JP5726985B2 - Mold for casting - Google Patents

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Description

本発明は、例えば内燃機関のシリンダヘッドの低圧鋳造に用いられる鋳造用金型に関する。   The present invention relates to a casting mold used for low pressure casting of a cylinder head of an internal combustion engine, for example.

従来、自動車等の内燃機関として、直列に配列された複数の燃焼室を備えるものが用いられており、該内燃機関のシリンダヘッドは例えば低圧鋳造法により製造されている。前記低圧鋳造法は、密閉された保持炉内に加熱保持されている金属溶湯の表面を比較的低圧の不活性ガス、圧縮空気等により加圧し、金型のキャビティに連通する湯口を介して該溶湯を該キャビティに充填して鋳造する方法である。   Conventionally, an internal combustion engine such as an automobile is provided with a plurality of combustion chambers arranged in series, and a cylinder head of the internal combustion engine is manufactured by, for example, a low pressure casting method. In the low-pressure casting method, the surface of the molten metal that is heated and held in a sealed holding furnace is pressurized with a relatively low-pressure inert gas, compressed air, or the like, and the molten metal is connected to the mold cavity through a sprue. In this method, the cavity is filled and cast.

前記低圧鋳造法では、前記キャビティに充填された前記溶湯が冷却されて凝固するまで、前記不活性ガス、圧縮空気等による加圧を維持する。また、前記金属としては、例えば、アルミニウム合金等の軽合金が用いられる。   In the low pressure casting method, pressurization with the inert gas, compressed air, or the like is maintained until the molten metal filled in the cavity is cooled and solidified. As the metal, for example, a light alloy such as an aluminum alloy is used.

ところで、前記低圧鋳造法では、鋳巣の発生を防止するために、前記溶湯がキャビティの内壁に接する部分から前記湯口に向かって指向性を持って凝固すること(以下、指向性凝固と略記する)が望ましいとされている。前記指向性凝固は、前記シリンダヘッドのような比較的大型の鋳造品の製造の際に特に重要とされる。   By the way, in the low-pressure casting method, the molten metal solidifies with directivity from the portion in contact with the inner wall of the cavity toward the pouring gate in order to prevent the formation of a cast hole (hereinafter abbreviated as directional solidification). ) Is preferred. The directional solidification is particularly important when manufacturing a relatively large casting such as the cylinder head.

前記低圧鋳造法に用いられる金型は、例えば上型と下型とからなり、上型と下型との間に前記キャビティが形成され、前記湯口は下型の底部に前記複数の燃焼室の配列方向に沿って該配列方向の両側の複数箇所に設けられている。このような構造の金型では、前記キャビティの天面から底面に向かう垂直方向では前記指向性凝固を比較的容易に進行させることができるが、該キャビティの底部における水平方向では該指向性凝固を進行させることが難しいという問題がある。   A mold used for the low pressure casting method is composed of, for example, an upper mold and a lower mold, the cavity is formed between the upper mold and the lower mold, and the gate is formed in the bottom of the lower mold with the plurality of combustion chambers. It is provided in a plurality of locations on both sides of the arrangement direction along the arrangement direction. In the mold having such a structure, the directional solidification can be relatively easily progressed in the vertical direction from the top surface to the bottom surface of the cavity, but the directional solidification is performed in the horizontal direction at the bottom of the cavity. There is a problem that it is difficult to progress.

前記シリンダヘッドの低圧鋳造に用いられる鋳造用金型における前記問題を解決するために、例えば、前記下型の内部に前記複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿って延在し、冷却媒体を流通させる管路を備える鋳造用金型が知られている(例えば、特許文献1参照)。前記鋳造用金型では、前記下型において、前記複数の燃焼室の配列方向に対応する方向と直交する方向の一方の側端面から前記冷却媒体を供給し、他方の側端面から排出するようにされている。   In order to solve the above-described problem in the casting mold used for low pressure casting of the cylinder head, for example, it extends along the direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers inside the lower mold, and is cooled. 2. Description of the Related Art There is known a casting mold having a conduit for circulating a medium (for example, see Patent Document 1). In the casting mold, in the lower mold, the cooling medium is supplied from one side end surface in a direction orthogonal to the direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers, and discharged from the other side end surface. Has been.

特開平5−42355号公報JP-A-5-42355

しかしながら、近年、前記シリンダヘッドはガスケット面からウォータージャケット底面までの厚さが大きくなる傾向にあり、このようなシリンダヘッドの低圧鋳造では前記水平方向で指向性凝固を進行させることが難しく、鋳巣が発生しやすいという不都合がある。   However, in recent years, the cylinder head has a tendency to increase in thickness from the gasket surface to the bottom surface of the water jacket, and it is difficult to cause directional solidification to proceed in the horizontal direction in low pressure casting of such a cylinder head. There is an inconvenience that is likely to occur.

