(57)【要約】【課題】高い品質の鋳造品を製造することができる技術の提供を課題とする。【解決手段】筒形形状の低圧鋳造用のストーク２０であって、ストーク２０は、所定の長さの仕切り壁２６が筒体２５内に上方へ延ばされることで、２つの溶湯流路２８、３１を備え、２つの溶湯流路２８、３１の内、一方の溶湯流路３１の下端開口部１６を塞ぐ底部２９と、底部２９の上方で筒体２５の内面３２と外面３３とを連通する連通穴３５と、連通穴３５を筒体２５の外面側から塞ぐ蓋部材３８と、蓋部材３８を作動させ下端開口部１６を開閉させる開閉機構４０とを備えた。【効果】のろ６０を多く含む加圧開始直後の溶湯１５を一方の溶湯流路３１に流し込み、のろ６０をほとんど含まない所定時間経過後の溶湯１５を鋳型２３へ向かって送り込む。のろ６０をほとんど含まない溶湯１５を鋳型２３へ送り込むことで、高い品質の鋳造品を製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形形状の低圧鋳造用のストークであって、
このストークは、所定の長さの仕切り壁が筒体内に上方へ延ばされることで、２つの溶湯流路を備え、
これらの２つの溶湯流路の内、一方の溶湯流路の下端開口部を塞ぐ底部と、この底部の上方で前記筒体の内面と外面とを連通する連通穴と、この連通穴を前記筒体の外面側から塞ぐ蓋部材と、この蓋部材を作動させ前記連通穴を開閉させる開閉機構とを備えたことを特徴とする低圧鋳造用のストーク。
【請求項２】
筒形形状の低圧鋳造用のストークであって、
このストークは、所定の長さの仕切り壁が筒体内に上方へ延ばされることで、２つの溶湯流路を備え、
これらの２つの溶湯流路の内、一方の溶湯流路の下端開口部を塞ぐ蓋部材と、この蓋部材を作動させ前記下端開口部を開閉させる開閉機構とを備えていることを特徴とする低圧鋳造用のストーク。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の低圧鋳造用のストークを用いて行う低圧鋳造方法において、
前記一方の溶湯流路を前記蓋部材で閉じ、ストーク外の溶湯の上面を加圧し、他方の溶湯流路のみから溶湯を上昇させる加圧上昇工程と、
加圧され上昇した前記溶湯が、前記他方の溶湯流路の上端部から前記一方の溶湯流路に流入され、前記溶湯と共に巻き上げられたのろが前記一方の溶湯流路に収納される収納工程と、
前記のろを含まない溶湯を鋳型に注入する鋳込み工程と、
前記収納されたのろを、前記一方の溶湯流路を塞ぐ蓋部材を開くことで、前記ストークの外部へ放出させる放出工程と、からなることを特徴とする低圧鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧鋳造用のストーク及びこのストークを用いた低圧鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造方法の一つとして、低圧鋳造方法が知られている。低圧鋳造では、ストークを介して溶湯が鋳型に流し込まれる（例えば、特許文献１（図８）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図５に示すように、低圧鋳造装置１００は、側面に加圧用のポンプ１０１が繋がれる炉１０２と、この炉１０２内に充填された溶湯（例えば、アルミニウム溶湯）１０３と、この溶湯１０３に下端が浸かるストーク１０４と、このストーク１０４の上方に中間ストーク１０５及び湯口（ゲート）１０６、１０６を介して設けられ溶湯が流し込まれる鋳型１０８とからなる。
【０００４】
低圧鋳造装置１００を用いて鋳造品を製造するには、まずポンプ１０１を作動させ、溶湯１０３の上面を加圧する。加圧されることで溶湯１０３は、ストーク１０４内を上昇する。ストーク１０４内を上昇した溶湯１０３は、中間ストーク１０５及び湯口１０６、１０６を介して鋳型１０８に流し込まれる。鋳型１０８に流し込まれた溶湯１０３を凝固させることで、シリンダヘッド等の鋳造品が完成する。
一方、ストーク１０４内に残留した溶湯１０３は、ポンプ１０１を停止させることで、重力により炉１０２内に戻る。
