(57)【要約】【課題】溶湯補給効果を犠牲にすることなく押湯の凝固を可及的に促進し、もって鋳造周期の短縮に大きく寄与する重力金型鋳造装置を提供する。【解決手段】製品鋳造空間４の上部に、ライニング材７Ａで囲まれた押湯空間５を設けた金型１と、この金型１の押湯空間５に挿入可能な冷却ピン１０とを備え、冷却ピン１０は、その内部に形成した冷却通路１１に冷却液タンク１３から冷却液を循環させて、冷却する。そして、製品鋳造空間４および押湯空間５に所定量の溶湯Ｍを給湯した後、製品鋳造空間４内での凝固がほぼ終了するタイミングで冷却ピン１０を押湯空間５内の未凝固溶湯Ｍ内に押込み、該未凝固溶湯Ｍの凝固を促進させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品鋳造空間の上部に押湯空間を設けた金型と、該金型の前記押湯空間に挿入可能な冷却ピンとを備え、前記冷却ピンは、前記製品鋳造空間内での凝固がほぼ終了するタイミングで前記押湯空間に挿入されることを特徴とする重力金型鋳造装置。
【請求項２】
前記冷却ピンを内部から冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の重力金型鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重力を利用して金型に溶湯を注入する重力金型鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の重力金型鋳造装置では、凝固収縮に伴う引け巣発生を防止するため、製品鋳造空間の上部に押湯空間を設け、前記押湯空間内を最終凝固域として、凝固収縮に伴う溶湯不足分を該押湯空間内の溶湯（押湯）で補うようにしている。このため、従来の重力金型鋳造装置では、一般に金型の押湯部に熱伝導率の小さい保温ライニングを配置し、押湯空間内における凝固速度を遅らせて所望の溶湯補給効果を得るように配慮していた。
【０００３】
しかし、上記したように保温ライニングを押湯部に配置した場合は、押湯空間内の溶湯が完全凝固するまでにかなりの時間を要し、鋳造周期の延長ひいては生産性の低下が避けられない、という問題があった。そこで、例えば特許文献１に記載される重力金型鋳造装置では、保温ライニングの上部側に冷し金を外嵌し、該冷し金による冷却効果で押湯上部の凝固を促進する対策を採っていた。
【０００４】
【特許文献１】実開平６−８３１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載される対策では、上記冷し金と溶湯との間、すなわち溶湯に接触する部分に、依然として熱伝導率の小さい保温ライニングが存在するため、押湯に対する冷却効果が不十分で、期待するほど鋳造周期が短縮されない、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、溶湯補給効果を犠牲にすることなく押湯の凝固を可及的に促進し、もって鋳造周期の短縮に大きく寄与する重力金型鋳造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、製品鋳造空間の上部に押湯空間を設けた金型と、該金型の前記押湯空間に挿入可能な冷却ピンとを備え、前記冷却ピンは、前記製品鋳造空間内での凝固がほぼ終了するタイミングで前記押湯空間に挿入されることを特徴とする。このように構成した重力金型鋳造装置においては、製品鋳造空間内での凝固がほぼ終了するタイミングで押湯空間内の未凝固溶湯に冷却ピンを押込むことで、前記未凝固溶湯が冷却ピンにより直接冷却され、その凝固が促進される。また、製品鋳造空間内での凝固がほぼ終了するタイミングで冷却ピンを押込むので、溶湯補給効果が失われることはない。
【０００８】
