JPS63278659A - 強制冷却鋳造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、製品キャビティ内に配した管部材を介して冷
媒を送給し、強制的に冷却を行う鋳造方法およびその装
置に関する。

この強制冷却鋳造方法および装置は、製品キャビティ内
の溶湯の凝固を促進し、欠陥の少ない高い品質の鋳造品
を得るために利用され、例えば自動車用内燃機関におけ
るシリンダーヘッド等の大物部品の鋳造に利用される。

〔従来の技術〕

本出願人は、アルミニウム製シリンダヘッドのような大
物部品に対しての十分な指向性凝固を得るために、製品
キャビティ内に管部材を鋳ぐるんでその管部材に冷媒を
通すことによって指向性凝固を図る強制冷却鋳造法を既
に提案法である（特開昭５８−８６９６６号参照）。

ところが近年、鋳造工程のサイクルタイムの短縮化によ
る生産性向上の要請から、注湯工程から製品が完全に凝
固するまでの間を複数のステーションに分割して段階的
に注湯、冷却、凝固する方法が開発されている。すなわ
ち、今まで注湯時間に比べて長い時間を要していた冷却
、凝固時間を複数の冷却ステーションに分割することに
より各ステーション間におけるサイクルタイムを均一化
するものである。この方法によれば、鋳造装置全体が例
えばローラーを使って軌条を搬送されて注湯ステーショ
ン以降における各ステーション毎に冷却が行われる（特
願昭６１−３８７１０号、特願昭６１−３８７１１号を
参照；本出願人が出願法、但し、何れも未公知）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところがこの方法によれば、各ステーション間において
は冷却水の供給が行われないことによる冷却時間の無駄
が生じていた。

これは、上述の方法を達成する装置が、各冷却ステーシ
ョンにおいてのみ冷却水等の冷媒を供給するようになっ
ているためであり、各ステーション間を移動する鋳造装
置に冷却水を供給する工夫が必要であった。しかしなが
ら、移動する鋳造装置への冷媒の供給は供給装置自体も
移動させる必要があり、設備が大型、複雑化する問題が
あった。

したがって、鋳造方法にかかる木筆１の発明の目的は、
各冷却ステーション間における冷却時間の無駄を無くす
ことにより、サイクルタイムを短縮して生産性を向上し
た強制冷却鋳造方法を提供することにある。

また、鋳造装置にかかる木筆２の発明の目的は、第１の
発明に用いられる装置であることから、移動する鋳造装
置への冷媒の供給が可能であり、かつ、装置が大型、複
雑化することの無い強制冷却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〕

そこで、木筆１の発明の強制冷却鋳造方法は、各冷却ス
テーション間における鋳造装置の移動時にも冷媒の供給
を行うことにより冷却時間を短縮することを特徴とする
。

具体的には、木筆１の発明の構成は次の通りである。な
お、参考までに第１図における符号を付しである。

木筆１の発明は、鋳型（１４）の製品キャビティ　（１
４ａ）に管部材（２４）を配し、製品キャビティ　（１
４ａ）への注湯により管部材（２４）を鋳ぐるみ、複数
の冷媒供給ステーションからそれらのステーション間を
移動する鋳型（１４）の管部材（２４）へそれぞれ冷媒
を供給して強制的に製品キャビティ　（１４ａ）内の溶
湯の冷却を行う鋳造方法である。

この鋳造方法においては、各ステーションにおいて冷媒
を管部材（２４）へ供給して冷却を行うとともに冷媒を
鋳型（１４）側に貯容しておき、鋳型（１４）が各ステ
ーション間を移動する際に貯容した冷媒を管部材（２４
）へ供給して冷却を行うものである。

また、木筆２の発明の強制冷却鋳造装置は、各ステーシ
ョンにおいて冷媒を受けて冷却ノズルへ供給する冷媒受
けに隣接して冷媒槽を設け、冷媒槽へ供給しておいた冷
媒を各ステーション間において冷却用ノズルへ供給する
ことを特徴とする。

