(57)【要約】【課題】高剛性を備え変形非容易性を有し作製容易で異物除去能力の高いストレーナを提供すること。【解決手段】多数の孔が開いた金属薄板からなることを特徴とし、溶湯中の異物を分離乃至分断可能な異物除去用ストレーナの提供による。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯中の異物を分離乃至分断するストレーナであって、多数の孔が開いた金属薄板からなることを特徴とする異物除去用ストレーナ。
【請求項２】
前記孔が、千鳥状に配列されている請求項１に記載の異物除去用ストレーナ。
【請求項３】
鋳物製品の鋳造に用いられキャビティに溶湯を充填する湯口を複数備える金型であって、請求項１又は２に記載の異物除去用ストレーナを前記湯口に装着したマルチゲート金型。
【請求項４】
溶湯中の異物を分離乃至分断する濾過器であって、多数の孔が開いた金属薄板からなることを特徴とする異物除去用濾過器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶湯中の異物を分離、分断、除去し鋳造品質を高めるストレーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】鋳造は、金属を溶解した溶湯を金型に充填し冷却し固化させて所望の形状の鋳物製品を得る方法であり、複雑形状の製品を一工程で成形することが可能であることから、車両用部品をはじめ様々な工業製品の成形手段として広範に利用されている。鋳造を行う場合、溶湯に異物（酸化フィルム等）が混入すると内部欠陥や外観瑕疵発生の要因となり鋳物製品の機械的強度及び歩留まりの低下等をもたらすため、溶湯の清浄度を上げることが重要である。溶湯の清浄化手段としては脱ガス処理、脱酸処理、及び濾過処理等が知られている。
【０００３】好ましい溶湯の清浄化手段として、鋳造工程の最終段にあたる金型の湯口にストレーナを装着する方法が用いられる。酸化フィルム等の異物は、金属原料自体やその溶解過程を原因として生じるだけでなく鋳造過程中に生じ得ることから、上記脱ガス等の清浄化手段を施しても、その後に発生した異物は除去出来ない。湯口に装着されたストレーナは、溶湯が金型のキャビティに充填される直前に、溶湯中の異物を物理・機械的に分離、分断、除去し得る点において有用である。
【０００４】しかしながら、従来のストレーナは、金属線を網目状に編んだ金網を所定の形状に加工したものであるため、剛性に劣り変形し易く、湯口系においてストレーナと例えば湯口との間に隙間を生じさせる結果、異物が金型のキャビティ内に充填される溶湯に混入してしまうという問題が生じていた。
【０００５】このような問題に対し、従来、何ら提案はなされていないようである。尚、湯口に使用されるフィルタの改善提案として特許文献１が開示されている。
【０００６】嵌合、接着等の手段によってストレーナを例えば湯口に固定し隙間の発生を防止する方法も考えられるが、ストレーナは鋳造毎に充填されるため、固定すると作業が煩雑になり生産効率が低下するとともに金型温度低下等のトラブルを招来することから好ましくない。
【０００７】又、高剛性にするべく、より太い金属線や、金属線としてより剛性のあるものを加工してストレーナを作製する方法も考えられるが、金網製造にかかる規格から外れるため、加工手段として一般に流通している機械を用いて作製することは困難である。従って、コスト、納期を考慮すると消耗品として採用し難い。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２６９８９８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高剛性を備え変形非容易性を有し、作製容易で異物除去能力の高いストレーナを提供することにある。検討が重ねられた結果、従来の金属線を編んだ金網構造の改善では、金網が特注になる問題があるとともに、設計の自在性に劣ることが理解された。他方、従来の網目によるフルイ分断機構は、他のしくみより構造が単純で除去効果が高いと考えられた。そこで、全く別のアプローチをとって概ね同形態を実現すべく研究が重ねられた結果、以下の手段によって、上記目的が達成出来ることが見出された。
【００１０】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれば、溶湯中の異物を分離乃至分断するストレーナであって、多数の孔が開いた金属薄板からなることを特徴とする異物除去用ストレーナが提供される。本発明においては、孔が千鳥状に配列されていることが好ましい。又、その孔は、長目方向と短目方向の中心距離が同じでも異なっていてもよい。
