JP2007144480A - タイヤ金型の鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】湯口、湯道、堰構造が使い捨て構造で1リング鋳造する毎に作り直さなければならないという欠点を解決し、再使用を可能としたタイヤ金型の鋳造方法を提供する。
【解決手段】鋳造する合金溶湯で溶解・崩壊する事の無い材質からなる鋳造定盤１０上に、リング状の溝形状を上面開放構造で彫りこんでおく。溝形状の内面に断熱材１４を貼り付け、その上にこれに蓋をする事が出来る形状の中空リング１６、１７を上下合わせる形で組み立て、湯口１８、湯道１９、堰構造２０を形成して注湯する。型バラシすれば、鋳造定盤１０の湯口、湯道、堰構造を繰り返し使用することができる。
【選択図】 図９

Description

本発明はタイヤ成形用金型の鋳造方法に関するものである。更に詳しくは、重力鋳造法を用いて低圧鋳造法並以上の品質及びコストでタイヤ金型用リング鋳物を製作出来る技術に関するものである。

タイヤ成形用金型は、その分割方法から、タイヤ形状を、幅方向に2分割するタイプの２ピースモールド（上下分割型）と、半径（円周）方向で7〜13程度に分割する、セクショナルモールド（上下一体型）の2種類 に大別される。これらの金型は、機械加工では対処しづらい形状（鋭い角を持った、凹ブロック形状や、サイプブレードと称する薄肉凸形状）を多数有している事から、鋳造製法で製作される事が多い。

鋳造製法の中でも、特に石膏鋳造法が使用される事が多いと言える。これは、鋳型が崩壊性を持ち、アンダーカット形状対応の自由度が高く、鋳型での組み立て加工が簡易に行え、金型分割形状分をほぼ一体形状で鋳造でき、かつ、寸法精度が高い上、鋳型コストが低い事がその理由として挙げられる。

石膏鋳造法でタイヤ成形用金型を製造するには、原型製作、ゴム型反転、石膏鋳型反転、鋳型乾燥及び角度切断、リング状に鋳型組み立て、鋳造、型バラシ、型合わせといった公知の手順で行われる。上記の各工程のうち鋳造工程は、定盤上に石膏鋳型鋳物と鋳枠をリング状に組立てて合金溶湯を注湯する最も重要な工程である。鋳型への溶湯の流し込み方については、従来から様々な鋳造方法が知られている。

図１は重力鋳造法と呼ばれ、鋳枠・鋳型位置より高い位置から溶湯を注ぎ込む方法であり、湯口，湯道で落下溶湯を整流化する場合が多い。大掛かりな装置が不要であり比較的大物物件の鋳造対応が実施しやすい利点があるが、注湯時に溶湯が落下する際、溶湯内に大気（気泡）が巻き込まれたり、酸窒化物が発生したりしやすく、これに起因する鋳造欠陥が発生し易い欠点もある。

図２は転倒鋳造法（ダービル法）と呼ばれ、鋳枠・鋳型と湯溜め（溶湯を溜めてある片側面開放容器）を連結し、初期状態は湯溜めを鋳枠・鋳型より低い位置にセットし、湯溜めに溶湯を注湯後、鋳枠・鋳型＋湯溜めを転倒する事で、鋳枠・鋳型内部に溶湯を注ぎ込む方法である。注湯完了時間を最速にでき、装置さえあれば比較的大物物件の鋳造対応が実施しやすいが、注湯時に溶湯が落下するのは避けられない為、鋳造欠陥の発生を回避しづらい欠点がある。

図３は吸引鋳造法（ＣＬＡプロセス）と呼ばれ、鋳枠・鋳型位置より低い位置に溶湯を配置し、鋳枠・鋳型内を減圧する事で、鋳枠・鋳型内に溶湯を吸い込む形で注湯する方法である。注湯時の気泡巻き込みや酸窒化物の発生が少なく、これに起因する鋳造欠陥も発生しづらい利点があるが、鋳型に通気性が必須で、減圧吸引装置も必須であり、また大物物件の対応がしづらいという欠点がある。

