JPH0563263B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は低圧鋳造法に関し、一層詳細には、金
型を構成する上型、下型、摺動型の夫々を熱伝導
率の異なる金型材質を組み合わせて構成し、その
際、鋳造品の肉厚な部分に相当する部位には熱伝
導率の低い材質を配し、鋳造品の肉薄な部位に相
当する部位には熱伝導率の高い材質を配し、前記
キヤビテイに溶湯を充填した後に、金型を冷却し
て肉薄部分から肉厚部分に向けて指向性凝固を促
進させることにより、鋳造欠陥のない高品質の鋳
造品を得ることを可能とする低圧鋳造法に関す
る。 ［発明の背景］ 一般に、例えば、自動車部品等を大量生産する
場合、低圧鋳造法が広範に利用されている。この
低圧鋳造法はアルミニウム合金等の軽合金からな
る溶湯を保持炉に貯留し、比較的低圧の圧力気
体、通常は圧縮空気で前記溶湯の表面を加圧し、
ストークを介して前記溶湯を金型内に画成される
製品に対応したキヤビテイ内に充填して鋳造品を
製造する。 前記低圧鋳造法は自動車の車輪に用いられる軽
合金製のホイールを製造する場合にも用いられて
いる。こうしたホイールの低圧鋳造法において、
前記ホイールそれ自体の形状に基づく鋳造上の制
約がある。すなわち、ホイールはその形状が大き
く、また、比較的肉厚のハブ部と、これと対照的
に薄肉のリム部からなる複雑な形状を呈するた
め、鋳造の際に生じる引巣等の鋳造欠陥が発生し
易いことである。このため、欠陥のない稠密な組
織を保つことがこの種のホイールを低圧鋳造法で
鋳造する際の重要な課題とされている。 一般に、低圧鋳造法において、鋳造欠陥等のな
い良好な組織を有する品質の高い製品を鋳造する
ためには、キヤビテイ内に充填される溶湯の凝固
を迅速に進行させ、且つその態様もキヤビテイ内
のある部分から他の部分を指向して徐々に凝固が
進むよう、所謂、指向性凝固を行わせることが必
要である。これは前記指向性凝固により鋳造品の
組織に引巣等の鋳造欠陥を除去することが出来る
からである。そして、軽合金製のホイールを鋳造
する際も、このことは例外ではない。 ホイールの低圧鋳造法にあつても溶湯の凝固に
指向性を持たせるためにキヤビテイ内に溶湯を充
填後、冷却媒体を金型に供給して当該金型を冷却
し、金型の特定部分と他の部分との間に温度勾配
を設け、これにより、指向性凝固を促進させるこ
とが行われている。 ところが、金型は上型、下型、摺動型から構成
されるが、これら上型、下型、摺動型は主として
鋼系材料から一体的に形成されるため、熱伝導率
が小さく、しかも冷却により特定部分に温度差を
生じさせることが容易ではない。軽合金製ホイー
ルのように比較的大きく、しかも、肉厚部分と肉
薄部分とが一体的に構成される部品を鋳造する際
には、その指向性凝固を促進することが特に難し
く、従つて、引巣等の鋳造欠陥が発生し、不良品
の発生率が高くその生産効率が低い等の問題点が
指摘されている。 ［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
たものであつて、鋳造用金型において、この金型
を構成する各型、すなわち、上型、下型、摺動型
を夫々熱伝導率の異なる異種の材質を組み合わせ
て構成し、その際に、鋳造品の肉厚の部分に相当
する部位には熱伝導率の低い鋼系材料を配置し、
一方、薄肉の部分に相当する部位には熱伝導率の
高い銅合金系材料を配置し、溶湯充填後冷却媒体
を供給して冷却効果が伝達される差異を利用して
肉薄部分から肉厚部分に向かつて指向性凝固を促
進させることにより、鋳造欠陥を防止し、鋳造の
