JPH0138590B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、アルミニウム合金の鋳造法に係り、
特にアルミニウム合金溶湯を冷却して高品質のア
ルミニウム鋳造品を短いサイクル時間にて効率良
く鋳造する鋳造法に係る。 鋳巣欠陥等のない信頼性のあるアルミニウム合
金鋳物を製作するためには、アルミニウム合金溶
湯の凝固が迅速に行われ、またアルミニウム合金
溶湯が指向性凝固することが好ましい。従来、主
に重力鋳造法や低圧鋳造法に於ては、金型を水冷
或いは空冷することによりアルミニウム合金溶湯
の凝固を促進することが行われている。しかし、
この場合には金型の過冷却により注湯時に湯回り
不良が生じないよう金型温度を比較的厳格に制御
する必要があるが、金型温度は鋳造サイクルと共
に周期的に変動するため、金型温度制御には比較
的高度な制御技術が必要である。また金型に冷却
機構を組込むため金型構造が複雑化し、型費が高
騰する。 また鋳巣欠陥をなくすために指向性凝固を行わ
せるべく押湯の設置場所や形状、容量等を経験的
に選択設定することが行われている。しかし、鋳
物の形状的制約により押湯の設置場所や形状、容
量等の選択設定には限界があり、押湯のみによつ
て良好な指向性凝固を行わせることが不可能な場
合がしばしば生じる。 また塗型を用い、その種類や塗り厚みを選択設
定することによりアルミニウム合金溶湯の凝固を
制御することが行われているが、これにあつては
塗布層を介して行われるアルミニウム合金溶湯と
金型との熱伝達形態からしてアルミニウム合金溶
湯の凝固を確実に制御することが非常に難しい。 本発明は鋳造キヤビテイに注入されたアルミニ
ウム合金溶湯をその一部より冷却水によつて直接
的に冷却し、これによつてアルミニウム合金溶湯
の凝固を早め、同時に鋳造サイクル時間を短縮
し、しかも理想的な指向性凝固を行わせるよう改
良された新しいアルミニウム合金の鋳造法を提供
することを目的としている。 かかる目的は、本発明によれば、鋳型の鋳造キ
ヤビテイに押湯より遠去かつた位置に管部材を配
置し、前記鋳造キヤビテイに注入されたアルミニ
ウム合金溶湯により前記管部材を鋳ぐるみ、前記
管部材に冷却水を供給して前記アルミニウム合金
溶湯を急冷し、その凝固を促進し、押湯へ向かう
指向性凝固を行わせしめる如きアルミニウム合金
の強制冷却鋳造法によつて達成される。 上述の如き本発明によるアルミニウム合金の鋳
造法によれば、前記管部材の配置部よりアルミニ
ウム合金溶湯の冷却が急速に行われてその凝固が
促進され、これより前記管部材の配置部より押湯
へ向う指向性凝固が行われ、機械的性質に優れた
アルミニウム鋳造品が短い鋳造サイクル時間をも
つて効率良く生産されるようになる。 また本発明によるアルミニウム合金の鋳造法に
よれば、鋳型が直接冷却されないから鋳型が過冷
却されることがないために湯回り不良や鋳巣欠陥
が生じることがない。 以下に添付の図を参照して本発明を実施例につ
いて詳細に説明する。 第１図乃至第３図は本発明によるアルミニウム
合金の強制冷却鋳造法の実施に使用する鋳造装置
に一つの実施例を示している。これらの図に於
て、１は下型を、２は横型を、３は上型を各々示
している。横型２は中子１１を支持しており、こ
れらと下型１及び上型３によつて鋳造キヤビテイ
４が構成されている。また上型３には湯口５及び
湯道６が形成されている。上型３と横型２とは互
に共働して押湯７を形成している。 下型１の鋳造キヤビテイ４の下底面には台座８
が突出成形されており、この台座８上にＵ字形に
折曲形成された管部材９が載置されている。管部
材９は鋳造キヤビテイ４を第２図で見て上下に隔
てて押湯７とは遠去かつた位置に設けられてい
る。この管部材９はその端部にて型外に延在して
おり、その一端にて図示されていない冷却水供給
装置に接続されている。冷却水供給装置の使用水
は水道水等であつてよい。 次に上述した如き構成からなる鋳造装置を用い
