(57)【要約】【課題】溶湯中に混在する空気を確実に抜き、キャビティ内への空気の浸入を阻止し、さらに、鋳込み量が増加した場合であっても、湯廻り不良やガス欠陥等の鋳造欠陥を防止することが可能な鋳造用金型を提供する。【解決手段】右サブランナ４６において、フィルタ室６４および第２膨張室６６の上部は、溶湯内に残留する空気を外部に排出するための空気抜き通路８０ａ、８０ｂにそれぞれ連通している。絞り部６０の水平方向の中心線Ｃ０はフィルタ室６４の水平方向の中心線Ｃ１よりも下方に設定される。また、第１膨張室６２の底部は絞り部６０の出口部７６の下方位置からフィルタ室６４の入口部７２の下方位置に向けて所定角度（θ１）で傾斜し、第２膨張室６６の底部は所定角度（θ２）で上方に湾曲する湾曲部７８を有している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯口に連通して延在するメインランナと、前記メインランナに交差するように延在してキャビティに連通するサブランナとを備える鋳造用金型であって、
前記サブランナには、前記メインランナに連通して絞り部、第１膨張室、フィルタ室および第２膨張室が設けられるとともに、前記フィルタ室および前記第２膨張室の上部は、溶湯内に残留する空気を外部に排出するための空気抜き通路に連通し、
前記絞り部の水平方向の中心線が前記フィルタ室の水平方向の中心線より下方に設定されるとともに、前記フィルタ室の入口部および出口部が少なくとも底辺側の隅角部が湾曲した略矩形状に設定され、
さらに、前記第１膨張室の底部が前記絞り部の出口部下方位置から前記フィルタ室の入口部下方位置に向けて所定角度で傾斜することを特徴とする鋳造用金型。
【請求項２】
請求項１記載の鋳造用金型において、
前記第２膨張室は、その底部に所定角度で上方に湾曲する湾曲部を有することを特徴とする鋳造用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として重力鋳造に好適な鋳造用金型に関し、一層詳細には、湯口に連通して延在するメインランナと、前記メインランナに交差するように延在してキャビティに連通するサブランナとを備える鋳造用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力を加えることなく溶湯自体の重力を利用して、鋳型内に形成されたキャビティに溶湯を充填して鋳造を行う重力鋳造法が広く行われている。この重力鋳造に用いられる鋳型は、一般的に、湯口に連通して下方に延在する第１ランナ部と、前記第１ランナ部から横方向に延在してキャビティに連通する第２ランナ部とを備えるとともに、前記第２ランナ部には、キャビティ内に溶湯中に混在する空気が浸入して鋳造品にブローホールやピンホール等の鋳造欠陥が発生するのを回避すべく、第２ランナ部を流れる溶湯中に混在する空気を抜くためのガス抜き通路が設けられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、略水平方向に延在するサブランナの入口に絞り部が形成されるとともに、このサブランナの途中にフィルタを収納するフィルタ室が設けられ、さらに前記フィルタ室の上側にエア抜き通路に通じる膨張室が連接された鋳型が開示されている。
【０００４】
この鋳型では、溶湯がメインランナからサブランナに移る際に、絞り部により減速されて前記メインランナから前記サブランナへの空気の巻き込みを防いでいる。そして、フィルタ室のフィルタでガスを含む異物が分離される際、膨張室内でガスが効果的に浮上してエア抜き通路から排出され、その後、前記フィルタ室の下側に設けられた膨張室に連通するエア抜き通路から残存ガスが排出されるように構成されている。
【０００５】
ところで、前記鋳型には、既に述べた通り、フィルタ室の上側にエア抜き通路に通じる膨張室が設けられるとともに、このフィルタ室より下流のサブランナの上側にガス抜き通路に通じる膨張室が連設されていることから、溶湯に巻き込まれた空気は、２本のエア抜き通路を介して排出されることになる。しかしながら、前記２本のエア抜き通路が設けられるだけでは、実際上、溶湯中に混在する空気を完全に抜くことが難しく、空気がキャビティ内に浸入するおそれがある。
