(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のランナを通じて金型内の気体を排出し、溶湯を金型へ加圧注入するダイカスト鋳造法において、
前記ランナの延伸方向に沿って伸びる補強部材を同ランナ内に配置した後に前記溶湯を前記金型へ加圧注入する
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。
【請求項２】
請求項１に記載のダイカスト鋳造法において、
前記補強部材は溶湯材料よりも靭性の高い材料により形成されている
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のダイカスト鋳造法において、
前記補強部材は少なくとも前記ランナの曲部に配置される
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のダイカスト鋳造法において、
前記補強部材は、前記ランナ全体に配置される
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のダイカスト鋳造法において、
前記補強部材は前記ランナの断面積が最小となる部分に配置される
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のダイカスト鋳造法において、
前記補強部材は、単一の部材である
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のダイカスト鋳造法において、
前記補強部材を前記ランナの形状に合わせて弾性変形させつつ前記ランナに配置する
ことを特徴とするダイカスト鋳造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカスト鋳造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンを構成するシリンダブロック、シリンダヘッド、及びピストン等は、軽量でリサイクルの容易なアルミニウム合金により形成されている。そして、このようなアルミニウム合金により形成される機械構造部品の製造方法として、製品金型に溶湯を高圧で注入するダイカスト鋳造法が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このダイカスト鋳造法では、金型のキャビティに気体の吸引通路であるランナが接続されている。このランナの端部には、ガスを吸引する吸引装置が接続されており、この装置により同ランナを通じてキャビティ内の気体を吸引することができる。そして、このようにキャビティ内の気体を吸入するとともに金型へ溶湯を加圧注入することにより、溶湯内に残留する気体を減少させることができる。その結果、鋳造製品におけるブローホールの発生を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００２−３６１３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ダイカスト鋳造法においては、鋳造された成型品のランナに対応する部分は製品とならないため、ランナの体積が極力小さくなるように金型は設計されている。
しかしながら、このようにランナの体積を小さくすると、これにともなって鋳造された成型品のランナに対応する部分の強度も低下することとなる。そして、このような強度の低下により、金型から鋳造された成型品を取り出す際に同成型品のランナに対応する部分が折損して金型内に残留するおそれがある。
【０００５】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、金型のランナを通じて金型内の気体を排出して溶湯を金型へ加圧注入するダイカスト鋳造法にあって、金型から鋳造された成型品を取り出す際に金型内に同成型品のランナに対応する部分が残ることを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、金型のランナを通じて金型内の気体を排出し、溶湯を金型へ加圧注入するダイカスト鋳造法において、前記ランナの延伸方向に沿って伸びる補強部材を同ランナ内に配置した後に前記溶湯を前記金型へ加圧注入することを要旨としている。
【０００７】
同構成によれば、ランナの延伸方向に沿って伸びる補強部材を同ランナ内に配置した後に溶湯を金型へ加圧注入するため、同補強部材により鋳造された成型品のランナに対応する部分の強度を向上させることができる。その結果、金型から製品を取り出す際にランナ部分が折れにくくなるため、金型内に同成型品のランナに対応する部分が残ることを抑制することができる。
