WO2017212565A1 - 低圧鋳造用金型 - Google Patents

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low
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雄大 杉山
健次 水越
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日産自動車株式会社
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    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/082—Sprues, pouring cups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F2200/00—Manufacturing
    • F02F2200/06—Casting

Definitions

  • the present invention relates to a low pressure casting mold having a thermal control function.
  • the casting apparatus described in Patent Document 1 is a low-pressure casting apparatus, and includes an upper mold and a lower mold that form a casting cavity, a plurality of runners arranged in the lower mold, and each hot water from the lower stalk. Each has a gate that leads to the road. Further, the casting apparatus has different heights of the gates and is provided with preheating means on the outer periphery of each gate. And the casting apparatus is aiming at the improvement of the mold release property and casting quality of a cast product by performing temperature control so that solidification of the molten metal in each runner part is completed substantially simultaneously.
  • the conventional casting apparatus as described above has a structure in which the heights of the gates are made different, the height difference of each gate is caused by the lower mold including the runner and the entire mold or the stalk. It has an unavoidable effect on the structure. For this reason, in the conventional casting apparatus, there is a problem that the degree of freedom of the apparatus design is narrowed, and there is a possibility that the casting method becomes complicated and the shape of the cast product may be restricted, and this problem can be solved. It was a challenge.
  • the present invention has been made by paying attention to the above-described conventional problems, and is a mold in which gates are arranged at a plurality of locations, and has a high degree of freedom in device design, and the solidification time of the molten metal at each gate. It aims at providing the metal mold
  • the low pressure casting mold according to the present invention includes at least upper and lower molds forming cavities and cylindrical gate pieces arranged at a plurality of locations of the lower mold.
  • each gate piece has an upper gate portion that opens into the cavity and a lower pool portion, and the volume of the pool portion varies depending on the position in the lower mold.
  • the molten metal in the sump portion is reduced.
  • the amount of heat increases, and the solidification time of the molten metal in the gate becomes relatively long.
  • the gate piece having a relatively small volume of the hot water pool portion the amount of heat of the molten metal in the hot water pool portion becomes small, and the solidification time of the molten metal in the hot water pool becomes relatively short.
  • the low-pressure casting mold has a high degree of freedom in device design, and can achieve equalization of the solidification time of the molten metal at the gates arranged at a plurality of locations.
  • FIG. 1 is a plan view of a lower mold and a cast product for explaining a first embodiment of a low pressure casting mold. It is a top view explaining arrangement of a gate and a combustion chamber formation part. It is sectional drawing of the lower mold
  • the low-pressure casting apparatus 1 shown in FIG. 1 can apply the low-pressure casting mold according to the present invention.
  • the low pressure casting apparatus 1 includes a mold body (mold / molding die) 4 that forms a cavity 3 as a casting space on a base 2, and a holding furnace in which a molten metal 5 is stored below the base 2. 6 is provided.
  • the mold body 4 is simply referred to as “mold 4”.
  • the mold 4 includes an upper mold 4U that can be moved up and down, a lower mold 4L that is fixed to the base 2, and a plurality of intermediate molds 4M that can be moved back and forth in the horizontal direction. A child 7 is arranged.
  • the lower mold 4L is provided with a cylindrical gate piece 8 (9) that forms a gate part 8A (9A).
  • the holding furnace 6 includes a stalk 10 that is a supply path of the molten metal 5 to the mold 4.
  • the stalk 10 has a lower end portion immersed in the molten metal 5 and an upper end portion communicating with the gate portion 8A (9A).
  • the holding furnace 6 includes a gas supply device for supplying a pressurizing gas to the internal space, a heating device for keeping the molten metal 5 warm, and the like.
  • the above-described low-pressure casting apparatus 1 supplies the molten metal 5 to the cavity 3 through the stalk 10 and the gate portion 8A by pressurizing and supplying gas to the internal space of the holding furnace 6. Then, after the molten metal 5 is solidified, the mold 4 is opened and the cast product (molded product) is taken out.
  • the low-pressure casting mold according to the present invention is applicable to the mold 4 of the low-pressure casting apparatus 1.
  • the low-pressure casting mold has, as a basic configuration, at least upper and lower molds 4U and 4L forming a cavity 3, and cylindrical gate pieces 8 disposed at a plurality of locations of the lower mold 4L, 9 and.
  • the cast product is the cylinder head CH of the internal combustion engine.
  • the mold 4 including the lower mold 4L shown in FIG. 2 is configured to cast two cylinder heads CH at a time. Therefore, the cavity 3 and the core 7 correspond to the inner and outer shapes of the cylinder head CH.
  • the mold 4 has a combustion chamber forming portion CF that forms a combustion chamber of the cylinder head CH as schematically shown in FIG. 3, and the gate pieces 8 and 9 are located in the vicinity of the combustion chamber forming portion CF. Is arranged.
  • the cylinder head CH shown in FIG. 2 is an in-line three-cylinder type.
  • three combustion chamber forming portions CF are arranged in series.
  • each combustion chamber forming portion CF is provided with a cooling medium flow path CP so as to actively cool the combustion chamber forming portion CF during casting. This is because the material structure around the combustion chamber is made dense by cooling and the mechanical properties are improved.
  • the lower mold 4L is provided with a total of eight gate pieces 8 and 9 so that the gate portions 8A and 9A are arranged at four locations around each combustion chamber forming portion CF.
