(57)【要約】【課題】サスペンションメンバ等の井桁形状鋳造品の鋳造方法に関し、製品品質の向上を可能とし、かつ、ダイカストマシンの設備仕様のダウンサイズにより、コストダウンを可能とする技術を提案する。【解決手段】井桁形状のキャビティ３の上下方向の二つの縦辺を形成する縦辺構成部３Ｌ・３Ｒのうち、いずれか一方の縦辺構成部３の略中央部に位置する湯道１２の出口箇所１５から溶湯４を注ぎ込み、該溶湯４を、井桁形状のキャビティ３内で一側方向に巡回させ、再び前記出口箇所１５に到達させ、前記出口箇所１５から注がれる溶湯４と合流させることとする、井桁形状の鋳造品の鋳造方法とする。【選択図】図１
2007029986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
井桁形状のキャビティの上下方向の二つの縦辺を形成する縦辺構成部のうち、
いずれか一方の縦辺構成部に位置する湯道の出口箇所から溶湯を注ぎ込み、
該溶湯を、前記キャビティ内で一側方向に巡回させ、再び前記出口箇所に到達させ、
前記出口箇所から注がれる溶湯と合流させることとする、
井桁形状の鋳造品の鋳造方法。
【請求項２】
上下方向の合わせ面を構成する固定型と可動型とを具備し、
前記固定型と前記可動型にて井桁形状のキャビティが構成され、
前記キャビティは、プランジャにより溶湯が射出されるスリーブの湯口と湯道を介して連通され、
前記湯口は、前記キャビティの井桁形状に囲まれる範囲内に配置され、
前記湯道は、
前記湯口から上方へ向って形成される、第一の湯道を有する、
井桁形状の鋳造品の鋳造金型。
【請求項３】
前記湯道は、
前記第一の湯道から、前記キャビティの井桁形状の上下方向の二つの縦辺を形成する縦辺構成部のうち、いずれか一方の縦辺構成部と通じる、第二の湯道を有する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の井桁形状の鋳造品の鋳造金型。
【請求項４】
前記第二の湯道は、
前記溶湯が、前記第一の湯道から前記縦辺構成部に向けて斜め下方に流れるように構成され、
前記縦辺構成部へ注がれる溶湯は、
前記縦辺構成部に注がれた後、随時供給される溶湯の圧力によって下側へと回され、井桁形状のキャビティ内で、一側方向に巡回される構成とする、
ことを特徴とする、請求項３に記載の井桁形状の鋳造品の鋳造金型。
【請求項５】
請求項３、又は、請求項４に記載の鋳造金型を用いて鋳造される井桁形状の鋳造品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、井桁形状の鋳造品の鋳造技術に関するものであり、溶湯の湯回り、溶湯の合流の形態に起因して生じる製品不具合に着目し、この製品不具合を解消し、製品品質の向上を図ることとする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、井桁形状の鋳造品の鋳造技術に関する技術は周知となっており、自動車部品において主要な構造物となる井桁形状のサスペンションメンバの品質向上を図る技術について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１、２参照。）。
特許文献１、２で開示される技術においては、図６に示すごとく、井桁で囲まれる空間の略中央部に、図示せぬプランジャの動作によって溶湯が射出される、スリーブの湯口５１を配置するとともに、該湯口５１から井桁の四隅方向に向って湯道５２ａ〜５２ｄを形成することにより、湯道５２ａ〜５２ｄの出口付近の部位を緻密に構成することを可能としている。この構成では、金型のキャビティは、前記湯道５２ａ〜５２ｄによってＸ字状に構成されることとなっている。
また、図７は、従来の一般的な鋳造金型のキャビティ構造について示すものであり、井桁形状のキャビティの下方にスリーブの湯口６１を配置し、該湯口６１から金型上方に向って複数の湯道６２ａ・６２ｂ・・・を形成し、キャビティの下側から上側へ向って溶湯が流される構成となっている。
【特許文献１】特開２００２−１３７７５８号公報
