JP5307640B2 - Casting core - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳造用中子に関する。 The present invention relates to a casting core.
従来、例えば穴などの中空形状を有する部材を鋳造する場合には、鋳造型のキャビティ内に中子(鋳造用中子)を使用しているが、例えば、長い穴などのように、鋳造品(成形品)に求められる中空形状によっては、抜きテーパを十分な大きさに付けられない場合がある。この場合、鋳造後に鋳造品が収縮すると、中子に抱きついてしまい、中子を抜くのが困難になる。離型剤を塗布したり、中子を分解除去できるようにしたりすることも知られているが、いずれも成形品の生産効率を悪化させる原因となる。
このような中子の離型性を改善するための提案として、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。
特許文献1には、外部を線膨張係数の大きな(小さな)金属素材により形成すると共に、内部を線膨張係数の小さな(大きな)金属素材により形成し、成形品の抜き方向に直交する方向における前記線膨張係数の小さな(大きな)金属素材の割合を当該抜き方向に沿って小さく(大きく)したことを特徴とする鋳造型の中子が記載されている。
これらの鋳造型の中子によれば、成形品の抜き方向に直交する断面の熱変形の度合いが、鋳造型に固定された基端部に比べて先端部側で大きくなる。したがって、例えば、溶湯から熱を受けて成形時にストレートな形状となる中子は、冷却時には先端部がより大きく縮径してテーパ形状に変形するため、離型が容易となることが期待される。
Conventionally, when casting a member having a hollow shape such as a hole, a core (core for casting) is used in the cavity of the casting mold. For example, a cast product such as a long hole is used. Depending on the hollow shape required for the (molded product), the draft taper may not be sufficiently large. In this case, when the cast product contracts after casting, it is hugged by the core, and it becomes difficult to remove the core. It is also known to apply a mold release agent or to allow the core to be decomposed and removed, both of which cause the production efficiency of the molded product to deteriorate.
As a proposal for improving the releasability of such a core, for example, a technique described in
In
According to the cores of these casting molds, the degree of thermal deformation of the cross section orthogonal to the drawing direction of the molded product is greater on the distal end side than on the base end fixed to the casting mold. Therefore, for example, a core that receives heat from the molten metal and has a straight shape at the time of molding is expected to be easy to release because the tip portion is further reduced in diameter and deformed into a tapered shape at the time of cooling. .
しかしながら、上記のような従来の鋳造用中子には、以下のような問題があった。
特許文献1に記載の技術では、線膨張係数の異なる金属素材を組合せた二重構造の中子を用い、それぞれの金属素材の線膨張率の差によって、中子の外形が、溶湯充填時に成形品の中空形状に合致する形状となり、冷却時に先端の外形寸法が縮小して、離型性を向上する形状となるようにしている。このため、溶湯からの熱は、中子全体に伝熱されるため、線膨張係数の小さい金属素材も加熱されて熱膨張に寄与する。
離型性を向上するため、中子には大きな形状変化を起こさせる必要があるが、形成すべき中空形状によっては中子全体の熱容量が大きくなりすぎ、成形時の中子の熱変形が少なく、その結果、冷却時におけるテーパの大きさも小さくなり、十分な離型性が得られない場合があるという問題がある。
中子の熱変形を大きくするために、溶湯の温度を上げることも考えられるが、冷却時間が増大するため製造効率が低下したり、成形設備の寿命が低下したりするといった問題がある。
また、同様に、鋳造型や中子に冷却装置を設けることで、中子には大きな形状変化を起こさせることも考えられるが、鋳造型の構造や鋳造装置が複雑となり、製造コストが増大してしまうという問題がある。
However, the conventional casting core as described above has the following problems.
In the technique described in
In order to improve releasability, it is necessary to cause a large shape change in the core. However, depending on the hollow shape to be formed, the heat capacity of the entire core becomes too large and thermal deformation of the core during molding is small. As a result, there is a problem in that the taper size at the time of cooling becomes small and sufficient releasability may not be obtained.
In order to increase the thermal deformation of the core, it is conceivable to raise the temperature of the molten metal, but there are problems such as an increase in cooling time and a decrease in production efficiency and a decrease in the life of the molding equipment.
Similarly, it may be possible to cause a large shape change in the core by providing a cooling device for the casting mold or core. However, the structure of the casting mold and the casting apparatus are complicated, and the manufacturing cost increases. There is a problem that it ends up.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、製造効率を低下させることなく、かつ簡素な装置構成により、成形品の離型性を向上することができる鋳造用中子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a casting core that can improve the releasability of a molded product without reducing the production efficiency and with a simple apparatus configuration. The purpose is to provide.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、溶湯から成形品を鋳造する鋳造型のキャビティ内に設けられた鋳造用中子であって、前記キャビティの内面から前記キャビティの内部側に向かって、前記成形品の抜き方向に沿って突設され、前記キャビティ内に導入される前記溶湯に接触する中子型面が外表面に形成された外中子部材と、該外中子部材の内側で前記抜き方向に沿って延ばされ、前記外中子部材からの伝熱を抑制する断熱層部を挟んで前記外中子部材の内側の固定部で固定された内中子部材とを備え、前記外中子部材の内側の固定部は、少なくとも、前記キャビティの内面近傍の基端固定部と、前記キャビティの内部側の先端部における先端固定部とにおいて、それぞれ前記内中子部材の外周面に対する前記外中子部材の内側の変形を拘束するように設けられるとともに、前記基端固定部から前記先端固定部までの前記各固定部における、前記抜き方向に対する側面側の前記外中子部材の外周面と前記固定部との、前記抜き方向に直交する方向の各間隔が、前記基端固定部側よりも前記先端固定部側の方が大きな間隔となるように設けられた構成とする。
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の鋳造用中子において、前記内中子部材は、前記キャビティの内面から前記キャビティの内部側に向かって、外形寸法が減少する凸部を備え、前記外中子部材は、前記内中子部材の前記凸部に沿う形状の凹部を有するともに、該凹部の内周面から前記中子型面までの前記抜き方向に直交する断面での厚さが、前記キャビティの内面から前記キャビティの内部側に向かって増大する形状に設けられ、前記断熱層部は、前記内中子部材の前記凸部の外周面と前記外中子部材の前記凹部の内周面との間に挟まれている構成とする。 According to a second aspect of the present invention, in the casting core according to the first aspect, the inner core member has a convex portion whose outer dimension decreases from the inner surface of the cavity toward the inner side of the cavity. The outer core member has a concave portion along the convex portion of the inner core member, and has a cross section orthogonal to the extraction direction from the inner peripheral surface of the concave portion to the core mold surface. The thickness is provided in a shape that increases from the inner surface of the cavity toward the inner side of the cavity, and the heat insulating layer portion includes an outer peripheral surface of the convex portion of the inner core member and the outer core member. It is set as the structure pinched | interposed between the internal peripheral surfaces of a recessed part.
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の鋳造用中子において、前記外中子部材は、前記キャビティの内面の側に開口部を有する筒状壁体部と、該筒状壁体部を前記キャビティの内部側で覆うように設けられた先端側壁体部とを備え、前記基端固定部が前記筒状壁体部の前記開口部に、前記先端固定部が前記先端側壁体部の中心部にそれぞれ設けられ、前記基端固定部および前記先端固定部の間において、前記内中子部材の外周面と、前記筒状壁体部および前記先端側壁体部の内周面との間が離間されて中空部が形成されている構成とする。 According to a third aspect of the present invention, in the casting core according to the first aspect, the outer core member includes a cylindrical wall body portion having an opening on the inner surface side of the cavity, and the cylindrical wall. A distal end side wall body portion provided so as to cover the body portion on the inner side of the cavity, the proximal end fixing portion at the opening of the cylindrical wall body portion, and the distal end fixing portion at the distal end side wall body. An outer peripheral surface of the inner core member, and an inner peripheral surface of the cylindrical wall body portion and the distal side wall body portion between the proximal end fixing portion and the distal end fixing portion. It is set as the structure by which the space | interval was spaced apart and the hollow part was formed.
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の鋳造用中子において、前記中空部は、真空状態に設けられた構成とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the casting core according to the third aspect, the hollow portion is provided in a vacuum state.
請求項5に記載の発明では、請求項1〜4のいずれかに記載の鋳造用中子において、前記外中子部材は、前記キャビティの外部へ前記溶湯から受けた熱を放熱する放熱部を備える構成とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the casting core according to any one of the first to fourth aspects, the outer core member includes a heat radiating portion that radiates heat received from the molten metal to the outside of the cavity. It is set as the structure provided.
請求項6に記載の発明では、請求項1〜5のいずれかに記載の鋳造用中子において、前記断熱層部は、空隙部を有する構成とする。
In invention of
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の鋳造用中子において、前記空隙部は、真空状態に設けられた構成とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the casting core according to the sixth aspect, the gap is provided in a vacuum state.
請求項8に記載の発明では、請求項1〜7のいずれかに記載の鋳造用中子において、前記外中子部材を構成する材料の線膨張係数は、前記内中子部材を構成する材料の線膨張係数よりも大きい構成とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the casting core according to any one of the first to seventh aspects, a linear expansion coefficient of a material constituting the outer core member is a material constituting the inner core member. It is set as a structure larger than the linear expansion coefficient.
本発明の鋳造用中子によれば、断熱層部によって内中子部材の熱膨張を抑制することができ、溶湯からの熱を受けて、主に外中子部材が温度変化に応じて膨張、収縮することで、冷却時に先端側が細る形状を形成することができるため、製造効率を低下させることなく、かつ簡素な装置構成により、成形品の離型性を向上することができるという効果を奏する。 According to the casting core of the present invention, the thermal expansion of the inner core member can be suppressed by the heat-insulating layer portion, and the outer core member mainly expands according to the temperature change by receiving heat from the molten metal. By shrinking, it is possible to form a shape in which the tip side is narrowed at the time of cooling, so that it is possible to improve the releasability of the molded product without reducing the manufacturing efficiency and with a simple device configuration. Play.
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る鋳造用中子について説明する。
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る鋳造用中子の概略構成を示す模式的な断面図である。図1(b)、(c)は、それぞれ図1(a)におけるA視の側面図およびB−B断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る鋳造用中子を用いた鋳造型で成形された成形品の一例を示す模式的な斜視図である。
[First Embodiment]
The casting core according to the first embodiment of the present invention will be described.
Fig.1 (a) is typical sectional drawing which shows schematic structure of the core for casting which concerns on the 1st Embodiment of this invention. FIGS. 1B and 1C are a side view and a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1A, respectively. FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of a molded product molded with a casting mold using the casting core according to the first embodiment of the present invention.
本実施形態の中子4は、図1(a)に示すように、溶湯から成形品を鋳造する鋳造型10のキャビティ6内に設けられた鋳造用中子である。
以下では、鋳造される成形品が、一例として、図2に示すような成形品8Bの場合の例で説明する。
成形品8Bは、直径D0の円筒面状の側面8cが一方向に長さL0だけ延ばされ、一方の端面8bが開口され、他方の端面8dが底面を形成する有底円筒部材である。
成形品8Bは、長手方向の一方の端面8bの中心から内部側に向かって、直径D(ただし、D<D0)、深さL(ただし、L<L0)を有し、側面8cと同軸の円筒穴を構成する穴内周面8aを備えている。ここで、直径D0と長さL0、および直径Dと長さLは、それぞれD0<L0、D<Lの関係にある。
成形品8Bの抜き方向(以下、単に抜き方向と称する)は、側面8cおよび穴内周面8aの円筒部分の中心軸に沿う方向である。
The
Hereinafter, an example in which the molded product to be cast is a molded
The molded
The extraction direction of the molded
なお、本実施形態の寸法関係は、鋳造型10から成形品8Bを抜いて取り出す際の温度における寸法関係が重要である。
そこで、以下では、上記直径D0、D、長さL0、Lは、成形品8Bの成形が完了して冷却され、鋳造型10から成形品8Bを取り出す際の成形品8Bの温度(以下、取り出し温度Ttと称する)における寸法を意味するものとする。ただし、上記直径D、長さLについては、取り出し温度Ttは、厳密に言えば、成形品8Bから中子4を抜く際の温度であるが、成形品8Bは迅速に抜くことができるので、簡単のため、取り出し作業中の成形品8Bの温度変化は無視できるものとする。
この取り出し温度Ttは、溶湯全体の固化が終了する固化温度Tk以下であって、円滑に取り出し作業を行うことができる適宜の温度を採用することができる。このため、常温よりも高い温度、例えば、323K〜523K程度の温度であってもよい。
一方、取り出し温度Ttにおいて、穴内周面8aの寸法を直径D×長さLに形成するためには、溶湯の固化温度Tkにおいて、穴内周面8aの直径、長さが、それぞれ、Dk=D+ΔD、Lk=L+ΔLのように、D、Lよりもわずかに大きな寸法になっている必要がある(ΔD>0、ΔL>0)。
ΔD、ΔLの値は、溶湯の成形収縮による形状変化と、固化温度Tkと取り出し温度Ttとの間の熱収縮による形状変化とを合わせた寸法で、予め、算出しておくことができる。
In addition, the dimensional relationship in the temperature at the time of extracting the molded
Therefore, in the following, the diameters D 0 and D and the lengths L 0 and L are the temperatures of the molded
The take-out temperature T t is equal to or lower than the solidification temperature T k at which solidification of the entire molten metal ends, and an appropriate temperature at which the take-out operation can be performed smoothly can be employed. For this reason, the temperature may be higher than room temperature, for example, about 323K to 523K.