  • the molten metal 5 is solidified in order from the anti-pouring side to the pouring part 8A, 9A, and sound casting is carried out. Goods can be obtained. That is, the gate portions 8A and 9A that finally solidify the molten metal 5 need to be kept at a higher temperature than the other portions.
  • the central region away from the outside air is likely to be hot, and the central region of the mold 4 is relatively hot as shown by the dotted rectangular frame in FIGS. 2 and 3. It becomes the high temperature area
  • each of the gate pieces 8 and 9 has a cylindrical shape.
  • the upper gate portions 8 ⁇ / b> A and 9 ⁇ / b> A open to the cavity 3 and the lower pool portion 8 ⁇ / b> B. , 9B and flange portions 8C, 9C on the outer periphery of the lower end.
  • the gate portions 8A and 9A are spaces whose diameters gradually increase upward. Moreover, the hot water reservoirs 8B and 9B are spaces whose diameter gradually increases downward. Therefore, the gate pieces 8 and 9 have a columnar space whose minimum diameter is the boundary between the gate portions 8A and 9A and the pool portions 8B and 9B. By setting it as such a space, the solidification part in the pouring part 8A, 9A and the molten metal in the hot water pool part 8B, 9B are reliably separated, and mold release of a cast product is facilitated.
  • the gate pieces 8 and 9 are arranged at positions corresponding to the central region and the end region of the cavity 3, respectively. That is, in the lower mold 4L shown in FIG. 2, four gate pieces 8 are arranged in the high temperature region HA that is the central region, and two gate pieces are provided in the low temperature regions LA and LA on both sides that are the end regions. 9 is arranged.
  • each of the spout pieces 8 and 9 has a different volume of the hot water reservoirs 8B and 9B depending on the position in the lower mold 4L. More specifically, the gate piece 9 in the end region shown on the right side of FIG. 5 with respect to the height dimension Hb8 of the puddle portion 8B of the gate piece 8 in the central region (high temperature region HA) shown on the left side of FIG. By making the height dimension Hb9 of the hot water pool portion 9B relatively high, the volumes of the hot water pool portions 8B and 9B are made different from each other.
  • the gate pieces 8 and 9 in the illustrated example have the same external dimensions.
  • the spout pieces 8 and 9 are end portions with respect to the height dimension Ha8 of the spout portion 8A of the spout piece 8 in the central region by setting the height dimensions Hb8 and Hb9 of the sump portions 8B and 9B.
  • the height dimension Ha9 of the gate piece 9 in the region is relatively low.
  • the gate piece 8 in the central region and the gate piece 9 in the end region have the same external dimensions, and the volume (height dimensions Ha8, Ha9) of the gate portions 8A, 9A. ) And the volume (height dimensions Hb8, Hb9) of the hot water reservoirs 8B, 9B are made inversely proportional to each other.
  • the gate pieces 8 and 9 have the same external dimensions by making the volumes of the gate portions 8A and 9A and the hot water reservoir portions 8B and 9B different in inverse proportion.
  • the gate pieces 8 and 9 are provided with the height dimensions Ha8 and Ha9 of the gate portions 8A and 9A in addition to the height dimensions Hb8 and Hb9 of the pool portions 8B and 9B. At least one of the inner diameters D8 and D9 and the volume and shape of the piece itself can be made different. At this time, the gate pieces 8 and 9 may have the same external dimensions according to the form of the cast product and the like, and the dimensions may be changed, or the dimensions may be changed together with the external dimensions. Absent. In this manner, each pouring piece piece 8.9 is set with the capacity of the individual hot water pool portions 8B and 9B.
  • the mold 4 having the above-described configuration is configured to supply the molten metal 5 to the cavity 3 through the stalk 10 and the gate pieces 8 and 9 by pressurizing and supplying gas to the internal space of the holding furnace 6. To supply.
  • the molten metal 5 filled in the cavity 3 is sequentially solidified from the anti-pouring side to the pouring gate portions 8A and 9A.
  • the mold 4 since the volumes of the sump portions 8B and 9B of the spout pieces 8 and 9 are different, in the spout piece 9 in the end region where the volume of the sump portion 8B is relatively large, the sump portion The amount of heat of the molten metal 5 in 9B becomes large, and the solidification time of the molten metal 5 in the gate portion 9A becomes relatively long.
  • the molten metal 5 in the gate portion 9A is easy to cool (is easily solidified), so that the mold 4 relatively increases the amount of heat of the pool portion 9B in the gate piece 9 in the low temperature region LA. To increase the coagulation time.
  • the amount of heat of the molten metal 5 in the hot water pool portion 8B becomes small, and the solidification time of the molten metal 5 in the hot water pool portion 8A is relatively long. Shorter. That is, generally, in the high temperature region HA, the molten metal 5 in the gate portion 8A is difficult to cool (hard to solidify), so that the mold 4 relatively reduces the amount of heat in the pool portion 8B in the gate piece 8 in the high temperature region HA. Shortening the coagulation time.
  • the low pressure casting mold can achieve equalization of the solidification time of the molten metal at the gate portions 8A and 9A arranged at a plurality of locations of the lower mold 4L.
  • the low-pressure casting mold employs a configuration in which the volume of the hot water pool portions 8B and 9B of the gate pieces 8 and 9 is made different in order to equalize the solidification time of the gate portions 8A and 9A. Therefore, there is little or no influence on the entire lower mold 4L and the mold 4 and the structure of the stalk 10.
