JP5881463B2

JP5881463B2 - 減圧鋳造用金型

Info

Publication number: JP5881463B2
Application number: JP2012039309A
Authority: JP
Inventors: 和弘林; 祐介峯俊; 直之藤谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: JP2013173163A

Description

本発明は、減圧装置を備えた減圧鋳造用金型に関する。

ダイカスト製品は、アルミニウム等の金属の溶湯を金型のキャビティに短時間で充填して鋳造されている。そのため、充填時にキャビティ内の空気が溶湯内に巻き込まれてしまうことがあり、製品がガスを含有するガス欠陥が生じ、製品の品質悪化の原因となっている。
その対策として、製品部の溶湯最終充填部位に、溶湯をオーバーフローさせる複数のオーバーフローランナーを接続し、オーバーフローランナーの先にチルベントや真空バルブ等の溶湯の金型外への吹き出しを防止する装置を設けることで、製品への空気の巻き込みを防止し、製品品質を向上させるのが一般的である。真空バルブ等の減圧装置を用いた減圧鋳造用金型では、複数のオーバーフローランナーを減圧装置の数までまとめている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１３８１５０号公報

しかしながら、上記従来の構成のように、単に複数のオーバーフローランナーをまとめただけでは、オーバーフローランナーの合流部に先に流れてきた溶湯がまだ流れてきていないオーバーフローランナー側に逆流してガス欠陥を防止できなかったり、合流部で溶湯がぶつかり合って溶湯の圧力が高まり、金型内でバリが発生したりするおそれがある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ガス欠陥やバリを防止可能な減圧鋳造用金型を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、キャビティから延びるオーバーフローランナーを複数備える減圧鋳造用金型において、減圧装置に繋がるガス抜きランナーに、複数の前記オーバーフローランナーを接続する合流ランナーを設け、前記合流ランナーは円筒部を備え、当該円筒部の一端側には前記複数のオーバーフローランナーの一つが接続され、前記円筒部の外周面に前記一つのオーバーフローランナーに対して所定の挟み角でその他のオーバーフローランナーが接続され、前記円筒部の他端は前記ガス抜きランナーに延出して接続されており、ランナーの断面積を、複数のオーバーフローランナーの合計、合流ランナーの円筒部、ガス抜きランナーの順に小さくするとともに、合流ランナーの円筒部の断面積を各オーバーフローランナーの断面積より大きくしたことを特徴とする。
上記構成によれば、ランナーの断面積を断続的に落とすことにより、溶湯の速度変化を緩やかにし、溶湯圧力の上昇を防止できる。また、複数のオーバーフローランナーのうちの１つのオーバーフローランナーから先に溶湯が流れてきた際にも、合流ランナーの断面積が各オーバーフローランナーの断面積より大きくなっているため、溶湯の速度が落ちるので、合流ランナーで複数のオーバーフローランナーの溶湯を合流させることができる。

上記構成において、複数の前記オーバーフローランナーは前記円筒部の延出方向に対して４５°以下の角度で前記円筒部に接続されてもよい。
上記構成によれば、他のオーバーフローランナーへの溶湯の流れ込みを抑制できるとともに、溶湯同士が正面からぶつかり合うことなく合流する。

本発明によれば、ランナーの断面積を断続的に落とすことにより、溶湯の速度変化を緩やかにし、溶湯圧力の上昇を防止できる。また、複数のオーバーフローランナーのうちの１つのオーバーフローランナーから先に溶湯が流れてきた際にも、合流ランナーの断面積が各オーバーフローランナーの断面積より大きくなっているため、溶湯の速度が落ちるので、合流ランナーで複数のオーバーフローランナーの溶湯を合流させることができる。

また、合流するオーバーフローランナー同士の挟み角度を４５°以下としたため、他のオーバーフローランナーへの溶湯の流れ込みを抑制できる。また、溶湯同士が正面からぶつかり合うことなく合流するので、合流ランナーでのバリの発生を抑制でき、その結果、鋳造稼働が向上するとともに、金型の寿命が向上する。

また、合流ランナーを減圧装置の近傍に配置したため、真空バルブに十分な圧力、速度で溶湯が到達するので、例えば真空バルブに湯先検知バルブを用いた場合であっても、確実に真空バルブを検知させることができる。

