JP2008221320A - 鋳造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】可動型である上型12及び横型16と固定型である下型14とから構成され、上型12及び横型16が下型14方向に移動して型閉じされたとき、内部に鋳造製品用のキャビティ18が形成される成形型10を具備する鋳造装置であって、キャビティ18の内壁面の少なくとも一部を形成するキャビティ形成部材である下型16及び横型16と接続される周辺部材としての支持板36とスライド部材42とが、下型16と横型16よりも高断熱性の接続部材40a,44aとしてのセラミック板から成る接続部40,44を介して接続されていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
ところで、可動型と固定型とから構成される成形型を具備する鋳造装置を用いて鋳造する際には、溶融金属を成形型内のキャビティ内に溶融金属を注湯したとき、直ちに溶融金属が冷却されて固化されないように、予め成形型をガスバーナー等によって予備加熱することが行われる。かかる予備加熱は、成形型を鋳造装置内に組み込む前に実施されることがあるが、一般的には、成形型を鋳造装置内に組み込んだ後、型開された状態で実施されることが多い。
しかし、成形型を鋳造装置内に組み込んでから予備加熱して所定温度に昇温した成形型であっても、成形型は急激に冷却されるため、予備加熱した直後に溶融金属の注湯を行うことが必要であった。このため、何等かの原因で成形型への溶融金属の注湯が遅れると、成形型を再加熱することを要した。
そこで、本発明は、鋳造装置内に組み込んだ成形型に予備加熱を施しても、成形型が急激に冷却される従来の鋳造装置の課題を解決し、鋳造装置内に組み込んで予備加熱を施し、所定温度に昇温した成形型の温度低下を可及的に少なくできる鋳造装置を提供することを目的とする。
本発明者等は、かかる知見を基にして更に検討を重ねた結果、成形型を構成する部材と周辺部材との接続部を、成形型を構成する部材よりも高断熱性に形成することによって、鋳造装置内に組み込んだ成形型に予備加熱を施して所定温度に昇温した後、成形型が急激に冷却されることを防止できることを知り、本発明に到達した。
かかる本発明において、成形型を、その上面側に形成された湯口から注湯された溶融金属が重力によってキャビティ内に充填される重力鋳造用成形型とし、隣接する周辺部材との接続部を成形型の側方に設けることによって、成形型のから周辺部材への伝熱を可及的に少なくでき、且つ重力鋳造用成形型の上下面は周辺部材とは非接触であるため、成形型が急冷されることを防止できる。
また、成形型として、固定型である下型に対して可動型の上型が上下方向に接離可能に設けられていると共に、前記下型及び上型に対して横型が接離可能にスライドするスライド部が設けられている成形型を用いた場合、接続部には、前記スライド部も含まれるため、成形型からスライド部への伝熱を可及的に防止できる。
かかる接続部には、成形型から周辺部材への伝熱を断熱する断熱材を設けることによって、接続部をキャビティ形成部材よりも高断熱性に形成できる。この断熱材としては、セラミック製の断熱材を好適に用いることができる。
更に、本発明においては、成形型のキャビティの肉厚を、前記キャビティに充填された溶融金属の冷却速度が所定速度範囲となるように調整することによって、キャビティ内に充填された溶融金属を均一速度で冷却できる。
この様に、成形型のキャビティの肉厚を調整するには、成形型を構成する部材として、加工が容易な鋳鉄材によって形成することが好適である。
その結果、鋳造装置に組み込んだ成形型に予備加熱を施す際に、成形型は断熱材に囲まれているため、外部の周辺装置への伝熱を抑制でき、効率的に成形型を予備加熱できる。
しかも、予備加熱を施して所定温度に昇温した成形型に、何等かの原因で溶融金属の注湯が遅れても、成形型の温度を略一定に保持できる。このため、成形型を再加熱することなく溶融金属を注湯でき、鋳造製品の生産性を向上できる。