On the other hand, at the take-out temperature T t , in order to form the dimension of the hole inner
The values of ΔD and ΔL can be calculated in advance with dimensions obtained by combining the shape change due to molding shrinkage of the molten metal and the shape change due to heat shrinkage between the solidification temperature T k and the take-off temperature T t. .
成形品8Bの材質は、鋳造型10および中子4の材質を適宜選択することにより、鋳造可能な適宜の金属材料を採用することができる。
例えば、アルミニウム合金の例としてはADC12、マグネシウム合金の例としてはMDC1Dなどを挙げることができる。この場合の固化温度Tkは、凝固温度を採用することができる。
また、例えば、温度幅20K以上のガラス遷移領域を有する非晶質合金も好適である。本明細書では、非晶質合金の中でも温度幅20K以上のガラス遷移領域を有する合金を、金属ガラスと称する。この場合の固化温度Tkは、ガラス遷移温度を採用することができる。
As the material of the molded
For example, ADC12 is an example of an aluminum alloy, and MDC1D is an example of a magnesium alloy. In this case, the solidification temperature T k may be a solidification temperature.
For example, an amorphous alloy having a glass transition region having a temperature width of 20 K or more is also suitable. In this specification, among amorphous alloys, an alloy having a glass transition region having a temperature range of 20 K or more is referred to as metallic glass. In this case, the glass transition temperature can be adopted as the solidification temperature T k .
金属ガラスは、複数の金属元素からなる金属原料の溶湯を、臨界冷却速度以上でガラス遷移温度以下になるまで急速冷却することにより形成される。非晶質合金は通常の結晶金属に見うけられるような結晶粒界を有さず、結晶粒界を起因とした粒界腐食(結晶粒界に沿って腐食が進行する現象)を生じないことから、耐食性に優れている。更に、結晶金属のような凝固収縮の発生が少ないことから、成形金型に対する高精度な転写性を有し、かつ熱に対して低膨張である。また、その物性として低ヤング率・高強度・高弾性であることが知られている。 The metallic glass is formed by rapidly cooling a molten metal raw material composed of a plurality of metallic elements until it reaches the glass transition temperature above the critical cooling rate. Amorphous alloys do not have the grain boundaries found in ordinary crystalline metals, and do not cause grain boundary corrosion (a phenomenon in which corrosion progresses along the grain boundaries) due to grain boundaries. Therefore, it has excellent corrosion resistance. Furthermore, since there is little occurrence of solidification shrinkage like crystalline metal, it has high-accuracy transferability to the molding die and low expansion against heat. Further, it is known that the physical properties are low Young's modulus, high strength, and high elasticity.
また、金属ガラスは金属材料が以下の(I)〜(III)の3条件を満足している場合に得られやすいもので、上記の非晶質合金の特性のみにより決まるものではない。
(I)3種類以上の金属元素を含むこと。
(II)前記3種以上の金属元素が、12%以上異なる原子径を有すること。例えば、大、中、小の大きさの金属元素が互いに12%以上異なる原子径を有すること。
(III)各金属元素が化合物化しやすいこと。すなわち、それぞれの金属元素が互いに引きあう性質を有すること。
金属ガラスとしては、ジルコニウム(Zr)基合金、鉄(Fe)基合金、チタン(Ti)基合金、マグネシウム(Mg)基合金などが挙げられる。
具体的な例としては、例えば、Zr55Cu30Ni5Al10、Fe75Ga5P12C4B4、Ni53Nb20Ti10Zr8Co6Cu3などの組成を挙げることができる。
Further, the metallic glass is easily obtained when the metallic material satisfies the following three conditions (I) to (III), and is not determined only by the characteristics of the amorphous alloy.
(I) It contains three or more kinds of metal elements.
(II) The three or more metal elements have atomic diameters different by 12% or more. For example, large, medium, and small metal elements have atomic diameters different from each other by 12% or more.
(III) Each metal element is easily compounded. That is, each metal element has a property of attracting each other.
Examples of the metallic glass include a zirconium (Zr) based alloy, an iron (Fe) based alloy, a titanium (Ti) based alloy, and a magnesium (Mg) based alloy.
As a specific example, for example, a composition, such as Zr 55 Cu 30 Ni 5 Al 10 , Fe 75 Ga 5 P 12 C 4
金属ガラスは、上記で述べた非晶質合金の特性に加え、通常の非晶質合金よりもガラス遷移領域が大きく臨界冷却速度が遅いといった特徴を持っている。 In addition to the characteristics of the amorphous alloy described above, the metal glass has a characteristic that the glass transition region is larger and the critical cooling rate is slower than that of a normal amorphous alloy.
このような成形品8Bを鋳造するため、本実施形態の鋳造型10は、図1(a)、(b)、(c)に示すように、外型5、7、および中子4を備える。
外型5は、成形品8Bの端面8bおよび側面8cの形状を成形するために、それぞれに対応したキャビティ底面5aおよびキャビティ側面5bからなる円柱状の空間であるキャビティ6を構成するものである。キャビティ6の大きさは、溶湯材料の成形収縮率や線膨張係数を考慮して、直径D0×長さL0よりもわずかに大きな値に設定される。
キャビティ底面5aの中心には、中子4を取り付けるため、本実施形態では後述する外中子部材1の基端部の外径に合わせられた直径d2の円孔状の中子取付部5cが厚さ方向に貫通して設けられている。
In order to cast such a molded
The
In the center of the cavity
外型7は、キャビティ6を、外型5のキャビティ底面5aに対向する側で覆うことにより、端面8dの形状を成形するものである。本実施形態ではキャビティ側面5bの内径より大きい円板部材を採用している。外型7の厚さ方向には、キャビティ6内に溶湯を導入するためのランナー部7aが設けられている。
The
外型5、7の材質は、従来の鋳造型同様に、溶湯の金属材料に応じて、適宜の金属材料を採用することができる。例えば、放熱性の良好な金型鋼材であるSKD11(k=29(W/mK)、α=12.1×10−6(1/K))や超硬合金(WC)(k=85(W/mK)、α=5.5×10−6(1/K))などを採用することができる。
ここで、kは熱伝導率、αは線膨張係数を表す(以下も同じ)。
外型5、7は、キャビティ6に充填された溶湯の熱を鋳造型10の外周部に放熱して、迅速に冷却できるように、中子4に比べて熱容量が大きくなっている。
As the material of the
Here, k represents thermal conductivity, and α represents a linear expansion coefficient (the same applies hereinafter).
The outer dies 5, 7 have a larger heat capacity than the
中子4は、成形品8Bの中空形状である円筒穴状の穴内周面8aを形成する丸棒状の部材であり、外中子部材1、内中子部材3、および断熱膜2(断熱層部)を備える。
The
外中子部材1は、キャビティ6の内面であるキャビティ底面5aからキャビティ6の内部に向かって、成形品8Bの抜き方向に沿って突設され、キャビティ6内に導入される溶湯に接触する中子型面が外表面に形成された部材である。なお、以下では、特に断りなき寸法は、固化温度Tkにおける値を表すものとする。
外中子部材1の外部形状は、突設方向の先端部において、側面視(図1(a)のA視)で直径d1の円状の先端面1bと、先端面1bの外周端部から、突設方向の基端部である外型5のキャビティ底面5aまでの間に延ばされた側面1aとで形成されている。
先端面1bおよび側面1aは、外中子部材1の中子型面を構成している。
側面1aは、基端部の外径が直径d2、先端部の外径が直径d1(ただし、d1<d2)とされ、基端部と先端部の中間部の外径が基端部から先端部に向けて、直径d2から直径d1に漸次減少する円錐台形状を備える。
側面1aの中心軸の軸線方向は、抜き方向に沿うように設けられている。
また、外中子部材1の内部には、軸方向の貫通孔を構成する内周面1cが形成されている。この内周面1cの形状は、基端部の内径が直径d2であり、基端側から先端側に向かって内径が漸次縮径されて、先端面1b(図1(b)参照)では、直径d1に比べて小さい直径d0となるような、先端側に縮径された円錐台状の凹部を構成している。
内周面1cの中心軸線は、側面1aの中心軸線と同軸とされている。
The
The outer shape of the
The
In the
The axial direction of the central axis of the
In addition, an inner
The central axis of the inner
このため、外中子部材1の抜き方向に直交する断面は、図1(c)に示すように、外径d3(ただし、d2≧d3>0)側面1aと、外径d3よりも小径の内周面1cとで囲まれた円環状とされている。
このような形状により、外中子部材1の抜き方向に直交する断面での円環の径方向の厚さは、キャビティ底面5aからキャビティ6の内部側に向かって、0から(d1−d0)/2まで漸次増大している。
Therefore, a cross section perpendicular to the opening direction of the
With such a shape, the radial thickness of the ring in the cross section perpendicular to the drawing direction of the
外中子部材1の材質は、適宜の金属材料を採用することができるが、熱膨張係数が大きいことが好ましい。また、熱伝導率も大きいことがより好ましい。例えば、線膨張係数の大きさは、α≧10×10−6(1/K)が好ましく、熱伝導率の大きさは、k≧10(W/mK)であることが好ましい。
例えば、鉄系合金としては、SKD11やSUS303(k=16.3(W/mK)、α=17.2×10−6(1/K))、また、非鉄系金属としては、銅(Cu)(k=400(W/mK)、α=16.8×10−6(1/K))などを採用することができる。
As the material of the
For example, SKD11 and SUS303 (k = 16.3 (W / mK), α = 17.2 × 10 −6 (1 / K)) are used as iron-based alloys, and copper (Cu ) (K = 400 (W / mK), α = 16.8 × 10 −6 (1 / K)) or the like can be employed.
内中子部材3は、外中子部材1の内周面1cに断熱膜2を介して固定可能な円錐もしくは円錐台状のテーパ部3aと、このテーパ部3aを、外型5の中子取付部5cに嵌合して取り付ける基端部3bとからなる棒状部材である。このため、内中子部材3は、外中子部材1の内側で成形品の抜き方向に沿って延ばされている。また、テーパ部3aは、キャビティ底面5aからキャビティ6の内部側に向かって、外形寸法が減少する凸部を構成している。
内中子部材3の材質は、本実施形態では、線膨張係数が、外中子部材1に比べて小さい適宜の金属材料、超硬合金、あるいはセラミックスなどの非金属材料を採用することができる。
例えば、鉄系合金としては、SKD11やSU303、また、超硬合金としては、タングステン・カーバイト(WC)(k=85(W/mK)、α=5.5×10−6(1/K))、非金属材料としては、アルミナ(k=32(W/mK)、α=7.1×10−6(1/K))などを採用することができる。
The
As the material of the
For example, SKD11 and SU303 are used as iron-based alloys, and tungsten carbide (WC) (k = 85 (W / mK), α = 5.5 × 10 −6 (1 / K) as cemented carbide. )), Alumina (k = 32 (W / mK), α = 7.1 × 10 −6 (1 / K)) or the like can be used as the nonmetallic material.
