(57)【要約】【課題】溶湯を鋳造用金型に注湯する際に溶湯に酸化膜が発生しにくく、機械的特性に優れた鋳造製品を得られるような鋳造方法と鋳造装置とを提供する。【解決手段】真空ポンプ８にて、キャビティー２を真空状態にするとともに、溶湯保持室５内を真空状態とすることにより、保持炉４から吸引管６を通じて１回の鋳造に必要な量の溶湯を溶湯保持室５の内部に真空吸引した後、開閉手段７により吸引管６と溶湯保持室５との間を閉じ、溶湯保持室５の内部に真空吸引された溶湯を、重力によって鋳造用金型１のキャビティー２に注入する。【選択図】  図１
2004148348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にキャビティーを有し、製品離型時に分割可能な鋳造用金型と、前記鋳造用金型に注入される前の溶湯を収容保持する保持炉と、前記鋳造用金型の湯口外部に湯口と連通するように設けられ、前記保持炉から吸引管を通じて所定量の溶湯を内部に真空吸引し保持する溶湯保持室と、前記吸引管と前記溶湯保持室との間を開閉する開閉手段と、前記キャビティー及び前記溶湯保持室内部を真空状態にし得る真空ポンプとを有する鋳造装置を使用し、
前記真空ポンプにて、前記キャビティーを真空状態にするとともに、前記溶湯保持室内を真空状態とすることにより、前記保持炉から吸引管を通じて１回の鋳造に必要な量の溶湯を前記溶湯保持室の内部に真空吸引した後、前記開閉手段により前記吸引管と前記溶湯保持室との間を閉じ、前記溶湯保持室の内部に真空吸引された溶湯を、重力によって前記鋳造用金型のキャビティーに注入することを特徴とする鋳造方法。
【請求項２】
前記鋳造装置が、更に前記鋳造用金型と前記溶湯保持室とを任意の角度に傾斜させることができる傾斜手段を有する請求項１記載の鋳造方法。
【請求項３】
内部にキャビティーを有し、製品離型時に分割可能な鋳造用金型と、前記鋳造用金型に注入される前の溶湯を収容保持する保持炉と、前記鋳造用金型の湯口外部に湯口と連通するように設けられ、前記保持炉から吸引管を通じて所定量の溶湯を内部に真空吸引し保持する溶湯保持室と、前記吸引管と前記溶湯保持室との間を開閉する開閉手段と、前記キャビティー及び前記溶湯保持室内部を真空状態にし得る真空ポンプとを有することを特徴とする鋳造装置。
【請求項４】
更に前記鋳造用金型と前記溶湯保持室とを任意の角度に傾斜させることができる傾斜手段を有する請求項３記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製品不良が発生しにくく、機械的特性に優れた鋳造製品を製造できる鋳造方法と鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、鋳造製品を製造する際の鋳込み法として、まず、図５（ａ）に示すように鋳造用金型２１の湯口２３外部に設けた湯溜まり２４に所定量の溶湯２５を注入し、次いで、図５（ｂ）のように鋳造用金型２１を９０°傾斜させて、溶湯２５を湯溜まり２４からキャビティー２２に注入する傾斜鋳込み法（ダービル法）が知られている（例えば特許文献１を参照。）。
【０００３】また、鋳造用金型に注入される前の溶湯を収容保持する保持炉から、鋳造用金型の湯口外部に設けた充填室の内部に所定量の溶湯を真空吸引した後、当該溶湯をピストン又はプランジャーのストローク運動によって、充填室から鋳造用金型のキャビティーに高速・高圧で押し込んで充填する高圧ダイカスト鋳造法が知られている（例えば特許文献２、特許文献３を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２３４０５６号公報
【特許文献２】
特許第２６４５４８８号公報
【特許文献３】