【０００６】
この問題を解決するため、本出願人は、特許文献２に示す鋳造用金型を提案している。この鋳造用金型は、図７に示すように、第２ランナ部２に、第１ランナ部１からキャビティ３ａ、３ｂに向かって絞り部４、第１膨張室５、フィルタ室６および第２膨張室７を設けるとともに、第１膨張室５、フィルタ室６および第２膨張室７の上方に、第１空気抜き孔８ａ、第２空気抜き孔８ｂおよび第３空気抜き孔８ｃをそれぞれ設けたものであり、これにより、キャビティ３ａ、３ｂには空気が確実に除去された溶湯のみが充填され、従って、前述した空気の巻き込み浸入により発生するブローホールやピンホール等の鋳造欠陥を回避することを可能としている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２３４０４１号公報（［特許請求の範囲］、図１）
【特許文献２】
特開２００１−１７９３９５号公報（段落［００１４］〜［００１６］、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、本出願人により提案された前記特許文献２に示す鋳造用金型を改良したものであり、溶湯内に混在する空気を確実に抜いて、キャビティ内への空気の浸入を阻止し、さらに、製品形状の複雑化等に伴って鋳込み量が増加した場合であっても、湯廻り不良やガス欠陥等の鋳造欠陥を防止することが可能な鋳造用金型を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、湯口に連通して延在するメインランナと、前記メインランナに交差するように延在してキャビティに連通するサブランナとを備える鋳造用金型であって、
前記サブランナには、前記メインランナに連通して絞り部、第１膨張室、フィルタ室および第２膨張室が設けられるとともに、前記フィルタ室および前記第２膨張室の上部は、溶湯内に残留する空気を外部に排出するための空気抜き通路に連通し、
前記絞り部の水平方向の中心線が前記フィルタ室の水平方向の中心線より下方に設定されるとともに、前記フィルタ室の入口部および出口部が少なくとも底辺側の隅角部が湾曲した略矩形状に設定され、
さらに、前記第１膨張室の底部が前記絞り部の出口部下方位置から前記フィルタ室の入口部下方位置に向けて所定角度で傾斜することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、溶湯内に混在する空気を確実に抜いて、キャビティ内への空気の浸入を阻止し、さらに、製品形状の複雑化等に伴って鋳込み量が増加した場合であっても、サブランナ内を移動する溶湯の移動速度の低下を防ぎ、湯廻り不良やガス欠陥等の鋳造欠陥を防止することが可能となる。
【００１１】
さらに、前記第２膨張室は、その底部に所定角度で上方に湾曲する湾曲部を有するので、サブランナ内を移動する溶湯の移動速度の低下をより一層抑止し、溶湯や空気の滞留を回避することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鋳造用金型について、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る鋳造用金型１０を含む鋳造装置１１の側面図であり、図２は、前記鋳造用金型１０を構成する可動金型２４の分解斜視図であり、図３は前記鋳造用金型１０を構成する可動金型２４の斜視図である。前記鋳造装置１１は、鋳造用金型１０と、鋳造用金型１０の型締めおよび型開きを行う型締機構１２とから基本的に構成される。
【００１４】
例えば、自動車のバランスシャフト等を作製するための鋳造用金型１０は、ベース部材１４の矢印Ｘ１方向の端部近傍に固定された固定板１６に取り付けられる固定金型１８と、ガイドロッド２０に沿って矢印Ｘ方向に移動可能な可動板２２に取り付けられる可動金型２４とから構成される。固定金型１８と可動金型２４とは、画成されるキャビティの中央を境にして分割されており、両者の構造は実質的に同一である。
【００１５】