断熱膜2は、外中子部材1と内中子部材3との間の伝熱を抑制するものである。
本実施形態では、外中子部材1の内周面1cと、内中子部材3のテーパ部3aとの間に、略一定の膜厚を有する薄膜層として設けられている。
断熱膜2を通した伝熱量は少なくなればなるほど望ましいが、薄膜層の熱伝導を0にすることは困難である。そのため、断熱膜2の材質は、外中子部材1および内中子部材3の材質の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する材質を採用し、外中子部材1および内中子部材3の間の単位時間当たりの熱伝導を低減することで伝熱を抑制している。外中子部材1および内中子部材3の材質の熱伝導率と、断熱膜2の材質の熱伝導との差は、大きければ大きいほど好ましい。
The
In the present embodiment, a thin film layer having a substantially constant film thickness is provided between the inner
Although it is desirable that the amount of heat transfer through the
断熱膜2の材質としては、熱伝導率が低い適宜の材質を採用することができる。例えばセラミックスなどを好適に採用することができる。
断熱膜2の材質の例としては、窒化珪素(SiN)(k=20(W/mK)、α=2.6×10−6(1/K))、ジルコニア(ZrO2)(k=3(W/mK)、α=7.9×10−6(1/K))、サイアロン(Si2−6Al2O3N2−8)のうち、例えばSi3Al2O3N4(k=21(W/mK)、α=2.6×10−6(1/K))、ホトベール(登録商標)(住金セラミックス(株)製、k=1.67(W/mK)、α=8.5×10−6(1/K))などを採用することができる。
断熱膜2は、材質にもよるが、例えば、蒸着や焼結などの方法で内中子部材3の表面であるテーパ部3aに直接形成する方法や、薄層構造や薄いフィルム状に構成して内中子部材3に装着、接合する方法などを採用することができる。
As a material of the
Examples of the material of the
Although the
また、内中子部材3、あるいは外中子部材1が、例えば鉄系合金などのように、断熱性の高い酸化皮膜を形成できる場合には、内中子部材3のテーパ部3c、あるいは外中子部材1の内周面1cを酸化させて、表面に形成された酸化皮膜を断熱膜2として用いてもよい。
この場合、他の材質をコーティングする場合に比べて、より厚い断熱膜を形成することができるので、断熱性を向上させやすい。
Further, when the
In this case, since a thicker heat insulating film can be formed as compared with the case where other materials are coated, it is easy to improve the heat insulating property.
このような構成の中子4は、例えば、機械的に加工して作成した内中子のテーパ面に蒸着、スパッタなどで断熱膜(例えばZrO2)を形成し、機械的に加工して作成した外中子とロウ付けを行うことにより製造することが出来る。
また、外中子の線膨張係数が大きい材質を用いる場合は、外中子を加熱して膨張させた状態で内中子にかぶせて冷却を行うことで、しまりばめ状態として固定して中子4を得ることも可能である。
The
In addition, when using a material with a large linear expansion coefficient for the outer core, the outer core is heated and expanded, and then cooled by covering the inner core so that it is fixed as a tight fit. It is also possible to obtain a
このような構成により、外中子部材1の内周面1cは、キャビティ底面5a近傍からキャビティ6の内部側の先端部まで連続する外中子部材1の内側の固定部を構成しており、基端固定部および先端固定部を兼ねている。そして、内周面1cは、それぞれ内中子部材3の外周面であるテーパ部3aに対する変形が拘束されるように、断熱膜2を介して固定されている。抜き方向に対する側面側の外中子部材1の外周面である側面1aと固定部である内周面1cとの、抜き方向に直交する方向の間隔(外中子部材1の肉厚)は、いずれの位置でも、基端固定部側よりも先端固定部側の方が大きな間隔(厚さ)となるように設けられている。
また、外中子部材1の凹部の内周面から中子型面までの抜き方向に直交する断面での厚さが、キャビティ底面5aからキャビティ6の内部側に向かって増大する形状に設けられ、断熱膜2は、内中子部材3の凸部の外周面であるテーパ部3aと外中子部材1の凹部の内周面である内周面1cとの間に挟まれている。
With such a configuration, the inner
Further, the thickness in the cross section perpendicular to the drawing direction from the inner peripheral surface of the recess of the
次に、本実施形態の中子4の作用について、鋳造型10による成形品8Bの成形方法ととともに説明する。
図3(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態に係る鋳造用中子を用いた成形工程を説明する工程説明図である。
Next, the operation of the
FIGS. 3A and 3B are process explanatory views illustrating a molding process using the casting core according to the first embodiment of the present invention.
まず、図1(a)に示すように、鋳造型10を組み立てる。
そして、外型7のランナー部7aからキャビティ6内に、成形品8Bを鋳造するための金属材料を加熱融解させた溶湯8Aを導入し、キャビティ6内に溶湯8Aを充填する。図3(a)は、この溶湯8Aの充填後における、外型7を除いた部分を示す。
溶湯8Aは、外型5のキャビティ底面5aおよびキャビティ側面5b、外中子部材1の側面1aおよび先端面1b、ならびに先端面1bに露出した断熱膜2にそれぞれ接触する。
外型5、外中子部材1、および断熱膜2は、溶湯8Aよりも低温のため、溶湯8Aの熱は、これら外型5、外中子部材1、および断熱膜2に熱伝導され、溶湯8Aの温度が低下するとともに、外型5、外中子部材1、および断熱膜2が加熱される。これによりそれぞれの温度分布が変化していく。
外型5、外中子部材1、および断熱膜2は、それぞれの温度上昇の大きさに応じて、熱膨張する。
First, as shown in FIG. 1A, a casting
Then, a
The
Since the
The
外型5に伝導された熱は、大部分が外型5を温度上昇させた後、外型5の外表面から外部に放熱される。外型5は、中子取付部5cで内中子部材3の基端部3bと接触しているため内中子部材3にも熱伝導するが、基端部3bの面積は外型5の外表面に比べて小さいから内中子部材3に伝熱される熱量は少ない。
一方、外中子部材1に伝導された溶湯8Aからの熱は、外中子部材1の内部に熱伝導して、断熱膜2に到達するが、断熱膜2の熱伝導率は、外中子部材1の熱伝導率より低いため、内中子部材3への単位時間当たりの伝熱量は、例えば外型5への伝熱量に比べて格段に少ない。
溶湯8Aの熱は、外型5から急速に放熱されるため、溶湯8Aが固化温度Tkに達する短い時間内においては、内中子部材3の温度上昇はごくわずかであり、内中子部材3のテーパ部3aの外径および長さはあまり変わらない。
Most of the heat conducted to the
On the other hand, the heat from the
Heat of the
このようにして、外中子部材1に伝導された溶湯8Aからの熱は、外中子部材1内に蓄積される。そして、外中子部材1の熱容量が小さいことも相俟って、外中子部材1は急速に温度上昇していき、接触する溶湯8Aと略等しい温度になる。
外中子部材1の材質として、熱伝導率が大きい材質を選択することが好ましい。この場合、熱伝導率が小さい場合に比べて、熱伝導が促進されるため、温度上昇に要する時間がより短縮されるとともに溶湯8Aの温度変化により追従しやすくなる。
また、断熱膜2は、先端面1bの露出部で溶湯8Aと直接接触するが、断熱膜2の材質の熱伝導率は小さい。このため露出面積がきわめて小さいことも相俟って、外中子部材1への伝導される熱量に比べて、断熱膜2に直接伝導される熱量は格段に少ない。
Thus, the heat from the molten metal 8 </ b> A conducted to the
As the material of the
The
このように、溶湯8Aに略等しい温度に昇温された外中子部材1は、内周面1c側が内中子部材3のテーパ部3aの形状に拘束されているため、外中子部材1の肉厚(内周面1cから側面1aまでの径方向の寸法)に略比例して熱膨張する。このため、溶湯8Aから加熱を受ける前の先細の側面1aの外形寸法は、先端側ほど外形寸法が増大する形状に熱膨張していく。
Thus, the
溶湯8Aは、固化温度Tkまで冷却されると固化が終了するため、溶湯8Aが固化温度Tkに達したとき、溶湯8Aは、外型5のキャビティ底面5aおよびキャビティ側面5b、中子4の側面1aおよび先端面1b、ならびに外型7で囲まれるキャビティ6の形状に沿って固化される。
したがって、溶湯8Aから加熱を受ける前の外中子部材1の先細の外形状を、溶湯8Aが固化温度Tkに達するときに、熱膨張して成形品8Bの穴内周面8aの直径Dk×長さLkの円柱形状に外形状となるように予め設定しておくことで、成形品8Bの穴内周面8aの中空形状が形成される。
Therefore, a tapered outer shape of the
さらに冷却が進むと、外型5、成形品8B、中子4は、それぞれの熱膨張特性に応じて収縮していく。外型5に対しては、成形品8Bの収縮量が大きいため、側面8cがキャビティ側面5bから離間していく。
また、成形品8Bの穴内周面8aも収縮していくが、中子4の外形状は、加熱時に熱膨張量の大きい先端側ほど、冷却時の収縮量も大きくなるため、外中子部材1の側面1aは、穴内周面8aのストレートな円筒面に対して、次第に先端が先細のテーパ形状を呈し、固化した成形品8Bの穴内周面8aから径方向内側に離間していく。
このため、穴内周面8aが収縮しても、中子4に食いつく(抱きつく)ことがなく、取り出し温度Ttに達したときに、図3(b)に示すように、適度の抜きテーパを有する状態となる。この結果、中子4からの成形品8Bの離型性が向上する。したがって、外型7を除去した後、外型5から抜き方向に沿って、成形品8Bを円滑に抜いて、鋳造型10の外部に取り出すことができる。
When the cooling further proceeds, the
Further, the inner
For this reason, even if the hole inner
また、断熱膜2は、熱伝導率が小さいため、伝熱を抑制するものの、加熱時と比べて長時間を要する冷却時においては、断熱膜2は、加熱時に外中子部材1に蓄積された熱を、徐々に内中子部材3に伝熱させる。このため、内中子部材3の基端部3dや、基端部3dが嵌合された外型5を介して、放熱する伝達路としての働きも有している。これにより、成形品8Bの内部側からの冷却を補助する働きもある。
The
本実施形態においては、中子4の形状や材質を予め適切に選定しておくことで、成形品8Bの中空形状を、例えば、抜き方向にストレートな抜き勾配のない形状であっても、良好な形状精度で形成して、円滑な取り出しを行うことができる。
このような中子4の形状や材質の選定方法の一例について説明する。
まず、鋳造型10、中子4の形状や材質、放熱条件や導入する溶湯の温度等を、仮に設定して、溶湯がキャビティ6内に導入されてからの鋳造型10内の温度分布を解析する。これにより、キャビティ6内の溶湯8Aが固化温度Tkまで冷却されたときの外中子部材1、内中子部材3の温度を、それぞれ、例えば、Tout、Tin(ただし、Tout>Tin)として求めることができる。本実施形態のように、外中子部材1の熱容量が中分小さい場合には、温度Toutは、固化温度Tkに等しくなるが、熱容量の大きさによっては、Tout<Tkであってもよい。
In the present embodiment, by appropriately selecting the shape and material of the
An example of a method for selecting the shape and material of the
First, the shape and material of the casting
次に、温度Tinにおける内中子部材3の外形状を求める。
次に、外中子部材1の内周面1cが、温度Tinにおける内中子部材3のテーパ部3aの形状に拘束されるという条件の下で、温度Toutにおける外中子部材1の外形状を求める。この形状が固化温度Tk時におけるキャビティ6内の中子4の外形状になる。
次に、この外形状と、直径Dk×長さLkの円柱形状との差を算出して、この差を0にするような外中子部材1の形状、基端部の直径d2、先端部の直径d1、長さL1の大きさを算出しておき、これを外中子部材1の外形状に設定する。
これにより、成形品8Bは、固化温度Tkにおいて、穴内周面8aが直径Dk×長さLkに形成されるので、取り出し温度Ttでは、直径D×長さLの大きさの円筒穴形状に収縮する。
取り出し温度Ttにおける側面1aのテーパθtは、次式から算出される。
ただし、(d2−d1)は、L1、Lkのいずれに比べても十分に微小なので、次式では、L1=Lkとして計算してもよい。
Next, the outer shape of the
Then, the inner
Next, the difference between this outer shape and the cylindrical shape of diameter D k × length L k is calculated, and the shape of the
Thereby, since the inner
Taper theta t of
However, since (d 2 −d 1 ) is sufficiently small compared to either L 1 or L k , it may be calculated as L 1 = L k in the following equation.
θt=tan−1{(d2−d1)/(2・L1)} ・・・(1) θ t = tan −1 {(d 2 −d 1 ) / (2 · L 1 )} (1)
テーパθtが小さすぎて、円滑に成形品8Bを抜くことができない場合には、外中子部材1の材質をより線膨張係数の大きな材質としたり、断熱膜2の材質をより熱伝導率の小さいものに変更したり、内中子部材3の材質を線膨張係数のより小さな材質としたりして、上記の解析を繰り返して、適切なテーパθtが得られるようにする。
適切なテーパθtとしては、外中子の表面粗さとの関係も有るが、一般的な高精度加工において0.1(度)以上であることが好ましく、0.5(度)以上であることがより好ましい。0.1(度)より小さい場合には、外中子の表面粗さの影響が著しく増加し、離型力が増加してしまう傾向があるのである。
Tapered theta t is too small, if it can not be pulled out smoothly molded
The appropriate taper θ t has a relationship with the surface roughness of the outer core, but is preferably 0.1 (degrees) or more in general high-precision machining, and is 0.5 (degrees) or more. It is more preferable. If it is smaller than 0.1 (degrees), the influence of the surface roughness of the outer core is remarkably increased, and the release force tends to increase.
