(57)【要約】【課題】簡易な構成で、浮き上がりを防止することが可能な酸化物除去用のフィルタを提供する。【解決手段】実施形態にかかるフィルタ１０は、差圧鋳造用の金型の湯口部に設置されるカップ形状の酸化物除去用のフィルタ１０であって、カップ底１１を溶湯の流れの上流側に向けて、開口端１５を溶湯の流れの下流側に向けて設置される。フィルタ１０は、カップ底１１から開口端１５に向かって順に並ぶように配置された第１テーパ部１２、第２テーパ部１４と、第１テーパ部１２と第２テーパ部１４との間に配置された段差部１３とを有する。第１テーパ部１２は、カップ底１１から段差部１３へ向けて次第に拡径し、第２テーパ部１４は、段差部１３から開口端１５へ向けて次第に拡径し、金型２０の湯口部における上側テーパ部２３の内壁面に略全面接触する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
差圧鋳造用の金型の湯口部に設置されるカップ形状の酸化物除去用のフィルタであって、
前記フィルタは、カップ底を溶湯の流れの上流側に向けて、開口端を溶湯の流れの下流側に向けて設置され、
前記カップ底から前記開口端に向かって順に並ぶように配置された第１テーパ部、第２テーパ部と、
前記第１テーパ部と前記第２テーパ部との間に配置された段差部と、
を有し、
前記第１テーパ部は、前記カップ底から前記段差部へ向けて次第に拡径し、
前記第２テーパ部は、前記段差部から前記開口端へ向けて次第に拡径し、前記金型の前記湯口部におけるテーパ部の内壁面に略全面接触する、
フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造用金型の湯口部に設置される酸化物除去用フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶湯に含まれる酸化物（ノロ）が金型のキャビティ内に流入することを防止するため、湯口部にフィルタを取り付ける技術が知られている（例えば、特許文献１、２）。特許文献１には、低圧鋳造、吸引鋳造等の差圧鋳造用金型を構成する下型の湯口部に設置される酸化物除去用の金網製フィルタが開示されている。
【０００３】
このフィルタは、全体がカップ形状をなし、その周壁がカップ底から開口端へ向けて次第に縮径するテーパ形状をなしている。当該フィルタは、湯口部の上側テーパ部に、そのカップ底をキャビティ側へ向けかつそのテーパ形状の周壁を上側テーパ部の内壁面にほぼ全面接触させるように設置される。
【０００４】
特許文献２には、鉄系材料からなる円錐台形状のフィルタを複数備え、それぞれのフィルタをマグネットで吸着して、低圧鋳造装置のテーパ状拡径路に挿入する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３１６５８号公報
【特許文献２】特開２００８−１３２５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のフィルタは、そのカップ底がフラットな形状となっている。このため、溶湯の通過抵抗が大きく、フィルタが金型から外れて浮き上がりや位置ずれが発生するおそれがある。フィルタが外れると、酸化物がフィルタの外縁と金型との間の隙間からキャビティ内に侵入し、鋳造品質の低下を招くという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術では、鉄系材料のフィルタをマグネットで吸着するため、構造が複雑であり、鍛造装置のメンテナンス性の低下やコストアップを招くという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡易な構成で、浮き上がりを防止することが可能な酸化物除去用フィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様にかかるフィルタは、差圧鋳造用の金型の湯口部に設置されるカップ形状の酸化物除去用のフィルタであって、前記フィルタは、カップ底を溶湯の流れの上流側に向けて、開口端を溶湯の流れの下流側に向けて設置され、前記カップ底から前記開口端に向かって順に並ぶように配置された第１テーパ部、第２テーパ部と、前記第１テーパ部と前記第２テーパ部との間に配置された段差部とを有する。前記第１テーパ部は、前記カップ底から前記段差部へ向けて次第に拡径し、前記第２テーパ部は、前記段差部から前記開口端へ向けて次第に拡径し、前記金型の前記湯口部におけるテーパ部の内壁面に略全面接触する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構成で、浮き上がりを防止することが可能な酸化物除去用フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る酸化物除去用フィルタの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る酸化物除去用フィルタの構成を示す図である。