本発明は、かかる不都合を解消して、前記シリンダヘッドの低圧鋳造の際に、前記水平方向で指向性凝固を進行させることができ、鋳巣の無い優れた品質を備えるシリンダヘッドを得ることができる鋳造用金型を提供することを目的とする。   The present invention eliminates such inconvenience, and at the time of low-pressure casting of the cylinder head, it is possible to advance directional solidification in the horizontal direction, and to obtain a cylinder head having excellent quality without a cast hole. An object of the present invention is to provide a casting mold that can be produced.

本発明者らの検討によれば、前記シリンダヘッドの低圧鋳造に用いられる鋳造用金型では、前記キャビティ内に充填された前記溶湯は、前記複数の湯口に挟まれる部分で特に高温になり、この部分が前記水平方向での指向性凝固を妨げていることが判明した。また、前記キャビティ内に形成されるシリンダヘッドは、前記複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿って一方の側の重量が他方の側より軽くなっており、重量が異なる部分では前記溶湯の前記水平方向での指向性凝固が不均一になることが判明した。   According to the study by the present inventors, in the casting mold used for low pressure casting of the cylinder head, the molten metal filled in the cavity becomes particularly high at a portion sandwiched between the plurality of gates, It was found that this part hinders the directional solidification in the horizontal direction. The cylinder head formed in the cavity has a weight on one side that is lighter than the other side along a direction corresponding to an arrangement direction of the plurality of combustion chambers. It has been found that the directional solidification in the horizontal direction becomes non-uniform.

そこで、本発明の鋳造用金型は、前記目的を達成するために、直列に配列された複数の燃焼室に対応すると共に該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿って一方の側の重量が他方の側より軽いシリンダヘッドを低圧鋳造により製造する際に用いられ、上型と、下型と、該上型と該下型との間に形成され該シリンダヘッドの外形に沿う形状のキャビティと、該下型に該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿って該燃焼室に対応する部分の両側に設けられ該キャビティに連通する複数の湯口とを備え、該下型の内部に、該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向と直交する方向の両方の側端面から、それぞれ該複数の湯口の間に該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿って形成され、該キャビティ内に形成されるシリンダヘッドの重量の軽い側から該下型の中央部に向けて冷却媒体を供給すると共に、該中央部で反転して該キャビティ内に形成されるシリンダヘッドの重量の重い側の該側端面から該冷却媒体を排出する第1の冷却媒体通路を備えることを特徴とする。   Therefore, in order to achieve the above object, the casting mold of the present invention corresponds to a plurality of combustion chambers arranged in series and on one side along a direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers. Is used when manufacturing a cylinder head lighter than the other side by low pressure casting, and is formed between the upper mold, the lower mold, and the upper mold and the lower mold, and conforms to the outer shape of the cylinder head And a plurality of gates provided on both sides of a portion corresponding to the combustion chamber along a direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers in the lower mold. And from both side end surfaces in a direction orthogonal to the direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers, along the direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers, respectively, between the plurality of gates. Cylinder head formed in the cavity. The cooling medium is supplied from the light side of the cylinder toward the center of the lower mold, and the cooling is reversed from the side of the heavy side of the cylinder head formed in the cavity by reversing at the center. A first cooling medium passage for discharging the medium is provided.

本発明の鋳造用金型において、前記冷却媒体は、前記第1の冷却媒体通路により、前記複数の燃焼室の配列方向に対応する方向と直交する方向の側端面から、前記複数の湯口の間を該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿って供給される。このとき、前記冷却媒体は、前記キャビティ内に形成されるシリンダヘッドの重量の軽い側から該下型の中央部に向けて供給され、該下型の中央部で反転して、該キャビティ内に形成されるシリンダヘッドの重量の重い側において供給された側の側端面に戻り、排出される。   In the casting mold according to the present invention, the cooling medium is formed between the plurality of gates from the side end surface in a direction orthogonal to a direction corresponding to an arrangement direction of the plurality of combustion chambers by the first cooling medium passage. Is supplied along a direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers. At this time, the cooling medium is supplied from the light side of the cylinder head formed in the cavity toward the center of the lower mold, and is inverted at the center of the lower mold to enter the cavity. The cylinder head to be formed is returned to the side end face on the side where it is supplied and discharged.

