JP6266326B2 - 鋳造金型装置及び鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一端が開口した内孔が形成された鋳造品を得るための鋳造金型装置及び鋳造方法に関する。

例えば、スプール弁を構成する弁ボディは、鋳造金型装置のキャビティに対して金属溶湯（主にはアルミニウム合金の溶湯）を注湯し、これを固化させることで製造されている。すなわち、弁ボディは鋳造品として得られる。

この種の弁ボディの場合、弁部材であるスプールを摺動可能に挿入するための弁孔（内孔）が形成される。該弁孔の少なくとも一端は、スプールを挿入するべく、弁ボディの所定部位で開口している。

弁孔は、例えば、鋳抜きピンによって形成される。すなわち、キャビティ内には鋳抜きピンが予め挿入されており、この状態で注湯がなされる。金属溶湯が固化して鋳造品を得た後、鋳抜きピンを鋳造品から離脱させると、鋳抜きピンの形状に対応する形状の中空部が形成される。この中空部が弁孔である。

ここで、弁孔の鋳肌には、通常、鋳巣や湯皺等の鋳造不良が形成されている。このため、弁孔の内壁に対し、深さ０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の部位までを研削加工によって除去し、内部を露出させる作業が広汎に行われている。すなわち、流通品としてのスプール弁において、弁孔の内壁の表面は、研削加工によって露呈した加工面である。

しかしながら、この加工面には、加工面近傍（弁孔の内部層）に存在する鋳巣等の鋳造不良が露出することがある。従って、加工面における鋳造不良をなくすには、弁孔の内部層における鋳造不良を可及的に低減する必要がある。

特許文献１には、超音波振動が付与された金型を溶湯に浸漬することが記載されている。該特許文献１の記載によれば、この状態で金型を溶湯から引き上げても、溶湯が金型に付着した状態が維持される、とのことである。また、特許文献１には、型合わせ（型閉じ）後に溶湯がある程度固化するまで超音波振動の付与を継続することにより、湯皺や鋳巣等の鋳造不良を低減し得ることも記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載されるように金型に振動を付与しても、溶湯に振動が十分に伝達されないことが多くある。すなわち、金型に対して振動を付与するのみでは、内孔の内壁及び内部層における鋳造不良を低減することは容易ではない。

特開２０００−２３８０４１号公報（特に段落［００２１］参照）

上記から諒解されるように、従来公知の鋳造技術では、内壁及び内部層に鋳造不良が認められない内孔を形成することは、極めて困難である。

以上の不都合は、弁ボディの弁孔に限らず、例えば、アクチュエータ等におけるピストンの摺動孔、スロットルボディやキャブレタの吸気道等においても同様である。

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、溶湯に対して振動を十分に伝達し得、このために内孔の内壁の鋳造不良が低減された鋳造品を得ることが可能な鋳造金型装置及び鋳造方法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、少なくとも一端が開口した内孔が形成された鋳造品を得るための鋳造金型装置であって、
有底の遊挿孔が形成されて前記内孔を形成するための鋳抜きピンと、
振動を発生する振動発生手段と、
キャビティを形成する金型に支持されるとともに前記遊挿孔に挿入され、前記振動発生手段で発生した振動を前記鋳抜きピンに伝達するための振動伝達部材と、
を備え、
前記振動発生手段は振動子を有し、
前記振動子が前記振動伝達部材に対して当接又は離間を繰り返すことにより、前記振動伝達部材を介して前記鋳抜きピンに振動を伝達することを特徴とする。

また、本発明は、少なくとも一端が開口した内孔が形成された鋳造品を得る鋳造方法であって、
内孔を形成するための鋳抜きピンが進入したキャビティを形成する工程と、
前記キャビティに溶湯を導入する工程と、
振動子を有する振動発生手段にて発生した振動を、前記キャビティを形成する金型に支持されるとともに前記鋳抜きピンに形成された有底の遊挿孔に挿入された振動伝達部材、及び前記鋳抜きピンを介して前記キャビティ内の前記溶湯に付与する工程と、
を有し、
前記振動を、前記振動子が前記振動伝達部材に対して当接又は離間を繰り返すことにより、前記振動伝達部材を介して前記鋳抜きピンに伝達することを特徴とする。

