JPH03254353A

JPH03254353A - 低圧鋳造方法及びその装置

Info

Publication number: JPH03254353A
Application number: JP5214990A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ikeda; 孝池田
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1991-11-13

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】

本発明は例えば自動車用アルミホイールの低圧鋳造方法
に係り、特に鋳造品内部のひけを防止し、強度の大きい
製品を得るための画期的な成形品圧縮方法及びその方法
を実施するための装置に関するものである。

【従来の技術】

低圧鋳造法は例えば自動車用アルミホイールのような軽
量強度部品を鋳造するために実用化された技術であり、
立形鋳造機に金型を水平に載置し、下型中央下部からア
ルミ合金を低速、低圧で押し上げ充填することによって
、高速ダイカスト法の時のように充填時にエアを巻き込
むことなく最上部のホイール周縁部まで良質な溶湯を充
填する事かてきる点て優れていた。しかし、低圧鋳造法によっても、凝固冷却時に鋳造製品
（例えば、ホイール）の周縁部に比へて底部か厚いため
に底部の凝固が遅れ、そのため、鋳造製品においてその
最終的に凝固するにひげや巣を生して組織か部分的に疎
となり、強度低下を招くことか避けられなかった。

【発明が解決しようとする課題】

通常のダイカスト法では、凝固に伴うひけを防止するた
めに、製品の非商品面の肉厚箇所にスクイズピンを押し
込むことによって、鋳造品の容積を部分的に圧縮するス
クイズ法にひげや巣の防止を行う事ができる。しかし低圧鋳造法による場合は、溶湯にかかるエア圧力
だけで充填、加圧を行うので、精密な計算によって金型
温度の制御と共にエア圧を制御する方法が試みられてい
るか、装置か複雑になりがちである。またダイカスト法の時のスクイズピンのような作動を行
わせたいか、低圧鋳造法の場合は型窩内の溶湯は炉の湯
面につなかっているたけであるために高い圧力のかけよ
うがなく無理であった。

【課題を解決するための手段】

本発明は、上記のような低圧鋳造法の問題点を解決する
ために、第１法として、 ■加圧により湯道孔１０ａを通して溶湯１８を金型１０
゜１２の型窩２５に徐々に注入する低圧鋳造方法におい
て、 ■溶湯１８の型窩２５への注入後シャットプランジャチ
ップ２４ｃて湯道孔１０ａを閉塞し、■然る後、型窩２
５内の溶湯１８の凝固途中においてシャットプランジャ
チップ２４を型窩２５側に押し込んで型窩２５内の成形
品を圧縮する。という技術的手段を採用しており、第２法として、 ■加圧により湯道孔１０ａを通して溶湯１８を金型１０
の型窩２５（□徐々に注入する低圧鋳造方法において、
■溶湯１８の型窩２５への注入後シャットプランジャチ
ップ２４にて湯道孔１０ａを閉塞し、■然る後、型窩２
５内の溶湯１８の凝固途中においてスクイズピン２７を
型窩２５内の成形品に打ち込んで成形品を圧縮する。という技術的手段を採用している。更に、第３法として請求項（３）では請求項（２）の低
圧鋳造方法に加えて、 ■型窩２５内の溶湯１８の凝固時においてシャントプラ
ンジャチップ２４も型窩２５側に押し込み、シャットプ
ランジャチップ２５並びにスクイズピン２７の両者で型
窩２５内の成形品を圧縮する。という技術的手段を採用している。更に、前記第工法を実施するために低圧鋳造装置を、 ■開閉自在て内部に型窩２５を有する金型１０．１２と
、■溶湯１８をたたえ、溶湯１８を金型１０．１２に供
給する炉１４と、 ■金型１０に設けられた湯道孔１０ａを介して炉１４と
金型１０．１２の型窩２５とを接続せる湯道管２０と、
■炉１４から型窩２５への溶湯１８の注入時には退避し
て湯道管２０と湯道孔１０ａとを連通させ、溶湯１８の
注入完了後湯道孔１０ａを閉塞し、注入金属の凝固途中
において型窩２５側に移動して型窩２５内の成形品を圧
縮するシャットプランジャチップ２４とで構成する。という技術的手段を採用しており、前記第２法を実施するために低圧鋳造装置を、■開閉自
在で内部に型窩２５を有する金型１０．１２と、■溶湯
１８をたたえ、溶湯■８を金型１０．１２に供給する炉
■４と、 ■金型１０．１２に設けられた湯道孔１０ａを介して炉
１４と金型１０．１２の型窩２５とを接続せる湯道管２
０と、■炉１４から型窩２５への溶湯１８の注入時には
退避して湯道管２０と湯道孔１０ａとを連通させ、溶湯
１８の注入完了後湯道孔１０ａを閉塞するシャットプラ
ンジャチップ２４と、 ■シャットプランジャチップ２４による湯道孔１０ａの
閉塞後、型窩２５内の成形品に打ち込まれて当該成形品
を圧縮するためのスクイズピン２７とで構成する。という技術的手段を採用している。更に、第６項では、第３法を実施するために、請求項（
５）の低圧鋳造装置に加えて ■シャットプランジャチップ２４を注入金属の凝固途中
において型窩２５側に移動して型窩２５内の成形品を圧
縮する。という技術的手段を採用している。