【０００５】
ところで、炉１０２内の底部又は溶湯１０３内に、のろと称する不純物が溜まることがある。また、鋳型１０８に砂型を用いた場合は、鋳型から落下した砂が底部に溜まることがある（以下まとめて「のろ」という）。のろ１１０には、例えば溶湯１０３の酸化物と鋳型の砂とが混合したような不純物も含まれる。この混合したのろ１１０の密度は、溶湯１０３の密度よりも高いが、溶湯１０３との密度差は小さい。密度差が小さいのろ１１０は、溶湯１０３の上面が加圧され、溶湯１０３がストーク１０４内を上昇しようとする場合に、溶湯１０３に巻き上げられる。
【０００６】
巻き上げられたのろ１１０は、溶湯１０３と共に鋳型１０８へ流し込まれることがある。鋳型１０８へのろ１１０が混入することで、鋳造品にのろ１１０が混入する。のろ１１０が混入することで鋳造品の品質が低下する。
【０００７】
高い品質の鋳造品を製造できる技術の提供が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３３３９１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、高い品質の鋳造品を製造できる技術の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係るストークは、筒形形状の低圧鋳造用のストークであって、
このストークは、所定の長さの仕切り壁が筒体内に上方へ延ばされることで、２つの溶湯流路を備え、
これらの２つの溶湯流路の内、一方の溶湯流路の下端開口部を塞ぐ底部と、この底部の上方で筒体の内面と外面とを連通する連通穴と、この連通穴を筒体の外面側から塞ぐ蓋部材と、この蓋部材を作動させ連通穴を開閉させる開閉機構とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係るストークは、筒形形状の低圧鋳造用のストークであって、
このストークは、所定の長さの仕切り壁が筒体内に上方へ延ばされることで、２つの溶湯流路を備え、
これらの２つの溶湯流路の内、一方の溶湯流路の下端開口部を塞ぐ蓋部材と、この蓋部材を作動させ下端開口部を開閉させる開閉機構とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る低圧鋳造方法は、請求項１又は請求項２記載の低圧鋳造用のストークを用いて行う低圧鋳造方法において、
一方の溶湯流路を蓋部材で閉じ、ストーク外の溶湯の上面を加圧し、他方の溶湯流路のみから溶湯を上昇させる加圧上昇工程と、
加圧され上昇した溶湯が、他方の溶湯流路の上端部から一方の溶湯流路に流入され、溶湯と共に巻き上げられたのろが一方の溶湯流路に収納される収納工程と、
のろを含まない溶湯を鋳型に注入する鋳込み工程と、
収納されたのろを、一方の溶湯流路を塞ぐ蓋部材を開くことで、ストークの外部へ放出させる放出工程と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係るストークは、仕切り壁で仕切られた２つの溶湯流路を備え、一方の溶湯流路を蓋部材で閉じる。溶湯が加圧されることで、他方の溶湯流路内を溶湯が上昇する。上昇した溶湯は、仕切り壁の上端から一方の溶湯流路に落下するようにして流れる。一方の流路が溶湯で満たされるまで、溶湯は仕切り壁の上端から一方の溶湯流路に流れ続ける。
【００１４】
溶湯によって巻き上げられるのろは、加圧を開始し、溶湯内に対流が発生した直後にほとんどが巻き上げられるものと考えられる。即ち、所定の時間を超えることで、巻き上げられるのろの量は少なくなるものと考えられる。このストークによれば、のろを多く含む加圧開始直後の溶湯を一方の溶湯流路に流し込み、のろをほとんど含まない所定時間経過後の溶湯を鋳型へ向かって送り込む。のろをほとんど含まない溶湯を鋳型へ送り込むことで、高い品質の鋳造品を製造することができる。
【００１５】