また、本発明に係る鋳造装置では、成形型からの伝熱によって加熱された周辺部材の熱膨張等に因る狂いを可及的に少なくでき、鋳造製品の精度向上にも資することができる。
この下型14は固定型であって、上型12及び横型16は可動型である。図1に示す成形型10は、下型14の方向に上型12及び横型16が移動して型閉じした状態である。
更に、成形型10には、湯口20に注湯されてキャビティ18に充填される溶融金属が通過する湯道が形成されており、湯口20を含む上部湯道部22は、キャビティ18の直上の下部湯道部24に接離可能に装着されている。かかる上部湯道部22の下側内面は、下部湯道部24方向に徐々に内径が縮径されるテーパ面26に形成されている。
このテーパ面26と下部湯道部24の上部内面は、セラミック材によって形成されており、キャビティ18の内壁面よりも高断熱に形成されている。テーパ面26と下部湯道部24の上部内面の部分は、後述する様に、押湯部としての役割を果たすためである。
更に、上部湯道部22と下部湯道部24との境界部の外周側には、環状の冷却部30が設けられており、下型14の上部湯道部22と下部湯道部24とに対向する外側面にも、冷却部32が設けられている。かかる冷却部30,32には、キャビティ18に充填された溶融金属の冷却を促進するために用いられる。
尚、図1に示す成形型10を構成する上型12、下型14及び横型16,16によって形成されるキャビティ18の肉厚は、キャビティ18に充填された溶融金属の冷却速度が所定速度範囲となるように、例えば横型16,16を部分的に肉抜きして凹部16a,16aを形成して調整している。
かかる周辺部材34のうち、成形型10を支持する支持部材としての支持板36が成形型10の下方側に配設されている。この支持板36上には、成形型10の下型14の側方に突出して形成された突出部38,38が、周辺部材である支持板36に接続部40を介して載置されている。接続部40は、接続部材40aとしてのセラミック板によって形成されている。接続部40を形成するセラミック板は、キャビティ18の内壁面を形成する鋳鉄材から成る下型14に比較して、熱伝導率の小さい断熱材であって、キャビティ18の内壁面を形成する下型14は支持板36と断熱されている。
また、キャビティ18の両側方の内壁面を形成する横型16,16の各々は、横型16を横方向にスライドする周辺部材としてのスライド部材42に、接続部44を介して接続されている。接続部44も、接続部材44aとしてのセラミック板によって形成されている。接続部44を形成するセラミック板は、横型16を形成する鋳鉄材に比較して、熱伝導率の小さい断熱材であって、キャビティ18の両側方の内壁面を形成する横型16,16の各々は、スライド部材42と断熱されている。
更に、周辺部材としてのスライド部材42は、支持板36上に形成されたレール46上にスライド可能に載置されている。かかるスライド部材42からレール46への伝熱も防止すべく、スライド部材42側のレール46と接触する部分に、スライド部材42を形成する鋳鉄材に比較して、熱伝導率の小さい接続部材48aとしてのセラミック板から成る接続部48を設けている。このため、スライド部材42は、支持板36とも断熱されている。
所定温度に昇温された上型12、下型14及び横型16,16は、支持板36及びスライド部材42に断熱材である接続部材40a,44aから成る接続部40,44を介して接続されている。このため、成形型10の温度は急激に低下することなく略一定に保持される。
かかる鋳造装置には、図2(a)に示す様に、成形型10の上部湯道部22の湯口20に、取瓶50の溶融金属を注湯する。注湯した溶融金属は、上部湯道部22及び下部湯道部24の湯道を通過してキャビティ18内に充填される。キャビティ18内に充填される溶融金属は、キャビティ18の両側方に形成されている側部押湯部28,28にも充填される。溶融金属の注湯は、側部押湯部28,28に溶融金属が充填されるまで継続する。
