(57)【要約】【課題】押湯部の体積をより多く削減できる鋳造装置及び鋳造方法を提供する。【解決手段】鋳造装置は、キャビティ２を形成する金型３に設けられた押湯口４に対し、ヒータブロック６を挿入し引き抜く手段を備える。ヒータブロック６の挿入は、押湯口４の軸方向に沿った中央部を囲むように行われる。押湯口４に挿入されたヒータブロック６は、押湯口４内の溶湯５を保温し、キャビティ２内の溶湯５が凝固した後に押湯口４から引き抜かれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを形成する金型と、
前記金型に設けられた押湯口と、
前記押湯口に対し、その軸方向に沿った中央部を囲むように挿入され、該押湯口内の溶湯を保温し、前記キャビティ内の溶湯が凝固した後に該押湯口から引き抜かれるヒータと、
前記押湯口に対するヒータの挿入及び引抜きを行う挿抜手段とを具備することを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
前記ヒータには、該ヒータが前記押湯口に挿入されたとき、前記押湯口の中央部をその上端部において部分的に覆う部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
【請求項３】
前記押湯口は、前記金型を閉じたときに該金型の型割面に沿って形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造装置。
【請求項４】
キャビティを形成している金型に設けられた押湯口に、その軸方向に沿った中央部を囲むようにヒータを挿入する挿入工程と、
前記キャビティ内に溶湯を前記押湯口まで充填する充填工程と、
前記充填工程で押湯口内に達した溶湯を前記挿入工程で挿入されたヒータにより保温する保温工程と、
前記キャビティに充填された溶湯が凝固した後、前記押湯口から前記ヒータを引き抜く引抜き工程とを具備することを特徴とする鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造装置及び鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、重力鋳造においては、引け巣の発生を防止し、良品歩留りを向上させる技術として、押湯が用いられている。押湯は、溶湯の凝固収縮分を補うために、最後に凝固しなければならないので、ある程度余裕のある体積のものを確保して、押湯の効果を不足なく実現させている。
【０００３】
しかし、そうすると、鋳造後に切除される押湯部の体積が大きいので、鋳造に用いる押湯の比率が高くなり、歩留りが悪化する。そこで、押湯を加熱して押湯部の凝固を遅延させることにより、押湯部の体積を減らす試みがなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の非鉄金属鋳造用押湯装置では、強磁性金属製の母筒体と、その内周面に設けた非金属系耐火材製の伝熱調整層とにより押湯収容部を構成し、この押湯収容部の外側に、母筒体を誘導加熱する誘導子を配置して、押湯収容部内の押湯を加熱するようにしている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の重力鋳造方法では、ゲート部に設けた電磁コイルに磁性体を挿入して通電することにより、発熱と電磁撹拌を生じさせ、ゲート部における溶湯の凝固を遅延させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２９４５０号公報
【特許文献２】特開平２−０７０３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術によれば、押湯収容部を加熱して、押湯収容部内の押湯を加熱するようにしているので、押湯が過剰に保温され、押湯の凝固時間が遅延し、鋳造時間が長期化するおそれがある。また、単に加熱して押湯の凝固を遅延させるようにしているだけであるので、押湯部の体積をそれほど削減することはできない。
【０００８】
また、特許文献２の技術によれば、金型表面から内部に凝固が進展するに伴い、ゲート部中央付近の溶湯が押湯としてキャビティに供給されることになるが、ゲート部中央に磁性体が存在するので、押湯として供給される溶湯を十分確保することができない。