加えて、請求項１に係るストークでは、筒体の内面と外面とを連通する連通穴を蓋部材で塞ぐ。一方の溶湯流路内に溜められた溶湯は、蓋部材を開けることで、連通穴からストークの外部に向かって排出される。鋳型等で発生し得る溶湯の酸化物は、溶湯と共にストークの外部へ向かって排出される。溶湯の酸化物は、溶湯よりも密度が低く、溶湯の表面で浮遊する。連通穴から酸化物を外部に向かって排出し、排出後に蓋部材を閉じる。ストークの下端開口部は、溶湯に浸されている。下端開口部よりも高い位置で浮遊する酸化物が、次回以降の鋳造時にストーク内に入り込むことを防ぐことができる。
【００１６】
請求項２に係るストークは、請求項１に係るストークと同じく、仕切り壁で仕切られた２つの溶湯流路を備え、一方の溶湯流路を蓋部材で閉じる。溶湯が加圧されることで、他方の溶湯流路内を溶湯が上昇する。上昇された溶湯は、仕切り壁の上端から一方の溶湯流路に落下するようにして流される。一方の流路が溶湯で満たされるまで、溶湯は仕切り壁の上端から一方の溶湯流路に流され続ける。
【００１７】
溶湯によって巻き上げられるのろは、加圧を開始し、溶湯内に対流が発生した直後にほとんどが巻き上げられるものと考えられる。即ち、所定の時間を超えることで、巻き上げられるのろの量は少なくなるものと考えられる。このストークによれば、のろを多く含む加圧開始直後の溶湯を一方の溶湯流路に流し込み、のろをほとんど含まない所定時間経過後の溶湯を鋳型へ向かって送り込む。のろをほとんど含まない溶湯を鋳型へ送り込むことで、高い品質の鋳造品を製造することができる。
【００１８】
さらに、請求項２に係るストークは、下端開口部を蓋部材で塞ぐ。下端開口部は、通常平面状であるから、平面状の開口部を塞ぐ蓋部材の形状を単純にすることができる。蓋部材の形状が単純なことで、ストークの製造が容易になる。
また、
【００１９】
請求項３に係る発明では、加圧され上昇した溶湯が、他方の溶湯流路の上端部から一方の溶湯流路に流入され、溶湯と共に巻き上げられたのろが一方の溶湯流路に収納される。一方の溶湯流路にのろが収納されることで、鋳型へのろの含有量の少ない溶湯を送り込むことができる。のろの含有量が少ない、高い品質の鋳造品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るストークが用いられる低圧鋳造装置の断面図である。
【図２】実施例１に係るストークの断面図である。
【図３】加圧工程から放出工程までを説明する図である。
【図４】実施例２に係るストークの断面図である。
【図５】従来の技術の基本原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例１】
【００２２】
先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、低圧鋳造装置１０は、側面１１に設けられた加圧ガス供給部１２に加圧ポンプ１３が繋げられる炉１４と、この炉１４内に充填されるアルミニウム等の溶湯１５と、この溶湯１５に下端開口部１６が浸されるストーク２０と、このストーク２０の上端開口部２１が繋がれ炉１４の上面２２で支持される鋳型２３とからなる。
【００２３】
ストーク２０は、本体である筒体２５と、この筒体２５の下端開口部１６中央から上方へ延ばされる仕切り壁２６と、この仕切り壁２６で仕切られ加圧された溶湯１５が上昇する第１流路２８と、この第１流路２８に対して仕切り壁２６を隔てて設けられ下端開口部１６近傍に設けられる底部２９で閉じられた第２流路３１と、この第２流路３１の高さ方向途中に設けられ筒体２５の内面３２と外面３３とを連通する連通穴３５と、この連通穴３５を外面３３側から塞ぎ筒体２５の外面３３側に設けた支持部材３６及びピン３７で回動可能に支持される蓋部材３８と、この蓋部材３８に繋がれ蓋部材３８を回動させる開閉機構４０と、筒体２５の内面３２に一体的に設けられ鋳型２３等から落下するのろや酸化物を第２流路３１に向かってガイドするガイド部４２と、筒体２５の上端開口部２１から下方に向かって広がる傾斜部４３と、この傾斜部４３の下端に設けられる大径部４４とからなる。
【００２４】
ストーク２０は、大径部４４が鋳型２３の取付け部４５に取付けられることで支持されている。即ち、大径部４４の底面４６でストーク２０を支持する。
