JPH08168869A - 溶湯はき出し鋳造方法及び鋳造型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】キャビティ１４からの溶湯のはき出しを利用し
て、キャビティ１４内の空気やガスの排出に有利とし、
湯回り性を確保した溶湯はき出し鋳造方法及び鋳造型を
提供すること。 【構成】金型１は、鋳物製品３を成形するキャビティ１
４と、キャビティ１４に連通する比較的大きな容積を備
えた湯口１７を形成する湯口カップ１８と、キャビティ
１４に連通する溶湯はき出し口１９とを備えている。溶
湯はき出し口１９は、外気に対して金型１の横側方つま
り矢印Ｘ１方向に開口している。溶湯を金型１の湯口１
７に注入すると、キャビティ１４の通路２３に装填され
ると共に、溶湯はき出し口１９から外方にはき出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶湯はき出し鋳造方法及
び鋳造型に関する。本発明は例えばアルミ系合金等の溶
湯を重力鋳造する際に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鋳造、例えばアルミ系合金の
溶湯を重力鋳造するに際しては、図６に示す様に、鋳物
製品１００を成形するキャビティ２０２と、キャビティ
２０２に連通する湯口２０４とを備えた金型２００を用
いる。そして、金型２００の湯口２０４にアルミ系合金
の高温の溶湯を注入することにより、溶湯をキャビティ
２０２に供給することにしている。キャビティ２０２の
溶湯が凝固すれば、鋳物製品１００が成形される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記した方法
によれば、キャビティ２０２内の空気が抜けきらず、背
圧領域４００をキャビティ２０２内に形成し易い。この
場合には溶湯の流速が低下し、溶湯の湯回り性に支障を
きたす。このためガスを排出する微小孔を備えたガスベ
ント２０６を金型２００に取付けている。しかし、塗型
材料をキャビティ２０２の型面に塗布する場合には、ガ
スベント２０６は塗型膜で塞がれ、ガス抜き性が大きく
低下する。よってガスベント２０６は背圧領域４００の
低減には、必ずしも効果的ではない。そのため溶湯の湯
回り不良が発生し易い。

【０００４】殊に、肉厚が薄い薄肉鋳物製品の場合に
は、溶湯の凝固速度が速いことから、湯回り不良が誘発
され易い。更にシェル中子の様にガスを発生し易い砂中
子を用いている場合には、背圧にそのガスが加算される
ので、溶湯の流速の低下を一層招き、湯回り不良が一層
誘発され易い。

【０００５】また金型２００の割面である見切面２００
ｃ間の微小隙間からの空気やガスの排出も期待できる。
更に、押出ピンが装備されている場合には、押出ピンの
外周面と金型２００のピン孔の内周面との間の微小隙間
から空気やガスが吐出されることも期待できる。しか
し、塗型材料をキャビティ２０２の型面に塗布する場合
には、塗布した塗型材料で上記微小隙間が塞がれ、前述
同様に湯回り不良が誘発され易い。

【０００６】更に、ノロとも呼ばれる酸化膜成分が鋳物
製品１００に残留することもある。この場合には、鋳物
製品１００において圧漏れ不良や湯しわ欠陥が誘発され
易い。本発明は上記した実情に鑑みなされたものであ
り、その課題は、キャビティからの溶湯のはき出しを利
用することにより、キャビティ内の空気やガスの排出に
有利とし、溶湯の湯回り性を確保した溶湯はき出し鋳造
方法及び鋳造型を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る溶湯はき
出し鋳造方法は、鋳物製品を成形するキャビティと、キ
ャビティに連通する湯口と、外気及びキャビティに連通
する溶湯はき出し口とを備えた鋳造型を用い、鋳造型の
湯口に溶湯を注入することにより、溶湯はき出し口から
溶湯をはき出しつつ、キャビティに溶湯を供給すること
を特徴とするものである。