  • the low-pressure casting mold has a high degree of freedom in device design, and it is possible to realize equalization of the solidification time of the molten metal at the gates arranged at a plurality of locations. Also.
  • the die for low-pressure casting can alleviate the complexity of the casting method and the restriction on the shape of the cast product as the degree of freedom in device design increases.
  • the low pressure casting mold is a mold in which the spout portions 8A and 9A are arranged at a plurality of locations, so that the filling time of the molten metal 5 into the cavity 3 can be shortened and the casting cycle time can be shortened. Furthermore, the low pressure casting mold can obtain a sound quality cast product having no shape defect or shrinkage of the unsolidified portion by equalizing the solidification time of the gate portions 8A and 9A. In, a sound quality cylinder head CH can be obtained.
  • the low pressure casting mold includes a gate piece 8 arranged in the central region (high temperature region HA) and a gate piece 9 arranged in the end region (low temperature region LA) and the volume of the gate portions 8A and 9A and the hot water. It is assumed that the volume of the reservoirs 8B and 9B differs inversely. Thereby, since the low-pressure casting mold can make the appearance shape and the external dimensions of the gate pieces 8 and 9 equivalent (common), it affects the structure of the mold 4 and the stalk 10 including the lower mold 4L. Therefore, the degree of freedom in device design can be further increased.
  • the low pressure casting mold includes the heights Hb8 and Hb9 of the sump portions 8B and 9B of the spout pieces 8 and 9, the heights Ha8 and Ha9 of the spout portions 8A and 9A, and the lower ends of the sump portions 8B and 9B. At least one of the inner diameters D8 and D9 of the portion and the volume and shape of the piece itself is made different. Thereby, the low pressure casting mold can set the volume of the hot water pool portions B and 9B, and accordingly, the solidification time of the molten metal 6 in each of the gate pieces 8 and 9 can be set in more detail. It becomes possible, and it can contribute to the production of a casting product with a more sound quality.
  • FIG. 6 to 10 are views for explaining second to fourth embodiments of the low pressure casting mold according to the present invention.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the low-pressure casting mold shown in FIGS. 6 and 7 includes a heater 11 and a temperature sensor 12 mounted on a gate piece 9 disposed at least in an end region (low temperature region LA) in the lower die 4A, and measurement by the temperature sensor 12.
  • a temperature control device 13 for operating the heater 11 based on the value is provided.
  • a connecting line between the heater 11 and the temperature sensor 12 attached to the lower gate piece 9 in the figure is omitted as an input / output system for the temperature control device 13.
  • the mold 4 in the illustrated example is for manufacturing an in-line three-cylinder cylinder head (shown by a dotted line) CH as in the first embodiment (see FIG. 2). No. 8 and 9 are arranged. Further, the mold 4 is a high temperature region HA whose central region is relatively high temperature, and low temperature regions LA and LA whose both side regions are relatively low temperature.
  • the low-pressure casting mold having the above-described configuration retains the gate piece 9 arranged in the low temperature region LA with the heater 11, measures the temperature with the temperature sensor 12, and based on the measured value, the temperature control device 13 Thus, the heater 11 is feedback-controlled.
  • the low-pressure casting mold can obtain the same effects as those of the previous embodiment, and more accurate temperature control is performed, coupled with the setting of the dimensions of the gate pieces 8 and 9. Further, it is possible to realize further equalization of the solidification time of the molten metal at the gate portions 8A and 9A.
  • the low pressure casting mold shown in FIG. 8 is provided with pouring pieces 8 and 9 forming pouring gate portions 8A and 9A in a lower mold 14L forming the die 14 at a plurality of locations.
  • the mold 14 in the illustrated example casts two cylinder heads at the same time, but the cavities 3 and 3 are close to each other as compared with the first and second embodiments (see FIGS. 2 and 6). It is arranged.
  • the mold 14 is formed by molding two in-line three-cylinder cylinder blocks in a parallel state. For the three combustion chamber forming portions CF, four gate pieces 8 and 9 are respectively provided. Has been placed. In this case, since both cavities 3 and 3 are close to each other in the mold 14, the middle region between the cavities 3 and 3 is the high temperature region HA and the outer end region is the low temperature region LA. Become.
  • the mold 14 is provided with the heater 11 and the temperature sensor 12 in the gate piece 9 arranged in the low temperature region LA, and includes a temperature control device 13 that operates each heater 11 based on the measured value of the temperature sensor 12. Yes.
  • the mold for low-pressure casting having the above-described configuration, as in the second embodiment, keeps the gate piece 9 arranged in the low temperature region LA with the heater 11, measures the temperature with the temperature sensor 12, and measures the measured value. Based on the above, the heater 11 is feedback controlled by the temperature control device 13. Thereby, the low-pressure casting mold can achieve the same effect as the previous embodiment, and can further realize equalization of the solidification time of the molten metal at the gate portions 8A and 9A.
  • all the gate pieces 8 and 9 can be provided with heaters (partially indicated by phantom lines) and temperature sensors.
  • all the spout pieces 8 and 9 are kept warm by individual heaters, their temperatures are measured by temperature sensors, and each heater is feedback-controlled by a temperature control device based on the measured values. Thereby, more accurate temperature control will be performed and the further equalization of the solidification time of the molten metal in each gate part 8A, 9A is implement
  • the low-pressure casting mold shown in FIGS. 9 and 10 is provided with a plurality of gate pieces 18 and 19 that form the gate parts 18A and 19A in the lower mold 4L that constitutes the mold 4.