生産性を向上させることを可能とする低圧鋳造法
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
に画成されたキヤビテイに溶湯を加圧充填して鋳
造品を鋳造する低圧鋳造法であつて、前記金型に
熱伝導率の異なる材質の部材を組み合わせた金型
を用い、その際、鋳造品の肉厚部に対応する部位
に対面させて熱伝導率の低い部材を配置し、一
方、鋳造品の肉薄部に対面させて熱伝導率の高い
部材を配置し、キヤビテイに溶湯を充填後、金型
に強制冷却を施して前記の肉薄部に対応する部位
から肉厚部と対応する部位に指向してキヤビテイ
内の溶湯に積極的に指向性凝固を促進させながら
ホイールを鋳造することを特徴とする。 また、本発明は金型を構成する部材の材質の組
み合わせを鋳造品の肉厚部に対応する部位に熱間
鍛造用型鋼を材質とする部材を配置し、一方、鋳
造品の肉薄部に対応する部位には銅合金を材質と
する部材を配置して鋳造することを特徴とする。 さらに、本発明は鋳造品がホイールであり、鋳
造品の肉厚部はホイールのハブ部であり、鋳造品
の肉薄部はホイールのリム部であることを特徴と
する。 ［実施例］ 次に、本発明に係る低圧鋳造法について、ホイ
ールの鋳造を実施するための金型との関連におい
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。 先ず、第１図において、参照符号１０は本発明
に係る低圧鋳造法を実施するための金型を示す。 すなわち、この金型１０は下型１２と、この下
型１２上方に配置される上型１４と、前記下型１
２、上型１４との間に嵌合するように配設される
一組の摺動型１６，１７とから基本的に構成さ
れ、これら下型１２、上型１４および摺動型１
６，１７の対向面によりキヤビテイ１８が画成さ
れる。前記キヤビテイ１８は自動車の車輪に用い
られるホイールを鋳造するのに対応した形状を呈
し、ホイールの比較的肉厚な部位に相当するとこ
ろのハブ部１８ａと、このハブ部１８ａの周縁に
沿つて祖途方へ延在する比較的薄肉のリム部１８
ｂとを含む。なお、前記下型１２、上型１４およ
び摺動型１６，１７は夫々熱伝導率の異なる別種
の金属材料の組み合わせから構成されるものであ
つて、これについては後述する。 そこで、前記下型１２は下型プラテン２０上に
設置され、熱伝導率の低い熱間鍛造用型鋼から一
体成形されるものであり、その中央部位に形成さ
れる孔に対して湯口入子２２が装着される。この
湯口入子２２は下型プラテン２０の下方に配設さ
れる図示しない溶湯保持炉から延在するストーク
（図示せず）とアダプタストーク２４を介して連
結される。この場合、前記溶湯保持炉内の坩堝に
貯留される溶湯がストークおよびアダプタストー
ク２４、湯口入子２２を上昇して前記キヤビテイ
１８に充填される。また、この下型１２には冷却
媒体が導入される複数の通路２５が形成される。 一方、上型１４は上型プラテン２６の下面に装
着され、図示しないアクチユエータの駆動作用を
介して当該上型プラテン２６と一体的に昇降自在
に構成される。この上型１４はキヤビテイ１８の
ハブ部１８ａに対面する金型ブロツク２８と、前
記キヤビテイ１８のリム部１８ｂに対面する金型
ブロツク３０と、前記金型ブロツク２８の背面に
配設される冷却ブロツク３２との組み合わせから
構成され、この場合、金型ブロツク２８は熱間鍛
造用型鋼をその材質とし、金型ブロツク３０、冷
却ブロツク３２は熱伝導率の低い鋼合金系の金属
材料をその材質とする。 また、上型プラテン２６、金型ブロツク２８，
３０と冷却ブロツク３２を貫通するように型開き
した際にホイールを取り出すための押出ピン３４
