JP4633107B2 - Casting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、例えばアルミニウム合金などの溶湯を加圧(低圧)鋳造するのに好適な鋳造装置に関する。 The present invention relates to a casting apparatus suitable for pressure (low pressure) casting of a molten metal such as an aluminum alloy.
エンジンなどを効率よく生産するため加圧鋳造(低圧鋳造)装置が用いられている。複雑形状の製品を鋳造する場合、キャビティ内に砂中子をセットし、鋳造後に砂中子を崩壊させるようにしている。この砂中子はバインダーにて砂粒子を結合して所定の形状にしたものであり、溶湯が接触するとそのバインダーは燃焼し、ガスが発生する。このガスは鋳巣などの鋳造欠陥の原因になる。そこで、従来からキャビティ内からガスを排出する提案がなされている。 In order to efficiently produce engines and the like, a pressure casting (low pressure casting) apparatus is used. When casting a product having a complicated shape, a sand core is set in the cavity, and the sand core is collapsed after casting. The sand core is formed by combining sand particles with a binder into a predetermined shape. When the molten metal comes into contact with the core, the binder burns to generate gas. This gas causes a casting defect such as a casting hole. Therefore, proposals have been made to exhaust gas from the cavity.
特許文献1には、キャビティの天井面に開口するエア抜き孔を金型に形成した内容が開示されている。
特許文献2には、砂中子にチューブを挿入し、強制的に砂中子からガスを排出する内容が開示されている。
特許文献3には、キャビティの上部にエア抜き孔を開口させ、この開口部と砂中子との間に通気性を有する緩衝材を配置した構成が開示されている。
特許文献4には、押し出しピンの外周にガス抜き溝を設け、このガス抜き溝を介して発生したガスを抜く構造が開示されている。
特許文献5には、鋳型を湯口を中心に回転させ、遠心力で溶湯をキャビティの外側部に移動させ、ガスをキャビティの中心部に集め、中心からガスを抜くようにした構造が提案されている。
特許文献1にあっては、エア抜き孔がキャビティ天井面に開口しているため、溶湯の差し込みがないようにするには、エア抜き孔を極めて小径な孔にしなければならない。一方、バインダーが分解したガスは粘性が高く、エア抜き孔の内側にヤニのように堆積し、エア抜き孔を塞いでしまう。
In
特許文献2のように砂中子に排気用のチューブを挿入しても発生したガスを効率よく排出することはできない。またチューブ内にもヤニが詰まりやすい。
Even if an exhaust tube is inserted into the sand core as in
特許文献3にあっては、緩衝材内に溶湯が侵入するため、各ショット毎に緩衝材を交換しなければならず、生産性において問題がある。
In
特許文献4にあっては押し出しピンの外周に形成する溝の大きさは溶湯が差し込まない程度の極めて小さなものでなければならない。一方、バインダーが分解して生成されるガスは極めて粘性が高く、簡単に上記ガス抜き溝を埋めてしまう。
In
更に、引用文献5にあっては、重量物である鋳型(上型と下型)を回転させる機構が必要になり、実現性はない。
Furthermore, in the cited
上記課題を解決するため本発明は、金型間に形成されるキャビティ内に下方から溶湯を加圧充填して凝固せしめる鋳造装置において、前記キャビティに連続して湯溜り部が設けられ、この湯溜り部は金型に形成した通気路を介して大気に連通し、前記通気路には前記湯溜り部と大気との連通を遮断するシールピンが摺動自在に設けられた構成とした。 In order to solve the above problems, the present invention provides a casting apparatus in which a molten metal is pressurized and filled from below into a cavity formed between molds to be solidified, and a hot water reservoir is provided continuously in the cavity. The reservoir portion communicated with the atmosphere through a vent passage formed in the mold, and the vent passage was provided with a slidable seal pin for blocking communication between the hot water reservoir portion and the atmosphere.
前記シールピンの配置構成としては、押し出しピンと全く関連性なく設けてもよいが、シールピンを筒状とし、この筒状シールピン内に押し出しピンをシールピンとは独立して摺動可能に配置されている。 As the arrangement of the sealing pin, it may be disposed at all relevant without extrusion pin, the seal pin with cylindrical, that is slidably disposed independently of the seal pin pin extruded into the tubular sealing pin.
