WO2011089711A1 - 傾斜式重力鋳造装置 - Google Patents

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molten metal
gate
gas
casting apparatus
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俊一 森川
広文 井手
忠幸 矢野
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株式会社森川金型製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
    • B22C9/28—Moulds for peculiarly-shaped castings for wheels, rolls, or rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
    • B22D23/006—Casting by filling the mould through rotation of the mould together with a molten metal holding recipient, about a common axis

Definitions

  • the present invention relates to a casting apparatus that forms a molded product by pouring a molten metal into a mold, and in particular, an inclined gravity that obtains a molded product by pouring the molten metal in a bowl-shaped member into the mold and solidifying according to the tilt of the mold.
  • the present invention relates to a casting apparatus.
  • Gravity casting equipment that casts molten metal by pouring the molten metal into the mold only by the gravity of the molten metal from the spout provided at the upper part of the mold, can increase the cooling rate at the time of casting, and is a precise casting with good casting surface and dimensional accuracy. Manufacturable, especially with excellent pressure resistance and mechanical properties.
  • a gravity casting apparatus needs to form a feeder that compensates for volume reduction when solidified on the upper part of the molded product, and a time for cooling and solidifying the feeder is required in addition to the solidification time of the molded product. .
  • the amount of molten metal and the melting cost are further required by forming the feeder, and the processing cost for cutting the feeder is also required.
  • a low-pressure casting apparatus is an example of a casting apparatus that requires almost no feeder.
  • This low-pressure casting machine puts the molten metal in a sealed container, pressurizes the molten metal surface with a gas body having a relatively low pressure of 1 atm or less, pushes the molten metal through the hot water supply pipe in the direction opposite to gravity, and is installed on it. Then, molten metal is poured into the mold to form a molded product (Non-Patent Document 1). According to this, since the molten metal is pushed up by applying pressure, there is little volume reduction at the time of solidification, and no molten metal is required.
  • a gravity casting apparatus in which after the molten metal is poured into the mold, gas is supplied into the mold to pressurize the molten metal in the mold.
  • this gravity casting apparatus for example, as shown in FIG. 12, a hopper device 102 is fixed to a sprue 101 formed in a mold 100. The molten metal 103 is stored in the hopper device 102, and the mold 100 is tilted.
  • the gravity casting apparatus 105 which does not require a feeder can be realized.
  • the above-described gravity casting apparatus 105 pressurizes the gas from the pouring gate 101 that supplies the molten metal 103, it is difficult to adjust the flow rate when the gas is pressurized. Moreover, since the molten metal 103 is supplied from the gate 101 and the air is discharged, if the supply speed of the molten metal 103 is too fast, the molten metal 103 covers the gate 101 and the air in the cavity 104 may not be discharged. Therefore, it is necessary to slow down the inclination speed.
  • the present invention provides an inclined gravity casting apparatus that does not require a feeder, and does not require slowing the inclination speed, and can appropriately gas pressurize the molten metal in the mold.
  • the purpose is to do.
  • the inclined gravity casting apparatus of the present invention forms a cavity that forms a molded product, and includes a mold that can be tilted between an inverted state and a standing state that rises approximately 90 degrees from the inverted state, and a molten metal.
  • a gate mold formed with a gate that guides to the cavity, a bowl-shaped member that stores molten metal and pours the molten metal into the gate according to the tilt of the mold, and is provided between the gate and the cavity of the mold, Shielding means capable of opening and shielding the gate, and a gas valve provided on an upper part of the standing mold, and allowing the molten metal to flow out of the mold and allow gas to pass therethrough.
  • a gas supply means capable of supplying a high-pressure gas to the gas port.
  • the inclined gravity casting apparatus of the present invention is characterized by further comprising a cooling means capable of cooling the mold.
  • the inclined gravity casting apparatus of the present invention is characterized in that a plurality of the gas ports are provided with a constant opening.
  • the inclined gravity casting apparatus of the present invention is characterized in that the molded product is a tire wheel.
  • the inclined gravity casting apparatus of the present invention is characterized in that the gate is separable into at least a plurality.
  • the gate is shielded by the shielding means, and the high pressure gas is supplied from the gas port to the mold by the gas supply means.
  • template can be gas-pressurized. Accordingly, there is no need to provide a feeder, so that the casting time can be shortened by the time for cooling and solidifying the feeder, and the manufacturing cost of the molded product can be reduced. Further, it is possible to reduce the amount of molten metal for forming the feeder, the melting cost, and the processing cost for cutting the feeder.
