(57)【要約】【課題】湯道における分岐点の上流側箇所の耐熱性を向上させて溶着やカジリに起因する溶損の発生を抑制することができる鋳造用金型を提供する。【解決手段】キャビティＣＡと、このキャビティＣＡに溶湯を供給する湯道１１とを備え、湯道１１が、給湯口１０からの溶湯をキャビティＣＡに向かう複数の分岐路１１１，１１２に分岐させる分岐点１３を有し、分岐点１３の上流側が、金型本体１と別個にタングステン合金からなる分岐部形成体２により形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティと、このキャビティに溶湯を供給する湯道とを備え、
前記湯道が、給湯口からの溶湯を前記キャビティに向かう複数の分岐路に分岐させる分岐点を有し、
前記分岐点の上流側が、金型本体と別個にタングステン合金からなる分岐部形成体により形成されている鋳造用金型。
【請求項２】
請求項１に記載の鋳造用金型において、前記金型本体は固定型と一対の可動型とを備え、前記分岐部形成体は一対の分割片からなり、前記一対の可動型の割り面に臨んで前記分割片が前記各可動型に装着されている鋳造用金型。
【請求項３】
請求項２に記載の鋳造用金型において、前記分割片の下流側の端面が、前記固定型における前記可動型をスライドさせるスライド面に接触している鋳造用金型。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の鋳造用金型において、前記分岐部形成体は、一側部に前記給湯口からの溶湯が流入する流入口を有し、下端部に溶湯の流出口を有し、上端部に溶湯のガス抜きを行うガス抜き口を有している鋳造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にアルミニウム合金のような軽金属を重力鋳造法や低圧鋳造法などによって鋳造する場合に好適な鋳造用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金によって例えばエンジンのシリンダのような鋳造品を成形する場合、一般的には、重力鋳造法や低圧鋳造法が採用される。例えば、上記シリンダのような比較的大形の鋳造品を重力鋳造法で製造する場合には、給湯口からの溶湯を、湯道における分岐点から複数に分岐された分岐路に向け分けて供給し、複数の流入口からキャビティ内に注入している。これにより、キャビティへの溶湯の供給とキャビティ内での凝固の円滑化を図っている。
【０００３】
上述のような重力鋳造法に用いられる鋳造用金型の材質には、一般にＳＫＤ材（熱間加工用鋼）が用いられているが、このＳＫＤ材からなる鋳造用金型は、溶融した高温のアルミニウムの溶湯と化学的に親和性があるために溶損が生じ易い。これの対策として、従来では、タングステン８５〜９８重量％を含むタングステン系金属焼結体により型素材が形成された金属成形用鋳型（特許文献１参照）や、キャビティに溶湯を注入する湯口にタングステン合金で形成した湯口ブッシュを装着した鋳造装置（特許文献２参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３５４号公報
【特許文献２】実開昭６２−１５５９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した複数の分岐路を有する湯道が設けられた鋳造用金型では、分岐点の上流側が、複数の分岐路に分岐して供給できるだけの溶湯量の溶湯が流動していることと、この大きな溶湯量の溶湯が分岐点ではね返って、その上流側に直接的に当たることとにより、分岐点の上流側が高温のアルミニウム溶湯からの熱を受けて温度が上がり易く、この箇所に存在する溶湯の凝固が遅れる傾向にある。そのため、成形後に型開きする際に、湯道における分岐点の上流側に存在する十分に固まっていない溶湯が成形型のスライド面に付着する溶着やカジリなどが発生して、円滑な型開きの妨げとなる。
【０００６】
