(57)【要約】【課題】酸化物の鋳型への流入を防止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１０であって、このストーク１０は、筒体２６の途中に、筒体２６の内面２８と外面２９とを連通する連通穴２８を備えると共に連通穴２８を囲うように筒体２６の外面２９から外側へ張り出された湯溜まり室３３を備え、連通穴２８の下端部３１と湯溜まり室３３の床面  とを水平方向に連続させたことを特徴とする。【効果】酸化物６０が湯溜まり室３３で捕捉される。酸化物６０が湯溜まり室３３で捕捉されることで、酸化物６０の鋳型５１への流入を防止することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧鋳造に用いられ、筒状本体で鋳型に向かって溶湯を供給する低圧鋳造用のストークであって、
このストークは、筒体の内面と外面とを繋げる第１下端開口部と、この第１下端開口部よりも上方に設けられ前記筒体の内面と外面とを繋げる第１上端開口部と、これらの第１下端開口部から第１上端開口部までを繋いだ第１迂回路と、この第１迂回路の第１下端開口部よりも高い位置から前記第１上端開口部を塞ぐ位置まで前記筒体内を移動させられるピストンと、前記第１下端開口部よりも高い位置で前記第１上端開口部よりも低い位置に設けられる第２下端開口部と、この第２下端開口部よりも上方で前記第１上端開口部よりも上方に設けられる第２上端開口部と、これらの第２下端開口部から第２上端開口部までを繋いだ第２迂回路とが備えられ、
前記筒体内を昇降させられる前記溶湯の押圧力で、前記ピストンが昇降されることを特徴とする低圧鋳造用のストーク。
【請求項２】
低圧鋳造方法において、
ストーク外の溶湯の上面を加圧して、ストーク内の溶湯を上昇させる加圧工程と、
前記ストーク内の溶湯に浮いている酸化物を、前記ストークの高さ途中に設けた第１迂回路で捕捉する酸化物捕捉工程と、
酸化物を含まない溶湯を鋳型に注入する鋳込み工程と、
前記加圧を停止し、前記ストーク内の溶湯を下げ、この溶湯で前記捕捉した酸化物を回収する湯下げ工程と、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１２（ａ）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、（ａ）のｂ部拡大図である（ｂ）に示すように、溶湯１０３の表面に、「のろ」と称する溶湯１０３の酸化物（例えば、酸化アルミニウム）等を成分とした浮遊物が発生することがある（以下、「酸化物」とする。）。酸化物１１０が、鋳型１０８に送り込まれると、鋳造品の品質が低下する。
【０００６】
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】
【０００７】
【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】
【０００８】
本発明は、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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係るストークは、低圧鋳造に用いられ、筒状本体で鋳型に向かって溶湯を供給する低圧鋳造用のストークであって、
このストークは、筒体の内面と外面とを繋げる第１下端開口部と、この第１下端開口部よりも上方に設けられ筒体の内面と外面とを繋げる第１上端開口部と、これらの第１下端開口部から第１上端開口部までを繋いだ第１迂回路と、この第１迂回路の第１下端開口部よりも高い位置から第１上端開口部を塞ぐ位置まで筒体内を移動させられるピストンと、第１下端開口部よりも高い位置で第１上端開口部よりも低い位置に設けられる第２下端開口部と、この第２下端開口部よりも上方で第１上端開口部よりも上方に設けられる第２上端開口部と、これらの第２下端開口部から第２上端開口部までを繋いだ第２迂回路とが備えられ、
筒体内を昇降させられる溶湯の押圧力で、ピストンが昇降されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る低圧鋳造方法は、
ストーク外の溶湯の上面を加圧して、ストーク内の溶湯を上昇させる加圧工程と、
ストーク内の溶湯に浮いている酸化物を、ストークの高さ途中に設けた第１迂回路で捕捉する酸化物捕捉工程と、
酸化物を含まない溶湯を鋳型に注入する鋳込み工程と、
