(57)【要約】【課題】酸化物除去機能に加えて堰ちぎれ防止機能を有し、しかも、金型の湯口部内への取残しの心配もないフィルタを提供する。【解決手段】差圧鋳造用金型を構成する下型１０の湯口部１４に設置される酸化物除去用の金網製フィルタ２０であって、全体がカップ形状をなし、かつその周壁２１がカップ底２２から開口端２３へ向けて次第に縮径するテーパ形状をなしている。そして、このフィルタ２０を、前記湯口部１４の上側テーパ部１４ｂに、そのカップ底２２をキャビティ１３側へ向けかつそのテーパ形状の周壁２１を前記上側テーパ部１４ｂの内壁面にほぼ全面接触させて設置する。この場合、その周壁２１によって上側テーパ部１４の内壁面に対する溶湯の接触面積が減じるので、堰ちぎれが防止され、しかも、そのカップ底２２が比較的強度の大きい堰部の上部側に捕捉されるので、湯口部１４内への取残しが防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
差圧鋳造用金型の湯口部に設置される酸化物除去用フィルタであって、全体がカップ形状をなすと共に、その周壁がカップ底から開口端へ向けて次第に縮径するテーパ形状をなし、前記金型の湯口部の上側テーパ部に、そのカップ底をキャビティ側へ向けかつそのテーパ形状の周壁を前記上側テーパ部の内壁面にほぼ全面接触させて設置されることを特徴とする酸化物除去用フィルタ。
【請求項２】
金網からなることを特徴とする請求項１に記載の酸化物除去用フィルタ。
【請求項３】
全体サイズが、湯口部の上側テーパ部の断面輪郭形状よりもわずか大きく設定されており、その周壁が該湯口部の内壁面に圧着されることを特徴とする請求項２に記載の酸化物除去用フィルタ。
【請求項４】
カップ底に、装着治具との位置決めに用いられる凸部または凹部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の酸化物除去用フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧鋳造、吸引鋳造等の差圧鋳造用金型の湯口部に設置される酸化物除去用フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムやマグネシウムなどの酸化され易い金属またはそれらの合金を差圧鋳造する場合は、通常、金型のキャビティの注入径路に酸化物除去用フィルタを設置し、キャビティ内への酸化物（ノロ）の浸入を防止するようにしている。そして従来、このような酸化物除去用フィルタとしては、図４に示すような金網製の平板状フィルタ１が多く用いられていたが、金型２の湯口部（ゲート）３のキャビティ側出口面に単に載置する設置形態となるため、その浮上がりや位置ずれが避けられず、キャビティ内への酸化物の浸入による鋳造品質の悪化を招くという問題があった。そこで最近では、図５に示すように、同じく金網製の皿状フィルタ４を、前記湯口部３の出口内部に嵌着して用いることにより、前記浮上がりや位置ずれを防止するようにしている。なお、この種の酸化物除去用フィルタとしては、保持炉から金型内に溶湯を揚げるためのストークの先端部に装着して用いられるものもある（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８４９０４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、差圧鋳造においては、ストークを通じてキャビティ内に充填された溶湯が金型上部から金型下部へ順次凝固（指向性凝固）するため、湯口部３内が最終凝固域となっている。一方、この湯口部３は、一般に図４および５に示されるように、その中間部位を最小絞り部３ａとして、その上・下側にテーパ部３ｂ、３ｃを配した異形断面となっている。そして通常は、その上側テーパ部３ｂ内まで凝固が進んだタイミングで型開きが行われるようになっており、これにより該上側テーパ部３ｂ内で凝固した鋳片が堰部５（点線ハッチングを付して示す）として鋳造品と一体に離型される。
【０００５】
