JP4889783B2 - 重力鋳造方法 - Google Patents
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Description
従来の重力鋳造方法として、成形型を水平状態に保持して鋳造を行う定置鋳造法や、溶湯を注湯した後に成形型を所定角度回転させた状態に保持して凝固させる反転鋳造法、あるいは、成形型を傾動させたり、振動させたりする鋳造方法が知られている(特許文献1参照)。しかし、特許文献1に記載されるように、キャビティ等に注湯された溶湯を冷却し、凝固させる工程を、成形型を傾動させつつ、振動させて行うこととすると、成形型が水平の状態になっていないため、特に、押湯部内の溶湯(押湯)の重力作用によりキャビティ内の全ての先端部に溶湯を行き渡らせるという効果が発揮され難い課題が生じ得る。加えて、鋳造装置に加振機構を設けなければならないこととなると、装置コストの上昇が避けられない。
かかる非製品部は、鋳造製品から切り落とすことが必要となる部分であって、当該非製品部が大きい程、歩留まり性が悪化するため、可及的に小さくすることが要求されている。
一方、反転鋳造法の場合には、成形品の形状によっては、押湯部を複数個所設ける必要が生じる等、歩留まり性が悪いという課題があった。
また、特許文献1のように、成形型を傾斜した状態から徐々に水平にしながら溶湯を注湯する鋳造方法の場合には、成形品の形状によっては、溶湯を成形型の先端にまで行き渡らせることが難しいという課題があった。
これによれば、成形品が放射状の片を有した複雑な形状であっても、溶湯をキャビティ内に行き渡らせることができ、湯回り不良や引け巣を低減し、成形品の品質を維持できる。また、必要以上に押湯部を大きくしたり、必要以上に湯道を長くしたり湯道を傾斜させる必要がなく、ブローや酸化物の発生を抑え、また、歩留まり性が悪くならない。
これによれば、時間の管理で成形型を水平状態に戻す動作(以下、「ターンバック」という)を行うので、成形品の品質をより維持することができる。
これによれば、成形型の温度の管理でターンバックを行うので、成形品の品質をより維持することができる。
このとき、前記成形型の温度として、前記成形型の前記湯道の温度を測定し、当該温度を監視することで、より成形品の品質を向上することができる。
あるいは、前記成形型の温度として、前記成形型の前記押湯部の温度を測定し、当該温度を監視することで、より成形品の品質を向上することができる。
これによれば、成形型の温度の管理でターンバックを行うので、成形品の品質をより維持することができる。また、当該温度差を監視することで、より成形品の品質を向上することができる。
これによれば、溶湯の温度の管理でターンバックを行うので、成形品の品質をより維持することができる。
これによれば、ターンバック時に溶湯が注湯口側に戻りにくくなり、湯周り不良や引け巣を低減することができる。
これによれば、注湯口側の成形型を冷やすことでターンバック時に溶湯が注湯口側に戻りにくくなり、湯周り不良や引け巣を低減することができる。
これによれば、注湯口側の溶湯を冷やすことでターンバック時に溶湯が注湯口側に戻りにくくなり、湯周り不良や引け巣を低減することができる。
これによれば、注湯口を塞ぐことでターンバック時に溶湯が注湯口側に戻りにくくなり、湯周り不良や引け巣を低減することができる。
先ず、図1(a)に示す様に、成形型1における湯道12の注湯口10から、ラドル2の溶湯3を注湯する。注湯した溶湯は、湯道12の溶湯流路を通過して、当該湯道12に連通するキャビティ14に充填される。このとき、同図1(a)に示す様に、湯道12が溶湯で充填されるまで注湯する。なお、本実施形態においては、溶湯(溶融金属)として、アルミニウム合金を用いる場合を例に挙げて説明する。