  • Each of the gate pieces 18 and 19 has a cylindrical shape as in the previous embodiment, but the volume and the external dimensions of the internal space are different from each other.
  • the gate piece 18 arranged in the central region has a relatively large overall height dimension and a height dimension Hb18 of the pool portion 18B.
  • the gate piece 18 has a relatively small inner diameter D18 at the lower end of the hot water reservoir 18B and a minimum diameter Ds18 that is a boundary between the hot water reservoir 18A and the hot water reservoir D9.
  • the gate piece 19 arranged in the end region has a relatively small overall height dimension and a height dimension Hb19 of the pool part 19B. Further, the gate piece 19 has a relatively large inner diameter D19 at the lower end of the hot water reservoir 19B and a minimum diameter Ds19 that is a boundary between the hot water reservoir 19A and the hot water reservoir 19B.
  • the gate pieces 18 and 19 are lower in the end region than the gate piece 18 in the central region with respect to the height dimension, but in the central region with respect to the size in the radial direction.
  • the gate piece 19 in the end region is larger than the gate piece 18.
  • the low-pressure casting mold having the above-described configuration is different from the previous embodiment in that the volumes of the pool portions 18B and 19B of the gate pieces 18 and 19 are made different so that the gate piece 19 having a relatively large volume is provided. Then, the calorie
  • the low-pressure casting mold In the low-pressure casting mold described above, the volume of the sump portion of each gate piece is made different, so that there is little or no influence on the entire lower mold 14L and the mold 14 and the structure of the stalk. .
  • the low pressure casting mold has a high degree of freedom in device design, and it is possible to ease the complexity of the casting method and the restriction on the shape of the cast product. In this way, the low-pressure casting mold has a high degree of freedom in device design, and can achieve equalization of the solidification time of the molten metal at the gates arranged at a plurality of locations.
  • the low-pressure casting mold of the present invention is not limited to the details of the above-described embodiments, and the configuration can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. It can be used for low pressure casting.

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Abstract