【００１１】又、本発明によれば、鋳物製品の鋳造に用いられキャビティに溶湯を充填する湯口を複数備える金型であって、上記異物除去用ストレーナを湯口に装着したマルチゲート金型が提供される。尚、本発明に係る異物除去用ストレーナはマルチゲート金型に好適に用いられ得て、本発明に係る異物除去用ストレーナを装着したマルチゲート金型は、マルチゲートの特長を生かし鋳造品質の向上を果たし得るものであるが、本発明に係る異物除去用ストレーナはマルチゲート金型のみに適用されるものではなく、センターゲート低圧鋳造用金型その他金型に用いられ得るものである。
【００１２】更に、本発明によれば、溶湯中の異物を分離乃至分断する濾過器であって、多数の孔が開いた金属薄板からなることを特徴とする異物除去用濾過器が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、異物除去用ストレーナを中心に、実施形態を説明するが、本発明は以下の記載に限定して解釈されるべきものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１４】本発明に係る異物除去用ストレーナは、処理対象を溶解金属たる溶湯とし、その溶湯中の異物を分離乃至分断して除去するストレーナである。本発明の異物除去用ストレーナは、多数の孔が開いた金属薄板からなるところに特徴を有する。
【００１５】基本構造が、従来の複数の金属線を編んだ金網と異なり、一体化した金属薄板に多数の孔を形成したものであるので、剛性が高く溶湯の通過により撓んだり歪んだりすることがない。従って、例えば、金型の湯口に設置した場合に、溶湯通過時に変形して湯口とストレーナとの間に隙間を生じさせることがなく、鋳造工程の最終段において確実に異物を溶湯中の分離、分断、除去し、鋳造品質を向上させることが出来る。又、この場合に、ストレーナを金型の湯口に固定させる必要がないので、鋳造毎の装填作業が容易であり、生産効率が低下しないとともに、金型温度低下等のトラブルが発生しない。
【００１６】本明細書において、金属薄板とは金属の紙状体乃至薄板状体をいい、厚さは限定されるものではないが、概ね０．２〜０．５ｍｍ程度のものが多用される。これらは一般に市場に流通するものであり種類も多い。又、金属薄板に多数の孔を開ける手段は、限定されるものではなく、打抜法、エキスパンド加工法（切目を入れてそれを押し広げる方法）等を採用することが出来、これらの加工手段は一般に流通している機械を用いて行うことが可能である。即ち、本発明の異物除去用ストレーナは、一般に流通する被加工体に対し一般に用いられる加工手段によって加工を施して得ることが出来る。勿論、金属薄板であるので、多数の孔を開けた後にあるいは開ける前に、所定のストレーナ形状に加工する手段も、一般に行われる曲げ加工、切断加工等を採用出来、その加工は容易である。
【００１７】更に、一般に多種のものが流通する被加工体を使用し、一般に用いられる加工手段を用いて得ることが出来ることから、本発明の異物除去用ストレーナは、設計の自在性を備える。例えば、金属薄板の材料、厚さの変更が容易である。又、金属薄板に開ける孔の数や孔の大きさを変えて、金属薄板面積と孔（開口）面積の比率（開口比とよぶ）を変更することが容易に出来る。
【００１８】これらの設計変更を行うことによって、ストレーナの使用場所、被処理体である溶湯の状態（異物が多いと想定されるものであるか又はある程度清浄化されたものであるか）等によって、最適な剛性、開口比、材質等を有するストレーナを得ることが出来る。
【００１９】この設計の自在性も従来の金網構造のストレーナでは実現し得なかった効果である。金網構造の場合、金属線を編む機械は一般に流通しておらず特殊なものであり、編む対象となる金属線は限定されるので、剛性や材質を選択の幅は極狭くなる。又、編み方も限定され、金属線の太さや網目の密度を変え難く、金属線の占める面積と網目（開口）面積の比率（上記開口比相当）の変更可能な範囲が極狭い。本発明ではこのようなことはない。
【００２０】本発明の異物除去用ストレーナは被処理体を溶湯とするが、この溶湯は、異物を含有する可能性があり最終的に固化される溶解金属であれば、鋳物の原料として鋳造に用いられるものに限定されない。
【００２１】その溶湯に含まれる異物とは、金属、非金属を問わず、機械的強度の低下又は歩留まり低下の要因となるものを指す。具体的には、例えば鋳造に用いられる溶湯の場合に、酸化フィルム等の酸化物（ドロス）や、スラグ（のろ）あるいは意図しない金属間化合物等、が挙げられる。
