JPH04258359A - 加圧鋳造装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般の金属材料や、炭
素繊維やアルミナ繊維などの強化長繊維を内在させた複
合金属材の成形に利用できる加圧鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の加圧鋳造装置は、図６に示すよう
に、湯溜部３１に湯道３２を介して鋳型部３３を形成し
、湯溜部３１をピストン３４で加圧して溶湯３５を湯道
３２から鋳型部３３に注入し、製品を加圧成形するもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の加圧鋳
造装置は、鋳型部３３への加圧効果が小さいため、脱気
泡や組織の微細化が不十分となり、とくに棒状の製品で
は端部の均質化が図れなかった。また、強化長繊維を内
在させた複合金属材（以下、ＦＲＭと称する）の製造方
法においても、加圧鋳造方法は注目されており、例えば
棒状製品を製造する際に、繊維の直線性を維持するもの
や繊維への母材の含浸性を高めるもの等は提案されてい
るが、装置が大型でかつ複雑になる。

【０００４】本発明は、上記問題点を解決して、簡単な
構造で棒状の製品であっても均質なものが得られ、ＦＲ
Ｍの製造にも利用可能な加圧鋳造装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の加圧鋳造装置は、段部状の下鋳型部を挟ん
で上下両側に互いに平行に傾斜するガイド面が形成され
た固定金型を設け、この固定金型のガイド面上に配置さ
れるスライド金型に、前記下鋳型部に対向して段部状の
上鋳型部を形成するとともに、この上鋳型部を挟んで上
下両側に前記ガイド面と同一角度に傾斜し両ガイド面に
それぞれスライド自在に支持されるスライド面を形成し
、前記固定金型およびスライド金型の両側部に上下鋳型
部間の鋳型空間部の端部を閉止する閉止側板を設け、前
記鋳型空間部に溶湯を供給遮断可能な湯道を形成したも
のである。

【０００６】

【作用】上記構成において、固定金型のガイド面上部に
スライド金型を配置し、湯道から鋳型空間部に溶湯を供
給してスライド金型を自重により下降させ、鋳型空間部
を圧縮して溶湯を加圧し鋳造成形する。したがって、溶
湯を加圧するのにスライド金型の自重を利用するので、
加圧装置を省略あるいは小型化することができる。しか
も、上鋳型部を直接駆動するので棒状の製品であっても
、端部まで均一な圧力をかけることができ、均質な製品
を鋳造成形することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図５に基づ
いて説明する。この加圧鋳造装置は、アルミニウム合金
を母材としてセラミック系強化繊維を複合化した例えば
直径２０ｍｍ、長さ３００ｍｍ程度のＦＲＭ丸棒を製造
するものである。図１乃至図３に示すように、この加圧
鋳造装置は固定金型１と、固定金型１上にスライド自在
に配置されるスライド金型２と、両金型１，２の両側部
に配置される閉止側板３，３と、スライド金型２に設け
られる湯受具４と、スライド金型２をワイヤロープ５を
介して持ち上げるための金型用ウインチ装置（図示せず
）と、必要に応じてスライド金型２を滑りローラー６Ａ
および作動ロッド６Ｂを介して下方に押し下げるハンド
プレス装置（図示せず）とで構成されている。

【０００８】前記固定金型１は、図１，図２に示すよう
に、上面に傾斜面が位置する横置きの三角柱状で、傾斜
面の中央部に段部状でかつ上向き凹状の半円形断面の下
鋳型部７が幅方向に形成され、下鋳型部７の上下両側が
互いに平行な上部ガイド面８Ａおよび下部ガイド面８Ｂ
に形成されている。このガイド面８Ａ，８Ｂの傾斜角α
は３５°〜８０°の範囲に設定され、図示したものでは
４５°に形成されている。この傾斜角αが３５°未満で
あれば、スライド金型２の自重によるスライドが円滑に
行えず、適正な加圧力が得られないためであり、また８
０°を越えると固定金型１とスライド金型２の密着度が
低下するためである。