【特許文献２】特開２００２−１３７７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図６に示される構成では、スリーブの湯口５１が井桁形状の内側に配置されるため、図７に示す構成と比較して金型の断面積を狭く構成することができる、つまり、この例では、図６の金型５５の縦方向の寸法Ｔ１を図７の金型６５の縦方向の寸法Ｔ２よりも短く構成することができ、これにより、ダイカストマシンの設備仕様のダウンサイズが図れるといったメリットが得られる。このダイカストマシンの設備仕様のダウンサイズにより、金型材料費の低減や、型締め力の出力の小さい設備にて対応が可能となる等、大幅なコストダウンが可能となる。
【０００４】
しかし、前記湯道５２ａ〜５２ｄの構成では、まず、湯口５１から下方へ向う湯道５２ａ・５２ｂについては、プランジャによる溶湯の射出動作が開始される前に、溶湯が重力により自由に流れてしまうため（落下してしまうため）、この先に流れ落ちた溶湯が先に凝固することが懸念される。そして、この先に凝固した溶湯が後に射出された溶湯中に混在し、溶湯の乱流状態を引き起こすこととなって、割れ等の製品不良を生じさせることが懸念される。
【０００５】
また、図の矢印５３ａ〜５３ｄに示される合計四箇所においては、各湯道５２ａ〜５２ｄから注がれた溶湯が合流することになるが、この合流箇所において溶湯が乱流状態となり、空気の巻き込みや、湯境、湯ジワ等の鋳造欠陥が発生する可能性があり、安定した製品品質の確保が困難であると懸念される。
【０００６】
他方、図７に示す構成によれば、上述した溶湯の自由流れの問題がなく、さらには、合流箇所が矢印６３ａに示される一箇所のみであるため、図６に示す構成による製品と比較して、良好な製品品質を得られることが期待できる。
しかし、図７に示す構成では、前述したように、ダイカストマシンの設備の仕様が大型のものとなり、コストダウンが図れないという背反事項が存在するのである。
【０００７】
そこで、本発明は、以上の問題に鑑み、サスペンションメンバ等の井桁形状鋳造品の鋳造方法に関し、製品品質の向上を可能とし、かつ、ダイカストマシンの設備仕様のダウンサイズにより、コストダウンを可能とする技術を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１に記載のごとく、
井桁形状のキャビティの上下方向の二つの縦辺を形成する縦辺構成部のうち、
いずれか一方の縦辺構成部に位置する湯道の出口箇所から溶湯を注ぎ込み、
該溶湯を、前記キャビティ内で一側方向に巡回させ、再び前記出口箇所に到達させ、
前記出口箇所から注がれる溶湯と合流させることとする、
井桁形状の鋳造品の鋳造方法とするものである。
【００１０】
また、請求項２に記載のごとく、
上下方向の合わせ面を構成する固定型と可動型とを具備し、
前記固定型と前記可動型にて井桁形状のキャビティが構成され、
前記キャビティは、プランジャにより溶湯が射出されるスリーブの湯口と湯道を介して連通され、
前記湯口は、前記キャビティの井桁形状に囲まれる範囲内に配置され、
前記湯道は、前記湯口から上方へ向って形成される、第一の湯道を有する、
井桁形状の鋳造品の鋳造金型とするものである。
【００１１】
また、請求項３に記載のごとく、
前記湯道は、
前記第一の湯道から、前記キャビティの井桁形状の上下方向の二つの縦辺を形成する縦辺構成部のうち、いずれか一方の縦辺構成部と通じる、第二の湯道を有する、
井桁形状の鋳造品の鋳造金型とするものである。
【００１２】
また、請求項４に記載のごとく、
前記第二の湯道は、前記溶湯が、前記第一の湯道から前記縦辺構成部に向けて斜め下方に流れるように構成され、
前記縦辺構成部へ注がれる溶湯が、前記縦辺構成部に注がれた後、随時供給される溶湯の圧力によって下側へと回され、井桁形状のキャビティ内で、一側方向に巡回される構成とするものである。
【００１３】
また、請求項５に記載のごとく、請求項２、又は、請求項３に記載の鋳造金型を用いて鋳造される井桁形状の鋳造品とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上の請求項１に記載の発明では、溶湯の合流箇所が一箇所となることから、溶湯の乱流状態が発生し得る状況を最小限に抑えることができる。また、この溶湯の乱流に起因する空気の巻き込み、湯境、湯ジワ等の鋳造欠陥の発生を極力抑えることが可能となり、製品品質の向上を図ることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明では、湯口から上方へ向う第一の湯道が形成されるため、プランジャの射出動作開始前において、溶湯がキャビティ内に自由に流れ落ち、先に凝固してしまうことがなく、溶湯の乱流発生を防止することができ、これにより、製品品質の向上を図ることができる。