【図３】比較例の酸化物除去用フィルタの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図における同等の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１３】
実施の形態に係る酸化物除去用のフィルタは、アルミニウムやマグネシウム等の酸化され易い金属又はそれらの合金を、低圧鋳造、吸引鋳造等の差圧鋳造する場合に用いられる。当該フィルタは、差圧鋳造用の金型の湯口部に設置されキャビティ内への酸化物（ノロ）の浸入を防止するものである。
【００１４】
実施の形態について説明する前に、図３を参照して、比較例の酸化物除去用フィルタにおける問題点について説明する。図３は、比較例の酸化物除去用フィルタの構成を示す図である。図３に示すように、比較例は、金網製の皿状の金網フィルタ１である。金網フィルタ１は、金型２０の湯口部２１のキャビティ側の上側テーパ部２３に単に載置するように設置される。
【００１５】
金網フィルタ１は、メッシュ数と線径により決まる目開きによって、濾過可能な異物のサイズが決まる。目開きの小さいフィルタを用いることによって、異物の回収量を多くすることができ、キャビティ内への異物の混入を防ぐ効果が高くなる。
【００１６】
しかしながら、メッシュ数を大きくすると溶湯の通過抵抗が大きくなり、溶湯が金網フィルタ１を通過するときにかかる力が大きくなる。金型２０の上側テーパ部２３と金網フィルタ１との接触部分は線状であるため、金型２０の上側テーパ部２３と金網フィルタ１との摩擦が小さい。このため、金網フィルタ１の保持力が、溶湯が通過するときに発生する力に負けて、金網フィルタ１の浮上がりや位置ずれが発生する。
【００１７】
また、図３に示す比較例では、溶湯が通過する部分はフラットな形状であり、溶湯が通過するときにかかる力はさらに大きくなる。金網フィルタ１が浮くと、金網フィルタ１の外縁と金型２０との隙間からキャビティ内へ酸化物が浸入し、鋳造品質の悪化を招くという問題があった。すなわち、濾過性能を向上することと金網フィルタのずれを抑制することとは互いに相反しており、その両立には限界があった。
【００１８】
そこで、本発明者らは以下の発明をなした。以下、図１、２を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、実施の形態に係るフィルタ１０を金型２０に設置した状態を示している。図２は、実施の形態に係る酸化除去用のフィルタ１０の構成を示す図である。図１、２に示すように、フィルタ１０は、カップ底１１、第１テーパ部１２、段差部１３、第２テーパ部１４、開口端１５を有している。
【００１９】
本金型は、例えば、アルミニウム合金からなるシリンダヘッドの鋳造用として構成される。金型２０は、図示しない横型、上型とともに、鋳造空間であるキャビティを形成する下型である。図１の金型２０の上側に横型、上型が順に配置される。
【００２０】
図１では、金型２０のフィルタ１０が配置される湯口部２１が示されている。金型２０の中間部が、溶湯が通過する経路が最小となる絞り部２２になっている。絞り部２２の上側、下側にはそれぞれ上側テーパ部２３、下側テーパ部２４が形成されている。フィルタ１０は、金型２０の湯口部２１のキャビティ側の上側テーパ部２３に設置される。例えば、本実施の形態の金型２０の湯口部２１の上側テーパ部２３の下流側の端部の直径は、４０〜５０ｍｍ程度である。
【００２１】
金型２０の下側には、湯溜まりを有するブロック（不図示）が配置される。ブロックには、保持炉まで延設されるストークが接続される。鋳造時には、まず、保持炉内の溶湯がストークを通って、湯溜まり内に引き入れられる。その後、湯溜まり内の溶湯は、湯口部２１を通ってキャビティ内に注入される。図１において、矢印は溶湯の流れ方向を示している。図１の下側が溶湯の流れの上流側、上側が下流側となる。
【００２２】
