JPH02241643A - 中空鋳物の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は中空状の鋳物の製造方法および装置に関し、−
層詳細には、例えば、自動車用エンジンの吸気マニホー
ルドのように中空状で且つ薄肉の鋳物をシェル中子を使
用して鋳造する際、前記中子に含まれる樹脂成分の燃焼
から発生するガスによる鋳物の内部欠陥の発生を防止す
ると共に、溶湯の凝固を促進させ、品質に優れた鋳造品
を効率よく鋳造することを可能としだ中空鋳物の製造方
法および装置に関する。

［発明の背景］ 高馬力化、高級化指向と相俟って、例えば、４気筒から
６気筒へとエンジンの多気筒化が行われる傾向にある。

この場合、生産効率の向上と高品質化とを目指し、自動
車等のエンジンを構成する各部品には鋳造品が多用され
つつある。

この多気筒のエンジン本体に気化燃料を供給するために
用いられる吸気マニホールドもこの例外ではない。この
吸気マニホールドは、通常、薄肉で長い曲管形状を呈す
る。従って、鋳造に際しては、中空部分を形成するため
に中子を使用する必要がある。この場合、中子はシェル
中子であり、当該シェル中子を作製する際、樹脂成分が
使用される。従って、このシェル中子には当該樹脂剤が
含有されている。このため、中子に高温の溶湯が接触し
た際に・その樹脂成分が溶湯の熱によって焼成しガスが
発生する。この燃焼ガスの大部分は金型に設けられたガ
ス抜き孔を介して大気中に放散される。然しながら、一
方において、中子の形状、あるいは溶湯温度等の諸条件
に依存して完全に放散することが出来ず、溶湯の中にガ
スの一部が残留することもある。その結果、鋳造欠陥を
招来する虞がある。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、金型にシェル中子を配置し、次いで当該金型内
のキャビティに溶湯を加圧充填した後、中子の一方の巾
木部から当該中子内の燃焼ガスを強制的に排出し、しか
る後、前記中子の他方の巾木部から冷却用気体を前記中
子内に強制的に供給し、これによって高温の溶湯を注湯
する際、シェル中子の樹脂成分が燃焼して生ずるガスに
よる鋳物の内部欠陥の発生を阻止し併せて溶湯の凝固の
促進を図り、鋳造欠陥のない高品位の鋳造品を効率よく
鋳造することを可能とする中空鋳物の製造方法および装
置を提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は金型内に中子が
組み込まれて画成されるキャビティに溶湯を充填して中
空状の鋳物を鋳造する中空鋳物の製造方法であって、微
細な粒子を固化することにより形成された中子の一端部
側から溶湯を注湯することにより発生する中子からの燃
焼ガスを外部に強制的に吸引排出することを特徴とする
。

また、本発明は金型内に中子が組み込まれて画成される
キャビティに溶湯を充填して中空状の鋳物を製造する中
空鋳物の製造装置であって、微細な粒子を固化すること
により形成された中子の一端部に当該中子に臨むガス排
出口を連通し、前記ガス排出口にガス排出機構を接続す
るよう構成することを特徴とする。

さらにまた、本発明は金型内に中子が組み込まれて画成
されるキャビティに溶湯を充填して中空状の鋳物を製造
する中空鋳物の製造装置であって、中子の端部側に当該
中子に臨む冷却用流体供給口を連通し、前記冷却用流体
供給口に流体供給機構を接続するよう構成することを特
徴とする。

［実施態様コ 次に、本発明に係る中空鋳物の製造方法について、それ
を実施する装置との関係において好適な実施態様を挙げ
、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図において、参照符号１０は本実施態様に係る中空
鋳物の鋳造装置を示し、この鋳造装置１０は鋳型１１を
含む。当該鋳型１１は下型１２と、上型１４とから基本
的に構成される。本実施態様では、下型１２と上型１４
の夫々対向する製品成形面によってキャビティＣが画成
され、このキャビティＣは、中空鋳物の一例として、エ
ンジンの吸気マニホールドの輪郭形状に対応する。