【０００８】請求項２に係る鋳造型は、鋳物製品を成形
するキャビティと、キャビティに連通する湯口と、外気
に対して横側方に開口すると共にキャビティに連通する
溶湯はき出し口とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【作用及び発明の効果】請求項１に係る鋳造方法によれ
ば、鋳造型の湯口に溶湯を注入することにより、溶湯は
き出し口から溶湯をはき出しつつ、キャビティに溶湯を
供給する。そのためキャビティ内の空気、あるいは中子
を用いる場合には中子から発生したガスは、溶湯と共に
溶湯はき出し口から、鋳造型の外方にはき出される。従
って従来生じていた背圧による溶湯の流速の低下を抑制
できると共に、溶湯による空気やガスのトラップを抑制
でき、キャビティ内の空気やガスは溶湯と容易に置換さ
れる。故に、鋳造品の不良率を低減させるのに有利であ
る。

【００１０】ノロとも呼ばれる酸化物成分が溶湯に含ま
れることも多いが、この酸化物成分は溶湯と共に、溶湯
はき出し口から鋳造型の外方に吐き出される。請求項２
の鋳造型によれば、上記した方法を実施することができ
る。更に溶湯はき出し口は、外気に対して横側方に開口
しているので、上方に開口している形態に比較して、溶
湯を鋳造型の外方にはき出すのに有利となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
まず図１及び図２において、鋳造型としての金型１から
説明する。金型１は、アルミ系合金のインテークマニホ
ールド、サージタンク等の鋳物製品３を重力鋳造にて鋳
造して成形するものである。金型１は鋳造装置の型取付
面に保持されている。この金型１は耐熱鋼（例えばＳＫ
Ｄ材）で形成されており、下向き突部１０ｉを備えた上
型１０と、凹部１２ｉを備えた下型１２とからなる。

【００１２】この金型１は、鋳物製品３を成形するキャ
ビティ１４と、キャビティ１４に連通する比較的大きな
容積を備えた湯口１７を形成する湯口カップ１８と、キ
ャビティ１４に連通する溶湯はき出し口１９とを備えて
いる。図１に示す様に溶湯はき出し口１９は、外気に対
して金型１の横側方つまり矢印Ｘ１方向に開口してい
る。溶湯のはき出しを良好に行うためである。高さ方向
における溶湯はき出し口１９の開口幅Ｈ１は、鋳物製品
３の厚みＴ１よりも大きく設定されている。溶湯はき出
し口１９は、キャビティ１４に連通する比較的大きな容
積を備えた揚がり押湯１６に連通している。

【００１３】更に、図２から理解できる様に、溶湯はき
出し口１９は、上型１０の縦辺部１０ｒ及び横辺部１０
ｓと、下型１２の横辺部１２ｒとで区画されている。従
って溶湯はき出し口１９は四角形状をなしている。但
し、溶湯はき出し口１９の形態は、これに限定されるも
のではない。キャビティ１４は、金型１の湯口１７及び
溶湯はき出し口１９よりも下方に位置している。即ち、
溶湯はき出し口１９を区画する下型１２の横辺部１２ｒ
は、キャビティ１４の上方に位置している。

【００１４】キャビティ１４には、鋳物製品３を中空構
造とするシェル中子２が配置されている。シェル中子２
は、空洞を備えた中空構造でも、中実構造でも良い。シ
ェル中子２の外面と上型１０のキャビティ型面１０ａと
の間、更には、シェル中子２の外面と下型１２のキャビ
ティ型面１２ａとの間には、筒状をなす通路２３が形成
される。この通路２３は、鋳物製品３と型対象をなすも
のであり、溶湯が充填凝固して中空構造の鋳物製品３の
肉厚を形成する。

