JP6315254B2 - 鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、とくに、低圧鋳造法に基づいて鋳造製品を成形するのに利用される鋳造装置に関するものである。

この種の鋳造装置としては、例えば、特許文献１に記載されているものがあった。特許文献１に記載の鋳造装置は、開閉作動する上型及び下型から成る金型と、上型及び下型の間に配置される砂型を備え、キャビティの頂壁を上型の底面により形成すると共に、キャビティの側壁及び底壁を砂型により形成している。

そして、鋳造装置は、上型に、その底面からキャビティ内に突出する複数の鋳抜きピンを設けた構成としており、鋳造後の離型時において、鋳抜きピンにより鋳造製品及び砂型を上型で保持するようにし、鋳造製品の取り出し作業を容易にしている。また、特許文献１には、湯口の一部を砂型の側壁で形成することが開示されている。

特開平７−３０８７５０号公報

ところが、上記したような従来の鋳造装置にあっては、鋳造後の離型時において上型に鋳造製品及び砂型を保持するための保持手段として、キャビティ内に突出する複数の鋳抜きピンを用いていたため、キャビティに溶湯を充填した際、鋳抜きピンからの抜熱により溶湯の部分的な温度低下が生じて、溶湯の充填不良を起こすおそれがあるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、鋳造後の離型時において上型に鋳造製品を保持する機能を備えたうえで、鋳造時における溶湯の部分的な温度低下並びに充填不良を防止することができる鋳造装置を提供することを目的としている。

本発明に係わる鋳造装置は、上下に開閉可能な上型及び下型の間でキャビティを形成する金型と、キャビティ内において上型の底面に上面が当接し且つキャビティに連通する湯口を形成した湯口砂型とを備えている。そして、鋳造装置は、湯口砂型が、下型に対して上方向に分離可能であると共に、その上面と上型の底面との間に、上型の底面に食い付くばりを形成するためのばり形成空間を形成し、且つ湯口からばり形成空間に至る溶湯通路を有している構成とし、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

本発明に係わる鋳造装置は、ばり形成空間に溶湯を充填して凝固させることでばりを形成し、そのばりを上型の底面に食い付かせて湯口砂型や鋳造製品を保持するので、溶湯の一部が湯口砂型や鋳造製品の保持を行うことになり、また、鋳抜きピンのような抜熱の原因になるものがないので、鋳造時における溶湯の部分的な温度低下や充填不良が生じることがない。これにより、鋳造装置は、鋳造後の離型時において上型に鋳造製品を保持する機能を備えたうえで、鋳造時における溶湯の部分的な温度低下並びに充填不良を防止することができる。

本発明の第１実施形態を示す鋳造装置の断面説明図（Ａ）、及び湯口砂型の断面図（Ｂ）である。 図１（Ｂ）に続いて溶湯を充填した状態を示す断面図である。 図２に続いて溶湯が凝固した状態を示す断面図である。 図３に続いて金型を開いた状態を示す断面図である。 図４に続いて鋳造製品を離型する状態を示す断面図である。 ばり形成空間の他の二例を示す要部の断面図（Ａ）（Ｂ）である。

以下、図面に基づいて、本発明に係わる鋳造装置の一実施形態を説明する。
図１（Ａ）に示す鋳造装置１は、低圧鋳造法に基づいて鋳造製品を成形するものであって、上下に開閉可能な上型２Ｕ及び下型２Ｌの間でキャビティ３を形成する金型２と、キャビティ３に連通する湯口４Ａを形成した湯口砂型４とを備えている。

より詳しくは、鋳造装置１は、ベース５と、ベース５上に立設した複数のガイドポスト６と、ガイドポスト６の中間に固定された固定盤７と、固定盤７とベース５の間に配置した保持炉８を備えている。また、鋳造装置１は、ガイドポスト６に沿って昇降駆動される可動盤９及び押し出しプレート１０と、ガイドポスト６の上端部に架設したフレーム１１を備え、可動盤９とフレーム１１の間には、可動盤９及び押し出しプレート１０を昇降駆動する油圧シリンダ１２が設けてある。

そして、鋳造装置１は、固定盤７に金型２の下型２Ｌを配置すると共に、可動盤９に金型２の上型２Ｌを配置し、油圧シリンダ１２の伸縮駆動で可動盤９を昇降させることにより、上型２Ｕ及び下型２Ｌを開閉する。そして、金型２は、上型２Ｕ及び下型２Ｌを閉じた状態において、双方の間に鋳造空間であるキャビティ３を形成する。湯口砂型４については、後に詳しく述べる。