この結果、本発明の鋳造用金型によれば、前記複数の湯口に充填されている前記溶湯が過早に凝固することを抑制しつつ、前記冷却媒体により前記下型の中央部の該複数の湯口に挟まれる部分を局部的に冷却することができる。従って、前記キャビティ内に充填された前記溶湯が前記複数の湯口に挟まれる部分で高温になることを防止して、水平方向で該溶湯の指向性凝固を進行させることができる。   As a result, according to the casting mold of the present invention, the plurality of molten metal filled in the plurality of gates is prevented from solidifying prematurely, and the plurality of the central portions of the lower mold are suppressed by the cooling medium. The part sandwiched between the gates can be locally cooled. Therefore, the molten metal filled in the cavity can be prevented from becoming high temperature at the portion sandwiched between the plurality of gates, and the directional solidification of the molten metal can proceed in the horizontal direction.

また、本発明の鋳造用金型では、前記冷却媒体は前記キャビティ内に形成されるシリンダヘッドの重量の軽い側から供給され、該シリンダヘッドの重量の重い側から排出されるので、前記溶湯を該シリンダヘッドの重量の軽い側から先に凝固させることができる。この結果、本発明の鋳造用金型によれば、前記キャビティ内に形成されるシリンダヘッドの重量が異なる部分においても前記水平方向で前記溶湯の指向性凝固を均一に進行させることができる。   In the casting mold of the present invention, the cooling medium is supplied from the light side of the cylinder head formed in the cavity and discharged from the heavy side of the cylinder head. It can be solidified first from the light side of the cylinder head. As a result, according to the casting mold of the present invention, the directional solidification of the molten metal can be progressed uniformly in the horizontal direction even in the portion where the weight of the cylinder head formed in the cavity is different.

従って、本発明の鋳造用金型によれば、鋳巣の無い優れた品質のシリンダヘッドを得ることができる。   Therefore, according to the casting mold of the present invention, it is possible to obtain an excellent quality cylinder head without a cast hole.

また、本発明の鋳造用金型において、前記第1の冷却媒体通路は、前記複数の燃焼室の中央部に位置する燃焼室に対応する部分の下方で反転することが好ましい。このようにすることにより、前記冷却媒体により前記下型の中央部の前記複数の湯口に挟まれる部分を局部的により良く冷却することができる。   In the casting mold of the present invention, it is preferable that the first cooling medium passage is inverted below a portion corresponding to a combustion chamber located at a central portion of the plurality of combustion chambers. By doing in this way, the part pinched | interposed into the said plurality of gates of the center part of the said lower mold | type by the said cooling medium can be cooled locally better.

また、本発明の鋳造用金型は、前記下型の前記第1の冷却媒体通路より下方で、前記複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿う方向の前記下型の側端面から、該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿う方向に配設された2つの前記湯口の間に、該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向と直交する方向に形成され、前記キャビティに充填された溶湯の凝固後に冷却媒体が供給される第2の冷却媒体通路を備えることが好ましい。   Further, the casting mold of the present invention is below the first cooling medium passage of the lower mold, from the side end face of the lower mold in a direction along the direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers. The cavity is formed between the two gates arranged in a direction corresponding to the direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers, in a direction orthogonal to the direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers. It is preferable to provide a second cooling medium passage to which a cooling medium is supplied after the molten metal filled in the solidification.

本発明の鋳造用金型は、前記第2の冷却媒体通路を備えているので、前記キャビティに充填された溶湯が凝固した後に該第2の冷却媒体通路に前記冷却媒体を流通させることにより、前記湯口に充填されている溶湯の凝固が促進される。この結果、本発明の鋳造用金型はサイクルタイムを短縮させることができる。   Since the casting mold of the present invention includes the second cooling medium passage, the cooling medium is circulated through the second cooling medium passage after the molten metal filled in the cavity is solidified. Solidification of the molten metal filled in the gate is promoted. As a result, the casting mold of the present invention can shorten the cycle time.

本発明の鋳造用金型の一構成例を示す模式的断面図。The typical sectional view showing the example of 1 composition of the metallic mold for casting of the present invention. 図1に示す鋳造用金型の下型の形状を示す平面図。The top view which shows the shape of the lower mold | type of the casting mold shown in FIG. 図1に示す鋳造用金型を用いて製造されるシリンダヘッドの模式的断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a cylinder head manufactured using the casting mold shown in FIG. 1.

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

図1に模式的に示す本実施形態の鋳造用装置1は、内燃機関のシリンダヘッドの低圧鋳造に用いられる装置であり、鋳造用金型2と、鋳造用金型2の下方に設けられ、アルミニウム等の溶湯Mが加温保持される保持炉3とを備えている。   A casting apparatus 1 of the present embodiment schematically shown in FIG. 1 is an apparatus used for low-pressure casting of a cylinder head of an internal combustion engine, and is provided below a casting mold 2 and a casting mold 2. And a holding furnace 3 in which a molten metal M such as aluminum is heated and held.

