JPH0563264B2

JPH0563264B2 -

Info

Publication number: JPH0563264B2
Application number: JP2395985A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Oota; Junichi Yotsuka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-02-09
Filing date: 1985-02-09
Publication date: 1993-09-10
Also published as: JPS61182868A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、ダイカスト法の有利性を具えるよう
に竪型加圧鋳造法を改良した減圧加圧鋳造方法、
およびこの方法の実施に有用な鋳造装置に関す
る。

〈従来の技術〉アルミニウム鋳造品等を量産する場合、従来よ
りダイカスト法がよく利用され、そして近年では
他の鋳造法として竪型加圧鋳造法が開発、利用さ
れている。この竪型加圧鋳造法の概略を説明する
と、第１０図に示すように、その方法を適用した
鋳造装置は、上下金型１ａ，１ｂ内にスリーブ３
をほぼ鉛直に組み込ませ、射出用チツプ１２およ
びカウンターチツプ５を該スリーブ３の中に摺動
自在にかつ互いに対向するように収容してなり、
また前記スリーブ３は上下金型１ａ，１ｂで構成
されるキヤビテイ２とゲート１４を介して連通し
てなる。そして、アルミニウム等の溶湯７を湯口
１５よりスリーブ内に投入し、次にカウンターチ
ツプ５をゲート１４の下方近傍まで下降させ、続
いて射出用チツプ１２を下降させ溶湯７に強く押
圧せしめて、溶湯７をゲート１４よりキヤビテイ
２内に射出、充填することにより、アルミニウム
鋳造品等が得られるようになつている。

〈発明が解決しようとする問題点〉竪型加圧鋳造法は、鋳造時空気の巻き込みが
少なく、また加圧が溶湯に充分に作用するため、
鋳造品の内部欠陥が少ないこと、鋳造製品の密
度が高いこと、そして金属組織が微細で、鋳造
製品の強度が高いことなどの各種の利点を有す
る。しかし、この鋳造法は、溶湯の充填速度が比
較的遅く、溶湯がキヤビテイ中に充満するまでに
相当の時間を要するため、肉厚が４mm未満の薄肉
鋳造品や長さが約400mm以上の大型鋳造品を製造
することが困難であるという欠点を有していた。

これに対して、ダイカスト法は、溶湯の充填を
高速度で短時間に行なうことが可能であるため肉
厚が1.5ないし2.5mm程度の薄肉製品であつても容
易に製造することができ、薄肉鋳造品の製造に有
利である。しかし、ダイカスト法は、鋳造時空気
を巻き込み易く、鋳造品の内部組織が相当に粗
く、その密度や強度が一般に低いという欠点を有
していた。従つて、上述の竪型加圧鋳造法の諸利
点を維持した上で、薄肉又は大型製品を容易に製
造することが可能な鋳造方法が近来求められてい
た。

また、第１０図に示すような竪型加圧鋳造装置
は、溶湯をキヤビテイ内に射出する機構を備え、
その上射出圧力に耐える大きな型締め圧力を作り
出し得る構造であることが必要とされるため、一
般に大規模であり、設備費が極めて高いものであ
つた。その上、この種の鋳造装置では、チツプお
よびスリーブ内壁の表面損傷、所謂かじりが起き
易く、これが製品不良の原因の一つとなつてい
た。さらに、前記装置では、湯吹きや大きなサー
ジ圧力の発生も問題となつていた。また、同じく
溶湯射出機構を備えたダイカスト装置も、射出部
材等の損傷が生じ易いなどの、種々の問題点を有
していた。

