JP7320447B2 - 鋳造用金型及び鋳物の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、鋳物を製造する技術に関する。

特許文献１は、金型を構成する金型部材に、金型キャビティ内の気体を金型外へ排出するガス抜き溝を形成することを開示している。

特開２００８－６４６９号公報

上記のようなガス抜き溝は、鋳造する際に、金型における湯回り不良を抑制するために設けられる。

鋳造作業によっては、溶湯がガス溝内に浸入する場合がある。ガス溝内に入り込んだ溶湯が凝固し、鋳物と共に離型されてしまうと、鋳物に予定外の突起（バリと呼ばれることがある）が発生してしまうことがある。また、溝内に入り込んだ溶湯が凝固して溝内に残ったまま鋳物が離型されてしまうと、鋳物の一部が溝内の凝固物と共に金型側に残ってしまい、鋳物に予定外の凹み（逆バリと呼ばれることがある）が形成されてしまうことがある。

そこで、本発明は、鋳造用金型における鋳物に対して予定外に発生する突起又は凹みを抑制することを目的とする。

上記課題を解決するため、鋳造用金型は、第１金型面と第１合わせ面とを有する第１金型部品と、第２金型面と第２合わせ面とを有し、前記第１金型面と連続するように前記第２金型面を配設すると共に、前記第１合わせ面に対して前記第２合わせ面を対向させた状態で、前記第１金型部品と組合わされる第２金型部品と、を備え、前記第１合わせ面と前記第２合わせ面の少なくとも一方に、交差しつつ前記第１金型面と前記第２金型面との間から外方に向う複数のガス抜き溝が形成されているものである。

また、上記課題を解決するため、鋳物の製造方法は、第１金型面と第１合わせ面とを有する第１金型部品と、第２金型面と第２合わせ面とを有し、前記第１金型面と連続するように前記第２金型面を配設すると共に、前記第１合わせ面に対して前記第２合わせ面を対向させた状態で、前記第１金型部品と組合わされる第２金型部品と、を備え、前記第１合わせ面と前記第２合わせ面の少なくとも一方に、交差しつつ前記第１金型面と前記第２金型面との間から外方に向う複数のガス抜き溝が形成されている、鋳造用金型を用いた鋳物の製造方法であって、（ａ）前記第１金型部品と前記第２金型部品とを組合わせた状態で、前記第１金型面と前記第２金型面との内側に形成される金型空間内に溶湯が流入するステップと、（ｂ）前記金型空間内の溶湯が凝固するステップと、を備える。

この鋳造用金型によると、前記第１合わせ面と前記第２合わせ面の少なくとも一方に、交差しつつ前記第１金型面と前記第２金型面との間から外方に向う複数のガス抜き溝が形成されているため、ガス抜きの経路が多数形成されることなる。ガス抜き溝が交差する位置でガス抜きの経路が合流分岐することになる。このため、複数のガス抜き溝のうちの一部の入口が溶湯で塞がったとしても、交差位置の下流側経路をガス抜き経路として機能させることができる。これにより、ガス抜き効果が長期に亘って維持される。また、一部の入口が溶湯で塞がることを許容する分、入口の開口を小さくすることができる。これによって溶湯が入り込み難い。このため、予定外に発生する突起又は凹みが抑制される。

また、この鋳物の製造方法によると、形状不良が少ない鋳物を製造できる。

実施形態に係る鋳造用金型及び鋳造用金型内における鋳物を示す概略斜視図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線における鋳造用金型及び鋳物の部分的な断面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図である。 図３の部分拡大図である。 図４のＶ－Ｖ線における断面図である。 溶湯とガス抜き溝との関係を示す説明図である。

以下、実施形態に係る鋳造用金型及び鋳物の製造方法について説明する。図１は鋳造用金型２０及び鋳造用金型２０内における鋳物１０を示す概略斜視図である。図２は図１のＩＩ－ＩＩ線における鋳造用金型２０及び鋳物１０の部分的な断面図である。図３は図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図である。説明の便宜上、各図に重力方向を基準とする上下方向が参照される場合がある。

鋳物１０は、鋳造によって成形された成形品である。鋳造方法は、アルミニウム合金等の金属を溶かして溶湯とし、この溶湯を鋳造用金型２０に流し込み、溶湯を鋳造用金型２０内で所定の形状に凝固させて成形する成形法である。鋳物１０は、例えば、低圧鋳造法もしくは重力鋳造法によって製造される。

本実施形態において、鋳物１０は、内燃機関におけるシリンダーヘッドである。シリンダーヘッドには、表面積を広くして放熱性を高めるためのフィンが設けられる場合がある。かかるシリンダーヘッドが自動二輪車に搭載された場合、外観に露出する部分となる。

鋳物１０は、フィンを形成するフィン形状部分１２を有する。フィン形状部分１２は、平たい形状部分、言い換えると薄肉の板状部分である。本実施形態では、鋳物１０は、本体部１１と、複数のフィン形状部分１２とを備える。本体部１１は、複数のフィン形状部分１２に連なる部分である。ここでは、本体部１１は、一方に開口する空間を有する筒状に形成される。図１では、本体部１１の開口は上方を向く。鋳造用金型２０における鋳造時の上下方向と、製造された鋳物１０の使用状態における上下方向とは一致しなくてもよい。各図に付された上下方向は、鋳造時の状態を基準とする。本体部１１の外周囲に複数のフィン形状部分１２が形成される。フィン形状部分１２は、鋳物１０の本体部１１の外周囲から外側に向けて鍔状に張出す形状に形成される。複数のフィン形状部分１２は、上下方向において間隔をあけて並んで形成される。フィン形状部分は、本体部の周囲において部分的に突出していてもよい。