本実施形態では、断熱膜2を設けることによって、断熱膜2を設けない場合に比べてより大きなテーパθtを実現することができる。これについて、具体例に基づいて説明する。
簡単のため、本実施形態に対応して、断熱膜2の熱伝導率k2が非常に小さいものとする。また、外型5から内中子部材3への熱伝導も非常に小さいものとする。
この場合、線膨張係数α3の内中子部材3の外形状の熱膨張、熱収縮は無視することができるので、中子4の外形の形状変化は、線膨張係数α1(ただし、α1>α3)の外中子部材1の径方向の形状変化のみで決まる。また、Tout=Tkとしてよい。したがって、次式(2)〜(4)が成り立つ。
In the present embodiment, by providing the
For simplicity, it is assumed that the thermal conductivity k2 of the heat insulating film 2 is very small corresponding to the present embodiment. Also, heat conduction from the
In this case, since the thermal expansion and thermal contraction of the outer shape of the
L1=L=Lk ・・・(2)
Dk=d2 ・・・(3)
Dk=d1・{1+α1・(Tk−Tt)} ・・・(4)
L 1 = L = L k (2)
D k = d 2 (3)
D k = d 1 · {1 + α 1 · (T k −T t )} (4)
式(2)〜(4)を式(1)に代入すると、次式が得られる。 Substituting equations (2) to (4) into equation (1) yields the following equation:
θt=tan−1{d1・α1・(Tk−Tt)/(2・Lk)} ・・・(5) θ t = tan −1 {d 1 · α 1 · (T k −T t ) / (2 · L k )} (5)
次に比較例として、断熱膜2がない場合の形状変化を考えると、溶湯8Aの熱は、外中子部材1を介して内中子部材3に容易に熱伝導するので、Tout、Tinは、簡単のためいずれもTkに等しいとする。
この場合、固化温度Tkで、直径Dk×長さLkに膨張するための、基端部および先端部の取り出し温度Ttにおける外径d2’、d1’は、次式から求められる。
Next, as a comparative example, considering the shape change in the case where the
In this case, at the solidification temperature T k, for inflating the diameter D k × length L k, the outer diameter d 2 at the extraction temperature T t of the proximal and distal ends ', d 1' is calculated using: It is done.
Dk=d2’・{1+α3・(Tk−Tt)} ・・・(6)
Dk=d1’・{1+α1・(Tk−Tt)} ・・・(7)
d2’=d2/{1+α3・(Tk−Tt)} ・・・(8)
d1’=d1 ・・・(9)
D k = d 2 ′ · {1 + α 3 · (T k −T t )} (6)
D k = d 1 ′ · {1 + α 1 · (T k −T t )} (7)
d 2 ′ = d 2 / {1 + α 3 · (T k −T t )} (8)
d 1 '= d 1 (9)
このため、この場合の取り出し温度Ttにおける外形のテーパθt’は、次式の関係を満たす。 For this reason, the taper θ t ′ of the outer shape at the take-out temperature T t in this case satisfies the relationship of the following equation.
tanθt’=(d2’−d1’)/(2・Lk)
=[d2/{1+α3・(Tk−Tt)}−d1)]/(2・Lk)
・・・(10)
tan θ t ′ = (d 2 ′ −d 1 ′) / (2 · L k )
= [D 2 / {1 + α 3 · (T k −T t )} − d 1 )] / (2 · L k )
... (10)
例えば、外中子部材1の材質がSKD61(α1=12.2×10−6(1/K))、内中子部材3の材質が、アルミナ(α3=7.8×10−6(1/K))であり、成形品8Bの穴内周面8aの形状を、Dk=φ10(mm)、Lk=14(mm)とし、Tk=993(K)、Tt=523(K)とすると、テーパθt’、θt、それぞれ次式のようになる。
For example, the material of the
d1=10/{(1+12.2×10−6×(993−523)}
=9.94(mm)
d2=20(mm)
θt=tan−1{9.94・12.2×10−6×470/(2・14)}
=0.12(度)
θt’=tan−1[{(10/(1+7.8×10−6×470))−9.94}
/(2・14)]
=0.05(度)
d 1 = 10 / {(1 + 12.2 × 10 −6 × (993-523)}
= 9.94 (mm)
d 2 = 20 (mm)
θ t = tan −1 {9.94 · 12.2 × 10 −6 × 470 / (2 · 14)}
= 0.12 (degrees)
θ t ′ = tan −1 [{(10 / (1 + 7.8 × 10 −6 × 470)) − 9.94}
/(2.14)]
= 0.05 (degrees)
このように、本実施形態によるテーパθtは断熱膜2がない場合のテーパθt’の2倍以上の大きさになることが分かる。
したがって、断熱膜2によって、内中子部材3の熱膨張を抑制することができるため、断熱膜2がない場合に比べてより大きなテーパとなり、中子4の離型性を向上することができることが分かる。
また、上記の例では、Tk−Tt=470(K)の場合の例であるが、溶湯8Aとして、より融点が高い金属材料、例えば、金属ガラスなどを用いる場合には、テーパθtは、さらに大きな値に設定することもできる。例えば、Tk−Tt=950(K)の場合、θt=0.24(度)となる。
Thus, it can be seen that the taper θ t according to the present embodiment is at least twice as large as the taper θ t ′ when the
Therefore, since the thermal expansion of the
The above example is an example in the case of T k −T t = 470 (K). However, when a metal material having a higher melting point, such as metal glass, is used as the
また、断熱膜2がない従来技術の場合には、内中子部材3の温度膨張による基端部側での形状変化がある。一方、本実施形態では、内中子部材3の基端部側での形状変化は、ほとんど発生しないため、成形品8Bの端面8b側(中子4の基端側)の加工精度を、断熱膜2がない場合に比べて向上することができる。
In the case of the prior art without the
本実施形態の中子4によれば、断熱膜2によって内中子部材3の熱膨張を抑制することができ、溶湯8Aからの熱を受けて、主に外中子部材1が温度変化に応じて膨張、収縮することで、冷却時に先端側が細る形状を形成することができる。これにより、溶湯8Aからの熱の利用効率が向上し、少ない熱量で、成形に必要な中空形状を得る形状変化と、冷却時の必要な抜きテーパを得る形状変化を起こすことができる。
また、例えば、スライド型などによって、鋳造型10を複雑化させることなく、円滑な離型を行うことができる。
すなわち、本実施形態の中子4によれば、製造効率を低下させることなく、かつ簡素な装置構成により、成形品8Bの離型性を向上することができる。
According to the
Moreover, smooth mold release can be performed without complicating the casting
That is, according to the
また、本実施形態では、特に溶湯8Aの材質として金属ガラスを採用すると、融点の高さに応じて溶湯温度が高くなるため、中子4の変形量がより大きくなること、および、金属ガラスは固化時の成形収縮率が小さい材料であることとが相俟って、より離型性を向上させることができる。
In the present embodiment, in particular, when metallic glass is used as the material of the
また、金属ガラスは、非晶質化させるために、一般の金属材料と比べて、大きな冷却速度で成形を行う必要がある。すなわち、溶湯8Aの導入から固化までの時間をより短くする必要がある。
本実施形態では、溶湯8Aからの熱がほぼ外中子部材1のみに伝わることで、成形に必要な形状が得られるため、このような金属ガラスの成形など、短時間で行う成形に特に好適となる。
Moreover, in order to make a metallic glass amorphous, it is necessary to perform molding at a higher cooling rate than a general metallic material. That is, it is necessary to shorten the time from introduction of the
In the present embodiment, since the shape necessary for forming is obtained by transferring the heat from the
次に、本実施形態の変形例の鋳造用中子について説明する。
図4(a)は、本発明の第1の実施形態の変形例に係る鋳造用中子の概略構成を示す模式的な断面図である。図4(b)、(c)、(d)は、それぞれ、図4(a)におけるC視の側面図、D−D断面図、およびE−E断面図である。
Next, a casting core according to a modification of this embodiment will be described.
Fig.4 (a) is typical sectional drawing which shows schematic structure of the core for casting which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention. 4B, 4C, and 4D are a side view, a cross-sectional view taken along line DD, and a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 4A, respectively.
本変形例の中子4Aは、図4(a)に示すように、上記第1の実施形態と同様の成形品8Bを鋳造するため、鋳造型10Aに用いるものである。
鋳造型10Aは、上記第1の実施形態の鋳造型10の中子4を、中子4A(鋳造用中子)に代えたものである。中子4Aは、上記第1の実施形態の中子4の外中子部材1、内中子部材3、断熱膜2に代えて、それぞれ、外中子部材1A、内中子部材3Aを備える。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 4A, the
The casting
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
外中子部材1Aは、外中子部材1と同様の側面1aおよび先端面1bからなる外形を有する型形状部1dと、型形状部1dの基端側(先端面1bと反対側)から、外型5の内部側から外部側に貫通するように延ばされた放熱部1eとを備える。
型形状部1dは、外中子部材1と同様、キャビティ6の内面であるキャビティ底面5aからキャビティ6の内部に向かって、成形品8Bの抜き方向に沿って突設され、キャビティ6内に導入される溶湯に接触するものとなっている。
本実施形態の放熱部1eの放熱部外周面1gは、側面1aの基端部の直径d2と等しい円筒面状とされ、外型5の中子取付部5cに内嵌して固定されている。また、放熱部1eにおける外型5の外部側の放熱部端面1hは、外型5の外側表面とほぼ整列された位置で外型5の外部側に露出されている。
また、外中子部材1Aの内部には、軸方向の貫通孔を構成する内周面1fが形成されている。この内周面1fの形状は、放熱部1eでは、内径d4(ただし、d4<d2)の円筒面とされている。また、型形状部1dでは、放熱部1eでの円筒面に接続され、基端側から先端側に向かって内径d4から漸次縮径されて、先端面1b(図4(b)参照)では、外径d1に比べて小さい内径d0となるような、先端側に縮径された円錐台状の凹形状を有する。
内周面1fの中心軸線は、放熱部外周面1gおよび側面1aの中心軸線と同軸とされている。
The
Similar to the
Radiating portion outer
Further, an inner
The central axis of the inner
このため、キャビティ6内における外中子部材1Aの抜き方向に直交する断面は、図4(c)に示すように、外径d3(ただし、d2≧d3>0)側面1aと、基端側の内径d4よりも小径の内周面1fとで囲まれた円環状とされている。
このような形状により、キャビティ6内における外中子部材1Aの抜き方向に直交する断面での円環の径方向の厚さは、キャビティ底面5aからキャビティ6の内部側に向かって、(d2−d4)/2から(d1−d0)/2まで漸次増大している。
For this reason, as shown in FIG.4 (c), the cross section orthogonal to the extraction direction of the
With such a shape, the radial thickness of the ring in the cross section orthogonal to the drawing direction of the
外中子部材1Aの材質は、上記第1の実施形態の外中子部材1と同様の金属材料を採用することができる。
特に、外中子部材1Aにおいては、熱伝導率が大きい材質ほど、放熱部1eの放熱効果を高めることができて好ましい。
As the material of the
In particular, in the
内中子部材3Aは、外中子部材1Aの型形状部1dの内周面1fに断熱膜2を介して固定可能な円錐もしくは円錐台状のテーパ部3cと、外中子部材1Aの放熱部1eの内周面1fに内嵌される円柱状の基端部3dとからなる棒状部材である。このため、内中子部材3Aは、外中子部材1Aの内側で成形品の抜き方向に沿って延ばされている。
内中子部材3Aの材質は、上記第1の実施形態の内中子部材3と同様の材質を採用することができる。
The
The material of the
次に、本変形例の中子4Aの作用について、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本変形例の中子4Aは、キャビティ6内では、上記第1の実施形態の外中子部材1に比べて、抜き方向に沿う外中子部材1Aの径方向の厚さが基端側でやや厚く、これに対応して内中子部材3に比べて内中子部材3Aの外径が基端側でやや小さいものの、基端側から先端側に向かって、外中子部材1Aの径方向の厚さが漸次増大する点で、上記第1の実施形態と同様の作用を備える。
このため、外中子部材1Aの形状や材質を適宜選定することで、上記第1の実施形態と同様に、製造効率を低下させることなく、かつ簡素な装置構成により、成形品8Bの離型性を向上することができる。
ここで、放熱部1eの内径d4は、あまり小さくしすぎると、外中子部材1Aの径方向の厚さの変化が小さくなって、良好な離型性が得られなくなるので、放熱部1eの径方向の厚さ(d2−d4)/2は、厚くなりすぎないようにする。例えば、厚さ(d2−d4)/2は、外中子部材1Aの先端部の厚さ(d1−d0)/2d1の概ね5%〜20%程度であることが好ましい。
Next, the operation of the
In the
For this reason, by appropriately selecting the shape and material of the
Here, the inner diameter d 4 of the
中子4Aは、このように放熱部1eを備えることで、溶湯8Aから外中子部材1Aに伝熱された熱を、基端部3dを介して放熱性の良好な外型5に、また、放熱部端面1hを介して外型5の外部に、それぞれ放熱することができる。
このため、外中子部材1Aは、まったく放熱部を有しない上記第1の実施形態の外中子部材1に比べて放熱が促進されるため、溶湯8Aの冷却速度を向上することができる。したがって、金属ガラスのようなアモルファスな合金(非晶質合金)を鋳造する際には結晶化してしまう可能性を低減することができる。
また、外中子部材1Aの先端側が迅速に縮径するため、成形後速やかに離型することができ、鋳造の生産性を向上することができる。
The
For this reason, since the
Moreover, since the front end side of the
なお、本実施形態の放熱部1eは、全体として熱容量が小さい外中子部材1Aのうちでも、最も薄い厚さになっている。このため、溶湯8Aが高温である充填初期には、外中子部材1Aに伝熱される熱量が格段に大きく、外中子部材1Aが、穴内周面8aの形状を形成する形状に熱膨張する時間の遅れはほとんど無視できる程度である。
In addition, the
また、放熱部1eを有することで、外中子部材1Aは、内中子部材3Aの外周面全体に密着する二重構造となっており、内中子部材3Aと外中子部材1Aとの間の保持力が向上する。このため、成形品8Bの離型の際に、離型力によって外中子部材1Aが脱落することを防止することができる。特に、上記の説明のように、放熱部1eと基端部3bとを直接密着させると、外中子部材1Aと内中子部材3Aとの間の保持力をより強固にすることができる。
なお、必要な保持力が得られる場合には、断熱膜2は、放熱部1eと基端部3bとの間にまで延在して設けてよい。この場合、内中子部材3Aと外中子部材1Aとの間の断熱性能をさらに向上することができる。
Further, by having the
In addition, when a required holding force is obtained, the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る鋳造用中子について説明する。
図5(a)は、本発明の第2の実施形態に係る鋳造用中子の概略構成を示す模式的な断面図である。図5(b)、(c)は、それぞれ図5(a)におけるF視の側面図およびG−G断面図である。
[Second Embodiment]
A casting core according to a second embodiment of the present invention will be described.