上述の不具合の対策として、特許文献１の技術によれば、湯道の溶着やカジリは防止できるが、タングステンは、高価であるうえに、靱性が低くて割れや欠けが生じ易く、しかも修理が難しいので、部分的に破損しても金型全体の交換が必要になるから、エンジンのシリンダのような比較的大形の鋳造品の鋳造用金型に適用するのはコスト面で好ましくない。一方、特許文献２の低圧鋳造用の湯口ブッシュは、湯道からキャビティに溶湯を流入させる湯口ブッシュとしては有効に使用できるが、湯道における分岐点の上流側に対する溶湯からの熱の影響を排除することはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、湯道における分岐点の上流側箇所の耐熱性を向上させて、溶着やカジリに起因する溶損の発生を十分に抑制することができる鋳造用金型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る鋳造用金型は、キャビティと、このキャビティに溶湯を供給する湯道とを備え、前記湯道が、給湯口からの溶湯を前記キャビティに向かう複数の分岐路に分岐させる分岐点を有し、前記分岐点の上流側が、金型本体と別個にタングステン合金からなる分岐部形成体により形成されている。
【０００９】
この鋳造用金型によれば、金型本体と別個に設けられて湯道における分岐点の上流側を形成する分岐部形成体の型素材であるタングステン合金は、熱に強くて硬いうえに、良好な熱伝導性およびアルミニウム溶湯に対する低い濡れ性を有していることから、耐熱性が向上するので、溶着やカジリに起因する溶損の発生を抑制することができる。また、靱性が低く高価なタングステン合金は、湯道の分岐点の上流側を形成する分岐部形成体のみに用いられており、金型における分岐部形成体を除く大部分を従来と同様の鋼鉄製にできるから、金型全体の靱性を低下させないうえに、コストの増大も抑制できるので、大形の鋳造品の鋳造用金型にも適用することができる。
【００１０】
本発明において、前記金型本体は固定型と一対の可動型とを備え、前記分岐部形成体は一対の分割片からなり、前記一対の可動型の割り面に臨んで前記分割片が前記各可動型に装着されていることが好ましい。これにより、一対の可動型が型閉めされたときに、一対の可動型の各々の割り面に臨んで装着された一対の分割片により、湯道の一部分である分岐点の上流側が容易に形成される。なお、ここで言う割り面は、可動型間の分割面であって、型閉めによって互いに密着する面である。
【００１１】
一対の可動型の割り面に臨んで分割片が各可動型に装着される場合、前記分割片の下流側の端面が、前記固定型における前記可動型をスライドさせるスライド面に接触していることが好ましい。これにより、固定型のスライド面に接触する分割片が耐熱性に優れたタングステン合金により形成されているから、分割片に溶湯が溶着してスライド面を溶損させることがないので、円滑な型開閉を行うことができる。
【００１２】
本発明において、前記分岐部形成体は、一側部に前記給湯口からの溶湯が流入する流入口を有し、下端部に溶湯の流出口を有し、上端部に溶湯のガス抜きを行うガス抜き口を有していることが好ましい。これにより、溶湯が分岐部形成体における一側面の給湯口から流入して下端部の流出口に向け流動することになり、その際に、溶湯に含まれるガスが、分岐部形成体の上端部に設けたガス抜き口からスムーズに外部へ放出されるので、特に重力鋳造法による鋳造を行う際のガス抜きを円滑に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、金型本体と別個に設けられて湯道における分岐点の上流側を形成する分割片の型素材であるタングステン合金は、熱に強くて硬いうえに、良好な熱伝導性およびアルミニウム溶湯に対する低い濡れ性を有していることから、耐熱性が向上するので、溶着やカジリに起因する溶損の発生を抑制することができる。また、靱性が低く高価なタングステン合金は、湯道の分岐点の上流側を形成する分割片のみに用いられているから、金型全体の靱性を低下させないうえに、コストの増大も抑制できるので、大形の鋳造品の鋳造用金型にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施形態に係る鋳造用金型の型閉め時および型開き時における概略縦断面図である。
【図２】同上の鋳造用金型の上型を除いた平面図である。
【図３】図２のIII-III 線に沿った矢視図である。
【図４】同上の鋳造用金型における分割片を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る鋳造用金型の型閉め時および型開き時の状態をそれぞれ示す概略縦断面図であり、この鋳造用金型は、金型本体１と分岐部形成体２とを有している。金型本体１は、ベース台８上に固定された固定型３と、この固定型３の上面にスライド自在に設けられた一対の可動型４Ａ，４Ｂとを備えている。分岐部形成体２は一対の分割片２Ａ，２Ｂからなる。なお、一対の可動型４Ａ，４Ｂの上面には、上型９が連結されている。
【００１６】
