JP4655869B2 - Die casting method - Google Patents
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Description
本発明は、ダイカスト鋳造法に関する。 The present invention relates to a die casting method.
近年、エンジンを構成するシリンダブロック、シリンダヘッド、及びピストン等は、軽量でリサイクルの容易なアルミニウム合金により形成されている。そして、このようなアルミニウム合金により形成される機械構造部品の製造方法として、製品金型に溶湯を高圧で注入するダイカスト鋳造法が用いられている(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art In recent years, cylinder blocks, cylinder heads, pistons, and the like constituting an engine are formed of aluminum alloys that are lightweight and easy to recycle. As a method for manufacturing a mechanical structural part formed of such an aluminum alloy, a die casting method in which a molten metal is injected into a product mold at a high pressure is used (see, for example, Patent Document 1).
このダイカスト鋳造法では、金型のキャビティに気体の吸引通路であるランナが接続されている。このランナの端部には、ガスを吸引する吸引装置が接続されており、この装置により同ランナを通じてキャビティ内の気体を吸引することができる。そして、このようにキャビティ内の気体を吸入するとともに金型へ溶湯を加圧注入することにより、溶湯内に残留する気体を減少させることができる。その結果、鋳造製品におけるブローホールの発生を抑制することができる。
ところで、ダイカスト鋳造法においては、鋳造された成型品のランナに対応する部分は製品とならないため、ランナの体積が極力小さくなるように金型は設計されている。
しかしながら、このようにランナの体積を小さくすると、これにともなって鋳造された成型品のランナに対応する部分の強度も低下することとなる。そして、このような強度の低下により、金型から鋳造された成型品を取り出す際に同成型品のランナに対応する部分が折損して金型内に残留するおそれがある。
By the way, in the die-casting method, since the portion corresponding to the runner of the cast product is not a product, the mold is designed so that the volume of the runner becomes as small as possible.
However, when the volume of the runner is reduced in this way, the strength of the portion corresponding to the runner of the molded product cast is also lowered. Due to such a decrease in strength, when a molded product cast from the mold is taken out, the portion corresponding to the runner of the molded product may be broken and remain in the mold.
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、金型のランナを通じて金型内の気体を排出して溶湯を金型へ加圧注入するダイカスト鋳造法にあって、金型から鋳造された成型品を取り出す際に金型内に同成型品のランナに対応する部分が残ることを抑制することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is a die casting method in which a gas in a mold is discharged through a runner of the mold and a molten metal is pressurized and injected into the mold. When taking out the molded product cast from the mold, it is intended to prevent the portion corresponding to the runner of the molded product from remaining in the mold.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、金型のランナを通じて金型内の気体を排出し、溶湯を金型へ加圧注入するダイカスト鋳造法において、前記ランナの延伸方向に沿って伸びる補強部材を同ランナ内に配置した後に前記溶湯を前記金型へ加圧注入することを要旨としている。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The invention according to claim 1 is the die casting method in which the gas in the mold is discharged through the runner of the mold and the molten metal is pressurized and injected into the mold, and the reinforcing member extending along the extending direction of the runner is the same. The gist is to inject the molten metal into the mold after being placed in the runner.
同構成によれば、ランナの延伸方向に沿って伸びる補強部材を同ランナ内に配置した後に溶湯を金型へ加圧注入するため、同補強部材により鋳造された成型品のランナに対応する部分の強度を向上させることができる。その結果、金型から製品を取り出す際にランナ部分が折れにくくなるため、金型内に同成型品のランナに対応する部分が残ることを抑制することができる。 According to this configuration, the reinforcing member extending along the extending direction of the runner is disposed in the runner, and then the molten metal is injected into the mold under pressure, so the portion corresponding to the runner of the molded product cast by the reinforcing member The strength of can be improved. As a result, when the product is taken out from the mold, the runner portion is not easily broken, so that the portion corresponding to the runner of the molded product can be prevented from remaining in the mold.
