JPH06344115A - 鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳物のバリの発生を減少させる。 【構成】 本発明に係る鋳造装置は励磁装置を備えてお
り、この励磁装置で発生した磁束φ１、φ３が中子８の
巾木８ｈと巾木受け部４ｈの隙間に対し透過される。こ
れによって、キャビティ６に注入された溶湯が前記巾木
８ｈと巾木受け部４ｈの隙間に浸入しようとすると、そ
の溶湯が磁束φ１、φ３を横切ることになり、溶湯の内
部には電流Ｉが誘起される。この結果、溶湯にはその誘
起電流Ｉと磁束φ１、φ３とによって双方に直角方向の
力Ｆが働く。したがって、力Ｆの方向を前記隙間に対し
て溶湯の浸入を妨げる方向となるように、その磁束の向
きを設定することにより、前記隙間には溶湯が浸入し難
くなり、製品バリの発生が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、キャビティに連なる隙
間、例えば、型と型との合わせ面あるいは型と中子の嵌
合部等に溶湯が浸入するのを防止した鋳造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】前記鋳造装置において、キャビティの内
部に砂中子をセットする方法としては、前記砂中子の巾
木を鋳型の巾木受け部に嵌合させる方法や、実開昭６０
−１９５１４２号公報に示されるように、磁力により前
記砂中子を鋳型の所定位置に位置決めする方法などがあ
る。ここで巾木を巾木受け部に嵌合させることにより、
前記砂中子をキャビティ内の所定位置に位置決めする方
法では、型締め時に前記砂中子等に無理な力が加わらな
いように、巾木と巾木受け部との間には適正な隙間が設
けられる。また、型と型との合わせ面の間にも所定の隙
間が設けられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって上記鋳造装
置によると、鋳造中に、砂中子の巾木と巾木受け部間の
隙間あるいは型と型との型合わせ面間の隙間には溶湯が
差し込むために、バリが多く発生する。このため鋳造
後、砂中子を除去する前にバリ取り作業が必要となる。
また、多量のバリが発生するために歩留りも低下する。
本発明の技術的課題は、砂中子の巾木と巾木受け部間の
隙間等に所定の向きの磁束を透過させることにより、溶
湯が前記隙間等へ浸入し難いような力をその溶湯に作用
させて、バリの発生を抑制しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、以下の
特徴を有する鋳造装置によって解決される。即ち、本発
明に係る鋳造装置は、鋳型内のキャビティに連なる隙間
に溶湯が浸入することを防止した鋳造装置であり、前記
隙間に浸入しようとする溶湯の流れと交差する方向に磁
束を発生させる励磁装置が付加されている。

【０００５】

【作用】本発明によると、鋳型のキャビティに注入され
た溶湯が隙間に浸入しようとすると、その溶湯は励磁装
置で発生した磁束を横切ることになる。これによって、
溶湯の内部には電流が誘起し、前記溶湯にはその誘起電
流と前記磁束とによって双方に直角方向の力が働く。し
たがって、溶湯に加わる力の方向が前記隙間に対する溶
湯の浸入を妨げる方向となるように、前記磁束の向きを
設定することにより、前記隙間には溶湯が浸入し難くな
り、バリの発生が減少する。

【０００６】

【実施例】以下、図１〜図３を基に本発明の第一実施例
に係る鋳造装置の説明を行う。本実施例に係る鋳造装置
は、アルミ合金製のシリンダヘッドを重力鋳造法により
鋳造するための装置であり、図２にこの鋳造装置で使用
される金型１の縦断面図、図３に図２の要部詳細図が示
されている。前記金型１は、湯口２ｙを有する上型２
と、後記する励磁装置１０を備える下型４とから構成さ
れており、両者２，４が組み合わされることにより、そ
の内部には前記シリンダヘッドを成形するためのキャビ
ティ６が形成される。さらに前記キャビティ６の内部に
は、規定位置に砂中子８がセットされる。前記砂中子８
は、前記シリンダヘッドの内部空間を形成するための型
であり、その下面側に円錐台状の凸部８ｔが所定間隔で
三箇所に設けられている。前記凸部８ｔは前記シリンダ
ヘッドの水孔を成形する部位であり、その凸部８ｔの先
端部８ｈがその砂中子８の巾木８ｈとして機能する。