【作　用】

第を法にあっては、 ■炉１４の内圧を高め、湯道管２０並びに湯道孔↓Ｏａ
を通して溶湯１８を金型１０．１２の型窩２５に徐々に
注入する。 ■前記注入が完了するとシャットプランジャチップ２４
にて湯道孔１０ａを閉塞し、この状態を保持して型窩２
５内の注入金属を上部から下に向かって徐々に凝固を進
行させる。 ■然る後、型窩２５内の注入金属の凝固途中においてシ
ャットプランジャチップ２４を型窩２５側に押し込んで
型窩２５内の成形品を圧縮する。これにより、成形品の組織の緻密化か図られ、スクイズ
効果を得る。 ■第２法は、シャットプランジャチップ２４の代わりに
スクイズピン２７を使用する方法で、シャ・ントブラン
シャチップ２４による圧縮の代わりにスクイズピン２７
を凝固途中の成形品に打ち込んで成形品を圧縮するもの
である。

【実　施　例】本発明の実施例を図とともに説明する。１は装置の基盤
となるボトムプラテンで、水平に設置されている。それ
に対して２はトッププラテン、３は両端にねしを螺切し
である複数本のタイバーで、１．２両プラテンの四隅の
挿入孔にタイバー３を挿入し、上下の固定ナツト４，５
で締結し、鋳造機の枠体を構成する。昇降シリンダ７はトッププラテン２の中央上部固着され
ており、そのピストンロット８は、四隅の挿入孔をタイ
バー３で摺動自在に支持されている可動プラテン６の中
央上面に固定具９によって固着されているので可動プラ
テン６は昇降自在となる。ボトムプラテン■の中央には
下方垂直に円形断面のストーク１９が嵌装してあり、下
型１０をその中央の湯道孔１０ａをストーク１９と同心
にしてボトムプラテン１の中央に搭載する。サイト型１
１は割型構造となっており、下型１０と組にして下型の
上部に搭載する。上型１２はスペーサ１３を介して可動
プラテン６に装着する。以上の下型１０、サイト型Ｈ１
上型■２とによって鋳造製品を得るための型窩２５が構
成される。ストーク１９の下部には本発明の特徴であるンヤットシ
リンダ２２か垂直に固着されている。シャットシリンダ
２２のシリンダロフト２２ａはカップリング２３を介し
てシャットプランジャチップ２４に連接されており、シ
ャットプランジャチップ２４は上記ストーク１９内を昇
降自在に動くことかできる。ストーク１９に対して湯道
管２０か逆子形に斜下方に一体に連接されており、該湯
道管２０の端部２０ａはフランジ状となっている。スト
ーク１９及び湯道管２０は耐熱性の断熱材料製であるが
、この箇所を通過して型窩２５に供給充填される溶湯１
８が冷えないようにヒータ２１が巻装されている。型窩２５に溶湯１８を供給充填する装置を説明する。断熱材料製の炉１４は、図示しない溶解炉で適温に溶解
したアルミホイール用合金の溶湯１８を保持している。溶湯を注湯された後、炉１４の入口側上部は断熱材料製
の蓋体１５で密閉されている。炉１４全体は溶湯の補充
注湯や保守管理などのためには鋳造機から分離すること
ができる構造となっているか、鋳造機と共に使用する時
は炉１４の出口側１４ａがフランジ構造となっていて、
鋳造機の湯道管２０のフランジ部２０ａと気密に接合さ
れる。炉蓋体１５に穿設した加圧エア入口１６は図示しない弁
装置を有し、炉１４内の溶湯１８を加圧エアによって押
し上げて型窩２５に充填する。また加圧エア出口１７も
弁装置を有し、充填完了後炉内エアを逃がして溶湯湯面
を自然の位置まで下げる。上型１２の上面の、可動プラテン６の下面とスペーサ１
３によって囲まれた空間に、本発明で重要な作用を行う
複数本のスクイズシリンダ２６が下向垂直に装着されて
おり、該スクイズシリンダ２６によって昇降されるスク
イズビン２７は上型１２の内部を貫通して、その先端は
、常時は型窩２５の上面とツラ位置になっている。スク
イズシリンダ２６°の取付は位置と個数は、後述の「作
用■スクイズの項」で述べるスクイズ作用が最適に行わ
れるように第２図の２７あるいは２７゛のように適宜選
択する。またスクイズビン２７の断面形状や寸法は鋳造
品によっているいろであるが、アルミホイールの場合は
例えば径２０ｍｍストロークは５ｍｍ程度である。またシャットプランジャチップ２４の上面２４ａは、常
時はストーク１９と湯道管２０の下面との分岐点（第２