保持炉８は、溶湯Ｍを収容すると共に、固定盤７の下側に組み合わされる蓋体８Ａや、図示しない加熱手段などを備えており、蓋体８Ａには、キャビティ３に溶湯Ｍを供給するためのストーク１３が設けてある。ストーク１３は、上端部を前記湯口砂型４の湯口４Ａに連通させると共に、下端部を溶湯Ｍに浸漬させた状態になっている。

押し出しプレート１１は、可動盤９との間にスプリング（図示せず）か介装してあると共に、可動盤９及び上型２Ｕを貫通する複数の押し出しピン１４を備えている。この押し出しプレート１１は、図１に示すように金型２を閉じた状態では、スプリングにより可動盤９との間に隙間を形成し、各押し出しピン１４の先端が上型２Ｕの底面に対して没入している。また、押し出しプレート１１は、油圧シリンダ１２の収縮駆動により可動盤９とともに上昇し、ガイドポスト６に設けたストッパ１５により上昇が阻止され、その後、可動盤９がスプリングを圧縮しつつ上昇限に達する間に、各押し出しピン１４の先端が上型２Ｕの底面から突出する。これにより、上型２Ｕから鋳造製品を離型させる。

湯口砂型４は、図１（Ｂ）にも示すように、キャビティ３に連通する湯口４Ａを有すると共に、下型２Ｌに対して上方向に分離可能に組み込まれており、その側壁によりキャビティ３の一部も形成している。湯口砂型４の湯口４Ａは、下方に開放された空間であり、側部から上がり傾斜してキャビティ３に至るゲート４Ｂを有すると共に、下部が前記保持炉８のストーク１３の上端部に連通している。また、湯口砂型４は、その上面と上型２Ｕの底面との間にばりを形成するためのばり形成空間１６を形成し、且つ湯口４Ａの上部からばり形成空間１６に至る溶湯通路４Ｃを有している。

ばり形成空間１６は、溶湯Ｍを流入させて積極的にばりを形成するための空間であり、上型２Ｕの底面及び湯口砂型４の上面のいずれか一方に設けた凸部と、他方に設けた凹部との間で形成される。この実施形態のばり形成空間１６は、上型２Ｕの底面に設けた凸部１７と、湯口砂型４の上面に設けた凹部１８との間で形成されている。図示例の凸部１７及び凹部１８は、扁平な円錐台形状を成している。また、ばり形成空間１６は、少なくとも水平方向に延出する部分を有していることが望ましい。

さらに、この実施形態では、上型２Ｕに、ばり形成空間１６に対応する位置で突没動作する押し出しピン１４を配置している。図１（Ｂ）に示す押し出しピン１４は、先述の押し出しプレート１１における複数の押し出しピン１４のうちの一本である。

上記の湯口砂型４は、周知の鋳物砂、セラミックス若しくは断熱繊維などの材料をブロック状に成形したものであって、金型２に比べて断熱性が高い（熱伝導性が低い）ものである。これにより、湯口砂型４は、湯口４Ａに充填された溶湯Ｍを保温し、余分な溶湯Ｍを保持炉８に戻すことができる。

上記構成を備えた鋳造装置１は、図１に示すように上型２Ｕと下型２Ｌを閉じた後、図示しない加圧手段により保持炉８内に気体を加圧供給して溶湯Ｍの表面を加圧し、ストーク１３及び湯口４Ａを通してキャビティ３内に溶湯Ｍを供給する。この際、キャビティ３内を吸引排気して減圧することもある。

このとき、鋳造装置１は、図２に示すように、溶湯Ｍがキャビティ３に充填されるのと同時に、湯口砂型４においては、溶湯通路４Ｃを通してばり形成空間１６にも溶湯Ｍが充填される。そして、鋳造装置１は、溶湯Ｍの加圧充填が終了すると、図３に示すように、湯口４Ａ内の余分な溶湯Ｍが保持炉８に落下し、その後、キャビティ３内では溶湯Ｍが凝固して鋳造製品ＭＦとなり、ばり形成空間１６内では溶湯Ｍが凝固してばりＢが形成される。このばりＢは、型の分割面に生じるような薄いばりではなく、一定の肉厚と大きさを有するものであって、上型２の凸部１７に食い付いた状態に形成される。また、湯口４Ａやゲート４Ｂには、それらの内壁に沿って薄い凝固殻Ｇが形成される。

その後、鋳造装置１は、上型２Ｕを上昇させると、図４に示すように、鋳造製品ＭＦ及び湯口砂型４が上型２Ｕに付着した状態となり、上型２Ｕが上昇限に達すると、図５に示すように、上型２Ｕの底面から押し出しピン１４が突出して鋳造製品ＭＦ及び湯口砂型４を離型させる。

