(57)【要約】【課題】  ベントホールやバリ抜きなどに水が達した際に、実際の鋳造における湯流れ、ガスの巻き込みなどを再現できる鋳造金型のシミュレーション方法を提供する。【解決手段】  鋳造金型と同形状の鋳造モデル１を光透過性材で作製し、この鋳造モデル１に水を流して、水の流れ、空気の巻き込みなどを確認するシミュレーション方法において、ベントホール５に水を吸収して固化させる吸水ポリマー７を配置する。これにより、水が吸水ポリマー７に達すると、吸水ポリマー７が水を吸収して膨張し、ベントホール５が塞がれて、実際の鋳造が再現される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造金型と同形状の鋳造モデルを光透過性材で作製し、この鋳造モデルに液体を流して、液体の流れ、ガスの巻き込みなどを確認する鋳造金型のシミュレーション方法であって、
鋳造モデルの所定部位に液体が達した際に、この所定部位を塞ぐ
ことを特徴とする鋳造金型のシミュレーション方法。
【請求項２】
前記鋳造モデルの所定部位に、前記液体を吸収して固化させる吸液固化物を配置することで、前記所定部位を塞ぐ、
ことを特徴とする請求項１に記載の鋳造金型のシミュレーション方法。
【請求項３】
光透過性材で作製され、鋳造金型と同形状を有し、液体を流して液体の流れ、ガスの巻き込みなどをシミュレーションするための鋳造モデルであって、
この鋳造モデルの所定部位に液体が達した際に、この所定部位を塞ぐ閉塞機構を設けた、
ことを特徴とする鋳造モデル。
【請求項４】
前記閉塞機構は、前記液体を吸収して固化させる吸液固化物を配置することで、前記所定部位を塞ぐものである、
ことを特徴とする請求項３に記載の鋳造モデル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造方案に基づく鋳造金型を製作する前に、その鋳造金型と同形状の模型（鋳造モデル）を光透過性材で作り、この鋳造モデルに水などの液体を流して、湯流れ、ガス（空気）の巻き込みなどを確認するシミュレーション方法と、鋳造モデルに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造方案に基づいて鋳造金型が設計されると、鋳造金型を製作する前に、設計された鋳造金型が正常に機能するか否かを確認するために、シミュレーションが行われる。例えば、鋳造金型と同形状の鋳造モデルを光透過性の材料で作り、この鋳造モデルに水などの液体を流して、湯流れ、空気の巻き込みなどを高速度カメラで確認するシミュレーション方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−１９４２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、鋳造金型には、金型内のガスや注湯の際に巻き込まれたガス（空気）などが、キャビティ（製品成型部）内に入り込む（残留する）のを防ぐためのベントホール（ガス抜き孔）が設けられている。また、湯回り不良などを防止するために、キャビティに余肉を付加したバリ抜き（フラッシュ）が設けられる場合がある。
【０００４】
そして、実際に、溶湯を鋳造金型に注湯した場合、このようなベントホールやバリ抜きに達した溶湯は、ベントホールやバリ抜きへの湯道で凝固してしまう。そしてこの凝固により、ベントホールが塞がれて、ガスの排気ができなくなり、また、溶湯がバリ抜き側へ行かなくなり、溶湯がキャビティ内を流動し、充填されていく。
ところが、上記のようなシミュレーションでは、水などを鋳造モデルに流すため、ベントホールやバリ抜きに達した水が固まらない。このため、ベントホールに水が達しても、ガスがベントホールから排気され、また、バリ抜きに水が達しても、このバリ抜きおよびキャビティ内を水が流動するとになる。すなわち、実際の鋳造とシミュレーションとでは、湯流れ、ガスの巻き込みなどが異なった現象となってしまう。この結果、シミュレーションを行った後も、鋳造金型を用いて試鋳、金型調整を行い、最終形状を決定しなければならず、調整、確認に多大な時間と労力を要していた。
【０００５】