【０００９】前記スライド金型２は、下面に傾斜面が位
置する横向きの三角柱状で固定金型１より前後長さが小
さく形成され、傾斜面の中央上部に前記下部鋳型部７に
対向する段部凹状でかつ下向きの半円形断面の上鋳型部
９が幅方向に形成される。そして、上鋳型部９の上下両
側には前記ガイド面８Ａ，８Ｂに平行な上部スライド面
１０Ａおよび下部ガイド面１０Ｂが形成され，スライド
金型２はこれら上部スライド面１０Ａおよび下部ガイド
面１０Ｂが固定金型１の上部ガイド面８Ａおよび下部ガ
イド面８Ｂにそれぞれスライド自在に案内支持される。

【００１０】前記湯受具４は、図４に示すようにスライ
ド金型２の正面中央下部に取り付けられており、湯受具
４の出口が、スライド金型２に水平方向に貫通されて下
部スライド面１０Ｂに開口する湯道１１に接続されてい
る。この湯道１１は貫通孔内にガラスウール等からなる
スリーブ１２が内嵌されて溶湯の保温と抜き出しを容易
にするように構成されている。

【００１１】固定金型１およびスライド金型２の両側部
には、蟻溝状のスライド溝１３Ａ，１３Ｂが傾斜面に沿
い両金型１，２にわたって形成され、これらスライド溝
１３Ａ，１３Ｂの底面に両ガイド面８Ａ，８Ｂおよびス
ライド面１０Ａ，１０Ｂと上下鋳型部９、７の側端部が
臨んで形成されている。そして、これらスライド溝１３
Ａ，１３Ｂには上下鋳型部９、７により形成される鋳型
空間部１４からの湯漏れを防ぐ閉止側板３，３がそれぞ
れスライド自在に嵌合配置される。この閉止側板３，３
は台形状断面で上端部近傍が固定ボルト１５によりスラ
イド金型２に固定され、上部鋳型部９の対応位置外面に
強化繊維プリフォーム体１６を緊張させて固定する繊維
保持具１７がそれぞれ設けられる。

【００１２】前記繊維保持具１７は、図５に示すように
、閉止側板３に強化繊維プリフォーム体１６の挿通孔１
８が形成され、この挿通孔１８の外側に形成された雌ね
じ孔１９に緊張用ボルト２０が螺着される。この緊張用
ボルト２０の軸心部には強化繊維プリフォーム体１６の
透し孔２０ａが形成されるとともに、ねじ部２０ｂにボ
ルト固定ナット２１が装着されており、強化繊維プリフ
ォーム体１６は挿通孔１８および透し孔２０ａを介して
外部に導き出された後、両端部を緊張用ボルト２０に取
り付けた固定具２２に固定されている。したがって、ボ
ルト固定ナット２１が緩んだ状態で緊張用ボルト２０を
回して強化繊維プリフォーム体１６を適度に緊張させ、
ボルト固定ナット２１を締め付けることにより、強化繊
維プリフォーム体１６を鋳型空間部１４内で適度に緊張
させて保持することができる。

【００１３】次にこの加圧鋳造装置によるアルミニウム
合金を母材にしたＦＲＭ丸棒の製造方法を説明する。 （１）固定金型１およびスライド金型２を２５０℃〜３
００℃に予熱し、図１に示すように、スライド金型２を
金型用ウインチ装置により持ち上げて固定金型１の上部
に配置するとともに、閉止側板３，３をスライド溝１３
Ａ，１３Ｂにそれぞれ装着し、強化繊維プリフォーム体
１６を繊維保持具１７に取り付けて張力を与え直線性を
保つようにセットする。

【００１４】（２）アルミニウム合金を７００℃〜７８
０℃に加熱、溶融させた溶湯を湯受具４に入れ、湯道１
１を介して上下鋳型部９，７間の鋳型空間部１４内に所
定レベルまで注入する。

【００１５】（３）金型用ウインチ装置によりワイヤロ
ープ５をゆっくりと緩め、スライド金型２を自重により
下方にスライドさせて上鋳型部９を下降させる。これに
より、鋳型空間部１４内の空気は固定金型１およびスラ
イド金型２ならびに閉止側板３，３の隙間より排出され
るとともに、強化繊維プリフォーム体１６が溶湯に没入
され、さらに湯道１１の開口部が固定金型１の下部ガイ
ド面８Ｂに閉止されて溶湯が加圧され、溶湯が強化繊維
プリフォーム体１６に含浸する。