本発明の第１の目的は、従来困難とされた高密
度かつ高強度の薄肉または大型製品を製造するこ
とができる減圧加圧鋳造方法を提供することにあ
る。

また、本発明の第２の目的は、前記の鋳造方法
を効果的に実現することができ、その上、従来の
竪型加圧鋳造装置等にて起きる諸問題点を解消す
る減圧加圧鋳造装置を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉本発明の減圧加圧鋳造方法は、溶湯の充填前に
金型のキヤビテイを減圧し、そしてその充填後速
やかに溶湯を加圧する鋳造方法である。すなわ
ち、金型のキヤビテイと該金型内に組み込まれた
スリーブとの連通路を遮断して該キヤビテイの内
部圧力を大気圧未満に減じ、次に溶湯を前記スリ
ーブ内に投入し、続いて前記連通路を開通させて
前記溶湯を前記キヤビテイ内に導入、充填し、そ
の後加圧シリンダ等の押圧部材により直接に、前
記溶湯を加圧して前記キヤビテイ内に充満せしめ
ることを特徴とするものである。

また、本発明の減圧加圧鋳造方装置は、金型の
キヤビテイと連通するように該金型内に組み込ま
れ、溶湯が投入されるスリーブと、該スリーブと
前記キヤビテイの連通路を開通、遮断する開閉手
段と、前記金型のキヤビテイ等の内部圧力を大気
圧未満に減じる減圧機構と、圧力を前記キヤビテ
イ内の溶湯に加える加圧手段を備えてなることを
特徴とするものである。

〈作用〉本発明においては、溶湯をスリーブより金型の
キヤビテイに充填する前に、開閉手段を用いてス
リーブとキヤビテイの連通路を遮断し、減圧機構
を作動させてキヤビテイ等の内部圧力を大気圧未
満に減じておく。従つて、溶湯をスリーブ内に投
入し開閉手段により前記連通路を開通すると、該
溶湯がその自重によるだけでなくキヤビテイ内の
負圧によつて勢いよくキヤビテイ内に流入し、充
填される。すなわち、溶湯の充填が極めて速やか
に進み、薄肉又は大型鋳造品の製造が可能とな
る。その上、本発明では、溶湯をキヤビテイ内に
充填した後、シリンダ装置等の加圧手段を用いて
該溶湯を加圧し金型に密着させ、鋳肌を良好にす
るとともに、内部欠陥を押しつぶす。また凝固速
度が速いため組織が細かくなる。従つて、得られ
る鋳造品は、内部欠陥が極めて少なく、金属組織
が緻密でかつ微細なものになり、よつてその密度
および強度が極めて高いものとなる。特に、加圧
シリンダ等の押圧部材を鋳造品において肉厚部と
なる個所に臨むように備え、そのような個所を局
部的に加圧する構成とすれば、鋳造品の肉厚部に
生じ易い収縮巣の発生をより効果的に防止するこ
とができる。

また溶湯の加圧方法として、ガスによる加圧も
考えられるが、この方法では、加圧の圧力上限が
高くとも10Kg／cm²程度に制限される。これに対し
て、本発明では、シリンダ等の押圧部材により直
接に加圧する方法を採用しているので、ガス加圧
時の圧力値を!?かに超えた高い圧力値（例えば
1000Kg／cm²程度）で以て溶湯を加圧することがで
き、従つてより内部欠陥の無い鋳造品を得ること
ができる。キヤビテイ内の減圧度は、好ましくは
300torr以下であり、また溶湯を加圧する圧力は
300ないし2000Kg／cm²が適当である。また、湯廻
り特性を一層良好にするために、金型やスリーブ
等を約200℃近くまで昇温したり、保温性に優れ
た離型剤を使用したりするとよい。

また、従来の竪型加圧鋳造法では、鋳造時にお
ける空気の巻き込みを軽減するため、溶湯に加え
る圧力をある程度弱めて、溶湯の充填速度を相対
的に低いものとなるように抑制する必要があつ
た。これに対し、本発明の鋳造方法では、キヤビ
テイを十分に真空にすれば、空気の巻き込みが全
く生じず、溶湯の充填速度を一切制限する必要が
ない。

さらに、本発明では、溶湯の射出操作を行なわ
ないため、これに起因する悪影響、例えば金型の
内壁の損傷（かじり等）が起きず、かつ大きな型
締め圧力を必要としない。また本発明は、溶湯を
充填後加圧する鋳造法であるため、サージ圧力が
溶湯に加わらず、またそのための他に、加圧前に
金型内壁付近の溶湯が凝固し始めているので、湯
吹きの発生が無くなる。