図の２４ａの位置）にある。以上の構成に収る、シャットプランジャチップ２４及び
スクイズシリンダ２６を有する実施例の低圧鋳造機につ
いて作用を述べる。 ■型　締昇降シリンダ７によって可動プラテン６が下降し、上型
１２とサイト型１１とのパーティング面が当接する。ス
クイズ作用のとき型窩２５にかがる充填圧に対抗するた
めに、型締力は通常の低圧鋳造機よりも例えば数倍大き
くしておく。 ■待機位置の確認シャットプランジャチップ２４の先端面２４ａか、スト
ーク１９と湯道管２０の下面との分岐点（第２図の２４
ａの位置）にあり、またスクイズビン２７の先端が、型
窩２５の上面とツラ位置になっていることを確認する。 ■溶湯に加圧炉１４の蓋体上５の加圧エア人口（６から、例えば１ｋ
ｇ／ｓ２程度のエア圧をかけて、炉内の溶湯１８の湯面
を押し下げることにより、シャットプランジャチップ２
４の待機位置の先端面２４ａによって溶４１８がストー
クエ９の下方に落下する心配なく、溶湯１８をストーク
１９を通っての型窩２５の上端まで押上げ充填する。 ■充　填この湯面上昇の速度は、例えば１ｃｌＩｌ／ｓｅｃ程度
で、プランジャ射出によるダイカスト法に比べて遥かに
小さいので、充填途中でエアを巻きこんで鋳造製品が疎
になることを防ぐことができる。 ■シャットプランジャチップ２４の先端面が上昇・停止
して充填完了すると、シャットプランジャチップ２４の
先端は前述したように２４ａの位置にあるが、シリンダ
２２の作用で、湯道管２ｏの上面がストーク１９との分
岐点より少し上、第３図の２４ｂの位置まで上昇する。その停止はリミットスイッチ２８ｂて決める。 ■湯切り ■の作用て、型窩２５の溶湯に対して押湯効果かかかる
と共に、湯道管２ｏがストーク１９へ連通する開口がシ
ャットプランジャチップ２４によって遮断されるので、
湯道管２ｏに残留していた溶湯１８を炉本体（４へ戻し
てよいので、加圧エア出口１７の弁装置によって炉内エ
アを逃がし、溶湯（８の湯面を自然の待機位置まで下げ
る。尚、この湯切り間も、シャットプランジャチップ２
４は２４ｂの位置（リミットスイッチ２８ｂを踏んだ位
置）に保持させておく。 ■スクイズ型窩２５に充填された溶湯１８の凝固工程で発生する鋳
造製品のヒケや巣は、ホイールの周縁部に比べて底部が
厚いために底部の凝固が遅れることに起因し、これによ
り鋳造製品の組織が部分的に疎になって強度の低下を招
きがちとなるのである。それを改善するためにスクイズ
作用を行うものであるが、本発明ではスクイズ作用には
次の３通りの方法がある。ａ）シャットプランジャチップ２４による圧縮第２図の
２４ｂの位置（湯道孔１０ａの閉塞位置）で上昇、停止
していたシャットプランジャチップ２４の上面をシリン
ダ２２の作用で、リミットスイッチ２８ａで決める位置
まで例えば１０〜２０ｍｍ再上昇させることにより、凝
固しかかつている鋳造製品を底部から圧縮する。ｂ）スクイズピン２７による圧縮第２図の２４ｂの位置で上昇、停止していたシャットプ
ランジャチップ２４の上面位置はそのまま保持して、ス
クイズピン２７をスクイズシリンダ２６の作動で押し下
げ、凝固しかかっている鋳造製品の底部を非商品側であ
る第２図の上面から圧縮することによってスクイズ作用
を行う。例えばホイールの場合フルストロークで５ｍｍ
、圧縮時間は０．５秒くらいである。Ｃ）スクイズピン２７による圧縮とシャットプランジャ
チップ２４の再上昇による圧縮とを併用する方法以上いずれの場合も、シャットプランジャチップ２４や
スクイズピン２７のスクイズ作用の開始は、リミットス
イッチ２８ｂて始動するスクイズタイマ２９の設定時間
によって調整する。 ■冷却スクイズタイマ２９のタイムアツプ後、冷却タイマ３０
か始動し、スクイズ作用を継続しながら鋳造製品を冷却
する。 ■スクイズ完了、型開きスクイズピン２７かホーム位置に復元し、型開きを行う
。 ■製品押し出しサイド型１１か下型１０の上て左右に開いた後、シャッ
トシリンダ２２は、チップ先端が２２ｂまたは２２ｃの
位置からシリンダストロークいっばい上昇して凝固した
鋳造製品を突き出す。０最後にシャットシリンダ２２はホーム位置に復元して
、次ぎの低圧鋳造に備える。