なお、「内孔」は、両端が開口した貫通孔、及び一端が閉塞した有底穴を含むものとする。また、以下においていう「健全面」及び「健全層」は、内孔の内在物の漏洩の原因となる程度のサイズの鋳巣や湯皺等の鋳造不良が認められない面及び層を指す。

すなわち、本発明においては、振動発生手段で発生した振動を、振動伝達部材を介して鋳抜きピンに伝達し、さらに、該鋳抜きピンから、キャビティ内の溶湯に伝達可能な構成を採用している。従って、振動が溶湯に十分に伝達される。すなわち、鋳抜きピンによって形成される内孔の内壁は、振動が十分に付与された状態の溶湯が凝固したものである。

このようにして形成された内孔の内壁（鋳肌）は、金属光沢を示すとともに、内孔の内在物（例えば、作動油等）の漏洩の原因となる程度のサイズの鋳巣や湯皺等の鋳造不良が認められない。すなわち、該内壁は、鋳造不良が認められない健全面となっており、しかも、美観が良好である。上記したように、振動が十分に伝達されたからである。

従って、当該鋳肌を、研削加工ないし鏡面加工等を施すことなくそのまま内壁として用いることが可能である。このため、鋳造品を最終製品とするまでの工程数が低減するとともに、コストの低廉化を図ることができる。また、この場合、研削屑が発生しないので、材料歩留まりが向上する。

また、この場合、バリの量が低減する。このことと、研削加工等が不要であるために研削屑が発生しないこととにより、材料歩留まりが向上する。

さらに、この鋳造品では、鋳肌から所定の深さに至る内部も概ね健全層である。すなわち、鋳肌から所定の深さまでの内部にも、内在物の漏洩の原因となる程度のサイズの鋳造不良が認められない。従って、例えば、所定の深さ（健全層）の約半分程度を研削加工によって除去し、新たに露呈した表面（加工面）を内孔の内壁とするようにしてもよい。

この場合においても、上記と同様に内在物が漏洩することを回避することができる。健全層であった内部が露呈することで形成された新たな内壁も健全面であるからである。

また、キャビティへの注湯を行うに際しては、溶湯に圧力を付加することが好ましい。すなわち、鋳造金型装置は高圧鋳造金型装置であり、鋳造方法は高圧鋳造（ＨＰＤＣ）であると好適である。

本発明によれば、振動発生手段で発生した振動を、振動伝達部材及び鋳抜きピンを介して、キャビティ内の溶湯に伝達するようにしている。鋳抜きピンが溶湯に直に接触しているので、該溶湯に振動が十分に伝達される。このため、該鋳抜きピンによって形成された内孔の内壁（鋳肌）には、内孔の内在物（例えば、作動油等）の漏洩の原因となる程度のサイズの鋳巣や湯皺等の鋳造不良が認められない。すなわち、該内壁は健全面である。

従って、場合によっては、内孔の内壁（鋳肌）に対して研削加工等を施すことなく、そのまま使用することが可能となる。このため、鋳造品から最終製品を得るまでの工程数を低減することができるとともに、コストの低廉化を図ることができる。さらに、研削屑が発生することがないので、材料歩留まりも向上する。

内孔の内壁（鋳肌）から所定の深さに至る内部が概ね健全層であることから、例えば、内壁から所定の深さ（健全層）の約半分程度を除去し、健全な内部を露呈して新たな内壁（加工面）、すなわち、健全面を形成するようにしてもよい。この場合には、加工面及び内部が健全であるので、上記と同様に、内孔の内在物（例えば、空気や作動油等）が漏洩することを回避することができる。

本発明の実施の形態に係る鋳造方法によって得られた弁ボディ（鋳造品）を備えるスプール弁の厚み方向に沿う縦断面図である。 前記弁ボディに形成された弁孔（内孔）の内壁の高倍率レーザ顕微鏡写真である。 前記弁ボディに形成された弁孔（内孔）の内壁の低倍率レーザ顕微鏡写真である。 本発明の実施の形態に係る鋳造金型装置の要部縦断面図である。 別の実施の形態に係る鋳造金型装置の要部縦断面図である。 変形例に係る鋳抜きピン及び振動伝達部材を拡大して示した要部縦断面図である。 別の変形例に係る鋳抜きピン及び振動伝達部材を拡大して示した要部縦断面図である。

以下、本発明に係る鋳造方法につき、それを実施するための鋳造金型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。なお、本実施の形態では、鋳造品として、スプール弁を構成する弁ボディを例示する。