また、本発明で用いる開閉手段は、スリーブと
キヤビテイの連通路、多くはゲートを開通、遮断
する部材であればよく、例えばスリーブ内に摺動
自在に収容され、その摺動によつてスリーブ内壁
のゲート口を開閉するカウンターチツプや、ゲー
トの周りにセツトされ、ゲートを閉塞することが
可能なゲートピンなどを使用することができる。
また、減圧機構は、例えば金型全体を収容する密
閉チヤンバと、該チヤンバ内の空気を排出する真
空ポンプ等を備えたものでよい。この場合、金型
は、キヤビテイから外部に通じる通気路を設けた
ものであるか、または型自体が通気性を有するも
のであることが必要とされる。そらに、加圧手段
としては、キヤビテイやゲートのうちの容積が相
対的に大きい部分にセツトされた加圧シリンダ
や、スリーブ内に摺動自在に収容されたチツプな
ど、各種の押圧部材を挙げることができる。

〈実施例〉以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図ないし第３図において、１は自動車部品
金型、即ち１ａおよび１ｂは上側および下側金型
を示し、２は上下両金型で構成されるキヤビテイ
を示す。３は金型１の中央にほぼ鉛直に組み込ま
れたセラミツク製スリーブを示す。スリーブ３
は、キヤビテイ２と連通路（ゲート）４を介して
連通してなり、またカウンターチツプ５を摺動自
在に収容してなる。カウンターチツプ５は、上下
に摺動して、スリーブ内壁の導入口６を開閉し連
通路４を開通、遮断することができるようになつ
ている。

また、金型１は、溶湯７をスリーブ３内に投入
するための湯道８を形成すると共に、加圧シリン
ダ９…をキヤビテイ２の上部に臨むように装備し
てなる。従つて、溶湯７がキヤビテイ２内に充填
されているとき、加圧シリンダ９…の下降動作に
よつて圧力を該溶湯７に加えることができるよう
になつている。

さらに、１０は金型全体を収容する密閉チヤン
バを示し、１１はチヤンバ壁に取付けられかつ真
空ポンプ（図示せず）と接続された排気管を示
す。なお、前記の湯道８はチヤンバ外と連通して
いる。従つて、真空ポンプの作動によつてチヤン
バ１０の内部空気を排出することにより、チヤン
バ内部を通気可能とされたキヤビテイ２の内部圧
力を大気圧未満に減じることができるようになつ
ている。

次に、上記の構成をなす実施例の鋳造装置の使
用方法を説明する。まず、第１図に示すように、
加圧シリンダ９の先端をキヤビテイ２のやや上方
の位置にセツトし、金型１を200℃まで昇温する
と共に、また離型剤をキヤビテイ２の内壁に塗布
しておく。そして、連通路６をカウンターチツプ
５で遮断し真空ポンプを作動させて、キヤビテイ
２の内部を例えば約300torr以下に減圧する。次
に、溶湯７を湯道８に流し込みスリーブ３内に投
入し、続いてカウンターチツプ５を下降させて連
通路６を開通する。すると、第２図に示すよう
に、溶湯７がその自重およびキヤビテイ内部の負
圧によつてキヤビテイ２内に勢いよく流入し、極
めて速やかに充填される。充填の後、第３図に示
すように、カウンターチツプを上昇させゲートを
閉じる。そして、加圧シリンダ９…を下降そせて
キヤビテイ内の溶湯７を300ないし1000Kg／cm²の
圧力で加圧する。そして、溶湯７の固化後、減圧
を解除して鋳造製品を外へ出す。

而して、実施例の装置を使用して、肉厚1.5な
いし2.5mmの薄肉製品や長さ400mm以上の大型製品
を容易に製作することができた。また、本装置に
よつて得られた鋳造製品の品質を調べたところ、
当該製品は、密度が大きく、また引張強度が第４
図に示すようにダイカスト製品のそれの約1.3倍
あり、よつて第５図に示すように、同等の強度を
有する製品を得るのに製品の重量を10％近く低減
することができ、製品の軽量化が可能であること
が確認された。