なお、固体状で取り扱うことのできる半凝固状態とは、固液共存状態であって、流動性を殆ど呈しない固体状として取り扱うことのできる状態をいう。すなわち、半凝固状態は、液体状態と固体状態との中間領域をいうが、液状に近い流動性を呈する半凝固状態から流動性を殆ど呈しない固体に近い半凝固状態とが存在する。したがって、本実施形態においては、かかる半凝固状態のうち、流動性を殆ど呈しない固体状で取り扱うことのできる半凝固状態を含む趣旨である。一例として、溶湯として規格がAC4CH(JIS規格)のアルミニウム合金を用いる場合には、固体状で取り扱うことのできる半凝固状態は、温度が約570〜600℃の領域である。
なお、変形例として、予めテスト鋳造の実施等によって、湯道12内の溶湯の温度とキャビティ14内の溶湯の温度との相間関係を求めておけば、キャビティ14内の溶湯の温度を測定することによっても、湯道12内の溶湯の温度が凝固状態となる所定温度まで低下した段階を判定できる。
この場合、成形型1の温度として、湯道12部分の温度を測定する方法や、押湯部16部分の温度を測定する方法等が考えられる。溶湯の温度を直接測定することが難しい場合に、有効な方法である。
ちなみに、通常は、上記温度差は時間の経過と共に拡大していく傾向を示し、換言すれば、湯道12内の溶湯が先に凝固することとなる。
本実施形態に係る重力鋳造方法は、図2に示すように、湯道12近傍に熱電対18を有する成形型1を用いて、前述の第一の実施形態に係る重力鋳造方法で説明した工程を実施する。
これによれば、湯道12近傍の温度を監視することで、湯道12内の溶湯の温度が凝固状態となる所定温度まで低下した段階を判定できるため、当該温度管理によってターンバックが可能となり、成形品を高品質に維持することが可能となる。
本実施形態に係る重力鋳造方法は、図3(a)、3(b)に示すように、湯道12の流路において、途中の一部分が他の部分よりも狭く形成されている絞込み部Aを有する成形型1を用いて、前述の第一の実施形態に係る重力鋳造方法で説明した工程を実施する。ここで、図3(b)は、図3(a)中の破線円部の拡大図である。
これによれば、当該絞込み部A内の溶湯は、流路の他の部分内の溶湯よりも単位長さ当りの容積が小さいため、凝固が促進される。絞込み部A内で凝固した溶湯は、ターンバック時の逆流防止栓として作用する。すなわち、湯道12内の溶湯が流動しない程度の凝固状態となった段階で行われるターンバック工程を早期に開始することが可能となる。その結果、水平状態で得られる押湯部の押湯効果を早期に発揮させることができ、湯回り不良や引け巣等の製品不良を低減することが可能となる。また、タクトタイムを短縮できるため、製造コストの低減を図ることが可能となる。
本実施形態に係る重力鋳造方法は、前述の第一の実施形態に係る重力鋳造方法で説明した工程を備えるが、さらに、注湯が完了した後に、成形型1を水平の状態に戻す工程を行う前に、湯道12内の注湯口10側の溶湯を冷却する工程を備えることを特徴とする。
これによれば、注湯口10側の溶湯の凝固が促進される。湯道12内で凝固した溶湯は、ターンバック時の逆流防止栓として作用する。すなわち、湯道12内の溶湯が流動しない程度の凝固状態となった段階で行われるターンバック工程を早期に開始することが可能となる。その結果、水平状態で得られる押湯部16の押湯効果を早期に発揮させることができ、湯回り不良や引け巣等の製品不良を低減することが可能となる。また、前述の第三の実施形態に係る重力鋳造方法と比較して、より一層タクトタイムを短縮できるため、製造コストの低減を図ることが可能となる。
具体的には、図4に示すように、成形型の湯道12の注湯口10近傍に冷却孔20を設け水もしくは空気を通流させることによって、当該注湯口10近傍を冷却し、内部の溶湯から熱を奪う方法が考えられる。
本実施形態に係る重力鋳造方法は、前述の第一の実施形態に係る重力鋳造方法で説明した工程を備えるが、さらに、注湯が完了した後に、成形型1を水平の状態に戻す工程を行う前に、成形型1の湯道12の注湯口10近傍に鉄等の材料からなる冷やし金5を当接させる工程を備えることを特徴とする(図5参照)。
これによれば、冷やし金5によって、注湯口10近傍が冷却され、内部の溶湯から熱が奪われるため、注湯口10側の溶湯の凝固が促進される。したがって、前記第四の実施形態と同様に、ターンバック工程を早期に開始することが可能となる効果が得られる。
