JP4439424B2 - 鋳造用砂中子の金型への装着方法及び鋳造用砂中子 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造用の砂中子を金型内にセットする際、砂中子が金型内でズレたり、金型との間に不要な隙間が形成されたり、中子自体が破損したりするような不具合を防止して安定した状態でセットできるようにした技術に関する。

従来、鋳造用の砂中子を金型内にセットする場合、砂中子の製品部以外の箇所の幅木部に設けられる凹凸等の嵌合部を金型の凹凸等の嵌合部に嵌合させてセットすることが一般的に行われている。この際、凹凸等の嵌合部をお互いに離れた位置に二ヶ所設けるような場合は、嵌合部のクリアランスが小さいと金型が熱膨張した際に中子に無理な力が加わって破損する虞があり、クリアランスが大きいとキャビティ内に溶湯が流入した時に中子が浮いたり、浮いた隙間に溶湯が入り込んだり、中子がズレて偏肉現象を生じたりして製品の形状品質が低下するという問題がある。このため、このような問題を解決するため、幅木部と金型の接触部に断面逆Ｖ字型の突条を設け、金型が閉じて幅木部を挟持した際、突条が変形して寸法誤差を吸収するようにした技術が知られている。（例えば、特許文献１参照。）

一方、砂中子の幅木を金型の凹部内にセットする際、凹部内のごみがキャビティ内に侵入するのを防止するため、金型の凹部内にごみ保留溝を設けるような技術も知られている。（例えば、特許文献２、３参照。）
特許第３３２０９１２号公報 実公昭６３−２１９７号公報 実開平４−１２９５５０号公報

ところが、特許文献１のような技術は、突条が変形して寸法誤差を吸収する際、変形した箇所の砂が脱落すると、キャビティ内に入り込んで、鋳造品の品質低下を招くとともに、上型で幅木部の周囲を囲い込むように保持しているため、突条に対して幅木本体側に押圧するような加圧力がかかった場合は、幅木部が薄いものについては幅木に亀裂や破損が生じる虞があった。
また、特許文献２、３のような技術は、金型にごみ保留溝を設ける必要があることから、金型構造が複雑化し、金型の作製コストが嵩むとともに、定期的に金型のごみ保留溝から砂等を取出す作業が必要となり面倒であるという問題があった。

そこで本発明は、金型内に砂中子を装着する際、金型が熱膨張で変形しても中子が破損したり、亀裂が生じたりするような不具合を防止するとともに、中子の位置ズレが生じないようにし、また、既存の金型をそのまま使用しても適用できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、下型上で摺動自在な摺動型に砂中子の幅木部を保持する保持凹部が形成される金型内に砂中子を装着する方法において、前記下型上に中子本体の一部を位置決め載置した状態で摺動型を前進させ、この際、幅木部の上面に突設される突起に対して摺動型の保持凹部の凹部下面を摺接させるとともに、これによって突起から削り取られる砂を、幅木部上面の突起に隣接する位置に形成される凹所内に回収しつつ型締めすることで、砂中子を金型に装着するようにした。

このように、幅木部の上面に突起を突設し、この突起に摺動型の保持凹部下面を摺接させることにより、幅木部がしっかりと保持されるようになって位置ズレが生じにくくなり、また、摺動型が熱膨張で多少変形しても、突起が変形することで吸収され、砂中子本体に無理な力が加わらない。また、最初のセットアップ時や、その後の摺動型の変形で突起の砂が削り取られても、その削り取られた砂は幅木部上面の凹所内に回収され、キャビティ内に侵入するような不具合はない。
また、この凹所は、砂中子に形成されているため、鋳造品を取出す際に、削り取られた砂も砂中子と一緒に回収され、金型内に残留することがない。
また、摺動型に摺接する突起を幅木部の上面に設けることにより、摺動型が熱膨張で変形しても幅木部自体に押圧力が作用しないようにすることが可能となり、中子の破損等を抑制することができる。

また、本発明では、前記摺動型の保持凹部の凹部下面のうち前記突起に摺接する摺接部を下方に突出して形成するようにした。
そして、このような摺接部は、型締め時に必ず突起を削るため摩耗が生じやすいが、このように摺接部を突出して形成することにより、例えば、溶接等で簡単に肉盛して摩耗に対処することができる。

また、本発明では、下型上に載置される中子本体と、摺動型の保持凹部に保持される幅木部とを備えた鋳造用砂中子において、前記幅木部の上面に、摺動型を型締めする際、摺動型の保持凹部の凹部下面に摺接することのできる突起を突設し、この突起に隣接する幅木部の上面に、突起から削り取られる砂を回収するための凹所を形成した。
そして、この突起と凹所を、幅木部の長手方向に沿って複数設ければ、中子の装着状態をより安定させることができる。

