WO2004011174A1

WO2004011174A1 - 鋳造用金型

Info

Publication number: WO2004011174A1
Application number: PCT/JP2003/009608
Authority: WO
Inventors: Tatsuya Aoki
Original assignee: Asahi Tec Corporation
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2004-02-05
Also published as: CN1671494A; JP2004058098A; DE10392988T5; JP4163462B2; KR20050045994A; CN1304141C; AU2003252298A1; US20040134636A1; KR100605490B1; US6910520B2

Abstract

４つ（少なくとも１つ）の湯口（５）を有する下型（６）と、下型（６）と型合わせされキャビティを形成する上型（７）と、下型（６）及び上型（７）と型合わせされキャビティを形成し（少なくとも２に）分割される横型（２ａ），（２ｂ）とからなる鋳造用金型（１）である。鋳造用金型（１）は、キャビティ（成形体部（８ａ）成形空間）と湯口（５）とを連通する堰（４）の上面が横型（２ａ），（２ｂ）の平面部により構成され、堰（４）の他の面が下型（６）の凹部により構成されてなり、堰（４）が横型（２ａ），（２ｂ）どうしの型割面（３）を避けて備わる。この鋳造用金型（１）は、型開きが容易で、且つ、湯口系を所望の位置に所望の数だけ形成出来る。

Description

明細書

铸造用金型技術分野

本発明は、铸物製品を成形する铸造用金型に関する。詳しくは、型開きが容易で、且つ、湯口を所望の位置に所望の数だけ形成出来る铸造用金型に関する。背景技術

铸造は、製品形状のキヤピティ（成形空間）を有する铸型（金型、砂型等）に溶湯を充填し、その溶湯を冷却 ·固化させて製品を得る成形方法であり、複雑形状の製品を一工程で製造することが可能であるため、例えばシリンダブ口ック、クロスメンバ、ホイール、等の自動車用部品の製造において利用されている。そして、近年、複数の湯口を有する铸造用金型（以下、単に金型ともいう）を利用した铸造が行われている（特開平 5— 2 6 9 5 6 3号公報等）。このような铸造用金型は溶湯を複数の湯口から金型内に注湯するため、溶湯が金型内を流れる距離が短く、溶湯の温度低下が少ないという特徴があり、金型内での湯流れがよく、铸造欠陥が少なく、薄肉製品にも対応可能であるという利点を有する。一方、複数の湯口を有する铸造用金型は溶湯が外気等に曝される部分が多く、その部分が酸化され易いという欠点を有している。従って、キヤビティの外周に湯口を開口させ、キヤビティと湯口とを堰により連通する構造が採用されることが多い。かかる構造によれば、湯口に金網等を使用することにより、酸化膜が後の工程で切削除去される湯口部に保持されるため、湯口をキヤビティに直接開口する構造の如く製品表面に酸化膜が残り難い。

又、铸造においては、複数の型により構成した分割構造の铸造用金型を用い、個々の型を組み合わせた状態で鐃造を行うことが多い。このような構造をとれば、铸造終了後に、これらの型を分離して型開きを行うことが出来、製品の取出しが容易である。

例えば、自動車用のホイールを金型を用いて铸造成形する場合には、その金型は、従来、湯口を有する下型と、これに型合わせされる上型及び横型とに分割し、加工の容易性を考慮して、下型と横型との型割面（以下、型割面を P L ( p a r t i n g l i n e ) 面とも記す。）に、キヤビティと湯口とを連通する溶湯流路である堰を形成することが、通常、行われている。

そして、従来、堰の構造としては、下型と横型の双方を彫り込んで、各々に湯口とキヤビティとを連絡する凹部を形成する構造が採用されている。これは、製品に干渉しないように容易に金型をスライドさせることが出来るからである。例えば、図 4 (斜視図）及び図 5 (断面図）に示すホイール 4 1を作製する場合に使用する金型の一例を図 3に示す。ホイール 4 1は、薄肉のリム（アウターリム 4 3及びインナ一リム 4 2 ) と、より厚肉のスポーク 4 4とを有する。このようなホイールを成形する図 3に示す铸造用金型 1 1 1は、湯口 1 1 8を有する下型 1 0 3と、下型 1 0 3と型合わせされ、更に（図示しないが垂直方向の型割面で） 2つに分割された横型 1 0 2と、下型 1 0 3及び横型 1 0 2と型合わせされた上型 1 0 1とを備えており、横型 1 0 2を金型外側に向けスライドさせることにより型開きを行うことが出来る。