　キャビティ３を形成する少なくとも上下の型４Ｕ，４Ｌと、下型４Ｌの複数箇所に配置した筒状の湯口ピース８，９とを備え、各湯口ピース８，９が、キャビティ３に開口する湯口部８Ａ，９Ａと、湯溜まり部８Ｂ，９Ｂとを有すると共に、下型４における位置に応じて湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの容積が異なる低圧鋳造用金型とすることで、下型４Ｌやストークの構造への影響を少なくし、装置設計の自由度を高めたうえで、各湯口部８Ａ，９Ａにおける溶湯の凝固時間の均等化を実現した。

Description

低圧鋳造用金型
　本発明は、熱制御機能を有する低圧鋳造用金型に関するものである。
　従来の鋳造用金型としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の鋳造装置は、低圧鋳造装置であって、鋳造キャビティを形成する上型及び下型と、下型に配置した複数の湯道部と、下側のストークから上側の各湯道部に至る夫々の湯口部を備えている。さらに、鋳造装置は、各湯口部の高さを異ならせると共に、各湯口部の外周部に予熱手段を備えている。そして、鋳造装置は、各湯道部における溶湯の凝固がほぼ同時に完了するように温度制御を行うことで、鋳造品の離型性や鋳造品質の向上を図っている。
日本国特開平４－３６１８５０号公報
　しかしながら、上記したような従来の鋳造装置は、各湯口部の高さを異ならせた構造であることから、各湯口部の高低差が、湯道部を含む下型及び金型全体やストークの構造にも不可避的な影響を及ぼす。このため、従来の鋳造装置では、装置設計の自由度が狭められ、鋳造方案の煩雑化や鋳造品形状の制限を招く虞があるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
　本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、湯口部を複数箇所に配置した金型であって、装置設計の自由度が高いうえに、各湯口部における溶湯の凝固時間の均等化を実現することができる低圧鋳造用金型を提供することを目的としている。
　本発明に係わる低圧鋳造用金型は、キャビティを形成する少なくとも上下の型と、下型の複数箇所に配置した筒状の湯口ピースとを備えている。そして、低圧鋳造用金型は、各湯口ピースが、キャビティに開口する上側の湯口部と、その下側の湯溜まり部とを有すると共に、下型における位置に応じて湯溜まり部の容積が異なる構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
　本発明に係わる低圧鋳造用金型は、複数箇所に配置した湯口ピースの湯溜まり部の容積を異ならせることで、湯溜まり部の容積が相対的に大きい湯口ピースでは、湯溜まり部内の溶湯の熱量が大きくなって、湯口部内の溶湯の凝固時間が相対的に長くなる。他方、湯溜まり部の容積が相対的に小さい湯口ピースでは、湯溜まり部内の溶湯の熱量が小さくなって、湯口内の溶湯の凝固時間が相対的に短くなる。
　上記の低圧鋳造用金型は、各湯口ピースの湯溜まり部の容積を異ならせたので、下型及び金型全体やストークの構造への影響が少なく、若しくは影響が無いものとなり、装置設計の自由度が高いものとなる。このようにして、低圧鋳造用金型は、装置設計の自由度が高いうえに、複数箇所に配置した湯口部における溶湯の凝固時間の均等化を実現することができる。
本発明に係わる低圧鋳造用金型が適用可能な低圧鋳造装置を説明する断面図である。 低圧鋳造用金型の第１実施形態を説明する下型及び鋳造品の平面図である。 湯口部及び燃焼室形成部の配置を説明する平面図である。 図２に示す下型の断面図である。 図４に示す中央領域及び端部領域の湯口ピースの拡大断面図である。 低圧鋳造用金型の第２実施形態を説明する下型の平面図である。 第２実施形態における湯口部の配置を説明する斜視図である。 低圧鋳造用金型の第３実施形態を説明する下型の平面図である。 低圧鋳造用金型の第４実施形態を説明する下型の断面図である。 図９に示す中央領域及び端部領域の湯口ピースの拡大断面図である。
〈第１実施形態〉
　図１に示す低圧鋳造装置１は、本発明に係わる低圧鋳造用金型を適用することが可能なものである。低圧鋳造装置１は、基台２上に、鋳造空間であるキャビティ３を形成する金型本体（鋳型・成形型）４を備えると共に、基台２の下側に、溶湯５を蓄えた保持炉６を備えている。以下の説明において、金型本体４は単に「金型４」とする。
　金型４は、昇降可能な上型４Ｕと、基台２に固定された下型４Ｌと、横方向に進退可能な複数の中間型４Ｍとを備えており、図示例では、キャビティ３に中子７が配置してある。また、下型４Ｌには、湯口部８Ａ（９Ａ）を形成する筒状の湯口ピース８（９）が設けてある。
　保持炉６は、金型４への溶湯５の供給路であるストーク１０を備えている。ストーク１０は、下端部が溶湯５に浸漬してあると共に、上端部が湯口部８Ａ（９Ａ）に連通している。なお、保持炉６は、図示を省略したが、内部空間に加圧用気体を供給するための気体供給装置や、溶湯５を保温するための加熱装置などを備えている。
　上記の低圧鋳造装置１は、保持炉６の内部空間に気体を加圧供給することで、ストーク１０及び湯口部８Ａを通して溶湯５をキャビティ３に供給する。そして、溶湯５の凝固後、金型４を開いて鋳造品（成形品）の取り出しを行う。
　本発明に係わる低圧鋳造用金型は、上記低圧鋳造装置１の金型４に適用可能である。この実施形態では、金型４を構成する下型４Ｌへの適用例を示している。すなわち、低圧鋳造用金型は、基本構成として、図２に示すように、キャビティ３を形成する少なくとも上下の型４Ｕ，４Ｌと、下型４Ｌの複数箇所に配置した筒状の湯口ピース８，９とを備えている。
　また、この実施形態においては、鋳造品が内燃機関のシリンダヘッドＣＨである。図２に示す下型４Ｌを含む金型４は、１度に２個のシリンダヘッドＣＨを鋳造するようになっている。しがたって、キャビティ３や中子７は、シリンダヘッドＣＨの内外形状に対応したものである。これに対して、金型４は、図３に概略を示すように、シリンダヘッドＣＨの燃焼室を形成する燃焼室形成部ＣＦを有し、燃焼室形成部ＣＦの近傍に湯口ピース８，９を配置している。
