されて溶湯の凝固が遅くなることがなく、安定的にシリンダ側端部Ta近傍の溶湯を凝固できる。   In the present embodiment, the gate 500 for pouring the molten metal is provided at a position away from the vicinity of the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100. Therefore, the vicinity of the cylinder side end portion Ta of the tumble plate 100 is maintained at a high temperature by the heat of the poured molten metal, so that the molten metal does not slow down and can be solidified stably.

上述したように、本実施形態によれば、タンブル板100は、熱膨張しても、重要な位置であるシリンダ側端部Taの位置が保持された状態で精度良く鋳包まれることになる。したがって、タンブル板100の位置ズレや製品内でのガタなどを十分に抑えて製品品質の向上を図り、さらには、ポート中子200の割れに起因するバリの発生箇所を限定的なものとして後加工でのバリ取り作業の容易化を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, even if the tumble plate 100 is thermally expanded, the tumble plate 100 is accurately cast in a state where the position of the cylinder side end portion Ta, which is an important position, is maintained. Accordingly, the positional deviation of the tumble plate 100 and the play in the product are sufficiently suppressed to improve the product quality, and further, the occurrence of burrs caused by cracks in the port core 200 is limited. It is possible to facilitate deburring work during processing.

なお、上記図8に示すインサート5の配置位置は、あくまで例示であり、いかなる配置とすることができる。ここで、タンブル板100のシリンダ側端部Taの方が、吸気側端部Tbより溶湯の凝固が早まればよい。   In addition, the arrangement position of the insert 5 shown in the said FIG. 8 is an illustration to the last, and can be set as what kind of arrangement. Here, the cylinder side end Ta of the tumble plate 100 only needs to solidify the molten metal faster than the intake side end Tb.

インサート5において、熱容量、熱伝導率、温度制御を組み合わせることもできる。たとえば、鋳抜きピン5aの熱容量を高くし、鋳抜きピン5dの温度を高くするという具合に組み合わせることもできる。   In the insert 5, heat capacity, thermal conductivity, and temperature control can be combined. For example, the heat capacity of the core pin 5a can be increased and the temperature of the core pin 5d can be increased.

また、図8では複数のインサートにより溶湯の凝固を調整する場合について説明したが、これに限定されない。単数のインサート、たとえば、熱容量の高いインサートを、タンブル板100のシリンダ側端部Taに配置するだけでも、吸引側端部Tbよりも溶湯の凝固を促進できる。   Moreover, although FIG. 8 demonstrated the case where the solidification of a molten metal was adjusted with a some insert, it is not limited to this. Even if a single insert, for example, an insert having a high heat capacity is disposed at the cylinder side end Ta of the tumble plate 100, solidification of the molten metal can be promoted more than the suction side end Tb.

(変形例)
上記実施形態では、湯口500がシリンダ側端部Taから離れた位置に一つだけ設置される場合について説明したが、これに限定されない。図12に示すように、湯口500の他に、湯口501を設けることもできる。図12は、仮想的にインサートを示したシリンダヘッド10の断面図である。図12に示す場合、湯口501は、タンブル板100の直下に設置されているが、大きさを湯口500よりも小さくすることにより、タンブル板100の加熱を防止しつつ、湯回り性を向上できる。
(Modification)
Although the said embodiment demonstrated the case where only the gate 500 was installed in the position away from the cylinder side edge part Ta, it is not limited to this. As shown in FIG. 12, a gate 501 can be provided in addition to the gate 500. FIG. 12 is a cross-sectional view of the cylinder head 10 virtually showing an insert. In the case shown in FIG. 12, the sprue 501 is installed immediately below the tumble plate 100, but by making the size smaller than the spout 500, it is possible to improve the hot water performance while preventing the tumble plate 100 from being heated. .