図４は低圧鋳造法と呼ばれ、鋳枠・鋳型位置より低い位置に溶湯（湯溜め）を配置し、湯溜め容器内を加圧することで、給湯管を通して溶湯を湧き上がらせ、鋳枠・鋳型内に注湯する方法である。注湯時の気泡巻き込みや酸窒化物の発生が少なく、これに起因する鋳造欠陥も発生しづらいこと、押し湯なしの鋳造が可能といった利点があるが、専用の鋳造装置（低圧鋳造装置）が必須であり、大物物件や密度の高い合金種の鋳造は困難という欠点がある。

図５はダイキャスト法と呼ばれ、鋳枠・鋳型位置より低い位置に溶湯（プランジャ）を配置し、溶湯をピストン加圧する事で、給湯管を通して溶湯を湧き上がらせ、鋳枠・鋳型内に注湯する方法である。鋳型に「鋼材」を用い、同一鋳型で複数の鋳物をサイクル早く生産する量産製法であって、鋳造組織を微細化しやすい（鋳型が鋼材の為、鋳型側からの溶湯凝固・冷却が早い）こと、押し湯なしの鋳造が可能といった利点があるが、専用の鋳造装置（ダイキャストマシン）が必須であること、鋳込速度を過剰に早くし過ぎると、気泡巻き込みや酸窒化物による鋳造欠陥が発生し易いこと、鋳型を壊せない為にアンダーカット形状品の鋳造対応が困難といった欠点がある。

上記した従来の鋳造方法を鋳造可能な合金種で区分けすると、重力鋳造法、転倒鋳造法、吸引鋳造法は、貴金属、銅合金、ニッケル合金、鉄系合金といった、比較的融点（鋳込み温度）が高く、密度の高い合金種を含む、殆ど全ての実用合金材の鋳造が出来るのに対し、低圧鋳造法、ダイキャスト法は、亜鉛合金、マグネシウム合金、アルミニウム合金といった、比較的融点が低く、密度の低い合金種（所謂軽合金）しか鋳造出来ないと言う、利点・欠点も持っている。

これらの鋳造法（注湯法）には、それぞれが必ず『欠点』を持っている為、鋳造する物件毎に、最適な鋳造方案を選択しなければならず、また、場合によっては欠点を克服する方法が無く、歩留高く鋳造出来ない物件も存在していた。このケースを具体的に言えば、鋳込重量が大きく（例えば1000kgを超える様な物件）、かつ、鋳造欠陥の発生が許されない様な物件で、この種の物件対応時には、重力鋳造法、転倒鋳造法を用いるしか無いといえるが、鋳造欠陥の発生を完全に押さえ込む事が出来ず、不良を多発させてしまうという問題が存在していた。

溶湯が落下する事で、気泡を巻き込んだり、酸窒化物を形成したりするのは、水道の蛇口からコップに水を入れる際の空気の泡を巻き込む現象と同じ現象である。すなわち、蛇口の開口面からコップの底面までの距離が長く、蛇口からの単位時間当たりの水の流量が多い程、たくさんの空気の泡を巻き込む事になる。鋳造の場合には、単に空気の泡を巻き込むだけでなく、溶湯内物質と大気成分が結合（酸化・窒化）して非金属介在物（酸窒化物，スラグ，ドロス）を同時に発生させることになる。これら気泡や非金属介在物が鋳枠・鋳型の表面に貼り付いたり、鋳物製品部内に留まったりすると、『鋳造欠陥』として問題となり易い。

このように様々な鋳造法が存在するが、実際にタイヤ金型用リング鋳物の注湯方法としては、重力鋳造法と低圧鋳造法の2種類が採用される場合が多い。重力鋳造法では、注湯時の落差で、必ずと言って良い程、溶湯内への気泡巻き込み、酸窒化物形成が生じる。これを浮上分離する為に湯口・湯道・堰の設置が必須となる場合が多い。また低圧鋳造法では、溶湯を溶解炉から移しかえる事無く鋳造する場合は、気泡巻き込み、酸窒化物形成を極小で鋳造する事が出来る。但し、溶湯が加圧気体雰囲気にさらされる為、加圧気体内に水分が多いと、鋳物に水素ピンホール欠陥を発生させる危険性が有る。

