JP6653059B2 - 鋳造用鋳型 - Google Patents

Description

本発明は、上型と下型との型合わせにより形成されたキャビティが、中子により上下に仕切られた構成の鋳造用鋳型に関する。

水平方向に配置された見切り面を介して上型と下型とが型合わせされた鋳造用鋳型に、生砂鋳型がある。鋳造ラインで用いられる生砂鋳型は、通常、鋳物を象るキャビティが、水平１段にして配置されている。

一方、生砂鋳型には、２段鋳型と呼ばれる鋳型がある。２段鋳型は、上型と下型との型合わせにより形成されたキャビティが、中子により上下に仕切られていて、鋳物を象るキャビティが、中子の上下に水平２段に形成されている。（例えば、特許文献１および特許文献２。）このように、鋳物を象るキャビティが上下２段に形成された鋳型にすることで、一つの鋳型からより多数の鋳物製品を製造することができ、生産能力を向上させることができる。

特開昭６０−１３７５４７号公報 特開昭５５−１０６６５６号公報

特許文献１に示される２段鋳型は、ゆっくりとした注湯を行うと、溶湯が、重力の作用により、まず中子下のキャビティ（以下、第２のキャビティと称す）に流れ込み、遅れて中子上のキャビティ（以下、第１のキャビティと称す）に流れ込むようになる。そして、溶湯が第２のキャビティに流れ込む間、第２のキャビティ内のガス、すなわち、注湯前から存在していたガスと、注湯後に発生したガスの大部分は、下型を通して鋳型の外に排出されるか、あるいは、中子をまわり込んで、第１のキャビティに移動されるようになる。そして、第２のキャビティから第１のキャビティが溶湯で満たされると、第１のキャビティに移動されたガスは、上型を通して鋳型の外に排出されるようになる。

なお、第２のキャビティが溶湯で満たされる際に、少量のガスが、第２のキャビティ内に取り残される可能性がある。しかし、ゆっくりとした注湯では、第２のキャビティに取り残されるガスは少量であり、取り残されたガスは、中子を通して第１のキャビティあるいは上型に排出されるようになる。

一方、近年の鋳造ラインでは、鋳造タクトを短縮するために、高速注湯による注湯が行われている。このような高速注湯により、前述の２段鋳型に注湯を行うと、湯口からキャビティに流れ込む溶湯の流量が増え、溶湯が、第１のキャビティと第２のキャビティの両方に対して、ほぼ同時に流れ込むようになる。このような溶湯の流れになると、第２のキャビティ内に存在するガスは、中子をまわり込んで移動しにくくなり、第２のキャビティ内に取り残されやすくなる。

前述のように、第２のキャビティに取り残されたガスは、少量であれば中子を通して第１のキャビティ、あるいは上型に排出されるようになる。しかし、多量になると全てが排出されなくなり、第２のキャビティ内の溶湯が、ガスを取り残したまま凝固してしまう可能性がある。このように溶湯が凝固した製品は、外観不良となる可能性がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、水平方向に配置される見切り面を介し型合わせされた上型および下型と、それら上型と下型との型合わせにより形成されたキャビティと、そのキャビティを上下に仕切るよう配置された中子とを有する鋳造用鋳型であって、高速注湯により注湯を行っても、ガスを第２のキャビティ内から容易に排出することが可能な、鋳造用鋳型の提供を目的とする。

本発明は、水平方向に配置された見切り面を介して型合わせされた上型および下型と、前記上型と下型との型合わせにより形成されたキャビティと、前記キャビティを上下に仕切るように配置された中子とを有し、前記キャビティは、前記中子により、前記中子の上方に配置された一の鋳物を象る第１のキャビティと、前記中子の下方に配置された他の鋳物を象る第２のキャビティとに仕切られていて、前記中子には、前記第２のキャビティからガスを排出可能なガス排出部が設けられている鋳造用鋳型であって、前記中子が、複数の分割片により構成されていて、前記ガス排出部が、前記分割片の合わせ面により形成されている鋳造用鋳型である。