上記の鋳造装置１は、ばり形成空間１６に溶湯Ｍを充填して凝固させることでばりＢを形成し、そのばりＢを上型２Ｕに食い付かせて湯口砂型４や鋳造製品ＭＦを保持することから、溶湯Ｍの一部が湯口砂型４や鋳造製品ＭＦの保持を行うことになる。このため、鋳造装置１は、キャビティ内に突出する鋳抜きピンのような溶湯Ｍの抜熱の原因になるものがないので、鋳造時における溶湯Ｍの部分的な温度低下や充填不良が生じることがない。これにより、鋳造装置１は、鋳造後の離型時において上型２Ｕに鋳造製品ＭＦを保持する機能を備えたうえで、鋳造時における溶湯Ｍの部分的な温度低下並びに充填不良を防止することができる。

また、鋳造装置１は、離型時において下型２Ｌに湯口砂型４が残らないので、砂や凝固殻を除去する作業を不要若しくは最小限にすることができ、生産効率の向上を実現することができる。さらに、鋳造装置１は、湯口砂型４において湯口４Ａの上部に溶湯通路４Ｃ及びばり形成空間１６を有するので、溶湯Ｍの表面に生じた酸化被膜等の不純物がばり形成空間１６に流入することとなり、鋳造製品ＭＦに不純物が混入するのを防ぐことができる。さらに、鋳造装置１は、鋳造製品ＭＦに凝固殻ＧやばりＢが一体化しているので、凝固殻Ｇが折れることによる鋳造製品ＭＦの変形を防止し得る。

さらに、鋳造装置１は、上型２Ｕの底面及び湯口砂型４の上面のいずれか一方に設けた凸部１７と、他方に設けた凹部１８との間でばり形成空間１６を形成しているので、ばりＢの上型２Ｕへの食い付きがより良好になる。また、上記実施形態のように、上型２Ｕの底面に凸部１７を設け、湯口砂型４の上面に凹部１８を設けた構成にすれば、ばりＢの上型２Ｕへの食い付きがより良好になるうえに、湯口砂型４の材料を節約し得る。

さらに、鋳造装置１は、上型２Ｕに、ばり形成空間１６に対応する位置で突没動作する押し出しピン１４を配置したことから、ばりＢの離型が確実に行われることとなり、しかも、湯口砂型４を上型２Ｕに保持する機能と、湯口砂型４を離型させる機能を一カ所に集約することができるので、湯口砂型４の小型化や、その材料の節約による低コスト化などを実現することができる。

図６は、ばり形成空間の他の二例を示す要部の断面図（Ａ）（Ｂ）である。先の実施形態では、扁平な円錐台形状の凸部１７及び凹部１８の間にばり形成空間１６を形成した構成を示した。ばり形成空間１６は、図６（Ａ）に示すように、一定の幅寸法を有する凸部１７及び凹部１８の間に形成したり、図６（Ｂ）に示すように、基端部に対して先端部の幅を大きくした凸部１７及び凹部１８の間に形成することができる。

これにより、上型２Ｕに対するばりＢの食い付きがより一層良好になる。とくに、図６（Ｂ）に示すばり形成空間１６によれば、ばりＢの食い付きがより強固になるが、同空間１６に対して押し出しピン１４を配置しているので、離型も確実に行われる。なお、上記各実施形態では、上型２Ｕに凸部１７を設けると共に、下型２Ｌに凹部１８を設けた構成を示したが、その逆に、上型２Ｕに凹部を設けると共に、下型２Ｌに凸部を設けることもできる。

本発明の鋳造装置は、その構成が上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更することができる。例えば、上記の湯口砂型の採用に加えて、鋳造製品と下型との接触面積よりも、鋳造製品と上型との接触面積の方を大きくして、離型時において上型に鋳造製品が確実に保持されるようにすることも有効である。また、鋳造製品の大きさや形状や等によっては、複数箇所に湯口砂型を配置することもできる。

１ 鋳造装置
２ 金型
２Ｕ 上型
２Ｌ 下型
３ キャビティ
４ 湯口砂型
４Ａ 湯口
４Ｃ 溶湯通路
１４ 押し出しピン
１６ ばり形成空間
１７ 凸部
１８ 凹部
Ｂ ばり

Claims (3)

1. 上下に開閉可能な上型及び下型の間でキャビティを形成する金型と、
   前記キャビティ内において上型の底面に上面が当接し且つ前記キャビティに連通する湯口を形成した湯口砂型とを備え、
   前記湯口砂型が、下型に対して上方向に分離可能であると共に、その上面と上型の底面との間に、前記上型の底面に食い付くばりを形成するためのばり形成空間を形成し、且つ湯口からばり形成空間に至る溶湯通路を有していることを特徴とする鋳造装置。
2. ばり形成空間が、上型の底面及び湯口砂型の上面のいずれか一方に設けた凸部と、他方に設けた凹部との間で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
3. 上型に、ばり形成空間に対応する位置で突没動作する押し出しピンを配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造装置。

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