　図２に示すシリンダヘッドＣＨは、直列３気筒型である。このため、図３に示す金型４には、３個の燃焼室形成部ＣＦが直列に配置してある。また、各燃焼室形成部ＣＦには、冷却媒体の流通路ＣＰが設けてあり、鋳造時に燃焼室形成部ＣＦを積極的に冷却するようにしてある。これは、冷却によって燃焼室周辺の材料組織を緻密にし、機械的特性を高めるためである。そして、下型４Ｌには、個々の燃焼室形成部ＣＦの周囲４カ所に湯口部８Ａ，９Ａが配置されるように、合計８個の湯口ピース８，９が設けてある。
　ところで、上記の金型４では、周知の低圧鋳造装置と同様に、キャビティ３に溶湯５を充填した後、反湯口側から湯口部８Ａ，９Ａにかけて順に溶湯５を凝固させることで、健全な鋳造品を得ることができる。つまり、最終的に溶湯５を凝固させる湯口部８Ａ，９Ａの部分は、他の部分よりも高温に保つ必要がある。
　しかも、金型４では、通常、外気から離れた中央領域が高温になり易く、図２及び図３中に点線の矩形枠で示すように、金型４の中央領域が相対的に高温である高温領域ＨＡになり、その両側の端部領域が相対的に低温である低温領域ＬＡ，ＬＡになる。このため、高温領域ＨＡと低温領域ＬＡとでは、各湯口部８Ａ，９Ａにおける溶湯５の凝固時間に差が生じる。
　これに対して、上記の金型４では、湯口ピース８，９に以下の工夫をしている。
　各湯口ピース８，９は、先述の如く筒状を成すもので、図４及び図５に示すように、キャビティ３に開口する上側の湯口部８Ａ，９Ａと、その下側の湯溜まり部８Ｂ，９Ｂと、下端部外周のフランジ部８Ｃ，９Ｃとを有している。
　湯口部８Ａ，９Ａは、上方に向けて直径が漸次増大する空間である。また、湯溜まり部８Ｂ，９Ｂは、下方に向けて直径が漸次増大する空間である。よって、湯口ピース８，９は、湯口部８Ａ，９Ａと湯溜まり部８Ｂ，９Ｂとの境界を最小径とする円柱状空間を有している。このような空間にすることで、湯口部８Ａ，９Ａ内の凝固部分と湯溜まり部８Ｂ，９Ｂ内の溶湯とを確実に分離させ、鋳造品の離型を容易にする。
　さらに、上記の金型４では、キャビティ３の中央領域と端部領域とに対応する位置に湯口ピース８，９を夫々配置している。すなわち、図２に示す下型４Ｌにおいては、中央領域である高温領域ＨＡに４個の湯口ピース８を配置し、端部領域である両側の低温領域ＬＡ，ＬＡに夫々２個ずつの湯口ピース９を配置している。
　そして、各湯口ピース８，９は、下型４Ｌにおける位置に応じて湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの容積が異なるものとなっている。より具体的には、図５の左側に示す中央領域（高温領域ＨＡ）における湯口ピース８の湯溜まり部８Ｂの高さ寸法Ｈｂ８に対して、図５の右側に示す端部領域における湯口ピース９の湯溜まり部９Ｂの高さ寸法Ｈｂ９を相対的に高くすることで、湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの容積を互いに異ならせている。
　また、図示例の湯口ピース８，９は、いずれも同等の外観寸法を有している。このため、湯口ピース８，９は、上記した湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの高さ寸法Ｈｂ８，Ｈｂ９の設定により、中央領域の湯口ピース８の湯口部８Ａの高さ寸法Ｈａ８に対して、端部領域の湯口ピース９の高さ寸法Ｈａ９が相対的に低くなっている。
　つまり、この実施形態の金型４では、中央領域の湯口ピース８と端部領域の湯口ピース９とを同等の外観寸法にしたうえで、湯口部８Ａ，９Ａの容積（高さ寸法Ｈａ８，Ｈａ９）と湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの容積（高さ寸法Ｈｂ８，Ｈｂ９）とを、反比例的に異ならせている。換言すれば、各湯口ピース８，９は、湯口部８Ａ，９Ａ及び湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの容積を反比例的に異ならせることにより、双方を同等の外観寸法にしている。
　また、より好ましい実施形態として、各湯口ピース８，９は、湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの高さ寸法Ｈｂ８，Ｈｂ９に加えて、湯口部８Ａ，９Ａの高さ寸法Ｈａ８，Ｈａ９、湯溜まり部の内径Ｄ８，Ｄ９、ピース自体の体積及び形状のうちの少なくとも一つを異ならせることができる。この際、湯口ピース８，９は、鋳造品の形態などに応じて、個々の外観寸法を同等にしたうえで上記諸寸法を変えても良いし、外観寸法とともに上記諸寸法を変えても構わない。このようにして、各湯口ピース８．９は、個々の湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの容積が設定される。
　上記構成を備えた金型４は、図１に示す低圧鋳造装置において、保持炉６の内部空間に気体を加圧供給することで、ストーク１０及び各湯口ピース８，９を通して溶湯５をキャビティ３に供給する。
　その後、金型４では、キャビティ３に充填した溶湯５が反湯口側から湯口部８Ａ，９Ａにかけて順に凝固する。この際、金型４では、各湯口ピース８，９の湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの容積が異なるので、湯溜まり部８Ｂの容積が相対的に大きい端部領域の湯口ピース９では、湯溜まり部９Ｂ内の溶湯５の熱量が大きくなり、湯口部９Ａの溶湯５の凝固時間が相対的に長くなる。つまり、一般に、低温領域ＬＡでは湯口部９Ａの溶湯５が冷め易い（凝固し易い）ので、上記金型４では、低温領域ＬＡの湯口ピース９における湯溜まり部９Ｂの熱量を相対的に増加させて凝固時間を長くしている。
