JP5714351B2 - 鋳造用金型 - Google Patents

Description

本発明は、キャビティに溶湯を充填して鋳造品を得るための鋳造用金型に関する。

鋳造品は、鋳造用金型のキャビティに充填した溶湯を冷却固化することによって作製される。ここで、溶湯を充填する前のキャビティには、大気が残留している。この大気が排気されない状況下では、溶湯を充填することが困難である。また、多くの大気が残留していると、溶湯が大気を巻き込み、これに起因して空洞が形成されてしまう。

このような不都合を回避するべく、鋳造用金型には、キャビティに連通するベントが形成される。キャビティに溶湯が導入されると、キャビティに存在していた大気は、ベントを介して鋳造用金型の外部に排気される。

ベントの断面積を大きくするほど排気が容易となるが、この場合、粉状ないし板状のバリ、すなわち、いわゆる粉バリが発生し易くなる。この粉バリがベントを閉塞すると、キャビティ内の大気を排出することが困難となる。このため、ベントの断面積は、特許文献１に示されるように排気を容易とするか、又は、粉バリが発生することを防止するかのいずれを優先するかを考慮した上で設定されるのが一般的である。

そこで、ベントの断面積を大きくして排気を容易にするとともに、発生した粉バリをベントから除去することが有効であるとも考えられる。例えば、特許文献２には、ベントの開口近傍に圧縮エアを供給し、これによりベントを負圧として該ベント内の粉バリを吸引することが提案されている。

特開平７−１１６８０７号公報 特開平１０−３２８８０５号公報

この種のベントは、一般的には、特許文献１の図１、特許文献２の図１に示されるように、キャビティから鋳造用金型の上方に指向して、換言すれば、鉛直上方に指向して延在するように形成される。すなわち、ベントの開口は、鋳造用金型の上端面に設けられる。この上端面に摺動型が配置される場合には、鋳造用金型と摺動型との間に粉バリを噛み込む懸念がある。このような事態が発生した場合、摺動型に傷が生じる原因となる。

また、ベントから排出された粉バリの量が多いと、摺動型が動作不良を起こす可能性がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、キャビティからガスを排気することが容易であり、しかも、粉バリを排出することも容易なベントが形成された鋳造用金型を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、キャビティに溶湯を充填する際に前記キャビティからガスを排気するためのベントが形成された鋳造用金型であって、
前記ベントは、一端側が前記キャビティに連通し、且つ鉛直方向以外の方向に指向して延在する部位を有する第１溝と、
前記鋳造用金型の下端面及び上端面の双方で開口し、前記上端面の開口を介して前記鋳造用金型の内部に導入されたブロー用の気体が前記下端面の開口から排気されるように延在し、且つ前記鋳造用金型の内部で前記第１溝の他端が合流す
る第２溝と、
を具備することを特徴とする。

従来技術ではベントをキャビティから鉛直上方に向かって延在するように形成し、且つ粉バリを鉛直上方に送って前記ベントの上方の開口から排出していたのに対し、上記したような構成を採用する本発明においては、粉バリが発生したとしても、粉バリを、第１溝を介して鉛直方向以外の方向に送り、さらに、第１溝に連なる第２溝を介して鋳造用金型の下方に形成された開口から排出するようにしている。従って、粉バリが上昇することが防止される。

しかも、キャビティから鉛直上方に向かって延在するベントに比して、第１溝の出口（第２溝との連通口）から鋳造用金型の上端面に至るまでの距離が長くなる。このことも、粉バリが上昇することを困難にする。

以上のような理由から、鋳造用金型の上端面に粉バリが到達することを防止することができる。このため、例えば、該鋳造用金型と摺動型との合わせ面に粉バリを噛み込むことが防止される。その結果、摺動型に傷が生じることや、該摺動型が動作不良を起こすことを回避することができる。

また、粉バリが上昇することが困難であるので、該粉バリを落下させること、ひいては鋳造用金型の下方側の開口から排出することが容易となる。

このように、本発明においては粉バリを排出することが容易であるので、第１溝の断面積を大きくして大気が通過し易くなるようにすることができる。一般的に、このような第１溝では粉バリが発生し易いが、本発明では、上記したように粉バリが発生したとしてもそれを排出することが容易であるので、第１溝に粉バリが発生しても特に差し支えがないからである。