【効　　果】

本第丁発明方法は、請求項（１）に記載したように、加
圧により湯道孔を通して溶湯を金型の型窩に徐々に注入
する低圧鋳造方法において、溶湯の型窩への注入後シャ
ットプランジャチップにて湯道を閉塞し、然る後、型窩
内の溶湯の凝固途中においてシャットプランジャチップ
を型窩側に押し込んで型窩内の成形品を圧縮するので、
従来スクイズ作用をかける事が出来なかった低圧鋳造方
法においてスクイズ作用を達成する事が出来、従来の低
圧鋳造品に増して強度に優れたものを得る事が出来ると
いう利点があり、また、本発明の第２法は、加圧により湯道孔を通して溶
湯を金型の型窩に徐々に注入する低圧鋳造方法において
、溶湯の型窩への注入後シャットプランジャチップにて
湯道を閉塞し、然る後、型窩内の溶湯の凝固途中におい
てスクイズピンを型窩内の成形品に打ち込んで成形品を
圧縮するものであり、シャットプランジャチップによる
スクイズ効果と同様の効果を得る事か出来るものであり
、更に、本発明の第３法は、請求項（２）の低圧鋳造方
法において、型窩内の溶湯の凝固途中においてシャット
プランジャチップも型窩側に押し込み、シャットプラン
ジャチップ並びにスクイズピンの両者で型窩内の成形品
を圧縮するものであるから、前２者に増して大きなスク
イズ効果を得る事が出来るものである。請求項（４）の低圧鋳造装置は、開閉自在で内部に型窩
を有する金型と、溶湯をたたえ、溶湯を金型に供給する
炉と、金型に設けられた湯道孔を介して炉と金型の型窩
とを接続せる湯道管と、炉から型窩への溶湯の注入時に
は退避して湯道管と湯道孔とを連通させ、溶湯の注入完
了後湯道孔を閉塞し、注入金属の凝固途中において型窩
側に移動して型窩内の成形品を圧縮するシャットプラン
ジャチップとで構成されており、請求項（５）の低圧鋳造装置は、開閉自在で内部に型窩
を有する金型と、溶湯をたたえ、溶湯を金型に供給する
炉と、金型に設けられた湯道孔を介して炉と金型の型窩
とを接続せる湯道管と、炉から型窩への溶湯の注入時に
は退避して湯道管と湯道孔とを連通させ、溶湯の注入完
了後湯道孔を閉塞するシャットプランジャチップと、シ
ャットプランジャチップによる湯道孔の閉塞後、型窩内
の成形品に打ち込まれて当該成形品を圧縮するためのス
クイズビンとで構成されており、請求項（６）の低圧鋳造装置は、請求項（５）の低圧鋳
造装置において、シャットプランジャチップを注入金属
の凝固途中において型窩側に移動して型窩内の成形品を
圧縮するようにしたものであるから、前記本発明の第上
〜３法を実施する事が出来たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例について、装置全体を説明す
るための一部断面正面図、第２図は注湯後凝固が始まっ
た製品に対して、シャットプランジャチップ及びスクイ
ズビンの作用を説明するための拡大図 ■・・・ボトムプラテン　　２・・・トッププラテン３