加圧を停止し、ストーク内の溶湯を下げ、この溶湯で捕捉した酸化物を回収する湯下げ工程と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係るストークは、第１迂回路と、この第１迂回路の第１下端開口部よりも高い位置から第１上端開口部を塞ぐ位置まで移動させられるピストンとを備える。溶湯が筒体内を上昇すると、第１迂回路に到達する。溶湯の上面に浮遊する酸化物の一部は、溶湯と共に第１迂回路に向かって流入する。さらに筒体内を溶湯が上昇すると、溶湯はピストンを押し上げる。ピストンが押し上げられることで、ピストンは第１迂回路の第１上端開口部を塞ぐ。第１上端開口部が塞がれることで、第１迂回路内の酸化物が、第１迂回路内に閉じ込められる。酸化物を第１迂回路に閉じ込めることで、酸化物の含有量の少ない溶湯を鋳型へ送ることができる。酸化物の含有量が少ない溶湯を用いることで、鋳造品の品質が向上する。
【００１２】
請求項２に係る低圧鋳造方法では、ストーク内の溶湯に浮いている酸化物を、ストークの高さ途中に設けた第１迂回路で捕捉する。酸化物を第１迂回路で捕捉することで、酸化物の含有量が少ない溶湯を鋳型へ送ることができる。酸化物の含有量が少ない溶湯を用いることで、鋳造品の品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るストークの正面図である。
【図２】本発明に係るストークの平面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】実施例１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５】加圧工程を説明する図である。
【図６】酸化物捕捉工程から鋳込み工程までを説明する図である。
【図７】湯下げ工程を説明する図である。
【図８】実施例２に係るストークの断面図である。
【図９】実施例３に係るストークの断面図である。
【図１０】ピストンの変更例を説明する図である。
【図１１】ピストンの更なる変更例を説明する図である。
【図１２】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】
【００１４】
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】
【００１５】
先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ストーク１０は、上端に第１フランジ部１１を有する下部筒体１２と、この下部筒体１２に第２フランジ部１３を介して接続される中部筒体１４と、この中部筒体１４の上端に設けられた第３フランジ部１５に第４フランジ部１６が接続される上部筒体１７とが備えられる。
【００１６】
中部筒体１４は、第２フランジ部１３の上部近傍に設けられる第１迂回路２１と、この第１迂回路２１を挟むようにして第３フランジ部１５の下部近傍に複数（この例では、２つ）設けられる第２迂回路２２とが備えられる。
【００１７】
上部筒体１７は、上端から下方に向かって広がる傾斜部２３と、この傾斜部２３の下端に設けられる大径部２４とが備えられる。
【００１８】
ストーク１０の本体である筒体２６は、下部筒体１２と、中部筒体１４と、上部筒体１７とからなり、ストーク１０は、この筒体２６に第１迂回路２１及び第２迂回路２２等が設けられてなる。
次図でこれらの第１迂回路２１及び第２迂回路２２について、詳細に説明する。
【００１９】
図２に示すように、第１迂回路２１、２１は、向かい合わせに２つ設けられ、第２迂回路２２、２２も向かい合わせに２つ設けられている。これらの第１迂回路２１と第２迂回路２２とは、それぞれ９０°間隔で設けられている。
【００２０】
第１迂回路２１を複数設けることで、筒体２６内部で上昇される溶湯を第１迂回路２１にできるだけ多く流入させることができる。
なお、第１迂回路２１と第２迂回路２２とは、１つずつ設けられてもよいし、３つ以上ずつ設けられてもよい。また、第１迂回路２１と第２迂回路２２の数は、必ずしも同じである必要はない。
次図で筒体２６の内部について詳細に説明する。
【００２１】
図３に示すように、ストーク１０は、筒体２６の内面２８と外面２９とを繋げる第１下端開口部３１と、この第１下端開口部３１よりも上方に設けられ筒体２６の内面２８と外面２９とを繋げる第１上端開口部３２と、これらの第１下端開口部３１から第１上端開口部３２までを繋いだ第１迂回路２１と、第１下端開口部３１よりも高い位置で第１上端開口部３２よりも低い位置に設けられる第２下端開口部３３と、この第２下端開口部３３よりも上方で第１上端開口部３２よりも上方に設けられる第２上端開口部３４と、これらの第２下端開口部３３から第２上端開口部３４までを繋いだ第２迂回路２２と、この第２迂回路２２の第２下端開口部３３近傍に設けられる半割リング状の下端ストッパ３５、３５と、これらの下端ストッパ３５、３５で下端が規制され筒体２６内を昇降されるピストン３８と、このピストン３８の上方に設けられピストン３８の上端を規制する上端ストッパ３９、３９とが備えられる。