先ず、前記下型１２の製品成形面は製品である吸気マニ
ホールドの外形を形成するように、すなわち、図中、下
方に指向して凹面となるように湾曲形成される。このよ
うｔヨ下型１２にあっては、キャビティＣの略中心に臨
むようにゲート部１６が設けられ、このゲート部１６は
ストーク１８を介して溶湯が加熱保持される溶湯保持炉
（図示せず）に連通ずる。従って、加熱保持炉の溶湯表
面を所定圧の圧力気体で加圧することによって、溶湯が
当該ストーク１８、ゲート部１６を介してキャビティＣ
に供給されるように構成されている。なお、前記ゲート
部１６の周囲は、例えば、銅合金等の高熱伝導部材から
なる入子２０によって囲繞されており、溶湯の熱を放散
させ、その近傍の溶湯の凝固を促進するようにしている
。

次に、前記上型１４は図示しない駆動機構に連結されて
昇降自在に構成される。この場合、上型１４の製品成形
面は吸気マニホールドの外形を形成するように、すなわ
ち、図中、下方に指向して凸状に形成されている。

また、前記上型１４は製品である吸気マニホールドのシ
リンダヘッド側における比較的厚肉な部分を形成するた
めの入子２２と、図中、これとは反対側の端部にあって
、吸気マニホールドの開口部とされる部分を形成するた
めの分割型２４とを含む。この場合、前記入子２２と分
割型２４の材質には、例えば、銅合金のような高熱伝導
部材が用いられ、これら以外の部分よりも伝熱効率を向
上させている。さらに、前記入子２２と分割型２４の背
面には夫々、冷却ブロック２８．３０が設けられている
。当該冷却ブロック２８．３０内には冷却用水を導入す
るための通路２９．３１が形成されている。

このような上型１４の、図中、左方端部には押湯部３２
が設けられる。この場合、当該押湯部３２の材質として
下型１２および上型１４の他の部位に比較して熱容量の
大きな金属、例えば、５ＫＤ６１等の工具鋼を採用して
いる。当該押湯部３２は前記キャビティＣに連通してお
り、キャビティＣに充填される溶湯が凝固することによ
り生ずる収縮に対して当該キャビティＣに溶湯の補充を
行うように作用する。

ここで、前記上型１４と前記下型１２間に吸気マニホー
ルドの中空部分を画成するためのシェル中子３４を介装
する。この中子３４は予め吸気マニホールドの内空間に
対応する形状に型造りされた中空状である（第１図、破
線参照）。前記中子３４の両端部にはこの中子３４を前
記下型１２に対して入れ込む際、当該中子３４自体を位
置決め固定するための中子３４と同質部材からなる中本
部３４ａ、３４ｂが形成される。

次に、以上のように構成される鋳型１１には溶湯が中子
３４と接触した際に発生する中子３４の樹脂成分の燃焼
ガスを吸引してこれを外部に強制的に排気するガス排出
機構である排気回路３６と、中子３４内に強制的に冷却
用流体である空気を吹き込み、中子３４と接触する溶湯
の凝固を促進させる流体供給機構である冷却回路３８が
接続される。

すなわち、押湯部３２には前記中本部３４ａに臨み当該
中木部３４ａ、中子３４を構成する粒子間から樹脂成分
が燃焼する陸生ずるガスを強制排出するための排出口４
０が設けられている。なお、当該排出口４０にはＴ字管
４２が接続され、矢印に示すようにコンプレッサ（図示
せず）から電磁弁４４を介して圧縮空気が前記Ｔ字管４
２に供給されるように構成されている。

一方、分割型２４には冷却用流体供給口である空気通路
４５が設けられ、この空気通路４５にはコンプレッサ（
図示せず）から電磁弁４６を介して冷却用空気が供給さ
れる管路４８を接続しておく。