鋳造用金型２０は、鋳物１０を製造するための鋳型である。本実施形態において、鋳造用金型２０は、金属等によって形成されており、ベース金型２８と、複数の中間金型３０、３２、３４、３６と、上金型４０とを備える。複数の中間金型３０、３２、３４、３６は、ベース金型２８と上金型４０とで挟まれる金型である。ベース金型２８、第１中間金型３０、第２中間金型３２、第３中間金型３４、第４中間金型３６、上金型４０が、この順で、下から上に向けて、積重ねられる。ベース金型２８と、複数の中間金型３０、３２、３４、３６と、上金型４０との組合せ体の内部に、鋳物１０を形成するための金型空間２２が形成される。

ベース金型２８は、鋳造用金型２０において最も下側に位置し、鋳物１０の下側部分の表面を形作る部分である。ここでは、ベース金型２８は、一番下のフィン形状部分１２の下側表面を形作るフィン側金型面２８Ａと、鋳物１０の本体部１１の下部表面を形作る本体側金型面２８Ｂとを有する。ベース金型２８の上部のうち金型面２８Ａ、２８Ｂの周りを囲む部分に他の金型と対向する合わせ面２９が形成される。より具体的には、ベース金型２８は、上下方向に扁平な直方状に形成されている。ベース金型２８のうちの上面における左右及び前後の中間部にフィン側金型面２８Ａと本体側金型面２８Ｂがと形成される。合わせ面２９は、重力方向に対して直交する水平面に沿うように形成されてもよい。ここでは、合わせ面２９は、平面に形成される。上記本体側金型面２８Ｂは、合わせ面２９よりも低い位置で、水平方向に沿う平面に形成される。フィン側金型面２８Ａは、本体側金型面２８Ｂの外周縁から外側に向けて水平方向に沿って延びると共に、その外周囲で外側に向うにつれて徐々に上方に向って合わせ面２９に達する形状に形成される。ここでは、フィン側金型面２８Ａの外周部２８Ａａは、縦断面において斜め下外側に向けて凸となる湾曲面を形成する形状に形成される。

第１中間金型３０は、ベース金型２８上に重ねられる。第１中間金型３０は、ベース金型２８と対応する広がりを有する板状に形成される。第１中間金型３０は、鋳物１０のうち複数のフィン形状部分１２によって区画される中間領域を形作る部分であり、各フィン形状部分１２の厚み方向中間部に沿った面の延長上で他の金型と分れている。平面視における第１中間金型３０の中間部に、上下方向に貫通するように金型面３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが形成される。下金型面３０Ａは、一番下のフィン形状部分１２の上側表面を形作る形状に形成される。つまり、上記ベース金型２８におけるフィン側金型面２８Ａと、本下金型面３０Ａとが連続して配設されことで、一番下のフィン形状部分１２を形作る扁平な金型空間が形成される。この際、フィン側金型面２８Ａはフィン形状部分１２の下側の面を形成し、下金型面３０Ａは他のフィン形状部分１２の上側の面を形成することになる。中間金型面３０Ｂは、本体部１１のうち一番下のフィン形状部分１２と下から２番目のフィン形状部分１２との間の外周表面を形作る形状に形成される。上金型面３０Ｃは、下から２番目の一番下のフィン形状部分１２の上側表面を形作る形状に形成される。第１中間金型３０の下面のうち下金型面３０Ａを囲む部分は、合わせ面３１Ａに形成される。合わせ面３１Ａは、重力方向に対して直交する水平面に沿うように形成されていてもよい。この合わせ面３１Ａには、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が形成される。ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２の形成例については後で説明する。第１中間金型３０の上面のうち上金型面３０Ｃを囲む部分は、合わせ面３１Ｂに形成される。合わせ面３１Ｂは、重力方向に対して直交する水平面に沿うように形成されていてもよい。本実施形態では、合わせ面３１Ｂは、平面に形成される。

上記中間金型面３０Ｂは、合わせ面３１Ａ、３１Ｂに対して上下方向中間領域で、環状を描く形状に形成される。下金型面３０Ａは、中間金型面３０Ｂの下側縁から外側に向けて水平方向に沿って延びると共に、その外周囲で外側に向うにつれて徐々に下方に向って合わせ面３１Ａに達する形状に形成される。ここでは、下金型面３０Ａの外周部は、外側に凸となるように湾曲する形状に形成される。ベース金型２８上に第１中間金型３０が重ねられると、合わせ面３１Ａが合わせ面２９に対向して配設される。また、下金型面３０Ａのうち水平方向に沿って延在する下向き部分が、フィン側金型面２８Ａのうち水平方向に沿って延在する上向き部分に対して対向して配設される。さらに、下金型面３０Ａのうち外周側の部分がフィン側金型面２８Ａのうち外周側部分の上側に連続して配設される。これにより、一番下のフィン形状部分１２を形成可能な、上下方向に扁平な金型空間が形成される。この際、上金型面３０Ｃはフィン形状部分１２の一方面側（下側）を形成し、下金型面３０Ａはフィン形状部分１２の他方面側（上側）を形成することになる。上金型面３０Ｃは、中間金型面３０Ｂの上側縁から外側に向けて水平方向に沿って延びると共に、その外周囲で外側に向うにつれて徐々に上方に向って合わせ面３１Ｂに達する形状に形成される。ここでは、下金型面３０Ａの外周部は、外側に凸となるように湾曲する形状に形成される。