また、前記湯口、及び、湯道がキャビティの井桁形状に囲まれる範囲内に配置されるため、これら湯口、湯道がキャビティの井桁形状の外側に配置される構成と比較して、金型の断面積を狭く構成することができ、ダイカストマシンの設備仕様のダウンサイズ、そして、設備費のコストダウンを図ることができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明では、溶湯の合流箇所が一箇所となることから、溶湯の乱流状態が発生し得る状況を最小限に抑えることができる。また、この溶湯の乱流に起因する空気の巻き込み、湯境、湯ジワ等の鋳造欠陥の発生を極力抑えることが可能となり、製品品質の向上を図ることができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明では、溶湯を一側方向に巡回させることができ、溶湯の合流箇所が一箇所となることから、溶湯の乱流状態が発生し得る状況を最小限に抑えることができる。また、この溶湯の乱流に起因する空気の巻き込み、湯境、湯ジワ等の鋳造欠陥の発生を極力抑えることが可能となり、製品品質の向上を図ることができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明では、鋳造欠陥が抑制され、高い製品品質を有するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１及び図２は、本発明に係る鋳造方法の実施に適用する鋳造金型について示すものであり、上下方向の合わせ面を構成する固定型１と可動型２とを具備し、前記固定型１と前記可動型２にて井桁形状のキャビティ３が構成され、前記キャビティ３は、プランジャ６により溶湯４が射出されるスリーブ１０の湯口１１と湯道１２を介して連通され、前記湯口１１は、前記キャビティ３の井桁形状に囲まれる範囲内に配置され、前記湯道１２は、前記湯口１１から上方へ向って形成される、第一の湯道１２ｂと、前記第一の湯道１２ｂから、前記キャビティ３の井桁形状の上下方向の二つの縦辺を形成する縦辺構成部３Ｌ・３Ｒのうち、いずれか一方の縦辺構成部３Ｒと通じる、第二の湯道１２ｃとから構成されるものとしている。
【００２０】
以上の構成では、湯口１１から上方へ向う第一の湯道１２ｂが形成されるため、プランジャ６の射出動作開始前において、溶湯４がキャビティ３内に自由に流れ落ち、先に凝固してしまうことがなく、溶湯４の乱流発生を防止することができ、これにより、製品品質の向上を図ることができる。
また、前記湯口１１、及び、湯道１２がキャビティ３の井桁形状に囲まれる範囲内に配置されるため、これら湯口、湯道がキャビティ３の井桁形状の外側に配置される構成と比較して、金型の断面積を狭く構成することができ、ダイカストマシンの設備仕様のダウンサイズ、そして、設備費のコストダウンを図ることができる。
また、型締め力の出力の小さい設備にて対応が可能となるため、汎用的な横型ダイカストマシンにて高品質な製品を提供することが可能となる。
【００２１】
以下、上記構成の詳細について説明すると、図１及び図２に示すごとく、前記固定型１には、前記スリーブ１０の先端部が嵌入されており、その先端の開口が湯口１１として構成され、該湯口１１から湯道入口部１２ａに溶湯４が注ぎ込まれる構成となっている。また、前記スリーブ１０においては、プランジャ６が摺動され、溶湯４が湯道入口部１２ａに向けて射出されるようになっている。
【００２２】
また、前記固定型１と可動型２の間には、井桁形状のキャビティ３が構成される。図に示す構成では、サスペンションメンバを鋳造する場合のキャビティ３が構成される例を示している。また、このキャビティ３は、上下方向の二つの縦辺構成部３Ｌ・３Ｒと、左右方向の二つの横辺構成部３Ｕ・３Ｄから、井桁形状に構成されている。
尚、図１及び図２に示す例では、金型の上下方向の幅が、左右方向の幅よりも広く構成され、鋳造時に井桁形状の上下寸法が長く構成されるものとしたが、この逆の構成であってもよく、特に限定されるものではない。
【００２３】
また、以上のように井桁形状に形成されたキャビティ３の内側、つまり、前記縦辺構成部３Ｌ・３Ｒと、前記横辺構成部３Ｕ・３Ｄで囲まれる範囲内に、前記湯道入口部１２ａ、及び、スリーブ１０の湯口１１が配置されるようになっている。