【０００８】
なお、金型内の気体を排出した後に溶湯を金型へ加圧注入してもよいし、金型内の気体の排出を溶湯の金型への加圧注入中も継続して行ってもよい。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材は溶湯材料よりも靭性の高い材料により形成されていることを要旨としている。
【０００９】
同構成によれば、補強部材は溶湯材料よりも靭性の高い材料により形成されているため、仮に鋳造された成型品のランナに対応する部分が折れたとしても、同補強部材は切断されにくくなる。その結果、金型内に同成型品のランナに対応する部分が残ることを更に抑制することができる。
【００１０】
なお、靭性とは、破断に至るまでに吸収することのできるエネルギの大きさを示す物性であり、靭性の高い材料ほど破断までの速度が遅くなる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材は少なくとも前記ランナの曲部に配置されることを要旨としている。
【００１１】
同構成によれば、補強部材は少なくともランナの曲部に配置されるため、金型から鋳造された成型品を取り出す際に応力が集中しやすい部分を補強することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材は、前記ランナ全体に配置されることを要旨としている。
【００１２】
同構成によれば、補強部材は、ランナ全体に配置されるため、鋳造された成型品のランナに対応する部分の一部が金型内に残ることも抑制することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材は前記ランナの断面積が最小となる部分に配置されることを要旨としている。
【００１３】
同構成によれば、補強部材はランナの断面積が最小となる部分に配置されるため、鋳造された成型品のランナに対応する部分の折れやすい部分を効果的に補強することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材は、単一の部材であることを要旨としている。
同構成によれば、複数の補強部材を組み合わせて配置する場合と比較して、鋳造された成型品のランナに対応する部分が各補強部材間で折れることを抑制することができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のダイカスト鋳造法において、前記補強部材を前記ランナの形状に合わせて弾性変形させつつ前記ランナに配置することを要旨としている。
【００１６】
同構成によれば、補強部材をランナの形状に合わせて弾性変形させつつランナに配置することにより、補強部材がその弾性力によりランナの内壁に対して圧接するようになるため、これが金型から外れることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明をシリンダブロックのダイカスト鋳造法として具体化した実施形態について図１乃至図４を参照して説明する。
まず、本実施形態にかかるシリンダブロックのダイカスト鋳造法に用いられる可動型１０と固定型２０の構造について図１，２を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、可動型１０の中央部には、シリンダブロックの製品形状に対応した凹凸を有するキャビティ３０が形成されている。キャビティ３０の上側の両角部には、斜方に伸びて凹設された減圧ランナ４０，４１がそれぞれ接続されている。減圧ランナ４０，４１は、キャビティ３０との接続部分において二股に分かれるとともに、キャビティ３０の上面と側面とにそれぞれ接続されている。減圧ランナ４０，４１は複数の曲部を有しており、キャビティ３０の中心軸Ｃに関して対称に形成されている。また、減圧ランナ４０，４１は均一の深さで形成され、その断面積（溶湯の流れ方向に垂直な最小断面積）は全長に渡って略均一となっている。ここで、減圧ランナ４０，４１は、可動型１０にのみ形成されており、可動型１０に対応する固定型には形成されていない。したがって、可動型１０における減圧ランナ４０，４１の断面積は、溶湯材料の流路断面積に一致することになる。なお、減圧ランナ４０，４１の上側の端部は、可動型１０の当接面１１に垂直な方向（紙面に垂直な方向）に延びる断面略円形状のガスゲート５０，５１に接続されており、キャビティ３０内の気体がガスゲート５０，５１を通じて図示しない吸引装置によって吸引される。
【００１９】