  • the air in the mold can be discharged to the outside through the gas port. You can speed up.
  • the molten metal poured into the mold can be cooled by the cooling means, so that the hardness of the molded product can be further increased. Moreover, solidification time can be shortened because it can cool in this way, and casting cost can be reduced more.
  • a plurality of gas ports are provided at regular intervals, so that gas can be evenly pressurized with the molten metal. Therefore, the inconvenience that the molten metal near a gas port dents and hardens
  • the inclined gravity casting apparatus of the present invention since the molded product is an annular tire wheel, it was difficult to uniformly pressurize the gas with the conventional gravity casting apparatus. Since they are provided at regular intervals, the gas can be uniformly pressurized to the molten metal.
  • the gate can be separated into a plurality of pieces, so that, for example, even when there is too much molten metal and solidifies in the gate, it can be easily removed by separating the gate. it can.
  • Sectional drawing which shows an example of the gravity casting apparatus of this invention.
  • the perspective view which cut off the near side half in the vertical plane in order to explain the composition of the gate mold, the shielding means, and the upper mold.
  • the perspective view which shows the state which the shielding means obstruct
  • the perspective view which cut off the near side half by the perpendicular surface, in order to explain the composition of a side mold and a lower mold.
  • Sectional drawing which shows the inclination-type gravity casting apparatus of the inversion state which the sprue opened facing the side.
  • Sectional drawing which shows the state in the middle of inclining an inclination type gravity casting apparatus by operating a tilting apparatus.
  • Sectional drawing which shows the inclination command gravity casting apparatus of the standing state which the pouring gate opened upwards. A state where the gate is closed by sliding the shielding means will be described.
  • the inclined gravity casting apparatus 1 that casts an aluminum alloy tire wheel (molded product 6) will be described as an example.
  • the inclined gravity casting apparatus 1 may be other types such as an engine cylinder of an automobile, for example.
  • the member may be cast.
  • the inclined gravity casting apparatus 1 forms a cavity 2 that forms a molded product 6 by connecting a plurality of decomposable hardware with a hydraulic cylinder. Formed on the upper part of the standing mold 3 and receiving the molten metal 5, the casting mold 3 capable of tilting to the standing state raised about 90 degrees, the bowl-shaped member 4 storing the molten metal 5 such as an aluminum alloy, for example.
  • the mold 3 includes an upper mold 31, a lower mold 33, and a side mold 32 that can be divided into four pieces.
  • the movements of the upper mold 31, the lower mold 33, and the side mold 32 are controlled by a hydraulic jack (not shown), and when forming the mold 3, the hydraulic jacks are brought into close contact with each other. Is controlling.
  • the mold 3 is fixed to a tilting device (not shown) together with the hydraulic jack, and can tilt up to at least 90 degrees.
  • the upper mold 31 is formed in a bowl shape so that the outer surface 31a forms the shape of the inner peripheral surface of the rim of the tire wheel (molded product 6) and the inner surface of the disk. Yes.
  • a pouring die 7 having a pouring gate 71 into which the molten metal 5 can be poured is fixed to the upper end of the upper die 31, and the hook-like member 4 is further secured to the pouring die 7.
  • a gas port 9 is annularly arranged at an upper portion of the upper mold 31 with a predetermined interval.
  • the lower mold 33 is formed such that the upper side forms the shape of the outer surface of the disk of the tire wheel (molded product 6), and is a hub provided so as to protrude in the center.
  • the upper mold 31 is joined by the hole forming portion 33a and the wheel fixing bolt hole forming portion 33b provided around the hub hole forming portion 33a.
  • the lower mold 33 is provided with an air-cooling type cooling means 33c, so that the molten metal 5 can be cooled during casting.
  • the side mold 32 has a substantially cylindrical shape whose inner periphery forms the shape of the outer peripheral surface of the rim of the tire wheel (molded product 6), and is divided into four substantially equal parts. The lower portion of the side mold 32 is fixed in contact with the outer periphery of the lower mold 33.
  • the bowl-shaped member 4 is formed in a bowl-like shape, and is fixed to the upper end of the upper mold 31 of the mold 3 while being tilted by 90 degrees when the mold 3 is held upright.
  • the gate mold 7 is a metal member provided with a gate 71 that receives the molten metal 5 and guides the molten metal 5 into the cavity 2 in the mold 3.