鋳造用金型2は、上型4と下型5とを備え、上型4と下型5との間に鋳造品としての前記シリンダヘッドの外形に沿う形状のキャビティ6が形成される。ここで、上型4は可動ダイベース7に装着されて、図示しないアクチュエータ等により上下動自在とされており、下型5は保持炉3の上部開口部を閉蓋するダイベース8に固定されている。   The casting mold 2 includes an upper mold 4 and a lower mold 5, and a cavity 6 having a shape along the outer shape of the cylinder head as a cast product is formed between the upper mold 4 and the lower mold 5. Here, the upper die 4 is mounted on a movable die base 7 and can be moved up and down by an actuator (not shown). The lower die 5 is fixed to a die base 8 that closes the upper opening of the holding furnace 3. .

下型5はキャビティ6に連通する複数の湯口9を備えており、それぞれの湯口9には湯口スリーブ10が着脱自在に装着されている。また、湯口スリーブ10はその下端部が中間ストーク11に接続されており、ダイベース8を上下に貫通する中間ストーク11を介してストーク12に連通している。ストーク12はその下部が保持炉3に加温保持される溶湯M中に挿入されている。   The lower mold 5 includes a plurality of gates 9 communicating with the cavities 6, and a gate gate 10 is detachably attached to each gate 9. Moreover, the lower end of the gate sleeve 10 is connected to the intermediate stalk 11, and communicates with the stalk 12 through the intermediate stalk 11 penetrating the die base 8 up and down. The lower portion of the stalk 12 is inserted into the molten metal M that is heated and held in the holding furnace 3.

下型5は、図2に示すように、中央にキャビティ6を形成する凹部13を備えており、凹部13の中央部が、直列に配列された4個の燃焼室14a,14b,14c,14d(図2に仮想線で示す)に対応する部分となっている。   As shown in FIG. 2, the lower mold 5 includes a recess 13 that forms a cavity 6 in the center, and the center of the recess 13 is four combustion chambers 14a, 14b, 14c, and 14d arranged in series. This is a portion corresponding to (indicated by a virtual line in FIG. 2).

下型5は、前記4個の燃焼室14a,14b,14c,14dの配列方向に対応する方向に沿って該燃焼室14a,14b,14c,14dに対応する部分の両側に2個ずつ、計4個の湯口9を備えている。また、下型5の直列に配列された4個の燃焼室14a,14b,14c,14dに対応する部分には、各燃焼室14a,14b,14c,14dごとに2個ずつの吸気弁形成用突起15,15と、排気弁形成用突起16,16とが形成されている。吸気弁形成用突起15は燃焼室14a,14b,14c,14dに対応する部分の左側に配置され、排気弁形成用突起16は燃焼室14a,14b,14c,14dに対応する部分の右側に配置されている。   Two lower molds 5 are provided on both sides of the portion corresponding to the combustion chambers 14a, 14b, 14c, 14d along the direction corresponding to the arrangement direction of the four combustion chambers 14a, 14b, 14c, 14d. Four gates 9 are provided. Further, in the portion corresponding to the four combustion chambers 14a, 14b, 14c, 14d arranged in series in the lower mold 5, two intake valves are formed for each combustion chamber 14a, 14b, 14c, 14d. Protrusions 15 and 15 and exhaust valve forming protrusions 16 and 16 are formed. The intake valve forming projection 15 is arranged on the left side of the portion corresponding to the combustion chambers 14a, 14b, 14c, 14d, and the exhaust valve forming projection 16 is arranged on the right side of the portion corresponding to the combustion chambers 14a, 14b, 14c, 14d. Has been.

ここで、図1は図2のI−I線に対応する断面を示しており、キャビティ6は吸気弁形成用突起15が配置される側6aの断面積が、排気弁形成用突起16が配置される側6bの断面積より広くなっている。従って、キャビティ6内に形成される前記シリンダヘッドは、前記4個の燃焼室14a,14b,14c,14dの配列方向に対応する方向に沿って、排気弁形成用突起16が配置される側6bの重量が、吸気弁形成用突起15が配置される側6aの重量よりも軽くなる。   Here, FIG. 1 shows a cross section corresponding to the line II in FIG. 2. The cavity 6 has a cross-sectional area on the side 6a on which the intake valve forming projection 15 is arranged, and the exhaust valve forming projection 16 is arranged. It is wider than the cross-sectional area of the side 6b. Accordingly, the cylinder head formed in the cavity 6 has a side 6b on which the exhaust valve forming projection 16 is disposed along a direction corresponding to the arrangement direction of the four combustion chambers 14a, 14b, 14c, 14d. Is lighter than the weight of the side 6a on which the intake valve forming projection 15 is disposed.

