(57)【要約】【課題】上下に移動する可動型と固定型とから構成される分割型を備えた大型の鋳造成形品を製造する鋳物鋳造装置において脱型を容易とすることにより、鋳物鋳造装置の量産性を改良すること。【解決手段】上下に移動する可動型３と固定型４とから構成される分割型２を備えた大型の薄物鋳造品を鋳造するための鋳造装置１である。湯口２０と反対側の可動型３及び固定型４の片方又は双方の合わせ面３１ｃ又は４１ｃに可動型３及び固定型４の衝合に僅かに干渉する段差部（凸条３０）を備えることにより、可動型３と固定型４との型締め圧を解除した場合に段差部３０の作用により固定型４と可動型３との合わせ面４１、３１の離反が湯口２０側と対向する側３１ｂ、４１ｂで先行される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に移動する可動型と固定型とから構成される分割型を備えた大型の鋳造品を鋳造するための鋳造装置であって、
湯口と反対側の前記可動型及び固定型の片方又は双方の合わせ面に該可動型及び固定型の衝合に僅かに干渉する段差部を備えることを特徴とする鋳物鋳造装置。
【請求項２】
前記段差部は、前記分割型を長期間運転した場合に発生する反りに基づく、上型及び下型の合わせ面の離間距離とほぼ等しく設定されていることを特徴とする請求項１記載の鋳物鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重力鋳造法、低圧鋳造法などの溶湯にかける圧力が低い鋳造法により大型鋳造品を製造するための鋳物鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金等の軽金属の鋳造においては、金属の溶湯（溶金）を高圧に加圧して鋳型内に供給するダイカスト法が一般的に用いられ、このダイカスト法では高圧に耐える金型（永久鋳型）が用いられている。
【０００３】
ところで、近時、鋳物の大型化と同時に鋳物の薄肉化が求められており、このような要望に応える上では、ダイカスト法に代えて圧力の低い重力鋳造法又は低圧鋳造法により鋳物を製造することが、とくに鋳物の薄肉化の面で有効であると考えられ、種々の検討がなされている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
これは、ダイカスト法のように溶金を高圧に加圧して金型に供給する方式では、金型の大型化に伴って型締め装置等が大型となり全体としての装置が極めておおがかりなものとなるという問題点に対処するためである。
【０００５】
これに対して、例えば、重力鋳造法によれば、金型の型締め圧が少なくてよいので全体としての装置が小型化できる。
【０００６】
特許文献１によれば、上下に移動する可動型と固定型とから構成される分割型を備えた大型の薄物鋳造品を鋳造するための鋳造装置が開示されている。その鋳物鋳造装置では、平面視方形の大型の永久鋳型が用いられている。鋳型の長手方向一側辺の略中央に湯口が設けられ、該湯口から長手方向に延びる湯道が形成されている。
【０００７】
湯道は長手方向両端において更に分岐されて、大型の成形品成型用キャビティの両端部から溶金が注湯されている。これにより、成形用キャビティの隅々まで確実に良好な溶金の供給を行うことができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１９７１８８号公報（図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の大型の薄物鋳物成形品を製造する鋳物鋳造装置では、鋳物製品が大型であることに起因して抜け勾配を設けた場合においても脱型が困難な場合があり、大量生産性に欠けるという課題がある。そして、この鋳物鋳造装置を長期間運転した場合、脱型に際して「かじり」が発生する場合があるという課題が発生した。
【００１０】
そこで、この発明は、このような上下に移動する可動型と固定型とから構成される分割型を備えた大型の鋳造成形品を製造する鋳物鋳造装置において脱型を容易とすることにより、鋳造装置の量産性を改良することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、大型鋳造品を鋳造するための鋳造装置の量産性を改良することを目的として鋭意研究したところ、このような大型鋳造品を鋳造するための金型は高温により発生する反りが金型の温度差により位置に応じて反りの程度が異なり、この反りの分布が脱型に影響していることをつきとめた。