【００２５】
蓋部材３８は、Ｌ字形状を呈するアーム部４８と、このアーム部４８の先端に一体的に設けられ連通穴３５を塞ぐ蓋部４９とからなる。
【００２６】
開閉機構４０は、筒体２５に支持されたフランジ５１に取り付けられるピストン５２と、このピストン５２のロッド５３の先端にピン５４を介して接続されるリンク５５と、このリンク５５に設けられ蓋部材３８のアーム部４８に接続するためのピン５６と、筒体２５の外面３３から延ばされ蓋部材３８の開き方向への動きを規制するストッパ５７と、ピストン５２に繋がれピストン５２を作動させるためのコントローラ５８とからなる。
【００２７】
このようなストーク２０は、以下のように言い換えることもできる。
ストーク２０は、所定の長さの仕切り壁２６が筒体２５内に上方へ延ばされることで、２つの溶湯流路（第１流路２８、第２流路３１）を備え、これらの２つの溶湯流路２８、３１の内、一方の溶湯流路（第２流路３１）の下端開口部１６を塞ぐ底部２９と、この底部２９の上方で筒体２５の内面３２と外面３３とを連通する連通穴３５と、この連通穴３５を筒体２５の外面３３側から塞ぐ蓋部材３８と、この蓋部材３８を作動させ連通穴３５を開閉させる開閉機構４０とを備えた。
【００２８】
なお、溶湯はアルミニウムやアルミニウム合金等任意の材料を用いることができる。
また、鋳型は砂型や金型等任意の材料を用いたものを使用することができる。
開閉機構４０と蓋部材３８について、次図で詳細に説明する。
【００２９】
図２に示すように、蓋部材３８を回動させ、第２流路３１を開放する場合は、まず、作業者がコントローラ５８を操作する。コントローラ５８を操作することで、ピストン５２が作動しロッド５３が上昇する。上昇したロッド５３にリンク５５も引っ張られ上昇する。リンク５５に繋げられる蓋部材３８は、ピン３７を中心にアーム部４８が時計回りに回動され、連通穴３５から離間される。蓋部材３８が離間されることで、第２流路３１が開放される。
このようなストーク２０を用いた低圧鋳造について次図で詳細に説明する。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、加圧ポンプ（図１、符号１３）を作動させ、ガスを炉（図１、符号１４）内に送ることで、白抜き矢印で示すように加圧ガスが溶湯１５の表面を加圧する。加圧されることで溶湯１５が第１流路２８内を上昇する。
【００３１】
溶湯１５への加圧で、溶湯１５内に対流が生じ、のろ６０が巻き上げられる。巻き上げられたのろ６０の一部は、溶湯１５と共に第１流路２８内を上昇される。
【００３２】
溶湯１５が上昇を続けると、（ｂ）に示すように、溶湯１５の表面が仕切り壁２６の上端部６１と同じ高さまで到達し、第２流路３１に向かって落下するように流れ込む。のろ６０も溶湯１５と共に第２流路３１に流し込まれる。
【００３３】
第２流路３１が溶湯１５で満たされると、（ｃ）に示すように溶湯１５は第２流路３１の上方に向かって上昇される。このとき第１流路２８から上昇される溶湯１５は、ほとんどのろ６０を含まないものと考えられる。以下にその理由を説明する。
【００３４】
溶湯１５で巻き上げられるのろ６０のうち、溶湯１５の密度に近い密度ののろ６０ほど、早急に第１流路２８内に向かって送られるものと考えられる。一方、第１流路２８に達するまで時間のかかる、密度の高いのろ６０は、仮に第１流路２８の下端開口部１６付近まで到達したとしても、上昇されずに沈殿するものと考えられる。このため、加圧後しばらくたってから上昇される溶湯１５には、ほとんどのろ６０が含まれないものと考えられる。
【００３５】
ストーク２０外の溶湯１５の表面への加圧を続けることで、（ｄ）に示すように、のろ６０がほとんど含まれない溶湯１５を鋳型（図１、符号２３）へ注入することができる。
（ａ）〜（ｄ）をまとめて、以下のようにいうことができる。
【００３６】
溶湯１５が加圧されることで、第１流路２８（他方の溶湯流路）内を溶湯１５が上昇する（（ａ）参照）。上昇された溶湯１５は、仕切り壁２６の上端部６１から第２流路３１（一方の溶湯流路）に落下するようにして流される。第１流路２８が溶湯で満たされるまで、溶湯１５は仕切り壁２６の上端部６１から第２流路３１に流され続ける。（（ｂ）参照）
