(57)【要約】【課題】より簡素な構成からなりトラブルが発生し難く、メンテナンス頻度及び作業量の少ない鋳造用の金型を提供し、鋳造工程の生産効率を高めること。【解決手段】チャンバ１６と、例えば下型３を構成要素とする金型本体と、を有してなり、金型本体が下型３部分においてチャンバ１６と着脱可能に接合し、下型３のチャンバ１６との接合部に鍔２１ａが形成されている鋳造用金型の提供による。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉につながるチャンバと、キャビティが形成された金型本体と、を有し、前記金型本体に前記チャンバと前記キャビティとを通じる湯道が形成され、接湯する前記チャンバの内面及び前記湯道の形成面に断熱材が設けられるとともに、前記金型本体が前記チャンバと着脱可能に接合する金型であって、
前記金型本体と前記チャンバとの接合部に鍔が形成されていることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項２】
前記鍔が、前記接合部において前記金型本体及び前記チャンバの両方又は何れか一方に形成されている請求項１に記載の鋳造用金型。
【請求項３】
前記湯道が、複数形成される請求項１又は２に記載の鋳造用金型。
【請求項４】
車両用ホイールを鋳造成形するために用いられる請求項１〜３の何れか一項に記載の鋳造用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳物製品の鋳造成形に用いられ、溶湯をチャンバ経由でキャビティに注湯するとともに断熱材保温方式を採用する鋳造用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋳造は、製品形状のキャビティを有する金型に溶湯を充填し、溶湯を冷却・固化させて成形体（鋳物製品）を得る成形手段であり、複雑形状の製品を一工程で製造することが可能であるため、車両用部品をはじめ、様々な工業製品の鋳造において広範に利用されている。
【０００３】図３に鋳造装置の一例を示す。図示される鋳造装置２０は、保持炉１１、ストーク５、チャンバ１６、及び、下型３と横型２と上型１とからなる金型本体、を有する低圧鋳造装置である。保持炉１１に貯められた溶湯１２は、例えば保持炉１１内のストーク５内を除く湯面が加圧されることによってストーク５内を上昇し、チャンバ１６内のチャンバ空間２６を経て下型３内の湯道１７を通り、金型本体に形成されたキャビティ４へ充填される。
【０００４】溶湯は温度を低下させると流動性が低下し、種々の鋳造欠陥を誘因するので、保持炉１１からキャビティ４に至る溶湯流路において、溶湯の温度を低下させない手段が求められる。その手段としてはチャンバ１６においてヒータやバーナなどで加熱する方法も考えられるが、構成機器が増加し構造がより複雑になることから、設備コストが増加するとともにメンテナンス費用も増え、好ましくない。従って、溶湯流路を、より簡素な断熱材で保温する方法をとる場合がある。鋳造装置２０では、図示しないが、ストーク５及びチャンバ１６の内面、及び、下型３の湯道１７形成面に、例えばアルミナ・シリカ系の断熱材が設けられている。
【０００５】又、得ようとする鋳物製品の形状が変わる場合に、その都度、専用の鋳造装置を用意しては設備利用率が低下し効率的でないので、金型本体のみ所望のキャビティを有するものに交換する作業が行われる。図３に示す鋳造装置２０は金型本体をチャンバ１６から切り離し交換可能な構造になっており、保持炉１１、ストーク５、チャンバ１６は変更の必要がない。
【０００６】金型本体のみの交換は設備利用率を向上させ、又、断熱材保温方式は構成機器が増加せず構造が簡素でありトラブルが発生し難くトラブルが生じた場合の対応も容易である。従って、上記態様は鋳造装置の好ましい利用態様であると考えられた。
【０００７】しかしながら、上記態様においては、溶湯が金型本体とチャンバとの接合面に生じた隙間に入り込み固化して残留固形物となり、その残留固形物が金型本体交換時に断熱材を破壊してしまい、金型本体交換の都度、併せて断熱材の補修等のメンテナンスを行う必要が生じ、鋳物製品生産のスループットを低下させるという問題があった。尚、この問題について、改善提案を行っている先行文献は、存在しないようである。