そして、このように第１溝を所定の断面積に設定することにより、キャビティから大気を排気することも容易となる。

以上の構成においては、第２溝に対してブロー用の気体を供給するための気体供給手段を設けることが好ましい。この場合、第１溝と第２溝との連通口近傍が負圧となるため、粉バリや大気が第２溝側に吸引される。しかも、第２溝に到達した粉バリ及び大気は、第２溝内を流通する気体に同伴されて鋳造用金型の開口に運搬される。このため、粉バリの排出及び大気の排気が一層容易となる。

第１溝は、複数本形成するようにしてもよい。この場合、１本の第２溝に対して複数個の第１溝が連通するようにすれば、必要以上に多数本の第２溝を形成する必要がなくなる。従って、第２溝の配置レイアウトの自由度が向上する。

なお、第２溝の延在方向を鉛直方向とすることが好ましい。この場合、粉バリや大気、さらには、ブロー用の気体を供給したときには該気体が第２溝を容易に流通する。従って、粉バリの排出及び大気の排気が一層容易となる。

本発明においては、キャビティに連通し、且つ鉛直方向以外の方向に指向して延在する部位を有する第１溝と、前記第１溝に連通し、鋳造用金型の下端面及び上端面の双方で開口する第２溝とを具備するベントを形成するようにしているので、粉バリが発生したとしても、該粉バリが鋳造用金型の上端面に到達することが困難となるとともに、該粉バリを排出することが容易となる。従って、キャビティからの大気の排気を容易にするべく第１溝の断面積を大きくしたとしても、粉バリを容易に排出することができる。

すなわち、本発明によれば、粉バリを排出することが容易となるとともに、キャビティから大気を排気することも容易となる。

本発明の実施の形態に係る鋳造用金型（可動型）を含んで構成される鋳造装置の要部概略斜視図である。 本発明の実施の形態に係る鋳造用金型（可動型）の要部概略正面図である。

以下、本発明に係る鋳造用金型につき、それを含んで構成される鋳造装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、鋳造装置１０の要部概略斜視図である。この鋳造装置１０は、位置決め固定された固定盤１２と、該固定盤１２に対して接近又は離間するように変位する可動盤１４と、これら固定盤１２及び可動盤１４とともにキャビティ１６を形成する第１摺動型１８、第２摺動型２０、第３摺動型２２とを有する。なお、図１では、理解を容易にするべくキャビティ１６を開空間として示しているが、実際のキャビティ１６が閉空間であることは勿論である。

固定盤１２は、固定側本体２４と、該固定側本体２４に着脱自在に支持される固定型２６とを有する。この中、固定側本体２４には注湯口２８が形成され、一方、固定型２６には湯道３０が形成される。後述するように、溶湯は、これら注湯口２８及び湯道３０を通過してキャビティ１６に導入される。なお、固定型２６は、固定側本体２４における可動盤１４側に臨む端面に形成された図示しない収容凹部に収容される。

可動盤１４は、可動側本体３２と、該可動側本体３２に着脱自在に支持される可動型３４とを有する。この中の可動型３４は、第１分割型３６と、本実施の形態に係る鋳造用金型としての第２分割型３８とが支持盤４０に一体的に支持されることによって構成される。そして、可動側本体３２における固定盤１２を臨む側の端面には有底の収容凹部４２が陥没形成されており、前記支持盤４０は、この収容凹部４２に収容されている。

ここで、第２分割型３８の要部拡大正面図を図２に示す。この第２分割型３８は、前記キャビティ１６を形成するためのキャビティ画成用凹部４４が陥没形成されたキャビティ画成部４６と、該キャビティ画成部４６の図２における左端部及び右端部に形成され、固定型２６に指向して延在するように突出した第１突出部４８、第２突出部５０とを有する。

この中、キャビティ画成用凹部４４は、キャビティ画成部４６における固定型２６を臨む側の端面から、可動側本体３２に向かう方向に陥没している。以下に説明するオーバーフロー部５２ａ〜５２ｄ及びベント５４の陥没方向についても、これと同様である。