型締機構１２は支持部材２６に取り付けられたシリンダ２８を有し、シリンダ２８のシリンダロッド２９は可動板２２に連結されている。すなわち、可動金型２４は、型締機構１２の駆動作用下に固定金型１８に対して矢印Ｘ方向に接近離間可能に構成されている。
【００１６】
ここで、可動金型２４の構造について説明する。なお、前述したとおり、固定金型１８の構造は可動金型２４の構造と実質的に同一であるため、重複を避けるべく固定金型１８の説明は省略する。
【００１７】
可動金型２４は、図２および図３に示すように、可動板２２に取り付けられた第１金型３０と、前記第１金型３０に着脱自在に嵌合される略逆Ｔ字形状の第２金型３２と、前記第１金型３０に着脱自在に嵌合される略矩形状の第３金型３４および第４金型３６とから構成される。
【００１８】
前記第１金型３０には、後述するメインランナ４２を形成した第２金型３２の延在部３３を受容する空間３１と、第２金型３２の本体部３５を受容する空間３７と、第３金型３４、第４金型３６を受容する空間３９ａ、３９ｂとが形成されている。
【００１９】
図３に示すように、第２金型３２、第３金型３４および第４金型３６を第１金型３０に装着した場合、これらの第１〜第４の金型３０〜３６の固定金型１８側の面は面一となり、接合面３８を形成する。
【００２０】
第１金型３０の上端略中央部には、溶湯を注入するための湯口４０が形成され、その両側に互いに平行にガス抜き通路５０ａ〜５０ｃ、５０ｄ〜５０ｆが形成される。実際、前記ガス抜き通路５０ａ〜５０ｃはキャビティ４４ａ〜４４ｃにそれぞれ連通し、ガス抜き通路５０ｄ〜５０ｆはキャビティ４４ｄ〜４４ｆにそれぞれ連通する。
【００２１】
ところで、前記湯口４０は、第２金型３２の延在部３３のメインランナ４２に連通する。メインランナ４２の下端部は、図４において、右方向に延在する右サブランナ４６と、左方向に延在する左サブランナ４８に連通する。前記右サブランナ４６の構造と左サブランナ４８の構造は同一であり、両者はメインランナ４２を軸に略左右対称に形成されている。
【００２２】
ここで、右サブランナ４６の構造について説明する。なお、前述したとおり、左サブランナ４８の構造は右サブランナ４６の構造と同一であるため、左サブランナ４８の説明は省略する。
【００２３】
図５に示すように、右サブランナ４６には、メインランナ４２に連通して絞り部６０、第１膨張室６２、フィルタ室６４および第２膨張室６６がこの順に設けられる。絞り部６０は、溶湯の流れを減速させるために所定の直径を有するように形成された開口部である。
【００２４】
フィルタ室６４には、異物除去および気泡の微細化の他、溶湯の流れに対し抵抗となって該溶湯を整流する機能を有するセラミックス製のフィルタ７０が収納される。この場合、前記フィルタ室６４の入口部７２および出口部７４の形状は、図６に示すように、少なくとも底辺側の隅角部７５が湾曲形成された略矩形状である。
【００２５】
この場合、前記絞り部６０の水平方向の中心線Ｃ０はフィルタ室６４の水平方向の中心線Ｃ１よりも下方に設定され、第１膨張室６２の底部は絞り部６０の出口部７６の下方位置からフィルタ室６４の入口部７２の下方位置に向けて所定角度（θ１）で傾斜し、第２膨張室６６の底部は所定角度（θ２）で上方に湾曲する湾曲部７８を有し、さらに、フィルタ室６４および第２膨張室６６の上部は、溶湯内に残留する空気を外部に排出するための空気抜き通路８０ａ、８０ｂにそれぞれ連通している。
【００２６】
第２膨張室６６の下流側には、湯溜まり部８４が設けられ、前記湯溜まり部８４は分岐湯道８２に連通している。前記分岐湯道８２は、実際、第１〜第３分岐湯道８３ａ〜８３ｃを含み、該第１〜第３分岐湯道８３ａ〜８３ｃは、第１金型３０に形成されたキャビティ４４ａ〜４４ｃに連通する。
【００２７】
なお、説明を省略した左サブランナ４８の第１〜第３分岐湯道８３ａ〜８３ｃ（図示せず）は、図２〜図４に示す左側のキャビティ４４ｄ〜４４ｆに連通することは容易に諒解されよう。
【００２８】