ａ乃至３４ｃが配設され、この押出ピン３４ａ乃
至３４ｃの先端はキヤビテイ１８に臨むと共に、
その基端部はエジエクタプラテン３６に取り付け
られる。この場合、エジエクタプラテン３６は図
示しない支持手段により固定され、従つて、前記
上型プラテン２６が上昇するに伴つて、前記押出
ピン３４ａ乃至３４ｃは鋳造されたホイールを押
し出す作用を営む。なお、前記金型ブロツク３
０、冷却ブロツク３２には夫々通路３１，３３が
形成され、これら通路３１，３３には冷却媒体が
導入される。 前記下型１２、上型１４に嵌合する摺動型１６
は金型ブロツク３８ａと金型ブロツク３８ｂとか
ら構成され、この場合、キヤビテイ１８のリム部
１８ｂに面するように配設される前記金型ブロツ
ク３８ａは熱伝導率の低い熱間鍛造用型鋼からな
り、ハブ部１８ａに近傍して配設される金型ブロ
ツク３８ｂは熱伝導率の高い熱間鍛造用型鋼から
なる。 また、この摺動型１６はシリンダ４０のピスト
ンロツド４２と連結部材４４を介して連結され、
前記シリンダ４０の駆動作用下に水平方向に進退
自在に構成される。 摺動型１７も同様に構成されるものであり、熱
間鍛造用型鋼の金型ブロツク４６ａと銅合金系材
質の金型ブロツク４６ｂとから構成され、シリン
ダ４８のピストンロツド５０と連結部材５２を介
して連結される。 金型１０は基本的には以上のように構成される
ものであり、次に、この金型１０を用いた本発明
に係る低圧鋳造法について説明する。 先ず、当該金型１０を構成する各金型、すなわ
ち、下型１２、上型１４、摺動型１６，１７は熱
伝導率の異なる熱間鍛造用型鋼や銅合金等の材質
の組み合わせによりなるものであるが、その一例
として第１表に示す材質からなるものとする。

【表】 そこで、鋳造条件をJIS 4A2C相当のアルミニ
ウム合金溶湯温度を720℃、加圧力を0.30Kg／cm²、
鋳造サイクルを３分として鋳造を開始する。すな
わち、図示しない保持炉内の坩堝に貯留される前
記アルミニウム合金からなる溶湯の温度を720℃
に保持し、その溶湯表面を圧縮空気で加圧するこ
とで溶湯をストークを介しアダプタストーク２
４、湯口入子２２内を上昇させ、キヤビテイ１８
内に充填する。その後、0.30Kg／cm²の圧力でこの
状態を保持する。 次いで、所定時間、前記の状態を保持した後、
溶湯保持炉から圧縮空気を抜いてキヤビテイ１８
に充填されている溶湯を凝固させる。そして、そ
の際、下型１２に形成された通路２５および上型
１４を構成する金型ブロツク３０、冷却ブロツク
３２に形成された通路３１，３３に冷却媒体を導
入してこれら下型１２、上型１４に強制冷却を施
す。 ここで、当該金型１０はキヤビテイ１８の部位
に対応させて熱伝導率の異なる材質を組み合わせ
たものである。すなわち、第２図に示すように、
キヤビテイ１８にあつて、リム部１８ｂの溶湯に
は熱伝導率の高いCu−Cr系合金を材質とする上
型１４の金型ブロツク３０が接し、キヤビテイ１
８のハブ部１８ａの溶湯には熱伝導率の低い
SKD系の熱間鍛造用型鋼を材質とする下型１２
並びに上型１４の金型ブロツク２８が接してい
る。従つて、リム部１８ｂの溶湯の熱は金型ブロ
ツク３０に容易に伝導し、当該金型ブロツク３０
の通路３１を流れる冷却媒体との熱交換作用を受
けるため、当該リム部１８ｂの溶湯の凝固が最先
に進行することになる。一方、ハブ部１８ａにお
いては下型１２、金型ブロツク２８に対する溶湯
の熱の伝導が効率的ではないため、当該下型１２
の通路２５および冷却ブロツク３２の通路３３を
流れる冷却媒体の冷却効果が抑制され、溶湯の凝
固は遅延することになる。 さらに、摺動型１６，１７において、熱伝導率