  • the gate mold 7 can be further divided into an upper member 72, an intermediate member 73, and a lower member 74, which are formed by fixing them with bolts, for example. .
  • the gate mold 7 is fixed to the upper mold 31 with bolts. Since it can be divided into three in this way, as shown in FIG. 11, for example, even when there is too much molten metal 5 and solidifies in the gate 71, it can be easily removed by separating the gate mold 7. .
  • the shielding means 8 is a metal member that is slidably installed between the gate mold 7 and the cavity 2 of the mold 3 as shown in FIGS.
  • the connecting portion 81 to which the shielding means slide hydraulic jack 85 can be connected the main body portion 82 formed with a through hole 84 communicating with the pouring gate 71 of the pouring die 7 in the center, and the through hole 84 serving as the pouring die 7.
  • a stopper 83 that can be fixed in alignment with the gate 71.
  • the through hole 84 of the shielding means 8 is aligned with the gate 71 of the gate mold 7 so that the gate mold 7 and the cavity 2 communicate with each other. Therefore, the molten metal 5 received by the gate die 7 from the bowl-shaped member 4 can be guided to the cavity 2.
  • the shielding means 8 is pushed in using the shielding means sliding hydraulic jack 85, the gate 71 of the gate mold 7 is shielded as shown in FIG. As a result, the cavity 2 does not communicate with the gate 71, and the gas in the cavity 2 does not flow out of the gate 71.
  • the surface of the shielding means 8 that contacts the lower member 74 of the gate mold 7 is formed with a slight downward slope toward the through hole 84 so that the vicinity of the through hole 84 is most depressed.
  • the surface of the lower member 74 of the gate mold 7 that contacts the shielding means 8 is also slightly inclined toward the gate 71 so that the vicinity of the gate 71 swells most.
  • the gas port 9 is an elongated hole that communicates the cavity 2 with the outside formed in the upper mold 31 separately from the gate mold 7.
  • a gas valve 92 is provided on the cavity 2 side of the gas port 9 to allow gas to pass and to prevent the molten metal 5 from flowing out.
  • the gas valve 92 is a cylindrical metal part with a bottom, and a plurality of narrow slits 92 a are formed at the bottom.
  • a gas such as air can freely pass through the slit 92a, but the molten metal 5 such as an aluminum alloy has a large surface tension and is difficult to adhere to other objects. As a result, the molten metal 5 does not pass through the gas valve 92.
  • the gas supply means 91 supplies a rare gas such as helium or argon or air to the cavity 2 through the gas port 9 at a high pressure.
  • the mold 3 is held in an inverted state by controlling a hydraulic jack (not shown).
  • the inverted state is a state in which the mold 3 is inclined so that the portion provided with the pouring gate 71 faces sideways, and the pouring gate 71 is held so as to be positioned below the cavity 2.
  • the bowl-shaped member 4 is fixed to the gate mold 7 with the upper part opened.
  • the shielding means 8 is held such that the gate 71 of the gate mold 7 is opened.
  • an aluminum alloy melt 5 controlled at a predetermined temperature with a handle not shown is poured into the bowl-like member 4 to accumulate the melt 5.
  • a tilting device (not shown) is controlled to tilt the mold 3 gradually until it reaches the standing state.
  • the molten metal 5 stored in the bowl-shaped member 4 passes through the gate 71 of the gate mold 7 and further passes through the through hole 84 of the shielding means 8 and is poured into the cavity 2 to stand upright.
  • the melt 5 fills the cavity 2 as shown in FIG.
  • the shielding means sliding hydraulic jack 85 is controlled to push the shielding means 8, thereby shielding between the gate 71 and the cavity 2 of the gate mold 7.
  • gas supply pipes are connected to all the gas ports 9 formed in the upper mold 31, and the high-pressure gas is supplied into the cavity 2 by controlling the gas supply means 91.
  • the cooling means 33 c provided in the lower mold 33 is operated to cool the molten metal 5 in the cavity 2.
  • a hydraulic jack (not shown) is controlled to pull the upper mold 31 away from the molded product 6 and the side mold 32 in four directions. Then, the molded product 6 can be obtained by removing the molded product 6 from the lower mold 33.