はじめに、スプール弁につき図１を参照して説明する。なお、図１は、鋳造品である弁ボディ１０を備えるスプール弁１２の厚み方向（図１中の矢印Ｚ方向）に沿う縦断面図であり、弁ボディ１０には、軸方向、例えば、長手方向（図１中の矢印Ｘ方向）に沿って延在する内孔としての弁孔１４が形成されている。

弁孔１４は、矢印Ｘ方向の一端で開口する。この開口した一端は、キャップ部材１６で閉塞される。一方、残余の一端は、弁ボディ１０の内壁で閉塞されている。この内壁は、スプール１８（弁部材）を堰止するストッパ壁として機能する。

弁ボディ１０には、作動油を弁孔１４内に導入するための入力ポート３６、前記作動油を弁孔１４から導出するための出力ポート３８、ドレインポート４０、図示しない別の弁からの作動油供給ポート４２が形成される。図１においては、スプール１８が調圧スプリング３４によって弾発付勢され、その一端面がストッパ壁に当接（堰止）された状態を示している。このとき、入力ポート３６と出力ポート３８は、スプール１８の環状溝２０を介して連通する。一方、ドレインポート４０は、大径部２２によって閉塞される。

弁孔１４の内壁は鋳肌であり、金属光沢を示す。また、内壁（鋳肌）の高倍率レーザ顕微鏡写真である図２から把握されるように、内壁（鋳肌）には、作動油の漏洩の原因となる程度のサイズの鋳巣や湯皺等が認められない。すなわち、内壁は、研削加工ないし鏡面加工等が施されていない鋳肌であるにも関わらず、鋳造不良が認められない健全面となっており、しかも、美観が良好である。

内壁となる鋳肌には、さらに、図３に示すように、レーザ顕微鏡にて低倍率観察した際に視認し得る複数本の微細な筋４４が、長手方向（矢印Ｘ方向）に対して直交する方向に延在している。これらの筋４４は、振動を付与することなく形成された弁孔の内壁では認められない。すなわち、筋４４は、振動を付与することに基づいて形成されたものであると考えられる。なお、筋４４が漏洩の一因となることはない。

後述するように、弁孔１４は、振動が付与された鋳抜きピン４６（図４参照）によって形成される。隣接する筋４４同士の離間間隔は、振動の周波数に対応していると推察される。

さらに、鋳肌である弁孔１４の内壁表面から深さ方向に少なくとも１ｍｍに到達するまで、作動油が漏洩する原因となる程のサイズの鋳造不良が認められない。すなわち、弁ボディ１０において、弁孔１４の内壁表面から深さ１ｍｍに至る内部は、いわゆる健全層である。

従って、鋳肌をそのまま、弁孔１４の内壁として用いることができる。換言すれば、弁孔１４の鋳肌に対して研削加工等の煩雑な作業を行う必要は特にない。また、これにより、実使用可能な弁ボディ１０を得るまでの工程数が低減するとともに、コストの低廉化を図ることができる。ただし、弁孔１４の内壁に対し、後述するように研削加工を行うようにしてもよい。

このような内壁（鋳肌）を有する弁孔１４（内孔）が形成された弁ボディ１０は、以下に説明するように鋳造作業によって作製することができる。

図４は、弁ボディ１０を得るための本実施の形態に係る鋳造金型装置５０の要部縦断面図である。この鋳造金型装置５０には、振動装置５１が付設されている。

先ず、該鋳造金型装置５０につき説明すると、この鋳造金型装置５０は、例えば、溶湯に対して３５〜１００ＭＰａの圧力を付与する高圧鋳造金型装置であり、位置決め固定された固定金型５２と、該固定金型５２に対して接近又は離間する方向に変位する可動金型５４とを有する。固定金型５２には第１入子５６が設けられ、一方、可動金型５４には第２入子５８が設けられる。型閉じがなされることに伴い、第１入子５６と第２入子５８とでキャビティ６０が形成される。

固定金型５２には挿通孔６２が貫通形成され、該挿通孔６２には、プランジャスリーブ６４が通される。該プランジャスリーブ６４の上部には給湯口が形成されており、溶湯（例えば、アルミニウム合金の溶湯）６６は、この給湯口からプランジャスリーブ６４内に供給される。