【００２４】
また、前記湯道入口部１２ａからは、上方に向って第一の湯道１２ｂが構成されている。
尚、第一の湯道１２ｂの最下部は、湯口１１の最上部よりも上方に配置されることとし、湯口１１の最上部まで溶湯４で満たされた上で、前記湯道１２ｂに溶湯４が注がれるようになっている。
【００２５】
また、前記第一の湯道１２ｂから、前記二つの縦辺構成部３Ｌ・３Ｒのいずれか一方、即ち、図１の構成では、図において右側に配される縦辺構成部３Ｒに向って、第二の湯道１２ｃが構成されている。
尚、第一の湯道１２ｂから第二の湯道１２ｃへの分岐点１２ｍは、前記湯道入口部１２ａの最上部よりも上方に配置されることとし、湯道入口部１２ａ内の溶湯４は、第一の湯道１２ｂを通って上方へ移動した上で、前記第二の湯道１２ｃへ注がれるようになっている。
【００２６】
また、前記第二の湯道１２ｃは、前記溶湯４が、前記第一の湯道１２ｂから前記縦辺構成部３Ｒに向けて斜め下方に流れるように構成され、前記縦辺構成部３Ｒへ注がれる溶湯４は、前記縦辺構成部３に注がれた後、随時供給される溶湯の圧力によって下側へと回され、井桁形状のキャビティ３内で、一側方向に巡回される（図において時計方向に回される）構成としている（図３参照）。
図１に示される構成では、前記第二の湯道１２ｃは、溶湯４の流れ方向に対して幅方向に広く構成され、その上側壁面１２ｕ、下側壁面１２ｄが縦辺構成部３に近づくにつれて下がるように傾斜をつけることにより、溶湯４が斜め下方に向けて流れるように構成している。
【００２７】
また、図４に示すごとく、前記第二の湯道１２ｃにおいて、前記第一の湯道１２ｂから前記縦辺構成部３Ｒに向って斜め下方に伸びるガイド部１４・１４・・・を設け、各ガイド部１４・１４・・・により前記第二の湯道１２ｃが、前記第一の湯道１２ｂから前記縦辺構成部３Ｒに向って下方向に傾斜する複数の湯道１２ｄ〜１２ｆに分割される構成としてもよい。
【００２８】
以上に述べた構成において、プランジャ６により溶湯４が射出されると、図３に示すごとくの湯回りによって、サスペンションメンバ５が鋳造成形されることになる。
図３に示す第一の段階３１は、図２に示す状態、即ち、スリーブ１０に溶湯４が注がれ、プランジャ６による射出動作が開始される前の状態を示すものであり、この段階では、溶湯４の湯面４ａが、湯口１１の最上部に到達しないことから、前記湯道入口部１２ａを介して前記湯道１２ｂ・１２ｃへと溶湯４が注ぎ込まれることがない。
このことから、プランジャ６による溶湯４の射出動作が開始される前に、溶湯４がキャビティ３内に自由に流れて込んでしまうことがなく、この溶湯４の自由な流れ込みによって生じる溶湯の凝固、さらにはこの凝固物の混入による品質悪化、といった不具合が発生することがない。
【００２９】
次に、プランジャ６による溶湯４の射出動作が開始されると、図３の第二の段階３２に示すごとく、湯道入口部１２ａに注がれた溶湯４は、まず第一の湯道１２ｂへ流れ込んで上方へ移動した後、第二の湯道１２ｃへと流れ込み、キャビティ３の縦辺構成部３Ｒへと流れ込まれる。
キャビティ３の縦辺構成部３Ｒへと流れ込んだ溶湯４は、前記第二の湯道１２ｂの傾斜から下方向へと流れ、キャビティ３の下側の横辺構成部３Ｄへと流れ込む。
【００３０】
そして、図３の第三の段階３３、第四の段階３４に示すごとく、溶湯４は、縦辺構成部３Ｌ、上側の横辺構成部３Ｔへと回り、再び、縦辺構成部３Ｒへと到達する。そして、縦辺構成部３Ｒにおいて、前記第二の湯道１２ｃと縦辺構成部３Ｒの接続箇所、つまり、前記第二の湯道１２ｃの出口箇所１５において、溶湯４が合流されることになる。尚、ここにいう出口箇所１５とは、縦辺構成部３Ｒのうち、前記第二の湯道１２ｃの縦辺構成部３Ｒに対する開口部分に対向する箇所のことをいう。
【００３１】
そして、このように、第二の湯道１２ｃの出口箇所１５において溶湯４を合流させることによれば、合流時に、空気の巻き込みが生じた場合でも、第二の湯道１２ｃから溶湯４が注がれるため、合流した溶湯４は合流直後に昇圧状態となるため、巻き込んだ空気を押し潰し、鋳巣の発生を防止することが可能となる。
また、最初にキャビティ３に注がれ、キャビティ３内を巡回してきた溶湯４の温度が低下して凝固しかけるようなことがあっても、合流した溶湯４は合流直後に昇圧状態となり、互いに浸透し合うことにより、湯境や湯ジワ等の鋳造欠陥の発生を防止することが可能となる。