  • the inclined gravity casting apparatus 1 of the present embodiment when the mold 3 is tilted and the molten metal 5 is poured from the bowl-shaped member 4 into the gate 71, the air in the cavity 2 is passed through the gas port 9. Therefore, it is sufficient that only the molten metal 5 can be injected from the pouring gate 71, and the molten metal 5 can be poured into the entire pouring gate 71, so that the inclination speed of the mold 3 can be increased. Further, by supplying a high pressure gas from the gas port 9 into the cavity 2 by the gas supply means 91, the molten metal 5 in the cavity 2 can be pressurized with gas, and there is no need to provide a feeder.
  • the casting time can be shortened by the time for cooling and solidifying the feeder, and the manufacturing cost of the molded product 6 can be reduced. Further, it is possible to reduce the amount of molten metal for forming the feeder, the melting cost, and the processing cost for cutting the feeder.
  • the molten metal 5 injected into the mold 3 can be cooled by the air-cooling type cooling means 33c formed in the lower mold 33, the hardness of the molded product 6 can be increased and less material can be used. It is possible to cast the molded product 6 that exhibits the required strength with a light weight. In addition, the ability to cool in this way can shorten the solidification time, thereby further reducing the casting cost.
  • the gas port 9 Since the gas port 9 is continuously connected to the upper mold 31 at regular intervals, the gas can be evenly pressurized by the molten metal 5 and the inconvenience that the molten metal 5 near the gas port 9 is depressed and hardened is also suppressed. can do.
  • the inclined gravity casting apparatus 1 according to the present invention can be suitably used as, for example, a casting apparatus for casting an aluminum alloy molded product.

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Abstract