本発明の実施の形態に係る鋳造装置を示す断面図である。可動型を合わせ面側から示す図である。図２の合流ランナーを拡大して示す図である。本発明の変形例に係る鋳造用金型の可動型を合わせ面側から示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る鋳造装置を示す断面図である。図２は、可動型を合わせ面側から示す図である。なお、図１及び図２では、図の上方が鉛直上方であり、下方が鉛直下方である。
鋳造装置１は、例えばハイプレッシャーダイカスト製品を鋳造する装置であり、図１に示すように、金型（減圧鋳造用金型）１０と、射出機構３０と、減圧装置４０とを備えて大略構成されている。金型１０は、固定型１０Ａ及び可動型１０Ｂを有し、固定型１０Ａ及び可動型１０Ｂが対向することで、製品の形状に対応したキャビティ１１が形成される。固定型１０Ａは固定ダイベース１３に支持され、可動型１０Ｂは、図示しない駆動機構によって駆動される可動ダイベース１５に支持され、固定型１０Ａに対して進退方向に移動するようになっている。

射出機構３０は、固定型１０Ａに設けた筒状の射出スリーブ３１と、射出駆動部（不図示）によって射出スリーブ３１内を進退し、射出スリーブ３１内に供給される溶湯（例えば、アルミニウム等の金属）を押し出すプランジャ３３とを有する。射出スリーブ３１には、射出スリーブ３１内に溶湯（例えば、アルミニウム等の金属）を供給するための溶湯供給口３１Ａが設けられている。射出スリーブ３１は、その先端部が固定型１０Ａに挿入され、射出スリーブ３１内と金型１０のキャビティ１１とが、キャビティ１１の下側に形成された射出口１７、ランナー１９及びゲート２１を介して連通するようになっている。

キャビティ１１には、図２に示すように、溶湯最終充填部位となる上部に、複数（本実施の形態では、３つ）のオーバーフローランナー２３が接続されている。各オーバーフローランナー２３は、その断面積が略同一となるように形成されている。複数のオーバーフローランナー２３は、１つにまとめられ、減圧装置４０に繋がるガス抜きランナー２５の一端に連通している。
減圧装置４０は、図１及び図２に示すように、ガス抜きランナー２５の他端に接続される真空バルブ４１と、この真空バルブ４１に減圧経路４３を介して接続される真空ポンプ４５及び真空タンク４７とを有する。真空バルブ４１を開いた状態で真空ポンプ４５を駆動することにより、キャビティ１１内が所定の真空度に真空引きされる。

ところで、複数のオーバーフローランナー２３を単にまとめただけでは、オーバーフローランナー２３の合流部に先に流れてきた溶湯がまだ流れてきていないオーバーフローランナー２３側に逆流してガス欠陥を防止できなかったり、合流部で溶湯がぶつかり合って溶湯の圧力が高まり、金型１０内でバリが発生したりするおそれがある。
特に、真空バルブ４１に、溶湯の先端（湯先）を検知して閉まる湯先検知バルブ（例えば、ダイエンジニアリング社製のＳＶＶ、ＮＶＶ）を用いた場合には、合流部での溶湯の干渉によって溶湯の圧力が安定せず、真空バルブ４１の動作が不安定になる可能性がある。真空バルブ４１が完全にしまらない状態で溶湯が真空バルブ４１まで到達すると、真空バルブ４１の内部に溶湯が入り込み、真空バルブ４１を詰まらせてしまうおそれがある。

そこで、本実施の形態では、複数のオーバーフローランナー２３からの溶湯を円滑に合流させる合流ランナー２７を設けている。
図３は、図２の合流ランナー２７を拡大して示す図である。
合流ランナー２７は、例えば円筒部２７Ａの両端を半球部２７Ｂにした形状に形成され、合流ランナー２７の一端には複数のオーバーフローランナー２３が接続され、他端はガス抜きランナー２５に接続されている。合流ランナー２７は、その断面積（本実施の形態では、２７０ｍｍ²程度）が、ガス抜きランナー２５の断面積（本実施の形態では、１９７．５ｍｍ²程度）より大きく、複数のオーバーフローランナー２３の合計断面積（本実施の形態では、３１８ｍｍ²程度）よりも小さく形成されている。さらに、合流ランナー２７の断面積は、各オーバーフローランナー２３の断面積（本実施の形態では、１０６ｍｍ²程度）より大きく形成されている。