そして、前記突起の形状を、円柱形状または角柱形状または半球状にすれば、簡単に作製できるとともに、帯状の突起等に較べて局部的に小さな形状になるため、これに隣接する凹所を形成しやすくなり、また、凹所の横幅を、突起の最大幅より大きくすれば、突起から削り取られる砂を凹所内に完全に回収することができて好適である。

幅木部の上面に設けた突起を摺動型に摺接させることで、金型内で中子がぐらついたり、浮上ったりするような不具合がなくなり、また、突起と摺動型の当接は、型締めの際に突起の砂が削り取られるような摺接で、幅木部自体に押圧力がかからない方向であるため、幅木部に無理な力が加わらない。また、削り取られた砂が、突起に隣接する幅木部上面の凹所に回収されるため、キャビティ内に落下するような不具合を抑制することができ、また、製品取出し時の砂中子の回収により、削り取られた砂も一緒に回収することができる。

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は本鋳造用砂中子が適用されるシリンダヘッド鋳造用金型全体の説明図、図２は鋳造用砂中子の上面を示す説明図、図３は幅木部上面の突起と凹所の拡大平面図、図４は鋳造用砂中子の装着状態の拡大図、図５は作用図である。

本発明に係る鋳造用砂中子の装着技術は、シリンダヘッドを鋳造するための金型において、給排気ポートを製作するための砂中子に適用されており、金型が熱膨張で変形しても中子が破損したり、亀裂が生じたりするような不具合がなく、また、中子の位置ズレが生じないで、既存の金型をそのまま使用できるようにされている。

すなわち、この金型１は、図１、図２に示すように、下型２上で摺動自在な左右の摺動型３と、これらの上部で上下動自在な上型４によってシリンダヘッド成形用のキャビティ５空間を区画形成するようにされ、このキャビティ５空間内には、給排気ポートを成形するための左右の砂中子６や、その他の部位の空洞部等を成形するためのその他の中子７、８がセットされるようになっている。そして、本発明に係る中子は、給排気ポート成形用の左右の砂中子６に適用されている。

この砂中子６は、図２にも示すように、図１の紙面垂直方向に長く且つ下型２と摺動型３によって保持される幅木部６ｈと、キャビティ５空間部内に臨む中子本体部６ａを備えており、幅木部６ｈの下面には、図４に示すように、下型２に設けられる位置決め突部１０に嵌合可能な凹部１１が長手方向に沿って少なくとも２箇所設けられ、突部１０もこれに合わせて少なくとも２箇所設けられている。また、下型２には、中子本体６ａの一端側を密着状に載置せしめて支持することのできる支持部１２（図４）が設けられている。

一方、摺動型３には、砂中子６の幅木部６ｈに嵌合可能な保持凹部１３が形成され、摺動型３が型締め方向に摺動してくると、保持凹部１３が幅木部６ｈに嵌合し得るよう、保持凹部１３の開口部は横向きにされている。

ところで、摺動型３に横向きに開口する保持凹部１３を形成し、摺動型３の型締めによって幅木部６ｈに嵌合して砂中子６を保持する形態は従来から採用されている構造であるが、従来では、以下に述べる幅木部６ｈ上面の突起１４がなく、しかも保持凹部１３と幅木部６ｈとの間にクリアランスが設けられる構造のため、キャビティ５内に溶湯を充填すると、湯の圧力で砂中子６が浮上り、支持部１２と中子本体６ａとの間に隙間が生じてその間に湯が入り込んだり、砂中子６の位置ズレによって製品形状の精度が低下したりする不具合があったことは前述の通りである。

そこで、本発明では、幅木部６ｈ上面に突起１４を設ける一方、摺動型３の保持凹部１３の凹部下面に、突起１４に摺接することのできる摺接部１５を下方に突出して形成し、摺動型３を型締め方向に摺動させると、摺接部１５が突起１４に摺接して砂の一部を削り取ることができるようにしている。

また、幅木部６ｈの上面には、突起１４に隣接して凹所１６を設けており、摺接部１５が突起１４に摺接した際に削り取られる砂を凹所１６内に回収できるようにしている。
なお、これら突起１４と凹所１６は、図２に示すように、幅木部６ｈの長手方向に沿ってそれぞれ２箇所設けている。

ここで、本実施例では、突起１４の形状として、図３に示すように、高さが０．５〜０．８ｍｍ、直径ａが５ｍｍの円柱形状としており、また前記凹所１６は、突起１４に対して型締め方向の下流側に位置し、長手方向に沿った長さｂが、突起１４の直径ａより大きい８ｍｍで、型締め方向の長さｃが１．５〜２ｍｍの矩形状で、深さは１．０〜１．５ｍｍとしている。