【０００９】
本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、押湯部の体積をより多く削減できる鋳造装置及び鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の鋳造装置は、キャビティを形成する金型と、前記金型に設けられた押湯口と、前記押湯口に対し、その軸方向に沿った中央部を囲むように挿入され、該押湯口内の溶湯を保温し、前記キャビティ内の溶湯が凝固した後に該押湯口から引き抜かれるヒータと、前記押湯口に対するヒータの挿入及び引抜きを行う挿抜手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、押湯口内に挿入して押湯口内の溶湯を保温するヒータを備えるので、必要な押湯の圧力が得られる湯面の高さを、挿入されたヒータが排除する溶湯の体積分だけ少ない溶湯の量で、得ることができる。したがって、押湯口内の溶湯により形成される押湯部の体積を、押湯口内の溶湯を外部から保温する場合よりも、より多く削減することができる。
【００１２】
また、ヒータの挿入は、押湯口の中央部を囲むようにして行われるので、中央部の溶湯が良好に保温されるとともに、キャビティ内の溶湯の凝固に伴い、中央部の溶湯の高さが低下しても、溶湯に対するヒータの接触が維持される。したがって、押湯口内の溶湯を必要な期間十分に保温し、良好な押湯効果を発揮することができる。
【００１３】
また、キャビティ内の製品部の溶湯が凝固した後、押湯口からヒータを引き抜くことにより、押湯口内の溶湯で形成される押湯部は、放熱が支障なく進行し、凝固が速やかに完了する。このとき、押湯口の中央部を囲むように挿入されていたヒータが引抜かれるので、押湯部の表面積がかなり広がり、高い効率で放熱が進行する。したがって、製品部の凝固後、押湯部が凝固して型開きできるようになるまでの期間を短縮することができる。
【００１４】
本発明においては、前記ヒータには、該ヒータが前記押湯口に挿入されたとき、前記押湯口の中央部をその上端部において部分的に覆う部材が設けられていてもよい。これによれば、前記押湯口の中央部における湯面上方の空間を介した溶湯からの放熱を抑制できるので、ヒータによる溶湯の保温効果を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明においては、前記押湯口は、前記金型を閉じたときに該金型の型割面に沿って形成されるものであってもよい。これによれば、金型を型締めすることにより押湯口が形成されるので、押湯スリーブを配置して押湯口を形成する場合に比べ、押湯口を形成する手間を省くことができる。
【００１６】
本発明の鋳造方法は、キャビティを形成している金型に設けられた押湯口に、その軸方向に沿った中央部を囲むようにヒータを挿入する挿入工程と、前記キャビティ内に溶湯を前記押湯口まで充填する充填工程と、前記充填工程で押湯口内に達した溶湯を前記挿入工程で挿入されたヒータにより保温する保温工程と、前記キャビティに充填された溶湯が凝固した後、前記押湯口から前記ヒータを引き抜く引抜き工程とを具備することを特徴とする。
【００１７】
これによれば、上述の鋳造装置の場合と同様に、押湯部の体積の削減量を増大させることができる。また、押湯口内の溶湯を必要な期間十分に保温し、良好な押湯効果を発揮することができる。また、製品部の溶湯が凝固した後、押湯部が凝固するまでの期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る鋳造装置の押湯口を示す断面図である。
【図２】図１の押湯口における押湯の高さが低下した場合の様子を示す図である。
【図３】図１の押湯口に挿入されるヒータブロックの別の例を示す斜視図である。
【図４】押湯口が円筒状である場合のヒータブロックの例を示す図である。
【図５】押湯口が矩形筒状である場合のヒータブロックの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る鋳造装置の押湯口を示す断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。この鋳造装置１は、重力鋳造法により鋳造を行うものである。
【００２０】
