(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各金型により構成されたキャビティを有する鋳造用金型であって、前記キャビティ内に充填された溶湯を冷却する金型に設けられ、前記キャビティの反対側の面に開口部を有する冷却溝と、前記冷却溝の開口部に気密に溶接された密閉蓋を有するものにおいて、
前記密閉蓋を、前記冷却溝の内側方向又は外側方向に湾曲状に突出して形成した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、各種部品の鋳造に用いられる鋳造用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用ホイールの鋳造に用いられる鋳造用金型の場合、湯口に近いキャビティの部分は他の部分に比べて肉厚が厚いため、キャビティに充填された溶湯を効率良く冷却する必要がある。
【０００３】
そのため、従来は、図６に示すように、湯口入子１を包囲する下型２の部分に環状の冷却溝１１を設け、キャビティ５ａの反対側に開口した冷却溝１１の環状の開口部１１ａを平板状の密閉蓋１２ｃにより気密に溶接し、この冷却溝１１に冷却空気を流して冷却していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成のものでは、鋳造時の冷熱により密閉蓋１２ｃの溶接部に応力が加わり、特に溶接部Ａの部分で早期に割れが発生する場合がある。その場合、冷却溝１１を流れている冷却空気が割れ部から洩れ、この漏れた冷却空気が湯口入子１と下型２の嵌合隙間を通ってキャビティ５ａ内に充てんされた溶湯の中に混入し、これにより溶湯の凝固後に巣孔等が発生するという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、密閉蓋を改良することにより、密閉蓋の溶接部において早期に割れが発生することを無くすことにより、溶湯の凝固後に巣孔等が発生しない鋳造用金型を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、次の手段を用いるものである。
【０００７】
即ち、各金型により構成されたキャビティを有する鋳造用金型であって、前記キャビティ内に充填された溶湯を冷却する金型に設けられ、前記キャビティの反対側の面に開口部を有する冷却溝と、前記冷却溝の開口部に気密に溶接された密閉蓋を有するものにおいて、
前記密閉蓋を、前記冷却溝の内側方向又は外側方向に湾曲状に突出して形成したことを特徴とする。
【０００８】
上記の手段によれば、冷却溝に気密に溶接される密閉蓋が、冷却溝の内側方向又は外側方向に湾曲状に突出して形成されているため、鋳造時の冷熱により密閉蓋の溶接部に応力が加わっても、湾曲部が応力を吸収して溶接部に加わる応力は小さくなるので、密閉蓋の溶接部における割れの発生は抑えられる。
【０００９】
更に、密閉蓋の溶接工程で必要であった溶接残留応力を除去するための溶接部の後熱は、密閉蓋の湾曲部の応力吸収作用によって溶接残留応力が小さくなるので不要となり、後熱を省略することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図５に基づいて説明する。
【００１１】
図１において、１はアルミ合金の溶湯が注入される湯口を形成する湯口入子で、湯口入子１の上方の外周部には下型２が嵌合配置され、下型２の上方の外周部には横型３が嵌合配置されており、横型３の上部には上型４が嵌合され、この上型４の型部は横型３の内側に配置されている。これ等の下型２、横型３及び上型４によって、車両用ホイールのディスク部を形成するキャビティ５ａとリム部を形成するキャビティ５ｂが構成されている。
【００１２】
湯口入子１の外周に近い位置にある下型２の内部には、湯口を包囲するように環状の冷却溝１１が形成されており、冷却溝１１には冷却空気が後述の経路により流されるようになっている。なお、冷却溝１１の先端は冷却効果を上げるため、キャビティ５ａ側にできるだけ近づけるように配設されているが、金型の熱応力に対する強度上の問題から、キャビティ５ａに接した下型２の表面より少なくとも１０ｍｍは離されている。
【００１３】
下型２に設けられた環状の冷却溝１１は、図２に示すように、キャビティ５ａの反対側方向の下型２の下面に開口しており、この開口した環状の開口部１１ａには、横断面形状が冷却溝１１の内側方向に突出して湾曲状に形成された環状の密閉蓋１２ａが気密に溶接されている。図においてＢは溶接部を示す（第１実施例）。
【００１４】
なお、１３は冷却溝１１の冷却空気の取入口で、１５は取入口１３に冷却空気を送る送風機である。
【００１５】