の高いCu−Cr系の金型ブロツク３８ｂ，４６ｂ
を凝固が遅れるハブ部１８ａに近接させて配置
し、熱伝導率の低い金型ブロツク３８ａ，４６ａ
を凝固が進むリム部１８ｂに対して配置し、全体
としてキヤビテイ１８の溶湯の凝固がリム部１８
ｂとハブ部１８ａの凝固の進行に極端な差（例え
ば、肉厚なハブ部の凝固が極端に遅れる）が生じ
ないようにそのバランスをとつているため、第２
図に矢印で示すように、リム部１８ｂからハブ部
１８ａに向かつて好適に溶湯の指向性凝固が進行
していくことになる。 こうしてキヤビテイ１８内の溶湯が凝固したら
型開きを行い製品としてのホイールを取り出して
鋳造サイクルを終了する。 ［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ホイールのハ
ブとリムに相当する金型内のキヤビテイのハブ
部、リム部に当接する金型の材質に伝導率の異な
るものを選択的に組み合わせ、熱伝導率の差に基
づく冷却効果の違いを利用して溶湯の指向性凝固
をリム部からハブ部に向かつて積極的に促進させ
ている。このため、キヤビテイ内の溶湯が確実に
且つバランスよく肉厚なハブ部に向かつて凝固し
ていくため引巣等の鋳造欠陥を回避出来、組織の
健全なしかも品質の優れた鋳造品を得ることが可
能となる利点が得られる。また、冷却媒体等によ
る冷却が効果的に及ぶため、溶湯の凝固の進行を
促進することが可能となり、鋳造サイクルが短縮
化され、鋳造効率が一層向上するという効果が得
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、ホイール以外でも肉厚部と肉薄部
が存在する鋳造品に用いることが可能である等、
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図は本発明に係る低圧鋳造法に用いられる
金型の構成を示す縦断面図、第２図は本発明に係
る低圧鋳造法において、キヤビテイ内の溶湯の凝
固が進行する方向を説明する図である。 １０……金型、１２……下型、１４……上型、
１６，１７……摺動型、１８……キヤビテイ、１
８ａ……ハブ部、１８ｂ……リム部、２２……湯
口入子、２４……アダプタストーク、３４ａ〜３
４ｃ……押出ピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金型内に画成されたキヤビテイに溶湯を加圧
   充填して鋳造品を鋳造する低圧鋳造法であつて、
   前記金型に熱伝導率の異なる材質の部材を組み合
   わせた金型を用い、その際、鋳造品の肉厚部に対
   応する部位に対面させて熱伝導率の低い部材を配
   置し、一方、鋳造品の肉薄部に対面させて熱伝導
   率の高い部材を配置し、キヤビテイに溶湯を充填
   後、金型に強制冷却を施して前記の肉薄部に対応
   する部位から肉厚部と対応する部位に指向してキ
   ヤビテイ内の溶湯に積極的に指向性凝固を促進さ
   せながらホイールを鋳造することを特徴とする低
   圧鋳造法。 ２ 請求項１記載の鋳造法において、金型を構成
   する部材の材質の組み合わせは鋳造品の肉厚部に
   対応する部位に熱間鍛造用型鋼を材質とする部材
   を配置し、一方、鋳造品の肉薄部に対応する部位
   には銅合金を材質とする部材を配置して鋳造する
   ことを特徴とする低圧鋳造法。 ３ 請求項１または２記載の鋳造法において、鋳
   造品はホイールであり、鋳造品の肉厚部はホイー
   ルのハブ部であり、鋳造品の肉薄部はホイールの
   リム部であることを特徴とする低圧鋳造法。