(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型のキャビティ内と連通する給湯路の下端に、溶湯中の不純物を除去するフィルターを配設し、さらに該フィルターよりも鋳型側位置に、無数の非直線的連続孔を備えてなる多孔性背圧板を配置して、フィルターと多孔性背圧板との間に背圧領域を形成すると共に、湯口と多孔性背圧板との間に整流領域を形成したことを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
鋳型のキャビティ内と連通する給湯路を、キャビティの湯口に接続されたサブストークと、該サブストークに接続された主ストークとで構成するとともに、主ストークの下端に、溶湯中の不純物を除去するフィルターを配設し、さらにサブストークと主ストーク間に、主ストークに背圧を発生するための、無数の非直線的連続孔を備えてなる多孔性背圧板を配置して、主ストーク内を背圧領域とし、前記サブストーク内を整流領域としたことを特徴とする請求項１記載の鋳造装置。
【請求項３】
多孔性背圧板の空隙率が８０％〜９０％である請求項１又は請求項２記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のアルミホイール等の形成に用いられる鋳造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム等の軽金属の重力鋳造もしくは低圧鋳造においては、鋳型のキャビティ内と連通するストークに、溶湯中の酸化物や不純物を除去するフィルターを配設した構成は、特開平８−１３０３号等種々提案されている。
【０００３】
ところで、自動車のアルミホイール等の複雑な形状のものを鋳造する場合に、その湯口の横断面で、供給圧力にばらつきがあると、湯回りが悪くなり、キャビティの内奥まで整一に給湯することができず、鋳造品に巣が発生し易くなる。特にスチールホイールに代わって主流となりつつあるアルミホイールは、その軽量化を図る為、薄肉化されてきており、これに伴って、キャビティが狭くなり、圧力のばらつきによる影響が大きくなってきた。
本発明は、湯口の横断面での供給圧力の均一化を図り、巣の無い良好な鋳造品を製造し得る鋳造装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鋳型のキャビティ内と連通する給湯路の下端に、溶湯中の不純物を除去するフィルターを配設し、さらに該フィルターよりも鋳型側位置に、無数の非直線的連続孔を備えてなる多孔性背圧板を配置して、フィルターと多孔性背圧板との間に背圧領域を形成すると共に、湯口と多孔性背圧板との間に整流領域を形成したことを特徴とする。
【０００５】
上述の背圧領域及び整流領域を備える構成として、鋳型のキャビティ内と連通する給湯路を、キャビティの湯口に接続されたサブストークと、該サブストークに接続された主ストークとで構成するとともに、主ストークの下端に、溶湯中の酸化物等の不純物を除去するフィルターを配設し、さらにサブストークと主ストーク間に、主ストークに背圧を発生するための、無数の非直線的連続孔を備えてなる多孔性背圧板を配置して、前記主ストーク内を背圧領域とし、前記サブストーク内を整流領域とした構成が提案される。
【０００６】
ここで溶湯保持炉から主ストークへ供給された溶湯は、まずフィルターにより酸化物等の不純物が除去される。この主ストーク内は、多孔性背圧板により、背圧がかけられており、横断面で可及的均一な圧力となり、その供給速度が可及的に一定となる。
【０００７】
一方、この多孔性背圧板を透過した溶湯はその出口付近で乱れを生じており、そこでサブストークを整流領域として、その安定化が図られる。而して、鋳型のキャビティ入り口で、その断面で圧力及び供給速度が可及的に均一化することとなる。このため、溶湯は、キャビティ内へほぼ均一な条件で供給されて冷却され、凝固する。