プランジャスリーブ６４内には、図示しない射出シリンダのロッド６８に連結されたプランジャチップ７０が摺動自在に配置されている。従って、プランジャスリーブ６４内に供給された溶湯６６は、プランジャチップ７０によって押し出される。さらに、プランジャスリーブ６４の先端からキャビティ６０に至るまでには、該プランジャスリーブ６４から導出された溶湯６６をキャビティ６０まで案内するための通路であるランナ７２が形成される。

鋳造金型装置５０には、さらに、鋳抜きピン４６を保持するピン保持部材７４と、該ピン保持部材７４に連結された支柱保持部材７６とを有する中子７８が設けられる。該中子７８は、支柱保持部材７６に設けられた図示しない摺動機構の作用下に、図４における上下方向に変位することが可能である。

振動装置５１は、中子７８に設けられる。具体的には、中子７８を構成するピン保持部材７４には、キャビティ６０に向かって延在する段付孔８０が貫通形成される。該段付孔８０には、軸部８２と、若干大径な頭部８４とを有する鋳抜きピン４６が通される。該鋳抜きピン４６の頭部８４が段付孔８０の段部８６に支持されることにより、鋳抜きピン４６がピン保持部材７４に保持される。従って、鋳抜きピン４６は中子７８と一体的に変位し、鋳抜きピン４６の軸部８２の先端は、型閉じ時にキャビティ６０に進入する。この軸部８２の先端により、弁孔１４（図１参照）が形成される。

ここで、鋳抜きピン４６の軸部８２は、その外周が抜き勾配のないストレート形状となっており、このため、弁孔１４もストレート形状となっている。この場合、抜き勾配があるテーパー形状の弁孔に比して加工が容易となるとともに、加工量を削減することができる。

また、支柱保持部材７６には、段付孔８０に対して直線状に連なる貫挿孔８８が形成される。この貫挿孔８８には、長尺棒形状の振動伝達部材９０が通される。

鋳抜きピン４６の頭部８４には、ネジ穴９２が形成されている。一方、振動伝達部材９０の下端面にはネジ部９４が設けられており、該ネジ部９４は前記ネジ穴９２に螺合される。これにより、振動伝達部材９０が鋳抜きピン４６に連結されている。

なお、鋳抜きピン４６と振動伝達部材９０とは、同一部材からなる一体構造物としてもよい。この場合、構成が簡素となる利点がある。

段付孔８０と鋳抜きピン４６との間、及び貫挿孔８８と振動伝達部材９０との間には、０．０１〜０．１ｍｍ程度の遊びが形成される。従って、鋳抜きピン４６及び振動伝達部材９０は、段付孔８０及び貫挿孔８８内で揺動及び回転動作が可能である。

振動伝達部材９０の上端部は、該貫挿孔８８から露呈して突出する。また、支柱保持部材７６には、支柱９６が立設される。この支柱９６には、例えば、エアバイブレータからなり、振動子９８を有する微細振動機１００が支持される。振動子９８が停止している状態では、その下端面は、前記振動伝達部材９０の上端面に対し、所定間隔で離間する。

微細振動機１００が付勢されると、振動子９８は、予め設定された所定の周期で上下動する。振動子９８のストロークは、該振動子９８と振動伝達部材９０との離間距離よりも若干大きく、このため、振動子９８は、下降する際に振動伝達部材９０に当接する。勿論、振動子９８は、上昇するときには振動伝達部材９０から離間する。このようにして振動子９８の当接ないし離間が繰り返されることにより、振動伝達部材９０に、所定の周波数の振動が付与される。

ここで、振動子９８と振動伝達部材９０が所定間隔で離間していることから、振動子９８が振動伝達部材９０に当接する際には衝突エネルギが発生する。振動伝達部材９０には、この衝突エネルギが付加された所定の周波数の振動が付与されていると推察される。

弁ボディ１０を得るための鋳造作業、すなわち、本実施の形態に係る鋳造方法は、基本的には上記したように構成される鋳造金型装置５０を用い、以下のように実施される。

はじめに、可動金型５４が固定金型５２に対して接近するように変位し、さらに、中子７８が下降して型閉じがなされる。型閉じがなされることに伴い、第１入子５６と第２入子５８とで形成されるキャビティ６０に鋳抜きピン４６が進入する。