図６はタイヤ金型用リング鋳物を重力鋳造方法で製造する場合の公知技術を説明する図であり、定盤１上に別途リング組立てしておいた石膏鋳型２を設置し、その上に鋳枠３を載せる。またその外側に湯口、湯道、堰構造を持った鋳枠４を載せ、定盤１と鋳枠３、４により湯道、堰構造を形成する。鋳枠３の下面には冷し金５を配置しておく。また定盤１も冷し金として機能する。この図６の注湯方法は、非特許文献１に記載されている。

図７はタイヤ金型用リング鋳物を低圧鋳造方法で製造する場合の公知技術を説明する図であり、石膏定盤６上で石膏鋳型２を組み立て、これを石膏製の湯道ボード７上に設置して上部構造とする。これを加圧炉８上にセットし、湯道ボード７を介して溶湯を押し上げて注湯する。この図７の注湯方法は、特許文献１に記載されている。

上記した重力鋳造方法は、リング鋳物の上下側双方に冷し金を配設し易い（鋳物上下からの同時溶湯凝固・冷却を狙いやすい）という利点があるが、湯口,湯道,堰構造が『使い捨て構造』で、1リング鋳造する毎に、作り直さなければならない欠点がある。また低圧鋳造方法は、気泡巻込み,酸窒化物形成を極小化出来る利点があるが、リング鋳物の下側に冷し金を配設し辛い（上側から下側への溶湯凝固・冷却パターンしか狙えない）うえ、湯口,湯道,堰構造が『使い捨て構造』で、1リング鋳造する毎に、作り直さなければならない欠点がある。

石膏鋳型を用いた鋳造では、石膏鋳型材の熱伝導性が低い事から、鋳込まれた溶湯が石膏側から自発的に凝固・冷却する可能性が極めて低い。この為、鋳枠や定盤を『冷し金』として利用し、鋳枠、定盤側から溶湯を指向性凝固させる事で、引け巣欠陥の少ない、健全な鋳物を製作する場合が多い。従って、冷し金の配置構造がタイヤ金型用リング鋳物の顕微鏡組織レベルの内部品質を決定するといっても過言では無い。（溶湯凝固・冷却が遅いと、顕微鏡組織が粗くなり、微細引け巣が発生したり、強度特性が低下したりするという問題を生じやすい。また、溶湯の凝固・冷却時間差は、タイヤ金型としての寸法特性の差に直結すると言う問題点も存在する。）

この観点から言うと、上述した通り、重力鋳造法は鋳物の上下側に冷し金を設置出来ると言う点で、冷し金配置の自由度が高く、低圧鋳造法より優れていると言える。（低圧鋳造法では、下側構造は、鋳物に完全に抱き込まれること、及び、炉内加圧により湯道・堰を介して製品部の溶湯凝固が完了する最後まで溶湯を加圧補給しなければならないと言う制約が有る為ことから、冷し金を配置し辛い。）しかしながら、重力鋳造法でも、上下側に過大に冷し金を配設すると、注湯時の湯流れを確保できなかったり、製品部への押し湯補給効果を阻害したりすると言う問題を生じる事になる。従って、冷し金配設の厳密なコントロールが必須となるのであるが、従来法では、この制御が難しい状況であった。（下側；定盤側；では、溶湯は流れ易いが、注湯完了後は充分な冷し金効果を発揮させる必要があり、上側では、押し湯補充効果を阻害しない程度に冷し金の溶湯との接触面積を調整する必要があるが、鋳造する物件毎に簡単に微調整出来る良い方法が存在していなかった。）
この様に、それぞれに利点、弱点が存在しており、全ての点で満足の行く鋳造方法が確立出来ていない状況にあった。
社団法人日本鋳造工学会「鋳造工学」第75巻、第10号、Ｐ.682〜687 特開昭57−58968号公報