また、通気路の断面積はバインダーから発生したガスが付着しても簡単には閉塞しないために大きな断面積が好ましい。具体的には湯溜り部の最小断面積より大きく設定する。 Further, the cross-sectional area of the air passage is preferably large because it does not easily block even if gas generated from the binder adheres. Specifically, it is set larger than the minimum cross-sectional area of the hot water reservoir.
また、湯廻りをよくし、引け巣を生じさせないために、前記湯溜り部はキャビティの薄肉部の外側に設け、前記湯溜り部の天井部は前記キャビティの最も高い箇所の天井部よりも高く設定することが好ましい。 In addition, in order to improve the hot water circulation and not to cause shrinkage, the hot water pool portion is provided outside the thin wall portion of the cavity, and the ceiling portion of the hot water pool portion is higher than the ceiling portion of the highest portion of the cavity. It is preferable to set.
本発明に係る鋳造装置によれば、鋳造時に砂中子から発生するガスをキャビティ内から確実に除去することができ、引け巣や欠肉のない製品を得ることができる。特に、通気路の断面積が従来のエア抜き孔やエア抜き溝よりも大きいため、ガスが凝固したヤニによって通路が閉塞され難いので、連続ショットが可能になる。 According to the casting apparatus of the present invention, the gas generated from the sand core at the time of casting can be reliably removed from the cavity, and a product free from shrinkage and thinning can be obtained. Particularly, since the cross-sectional area of the air passage is larger than that of the conventional air vent hole or air vent groove, the passage is difficult to be blocked by the solidified gas, so that continuous shots are possible.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る鋳造方法を実施する鋳造装置の全体図、図2は金型ユニットの型閉じ状態の断面図で、図3は通気路を開放した状態の鋳造装置の拡大断面図、図4は通気路を閉じた状態の鋳造装置の拡大断面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is an overall view of a casting apparatus for carrying out a casting method according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a mold unit in a closed state, and FIG. 3 is an enlarged sectional view of the casting apparatus in a state where an air passage is opened, FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the casting apparatus with the air passage closed.
鋳造装置は下部に溶湯貯留部1を配置し、この溶湯貯留部1の蓋体2上に金型ユニット3を設けている。金型ユニット3は上型4、下型5及び左右のサイド型(スライド型)6から構成され、上型4は昇降プレート7にて昇降自在とされ、下型5上には砂中子8がセットされている。図示例では金型ユニット3を2組設けているが1組でもよい。
In the casting apparatus, a molten
前記溶湯貯留部1の上部空間には外部からエアが供給され、このエア圧によって溶湯貯留部1内のアルミニウム溶湯は供給管9を介して下型4に形成した湯口まで送られ、更に湯口から上型4、下型5及び左右のサイド型を閉じた際に形成されるキャビティ10内に供給される。
Air is supplied to the upper space of the molten
キャビティ10には製品の薄肉部を成形する部分10aと厚肉部を成形する部分10bが存在し、この薄肉部を成形する部分10aの上端から上方に向かって幅狭の流路11が形成され、この流路11に連続して湯溜り部12が形成されている。また湯溜り部12の天井部は厚肉部を成形する部分10bの天井部よりも高くなっている。
The
前記湯溜り部12は上型4に形成した通気路13を介して大気に連通している。この通気路13は湯溜り部12の天井部に開口する垂直部13aとこの垂直部13aの上端から外側に延びる水平部13bからなる。また、通気路13の断面積は前記幅狭の流路11の最小断面積よりも大きく設定されている。
The
また、前記上型4内には流路11または湯溜り部12内を上昇してくる溶湯を検出するためのセンサ(温度センサ)14が埋め込まれ、更に上型4には湯溜り部12の天井面に開口する貫通孔15及び前記通気路13の垂直部13aに連続する貫通孔16が形成され、貫通孔15には製品の押し出しピン17が摺動自在に挿入され、貫通孔16にはシールピン18が摺動自在に挿入されている。