また、図12に示すように、図8と比較して、射抜きピン5dを省略することもできる。鋳抜きピン5dを省略したとしても、鋳抜きピン5a、5cおよびシリンダボア用インサート5bにより、シリンダ側端部Ta近傍の溶湯の凝固が促進され、結果として、吸気側端部Tbよりも先に近傍の溶湯が凝固されるからである。   Further, as shown in FIG. 12, the punching pin 5d can be omitted as compared with FIG. Even if the cast pin 5d is omitted, the solidification of the molten metal near the cylinder side end Ta is promoted by the cast pins 5a and 5c and the cylinder bore insert 5b. This is because the molten metal is solidified.

さらに、上記実施形態では、インサートを温度制御する場合に、タンブル板100の吸気側端部Tb近傍の溶湯の凝固をシリンダ側端部Taよりも遅くするために、ヒーターを含んだ鋳抜きピン5dを用いることを説明したが、これに限定されない。たとえば、中空に形成されており、周囲の熱の拡散を防止して、周囲を保温し、溶湯の凝固を遅延させることができる凝固調整用インサートを、鋳抜きピン5dの代わりに設置することもできる。これにより、ヒーターを制御することなく簡単な構成で、溶湯の凝固を制御できる。   Further, in the above-described embodiment, when the temperature of the insert is controlled, the cast pin 5d including a heater is used in order to make the solidification of the molten metal near the intake side end Tb of the tumble plate 100 slower than the cylinder side end Ta. However, the present invention is not limited to this. For example, instead of the core pin 5d, a solidification adjusting insert that is formed in a hollow shape, prevents diffusion of the surrounding heat, keeps the surrounding temperature, and delays solidification of the molten metal may be installed. it can. Thereby, solidification of the molten metal can be controlled with a simple configuration without controlling the heater.

また、上記実施形態では、タンブル板100の位置精度が要求される部位としてシリンダ側端部Taを例示したが、シリンダ側端部Ta以外の部位で位置精度が要求される場合にあっては、その要求部位に応じた位置に高い熱容量、高い熱伝導率、または低温に制御されたインサート5を設けることにより凝固を促進し、他の部位で凝固を遅延させるように制御可能である。たとえば、タンブル板100の吸気側端部Tbの位置精度を高める場合には、吸気側端部Tbの近傍に、高い熱容量、高い熱伝導率、または低温に制御されたインサート5を設け、逆に、シリンダ側端部Ta近傍に低い熱容量、低い熱伝導率、または高温に制御されたインサート5を設ければよい。   Further, in the above embodiment, the cylinder side end portion Ta is exemplified as a portion where the position accuracy of the tumble plate 100 is required. However, in the case where the position accuracy is required in a portion other than the cylinder side end portion Ta, By providing the insert 5 controlled to have a high heat capacity, high thermal conductivity, or low temperature at a position corresponding to the required part, the solidification can be promoted and the solidification can be controlled to be delayed at other parts. For example, in order to increase the position accuracy of the intake side end portion Tb of the tumble plate 100, the insert 5 controlled to have a high heat capacity, high thermal conductivity, or low temperature is provided in the vicinity of the intake side end portion Tb. The insert 5 controlled to have a low heat capacity, low thermal conductivity, or high temperature may be provided in the vicinity of the cylinder side end portion Ta.

また、上記実施形態では、シリンダポート内にタンブル板100を鋳包む例について説明したが、これに限定されない。ある部位の位置精度が要求されるような板状部材を鋳包み成形する鋳造装置であれば、いかなるものにも適用できる。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which casts the tumble board 100 in a cylinder port, it is not limited to this. The present invention can be applied to any casting apparatus that casts and forms a plate-like member that requires a certain position accuracy.

本発明は、シリンダヘッドの吸気ポートにおけるタンブル板の固定位置の精度を改善する用途に適用できる。   The present invention can be applied to an application for improving the accuracy of the fixed position of the tumble plate in the intake port of the cylinder head.