具体的には、木筆２の発明の構成は次の通りである。な
お、参考までに第１図における符号を付しである。

この鋳造装置（１０）は、定盤（１２）と、定盤（１２
）上に載置される鋳型（１４）と、鋳型（１４）と鋳型
（１４）内の製品キャビティ　（１４ａ）を貫通した管
部材（２４）と、管部材（２４）に嵌合する冷却ノズル
（３０）、冷却ノズル（３０）へ供給された冷媒を送る
冷媒受け（４８）、冷媒受け（４８）に隣接される冷媒
槽を備え鋳型（１４）とともに各冷媒供給ステーション
間を移動する冷却プレート（１８）と、一方を各ステー
ションの冷媒受け（４８）に接続され他方を冷媒供給源
に接続され冷媒を冷却ノズル（３０）へ供給する冷媒供
給管（５４）、冷媒供給管（５４）に併設され冷媒槽（
５０）へ冷媒を供給する冷媒貯容管（５６）とを備え各
ステーションにおいて冷却ノズル（３０）および冷媒受
け（４８）への冷媒の供給を行う冷媒供給装置（５２）
とからなる。

〔作用〕

上述の木筆１の発明の強制冷却鋳造方法によれば、各ス
テーションにおいて冷媒を管部材（２４）へ供給して冷
却を行うとともに冷媒を鋳型（１４）側に貯容しておき
、鋳型（１４）が各ステーション間を移動する際に貯容
した冷媒を管部材（２４）へ供給して冷却を行うので、
各ステーションおよび各ステーション間で連続的に冷却
が持続する。

また、上述の木筆２の発明の強制冷却鋳造装置（１０）
によれば、各ステーションにおいては冷媒供給管（５４
）より冷媒受け（４８）を介して冷却ノズル（３０）へ
冷媒を供給し、各ステーション間においては冷媒槽（５
０）から冷却ノズル（３０）へ冷媒を供給することによ
り連続的に冷却ノズル（３０）へ冷媒が送給される。そ
して、各ステーション間における冷媒の供給は、冷媒受
け（４８）に隣接する冷媒槽（５０）に各ステーション
において冷媒を供給しておき、各ステーション間の移動
時に冷媒槽（５０）から冷却ノズル（３０）への冷媒の
供給が行われる。

〔実施例〕

次に、第１図ないし第４図に基づき、木筆１の発明にか
かる強制冷却鋳造方法及び木筆２の発明にかかる強制冷
却鋳造装置の実施例を説明する。

本実施例は、自動車用内燃機関のアルミ合金製シリンダ
ヘッドの鋳造方法および鋳造装置への適用例である。

第１図は各ステーションにおいて冷却プレートおよび冷
媒供給装置を装着した鋳造装置の一部を破断した正面図
、第２図は各ステーション間における冷却プレートを装
着した鋳造装置の第１図と同様の図、第３図は注湯ステ
ーションの注湯前における鋳造装置の一部を破断した正
面図、そして、第４図は冷却プレートを装着した鋳造装
置の第３図と同様の図である。

本実施例において使用される強制冷却鋳造装置について
説明する。

強制冷却鋳造装置１０は、第１図に示すように、定盤１
２上に内部に製品キャビティ１４ａを備えた鋳型として
の中子型１４が載置され、その両側には、位置決めピン
１６が垂設されている。中子型１４の上側には、給水プ
レート１８が配設されている。給水プレート本体は、ブ
ツシュ２０が両側に下方へ向けて取り付けられており、
位置決めピン１６とブツシュ２０が係合して定盤１２と
給水プレート１８との位置関係を定めている。この給水
プレート１８は、注湯工程で取り付けられ、冷却工程で
冷却水の供給を行って、凝固終了後に取り外されるよう
になっている。給水プレート１８には、貫通孔２２が設
けられ、これらの貫通孔２２には、冷媒である冷却水が
流通する管部材であるパイプ２４が嵌合している。パイ
プ２４は、中子型１４の貫通孔１４ｂ、製品キャビティ
１４ａ１中子型１４の貫通孔１４ｃをそれぞれ挿通して
、定盤１２に設けられている貫通孔２６に嵌合して、定
盤１２の下方の先端が円錐状の受はピン２８に当接して
いる。給水プレート本体１８の貫通孔２２の上方には、
給水ノズル３０が配設されている。給水ノズル３０には
、フランジ部３２が設けられ、その先端に円錐部３４を
備えている。