【０００８】注湯時には、高温の溶湯が入るため金型本体とチャンバとが高温になり、それぞれの熱膨張率が異なることを一因として、金型本体とチャンバとの接合面に隙間が生じてしまう。その隙間に溶湯が入り込み、周囲に断熱材が存在することも手伝って注湯後の湯戻りの際に保持炉に戻り難く、残った溶湯が冷却により金型本体とチャンバとの間で凝固してしまう。凝固により生じた残留固形物は金型本体の内面（湯道形成面）及びチャンバの内面に設けられている断熱材とも固着する。そして、残留固形物は、自らは鋳物製品相当に機械的強度が高いことから、金型本体を交換しようとして金型本体をチャンバから離すときに、その離す力により分断されず金型本体若しくはチャンバの何れか一方に固着し他方から離れる。ところが、断熱材は引き裂かれ易いため、残留固形物が金型本体若しくはチャンバから離れることによって、固着した残留固形物から離れず自らが破壊されてしまう。
【０００９】図６（ａ）、図６（ｂ）に断熱材が引き裂かれる様子の一例を表す。図６（ａ）、図６（ｂ）は、従来の接合部が滑らかな金型本体（下型１０３）とチャンバ１１６を採用した図３に示す鋳造装置２０と同等の鋳造装置において、その接合部を拡大した断面図である。下型１０３の湯道１７形成面とチャンバ１１６の内面（チャンバ空間２６形成面）には断熱材８が設けられており流れる溶湯を保温する。注湯時に下型１０３とチャンバ１１６との隙間に入った溶湯は、冷却により下型１０３とチャンバ１１６との間で凝固し、残留固形物９として残る（図６（ａ）参照）。下型１０３を交換しようとして下型１０３をチャンバ１１６から離すと、その離す力により残留固形物９は分断されず、例えば下型１０３に固着しチャンバ１１６から離れる。そして、断熱材８は下型１０３に固着した残留固形物９から離れず、チャンバ１１６側で破壊されてしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、より簡素な構成からなりトラブルが発生し難く、メンテナンス頻度及び作業量の少ない鋳造用の金型を提供し、鋳造工程の生産効率を高めることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】保持炉からチャンバを介して金型本体内のキャビティに注湯する鋳造装置を用い金型本体交換方式をとる場合において、金型本体交換の際にチャンバ乃至金型本体の断熱材を破壊しないようにする手段としては、チャンバと金型本体とを熱膨張率が近似な材料で構成し、チャンバと金型本体との接合面における隙間発生を防いで断熱材破壊要因が生じないようにするか、あるいは、機械的性質が高い材料で断熱材を構成し、断熱材が引き裂かれ難くするか、等が考えられたが、前者は適当な材料の組合せが見当たらないことから、後者は低コストで機械的性質が高く且つ熱伝導率の小さな材料が見つからないことから、解決手段としての適用は困難であった。そこで、他の手段について鋭意検討が行われ、金型本体とチャンバとの接合部分について着目し研究が重ねられた結果、以下に示す手段によって、従来技術の問題点を解決出来ることが見出され、本発明が完成された。
【００１２】即ち、本発明によれば、炉につながるチャンバと、キャビティが形成された金型本体と、を有し、金型本体にチャンバとキャビティとを通じる湯道が形成され、接湯するチャンバの内面及び湯道の形成面に断熱材が設けられるとともに、金型本体がチャンバと着脱可能に接合する金型であって、金型本体とチャンバとの接合部に鍔が形成されていることを特徴とする鋳造用金型が提供される。
【００１３】本発明に係る鋳造用金型においては、鍔が接合部において金型本体及びチャンバの両方に形成されている態様、又は、何れか一方に形成されている態様をとることが出来る。何れの態様であっても、鍔が残留固形物に対しカッターの役目を果たし、金型本体をチャンバから離す際に残留固形物自体を切り離すことが出来、断熱材を傷めることがない。
【００１４】本発明に係る鋳造用金型は、湯道が複数形成されるマルチゲート鋳造用金型に好適に用いることが出来る。湯道が多くあるほど断熱材が引き裂かれ得る場所が多いことになり、それを防止する効果が高くなる。
【００１５】本発明に係る鋳造用金型は、車両用ホイールを鋳造成形するために好適に用いられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明する。本発明は、保持炉等からストーク等を経て、更にチャンバ及びチャンバと着脱可能に接合した金型本体内の湯道を経て、溶湯がキャビティに充填される鋳造装置において、金型本体及びチャンバを含む鋳造用金型に関するものである。本発明の鋳造用金型は、金型本体とチャンバとの接合部に鍔が形成されていることに特徴を有する。尚、接合部とは、金型本体とチャンバとが対面する接合面ではなく、その接合面が湯道乃至チャンバ空間に現れた金型本体とチャンバの各部分及びその近傍をいう。