倒設状態と、該倒設状態から略９０度起き上がった立設状態との間で傾動可能な鋳型３と、溶湯を成型品のキャビティ２に案内する湯口７１が形成された湯口金型７と、溶湯を貯留するとともに前記鋳型３の傾動に従って前記湯口７１に溶湯を注ぎ込む椀状部材４とを備える傾斜式重力鋳造装置において、押湯を必要とせず、傾斜スピードを遅くする必要がなく、および鋳型内の溶湯に適切にガス加圧することができるようにするため、前記湯口７１とキャビティ２との間に設けられ、前記湯口７１を開放及び遮蔽可能な遮蔽手段８と、前記立設状態の前記鋳型３の上部に設けられ、前記溶湯が前記鋳型３の外部への流出するのを抑止するとともに、ガスのみを通過可能としたガス口９と、前記ガス口９に高圧ガスを供給可能なガス供給手段９１と、を備えた傾斜式重力鋳造装置とする。

Description

傾斜式重力鋳造装置
　本発明は、鋳型に金属の溶湯を注ぎ入れて成形品を形成する鋳造装置に関し、特に、鋳型の傾動に応じて椀状部材内の溶湯を鋳型に注ぎ込み凝固させて成形品を得る傾斜式重力鋳造装置に関する。
　鋳型の上部に設けられた湯口から溶湯の重力のみで鋳型内に溶湯を注ぎ込んで鋳造する重力鋳造装置は、鋳造時の冷却速度を早くすることができ、鋳肌・寸法精度の良い緻密な鋳物製作が可能で、特に耐圧性や機械的性質にすぐれている。他方このような重力鋳造装置は、成形品の上部に凝固した際の体積減少を補う押湯を形成する必要があり、この押湯を冷却凝固させる時間が成形品の凝固時間以外に必要となる。また、押湯を形成することで溶湯量、溶解費がより必要となる上、押湯の切断の加工費も余分に必要となる。
　一方、押湯を殆ど必要としない鋳造装置としては低圧鋳造法装置が挙げられる。この低圧鋳造装置は、溶湯を密閉した容器に入れ、１気圧以下の比較的小さい圧力のガス体でその溶湯面を加圧し、溶湯を重力と反対方向に給湯管を通して押し上げ、その上に設置された鋳型内に注湯して成形品を形成するものである（非特許文献１）。これによると、溶湯に圧力をかけて押し上げているので、凝固時の体積減少が少なく押湯を必要としない。
　しかし、低圧鋳造装置は、鋳型の下側から溶湯を押し上げるものであるので、給湯管を鋳型の下側に設けて加圧するものであるため、鋳型の下側に冷却装置を設けて鋳造時の冷却速度を早くすることができないことから、重力鋳造装置に比べて成形品の強度が弱くなりやすい。
　そこで、溶湯を鋳型内に注ぎこんだあと、鋳型内にガスを供給して鋳型内の溶湯を加圧する重力鋳造装置が提案されている。この重力鋳造装置は、例えば、図１２に示すように、鋳型１００に形成されてた湯口１０１にホッパ装置１０２が固定されており、このホッパ装置１０２に溶湯１０３を溜め、鋳型１００が傾けられたときに溶湯１０３を湯口１０１を介して鋳型１００のキャビティ１０４へ注ぐ形式の傾動式重力鋳造装置１０５であって、ホッパ装置１０２が高圧ガスを供給するガス供給手段１０６を具備するものである（例えば特許文献１、特許文献２）。これによると、ホッパ装置１０２内の溶湯１０３を鋳型１００のキャビティ１０４内に注ぎ込んだ後に、ホッパ装置１０２に高圧ガスを供給することで、湯口１０１を介してキャビティ１０４内の溶湯１０３がガス加圧されるので、押湯が必要ない重力鋳造装置１０５を実現できる。
特開２００８－１００２７５号公報 特開２００８－１００２７６号公報
「鋳物の現場技術」、千々岩健児編著、日刊工業新聞社、１９８０年１１月５日発行、Ｐ２７０～Ｐ２７１
　しかし、上述の重力鋳造装置１０５は、溶湯１０３を供給する湯口１０１からガス加圧することになるので、ガス加圧する際の流速などの調整が難しい。また、湯口１０１から溶湯１０３を供給しつつ空気を排出するものであるので、溶湯１０３の供給速度が速すぎると湯口１０１を溶湯１０３が覆うことになりキャビティ１０４の空気が排出できなくなる虞があるので、傾斜スピードを遅くする必要がある。
　そこで、本発明は、押湯を必要としない傾斜式重力鋳造装置であって、傾斜スピードを遅くする必要がなく、鋳型内の溶湯に適切にガス加圧することができる傾斜式重力鋳造装置を提供することを目的とする。
　本発明の傾斜式重力鋳造装置は、成形品を形作るキャビティを形成し、倒設状態と、該倒設状態から略９０度起き上がった立設状態と、の間で傾動可能な鋳型と、溶湯を前記キャビティに案内する湯口が形成された湯口金型と、溶湯を貯留するとともに前記鋳型の傾動に従って前記湯口に溶湯を注ぎ込む椀状部材と、前記湯口と前記鋳型のキャビティとの間に設けられ、前記湯口を開放及び遮蔽可能な遮蔽手段と、前記立設状態の前記鋳型の上部に設けられ、前記溶湯が前記鋳型の外部への流出を抑止するとともに、ガスを通過可能にするガス弁を具備したガス口と、前記ガス口に高圧ガスを供給可能なガス供給手段と、を備えることを特徴としている。
　また、本発明の傾斜式重力鋳造装置は、前記鋳型を冷却可能な冷却手段をさらに備えることを特徴としている。
　また、本発明の傾斜式重力鋳造装置は、前記ガス口は、互いに一定の開けて複数備えることを特徴としている。
