JPH09174196A - シリンダヘッド鋳造用金型 - Google Patents

シリンダヘッド鋳造用金型

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JPH09174196A
JPH09174196A JP33856395A JP33856395A JPH09174196A JP H09174196 A JPH09174196 A JP H09174196A JP 33856395 A JP33856395 A JP 33856395A JP 33856395 A JP33856395 A JP 33856395A JP H09174196 A JPH09174196 A JP H09174196A
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光一 龍見
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダヘッド下面の組織改善と吸,排気弁
の位置精度向上が図れるシリンダヘッド鋳造用金型を提
供する。 【解決手段】 下型21に湯口31を有するシリンダヘ
ッド鋳造用の金型20であって、シリンダヘッドWの燃
焼室側を上型23及び上型入子24とし、吸,排気ポー
ト中子26,27を上型23側から中空パイプ28で負
圧吸引するようにして、シリンダヘッドWを上下逆の状
態で鋳造することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダヘッド鋳
造用金型に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、シリンダヘッド等エンジン部品
などアルミニウム合金等の金属製品を鋳造する場合に、
高品質な鋳物を得るのに適した手段として、一般的に、
低圧鋳造法が適用されている。低圧鋳造法は、炉内の溶
湯をストークスを通して低圧ガスによって押し上げ、ス
トークスの上に設置した鋳型の底部側から注湯する方法
であり、溶湯を鋳型に充満させて加圧した状態で凝固さ
せたのち、圧力を抜くことによりストークス内の溶湯を
降下させるようにしている。この場合、加圧状態で鋳物
が固まるため、健全な鋳物ができるという利点がある
が、その反面、加圧制御に格別な配慮が必要であり、加
圧の仕方が悪いと製品がうまくできないという問題があ
る。
【0003】そこで、フロート炉を用いた鋳造装置が使
われてきた。フロート炉を用いた鋳造装置は、図2に概
念的に示したように、溶湯1を収容した炉2と、この炉
2に挿入される円柱状のフロート3と、金型4と、連通
管5などを備えており、溶湯1に対するフロート3の挿
入量(フロート3の軸線方向の位置)を変化させること
によって湯面高さを制御するようにしている。この場
合、炉2内の溶湯1が連通管5を介して金型4に供給さ
れると共に、ラドル6によって炉2に溶湯1が補給され
る。このため、ラドル6による補給量を制御することに
よっても湯面高さを制御することができる。
【0004】上述のフロート炉2を用いた鋳造装置にお
いて、健全な鋳物を得るためには、注湯時の鋳込み速度
をいかに制御するかが重要な課題である。例えばエンジ
ンのシリンダヘッドなどのような箱型の鋳物製品の場合
に、健全な鋳物を得るための鋳込み速度は、注湯初期に
おいては比較的ゆっくりと湯面が上昇し、金型4内にあ
る程度の湯が注入された後は可及的速やかに湯面が上昇
し、注湯終了直前で再び比較的ゆっくりと湯面が上昇す
る(即ち、注湯速度を減じる)ことが望ましいことが経
験的にわかっている。従って、上記フロート炉2におい
て、上述のように湯面が上昇するようにフロート3の移
動速度を連続的に制御すれば好ましい結果が得られる可
能性はある。
【0005】上記金型4は、従来、図3に示すように、
下型10、寄型11、上型12及び上型入子13を使用
している。下型10と上型12とは、上下に移動して分
割可能に配置され、寄型11は下型10と上型12との
間に挟み込まれ、左右及び前後方向に移動して分割可能
となっている。ここで、寄型11は、上型12に対して
横方向にスライド可能に保持されており、上型12の一
部として一体に移動する。
【0006】このような金型4内には、例えば鋳物製品
がエンジンのシリンダヘッドWの場合、シリンダヘッド
の冷却水を流す空間を作るためのウォータージャケット
中子14、吸気通路を作るための吸気ポート中子15及
び排気通路を作るための排気ポート中子16が挿入され
ている。尚、図中一点鎖線は吸,排気弁の取付中心線を
示す。そして、鋳造の際には、これらの中子14,1
5,16を金型4内にセットした後、型閉めし、次いで