In addition, a sensor (temperature sensor) 14 for detecting the molten metal rising in the flow path 11 or the
押し出しピン17およびシールピン18は複数設けられ、左右の押し出しピン17の上端は押し出し板19に連結されて同時に上下動し、左右のシールピン18の上端は連結板20に連結され油圧シリンダ21を駆動することで同時に上下動する。また、上型4の上面にはシールピン18の下降限を規制するストッパ22が設けられている。
A plurality of
以上の構成からなる鋳造装置を用いて鋳造するには、図3に示すように油圧シリンダ21を駆動してシールピン18を上昇させ、通気路13の垂直部13aと水平部13bとがつながり、湯溜り部12が大気に開放されている状態とする。そして溶湯貯留部1の上部空間にエアを送り込んで、キャビティ10内をアルミニウム溶湯で充填する。
In order to cast using the casting apparatus having the above configuration, the
キャビティ10内に溶湯を充填すると砂中子8からガスが発生する。このガスの大部分は流路11、湯溜り部12および通気路13を介して排出される。尚、キャビティの厚肉部を成形する部分10bで発生したガスは本実施例では厚肉部を成形する部分10bの天井部に形成したエア抜き孔から排出される。
When the molten metal is filled into the
キャビティ10内のガスが排出されると、溶湯が流路11を通って湯溜り部12に入り込む。このとき、前記センサ14が溶湯の流入を検知する。この検知信号を受けて油圧シリンダ21を駆動してシールピン18を下降させ、図4に示すように通気路13の垂直部13aを塞ぐ。これによって溶湯が通気路13を介して噴き出すことを確実に防止できる。
When the gas in the
この後、ヘッド圧(最も高い圧)を所定時間維持する。この間に、上型4に接した溶湯は他の金型に接している溶湯よりも先に冷却され、この冷却によって溶湯は収縮する。しかしながら、最も高い圧力を維持しているので、収縮した部分には下方から溶湯が補給され、引け巣や欠肉は生じない。
Thereafter, the head pressure (the highest pressure) is maintained for a predetermined time. During this time, the molten metal in contact with the
この後、圧力を落としたならば、型を開いて押し出しピン17によって製品を取り出し、エアブロー後に再度砂中子をセットし、型締めを行い、次のショットを行う。
After this, if the pressure is reduced, the mold is opened, the product is taken out by the
図5は別実施例に係る鋳造装置の通気路を開放した状態の拡大断面図、図6は
別実施例に係る鋳造装置の通気路を閉じた状態の拡大断面図であり、この実施例にあっては、シールピン18を筒状とし、この筒状のシールピン18の内側に押し出しピン17をシールピン18とは独立して摺動可能に配置している。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the casting apparatus according to another embodiment in a state where the air passage is opened, and FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the casting apparatus according to another embodiment in a state where the air passage is closed. In this case, the
上記のようにシールピン18の内側に押し出しピン17を配置した場合も、第1の実施例と同様に、シールピン18を上昇させた状態でガス抜きを行い、シールピン18を下降して通気路13の垂直部13aを塞いだ状態で所定時間加圧を維持する。
Even when the
シールピン18の内側に押し出しピン17を配置することで、上型4に形成する貫通孔が少なくなり、金型の強度を維持できる。さらに、湯溜りが強制押出しされることから上型への付着、残りは無くすことが出来る。
また、シールピンは毎ショット作動するため、ガス抜孔へ付着するヤニ清掃・除去の役割機能も有する。
By disposing the
Further, since the seal pin is operated every shot, it also has a role function of cleaning / removing the dirt adhering to the gas vent hole.
本願発明に係る鋳造装置は、アルミニウム合金の加圧鋳造方法に好適であるが、その他の鋳造方法にも適用できる。 The casting apparatus according to the present invention is suitable for an aluminum alloy pressure casting method, but can also be applied to other casting methods.
1…溶湯貯留部、2…蓋体、3…金型ユニット、4…上型、5…下型、6…サイド型(スライド型)、7…昇降プレート、8…砂中子、9…供給管、10…キャビティ、10a…キャビティの薄肉部を成形する部分、10b…キャビティの厚肉部を成形する部分、11…幅狭の流路、12…湯溜り部、13…通気路、13a…通気路の垂直部、13b…通気路の水平部、14…センサ(温度センサ)、15,16…貫通孔、17…押し出しピン、18…シールピン、19…押し出し板、20…連結板、21…油圧シリンダ、22…ストッパ。
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