図2に戻って、下型5の内部には、前記4個の燃焼室14a,14b,14c,14dの配列方向に対応する方向と直交する方向の側端面5a,5bから、それぞれ2個の湯口9,9の間に該4個の燃焼室14a,14b,14c,14dの配列方向に対応する方向に沿って、第1の冷却媒体通路17a,17bが形成されている。   Returning to FIG. 2, the lower mold 5 has two end faces 5 a and 5 b in a direction perpendicular to the direction corresponding to the arrangement direction of the four combustion chambers 14 a, 14 b, 14 c and 14 d. Between the gates 9 and 9, first cooling medium passages 17a and 17b are formed along a direction corresponding to the arrangement direction of the four combustion chambers 14a, 14b, 14c and 14d.

第1の冷却媒体通路17aは、側端面5aの排気弁形成用突起16の側を冷却媒体の供給口として、下型5の中央部に向かって配設され、燃焼室14bに対応する部分の下方で反転して、側端面5aの吸気弁形成用突起15の側を該冷却媒体の排出口とするようにされている。また、第1の冷却媒体通路17bは、側端面5bの排気弁形成用突起16の側を冷却媒体の供給口として、下型5の中央部に向かって配設され、燃焼室14cに対応する部分の下方で反転して、側端面5bの吸気弁形成用突起15の側を該冷却媒体の排出口とするようにされている。   The first cooling medium passage 17a is disposed toward the center of the lower mold 5 with the exhaust valve forming projection 16 side of the side end face 5a as the cooling medium supply port, and is a portion corresponding to the combustion chamber 14b. Inverted downwardly, the side of the intake valve forming projection 15 on the side end face 5a is used as the outlet for the cooling medium. The first cooling medium passage 17b is disposed toward the center of the lower mold 5 with the side of the exhaust valve forming projection 16 on the side end face 5b as the cooling medium supply port, and corresponds to the combustion chamber 14c. Inverted below the portion, the side of the intake valve forming projection 15 on the side end face 5b is used as the outlet for the cooling medium.

この結果、第1の冷却媒体通路17a,17bは、キャビティ6内に形成されるシリンダヘッドの重量の軽い側(排気弁形成用突起16の側)6bから前記冷却媒体を供給し、該シリンダヘッドの重量の重い側(吸気弁形成用突起15の側)6aから排出するようになっている。   As a result, the first cooling medium passages 17a and 17b supply the cooling medium from the light side (exhaust valve forming projection 16 side) 6b of the cylinder head formed in the cavity 6, and the cylinder head Is discharged from the heavy side (intake valve forming projection 15 side) 6a.

また、下型5の内部には、第1の冷却媒体通路17a,17bより下方に、第2の冷却媒体通路18a,18bが形成されている。第2の冷却媒体通路18a,18bは、前記4個の燃焼室14a,14b,14c,14dの配列方向に対応する方向に沿う方向の下型5の側端面5c,5dから、湯口9,9の間に、それぞれ該4個の燃焼室14a,14b,14c,14dの配列方向に対応する方向と直交する方向に形成されている。   In addition, second cooling medium passages 18a and 18b are formed in the lower mold 5 below the first cooling medium passages 17a and 17b. The second cooling medium passages 18a and 18b extend from the side end surfaces 5c and 5d of the lower mold 5 along the direction corresponding to the arrangement direction of the four combustion chambers 14a, 14b, 14c and 14d. Are formed in a direction perpendicular to the direction corresponding to the arrangement direction of the four combustion chambers 14a, 14b, 14c, 14d.