【００１６】（４）スライド金型２がさらに下降される
と、溶湯が固定金型１およびスライド金型２ならびに閉
止側板３，３の隙間、詳しくはガイド面８Ａ，８Ｂおよ
びスライド面１０Ａ，１０Ｂの隙間と、スライド溝１３
Ａ，１３Ｂおよび閉止側板３，３の隙間から溶湯が僅か
に漏れ出しバリとなる。この漏れ出し等により、スライ
ド金型２の下降が妨げられて適正な圧力（１０Ｋｇ／ｃ
ｍ２　〜３０Ｋｇ／ｃｍ２　）が得られない場合には、
ハンドプレスにより作動ロッド６を介して加圧する。な
お、充分な加圧力が得られる場合にはハンドプレスを使
用する必要はない。

【００１７】（５）実際にはスライド金型２は図２に示
すより少し上位で停止して溶湯が凝固し、鋳造品は幾分
長円形状の断面となり、また強化繊維プリフォーム体１
６が偏在することがあるが、仕上げ加工により良好な製
品を得ることができる。なお、この様に製造された製品
は、内燃機関のコネクションロッドやピストンロッド、
ロボットのアーム等に利用される。

【００１８】上記実施例の加圧鋳造装置によれば、（ａ
）簡易形状の２つの金型１，２の組み合わせで、ＦＲＭ
鋳造品を製造することができる。（ｂ）スライド金型２
の自重を加圧力に利用するので、加圧装置が不要かある
いは小さい容量の加圧装置（ハンドプレスなど）ですむ
。（ｃ）固定金型１およびスライド金型２の治具以外に
骨組みを必要とする据え付け部材は不要で全体をコンパ
クトにでき、設備コストを低減できる。（ｄ）スライド
金型２により鋳型空間部１４を全体にわたって直接加圧
するので、端部でも強化繊維プリフォーム体１６への含
浸性の優れた均質な鋳造品を得ることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、固
定金型のガイド面上部にスライド金型を配置し、湯道か
ら鋳型空間部に溶湯を供給してスライド金型を自重によ
り下降させることにより、鋳型空間部を圧縮して溶湯を
加圧し鋳造成形することができる。溶湯を加圧するのに
スライド金型の自重を利用するので、加圧装置を省略あ
るいは小型化することができ、しかもスライド金型によ
り上鋳型部を直接駆動して鋳型空間部を全体にわたって
加圧するので、長尺状の製品であっても端部まで均一な
圧力を付加することができ、均質な製品を鋳造成形する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加圧鋳造装置の一実施例を示す金型の
中央縦断面図である。

【図２】同スライド金型の鋳造状態を示す中央縦断面図
である。

【図３】同装置の分解斜視図である。

【図４】同装置の正面図である。

【図５】同鋳型空間部の横断面図である。

【図６】従来の加圧鋳造装置を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１　　　　固定金型 ２　　　　スライド金型 ３　　　　閉止側板 ４　　　　湯受具 ５　　　　ワイヤロープ ６Ｂ　　　　作動ロッド ７　　　　下鋳型部 ８Ａ　　　　上部ガイド面 ８Ｂ　　　　下部ガイド面 ９　　　　上鋳型部 １０Ａ　　　上部スライド面 １０Ｂ　　　下部スライド面 １１　　　　湯道 １３Ａ，１３Ｂ　　　　　スライド溝 １４　　　　鋳型空間部 １６　　　　強化繊維プリフォーム体 １７　　　　繊維保持具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　段部状の下鋳型部を挟んで上下両側に
   互いに平行に傾斜するガイド面が形成された固定金型を
   設け、この固定金型のガイド面上に配置されるスライド
   金型に、前記下鋳型部に対向して段部状の上鋳型部を形
   成するとともに、この上鋳型部を挟んで上下両側に前記
   ガイド面と同一角度に傾斜し両ガイド面にそれぞれスラ
   イド自在に支持されるスライド面を形成し、前記固定金
   型およびスライド金型の両側部に上下鋳型部間の鋳型空
   間部の端部を閉止する閉止側板を設け、前記鋳型空間部
   に溶湯を供給遮断可能な湯道を形成したことを特徴とす
   る加圧鋳造装置。