なお、金型内の気体を排出した後に溶湯を金型へ加圧注入してもよいし、金型内の気体の排出を溶湯の金型への加圧注入中も継続して行ってもよい。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材は溶湯材料よりも靭性の高い材料により形成されていることを要旨としている。
In addition, after discharging the gas in the mold, the molten metal may be pressure-injected into the mold, or the gas in the mold may be continuously discharged during the pressure injection of the molten metal into the mold. Good.
The gist of a second aspect of the present invention is that, in the die casting method according to the first aspect, the reinforcing member is formed of a material having higher toughness than the molten metal material.
同構成によれば、補強部材は溶湯材料よりも靭性の高い材料により形成されているため、仮に鋳造された成型品のランナに対応する部分が折れたとしても、同補強部材は切断されにくくなる。その結果、金型内に同成型品のランナに対応する部分が残ることを更に抑制することができる。 According to this configuration, since the reinforcing member is formed of a material having higher toughness than the molten metal material, even if a portion corresponding to the runner of the molded product that is cast is broken, the reinforcing member is not easily cut. . As a result, it is possible to further suppress the portion corresponding to the runner of the molded product remaining in the mold.
なお、靭性とは、破断に至るまでに吸収することのできるエネルギの大きさを示す物性であり、靭性の高い材料ほど破断までの速度が遅くなる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材は少なくとも前記ランナの曲部に配置されることを要旨としている。
The toughness is a physical property indicating the magnitude of energy that can be absorbed before breaking, and the higher the toughness material, the slower the speed until breaking.
The gist of the invention described in claim 3 is that, in the die-casting method according to claim 1 or 2, the reinforcing member is disposed at least in a curved portion of the runner.
同構成によれば、補強部材は少なくともランナの曲部に配置されるため、金型から鋳造された成型品を取り出す際に応力が集中しやすい部分を補強することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材は、前記ランナ全体に配置されることを要旨としている。
According to this configuration, since the reinforcing member is disposed at least in the curved portion of the runner, it is possible to reinforce a portion where stress tends to concentrate when taking out a molded product cast from the mold.
The gist of the invention described in claim 4 is the die casting method according to claim 1 or 2, wherein the reinforcing member is disposed over the entire runner.
同構成によれば、補強部材は、ランナ全体に配置されるため、鋳造された成型品のランナに対応する部分の一部が金型内に残ることも抑制することができる。
請求項5に記載の発明は、請求項1又は2に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材は前記ランナの断面積が最小となる部分に配置されることを要旨としている。
According to this configuration, since the reinforcing member is disposed on the entire runner, it is possible to suppress a part of the portion corresponding to the runner of the cast product from being left in the mold.
The gist of a fifth aspect of the present invention is that, in the die casting method according to the first or second aspect, the reinforcing member is disposed in a portion where the cross-sectional area of the runner is minimized.
同構成によれば、補強部材はランナの断面積が最小となる部分に配置されるため、鋳造された成型品のランナに対応する部分の折れやすい部分を効果的に補強することができる。 According to this configuration, since the reinforcing member is disposed in the portion where the cross-sectional area of the runner is minimized, it is possible to effectively reinforce the portion that easily breaks in the portion corresponding to the runner of the cast product.
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材は、単一の部材であることを要旨としている。
同構成によれば、複数の補強部材を組み合わせて配置する場合と比較して、鋳造された成型品のランナに対応する部分が各補強部材間で折れることを抑制することができる。
The gist of the invention described in claim 6 is the die casting method according to any one of claims 1 to 5, wherein the reinforcing member is a single member.
According to this configuration, it is possible to suppress the portion corresponding to the runner of the cast molded product from being broken between the reinforcing members as compared with the case where a plurality of reinforcing members are arranged in combination.
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材を前記ランナの形状に合わせて弾性変形させつつ前記ランナに配置することを要旨としている。 The invention described in claim 7 is the die casting method according to any one of claims 1 to 6, that you place the reinforcing member to the runner while elastically deformed according to the shape of the runner It is a summary.