本実施形態に係る重力鋳造方法は、前述の第一の実施形態に係る重力鋳造方法で説明した工程を備えるが、さらに、注湯が完了した後に、成形型1を水平の状態に戻す工程を行う前に、湯道12の注湯口10を閉塞する工程を備えることを特徴とする。
また、押湯の重力によって、キャビティの先端にまで溶湯を行き渡らせる作用を効果的に発揮することができ、湯回り不良や引け巣等の製品不良を低減することが可能となるため、歩留まり性の改善が可能となる。
また、成形品が自動車用ナックル等のように放射状の片を有する複雑な形状の場合であっても、成形品の品質を従来の定置鋳造法による重力鋳造方法によって鋳造された製品と同等品質に維持することが可能となり、コストも安価に抑えることが可能となる。
2 ラドル
3 溶湯
4 蓋部材
5 冷やし金
10 注湯口
12 湯道
14 キャビティ
16 押湯部
18 熱電対
20 冷却孔
Claims (11)
- キャビティの上方に該キャビティに連通する押湯部を備え、水平の状態にしたとき、該キャビティに連通する湯道の注湯口の高さが該押湯部の上端部の高さより低い形状を有する成形型を水平の状態にして、該湯道から溶湯を注湯する工程と、
前記注湯中に前記湯道に湯が満たされた段階から、前記成形型を所定角度に傾斜させた状態にして、溶湯を注湯しながら前記キャビティおよび押湯部内に行き渡らせる工程と、
注湯が完了した後に、前記成形型を水平の状態に戻して、溶湯を凝固させる工程と、を備えることを特徴とする重力鋳造方法。 - 請求項1記載の重力鋳造方法において、
前記成形型を水平の状態に戻す工程を、前記湯道の湯が流動しない程度に凝固する所定時間の経過後に行うことを特徴とする重力鋳造方法。 - 請求項1記載の重力鋳造方法において、
前記成形型を水平の状態に戻す工程を、前記成形型の温度を測定して、該温度が所定温度まで低下した後に行うことを特徴とする重力鋳造方法。 - 請求項3記載の重力鋳造方法において、
前記成形型の温度として、前記成形型の前記湯道の温度を測定することを特徴とする重力鋳造方法。 - 請求項3記載の重力鋳造方法において、
前記成形型の温度として、前記成形型の前記押湯部の温度を測定することを特徴とする重力鋳造方法。 - 請求項1記載の重力鋳造方法において、
前記成形型を水平の状態に戻す工程を、前記成形型における前記湯道の温度と前記押湯部の温度との温度差が所定値以上となった後に行うことを特徴とする重力鋳造方法。 - 請求項1記載の重力鋳造方法において、
前記成形型を水平の状態に戻す工程を、前記成形型内の溶湯の温度を測定して、該温度が所定温度まで低下した後に行うことを特徴とする重力鋳造方法。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の重力鋳造方法において、
前記湯道の流路は、途中の一部分が他の部分よりも狭く形成されていることを特徴とする重力鋳造方法。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の重力鋳造方法において、
注湯が完了した後に、前記成形型を水平の状態に戻す工程を行う前に、前記湯道の注湯口側を冷却する工程を備えることを特徴とする重力鋳造方法。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の重力鋳造方法において、
注湯が完了した後に、前記成形型を水平の状態に戻す工程を行う前に、前記湯道内の注湯口側の溶湯を冷却する工程を備えることを特徴とする重力鋳造方法。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の重力鋳造方法において、
注湯が完了した後に、前記成形型を水平の状態に戻す工程を行う前に、前記湯道の注湯口を閉塞する工程を備えることを特徴とする重力鋳造方法。
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