第２中間金型３２、第３中間金型３４、第４中間金型３６は、上記第１中間金型３０と同様構成であり、それぞれ金型面３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、合わせ面３１Ａ、３１Ｂを有する。また、それぞれの合わせ面３１Ａにはガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が形成される。中間金型３０、３２、３４、３６が重ね合されると、上下に対向するものの間において、上側に位置する金型側の下金型面３０Ａと、下側に位置する金型側の上金型面３０Ｃとによって、フィン形状部分１２を形成可能な金型空間が形成される。また、合わせ面３１Ａと、合わせ面３１Ｂとが対向して配置される。

上金型４０は、鋳造用金型２０において最も上側に位置し、鋳物１０の上側部分を形作る部分である。上金型４０は、鋳物１０の内部の表面を形作ってもよい。ここでは、上金型４０は、一番上のフィン形状部分１２の上側表面を形作る金型面４０Ａを有する。上金型４０は、平面視において第４中間金型３６と対応する広がりを有する板状に形成される。上金型４０の下面のうち金型面４０Ａを囲む部分は、合わせ面４１に形成されている。合わせ面４１は、重力方向に対して直交する水平面に沿うように形成されてもよい。ここでは、合わせ面４１には、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が形成される。上金型４０内には内金型１４０が配置される。この内金型は、鋳物１０の本体部１１の内部構造部分の表面を形作る内金型面４０Ｂを有する。

金型面４０Ａは、金型面４０Ｂの外周から外側に向けて水平方向に沿って延びると共に、その外周囲で外側に向うにつれて徐々に下方に向って合わせ面４１に達する形状に形成される。ここでは、金型面４０Ａの外周部は、外側に凸となるように湾曲する形状に形成される。

第４中間金型３６上に上金型４０が重ねられると、合わせ面４１が合わせ面３１Ｂに対向して配設される。また、金型面４０Ａが上金型面３０Ｃに対向して配置され、これにより、一番上のフィン形状部分１２を形成可能な金型空間が形成される。内金型１４０は、中間金型面３０Ｂで囲まれる空間内に配置される。

そして、金型面２８Ａ、２８Ｂ、複数組の金型面３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、金型面４０Ａ、４０Ｂによって、鋳物１０を形成可能な金型空間２２が形成される。なお、金型空間２２に対して溶湯Ｌを供給可能な供給口２４が設けられる（図２参照）。例えば、炉内で溶かされた溶湯が、気体圧によって押上げられて上記供給口２４を介して金型空間２２内に注湯される。

本実施形態のベース金型２８と、複数の中間金型３０、３２、３４、３６と、上金型４０のうち上下に組合わされる金型間の関係に関して、次のように把握してもよい。まず、下側の金型を第１金型、この下側の第１金型に形成され、上側の金型側に設けられる金型面及び合わせ面を、第１金型面及び第１合わせ面と把握してもよい。また、上側の金型を第２金型、この上側の金型に形成され、下側の金型側に設けられる金型面及び合わせ面を、第２金型面及び第２合わせ面と把握してもよい。

例えば、ベース金型２８と一番下の第１中間金型３０との関係に関して、ベース金型２８を第１金型、第１中間金型３０を第２金型と把握してもよい。この場合、ベース金型２８に形成されるフィン側金型面２８Ａ、合わせ面２９を、第１金型面、第１合わせ面と把握してもよい。また、第１中間金型３０に形成される下金型面３０Ａ、合わせ面３１Ａを、第２金型面、第２合わせ面と把握してもよい。また、例えば、複数の中間金型３０、３２、３４、３６との関係に関して、例えば、第２中間金型３２を第１金型、この上の第３中間金型３４を第２金型と把握してもよい。この場合、第２中間金型３２に形成される上金型面３０Ｃ、合わせ面３１Ｂを、第１金型面、第１合わせ面と把握してもよい。また、第３中間金型３４に形成される下金型面３０Ａ、合わせ面３１Ａを、第２金型面、第２合わせ面と把握してもよい。第４中間金型３６と上金型４０との間に関しても、上記と同様に、第４中間金型３６を第１金型、上金型４０を第２金型と把握してもよい。

第２中間金型３２と第３中間金型３４との間に着目して、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２についてより具体的に説明する。図４は図３の部分拡大図であり、図５は図４のＶ－Ｖ線における断面図である。図２から図５に示すように、上側にある第２合わせ面としての合わせ面３１Ａにガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が形成されている。ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、合わせ面２９が延びる方向と平行に延びる。

ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、フィン形状部分１２を形成するための金型面３０Ａ、３０Ｃの境界からからさらに外方に向うように形成されている。

ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、金型空間２２と金型外空間とを連通する通路として形成される。金型空間２２に導かれた溶湯によって押出されたガスがガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２を通過することで、金型空間２２への溶湯の充填量を高めることができる。金型外空間の圧力を金型空間２２内の圧力よりも低く設定することで、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２へガスを導きやすくしてもよい。

ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、フィン形状部分１２との関係では、当該フィン形状部分１２の厚み方向に対して垂直姿勢で延びており、その開口がフィン形状部分１２の先端部分に対向する。ここで、フィン形状部分１２は、本体部１１から離れる方向となる突出方向に進むにつれて厚み方向寸法が小さくなる先端形状を有している。ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、鋳造用金型２０のうちフィン形状部分１２と対向する位置から金型外空間に達するように形成される。鋳造用金型２０において、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が、金型空間２２の外側となる部分に形成されることで、ガス抜きのための構造が実現される。

本実施形態では、鋳造用金型２０にはスライド型である。本実施形態では、鋳造用金型２０は、重力方向に沿った分割面Ｂで分割されてスライド移動可能なスライド型である。例えば、鋳造用金型２０に鋳物１０が金型成形された後、鋳造用金型２０が分割面Ｂで分れて互いに離れる方向にスライド移動することで（図１の分割面Ｂ、矢印Ｐ参照）、鋳造用金型２０から鋳物１０が離型される。

ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、上記鋳造用金型２０のスライド方向と平行に延びる仮想面に平行に延びる。言換えると、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、フィン形状部分１２の厚み方向に垂直な方向に延びる平面に平行に延びる。

フィン形状部分１２の先端部分は、フィン形状部分１２の厚み方向に垂直な方向の縁辺に沿って延びる。ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、フィン形状部分１２の縁辺を外側から囲む領域に形成される。ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２の内側開口は、フィン形状部分１２の縁辺に沿って並ぶように形成される。本実施形態では、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２の形成領域は、フィン形状部分１２の縁辺を一周囲むように形成される。

本実施形態では、合わせ面３１Ａが形成される部分に対して、複数の直線状のガス抜き溝３１Ｇ１が間隔をあけて並列状態で形成されている。また、合わせ面３１Ａが形成される部分に対して、複数の直線状のガス抜き溝３１Ｇ２が間隔をあけて並列状態で形成されている。

複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、第１グループのガス抜き溝３１Ｇ１と、第２グループのガス抜き溝３１Ｇ２とを含む。第１グループのガス抜き溝３１Ｇ１は、予め定める第１延在方向に延びて、前記第１延在方向に対して直交する第１並列方向にそれぞれ並ぶ。第２グループのガス抜き溝３１Ｇ２は、第１延在方向とは異なる方向に延びる第２延在方向に延びて、前記第２延在方向に対して直交する第２並列方向にそれぞれ並ぶ。第１延在方向および第２延在方向は、鋳造用金型２０のスライド方向に対して傾斜する方向に延びる。たとえば各延在方向は、スライド方向Ｐに対して±４５度傾斜する。また各延在方向は、フィン形状部分１２の基端部から先端部に延びる方向に対して傾斜する方向に延びる。言い換えると、フィン形状部分１２の縁辺の法線に対して傾斜する方向に延びる。

第１グループに属する複数のガス抜き溝３１Ｇ１の並ぶ間隔は、第２グループに属する複数のガス抜き溝３１Ｇ２の並ぶ間隔に対して、同じであってもよいし、異なっていてもよい。合わせ面３１Ａにおいて、複数の直線状のガス抜き溝３１Ｇ１と、複数のガス抜き溝３１Ｇ２とが互いに交差する。この際の交差角度は任意である。交差角度は例えば９０゜である。これにより、合わせ面３１Ａが形成される部分にガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が網目状、いわゆる格子状に形成される。

ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が交差する交差域では、一方のガス抜き溝と他方のガス抜き溝が連通する連通個所となる。これによって一方のガス抜き溝を流れるガスは、交差域で他方のガス溝へ分岐して流れることが可能となる。

このため、複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２のうちの一部の入口が溶湯で塞がったとしても、入口が溶湯で塞がったガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２のうち入口よりも金型外空間側の部分は、上記交差域において、他のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２に連通する。これにより、複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２のうち塞がれていない入口は、入口が溶湯で塞がれたガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２を含む複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２のうち上記交差域よりも下流側部分を通じて効果的にガス抜きを行う。つまり、複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２のうちの一部の入口が溶湯で塞がったとしても複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２の交差位置よりも下流側経路は、ガス抜き経路として機能する状態が保たれる。これにより、ガス抜き効果が長期に亘って維持される。

このように複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２のうち、一部のガス抜き溝の入口が溶湯で塞がることを許容する分、入口の開口を小さくすることができる。これによって溶湯が深く入り込み難く、予定外に発生する突起又は凹みを抑制することができる。たとえばガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が、深さが０．３ｍｍ以下となるように浅い溝であっても、十分なガス抜き効果を得ることができる。

またガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、例えば、円弧状に形成される。本実施形態では、延在方向に垂直な断面形状として、深さよりも幅方向寸法が大きく形成される。例えば、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、曲率半径が深さよりも大きく形成され、曲率半径の倍の長さが溝幅よりも大きく形成される。溝幅は、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２のうち合わせ面３１Ａ側に開口する最大幅である。ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、その曲率半径を半径とする半円溝よりも浅い溝である。例えば、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、深さよりも溝幅が大きい浅い溝であってもよい。

このようにして比較的浅い溝を形成することができ、鋳造用金型２０への凝固した溶湯の詰まりを抑えることができる。たとえば、同じ方向に並ぶガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２のピッチは、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２の幅の３倍よりも小さく形成される。具体的には、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２の幅の２倍以下に形成される。このようにピッチが小さく形成されることで、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２の数を増やすことができ、溝の大きさが小さい場合でも、ガス抜き効果を維持することができる。

本実施形態では、逆バリを防いでフィン形状部分１２の先端部に対向するようにガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２を形成する。たとえば薄皮程度のバリが生じたとしても、当該バリがフィン形状部分１２の先端部に形成されることで、ショットブラストなどでバリにショットを衝突させやすく、ショットブラスト作業で容易に除去することができ、手作業による除去作業を不要とすることができる。

ここでは、本体部１１側に供給口２４が設けられ、溶湯Ｌは供給口２４からフィン形状部分１２に向けて流れ込むことが想定される。この場合、金型面３０Ａ、３０Ｃ間の金型空間において、溶湯Ｌの主な流れの方向は、本体部１１からフィン形状部分１２の先端側に向う方向Ａであると想定される。ガス抜き溝３１Ｇ１の延びる方向とガス抜き溝３１Ｇ２の延びる方向とは、両方、方向Ａに対して傾いていてもよい。