Fig.5 (a) is typical sectional drawing which shows schematic structure of the core for casting which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. FIGS. 5B and 5C are a side view and a GG cross-sectional view, respectively, as viewed in FIG. 5A.
本実施形態の中子24は、図5(a)に示すように、上記第1の実施形態と同様の成形品8Bを鋳造するため、鋳造型20に用いるものである。
鋳造型20は、上記第1の実施形態の鋳造型10の中子4を、中子24(鋳造用中子)に代えたものである。中子24は、上記第1の実施形態の中子4の外中子部材1、内中子部材3に代えて、それぞれ、外中子部材21、内中子部材23を備え、上記第1の実施形態の断熱膜2に代えて、断熱膜22a、22b(断熱層部)を備えるものである。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 5A, the
The casting
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
外中子部材21は、キャビティ底面5aの側に開口部を有する筒状壁体部21Aと、筒状壁体部21Aをキャビティ6の内部側で覆うように設けられた先端側壁体部21Bとを備える。
筒状壁体部21Aは、上記第1の実施形態の外中子部材1の側面1aに対応して、同形状の外周側面21aを外周側に備え、外周側面21aの裏面には側部内周面21cが形成されている。本実施形態では、筒状壁体部21Aの厚さは、開口部を除いて一定とされている。
筒状壁体部21Aの開口部には、断熱膜22bと当接して固定するため、外中子部材21の基端側から先端側に向かって縮径するテーパ状の固定部21e(基端側固定部)が設けられている。
外周側面21aの寸法は、基端側が外径d2、先端側が外径d1である。
先端側壁体部21Bは、中心部に断熱膜22aと当接して固定するため、ほぼ円孔状の固定部21f(先端側固定部)が貫通され、直径d1の外周部が、筒状壁体部21Aの先端側の端部に接続されている。先端側壁体部21Bは、外表面側に、上記第1の実施形態の外中子部材1の先端面1bに対応して、先端面21bを備え、先端面21bの裏面に底部内周面21dが形成されている。本実施形態では、先端側壁体部21Bの厚さは一定とされている。
固定部21fの外周側面21a側の内径はd0とされている(図5(b)参照)。
ただし、先端側壁体部21Bは、キャビティ底面5aから先端面21bにおける固定部21fまでの距離がL1とされ、キャビティ底面5aから先端面21bの外縁部までの距離がL2(ただし、L2<L1)とされている。
外中子部材21の材質は、上記第1の実施形態の外中子部材1と同様の材質を採用することができる。
The
The
In the opening portion of the
Regarding the dimensions of the outer
The outer
However,
As the material of the
内中子部材23は、外中子部材21の固定部21e、21fでそれぞれ断熱膜22a、22bを介して固定可能な円錐台状のテーパ部23aと、このテーパ部23aを外型5の中子取付部5cに嵌合して取り付ける基端部23bとからなる棒状部材である。
このため、内中子部材23は、外中子部材21の内側で成形品の抜き方向に沿って延ばされている。
また、内中子部材23の中心軸線は、外中子部材21の中心軸線と同軸とされている。
テーパ部23aの先端部の外径は、固定部21fの内径d0から断熱膜22bの厚さの2倍を引いた円形とされている。本実施形態では、テーパ部23aの先端面は外中子部材21の先端面21bに整列され、溶湯に接触されるようになっている。
内中子部材23の材質は、上記第1の実施形態の内中子部材3と同様の材質を採用することができる。
The
For this reason, the
The central axis of the
The outer diameter of the distal end portion of the tapered
As the material of the
断熱膜22a、22bは、外中子部材21と内中子部材23との間の伝熱を抑制するもので、本実施形態では、外中子部材21の固定部21e、21fに対向する範囲における内中子部材23のテーパ部23a上に、略一定の膜厚を有する薄膜層として設けられている。
断熱膜22a、22bの材質は、上記第1の実施形態の断熱膜2と同様の材質を採用することができる。
The
The material of the
このような構成により、外中子部材21と内中子部材23との間には、側部内周面21c、テーパ部23a、および底部内周面21dで囲まれた閉空間からなる中空部22cが形成されている。
このため、筒状壁体部21Aおよび先端側壁体部21Bは、固定部21e、21fが内中子部材23に固定され、筒状壁体部21Aの先端部と先端側壁体部21Bの外周部が連結された状態で、熱変形すること可能になっている。このため、特に、筒状壁体部21Aの中間部では、径方向および軸方向への移動が容易となっている。
また、中空部22cにより、外中子部材21の側部内周面21cおよび底部内周面21dと、内中子部材23のテーパ部23aとは、互いに離間されているため、断熱膜22a、22bと同様に、外中子部材21と内中子部材23との間の伝熱を抑制する断熱層部を構成している。
中空部22cの内部には、例えば、大気圧の空気や不活性ガスが封止されていてもよいが、本実施形態では真空状態とされている。このため、中空部22cは、大気圧の空気や不活性ガスが封止された場合に比べて、格段に優れた断熱性を有している。
With such a configuration, a
For this reason, the cylindrical
Further, the side inner
For example, atmospheric pressure air or inert gas may be sealed inside the
このような構成により、本実施形態は、外中子部材21と内中子部材23との固定部が、基端固定部および先端固定部のみからなる場合の例となっている。
そして、基端固定部および先端固定部では、抜き方向に対する側面側の外中子部材21の外周面である外周側面21aと固定部との、抜き方向に直交する方向の各間隔が、基端固定部側では、固定部21eと外周側面21aとの間の厚さであり、先端固定部側では、固定部21fと外周側面21aとの間の間隔、すなわち、(d2−d0)/2である。このため、基端固定部側の間隔よりも先端固定部側の方が大きな間隔となっている。
With this configuration, the present embodiment is an example in which the fixing portion between the
In the proximal end fixing portion and the distal end fixing portion, each interval in the direction orthogonal to the extraction direction between the outer
次に、本実施形態の中子24の作用について、鋳造型20による成形品8Bの成形方法とともに説明する。
図6(a)、(b)は、本発明の第2の実施形態に係る鋳造用中子を用いた成形工程を説明する工程説明図である。
Next, the operation of the
6 (a) and 6 (b) are process explanatory views illustrating a forming process using the casting core according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態の成形方法は、上記第1の実施形態の鋳造型10に代えて鋳造型20を用いて行うもので、上記第1の実施形態の中子4と、本実施形態の中子24との間の構造上の相違に基づいて、それぞれの熱変形が異なるのみである。以下では、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
The molding method of the present embodiment is performed by using the casting
図5(a)に示すように組み立てられた鋳造型20のキャビティ6内に、成形品8Bを鋳造するための金属材料を加熱融解させた溶湯8Aを導入し、キャビティ6内に溶湯8Aを充填する。図6(a)は、この溶湯8Aの充填後における、外型7を除いた部分を示す。
溶湯8Aは、中子24の外表面では、外中子部材21の外周側面21aおよび先端面21b、ならびに先端面21bに露出した断熱膜22bおよび内中子部材23にそれぞれ接触する。
ここで、内中子部材23は、小面積の先端部が溶湯8Aと接触する他は、上記第1の実施形態の内中子部材3と同様に、断熱膜22a、22b、中空部22cによって、外中子部材21からの伝熱が抑制されているため、内中子部材3とほぼ同様に、溶湯8Aが固化温度Tkに達するまでの時間ではほとんど温度上昇しない。
このため、溶湯8Aからの熱は、ほとんどが外中子部材21の温度上昇に寄与する。
外中子部材21は、上記第1の実施形態の外中子部材1に比べて中空部22cを有する分だけ、熱容量が小さいから、外中子部材1よりも迅速に温度上昇して、より短時間で溶湯8Aとほぼ同温度となる。
As shown in FIG. 5A, a
On the outer surface of the core 24, the molten metal 8 </ b> A comes into contact with the outer peripheral side surface 21 a and the
Here, the
For this reason, most of the heat from the molten metal 8 </ b> A contributes to the temperature rise of the
Since the
温度上昇された外中子部材21は、温度上昇分に応じて熱膨張する。
外中子部材21は、固定部21e、21fで内中子部材23と固定されているので、外周側面21a、先端面21bの形状は、筒状壁体部21A、先端側壁体部21Bの厚さに関係なく、筒状壁体部21Aの軸方向の長さ、および先端側壁体部21Bの外径の熱膨張によって決まる。このため、上記第1の実施形態の式(2)、(3)とともに、取り出し温度Ttにおける長さL2と、外径d2、d1とを、次式の関係を満足するように、設定しておく。
The
Since the
Dk=(d1−d0)・{1+α1・(Tk−Tt)}+d0 ・・・(11)
Lk=L1=L2・{1+α1・(Tk−Tt)} ・・・(12)
D k = (d 1 −d 0 ) · {1 + α 1 · (T k −T t )} + d 0 (11)
L k = L 1 = L 2 · {1 + α 1 · (T k -T t )} (12)
溶湯8Aは、固化温度Tkに達すると固化が終了するため、溶湯8Aが固化温度Tkに達したとき、中子24の外表面では、外周側面21a、先端面21b、および先端面21bに整列された内中子部材23の先端面の形状に沿って固化される。
したがって、成形品8Bの穴内周面8aの直径Dk×長さLkの中空形状が形成される(図6(a)参照)。
Accordingly, a hollow shape of diameter D k × length L k of the hole inner
さらに、冷却が進むと、外型5、成形品8B、中子4は、それぞれの熱膨張特性に応じて、収縮していく。外型5に対しては、上記第1の実施形態と同様、側面8cは、次第にキャビティ側面5bから離間していく。
また、成形品8Bの穴内周面8aも均等に収縮していくが、中子24の外形状は、図6(b)に示すように、先端側壁体部21Bの外径がDkからd1になるように円錐台状に収縮するため、側面8cに対して、先端側(穴内周面8aの抜き方向奥側)ほど、収縮量が大きくなる。このため、外中子部材21の外周側面21aは、穴内周面8aのストレートな円筒面に対して、次第に先端が先細のテーパ形状を呈し、穴内周面8aから径方向内側に離間していく。
この結果、穴内周面8aが収縮しても、中子24に食いつくことがなく、取り出し温度Ttに達したときに、適度の抜きテーパθtを有する状態となる。ここで、テーパθtは、上記第1の実施形態の式(1)と同様になる。
したがって、中子24からの成形品8Bの離型性が向上する。この結果、外型7を除去した後、外型5から抜き方向に沿って、成形品8Bを円滑に抜いて、鋳造型20の外部に取り出すことができる。
Further, as the cooling progresses, the
Also, the hole inner
As a result, even if the hole inner
Therefore, the releasability of the molded
本実施形態の中子24によれば、断熱膜22a、22b、中空部22cによって内中子部材23の熱膨張を抑制することができ、溶湯8Aからの熱を受けて、主に外中子部材1が温度変化に応じて膨張、収縮することで、冷却時に先端側が細る形状を形成することができる。これにより、溶湯8Aからの熱の利用効率が向上し、少ない熱量で必要な形状変化を起こすことができる。
そして、冷却時には、先端側壁体部21Bが冷却されることで収縮すると、穴内周面8aに対して外中子部材21の先端側から徐々に剥離するように離間されていく。したがって、上記第1の実施形態のように、外中子部材1の全体が冷却されることで全体的に、成形品8Bの穴内周面8aから離間する場合に比べてより容易に離間される。
本実施形態では、このように、外中子部材21が薄肉の構造を取るため、加熱時の熱膨張も、冷却時の熱収縮も、上記第1の実施形態に比べてより迅速に行うことができる。
また、上記第1の実施形態と同様、必要な形状変化を起こす目的のために、例えば、加熱機構を追加して溶湯の温度を高温化したり、冷却装置を追加したりしなくてもよい。
また、例えば、スライド型などによって、鋳造型20を複雑化させることなく、円滑な離型を行うことができる。
すなわち、本実施形態の中子24によれば、製造効率を低下させることなく、かつ簡素な装置構成により、成形品8Bの離型性を向上することができる。
According to the
At the time of cooling, when the distal end side
In the present embodiment, since the
Further, similarly to the first embodiment, for the purpose of causing a necessary shape change, for example, it is not necessary to add a heating mechanism to increase the temperature of the molten metal or to add a cooling device.