そして、突起１４を局部的に突出させることにより、隣接する凹所１６の形成が容易となる。また突起１４の形状を円柱形状にすることで、突起１４の形成も容易となるが、この形状は角柱形状や半球状であっても容易に形成することができる。
また、凹所１６の長手方向の長さｂを突起１４の直径ａより大きくすることにより、突起１４から削り取られた砂を確実に凹所１６内に回収できる。

なお、この凹所１６の形状も、長手方向の長さｂが突起１４の直径ａより大きい値であればその形状は任意である。
なお、突起１４と凹所１６の間隔は０〜１ｍｍ程度が好適である。１ｍｍ以上離すと、削られた砂が凹所１６に回収されず、キャビティ内に落下する虞がある。

また、本実施例では、摺動型３の保持凹部１３下面の摺接部１５として、凹部下面より突出させるよう肉盛りし、摺接部１５が突起１４と擦れ合うときの摩耗に対処しているが、摺接部位に耐磨耗性の材料を用いる等の処置を講ずれば、必ずしも下方に突出させなくてもよい。

以上のような金型構造の作用等について、図５をも参照しつつ説明する。
型開きした金型１の下型２上に砂中子６をセットする。すなわち、中子本体６ａの一端部を支持部１２上に載置し、幅木部６ｈ下面の凹部１１を下型２の位置決め突部１０に嵌合させる。（図５（ａ））

次いで、図５（ｂ）に示すように、摺動型３を型締め方向に摺動させ、保持凹部１３を幅木部６ｈに嵌合させると、摺接部１５が突起１４に摺接し、削り取られた砂は、凹所１６内に回収される。そして、図５（ｃ）に示すように、型締めが終了する。

この状態で、砂中子６の幅木部６ｈは下型２と摺動型３によって確固として保持され、キャビティ５内に溶湯を流し込んでも浮き上がったり、ぐらついたりするような不具合はない。
また、摺接部１５と突起１４の摺接が幅木部６ｈを押圧する方向ではないため、幅木部６ｈに亀裂等の損傷を与えるものではない。
そして、削り取られた突起１４の砂は凹所１６内に回収されるため、キャビティ内に落下して製品に砂が混入するような不具合はない。

そして、鋳造が終えて、製品を取出せば、削り取られた砂は中子６と一緒に回収されるため、金型１内が汚れるような不具合はない。
なお、上記のような砂中子の装着構造において、従来と異なる部分は主として砂中子６だけであるため、従来の金型１を殆どそのまま使用できる。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば突起１４と凹所１６の数等は例示であり、また、鋳造品はシリンダヘッドに限定されるものではない。

金型内に砂中子を装着する際、砂中子をしっかりと保持してぐらついたり、位置ズレを起こしたりするような不具合がなく、しかも削られた砂を確実に回収できるため、製品の鋳造品質を高めることができる。

本鋳造用砂中子が適用されるシリンダヘッド鋳造用金型全体の説明図 鋳造用砂中子の上面を示す説明図 幅木部上面の突起と凹所の拡大図 鋳造用砂中子の装着状態の拡大図 作用図

符号の説明

１…金型、２…下型、３…摺動型、６…砂中子、６ｈ…幅木部、６ａ…中子本体、１２…支持部、１３…保持凹部、１４…突起、１５…摺接部、１６…凹所。

Claims (6)

1. 下型上で摺動自在な摺動型に砂中子の幅木部を保持する保持凹部が形成される金型内に砂中子を装着する方法であって、前記下型上に中子本体の一部を位置決め載置した状態で摺動型を前進させ、この際、幅木部の上面に突設される突起に対して摺動型の保持凹部の凹部下面を摺接させるとともに、これによって突起から削り取られる砂を、幅木部上面の突起に隣接する位置に形成される凹所内に回収しつつ型締めすることで、砂中子を金型に装着することを特徴とする鋳造用砂中子の金型への装着方法。
2. 前記摺動型の保持凹部の凹部下面のうち前記突起に摺接する摺接部を下方に突出して形成することを特徴とする請求項１に記載の鋳造用砂中子の金型への装着方法。
3. 下型上に載置される中子本体と、摺動型の保持凹部に保持される幅木部とを備えた鋳造用砂中子であって、前記幅木部の上面には、摺動型を型締めする際、摺動型の保持凹部の凹部下面に摺接することのできる突起が突設され、この突起に隣接する幅木部の上面には、突起から削り取られる砂を回収するための凹所が形成されることを特徴とする鋳造用砂中子。
4. 前記突起と凹所は、幅木部の長手方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項３に記載の鋳造用砂中子。
5. 前記突起の形状は、円柱形状または角柱形状または半球状であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の鋳造用砂中子。
6. 前記凹所の横幅は、前記突起の最大幅より大きくされることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の鋳造用砂中子。