【００１５】本例では、アルミ合金系（例えばＡｌ−Ｃ
ｕ−Ｓｉ系）の７２０〜７４０°Ｃ程度の高温の溶湯を
用い、自動注湯装置あるいは作業者により、溶湯を金型
１の湯口１７に注入する。注入速度は例えば０．４〜
０．６リットル／ｓｅｃ程度にできるが、これに限定さ
れるものではない。この様に溶湯を湯口１７に注入する
と、溶湯はキャビティ１４の通路２３に装填される。鋳
込みの初期に注入された溶湯の多くは、金型１の溶湯は
き出し口１９から横側方に向けてはき出される。図１か
ら理解できる様に、はき出された溶湯は、落下して、金
型１の横方に配置されている溶湯回収容器８０に収納さ
れる。

【００１６】なお本実施例では注湯時間は６秒程度であ
り、そのうち溶湯をはき出している時間は２秒程度であ
る。本実施例では、湯口１７に注入する注湯量を１００
としたときには、溶湯はき出し口１９から外気に向けて
はき出される溶湯の量は２５〜３０程度、特に１０〜２
０程度にできる。本実施例では、キャビティ１４内の空
気、あるいはシェル中子２から発生したガスは、溶湯と
共に、金型１の溶湯はき出し口１９から、金型１の外方
にはき出される。またシェル中子２から発生したガス
は、シェル中子２の幅木部分を経て金型１の外方にも排
出される。従って従来生じていた背圧によって溶湯の流
速が低下することを抑制でき、湯回り性を確保できる。
更に、溶湯による空気やガスのトラップを抑制できる。
よって、キャビティ１４内の空気やガスは溶湯と容易に
置換される。故に、鋳造品の不良率を低減させるのに有
利である。

【００１７】熱伝達率が高くて溶湯の冷却速度を大きく
する金型１だけでは、溶湯温度が低下する等の湯回り条
件が悪い場合には、溶湯の湯回り不良が発生し易いとい
える。この点本実施例では、熱伝達率が金型１よりも小
さくて溶湯の冷却速度を遅くする砂型として機能するシ
ェル中子２が採用されているので、通路２３における溶
湯の凝固速度は過剰に速くはならない。したがって、溶
湯の湯回り性の維持に一層有利である。

【００１８】また図１に示す様に鋳物製品３にボス部の
様な厚肉部３ｉが形成されている場合には、厚肉部３ｉ
に引け欠陥が発生し易い。その主たる理由は、厚肉部３
ｉは溶湯量が多く、凝固が他の部分よりも遅れるため、
他の部位に溶湯が吸引され易いからである。この点本実
施例では、溶湯はき出し口１９から溶湯をはき出す方式
の本実施例では、キャビティ１４の通路２３には新しい
温度が高い溶湯が湯口１７から補給されるので、通路２
３における溶湯の凝固を遅らせのに有利である。そのた
め、厚肉部３ｉと通路２３との凝固隔差が縮まる。よっ
て、引け欠陥が厚肉部３ｉに発生しそうな場合であって
も、キャビティ１４の通路２３から溶湯を補給でき、厚
肉部３ｉにおける引け欠陥の防止に有利である。

【００１９】ノロとも呼ばれる比重の軽い酸化物成分
が、注湯の際に取鍋等の溶湯の湯面上に浮遊しているこ
とも多い。これが鋳物製品３に巻き込まれると、圧漏れ
不良、湯しわ不良を誘発し易いものである。またこの酸
化物成分は、注湯開始初期にキャビティ１４に巻き込ま
れ易いものである。この点本実施例ではこの酸化物成分
は、溶湯はき出し口１９から吐き出される溶湯と共に、
溶湯はき出し口１９から鋳造型の外方に吐き出されるの
で、上記ノロ欠陥の低減にも有利である。