また、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、合わせ面３１Ａの全体に形成されていてもよい。これにより、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、フィン形状部分１２の外周の全体に面することができ、フィン形状部分１２の外周の全体においてガス抜きを行うことができる。

ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、一例として、曲面を描きつつ凹む底面を含む曲面溝を含む形状であってもよい（図５参照）。例えば、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２を、その延在方向に対して直交する横断面で観察すると、半円形又は半楕円形に凹む形状に形成される。ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、曲面溝でなくてもよい。ガス抜き溝は、横断面三角形状又は四角形状等の断面多角形の溝であってもよい。

合わせ面３１Ａ、３１Ｂが形成された部分の少なくとも一方にエア抜き空間１００が形成されていてもよい（図３参照）。エア抜き空間１００は、フィン形状部分１２を形成するための金型空間２２Ｆの先端縁から間隔を離れた箇所で、当該金型空間２２Ｆを囲むように形成された環状の環状空間１０１を含む。環状空間１０１は、外側通路１０２を通じて金型外空間に連通している。金型外空間に設けられたエア吸引装置によって、エアが吸引されてもよい。この場合、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２内のエアは、エア吸引装置によって外側通路、環状空間１０１を介して吸引され、これにより、金型空間２２内のガスがより効果的に吸引される。

上記鋳造用金型２０を用いた鋳物１０の製造方法について説明する。

上記ベース金型２８、中間金型３０、３２、３４、３６及び上金型４０を組合わせた状態で、それらの各金型面によって形成される金型空間２２内に溶湯Ｌを流入させる（ステップ（ａ））。この際、低圧鋳造法によって本体部１１側の下部に形成された供給口２４から溶湯Ｌが供給されてもよい。

供給された溶湯Ｌは、図６に示すように、金型空間２２を下側から上側に向けて順次満たしていく。１つのフィン形状部分１２を形成する金型面３０Ａ、３０Ｃ間の空間２２Ｆを例とすると、図６に示すように、溶湯Ｌは、当該空間２２Ｆを基端側及び下側から順次満たしていく。このため、空間２２Ｆ内において、溶湯は、ガスを空間２２Ｆの先端側斜め上方に押出す。これにより、空間２２Ｆ内のガスは、上側のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２を通って円滑に抜かれる。

本ステップにおいて、金型空間２２から合わせ面３１Ａ、３１Ｂの境界に向う溶湯Ｌの流れの方向Ａが、その境界で開口するガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２の開口が延びる方向に対して交わる方向となるように、金型空間２２内に溶湯Ｌを流入させてもよい。

金型空間２２内に溶湯Ｌが流入した後、金型空間２２内の溶湯Ｌを冷却等によって凝固させる（ステップ（ｂ））。この後、ベース金型２８、中間金型３０、３２、３４、３６及び上金型４０を分解し、各金型面から鋳物１０を離型すると、鋳物１０が製造される。

このように構成された鋳造用金型２０及び鋳物１０の製造方法によると、合わせ面３１Ａ、３１Ｂ等の少なくとも一方に、交差しつつ金型面３０Ａ、３０Ｃ等の間から外方に向う複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が形成される。このため、ガス抜き効果が長期に亘って維持される。

比較のため、合わせ面に複数のガス抜き溝が互いに交差しないで並列状態で形成されている場合を想定する。この場合、いずれかのガス抜き溝の入口が塞がれてしまうと、そのガス抜き溝の全体をガス抜き経路として利用できなくなる。

これに対して、本実施形態では、金型空間２２から外部に向うガス抜きの経路が多数形成されることになる。このため、複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２の一部の入口が塞がったとしても、ガス抜き経路として機能する経路が多数残存する。例えば、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２のうち塞がれた入口よりも外側に位置する部分は、他の塞がれない入口を外部に連通させるガス抜き経路として利用され得る。これにより、ガス抜き効果が長期に亘って維持される。

このように本実施例の金型を用いることで、鋳造用金型における鋳物に対して発生するバリまたは逆バリなどの成形不具合を抑制することができる。このように成形不具合の発生を抑制することによって、成形後に成形不具合を解消するための後工程、たとえばバリ取り作業や逆バリ解消のための肉盛り作業を減らすことができる。このような後工程を減らすことで、単位時間あたりに製造可能な製品数を増やすことができ、製造コストの低減を図ることができる。

また本実施例の鋳物は、自動二輪車のエンジン部品のように、外観部品として用いられることで、性能とともに外観も重視される鋳物である。上述したように成形不具合（バリおよび逆バリ）の発生を防ぐことができるので、後工程を減らして、外観性が要求される品質を維持することができる。

また、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、曲面を描きつつ凹む底面を含む曲面溝に形成されている。ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が曲面溝であれば、ガス抜き路の断面積が大きく確保され易い。例えば、断面三角である三角溝と曲面溝とが同じ深さであるとすると、曲面溝の断面積の方が三角溝の断面積よりも大きくなる。よって、三角溝と曲面溝とでガス抜きのために同じ断面積を確保しようとすると、曲面溝の深さを三角溝の深さよりも小さくすることができる。曲面溝の深さを小さくすることができれば、バリが発生し難くなる。

ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が曲面を描きつつ凹む底面を含む曲面溝に形成されていなくても、三角溝で形成した場合よりも、ガス抜き溝を浅く形成することができれば、バリが発生し難くなる。例えば、ガス抜き溝は、断面三角形の溝よりも外側に膨らんだ境界によって規定される溝であってもよい。例えば、ガス抜き溝は、断面四角形、断面五角形等、４つ以上の角を有する多角形の断面形状を有していてもよい。また、例えば、ガス抜き溝は、断面が直線と２つ以上の曲線との組合せによって規定される形状を有しており、断面三角溝よりも浅く形成されていてもよい。ガス抜き溝は、深さよりも溝幅が大きく形成されることで、浅く形成された溝であってもよい。ここで深さは最大深さであり、溝幅は合わせ面側に開口する開口幅である。