本発明は、上記冷却ピンを内部から冷却する冷却手段を設ける構成としてもよいもので、この場合、冷却ピンによる冷却効果が高まるので、押湯空間内の未凝固溶湯の凝固がより一層促進される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る重力金型鋳造装置によれば、溶湯補給効果を犠牲にすることなく押湯の凝固が大幅に促進されるので、鋳造周期の短縮はもとより生産性の向上を達成できる。また、冷却ピンを内部から強制冷却する構成とした場合は、押湯の凝固がより一層促進され、鋳造周期のより一層の短縮が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る重力金型鋳造装置の構造と使用態様とを示したものである。同図において、１は金型で、固定型２と可動型３とからなっている。可動型３は、固定型２に対して、図の右方向から進退動して型開閉されるようになっており、固定型２に可動型３が閉じられた型閉じ状態で、両者の間には、製品鋳造空間（キャビティ）４と押湯空間５とが、下部側から上部側へ連続して画成される。本実施形態において、金型１を構成する固定型２および可動型３のそれぞれは、前記製品鋳造空間４を形成する本体部６と前記押湯空間５を形成する押湯部７とを備えた構造となっており、押湯部７には、熱伝導率の小さいライニング材７Ａが嵌合されている。したがって、前記押湯空間５はライニング材７Ａにより囲まれる。
【００１２】
１０は、上記金型１の押湯空間５に挿入可能な冷却ピンである。この冷却ピン１０は、熱伝導率が大きくかつ鋳造金属よりも耐熱性を有する金属材料からなっている。一例として、鋳造金属がアルミニウム合金である場合、該冷却ピン１０の材料としては銅系材料、鉄系材料等が選択される。冷却ピン１０はまた、前記押湯空間５への挿入端側が次第に細くなるテーパ形状をなしており、その内部には先端を閉じた冷却通路１１が形成されている。なお、冷却ピン１０は、図示を略すロボット等の操作手段により水平移動および上下移動するようになっており、鋳造開始前には、図２（ａ）に示すように金型１の上方の、給湯用ラドル２０と干渉しない位置に位置決めされている。
【００１３】
上記冷却ピン１０の、前記冷却通路１１の口部には給排液用プラグ１２が装着されており、このプラグ１２には、冷却液タンク１３から延ばした配管１４，１５が接続されている。前記配管のうち、一方の配管１４は冷却液タンク１３から冷却通路１１へ冷却液を送る給送管として、他方の配管１５は冷却通路１１内からの排液を冷却液タンク１３へ戻す排送管として用いられるようになっており、その給送管１４にはポンプ１６が、その排送管１５にはクーリング装置１７がそれぞれ介装されている。すなわち、冷却ピン１０内の冷却通路１１には、ポンプ１６の運転により冷却液タンク１３から給送管１４を通じて冷却液が供給され、一方、冷却通路１１から排出された冷却液は、排送管１５を通じて冷却液タンク１３へ戻され、この間、クーリング装置１７により再冷却されるようになっている。したがって、前記冷却通路１１、冷却液タンク１３、配管１４，１５およびクーリング装置１７は、冷却ピン１０を内部から冷却する冷却手段を構成している。
【００１４】
以下、上記のように構成した重力金型鋳造装置による鋳造方法を図２および図３も参照して説明する。
【００１５】
鋳造開始前には、冷却ピン１０が、前記したように給湯用ラドル２０と干渉しない位置に位置決めされており、この状態のもと、図２（ａ）に示されるように、溶湯Ｍを保持した給湯用ラドル２０が金型１の上方に搬入され、その傾動により金型１の製品鋳造空間４および押湯空間５に必要量の溶湯Ｍが給湯される。なお、溶湯Ｍの給湯の際は、金型１を傾動させることが望ましい。この給湯完了後、ラドル２０の退避を待って、冷却ピン１０の操作手段が作動し、図２（ｂ）に示されるように、冷却ピン１０が水平移動して金型１の押湯空間５の上方に位置決めされる。なお、このとき、冷却ピン１０内の冷却通路１１には、ポンプ１６の運転により冷却液が循環している。
【００１６】
