JP5046106B2 - Low pressure casting apparatus and low pressure casting method - Google Patents

Description

本発明は、軽合金製の車両用ホイールに関し、特にディスク部を形成するキャビティとリム部を形成するキャビティに溶湯の注湯口を設けた金型を用いる低圧鋳造装置およびそれを用いた低圧鋳造方法に関する。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light alloy vehicle wheel, and in particular, a low-pressure casting apparatus using a mold in which a cavity for forming a disk portion and a cavity for forming a rim portion are provided with a molten metal pouring port, and a low-pressure casting method using the same About.

自動車のロードホイールには種々の材質、構造のものがあるが、自動車の軽量化及び外観や意匠性の向上を目的として、アルミホイールに代表される軽合金製ホイールを装着する比率が増大している。この軽合金製ホイールは、通常低圧鋳造法で製造されることが多い。即ち、低圧鋳造法では、溶湯が金型キャビティ内に低速で充填されるので、ガスの巻込み及び酸化物の発生が他の鋳造法に比べて極力抑制される。   There are various materials and structures for automobile road wheels. For the purpose of reducing the weight and improving the appearance and design of automobiles, the ratio of mounting light alloy wheels such as aluminum wheels has increased. Yes. This light alloy wheel is often manufactured by a low pressure casting method. That is, in the low pressure casting method, the molten metal is filled into the mold cavity at a low speed, so that gas entrainment and oxide generation are suppressed as much as possible as compared with other casting methods.

一般に軽合金製ホイール３０は、図２に示すようにボルトとナットにより車軸に取付けられる厚肉のハブ固定部３１と厚肉部と薄肉部が混在するデザイン部３２からなるディスク部３３と、タイヤが取着される薄肉のリム部３４から構成されている。図２（ａ）において、３５はフロントフランジ部、３６はリアフランジ部、３７はリム部とディスク部が交差するクロス部、３８はリム中央部である。なお、デザイン部３２は図２（ｂ）に示すように、スポーク部３９と意匠穴３９´からなる。車両の燃費向上の点から、ホイールの形状変更による軽量化が検討されている。この場合、ハブ部及びリム部は車体やタイヤとの取回しの点から大幅な形状変更はできないので、デザイン部の形状変更（例えば意匠穴の面積を大きくすることあるいはスポーク部を薄肉化すること）による軽量化が行われているが、大幅な軽量化は極めて困難である。   In general, a light alloy wheel 30 includes a thick hub fixing portion 31 attached to an axle by bolts and nuts as shown in FIG. 2, a disc portion 33 including a design portion 32 in which a thick portion and a thin portion are mixed, and a tire. It is comprised from the thin rim | limb part 34 to which is attached. In FIG. 2A, 35 is a front flange portion, 36 is a rear flange portion, 37 is a cross portion where the rim portion and the disk portion intersect, and 38 is a rim center portion. As shown in FIG. 2B, the design portion 32 includes a spoke portion 39 and a design hole 39 ′. From the viewpoint of improving the fuel efficiency of vehicles, weight reduction by changing the shape of the wheel has been studied. In this case, the hub part and the rim part cannot be remarkably changed in terms of handling with the vehicle body or the tire, so the shape change of the design part (for example, the area of the design hole is increased or the spoke part is thinned). However, it is extremely difficult to reduce the weight significantly.