・・・タイバー５・・固定ナンド７・・・昇降シリンダ９・・固定具上・・・サイト型３・・・スペーサ５・・・蓋体７・・・加圧エア出口９・・ストークト・・ヒータ３・・・カップリング４・・・シャツドプラ５・・・型窩７・・・スクイズビン８ｂ・・・リミットスイ８ｃ・・・リミットスイ９・・・スクイズタイマンジャチップ４・・・固定ナツト６・・・可動プラテン８・・・ピストンロット０・・下型２・・上型４・・・炉６・・加圧エア人口８・・溶湯０・・・湯道管２・・・ンヤットシリンダ２６・・スクイズシリンダッチソチ３０・・・冷却タイマトポトムプラテン　　２−　トッププラテン３・・タイ
バー　　　　　４−固定ナノド５　固定ナツト　　　　
６−可動ブラテノ７　・昇降シリンダ　　　８・ピスト
ンロット９　固定具　　　　　１０−・下型１１−サイド型　　　　１２−上型１３−・−スペーサ　　　　１４・・炉１５−４を体　
　　　　　工６　・加圧エア人口１７・加圧エア出口　
　１８−溶湯１９・ストーク　　　　２０・・湯道管２１・・ヒータ
　　　　　　２２・　ンヤットシリンダ２３・・カップ
リング２４　・シャットプランジャチップ２５・型’Ｉ　　　　　　　２６−・・スクイズシリン
ダ２７・スクイズビン２８ｂ　　・リミットスイッチ２８ｃ・−リミ　ｙトスイ７チ２つ　・スクイズタイマ　３０・冷却タイマ第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加圧により湯道孔を通して溶湯を金型の型窩に徐
々に注入する低圧鋳造方法において、溶湯の型窩への注
入後シャットプランジャチップにて湯道を閉塞し、然る
後、型窩内の溶湯の凝固途中においてシャットプランジ
ャチップを型窩側に押し込んで型窩内の成形品を圧縮す
る事を特徴とする低圧鋳造方法。
（２）加圧により湯道孔を通して溶湯を金型の型窩に徐
々に注入する低圧鋳造方法において、溶湯の型窩への注
入後シャットプランジャチップにて湯道を閉塞し、然る
後、型窩内の溶湯の凝固途中においてスクイズピンを型
窩内の成形品に打ち込んで成形品を圧縮する事を特徴と
する低圧鋳造方法。
（３）請求項（２）の低圧鋳造方法において、型窩内の
溶湯の凝固途中においてシャットプランジャチップも型
窩側に押し込み、シャットプランジャチップ並びにスク
イズピンの両者で型窩内の成形品を圧縮する事を特徴と
する低圧鋳造方法。
（４）開閉自在で内部に型窩を有する金型と、溶湯をた
たえ、溶湯を金型に供給する炉と、金型に設けられた湯
道孔を介して炉と金型の型窩とを接続せる湯道管と、炉
から型窩への溶湯の注入時には退避して湯道管と湯道孔
とを連通させ、溶湯の注入完了後湯道孔を閉塞し、注入
金属の凝固途中において型窩側に移動して型窩内の成形
品を圧縮するシャットプランジャチップとで構成された
事を特徴とする低圧鋳造装置。
（５）開閉自在で内部に型窩を有する金型と、溶湯をた
たえ、溶湯を金型に供給する炉と、金型に設けられた湯
道孔を介して炉と金型の型窩とを接続せる湯道管と、炉
から型窩への溶湯の注入時には退避して湯道管と湯道孔
とを連通させ、溶湯の注入完了後湯道孔を閉塞するシャ
ットプランジャチップと、シャットプランジャチップに
よる湯道孔の閉塞後、型窩内の成形品に打ち込まれて当
該成形品を圧縮するためのスクイズピンとで構成された
事を特徴とする低圧鋳造装置。
（６）請求項（５）の低圧鋳造装置において、シャット
プランジャチップを注入金属の凝固途中において型窩側
に移動して型窩内の成形品を圧縮するようにした事を特
徴とする低圧鋳造装置。