　また、本発明の傾斜式重力鋳造装置は、前記成形品は、タイヤホイールであることを特徴としている。
　また、本発明の傾斜式重力鋳造装置は、前記湯口は少なくとも複数に分離可能であることを特徴としている。
　本発明の傾斜式重力鋳造装置によると、椀状部材が溶湯を湯口を介して鋳型に供給したあとで、遮蔽手段により湯口を遮蔽し、ガス供給手段によりガス口から鋳型内に高圧ガスを供給することで、鋳型内の溶湯をガス加圧することができる。これにより押湯を設ける必要がなくなるので、押湯を冷却凝固させる時間分鋳造時間を短縮することができ、成形品の製造コストを下げることができる。また、押湯を形成するための溶湯量、溶解費、押湯を切断する加工費を削減することができる。
　また、鋳型を傾動させて椀状部材から鋳型内に溶湯を注入しているときに、鋳型内の空気はガス口を介して外部に排出できるので、湯口は溶湯の注入のみができればよく、傾斜スピードを早くすることができる。
　また、本発明の傾斜式重力鋳造装置によると、鋳型内に注入された溶湯を冷却手段により冷却することができるので、成形品の硬度をより高めることができる。また、このように冷却できることで凝固時間を短縮することができ、より鋳造コストを低減することができる。
　また、本発明の傾斜式重力鋳造装置によると、ガス口が互いに一定の間隔を開けて複数備えられるので、溶湯により均等にガス加圧することができる。したがって、ガス口付近の溶湯が窪んで固まるといった不都合も抑制することができる。
　また、本発明の傾斜式重力鋳造装置によると、成形品は環状のタイヤホイールであるので、従来の重力鋳造装置では均一にガス加圧することが困難であったところ、ガス口を湯口と別に複数一定間隔を開けて設けているので、溶湯に均一にガス加圧することができる。
　また、本発明の傾斜式重力鋳造装置によると、湯口が複数に分離可能であるので、例えば溶湯が多すぎて湯口内で凝固したような場合でも湯口を分離することで、簡単に取り除くことができる。
本発明の重力鋳造装置の一例を示す断面図。 湯口金型、遮蔽手段、及び上部金型の構成を説明するために、手前側半分を鉛直面で切り取った斜視図。 図２の斜視図において、遮蔽手段が湯口を閉塞した状態を示す斜視図。 側部金型及び下部金型の構成を説明するために、手前側半分を鉛直な面で切り取った斜視図。 ガス口に設けられるガス弁を説明する斜視図、及び断面図。 湯口が側方を向いて開口した倒設状態の傾斜式重力鋳造装置を示す断面図。 傾動装置を動作させて、傾斜式重力鋳造装置を傾斜させる途中の状態を示す断面図。 湯口が上方を向いて開口した立設状態の傾斜指揮重力鋳造装置を示す断面図。 遮蔽手段をスライドさせて湯口金物の湯口を閉じた状態を説明する。 上部金型、側部金型、及び下部金型をそれぞれ引き離して、成形品を取り出す状態を説明する断面図。 湯口金型を分割した状態を説明する断面図。 従来の重力鋳造装置の一例を示す断面図。
　以下、傾斜式重力鋳造装置１の最良の実施形態について、各図を参照しつつ説明する。本実施形態においては、アルミニウム合金製のタイヤホイール（成形品６）を鋳造する傾斜式重力鋳造装置１を例に説明するが、傾斜式重力鋳造装置１は、例えば自動車のエンジンシリンダなどのその他の部材を鋳造するものであってもよい。傾斜式重力鋳造装置１は、図１に示すように、複数の分解可能な金物を油圧シリンダにより結合することで、成形品６を形作るキャビティ２を形成し、倒設状態とこの倒設状態から略９０度起き上がらせた立設状態とに傾動可能な鋳型３と、例えばアルミニウム合金などの溶湯５を貯留する椀状部材４と、立設状態の鋳型３の上部に形成され、溶湯５を受け入れる湯口７１が形成された湯口金型７と、この湯口７１を解放及び遮蔽することができる遮蔽手段８と、立設状態の鋳型３の上部に湯口７１とは別に形成されたガス口９と、このガス口９から高圧ガスを鋳型３内に流入させるガス供給手段９１と、を備えている。
　鋳型３は上部金型３１、下部金型３３、及び４個に分割できる側部金型３２により構成されている。これら上部金型３１、下部金型３３、及び側部金型３２は、図示しない油圧ジャッキによってそれぞれの動きが制御されており、鋳型３を形作るときにはそれぞれの金型を互いに密接させるように油圧ジャッキを制御している。また、この鋳型３は油圧ジャッキごと図示しない傾動装置に固定されており、少なくとも９０度まで傾動することができる。
　上部金型３１は、図１及び図２に示すように、外表面３１ａがタイヤホイール（成形品６）のリムの内周面及びディスクの内側面の形状を形作るように椀状に形成されている。そして、この上部金型３１の上端に溶湯５を注入できる湯口７１が形成された湯口金型７が固定されており、この湯口金型７にはさらに椀状部材４が固定されている。また上部金型３１の上部には所定間隔を開けてガス口９が環状に配置されている。