キャビティ画成用凹部４４の左肩上部、略中央上部、右方側部、右方下部には、該キャビティ画成用凹部４４に連通するオーバーフロー部５２ａ〜５２ｄが陥没形成されている。これらオーバーフロー部５２ａ〜５２ｄは、キャビティ１６から漏洩した溶湯を貯溜しておくための室を形成する。

オーバフロー部５２ａ〜５２ｄの各々には、ベント５４を構成する第１溝５６ａ〜５６ｄが連通する。これら第１溝５６ａ〜５６ｄは、各々の深さがオーバーフロー部５２ａ〜５２ｄに比して小さくなるように陥没形成されている。すなわち、第２分割型３８の表面から第１溝５６ａ〜５６ｄの底面に至るまでの距離は、第２分割型３８の表面からオーバーフロー部５２ａ〜５２ｄの底面に至るまでの距離に比して小さく設定されている。

図２から諒解されるように、第１溝５６ａ〜５６ｄは、略「く」の字形状に屈曲している。このため、第１溝５６ａ〜５６ｄの下流側端部（キャビティ１６から離間する側の端部）は、鉛直方向に対して所定角度で傾斜するように延在している。具体的には、第１溝５６ａ、５６ｂ、５６ｄは鉛直方向に対して概ね９０°傾斜し、第１溝５６ｃは鉛直方向に対して概ね４５°傾斜している。第１溝５６ａ〜５６ｄにおける角度θ１〜θ４はいずれも、約１３５°である。

ベント５４は、第１溝５６ａ〜５６ｄの他、第１突出部４８、第２突出部５０の起端部に形成された第２溝５８ａ、５８ｂを含む。すなわち、第２溝５８ａ、５８ｂは、キャビティ画成部４６と、第１突出部４８、第２突出部５０との境界に位置している。

第２溝５８ａ、５８ｂは、鉛直方向に沿って延在し、第２分割型３８の下端面及び上端面で開口している。以下においては、下端面側の開口を下方開口、上端面側の開口を上方開口と表記し、下方開口の参照符号を６０ａ、６０ｂ、上方開口の参照符号を６２ａ、６２ｂとする。

第２溝５８ａには第１溝５６ａ、５６ｂが連なり、第２溝５８ｂには第１溝５６ｃ、５６ｄが連なっている。すなわち、第１溝５６ａ、５６ｂは第２溝５８ａを介して外気に連通し、第１溝５６ｃ、５６ｄは第２溝５８ｂを介して外気に連通している。従って、キャビティ画成用凹部４４は、オーバーフロー部５２ａ〜５２ｄ、ベント５４（第１溝５６ａ〜５６ｄ及び第２溝５８ａ、５８ｂ）を介して外気に連なる。

第２溝５８ａ、５８ｂの上方には、ブロー用気体としての圧縮エアを吐出するエアノズル６４ａ、６４ｂ（気体供給手段）がそれぞれ配設される。エアノズル６４ａ、６４ｂは、図示しない案内チューブを介して第２溝５８ａ、５８ｂの上方開口６２ａ、６２ｂに接続されている。従って、第２溝５８ａ、５８ｂ内は、エアノズル６４ａ、６４ｂから吐出された圧縮エアによってブローされる。

また、第２突出部５０には、第２摺動型２０が進入する進入用凹部６６が形成される。

以上の構成において、可動側本体３２には、図示しないシリンダ等の駆動機構が設けられる。可動盤１４は、この駆動機構の作用下に、固定盤１２に対して接近又は離間するように変位する。

図１に示すように、第２分割型３８の下方、右方及び上方には、第１摺動型１８、第２摺動型２０及び第３摺動型２２が固定型２６・可動型３４に対して接近・離間可能に配設される。この接近・離間も、図示しない駆動機構によって行われる。いわゆる型締めの際には、固定型２６に対して可動型３４、第１摺動型１８、第２摺動型２０及び第３摺動型２２が当接し、これにより、キャビティ１６が形成される。なお、第２溝５８ａ、５８ｂの下方開口６０ａ、６０ｂは、第１摺動型１８によって閉塞されることがない位置に形成されている。