Moreover, smooth mold release can be performed without complicating the casting
That is, according to the
また、本実施形態では、外中子部材21が薄肉構造を取ることで、中子24の実質的な熱容量が小さくなるので、溶湯8Aを冷却する冷却効果が低い。このため、例えば、中子24と接触しても、溶湯8Aの固化が進行しにくいので、成形品8Bが薄肉構造物であっても高い充填性が得られる。
In the present embodiment, since the
また、本実施形態でも、上記第1の実施形態と同様に、溶湯8Aの材質として金属ガラスを採用すると、金属ガラスは溶湯温度が極めて高くなるため、中子24の変形量がより大きくこと、および、金属ガラスは、固化時の成形収縮率が小さい材料であることが相俟って、より離型性を向上させることができる。
また、溶湯8Aからの熱がほぼ外中子部材21のみに伝わることで、成形に必要な形状が得られるため、金属ガラスの成形など、短時間で行う成形により一層好適となる。
Also in this embodiment, similarly to the first embodiment, when metal glass is used as the material of the
Moreover, since the shape required for shaping | molding is obtained because the heat | fever from the
次に、上記第1の実施形態において、外中子部材1、内中子部材3、断熱膜2、溶湯8Aの材質を変えた場合の実施例1〜6について、比較例1〜3とともに説明する。
ここでは、材質の違い等による離型性の違いを評価するため、すべての実施例および比較例において、成形品8Bの形状は、温度298(K)において、D=10(mm)、L=14(mm)、D0=11(mm)、L0=15(mm)とし、中子4の寸法は、同様に温度298(K)において、d1=9.93(mm)、d2=10(mm)、L1=10(mm)とした。したがって、これらの寸法は、各材質に応じて最適化されたものではなく、実施例3において、取り出し温度Tt(298K)におけるテーパが、概ねθt=0.1(度)となるように選定されている。
各実施例、比較例の詳細な条件および評価結果について、次の表1に示す。
Next, in the said 1st Embodiment, Examples 1-6 at the time of changing the material of the
Here, in order to evaluate the difference in releasability due to the difference in material and the like, in all examples and comparative examples, the shape of the molded
The detailed conditions and evaluation results of each example and comparative example are shown in the following Table 1.
[各実施例の説明]
実施例1は、溶湯8Aとして、アルミニウム合金ADC12を採用した、溶湯温度TはT=993(K)、固化温度Tkは、Tk=843(K)、取り出し温度Ttは、Tt=298(K)である。また、内中子部材3の材質はアルミナとし、外中子部材1の材質は、鉄系合金のSKD11とした。また、断熱膜2は、厚さ10μmのZrO2を採用した(実施例2〜6も同じ)。
実施例2は、実施例1において、溶湯8Aの材質を、ADC12に代えてマグネシウム合金であるMDC1D(T=923(K)、Tk=783(K)、Tt=298(K))とし、断熱膜2の材質をアルミナに代えて、SKD11とした例である。
実施例3は、実施例2において、溶湯8Aの材質を、MDC1Dに代えて金属ガラスを形成するための材質であるZr55Cu30Ni5Al10(T=1373(K)、Tk=763(K)、Tt=298(K))とした例である。
実施例4は、実施例2において、溶湯8Aの材質を、MDC1Dに代えて金属ガラスを形成するための材質であるFe75Ga5P12C4B4(T=1373(K)、Tk=823(K)、Tt=298(K))とし、外中子部材1の材質として、SKD11に代えてCuとした例である。
実施例5は、実施例2において、溶湯8Aの材質を、MDC1Dに代えて金属ガラスを形成するための材質であるNi53Nb20Ti10Zr8Co6Cu3(T=1273(K)、Tk=823(K)、Tt=298(K))とし、外中子部材1、内中子部材3の材質として、それぞれSUS303を採用した例である。
実施例6は、実施例5において、溶湯8Aの材質を、Ni53Nb20Ti10Zr8Co6Cu3に代えてZr55Cu30Ni5Al10とし、内中子部材3の材質として、WCを採用した例である。
[Description of each example]
In Example 1, an aluminum alloy ADC12 was adopted as the
In Example 2, the material of the
Example 3 is Zr 55 Cu 30 Ni 5 Al 10 (T = 1373 (K), T k = 763) which is a material for forming metal glass instead of MDC 1D as the material of
Example 4 is Fe 75 Ga 5 P 12 C 4 B 4 (T = 1373 (K), T k ), which is a material for forming metal glass instead of MDC 1D as the material of
In Example 5, the material of the
In Example 5, the material of the
[各比較例の説明]
比較例1は、実施例1において、中子4に代えて、SKD11による直径10(mm)×長さ14(mm)の一体型の円柱ピンからなる中子を用いた場合の例である。このため、本比較例は、実施例1に対して、断熱膜2がなく、冷却時の中子に先細のテーパが生じない場合の例になっている。
比較例2は、実施例1において、断熱膜2を除去し、アルミナ製の内中子部材3とSKD11製の外中子部材1とを直接接触させた場合の例になっている。
比較例3は、実施例3において、中子4に代えて、SKD11による直径10(mm)×長さ14(mm)の円柱ピンからなる中子を用いた場合の例である。
[Description of each comparative example]
Comparative Example 1 is an example in which, in Example 1, instead of the
The comparative example 2 is an example in which the
Comparative Example 3 is an example in which, in Example 3, instead of the
[評価方法の説明]
上記各実施例、比較例の条件に基づいて、鋳造成形を行って、離型を試み、その結果を評価した。
評価結果○は、一体型のテーパ付きの中子(テーパ角は0.5度)と同等以上の容易さで離型することができ、かつ、成形品8Bの穴内周面8aや中子の表面にダメージが見られず、実用に十分耐える結果であったことを示す。
評価結果△は、離型はできたものの、成形品8Bの穴内周面8aや中子の表面に傷などのダメージが見られたため、許容できないことを示す。
評価結果×は、離型自体が困難であったことを示す。
[Explanation of evaluation method]
Based on the conditions of the above Examples and Comparative Examples, casting was performed, mold release was attempted, and the results were evaluated.
The evaluation result ○ indicates that the mold can be released with the same or better ease as the integral tapered core (taper angle is 0.5 degree), and the inner
The evaluation result Δ indicates that although the mold release was possible, damage such as scratches was observed on the inner
Evaluation result x shows that mold release itself was difficult.
[評価結果について]
上記表1に示すように、実施例1〜6の離型性の評価結果は○であった。一体型のテーパ付き中子では、各実施例のようなストレートな円筒穴形状は成形できないのに対して、これら実施例では、ストレートな円筒穴形状の穴内周面8aを形成できた。
一方、比較例1、3は、それぞれ実施例1、3に対応して、それぞれテーパのない円柱状の中子で、鋳造を行った場合の例になっている。この場合、いずれも、評価結果は×で、離型は困難であった。
また、比較例2は、実施邸1において、断熱膜2のみを削除した場合の例であり、アルミナとSKD11の線膨張係数の差、および外中子部材1の抜き方向における厚さの変化によって、冷却時に、先細のテーパが形成できるため、先細のテーパのない比較例1のように、離型できなくなることはなかったが、評価結果は△であった。
これは、断熱膜2がないため、アルミナ製の内中子部材3の線膨張係数とMDC1D製の外中子部材1の線膨張係数の差に対応したテーパが形成されるため、冷却時に実施例1に比べて小さいテーパしか形成されないためである。
[About evaluation results]
As shown in Table 1 above, the evaluation results of the releasability in Examples 1 to 6 were good. In the integrated tapered core, a straight cylindrical hole shape as in each example cannot be formed, but in these examples, a straight cylindrical hole-shaped inner
On the other hand, Comparative Examples 1 and 3 correspond to Examples 1 and 3, respectively, and are examples in which casting is performed with a cylindrical core having no taper. In each case, the evaluation result was x, and it was difficult to release the mold.
Moreover, the comparative example 2 is an example at the time of removing only the
Since there is no
また、実施例のうちでも、実施例3〜6と、実施例1、2とを比べると、実施例3〜6のように金属ガラスによる鋳造の方が、より離型性が優れていた。
これは、金属ガラスは、溶融温度が1000度程度とアルミニウム合金やマグネシウム合金に比べて高いため、外中子部材1の温度変化による変形量が大きくなることと、および、急冷固化によって非晶質となることによりアルミニウム合金やマグネシウム合金に比べて固化収縮が格段に小さいため、固化収縮による中子への抱きつきの度合いは軽減されることとの相乗効果によると考えられる。
すなわち、中子が変形してから離型可能であるため、硬度の高い金属ガラスから外中子部材1の表面がまず剥離してから抜かれることとなり、外中子部材1の表面と成形品8Bの穴内周面8aがせん断方向に摩擦をされにくいため、硬度の高い金属ガラスによる中子4の磨耗や傷などのダメージを効果的に回避することができる。
また、逆に、金属ガラスは、多くの型材料よりも弾性率や硬度が高いため、十分なテーパがないと離型時に型を損傷しやすく、従来技術では、ストレートな円筒穴形状の成形には、スライド型などが必要となり、型構造が複雑かつ高価なものとなってしまう。
Moreover, among Examples, when Examples 3 to 6 were compared with Examples 1 and 2, casting with metal glass as in Examples 3 to 6 was more excellent in releasability.
This is because metal glass has a melting temperature of about 1000 ° C., which is higher than that of an aluminum alloy or a magnesium alloy, so that the deformation amount due to temperature change of the
That is, since the mold can be released after the core is deformed, the surface of the
Conversely, metallic glass has a higher modulus of elasticity and hardness than many mold materials, so if there is not enough taper, the mold is easily damaged during mold release. Requires a slide mold, and the mold structure is complicated and expensive.
なお、上記の説明では、断熱層部が、熱伝導率の小さい薄膜層からなる場合、および熱伝導固体が除去された中空部からなる場合の例で説明したが、外中子部材と内中子部材との間に、空隙部を設け、熱伝導に寄与する接触面積を低減することにより、伝熱を抑制する構成としてもよい。
このような断熱層部が空隙部を有する場合について、図7を参照して説明する。
図7は、本発明の第1および第2の実施形態に係る鋳造用中子に好適に用いることができる断熱層部の他例を示す模式的な部分拡大断面図である。
In the above description, the heat insulating layer portion is described as an example of a thin film layer having a low thermal conductivity and a case of a hollow portion from which a heat conductive solid has been removed. It is good also as a structure which suppresses heat transfer by providing a space | gap part between a child member and reducing the contact area which contributes to heat conduction.
The case where such a heat insulation layer part has a space | gap part is demonstrated with reference to FIG.