特開昭５７−１５２３６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、サスペンション等の自動車の足まわりに係る部品の製造工程においては、まず、鍛造材を溶解した溶湯を鋳造用金型に充填して凝固させることによりプレフォーム鍛造材を成形し、得られたプレフォーム鍛造材に鍛造処理を施して目的とする部品を作製する。
【０００６】そして、この自動車の足まわり部品のような強度、伸び等の機械的特性に高いレベルが要求される製品の材料には、Ｓｉ含有量の少ないアルミニウム合金が好適に用いられるが、このような金属の溶湯を前述した従来の傾斜鋳込み法で鋳造用金型に注湯すると、溶湯に酸化膜が発生しやすく、その酸化膜がキャビティーに混入して強度が不足した不良品となることが多い。また、高圧ダイカスト鋳造法のようにピストンやプランジャーで溶湯を鋳造用金型に押し込む方法では、金型製作費及び設備費が高価である。
【０００７】本発明は、このような従来の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、溶湯を鋳造用金型に注湯する際に溶湯に酸化膜が発生しにくく、機械的特性に優れた鋳造製品を得られるような鋳造方法と鋳造装置とを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、内部にキャビティーを有し、製品離型時に分割可能な鋳造用金型と、前記鋳造用金型に注入される前の溶湯を収容保持する保持炉と、前記鋳造用金型の湯口外部に湯口と連通するように設けられ、前記保持炉から吸引管を通じて所定量の溶湯を内部に真空吸引し保持する溶湯保持室と、前記吸引管と前記溶湯保持室との間を開閉する開閉手段と、前記キャビティー及び前記溶湯保持室内部を真空状態にし得る真空ポンプとを有する鋳造装置を使用し、前記真空ポンプにて、前記キャビティーを真空状態にするとともに、前記溶湯保持室内を真空状態とすることにより、前記保持炉から吸引管を通じて１回の鋳造に必要な量の溶湯を前記溶湯保持室の内部に真空吸引した後、前記開閉手段により前記吸引管と前記溶湯保持室との間を閉じ、前記溶湯保持室の内部に真空吸引された溶湯を、重力によって前記鋳造用金型のキャビティーに注入することを特徴とする鋳造方法、が提供される。
【０００９】また、本発明によれば、内部にキャビティーを有し、製品離型時に分割可能な鋳造用金型と、前記鋳造用金型に注入される前の溶湯を収容保持する保持炉と、前記鋳造用金型の湯口外部に湯口と連通するように設けられ、前記保持炉から吸引管を通じて所定量の溶湯を内部に真空吸引し保持する溶湯保持室と、前記吸引管と前記溶湯保持室との間を開閉する開閉手段と、前記キャビティー及び前記溶湯保持室内部を真空状態にし得る真空ポンプとを有することを特徴とする鋳造装置、が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】まず、本発明の鋳造方法を実施するために必要な鋳造装置について説明する。図１は、本発明に係る鋳造装置の実施形態の一例を示す概要図である。この鋳造装置は、内部に成形用のキャビティー２を有し、溶湯凝固後の製品離型時に複数に分割することが可能な鋳造用金型１を有する。本例では、上型１ａと下型１ｂとの２分割構造の鋳造用金型を用いているが、離型のし易さ等を考慮して３つ以上に分割されるようにした鋳造用金型を使用してもよい。
【００１１】また、この鋳造装置は、鋳造用金型１に注入される前の溶湯１５を溶解状態のまま収容保持する保持炉４を有する。保持炉４の内部には、セラミックチューブフィルター等のフィルター装置（図示せず）を配置し、当該フィルターにて溶湯１５中に含まれる介在物を除去した後、溶湯１５を鋳造に供するようにすることが好ましい。