また、角を有する溝に比べて曲面溝は加工し易い。また、かかるガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２に溶湯Ｌの凝固物が残存したとしても、容易に除去され得る。このため、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２については、内面が角をなす溝と比較して、クリーニング性を高め易い。そして、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２をきれいにクリーニングできる結果、鋳造用金型２０による鋳造を繰返し行った場合において、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２からの離型性を高めることができる。例えば、ガス抜き溝が、曲面で囲まれる溝、又は、曲面と平面とで囲まれる溝であれば、角を有する溝と比べて、クリーニング性を高め易い。

また、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が、合わせ面３１Ｂ等の第１合わせ面に対して、上側にある合わせ面３１Ａ等の第２合わせ面に形成されているため、溶湯が金型空間２２のうちフィン形状部分１２を形成する部分に下側から流れ込むと、溶湯はガスを斜め上方に押出す。このガスは、上側の第２合わせ面に形成されたガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２を通って円滑に押出される。

また、フィン形状部分１２を金型形成するためには、溶湯Ｌは、狭い空間を通ってフィン形状部分１２の先端に行渡る必要がある。溶湯Ｌがフィン形状部分１２の全体に十分に行渡らなかったり、フィン形状部分１２の先端に空気が溜ったりしまうと、フィン形状部分１２の周囲、特に、先端部において凹み等の成形不良が生じ易い。そこで、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が、上金型面３０Ｃ等の第１金型面と下金型面３０Ａ等の第２金型面との境界であって、フィン形状部分１２の周囲から外方に向うように形成されていると、成形不良が生じ易い箇所で円滑にガス抜きをおこなうことができ、フィン形状部分１２を良好に金型成形できる。

また、複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、上金型面３０Ｃ等の第１金型面と下金型面３０Ａ等の第２金型面とに向けて開口する部分において、複数方向に延びているため、複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、フィン形状部分１２の周囲の全体領域において開口することができる。

比較のため、複数のガス抜き溝が交差せず平行に延びるように形成されている場合を想定する。この場合、複数のガス抜き溝は金型空間に対して同一方向からのみ開口できる。例えば、複数のガス抜き溝が型抜き方向に沿って形成されているとすると、フィン形状部分１２を形成するための金型空間の周囲のうち型抜き方向と直交する縁辺については、複数のガス抜き溝が狭い間隔で多数開口することができる。しかしながら、フィン形状部分１２を形成するための金型空間の周囲のうち型抜き方向と平行又は小さい傾きの縁辺については、ガス抜き溝は開口することができないか、広い間隔で少ない数開口できるに過ぎない。

これに対して、複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が交差しつつ直線状に延びて網目状に形成されていると、複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、フィン形状部分１２を形作る金型空間２２Ｆのうち型抜き方向Ｐに対して直交する縁辺に対しても型抜き方向Ｐに沿う縁辺に対しても、狭い間隔で開口することができる。このため、フィン形状部分１２を形作る金型空間２２Ｆの周囲全体の縁辺に、複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が多く開口することができ、個々のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２の断面積が小さくても、多数散在するガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２によって効果的にガス抜きを行うことができる。そして、個々のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２の断面積を小さくできる結果、ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２に溶湯が入り込み難くなり、予定外に発生する突起又は凹みが抑制される。

なお、鋳物１０の形状は特に限定されない。鋳物は、フィン形状部分を有していなくてもよい。鋳物を形成するための鋳造用金型において、複数の金型が合さる部分に対して、上記ガス抜き溝に関する構成を適用することができる。

複数の金型の合わせ面は、水平方向に沿っている必要は無く、重力方向に沿っていてもよいし、重力方向及び水平方向の両方に対して傾いていてもよい。

本実施形態では、鋳造用金型２０が６つの金型２８、３０、３２、３４、３６、４０の組合せによって構成される例が説明された。しかしながら、鋳造用金型を構成する金型の数は任意である。鋳造用金型は、２つの金型の組合せによって構成されていてもよい。また、複数の金型は、上下方向に組合わされられる必要は無く、水平方向、斜め方向に組合わせられてもよい。

本実施形態では、対向する合わせ面のうちの一方、ここでは、上側の合わせ面３１Ａ、４１にガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が形成されている例で説明した。ガス抜き溝は、対向する第１合わせ面と第２合わせ面の少なくとも一方に形成されていてもよい。例えば、ガス抜き溝は、下側の第１合わせ面に形成されていてもよい。また、第１合わせ面に第１ガス抜き溝が形成され、第２合わせ面に第２ガス抜き溝が形成され、第１合わせ面と第２合わせ面とが対向した状態で、第１ガス抜き溝と第２ガス抜き溝とが交差する構成であってもよい。

本実施形態では、複数のガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２が網目状に形成されている例を説明した。複数のガス抜き溝が交差しつつ金型面の間から外方に向う形状例は当該例に限られない。例えば、複数のガス抜き溝が蛇行して交差し合いつつ金型面の間から外方に向ってもよい。

ガス抜き溝３１Ｇ１、３１Ｇ２は、曲面溝でなくてもよい。ガス抜き溝は、横断面三角形状又は四角形状の溝であってもよい。

なお、上記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。

本実施形態では、鋳造用金型はフィン形状部分を成形するための金型に用いられたが本発明は他の部分の成形にも適用されてもよい。鋳物は、シリンダーヘッド以外のエンジン部品でもよいし、エンジン以外の部品でも本発明を適用することできる。本発明は、薄肉形状および小径形状部分のように、先端部にガスが押込まれる可能性がある部分を形成するための金型に好適に用いられる。たとえば、フィン形状部分のほか、ブレード部分、鍔部分、針状部分などの突出部分でもあっても同様に本発明を適用することができる。このような製品であっても、先端部のガス抜きを図るともに、成形不良を防ぐことができ、好適に用いることができる。