【００３２】
そして、以上のように、本発明においては、井桁形状のキャビティ３の上下方向の二つの縦辺を形成する縦辺構成部３Ｌ・３Ｒのうち、いずれか一方の縦辺構成部３の略中央部に位置する湯道１２（第二の湯道１２ｃ）の出口箇所１５から溶湯４を注ぎ込み、該溶湯４を、井桁形状のキャビティ３内で一側方向に巡回させ、再び前記出口箇所１５に到達させ、前記出口箇所１５から注がれる溶湯４と合流させる鋳造方法とするものである。
そして、この鋳造方法により、溶湯４の合流箇所が一箇所となることから、溶湯４の乱流状態が発生し得る状況を最小限に抑えることができる。また、この溶湯４の乱流に起因する空気の巻き込み、湯境、湯ジワ等の鋳造欠陥の発生を極力抑えることが可能となり、製品品質の向上を図ることができる。
【００３３】
また、以上の実施例においては、サスペンションメンバを成形する場合を例にあげて述べたが、サスペンションメンバに限らず、井桁形状の鋳造品の鋳造において、本発明は適用可能である。
そして、本発明により成形される鋳造品は、鋳造欠陥が抑制され、高い製品品質を有するものとなり、サスペンションメンバの例でいえば、剛性の高い高品質なサスペンションメンバを実現することができる。
【００３４】
また、ダイカストマシンの設備仕様のダウンサイズに関し、本発明に係る鋳造金型を用い、従来の約三分の一の大きさの設備仕様（型締め力の出力が約三分の一であること）にて鋳造を実施し、鋳造品から試験片を切り出し引張試験を実施して比較したところ、従来の設備仕様によるのものでは、引張強度１９５Ｍｐａ、０．２％耐力１３０Ｍｐａ、伸び８％という結果であったところ、従来の約三分の一の大きさの設備仕様によるのものでは、引張強度１８８Ｍｐａ、０．２％耐力１３５Ｍｐａ、伸び９．５％という結果が得られ、その品質において同等の結果を得ることが確認された。
【００３５】
さらに、以上の実施例においては、図１に示すごとく、前記第一の湯道１２ｂから、前記二つの縦辺構成部３Ｌ・３Ｒのいずれか一方、即ち、図１の構成では、図において右側に配される縦辺構成部３Ｒに向って、第二の湯道１２ｃが構成されるものとしたが、図５に示すごとく、前記二つの縦辺構成部３Ｌ・３Ｒの両方に向って第二の湯道１２ｒ・１２ｓが構成されるものとしてもよい。
【００３６】
この図５の構成においても、前記第一の湯道１２ｂの存在により、プランジャ６の射出動作開始前において、溶湯４がキャビティ３内に自由に流れ落ち、先に凝固してしまうことがなく、溶湯４の乱流発生を防止することができ、これにより、製品品質の向上を図ることができる。
また、前記湯口１１、及び、湯道１２がキャビティ３の井桁形状に囲まれる範囲内に配置されるため、これら湯口、湯道がキャビティ３の井桁形状の外側に配置される構成と比較して、金型の断面積を狭く構成することができ、ダイカストマシンの設備仕様のダウンサイズ、そして、設備費のコストダウンを図ることができる。
また、型締め力の出力の小さい設備にて対応が可能となるため、汎用的な横型ダイカストマシンにて高品質な製品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る鋳造金型の構成について示す正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】溶湯の湯回りについて説明する図。
【図４】第二の湯道の他の構成例について示す図。
【図５】第二の湯道が二つの縦辺構成部に接続される構成例について示す図。
【図６】従来の井桁形状の鋳造品の鋳造金型の構成例について示す図。
【図７】同じく従来の井桁形状の鋳造品の鋳造金型の他の構成例について示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１    固定型
２    可動型
３    キャビティ
３Ｌ・３Ｒ    縦辺構成部
４    溶湯
１２  湯道
１２ａ  湯道入口部
１２ｂ  第一の湯道
１２ｃ  第二の湯道
１５    出口箇所
【図２】
2007029986.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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