金型１に給湯された溶湯Ｍは、金型１（固定型２および可動型３）の内底面および内壁面に接触する部分から凝固し始め、次第に中心部へ向けてかつ上方へ向けて凝固進行する。このとき、押湯空間５が熱伝導率の小さいライニング材７Ａにより囲まれているので、図２（ｃ）に示されるように、押湯空間５内での凝固が製品鋳造空間４内での凝固よりも遅れる。したがって、製品鋳造空間４で凝固した固相Ｓに凝固収縮が起こっても、押湯空間５内の溶湯Ｍが固相Ｓ側へ十分補給される。
【００１７】
本実施形態においては、製品鋳造空間４での凝固がほぼ終了する段階で、前記図１に示したように、図示を略す操作手段により冷却ピン１０を下動させ、冷却ピン１０の先端部を押湯空間５内の未凝固溶湯Ｍ内に押込む。すると、この冷却ピン１０の押込みにより、前記押湯空間５内の未凝固溶湯Ｍが冷却され、その凝固が急速に進む。このとき、冷却ピン１０の内部の冷却通路１１には、冷却液が循環しているので、冷却ピン１０に吸収された熱は、冷却液と熱交換されて速やかに外部へ排出され、これにより押湯空間５内の未凝固溶湯Ｍは短時間に凝固完了する。図３（ｄ）は、前記凝固完了時の状態を示したもので、この段階では、冷却ピン１０が部分的に鋳造品Ｐに鋳包まれた状態となる。
【００１８】
その後は、先ず、図３（ｅ）に示されるように冷却ピン１０を鋳造品Ｐから引抜いて、元の待機位置に復帰させる。このとき、冷却ピン１０は、テーパ形状となっているので、鋳造品Ｐから円滑に抜け、これにより、鋳造品Ｐの押湯部には、冷却ピン１０の抜跡としての凹部２１が形成される。次に、図３（ｆ）に示されるように可動型３を固定型２に対して後退させて型開きを行う。すると、鋳造品Ｐが固定型２から脱型され、以降、適宜のハンドリング手段により鋳造品Ｐが可動型３から離型され、これにて一連の鋳造工程は終了する。しかして、この鋳造工程においては、上記したように冷却ピン１０により押湯空間内の未凝固溶湯Ｍが急速凝固するので、鋳造周期（サイクルタイム）の短縮が可能になり、その分、生産性が向上する。本実施形態においては特に、押湯空間５に金型材が直接露出しているので、冷却ピン１０の押込み時における押湯空間５内の未凝固溶湯Ｍの量はそれほど多くなく、したがって、冷却ピン１０の押込みによって未凝固溶湯Ｍはきわめて短時間で凝固完了する。
【００１９】
なお、上記実施形態においては、冷却ピン１０内の冷却通路１１に冷却液を循環させるようにしたが、この冷却液の種類は任意であり、水であっても、油であってもよい。また、本発明は、冷却ピン１０を冷却する冷却手段を省略してもよいもので、この場合は、冷却ピンとして、鋳造金属よりも十分に融点の高い材料を選択する。
【００２０】
さらに、上記実施形態においては、金型１を構成する固定型２および可動型３のそれぞれを、製品鋳造空間４を形成する本体部６と押湯空間５を形成する押湯部７とを備えた構造としたが、この金型の構造は任意であり、本体部６と押湯部７とを別体に有する構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る重力金型鋳造装置の構造と使用態様とを模式的に示す断面図である。
【図２】本重力金型鋳造装置による鋳造工程の前半過程を順を追って示す模式図である。
【図３】本重力金型鋳造装置による鋳造工程の後半過程を順を追って示す模式図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    金型
２    固定型
３    可動型
４    製品鋳造空間
５    押湯空間
６    本体部
７    押湯部
７Ａ  ライニング材
１０  冷却ピン
１１  冷却通路（冷却手段）
１３  冷却液タンク（冷却手段）
１６  ポンプ（冷却手段）
１７  クーリング装置（冷却手段）
【図１】
2005193246.tif 000003
【図２】
2005193246.tif 000004
【図３】
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