そして、铸造用金型 1 1 1においては、分割される横型 1 0 2どうしの P L面を、湯道 1 1 7、湯口 1 1 8、堰 1 1 9からなる湯口系 1 0 Ίに合わせて設ける必要があった。それは、凝固時に、溶湯がキヤビティから堰 1 1 9にはみ出す押湯部を形成するが、この押湯部が横型 1 0 2と咬み合い横型 1 0 2のスライドを妨げないようにするためである。

堰 1 1 9において凝固した溶湯が横型 1 0 2の移動を妨げないようにするためには、例えば横型 1 0 2の分割数を増やしたり、あるいは湯口系 1 0 7を横型 1 0 2の移動方向に配向させる構造も考えられるが、何れも金型構造が複雑となり好ましくない。

このような事情から、従来構造の铸造用金型では湯口系の形成位置や数が制限されていた。本来、湯流れを考慮すれば製品形状に応じて所望の位置に所望の数の湯口系を形成することが望ましいが、それが出来ないため、金型設計における自由度が低下し、構造が限定される点において、従来構造の金型には問題があつた。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その 3 009608

3 目的とするところは、型開きが容易で、且つ、湯口系を所望の位置に所望の数だけ形成出来る铸造用金型を提供することにある。 - 発明の開示

本発明は、鋭意検討された結果、分割構造の铸造用金型において、堰を、下型に形成した凹部と横型の凹凸のない平面部とによって構成することにより、上記目的を達成出来ることを見出して、完成されたものである。

即ち、本発明によれば、少なくとも 1つの湯口を有する下型と、下型と型合わせされキヤビティを形成する上型と、下型及び上型と型合わせされキヤビティを形成し少なくとも 2に分割される横型と、からなる铸造用金型であって、キヤビティと湯口とを連通する堰は、その上面が横型の平面部により構成され、その他の面が下型の凹部により構成されてなり、少なくとも 2に分割される横型どうしの型割面を避けて備わることを特徴とする铸造用金型が提供される。

本発明においては、横型の平面部が、キヤビティの中心側から金型の外部側に向けて僅か下方に傾斜していることが好ましい。又、横型の平面部が、キヤビティの外周を包囲するように連続的に形成されていることが好ましい。更には、横型の平面部が、分割入れ子により形成されていることが好ましい。図面の簡単な説明

図 1 ( a ) ( b ) は、本発明の铸造用金型の一実施形態を示す説明図であって、図 1 ( a ) は概略上面図、図 1 ( b ) は図 1 ( a ) における A— A ' 概略断面図、図 1 ( c ) は図 1 ( a ) における B— B ' 概略断面図である。

図 2は、本発明の铸造用金型の一実施形態を示す説明図であって、成形対象である铸物がホイールの場合の断面図である。

図 3は、従来の鍀造用金型の一例を示す図であって、成形対象である铸物がホィ一ルの場合の断面図である。

図 4は、铸造用金型により成形される錶物の一例を示す図であり、ホイールの斜視図である。

図 5は、図 4に示すホイールの C一 C ' 断面図である。図 6は、本発明の铸造用金型の他の実施形態を示す説明図であって、成形対象である铸物がホイールの場合の堰部分を拡大した断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の铸造用金型について詳細に説明する。尚、本明細書において、堰と湯口と湯道とを合わせて湯口系と称する。溶湯流路とは堰乃至湯道を示す。下型に設けられた凹部とは下型単独で外側からみたときに凹んでいることを表現したものであり、この凹部は孔として下型を貫通し溶湯流路を形成している。 ( 1 ) 本発明の铸造用金型の特徴