次に、微細振動機１００を付勢し、振動子９８を上下動させる。振動子９８は、上記したように下降する際に振動伝達部材９０に当接し、上昇するときに振動伝達部材９０から離間する。このため、振動伝達部材９０に、所定の周波数の振動が付与される。振動は、例えば、機械的振動であり、その周波数は１００〜数百Ｈｚである。また、振動伝達部材９０と貫挿孔８８の内壁との間、及び鋳抜きピン４６と段付孔８０の内壁との間には遊びがあるので、振動伝達部材９０及び鋳抜きピン４６は、直径方向に揺動することや、円周方向に沿って回転動作することが可能である。

この状態で、次に、プランジャスリーブ６４に形成された給湯口から溶湯６６（例えば、アルミニウム合金の溶湯）を供給する。所定量の溶湯６６がプランジャスリーブ６４内に導入された後、図示しない前記射出シリンダが付勢される。これに追従して、プランジャチップ７０が溶湯６６を押圧する方向に摺動する。

その結果、プランジャスリーブ６４内に供給された溶湯６６がプランジャチップ７０によって押し出され、ランナ７２に案内されてキャビティ６０に到達する。すなわち、キャビティ６０に溶湯６６が供給され、該キャビティ６０が溶湯６６で充填される。すなわち、本実施の形態では、プランジャスリーブ６４内の溶湯６６に対して圧力を付加し、これにより該溶湯６６をキャビティ６０に導入する高圧鋳造（ＨＰＤＣ）が行われる。

キャビティ６０内の溶湯６６は、その後、凝固する。これにより、キャビティ６０の形状に対応する形状の弁ボディ１０が得られる。鋳抜きピン４６に対応する部位には、弁孔１４が形成される。

キャビティ６０への溶湯６６の供給が終了してから所定の時間が経過した後、中子７８が上昇するとともに可動金型５４が固定金型５２から離間することにより型開きがなされる。その結果、弁ボディ１０が露呈する。

ここで、キャビティ６０には、鋳抜きピン４６が進入している。本実施の形態においては、上記のようにして鋳抜きピン４６に対して振動を付与しているので、キャビティ６０に導入された溶湯６６中、鋳抜きピン４６を囲繞する部位（以下、「鋳抜きピン囲繞部位」と表記する）に対し、鋳抜きピン４６を介して振動が確実に付与される。すなわち、弁孔１４の内壁となる鋳抜きピン囲繞部位を直接振動させることができる。

なお、鋳抜きピン４６は、振動子９８が離間した際、鋳抜きピン囲繞部位（溶湯６６）の粘弾性によって押圧され、略元の位置に戻る。

この振動付与は、型開きがなされるまで継続される。従って、鋳抜きピン囲繞部位、すなわち、弁孔１４の内壁を形成する部位には、鋳抜きピン４６に接触してから固相となる（凝固する）まで、振動が終始付与される。鋳抜きピン４６が直径方向に沿って揺動することや、円周方向に沿って回転動作することが容易であるため、振動は、特に、鋳抜きピン４６の直径方向ないし周回方向に対して伝播し易い。

このようにして振動が伝播する結果、弁孔１４の内壁が、金属光沢を示し、且つ作動油の漏洩の原因となる程度のサイズの鋳巣や湯皺等（鋳造不良）が認められない鋳肌（健全面）として形成される。上記したように、鋳抜きピン囲繞部位が十分に振動されるからである。そして、鋳肌には、軸方向（鋳抜きピン４６の抜き方向）に対して直交する方向に複数個の筋４４（図３参照）が形成される。隣接する筋４４同士の離間間隔は、振動子９８の振動周波数に対応していると推察される。

振動付与を行わない一般的な鋳造においては、鋳抜きピン４６が引き抜かれた直後の弁孔１４の内壁（鋳肌）には鋳造不良が存在する。従って、鋳肌をそのまま内壁とすると、作動油が漏洩する懸念がある。

これに対し、本実施の形態では、鋳肌は、上記したように鋳造不良が認められない健全面となっている。従って、弁孔１４の内壁（鋳肌）に対して研削加工等を施すことなく、弁部材を収容する弁孔１４として機能させることができる。すなわち、研削加工を行う必要は特にない。この分、弁ボディ１０、ひいてはスプール弁１２を得るまでの工程数が低減する。このため、コストの低廉化を図ることもできる。