一方、上型12、下型14及び横型16の露出面からの放熱量のみでは不足する場合は、自然冷却に加えて冷却部30,32の一方又は両方に水を供給する強制冷却も併用する。
かかる冷却の際に、キャビティ18内の溶融金属の冷却速度は、上部湯道部22と下部湯道部24との部分及び側部押湯部28,28に充填された溶融金属の冷却速度よりも速い。このため、キャビティ18内の溶融金属が冷却されて収縮し隙間が形成されたとき、上部湯道部22と下部湯道部24との部分及び側部押湯部28,28に充填された溶融金属が押湯として、その一部が隙間に流入する。
かかる冷却の際に、上型12、下型14及び横型16,16によって形成されるキャビティ18の肉厚が、キャビティ18に充填された溶融金属の冷却速度が所定速度範囲となるように調整されており、キャビティ18に充填された溶融金属は均一に冷却される。
この冷却速度の調整手段として、図1及び図2に示す鋳造装置では、横型16,16を部分的に肉抜きして凹部16a,16aを形成している。かかる肉抜きに代えて、例えば横型16,16を切削加工や塗型剤等によって冷却速度が所定範囲となるように調整してもよい。更に、横型16,16に加えて、上型12、下型14の冷却速度を調整してもよい。
次いで、成形型10のキャビティ18に充填された充填された溶融金属の冷却が終了した後、図2(d)に示す様に、上型12を下型14に対して上方に移動すると共に、横型16,16を横方向にスライド移動して型開きして、鋳造製品52を取り出す。
図1及び図2に示す成形型10は、横型16,16が設けられているが、上型12及び下型14のみであってもよい。この場合でも、上型12を可動型として用いることが好ましい。
また、図1及び図2では、重力鋳造装置について説明してきたが、本発明は低圧鋳造用の鋳造装置や高圧鋳造用の鋳造装置にも適用できる。
更に、これまで述べてきた接続部材40a,44a,44aから成る接続部40,44,48は、成形型10及び周辺部材34と別体に形成しているが、成形型10や周辺部材34の所定箇所に高断熱部としての接続部40,44,48を形成してもよい。
12 上型
14 下型
16 横型
18 キャビティ
20 湯口
22 上部湯道部
24 下部湯道部
26 テーパ面
28 側部押湯部
30,32 冷却部
34 周辺部材
36 支持板
38 突出部
40,44,48 接続部
40a,44a,48a 接続部材
42 スライド部材
46 レール
Claims (7)
- 可動型と固定型とから構成され、前記可動型が固定型方向に移動して型閉じされたとき、内部に鋳造製品用のキャビティが形成される成形型を具備する鋳造装置であって、
前記キャビティの内壁面の少なくとも一部を形成するキャビティ形成部材と、前記キャビティ形成部材の周辺に配され、前記成形型を支持する周辺部材と接続する接続部が、前記キャビティ形成部材よりも高断熱性に形成されていることを特徴とする鋳造装置。 - 成形型が、その上面側に形成された湯口から注湯された溶融金属が重力によってキャビティ内に充填される重力鋳造用成形型であって、隣接する周辺部材との接続部が成形型の側方に設けられている請求項1記載の鋳造装置。
- 成形型が、固定型である下型に対して可動型の上型が上下方向に接離可能に設けられていると共に、前記下型及び上型に対して横型が接離可能にスライドするスライド部が設けられている成形型であって、接続部には、前記スライド部も含まれる請求項1又は請求項2記載の鋳造装置。
- 接続部には、成形型から周辺部材への伝熱を断熱する断熱材が設けられている請求項1〜3のいずれか一項記載の鋳造装置。
- 断熱材が、セラミック製の断熱材である請求項4記載の鋳造装置。
- 成形型のキャビティの肉厚が、前記キャビティに充填された溶融金属の冷却速度が所定速度範囲となるように調整されている請求項1〜5のいずれか一項記載の鋳造装置。
- 成形型を構成する部材が、鋳鉄材によって形成されている請求項1〜6のいずれか一項記載の鋳造装置。
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