本実施形態の金属型は一例であり、他の形態でもよい。すなわち２つの金型によって突出部分を成形する場合に本発明を適用することができる。突出部分を規定する空間を２つの金型で形成する。また、溶湯が流れて行き止まりとなる突出部分の先端部に対向するように上述したガス抜き溝が形成される。

ガス抜き溝は、直線形状の他、曲線状に延びるように形成されてもよい。ガス抜き溝が形成される領域の外側に通路面積が大きいガス通路が形成されてもよい。これによってガスが抜け出す通路をコントロールしやすくすることができ、金型外空間からのガスの吸引を図りやすくすることができる。本実施形態では、ガス抜き溝は、上下において対向する金型の両方に形成された例が説明されたが、ガス抜き溝は、上下型の下側又は上側の金型のみに形成されてもよい。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

以上に説明したように、本明細書は、下記の各態様を含んでいる。

第１の態様は、第１金型面と第１合わせ面とを有する第１金型部品と、第２金型面と第２合わせ面とを有し、前記第１金型面と連続するように前記第２金型面を配設すると共に、前記第１合わせ面に対して前記第２合わせ面を対向させた状態で、前記第１金型部品と組合わされる第２金型部品と、を備え、前記第１合わせ面と前記第２合わせ面の少なくとも一方に、交差しつつ前記第１金型面と前記第２金型面との間から外方に向う複数のガス抜き溝が形成されている、鋳造用金型である。

このように、前記第１合わせ面と前記第２合わせ面の少なくとも一方に、交差しつつ前記第１金型面と前記第２金型面との間から外方に向う複数のガス抜き溝が形成されているため、ガス抜きの経路が多数形成されることなる。ガス抜き溝が交差する位置でガス抜きの経路が合流分岐することになる。このため、複数のガス抜き溝のうちの一部の入口が溶湯で塞がったとしても、交差位置の下流側経路をガス抜き経路として機能させることができる。これにより、ガス抜き効果が長期に亘って維持される。また、一部の入口が溶湯で塞がることを許容する分、入口の開口を小さくすることができる。これによって溶湯が入り込み難い。このため、予定外に発生する突起又は凹みが抑制される。

第１の態様の観点かららは、ガス抜き溝の断面形状は限定されず、曲面溝であっても、角を有する溝であってもよい。

第２の態様のように、第１の態様に係る鋳造用金型であって、前記複数のガス抜き溝は、曲面を描きつつ凹む底面を含む曲面溝を含むようにしてもよい。断面三角溝と曲面溝とで同じ断面積の確保しようとする場合、曲面溝の深さを断面三角溝の深さよりも小さくすることができる。曲面溝の深さを小さくすることができれば、さらに溶湯が入り込み難くなり、予定外に発生する突起又は凹みがさらに抑制される。

第３の態様は、第１又は第２の態様に係る鋳造用金型であって、前記第２金型面は、前記第１金型面に対して上側に対向して配置され、前記複数のガス抜き溝は、前記第２合わせ面に形成されたものを含む。この場合、ガス抜き溝が上側にあるため、第１金型面と第２金型面との間の金型空間に下側から流れ込む溶湯は、ガスを斜め上方に押出す。このガスは、上側にあるガス抜き溝によって円滑に押出される。もって、ガスが金型空間に残り難くなる。

第４の態様は、鋳物におけるフィン形状部分を金型形成するための第１から第３のいずれか１つの態様に係る鋳造用金型であって、前記第１金型面は、前記フィン形状部分の一方面側を形成する第１フィン形成金型面を含み、前記第２金型面は、前記フィン形状部分の他方面側を形成する第２フィン形成金型面を含み、前記複数のガス抜き溝は、前記第１金型面と前記第２金型面との境界であって、前記フィン形状部分の周囲から外方に向うように形成されているものである。フィン形状部分を金型成形するためには、溶湯は狭い空間を通ってフィン形状部分の先端に行渡るとよい。溶湯がフィン形状部分に十分に行渡らなかったり、フィン形状部分の先端に空気が溜ったりすると、フィン形状部分の周囲、特に、先端部において凹み等の成形不良が生じ易い。この部分において、円滑にガス抜きを行うことで、フィン形状部分を良好に金型成形できる。

第５の態様は、第１から第４のいずれか１つの態様に係る鋳造用金型であって、前記複数のガス抜き溝は、前記第１金型面と前記第２金型面とに向けて開口する部分において、複数方向に延びるものを含む。この場合、金型空間の周囲であって第１金型面と前記第２金型面とが合さる部分の全体において、複数のガス抜き溝が金型空間に向けて開口し、ガス抜きが効率よく行われる。これにより、ガス抜き溝の入口の開口を小さくすることができる。これによって溶湯が入り込み難い。このため、予定外に発生する突起又は凹みが抑制される。