そして、下方開口６０ａ、６０ｂの近傍には、粉バリを捕捉するための捕捉容器６８が配置される。

本実施の形態に係る可動型３４（鋳造用金型）を含む鋳造装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

鋳造作業を行うに際しては、上記の通り、固定型２６に対して可動型３４、第１摺動型１８、第２摺動型２０及び第３摺動型２２が接近するように変位して当接する。すなわち、いわゆる型締めがなされ、これによりキャビティ１６が画成される。第２摺動型２０は、可動型３４の第２突出部５０に形成された進入用凹部６６に進入する。

この時点で、エアノズル６４ａ、６４ｂから圧縮エアが吐出される。吐出された圧縮エアは、前記案内チューブによって案内され、第２溝５８ａ、５８ｂの上方開口から該第２溝５８ａ、５８ｂ内に導入される。なお、この時点では、キャビティ１６にガスとしての大気が存在している。

このようにして形成されたキャビティ１６に対し、固定側本体２４に形成された注湯口２８から溶湯が導入される。溶湯は、固定型２６に形成される湯道３０を通過してキャビティ１６に到達し、キャビティ１６を充填し始める。

キャビティ１６中に溶湯が導入されることに伴い、キャビティ１６に存在していた大気が押圧される。押圧された大気は、キャビティ１６に連通するオーバーフロー部５２ａ〜５２ｄを経由して第１溝５６ａ〜５６ｄ、さらには第２溝５８ａ、５８ｂに至る。第２溝５８ａ、５８ｂに到達した気体は、上記のようにして第２溝５８ａ、５８ｂに導入された圧縮エアに同伴されて下方開口６０ａ、６０ｂに移動し、最終的に、下方開口６０ａ、６０ｂから第２分割型３８の外方、すなわち、外気中に排気されるに至る。

キャビティ１６中に溶湯が充填され、さらに、オーバーフロー部５２ａ〜５２ｄに溶湯がオーバーフローして貯溜されることにより、キャビティ１６に存在していた大気の全てがベント５４を介して排気されるか、又は、第１溝５６ａ〜５６ｄに残留する。

キャビティ１６を充填した溶湯は、所定時間が経過することに伴って冷却固化する。これにより、鋳造品７０が得られる。

溶湯が冷却固化する間、オーバーフロー部５２ａ〜５２ｄを介して第１溝５６ａ〜５６ｄに進入した微細粒状の溶湯によって粉バリが発生する。第２溝５８ａ、５８ｂに圧縮エアが流通しているため、第１溝５６ａ〜５６ｄにおける出口、すなわち、第２溝５８ａ、５８ｂに合流する連通口近傍は負圧となっている。このため、粉バリが第２溝５８ａ、５８ｂ側に吸引されて該第２溝５８ａ、５８ｂに導入され、さらに、第２溝５８ａ、５８ｂに流通する圧縮エアに同伴されて下方開口６０ａ、６０ｂから排出される。なお、粉バリが第１溝５６ａ〜５６ｄではなく第２溝５８ａ、５８ｂで発生した場合には、該粉バリは、第２溝５８ａ、５８ｂに流通する圧縮エアに同伴されて下方開口６０ａ、６０ｂから排出される。以上のようにして、粉バリは、ベント５４を介して鋳造装置１０の外方、すなわち、外気に排出される。

従来技術ではベントをキャビティから鉛直上方に向かって延在するように形成し、且つ粉バリを鉛直上方に送って前記ベントの上方の開口から排出していたのに対し、本実施の形態においては、上記したように、粉バリを、「く」の字形状に屈曲した第１溝５６ａ〜５６ｄを介して第２溝５８ａ、５８ｂに送り、その後、該第２溝５８ａ、５８ｂに沿って鉛直下方に送るようにしている。従って、粉バリが第３摺動型２２に向かって上昇することが防止される。

また、第１溝５６ａ〜５６ｄの出口（第２溝５８ａ、５８ｂに合流する連通口）から第２分割型３８の上端面（第３摺動型２２に対する当接面）までに至る距離が、キャビティ１６から第２分割型３８の上端面に向かって鉛直上方に延在するベントを形成した場合に比して長くなる。このことも相俟って、粉バリが第３摺動型２２に向かって上昇することが困難となる。