第３金型３４は第１金型３０の空間３９ａに嵌合し、第４金型３６は空間３９ｂに嵌合することは前述したとおりである。そこで、前記第３金型３４には、図２、図３において上部と下部とに分離されたキャビティ４４ａ〜４４ｃに連通してワークを成形するためのキャビティ５２ａ〜５２ｃが形成され、同様に、前記第４金型３６にもキャビティ４４ｄ〜４４ｆを連通してワークを成形するためのキャビティ５２ｄ〜５２ｆが形成されている。
【００２９】
さらに、前記第１金型３０の内部には、金型の温度を適温に保つために冷却水を流通させる図示しない冷却水管路が配管されている。図２および図３において、参照符号９０は、前記冷却水を供給するための冷却水供給口を示し、参照符号９２および９４は、それぞれ前記冷却水を排出するための冷却水排出口を示している。
【００３０】
ところで、例えば、エンジンに組み込まれるバランスシャフトが重力鋳造法で形成される場合がある。バランスシャフトは、その中央部分の形状が複雑に設定されている。従って、それを作製するためのキャビティ５２ａ〜５２ｆの形状も複雑なものとなり、また、他の部分に比して熱の影響を受けやすい。従って、キャビティ５２ａ〜５２ｆを好適に冷却するために、前記冷却水管路を設計変更したり、別異の形状のバランスシャフトを得るべくキャビティ５２ａ〜５２ｆを変更する必要が生じる。
【００３１】
この場合、前述したとおり、キャビティ５２ａ〜５２ｆを第１金型３０に対して着脱自在に構成される第３金型３４および第４金型３６に形成しているので、前述したような設計変更が発生しあるいは別異のワークを重力鋳造する場合であっても、第１金型３０および第２金型３２に対し、新たなキャビティを形成した第３金型３４および第４金型３６を装着すればよい。
【００３２】
さらに、前記第１金型３０、第２金型３２、第３金型３４および第４金型３６をそれぞれ別体で構成することにより、前記冷却水管路が従来技術のように金型内に埋設されることなく、部分的に外部に露呈することになり、従って、前記冷却水管路の清掃等のメンテナンス作業を容易に行うことができ、好適である。
【００３３】
さらに、キャビティ４４ａ〜４４ｆの形状を図４に示すような形状とすることにより、湯廻り性が向上し、引き巣あるいは鋳巣等が軽減するとともに、鋳造される製品、例えば、バランスシャフトの外観が向上し、さらに、バランスシャフトに対する切断あるいは分割等の後処理を容易なものとすることができる。
【００３４】
本実施の形態に係る鋳造用金型１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、この鋳造用金型１０を用いて製品、例えばバランスシャフトの鋳造を行う手順および作用効果について説明する。
【００３５】
まず、型締機構１２の駆動作用下に固定金型１８と可動金型２４とが型締めされ、その状態で湯口４０から溶湯が注入される。
【００３６】
湯口４０に注入された溶湯は、自身の重力でメインランナ４２内を自由落下し、メインランナ４２の下端部に達した溶湯は、右サブランナ４６と左サブランナ４８とに分流する。例えば、右サブランナ４６に分流した溶湯は、絞り部６０において一旦減速された後、第１膨張室６２を介してフィルタ室６４に導入される。フィルタ室６４では、フィルタ室６４内に配設されているフィルタ７０によって溶湯内に含まれる異物が除去されるとともに、溶湯に含まれている気泡を微細化し、さらに溶湯の流れを整流化する。さらに、溶湯内に残留する空気は、空気抜き通路８０ａを介してフィルタ室６４の外部に排出される。フィルタ室６４を通過した溶湯は、第２膨張室６６に導入される。前記第２膨張室６６において、フィルタ室６４で抜き取られずに溶湯内に残存する空気は、空気抜き通路８０ｂを介して第２膨張室６６の外部に排出される。第２膨張室６６を通過した溶湯は、第１〜第３分岐湯道８３ａ〜８３ｃを介して最終的にキャビティ４４ａ〜４４ｃ、キャビティ５２ａ〜５２ｃに充填される。もちろん、左サブランナ４８に分流した溶湯も、右サブランナ４６と同様に処理された後、最終的にキャビティ４４ｄ〜４４ｆ、キャビティ５２ｄ〜５２ｆに充填される。
【００３７】
すなわち、本実施の形態に係る鋳造用金型１０によれば、溶湯内に残存する空気はフィルタ室６４および第２膨張室６６で確実に除去されるので、キャビティ４４ａ〜４４ｃ内に空気が浸入することがなく、従って、ブローホールやピンホール等の鋳造欠陥が回避されて、高品質な鋳造品を得ることができる。