下型10の湯口17から注湯し、一定時間を経てシリン
ダヘッドWが凝固した後に、金型4から離型して取り出
している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来では、
上述したように下型10に加工基準をおいてシリンダヘ
ッドWの下面(燃焼室側)を下にして鋳造していた。そ
のため、特に弁間の熱負荷が大きいディーゼルエンジン
のシリンダヘッドにあっては、溶湯が最後に凝固する湯
口近くは組織が粗く、水素ガスによるピンホールが多く
発生するため、長時間耐久試験で弁間に割れが発生する
という問題点があった。
【0008】また、吸気ポート中子15及び排気ポート
中子16が片持ち状に支持されるため、注湯時に発生す
る浮力により、また、下型10に設けられた湯口17か
らの注湯による押し上げにより、上記両ポート中子が浮
き上がってしまい、燃焼室の位置決め部と両ポート中子
との位置がずれてしまうという不具合もあった。
【0009】近年、エンジンの高性能化(多弁化等)に
より、バルブシートとポート形状のずれは、加工を含め
て±0.5mm程度の精密な値が要求されているが、こ
のような鋳造時の位置ずれが発生すると、このような要
求に応じられなくなり、金型鋳造の位置精度改善が強く
望まれている。
【0010】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、シリンダヘッド下面の組織改善と吸,排気
弁の位置精度向上が図れるシリンダヘッド鋳造用金型を
提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成は、下型に湯口を有するシリンダヘッド鋳造
用金型であって、シリンダヘッドの燃焼室側を上型と
し、シリンダヘッドを上下逆の状態で鋳造することを特
徴とする。
【0012】また、上記鋳造型で囲まれたキャビティ内
に吸,排気ポート用の中子が配設され、上記上型には該
ポートのシリンダヘッド燃焼室に臨む開口端部分に上記
中子の位置決め用の凹凸が形成されていると、吸,排気
ポート中子の位置決めが容易となり、好適である。ま
た、上記開口端部分に対応する下型部分には中子を載置
するためのピンが埴設してあると、中子を正確に位置決
めでき、好適である。また、上記ピンはシリンダヘッド
のバルブガイド部分に対応させて配置され、該バルブガ
イドと略同形の軸形状に形成されていると、バルブガイ
ド孔が同時に形成され、好適である。
【0013】〔作用〕前記構成によれば、シリンダヘッ
ド下面側が最初に凝固し、湯口側が最後に凝固するよう
な指向性凝固が行なえ、組織改善が図れると共に、溶湯
の浮力等も中子を上型の加工基準側に押し付ける方向に
有利に働き、正確な位置決めが行なわれる。
【0014】
【発明の実施の形態】
〔実施例〕以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例を図1に示
す。本実施例は、アルミ合金製のシリンダヘッドWを鋳
造する金型20で、しかもシリンダヘッドWの下面を上
にして(逆転させて)鋳造する金型20に適用したもの
である。即ち、金型20は、下型21、寄型22、上型
23及び上型入子24から構成され、複数の中子25,
26,27と2本の中空パイプ28と2本の支えピン2
9がそれぞれ挿入されている。
【0015】上型23は下型21の上方に位置し、上下
に移動して分割可能であり、また、寄型22は下型21
と上型23との間に挟み込まれ、左右及び前後方向に移
動して分割可能となっている。尚、寄型22は、上型2
3に対し横方向にスライド可能に保持されており、上型
23の一部として一体に移動する。
【0016】ウォータージャケット中子25はシリンダ
ヘッドWの冷却水を流す空間を作るための中子であり、
吸気ポート中子26は吸気通路を作るための中子であ
り、排気ポート中子27は排気通路を作るため中子であ
る。ここで、吸,排気ポート中子26,27は、その幅
木部において、下型21の上面に一体的に付設した台形
の十文字の位置決めキー21aにより前後,左右及び上
下方向に±0.2mm程度で仮位置決めされるようにな
っている。
【0017】中空パイプ28は、ブッシュ30を介して
上型入子24に挿入支持されると共に、その開口部先端
がキャビティ内のバルブシート部に対応して円錐状に突
出し、この突出部分に、上記吸,排気ポート中子26,
27のポート形状部先端の円錐状の凹部がそれぞれ嵌合
されている。そして、中空パイプ28は図示しないバキ
ュームポンプ等の負圧源に連通接続されている。
【0018】支えピン29は、下型21に一体的に埴設
されて上記吸,排気ポート中子26,27のポート形状
部先端をそれぞれ載置するもので、図示例では、シリン