このようなストーク１０が搭載される低圧鋳造装置について次図で詳細に説明する。
【００２２】
図４に示されるように、低圧鋳造装置４０は、側面４１に設けられた加圧ガス供給穴４２に加圧ポンプ４３が繋げられる炉４４と、この炉４４内に充填されるアルミニウム等の溶湯４５と、この溶湯４５に筒体下端開口４７が浸されるストーク１０と、このストーク１０の筒体上端開口４８が繋がれ炉４４の上面４９で支持される鋳型５１とからなる。
【００２３】
ストーク１０は、大径部２４が鋳型５１の取付け部５２に取付けられることで支持されている。即ち、大径部２４の底面５３でストーク１０を支持している。
【００２４】
第１迂回路２１の底面５５は、筒体２６の外面２９から筒体２６の軸５６に向かって下げられるテーパ形状を呈する。テーパ形状とすることで、湯下げ時に円滑に溶湯４５を流し出すことができる。
【００２５】
第２迂回路２２の底面５７は、筒体２６の外面２９から筒体２６の軸５６に向かって下げられるテーパ形状を呈する。テーパ形状とすることで、湯下げ時に円滑に溶湯４５を流し出すことができる。
【００２６】
ピストン３８は、溶湯４５が筒体２６内を昇降される際に、溶湯４５によって昇降される。溶湯４５で確実に昇降することができるよう、ピストン３８の見かけの密度は低い方が望ましい。ピストン３８の密度を低くするために、ピストン３８は中空状とされることが望ましい。
【００２７】
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。
酸化物の捕捉について、次図で詳細に説明する。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、まず、加圧ポンプ（図４、符号４３）を作動させ、ガスを炉（図４、符号４４）内に送ることで、加圧ガスが溶湯４５の表面を加圧する。加圧されることで溶湯４５が筒体２６内を上昇する。
【００２９】
溶湯４５が上昇を続けると、（ｂ）に示すように、溶湯４５の表面が第１下端開口部３１と同じ高さまで到達する。
（ｂ）のｃ部拡大図に示すように、溶湯４５の表面を浮遊する一部の酸化物６０ａは、第１下端開口部３１から第１迂回路２１に流入する。
【００３０】
第１迂回路２１に溶湯４５が流入した後も、加圧は続けられる。（ｄ）に示すように、さらに上昇した溶湯４５は、ピストン３８の下面６１に到達し、第２迂回路２２に流れる。一部の酸化物６０ｂは、ピストン３８の下面６１で上昇することを遮られる。
【００３１】
図６（ａ）に示すように、酸化物６０が捕捉された溶湯４５は、第２迂回路２２内を上昇する。溶湯４５が上昇する際の押圧力でピストン３８が上昇する。ピストン３８の上面６２が上端ストッパ３９に接触するまで、ピストン３８は上昇する。上端ストッパ３９に接触することで、ピストン３８は上方向への移動を規制される。
【００３２】
ピストン３８の上面６２が上端ストッパ３９に接触し、ピストン３８が上端位置まで移動することで、第１迂回路２１の第１上端開口部３２は閉じられる。
【００３３】
また、ピストン３８が上限まで上昇すると、ピストン３８の下面６１は、（ａ）のｂ部拡大図である（ｂ）に示すように、第２下端開口部３３の上端６４よりも高い位置にくる。第２下端開口部３３の上端６４よりも、ピストン３８の下面６１が高い位置にくることで、ピストン３８の下面６１に存在する酸化物６０ｂが第２迂回路２２に流入することを確実に防ぐことができる。
【００３４】
即ち、（ａ）を参照して、ピストン３８の長手方向の長さは、第１上端開口部３２の上端６５から第２下端開口部３３の上端６４までよりも短い。
【００３５】
ピストン３８を上限まで移動させた後も、溶湯４５は筒体２６内をさらに上昇し、鋳型（図４、符号５１）に注入される。鋳型へ注入されている間、（ｃ）に示すように、酸化物６０は第１迂回路２１又はピストン３８の下面６１の下部に留まる。
【００３６】
酸化物６０ａを第１迂回路２１に閉じ込めることで、酸化物６０の含有量の少ない溶湯４５を鋳型へ送ることができる。酸化物６０の含有量が少ない溶湯４５を用いることで、鋳造品の品質が向上する。
【００３７】
第１迂回路２１を複数設けた場合は、より多くの酸化物６０ａを第１迂回路２１に流し込むことができる。より多くの酸化物６０ａが回収され、有益である。
鋳型へ注入された後、加圧を停止する。（ｄ）に示すように、重力で溶湯４５が降下する。
【００３８】
図７（ａ）に示すように、降下を続けることで、第１下端開口部３１と同じ高さまで筒体２６内の溶湯４５が降下する。
【００３９】
第１下端開口部３１と同じ高さまで溶湯４５が降下すると、（ａ）のｂ部拡大図である（ｂ）に示すように、第１迂回路２１内の溶湯４５、酸化物６０ａも降下し、第１下端開口部３１から筒体２６内に排出される。即ち、捕捉された酸化物６０ａが回収される。