上記ホイールを低圧鋳造で製造する場合、ディスク部のハブ固定部２５に堰（センターゲート）を設け、そこから溶湯を注入し、デザイン部からリム部２４に向けて溶湯を注入する方法（センターゲート方案）がある。また、リム部２４に複数（通常は２個）の堰（サイドゲート）を設け、そこから溶湯を注入する方法（サイドゲート方案）も採用されている。
センターゲート方案では、溶湯充填後の凝固形態として、センターゲートからの押し湯効果を十分に発揮させるために、リム部、デザイン部、ハブ固定部の順に指向性凝固を行わせている。しかしこの鋳造方法では、デザイン部は厚肉部と薄肉部が混在した複雑形状を有するので、リム部からディスク部に向かう指向性凝固を達成することが困難である。
一方、サイドゲート方案では、デザイン部自体が、凝固し易いハブ固定部への溶湯補給通路として機能するので、デザイン部での良好な湯流れを確保するために、デザイン部は厚肉となり、この鋳造方法でもホイール全体の大幅な軽量化は困難である。 When the wheel is manufactured by low pressure casting, a method of injecting molten metal from the design portion toward the rim portion 24 by providing a weir (center gate) in the hub fixing portion 25 of the disk portion (center gate) There is a plan). Further, a method (side gate method) in which a plurality of (usually two) weirs (side gates) are provided in the rim portion 24 and molten metal is injected therefrom is also employed.
In the center gate method, directional solidification is performed in the order of the rim portion, the design portion, and the hub fixing portion in order to sufficiently exhibit the effect of the hot water from the center gate as a solidification form after filling the molten metal. However, in this casting method, the design part has a complicated shape in which a thick part and a thin part are mixed, so that it is difficult to achieve directional solidification from the rim part to the disk part.
On the other hand, in the side gate method, the design part itself functions as a molten metal replenishment passage to the hub fixing part, which is easy to solidify, so that the design part becomes thick in order to ensure a good hot water flow in the design part. Even with the casting method, it is difficult to significantly reduce the weight of the entire wheel.

上述した各方案の欠点を解消すべく、特許文献１から特許文献３に記載されるように、ディスク中心部（ハブ固定部）とリム部にそれぞれ溶湯を注湯するための堰を設け、これらの堰から金型内に注湯する方案（マルチゲート方案）が提案されている。この鋳造方法によれば、デザイン部の厚さを薄くしてもリム部からディスク部に向かう指向性凝固を達成できるので、ホイールの大幅な軽量化が可能となる。   In order to eliminate the disadvantages of the above-mentioned methods, as described in Patent Document 1 to Patent Document 3, weirs for pouring molten metal are provided in the center portion of the disk (hub fixing portion) and the rim portion, respectively. There has been proposed a method (multi-gate method) for pouring hot water from the weir into the mold. According to this casting method, since the directional solidification from the rim portion toward the disk portion can be achieved even if the thickness of the design portion is reduced, the weight of the wheel can be significantly reduced.

しかし、このマルチゲート方案を用いた場合、溶湯はセンターゲートとサイドゲートから注湯されるため、各溶湯がディスク面で合流しやすい。つまりこのマルチゲート方案は、最も意匠性が重視されるディスク面で湯境が発生しやすく、外観不良を持つ車両用ホイールとなりやすいという問題がある。
特許文献２ではこの問題を解決するためにサイドゲートをセンターゲートよりも高い位置に設けることが記載されている。これは、低圧鋳造方法は溶湯の注湯方式がストークおよび金型内の湯道を介して静的に下側から充填させる方案であることを利用したものであり、各ゲートから溶湯が注湯されるタイミングを変えることが記載されている。センターゲートとサイドゲートを上記のように配置することで、センターゲートから注湯された溶湯がディスク部を満たした後、サイドゲートから注湯された溶湯が注ぎ込まれる。このため、湯境がディスク面で発生しずらくなる。
また、特許文献３では、低圧鋳造機としてセンターゲート、サイドゲートに連結するストークに各々ポットを設けたものが記載され、このポットで溶湯の流入量を各ストーク毎に調節することが記載されている。 However, when this multi-gate method is used, since the molten metal is poured from the center gate and the side gate, the molten metals are likely to merge on the disk surface. That is, this multi-gate method has a problem that a hot water boundary is likely to occur on the disk surface where design is most important, and the vehicle wheel is likely to have a poor appearance.
Patent Document 2 describes that a side gate is provided at a position higher than the center gate in order to solve this problem. This is because the low-pressure casting method utilizes the fact that the molten metal pouring system is a method of filling from the lower side statically via the stoke and the runner in the mold, and the molten metal is poured from each gate. It is described that the timing to be changed is changed. By arrange | positioning a center gate and a side gate as mentioned above, after the molten metal poured from the center gate fills a disk part, the molten metal poured from the side gate is poured. For this reason, the hot water boundary is less likely to occur on the disk surface.
Patent Document 3 describes a low-pressure casting machine in which a pot is provided in each stalk connected to a center gate and a side gate, and this pot describes that the amount of molten metal flowing in is adjusted for each stalk. Yes.