本発明の錶造用金型は、少なくとも 1つの湯口を有する下型と、下型と型合わせされキヤビティを形成する上型と、下型及び上型と型合わせされキヤビティを形成し少なくとも 2に分割される横型とからなる錶造用金型である。そして、本発明の铸造用金型の特徴は、キヤビティと湯口とを連通する堰が、その上面を横型の平面部により構成し、上面以外の他の面を下型に設けられた凹部により構成し、且つ、その堰（即ち堰を含む湯口系）が、少なくとも 2に分割される横型どうしの型割面を避けて位置して備わることにある。

換言すれば、本発明の铸造用金型は下型の凹部上側を横型の凹凸のない表面で塞ぐことにより堰を形成するものであって、堰が下型と横型との P L面を基準にして下型側にのみ彫り込まれた構造を有する。こうすると、キヤビティからはみ出して凝固した溶湯（押湯部）が横型と咬み合うことがなく、横型のスライドが妨げられないため、型開きが容易である。

又、キヤビティからはみ出して凝固した溶湯が横型と咬み合うことがないため、必ずしも湯口系を横型どうしの P L面に合わせて形成する必要がない。即ち、湯口の形成位置や数が制限されず、製品形状に応じて所望の位置に所望の数の湯口を形成可能となる。本発明の錶造用金型は、金型設計における自由度が高く、その構造が限定的にならない。

更には、下型と横型で堰を形成し、下型のみに凹部を形成し、横型は凹凸のない平面部で堰を構成するという簡素な構造により、上記効果を得ることが出来るので、横型の分割を増やす等、铸造用金型を複雑な構造とする必要がない。 ( 2 ) 本発明の铸造用金型の構成

本発明の铸造用金型の構成について、図 1 ( a ) 〜図 1 ( c ) を参照しながら説明する。尚、本発明は、上記したように、少なくとも 1つの湯口を有する下型と、下型と型合わせされキヤビティを形成する上型と、下型及び上型と型合わせされキヤビティを形成し少なくとも 2に分割される横型とからなる铸造用金型であり、錶物としてホイールを得る場合に用いられる金型に限定されるものではなく、又、以下の実施形態に限定されるものでもない。

錶造用金型は、 S KD 6 1ゃダクタイル錶鉄により構成された製品形状のキヤビティを有する型である。例えば図 1 ( a ) 〜図 1 ( c ) に示す铸造用金型 1はド一ム状のキヤビティを有している。

铸造用金型 1は、分割構造の金型であって、キヤビティ（成形体部 8 a成形空間）の外周に開口する 4つの湯口 5を有する下型 6と、その下型 6と型合わせされるとともに 2つに分割される横型 2 a , 2 bと、下型 6と横型 2 a， 2 bに型合わせされる上型 7の少なくとも 3種類の型を備える。但し、本発明においては、上型、下型、横型において、個々の型の分割数は限定されず、各々の型が 2以上存在していてもよい。又、これらの型は、入れ子を含み構成することも可能である。

①下型 '

本発明にいう下型とは、ストーク（溶湯を铸造用金型に供給するパイプ状部材をいう。）に連結された状態で固定され、ストークから供給される溶湯を铸造用金型内に注湯する湯口系を有する分割型である。

下型は、铸造用金型内での湯流れを向上させ、铸造欠陥を低減し、薄肉製品に対応可能とするため、複数の湯口を有することが好ましい。図 1 ( a ) に示す下型 6では、キヤビティの中心に対し 9 0 ° 間隔で配置された 4つの湯口 5を有している。

又、下型は、製品表面に酸化膜が残ることを防止するため、上記複数の湯口をキヤビティに直接開口させるのではなく、キヤビティの外周に開口せしめている。図 1 ( a ) に示す下型 6は、ド一ム状のキヤビティの底面を構成する円より外周に、 4つの湯口 5を開口せしめている。下型には、湯口とキヤビティとを連絡する凹部が形成される。その凹部は湯口とキヤビティとを連通する堰となる部分であり、型開きされた状態では上方が開放されているが、型締めされると、上方が横型の凹凸のない平面部によって塞がれて、堰が形成される。下型に備わる凹部の形状は特に限定されないが、通常は溝状に形成される。本発明にいう横型とは、下型及び上型に型合わせされる型であって、少なくとも 2つに分割され、スライドして型開き ·型締めが出来るように構成されたものをいう。尚、「型合わせされる」とは、 2以上の型が P L面を介して当接していることをいう。