て本発明によるアルミニウム合金の強制冷却鋳造
法が実施される要領について説明する。 先ず、型開きした状態にて管部材９を台座８上
に載置し、シール部材１０を取付ける。この後に
型締めを行う。 次に図示されていない注湯装置によつて湯口５
に溶解アルミニウム合金、即ちアルミニウム合金
溶湯を注入する。第２図は注湯完了後の状態を示
している。注湯完了後に於ては管部材９は鋳造キ
ヤビテイ４に注入されたアルミニウム合金溶湯に
よつて鋳ぐるまれる。 注湯完了後に管部材９に水等の冷却水を供給す
る。管部材９に冷却水が供給され、該管部材を冷
却水が流動することにより、アルミニウム合金溶
湯が強力に冷却され、即ち急冷され、管部材９に
近い位置にあるアルミニウム合金溶湯より凝固が
進む。このように管部材９を流れる冷却水によつ
てアルミニウム合金溶湯が急冷されることによ
り、アルミニウム合金溶湯の凝固が著しく早くな
り、またアルミニウム合金溶湯は管部材９より遠
去かる方向へ押湯７へ向けて指向性をもつて凝固
する。アルミニウム合金溶湯が押湯７へ向けて指
向性をもつて急速凝固することにより鋳巣欠陥が
ない高品質のアルミニウム鋳造品が得られるよう
になり、また同時に鋳造サイクル時間が短くな
る。 管部材９が鋳造キヤビテイの主要部を隔てて押
湯７とは反対側に設けられていることにより、鋳
造キヤビテイ内のアルミニウム合金溶湯は押湯７
へ向かう理想的な指向性凝固を行うようになり、
気孔率が低い機械的性質に優れた良質なアルミニ
ウム鋳造品が生産されるようになる。 アルミニウム合金溶湯の凝固後に於て、即ち鋳
造完了後に於て、管部材９を鋳ぐるんでいる余肉
部は機械的加工により鋳造製品部より切除され
る。管部材９は余肉部の切除後に於て鋳造金属が
再溶解されることにより再生され、再使用されて
よい。 第４図乃至第６図は本発明による鋳造法に用い
る鋳造装置の他の一つ実施例を示している。尚、
第４図乃至第６図に於て第１図乃至第３図に対応
する部分は第１図乃至第３図に付した符号と同一
の符号により示されている。かかる実施例に於て
は、下型１と上型３と中子１１とにより内燃機関
のシリンダヘツド鋳造用の鋳造キヤビテイ４が構
成され、ストレートな二本の管部材９が押湯７と
は反対側にある鋳造キヤビテイ４を隔てて鋳造キ
ヤビテイ４の余肉構成部を横切つて設けられてい
る。尚、下型１と上型３とは砂型により構成さ
れ、これらは金枠１２，１３により保持されてい
る。 第７図乃至第９図は本発明による鋳造法に用い
る鋳造装置のもう一つの実施例を示している。
尚、第７図乃至第９図に於て第４図乃至第６図に
対応する部分は第４図乃至第６図に付した符号と
同一の符号により示されている。かかる実施例に
於ては、管部材９が内燃機関のシリンダヘツド鋳
造用の鋳造キヤビテイの鋳物本体部分を横切つて
設けられ、管部材９はその鋳物本体部分内に鋳ぐ
るまれ、その内筒部が締付ボルト通し孔（ヘツド
ボルト通し孔）として使用される。管部材９は下
型１を支持する定盤１４に設けられた位置決め孔
１５に挿入されて位置決めされる。管部材９と押
湯７とは平面図で見て互いに交互に配置されてい
る。 鋳造過程に於ては前記管部材９内に冷却水が供
給される。その冷却水供給開始時期は注湯前、注
湯中、注湯完了直後の何れでも良いが、油まわり
不良を招来しない範囲で可及的に早い時期である
ほどアルミニウム合金溶湯の急速凝固の効果が大
きい。 管部材９が鋳物本体部分に設けられることによ
り鋳物本体部分が全体に著しく速く凝固し、これ
により、この鋳物の品質及び機械的性質が向上
し、またそれらの部位間のばらつきが著しく小さ
くなる。鋳物本体部分に鋳ぐるまれた管部材は製
品形状の一部として使用されるため孔明加工の如
きその製品の加工工程を一つ省略することができ
る。尚、この実施例に於ては、アルミニウム合金
溶湯の凝固は管部材９の配置部分より第８図及び
第９図で見て左右方向へ押湯７へ向けて進み、押