エンジンのシリンダヘッドを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the cylinder head of an engine. 吸気ポートの軸直角断面図である。It is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the intake port. シリンダヘッドでの気流状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the airflow state in a cylinder head. 図4(A)、(B)は、タンブル板が予め設置されたポート中子を示す平面図および側面図である。4A and 4B are a plan view and a side view showing a port core in which a tumble plate is previously installed. ポート中子を造型する型を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the type | mold which shape | molds a port core. ポート中子を造型する型を破断してタンブル板を露呈した状態で示す平面図である。It is a top view shown in the state where the type which makes a port core was fractured, and the tumble board was exposed. シリンダヘッドを鋳造成形する鋳造型内にポート中子を設置した状態の概念を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the concept of the state which installed the port core in the casting die which cast-molds a cylinder head. インサートを鋳造後のシリンダヘッドに仮想的に示す図であり、図8(A)はシリンダヘッドの概略構成を示す平面図、図8(B)は図8(A)の8A−8A線に沿った断面図である。である。It is a figure which shows an insert virtually to the cylinder head after casting, and Drawing 8 (A) is a top view showing a schematic structure of a cylinder head, and Drawing 8 (B) follows a 8A-8A line of Drawing 8 (A). FIG. It is. 冷却式鋳抜きピンの冷却構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the cooling structure of a cooling type core pin. 冷却制御のためのシステムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the system for cooling control. タンブル板の箇所と、その近傍の溶湯の凝固時間を示すグラフである。It is a graph which shows the solidification time of the location of a tumble board and the molten metal of the vicinity. 仮想的にインサートを示したシリンダヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the cylinder head which showed the insert virtually.

符号の説明Explanation of symbols

5…インサート、
10…シリンダヘッド、
14…吸気ポート、
19…駄肉部、
53…制御装置、
54…溶湯センサー
55…加圧制御装置、
56…温度センサー、
100…タンブル板(仕切り板)、
200…ポート中子(吸気ポート成形用砂中子)、
300…中子型、
400…鋳造型、
500…湯口、
501…湯口、
Ta…シリンダ側端部、
Tb…吸気側端部。
5 ... Insert,
10 ... Cylinder head,
14 ... Intake port,
19 ...
53. Control device,
54 ... Molten sensor 55 ... Pressure control device,
56 ... temperature sensor,
100 ... tumble board (partition board),
200: Port core (sand core for molding intake port),
300 ... core type,
400 ... casting mold,
500 ...
501 ...
Ta: cylinder side end,
Tb: Inlet side end.

Claims (13)