横型は、下型との P L面に当たる部分を凹凸のない平面部として構成する必要がある。その平面部は下型の上方を塞ぐ蓋体としての役割を果たし、湯口とキヤピティとを連通する堰の一部を構成する。このような構造は、堰が下型と横型との P L面を基準にして横型側には彫り込まれていないため、キヤビティからはみ出して凝固した溶湯（押湯部 8 b ) が横型と咬み合ってしまう事態を防止し得る上記効果を得るためには、少なくとも下型の凹部上方に相当する部分を、横型の凹凸のない平面部によって構成すれば足りるが、その横型の平面部は、キヤビティの外周を包囲するように連続的に形成されていることが好ましい。こうすることにより、横型の分割を増やす等、錶造用金型を複雑な構造とする必要がなく、簡素な構造により本発明の効果を得ることが出来る。

又、横型の平面部は、キヤビティの中心側から金型の外部側に向けて僅か下方に傾斜していることが好ましく、横型の平面部は、キヤビティの外周を包囲するように連続的に形成されていることが好ましい。よりスムーズに、型開き '型締めが出来るからである。

更には、横型の平面部を分割入れ子により形成することが好ましい。横型の平面部が構成要素となる堰は、通常、断面積が小さくなるが、入れ子を設けて熱伝導を遅らせ放熱し難くすることにより、堰を最後に固化させることが出来るので、凝固収縮時の溶湯補給性が向上するからである。 7 本発明の铸造用金型は、上述した構成以外の条件については、特に限定されず、所望の構造を採用することが出来る。例えば、必要に応じて製品の健全性を確保するための押湯やガス抜き等を形成してもよい。

本発明の铸造用金型は、従来公知の各種铸造装置に組み込んだ形で使用することが出来る。铸造装置の種類は特に限定されないが、例えば、低圧铸造装置に組み込んだ形で使用することが可能である。

(実施例）

続いて、図 4、図 5に示すホイール 4 1を铸造する铸造用金型を例に、図 2を参酌して、本発明の実施形態を、より詳細に説明する。勿論、本発明は、図示する態様に限定されるものではない。

図 2に示す铸造用金型 1 1は、低圧铸造方法に用いられる複数の湯口系を備える铸造用金型であり、铸造用金型 1 1は溶湯が図示しない保持炉から金型へ押し上げられる流路であるストーク 2 5に接続されている。鎵造用金型 1 1は、成形空間であるキヤビティ 2 4を形成する上型 2 1と横型 2 2及び下型 2 3とからなり、厚肉であるスポーク 4 4と薄肉であるリム（インナーリム 4 2及びアウターリム 4 3 ) とからなるホイール 4 1の铸造に用いられる。キヤビティ 2 4は、厚肉であるスポーク 4 4を成形するキヤビティ 1 2と、薄肉であるリムを成形するキヤビティ 1 3とからなる。

キヤビティ 1 2を形成する面は上型 2 1と下型 2 3とからなり、又、キヤビティ 1 3を形成する面は上型 2 1と横型 2 2とからなる。そして、図示しないが、横型 2 2はキヤビティ 1 3を囲うように設けられ、垂直（縦）方向に 2つに分割される。

铸造用金型 1 1は、キヤビティ 2 4に溶湯を供給する湯口 1 8と、ストク 2 5から湯口 1 8までの溶湯流路である湯道 1 7と、湯口 1 8からキヤビティ 2 4 の間の堰 1 9と、からなる湯口系 2 7 , 2 8を備えている。湯口系 2 7は、リムを成形するキヤビティ 1 3につながり、ここに、本発明の特徴が具現化されている。他方の湯口系 2 8は、キヤビティ 2 4のうちスポークを成形するキヤビティ 1 2につながっている。