　他方、湯溜まり部９Ｂが相対的に低い中央部（高温領域ＨＡ）湯口ピース８では、湯溜まり部８Ｂ内の溶湯５の熱量が小さくなり、湯口部８Ａの溶湯５の凝固時間が相対的に短くなる。つまり、一般に、高温領域ＨＡでは湯口部８Ａの溶湯５が冷め難い（凝固し難い）ので、上記金型４では、高温領域ＨＡの湯口ピース８における湯溜まり部８Ｂの熱量を相対的に減少させて凝固時間を短くしている。
　このようにして、低圧鋳造用金型は、下型４Ｌの複数箇所に配置した湯口部８Ａ，９Ａにおける溶湯の凝固時間の均等化を実現することができる。また、低圧鋳造用金型は、各湯口部８Ａ，９Ａの凝固時間の均等化を実現するうえで、各湯口ピース８，９の湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの容積を異ならせた構成を採用しているので、下型４Ｌ及び金型４の全体やストーク１０の構造への影響が少なく、若しくは影響が無いものとなる。
　これにより、低圧鋳造用金型は、装置設計の自由度が高いものになり、複数箇所に配置した湯口部における溶湯の凝固時間の均等化を実現することができる。また。低圧鋳造用金型は、装置設計の自由度の向上に伴って、鋳造方案の煩雑化や鋳造品形状の制限を緩和することができる。
　さらに、低圧鋳造用金型は、湯口部８Ａ，９Ａを複数箇所に配置した金型として、キャビティ３への溶湯５の充填時間を短くし、鋳造のサイクルタイムの短縮化を図ることができる。さらに、低圧鋳造用金型は、各湯口部８Ａ，９Ａの凝固時間の均等化により、未凝固部の形状不良や引け巣等の無い健全な品質の鋳造品を得ることができ、この実施形態においては、健全な品質のシリンダヘッドＣＨを得ることができる。
　また、上記低圧鋳造用金型は、中央領域（高温領域ＨＡ）に配置した湯口ピース８と端部領域（低温領域ＬＡ）に配置した湯口ピース９とにおいて、湯口部８Ａ，９Ａの容積と湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの容積とが、反比例的に異なるものとしている。これにより、低圧鋳造用金型は、各湯口ピース８，９の外観形状や外観寸法を同等（共通）にすることができるので、下型４Ｌを含む金型４やストーク１０の構造への影響が一層少なくなり、装置設計の自由度をさらに高めることができる。
　さらに、上記低圧鋳造用金型は、各湯口ピース８，９の湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの高さＨｂ８，Ｈｂ９、湯口部８Ａ，９Ａの高さＨａ８，Ｈａ９、湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの下端部の内径Ｄ８，Ｄ９、ピース自体の体積及び形状のうちの少なくとも一つを異ならせるものとしている。これにより、低圧鋳造用金型は、湯溜まり部Ｂ，９Ｂの容積を設定することができ、これに伴って、各湯口ピース８，９における溶湯６の凝固時間をより詳細に設定することが可能になり、より一層健全な品質の鋳造品の製造に貢献し得るものとなる。
　図６～図１０は、本発明に係わる低圧鋳造用金型の第２～第４の実施形態を説明する図である。以下の実施形態において、第１実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
〈第２実施形態〉
　図６及び図７に示す低圧鋳造用金型は、下型４Ａにおいて、少なくとも端部領域（低温領域ＬＡ）に配置した湯口ピース９に装着したヒーター１１及び温度センサ１２と、温度センサ１２の測定値に基づいてヒーター１１を動作させる温度制御装置１３を備えている。なお、図６では、温度制御装置１３に対する出入力の系として、図中下側の湯口ピース９に装着したヒーター１１及び温度センサ１２の連結線を省略している。
　また、図示例の金型４は、第１実施形態（図２参照）と同様に、直列３気筒のシリンダヘッド（点線で示す）ＣＨを製造するものであり、下型４Ｌには、８個の湯口ピース８，９が配置してある。また、金型４は、中央領域が相対的に高温である高温領域ＨＡであり、その両側領域が相対的に低温である低温領域ＬＡ，ＬＡである。
　上記構成を備えた低圧鋳造用金型は、低温領域ＬＡに配置した湯口ピース９をヒーター１１で保温すると共に、その温度を温度センサ１２で測定し、その測定値に基づいて、温度制御装置１３でヒーター１１をフィードバック制御する。
　これにより、低圧鋳造用金型は、先の実施形態と同様の効果が得られるうえに、より正確な温度制御が行われることとなり、湯口ピース８，９の諸寸法の設定と相俟って、各湯口部８Ａ，９Ａにおける溶湯の凝固時間のさらなる均等化を実現することができる。
〈第３実施形態〉
　図８に示す低圧鋳造用金型は、金型１４を形成する下型１４Ｌに、湯口部８Ａ，９Ａを形成する湯口ピース８，９を複数箇所に備えている。図示例の金型１４は、２個のシリンダヘッドを同時に鋳造するものであるが、第１及び第２の実施形態（図２及び図６参照）に比べて、双方のキャビティ３，３が近接した配置になっている。
　上記の金型１４は、２個の直列３気筒型のシリンダブロックを並列状態で成形するものであり、３個の燃焼室形成部ＣＦに対して、４個の湯口ピース８，９が夫々に配置されている。この場合、金型１４では、双方のキャビティ３，３が近接しているので、両キャビティ３，３の中間となる中央領域が高温領域ＨＡになり、外側である端部領域が低温領域ＬＡになる。
　そこで、金型１４は、低温領域ＬＡに配置した湯口ピース９に、ヒーター１１及び温度センサ１２を設けると共に、温度センサ１２の測定値に基づいて各ヒーター１１を動作させる温度制御装置１３を備えている。
　上記構成を備えた低圧鋳造用金型は、第２実施形態と同様に、低温領域ＬＡに配置した湯口ピース９をヒーター１１で保温すると共に、その温度を温度センサ１２で測定し、その測定値に基づいて、温度制御装置１３でヒーター１１をフィードバック制御する。これにより、低圧鋳造用金型は、先の実施形態と同様の効果が得られるうえに、各湯口部８Ａ，９Ａにおける溶湯の凝固時間のさらなる均等化を実現することができる。