特開平６−２６９９２３号公報JP-A-6-269923 特許第３５７３３３８号公報Japanese Patent No. 3573338 特開平２００６−３４６７１８号公報JP 2006-346718 A

しかしながら、特許文献２のようにセンターゲートとサイドゲートに高低差を付けても、ディスク面に湯境が発生する現象が若干ながら継続しており、鋳造不良を低減するためのさらなる検討が必要と思われる。また、特許文献３のような言わば弁構造を各ストークに設ける手段では、弁となる部分で溶湯中のノロなどが詰まって不具合が多発することが容易に想定でき、逆に歩留まりを悪化させることが懸念される。また、５００℃以上の溶湯中で駆動部材を制御することは鋳造装置のメンテナンスが困難になると思われ、実用するには多々課題が残る。
よって本発明では、上記の問題を解決し、簡易な構造でメンテナンスも従来並に容易であり、かつ効果的に車両用ホイールのディスク面での湯境の発生を抑えることが可能な低圧鋳造装置および低圧鋳造方法を提供することを課題とする。 However, even if the height difference between the center gate and the side gate as in Patent Document 2, a phenomenon in which a hot water boundary is generated on the disk surface continues slightly, and further examination is required to reduce casting defects. Seem. In addition, in the means of providing a valve structure in each stalk as in Patent Document 3, it can be easily assumed that troubles occur frequently due to clogging in the molten metal at the portion that becomes the valve, and conversely, the yield is deteriorated. Is concerned. In addition, controlling the driving member in a molten metal at 500 ° C. or more seems to make it difficult to maintain the casting apparatus, and many problems remain in practical use.
Therefore, in the present invention, a low-pressure casting apparatus that solves the above problems, has a simple structure, is easy to maintain as in the past, and can effectively suppress the occurrence of a hot water boundary on the disk surface of the vehicle wheel. It is another object of the present invention to provide a low pressure casting method.

上記課題を解決するための本発明の車両用ホイールの製造方法は、リム部およびディスク部を有する車両用ホイールを鋳造するための車両用ホイールの製造方法において、ディスク部を形成するキャビティに開口されたセンターゲート、およびリム部を形成するキャビティにおける前記ディスク部キャビティの全体よりも高い位置に開口されたサイドゲートから、気密性を持つ１つの保持炉から供給される溶湯をそれぞれの前記キャビティに注湯する車両用ホイールの製造方法であって、サイドゲートに繋がる湯道に絞りを入れることで、サイドゲートから溶湯が注湯されるタイミングをセンターゲートから溶湯が注湯されるタイミングより遅くしたことを特徴とする。なお、本発明でいう湯道とは、保持炉中のストーク下端部からゲートまでの溶湯が流れる通路全体を指すものとする。本発明において前記サイドゲートに繋がる湯道の最小断面積Ｓ２と最大断面積Ｓ１からなる絞りＳ２／Ｓ１は０．１以上０．５以下で、前記センターゲートに繋がる湯道の最小断面積Ｓ４と最大断面積Ｓ３からなる絞りＳ４／Ｓ３は０．８以下とすることが好ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, a vehicle wheel manufacturing method of the present invention is a vehicle wheel manufacturing method for casting a vehicle wheel having a rim portion and a disk portion, and is opened in a cavity forming a disk portion. The molten metal supplied from one holding furnace having airtightness is poured into each of the cavities from the side gate opened at a position higher than the whole of the disk part cavity in the cavity forming the rim part. A method of manufacturing a vehicle wheel for hot water, in which the timing at which the molten metal is poured from the side gate is made slower than the timing at which the molten metal is poured from the center gate, by narrowing the runway connected to the side gate. It is characterized by. In addition, the runner said by this invention shall point out the whole channel | path through which the molten metal from a Stoke lower end part to a gate in a holding furnace flows. In the present invention, the restriction S2 / S1 comprising the minimum cross-sectional area S2 of the runner connected to the side gate and the maximum cross-sectional area S1 is 0.1 to 0.5, and the minimum cross-sectional area S4 of the runway connected to the center gate is The diaphragm S4 / S3 having the maximum cross-sectional area S3 is preferably 0.8 or less.