【０００７】一方、前記下型４は、その中央部分が、図
２、図３に示されるように、キャビティ６の成形面を構
成する鉄の薄層４ｉとその下の非磁性体製のブロック４
ｊとから構成されており、この部分に前記砂中子８の巾
木８ｈを受けるための巾木受け部４ｈが形成されてい
る。前記巾木受け部４ｈは円錐台状の凹部であり、前記
下型の中央部分の構造により、その上側壁面が鉄、それ
以外の側壁面および底面が非磁性体材料によって成形さ
れている。さらに、前記ブロック４ｊには、図３（ｂ）
に示されるように、前記巾木受け部４ｈの周囲に約120
°の間隔で三組の鉄心４１ｔ，４２ｔ，４３ｔが埋め込
まれており、各々の前記鉄心４１ｔ，４２ｔ，４３ｔの
先端面が前記巾木受け部４ｈの側壁面で露出している。
前記巾木受け部４ｈは、前記砂中子８の巾木８ｈの間隔
と等しい間隔で下型４に三箇所形成されている。そし
て、この巾木受け部４ｈに前記巾木８ｈが嵌合されるこ
とにより、前記砂中子８はキャビティ６の内部定位置に
位置決めされる。ここで、前記巾木受け部４ｈに前記巾
木８ｈが嵌合された状態で、両者４ｈ，８ｈの間には若
干の隙間が形成されるようになっている。これによっ
て、型締め時に前記砂中子８には無理な力が加わること
がなくなり、砂中子８の変形、損壊等が防止される。

【０００８】前記下型４の真下には、図２に示されるよ
うに、昇降装置２０に取り付けられた励磁装置１０が所
定範囲を昇降できるように設置されている。前記励磁装
置１０は、図３（ｂ）にその概要が示されるように、三
セットの鉄心１１ｔ，１２ｔ，１３ｔと、それらの周囲
にそれぞれ巻かれた第一励磁コイル２１ｃ，第二励磁コ
イル２２ｃ，第三励磁コイル２３ｃとから構成されてい
る。そして、前記励磁装置１０が昇降装置２０によって
上限位置に位置決めされた状態で、前記鉄心１１ｔ，１
２ｔ，１３ｔの両端が前記巾木受け部４ｈの周囲に埋め
込まれている鉄心４１ｔ，４２ｔ，４３ｔにそれぞれ接
続される。また、前記励磁装置１０が下降すると、その
励磁装置１０の鉄心１１ｔ，１２ｔ，１３ｔと巾木受け
部４ｈの周囲の鉄心４１ｔ，４２ｔ，４３ｔとの接続が
解除される。図３（ｂ）に示されるように、前記励磁装
置１０の鉄心１１ｔ，１２ｔ，１３ｔと巾木受け部４ｈ
の周囲の鉄心４１ｔ，４２ｔ，４３ｔとが接続される
と、その励磁装置１０の各々の前記励磁コイル２１ｃ，
２２ｃ，２３ｃには、順番に所定時間づつ直流電流が流
される。これによって、隣合う鉄心間、即ち、鉄心１１
ｔ，４１ｔと鉄心１２ｔ，４２ｔとの間、鉄心１２ｔ，
４２ｔと鉄心１３ｔ，４３ｔとの間および鉄心１３ｔ，
４３ｔと鉄心１１ｔ，４１ｔとの間に磁束が通ることが
なくなる。

【０００９】例えば、最初に第一励磁コイル２１ｃに電
流が流されると、第一励磁コイル２１ｃで発生した磁束
φ１は鉄心１１ｔ，４１ｔの一端から前記砂中子８の巾
木８ｈと巾木受け部４ｈの隙間に導かれ、ほとんどの磁
束φ１がこの隙間を周方向に約120 °透過して前記鉄心
４１ｔ，１１ｔの他端に戻される。この時、他の励磁コ
イル２２ｃ，２３ｃには電流が流されていないために、
第一励磁コイル２１ｃで発生した磁束φ１が他の励磁コ
イル２２ｃ，２３ｃの磁束の影響を受けることがない。
このようにして、第一励磁コイル２１ｃに所定時間だけ
通電が行われると、次に、第二励磁コイル２２ｃ、さら
に第三励磁コイル２３ｃの順番で所定時間づつ通電が行
われる。これによって、前記巾木８ｈと巾木受け部４ｈ
の隙間には周方向に、約120 °区切りで磁束φ１、磁束
φ２および磁束φ３が間欠的に発生する。なお、前記励
磁コイル２１ｃ，２２ｃ，２３ｃに電流を流す時間を可
能な限り短くして切替えを早くすれば、前記巾木８ｈと
巾木受け部４ｈの隙間に沿って周方向に磁束φ１、磁束
φ２、磁束φ３が連続して存在するのと同様に考えるこ
とが可能になる。ここで前記励磁コイル２１ｃ，２２
ｃ，２３ｃに対して、順番に直流電流を供給する方法と
しては、例えば、三相交流の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）電圧を
半波整流し、この整流後の各相電圧を各々の励磁コイル
２１ｃ，２２ｃ，２３ｃに加える方法等が考えられる。