前記空気通路４５は中子３４と同質の材質からなる中本
部３４ｂに臨む。

本実施態様に係る吸気マニホールドの低圧鋳造装置の鋳
型１１は、基本的には、以上のように構成されるもので
あり、次に、その作用並びに効果について説明する。

第１図において、先ず、予め吸気マニホールドの内空間
に対応する形状に形成されている中子３４を下型１２の
所定位置に位置決めする。

次に、上型１４を図示しない駆動機構によって下降させ
前記下型１２と型締めする。これによって、前記下型１
２および前記上型１４の製品成形面と、吸気マニホール
ドの内空間に対応する形状に形成されている中子３４と
の間には吸気マニホールドの製品形状に相当するキャビ
ティＣが画成される。その際、当該キャビティＣは前記
下型１２の略中間に設けられているゲート部１６に連通
ずると共に前記上型１４の端部に設けられている押湯部
３２に連通する。

次に、第２図を参照しながら当該鋳型における動作説明
を行う。溶湯保持炉（図示せず）に加熱保持されて溶湯
の表面を加圧手段（図示せず）から供給される所定圧の
圧力気体によって加圧し、加圧力が圧力Ｐ１に達すると
溶湯がストーク１８を介してゲート部１６に到達し、さ
らに溶湯面の加圧を続行することにより前記キャビティ
Ｃに溶湯が加圧充填される。なお、時刻１０秒は前記キ
ャビティＣに溶湯が充填完了される時間を示し、予め試
行によって決定されたものである。

キャビティＣに溶湯が充填される際、中子内の樹脂成分
が高温の溶湯の熱によって燃焼してガスが発生する。

そこで、１ｏ秒経過した後、時刻ｔ、において電磁弁４
４がＯＮされ、コンプレッサ（図示せず）から当該電磁
弁４４を介して空気がＴ字管４２に供給され、高圧の空
気がＴ字管４２を通過することにより排出口４０に負圧
が生じ、微細な粒子からなる中子３４から発生する燃焼
ガスがその粒子間を通って中本部３４ａに至り、次いで
、当該１字管４２を介して外部に排出される。

一方、前記キャビティＣに充填された溶湯の凝固が徐々
に進行すると、溶湯は凝固するに従って収縮する。他方
、押湯部３２を構成する部材は熱容量の大きな金属を選
択しているので、押湯８３２の空洞３２ａ内に満たされ
ている溶湯は未凝固の状態である。そこで、この未凝固
の溶湯が一部前記キャビテイＣに重力によって補充され
ることで前記キャビティＣが完全に満たされる。そして
、溶湯保持炉（図示せず）の溶湯面が圧力Ｐ２に達する
と、所定時間この加圧状態が保持される。

ところで、前記上型１４には高熱伝導部材よりなる入子
２２、分割型２４とが設けられているので熱が当該入子
２２、分割型２４の背面の冷却ブロック２８．３０の冷
却作用下に放散される。この際、冷却ブロック２８．３
０内に設けられる通路２９．３１内を冷却用水が通流さ
れるので冷却用水によって熱交換がなされ、熱放散が促
進されることになる。しかも、溶湯面が圧力Ｐ、に達し
てから電磁弁４４をＯＦＦすることにより燃焼ガス排出
動作を停止して後、時刻ｔ２において電磁弁４６がＯＮ
され、コンプレッサ（図示せず）から電磁弁４６を介し
て冷却用空気が分割型２４内の空気通路４５に供給され
この空気は中本部３４ｂに供給される。この結果、前記
分割型２４が冷却されると共に、中子３４自体も冷却さ
れ、これは、溶湯の凝固の促進に役立つことになる。そ
して、このタイミングは次の事象を考慮して決定される
。

すなわち、電磁弁４６をＯＮして冷却用空気を空気通路
４５に供給して強制空冷を行うタイミングとして、溶湯
面が圧力Ｐ２に達してからすぐに電磁弁４ＧがＯＮされ
ると、キャビティＣ内の溶湯が所謂エアふかれを起こし
、鋳造欠陥の要因となり、また、逆に前記タイミングが
遅延すると溶湯の凝固が促進されることにはならないか
らである。