第2の冷却媒体通路18aは、湯口9,9の間で、下型5の側端面5cから下型5の中央部に向かって配設され、燃焼室14bの外縁部に対応する部分の下方で屈曲して一旦側端面5c方向に戻り、側端面5cの手前で再び屈曲して下型5の中央部に向かい、燃焼室14cの外縁部に対応する部分の下方で三たび屈曲して側端面5cに戻るようにされている。また、第2の冷却媒体通路18bは、湯口9,9の間で、下型5の側端面5dから下型5の中央部に向かって配設され、燃焼室14bの外縁部に対応する部分の下方で屈曲して一旦側端面5d方向に戻り、側端面5dの手前で再び屈曲して下型5の中央部に向かい、燃焼室14cの外縁部に対応する部分の下方で三たび屈曲して側端面5dに戻るようにされている。   The second cooling medium passage 18a is disposed between the gates 9 and 9 from the side end surface 5c of the lower mold 5 toward the center of the lower mold 5, and below the portion corresponding to the outer edge of the combustion chamber 14b. Bent once at the side end face 5c, bent again before the side end face 5c, toward the center of the lower mold 5, and bent three times below the portion corresponding to the outer edge of the combustion chamber 14c. It is made to return to the end surface 5c. The second cooling medium passage 18b is disposed between the gates 9 and 9 from the side end surface 5d of the lower mold 5 toward the center of the lower mold 5, and corresponds to the outer edge of the combustion chamber 14b. And bent once again in the direction of the side end face 5d, bent again before the side end face 5d, toward the center of the lower mold 5, and bent three times below the portion corresponding to the outer edge of the combustion chamber 14c. And return to the side end face 5d.

本実施形態の鋳造用装置1では、図示しない圧入口から比較的低圧の圧縮空気等の気体を保持炉3内に供給し、溶湯Mの液面を加圧することにより、溶湯Mをストーク12及び中間ストーク11内に上昇せしめ、湯口スリーブ10を介してキャビティ6内に圧入する。そして、前記圧縮空気等の気体による加圧状態を維持したまま、キャビティ6内の溶湯Mを冷却させて凝固させることにより、鋳造品として図3に示すシリンダヘッド21を得ることができる。   In the casting apparatus 1 of the present embodiment, a relatively low pressure gas such as compressed air is supplied from a pressure inlet (not shown) into the holding furnace 3 to pressurize the surface of the molten metal M. It is raised into the intermediate stalk 11 and press-fitted into the cavity 6 through the gate sleeve 10. And the cylinder head 21 shown in FIG. 3 as a cast product can be obtained by cooling and solidifying the molten metal M in the cavity 6 while maintaining the pressurized state by the gas such as the compressed air.

図3は、図2のIII−III線に対応する断面を示しており、シリンダヘッド21は図3の左側に吸気通路22、右側に排気通路23を備えている。吸気通路22、排気通路23は湾曲しており、それぞれシリンダヘッド21の側面21a,21bと、底面21cとに開口している。   3 shows a cross section corresponding to the line III-III in FIG. 2, and the cylinder head 21 is provided with an intake passage 22 on the left side of FIG. 3 and an exhaust passage 23 on the right side. The intake passage 22 and the exhaust passage 23 are curved and open to the side surfaces 21a and 21b and the bottom surface 21c of the cylinder head 21, respectively.

このような吸気通路22、排気通路23は、図2に示す吸気弁形成用突起15、排気弁形成用突起16上に砂中子を配置して鋳造することにより形成することができる。また、シリンダヘッド21は、内部に冷却水の通路等に用いられる空洞部24a,24b,24cを備えており、空洞部24a,24b,24cもまたキャビティ6内の対応する位置に砂中子を配置して鋳造することにより形成される。   Such an intake passage 22 and an exhaust passage 23 can be formed by placing and casting a sand core on the intake valve forming protrusion 15 and the exhaust valve forming protrusion 16 shown in FIG. The cylinder head 21 includes cavities 24 a, 24 b and 24 c used for cooling water passages and the like, and the cavities 24 a, 24 b and 24 c also have sand cores at corresponding positions in the cavity 6. Formed by placing and casting.

図3に示すシリンダヘッド21の断面積は、図1に示すキャビティ6の吸気弁形成用突起15が配置される側6a、排気弁形成用突起16が配置される側6bに対応して、吸気通路22を備える側の断面積が、排気通路23を備える側の断面積より大きくなっている。従って、図3から、シリンダヘッド21は、排気通路23を備える側の重量が、吸気通路22を備える側の重量よりも軽くなることがわかる。   The cross-sectional area of the cylinder head 21 shown in FIG. 3 corresponds to the side 6a of the cavity 6 shown in FIG. 1 where the intake valve forming projection 15 is arranged and the side 6b where the exhaust valve forming projection 16 is arranged. The cross-sectional area on the side including the passage 22 is larger than the cross-sectional area on the side including the exhaust passage 23. Therefore, it can be seen from FIG. 3 that the weight of the cylinder head 21 on the side including the exhaust passage 23 is lighter than the weight on the side including the intake passage 22.