　また、図８に示す低圧鋳造用金型では、他の実施形態として、全ての湯口ピース８，９にヒーター（一部を仮想線で示す）及び温度センサを設けることができる。この金型１４では、全ての湯口ピース８，９を個々のヒーターで保温すると共に、その温度を温度センサで測定し、その測定値に基づいて、温度制御装置で各ヒーターをフィードバック制御する。これにより、より正確な温度制御が行われることとなり、各湯口部８Ａ，９Ａにおける溶湯の凝固時間のさらなる均等化を実現する。
　なお、全ての湯口ピース８，９にヒーター１１を設けた構成を採用した場合には、湯口ピース８，９の湯溜まり部８Ｂ，９Ｂの容積や諸寸法の設定を大まかにしたり、省略したりすることが可能であり、このようにしても、各湯口部８Ａ，９Ａにおける溶湯の凝固時間のさらなる均等化を実現することができ、溶湯の充填時間及び鋳造のサイクルタイムの短縮化や、未凝固部の形状不良や引け巣等の無い健全な品質の鋳造品の製造を行うことができる。
（第４実施形態）
　図９及び図１０に示す低圧鋳造用金型は、金型４を構成する下型４Ｌに、湯口部１８Ａ，１９Ａを形成する湯口ピース１８，１９を複数箇所に備えている。各湯口ピース１８，１９は、先の実施形態と同様に筒状を成すものであるが、内部空間の容積や外観寸法が互いに異なるものになっている。
　より具体的には、図１０の左側に示すように、中央領域（高温領域）に配置した湯口ピース１８は、全体の高さ寸法、及び湯溜まり部１８Ｂの高さ寸法Ｈｂ１８が相対的に大きい。また、同湯口ピース１８は、湯溜まり部１８Ｂの下端部の内径Ｄ１８、及び湯口部１８Ａと湯溜まり部Ｄ９との境界である最小径Ｄｓ１８が相対的に小さい。
　他方、図１０の右側に示すように、端部領域（低温領域）に配置した湯口ピース１９は、全体の高さ寸法、及び湯溜まり部１９Ｂの高さ寸法Ｈｂ１９が相対的に小さい。また、同湯口ピース１９は、湯溜まり部１９Ｂの下端部の内径Ｄ１９、及び湯口部１９Ａと湯溜まり部１９Ｂとの境界である最小径Ｄｓ１９が相対的に大きい。
　上記のように、各湯口ピース１８，１９は、高さ寸法に関しては、中央領域の湯口ピース１８よりも端部領域の湯口ピース１９が低いのであるが、径方向の大きさに関しては、中央領域の湯口ピース１８よりも端部領域の湯口ピース１９が大きい。これにより、両湯口ピース１８，１９は、湯溜まり部１８Ｂ，１９Ｂの容積が互いに異なり、端部領域（低温領域）の湯口ピース１９における湯溜まり部１９Ｂの容積が相対的に大きい構成になっている。
　上記構成を備えた低圧鋳造用金型は、先の実施形態と同様に、湯口ピース１８，１９の湯溜まり部１８Ｂ，１９Ｂの容積を異ならせることで、その容積が相対的に大きい湯口ピース１９では、湯溜まり部１９Ｂ内の溶湯の熱量が大きくなり、溶湯の凝固時間が相対的に長くなる。他方、湯溜まり部１８Ｂの容積が相対的に小さい湯口ピース１８では、湯溜まり部１８Ｂ内の溶湯の熱量が小さくなって、溶湯の凝固時間が相対的に短くなる。
　上記の低圧鋳造用金型は、各湯口ピースの湯溜まり部の容積を異ならせたので、下型１４Ｌ及び金型１４の全体やストークの構造への影響が少なく、若しくは影響が無いものとなる。これにより、低圧鋳造用金型は、装置設計の自由度が高くなり、鋳造方案の煩雑化や鋳造品形状の制限を緩和することもできる。このようにして、低圧鋳造用金型は、装置設計の自由度が高いうえに、複数箇所に配置した湯口部における溶湯の凝固時間の均等化を実現することができる。
　なお、本発明の低圧鋳造用金型は、構成の細部が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成を適宜変更することができ、各種鋳造品の低圧鋳造に使用可能である。
　３　キャビティ
　４　金型
　４Ｌ　下型
　４Ｕ　上型
　８　中央領域の湯口ピース
　８Ａ，９Ａ　湯口部
　８Ｂ，９Ｂ　湯溜まり部
　９　端部領域の湯口ピース
　１１　ヒーター
　１２　温度センサ
　１３　温度制御装置
　１４　金型
　１４Ｌ　下型
　１８Ａ，１９Ａ　湯口部
　１８Ｂ，１９Ｂ　湯溜まり部
　ＣＨ　シリンダヘッド（鋳造品）

Claims (6)

  1. 　キャビティを形成する少なくとも上下の型と、下型の複数箇所に配置した筒状の湯口ピースとを備え、
    　各湯口ピースが、キャビティに開口する上側の湯口部と、その下側の湯溜まり部とを有すると共に、下型における位置に応じて湯溜まり部の容積が異なることを特徴とする低圧鋳造用金型。
  2. 　キャビティの中央領域と端部領域とに対応する位置に湯口ピースが配置してあり、
    　中央領域に配置した湯口ピースの湯溜まり部の容積に対して、端部領域に配置した湯口ピースの湯溜まり部の容積を大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の低圧鋳造用金型。
  3. 　中央領域に配置した湯口ピースと端部領域に配置した湯口ピースとにおいて、湯口部の容積と湯溜まり部の容積とが、反比例的に異なることを特徴とする請求項２に記載の低圧鋳造用金型。
  4. 　キャビティで成形される鋳造品が、内燃機関のシリンダヘッドであることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の低圧鋳造用金型。
  5. 　各湯口ピースが、湯溜まり部の高さ寸法、湯溜まり部の内径、体積及び形状のうちの少なくとも一つが異なることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の低圧鋳造用金型。
  6. 　少なくとも端部領域に配置した湯口ピースに装着したヒーター及び温度センサと、
    　温度センサの測定値に基づいてヒーターを動作させる温度制御装置とを備えたことを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の低圧鋳造用金型。
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