このため、第２分割型３８と、該第２分割型３８の上端面に当接する第３摺動型２２との間に粉バリが介在することが回避されるので、第２分割型３８と第３摺動型２２との合わせ面に粉バリを噛み込むことが防止される。従って、第３摺動型２２に傷が生じることや、第３摺動型２２が動作不良を起こすことを回避することができる。

このため、第１溝５６ａ〜５６ｄの断面積を大きくして大気が通過し易くなるようにすることができる。第１溝５６ａ〜５６ｄで粉バリが発生したとしても、上記したような理由から粉バリが第２分割型３８と第３摺動型２２との合わせ面に到達することが困難であるからである。従って、本実施の形態に係る可動型３４によれば、大気を排気することも容易となる。

なお、第２溝５８ａ、５８ｂに圧縮エアを供給しない場合であっても、第１溝５６ａ〜５６ｄ内で発生した粉バリは、第１溝５６ａ〜５６ｄを経由して第２溝５８ａ、５８ｂに到達し、その後、重力の作用下に、第２溝５８ａ、５８ｂの下方開口６０ａ、６０ｂに向かって落下する。すなわち、この場合においても、粉バリを外気に排出することが可能である。

下方開口６０ａ、６０ｂから排出された粉バリは、捕捉容器６８で捕捉すればよい。これにより粉バリが外気中に散乱することが防止されるので、作業環境を清浄に保つことができる。

その後、型開きを行う。すなわち、第１摺動型１８、第２摺動型２０及び第３摺動型２２を固定型２６・可動型３４から離間させ、さらに、可動型３４を固定型２６から離間させることにより、鋳造品７０が露呈するに至る。

なお、上記した実施の形態では、第２溝５８ａ、５８ｂを鉛直方向に沿って延在するようにしているが、粉バリが自重によって落下することが可能な範囲で傾斜していてもよい。

また、鋳造装置１０は、図１に示す形状の鋳造品を得るためのものに特に限定されるものではないことは勿論である。

さらに、第１溝を、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜してオーバーフロー部５２ａ〜５２ｄから第２溝５８ａ、５８ｂに向かう直線として形成するようにしてもよい。

さらにまた、第２溝５８ａ、５８ｂに対して供給するブロー用の気体は、圧縮エアに限定されるものではなく、圧縮窒素等、他の気体であってもよい。

１０…鋳造装置 １２…固定盤
１４…可動盤 １６…キャビティ
１８…第１摺動型 ２０…第２摺動型
２２…第３摺動型 ２６…固定型
３４…可動型 ３６…第１分割型
３８…第２分割型 ４４…キャビティ画成用凹部
４６…キャビティ画成部 ５２ａ〜５２ｄ…オーバーフロー部
５４…ベント ５６ａ〜５６ｄ…第１溝
５８ａ、５８ｂ…第２溝 ６０ａ、６０ｂ…下方開口
６２ａ、６２ｂ…上方開口 ６４ａ、６４ｂ…エアノズル
６８…捕捉容器 ７０…鋳造品

Claims (4)

1. キャビティに溶湯を充填する際に前記キャビティからガスを排気するためのベントが形成された鋳造用金型であって、
   前記ベントは、一端側が前記キャビティに連通し、且つ鉛直方向以外の方向に指向して延在する部位を有する第１溝と、
   前記鋳造用金型の下端面及び上端面の双方で開口し、前記上端面の開口を介して前記鋳造用金型の内部に導入されたブロー用の気体が前記下端面の開口から排気されるように延在し、且つ前記鋳造用金型の内部で前記第１溝の他端が合流す
   る第２溝と、
   を具備することを特徴とする鋳造用金型。
2. 請求項１記載の金型において、前記第２溝に対してブロー用の気体を供給するための気体供給手段を備えることを特徴とする鋳造用金型。
3. 請求項１又は２記載の金型において、前記第１溝が複数本形成されるとともに前記第２溝が１本形成され、前記複数個の第１溝が前記１本の第２溝に連通することを特徴とする鋳造用金型。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の金型において、前記第２溝が鉛直方向に沿って延在することを特徴とする鋳造用金型。

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