金型本体１の一対の可動型４Ａ，４Ｂは、従来と同様にＳＫＤ材により形成されている。一対の分割片２Ａ，２Ｂは、タングステン合金により金型本体１の可動型４Ａ，４Ｂとは別個に形成されており、一対の可動型４Ａ，４Ｂの割り面１４ａ，１４ｂに形成された取付凹部２４ａ，２４ｂに嵌め込まれて、後述する固定手段により、各可動型４Ａ，４Ｂに固定されている。この状態で一対の分割片２Ａ，２Ｂの相対向する内面は、割り面１４ａ，１４ｂと面一となっている。この場合、一対の分割片２Ａ，２Ｂは、これらの底面である下流側の端面２５ａ，２５ｂが、可動型４Ａ，４Ｂとともに、固定型３上のスライド面３ａに接触している。
【００１７】
図２は鋳造用金型における上型９を除いた状態の平面図であり、同図には、比較的大形の鋳造品、例えば自動二輪車用エンジンのシリンダをアルミニウムにより鋳造する金型が例示されている。型閉めされた一対の可動型４Ａ，４Ｂにおける密着した各々の割り面１４ａ，１４ｂを挟んだ両側には、鋳造品を鋳造するためのキャビティＣＡと、金型本体１に上方からアルミニウムの溶湯を供給する給湯口１０と、この給湯口１０からのアルミニウムの溶湯をキャビティＣＡに供給する湯道１１とが形成されている。
【００１８】
湯道１１は、給湯口１０から下方に延びる入口路１１０と、この入口路１１０から水平方向に二つに分岐した湯道分岐路１１１，１１２とを有している。溶湯は、湯道分岐路１１１，１１２から各々のゲート１２ａ，１２ｂを通ってキャビティＣＡに注入される。入口路１１０は両可動型４Ａ，４Ｂの間に形成され、湯道分岐路１１１，１１２は可動型４Ａ，４Ｂと固定型３との間に形成されている。
【００１９】
図１に示すように、湯道１１を二つの湯道分岐路１１１，１２２に分岐させる分岐点１３は、固定型３に形成された溝状の凹所からなり、この分岐点１３の上流側部分が、分岐部形成部２を構成する各可動型４Ａ，４Ｂに装着された一対の分割片２Ａ，２Ｂにより形成されている。この分割片２Ａ，２Ｂは、可動型４Ａ，４Ｂの割り面１４ａ，１４ｂを挟んでほぼ対称形であり、図４に示すように、タングステン合金により全体として矩形状板材に形成されている。このタングステン合金は、例えば、タングステン９７重量％を含むタングステン系金属焼結体である。分割片２Ａ，２Ｂは、これらの一側部（図の右側部）に、後述の流入口１８を形成するための流入口半部１８ａ，１８ｂを有し、下端部に後述の流出口１９を形成するための流出口半部１９ａ，１９ｂを有し、さらに、流入口１８を流出口１９に連通する連通路２０を形成する連通路半部２０ａ，２０ｂを有し、上端部にガス抜き口２１を形成するためのガス抜き口半部２１ａ，２１ｂを有している。
【００２０】
図２に示すように、一対の可動型４Ａ，４Ｂが型閉めされたときに、各々の流入口半部１８ａ，１８ｂが合体して給湯口１０からのアルミニウムの溶湯を流入させる流入口１８が形成され、各々の流出口半部１９ａ，１９ｂが合体して溶湯を分岐点１３に向け流出させる流出口１９が形成され、各々の連通路半部２０ａ，２０ｂが合体して流入口１８を流出口１９に連通する連通路２０が形成され、各々のガス抜き口半部２１ａ，２１ｂが合体して溶湯のガス抜きを行うガス抜き口２１が形成される。
【００２１】
一対の分割片２Ａ，２Ｂは、位置決めピン２８により可動型４Ａ，４Ｂに対して位置決めされた状態で各可動型４Ａ，４Ｂの挿通孔５４ａ，５４ｂに挿通された締結部材の一種であるボルト２９が、各分割片２Ａ，２Ｂに形成された雌ねじ孔２２ａ，２２ｂに螺合されることにより、各可動型４Ａ，４Ｂに装着されている。
【００２２】
図３は図２のIII-III 線に沿った矢視図、つまり可動型４Ａを割れ面１４ａ側から見た矢視図を示す。同図に示すように、一方の分割片２Ａおける割り面１４ａと反対側の裏面には、図２に示した位置決めピン２８が嵌め込まれる一つの位置決め孔２３ａが形成されているとともに、図２に示した雌ねじ孔２２ａが４つ形成されている。他方の分割片２Ｂの裏面にも同様に、図２の位置決め孔２３ｂが一つ形成されているとともに、図２の雌ねじ孔２２ｂが４つ形成されている。
【００２３】
固定型３は、複数のボルト３０によりベース台８の上に固定されている。この固定型３には、センターピン３１が固定されるとともに、押出しピン３３が進退自在に配置されている。金型本体１におけるセンターピン３１のまわりにキャビティＣＡが形成されている。上型９には、鋳造中に中子（図示せず）のガスを抜くためのガス抜きピン３５が上型９からキャビティＣＡの上部まで挿入されている。
【００２４】