本発明はこの様な状況下で発明されたものであり、その第一の目的は、上記した従来の重力鋳造法及び低圧鋳造法に共通する、湯口、湯道、堰構造が使い捨て構造で1リング鋳造する毎に作り直さなければならないという欠点を解決し、再使用を可能としたタイヤ金型の鋳造方法を提供することである。また第二の目的は、石膏鋳造法でタイヤ金型用リング鋳物を製作する際に必須となる、冷し金の配設量を簡易に、精度高くコントロール出来る技術を提供する事にある。また第三の目的は、重力鋳造方案を用いても、押し湯なしの鋳造が可能な技術を提供する事にある。

上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、タイヤ金型用リング鋳物を重力鋳造方法で製作する場合に、鋳造する合金溶湯で溶解・崩壊する事の無い材質からなる鋳造定盤上に、上面開放構造でリング鋳物の外径より一回り大きい内径を持ったリング状の溝形状を彫りこんでおき、その上にこれに蓋をする事が出来る形状の中空リングを上下合わせる形で組み立て、溝形状の内面に断熱材を貼り付けて湯口、湯道、堰構造を形成することにより、湯口、湯道、堰構造を繰り返し使用出来るようにしたことを特徴とするものである。

なお請求項２のように、鋳造定盤の中央部に円形座グリ溝を形成しておき、ここに脱着出来る形の脱着定盤を別途製作しておき、この脱着定盤にリング鋳型を載せる事で、鋳型組み立て、再乾燥作業と、鋳造定盤の湯口、湯道、堰構造部への断熱材貼り付け作業を独立して行う事が出来るようにすることが好ましい。

また請求項３のように、鋳型の下側の冷し金として脱着定盤および鋳造定盤を用い、上側の冷し金として鋳型直上に設置する鋳枠を利用し、これらの溶湯接触面に断熱材を貼り付けておき、この断熱材に不連続な開口部を複数個配置する事で、この開口率調整で冷し金効率を調整し、上下側でほぼ同等な冷し金効果を持たせると同時に、注湯時の湯流れ性をも確保することが好ましい。

さらに請求項４のように、鋳造定盤、中空リング、鋳型にかぶせる鋳枠でドーナツ状の閉空間を形成し、注湯完了後、湯口の開放面側から溶湯を加圧する事で、湯口、湯道部の溶湯を押し湯として活用することが好ましい。

請求項１の発明によれば、従来は鋳枠（砂型）内に作り込んでいた湯道、堰構造を、定盤（鋼材等）に彫り込んでおき、使い捨てにする事無く、複数のリング鋳物鋳造に使いまわすことができる。請求項２の発明によれば、請求項１の発明における、鋳造定盤を鋳物より一回り大きくしなければならないと言う弱点を解消することができる。請求項３の発明によれば、任意に冷し金効率の調整が可能となる。請求項４の発明によれば、押し湯を極小化することができる。このため本発明を用いれば、従来法より簡易に安価に良い品質のタイヤ金型用リング鋳物を鋳造製作する事が出来る。本発明は、従来の重力鋳造法と低圧鋳造法の弱点を克服し、利点のみを融合させた最適な鋳造方案を提供するものであり、技術的な意義は極めて大きい。以下に各発明の好ましい実施形態を説明する。

（請求項１の発明）
図８は請求項１の発明の実施形態を示す分解斜視図、図９は断面図であり、タイヤ金型用リング鋳物を重力鋳造方法で製作する場合を示している。１０は鋳造する合金溶湯で溶解・崩壊する事の無い材質からなる鋳造定盤であり、その上面に、鋳造されるリング鋳物の外径より一回り大きい内径を持ったリング状の溝１１を上面開放構造で彫りこんでおく。このリング状の溝１１は湯道に相当する部分であるが、湯口用溝１２、堰用溝１３もリング状の溝１１に連続させて彫りこんでおく。