【００２０】凝固末期には、金型１の溶湯はき出し口１
９からはき出された溶湯が、はき出されて垂下した状態
で凝固し、所謂『つらら状』になり易い。上記の様に鋳
造工程が終了したら、上型１０と下型１２とを型開き
し、その状態で図略の押出ピンを押出操作して、鋳物製
品３を金型１から離型する。この際に、溶湯はき出し口
１９からはき出され、かつ、『つらら状』に凝固した状
態のはき出し凝固部分３ｘ、湯口凝固部分３ｙも、金型
１から離型される。そして、図３に示す様に、分離手段
としての切断刃５０により、はき出し凝固部分３ｘを備
えた押湯凝固部分３ｚ、湯口凝固部分３ｙを切断して鋳
物製品３から分離する。場合によっては、はき出し凝固
部分３ｘ等が自然に破断されることもある。

【００２１】図５に示す他の例の様に、溶湯回収容器８
０に誘導加熱コイル等の加熱装置８５を装備し、溶湯回
収容器８０に収容された溶湯を保温して溶湯状に維持す
る様にしても良い。この様に保温すれば、溶湯回収容器
８０に収容された溶湯の再利用に有利である。この加熱
装置８５としては、溶湯回収容器８０の溶湯に浸漬され
るセラミックス発熱体等の浸漬型の発熱体でも良い。

【００２２】（適用例）上記した鋳造方法で鋳造した鋳
物製品３の具体例を図４に示す。３２は内燃機関に装備
される筒形状のインテークマニホールドを示し、３３は
筒形状のサージタンクを示す。これらの平均肉厚は一般
的には３〜４ｍｍ程度である。鋳物製品３の形態はこれ
らに限定されるものではない。シェル中子２はガス型、
減圧鋳造型等の他の種の砂型で形成した砂中子でも良
い。溶湯はアルミ合金系に限定されず、マグネシウム系
等の他の軽金属、あるいは鋳鉄系でも良い。

【００２３】（付記）上記した実施例から次の技術的思
想も把握できる。 溶湯はき出し口は、キャビティの上方で開口してお
り、かつ、高さ方向における開口幅は鋳物製品の厚みよ
りも大きいことを特徴とする鋳造方法及び鋳造型。 鋳物製品は薄肉筒形状であることを特徴とする鋳造方
法及び鋳造型。 鋳物製品を成形するキャビティと、キャビティに連通
する湯口と、外気及び該キャビティに連通する溶湯はき
出し口とを備えた鋳造型を用い、鋳造型の湯口に金属の
溶湯を注入することにより、溶湯はき出し口から溶湯を
はき出しつつ、キャビティに溶湯を供給し、キャビティ
内の溶湯を凝固して鋳物製品を成形すると共に、溶湯は
き出し口から溶湯をはき出した状態で『つらら状』に凝
固させ、『つらら状』の凝固部分を鋳物製品と共に鋳造
型から離型し、鋳物製品と『つらら状』の凝固部分とを
分離手段で分離することを特徴とする溶湯はき出し鋳造
方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】金型に溶湯を注入している状態を示す断面図で
ある。

【図２】横側方からみた側面図である。

【図３】鋳物製品に付着しているはき出し凝固部分、湯
口凝固部分を切断する形態を示す構成図である。

【図４】インテークマニホールド及びサージタンクの斜
視図である。

【図５】他の例に係り、金型に溶湯を注入している状態
を示す断面図である。

【図６】従来技術に係り、金型１に溶湯を注入している
状態を示す断面図である。

【符号の説明】

図中、１は金型（鋳造型）、１４はキャビティ、１７は
湯口、１９は溶湯はき出し口、２３は通路を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳物製品を成形するキャビティと、該キャ
   ビティに連通する湯口と、外気及び該キャビティに連通
   する溶湯はき出し口とを備えた鋳造型を用い、 該鋳造型の湯口に金属の溶湯を注入することにより、該
   溶湯はき出し口から溶湯をはき出しつつ、該キャビティ
   に溶湯を供給することを特徴とする溶湯はき出し鋳造方
   法。
2. 【請求項２】鋳物製品を成形するキャビティと、該キャ
   ビティに連通する湯口と、外気に対して横側方に開口す
   ると共に該キャビティに連通する溶湯はき出し口とを備
   えたことを特徴とする鋳造型。