【００１２】鋳造用金型１の湯口３の外部には、溶湯保持室５が湯口３と連通するように設けられる。この溶湯保持室５は、後述する真空ポンプ８によって内部を真空状態にした時に、保持炉４から吸引管６を通じて所定量の溶湯を内部に真空吸引し保持する仕組みとなっている。吸引管６はその一端が溶湯保持室５に連結され、他端は少なくとも前記真空吸引時に、保持炉４に収容された溶湯１５中に浸かった状態となる。
【００１３】溶湯保持室５と吸引管６との連結部分には、両者の間を開閉する開閉手段が設けられ、この開閉手段が閉状態の時には、溶湯保持室５と吸引管６との間の溶湯の移動は遮断される。本例では、この開閉手段として、シリンダー状の溶湯保持室５の内部にピストン７を設け、図２（ａ）のように、ピストン７が溶湯保持室５と吸引管６との連結部分よりも鋳造用金型から遠ざかった位置にある時に、溶湯保持室５と吸引管６とが連通した開状態とし、一方、図２（ｂ）のように、ピストン７が溶湯保持室５と吸引管６との連結部分に位置する時（すなわち、吸引管６の溶湯保持室５内への開口部がピストン７の外周面によって塞がれた状態になっている時）を閉状態とした。
【００１４】更に、この鋳造装置は、鋳造用金型１内部のキャビティー２及び溶湯保持室５内部を真空状態にし得る真空ポンプ８を有する。通常、キャビティー２と溶湯保持室５の内部とは連通した状態になっているので、真空ポンプ８からキャビティー２と溶湯保持室５とのどちらか一方に通じるラインを設ければ、両者を同時に吸引して真空状態とすることができるが、真空ポンプ８からキャビティー２と溶湯保持室５との各々に別個に吸引用のラインを設けてもよい。
【００１５】更にまた、当該装置は、鋳造用金型１と溶湯保持室５とを任意の角度に傾斜させることができる傾斜手段を有することが好ましく、本例においては、床面に対して任意の角度に傾斜させることが可能な台座９の上に鋳造用金型１の下型１ｂを固定し、油圧シリンダー１０によって所望の角度に傾斜させ、その傾斜状態を維持できるようにしている。溶湯保持室５は下型１ｂに固定的に設置しているので、前記のような傾斜手段で鋳造用金型１を傾斜させると、溶湯保持室５も鋳造用金型１との相対的な位置関係を保ったまま、一緒に傾斜する。
【００１６】本発明の鋳造方法は、このような構造の鋳造装置を使用し、まず、真空ポンプ８にて、キャビティー２を真空状態にするとともに、溶湯保持室５内を真空状態とする。そして、これにより、保持炉４から吸引管６を通じて１回の鋳造に必要な量の溶湯を溶湯保持室５の内部に真空吸引した後、ピストン７等の開閉手段により吸引管６と溶湯保持室５との間を閉じて、湯切りする。次いで、溶湯保持室５の内部に真空吸引された溶湯を、重力によって鋳造用金型１のキャビティー２に注入する。
【００１７】ここで、重力による溶湯の注入とは、溶湯保持室５内の溶湯が自重によってキャビティー２に流入することを意味する。具体的には、例えば、前記鋳造装置の傾斜手段によって、図３のように鋳造用金型１と溶湯保持室５とを水平な床面に対して約９０°傾斜させて、溶湯保持室５がキャビティー２や湯道よりも高所に位置するような位置関係とし、これにより、溶湯保持室５内の溶湯が自重でキャビティー２に流入するようにする。
【００１８】なお、前記鋳造装置では、湯口３と溶湯保持室５との位置関係を調整することにより、傾斜させる前においては、溶湯保持室５内の溶湯の液面が湯口３の下方に位置し、キャビティー２に流入しないようにしている。また、開閉手段は、溶湯保持室内に１回の鋳造に必要な量の溶湯が吸引されると、自動的に閉状態となるようにすることが好ましい。
【００１９】本発明の鋳造方法では、前記のようにキャビティー２及び溶湯保持室５内を真空状態としているため、注湯の際に溶湯に酸化膜が発生しにくく、酸化膜の混入による強度低下等の製品不良が生じにくい。また、溶湯を重力によってキャビティー２に注入することにより、溶湯がキャビティー２内に均等に充填されやすい。