図 4、図 5に示す車両用ホイール 4 1を成形する铸造用金型 1 1の場合に、湯口系 2 7は、図示されないが、リムを成形する円筒状のキヤビティ 1 3の円周に等間隔でつながるように複数系統設けられ、キヤビティ 1 3においてスポーク 4 4がアウターリム 4 3と接続する部分に相当する場所に湯口 1 8が備わるように、スポーク 4 4の数と同じ 5箇所の湯口系 2 7を設けることが好ましい。溶湯充填に際し、センターゲート方式の金型より溶湯の移動距離が短くなり、充填がより容易になって、湯廻り不良が生じ難くなるとともに溶湯充填に要する時間が短くて済み、铸造全工程に要する時間が短縮され、铸物製品生産のスループット向上を図ることが出来る。

上記したように、 2つの湯口系 2 7， 2 8のうち、湯口系 2 7に本発明の特徴が発現されている。以下、湯口系 2 7について説明する。

湯口系 2 7において、湯道 1 7は下型 2 3内に形成され、それに続く堰 1 9が、下型 2 3の凹部 3 3と横型 2 2の平面部 3 2とから形成される。凹部 3 3は、型開きされた状態では上方が開放されているが、型締めされると、上方が横型 2 2の凹凸のない平面部 3 2によって塞がれ堰 1 9が形成される。

横型 2 2の平面部 3 2は、下型 2 3の上方を塞ぐ蓋体としての役割を果たし、湯口 1 8とキヤビティ 2 4 (キヤビティ 1 3 ) とを連通する堰 1 9の一部を構成する。そして、キヤビティ 2 4 (キヤビティ 1 3 ) 側から金型外部側に向けて僅かに下方に傾斜している。又、横型 2 2の平面部 3 2は、上記したように湯口系 2 7がリムを成形する円筒状のキヤビティ 1 3の円周に等間隔でつながるように複数系統設けられることに対応して、キヤビティ 1 3の外周を包囲するように連続的に形成されている。

上記構成をとることにより、堰 1 9が下型 2 3と横型 2 2との P L面を基準にして横型 2 2側には彫り込まれていないことから、キヤビティ 1 3からはみ出して凝固した溶湯（押湯部）が型開きしょうとする横型 2 2と咬み合うことがなく、又、下型 2 3と横型 2 とが擦れ難く、スムーズな型開きを約束する。

続いて、堰を構成する面に分割入れ子を設ける場合について説明する。

図 6は、分割入れ子を設けたことを除いて図 2に示す铸造用金型 1 1と同じ金型の堰近傍の断面を、拡大して示す図である。キヤビティ 1 3と湯口 1 8を結ぶ堰 1 9は、下型 2 3の凹部 3 3と、僅かに傾斜した横型 2 2の平面部 3 2とから形成され、図示されるように、横型 2 2には内部に空隙部 3 5を挟んで分割入れ子 3 4が組み込まれている。そして、平面部 3 2は、その分割入れ子 3 4で構成されている。尚、空隙部 3 5は、そのまま空間（空気充填）としてもよく、断熱材を充填することも好ましい。

堰 1 9は、キヤビティ 2 4に溶湯を注入する部分であり、断面積が小さくなるが、分割入れ子 3 4を設けることにより、堰 1 9中を移動する溶湯からの放熱し難くなり、堰 1 9における固化を遅らせることが出来るので、キヤビティ 2 4への凝固収縮時の溶湯補給性が向上する。その結果、引け巣等の铸造欠陥が発生し難くなり、ホイールの機械的性質の低下を防止出来る。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明の铸造用金型は、下型に形成した凹部と横型の凹凸ない平面部とによって堰を構成したので、型開きが容易で、且つ、湯口を所望の位置に所望の数だけ形成することが出来る。

Claims

請求の範囲

1 . 少なくとも 1つの湯口を有する下型と、前記下型と型合わせされキヤビティを形成する上型と、前記下型及び上型と型合わせされキヤビティを形成し少なくとも 2に分割される横型と、からなる铸造用金型であって、

前記キヤビティと前記湯口とを連通する堰は、その上面が前記横型の平面部により構成され、その他の面が前記下型の凹部により構成されてなり、前記少なくとも 2に分割される横型どうしの型割面を避けて備わることを特徴とする铸造用

2 . 前記横型の平面部が、前記キヤビティの中心側から金型の外部側に向けて僅か下方に傾斜している請求項 1に記載の铸造用金型。

3 . 前記横型の平面部が、分割入れ子により形成されている請求項 1に記載の铸造用金型。