しかるに、従来の差圧鋳造によれば、溶湯種類、溶湯の注入温度、金型温度などの影響で、湯口部３の上側テーパ部３ｂの内壁面に堰部５が張付くことがあり、このような張付きが起こると、型開きに際して堰部５の全部（図４）または一部（図５におけるフィルタ４より下側部分）が鋳造品から分離して金型２の湯口部３内に残ってしまう。この場合、次の鋳造に備えて残骸を湯口部３内から取除く面倒な作業が必要になり、鋳造サイクルタイムの延長ひいては生産性の低下が避けられないようになる。また、上記特許文献１に記載のようにストークの先端部にフィルタを配置する場合にも、当然に前記した堰部の分離いわゆる堰ちぎれの発生を避けることはできない。なお、前記した堰ちぎれは、湯口部の内壁面に対する溶湯の接触面積を減じることにより防止可能であるが、図５に示した皿状のフィルタ４の深さを単に増して前記接触面積を減じた場合は、指向性凝固による最終的な凝固部位すなわち強度の小さい部位にフィルタの底部が位置することとなり、型開きに際して湯口部内にフィルタが取残されてしまうという新たな問題が生じる。
【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、酸化物除去機能に加えて堰ちぎれ防止機能を有し、しかも、金型の湯口部内への取残しの心配もないフィルタ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、差圧鋳造用金型の湯口部に設置される酸化物除去用フィルタであって、全体がカップ形状をなすと共に、その周壁がカップ底から開口端へ向けて次第に縮径するテーパ形状をなし、前記金型の湯口部の上側テーパ部に、そのカップ底をキャビティ側へ向けかつそのテーパ形状の周壁を前記上側テーパ部の内壁面にほぼ全面接触させた状態で設置されることを特徴とする。このように構成した酸化物除去用フィルタにおいては、湯口部の上側テーパ部の内壁面と溶湯との間にフィルタの周壁が介在するので、該周壁が介在する分、湯口部の内壁面に対する溶湯の接触面積が減じ、堰ちぎれが防止される。また、湯口部のキャビティ側開口端部にフィルタのカップ底が配置されるので、堰部の比較的強度の大きい部分にフィルタが捕捉され、したがって、湯口部内にフィルタが取残されることもない。
【０００８】
本発明は、特にフィルタの材種を特定するものではないが、コスト的に割安でかつ成形が簡単であることから、金網を用いるのが望ましい。この場合、全体サイズが、湯口部の上側テーパ部の断面輪郭形状よりもわずか大きく設定されており、その周壁が該湯口部の内壁面に圧着されるようにするのが望ましく、これによりその浮上がりが確実に防止される。
【０００９】
本発明はさらに、カップ底に、装着治具との位置決めに用いる凸部または凹部を設けた構成としてもよく、この場合は、装着治具に前記凸部または凹部を介して支持させることで、湯口部に対して安全かつ確実にフィルタを装着することができ、例えば、ロボット等の自動機によるフィルタの自動装着に向けて好適となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る酸化物除去用フィルタによれば、本来の酸化物除去機能に加えて堰ちぎれ防止機能を有し、その上、金型の湯口部内への取残しの心配もないので、差圧鋳造における生産性の向上に大きく寄与するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図２は、本発明に係る酸化物除去用フィルタが適用される低圧鋳造用金型の全体的構造を示したものである。同図において、１０は下型、１１は横型、１２は上型であり、型閉じ状態で、前三者の相互間には鋳造空間としてのキャビティ１３が画成されるようになっている。本金型は、アルミニウム合金からなるシリンダヘッドの鋳造用として構成されており、その下型１０には複数（ここでは、２つ）の湯口部１４，１４が設定されている。このように複数の湯口部１４を設けているのは、比較的大きな容積を有するキャビティ１３に対し、所望の湯回り性を確保するためである。この場合、複数の湯口部１４に溶湯を分配する必要があり、このため、本金型は、下型１０の下面に前記複数の湯口部１４が開口する湯溜り１５ａを有するブロック１５を配設した構造となっている。このブロック１５には、図示を略す保持炉内まで先端を延ばしたストーク１６が接続されており、鋳造時には、前記保持炉内の溶湯がストーク１６を通じて湯溜り１５ａ内に一旦揚げられ、その後、複数の湯口部１４を通じてキャビティ１３内に注入されるようになる。なお、図２中、１７は、鋳造品であるシリンダヘッド内に中空部を成形するための中子、１８は、下型１０を冷却するための冷却水が流通する通水路、１９は、下型１０の湯口部１４の近傍の温度を検出する熱電対である。