図１に示すように、鋳造装置１は、キャビティ２を形成する金型３と、金型３に設けられた押湯口４と、押湯口４に対し、その軸方向に沿った中央部を囲むように挿入され、押湯口４内の溶湯５を保温し、キャビティ２内の溶湯５が凝固した後に押湯口４から引き抜かれる複数（本実施形態では２個）のヒータブロック６と、押湯口４へのヒータブロック６の挿入及び引抜きを行う挿抜手段７とを備える。押湯口４は、水平方向の断面が長方形である四角錐台状の形状を有する。
【００２１】
ヒータブロック６は、カートリッジヒータ６ａを、金属ブロック６ｂに挿入して構成される。金属ブロック６ｂは横断面が長方形の角柱状のものである。ヒータブロック６は、図１（ｂ）の断面で見て、金属ブロック６ｂの長辺が、押湯口４の短辺に平行となるように、挿入される。
【００２２】
挿抜手段７は、下端部がヒータブロック６の上端部に固定された部材を油圧シリンダ等により上下動させて、押湯口４へのヒータブロック６の挿入及び押湯口４からのヒータブロック６の引抜きを行う。なお、カートリッジヒータ６ａへの通電は、図示していないリード線を介して行われる。
【００２３】
この構成において、鋳造に際しては、まず、ヒータブロック６を押湯口４に挿入する挿入工程が行われる。すなわち、キャビティ２を形成している金型３の押湯口４内に、ヒータブロック６が、挿抜手段７により挿入される。ヒータブロック６の挿入は、押湯口４の上下方向の中心軸に沿った中央部を囲むように、かつ金型３と接触しない位置に対して行われる。なお、ヒータブロック６のカートリッジヒータ６ａへの通電は、後述の保温工程が支障なく行われるように、所定のタイミングで開始される。
【００２４】
また、これに併行して、キャビティ２に溶湯５を押湯口４まで充填する充填工程が行われる。充填される溶湯５は、キャビティ２内を満たし、さらに、必要な押湯による圧力が得られるレベルに至るまで、押湯口４内を上昇する。このとき、押湯口４内に挿入されているヒータブロック６は、図１（ａ）に示されるように、下端側が、押湯口４内の溶湯５に浸漬される。
【００２５】
これにより、押湯口４内の溶湯５をヒータブロック６で保温する保温工程が開始されることになる。例えば、鋳造品が車輪用のアルミホイールである場合、充填される溶湯５の温度は６６０℃、金型３の温度は４００℃、ヒータブロック６の温度は溶湯５の固相線温度以上、例えば５８０℃程度とされる。これにより、ヒータブロック６に囲まれた押湯口４中央部の溶湯５からの金型３への熱の移動が抑制され、押湯口４中央部の溶湯５が保温される。
【００２６】
その後、キャビティ２における溶湯５の凝固の進行に伴い、溶湯５の凝固した部分の体積は減少するが、ヒータブロック６により保温されている押湯口４中央部の溶湯５が、その減少分を補う。
【００２７】
これにより、図２に示すように、押湯口４中央部の溶湯５のレベルは下がるが、押湯口４中央部を囲うように配置されているヒータブロック６と溶湯５との接触が維持されるので、押湯口４中央部の溶湯５による押湯機能は、支障なく維持される。
【００２８】
キャビティ２内の鋳造品となる部分の溶湯５が凝固すると、ヒータブロック６を、挿抜手段７により、押湯口４から引き抜く引抜き工程が行われる。これにより、上述の保温工程は終了する。また、これにより、押湯口４内の溶湯５で形成される押湯部の表面積は、ヒータブロック６が存在していた部分だけ拡がるので、押湯部の放熱が促進される。したがって、押湯部の凝固が促進され、押湯部の凝固は短時間で終了する。
【００２９】
押湯部が凝固すると、金型３が開かれ、鋳造物が取り出される。押湯部の体積は、従来に比べて小さいので、鋳造物は、押湯部が容易に切除され、鋳造品とされる。
【００３０】
本実施形態によれば、押湯口４内の溶湯５による加圧力を、溶湯５に浸漬されたヒータブロック６の体積分だけ溶湯５の湯面を上昇させて高めることができる。したがって、従来の場合よりも少ない押湯により十分な加圧力を発生し、良好な押湯効果を得ることができる。
【００３１】
また、ヒータブロック６は、押湯口４に対し、その中央部を囲むように挿入されるので、中央部の溶湯５を良好に保温することができる。また、キャビティ２内の溶湯５の凝固に伴い、中央部の溶湯５の高さが低下しても、溶湯５に対するヒータブロック６の接触を維持することができる。したがって、押湯口４内の溶湯５を必要な期間にわたって十分に保温し、良好な押湯効果を発揮することができる。
