JPH02241655A - 中空鋳物の鋳造方法および装置 - 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 本発明は中空鋳物の鋳造方法および装置に関し、−層詳
細には、薄肉でしかも中空状の製品、例えば、多気筒エ
ンジンに装着される吸気マニホールドを低圧鋳造法によ
り鋳造する場合において、鋳造欠陥のない品質に優れた
薄肉状の中空鋳物の鋳造が可能となり、しかもキュアタ
イムの短縮化並びに歩留り率が向上する中空鋳物の鋳造
方法および装置に関する。

［発明の背景コ 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その例外ではない。この
吸気マニホールドは、薄肉の曲管形状を呈する。従って
、鋳造に際しては、中空部分を形成する中子を使用する
必要がある。

このような吸気マニホールドの鋳造には従来から主とし
て重力鋳造法が用いられている。この重力鋳造法は、溶
湯自体の重さを利用して溶湯を鋳型に流し込む鋳造法で
、鋳型に複数の湯口を設け、夫々の湯口から製品の形状
に対応するように鋳型に画成されたキャビティに注湯す
るものである。

然しながら、吸気マニホールドは長尺な湾曲形状を呈す
ることから、当該キャビティに注湯する際、注湯方向に
応じて湯口から注湯する毎に鋳型を所定時間傾けて製品
キャビティ全体に溶湯が行き渡るようにしなければなら
ず、鋳型を傾動させる場合の制御が複雑なものとなって
いる。

そこで、前記の不都合を克服するために、本出願人は特
開昭６１−２５５７４５号公報に關示されるように、重
力鋳造法によるマニホールドの製造方法を提案している
。すなわち、金型内にキャビティを吸気マニホールドの
エンジンに対する取付状態と逆になるように画成し、実
際の使用に際しては管路成形部の最上部近傍と吸気マニ
ホールドの取付フランジを成形するフランジ成形部の２
個所からキャビティ内部に溶湯を注湯するというもので
ある。

［発明の目的コ 本発明は低圧鋳造法を利用して吸気マニホールドの如き
比較的長尺で且つ湾曲した形状の鋳造製品を得るために
なされたものであって、キャビティに連通ずるゲート部
を製品である吸気マニホールドの湾曲部位の略中心部に
対応する部位に設け、一方、押湯部をキャビティの端部
に設けて溶湯の流動長を実質的に短くすると共に、凝固
のバランスを図ることにより鋳造欠陥のない品質の優れ
た鋳造品の製造を可能とし、ギニアタイムの短縮化を図
り且つ製品の歩留りを向上させることを可能とした中空
鋳物の鋳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低圧鋳造法により
溶湯を加圧充填して中空状で且つ薄肉の曲管状の鋳物を
鋳造する方法であって、金型に前記鋳物の曲管形状の略
中央部に対応するキャビティの所定部位に指向するよう
にゲートから溶湯を注湯し、一方、鋳物の曲管形状の端
部厚肉部に対応するキャビティ端部に設けられた押湯部
から溶湯を補充して当該溶湯を凝固バランスさせて鋳造
品を得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
キャビティに低圧鋳造法により溶湯を加圧充填して中空
状で且つ薄肉の曲管状の鋳物を鋳造する装置であって、
下型に画成され且つ前記鋳物の曲管部中央に対応するキ
ャビティの所定部位にゲート部の先端を臨ませ、一方、
鋳物の少なくとも一方の端部に形成される厚肉部に対応
する金型の所定の部位に押湯部を設け、前記ゲート部か
らキャビティの両端部に可及的に均衝した状態で溶湯を
注湯し且つ凝固の進行に伴って収縮する鋳物の厚肉部に
対して前記押湯部から溶湯を自重降下により補充するよ
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鋳造方法についてそれを
実施する装置との関係で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、本実施態様に係る中空鋳物の鋳造方法を実施
するのに使用する低圧鋳造装置の鋳型１０を示す。当該
鋳型１０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、湾曲状に
形成される。このような下型１２にあっては、前記湾曲
する製品成形面の略中央部においてキャビティＣの中心
に臨むようにゲート部１６が設けられ、このゲート部１
６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。また、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、このゲート部１６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、下に凸状に形成されている。また、上型１４
は、製品である吸気マニホールドのエンジンのシリンダ
ヘッド側における比較的厚肉な部分を形成するだめの入
子２２と、図中、これとは反対側端部にあって、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、分割型２４の背面には夫
々冷却ブＰツク２６．２８が設けられ、溶湯の凝固を制
御するようにしている。すなわち、当該冷却ブロック２
６．２８内には冷却用水を導入するための通路Ｐが形成
されている。

このような上型１４において、左側端部には押湯部３０
が設けられている。この場合、当該押湯部３０を囲む部
材の材質として前記下型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、Ｓ　Ｋ　Ｄ６
１等の工具鋼が好適に採用されている。当該押湯部３０
は前記キャビティＣに連通しており、前記溶湯の凝固収
縮に対して前記キャビティＣに溶湯の補給を行う。

ここで、吸気マニホールドの中空部分を画成するための
中子３２は砂型であり、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ている。当該中子３２の吸
気マニホールドの内空間に対応する形状部分の両端部に
は前記中子３２を上型１４と下型１２間に入れ込む際、
位置決め固定する中本部３２ａ、３２ｂが形成される。

本実施態様に係る中空鋳物の鋳造方法を実施するための
低圧鋳造装置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３２を下型１２に
対してセットする。

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３２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。この際、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
し、且つ前記上型１４の端部に設けられている押湯部３
０に連通する。

そして、溶湯保持炉（図示せず）に加熱保持されている
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、溶湯をストーク１８、ゲ
ート部１６を介して前記キャビティＣに加圧充填する。