【００１２】
上記下型１０の各湯口部１４は、図１に示されるように、その中間部位を最小絞り部１４ａとして、その上・下側にテーパ部１４ｂ、１４ｃを配した異形断面となっている。しかして、この湯口部１４の上側テーパ部１４ｂには、本発明に係る酸化物除去用フィルタ２０が設置されている。フィルタ２０は、ここでは金網からなっており、図３によく示されるようにその全体がカップ形状をなしている。このフィルタ２０はまた、その周壁２１がカップ底２２から開口端２３へ向けて次第に縮径するテーパ形状をなしている。この周壁２１の傾斜角度は前記上側テーパ部１４ｂの傾斜角度とほぼ同一に設定され、また、このフィルタ２０の全体サイズは、前記上側テーパ部１４ｂの断面輪郭形状よりもわずか大きく設定されている。本フィルタ２０は、そのカップ底２２をキャビティ１３へ向けて各湯口部１４内に設置されるようになっており、この設置状態で、フィルタ２０の周壁２１が、湯口部１４の上側テーパ部１４ｂの内壁面に所定の摩擦力をもって圧着されるようになる。
【００１３】
本実施形態において、上記フィルタ２０は、ロボット等の自動機により下型１０の湯口部１４に自動装着されるようになっている。この場合、フィルタ２０は、そのカップ底２２を介して自動機の装着治具に保持されるようになる。そこで、本実施形態においては、フィルタ２０のカップ底２２の中心部に、前記自動機の装着治具に対する位置決め用凸部２４を設けており、これにより、各フィルタ２０を対応する湯口部１４に対して安全に自動装着することができる。ところで、低圧鋳造においては、前記したように湯口部１４の上側テーパ部１４ｂ内で凝固した鋳片が堰部５（図４、５）として鋳造品と一体に離型されるが、この堰部５は、その後に製品部から分離される。この場合、堰部の分離位置すなわち堰折り線Ｌは、図１に示すように湯口部１４からキャビティ３内へわずか入り込んだ位置に設定されている。したがって、前記フィルタ２０のカップ底２２に設けた凸部２４があまり高いと、フィルタ２０を湯口部１４に設置した状態で、その凸部２４が前記堰折り線Ｌを越えてキャビティ１３内に突出してしまい、鋳造後の堰折りの障害となるばかりか、その後の機械加工の取代を超えて製品部に食い込んでしまうことになる。そこで、本実施形態においては、前記凸部２４の高さを前記堰折り線Ｌよりも低位となるように設定し、前記したトラブル発生を未然に防止するようにしている。
【００１４】
ここで、上記フィルタ２０を構成する金網の材種は、鋳造する溶湯よりも高い融点を有していれば任意であるが、消耗品であるので、コストの安い鋼製金網を用いるのが望ましい。また、この金網の目の大きさは、酸化物を捕捉できる大きさであればよく、従来のフィルタ１、４（図４、５）に対して、特に目の大きさ（８メッシュ以下）を変える必要はない。さらに、このフィルタ２０の製造方法も任意であり、例えば平板状の金網を絞り加工することにより形成することができる。この場合、フィルタ２０の開口端２３は、図３に示すように切り揃えてもよいが、絞り加工に際して発生した波形をそのまま残した形状としてもよい。
【００１５】
以下、上記構成の金型を用いて行う低圧鋳造方法について述べる。
低圧鋳造ラインには、上記したカップ形状のフィルタ２０が多数用意されており、鋳造サイクルごとに、その１つが下型１０の湯口部１４に設置される。このフィルタ２０の設置に際しては、上記した自動機の装着治具に、予め本フィルタ２０を保持させ、下型１０に対して上型１２を上昇させかつ横型１１を後退させた型開き状態で、該自動機の動きにより複数のフィルタ２０を、対応する湯口部１４に同時に装着する。このとき、各フィルタ２０は、そのカップ底２２に設けた凸部２４を介して自動機の装着治具に高精度に保持されているので、対応する湯口部１４の上側テーパ部１４ｂ内に同心に嵌入される。したがって、フィルタ２０が下型１０に不用意に衝突して破損するなどのトラブル発生が防止される。一方、フィルタ２０の全体サイズが、上側テーパ部１４ｂの断面輪郭形状よりもわずか大きく設定されていることから、所定の設置深さまでフィルタ２０を嵌入させると、該フィルタ２０は、わずか縮径（弾性変形）しながら上側テーパ部１４内に嵌入され、この結果、フィルタ２０の周壁２１が湯口部１４の内壁面に圧着される。