FIG. 7 is a schematic partial enlarged cross-sectional view showing another example of the heat insulating layer portion that can be suitably used for the casting core according to the first and second embodiments of the present invention.
図7に示す断熱層部2Aは、上記各実施形態、変形例の外中子部材1、1A、21や内中子部材3、3A、23において、断熱膜2、断熱膜22a、22bなどに代えて用いることができるものである。以下では、外中子部材1および内中子部材3に適用した場合の例で説明する。
断熱層部2Aは、外中子部材1の内周面1cに形成された微細な凹凸を有する粗面100と、内中子部材3のテーパ部3aに形成された微罪な凹凸を有する粗面101とが、当接して接合され、粗面100、101の各凸部同士が点接触するように固定され、粗面100、101の間に、微細な多数の空隙部102が形成されたものである。
粗面100、101は、例えば、表目粗さの粗い機械加工を行ったり、ブラスト加工を施したり、さらにそのような粗面の凹凸を化学処理によって増大させたりして形成することができる。
このような構成の断熱層部2Aによれば、外中子部材1と内中子部材3との間の真実接触面積が低下して、熱伝導路の面積が小さくなるとともに、空隙部102によって、伝熱が抑制される。
空隙部102は、真空状態とすれば、より断熱性が向上するので、より好ましい。
The
2 A of heat insulation layer parts are the
The
According to the heat insulating
It is more preferable that the
このような空隙部を有する断熱層部のさらに他の例としては、微小な穴や気泡を有するポーラスな材料による層膜を形成する形態を挙げることができる。 As still another example of the heat insulating layer portion having such a void portion, a form of forming a layer film of a porous material having minute holes and bubbles can be exemplified.
また、上記の説明では、鋳造用中子で形成される成形品の中空形状としてストレートな円筒穴を有する棒状部材を鋳造する場合の例で説明したが、これは、一例であって、成形品の形状はこれに限定されない。例えば、中空形状の断面形状は、例えば、多角形や楕円などの任意の形状を採用することができる。
また、鋳造用中子で形成される成形品の中空形状は、抜き方向にストレートな穴部に限らず、抜き方向にストレートな貫通孔でもよい。
また、鋳造用中子で形成される成形品の中空形状は、もともと抜き勾配が付いた形状としてもよいし、冷却時の外中子部材を抜き方向に引き抜くことができる形状であれば逆テーパのついた形状であってもよい。このため、外中子部材の外形は、取り出し温度において、抜き方向に沿って先細となるテーパを有することが好ましいが、場合によっては抜き方向にストレートであってもよい。
また、外中子部材の外形は、階段状であってもよい。
Further, in the above description, an example in the case of casting a rod-shaped member having a straight cylindrical hole as a hollow shape of a molded product formed by a casting core is described as an example, and the molded product The shape is not limited to this. For example, an arbitrary shape such as a polygon or an ellipse can be adopted as the hollow cross-sectional shape.
Further, the hollow shape of the molded product formed of the casting core is not limited to a hole that is straight in the drawing direction, and may be a through hole that is straight in the drawing direction.
In addition, the hollow shape of the molded product formed by the casting core may be originally a shape with a draft, or a reverse taper as long as the outer core member can be pulled out in the drawing direction during cooling. It may be a shape with For this reason, the outer shape of the outer core member preferably has a taper that tapers along the drawing direction at the take-out temperature, but may be straight in the drawing direction depending on circumstances.
Further, the outer shape of the outer core member may be stepped.
また、上記第1の実施形態の変形例の説明では、放熱部1eは、外中子部材1Aと同材質で一体に形成する場合の例で説明したが、放熱部1eは、溶湯8Aには接触しないので、例えば、融点は低いが、型形状部1dよりも熱伝導率が高い材質による別部材で構成してもよい。
In the description of the modification of the first embodiment, the
また、上記の説明では、断熱層部を設けることで、内中子部材の温度上昇を抑制していたが、より効率的に内中子部材の温度上昇を抑制するため、あるいは、冷却時の冷却効率を向上するため、例えば、内中子部材の内部に冷媒を流す冷却用の配管を設けておき、必要に応じて内中子部材の冷却を行える構成としてもよい。 Further, in the above description, by providing the heat insulating layer portion, the temperature rise of the inner core member is suppressed, but in order to more efficiently suppress the temperature rise of the inner core member, or at the time of cooling In order to improve the cooling efficiency, for example, a cooling pipe through which a refrigerant flows inside the inner core member may be provided, and the inner core member may be cooled as necessary.
また、上記の説明では、鋳造用中子は、キャビティ内に導入された溶湯から熱を受けて、熱膨張するようにした場合の例で説明したが、鋳造用中子は、少なくとも溶湯と接触する外中子部材を、溶湯導入前に加熱しておき、十分に膨張させておいてから鋳造を行ってもよい。 Further, in the above description, the casting core is described as an example in which the casting core receives heat from the molten metal introduced into the cavity and is thermally expanded. However, the casting core is in contact with at least the molten metal. Casting may be performed after the outer core member to be heated is heated and sufficiently expanded before introducing the molten metal.
また、上記の第2実施形態の説明では、内中子部材23は、テーパ部23aを有するとして説明したが、第2の実施形態では、固定部21e、21fをそれぞれ固定する位置の外形が変化していればよい。このため、中空部22cに接するテーパ部23aの軸方向の中間部では、筒状壁体部21A、先端側壁体部21Bの熱変形を妨げない限りは任意の断面形状を採用することができる。例えば、階段状の先細形状であってもよいし、固定部21eの先端側から、外径d0の円柱状に延ばされた形状でもよい。
In the above description of the second embodiment, the
また、上記の説明では、内中子部材の基端部の外形寸法は、外中子部材1の基端側の外形寸法である外径d2と同じ値とした例で説明したが、これは一例であり、内中子部材の基端部の寸法は、外中子部材の基端側の外形寸法と異なっていてもよい。冷却時に、成形品の冷却を内部側から促進する点では、内中子部材の基端部は外中子部材の基端側の外形寸法に比べて大きいことが好ましい。
In the above description, the outer dimension of the proximal end portion of the inner core member is described as an example in which the outer diameter d 2 that is the outer dimension of the proximal end of the
また、上記の各実施形態、変形例等で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
例えば、上記第1の実施形態の変形例の放熱部1eを、上記第2の実施形態の外中子部材21に組み合わせて実施してもよい。
また、例えば、内中子部材3の先端部は、内中子部材23の先端部と同様に、溶湯8Aと接触する形状としてもよい。
In addition, all the constituent elements described in the above embodiments, modifications, and the like can be implemented in appropriate combination within the scope of the technical idea of the present invention.
For example, the
Further, for example, the distal end portion of the
請求項1に記載の発明では、溶湯から成形品を鋳造する鋳造型のキャビティ内に設けられた鋳造用中子であって、前記キャビティの内面から前記キャビティの内部側に向かって、前記成形品の抜き方向に沿って突設され、前記キャビティ内に導入される前記溶湯に接触する中子型面が外表面に形成された外中子部材と、該外中子部材の内側で前記抜き方向に沿って延ばされ、前記外中子部材からの伝熱を抑制する断熱層部を挟んで前記外中子部材の内側の固定部で固定された内中子部材とを備え、前記外中子部材の内側の固定部は、少なくとも、前記キャビティの内面近傍の基端固定部と、前記キャビティの内部側の先端部における先端固定部とにおいて、それぞれ前記内中子部材の外周面に対する前記外中子部材の内側の変形を拘束するように設けられるとともに、前記基端固定部から前記先端固定部までの前記各固定部における、前記抜き方向に対する側面側の前記外中子部材の外周面と前記固定部との、前記抜き方向に直交する方向の各間隔が、前記基端固定部側よりも前記先端固定部側の方が大きな間隔となるように設けられた構成とする。
この発明によれば、鋳造型のキャビティ内に溶湯が導入されると、溶湯は中子型面に接触し、外中子部材が加熱され熱膨張する。外中子部材は内側の固定部で、外中子部材からの伝熱を抑制する断熱層部を挟んで、内中子部材と固定されているため、溶湯からの熱は、主に外中子部材を熱膨張させるのに使われ、内中子部材はほとんど熱膨張しない。したがって、主として外中子部材の熱膨張により中子型面の形状が変化する。
溶湯の充填が完了して鋳造型を通して放熱が進むと、溶湯が冷却され、熱膨張した外中子部材の中子型面に沿って固化し、成形品の中空形状が成形される。同時に、外中子部材も収縮していく。
外中子部材の内側の固定部は、少なくとも、キャビティの内面近傍の基端固定部と、キャビティの内部側の先端部における先端固定部とにおいて、それぞれ内中子部材の外周面に対する外中子部材の内側の変形を拘束するように設けられるとともに、基端固定部から先端固定部までの各固定部における、抜き方向に対する側面側の外中子部材の外周面と固定部との、抜き方向に直交する方向の各間隔が、基端固定部側よりも先端固定部側の方が大きな間隔となるように設けられている。
このため、外中子部材は、各固定部において、固定部から抜き方向に対する側面側の外中子部材の外周面が、固定部からこの外周面までの間隔に応じた熱膨張量で熱膨張する。したがって、一定の温度上昇による熱膨張量、熱収縮量が、基端固定部側よりも先端固定部側の方が大きくなる。この結果、中子型面の形状が、成形品の中空形状の奥側となる外中子部材の先端側でより大きく変化して、冷却時には、熱膨張時に比べて全体として先端側が細る形状となる。
The invention according to
According to this invention, when the molten metal is introduced into the cavity of the casting mold, the molten metal contacts the core surface, and the outer core member is heated and thermally expanded. The outer core member is an inner fixed part, and is fixed to the inner core member with a heat insulating layer portion that suppresses heat transfer from the outer core member interposed therebetween. It is used to thermally expand the child member, and the inner core member hardly thermally expands. Therefore, the shape of the core surface changes mainly due to the thermal expansion of the outer core member.
When the filling of the molten metal is completed and heat dissipation proceeds through the casting mold, the molten metal is cooled and solidified along the core surface of the outer core member that has been thermally expanded, and the hollow shape of the molded product is formed. At the same time, the outer core member contracts.
The inner core fixing portion includes at least a base end fixing portion in the vicinity of the inner surface of the cavity and a tip fixing portion at the inner end of the cavity, and the outer core with respect to the outer peripheral surface of the inner core member. The pulling direction between the outer peripheral surface of the outer core member on the side surface with respect to the pulling direction and the fixing portion at each fixing portion from the base end fixing portion to the distal end fixing portion, provided to restrain deformation inside the member. The intervals in the direction orthogonal to the front end fixing portion side are set to be larger than the base end fixing portion side.
For this reason, the outer core member has a thermal expansion amount at each fixed portion so that the outer peripheral surface of the outer core member on the side surface in the pulling direction from the fixed portion has a thermal expansion amount corresponding to the interval from the fixed portion to the outer peripheral surface. To do. Therefore, the amount of thermal expansion and heat shrinkage due to a constant temperature increase is greater on the distal end fixing portion side than on the proximal end fixing portion side. As a result, the shape of the core mold surface changes more greatly on the distal end side of the outer core member that is the back side of the hollow shape of the molded product, and the shape in which the distal end side becomes thinner as a whole compared to the time of thermal expansion during cooling. Become.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の鋳造用中子において、前記内中子部材は、前記キャビティの内面から前記キャビティの内部側に向かって、外形寸法が減少する凸部を備え、前記外中子部材は、前記内中子部材の前記凸部に沿う形状の凹部を有するともに、該凹部の内周面から前記中子型面までの前記抜き方向に直交する断面での厚さが、前記キャビティの内面から前記キャビティの内部側に向かって増大する形状に設けられ、前記断熱層部は、前記内中子部材の前記凸部の外周面と前記外中子部材の前記凹部の内周面との間に挟まれている構成とする。
この発明によれば、内中子部材の、キャビティの内面からキャビティの内部側に向かって、外形寸法が減少する凸部に、断熱層部を挟んで外中子部材が固定される。
外中子部材は、内中子部材の凸部に沿う形状の凹部を有するともに、この凹部の内周面から中子型面までの抜き方向に直交する断面での厚さが、キャビティの内面からキャビティの内部側に向かって増大する形状に設けられるので、外中子部材の凹部の内周面が、断熱層部の作用によりほとんど熱膨張しない内中子部材の凸部の外周面の形状に拘束される。このため、外中子部材は、抜き方向に直交する方向の厚さに応じて、熱膨張するため、冷却時には、成形品の中空形状の奥側に当たる外中子部材の先端側がより大きく収縮して、中子型面では、熱膨張時に比べて全体として先端側が細る形状となる。
According to a second aspect of the present invention, in the casting core according to the first aspect, the inner core member has a convex portion whose outer dimension decreases from the inner surface of the cavity toward the inner side of the cavity. The outer core member has a concave portion along the convex portion of the inner core member, and has a cross section orthogonal to the extraction direction from the inner peripheral surface of the concave portion to the core mold surface. The thickness is provided in a shape that increases from the inner surface of the cavity toward the inner side of the cavity, and the heat insulating layer portion includes an outer peripheral surface of the convex portion of the inner core member and the outer core member. It is set as the structure pinched | interposed between the internal peripheral surfaces of a recessed part.