これらのリング状の溝１１、湯口用溝１２、堰用溝１３の内部にはセラミックペーパーなどの断熱材１４を貼り付け、またそれらの上面全体にもリング状の断熱材１５を敷き、その上にこれに蓋をする事が出来る形状の中空リング１６，１７を上下合わせる形で組み立て、湯口用溝１２の上にはシュートを立てて図９に示すように湯口１８、湯道１９、堰構造２０を形成する。鋳造定盤１０の材質としては、各種鋼材,ニッケル合金材が好適に用いられる。所謂『耐熱材料』であることが好ましいが、アルミ合金鋳造を前提とした場合は、一般鋼材でも充分使用可能である。鋳造定盤１０に外部からの強制冷却機構を付与しても良く、この場合は定盤材質に銅合金を用いることも可能となる。

鋳造定盤１０の中央にはリング状に組み立てられた石膏鋳型２をセットし、更にその上部に鋳枠２１を載せる。なお、石膏セル２２で湯口１８の口径を絞り込んでおくが、その理由は、1）注湯時の巻き込み気泡をシュート内部で浮上分離させる為、2）シュートの高さと該当部の断面積で、単位時間当たりの注湯流量の上限値を制御する為、3）後述する型バラシ時に、この部分を破断し易くする為である。

この図９の状態で湯口１８から合金溶湯を注湯すると、合金溶湯はリング状の湯道１９を通って全周に回り、堰構造２０から石膏鋳型２と中空リング１６，１７の間の空間に流入して固化する。その後の型バラシ手順は、次の通りである。
1）シュート部脱型（石膏セルによる鋳物リディューサ部を破断し、シュートを取り外す）
2）鋳枠脱型
3）中空リング脱型
4）リング鋳物を鋳造定盤から脱型（堰構造の断熱ボードごと脱型）
5）リング鋳物から湯道、堰部を破断除去

この方法では、シュート部と湯道部の溶湯が、中空リング１６をサンドイッチにする形となる事は避けられない。型バラシの時に、この部位を如何にして対処するかが、一つのポイントとなる。図９では、この部位の片側を『破断』する事で対処しているが、これ以外の方法を採用しても当然良い。

なおこのような機構を取る場合に注意すべき点には、以下の様なものが挙げられる。
1) 湯道１９内の溶湯が注湯完了まで凝固しない様、湯口１８、湯道１９、堰構造部２０を保温・断熱しておく。鋳造定盤１０の材質が『金属材料』となり、熱伝導率が高いことから、溝内面への断熱材１４の貼り付けは必須となる。
2) 鋳造後に『型バラシ』が出来る様な溝構造にしておく。例えば図９の様に、鋳造定盤１０の上側に抜き勾配をつけた溝形状とする、抜き勾配が逆となる部位をつくらない、と言った工夫をする。
3) 鋳造定盤１０への断熱材１４の貼り付けは、必ずしも『貼り付ける』必要は無い。接着せず断熱材１４を嵌めこめる構造にしておく事が、より好ましい。（定盤の準備工数低減や、鋳造時の溶湯汚染を防ぐ為。）
この様にする事で、タイヤ金型用リング鋳物製作に重力鋳造法を用いる場合でも、湯口１８、湯道１９、堰構造２０を使い捨てにする事無く対応する事が出来る。

（請求項２の発明）
上記した請求項1の発明は、湯口１８・湯道１９・堰構造２０の基本構造部を鋳造定盤１０に溝形状として予め作り込んでおき、繰り返し使用出来る様にしたものであるが、鋳造定盤１０を鋳物より一回り大きくしなければならないと言う弱点を併せ持っている。特に鋳型材に石膏材を用いた場合には、大気中からの吸湿により、鋳物でピンホール欠陥の発生が危惧されることから、リング状に組み立てられた石膏鋳型２は、鋳造直前まで再乾燥（二次乾燥）する場合が多い。この鋳型の二次乾燥は、通常外熱式の加熱炉内で行われる為、鋳型を組み立てている定盤ごと、加熱炉内に投入する必要が有り、定盤が大きすぎると、二次乾燥に必要な加熱炉も、それに見合う大きなものが必要となり、大きな設備投資が必要となってしまう。請求項2は、この問題点を解消する為のものである。