【００２２】既記のように金属薄板とは金属の紙状体乃至薄板状体をいう。その厚さは一定の剛性を保持し得る限りにおいて限定されず、ストレーナ使用の目的、被処理体である溶湯の状態、設置場所等によって決定すればよい。具体的には、例えば被処理体が鋳造に用いられる溶湯の場合に、その機能から通常は厚くないことが好ましく、数μｍ〜数ｍｍオーダーである。金属薄板の材料は、融点が溶湯温度より高く、一定の剛性を有する限りにおいて、限定されない。具体的には、鉄、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅、又は各種ステンレスを含むそれらの合金等を用いることが出来る。
【００２３】本発明に係る異物除去用ストレーナにおいては、金属薄板に形成される開口である孔の形状、大きさ、密度等は限定されない。それらはストレーナ使用の目的、被処理体である溶湯の状態、設置場所等によって決定すればよい。又、異なる形状や大きさの孔を混在させても構わないが、通常ストレーナとしての機能を発揮させるためには概ね同じ孔を一定のピッチで配列する態様が好ましい。
【００２４】図１（ａ）〜図１（ｃ）に孔を開けた金属薄板の上面図を例示する。図１（ａ）は概ね円形状の孔２１が多数開いた概ね方形状の金属薄板２４である。図１（ｂ）は概ね方形状の孔２２が多数開いた概ね方形状の金属薄板２４である。図１（ｃ）は概ね菱形状の孔２３が多数開いた概ね円形状の金属薄板２０である。これらは打抜法によって加工することが可能である。
【００２５】図１（ｃ）の態様は、孔を拡大して示す図１（ｄ）に明示されるように、長目方向の中心距離Ｌと短目方向の中心距離Ｓとが異なる孔２３が千鳥状に配列されたものである。この態様はエキスパンド加工によっても作製し易い。尚、本発明においては、長目方向の中心距離Ｌと短目方向の中心距離Ｓとは同じであってもよい。孔の形状と大きさについて、具体的には、例えば鋳造に用いられる溶湯を被処理体とする場合に、図１（ｃ）に示す形状の孔２３を採用した場合に、その長目方向の中心距離Ｌは概ね５０μｍ〜３ｍｍ程度、その短目方向の中心距離Ｓは概ね５０μｍ〜３ｍｍ程度とすることが出来る。
【００２６】本発明に係る異物除去用ストレーナにおいて、ストレーナとしての形状は限定されず、使用の目的、設置場所等によって決定される。例えば通常のストレーナの形態である帽子状や、底が平ら乃至曲面を描くお椀状、あるいは倒立円錐形状をなすものとすることが出来る。
【００２７】次に、本発明に係るマルチゲート金型について一例を掲げて説明するとともに、その例において本発明に係る異物除去用ストレーナの形状、設置方法について説明する。本発明に係るマルチゲート金型は、本発明に係る異物除去用ストレーナを湯口に装着した金型である。マルチゲート金型とは、鋳物製品の鋳造に用いられキャビティに溶湯を充填する湯口を複数備える金型をいう。マルチゲート金型は、溶湯を、その複数の湯口から金型内に注湯するため、溶湯が金型内を流れる距離が短く、溶湯の温度低下が少ないため、金型内での湯流れがよく、鋳造欠陥が少なく、薄肉製品にも対応可能であるという利点を有する金型である。各湯口にストレーナが設置されたマルチゲート金型は、キャビティに充填される直前に溶湯中の異物を分離、分断、除去し得るので、鋳物製品の歩留まりを向上させるために有用である。
【００２８】従来のストレーナでは、例えば湯口に設置した場合に、その湯口とストレーナとの間に隙間を生じさせる結果、異物が金型のキャビティ内に充填される溶湯に混入してしまうことがあったため、マルチゲート金型の特長を生かせないことがあった。本発明により提供されるマルチゲート金型によれば、このようなことがなく、より薄肉の鋳物製品を高い歩留まりで得ることが可能である。
【００２９】図３は、鋳物製品の一例である車両用ホイールを、図中下方向にデザイン面を向けて示す斜視図である、図２は、本発明に係るマルチゲート金型の一実施形態を表す図であり、図３に示された車両用ホイール４１を鋳造・成形する金型の断面図である。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。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、欠陥の生じない良好な鋳造を行う必要があり、キャビティに異物が混入することは許されない。
【００３０】図２に示されるマルチゲート金型１１は、低圧鋳造法に用いられる金型であって、成形空間であるキャビティ４を形成する上型１と横型２及び下型３とからなり、溶湯が図示しない保持炉から金型（キャビティ４）へ押し上げられる際の流路であるストーク５に接続されている。マルチゲート金型１１は、キャビティ４に溶湯を供給する中間ストーク１７と堰１９とからなる湯口系を複数備え、各湯口系において中間ストーク１７と堰１９との間に位置する湯口にストレーナ１８が設置されている。