【００１７】かかる特徴を採用したのは、鍔が、溶湯が凝固した残留固形物を分断するカッターの役割を果たし、鋳造成形体（鋳物製品）を変更するため金型本体を交換しようとして金型本体をチャンバから離したときに、金型本体とチャンバとの接合面の隙間に生じた残留固形物を分断し、何れか一方のみに残留固形物が固着することがないことによる。
【００１８】従って、残留固形物が、金型本体の内面及びチャンバの内面に設けられた断熱材とそれぞれ固着していても、断熱材が引き裂かれることがなく、金型本体交換の度にメンテナンスを施す必要が生じず、鋳物製品生産にかかるスループットが飛躍的に向上する。又、断熱材や金型本体及びチャンバは、従来の材料で構成することが出来るため、特別な仕様によるコスト増等は生じない。
【００１９】鍔は金型本体とチャンバとの接合部において金型本体及びチャンバの両方に形成されていても、何れか一方に形成されていても、残留固形物に対しカッター機能を発揮し得る。本発明の鋳造用金型において鍔の形状は限定されないが、後に示すように湯道乃至チャンバ空間に突き出した突起状物であることが好ましい。残留固形物を分断し易いからである。
【００２０】続いて、本発明の鋳造用金型の構成について、図面を参酌しながら説明する。但し、本発明は、これらの態様に限定されるものではない。
【００２１】以下の説明においては、図４に斜視図を示し、図５に断面図（図４におけるＡＡ’断面）を示す車両用ホイール４１を鋳造・成形する金型を例にとって説明する。車両用ホイール４１は、薄肉部たる筒状のリムと、そのリムを接続する厚肉部たるスポーク４４とから構成され、リムは、スポーク４４側のアウターリム４３と、その反対側端部のインナーリム４２からなる鋳物製品である。薄肉部たるリムを、より薄肉にしつつ強度を確保するためには、欠陥のない良好な鋳造を行う必要があり、より有利な複数の湯道を有するマルチゲートの鋳造用金型が好適に採用されるので、従来の金型であれば金型本体交換の際に断熱材破損箇所が多くなり得るため、本発明の適用の効果が大きい。
【００２２】図１は、本発明の鋳造用金型の一実施形態を示し、上記した車両用ホイール４１を成形するマルチゲートの鋳造用金型１０を表す断面図である。鋳造用金型１０は、成形空間であるキャビティ４を形成する上型１と中型２及び下型３からなる金型本体と、下型３と接合したチャンバ１６とから構成され、下型３はチャンバ１６と着脱自在に接合されている。鋳造用金型１０は、図３に示した鋳造装置２０の金型として用いることが出来る。即ち、注湯時に溶湯が（図１中に示されない）保持炉から溶湯流路であるストーク５を経てチャンバ１６に引き上げられる。そして、下型３内部に形成された湯道１７を経てキャビティ４に充填される。
【００２３】鋳造用金型１０においては、キャビティ４に溶湯を充填するまでの流路の接湯する面に断熱材８が設けられ、保持炉からキャビティに移動する間に温度の低下を防止し流動性を維持して、鋳造欠陥等の発生を抑制している。断熱材８は、図示されるように、チャンバ１６の内面（チャンバ空間２６に対する面）及び湯道１７を形成する面に連続して形成されている。
【００２４】そして、鋳造用金型１０は、下型３とチャンバ１６との接合部に鍔２１が形成されている。接合部とは、図示されるように、下型３とチャンバ１６との接合面が湯道１７乃至チャンバ空間２６に現れる部分をいい、そこにおいて、湯道１７乃至チャンバ空間２６へ向けて庇のように飛び出ている部分が鍔２１である（図１における下型３とチャンバ１６との接合部を拡大した図２（ａ）参照）。鍔２１の形状は限定されず、少なくとも突起であれば残留固形物を分断し断熱材を破壊しないという効果を得ることが出来る。
【００２５】鋳造用金型１０では、鍔２１は下型３（金型本体）に設けられた鍔２１ａとチャンバ１６に設けられた鍔２１ｂからなり、鍔が下型とチャンバの両方に設けられているが、本発明はこの態様に限定されない。図２（ｂ）に下型のみに鍔が設けられた態様の接合部の拡大図を示す。図示される例では、鍔２１ａが設けられた下型３と接合しているのは鍔のないチャンバ２１６である。このように、下型とチャンバの何れか一方に鍔が設けられていても本発明の上記効果を得ることは可能である。
【００２６】鋳造用金型１０では、鍔２１は下型３乃至チャンバ１６と一体化して設けられており、換言すれば、鍔２１ａは下型３の一部であり鍔２１ｂはチャンバ１６の一部であるが、本発明はこの態様に限定されない。即ち、残留固形物を分断し得る強度が確保される限りにおいて、鍔が別の部材として下型乃至チャンバに後付けされていても構わない。より好ましくは一体化した鍔である。