同構成によれば、補強部材をランナの形状に合わせて弾性変形させつつランナに配置することにより、補強部材がその弾性力によりランナの内壁に対して圧接するようになるため、これが金型から外れることを抑制することができる。 In this structure, by which to place the runner while elastically deforming the combined reinforcing member in the shape of runners, since the reinforcing member comes into pressure contact against the inner wall of the runner due to its elastic force, this mold Can be prevented from coming off.
以下、本発明をシリンダブロックのダイカスト鋳造法として具体化した実施形態について図1乃至図4を参照して説明する。
まず、本実施形態にかかるシリンダブロックのダイカスト鋳造法に用いられる可動型10と固定型20の構造について図1,2を参照して説明する。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied as a cylinder block die casting method will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
First, the structure of the
図1に示すように、可動型10の中央部には、シリンダブロックの製品形状に対応した凹凸を有するキャビティ30が形成されている。キャビティ30の上側の両角部には、斜方に伸びて凹設された減圧ランナ40,41がそれぞれ接続されている。減圧ランナ40,41は、キャビティ30との接続部分において二股に分かれるとともに、キャビティ30の上面と側面とにそれぞれ接続されている。減圧ランナ40,41は複数の曲部を有しており、キャビティ30の中心軸Cに関して対称に形成されている。また、減圧ランナ40,41は均一の深さで形成され、その断面積(溶湯の流れ方向に垂直な最小断面積)は全長に渡って略均一となっている。ここで、減圧ランナ40,41は、可動型10にのみ形成されており、可動型10に対応する固定型には形成されていない。したがって、可動型10における減圧ランナ40,41の断面積は、溶湯材料の流路断面積に一致することになる。なお、減圧ランナ40,41の上側の端部は、可動型10の当接面11に垂直な方向(紙面に垂直な方向)に延びる断面略円形状のガスゲート50,51に接続されており、キャビティ30内の気体がガスゲート50,51を通じて図示しない吸引装置によって吸引される。
As shown in FIG. 1, a
図2に示すように、固定型20の下部には、固定型20の当接面21に垂直な方向(紙面に垂直な方向)に延びる断面略円形状のスプル60が形成されている。このスプル60には、凹設された2本のランナからなる主幹ランナ61が接続されている。固定型20において主幹ランナ61に挟まれる部分には、シリンダブロックの製品形状に対応した凹凸を有するキャビティ31が形成されている。このキャビティ31は、主幹ランナ61に接続されている。また、固定型20は上側の両角部が切削されており、この切削部分に吸引装置70,71が固定されている。これら吸引装置70,71の各々の中央部近傍には、上記可動型10と固定型20とを当接させた状態において上記ガスゲート50,51に接続される吸引孔70a,71aが形成されている。
As shown in FIG. 2, a
続いて、可動型10と固定型20とを用いてシリンダブロックを鋳造する工程について図3を参照して説明する。図3(a)〜(c)は、シリンダブロックのダイカスト鋳造法における第1工程〜第3工程を示している。なお、図3(a’)は、図3(a)の可動型10のみを示している。
Next, a process of casting a cylinder block using the
第1工程においては、図3(a)に示されるように、可動型10が固定型20に当接させられる。このとき、可動型10の当接面11と固定型20の当接面21とが溶湯材料の漏れがないように密着するとともに、可動型10のガスゲート50,51と吸引装置71,70に形成された吸引孔71a,70aとが接続される。
In the first step, the
第2工程においては、図3(b)に示されるように、吸引装置70,71によってキャビティ30,31内の気体を排出するとともに、スプル60から溶湯材料のアルミニウム合金が加圧注入される。ここで、キャビティ30,31内の気体の排出は、溶湯材料の金型への加圧注入中も継続して行われる。その後、可動型10および固定型20が冷却されてシリンダブロックが成型される。こうして成型された後、成型品であるシリンダブロックが可動型10に張り付いた状態で、固定型20から可動型10が取り外され、図3(c)に示す状態となる。
In the second step, as shown in FIG. 3 (b), the gas in the
