JPH0739994A - 鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気や不純物の巻き込みを抑制できる鋳造装
置の提供。 【構成】 キャビティ１とキャビティ１の両側でキャビ
ティ軸方向に延びる部分を有する湯道３と、湯道３とキ
ャビティ１を連通する堰４と、を有する鋳造装置で、湯
道３の外側壁９を、下流に向ってキャビティ軸芯に近づ
くように傾斜させる。また、湯道３の外側壁９に凹部１
０を設ける。外側壁９の傾斜によって、溶湯慣性力に堰
方向の分力が生じ、各堰の溶湯量を均一化させ、キャビ
ティ内湯面上昇が均一になってキャビティ内での空気巻
き込みが防止される。また、凹部１０を設けることによ
って、外側壁９を伝って流れる溶湯中の不純物１１を捕
捉でき、溶湯の不純物巻き込みが抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳造装置に関し、本発明
の鋳造装置はたとえば内燃機関のシリンダブロックの鋳
造などに利用できる。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６１−１５０７４６号公報は、シ
リンダブロックの鋳造装置を開示している。その鋳造装
置は、シリンダブロック成形用キャビティと、キャビテ
ィのクランク軸線とほぼ平行な両下縁に沿う一対の湯道
と、両湯道とキャビティ間を連通する複数の堰を備えて
いる。そして、湯道の底面を上り階段状に形成して、湯
道の断面積を段階的に減少させることにより、湯道断面
積が一定の場合に溶湯の充填時間差により生じる、キャ
ビティ内の不均一な湯面上昇と、それによるキャビティ
内での乱流の発生、空気の巻き込みを防止するという効
果を主張している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術には
次の問題がある。すなわち、何らかの速度を付与されて
湯道を流れる溶湯には、湯流れ方向に慣性力が生じるの
で、溶湯は湯道の下流側の堰からキャビティに流入し易
いという現象がある。この場合、湯道の底面を階段状に
するだけでは湯流れ方向に生じる溶湯の慣性力を打ち消
すことができず、各堰からの溶湯の流入量を均等にし
て、キャビティ内の均一な湯面上昇を実現することは難
しく、キャビティ内での乱流発生、空気の巻き込みがな
お残る。また、湯道の底面が階段状になっているので、
階段部で流れが乱され湯道内で乱流が生じ、溶湯中に空
気等のガスを巻き込むおそれがある。さらに、給湯シリ
ンダから溶湯を供給する場合、プランジャを摺動させる
際に剥離した初期凝固膜が、湯道を通過するときに自重
で溶湯からほとんど分離せず、流れにのってそのままキ
ャビティに入るので、溶湯内の不純物除去がほとんどで
きず、良質の製品を得にくくなる。本発明の目的は、空
気や不純物の巻き込みが抑制され良品の製品を鋳造でき
る鋳造装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の鋳造装置は、次の（１）、（２）から成る。すなわ
ち、 （１） 製品鋳造用のキャビティと、該キャビティの下
部の両側方でキャビティ軸方向に延び上流側でキャビテ
ィ軸芯に向って湾曲する一対の湯道と、該湯道と前記キ
ャビティ間を連通する複数の堰と、前記一対の湯道の上
流端が接続する給湯部と、を有する鋳造装置において、
前記一対の湯道の外側壁を、下流に向ってキャビティ軸
芯に近づくように傾斜させた鋳造装置。 （２） 製品鋳造用のキャビティと、該キャビティの下
部の両側方でキャビティ軸方向に延び上流側でキャビテ
ィ軸芯に向って湾曲する一対の湯道と、該湯道と前記キ
ャビティ間を連通する複数の堰と、前記一対の湯道の上
流端が接続する給湯部と、を有する鋳造装置において、
前記一対の湯道の外側壁に、溶湯中の不純物を捕捉する
ための凹部を形成した鋳造装置。