前述のようにしてシリンダヘッド21を鋳造するとき、キャビティ6内に充填された溶湯Mは、垂直方向では上型4から下型5方向に指向性凝固が進行する。一方、溶湯Mは、水平方向では湯口9,9に囲まれたキャビティ6の中央部に高熱となる部分ができ、放置すると前記指向性凝固の妨げとなる。   When casting the cylinder head 21 as described above, the molten metal M filled in the cavity 6 progresses directional solidification in the vertical direction from the upper mold 4 to the lower mold 5. On the other hand, in the horizontal direction, the molten metal M has a portion where the heat is high at the center of the cavity 6 surrounded by the gates 9 and 9.

そこで、本実施形態の鋳造用装置1では、まず、第1の冷却媒体通路17a,17bに冷却媒体、例えば水を流通させる。前記水は、下型5の側端面5a,5bの排気弁形成用突起16の側から湯口9,9の間を下型5の中央部に向けて供給され、下型5の中央部で反転した後、供給された側と同一の側端面5a,5bに戻り、吸気弁形成用突起15の側から排出される。この結果、湯口9,9に囲まれたキャビティ6の中央部、より具体的には前記直列に配列された4個の燃焼室14a,14b,14c,14dの中央の2つの燃焼室14b,14cに対応する部分が局部的に冷却され、各湯口9の周囲から各湯口9へ向かって前記指向性凝固が進行する。   Therefore, in the casting apparatus 1 of the present embodiment, first, a cooling medium, for example, water is circulated through the first cooling medium passages 17a and 17b. The water is supplied from the side of the side end faces 5a, 5b of the lower mold 5 to the central portion of the lower mold 5 between the gates 9, 9 from the exhaust valve forming projection 16 side, and is inverted at the central portion of the lower mold 5. After that, it returns to the same side end surfaces 5a and 5b as the supplied side, and is discharged from the intake valve forming projection 15 side. As a result, the central portion of the cavity 6 surrounded by the gates 9 and 9, more specifically, the two combustion chambers 14b and 14c at the center of the four combustion chambers 14a, 14b, 14c and 14d arranged in series. The portion corresponding to is locally cooled, and the directional solidification proceeds from the periphery of each gate 9 toward each gate 9.

また、本実施形態の鋳造用装置1において、第1の冷却媒体通路17a,17bは、前記4個の燃焼室14a,14b,14c,14dの配列方向に対応する方向に対し、排気弁形成用突起16の側、即ちキャビティ6内に形成されるシリンダヘッド21の重量の軽い側から前記冷却媒体を供給し、吸気弁形成用突起15の側、即ちシリンダヘッド21の重量の重い側から排出する。この結果、キャビティ6内に形成されるシリンダヘッド21の重量の軽い側を形成する溶湯Mが先に冷却されて凝固することとなり、シリンダヘッド21の重量の異なる部分においても水平方向での前記指向性凝固を均一に進行させることができる。   Further, in the casting apparatus 1 of the present embodiment, the first cooling medium passages 17a and 17b are for exhaust valve formation with respect to the direction corresponding to the arrangement direction of the four combustion chambers 14a, 14b, 14c, and 14d. The cooling medium is supplied from the projection 16 side, that is, from the light side of the cylinder head 21 formed in the cavity 6, and discharged from the intake valve formation projection 15 side, that is, from the heavy side of the cylinder head 21. . As a result, the molten metal M forming the light side of the cylinder head 21 formed in the cavity 6 is first cooled and solidified, and the horizontal direction is also applied to portions having different weights of the cylinder head 21. Sexual coagulation can proceed uniformly.

このとき、第2の冷却媒体通路18a,18bには冷却媒体を流通させないようにすることにより、湯口9に充填されている溶湯Mが過早に凝固することを抑制しつつ、キャビティ6内に充填されている溶湯Mを凝固させて鋳巣の無い優れた品質のシリンダヘッド21を得ることができる。   At this time, by preventing the cooling medium from flowing through the second cooling medium passages 18a and 18b, the melt M filled in the pouring gate 9 is prevented from solidifying prematurely, while entering the cavity 6. It is possible to solidify the filled molten metal M to obtain an excellent quality cylinder head 21 without a cast hole.

次に、キャビティ6内に充填されている溶湯Mが凝固したならば、第2の冷却媒体通路18a,18bに冷却媒体、例えば空気を流通させる。前記空気は、下型5の側端面5c,5dから下型5の中央部に向けて供給され、第2の冷却媒体通路18a,18bの形状に従って下型5の側端面5c,5dと中央部との間を2往復した後、供給された側と同一の側端面5c,5dに戻り、排出される。この結果、湯口9に充填されている溶湯Mの凝固を促進することができ、鋳造用装置1による鋳造のサイクルタイムを短縮させることができる。   Next, when the molten metal M filled in the cavity 6 is solidified, a cooling medium, for example, air is circulated through the second cooling medium passages 18a and 18b. The air is supplied from the side end surfaces 5c and 5d of the lower mold 5 toward the center of the lower mold 5, and the side ends 5c and 5d and the center of the lower mold 5 are formed according to the shape of the second cooling medium passages 18a and 18b. Are returned to the same side end surfaces 5c and 5d as the supplied side, and discharged. As a result, solidification of the molten metal M filled in the gate 9 can be promoted, and the casting cycle time by the casting apparatus 1 can be shortened.