第3工程においては、可動型10に張り付いた状態の成型品を可動型10から取り外す。この際、鋳造された成型品の複数部分を引くことにより各部分に均等な力が加わるようにして、すなわち局所的に大きな力が作用しないようにして、同成型品の破損を抑制している。
In the third step, the molded product attached to the
本実施形態においては、上記第1の工程の前に、図3(a’)に示されるように、補強部材80が可動型10の減圧ランナ40,41に配置される。補強部材80の構造の詳細について図4を参照して詳細に説明する。
In the present embodiment, the reinforcing
図4(a)に示すように、減圧ランナ40には、屈曲部40a,40b及び「コ」字状の折り返し部分40cが形成されている。この屈曲部40a,40b及び折り返し部分40cにわたって、すなわち減圧ランナ40全体に単一の部材からなる補強部材80が配置されている。補強部材80は、減圧ランナ40の延伸方向に沿うように、すなわち屈曲部40a,40bにおいては屈曲して形成されるとともに、折り返し部分40cではコ字状に折り返して形成されている。また、補強部材80は、断面円形状に形成された棒状の部材であり、減圧ランナ40内に収まるように減圧ランナの深さ及び幅よりも若干細く形成されている。なお、補強部材80は溶湯材料のアルミニウム合金よりも靭性の高い材料であるステンレス鋼により形成される。靭性についての評価方法は、シャルピー衝撃試験を採用することができる。
As shown in FIG. 4A, the
続いて、図4(b)を参照して、減圧ランナ40に配置される前の補強部材80の構造について説明する。図4(b)において、破線は減圧ランナ40の構造を示している。
図4(b)に示されるように、補強部材80は、減圧ランナ40に配置される前においては、同減圧ランナ40の屈曲部40a,40b及び折り返し部分40cの各角度よりも小さな角度で屈曲している。すなわち、補強部材80を減圧ランナ40へと配置するときは、同補強部材80を同減圧ランナ40の形状に合わせて弾性変形させて配置する。このため、補強部材80を減圧ランナ40に配置した状態では、補強部材80が同減圧ランナ40の屈曲部40a,40b及び折り返し部分40cの各部を挟持するようになる。
Then, with reference to FIG.4 (b), the structure of the
As shown in FIG. 4B, the reinforcing
なお、減圧ランナ41には、減圧ランナ40の場合と裏表を逆にして補強部材80が配置される。
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に列記する作用効果が得られる。
It should be noted that the decompression runner 41 is provided with a reinforcing
As described above in detail, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)減圧ランナ40,41へ補強部材80を配置した後に溶湯を可動型10及び固定型20へ加圧注入するため、同補強部材80により鋳造後の減圧ランナ40,41に対応する部分(以下、減圧ランナ成型品とする)の強度を向上させることができる。その結果、可動型10から鋳造された成型品を取り出す際に減圧ランナ成型品が折れにくくなるため、可動型10内に同減圧ランナ成型品が残ることを抑制することができる。
(1) Since the molten member is pressurized and injected into the
(2)補強部材80は溶湯材料よりも靭性の高い材料により形成されているため、仮に減圧ランナ成型品が折れたとしても、同補強部材80は切断されにくくなる。その結果、可動型10内に減圧ランナ成型品が残ることを更に抑制することができる。
(2) Since the reinforcing
(3)補強部材80は減圧ランナ40,41の曲部にも配置されるため、可動型10から製品を取り出す際に応力が集中しやすい部分を補強することができる。
(4)補強部材80は、減圧ランナ40,41の形状に沿って伸びる単一の部材により構成されて配置されているため、複数の補強部材を組み合わせて配置する場合と比較して、減圧ランナ成型品が各補強部材間で折れることを抑制することができる。
(3) Since the reinforcing
(4) Since the reinforcing
(5)補強部材80は可動型10の一部を挟持するように配置されるため、補強部材80が可動型10から外れることを抑制することができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
(5) Since the reinforcing
In addition, the said embodiment can also be implemented as the following forms which changed this suitably, for example.