【００１６】
その後、金型は、横型１１の前進および上型１２の下降に応じて型閉じされ、これにより金型内にはキャビティ１３が画成される。そして、この型閉じ完了により図示を略す保持炉内が加圧される。すると、保持炉内の溶湯はストーク１６を通じて湯溜り１５ａ内に揚げられ、さらに、複数の湯口部１４からキャビティ１３内に低圧で注入され、この間、各湯口部１４内に設置したフィルタ２０により溶湯に含まれる酸化物が除去される。この際、各フィルタ２０は、その周壁２１を湯口部１４の内壁面に所定の摩擦力をもって圧着させているので、溶湯の圧力を受けても位置ずれや浮上がりを起こすことはなく、したがってキャビティ１３内には清浄な溶湯が注入される。
【００１７】
上記キャビティ１３内に充填された溶湯は、上型１２側から下型１０側へ順次凝固が進み、この指向性凝固により湯口部１４内が最終凝固域となる。しかして、この湯口部１４の温度は熱電対１９により監視されており、湯口部１４の上側テーパ部１４ｂ内まで凝固が進んだタイミングで保持炉内の加圧が開放され、これとほぼ同時に型開きが行われる。すると、下側テーパ部３ｃ内の未凝固溶湯は、湯溜り１５ａ内の溶湯と一緒にストーク１６を通じて保持炉内に落下し、一方、上側テーパ部１４ｂ内で凝固した鋳片は堰部５（図４、５参照）として鋳造品と一体に離型される。
【００１８】
上記指向性凝固が進行している段階では、湯口部１４の上側テーパ部１４ｂの内壁面と溶湯との間にフィルタ２０の周壁２１が介在するので、該周壁２１が介在する分、湯口部１４の内壁面に対する溶湯の接触面積が減じる。この結果、湯口部１４の内壁面に対する前記堰部５の張付きが抑制され、型開きに際して該堰部５が製品部から分離することはなくなる。また、湯口部１４の、キャビティ１３側の開口端部にフィルタ２０のカップ底２２が配置されるので、前記堰部５の比較的強度の大きい部分にフィルタ２０が捕捉され、したがって、湯口部１４内にフィルタ２０が取残されることもない。すなわち、湯口部１４内から堰ちぎれの残骸や取残しのフィルタを除去する面倒な作業が不要になり、結果として、鋳造サイクルタイムの短縮ひいては生産性の向上が達成される。また、本フィルタ２０は、本来的な酸化物除去機能を十分に発揮するので、品質的に優れた鋳造品が安定して得られるようになる。
【００１９】
なお、上記実施形態においては、フィルタ２０のカップ底２２に装着治具に対する位置決めに用いられる凸部２４を設けたが、この凸部２４は、凹部に代えてもよいものである。また、上記実施形態においては、フィルタ２０を金網から形成したが、このフィルタの素材は任意であり、例えば、パンチングメタル、セラミックス成形体等を用いることができる。さらに、上記実施形態においては、アルミニウム合金の低圧鋳造に適用したが、本発明は、アルミニウム系以外の材料、例えばマグネシウム系、亜鉛系、銅系等の種々の合金または金属の鋳造に適用できることはもちろん、吸引鋳造などの他の差圧鋳造に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る酸化物除去用フィルタの構造と設置態様とを示す断面図である。
【図２】本フィルタが適用される低圧鋳造用金型の全体的構造を示す断面図である。
【図３】本フィルタの全体形状を示す斜視図である。
【図４】従来の酸化物除去用フィルタの１つの実施形態とその使用態様とを示す断面図である。
【図５】従来の酸化物除去用フィルタの他の実施形態とその使用態様とを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  下型
１１  横型
１２  上側
１３  キャビティ
１４  湯口部
１４ｂ  湯口部の上側テーパ部
１５ａ  湯溜り
１６  ストーク
２０  酸化物除去用フィルタ
２１  フィルタの周壁
２２  フィルタのカップ底
２３  フィルタの開口端
２４  凸部
【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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