キャビティ6内の溶湯Mが凝固した後、前記加圧を解除すると、湯口9内の未凝固の溶湯Mは中間ストーク11及びストーク12を介して保持炉3に戻される。また、鋳造品としてのシリンダヘッド21は、上型4を上方に移動させて鋳造用金型2を型開きすることにより取出される。   When the pressurization is released after the molten metal M in the cavity 6 is solidified, the unsolidified molten metal M in the gate 9 is returned to the holding furnace 3 through the intermediate stalk 11 and the stalk 12. Also, the cylinder head 21 as a cast product is taken out by moving the upper mold 4 upward and opening the casting mold 2.

2…鋳造用金型、 4…上型、 5…下型、 6…キャビティ、 9…湯口、 17a,17b…第1の冷却媒体通路、 18a,18b…第2の冷却媒体通路、 21…シリンダヘッド。   2 ... Casting die, 4 ... Upper die, 5 ... Lower die, 6 ... Cavity, 9 ... Sprue, 17a, 17b ... First cooling medium passage, 18a, 18b ... Second cooling medium passage, 21 ... Cylinder head.

Claims (3)

直列に配列された複数の燃焼室に対応すると共に該複数の燃焼室の配列方向に沿って一方の側の重量が他方の側より軽いシリンダヘッドを低圧鋳造により製造する際に用いられ、
上型と、下型と、該上型と該下型との間に形成され該シリンダヘッドの外形に沿う形状のキャビティと、該下型に該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿って該燃焼室に対応する部分の両側に設けられ該キャビティに連通する複数の湯口とを備え、
該下型の内部に、該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向と直交する方向の両方の側端面から、それぞれ該複数の湯口の間に該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿って形成され、該キャビティ内に形成されるシリンダヘッドの重量の軽い側から該下型の中央部に向けて冷却媒体を供給すると共に、該中央部で反転して該キャビティ内に形成されるシリンダヘッドの重量の重い側の該側端面から該冷却媒体を排出する第1の冷却媒体通路を備えることを特徴とする鋳造用金型。
It is used when producing a cylinder head corresponding to a plurality of combustion chambers arranged in series and having a weight on one side that is lighter than the other side along the arrangement direction of the plurality of combustion chambers by low pressure casting,
An upper die, a lower die, a cavity formed between the upper die and the lower die and shaped along the outer shape of the cylinder head, and a direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers in the lower die A plurality of gates provided on both sides of the portion corresponding to the combustion chamber along the communication with the cavity,
A direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers between the plurality of gates from both side end surfaces in a direction orthogonal to the direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers inside the lower mold The cooling medium is supplied from the light side of the cylinder head formed in the cavity toward the center of the lower mold, and is inverted in the center to be formed in the cavity. A casting mold comprising a first cooling medium passage for discharging the cooling medium from the side end face on the heavy side of the cylinder head.
請求項1記載の鋳造用金型において、前記第1の冷却媒体通路は、前記複数の燃焼室の中央部に位置する燃焼室に対応する部分の下方で反転することを特徴とする鋳造用金型。   2. The casting mold according to claim 1, wherein the first cooling medium passage is inverted below a portion corresponding to a combustion chamber located in a central portion of the plurality of combustion chambers. 3. Type. 請求項1又は請求項2記載の鋳造用金型において、前記下型の前記第1の冷却媒体通路より下方で、前記複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿う方向の前記下型の側端面から、該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向に沿う方向に配設された2つの前記湯口の間に、該複数の燃焼室の配列方向に対応する方向と直交する方向に形成され、前記キャビティに充填された溶湯の凝固後に冷却媒体が供給される第2の冷却媒体通路を備えることを特徴とする鋳造用金型。   The casting mold according to claim 1 or 2, wherein the lower mold in a direction along a direction corresponding to an arrangement direction of the plurality of combustion chambers is below the first cooling medium passage of the lower mold. Formed in a direction orthogonal to the direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers between the two gates arranged in the direction corresponding to the direction corresponding to the arrangement direction of the plurality of combustion chambers from the side end face A casting mold comprising a second cooling medium passage to which a cooling medium is supplied after the molten metal filled in the cavity is solidified.
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