さらに、鋳抜きピン囲繞部位に振動を付与しながら鋳造を行うと、弁ボディ１０に形成されるバリが小さくなるという利点もある。このことと、研削加工を行うことが不要であるために研削屑が発生しないこととが相俟って、スクラップとなる部分が低減する。このため、材料歩留まりが向上する。

しかも、鋳抜きピン囲繞部位に振動が付与されるため、弁孔１４の内壁（鋳肌）の表面粗さが小さくなる。すなわち、弁孔１４の内壁につき複数の任意部位で最大表面粗さを測定すると、１．５μｍ以下である。

また、溶湯６６中の鋳抜きピン囲繞部位に振動が付与されると、キャビティーション現象によって溶湯６６中の気泡が微細化されるとともに、気泡が振動源（鋳抜きピン４６）から離れる方向に移動する。この結果、鋳抜きピン囲繞部位（弁孔１４の内壁）周辺の内部層は、作動油等の漏洩の原因となる程度のサイズの鋳造不良が認められない健全層として形成される。なお、微細化された気泡は、φ０．１ｍｍ程度のサイズとなっている。

また、鋳抜きピン４６の軸部８２の外周はストレート形状となっているが、弁孔１４にかじることなく弁孔１４の外方に抜き出すことが可能である。また、弁孔１４の真円度の向上も可能である。

図５に示す鋳造金型装置１１０によっても、鋳抜きピン囲繞部位に振動を付与することができる。この鋳造金型装置１１０につき説明する。なお、図４に示す構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

鋳造金型装置１１０を構成する鋳抜きピン１１２は、長手方向に沿って延在する遊挿孔１１４が貫通形成された中空体である。鋳抜きピン１１２は、ピン保持部材７４に形成された段付孔８０に挿入され、この場合においても、鋳抜きピン１１２と段付孔８０の内壁との間に０．０１〜０．１ｍｍ程度の遊びが形成される。

この場合、振動伝達部材１１６の先端は、鋳抜きピン１１２に形成された前記遊挿孔１１４に挿入される。振動伝達部材１１６の側壁と遊挿孔１１４の内壁との間には、０．０１〜０．１ｍｍ程度の遊びが形成される。

振動伝達部材１１６の長手方向略中腹部には、直径方向に指向して突出したフランジ部１１８が設けられる。このフランジ部１１８は、中子１２０を構成する支柱保持部材１２２に形成され、貫挿孔８８の一部をなす保持孔１２４に収容される。すなわち、支柱保持部材１２２は、支柱９６に加えて振動伝達部材１１６を保持する。

貫挿孔８８の内壁と振動伝達部材１１６との間には、保持孔１２４の内壁とフランジ部１１８との間も含め、０．０１〜０．１ｍｍ程度の遊びが形成される。従って、振動伝達部材１１６は、貫挿孔８８及び前記遊挿孔１１４内で揺動及び回転動作が可能である。

振動伝達部材１１６の上端部は、貫挿孔８８から露呈して突出する。その上端面は、支柱９６に保持された微細振動機１００の振動子９８の下端面に対し、所定間隔で離間して対向する。

この場合、弁ボディ１０を得るための鋳造作業時、微細振動機１００が付勢されると、振動子９８が予め設定された所定の周期で上下動する。この際、振動子９８の下端面が振動伝達部材１１６の上端面に対して当接ないし離間する。これが繰り返されることにより、振動伝達部材１１６に所定の周波数（例えば、１００〜数百Ｈｚ）の振動が付与される。

振動子９８と振動伝達部材１１６が所定間隔で離間していることから、振動子９８が振動伝達部材１１６に当接する際に衝突エネルギが発生する。振動伝達部材１１６には、この衝突エネルギが付加された所定の周波数の振動が付与されていると推察される。

振動伝達部材１１６と貫挿孔８８の内壁との間、及び遊挿孔１１４の内壁との間には遊びが形成されているので、振動伝達部材１１６は、直径方向に揺動することや、円周方向に沿って回転動作することが可能である。この動作による振動は、鋳抜きピン１１２にも伝達される。

鋳抜きピン１１２と段付孔８０の内壁との間にも遊びが形成されているので、該鋳抜きピン１１２は、振動伝達部材１１６から振動が伝達されることに伴って振動する。振動が付与された鋳抜きピン１１２は、直径方向に揺動することや、円周方向に沿って回転動作することが可能である。