図１に示すように、フィルタ１０は、その全体が２段構造のカップ形状をなしている。フィルタ１０は、カップ底１１を溶湯の流れの上流側に向けて、開口端１５を溶湯の流れの下流側に向けて設置される。すなわち、カップ底１１は湯溜まり側に向けられ、開口端１５はキャビティ側に向けられる。
【００２３】
フィルタ１０には、カップ底１１から開口端１５に向かって順に並ぶように、第１テーパ部１２、第２テーパ部１４が形成されている。第１テーパ部１２と第２テーパ部１４との間には、段差部１３が配置されている。
【００２４】
カップ底１１は、略円形状である。フィルタ１０を構成する金網としては、鋳造する溶湯よりも高い融点を有しているものを用いることができる。フィルタ１０を構成する金網として、例えば、所定の線径の鋼製金網が用いられる。
【００２５】
第１テーパ部１２は、カップ底１１の外周端から段差部１３の内周端へ向けて次第に拡径する。なお、図２に示す例では、段差部１３もまた、第１テーパ部１２、第２テーパ部１４と比較すると緩やかなテーパ形状となっている。
【００２６】
第２テーパ部１４は、段差部１３の外周端から開口端１５の端縁へ向けて次第に拡径する。従って、第２テーパ部１４は、第１テーパ部１２の外側に位置する。
【００２７】
第２テーパ部１４の傾斜角度は、金型２０の上側テーパ部２３の角度と略同一に設定されている。フィルタ１０は、第２テーパ部１４が湯口部２１における金型２０の上側テーパ部２３の内壁面に略全面接触するように、湯口部２１内に設置される。フィルタ１０は、第２テーパ部１４と上側テーパ部２３との摩擦力により圧着される。なお、フィルタ１０の目の大きさは、酸化物を捕捉できる大きさであればよい。また、フィルタ１０は、例えば平板状の金網を絞り加工することにより形成することができる。
【００２８】
このように、実施の形態では、第２テーパ部１４の内側に第１テーパ部１２を形成して、フィルタ１０を２段構造のカップ形状としている。外側の第２テーパ部１４を上側テーパ部２３と略全面接触させることにより、第２テーパ部１４と上側テーパ部２３との摩擦力を大きくすることができる。これにより、フィルタ１０の保持力を溶湯が通過するときに発生する力よりも大きくすることができ、フィルタ１０が金型２０から外れることを抑制することが可能となる。
【００２９】
また、溶湯の流れの上流側にカップ底１１が配置され、第１テーパ部１２は、溶湯の流れに沿って次第に拡径する。さらに、段差部１３もまた、溶湯の流れに沿って拡径するテーパ形状となっている。このため、溶湯の流れをスムースにすることができ、溶湯の通過抵抗を低減させることができる。従って、流動する溶湯がフィルタ１０に加える圧力を受け流すことができ、フィルタ１０の目開きを小さくしたとしても、フィルタ１０の浮き上がりや位置ずれの発生を抑制することが可能となる。このように、互いに相反する、濾過性能の向上とフィルタのずれの抑制とを両立することが可能となる。
【００３０】
上述したように、フィルタ１０が装着された金型２０、横型、上型を閉じてキャビティが形成された状態で保持炉内が加圧されることにより、湯口部２１を通ってキャビティ内に溶湯が低圧で注入される。溶湯の注入の間、湯口部２１に設置されたフィルタ１０により、溶湯に含まれる異物が除去される。このとき、第２テーパ部１４の上側テーパ部２３との間に摩擦力が発生するとともに、第１テーパ部１２により溶湯の圧力は受け流されるため、フィルタ１０の浮き上がりや位置ずれが発生しない。これにより、キャビティ内には清浄な溶湯が注入され、品質に優れた鋳造品を得ることが可能となる。
【００３１】
なお、実施の形態では、フィルタ１０として金網を用いたが、これに限定されるものではない。フィルタ１０としては、例えば、パンチングメタル、セラミックス成形体等を用いることも可能である。また、本発明は、アルミニウム合金の低圧鋳造に限定されず、例えばマグネシウム系、亜鉛系、銅系等の種々の合金または金属の鋳造に適用でき、吸引鋳造等の他の差圧鋳造にも適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  フィルタ
１１  カップ底
１２  第１テーパ部
１３  段差部
１４  第２テーパ部
１５  開口端
２０  金型
２１  湯口部
２２  絞り部
２３  上側テーパ部
２４  下側テーパ部
１  金網フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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