　下部金型３３は、図１及び図４に示すように、上側がタイヤホイール（成形品６）のディスクの外側面の形状を形作るように形成されており、中央に隆起して設けられたハブ孔形成部３３ａ及びこのハブ孔形成部３３ａの周囲に設けられたホイール固定用ボルト孔形成部３３ｂにより上部金型３１と接合する。またこの下部金型３３には内部に空冷式の冷却手段３３ｃが設けられており、鋳造する際に溶湯５を冷却することができる。側部金型３２は内周がタイヤホイール（成形品６）のリムの外周面の形状を形作る略円筒形状であって、ほぼ等しく４部材に分割される。この側部金型３２の下部分が下部金型３３の外周に当接して固定される。
　椀状部材４は図１に示されるように、椀状に形成されており、鋳型３を立設状態に保持したときに、鋳型３の上部金型３１の上端に９０度傾いた状態で固定される。また、湯口金型７は、図２及び図７に示すように、溶湯５を受け入れて鋳型３内のキャビティ２に溶湯５を案内する湯口７１が設けられた金属部材である。この湯口金型７は、図１１に示すように、上部材７２、中部材７３、及び下部材７４に、さらに３つに分割することができ、それらを例えばボルトにより固定して形成している。また、湯口金型７は上部金型３１にボルトで固定されている。このように３つに分割できることで、図１１に示すように、例えば溶湯５が多すぎて湯口７１内で凝固したような場合でも湯口金型７を分離することで、簡単に取り除くことができる。
　そして、遮蔽手段８は、図１、図２、及び図９に示すように、この湯口金型７と鋳型３のキャビティ２との間にスライド可能に設置される金属部材であって、図示しない遮蔽手段スライド用油圧ジャッキ８５を連結可能な連結部８１と、中央に湯口金型７の湯口７１と連通する貫通孔８４が形成された本体部８２と、この貫通孔８４が湯口金型７の湯口７１と互いに整合する状態で固定できるストッパ８３と、を有している。遮蔽手段スライド用油圧ジャッキ８５を用いてこの遮蔽手段８を引くと、図２に示すようにストッパ８３が湯口金型７の内周面に当接する位置まで遮蔽手段８が引き出される。このとき遮蔽手段８の貫通孔８４は湯口金型７の湯口７１と互いに整合する状態となるので、湯口金型７からキャビティ２までが連通することになる。したがって、椀状部材４から湯口金型７が受け入れた溶湯５をキャビティ２に案内することができる。一方、遮蔽手段スライド用油圧ジャッキ８５を用いて遮蔽手段８を押し入れると、図３に示すように湯口金型７の湯口７１が遮蔽される。これによりキャビティ２は湯口７１と連通しなくなり、キャビティ２内のガスが湯口７１から流出することがなくなる。
　なお、この遮蔽手段８は湯口金型７の下部材７４と当接する面が、貫通孔８４付近がもっとも窪むように、貫通孔８４に向かって僅かに下り勾配に形成されている。また、湯口金型７の下部材７４の遮蔽手段８と当接する面も湯口７１付近が最も膨らむように、湯口７１に向かって僅かに傾斜している。このように構成することで、遮蔽手段８をスライドさせて湯口金型７の湯口７１を遮蔽したときに、遮蔽手段８と湯口金型７の下部材７４とがより強固に密着することになり、遮蔽手段８と湯口金型７との間に溶湯５が侵入することを防ぐことができる。
　ガス口９は、図１に示すように、湯口金型７とは別に上部金型３１に形成された外部とキャビティ２とを連通する細長い孔である。このガス口９のキャビティ２側にはガスを通過させるとともに、溶湯５が外部に流出することを抑止するガス弁９２が設けられている。ガス弁９２は図５に示されるように、有底の円筒形状の金属部品であって、底部に複数の幅の狭いスリット９２ａが形成されている。空気などのガスはこのスリット９２ａを自由に通過することができるが、アルミニウム合金などの金属の溶湯５は、表面張力が大きく、他の物体に付着しにくいので、スリット９２ａを通過に対して抵抗することになり、このガス弁９２を溶湯５が通過することはない。ガス供給手段９１は、例えばヘリウムやアルゴンなどの希ガス又は空気をガス口９を介して高圧でキャビティ２に供給するものである。
　以上のように構成される傾斜式重力鋳造装置１を用いて鋳物を形成するときには、まず、図示しない油圧ジャッキを制御して鋳型３を倒設状態に保持する。ここで、倒設状態とは、湯口７１が設けられた部分が側方を向くように、鋳型３を傾けた状態であり湯口７１がキャビティ２よりも下に位置するように保持される。このとき、椀状部材４は上部が開放された状態で湯口金型７に固定されている。また、遮蔽手段８は湯口金型７の湯口７１が開放状態となるように保持されている。次に、図示しない柄杓で所定温度に管理したアルミニウム合金の溶湯５を椀状部材４に注ぎ溶湯５を溜める。