【００３２】
また、キャビティ２内の製品部の溶湯５が凝固した後、押湯口４からヒータブロック６を引き抜くことにより、押湯口４内の溶湯５で構成される押湯部は、放熱が支障なく進行し、凝固が速やかに完了する。このとき、押湯口４の中央部を囲むように挿入されていたヒータブロック６が引抜かれるので、押湯部の表面積がかなり広がり、高い効率で放熱が進行する。したがって、製品部の溶湯５が凝固した後、型開きまでの期間を短縮することができる。
【００３３】
図３は、押湯口４に挿入されるヒータブロックの別の例を示す斜視図である。このヒータブロック１０は、２つのカートリッジヒータ１０ａを、それぞれ２つの金属ブロック１０ｂに挿入し、各金属ブロック１０ｂの上端部を連結部材１０ｃで連結して構成される。
【００３４】
連結部材１０ｃは、押湯口４に挿入されたとき、押湯口４（図１）の中央部をその上端部において部分的に覆う機能を有する。ヒータブロック１０の他の点については、上述のヒータブロック６の場合と同様である。
【００３５】
図３においては、鋳造装置１により鋳造される鋳造品のワーク１４とヒータブロック１０との位置関係が示されている。ワーク１４は、製品部１４ａ及び押湯部１４ｂにより構成される。製品部１４ａは、図１のキャビティ２により成形される製品となる部分であり、押湯部１４ｂは、押湯口４内の溶湯５が凝固して形成される部分である。
【００３６】
ヒータブロック１０は、挿抜手段７により押湯口４に挿入された後、取り出されるまでの間、連結部材１０ｃにより押湯口４の中央部を部分的に覆う。これにより、該中央部の上方空間を介した溶湯５からの放熱が抑制される。したがって、ヒータブロック１０によれば、押湯口４内の溶湯５の保温効果を向上させることができる。
【００３７】
図４及び図５は、鋳造装置１におけるヒータブロックのさらに別の例を示す。図４及び図５では、押湯口に挿入されたヒータブロックを上方から見た様子が示されている。
【００３８】
図４では、鋳造装置１の押湯口が、円筒状の押湯口１５である場合に適用されるヒータブロック１６が示されている。図４のように、ヒータブロック１６は、複数本のカートリッジヒータ１６ａを円筒状の金属ブロック１６ｂ内に、等間隔で配置して構成される。ヒータブロック１６は押湯口１５の中央部１５ａを囲うように、押湯口１５の軸線と同一軸線上に挿入される。
【００３９】
これによれば、押湯口１５の中央部１５ａに存在する溶湯５を、周囲のヒータブロック１６により、周方向に均等に保温することができる。
【００４０】
図５では、鋳造装置１の押湯口が、ほぼ矩形筒状の押湯口１７である場合に適用される４つヒータブロック１８が示されている。図５のように、各ヒータブロック１８は、カートリッジヒータ１８ａを横断面が長方形である四角柱状の金属ブロック１８ｂ内に配置して構成される。各ヒータブロック１８は、押湯口１７の中央部１７ａを囲うように、押湯口１７の４方向の各内壁に対し、それぞれ最も広い面が平行となるように挿入される。
【００４１】
これによれば、押湯口１７の中央部１７ａに存在する溶湯５を、四囲の各ヒータブロック１８により、良好に保温することができる。
【００４２】
なお、本発明は上述実施形態に限定されない。例えば、上述においては特に言及はしなかったが、押湯口４、１５、１７は、金型３を閉じたときに金型３の型割面に沿って形成されるものであってもよい。つまり、金型３の型割面を挟む各部分の双方に予め形成されている押湯口４、１５又は１７の各部分の形状が、金型３の型締めにより結合されて、押湯口４、１５又は１７が形成されるようにしてもよい。
【００４３】
これによれば、金型３を型締めすることにより押湯口４、１５又は１７が形成されるので、押湯スリーブを配置して押湯口を形成する場合に比べ、押湯口を形成する手間を省くことができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…鋳造装置、２…キャビティ、３…金型、４…押湯口、５…溶湯、６，１０，１６，１８…ヒータブロック（ヒータ）、７…挿抜手段、１０ｃ…連結部材。
【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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