そこで請求項２の発明では、図１０に示すように鋳造定盤１０の中央部に円形座グリ溝３０を形成し、ここに脱着出来る形の脱着定盤３１を別途製作しておき、鋳造時にこの脱着定盤３１にリング状の石膏鋳型２を載せる事で、鋳型組み立て、再乾燥作業と、鋳造定盤１０の湯口１８、湯道１９、堰構造部２０への断熱材貼り付け作業を独立して行う事が出来るようにした。すなわち、加熱炉内には脱着定盤３１と石膏鋳型２のみを入れて二次乾燥させればよく、大型の鋳造定盤１０は加熱炉に入れる必要がなくなる。

（請求項３の発明）
先の事例では、鋳物への冷し金設置は、概略図１１の様なものとしている。すなわち、背面側鋳枠C部と、上部鋳枠B部、及び定盤A部を冷し金として活用している。鋳物の顕微鏡組織の健全性および上下型間での均一性、上下型間寸法差の問題から言って、A部とB部は、ほぼ同等に大きな冷し金効果を持たせる事が望ましいと言えるが、特にA部の冷し金効果を高め過ぎると、注湯時に溶湯が凝固してしまい、鋳枠内への溶湯充填を阻害してしまう場合が存在する。請求項3の発明は、この問題を解消する為のものである。

そこで請求項３の発明では、鋳型の下側の冷し金として脱着定盤３１および鋳造定盤１０を用い、上側の冷し金として鋳型直上に設置する鋳枠２１を利用し、これらの溶湯接触面に不連続な開口部を複数個配置した断熱材４０を貼り付ける事で、この開口率調整で冷し金効率を調整し、上下側でほぼ同等な冷し金効果を持たせると同時に、注湯時の湯流れ性をも確保する。具体的には図１２、図１３の様に、冷し金として溶湯と接触する鋳枠面に、『虫食い穴空きの断熱材（パンチング断熱材）』４０を貼り付け、断熱材４０の開口率（面積％）で冷し金効率を制御し、注湯時の湯流れには支障をきたさない範囲内で最大の冷し金効果を発揮させられる様にする。

請求項３の発明は、大きな冷し金を用いても任意に冷し金効率を調整出来、かつ、断熱材４０への穴の開口率調整は簡易に行える為、現場向きの冷し金制御方法と言える。なお上記模式図では、A部,B部のみの解説をしているが、C部に用いても当然良い。また注湯作業完了後に、該当部の鋳枠,定盤を強制空冷もしくは強制水冷して、鋳物の冷却を加速することもできる。この手法と請求項3を併せて用いる事で、注湯作業中は、湯流れに阻害を起こさない程度に冷し金効果を抑え込み、注湯作業完了後に冷し金効果を最大限に発揮させる事が出来る様になる。

（請求項４の発明）
先頁までの解説では、鋳物に『押し湯』を設置する事を前提としていたが、請求項4の発明は、この押し湯を極小化出来る技術を提供するものである。このために鋳造定盤１０、中空リング、鋳型にかぶせる鋳枠５０でドーナツ状の閉空間を形成し、注湯完了後、湯口の開放面側から溶湯を加圧する事で、湯口１８、湯道１９の部分の溶湯を押し湯として活用する。

具体的には、図１４の様に、鋳型を密閉型の鋳枠５０で囲み、請求項1〜3の技術を用いて鋳枠−鋳型内に溶湯を充填した後、シュート開口面を加圧蓋５１で覆い、ガス加圧する事で、湯口１８の溶湯、及び湯道１９内の溶湯を押し湯として活用出来る様になる。なお、シュート部、湯口部から加圧して押し湯効果を発揮させる際に、湯口部の溶湯の絶対量が不足する（押し湯量として不足する）、又は石膏セルによる断面積減少部の溶湯が先に凝固して、最後まで充分な押し湯供給がなされないと言った問題が生じる場合がある。この場合は以下の様に、湯口の反対側に加圧口５２を新たに設定して対応してもよい。