そこで本発明は、ベントホールやバリ抜きなどに液体が達した際に、実際の鋳造における湯流れ、ガスの巻き込みなどを再現できる鋳造金型のシミュレーション方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、鋳造金型と同形状の鋳造モデルを光透過性材で作製し、この鋳造モデルに液体を流して、液体の流れ、ガスの巻き込みなどを確認するシミュレーション方法であって、鋳造モデルの所定部位に液体が達した際に、この所定部位を塞ぐことを特徴としている。
（作用）
例えば、ベントホールやバリ抜きに水が達した際に、ベントホールやバリ抜きへの湯道を塞ぐことで、ベントホールからのガスの排気ができなくなり、また、水がバリ抜き側へ行かなくなりキャビティ内を流動する。すなわち、実際に、溶湯を鋳造金型に注湯した場合と同様の現象が再現される。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、鋳造モデルの所定部位に、液体を吸収して固化させる吸液固化物を配置することで、所定部位を塞ぐことを特徴としている。
（作用）
所定部位に液体が達すると、吸液固化物が液体を吸収して液体を固化させ、この所定部位が塞がれる。また、吸液固化物が液体を吸収して固化させるため、溶湯が凝固する場合と同様に一定の時間を要し、実際の鋳造時と同様の現象が再現される。しかも、所定部位に吸液固化物を配置するだけなので、構成が極めて簡単である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、ベントホールやバリ抜きなどに液体が達した後も、実際の鋳造における湯流れ、ガスの巻き込みなどを再現できる。
しかも、請求項２に記載の発明によれば、簡易な構成にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係わる鋳造モデル１の概略構成図である。この鋳造モデル１は、鋳造方案に基づいて設計された鋳造金型の少なくともキャビティ（製品成型部）および、方案部（湯口、湯道、せきなど）と同一の形状を透明な樹脂で作製したものである。
【００１０】
図中２は、水が供給、落下される湯口であり、この湯口２の湯口底２ａよりも少し高い位置に、湯道３が設けられている。この湯道３の上流側には、スラグなどを取り除くフィルター４が設けられ、このフィルター４の下流側の湯道３には、注湯の際に巻き込まれたガス（空気）などが、キャビティ１０内に入り込む（残留する）のを防ぐためのベントホール５（ガス抜き孔）が設けられている。
【００１１】
このベントホール５は、図２に示すように、外気に通じる長孔となっており、このベントホール５の湯道３側に、図３に示すようなベント６が設けられている。このベント６は管状をしており、この管内に、水を吸収して膨張する（水が固化される）吸水ポリマー７（吸液固化物）が収容され、ベント６の端部がメッシュ状のキャップ８で蓋されているものである。
【００１２】
また、湯道３の下流側には、せき９を介してキャビティ１０が３つ形成されている。
【００１３】
次に、このような構成の鋳造モデル１を用いて、シミュレーションを行う場合の作用（現象）について説明する。
【００１４】
まず、湯口２に水を供給すると、フィルター４を通過した水が、湯道３、せき９を通って、キャビティ１０に流入していく。一方、水の供給、落下に伴って巻き込まれたガス（空気）、あるいは、湯口２内に存在していたガスは、当初、ベント６内の吸水ポリマー７の隙間を介して、ベントホール５から外気（鋳造モデル１外）へ排出される。続いて、水がベント６に達し、吸水ポリマー７に接触すると、吸水ポリマー７が水を吸収して膨張する。この膨張によって、ベント６内が塞がれ、その後、ガスがベントホール５から外気へ排出されなくなる。
【００１５】
ところで、実際に、鋳造金型に溶湯を注湯した場合にも、ベントホール５に達した溶湯は比較的短時間で凝固し、ベントホール５の開口が塞がれる。すなわち、本実施形態による現象は、実際に鋳造金型に注湯した場合と同じ現象を呈することになる。この結果、その後水を供給し続けた場合のガスの巻き込みや水の流れ（湯回り）は、実際に鋳造金型に注湯した場合と同様の現象を示すことになり、実際とシミュレーション結果とが近づくことになる。
【００１６】