【００４０】
第１迂回路２１の底面５５は、テーパ形状を呈する。テーパ形状とすることで、湯下げ時に筒体に向かって溶湯４５を流し出すことができ、溶湯４５の表面に浮遊する酸化物６０ａも確実に流し出すことができる。即ち、酸化物６０ａを確実に回収することができる。
【００４１】
なお、図４を参照して以下のこともいえる。例えば、鋳型（図４、符号５１）に砂型を用いた場合に、砂等の異物が上部筒体１７から落下することがある。このような異物は、溶湯４５と共に第２迂回路２２を通過して下部筒体１２に到達する。第２迂回路２２の底面５７をテーパ形状とすることで、確実に異物を筒体２６に向かって流し出すことができる。即ち、異物を確実に回収することができる。
酸化物６０回収後は、図７（ｃ）に示すように、次の鋳造の準備状態に戻る。
【実施例２】
【００４２】
次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
図８に示すように、ストーク７０は、第２迂回路７１が下部第２迂回路７２と、上部第２迂回路７３とからなる。
この第２迂回路７１は、下から順に第２下端開口部７４と、下部第２中間開口部７５と、上部第２中間開口部７６と、第２上端開口部７７とが備えられる。
【００４３】
即ち、下部第２中間開口部７５及び上部第２中間開口部７６を介して第２下端開口部７４と第２上端開口部７７とが繋がれている。
また、下部第２中間開口部７５から上部第２中間開口部７６に溶湯を送ることができるよう、ピストン８０の長手方向略中央に凹部８１が設けられる。
【００４４】
このようなストーク７０を用いた場合も、酸化物を第１迂回路２１に閉じ込めることで、酸化物の含有量の少ない溶湯を鋳型へ送ることができる。酸化物の含有量が少ない溶湯を用いることで、鋳造品の品質が向上する。
【実施例３】
【００４５】
次に、本発明の実施例３を図面に基づいて説明する。
図９に示すように、ストーク８３は、第１迂回路８４が下部第１迂回路８５と、上部第２迂回路８６とからなる。
この第１迂回路８４は、下から順に第１下端開口部８７と、下部第１中間開口部８８と、上部第１中間開口部８９と、第１上端開口部９１とが備えられる。
【００４６】
即ち、下部第１中間開口部８８及び上部第１中間開口部８９を介して第１下端開口部８７と第１上端開口部９１とが繋がれている。
【００４７】
このようなストーク８３を用いた場合も、酸化物を第１迂回路８４に閉じ込めることで、酸化物の含有量の少ない溶湯を鋳型へ送ることができる。酸化物の含有量が少ない溶湯を用いることで、鋳造品の品質が向上する。
【００４８】
ところで、図３で円柱状のピストンを示した。このピストン３８は、円柱状の他、別の形態にすることができる。別の形態の例を図１０、図１１で順に説明する。
図１０に示すように、ピストン９３に、開口部９４を設けた。開口部９４で酸化物６０を捕捉することができる。捕捉される酸化物６０の量を増加させることができる。
【００４９】
また、開口部９４は、断面視でピストン９３の軸９５から外周方向に向かって下がるテーパ形状とされる。テーパ形状とされることで、開口部９４がガイドの役割を果たし、酸化物６０を捕捉しやすくなる。
【００５０】
図１１に示すようにピストン９６は、筒状の本体部９７と、この本体部９７の下端に一体に設けられる円錐部９８とからなる。円錐部９８に接触した酸化膜等の酸化物６０は、溶湯４５が上昇する力で円錐部９８に押し付けられ、鋭利な円錐部９８で破砕される。酸化物６０は、破砕され細かくなることで、第１迂回路に捕捉されやすくなる。
【００５１】
または、酸化膜等の酸化物６０は、円錐部９８を包むようにして円錐部９８にくっつく。このような場合も、鋳型への酸化物６０の侵入を防ぐことができる。
【００５２】
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】
【００５３】
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】
【００５４】
１０、７０、８３…ストーク、２１、８４…第１迂回路、２２、７１…第２迂回路、２６…筒体、２８…内面、２９…外面、３１、８７…第１下端開口部、３２、９１…第１上端開口部、３３、７４…第２下端開口部、３４、７７…第２上端開口部、３８、９３、９６…ピストン、４５…溶湯、５１…鋳型、６０…酸化物。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011189377.tif 000011
【図１０】
2011189377.tif 000012
【図１１】
2011189377.tif 000013
【図１２】
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