【００１２】
そこで、本発明では、この反りの影響を相殺するために反りの少ない部分に反りに相当する段差部を積極的に設けることによりこの脱型の課題が解決できることを認めた。
【００１３】
すなわち、本発明は、上下に移動する可動型と固定型とから構成される分割型を備えた大型の薄物鋳造品を鋳造するための鋳造装置であって、
湯口と反対側の前記可動型及び固定型の片方又は双方の合わせ面に該可動型及び固定型の衝合に僅かに干渉する段差部を備えことを特徴とする鋳物鋳造装置である。
【００１４】
このように構成すれば長期間運転で発生する「かじり」が解消され、これにより鋳物鋳造装置の量産性を改良することができる。これは、段差部を設けない場合には、可動型と固定型との型締め圧を解除した場合に固定型と可動型との合わせ面の離反が反りの少ない箇所で先行されるが、段差部を設けることにより、この固定型と可動型との合わせ面の離反の差が相殺され、合わせ面全体に等しく離反できることに起因していると考えられる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、前記段差部は、前記分割型を長期間運転した場合に発生する反りに基づく、上型及び下型の合わせ面の離間距離とほぼ等しく設定されていることを特徴とする請求項１記載の鋳物鋳造装置である。
【００１６】
この段差部は、長期間の運転により発生する反りに基づく上型及び下型の合わせ面の離間距離程度に応じて設定されるのがよい。これにより、長期間の運転によっても影響されることなく、すなわち、運転期間に影響されることなく、常に安定に脱型できる鋳物鋳造装置を提供でき、ひいては、大量生産する際の生産効率性が飛躍的に増大することが期待される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１及び図２において、符号１は重力鋳造用の鋳造装置であり、その鋳造装置１は、可動型（上型）３と固定型（下型）４とからなる金型（永久鋳型）２を備えている。
【００１９】
このような上型３及び下型４は、概略の外形寸法が、長手方向が略１２５０ｍｍ、短手方向が７００ｍｍ、厚み方向が２５０ｍｍの略方形であり、ＳＫＤ６１により形成されている。
【００２０】
上型３は支持板７ａおよび支持棒７ｂを介して上型取付板７に設置され、この上型取付板７は鋳造機の可動プラテン６に固定されている。また、この可動プラテン６はガイドポスト１１を含む昇降機構１２に固定されている。
【００２１】
また、下型４は、同様に支持板７ａおよび支持棒７ｂを介して下型取付板１４に設置され、この下型取付板１４は鋳造機の固定プラテン１３に固定されている。
【００２２】
そして、上型３および下型４の互いに衝合される合わせ面（見切面）３１，４１にはそれぞれ符号３２、４２により示される製品成形部が形成されている。製品成形部３２，４２により上型３及び下型４が衝合された状態で空隙状の成形用キャビティ１５が形成される。
【００２３】
この成形用キャビティ１５は、図３に下型の平面図でのみ示すように、鋳物の両側端部に対応する端部用キャビティ１６，１６と、これらの端部用キャビティ１６，１６の間を接続する中間部用キャビティ１７とから構成されている。
【００２４】
この実施の形態では、中間部用キャビティ１７により中央部が断面コ字状のチャンネル形状の中間部が形成され、端部用キャビティ１６により中間部より肉厚の車体フレームとの接続等のための両端部が形成され、このような中間部と両端部とが一体に成形されて自動車部品である大型薄物鋳造品としてのクロスメンバーが形成される。
【００２５】
そして、中間部用キャビティ１７の側方であって端部用キャビティ１６の間の位置に湯口２０が配置されている。この湯口２０から合金の溶湯（溶金）が注湯される。
【００２６】
湯口２０から長手方向に延びて湯道２１が形成されている。この湯道２１は長手方向の両端部２１ａ、２１ａにおいてそれぞれ二つの湯道２２…に分岐されている。各湯道２２…にはセラミックス製のフィルタ２３…を介して多数の押湯部２４…が接続されている。これらの押湯部２４…は端部用キャビティ１６，１６に接続されている。また、中央の中間部用キャビティ１７には控え押湯部２５が接続されている。