【００３１】一般に保持炉までに至る過程で溶湯は清浄化されているが、そうであっても、低圧鋳造法においてキャビティ４に充填されなかった溶湯が保持炉に戻ることを繰り返すので、ストーク５や下型３において溶湯にスラグ等の異物が生じるとともにストークの壁に酸化フィルムが生成することを完全に防止出来るわけではない。マルチゲート金型１１では、成形体空間であるキャビティ４の直前に、変形し難く隙間を生じさせないストレーナ１８が設けられているので、異物を含む溶湯をキャビティ４に充填させることがなく、車両用ホイール４１の機械的強度及び歩留まりの低下の防止を図ることが出来る。
【００３２】図４は、ストレーナ１８の斜視図である。ストレーナ１８は、図１（ｃ）に示した孔２３が開いた金属薄板２０を採用して作製されたものであり、図示されるような鍔部４８と筒部４７とからなる概ね帽子状を呈している。金属薄板２０を構成する材料はＳＳを採用し、その厚さは５００μｍとしている。又、孔２３の長目方向の中心距離Ｌは５００μｍ、短目方向の中心距離Ｓは２５０μｍとしている。
【００３３】以下に、図４に示すストレーナ１８を作製する場合を例に、本発明に係る異物除去用ストレーナの製造方法の一実施形態について説明する。先ず、ＳＳからなり厚さが５００μｍの金属薄板を用意する。これは一定幅の巻状体として入手することが可能である。
【００３４】次に、この巻状体の金属薄板にエキスパンド加工を施し孔を開ける。具体的には、例えば、巻状体の金属薄板に対し、その長手方向に垂直な５００μｍの切込を、千鳥状に多数形成し、その切込を長手方向に押し広げて、その押し広げた距離が２５０μｍの孔を形成し、圧延をかけた後に、洗浄する。
【００３５】次いで、孔が開けられた巻状体の金属薄板に対し切断加工を施し、図１（ｃ）に示す孔２３が開き、所定の大きさを有し概ね円形状の金属薄板２０を得る。そして、プレス加工、曲げ加工によって、鍔部４８及び筒部４７を形成し、ストレーナ１８を得る。
【００３６】以上、本発明に係る異物除去用ストレーナとその製造方法、及びマルチゲート金型について説明したが、本発明に係る異物除去用ストレーナの多数の孔が開いた金属薄板からなる特徴は、スラグ等の異物を分離、分断、除去するという概ね同じ目的概ね同じ機能を有し、使用する場所、使用状態又は使用方法が異なる、スクリーンやフィルタ等を含む濾過器として適用出来る。本発明に係る異物除去用濾過器は、これらを指すものであり、上記の如く概ね同じ目的概ね同じ機能を有し、その作用・効果は、本発明に係る異物除去用ストレーナに概ね準じるものであるので、再述しない。尚、一般的に、例えば鋳造過程において、スクリーンは湯道の途中におかれる濾過器を指し、フィルタは脱ガス装置等と併せてあるいは組み込まれて設置され又はより積極的に異物を除去する濾過器として設置されるものをいう。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、高剛性を備え変形非容易性を有し、作製容易で異物除去能力の高いストレーナが提供される。このストレーナは、例えば金型の湯口に設置した場合に、長期間の使用によっても湯口とストレーナとの間に隙間を生じさせることがなく、最終段で金型のキャビティ内に充填される溶湯に異物が混入することを防止し、鋳物製品の機械的強度及び歩留まりの低下を起こさせない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｄ）は本発明に係る異物除去用ストレーナを構成する孔を開けた金属薄板の態様を示す上面図であり、図１（ａ）は概ね円形状の孔が多数開いた概ね方形状の金属薄板を示し、図１（ｂ）は概ね方形状の孔が多数開いた概ね方形状の金属薄板を示し、図１（ｃ）は概ね菱形状の孔が多数開いた概ね円形状の金属薄板を示し、図１（ｄ）は図１（ｃ）に示す金属薄板の孔を拡大して示す図である。
【図２】本発明に係るマルチゲート金型の一実施形態を表す断面図である。
【図３】鋳物製品の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る異物除去用ストレーナの一実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…上型、２…横型、３…下型、４…キャビティ、５…ストーク、１１…マルチゲート金型、１７…中間ストーク、１８…ストレーナ、１９…堰、２０，２４…金属薄板、２１，２２，２３…孔、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、４７…筒部、４８…鍔部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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