フランジ部３２と給水プレート本体１８の上端との間に
は、給水ノズル３０の円錐部３４を下方へ付勢するスプ
リング３６が配設されている。パイプ２４は、受はピン
２８と給水ノズル３０の円錐部３４との間で支持され、
給水ノズル３０から供給される冷却水を流通して受はピ
ン２８側から下方へ流出するようにされている。

！水ノズル３０には、可撓性を有するフレキシブルパイ
プ３８の一端が接続され、フレキシブルパイプ３８の他
端は、ジヨイントパイプ４ｏを介して給水プレート本体
１８内に形成された主給水路４２へ接続されている。主
給水路４２の中央部分上側には、開口４４が形成されて
おり、開口４゛４には、給水フランジ管４６がボルトに
よって取り付けられている。そして、給水フランジ管４
６の上側には、冷媒受けとしてのフランジ４８が形成さ
れており、フランジ４８には、冷媒槽としての貯水槽５
０が取り付けられている。

各冷却ステーションには、冷却水供給装置５２が配設さ
れている。第１図に示すのは、注湯・冷却工程において
配設されている冷却水供給装置５２を示すものであり、
冷却水の供給状態を示している。

冷却水供給装置５２は、冷媒供給管としての主給水管５
４と主給水管５４の側部に併設される冷媒貯容管として
の貯水管５６とからなる。主給水管５４は、その下面の
外周部分にゴム製のリング状シール５８が取り付けられ
ており、他側がバルブ６０を介して図示しない冷却水供
給源へ接続されている。貯水管５６は、下方へ向けて冷
却水を流出する開口部を有しており、他側がバルブ６２
を介して同じ冷却水供給源へ接続されている。

次に、上述の強制冷却鋳造装置１０を用いた強制冷却鋳
造方法について説明する。

まず、注湯・冷却工程においては、第３図に示すように
、定盤工２の上に、別の場所で成形されて中子型１４を
所定位置に載置する。この状態において、パイプ２４を
中子型１４の上方より中子型１４に設けた貫通孔１４ｂ
、キャビティ１４ａ、貫通孔１４ｃに挿通して受はピン
２８へ当接する。

その後、第４図に示すように、給水プレート１８を上方
より下降させる。給水プレート１８は、そのブツシュ２
０を位置決めピン１６に係合することにより位置決めさ
れる。この係合に当たっては、まず、給水プレート１８
のブツシュ２ｏと位置決めピン１６が保合開始した直後
にパイプ２４の上端部が貫通孔２２に挿入される。そし
て、給水ノズル３０の円錐部３４がパイプ２４の上端部
の内側に挿通されてパイプ２４の上端平坦面と給水ノズ
ル３０の円錐基部における段付平坦部とが当接し、スプ
リング３６の弾性力により圧接する。

この状態で、上方より図示しない湯口へ注湯が行われ、
製品キャビティ１４ａ内へ溶湯が充填される。

注湯が完了すると、第１図に示すように、冷却水供給装
置５２を下降させる。冷却水供給装置５２は、主給水管
５４が給水フランジ管４６のフランジ４８へシール５日
が圧接するまで下降する。

そのとき貯水管５６も第１図に示す位置まで下降する。

そして、バルブ６０および６２が開かれて主給水管５４
および貯水管５６から冷却水が流出する。主給水管５４
からの冷却水は、給水フランイジ管４６から主給水管４
２を経て、給水ノズル３０を介してパイプ２４を流通し
て、パイプ２４の下側から下方へ流出する。冷却水は、
パイプ２４内を流通する際に、キャビティ１４ａ内に充
填されている溶湯を冷却して凝固を促進する。

これと同時に貯水管５６から貯水槽５０へ流出した冷却
水は、貯水槽５０へ貯水される。貯水が終わると、バル
ブ６０および６２が閉じられ、冷却水供給装置５２が上
昇するとともに、冷却プレート１８を取り付けた鋳造装
置１０は、図示しない搬送コンベアに載って次の冷却ス
テーションへ移動を開始する。この状態を第２図に示す
が、冷却水供給装置５２が上昇して、給水フランジ管４
６が開放され、貯水槽５０へ貯水されていた冷却水はフ
ランジ管５４を介して主給水管４２を経て、給水ノズル
３０を介してパイプ２４を流通して、パイプ２４の下側
から下方へ流出する。このとき、上述の注湯・冷却ステ
ーションにおける冷却と同様に、パイプ２４を介して製
品キャビティ１４内の溶湯の冷却が引き続き行われ、溶
湯の凝固を促進する。