【００２７】
このような鋳造装置１によれば、金型２の湯道２１が延びる側（以下、湯道側Ｈという。）がこの湯道側Ｈに対向する側（以下、対向側Ｌという。）に比べて高温となっている。
【００２８】
このような鋳物鋳造装置を長期間運転した場合、脱型に際して「かじり」が発生する場合がある。この「かじり」は、図４に示すように、中間部用キャビティ１７の対向側Ｌのキャビティ側面１７ａに現れ、この原因は次のように模式図により説明される。
【００２９】
図５は上型３と下型４とを型締めした状態を説明する断面図であり、図６は、型締め状態から型締め圧を解除した状態を説明する断面図である。実際の金型では下型４でも反りが発生していると考えられるが、これらの図では、便宜的な説明のため、上型で発生した反りのみを考慮して誇張的に説明している。
【００３０】
この反りは、中央部３１ｂ（又は４１ｂ）が両側部３１ａ、３１ｃ（４１ａ、４１ｃ）に対して突出して出現する。ここで、湯道側Ｈでは対向側Ｌ比べて高温であるので反りが大きく、湯道側Ｈの合わせ面３１ａの反り（曲率半径）が対向側Ｌの合わせ面３１ｃに比べてきつくなっている。
【００３１】
これにより、図５に示すように、上型３を下降させて上型３の合わせ面３１と下型４の合わせ面４１とを衝合させて型締めした状態では、対向側Ｌの間隔ｄＬに対して湯道側Ｈの間隔ｄＨが大きくなっている（ｄＨ＞ｄＬ）。これは、移動型である上型３を上昇又は下降させる昇降機構１２周辺の設計上の「ゆとり」や長期間の運転に起因する装置の「ガタツキ」などに起因する。移動プラテン６を略水平に下降させた場合でも、図５の想像線（二点鎖線）で示すように、上型３の上面は、符号Δで示される厚みだけ下がって（傾斜して）型締めされる。ここで、この厚みΔは間隔ｄＨと間隔ｄＬとの差に略等しい（Δ＝ｄＨ−ｄＬ）。
【００３２】
ついで、この図５に示す型締め状態で、キャビティ内に溶湯が注湯され、凝固されて固体状の鋳物鋳造品が成形される。
【００３３】
脱型のために、型締めが解除されて型開きが行われる。ここで、昇降機構１２により上型３を上昇させるために型締め圧を解除した瞬間には、上型３の対向側Ｌが矢印ｍで示す上方に瞬間的に戻り、図６に示す状態となる。この戻りｍの程度は間隔Δに略等しい。これにより対向側Ｌの合わせ面３１ｃが先行して型開きされるので、キャビティ部１７の側面１７ａに設計上の抜け勾配が設けられていても、その抜け勾配が設計通りに作用しないようになり、対向側Ｌのキャビティ側面１７ａに「かじり」が生じる。
【００３４】
そこで、本発明においては、図７及び図８に示すように、湯口２０と反対側の合わせ面４１ｃに長手方向に延びる凸条３０が設けられている。この凸条３０は本発明における段差部として機能し、例えば、金型と同一材料よりなるＳＫＤ６１材よりなる溶接棒をスポット溶接などにより固定したものである。
【００３５】
本発明において段差部は可動型３と固定型４との型締め圧を解除した場合に段差部の作用により固定型４と可動型３との合わせ面の離反が段差部がない場合に生じる差異が相殺されればよいので、この図に示すような線条のみならずその形態は自由である。例えば、段差部は線条に代えて点状に散在した突起や千鳥状に配列された突起であってもよい。すなわち、点状に散在していても湯口２０と反対側の合わせ面３１ｃ，４１ｃでの互いの合わせ面３１，４１間で干渉するように突出していればよい。
【００３６】
この実施の形態では、凸条３０の高さは合わせ面４１ｃに対して約１．６ｍｍである。この高さは、例えば、このような金型を長期間運転した場合に反る湯道側Ｈの金型の反りの程度と略同一である。
【００３７】
このような金型２を用いた場合、可動プラテン６を下降させて上型３を下型４と衝合させる。ここで、湯口２０と反対側（対向側Ｌ）の合わせ面３１ｃ、４１ｃ間には、凸条３０が介在されるので、図８に示す型締め状態では、段差部３０の作用により昇降機構１２が傾斜することなく、略水平に型締めすることができる。ここで、この図８は、型締めされた状態であるが、昇降機構１２及び上型３の位置関係（水平状況）は、図６の型締め圧を解除した状態と略等しい。