【００１０】次に、本実施例に係る鋳造装置の作用を説
明する。先ず、金型１の下型４に予め決められた手順で
砂中子８がセットされると、次に、前記下型４に上型２
が被せられて型締めが行われる。さらに、この状態で昇
降装置２０が作動されて励磁装置１０が上限位置に位置
決めされる。これによって、前記励磁装置１０の鉄心１
１ｔ，１２ｔ，１３ｔの両端が、図３（ｂ）に示される
ように、下型４の巾木受け部４ｈの周囲に埋め込まれて
いる鉄心４１ｔ，４２ｔ，４３ｔにそれぞれ接続され
る。そして、この状態で励磁装置１０の励磁コイル２１
ｃ，２２ｃ，２３ｃに順番に所定時間づつ直流電流が流
される。これによって、前記砂中子８の巾木８ｈと巾木
受け部４ｈとの隙間には、図３（ｂ）に示されるよう
に、半時計回りに磁束φ１，磁束φ２および磁束φ３が
透過される。次に、注湯機９によって溶湯（アルミ合金
溶湯）が上型２の湯口２ｙからキャビティ６へ注入され
る。

【００１１】前記キャビティ６に注入された溶湯は、自
重によって前記砂中子８の巾木８ｈと巾木受け部４ｈと
の隙間あるいは上型２と下型４の型合わせ面間の隙間に
浸入しようとする。しかしながら、前記巾木８ｈと巾木
受け部４ｈとの隙間の周方向には磁束φ１，磁束φ２お
よび磁束φ３が透過されているために、溶湯が前記隙間
の奥の方向に浸入しようとすると、溶湯が前記磁束φ
１，φ２，φ３を横切るためにこの溶湯には誘導電流
（Ｉ）が誘起される。そして、前記誘導電流（Ｉ）と磁
束φ１の間に力（Ｆ）が働き、その力（Ｆ）が前記溶湯
に加えられる。例えば、図１（ａ）の点Ｂにおける溶湯
の流れ方向を点線で表せば、誘導電流（Ｉ）の向きは溶
湯の流れと逆方向になる。また、前述のように、磁束φ
１，φ２，φ３は、図３（ｂ）において半時計回りに生
じるために、点Ｂにおける磁束φ１は紙面裏から表に透
過される。したがって、溶湯が受ける力（Ｆ）の方向
は、点Ｂにおける前記誘導電流（Ｉ）の方向と磁束φ１
の方向とからフレミング左手の法則により、図１（ｂ）
に示されるように、斜め右上がりになることが分かる。
即ち、溶湯が前記隙間に浸入しようとするのを妨げる方
向の力がその溶湯に加えられる。

【００１２】同様に、点Ｃにおいても誘導電流（Ｉ）の
向きと、点Ｃにおける磁束φ１の向きから、溶湯が受け
る力（Ｆ）の方向は、図１（ｃ）に示されるように、斜
め右上がりになる。また、点Ｄ、点Ｅにおいても、溶湯
が受ける力（Ｆ）の方向は、図１（ｄ），図１（ｅ）に
示されるように、斜め左上がりになる。このように、溶
湯が前記隙間の奥に浸入するのを妨げる方向の力がその
溶湯に加えられるために、前記溶湯は隙間の奥に浸入す
ることができず、その隙間の入口近傍で凝固する。前記
キャビティ６に溶湯が注入されてから所定時間が経過
し、前記隙間の入口近傍で前記溶湯が凝固し始めると、
励磁装置１０の励磁コイル２１ｃ，２２ｃ，２３ｃの通
電が止められて、前記励磁装置１０は下限位置まで下降
される。即ち、励磁装置１０を使用している間のみこの
励磁装置１０は金型１に接近する。このために、励磁装
置１０が金型１から鋳造熱を受ける時間が極力短くな
る。