・上記実施形態では、補強部材80は、減圧ランナ40,41の全体にわたって配置されていたが、これら減圧ランナの屈曲部のみに配置するようにしてもよい。図5に示すように、減圧ランナ40の屈曲部40a,40b及び折り返し部分40cの各部分には、補強部材81,82が配置されている。このように補強部材81,82は少なくとも減圧ランナ40の屈曲部40a,40b及び折り返し部分40cに配置されているため、可動型10から鋳造された成型品を取り出す際に応力が集中しやすい部分を補強することができる。
In the above embodiment, the reinforcing
・上記実施形態では、補強部材80を単一の部材により構成したが、複数の部材を組み合わせて構成してもよい。この場合、例えば、上記実施形態よりも細く形成された複数の補強部材の一部が減圧ランナの直線部分で重なるように配置することができる。
-In above-mentioned embodiment, although the
・上記実施形態では、減圧ランナ40,41の一部に補強部材80を配置するようにしていたが、補強部材80を減圧ランナ40,41全体に配置するようにしてもよい。この場合には、減圧ランナ成型品の一部が可動型10内に残ることも抑制することができる。
In the above embodiment, the reinforcing
・上記実施形態では、減圧ランナ40,41は略均一な断面積で形成されていたが、減圧ランナの断面積が不均一な場合には、断面積が最小となる部分に補強部材を配置するようにしてもよい。補強部材を減圧ランナ40,41の断面積が最小となる部分に配置させることにより、減圧ランナ成型品の折れやすい部分を効果的に補強することができる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、補強部材80は、溶湯材料のアルミニウム合金よりも靭性の高い材料であるステンレス材により形成されていたが、脆性材料やその他の材料で形成されていてもよい。要は、製品の減圧ランナ部分を補強できるような材料であればよい。
In the above embodiment, the reinforcing
・上記実施形態では、補強部材80を減圧ランナ40に配置した状態では、補強部材80が屈曲部40a,40b及び折り返し部分40cの各部を挟持していたが、必ずしも補強部材80がこのように挟持するように形成されていなくてもよい。
In the above embodiment, in a state where the reinforcing
・上記実施形態では、補強部材80は、断面円形状の棒状の部材であったが、他の形状の部材、例えば、断面矩形の棒状の部材や、板状の部材、中空の筒状部材であってもよい。
In the above-described embodiment, the reinforcing
10…可動型、11…当接面、20…固定型、30,31…キャビティ、40,41…減圧ランナ、40a,40b…屈曲部、40c…折り返し部分、50,51…ガスゲート、60…スプル、61…主幹ランナ、70,71…吸引装置、70a,71a…吸引孔、80,81,82…補強部材。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ランナの延伸方向に沿って伸びる補強部材を同ランナ内に配置した後に前記溶湯を前記金型へ加圧注入する
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。 In the die casting method in which the gas in the mold is exhausted through the mold runner and the molten metal is pressurized and injected into the mold.
A die-casting method, wherein a reinforcing member extending along the extending direction of the runner is disposed in the runner, and then the molten metal is injected under pressure into the mold.
前記補強部材は溶湯材料よりも靭性の高い材料により形成されている
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。 In the die casting method according to claim 1,
The die-casting method, wherein the reinforcing member is formed of a material having higher toughness than the molten metal material.
前記補強部材は少なくとも前記ランナの曲部に配置される
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。 In the die-casting method according to claim 1 or 2,
The die casting method, wherein the reinforcing member is disposed at least in a curved portion of the runner.
前記補強部材は、前記ランナ全体に配置される
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。 In the die-casting method according to claim 1 or 2,
The die casting method, wherein the reinforcing member is disposed on the entire runner.
前記補強部材は前記ランナの断面積が最小となる部分に配置される
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。 In the die-casting method according to claim 1 or 2,
The die casting method, wherein the reinforcing member is disposed in a portion where the cross-sectional area of the runner is minimized.
前記補強部材は、単一の部材である
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。 In the die casting method according to any one of claims 1 to 5,
The die-casting method, wherein the reinforcing member is a single member.
前記補強部材を前記ランナの形状に合わせて弾性変形させつつ前記ランナに配置する
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。 In the die casting method according to any one of claims 1 to 6,
Die casting method characterized by that be placed on the runners of the reinforcing member while elastically deforming in accordance with the shape of the runner.
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