【００３８】
この状態で、湯口２０から重量によってアルミニウム合金の溶湯を注湯すると、湯道２１、２２、セラミックス製フィルタ２３、押湯部２４を経て左右の端部用キャビティ１６，１６に溶湯が漏れることなく供給される。
【００３９】
供給された溶金は、フィルタ２３を通過することにより不純物の除去と溶湯の流れの層流化とが行なわれ、押湯部２４を経由することにより端部用キャビティ１６へ供給される。端部用キャビティ１６，１６に供給された溶湯は端部用キャビティ１６、１６を満たすとともに更に中間部用キャビティ１７及び控え押湯部２５にも充填される。
【００４０】
通常、容量の小さな中間部用キャビティ１７を充填するための少量の溶湯は放熱しやすいものであるが、このように容量が大きく高い温度レベルに維持された先端部用キャビティ１６，１６を経由して溶湯を供給するので、放熱を抑制しながら少量の溶湯を供給することができ、中間部用キャビティ１７に供給する溶湯温度の低下が軽減できる。
【００４１】
溶湯の供給に伴って発生するガスは、合わせ面３１，４１や押し湯部２４，控え押し湯部２５の隙間を通じて金型２から外部に排出することができる。
【００４２】
溶湯が供給された後、鋳型を冷却すると、キャビティ１６，１７内で溶湯が凝固する。この凝固に伴って生じる凝固収縮は、押湯部２４及び控え押湯部２５の作用により溶湯が補充されて鋳物製品にひけを生じることが防止される。
【００４３】
溶金が凝固後に可動プラテン６の抑え圧（昇降機固の型締め圧）を解除して型開きしても、「かじり」が発生することはない。
これは、凸条３０（段差部）を設けない場合には、上型３（可動型）と下型４（固定型）との型締め圧を解除した場合に固定型と可動型との合わせ面の離反が反りの少ない対向側Ｌで先行されるが、凸条３０を設けることにより、この合わせ面の離反の差が相殺され、昇降機構１２（可動プラテン６）が略水平を維持した状態で上昇されることに起因していると考えられる。
【００４４】
また、このような金型を用いて長期間の運転を行った場合に、金型の表面には永久反りが発生するが、この凸条３０の高さがこの反りと同程度に設定されているので、長期間の運転中にも脱型が影響されることがなく、スムーズに脱型することができる。
【００４５】
それ故、このような凸条３０を有する金型２を用いれば、大型の薄物鋳造品の場合にも脱型が、運転期間に影響されることなく、スムーズとなり大量生産する際の生産効率性が飛躍的に増大することが期待される。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従えば、大型の薄物鋳物成形品を大量生産する場合に適した永久鋳型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる一般的な鋳造装置の正面図である。
【図２】図１の鋳造装置の側面図である。
【図３】従来の鋳造装置に係る下型の上面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ線で切断し「かじり」の状況を説明する部分断面図である。
【図５】従来の鋳造装置における型締めした状態を説明する断面図である。
【図６】図５の型締め状態から型締め圧を解除した状態を説明する断面図である。
【図７】本発明に係る鋳造装置の下型の上面図である。
【図８】図７の鋳造装置における型締めした状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
１：鋳造装置
２：金型（分割型）
３：上型（可動型）
３１：合わせ面
３２：製品成形部
４：下型（固定型）
４１：合わせ面
４２：製品成形部
６：可動プラテン
７：上型取付板
７ａ：支持板
７ｂ：支持棒
１１：ガイドポスト
１２：昇降機構
１３：固定プラテン
１４：下型取付板
１５：溶金流入部
１６：端部用キャビティ
１７：中間部用キャビティ
２０：湯口
２１：湯道
２１ａ：分岐部
２２：湯道
２３：フィルター
２４：押湯部
２５：控え押湯部
３０：凸条（段差部）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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