両側縁部が外部に突出するように砂中子に予め設置された板状部材を鋳包み成形する鋳造装置であって、
鋳造してできる製品の肉厚が前記板状部材の位置精度が要求される部位よりも他の部位で厚くなるように、前記位置精度が要求される部位よりも前記他の部位に大きなキャビティを形成する鋳型を有することを特徴とする鋳造装置。
A casting apparatus that casts and forms a plate-like member previously set on a sand core such that both side edges protrude outwardly,
A cavity that is larger than the part where the positional accuracy is required is provided so that the thickness of the cast product is thicker at the other part than the part where the positional accuracy of the plate-like member is required. A casting apparatus having a mold to be formed.
両側縁部が外部に突出するように砂中子に予め設置された板状部材を鋳包み成形する鋳造装置であって、A casting apparatus that casts and forms a plate-like member that is pre-installed in a sand core such that both side edges protrude outside,
鋳造してできる製品の肉厚が前記板状部材のシリンダ側端部側よりも吸気側端部側で厚くなるように、前記シリンダ側端部側よりも前記吸気側端部側に大きなキャビティを形成する鋳型を有することを特徴とする鋳造装置。  A larger cavity is formed on the intake side end side than the cylinder side end side so that the thickness of the cast product is thicker on the intake side end side than on the cylinder side end side of the plate-like member. A casting apparatus having a mold to be formed.
前記鋳型は、鋳造後に製品から引き抜き可能な少なくとも1つの凝固調整用インサートを含み、
前記凝固調整用インサートは、前記板状部材の前記両側縁部の近傍に配置され、溶湯の凝固を調整することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の鋳造装置。
The mold includes at least one solidification adjusting insert that can be withdrawn from the product after casting;
The casting apparatus according to claim 1, wherein the solidification adjusting insert is disposed in the vicinity of both side edges of the plate-like member and adjusts the solidification of the molten metal.
前記凝固調整用インサートは、前記板状部材の前記一端側に配置されることにより、鋳造時に該一端側近傍に流入される溶湯を少なくし、該一端側近傍の溶湯の凝固を促進することを特徴とする請求項3に記載の鋳造装置。 The solidification adjusting insert is disposed on the one end side of the plate-like member, thereby reducing the amount of molten metal flowing into the vicinity of the one end side during casting and promoting the solidification of the molten metal near the one end side. The casting apparatus according to claim 3 . 前記凝固調整用インサートは、自身の熱容量により、前記板状部材の一端側近傍の溶湯の凝固を他端側近傍の溶湯より相対的に促進させることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の鋳造装置。 The coagulation adjusting insert, the heat capacity of its own, to claim 3 or claim 4, characterized in that to relatively accelerate from the other end near the molten metal solidification at one end near the molten metal of the plate-like member The casting apparatus described. 前記凝固調整用インサートは、複数設けられており、前記板状部材の前記一端側から前記他端側に向かって、熱容量が大きいものから順に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の鋳造装置。 The coagulation adjusting insert is provided with a plurality, according to claim 5, characterized in that towards the other end from the one end of the plate-like member are disposed in order from the large thermal capacity Casting equipment. 前記凝固調整用インサートは、自身の熱伝導率により、前記板状部材の一端側近傍の溶湯の凝固を他端側近傍の溶湯より相対的に促進させることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の鋳造装置。 The coagulation adjusting insert, the thermal conductivity of its own, according to claim 3 or claim, characterized in that to relatively accelerate from the other end near the molten metal solidification at one end near the molten metal of the plate-like member 4. The casting apparatus according to 4 . 前記凝固調整用インサートは、複数設けられており、前記板状部材の前記一端側から前記他端側に向かって、熱伝導率が大きいものから順に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の鋳造装置。 The coagulation adjusting insert is provided with a plurality of, from the one end of the plate-like member on the other side, according to claim 7, characterized in that it is arranged in order of large thermal conductivity The casting apparatus described in 1. 前記凝固調整用インサートは、温度調節可能であり、該温度を制御する温度制御手段に接続されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の鋳造装置。 5. The casting apparatus according to claim 3, wherein the solidification adjusting insert is adjustable in temperature and is connected to temperature control means for controlling the temperature. 前記溶湯を前記鋳型内に供給するための湯口は、前記両側縁部の近傍から離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の鋳造装置。 The casting apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein a gate for supplying the molten metal into the mold is provided at a position away from the vicinity of the side edges. 前記溶湯を供給するために複数の湯口が設けられており、前記両側縁部から離れている湯口は、近い湯口よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の鋳造装置。 The melt plurality of sprue is provided to supply, wherein the sprue away from both side edges, any one of the claims 1-9, characterized in that it is larger than the close sprue The casting apparatus according to item . 前記板状部材は、鋳造成形後にシリンダヘッドに鋳包まれて吸気ポートを複数のポートに仕切る仕切り板であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の鋳造装置。 The casting apparatus according to claim 1, wherein the plate-like member is a partition plate that is cast into a cylinder head after casting and partitions an intake port into a plurality of ports. 前記仕切り板は、吸気ポートの上流側よりも下流側の方が先に溶湯の凝固により固定されることを特徴とする請求項12に記載の鋳造装置。 The casting apparatus according to claim 12 , wherein the partition plate is fixed by solidification of the molten metal first on the downstream side of the upstream side of the intake port.
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