　そして、次に図示しない傾動装置を制御して、鋳型３を立設状態に至るまで徐々に傾動させる。図７に示すように、椀状部材４に溜められた溶湯５は湯口金型７の湯口７１を通り、さらに、遮蔽手段８の貫通孔８４を通過してキャビティ２内に注ぎ込まれ、立設状態になると図８に示すように溶湯５がキャビティ２内に充満する。
　そして、次に、図９に示すように、遮蔽手段スライド用油圧ジャッキ８５を制御して遮蔽手段８を押し込み、湯口金型７の湯口７１とキャビティ２との間を遮蔽する。その後、図１に示されるように、上部金型３１に形成される全てのガス口９にガス供給管を接続し、ガス供給手段９１を制御してキャビティ２内に高圧ガスを供給する。そして、次に、下部金型３３に設けられた冷却手段３３ｃを作動させてキャビティ２内の溶湯５を冷却する。
　溶湯５が冷却されて凝固すると、図示しない油圧ジャッキを制御して、成形品６から上部金型３１を上方に引き離し、側部金型３２を４方向に引き離す。そして、この成形品６を下部金型３３から取り外すことで成形品６を得ることができる。
　以上のように、本実施形態の傾斜式重力鋳造装置１によると、鋳型３を傾動させて椀状部材４から湯口７１に溶湯５を注ぎ込むときに、キャビティ２内の空気はガス口９を介して外部に排出できるので、湯口７１からは溶湯５の注入のみができればよく、湯口７１全体に溶湯５を注ぎ込むことができるので、鋳型３の傾斜スピードを早くすることができる。また、ガス供給手段９１によりガス口９からキャビティ２内に高圧ガスを供給することで、キャビティ２内の溶湯５をガス加圧することができ、押湯を設ける必要がなくなる。したがって、押湯を冷却凝固させる時間分鋳造時間を短縮することができ、成形品６の製造コストを下げることができる。また、押湯を形成するための溶湯量、溶解費、押湯を切断する加工費を削減することができる。
　さらに、鋳型３内に注入された溶湯５は、下部金型３３に形成された空冷式の冷却手段３３ｃにより冷却することができるので、成形品６の硬度を上げることができ、少ない材料でより軽い重さで求められる強度を発揮する成形品６を鋳造することができる。しかも、このように冷却できることで凝固時間を短縮することができ、より鋳造コストを低減することができる。
　上部金型３１には、環状に一定間隔で、ガス口９が連設されるので、溶湯５により均等にガス加圧することができ、ガス口９付近の溶湯５が窪んで固まるといった不都合も抑制することができる。
　なお、本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができることは云うまでもない。
　本発明に係る傾斜式重力鋳造装置１は、例えばアルミ合金の成形物を鋳造する鋳造装置として、好適に用いることができる。
　１　　　　　傾斜式重力鋳造装置
　２　　　　　キャビティ
　３　　　　　鋳型
　４　　　　　椀状部材
　５　　　　　溶湯
　６　　　　　成形品
　７　　　　　湯口金型
　８　　　　　遮蔽手段
　９　　　　　ガス口
　３３ｃ　　　冷却手段
　７１　　　　湯口

Claims (5)

  1. 　成形品を形作るキャビティを形成し、倒設状態と、該倒設状態から略９０度起き上がった立設状態と、の間で傾動可能な鋳型と、
    　溶湯を前記キャビティに案内する湯口が形成された湯口金型と、
    　溶湯を貯留するとともに前記鋳型の傾動に従って前記湯口に溶湯を注ぎ込む椀状部材と、
    　前記湯口と前記鋳型のキャビティとの間に設けられ、前記湯口を開放及び遮蔽可能な遮蔽手段と、
    　前記立設状態の前記鋳型の上部に設けられ、前記溶湯が前記鋳型の外部への流出を抑止するとともに、ガスを通過可能にするガス弁を具備したガス口と、
    　前記ガス口に高圧ガスを供給可能なガス供給手段と、を備えることを特徴とする傾斜式重力鋳造装置。
  2. 　前記鋳型を冷却可能な冷却手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の傾斜式重力鋳造装置。
  3. 　前記ガス口は、互いに一定の開けて複数備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の傾斜式重力鋳造装置。
  4. 　前記成形品は、タイヤホイールであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の傾斜式重力鋳造装置。
  5. 　前記湯口は少なくとも複数に分離可能であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の傾斜式重力鋳造装置。
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