According to the present invention, the outer core member is fixed to the convex portion whose outer dimension decreases from the inner surface of the cavity toward the inner side of the cavity with the heat insulating layer portion interposed therebetween.
The outer core member has a concave portion shaped along the convex portion of the inner core member, and the thickness in a cross section perpendicular to the drawing direction from the inner peripheral surface of the concave portion to the core mold surface is the inner surface of the cavity. Since the inner peripheral surface of the concave portion of the outer core member hardly expands due to the action of the heat insulating layer portion, the shape of the outer peripheral surface of the convex portion of the inner core member is increased. Restrained by For this reason, the outer core member thermally expands in accordance with the thickness in the direction orthogonal to the drawing direction, and therefore, at the time of cooling, the distal end side of the outer core member that contacts the hollow side of the molded product contracts more greatly Thus, the core-shaped surface has a shape in which the tip side is thinner as a whole compared to the case of thermal expansion.
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の鋳造用中子において、前記外中子部材は、前記キャビティの内面の側に開口部を有する筒状壁体部と、該筒状壁体部を前記キャビティの内部側で覆うように設けられた先端側壁体部とを備え、前記基端固定部が前記筒状壁体部の前記開口部に、前記先端固定部が前記先端側壁体部の中心部にそれぞれ設けられ、前記基端固定部および前記先端固定部の間において、前記内中子部材の外周面と、前記筒状壁体部および前記先端側壁体部の内周面との間が離間されて中空部が形成されている構成とする。
この発明によれば、筒状壁体部と先端側壁体部とを備える外中子部材が、筒状壁外部の開口部の基端固定部と先端側壁体部の中心部の先端固定部とでそれぞれ断熱層部を挟んで、内中子部材に固定されている。これら基端固定部と先端固定部との間には、内中子部材の外周面と、筒状壁体部および先端側壁体部の内周面との間が離間された中空部が形成されているので、断熱層部および中空部の作用により、外中子部材から内中子部材への伝熱が抑制される。
加熱された外中子部材の筒状壁体部および先端側壁体部は、それぞれが固定された位置で内周面が内中子部材に拘束された状態で熱膨張し、熱膨張量は、それぞれにおける外中子部材の内周面と外周面との間の抜き方向に直交する方向の間隔に比例する。このため、筒状壁体部の基端固定部における外形寸法は、ほとんど変化せず、中子型面の先端側の外形寸法は、先端側壁体部の抜き方向に直交する方向の熱膨張によって変化する。
したがって、冷却時には、成形品の中空形状の奥側に当たる外中子部材の先端側がより大きく収縮して、中子型面では、熱膨張時に比べて全体として先端側が細る形状となる。
According to a third aspect of the present invention, in the casting core according to the first aspect, the outer core member includes a cylindrical wall body portion having an opening on the inner surface side of the cavity, and the cylindrical wall. A distal end side wall body portion provided so as to cover the body portion on the inner side of the cavity, the proximal end fixing portion at the opening of the cylindrical wall body portion, and the distal end fixing portion at the distal end side wall body. An outer peripheral surface of the inner core member, and an inner peripheral surface of the cylindrical wall body portion and the distal side wall body portion between the proximal end fixing portion and the distal end fixing portion. It is set as the structure by which the space | interval was spaced apart and the hollow part was formed.
According to this invention, the outer core member provided with the cylindrical wall body portion and the distal end side wall body portion includes the proximal end fixing portion of the opening outside the cylindrical wall and the distal end fixing portion at the center portion of the distal end side wall body portion. And each is fixed to the inner core member with the heat insulating layer portion interposed therebetween. A hollow portion is formed between the proximal end fixing portion and the distal end fixing portion, the outer peripheral surface of the inner core member being separated from the inner peripheral surfaces of the cylindrical wall body portion and the distal end side wall body portion. Therefore, heat transfer from the outer core member to the inner core member is suppressed by the action of the heat insulating layer portion and the hollow portion.
The cylindrical wall body portion and the tip side wall body portion of the heated outer core member are thermally expanded in a state where the inner peripheral surface is constrained by the inner core member at a position where each is fixed, and the thermal expansion amount is It is proportional to the interval in the direction orthogonal to the drawing direction between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the outer core member in each. For this reason, the outer dimensions at the proximal end fixing portion of the cylindrical wall portion hardly change, and the outer dimensions at the distal end side of the core mold surface are caused by thermal expansion in a direction perpendicular to the drawing direction of the distal end sidewall body portion. Change.
Therefore, at the time of cooling, the front end side of the outer core member corresponding to the back side of the hollow shape of the molded product is contracted more greatly, and the core mold surface has a shape in which the front end side is thinner as a whole than at the time of thermal expansion.
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の鋳造用中子において、前記中空部は、真空状態に設けられた構成とする。
この発明によれば、中空部による断熱性を向上することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the casting core according to the third aspect, the hollow portion is provided in a vacuum state.
According to this invention, the heat insulation by a hollow part can be improved.
請求項5に記載の発明では、請求項1〜4のいずれかに記載の鋳造用中子において、前記外中子部材は、前記キャビティの外部へ前記溶湯から受けた熱を放熱する放熱部を備える構成とする。
この発明によれば、放熱部を通して、溶湯によって加熱された外中子部材の熱が、キャビティの外部に迅速に放熱される。
According to a fifth aspect of the present invention, in the casting core according to any one of the first to fourth aspects, the outer core member includes a heat radiating portion that radiates heat received from the molten metal to the outside of the cavity. It is set as the structure provided.
According to this invention, the heat of the outer core member heated by the molten metal is quickly radiated to the outside of the cavity through the heat radiating portion.
請求項6に記載の発明では、請求項1〜5のいずれかに記載の鋳造用中子において、前記断熱層部は、空隙部を有する構成とする。
この発明によれば、断熱層部が空隙部を備えるため、簡素な構成で伝熱を抑制することができる。
In invention of
According to this invention, since a heat insulation layer part is provided with a space | gap part, heat transfer can be suppressed with a simple structure.
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の鋳造用中子において、前記空隙部は、真空状態に設けられた構成とする。
この発明によれば、空隙部による断熱性を向上することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the casting core according to the sixth aspect, the gap is provided in a vacuum state.
According to this invention, the heat insulation by a space | gap part can be improved.
請求項8に記載の発明では、請求項1〜7のいずれかに記載の鋳造用中子において、前記外中子部材を構成する材料の線膨張係数は、前記内中子部材を構成する材料の線膨張係数よりも大きい構成とする。
この発明によれば、内中子部材に伝熱されて、内中子部材がある程度熱膨張したとしても、外中子部材の温度変化による形状の変化が内中子部材に比べて相対的に大きくなる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the casting core according to any one of the first to seventh aspects, a linear expansion coefficient of a material constituting the outer core member is a material constituting the inner core member. It is set as a structure larger than the linear expansion coefficient.
According to this invention, even if heat is transferred to the inner core member and the inner core member is thermally expanded to some extent, the shape change due to the temperature change of the outer core member is relatively less than that of the inner core member. growing.
1、1A、21 外中子部材
1a 側面
1b 先端面
1c、1f 内周面
1d 型形状部
1e 放熱部
2、22a、22b 断熱膜(断熱層部)
3、3A、23 内中子部材
3a、3c、23a テーパ部
3b、3d、23b 基端部
4、4A、24 中子(鋳造用中子)
5、7 外型
5a キャビティ底面(キャビティの内面)
6 キャビティ
8A 溶湯
8B 成形品
8a 穴内周面
10、10A、20 鋳造型
21A 筒状壁体部
21B 先端側壁体部
21a 外周側面
21b 先端面
21c 側部内周面
21d 底部内周面
21e 固定部(基端固定部)
21f 固定部(先端固定部)
22c 中空部(断熱層部)
1, 1A, 21
3, 3A, 23
5, 7
6
21f Fixed part (tip fixed part)
22c Hollow part (heat insulation layer part)
Claims (8)
前記キャビティの内面から前記キャビティの内部側に向かって、前記成形品の抜き方向に沿って突設され、前記キャビティ内に導入される前記溶湯に接触する中子型面が外表面に形成された外中子部材と、
該外中子部材の内側で前記抜き方向に沿って延ばされ、前記外中子部材からの伝熱を抑制する断熱層部を挟んで前記外中子部材の内側の固定部で固定された内中子部材とを備え、
前記外中子部材の内側の固定部は、
少なくとも、前記キャビティの内面近傍の基端固定部と、前記キャビティの内部側の先端部における先端固定部とにおいて、それぞれ前記内中子部材の外周面に対する前記外中子部材の内側の変形を拘束するように設けられるとともに、
前記基端固定部から前記先端固定部までの前記各固定部における、前記抜き方向に対する側面側の前記外中子部材の外周面と前記固定部との、前記抜き方向に直交する方向の各間隔が、前記基端固定部側よりも前記先端固定部側の方が大きな間隔となるように設けられたことを特徴とする鋳造用中子。 A casting core provided in a cavity of a casting mold for casting a molded product from a molten metal,
A core mold surface that protrudes from the inner surface of the cavity toward the inner side of the cavity along the drawing direction of the molded product and contacts the molten metal introduced into the cavity is formed on the outer surface. An outer core member;
The inner core member is extended along the drawing direction and fixed by a fixing portion inside the outer core member with a heat insulating layer portion for suppressing heat transfer from the outer core member interposed therebetween. An inner core member,
The fixed portion inside the outer core member is
At least at the proximal end fixing portion in the vicinity of the inner surface of the cavity and the distal end fixing portion at the distal end portion on the inner side of the cavity, the deformation inside the outer core member with respect to the outer peripheral surface of the inner core member is restrained. As well as
Each interval in the direction orthogonal to the extraction direction between the outer peripheral surface of the outer core member on the side surface with respect to the extraction direction and the fixed portion in each of the fixation portions from the proximal end fixation portion to the distal end fixation portion. However, the core for casting is characterized in that it is provided so that the gap on the distal end fixing portion side is larger than the base end fixing portion side.
前記キャビティの内面から前記キャビティの内部側に向かって、外形寸法が減少する凸部を備え、
前記外中子部材は、
前記内中子部材の前記凸部に沿う形状の凹部を有するともに、該凹部の内周面から前記中子型面までの前記抜き方向に直交する断面での厚さが、前記キャビティの内面から前記キャビティの内部側に向かって増大する形状に設けられ、
前記断熱層部は、前記内中子部材の前記凸部の外周面と前記外中子部材の前記凹部の内周面との間に挟まれていることを特徴とする請求項1に記載の鋳造用中子。 The inner core member is
From the inner surface of the cavity toward the inner side of the cavity, a convex portion whose outer dimension decreases,
The outer core member is
The inner core member has a concave portion shaped along the convex portion, and the thickness in a cross section perpendicular to the drawing direction from the inner peripheral surface of the concave portion to the core mold surface is from the inner surface of the cavity. Provided in a shape that increases toward the inside of the cavity;
The said heat insulation layer part is pinched | interposed between the outer peripheral surface of the said convex part of the said inner core member, and the inner peripheral surface of the said recessed part of the said outer core member. Casting core.
前記キャビティの内面の側に開口部を有する筒状壁体部と、該筒状壁体部を前記キャビティの内部側で覆うように設けられた先端側壁体部とを備え、
前記基端固定部が前記筒状壁体部の前記開口部に、前記先端固定部が前記先端側壁体部の中心部にそれぞれ設けられ、
前記基端固定部および前記先端固定部の間において、前記内中子部材の外周面と、前記筒状壁体部および前記先端側壁体部の内周面との間が離間されて中空部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の鋳造用中子。 The outer core member is
A cylindrical wall body portion having an opening on the inner surface side of the cavity, and a tip side wall body portion provided so as to cover the cylindrical wall body portion on the inner side of the cavity,
The proximal end fixing portion is provided in the opening of the cylindrical wall body portion, and the distal end fixing portion is provided in a central portion of the distal end side wall body portion;
Between the base end fixing portion and the distal end fixing portion, the outer peripheral surface of the inner core member and the inner peripheral surface of the cylindrical wall body portion and the distal end side wall body portion are separated from each other so that a hollow portion is formed. The casting core according to claim 1, wherein the casting core is formed.
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