図２に示すように、固定型２０の下部には、固定型２０の当接面２１に垂直な方向（紙面に垂直な方向）に延びる断面略円形状のスプル６０が形成されている。このスプル６０には、凹設された２本のランナからなる主幹ランナ６１が接続されている。固定型２０において主幹ランナ６１に挟まれる部分には、シリンダブロックの製品形状に対応した凹凸を有するキャビティ３１が形成されている。このキャビティ３１は、主幹ランナ６１に接続されている。また、固定型２０は上側の両角部が切削されており、この切削部分に吸引装置７０，７１が固定されている。これら吸引装置７０，７１の各々の中央部近傍には、上記可動型１０と固定型２０とを当接させた状態において上記ガスゲート５０，５１に接続される吸引孔７０ａ，７１ａが形成されている。
【００２０】
続いて、可動型１０と固定型２０とを用いてシリンダブロックを鋳造する工程について図３を参照して説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、シリンダブロックのダイカスト鋳造法における第１工程〜第３工程を示している。なお、図３（ａ’）は、図３（ａ）の可動型１０のみを示している。
【００２１】
第１工程においては、図３（ａ）に示されるように、可動型１０が固定型２０に当接させられる。このとき、可動型１０の当接面１１と固定型２０の当接面２１とが溶湯材料の漏れがないように密着するとともに、可動型１０のガスゲート５０，５１と吸引装置７１，７０に形成された吸引孔７１ａ，７０ａとが接続される。
【００２２】
第２工程においては、図３（ｂ）に示されるように、吸引装置７０，７１によってキャビティ３０，３１内の気体を排出するとともに、スプル６０から溶湯材料のアルミニウム合金が加圧注入される。ここで、キャビティ３０，３１内の気体の排出は、溶湯材料の金型への加圧注入中も継続して行われる。その後、可動型１０および固定型２０が冷却されてシリンダブロックが成型される。こうして成型された後、成型品であるシリンダブロックが可動型１０に張り付いた状態で、固定型２０から可動型１０が取り外され、図３（ｃ）に示す状態となる。
【００２３】
第３工程においては、可動型１０に張り付いた状態の成型品を可動型１０から取り外す。この際、鋳造された成型品の複数部分を引くことにより各部分に均等な力が加わるようにして、すなわち局所的に大きな力が作用しないようにして、同成型品の破損を抑制している。
【００２４】
本実施形態においては、上記第１の工程の前に、図３（ａ’）に示されるように、補強部材８０が可動型１０の減圧ランナ４０，４１に配置される。補強部材８０の構造の詳細について図４を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図４（ａ）に示すように、減圧ランナ４０には、屈曲部４０ａ，４０ｂ及び「コ」字状の折り返し部分４０ｃが形成されている。この屈曲部４０ａ，４０ｂ及び折り返し部分４０ｃにわたって、すなわち減圧ランナ４０全体に単一の部材からなる補強部材８０が配置されている。補強部材８０は、減圧ランナ４０の延伸方向に沿うように、すなわち屈曲部４０ａ，４０ｂにおいては屈曲して形成されるとともに、折り返し部分４０ｃではコ字状に折り返して形成されている。また、補強部材８０は、断面円形状に形成された棒状の部材であり、減圧ランナ４０内に収まるように減圧ランナの深さ及び幅よりも若干細く形成されている。なお、補強部材８０は溶湯材料のアルミニウム合金よりも靭性の高い材料であるステンレス鋼により形成される。靭性についての評価方法は、シャルピー衝撃試験を採用することができる。
【００２６】
続いて、図４（ｂ）を参照して、減圧ランナ４０に配置される前の補強部材８０の構造について説明する。図４（ｂ）において、破線は減圧ランナ４０の構造を示している。
図４（ｂ）に示されるように、補強部材８０は、減圧ランナ４０に配置される前においては、同減圧ランナ４０の屈曲部４０ａ，４０ｂ及び折り返し部分４０ｃの各角度よりも小さな角度で屈曲している。すなわち、補強部材８０を減圧ランナ４０へと配置するときは、同補強部材８０を同減圧ランナ４０の形状に合わせて弾性変形させて配置する。このため、補強部材８０を減圧ランナ４０に配置した状態では、補強部材８０が同減圧ランナ４０の屈曲部４０ａ，４０ｂ及び折り返し部分４０ｃの各部を挟持するようになる。
【００２７】
なお、減圧ランナ４１には、減圧ランナ４０の場合と裏表を逆にして補強部材８０が配置される。
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に列記する作用効果が得られる。
【００２８】