【０００５】

【作用】上記（１）、（２）は、空気、不純物の巻き込
み防止という共通の課題を達成する。 （１）においては、湯道の外側壁を傾斜させることによ
り、溶湯の慣性力にキャビティ軸芯に向かう方向の分力
を発生させ、複数の堰に均一湯量の溶湯を向わせしめ、
キャビティ内の湯面の上昇の均一化をはかり、キャビテ
ィ内での溶湯の乱流発生、空気の巻き込みを防止した。
しかも、従来のような底面の階段がないので湯道におい
ても乱流発生が少なくなり、空気の巻き込みを抑制でき
る。 （２）については、溶湯は湯道の外側壁を伝って流れる
ため、溶湯中の不純物は壁部の凹部内に捕捉され、不純
物が除去された溶湯がキャビティに流れ、製品品質が向
上される。

【０００６】

【実施例】図１〜図６は本発明の第１実施例を示してお
り、図７および図８は本発明の第２実施例を示してい
る。全実施例にわたって共通な構成部分には、全実施例
にわたって同一の符号を付してある。まず、全実施例に
わたって共通な構成を、たとえば図１〜図５を参照して
説明する。本発明の鋳造装置は、たとえば内燃機関のシ
リンダブロックを鋳造する装置からなり、図２に示すよ
うに、下型２０と、その上方に上下動可能に配置された
上型２１と、上下型の間に横方向に開くことができるよ
うに設けられた一対の側型２２とを有し、これらの型か
らなる金型内に製品（図示例では、シリンダブロック鋳
物）鋳造用キャビティ１が形成されている。キャビティ
１の下部に対応する下型２０および一対の側型２２の下
部には、キャビティ１に溶湯を供給する一対の湯道３が
形成されている。湯道３は溶湯供給部２に接続されてい
る。溶湯供給部２は、たとえばプランジャシリンダ２３
およびプランジャ２４から成る。プランジャ２４で押さ
れた溶湯は湯道３を介してキャビティ１に充填される。

【０００７】図１は溶湯通路構成を平面視で示してい
る。すなわち、溶湯通路は、製品鋳造用のキャビティ１
と、キャビティ１の下部の両側方でキャビティ軸方向に
延び上流側でキャビティ軸芯に向って湾曲する一対の湯
道３と、湯道３とキャビティ１間を連通する複数の堰４
と、一対の湯道３の上流端が接続する溶湯供給部２と、
から成る。一対の湯道３はキャビティ軸方向にほぼ直線
状に延びる部分３ｃと、その上流端から溶湯供給部２に
向って湾曲する部分３ａ、３ｂとからなる。堰４は湯道
３のほぼ直線状に延びる部分３ｃとキャビティ１とを連
通している。堰４はキャビティ１の中でも大容量となる
ジャーナル部キャビティ５（製品がシリンダブロックの
場合、クランクシャフトを支持するジャーナル部を形成
するためのキャビティ）に向けて設けられている。

【０００８】複数の堰４の各堰４ａ〜４ｅは、湯道３の
上流から下流になるにしたがって堰幅が減少されてい
る。これは溶湯の慣性力によって下流側の堰からキャビ
ティ１に流入しやすいという現象を緩和するためであ
る。また、各堰４ａ〜４ｅと湯道３との接続部の上流側
コーナには、溶湯の堰４ａ〜４ｅへの流れ込みを乱さな
いように、図３に示すようなアール形状、または図４に
示すようなテーパ形状が設けられている。アール形状の
場合、試作においてアール半径ｒを３ｍｍ≦ｒ≦３０ｍ
ｍとしたときに乱流発生防止上よい結果が得られた。

【０００９】つぎに、各実施例に特有な構成を説明す
る。第１実施例は図１〜図６に示されている。とくに図
１に示すように、一対の湯道３の各湯道のほぼ直線状に
延びる部分３ｃの外側壁９は、下流に向ってキャビティ
軸芯に近づくように傾斜されている。図１のθはこの傾
斜のキャビティ軸芯に平行な線からの角度を示してい
る。試作金型による試験において、θの大きさを、１°
≦θ≦３０°としたときによい結果が得られた。