この際、鋳抜きピン１１２の遊挿孔１１４の内壁と、振動伝達部材１１６の外周との間に隙間（遊び）が形成されているので、振動による摺動摩擦熱が発生する。これにより、鋳抜きピン１１２を発熱させることが可能となる。その結果、鋳抜きピン１１２の周囲における湯廻り性をさらに良好とすることができる。

次に、上記と同様に給湯口から所定量の溶湯６６がプランジャスリーブ６４内に導入された後、図示しない射出シリンダの作用下にプランジャチップ７０が溶湯６６を押圧する方向に摺動する。これにより、プランジャスリーブ６４内に供給された溶湯６６がプランジャチップ７０によって押し出されるとともに、ランナ７２に案内されてキャビティ６０に到達する。

キャビティ６０内に供給された溶湯６６は、その後、凝固によって固化する。その結果、キャビティ６０の形状に対応する形状の弁ボディ１０が得られる。鋳抜きピン１１２に対応する部位には、弁孔１４が形成される。

この場合、キャビティ６０に鋳抜きピン１１２が進入している。従って、鋳抜きピン囲繞部位には、上記のようにして振動する鋳抜きピン１１２から振動が伝播される。加えて、鋳抜きピン１１２に形成された遊挿孔１１４の開口した先端から、振動伝達部材１１６が前進（鋳抜きピン１１２からの突出）・後退（鋳抜きピン１１２内への進入）を繰り返す。振動伝達部材１１６は、この際、鋳抜きピン囲繞部位に当接・離間する。このことによっても、鋳抜きピン囲繞部位に振動が伝播する。

振動伝達部材１１６及び鋳抜きピン１１２が直径方向に沿って揺動することや、円周方向に沿って回転動作することが容易であるため、振動は、特に、鋳抜きピン１１２の直径方向ないし周回方向に対して伝播し易い。なお、振動付与は、型開きがなされるまで継続される。

このようにして振動が伝播する結果、弁孔１４の内壁が、金属光沢を示し、且つ作動油の漏洩の原因となる程度のサイズの鋳巣や湯皺等（鋳造不良）が認められない鋳肌として形成される。この鋳肌には、軸方向（鋳抜きピン１１２の抜き方向）に対して直交する方向に複数個の筋４４（図３参照）が形成される。

従って、弁孔１４の内壁（鋳肌）に対して研削加工等を施すことなく、弁部材を収容する弁孔１４として機能させることができる。すなわち、研削加工を行う必要は特にない。この分、弁ボディ１０、ひいてはスプール弁１２を得るまでの工程数が低減する。このため、コストの低廉化を図ることもできる。

さらに、鋳肌から深さ方向１ｍｍにわたる範囲にも、作動油の漏洩の原因となる程度のサイズの鋳巣や湯皺等（鋳造不良）が認められない。また、鋳肌の最大表面粗さは１．５μｍである。

溶湯６６中の鋳抜きピン囲繞部位に振動が付与されると、上記と同様にキャビティーション現象によって溶湯６６中の気泡が微細化されるとともに、気泡が振動源（鋳抜きピン１１２及び振動伝達部材１１６）から離れる方向に移動する。この結果、鋳抜きピン囲繞部位（弁孔１４の内壁）周辺の内部層は、作動油等の漏洩の原因となる程度のサイズの鋳造不良が認められない健全層として形成される。微細化された気泡は、φ０．１ｍｍ程度のサイズとなっている。

なお、遊挿孔１１４を貫通したものとして形成する必要は特にない。すなわち、図６に示すように、有底穴としての遊挿孔１２６が形成された鋳抜きピン１２８を採用し、前記遊挿孔１２６内で振動伝達部材１１６を振動させるようにしてもよい。

この場合、振動した振動伝達部材１１６は、鋳抜きピン１２８の底壁に対して当接又は離間を繰り返す。これに伴い、振動が鋳抜きピン１２８に伝播し、さらに、鋳抜きピン囲繞部位に伝播する。これにより、上記と同様の鋳肌からなる内壁を有する弁孔１４が形成される。