ここで、各オーバーフローランナー２３にオーバーフローランナー２３Ａ〜２３Ｃと符号を付して各々を区別して表記するものとする。一のオーバーフローランナー２３Ａは、合流ランナー２７の延出方向に沿って一端側の半球部２７Ｂに接続され、他の２つのオーバーフローランナー２３Ｂ，２３Ｃは、一のオーバーフローランナー２３Ａとの挟み角度θが４５°〜１５°以内となるように円筒部２７Ａに接続されている。より詳細には、オーバーフローランナー２３Ｂ，２３Ｃは、オーバーフローランナー２３Ａと略平行に延出する平行部２９Ａと、平行部２９Ａから合流ランナー２７に向けて４５°〜１５°の角度で傾斜して延びる傾斜部２９Ｂとを備えて構成されている。対向するオーバーフローランナー２３Ｂ，２３Ｃの挟み角度は同一とするのが好ましい。

次に、本実施の形態の作用について説明する。
まず、可動ダイベース１５を前進させ、可動型１０Ｂを固定型１０Ａに当接しキャビティ１１を形成する。次に、射出スリーブ３１の溶湯供給口３１Ａより、射出スリーブ３１内に溶湯を供給する。そして、減圧装置４０により減圧経路４３、ガス抜きランナー２５、合流ランナー２７、オーバーフローランナー２３を通じて、キャビティ１１内を真空引きしながらプランジャ３３を前進させ、射出口１７、ランナー１９、ゲート２１を介して、キャビティ１１内に溶湯を充填する。

このとき、ランナー２３，２７，２５の断面積が、オーバーフローランナー２３、合流ランナー２７、ガス抜きランナー２５の順に断続的に小さくなっているため、溶湯の速度変化を緩やかにし、溶湯圧力の上昇を防止できる。また、複数のオーバーフローランナー２３のうちの１つのオーバーフローランナー２３から先に溶湯が流れてきた際にも、合流ランナー２７の断面積が各オーバーフローランナー２３の断面積より大きくなっているため、溶湯の速度が落ちるので、その間に他のオーバーフローランナー２３の溶湯を合流させることができる。また、合流ランナー２７の容積を、溶湯が複数のオーバーフローランナー２３から合流ランナー２７に流入するタイミングのばらつきに応じて設定することで、各オーバーフローランナー２３から流入する溶湯を合流ランナー２７で確実に合流させることができる。さらに、合流ランナー２７の容積は、真空バルブ４１を作動できる程度の圧力を得られる容積に設定される。

また、合流するオーバーフローランナー２３同士の挟み角度を４５°以下としたため、他のオーバーフローランナー２３への溶湯の流れ込みを抑制できる。また、溶湯同士が正面からぶつかり合うことなく合流するので、合流ランナー２７でのバリの発生を抑制でき、その結果、金型１０の稼働率が向上するとともに、金型１０の寿命が向上する。
一方、オーバーフローランナー２３同士の挟み角度を小さくし過ぎると、隣り合うオーバーフローランナー２３の平行部２９Ａ間の距離Ｌをある程度確保して金型１０の合わせ面ＰＬの強度を得るためには、傾斜部２９Ｂを長くしなければならず、傾斜部２９Ｂが金型１０に収まらないおそれがある。また、オーバーフローランナー２３間の金型１０が薄くなって溶湯の熱が集中するため、金型１０が溶損するおそれがある。本実施の形態では、合流するオーバーフローランナー２３同士の挟み角度を１５°以上としたため、金型１０の大きさを抑えつつ、金型１０の溶損を防止できる。