【００１０】第２実施例は、図７、図８に示されてい
る。湯道３の外側壁には、望ましくは湯道３の湾曲通路
部３ａ、３ｂの終了部近傍から、直線状部３ｃの終端ま
での外側壁には、ほぼ三角形状の凹部１０が形成されて
いる。この凹部１０は、溶湯中の不純物（たとえば、プ
ランジャ２４によって剥ぎとられたプランジャシリンダ
２３内面に付着していた溶湯凝固膜）を捕捉するための
ものである。したがって、凹部１０の壁面のうち、入口
側壁面１０ａは湯道外側壁９からの傾斜を少なくして、
不純物が凹部１０内に入り易いようにしてあり、出口側
壁面１０ｂは湯道外側壁９からの傾斜を大にして不純物
がひっかかって凹部１０から出にくいようにしてある。

【００１１】つぎに、作用を説明する。まず、全実施例
の共通の作用については、溶湯供給部２から供給された
溶湯（たとえば、アルミ溶湯）は、湯道３のうち湾曲部
３ａ、３ｂで遠心力によって外側壁９に押しつけられる
ようにして直線部３ｃに入り、外側壁９を伝って流れよ
うとし、湯道３から各堰４ａ〜４ｅを通ってキャビティ
１に入り、キャビティ１中で凝固されて、製品（たとえ
ば、シリンダブロック鋳物）となる。この場合、堰４の
入口コーナにアールまたはテーパの面とりがあるので、
湯道３から堰４に円滑に溶湯が流れ、この部分での乱流
発生がなく、空気の巻き込みもない。

【００１２】つぎに、各実施例の特有の作用を説明す
る。第１実施例では、湯道３の外側壁９が下流程キャビ
ティ軸芯に近づくように傾斜されているので、溶湯が外
側壁９を伝って流れるときに、図５に示すように、外側
壁９に沿う方向の流れの慣性力６がキャビティ軸芯と平
行な分力７とキャビティ軸芯に向かう堰方向分力８にベ
クトル分解される。そして、キャビティ軸芯に向かう方
向の分力８によって、溶湯は各堰４ａ〜４ｅから均等に
流入するようになり、従来生じていた湯道の下流側に位
置する堰からキャビティに流入しやすいという現象が緩
和される。加えて、各堰４ａ〜４ｅの幅が湯道３の上流
から下流程、除々に減少しているので、下流側の堰から
流入しやすいという現象は、ますます緩和される。その
結果、各堰から流入する溶湯の量は均等化されるので、
キャビティ内における均一な湯面上昇が実現される。そ
のため、キャビティ内における不均一湯面上昇によって
生じる乱流の発生が抑えられ、乱流発生時に生じる溶湯
の空気の巻き込みが防止される。また、第１実施例は湯
道外側壁９による溶湯慣性力からの分力発生を利用した
ものであり、従来技術のように湯道底面の階段を利用し
たものではないから、第１実施例では階段による湯道に
おける乱流発生がなく、それによる湯道における最初の
流れの空気巻き込みも発生しない。

【００１３】図６は第１実施例による、θ＝２．５°の
場合の、各堰４ａ〜４ｅを通るキャビティ１への溶湯流
入量を示している。また、図６には従来技術（湯道外側
壁に傾斜をつけないもの）による場合も、比較のために
示してある。図６に示すように、本発明では各堰４ａ〜
４ｅを通る溶湯量が均一になっていることがわかる。図
９は第１実施例において、外側壁９の傾斜の角度θを０
°、２．５°、５°と変えた場合の試験データを示す。
４気筒直列エンジンの場合、θ＝２．５°が均一流入上
良好である。図１０はθ＝０°で堰４の幅を同じにした
ものと堰４の幅を変えた場合（下流側程幅小）の試験結
果を示す。堰４の幅を変化させることにより、均一流入
が促進されることがわかる。図１１はθ＝０°で堰４の
入口コーナのアール形状を変化させた場合の試験結果を
示す。アールをもたせることにより溶湯流入が円滑にな
って、均一流入にも好影響を与えることがわかる。