また、本発明の鋳造用鋳型では、前記ガス排出部は、前記第２のキャビティから前記第１のキャビティにガスを排出可能に構成されていることが好ましい。

また、本発明の鋳造用鋳型は、前記ガス排出部が、前記中子の薄肉部により形成されていることが好ましい。

また、本発明の鋳造用鋳型は、前記薄肉部が、前記中子の極小肉厚部により形成されていることが好ましい。

また、本発明の鋳造用鋳型は、前記極小肉厚部の厚さが、３〜１０ｍｍであることが好ましい。

本発明の鋳造用鋳型は、第２のキャビティからガスを排出するガス排出部が、中子に設けられている。これにより、ガスを第２のキャビティ内から容易に排出することができる。

第１実施形態の鋳造用鋳型を示す概念図であり、（ａ）断面図、（ｂ）上型を重ね合わせる前の下型の上面図である。 図１の鋳造用鋳型により形成される鋳物を示す斜視図である。 第２実施形態の鋳造用鋳型を示す概念図であり、（ａ）断面図、（ｂ）上型を重ね合わせる前の下型の上面図である。 第３実施形態の鋳造用鋳型を示す概念図であり、（ａ）断面図、（ｂ）上型を重ね合わせる前の下型の上面図である。 第４実施形態の鋳造用鋳型を示す概念図であり、（ａ）断面図、（ｂ）上型を重ね合わせる前の下型の上面図である。 図５の鋳造用鋳型により形成される鋳物を示す斜視図である。 第４実施形態の比較例の鋳造用鋳型について断面を示す概念図である。 第５実施形態の鋳造用鋳型の断面を示す概念図である。 図８の鋳造用鋳型により形成される鋳物を示す概念図であり、（ａ）上面図、（ｂ）断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の鋳造用鋳型は、上型１と、下型２、中子３を有している。なお、図では、上型１、下型２を側方から支持する鋳枠、および、下型２を下方から支持する台座の記載を省略している。

（上型、下型）
上型１と下型２は、成型機により個別に成型された生砂鋳型であり、水平方向に配置される見切り面Ｓを介して上下に型合わせされたものである。上型１と下型２は、キャビティ４、押湯５、横湯道６、縦湯道７、湯口８を形成していて、湯口８から流し込んだ溶湯が、キャビティ４に供給されるようにしている。

（キャビティ）
キャビティ４は、上型１と下型２の型合わせにより形成された空間である。キャビティ４は、中子３により上下に仕切られていて、中子３の上方に第１のキャビティ４ａ、下方に第２のキャビティ４ｂが形成されている。すなわち、本実施形態の鋳造用鋳型では、中子３の上下に、図２に示す鋳物Ｐを象るキャビティが形成されていて、中子３の上下に、２個の鋳物Ｐを形成できるようにしている。

（中子）
中子３は、キャビティ４内に配されて、キャビティ４の空間を上下に仕切るものである。中子３は、生砂鋳型に用いられる砂中子であり、全周に巾木３ａが形成されている。これにより、中子３が、キャビティ４に安定な姿勢にして配されるようにしている。すなわち、第１のキャビティ４ａおよび第２のキャビティ４ｂが、安定した形状に形成されるようにしている。

また、中子３には、ガス排出部３ｂが設けられている。ガス排出部３ｂは、中子３を貫通するガス通路を含んでいて、ガス通路の一端が、第２のキャビティ４ｂ側に開口され、他端が、巾木３ａの上型１側に開口されている。これにより、ガスを第２のキャビティ４ｂ内から容易に排出できるようにしている。

ガス排出部３ｂのガス通路は、針金、ガス抜ピン、サラン紐などを用いて形成することができ、１ｍｍ以上の径に形成されることが好ましい。このようなガス排出部３ｂにすることで、ガスを第２のキャビティ４ｂ内から容易に排出することができる。

次に、ガス排出部３ｂの作用効果について説明する。
図１の鋳造用鋳型に対して、高速注湯を行うと、押湯５からキャビティ４に流れ込む溶湯の量が多くなり、溶湯が、第１のキャビティ４ａと第２のキャビティ４ｂの両方に対して、ほぼ同時に流れ込むようになる。このような溶湯の流れになると、第２のキャビティ４ｂ内のガスは、第１のキャビティ４ａに流れ込む溶湯により、中子３をまわり込んで移動しにくくなり、第２のキャビティ４ｂ内に取り残されやすくなる。

砂中子である中子３は、ある程度の通気性を有している。これにより、第２のキャビティ４ｂ内に取り残されたガスは、ある程度、中子３を介して第２のキャビティ４ｂから排出することができる。しかし、取り残されるガスが多くなると、中子３の通気性だけでは、溶湯の凝固に対してガスの排出が間に合わなくなる可能性がある。

本実施形態の鋳型は、ガス排出部３ｂを中子３に設けることで、第２のキャビティ４ｂ内のガスを容易に排出できるようにしている。これにより、高速注湯など、ガスが第２のキャビティ４ｂ内に取り残されやすい条件であっても、第２のキャビティ４ｂ内における、溶湯が、ガスを取り残したまま凝固して、鋳造製品に不良が発生することを抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略している。

図３に示すように、本実施形態の鋳造用鋳型は、中子３に設けられたガス排出部３ｂを、第１実施形態と異なる構成にしている。すなわち、本実施形態のガス排出部３ｂは、第２のキャビティ４ｂから第１のキャビティ４ａに貫通するガス通路を含んでいて、第２のキャビティ４ｂ内のガスを第１のキャビティ４ａに排出できるようにしている。

本実施形態のガス排出部３ｂは、ガス通路を短くできるので作成が容易であり、第２のキャビティ４ｂ内のガスを効率よく排出できるので、好ましいものである。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第２実施形態と同様、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略している。

図４に示すように、本実施形態の鋳造用鋳型は、中子３の形状を、第１実施形態と異なる構成にしている。すなわち、本実施形態の中子３は、３片に分割された分割中子であり、ガス排出部３ｂが、分割片の合わせ面により形成されている。