キャビティＣに溶湯を充填した後、所定時間、キャビテ
ィＣにおける溶湯の加圧状態を維持する。その間、徐々
に溶湯の凝固が始まる。

キャビティＣに溶湯が充填されその凝固が開始される過
程において、キャビティＣへの溶湯の導入口となるゲー
ト部１６が当該キャビティＣの中心、すなわち、製品と
しての吸気マニホールドの湾曲中央部に対応する部位に
位置するようにしであるため、両端部に指向する溶湯の
流動距離が短くなると共に、ゲート部１６から流入する
溶湯が左右対称で且つ均一にキャビティＣに行き渡る。

従って、吸気マニホールドのような薄肉な製品の鋳造を
可能とする。

そして、前記上型１４には他の部分に較べ熱伝導性の良
好な高熱伝導部材よりなる入子２２を比較的肉厚な部分
に、分割型２４をキャビティＣの端部にあって溶湯の凝
固を早めたい部位に夫々設けているので、溶湯の熱が当
該入子２２、分割型２４から放散される。この際、入子
２２、分割型２４の背面に夫々設けた冷却ブロック２６
．２８内の通路Ｐ内を冷却用水が通流するので、この冷
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。

さらに、溶湯は凝固するに従って収縮するが、この場合
、押湯部３０は熱容量の大きな、例えば、工具鋼系の部
材で構成されているので押湯部３０内に満たされている
溶湯は未凝固の状態を保持している。

そこで、前記押湯部３０に満たされている未凝固の溶湯
をその自重によって降下させて前記キャビティＣに補給
することで収縮した分の溶湯を補給し前記キャビティＣ
が完全に充填される。

このようにして、最もゲート部１６から離れているため
凝固し易い吸気マニホールドのヘッド側端部に対応する
部分の凝固が実質的に遅延し、全体としての凝固バラン
スが確保される。この結果、キャビティＣ内の溶湯はゲ
ート部１６を指向して上から下へと指向性凝固が促進さ
れる。

これにより、凝固がバランスよく進行し、凝固遅れによ
る鋳造欠陥が防止されると共に、溶湯の硬化時間が短縮
される。

以上のようにして、前記上型１４から前記下型１２に指
向して凝固が進行し、当該凝固が終了した後、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
ールドを取り出す。その後、吸気マニホールドからは中
子３２が除去される。

［発明の効果コ 本発明によれば、以下に記載されるような効果が得られ
る。すなわち、本発明では、低圧鋳造法により吸気マニ
ホールドのような薄肉且つ中空状の鋳物を製造する場合
において、金型内のキャビティに溶湯を充填するための
ゲート部をキャビティの湾曲部分中心に臨むように設け
、キャビティ内に溶湯が均一にバランスよく注湯される
ようにしている。また、肉厚のある部分、すなわち、本
実施態様ではキャビティ端部に押湯部を設けると共に、
熱伝導性の異なる部材を組み合わせて設置することによ
って、溶湯がバランスよく指向性を持ちながら凝固する
ようにしている。この結果、鋳造欠陥のない薄肉状鋳物
の製造が可能となり、また、キュアタイムの短縮化が達
成され且つ製品の歩留り率が一層向上するという利点が
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、
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方法を実施するた
めの鋳造装置の概略縦断説明図である。 １０・・・鋳型 １４・・・上型 １８・・・ストーク ３０・・・押湯部 ３２ａ、３２１１”中本部 Ｐ・・・通路 １２・・・下型 １６・・・ゲート部 ２６．２８・・・冷却ブロック ３２・・・中子 Ｃ・・・キャビテイ

Claims (5)

【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
   ィに低圧鋳造法により溶湯を加圧充填して、中空状で且
   つ薄肉の曲管状の鋳物を鋳造する方法であって、金型に
   前記鋳物の曲管形状の略中央部に対応するキャビティの
   所定部位に指向するようにゲートから溶湯を注湯し、一
   方、鋳物の曲管形状の端部厚肉部に対応するキャビティ
   端部に設けられた押湯部から溶湯を補充して当該溶湯を
   凝固バランスさせて鋳造品を得ることを特徴とする中空
   鋳物の鋳造方法。
2. （２）請求項１記載の方法において、押湯部からの溶湯
   は自重により降下して凝固が進行することにより収縮し
   たキャビティ内の溶湯の補充を行うことを特徴とする中
   空鋳物の鋳造方法。
3. （３）金型内に中子が組み込まれて画成されるキャビテ
   ィに低圧鋳造法により溶湯を加圧充填して中空状で且つ
   薄肉の曲管状の鋳物を鋳造する装置であって、下型に画
   成され且つ前記鋳物の曲管部中央に対応するキャビティ
   の所定部位にゲート部の先端を臨ませ、一方、鋳物の少
   なくとも一方の端部に形成される厚肉部に対応する金型
   の所定の部位に押湯部を設け、前記ゲート部からキャビ
   ティの両端部に可及的に均衡した状態で溶湯を注湯し且
   つ凝固の進行に伴って収縮する鋳物の厚肉部に対して前
   記押湯部から溶湯を自重降下により補充するよう構成す
   ることを特徴とする中空鋳物の鋳造装置。
4. （４）請求項３記載の装置において、押湯部を構成する
   部材には熱伝導性の低い材質を配設し、一方、キャビテ
   ィの凝固を早くしたい部位には熱伝導性の高い部材を配
   設し、材質の違いにより一方向への指向性凝固を促進さ
   せることを特徴とする中空鋳物の鋳造装置。
5. （５）請求項３または４記載の装置において、鋳物はエ
   ンジンの吸気マニホールドであることを特徴とする中空
   鋳物の鋳造装置。