【０００８】
ここで、多孔性背圧板としては、セラミック焼結体、ガラスクロスなどが提案される。またこの多孔性背圧板は、背圧領域の圧力を高めるのであり、無数の非直線的連続孔を備えてなるものであって、フィルタとは異なり、厚み方向で直線的に連続した細孔がなく、溶湯の直線的突き抜けを防止するものであり、線状体が複雑に絡んだ構成などが提案される。この場合に、金属線が絡んだものでも良いが、金属成分が溶湯中に混入して純度が低下するから、セラミック材料などの非金属製材料が好ましい。
【０００９】
また、多孔性背圧板の空隙率が８０％〜９０％とすることが望まれる。空隙率が８０％未満であると、背圧が高すぎて、溶湯をキャビティ内に円滑に供給することができず、途中で凝固し、かえって巣が発生し易くなる。また、９０％を越えると、多孔性背圧板による作用が不十分となり、湯口の横断面で圧力のばらつきが大きくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面により説明する。
図１に本発明のストークを備えた低圧鋳造機の一例を示す。同図において、上型２ａと下型２ｂおよび横型２ｃからなる金型２内には、アルミホイールの形状に適合したキャビティ１が形成されている。下型２ｂにはキャビティ１に連通する湯口３が開口している。この湯口３には、後述する溶湯の給湯路１０が接続される。
【００１１】
この給湯路１０の下端は保持炉２０内の溶湯２１に浸漬され、溶湯２１の湯面上に供給口２４に供給された加圧ガス（空気または不活性ガス（例；アルゴンガス））の圧力により、該溶湯２１は給湯路１０内から湯口３を通ってキャビティ１に供給される。
【００１２】
次に、給湯路１０の構成を図２に従って、説明する。
この給湯路１０は、キャビティ１の湯口３に接続されるサブストーク１１と、該サブストーク１１に接続される主ストーク１２とで構成されるとともに、主ストーク１２の下端に、溶湯２１中の酸化物等の不純物を除去するフィルター１５が配設され、さらにサブストーク１１と主ストーク１２間に主ストーク１２に背圧を発生するための、無数の非直線的連続孔を備えてなる多孔性背圧板１８が配設される。そしてこれにより、主ストーク１２内を背圧領域ｘとし、サブストーク１１内を整流領域ｙとしている。
【００１３】
この鋳造工程を説明する。
保持炉２０中の溶湯２１は、供給口２４に供給された加圧ガスによって、湯面上に圧力が印加されると、湯面の下降にともない溶湯２１がフィルター１５を介して主ストーク１２に流入する。そして、上昇を始め、多孔性背圧板１８内の非直線的連続孔を透過し、整流領域ｙを経て、湯口３から金型２内のキャビティ１に流入する。流入した溶湯２１は金型２により冷却され凝固を始める。また、湯面には一定時間圧力がかけられ、キャビティ１内では加圧状態に維持されたまま、凝固が進行する。そしてさらに、湯口３が凝固しかけた状態で、湯面の圧力は除かれ、湯面が上昇するにともなって、加圧ガスが排気される。そして給湯路１０内の溶湯は下降して１回の鋳造サイクルが終了する。
【００１４】
ここで、上記のフィルター１５は、微細フィルター１６ａと、その下面に密着された粗フィルター１６ｂとで構成される。微細フィルター１６ａの少なくとも片面に粗フィルター１６ｂを密着させているため、加圧時に移動する介在物のうち、粗大なものは片面の粗フィルター１６ｂで除去され、微細なものは微細フィルター１６ａで除去される。
【００１５】
このフィルター１６ａ，１６ｂとしてはアルミナ等からなる、厚み方向の貫通状透孔が無数に形成されたセラミックが用いられる。このようなフィルターは、例えば、原料粉末を所定形状に成形し、次いで焼結することにより作成され、成形条件や焼結条件を調整することにより、フィルターの性状を調整することができる。ここで微細フィルターの空孔率は６０〜６５％、粗フィルターはその空孔率が６６〜７０％の範囲のものが最適となる。また粗フィルターの平均孔径が１〜２ｍｍ、厚さ５〜９ｍｍのものを用いることが好ましい。平均孔径が１ｍｍ未満では溶湯の流れが困難であり、孔径が２ｍｍより大きいと不純物の濾過がなくなるからである。厚さは５ｍｍ未満では寿命上問題であり、９ｍｍよりも厚いと流路抵抗が大となるからである。而して、溶湯保持炉２０から主ストーク１２へ供給された溶湯は、まずフィルター１５により酸化物や不純物が除去される。