【００３７】
溶湯１５によって巻き上げられるのろ６０は、加圧を開始し、溶湯１５内に対流が発生した直後にほとんどが巻き上げられるものと考えられる。即ち、所定の時間を超えることで、巻き上げられるのろ６０の量は少なくなるものと考えられる（（ｃ）参照）。このストーク２０によれば、のろ６０を多く含む加圧開始直後の溶湯１５を第２流路３１に流し込み、のろ６０をほとんど含まない所定時間経過後の溶湯１５を鋳型へ向かって送り込む。のろ６０をほとんど含まない溶湯１５を鋳型へ送り込むことで、高い品質の鋳造品を製造することができる（（ｄ）参照）。
【００３８】
鋳型へ溶湯１５が注入された後は、（ｅ）に示すように、蓋部材３８を回動させ、第２流路３１を開放する。連通穴３５からのろ６０がストーク外へ放出される。鋳型等で発生した溶湯１５の酸化物６２は、溶湯１５と共に筒体２５内を下げられる。
【００３９】
酸化物６２は、断面視三角形状のガイド部４２のテーパ面６３にガイドされ、第２流路３１に送られ、排出される。即ち、ガイド部４２を備えることで、酸化物６２の第１流路２８への流入が防がれる。
【００４０】
加えて、ガイド部４２を断面視三角形状で筒体２５と一体成形することで、ガイド部４２を容易に製造することができる。
【００４１】
鋳型等で発生し得る溶湯の酸化物６２は、溶湯１５と共にストーク２０の外部へ向かって排出される。排出後は、（ｆ）に示すように蓋部材３８を回動させ第２流路３１を閉じる。
【００４２】
溶湯１５の酸化物６２は、溶湯１５よりも密度が低く、溶湯１５の表面で浮遊する。連通穴３５から酸化物６２を外部に向かって排出し、排出後に蓋部材３８を閉じる。ストーク２０の下端開口部１６は、溶湯１５に浸されている。下端開口部１６よりも高い位置で浮遊する酸化物６２が、次回以降の鋳造時にストーク２０内に入り込むことを防ぐことができる。
【実施例２】
【００４３】
次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
図４に示すように、ストーク７０は、下端開口部７１を蓋部材７２で閉じた。
即ち、ストーク７０は、所定の長さの仕切り壁７３が筒体７４内に上方へ延ばされることで、第１流路７５と、第２流路７６との２つの溶湯流路を備え、これらの２つの溶湯流路７５、７６の内、第２流路７６（一方の溶湯流路）の下端開口部７１を塞ぐ蓋部材７２と、この蓋部材７２を作動させ下端開口部７１を開閉させる開閉機構７７とを備えている。
【００４４】
このようなストーク７０も、のろを多く含む加圧開始直後の溶湯を第２流路７６に流し込み、のろをほとんど含まない所定時間経過後の溶湯を鋳型へ向かって送り込む。のろをほとんど含まない溶湯を鋳型へ送り込むことで、高い品質の鋳造品を製造することができる。
【００４５】
さらに、下端開口部７１は、通常平面状であるから、平面状の下端開口部７１を塞ぐ蓋部材７２の形状を単純にすることができる。蓋部材７２の形状が単純なことで、ストーク７０の製造が容易になる。
【００４６】
尚、本発明に係る低圧鋳造装置は、シリンダヘッドの製造を例に説明したが、その他の鋳造品にも適用可能であり、他の用途に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のストークは、車両用部品を製造する低圧鋳造装置に好適である。
【符号の説明】
【００４８】
１５…溶湯、１６、７１…下端開口部、２０、７０…ストーク、２３…鋳型、２５、７４…筒体、２６、７３…仕切り壁、２８、７５…第１流路（他方の溶湯流路）、２９…底部、３１、７６…第２流路（一方の溶湯流路）、３２…内面、３３…外面、３５…連通穴、３８、７２…蓋部材、４０、７７…開閉機構、６０…のろ、６１…上端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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