【００２０】なお、本発明においては、前記のように保持炉４から吸引した溶湯１５を、一旦すべて溶湯保持室５内に保持した後、それをキャビティー２に流入させるのが望ましいが、例えば、図４に示すように最初から鋳造用金型１と溶湯保持室５とを水平な床面に対して所定の角度（例えば６〜１５°程度）で傾斜させた鋳造装置を用い、１回の鋳造に必要な量の溶湯がすべて溶湯保持室５内に溜まる前に、保持炉４から溶湯保持室５内に吸引された溶湯が少しずつキャビティー２に流入するようにしてもよい。
【００２１】この場合、途中で傾斜角度を変化させる必要は無いので、図１の装置のような傾斜手段は必要ない。また、この場合は、１回の鋳造に必要な量の溶湯が吸引されるのに要する時間を予め求めておき、吸引開始からその所要時間に達した時点で自動的に開閉手段が閉状態になるようにすることが好ましい。
【００２２】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２３】鋳造材料として６０８２アルミニウム合金の溶湯を用い、前述の図１に示す構造の鋳造装置を使用して、本発明の鋳造方法により自動車のナックルを製造した。溶湯温度は７２０℃、１回の鋳造に使用する溶湯量は８ｋｇとし、金型温度は１５０〜２００℃の範囲内に収まるようにした。また、キャビティー２及び溶湯保持室５内の真空度が５０ミリバールとなるまで真空ポンプ８で吸引した。溶湯保持室５内に保持した溶湯を重力によってキャビティー２に注入する際の鋳造用金型１と溶湯保持室５の傾斜の角度は、最終的に床面に対して９０°とるようにし、傾斜開始から傾斜終了までの時間は２０秒間とした。溶湯保持室５内の溶湯がキャビティー２に充填されるのに要した時間は１５秒程度であった。
【００２４】以上のような条件で本発明の鋳造方法を実施し、得られたナックルの様々な部位から測定用の試験片を切り出して、引張強さ、耐力、伸びと言った当該部品において重要な機械的特性を測定したところ、何れの項目についても十分な値を示し、強度不良等の欠陥は発見されなかった。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、注湯の際に溶湯に酸化膜が発生しにくく、酸化膜の混入による強度低下等の製品不良が生じにくい。また、溶湯がキャビティー内に均等に充填されやすい。本発明の鋳造方法及び鋳造装置は、自動車の足まわり部品のような強度、伸び等の機械的特性に高いレベルが要求される製品の製造に特に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳造装置の実施形態の一例を示す概要図である。
【図２】開閉手段の機構を示す説明図であり、（ａ）は開状態、（ｂ）は閉状態を示している。
【図３】鋳造用金型と溶湯保持室とを水平な床面に対して約９０°傾斜させた状態を示す説明図である。
【図４】本発明に係る鋳造装置の実施形態の他の一例を示す概要図である。
【図５】従来の鋳造方法（傾斜鋳込み法）を示す説明図であって、（ａ）は鋳造用金型を傾斜させる前の状態を示し、（ｂ）は鋳造用金型を傾斜させた後の状態を示している。
【符号の説明】
１…鋳造用金型、１ａ…上型、１ｂ…下型、２…キャビティー、３…湯口、４…保持炉、５…溶湯保持室、６…吸引管、７…ピストン、８…真空ポンプ、９…台座、１０…油圧シリンダー、１５…溶湯、２１…鋳造用金型、２２…キャビティー、２３…湯口、２４…湯溜まり、２５…溶湯。
【図１】
2004148348.tif 000003
【図２】
2004148348.tif 000004
【図３】
2004148348.tif 000005
【図４】
2004148348.tif 000006
【図５】
2004148348.tif 000007