JP6455803B2

JP6455803B2 - 鋳造装置

Info

Publication number: JP6455803B2
Application number: JP2015009921A
Authority: JP
Inventors: 大塚　真司; 真司大塚; 雄大杉山; 武志佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2035-01-22
Also published as: JP2016132028A

Description

本発明は、主として、低圧鋳造に用いられる鋳造装置に関するものである。

従来における鋳造装置としては、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、溶湯を蓄えた保持炉の上部に金型を配置すると共に、保持炉と金型のキャビティとをストークで連通させた構造である。この鋳造装置は、保持炉の内部空間を空気等で加圧することで、ストークを介して金型のキャビティに溶湯を加圧充填し、溶湯が凝固した後、金型を開放して鋳造品の取り出しを行うこととなる。

特開平１１−３００４６４号公報

ところで、上記したような鋳造装置は、大量生産をする場合、鋳造のサイクルタイムの短縮化を図ることが非常に重要である。鋳造のサイクルタイムを短縮するには、溶湯の充填時間の短縮が挙げられ、その構成の一つとして湯口を複数にすることが考えられる。

しかしながら、鋳造装置では、複数の湯口を設けた場合、その数に応じてキャビティ内で溶湯の合流点が複数箇所に発生し、湯境が発生することがある。この湯境は、鋳造品の寸法不良、強度及び延性の低下などの不具合の原因になる。また、近年見られる鋳造品の薄肉化により、湯口も薄肉にした場合や溶湯の充填速度が速くなった場合、このような不具合が顕著になる。このため、従来の鋳造装置にあっては、溶湯の充填時間の短縮化を図るために複数の湯口を設けるうえで、湯境の発生を抑制することが要望されていた。

本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、複数の湯口を設けた金型を使用したうえで、湯境の発生を抑制することができる鋳造装置を提供することを目的としている。

本発明に係わる鋳造装置は、保持炉内に蓄えた溶湯を、ストークを介して金型のキャビティに加圧充填する構造を有するものである。そして、鋳造装置は、ストークからキャビティに至る複数の湯口と、金型の上部からキャビティ内を排気するための排気部とを備え、各湯口の開口面積を、湯口から排気部に至る距離が大きくなるにつれて大きくするように異ならせることにより、各湯口から供給した溶湯の流れを排気部で合流させる構成としており、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。

本発明に係わる鋳造装置は、複数の湯口を設けた金型を使用したうえで、キャビティ内に生じる溶湯の合流点を一カ所に集中させ、湯境の発生を抑制することができる。これにより、鋳造装置は、複数の湯口を設けた金型により、キャビティへの溶湯の充填時間及び鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現し、湯境の抑制により健全な品質の鋳造品を得ることができる。

本発明に係わる鋳造装置の第１実施形態を示す断面説明図である。本発明に係わる鋳造装置の第２実施形態を示す断面説明図（Ａ）、可動排気筒を前進させた状態を示す要部の断面説明図（Ｂ）である。

〈第１実施形態〉
図１に示す鋳造装置１は、低圧鋳造を行うもので、保持炉２内に蓄えた溶湯３を、ストーク４を介して金型５のキャビティ６に加圧充填する構造である。この鋳造装置１は、ストーク４からキャビティ６に至る複数の湯口７Ａ，７Ｂと、金型５の上部からキャビティ６内を排気するための排気部８とを備えている。そして、鋳造装置１は、各湯口７Ａ，７Ｂから供給した溶湯３の流れを排気部８で合流（合流点Ｃ）させる構成である。また、鋳造装置１は、各湯口７Ａ，７Ｂの開口面積を異ならせることにより、各湯口７Ａ，７Ｂから供給した溶湯３の流れを排気部８で合流させるものとなっている。

より具体的には、鋳造装置１は、基台９上に、金型（鋳型・成形型）５を備えると共に、基台９の下側に、保持炉２を備えている。図示例の金型５は、昇降可能な上型５Ｕ、基台９に固定された下型５Ｌ、及び横方向に分離可能な複数の中型５Ｍを備えており、キャビティ６に中子１０が配置してある。

上型５Ｕには、図中右側となるキャビティ６の一端部に、排気部８を形成する排気筒１１が設けてあり、その排気筒１１には、排気部８からキャビティ６内を吸引排気する吸引排気手段１２が接続してある。吸引排気手段１２は、真空ポンプ、真空タンク及び各種調整バルブ等で構成される吸引排気源１２Ａと、この吸引排気源１２Ａと排気筒１１とを接続する排気管１２Ｂとを備えている。また、上型５Ｕは、図中左側となるキャビティ６の他端部に、別の排気管１３を備えている。