湯７へ向かう指向性凝固が行われる。 次に本発明による鋳造法の実験例について説明
する。 実験例 １ 実験例１は第１図乃至第３図に示された如き鋳
造装置を用いてJIS規格AC―4B相当の材質のア
ルミニウム合金の鋳造を行つた。この実験例に於
ては、管部材に冷却水を供給しない従来と同様の
鋳造法による鋳造と、管径が８mmの管部材に水温
が25℃の水を毎分５供給して本発明による鋳造
法に従つて行つた鋳造と、管径が15mmの管部材を
用い、該管部材に水温が25℃で毎分30の水を供
給して本発明方法による鋳造法に従つて鋳造を行
つた。 この実験例に於ける実験結果は表１に示されて
いる。

【表】 尚、表１に於て、Ａは鋳物本体の中央断面部の
下部の一部分を示し、またＢは鋳造本体の中央断
面部の上部の一部分を示す。凝固時間は二元共晶
終了時間を示しており、引張り強度はＡ部の熱処
理T6後に於ける強度試験結果を示している。 実験例 ２ この実験例２は第４図及び第６図に示されてい
る如き鋳造装置を用いてJIS規格AC―4B相当の
材質のアルミニウム合金の鋳造を上述した実験例
１と同様に行つた。 この実験例に於ける実験結果は表２に示されて
いる。

【表】 尚、表２に於て、Ａ，Ｂ、凝固時間、引張り強
度は各々表１に於けるそれと同じである。 実験例 ３ この実験例３は第７図乃至第９図に示されてい
る如き鋳造装置を用いてJIS規格AC―4B相当の
材料のアルミニウム合金の鋳造を上述した実験例
と同様に行つた。尚、この実験例に於ては管径が
12mmの管部材を使用した。 この実験例に於ける実験結果は表３に示されて
いる。

【表】 尚、表３に於ても、Ａ，Ｂ、凝固時間、引張り
強度は各々表１に於けるそれと同じである。 冷却水を供給される管部材は押湯より遠去かつ
た部位であつてアルミニウム合金溶湯の急速凝固
を開始したい部位に設けられればよく、該管部材
は鋳物本体に近い部位に設けられているほど冷却
効果が高い。鋳物本体に管部材による中空部が形
成されて支障がない場合には管部材は鋳造キヤビ
テイの鋳物本体部分に配設されてよい。この場合
には管部材は鋳造製品に鋳ぐるまれる。 以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限ら
れるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実
施例が可能であることは当業者にとつて明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアルミニウム合金の鋳造
法の実施に適した鋳造装置の一つの実施例を示す
平面図、第２図は第１図に示された鋳造装置の縦
断面図、第３図は第１図に示された鋳造装置の横
断面図、第４図は本発明によるアルミニウム合金
の鋳造法の実施に適した鋳造装置の他の一つの実
施例を示す平面図、第５図は第４図に示された鋳
造装置の縦断面図、第６図は第４図に示された鋳
造装置の横断面図、第７図は本発明によるアルミ
ニウム合金の鋳造法の実施に適した鋳造装置のも
う一つの実施例を示す平面図、第８図は第７図に
示された鋳造装置の縦断面図、第９図は第７図に
示された鋳造装置の横断面図である。 １…下型、２…横型、３…上型、４…鋳造キヤ
ビテイ、５…湯口、６…湯道、７…押湯、８…台
座、９…管部材、１０…シール部材、１１…中
子、１２，１３…金枠、１４…定盤、１５…位置
決め孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳型の鋳造キヤビテイに押湯より遠去かつた
   位置に管部材を配置し、前記鋳造キヤビテイに注
   入されたアルミニウム合金溶湯により前記管部材
   を鋳ぐるみ、前記管部材に冷却水を供給して前記
   アルミニウム合金溶湯を急冷し、その凝固を促進
   し、押湯へ向かう指向性凝固を行わせしめること
   を特徴とするアルミニウム合金の強制冷却鋳造
   法。