【００２７】図７（ａ）、図７（ｂ）に、鍔２１が残留固形物を分断し断熱材８が引き裂かれるのを防止する様子の一例を表す。図７（ａ）、図７（ｂ）は、本発明に係る鋳造用金型１０の下型３とチャンバ１６との接合部を拡大した断面図である。高温の溶湯を金型のキャビティに注湯すると、金型本体（下型３）とチャンバ１６とが高温になり、熱膨張の加減によって下型３とチャンバ１６との接合面に隙間が生じる。その隙間に溶湯が入り込み、残った溶湯が冷却により凝固し、残留固形物９が生じる。残留固形物９は断熱材８とも固着している（図７（ａ）参照）。そして、金型本体の交換時に、下型３をチャンバ１６から離すと、その離す力が、鍔２１の残留固形物９を分断する力として働き、残留固形物９は分断され下型３とチャンバ１６のそれぞれに固着し、一方、断熱材８は引き裂かれない。
【００２８】以上、本発明の鋳造用金型について説明した。尚、本発明の鋳造用金型は、公知の材料を用いて構成することが出来、本発明は使用する材料を限定するものではない。金型本体としては溶湯の凝固が速いほうが生産性の向上が図れて好ましく、鍔を含む下型等の金型本体は、熱伝導性の高い、即ち、熱伝導率の大きな材料を用いることが、より好ましい。
【００２９】又、上記した鋳造用金型は、種々の鋳造法に適用可能であるが、低圧鋳造方法に好適に用いることが出来る。低圧鋳造方法とは、一般に、金型と、金型の下に備わり溶湯が入れられた保持炉を用いて、保持炉内に例えば窒素ガスの注入等で概ね０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ２の極低い圧力を付加するか、若しくは、金型側から真空で吸引して、溶湯の温度を一定温度に保ったまま、ストークを介して金型内へ押し上げ、金型で凝固させて成形し、鋳物製品を得るという工程からなる製造方法である。溶湯の金型への充填が終われば、ストークのなかに残った溶湯は保持炉に戻る。この低圧鋳造方法は、所謂スクイズ鋳造法、ダイカスト法に比べ、スクイズ鋳造法より溶湯充填速度が速いためスループットが大きく、ダイカスト法のように圧入しないため、より高品質であり、両者に比べて金型を含む設備費が安価であるという利点を有する。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、より簡素な構成でトラブルが発生し難く、メンテナンス頻度及び作業量の少ない鋳造用の金型が提供され、この鋳造用金型により鋳造工程の生産効率を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋳造用金型の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の鋳造用金型を示す断面図であり、図２（ａ）は図１に示す実施形態における下型とチャンバとの接合部を拡大した図であり、図２（ｂ）は他の実施形態における下型とチャンバとの接合部を拡大した図である。
【図３】鋳造装置の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の鋳造用金型で鋳造される鋳物製品の一例を示す斜視図である。
【図５】図４に示す鋳物製品のＡＡ’方向における断面図である。
【図６】従来の金型の一例を示す下型とチャンバとの接合部を拡大した断面図であり、図６（ａ）は金型本体（下型）がチャンバに着けられた状態を表し、図６（ｂ）は金型本体（下型）をチャンバから離した状態を表す。
【図７】図１に示す実施形態における下型とチャンバとの接合部を拡大した断面図であり、図７（ａ）は金型本体（下型）がチャンバに着けられた状態を表し、図７（ｂ）は金型本体（下型）をチャンバから離した状態を表す。
【符号の説明】
１…上型、２…横型、３，１０３…下型、４…キャビティ、５…ストーク、８…断熱材、９…残留固形物、１０…鋳造用金型、１１…保持炉、１２…溶湯、１６，１１６，２１６…チャンバ、１７…湯道、２０…鋳造装置、２１，２１ａ，２１ｂ…鍔、２６…チャンバ空間、４１…車両用ホイール、４２…インナーリム、４３…アウターリム、４４…スポーク。
【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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