これに加え、合流ランナー２７を真空バルブ４１のすぐ手前に配置したため、真空バルブ４１に十分な圧力、速度で溶湯が到達するので、例えば真空バルブ４１に湯先検知バルブを用いた場合であっても、確実に真空バルブ４１を検知させることができる。
そして、キャビティ１１の充填が完了してキャビティ１１内の溶湯が固化した後、減圧装置４０を停止し、減圧経路４３の内部にエアをリークする。その後、可動ダイベース１５を作動して可動型１０Ｂを固定型１０Ａから離し、製品を取り出す。

以上説明したように、本実施の形態によれば、減圧装置４０に繋がるガス抜きランナー２５に、複数のオーバーフローランナー２３を接続する合流ランナー２７を設け、ランナーの断面積を、複数のオーバーフローランナー２３の合計、合流ランナー２７、ガス抜きランナー２５の順に小さくするとともに、合流ランナー２７の断面積を各オーバーフローランナー２３の断面積より大きくする構成とした。このように、ランナー２３，２７，２５の断面積を断続的に落とすことにより、溶湯の速度変化を緩やかにし、溶湯圧力の上昇を防止できる。また、複数のオーバーフローランナー２３のうちの１つのオーバーフローランナー２３から先に溶湯が流れてきた際にも、合流ランナー２７の断面積が各オーバーフローランナー２３の断面積より大きくなっているため、溶湯の速度が落ちるので、合流ランナー２７で複数のオーバーフローランナー２３の溶湯を合流させることができる。

また、本実施の形態によれば、合流するオーバーフローランナー２３同士の挟み角度を４５°以下としたため、他のオーバーフローランナー２３への溶湯の流れ込みを抑制できる。また、溶湯同士が正面からぶつかり合うことなく合流するので、合流ランナー２７でのバリの発生を抑制でき、その結果、金型１０の稼働率が向上するとともに、金型１０の寿命が向上する。

また、本実施の形態によれば、合流ランナー２７を減圧装置４０の近傍に配置したため、真空バルブ４１に十分な圧力、速度で溶湯が到達するので、例えば真空バルブ４１に湯先検知バルブを用いた場合であっても、確実に真空バルブ４１を検知させることができる。

但し、上記実施の形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、オーバーフローランナー２３が３つ設けられていたが、オーバーフローランナー２３の数は２つ以上であればよく、例えば、図４に示すように、２つのオーバーフローランナー２３Ａ，２３Ｂを設けてもよい。なお、図４に示す可動型１０Ｂは、オーバーフローランナー２３が２つである以外は、図２に示す可動型１０Ｂと同一の構成を有するため、その他の構成については、同一の部分に同様の符号を付して示し、説明は省略する。また、２つのオーバーフローランナー２３を設ける場合、オーバーフローランナー２３Ａ，２３Ｃを設けてもよいし、オーバーフローランナー２３Ｂ，２３Ｃを設けてもよい。

また、上記実施の形態では、減圧装置を真空バルブ、真空ポンプ及び真空タンクとして説明したが、減圧装置はこれに限定されず、例えば、大気開放されるチルベントであってもよい。

１鋳造装置
１０金型（減圧鋳造用金型）
２３，２３Ａ〜２３Ｃオーバーフローランナー
２５ガス抜きランナー
２７合流ランナー
４０減圧装置

Claims

キャビティから延びるオーバーフローランナーを複数備える減圧鋳造用金型において、
減圧装置に繋がるガス抜きランナーに、複数の前記オーバーフローランナーを接続する合流ランナーを設け、
前記合流ランナーは円筒部を備え、当該円筒部の一端側には前記複数のオーバーフローランナーの一つが接続され、前記円筒部の外周面に前記一つのオーバーフローランナーに対して所定の挟み角でその他のオーバーフローランナーが接続され、前記円筒部の他端は前記ガス抜きランナーに延出して接続されており、
ランナーの断面積を、複数のオーバーフローランナーの合計、合流ランナーの円筒部、ガス抜きランナーの順に小さくするとともに、合流ランナーの円筒部の断面積を各オーバーフローランナーの断面積より大きくしたことを特徴とする減圧鋳造用金型。
複数の前記オーバーフローランナーは前記円筒部の延出方向に対して４５°以下の角度で前記円筒部に接続されることを特徴とする請求項１に記載の減圧鋳造用金型。