（１）減圧ランナ４０，４１へ補強部材８０を配置した後に溶湯を可動型１０及び固定型２０へ加圧注入するため、同補強部材８０により鋳造後の減圧ランナ４０，４１に対応する部分（以下、減圧ランナ成型品とする）の強度を向上させることができる。その結果、可動型１０から鋳造された成型品を取り出す際に減圧ランナ成型品が折れにくくなるため、可動型１０内に同減圧ランナ成型品が残ることを抑制することができる。
【００２９】
（２）補強部材８０は溶湯材料よりも靭性の高い材料により形成されているため、仮に減圧ランナ成型品が折れたとしても、同補強部材８０は切断されにくくなる。その結果、可動型１０内に減圧ランナ成型品が残ることを更に抑制することができる。
【００３０】
（３）補強部材８０は減圧ランナ４０，４１の曲部にも配置されるため、可動型１０から製品を取り出す際に応力が集中しやすい部分を補強することができる。
（４）補強部材８０は、減圧ランナ４０，４１の形状に沿って伸びる単一の部材により構成されて配置されているため、複数の補強部材を組み合わせて配置する場合と比較して、減圧ランナ成型品が各補強部材間で折れることを抑制することができる。
【００３１】
（５）補強部材８０は可動型１０の一部を挟持するように配置されるため、補強部材８０が可動型１０から外れることを抑制することができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
【００３２】
・上記実施形態では、補強部材８０は、減圧ランナ４０，４１の全体にわたって配置されていたが、これら減圧ランナの屈曲部のみに配置するようにしてもよい。図５に示すように、減圧ランナ４０の屈曲部４０ａ，４０ｂ及び折り返し部分４０ｃの各部分には、補強部材８１，８２が配置されている。このように補強部材８１，８２は少なくとも減圧ランナ４０の屈曲部４０ａ，４０ｂ及び折り返し部分４０ｃに配置されているため、可動型１０から鋳造された成型品を取り出す際に応力が集中しやすい部分を補強することができる。
【００３３】
・上記実施形態では、補強部材８０を単一の部材により構成したが、複数の部材を組み合わせて構成してもよい。この場合、例えば、上記実施形態よりも細く形成された複数の補強部材の一部が減圧ランナの直線部分で重なるように配置することができる。
【００３４】
・上記実施形態では、減圧ランナ４０，４１の一部に補強部材８０を配置するようにしていたが、補強部材８０を減圧ランナ４０，４１全体に配置するようにしてもよい。この場合には、減圧ランナ成型品の一部が可動型１０内に残ることも抑制することができる。
【００３５】
・上記実施形態では、減圧ランナ４０，４１は略均一な断面積で形成されていたが、減圧ランナの断面積が不均一な場合には、断面積が最小となる部分に補強部材を配置するようにしてもよい。補強部材を減圧ランナ４０，４１の断面積が最小となる部分に配置させることにより、減圧ランナ成型品の折れやすい部分を効果的に補強することができる。
【００３６】
・上記実施形態では、補強部材８０は、溶湯材料のアルミニウム合金よりも靭性の高い材料であるステンレス材により形成されていたが、脆性材料やその他の材料で形成されていてもよい。要は、製品の減圧ランナ部分を補強できるような材料であればよい。
【００３７】
・上記実施形態では、補強部材８０を減圧ランナ４０に配置した状態では、補強部材８０が屈曲部４０ａ，４０ｂ及び折り返し部分４０ｃの各部を挟持していたが、必ずしも補強部材８０がこのように挟持するように形成されていなくてもよい。
【００３８】
・上記実施形態では、補強部材８０は、断面円形状の棒状の部材であったが、他の形状の部材、例えば、断面矩形の棒状の部材や、板状の部材、中空の筒状部材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかるダイカスト鋳造法に用いられる可動型の構成を示す正面図。
【図２】図１の可動型が当接する固定型の構成を示す正面図。
【図３】ダイカスト鋳造法の工程を示す斜視図。
【図４】補強部材の構成を示す正面図。
【図５】補強部材の変形例を示す正面図。
【符号の説明】
【００４０】
１０…可動型、１１…当接面、２０…固定型、３０，３１…キャビティ、４０，４１…減圧ランナ、４０ａ，４０ｂ…屈曲部、４０ｃ…折り返し部分、５０，５１…ガスゲート、６０…スプル、６１…主幹ランナ、７０，７１…吸引装置、７０ａ，７１ａ…吸引孔、８０，８１，８２…補強部材。
【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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