【００１３】このように本実施例によると、砂中子８の
巾木８ｈと下型４の巾木受け部４ｈとの間に適正な隙間
が形成されても、励磁装置１０で発生した磁束φ１，φ
２，φ３の作用によって、前記隙間の奥には溶湯が浸入
することがない。このため、従来は、溶湯の浸入を防ぐ
ために巾木に目地を塗布する方法が採用されていたが、
このような処置も不要になる。また、目地で隙間を塞ぐ
方法は溶湯の浸入を防ぐことはできるが、金型と中子と
の間に遊びがなくなるために、型締め時、前記中子に無
理な力が加わることになる。このため、中子の破損など
別の問題が発生する。しかしながら、本実施例に係る鋳
造装置ではこのような問題は生じない。

【００１４】図４は、本発明の第二実施例に係る鋳造装
置の要部縦断面図が示されている。この鋳造装置は上型
５２と下型５４との型合わせ面の隙間５３およびその近
傍に磁束φを透過させて、前記隙間５３への溶湯の浸入
を妨げるようにしたものである。前記上型５２と下型５
４には、型合わせ面に非磁性体製のブロック５２ｊ，５
４ｊが組付けられており、そのブロック５２ｊ，５４ｊ
に励磁装置（図示されていない）の鉄心が埋設されてい
る。キャビティ５６に溶湯が注入されて、その溶湯が前
記隙間５３に浸入しようとすると、前記溶湯には流れと
逆方向の誘導電流Ｉが誘起される。例えば、図４（ａ）
の点Ｂにおける溶湯の流れ方向を点線で表せば、誘導電
流（Ｉ）の向きは、図４（ｂ）に示される方向になる。
また、点Ｂにおける磁束φは紙面表から裏へ透過する。
したがって、溶湯が受ける力（Ｆ）の方向は、点Ｂにお
ける前記誘導電流（Ｉ）の方向と磁束φ１の方向とから
フレミング左手の法則により、図４（ｂ）に示されるよ
うに、斜め左上がりになることが分かる。即ち、溶湯が
前記隙間５３に浸入しようとするのを妨げる方向の力が
その溶湯に加えられる。

【００１５】同様に、点Ｃにおいても誘導電流（Ｉ）の
向きと、点Ｃにおける磁束φの向きから、溶湯が受ける
力（Ｆ）の方向は、図４（ｃ）に示されるように、上向
きになることが分かる。また、点Ｄにおいても、溶湯が
受ける力（Ｆ）の方向は、図４（ｄ）に示されるよう
に、斜め右上がりになる。このように、溶湯が隙間５３
に浸入するのを妨げる方向の力がその溶湯に加えられる
ために、前記溶湯は隙間５３に浸入することがなくな
る。

【００１６】

【発明の効果】本発明によると、磁束の作用により、溶
湯が中子の巾木と巾木受け部との隙間等に浸入し難くな
る。このため、製品バリの発生が減少し、バリ取り工程
を簡略化することができる。また、製品歩留りも向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る鋳造装置において、
鋳造中の溶湯の流れ方向と溶湯に加わる力の方向を表し
た図面である。

【図２】本発明の第一実施例に係る鋳造装置で使用され
る金型の縦断面図である。

【図３】図２の要部詳細図である。

【図４】本発明の第二実施例に係る鋳造装置において、
鋳造中の溶湯の流れ方向と溶湯に加わる力の方向を表し
た図面である。

【符号の説明】

１ 金型 ２ 上型 ４ 下型 ４ｈ 巾木受け部 ６ キャビティ ８ 砂中子 ８ｈ 巾木 １０ 励磁装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型内のキャビティに連なる隙間に溶湯
   が浸入することを防止した鋳造装置であり、 前記隙間に浸入しようとする溶湯の流れと交差する方向
   に磁束を発生させる励磁装置が付加されていることを特
   徴とする鋳造装置。