本実施例では、上述の冷却水供給装置５２を、１つの注
湯・冷却ステーションと、４つの冷却ステーションの計
５つ設けて、連続的に溶湯の冷却を行った。

上述したように本実施例においては、主給水管４２の給
水フランジ管４２への直結による加圧給水と貯水管５６
から貯水槽５０へ蓄えられた冷却水の重力給水が交互に
行われ、連続的な冷却水の供給が可能となった。

従来における冷却水の供給時間が、鋳物製品の凝固完了
までを目安に設定されていたのに対して、本実施例にお
いては、注湯時間に合わせて１つのステーションにおけ
るサイクルタイムを設定することができるようになった
。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるも
のである。

〔発明の効果〕

以上より、木筆１の発明の強制冷却鋳造方法によれば、
貯容された冷媒を各ステーション間において管部材へ供
給して冷却を行い連続的に冷却を持続させるので、各ス
テーションにおける冷却水供給のサイクルタイムが短縮
され、生産性が向上する。

また、木筆２の発明の強制冷却鋳造装置によれば、各ス
テーション間における冷却ノズルへの冷媒の供給が各ス
テーションにおいて鋳型側の冷媒槽へ貯容され冷媒を用
いて行われるので、移動する鋳造装置への冷媒の供給が
可能となり、かつ、移動中の冷媒の供給は移動する鋳造
装置へ追随する大掛かりな装置でなく、各ステーション
における冷媒の供給装置の一部改良で済むため、装置が
大型、複雑化することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、木筆１の発明にかかる強制冷却
鋳造方法および木筆２の発明にかかる強制冷却鋳造装置
の実施例を説明するたの図面である。 第１図は各ステーションにおいて冷却プレートおよび冷
媒供給装置を装着した鋳造装置の一部を破断した正面図
である。 第２図は各ステーション間における冷却プレートを装着
した鋳造装置の第１図と同様の図である。 第３図は注湯ステーションの注湯前における鋳造装置の
一部を破断した正面図である。 第４図は冷却プレートを装着した鋳造装置の第３図と同
様の図である。 １０・・・−・−強制冷却鋳造装置 １２−−−−−−−・定盤 １４−・−−−−一鋳型（中子型） １４　ａ−・−・製品キャビティ １８・−−−−−一冷却プレート ２４−・・−管部材（バイブ） ３０・−・・−・冷却ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳型の製品キャビティに管部材を配し、製品キャ
   ビティへの注湯により管部材を鋳ぐるみ、複数の冷媒供
   給ステーションから該ステーション間を移動する鋳型の
   管部材へそれぞれ冷媒を供給して強制的に製品キャビテ
   ィ内の溶湯の冷却を行う鋳造方法であって、 各ステーションにおいて冷媒を管部材へ供給して冷却を
   行うとともに冷媒を鋳型側に貯容しておき、鋳型が各ス
   テーション間を移動する際に貯容した冷媒を管部材へ供
   給して冷却を行うことを特徴とする強制冷却鋳造方法。
2. （２）定盤と、定盤上に載置される鋳型と、鋳型と鋳型
   内の製品キャビティを貫通した管部材と、管部材に嵌合
   する冷却ノズル、冷却ノズルへ供給される冷媒を送る冷
   媒受け、冷媒受けに隣接される冷媒槽を備え鋳型ととも
   に各冷媒供給ステーション間を移動する冷却プレートと
   、一方を各ステーションの冷媒受けに接続され他方を冷
   媒供給源に接続され冷媒を冷却用ノズルへ供給する冷媒
   供給管、冷媒供給管に併設され冷媒槽へ冷媒を供給する
   冷媒貯容管とを備え各ステーションにおいて冷却ノズル
   および冷媒受けへの冷媒の供給を行う冷媒供給装置とか
   らなり、 各ステーションにおいては冷媒供給管より冷媒受けを介
   して冷却ノズルへ冷媒を供給し、各ステーション間にお
   いては冷媒槽から冷却ノズルへ冷媒を供給することによ
   り連続的に管部材へ冷媒を送給するようにしたことを特
   徴とする強制冷却鋳造装置。