加圧方法としては、図１５に示したガス加圧、図１６に示したピストン加圧、図１７に示した溶湯の高低差を利用したヘッド圧による加圧と言った具合に、様々な手法を活用出来る。またガス加圧とヘッド圧とを組み合わせて使用しても良い。この方法は、加圧スリーブ部にのみ外熱を加えて、加圧スリーブ内の溶湯凝固を遅延すると言う手法も取り易い利点がある。

このように加圧口５２を新たに設定する場合の鋳造定盤１０および脱着定盤３１の斜視図を図１８に示し、鋳造法案の断面図を図１９に示す。これらの図に示されるように、鋳造定盤１０の湯口用溝１２の反対側に加圧口用溝５３を形成しておき、その上に加圧スリーブ５４を立てればよい。中空リング１６にも加圧口５２を形成しておく。

通常鋳物で凝固収縮分を補うのに必要な押し湯量の理論値は、製品部湯量の10％程度であるのに対し、重力鋳造、転倒鋳造、吸引鋳造の実際の鋳造方案では、20〜50％もの押し湯を設定する事が多い。これは、押し湯の100％を製品部の溶湯凝固収縮分を補充するのに使用する事が出来ない為と、押し湯高さによるヘッド圧効果を活用したい為であると言える。（押し湯部の溶湯が最後まで凝固しない様に熱容量を確保する意味もある。）これに対して、低圧鋳造やダイキャストは鋳造方案をうまく設定すると、理論上必要最低限レベルの押し湯で済ませる事が出来る。（但し、低圧鋳造の方は、加圧炉内に最後まで溶湯が残っていなければならない。この溶湯は再利用が可能であるが、この分も『捨て湯』として考えなければならないのであるとすると、低圧鋳造法は合金効率の良い鋳造方案とは必ずしも言えない。）この事から請求項4の手法は、基本的には重力鋳造方案であるが、低圧鋳造法にも勝る合金効率を狙えるものである。

以下に各発明の実施例を示す。
図２０に全実施例を通して製作したタイヤ金型用リング鋳物の形状を示す。タイヤ意匠面の形状はφ1100の内周面に形成されている。使用材質及び鋳造条件は下記の通りである。
☆石膏鋳型,石膏セル材質
（株）ノリタケジプサムG-6非発泡石膏、石膏1kgに対して水500gで調合したもの。
☆使用合金材質
JISアルミニウム合金 AC4C（7％Si,0.4％Mg,0.4％Fe 残Al）
☆鋳造条件
鋳枠,鋳造定盤材質 ： FC250（ねずみ鋳鉄）
脱着定盤材質：S45C（炭素鋼）
鋳枠予熱温度 ： 150〜200℃
鋳造定盤、脱着定盤温度 ： 25℃（室温）
合金鋳込み開始温度 ： 660℃
☆使用した断熱材
新日鉄化学（株）SCペーパー1260I 3mm厚品

＜実施例1＞請求項１、２、３の実施例
図２０に記載の鋳物を、図１２、１３に記載の鋳造方案で鋳造した（押し湯高さは300mm）。但し、鋳造定盤、脱着定盤および、石膏鋳型直上の鋳枠底面の溶湯接触面には、φ16の丸穴を開口率20％で空けたパンチングプレート状の断熱材を全面に貼り付けた状態で鋳造を実施した。この様にして得られた鋳物は鋳造欠陥も無く健全で、タイヤ金型として必要な全形状（デザイン）が忠実に鋳出しされたものであった。

＜実施例２＞請求項4の実施例
上記の様な鋳物を、図１４に記載の鋳造方案で鋳造した。加圧スリーブ内径は250mmとし、その上端部を鋳物製品部高さより700mm程高い位置とし、製品部への注湯完了後、加圧スリーブ内に溶湯を追加補充し、加圧口に蓋をしたのち0.12MPaの工場エアーで加圧し、溶湯凝固を完了させた。（鋳造定盤、脱着定盤および、石膏鋳型直上の鋳枠底面への断熱材貼り付け条件は、実施例1に準じた。）この様にして得られた鋳物は鋳造欠陥も無く健全で、タイヤ金型として必要な全形状（デザイン）が忠実に鋳出しされたものであった。また、実施例1に比べて鋳込み重量を150kgほど減少させる事が出来た。