又は、例えば、図７に示すように、段付孔８０に収容された中実の鋳抜きピン１３０の頭部８４の上端面に対し、振動伝達部材１３２の下端面を当接させるようにしてもよい。

なお、上記した実施の形態では、周波数が１００〜数百Ｈｚ程度である機械的振動を付与するようにしているが、超音波振動を付与するようにしてもよいことは勿論である。この場合、微細振動機１００に代替して超音波振動機を採用すればよい。そして、超音波振動機の振動子先端と、振動伝達部材９０、１１６、１３２の上端面とが離間せずに当接接触した状態で振動を付与すればよい。

また、上記した実施の形態では、弁孔１４の内壁に対して研削加工を施すことを割愛する場合を例示している。換言すれば、鋳肌そのものを内壁としている。しかしながら、必要に応じ、鋳肌に対して研削加工を行い、内部を露呈させて新たな内壁とするようにしてもよい。

振動を付与することで得られた弁孔１４では、上記したように、内壁（鋳肌）から深さ１ｍｍ程度まで、作動油の漏洩の原因となる程度のサイズの鋳造不良が認められない健全層である。このため、例えば、鋳肌から深さ０．５ｍｍ程度までを除去するような研削加工を行えば、該健全層が新たな表面（加工面）、すなわち、健全面として露呈するとともに、該加工面から深さ０．５ｍｍに至る内部が健全層となる。すなわち、この場合においても、作動油が漏洩すること等を回避することができる。

さらに、上記のようにして得られる鋳造品は、振動が付与された鋳抜きピン４６等によって形成された内孔を有するものであればよく、スプール弁１２の弁ボディ１０に特に限定されるものではない。鋳造品の別の例としては、アクチュエータのボディが挙げられる。この場合、内孔は、例えば、ピストンの摺動孔である。

また、さらに別の例としては、スロットルボディやキャブレタのボディが挙げられる。この場合、内孔は吸気道であり、内在物は空気又は混合気である。

１０…弁ボディ １２…スプール弁
１４…弁孔 １８…スプール
３４…調圧スプリング ３６…入力ポート
３８…出力ポート ４０…ドレインポート
４２…作動油供給ポート ４４…筋
４６、１１２、１２８、１３０…鋳抜きピン ５０、１１０…鋳造金型装置
５１…振動装置 ５２…固定金型
５４…可動金型 ５６…第１入子
５８…第２入子 ６０…キャビティ
６４…プランジャスリーブ ６６…溶湯
７０…プランジャチップ ７４…ピン保持部材
７６、１２２…支柱保持部材 ７８、１２０…中子
９０、１１６、１３２…振動伝達部材 ９８…振動子
１００…微細振動機 １１４…遊挿孔

Claims (4)

1. 少なくとも一端が開口した内孔が形成された鋳造品を得るための鋳造金型装置であって、
   有底の遊挿孔が形成されて前記内孔を形成するための鋳抜きピンと、
   振動を発生する振動発生手段と、
   キャビティを形成する金型に支持されるとともに前記遊挿孔に挿入され、前記振動発生手段で発生した振動を前記鋳抜きピンに伝達するための振動伝達部材と、
   を備え、
   前記振動発生手段は振動子を有し、
   前記振動子が前記振動伝達部材に対して当接又は離間を繰り返すことにより、前記振動伝達部材を介して前記鋳抜きピンに振動を伝達することを特徴とする鋳造金型装置。
2. 請求項１記載の鋳造金型装置において、溶湯に圧力を付加して前記キャビティに導入する高圧鋳造を行う高圧鋳造金型装置であることを特徴とする鋳造金型装置。
3. 少なくとも一端が開口した内孔が形成された鋳造品を得る鋳造方法であって、
   内孔を形成するための鋳抜きピンが進入したキャビティを形成する工程と、
   前記キャビティに溶湯を導入する工程と、
   振動子を有する振動発生手段にて発生した振動を、前記キャビティを形成する金型に支持されるとともに前記鋳抜きピンに形成された有底の遊挿孔に挿入された振動伝達部材、及び前記鋳抜きピンを介して前記キャビティ内の前記溶湯に付与する工程と、
   を有し、
   前記振動を、前記振動子が前記振動伝達部材に対して当接又は離間を繰り返すことにより、前記振動伝達部材を介して前記鋳抜きピンに伝達することを特徴とする鋳造方法。
4. 請求項３記載の鋳造方法において、溶湯に圧力を付加して前記キャビティに導入する高圧鋳造を行うことを特徴とする鋳造方法。

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