また、図３に示すように、冷却溝１１の開口部１１ａには、上記とは逆に、横断面形状が冷却溝１１の外側方向に突出して湾曲状に形成された環状の密閉蓋１２ｂが気密に溶接されたものでも良い（第２実施例）。
【００１６】
なお、下型２の材質は、通常用いられる合金工具鋼（ＳＫＤ６１）より成り、下型２に設けられる冷却溝１１として、溝幅が１８ｍｍのものが用いられている。また、冷却溝１１の開口部１１ａを密閉する密閉蓋は、従来の密閉蓋１２ｃ及び本発明の密閉蓋１２ａ，１２ｂ共に肉厚４ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４Ｌ）より成り、本発明の密閉蓋１２ａと１２ｂの湾曲部深さは５ｍｍのものが用いられている。
【００１７】
ところで、冷却溝１１を流れる冷却空気は、図４に示すように、冷却空気の取入口１３より導入され、冷却溝１１を矢印で示すように流れながら、それぞれの排出口１４から外部へ排出されるようになっている。図中の６は、車両用ホイールが取り付けられるボルト穴である。
【００１８】
次に、本発明品と従来品について、鋳造時の冷熱による密閉蓋溶接部の耐久寿命について比較を行った。
【００１９】
但し、鋳造時の冷熱は、図５（ｂ）に示すように、１サイクルが６分間の鋳造において、図５（ａ）に示す湯口入子１の上部に近い下型２のＰ部の温度が、４８０℃から５５０℃まで変化する鋳造用金型について行った。
【００２０】
その結果、従来の密閉蓋１２ｃの場合は、目標寿命２万サイクルに対し、０．５万サイクル位から溶接部Ａ（図６参照）に割れが発生し始めたが、本発明の密閉蓋１２ａ及び１２ｂの場合は、約３万サイクルまで溶接部Ｂの割れは発生しておらず、目標寿命（金型の償却寿命）を十分に満足するレベルにあることが判った。
【００２１】
上記のように、本発明の密閉蓋１２ａ及び１２ｂの溶接部の耐久寿命が大幅に向上したのは、密閉蓋１２ａ及び１２ｂが湾曲状に形成されているため、鋳造時の冷熱によって密閉蓋１２ａ又は１２ｂの溶接部に加わる応力は、湾曲部で吸収されて小さくなるからである。
【００２２】
ところで、従来の密閉蓋１２ｃの場合、冷却溝１１への溶接は予熱、アルゴン溶接、後熱、徐冷の４工程が必要であったが、本発明の密閉蓋１２ａ及び１２ｂの場合、冷却溝１１の溶接は予熱、アルゴン溶接、徐冷の３工程で良く、４００℃で１時間行っていた後熱が不要となるという付随効果が得られた。
【００２３】
この理由は、この密閉蓋１２ａ及び１２ｂの場合、湾曲部の応力吸収作用により、アルゴン溶接で溶接部に付加される残留応力が従来の密閉蓋１２ｃの場合に比べて大幅に小さくなり、それにより、溶接残留応力を除去するために必要であった後熱が、必要でなくなったものと考えられる。
【００２４】
次に、本実施例では、鋳造部品として車両用ホイールを取り上げ、且つ環状の冷却溝が下型に設けられたものについて説明したが、キャビティに充填された溶湯を冷却する金型に設けられた冷却溝を有する鋳造用金型であるならば、鋳造部品の種類や金型の種類や冷却溝の形状に関係なく適用することができる。
【００２５】
また、本実施例では、冷却溝に流す冷却媒体として冷却空気を用いたが、必要に応じ冷却空気に代えて冷却水を用いても良く、この場合は、送風機に代えて送水ポンプが用いられる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の鋳造用金型は、以上説明したように構成されているため、密閉蓋の溶接部の鋳造時における割れの発生が抑えられるので、それに伴い溶湯の凝固後における巣孔等の鋳造欠陥の発生が防止され、更に、密閉蓋の溶接部の後熱が不要となるので、溶接コストも低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋳造用金型の実施例を示す縦断面図で、図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】第１実施例の要部拡大図である。
【図３】第２実施例の要部拡大図である。
【図４】図１における冷却溝の底面図である。
【図５】鋳造時の金型温度の変化を示すもので、（ａ）は金型の測温部位を示す図、（ｂ）は鋳造１サイクルの金型温度変化のパターン図である。
【図６】従来の鋳造用金型の要部拡大図である。
【符号の説明】
２      下型
３      横型
４      上型
５ａ    キャビティ（ディスク部）
５ｂ    キャビティ（リム部）
１１    冷却溝
１１ａ  開口部
１２ａ，１２ｂ    密閉蓋
Ａ，Ｂ  溶接部
【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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