ダヘッドWのバルブガイド部分に対応させて配置されて
いる。また、上記キャビティに連通する湯口31が下型
21に形成されている。
【0019】このように構成されるため、前記湯口31
に、図2に示すフロート炉を用いた鋳造装置の連通管5
の溶湯出口が接続されてシリンダヘッドWが鋳造され
る。
【0020】この際、先ず型締めに先立って、下型21
に設けた位置決めキー21aによって吸,排気ポート中
子26,27の幅木部が前後,左右及び上下方向に±
0.2mm程度で仮位置決めされる。同時に、吸,排気
ポート中子26,27のポート形状部先端が下方から支
えピン29により受けられ、上下方向の仮位置決めが行
なわれる。
【0021】この後、寄型22、上型23及び上型入子
24の型締め工程で、上型入子24に設けた中空パイプ
28内を負圧にし、型締め直前に吸,排気ポート中子2
6,27のポート形状部先端を吸い上げフローティング
状態にする。
【0022】これにより、吸,排気ポート中子26,2
7のポート形状部先端の円錐状の凹部が同じく円錐状に
突出した中空パイプ28先端に嵌合し、吸,排気ポート
中子26,27は何等力を加えられず(破損されず)に
バルブシート部において前後,左右及び上下方向に位置
決めされる。
【0023】この状態で、湯口31よりキャビティ内に
溶湯が注湯されるのであるが、本実施例では、シリンダ
ヘッドWが上下逆になって鋳造されるようになっている
ので、シリンダヘッド下面特にバルブシート部周辺が最
初に凝固し、湯口周辺が最後に凝固することになり、バ
ルブシート部周辺の気孔率が0.5%以下と向上し、当
該部位の組織が改善されて耐久性が向上する。
【0024】また、上記負圧吸引により、上型入子24
の加工基準に対し吸,排気ポート中子26,27のポー
ト形状部先端が良好に位置決めされるので、吸,排気ポ
ートの位置精度が向上し、エンジンの高性能化に充分対
応できる。この際、溶湯の浮力も吸,排気ポート中子2
6,27のポート形状部を上型入子24の加工基準側に
押し付ける方向に有利に働く。
【0025】尚、上記実施例において、中空パイプ28
による負圧吸引を止めて、ピン等の固定的な位置決め手
段を利用して単にシリンダヘッドを逆転させて鋳造する
ようにしても良いことは言うまでもない。
【0026】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は、下型に湯口を有するシリンダヘッ
ド鋳造用金型であって、シリンダヘッドの燃焼室側を上
型とし、シリンダヘッドを上下逆の状態で鋳造するの
で、シリンダヘッド下面側が最初に凝固し、湯口側が最
後に凝固するような指向性凝固が行なえ、組織改善が図
れると共に、溶湯の浮力等も中子を上型の加工基準側に
押し付ける方向に有利に働き、正確な位置決めが行なわ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る中子の支持装置の一実施例を示す
金型の断面図である。
【図2】フロート式の鋳造装置の断面図である。
【図3】従来の金型の断面図である。
【符号の説明】
20 金型 21 下型 21a 位置決めキー 22 寄型 23 上型 24 上型入子 25 ウォータージャケット中子 26 吸気ポート中子 27 排気ポート中子 28 中空パイプ 29 支えピン 30 ブッシュ 31 湯口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02F 1/24 F02F 1/24 B

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下型に湯口を有するシリンダヘッド鋳造
    用金型であって、シリンダヘッドの燃焼室側を上型と
    し、シリンダヘッドを上下逆の状態で鋳造することを特
    徴とするシリンダヘッド鋳造用金型。
  2. 【請求項2】 上記鋳造型で囲まれたキャビティ内に
    吸,排気ポート用の中子が配設され、上記上型には該ポ
    ートのシリンダヘッド燃焼室に臨む開口端部分に上記中
    子の位置決め用の凹凸が形成されている請求項1記載の
    シリンダヘッド鋳造用金型。
  3. 【請求項3】 上記開口端部分に対応する下型部分には
    中子を載置するためのピンが埴設してある請求項2記載
    のシリンダヘッド鋳造用金型。
  4. 【請求項4】 上記ピンはシリンダヘッドのバルブガイ
    ド部分に対応させて配置され、該バルブガイドと略同形
    の軸形状に形成されている請求項3記載のシリンダヘッ
    ド鋳造用金型。
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