この鋳造用金型は、型閉めした状態で給湯口１０にアルミニウムの溶湯が投入されると、この溶湯が、入口路１１０から分岐路形成体２に形成された流入口１８，連通路２０および流出口１９を通って分岐点１３に流出したのち、二つの湯道分岐路１１１，１１２に分かれて流動し、各湯道分岐路１１１，１１２のゲート１２ａ，１２ｂからキャビティＣＡ内に充填される。このキャビティＣＡ内に充填された溶湯が凝固したのち、上型９を引き上げ、つづいて図１（ｂ）に示したように、一対の可動型４Ａ，４Ｂをスライドさせて開き、固定型３に配置された押出しピン３３の上方への進出により鋳造品（シリンダ）を押し上げて金型本体１から取り出す。金型の開閉時に可動型４Ａ（４Ｂ）の下面および分割片２Ａ（２Ｂ）の下流側の端面２５ａ（２５ｂ）が、固定型３上のスライド面３ａ上をスライドする。
【００２５】
この鋳造用金型では、図３の湯道１１における分岐点１３の上流側が、金型本体１と別個に設けられた分岐部形成体２により形成されており、この分岐部形成体２の素材であるタングステン合金は、熱に強くて硬いうえに、良好な熱伝導性およびアルミニウムの溶湯に対する低い濡れ性を有していることから、耐熱性が向上するので、溶着やカジリに起因する溶損の発生を抑制することができる。また、タングステン合金は、高価であるうえに、靱性が低くて割れや欠けが生じ易く、しかも修理が難しいので、金型全体をタングステン合金で造ると、部分的に破損しても金型全体の交換が必要になるから、コスト面で好ましくない。これに対し、上記実施形態では、タングステン合金は、湯道１１の分岐点１３の上流側を形成する分岐部形成体２のみの素材として用いられているだけであり、金型における分岐部形成体２を除く大部分は靱性の高い鋼鉄であるＳＫＤ材で形成されているから、金型全体の靱性は低下しないうえに、コストの増大も抑制できるので、大形の鋳造品の鋳造用金型にも適用することができる。
【００２６】
また、分岐部形成体２は、図１（ａ）に示す一対の分割片２Ａ，２Ｂからなり、一対の可動型２Ａ，２Ｂの割り面１４ａ，１４ｂに臨んで分割片２Ａ，２Ｂが各可動型４Ａ，４Ｂに装着されているので、一対の可動型４Ａ，４Ｂが型閉めされたときに、可動型４Ａ，４Ｂの各々の割り面１４ａ，１４ｂに臨んで装着された一対の分割片２Ａ，２Ｂにより、湯道１１の一部分である分岐点１３の上流側が容易に形成される。
【００２７】
さらに、分岐部形成体２の分割片２Ａ，２Ｂの下流側の端面２５ａ，２５ｂは、固定型３における、可動型４Ａ，４Ｂをスライドさせるスライド面３ａに接触してスライドするが、湯道１１における分岐点１３の上流側を形成する分岐部形成体２は、アルミニウムとの濡れ性が低く、かつ耐熱性に優れたタングステン合金からなるので、固定型３のスライド面３ａに接触する下流側の端面２５ａ，２５ｂにカジリや溶湯が発生し難いので、可動型４Ａ，４Ｂを円滑に開閉することができる。
【００２８】
また、図３に示す一対の分割片２Ａ，２Ｂは、型閉め時に互いに合体されることにより、給湯口１０からの溶湯が流入する流入口１８が一側部に形成され、溶湯の流出口１９が下端部に形成され、溶湯のガス抜き口２１ａが上端部に形成されている。したがって、給湯口１０からの溶湯が、一対の分割片２Ａ，２Ｂの各々の一側部により形成された流入口１８に流入して下端部の流出口１９に向け流動する過程において、溶湯に含まれるガスが、分岐部形成体２の上端部に形成されたガス抜き口か２１からスムーズに外部へ放出されるので、特に、キャビティＣＡに対し溶湯を下部から注入する重力鋳造法による鋳造を行う場合のガス抜きを円滑に行うことができる。
【００２９】
なお、前記実施形態では、湯道１１が２つの湯道分岐路１１１，１１２を有している場合を例示したが、３つ以上の湯道分岐路を有していてもよい。また、本発明は上述した実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３０】
１  金型本体
２  分岐部形成体
２Ａ，２Ｂ  分割片
３  固定型
３ａ  スライド面
４Ａ，４Ｂ  可動型
１０給湯口
１１  湯道
１３  分岐点
１４ａ，１４ｂ  割り面
１８  流入口
１９  流出口
２１  ガス抜き口
２５ａ，２５ｂ  下流側の端面
３３  押出しピン３３
１１１，１１２  分岐路
ＣＡ  キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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