本実施形態の中子３は、単重の小さい中子片にして搬送と設置ができる。そのため、人手作業において、搬送負荷を低減できるので好ましいものである。また、ガス排出部３ｂを合わせ面により形成しているので、第１実施形態、第２実施形態の鋳造用鋳型より、排気性をよくすることができ、第２のキャビティ４ｂ内のガスを効率よく排出することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第２、第３実施形態と同様、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略している。

図５に示すように、本実施形態の鋳造用鋳型は、上型１、下型２、中子３の形状を、第１実施形態の鋳造用鋳型と異なる構成にしている。すなわち、本実施形態の鋳造用鋳型は、図６に示す鋳物Ｑを象るキャビティを、中子３の上下に形成するようにしていて、中子３の、第１のキャビティ４ａと第２のキャビティ４ｂの接近した部分に、ガス排出部３ｂを設けている。

本実施形態の鋳造用鋳型は、ガス排出部３ｂを、中子３の薄肉部３ｃにしていて、第２のキャビティ４ｂ内のガスを薄肉部３ｃを通して排出できるようにしている。

ここで、図７に示す比較例のように、薄肉部３ｃを、上面と下面が平行になるように形成すると、中子３の機械的強度が低下し、安定した鋳造ができなくなる可能性がある。さらに、このような薄肉部３ｃを有する中子３は、作製時に砂まわり性が悪く、健全に作製することが困難になる。

そこで、図５（ａ）に示すように、本実施形態では、ガス排出部３ｂ、すなわち薄肉部３ｃが、所定の断面視において、極小肉厚部３ｄを形成するよう、中子３を作製している。すなわち、中子３の上面と下面を異なる形状の曲面にして接近させ、その近接部を薄肉部３ｄとしている。

このように極小肉厚部３ｄを形成するように薄肉部３ｃを形成することで、中子３の機械的強度を確保でき、健全な中子３を安定して作製することができる。そして、第２のキャビティ４ｂ内のガスを、薄肉部３ｃ（極小肉厚部３ｄ）を通して第１のキャビティ４ａに容易に排出することができる。

なお、中子３の薄肉部３ｃ（極小肉厚部３ｄ）の厚さは、３〜１０ｍｍにして、ガス排出部３ｂとすることが好ましい。薄肉部３ｃをこの厚さ範囲の極小肉厚部３ｄに構成することで、中子３の機械的強度を確保しつつ、第２のキャビティ４ｂ内のガスを容易に排出することができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第２〜第４実施形態と同様、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略している。

図８に示すように、本実施形態の鋳造用鋳型は、上型１、下型２、中子３の形状を、他の実施形態の鋳造用鋳型と異なる構成にしている。すなわち、本実施形態の鋳造用鋳型は、図９に示す鋳物Ｒ（以下、自動車用ナックル部品Ｒと称す）を象るキャビティを、中子３の上下に形成していて、中子３の、第１のキャビティ４ａと第２のキャビティ４ｂの接近した部分に、ガス排出部３ｂを設けている。なお、図８では、自動車用ナックル部品Ｒの孔形状を象るための中子、上型、および下型の構造ついては記載を省略している。

図８に示すように、本実施形態の鋳造用鋳型は、自動車用ナックル部品Ｒを象る第１のキャビティ４ａと第２のキャビティ４ｂとを上下に近接させることで、中子３のガス排出部３ｂである極小肉厚部３ｄを形成するように薄肉部３ｃを形成している。このように薄肉部３ｃ（極小肉厚部３ｄ）を形成することで、自動車用ナックル部品Ｒのような複雑形状の鋳物製品であっても、中子３の機械的強度を確保しつつ、第２のキャビティ４ｂ内のガスを容易に排出することができる。

以上、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載された技術範囲において、上記実施形態の構成を変更することが可能である。

１：上型
２：下型
３：中子
３ａ：巾木、３ｂ：ガス排出部、３ｃ：薄肉部、３ｄ：極小肉厚部
４：キャビティ
４ａ：第１のキャビティ、４ｂ：第２のキャビティ
５：押湯
６：横湯道
７：縦湯道
８：湯口

Ｐ、Ｑ、Ｒ：鋳物
Ｓ：見切り面

Claims (2)

1. 水平方向に配置された見切り面を介して型合わせされた上型および下型と、前記上型と下型との型合わせにより形成されたキャビティと、前記キャビティを上下に仕切るように配置された中子とを有し、
   前記キャビティは、前記中子により、前記中子の上方に配置された一の鋳物を象る第１のキャビティと、前記中子の下方に配置された他の鋳物を象る第２のキャビティとに仕切られていて、前記中子には、前記第２のキャビティからガスを排出可能なガス排出部が設けられている鋳造用鋳型であって、
   前記中子が、複数の分割片により構成されていて、前記ガス排出部が、前記分割片の合わせ面により形成されていることを特徴とする鋳造用鋳型。
2. 前記ガス排出部は、前記第２のキャビティから前記第１のキャビティにガスを排出可能に構成されている請求項１に記載の鋳造用鋳型。

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