さらに、上型５Ｕは、キャビティ６における排気部８の入口に、各湯口７Ａ，７Ｂから供給した溶湯３を合流させるための合流用空間１４を有している。図示例の合流用空間１４は、溶湯３やガスの流れを排気部８に集中させるために、排気部８に向けて上り傾斜した上面を有している。また、合流用空間１４は、その内部で凝固した溶湯３が駄肉となるので、溶湯３等の流れを集中させることができる構造であれば、容積が極力小さい方が好ましく、例えば、リブ状などの適宜形状にすることができる。

下型５Ｌには、湯口７Ａ，７Ｂを形成する２つの湯口ピース７，７が設けてある。これらの湯口ピース７，７は、筒状を成すと共に、互いに内径が異なるものであって、これにより相対的に開口面積が大きい湯口７Ａと、相対的に開口面積が小さい湯口７Ｂを形成している。ここで、両湯口７Ａ，７Ａの開口面積は、両湯口ピース７，７及び排気部８の配置のほか、キャビティ６の形状及び容積、溶湯３の粘性等の諸条件を勘案して、排気部８の入口に溶湯３の合流点Ｃが形成されるように設定する。

保持炉２は、溶湯３を保温するためのヒーター（図示せず）や、その内部空間に加圧用気体を供給するための気体供給手段１５を備えている。気体加圧手段１５は、ポンプや調整バルブなどを含む加圧供給源１５Ａと、加圧供給源１５Ａから保持炉２の内部に至る給気管１５Ｂとを備え、保持炉２の内部空間に気体（例えば空気）を加圧供給する。ストーク４は、保持炉２内において、その下端部を溶湯３に浸漬させると共に、上端部を下型５Ｌの下面に接合しており、湯口７Ａ，７Ｂを通してキャビティ６に連通している。

上記構成を備えた鋳造装置１は、気体供給手段１５から保持炉２の内部空間に気体を加圧供給することで、溶湯３を加圧してストーク４内を上昇させ、湯口７Ａ，７Ｂからキャビティ６に溶湯３を充填する。この際、鋳造装置１は、吸引排気手段１２によりキャビティ６内を減圧し、これによりキャビティ６内の空気を吸引排気して溶湯３の充填を促進させるようにし、これと同時に中子１０から発生するガスをも吸引排気する。中子１０から発生するガスとは、中子砂を結合させるバインダーの熱分解により生じるガスである。

また、鋳造装置１は、各湯口７Ａ，７Ｂから供給した溶湯３の流れを排気部９で合流させる構成であって、具体的には、各湯口７Ａ，７Ｂの開口面積を異ならせることにより、溶湯３の流れを排気部９で合流させる構成である。このため、鋳造装置１は、上記のようにキャビティ６に溶湯３を充填すると、両湯口７Ａ，７Ｂから流入した溶湯３が中子３を回り込むように充填されて、排気部９の入口である合流用空間１４の合流点Ｃで合流することとなる。その後、鋳造装置１は、溶湯３が凝固した後に上型５Ｕ及び中型５Ｍを移動させて金型５を開き、鋳造品の取り出しを行う。

このようにして、鋳造装置１は、複数の湯口７Ａ，７Ｂを設けた金型５を使用したうえで、キャビティ６内に生じる溶湯３の合流点（Ｃ）を一カ所に集中させ、湯境の発生を抑制することができる。これにより、鋳造装置１は、複数の湯口７Ａ，７Ｂを設けた金型５により、キャビティ６への溶湯３の充填時間及び鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現し、湯境の抑制により健全な品質の鋳造品を得ることができる。

また、鋳造装置１は、各湯口７Ａ，７Ｂの開口面積を異ならせることにより、簡単な構造でありながら、溶湯３の合流点（Ｃ）を一カ所に集中させて湯境の発生を抑制することができ、設備費の節減などを実現することができる。

また、鋳造装置１は、排気部９からキャビティ６内を吸引排気する吸引排気手段１２を備えているので、キャビティ６内における空気やガスを効率良く排気することができ、湯境の発生をより一層抑制することができる。