また、本発明は、上記の実施例に限定されるも
のではなく、種々の変更が可能である。変形例の
鋳造装置について説明すると、溶湯押圧用の加圧
シリンダ９ａは、第６図に示すように、キヤビテ
イ２のうち容積が相対的に大きい部分に臨むよう
に装設することにより、鋳造品の肉厚部にて生じ
易い収縮巣（所謂巣）の発生を効果的に防止する
ことができる。また、第７図に示すように、加圧
シリンダ９ｂはキヤビテイ２とスリーブ３との連
通路４に臨むように装設し肉厚部を加圧する形式
でもよい。さらに、加圧シリンダの代わりに、第
８図に示すように、カウンターチツプ５と対向す
るチツプ１２を下降摺動させることにより、キヤ
ビテイ内の溶湯を加圧するようにしてもよい。ま
た、カウンターチツプ５の代わりに、連通路の開
閉手段として、第９図に示すようなゲートピン１
３を連通路４に臨むように装設すれば、金型、即
ち鋳造装置が一層小型になる。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明の減圧加圧鋳造方
法は、キヤビテイの減圧処理によつて溶湯の充填
速度を著しく向上せしめ、その後充填溶湯の加圧
処理によつて残存空気の排出等を行なう方法とし
たことにより、金属組織が緻密で内陥欠陥が実質
上無く、竪型加圧鋳造法による場合と同等の高密
度および高強度を有する鋳造品を、薄肉製品また
は大型製品であつても製作することが可能であ
る。また、前記鋳造品は、ダイカスト法によるそ
れと比して格段に高強度であり、製品の軽量化を
図ることができる。後の熱処理によつて製品の強
度をさらに増大させ、その軽量化を一層進めるこ
ともできる。

また、本発明の減圧加圧鋳造装置は、上記の鋳
造方法を効果的に実施して、高密度、高強度の薄
肉または大型鋳製品を確実に製造することがで
き、その上溶湯の射出機構を不要としたことによ
り、これに起因する種々の不具合、例えば金型や
スリーブの損傷、湯吹きや過大なサージ圧の発生
などが無くなり、かつ型締め圧力を竪型加圧鋳造
装置の場合と比較してその70ないし90％程度に低
減することができ、よつて装置全体がより小型に
なり、設備費が著しく安くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例の鋳造装
置を使用したときの各鋳造工程を示す図、第４図
および第５図は第１図の装置を使用して得られた
鋳造製品の品質試験結果を示す図、第６図ないし
第９図は本発明の各変形例の鋳造装置の要部を
夫々示す図、第１０図は従来の竪型加圧鋳造装置
を示す図である。図中、１……金型、２……キヤビテイ、３……
スリーブ、４……連通路、７……溶湯、｛９，９
ａ，９ｂ……加圧シリンダ、１２……チツプ、｝
加圧手段、｛１０……チヤンバ、１１……排気
管、｝減圧機構、｛５……カウンターチツプ、１３
……ゲートピン、｝開閉手段。

Claims

【特許請求の範囲】１金型のキヤビテイと該金型内に組み込まれた
スリーブとの連通路を遮断して該キヤビテイの内
部圧力を大気圧未満に減じ、次に溶湯を前記スリ
ーブ内に投入し、続いて前記連通路を開通させて
前記溶湯を前記キヤビテイ内に導入、充填し、そ
の後加圧シリンダ等の押圧部材により直接に、前
記溶湯を加圧して前記キヤビテイ内に充満せしめ
ることを特徴とする減圧加圧鋳造方法。２金型のキヤビテイと連通するように該金型内
に組み込まれ、溶湯が投入されるスリーブと、該
スリーブと前記キヤビテイの連通路を開通、遮断
する開閉手段と、前記金型のキヤビテイ等の内部
圧力を大気圧未満に減じる減圧機構と、圧力を前
記キヤビテイ内の溶湯に加える加圧手段を備えて
なることを特徴とする減圧加圧鋳造装置。