【００３８】
また、本実施の形態に係る鋳造用金型１０によれば、第１膨張室６２の底部を絞り部６０の出口部７６の下方位置からフィルタ室６４の入口部７２の下方位置に向けて所定角度（θ１）で傾斜させるとともに（図５参照）、フィルタ室６４の入口部７２および出口部７４を少なくとも底辺側の隅角部７５が湾曲形成された略矩形状に形成することにより（図６参照）、溶湯が右サブランナ４６内を流れやすくなる。従って、例えば、製品形状の複雑化に伴って鋳込み量が増加した場合であっても、右サブランナ４６内を流れる溶湯の移動速度が低下し難くなり、結果として、湯廻り不良やガス欠陥等の鋳造欠陥を防止することが可能となる。
【００３９】
また、本実施の形態に係る鋳造用金型１０によれば、絞り部６０の水平方向の中心線Ｃ０は、フィルタ室６４の水平方向の中心線Ｃ１よりも下方に設定されているので、第１および第２膨張室６２、６６から空気を効果的に排出することができる。
【００４０】
さらに、図５に示すように、第２膨張室６６の底部に所定角度（θ２）で上方に湾曲する湾曲部７８を備えると、溶湯が右サブランナ４６内をより一層流れやすくなり、溶湯や空気の滞留が回避され好適である。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、溶湯内の空気はフィルタ室および第２膨張室で確実に除去されているので、キャビティ内に空気が浸入することがなく、従って、ブローホールやピンホール等の鋳造欠陥が回避されて、高品質な鋳造品を得ることができる。
【００４２】
また、第１膨張室の底部を絞り部の出口部下方位置からフィルタ室の入口部下方位置に向けて所定角度で傾斜させるとともに、フィルタ室の入口部および出口部を少なくとも底辺側の隅角部が湾曲形成された略矩形状に形成することにより、溶湯がサブランナ内を流れやすくなる。従って、例えば、製品形状が複雑化するのに伴って鋳込み量が増加した場合であっても、サブランナ内を流れる溶湯の移動速度が低下し難くなり、結果として、湯廻り不良やガス欠陥等の鋳造欠陥を防止することが可能となる。
【００４３】
また、絞り部の水平方向の中心線はフィルタ室の水平方向の中心線よりも下方に設定されているので、第１および第２膨張室から空気を効果的に排出することができる。
【００４４】
さらに、第２膨張室の底部に所定角度で上方に湾曲する湾曲部を備えているので、溶湯がサブランナ内をより一層流れやすくなり、溶湯や空気の滞留が回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る鋳造用金型を含む鋳造装置の側面図である。
【図２】図１に示す鋳造用金型を構成する可動金型の分解斜視図である。
【図３】図１に示す鋳造用金型を構成する可動金型の斜視図である。
【図４】可動金型の接合面から見た正面図である。
【図５】第２金型の接合面から見た右サブランナの構成を説明する一部省略正面図である。
【図６】図５に示す右サブランナを構成するフィルタ室の正面図である。
【図７】従来技術に係る鋳造用金型のサブランナの構成を説明する一部省略正面図である。
【符号の説明】
１０…鋳造用金型　　　　　　１１…鋳造装置
１２…型締機構　　　　　　　１８…固定金型
２４…可動金型　　　　　　　３０…第１金型
３２…第２金型　　　　　　　３４…第３金型
３６…第４金型　　　　　　　３８…接合面
４２…メインランナ　　　　　４４ａ〜４４ｆ、５２ａ〜５２ｆ…キャビティ
４６…右サブランナ　　　　　４８…左サブランナ
６０…絞り部　　　　　　　　６２…第１膨張室
６４…フィルタ室　　　　　　６６…第２膨張室
７０…フィルタ　　　　　　　７２…入口部
７４…出口部　　　　　　　　７５…隅角部
７８…湾曲部　　　　　　　　８０ａ、８０ｂ…空気抜き通路
【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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