さらに、鋳造装置１は、キャビティ６における排気部９の入口に合流用空間１４が設けてあるので、各湯口７Ａ，７Ｂから供給した溶湯３が合流用空間１４で合流する。これにより、鋳造装置１では、溶湯３の合流点Ｃで湯境が生じたとしても、その湯境が合流用空間１４内で凝固した駄肉の部分に生じ、その駄肉は後工程で除去するので、湯境が鋳造品に残ることがなく、健全な品質の鋳造品を得ることができる。

〈第２実施形態〉
図２は、本発明の鋳造装置の第２実施形態を説明する図である。なお、第２実施形態における第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を省略する。

図２に示す鋳造装置１は、第１実施形態と同等の基本構成を備えていると共に、排気部９が、キャビティ６に向けて進退可能な可動排気筒２１を備えた構成になっている。可動排気筒２１は、上型５Ｕに対して、上下方向に移動可能に組み込まれると共に、駆動機構２２により進退駆動される。

そして、可動排気筒２１は、図２（Ｂ）に示すように、その前端面（図中で下端面）をキャビティ６の内面と連ならせる位置を前進位置（前進限）としている。また、可動排気筒２１は、図２（Ａ）に示すように、その前端面をキャビティ６内面よりも後退させて合流用空間１４を形成する位置を後退位置としている。可動排気筒２１は、前進位置から後退位置に至る間で進退可能であり、後退位置において、キャビティ６の内面に凹状の合流用空間１４を形成する。

上記構成を備えた鋳造装置１は、図２（Ａ）に示す如く可動排気筒２１を後退させて合流用空間１４を形成した状態で鋳造を行うこととなり、第１実施形態と同様に、キャビティ６に溶湯３を充填すると、両湯口７Ａ，７Ｂから流入した溶湯３が、排気部９の入口である合流用空間１４の合流点Ｃで合流する。その後、鋳造装置１は、キャビティ６の全体に溶湯３が充填された後、図２（Ｂ）に示す如く可動排気筒２１を前進させることにより、溶湯３を押圧しつつ合流用空間１４を無くす。

上記の鋳造装置１は、第１実施形態と同様に、複数の湯口７Ａ，７Ｂを設けた金型５を使用したうえで、キャビティ６内に生じる溶湯３の合流点（Ｃ）を一カ所に集中させ、湯境の発生を抑制し、溶湯３の充填時間及び鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現する。また、上記の鋳造装置１は、可動排気筒２１を採用したことにより、合流用空間１４で溶湯３の合流により湯境が生じたとしても、可動排気筒２１の前進により合流用空間１４内の溶湯３をキャビティ６内へ押圧してしまうので、鋳造欠陥に至るほどの不具合は解消される。しかも、鋳造装置１は、可動排気筒２１の前進により鋳造品に駄肉が残らないので、後工程が容易になり、材料歩留まりも向上する。

本発明に係わる鋳造装置は、その具体的構成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の細部を適宜変更することが可能である。また、上記の各実施形態では、２つの湯口を例示したが、当然それ以上の数であっても良く、各湯口の開口面積を異ならせるだけでなく、キャビティ内における溶湯の合流点を一カ所に集中させるために、各湯口の形状及び配置や、ストークの数、形状及び配置などを変更することも可能である。

１鋳造装置
２保持炉
３溶湯
４ストーク
５金型
６キャビティ
７Ａ，７Ｂ湯口
８排気部
１２吸引排気手段
１４合流用空間
２１可動排気筒

Claims

保持炉内に蓄えた溶湯を、ストークを介して金型のキャビティに加圧充填する鋳造装置であって、
ストークからキャビティに至る複数の湯口と、
金型の上部からキャビティ内を排気するための排気部とを備え、
各湯口の開口面積を、湯口から排気部に至る距離が大きくなるにつれて大きくするように異ならせることにより、各湯口から供給した溶湯の流れを排気部で合流させることを特徴とする鋳造装置。
排気部からキャビティ内を吸引排気する吸引排気手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
キャビティにおける排気部の入口に、各湯口から供給した溶湯を合流させるための合流用空間を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造装置。
排気部が、キャビティに向けて進退可能な可動排気筒を備え、
可動排気筒が、その前端面をキャビティ内面と連ならせる前進位置から、同前端面をキャビティ内面よりも後退させて合流用空間を形成する後退位置に至る間で進退可能であることを特徴とする請求項３に記載の鋳造装置。