図１は重力鋳造法を説明する模式的な断面図である。 転倒鋳造法を説明する模式的な断面図である。 吸引鋳造法を説明する模式的な断面図である。 低圧鋳造法を説明する模式的な断面図である。 ダイキャスト法を説明する模式的な断面図である。 タイヤ金型用リング鋳物を重力鋳造方法で製造する場合の公知技術を説明する工程説明図である。 タイヤ金型用リング鋳物を低圧鋳造方法で製造する場合の公知技術を説明する工程説明図である。 請求項１の発明の実施形態を示す分解斜視図である。 請求項１の発明の実施形態を示す断面図である。 請求項２の発明の実施形態を示す断面図である。 請求項２の発明における鋳物への冷し金設置を説明する断面図である。 請求項３の発明における冷し金を説明する斜視図である。 請求項３の発明における冷し金を説明する斜視図である。 請求項４の発明の実施形態を示す断面図である。 ガス加圧方式を示す断面図である。 ピストン加圧方式を示す断面図である。 ヘッド圧による加圧方式を示す断面図である。 請求項４の発明における鋳造定盤および脱着定盤の斜視図である。 請求項４の発明における鋳造方案の断面図である。 実施例で製作したタイヤ金型用リング鋳物の斜視図である。

符号の説明

１ 定盤
２ 石膏鋳型
３ 鋳枠
４ 鋳枠
５ 冷し金
６ 石膏定盤
７ 湯道ボード
８ 加圧炉
１０ 鋳造定盤
１１ リング状の溝
１２ 湯口用溝
１３ 堰用溝
１４ 断熱材
１５ リング状の断熱材
１６ 中空リング
１７ 中空リング
１８ 湯口
１９ 湯道
２０ 堰構造
２１ 鋳枠
２２ 石膏セル
３０ 円形座グリ溝
３１ 脱着定盤
４０ 断熱材
５０ 鋳枠
５２ 加圧蓋
５２ 加圧口

Claims (4)

1. タイヤ金型用リング鋳物を重力鋳造方法で製作する場合に、鋳造する合金溶湯で溶解・崩壊する事の無い材質からなる鋳造定盤上に、上面開放構造でリング鋳物の外径より一回り大きい内径を持ったリング状の溝形状を彫りこんでおき、その上にこれに蓋をする事が出来る形状の中空リングを上下合わせる形で組み立て、溝形状の内面に断熱材を貼り付けて湯口、湯道、堰構造を形成することにより、湯口、湯道、堰構造を繰り返し使用出来るようにしたことを特徴とするタイヤ金型の鋳造方法。
2. 請求項1に記載のタイヤ金型の鋳造方法において、鋳造定盤の中央部に円形座グリ溝を形成しておき、ここに脱着出来る形の脱着定盤を別途製作しておき、この脱着定盤にリング鋳型を載せる事で、鋳型組み立て、再乾燥作業と、鋳造定盤の湯口、湯道、堰構造部への断熱材貼り付け作業を独立して行う事が出来るようにしたことを特徴とするタイヤ金型の鋳造方法。
3. 請求項1または２に記載のタイヤ金型の鋳造方法において、鋳型の下側の冷し金として脱着定盤および鋳造定盤を用い、上側の冷し金として鋳型直上に設置する鋳枠を利用し、これらの溶湯接触面に断熱材を貼り付けておき、この断熱材に不連続な開口部を複数個配置する事で、この開口率調整で冷し金効率を調整し、上下側でほぼ同等な冷し金効果を持たせると同時に、注湯時の湯流れ性をも確保することを特徴とするタイヤ金型の鋳造方法。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のタイヤ金型の鋳造方法において、鋳造定盤、中空リング、鋳型にかぶせる鋳枠でドーナツ状の閉空間を形成し、注湯完了後、湯口の開放面側から溶湯を加圧する事で、湯口、湯道部の溶湯を押し湯として活用することを特徴とするタイヤ金型の鋳造方法。

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