また、第６の態様に係る鋳物の製造方法は、第１金型面と第１合わせ面とを有する第１金型部品と、第２金型面と第２合わせ面とを有し、前記第１金型面と連続するように前記第２金型面を配設すると共に、前記第１合わせ面に対して前記第２合わせ面を対向させた状態で、前記第１金型部品と組合わされる第２金型部品と、を備え、前記第１合わせ面と前記第２合わせ面の少なくとも一方に、交差しつつ前記第１金型面と前記第２金型面との間から外方に向う複数のガス抜き溝が形成されている、鋳造用金型を用いた鋳物の製造方法であって、（ａ）前記第１金型部品と前記第２金型部品とを組合わせた状態で、前記第１金型面と前記第２金型面との内側に形成される金型空間内に溶湯が流入するステップと、（ｂ）前記金型空間内の溶湯が凝固するステップと、を備える。この製造方法によると、形状不良が少ない鋳物を製造できる。

１０ 鋳物
１２ フィン形状部分
２０ 鋳造用金型
２２ 金型空間
２８ ベース金型
２８Ａ 金型面
２９ 合わせ面
３０、３２、３４、３６ 中間金型
３０Ａ 下金型面
３０Ｃ 上金型面
３１Ａ 合わせ面
３１Ｂ 合わせ面
３１Ｇ１ ガス抜き溝
３１Ｇ２ ガス抜き溝
４０ 上上金型
４０Ａ 金型面
４１ 合わせ面

Claims (9)

1. 第１金型面と第１合わせ面とを有する第１金型部品と、
   第２金型面と第２合わせ面とを有し、前記第１金型面と連続するように前記第２金型面を配設すると共に、前記第１合わせ面に対して前記第２合わせ面を対向させた状態で、前記第１金型部品と組合わされる第２金型部品と、
   を有する第１型と、
   前記第１型に対して分割面で分割可能に合体した状態で鋳物が鋳造され、前記第１型に対して離れる方向に移動することで、鋳物が離型される第２型と、
   を備え、
   前記第１型における前記第１合わせ面と前記第２合わせ面の少なくとも一方に、交差しつつ前記第１金型面と前記第２金型面との間から外方に向う複数のガス抜き溝が形成されている、鋳造用金型。
2. 請求項１記載の鋳造用金型であって、
   前記複数のガス抜き溝は、曲面を描きつつ凹む底面を含む曲面溝を含む、鋳造用金型。
3. 請求項１又は請求項２に記載の鋳造用金型であって、
   前記ガス抜き溝を囲む環状空間と、前記環状空間と金型外空間とに連通する外側通路とが形成されている、鋳造用金型。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鋳造用金型であって、
   前記第１型と前記第２型とで前記鋳物の本体部を形成する本体部形成空間が形成され、
   前記第１金型面と前記第２金型面との間に、前記本体部から延び出る薄肉形状部分を形成する薄肉形状部分形成用金型空間が形成され、
   前記第１金型面と前記第２金型面との組合せを複数備え、前記薄肉形状部分形成用金型空間が複数間隔をあけて並ぶように形成され、
   前記複数の薄肉形状部分形成用金型空間のそれぞれの先端側に前記ガス抜き溝が形成されている、鋳造用金型。
5. 第１金型面と第１合わせ面とを有する第１金型部品と、
   第２金型面と第２合わせ面とを有し、前記第１金型面と連続するように前記第２金型面を配設すると共に、前記第１合わせ面に対して前記第２合わせ面を対向させた状態で、前記第１金型部品と組合わされる第２金型部品と、
   を備え、
   前記第１合わせ面と前記第２合わせ面の少なくとも一方に、交差しつつ前記第１金型面と前記第２金型面との間から外方に向う複数のガス抜き溝が形成されており、
   前記第２金型面は、前記第１金型面に対して上側に対向して配置され、
   前記複数のガス抜き溝は、前記第２合わせ面に形成されたものを含む、鋳造用金型。
6. 鋳物におけるフィン形状部分を金型形成するための請求項１から請求項３及び請求項５のいずれか１つに記載の鋳造用金型であって、
   前記第１金型面は、前記フィン形状部分の一方面側を形成する第１フィン形成金型面を含み、
   前記第２金型面は、前記フィン形状部分の他方面側を形成する第２フィン形成金型面を含み、
   前記複数のガス抜き溝は、前記第１金型面と前記第２金型面との境界であって、前記フィン形状部分の周囲から外方に向うように形成されている、鋳造用金型。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の鋳造用金型であって、
   前記複数のガス抜き溝は、前記第１金型面と前記第２金型面とに向けて開口する部分において、複数方向に延びるものを含む、鋳造用金型。
8. 第１金型面と第１合わせ面とを有する第１金型部品と、
   第２金型面と第２合わせ面とを有し、前記第１金型面と連続するように前記第２金型面を配設すると共に、前記第１合わせ面に対して前記第２合わせ面を対向させた状態で、前記第１金型部品と組合わされる第２金型部品と、
   を備え、
   前記第１合わせ面と前記第２合わせ面の少なくとも一方に、交差しつつ前記第１金型面と前記第２金型面との間から外方に向う複数のガス抜き溝が形成されている、鋳造用金型を用いた鋳物の製造方法であって、
   （ａ）前記第１金型部品と前記第２金型部品とを組合わせた状態で、前記第１金型面と前記第２金型面との内側に形成される金型空間内に溶湯が流入するステップと、
   （ｂ）前記金型空間内の溶湯が凝固するステップと、
   を備え、
   前記ステップ（ａ）において、前記ガス抜き溝内のエアをエア吸引装置によって吸引する、鋳物の製造方法。
9. 請求項８に記載の鋳物の製造方法であって、
   前記第１金型面と前記第２金型面との間の金型空間の周りで前記ガス抜き溝を囲む環状空間と、前記環状空間と金型外空間とに連通する外側通路とが形成され、
   前記ステップ（ａ）において、前記ガス抜き溝内のエアを、前記環状空間と前記外側通路とを介して、前記エア吸引装置によって吸引する、鋳物の製造方法。

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