電磁弁４６のＯＮ状態が所定時間経過後の時刻ｔ３にお
いて当該電磁弁４６がＯＦＦされ、冷却用空気の供給が
停止される。溶湯保持炉（図示せず）内の溶湯面に印加
されていた圧力が減圧される。これによって余剰な溶湯
がゲート部１６からストーク１８を介して前記溶湯保持
炉内に戻る。その後、前記上型１４を下型１２から離間
させて型開きをし、吸気マニホールドを取り出して後、
吸気マニホールドからは中子３４が除去される。

［発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、金型内のキャビティに
溶湯を加圧充填して所定時間経過後、中子の中本部の一
端部から中子内の燃焼ガスを強制排出し、しかる後、前
記中子の中本部の他端部から冷却用気体を前記中子内に
強制的に供給するようにしている。従って、燃焼ガスの
排気性の向上と溶湯の凝固の促進を図り、鋳造欠陥のな
い高品位の鋳造品を簡単な構成の装置により効率よく鋳
造することが可能となる効果が得られる。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
冷却用液体は空気に代えて不活性ガスを導入することも
可能である等、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の改良並びに設計の変更が可能なことは勿論である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る中空鋳物の鋳造装置の鋳型の概略
縦断面図、 第２図は第１図に示す中空鋳物の鋳造方法のタイムチャ
ートである。 １０・・・鋳造装置　　　　　１１・・・鋳型１２・・
・下型　　　　　　　１４・・・上型１６・・・ゲート
部　　　　　１８・・・ストーク２４・・・分割型　　
　　　　２８．３０・・・冷却ブロック３２・・・押湯
部　　　　　　３４・・・中子３４ａ、３４　ｂ　・・
・中本部 ４４・・・電磁弁 ４６・・・電磁弁 ３６・・・排気回路 ４５・・・空気通路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型内に中子が組み込まれて画成されるキャビテ
   ィに溶湯を充填して中空状の鋳物を鋳造する中空鋳物の
   製造方法であって、微細な粒子を固化することにより形
   成された中子の一端部側から溶湯を注湯することにより
   発生する中子からの燃焼ガスを外部に強制的に吸引排出
   することを特徴とする中空鋳物の製造方法。
2. （２）請求項１記載の方法において、中子の他端部側か
   らこの中子を構成する微粒子の内部に冷却用流体を供給
   し、前記冷却用流体により中子を介して溶湯を冷却する
   ことを特徴とする中空鋳物の製造方法。
3. （３）請求項２記載の方法において、冷却用流体は空気
   であることを特徴とする中空鋳物の製造方法。
4. （４）金型内に中子が組み込まれて画成されるキャビテ
   ィに溶湯を充填して中空状の鋳物を製造する中空鋳物の
   製造装置であって、微細な粒子を固化することにより形
   成された中子の一端部に当該中子に臨むガス排出口を連
   通し、前記ガス排出口にガス排出機構を接続するよう構
   成することを特徴とする中空鋳物の製造装置。
5. （５）請求項４記載の装置において、ガス排出口は中子
   と一体的に形成された一方の巾木部位に接続されること
   を特徴とする中空鋳物の製造装置。
6. （６）請求項４または５記載の装置において、ガス排出
   機構は負圧源と、この負圧源に接続される管路に介装さ
   れた電磁切換弁とを含むことを特徴とする中空鋳物の製
   造装置。
7. （７）金型内に中子が組み込まれて画成されるキャビテ
   ィに溶湯を充填して中空状の鋳物を製造する中空鋳物の
   製造装置であって、中子の端部側に当該中子に臨む冷却
   用流体供給口を連通し、前記冷却用流体供給口に流体供
   給機構を接続するよう構成することを特徴とする中空鋳
   物の製造装置。
8. （８）請求項７記載の装置において、冷却用流体供給口
   は中子と一体的に形成された他方の巾木部位に接続され
   ることを特徴とする中空鋳物の製造装置。
9. （９）請求項７または８記載の装置において、流体供給
   機構は流体供給源と、この流体供給源に接続される管路
   に介装された電磁切換弁とを含むことを特徴とする中空
   鋳物の製造装置。