このことを確認する１つとして、各注湯速度（水の供給速度）におけるガス欠陥発生率（気泡がキャビティ内に残存する率）を測定した結果を図４に示す。ここで、図中Ｇ１は、実際の鋳造時の結果、Ｇ２は本実施形態による結果、Ｇ３はベント６を開口状態とした場合（吸水ポリマー７を収容しない場合）の結果、Ｇ４はベント６を始めから塞いだ場合の結果を示している。この図４から明らかなように、全注湯速度域にわたって、Ｇ２がＧ１とほぼ同一結果であることがわかる。
すなわち、本実施形態は、実際の鋳造時とほぼ同じガス欠陥を示し、シミュレーションとして実際を再現していると言える。この結果、従来のように、シミュレーション後に鋳造金型を用いて試鋳、金型調整を行う必要がなくなり、鋳造方案の設定、開発を効率的に行うことができる。しかも、ベント６内に吸水ポリマー７を収容するだけなので、構成が簡単であり、安価である。
【００１７】
ところで、本実施形態では、吸水ポリマー７によってベントホール５を塞ぐようにしているが、図５に示すように、開閉弁１２によってベントホール５を塞ぐようにしてもよい。
【００１８】
すなわち、ベントホール５の開口近傍に光センサ１１を配置し、この光センサ１１によって、水がベントホール５の開口部に達したことを検知する。一方、ベントホール５内には、開閉弁１２（バタフライなど）が配置され、アクチュエータ（図示せず）によって開閉されるようになっている。なお、図中１３は、フィルターの役目をするメッシュ状のキャップである。そして、湯口から水が供給される当初は、開閉弁１２が開いており、水がベントホール５の開口部に達すると、これを光センサ１１が検知し、この検知に基づいてアクチュエータが開閉弁１２を閉じるものである。なお、開閉弁１２を閉じる時期（タイミング）、閉じる速度は調節、制御することができ、これによって、実際の鋳造時と同じような現象を再現できるものである。
【００１９】
さらに、本実施形態では、液体として水を用いているが、液体として油を用い、油を吸収して固まらせるものをベント６内に収容してもよい。
また、本実施形態では、重力鋳造（外部圧力を加えずに溶湯の重力のみで注湯する鋳造法）に用いられる鋳造金型の鋳造モデル１を示しているが、ダイカスト、真空鋳造などに用いられる鋳造金型に対しても、本実施形態を適用することができる。
ところで、本実施形態では、ベントホール５を塞ぐようにしているが、ベントホール５に限らず、所望部位を塞ぐことで、実際の鋳造を再現することができる。例えば、図６に示すように、キャビティ２１とバリ抜き２２（フラッシュ）とを連通する湯路２３を塞ぐようにしてもよい。
バリ抜き２２は、キャビティ２１の湯口２４から離れた位置に形成され、湯回り不良などを防止するものであり、バリ抜き２２とキャビティ２１とは、湯路２３によってつながっている。そして、実際の鋳造においては、湯路２３は体積が小さいため、溶湯がバリ抜き２２に達すると、溶湯は湯路２３で凝固してしまう。従って、この湯路２３に、例えば、吸水ポリマー７を配置して、上記と同様にして湯路２３を塞ぐようにすれば、実際の鋳造を再現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係わる鋳造モデルの概略構成図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明の実施形態に係わる閉塞機構を示す斜視図。
【図４】本発明の実施形態における注湯速度とガス欠陥発生率との関係を示す図。
【図５】本発明の実施形態において、ベントホールを塞ぐ他の閉塞機構を示す概略構成断面図。
【図６】本発明の実施形態において、バリ抜きを有する鋳造モデルを示す概略平面図。
【符号の説明】
【００２１】
１        鋳造モデル
２        湯口
３        湯道
４        フィルター
５        ベントホール
６        ベント
７        吸水ポリマー（吸液固化物）
９        せき
１０            キャビティ
【図１】
2005319475.tif 000003
【図２】
2005319475.tif 000004
【図３】
2005319475.tif 000005
【図４】
2005319475.tif 000006
【図５】
2005319475.tif 000007
【図６】
2005319475.tif 000008