【００１４】第２実施例では、給湯部２より供給され
た、凝固膜などの不純物１１を含む溶湯８は、湯道３の
湾曲部３ａ、３ｂで流れの方向を変えられて直線部３ｃ
に入るが、流れの方向１３が変るときの遠心力により、
湯道３の外壁面９を伝って流れ、慣性力によって外壁面
９を伝う流れをそのまま維持して流れる。この際、凝固
膜などの不純物１１などは凹部１０によって捕捉され
る。その結果、堰４を通ってキャビティ１に流入する溶
湯は、凝固膜などの不純物１１を含まない清浄なものと
なる。

【００１５】

【発明の効果】請求項１によれば、湯道の外側壁を、下
流に向ってキャビティ軸芯に近づくように傾斜させたの
で、溶湯の慣性力にキャビティ軸芯に向かう方向の分力
を発生させ、複数の堰に均一湯量の溶湯を流すように
し、キャビティ内湯面の上昇を均一化させ、キャビティ
内溶湯の乱流の発生と空気の巻き込みを防止できる。こ
のため、製品品質の向上、歩留り向上、生産性向上、コ
ストダウンをはかれる。請求項２によれば、湯道の外側
壁に凹部を設けたので、溶湯が外側壁を伝って流れると
きに溶湯中の凝固膜などの不純物を捕捉でき、キャビテ
ィに流入する溶湯を清浄なものとすることができる。そ
の結果、製品品質の向上、歩留り向上、生産性向上、コ
ストダウンをはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の鋳造装置の、溶湯が流れ
る通路の概略平面図である。

【図２】図１の鋳造装置の概略縦断面図である。

【図３】図１で堰の入口コーナにアールを設けたときの
拡大断面図である。

【図４】図１で堰の入口コーナにテーパを設けたときの
拡大断面図である。

【図５】図１で溶湯の慣性力にキャビティ軸芯に向かう
分力が発生する原理を示す概略平面図である。

【図６】図１の装置による溶湯均一流入を示す、溶湯流
入量対堰位置のグラフである。

【図７】本発明の第２実施例の鋳造装置の、溶湯が流れ
る通路の概略平面図である。

【図８】図７において、不純物が凹部に捕捉される原理
を示す拡大平面図である。

【図９】外側壁の傾斜角θを変化させた場合の各堰の溶
湯流入量を示すグラフである。

【図１０】堰の幅を変化させた場合と同一にした場合の
各堰での溶湯流入量を示すグラフである。

【図１１】堰入口にアール形状をつけた場合とつけない
場合の各堰での溶湯流入量を示すグラフである。

【符号の説明】

１ キャビティ ２ 溶湯供給部 ３ 湯道 ４ 堰 ９ 湯道の外側壁 １０ 凹部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製品鋳造用のキャビティと、該キャビテ
   ィの下部の両側方でキャビティ軸方向に延び上流側でキ
   ャビティ軸芯に向って湾曲する一対の湯道と、該湯道と
   前記キャビティ間を連通する複数の堰と、前記一対の湯
   道の上流端が接続する給湯部と、を有する鋳造装置にお
   いて、前記一対の湯道の外側壁を、下流に向ってキャビ
   ティ軸芯に近づくように傾斜させたことを特徴とする鋳
   造装置。
2. 【請求項２】 製品鋳造用のキャビティと、該キャビテ
   ィの下部の両側方でキャビティ軸方向に延び上流側でキ
   ャビティ軸芯に向って湾曲する一対の湯道と、該湯道と
   前記キャビティ間を連通する複数の堰と、前記一対の湯
   道の上流端が接続する給湯部と、を有する鋳造装置にお
   いて、前記一対の湯道の外側壁に、溶湯中の不純物を捕
   捉するための凹部を形成したことを特徴とする鋳造装
   置。