【００１６】
さらに、本発明にあっては、サブストーク１１と主ストーク１２間に、主ストーク１２に背圧を発生する多孔性背圧板１８を配置して、主ストーク１２内を背圧領域ｘとし、サブストーク１１内を整流領域ｙとしている。
【００１７】
即ち、溶湯２１は質量が高く、かつ供給速度が遅い為、層流となり、管壁側で、低速で、管中央で高速度となって、管路の横断方向で圧力差が大きい。そこで、該多孔性背圧板１８により主ストーク１２内の背圧領域ｘに乱れを発生させ、その横断方向で可及的均一な速度分布となるようにしている。
【００１８】
一方、多孔性背圧板１８を透過した状態では、溶湯２１は乱れのある不安定な状態となっているから、サブストーク１１内の整流領域ｙでその安定化を図る。これにより、湯口３の横断方向で安定した圧力分布となり、圧力及び供給速度が可及的に均一化して、キャビティ１に対して、溶湯２１が均等に供給され、冷却され、凝固し、巣の無い安定したホイールを成形することができる。
【００１９】
ここで多孔性背圧板１８としては、図３で示すように、無数の非直線的連続孔ｈを備えてなる。同図では、アメーバ状連続孔ｈが形成され、セラミック焼結体、ガラスクロス等により形成される。またセラミック製線状体を複雑に絡ませて構成するようにしても良い。この場合に、金属線が絡んだものでも良いが、金属成分が溶湯中に混入して純度を低下するから、セラミック材料などの非金属製材料が好ましい。この非直線的連続孔ｈは、厚み方向で直線的に連続した細孔がないため、溶湯の直線的突き抜けが防止される。そしてこれにより主ストーク１２内の背圧領域ｘに背圧が発生することとなる。
【００２０】
ここで多孔性背圧板１８の空隙率は８０％〜９０％とすることが望まれる。空隙率が８０％未満であると、背圧が高すぎて、溶湯をキャビティ内に円滑に供給することができず、途中で凝固し、かえって巣が発生し易くなる。また、９０％を越えると、多孔性背圧板１８による作用が不十分となり、湯口３で、その横断面の圧力のばらつきが大きくなる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の鋳造装置は、鋳型のキャビティ内と連通する給湯路の下端に、溶湯中の不純物を除去するフィルターを配設し、さらに該フィルターよりも鋳型側位置に、無数の非直線的連続孔を備えてなる多孔性背圧板を配置して、フィルターと多孔性背圧板との間に背圧領域を形成すると共に、湯口と多孔性背圧板との間に整流領域を形成したものであるから、溶湯は背圧領域内で、多孔性背圧板により、背圧がかけられ横断面で可及的均一な圧力となり、その供給速度が可及的に一定となり、かつ多孔性背圧板から流出した後は、整流領域ｙで、その安定化が図られ、溶湯は、キャビティ内に、ほぼ均一な条件で供給される。而して、これにより巣の無い良好な鋳造品を得ることができ、アルミホイールの薄肉化や鋳造品の複雑化等に容易対応できる優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋳造装置を示す縦断側面図である。
【図２】給湯路１０の縦断側面図である。
【図３】多孔性背圧板１８の縦断側面図である。
【符号の説明】
１  キャビティ
３  湯口
１０  給湯路
１２  主ストーク
１５  フィルター
１８  多孔性背圧板
２１  溶湯
ｘ  背圧領域
ｙ  整流領域
【図１】
0004435957.tif 000002
【図２】
0004435957.tif 000003
【図３】
0004435957.tif 000004