前記センターゲートに繋がる湯道の最小断面積Ｓ４となる位置はセンターゲートのキャビティ開口部であることが好ましい。   It is preferable that the position having the minimum cross-sectional area S4 of the runner connected to the center gate is a cavity opening of the center gate.

前記サイドゲートに繋がる湯道の最小断面積Ｓ２となる位置はストーク中の絞りを設けた場所であることが好ましい。   It is preferable that the position having the minimum cross-sectional area S2 of the runner connected to the side gate is a place where an aperture is provided during the stalk.

前記サイドゲートは、センターゲートよりも高い位置に開口している低圧鋳造装置を用いることが好ましい。   The side gate is preferably a low-pressure casting apparatus that opens at a position higher than the center gate.

前記サイドゲートは、ディスク部キャビティの全体よりも高い位置に開口している低圧鋳造装置を用いることが好ましい。   The side gate is preferably a low-pressure casting apparatus that opens at a position higher than the entire disk portion cavity.

これらの低圧鋳造装置を用いて、気密性を持つ１つの保持炉から各ストークを介してキャビティに溶湯を供給する鋳造を行うことで、保持炉を複数設けずとも各ゲートから溶湯が注湯されるタイミングを変えることができる。   Using these low-pressure casting equipment, casting is performed by supplying molten metal from one holding furnace having airtightness to each cavity through each stalk, so that molten metal is poured from each gate without providing a plurality of holding furnaces. You can change the timing.

本発明の低圧鋳造装置は、サイドゲートに繋がる湯道の最大断面積と最小断面積の差を大きくしたことで、サイドゲート側の湯道で溶湯に大きな圧力損失を発生させ、センターゲートから溶湯が注湯されるタイミングとサイドゲートから溶湯が注湯されるタイミングの差をさらに拡大した。このため、デザイン面のキャビティはセンターゲートからの溶湯で充填され、その後にリム部のキャビティはサイドゲートからの溶湯で充填される。車両用ホイールのスポーク（デザイン面）部分に発生する鋳肌凹、不周り、湯ジワ、キラワレ、湯境の発生を極力防ぐことができ、歩留まりが改善して生産性が向上し、かつコストを下げることができる。
また、サイドゲートに繋がるストーク、もしくはサイドゲートの湯道とストークとの連結部の近傍には溶湯を加熱・保温するための発熱手段を備ければ、センターゲート側のストークよりもサイドゲート側のストークの断面積を小さくしても、湯詰まりが起きることなく量産に適用できる。
また、センターゲートよりもサイドゲートを高い位置に設けることで、上記の本発明によるセンターゲートとサイドゲート注湯される溶湯のタイミングの差がさらに大きくなり、車両用ホイールのディスク面での湯境の発生を防ぐことができる。
このサイドゲートを、ディスク部キャビティ全体よりも高い位置に設けることで、その効果はさらに顕著に得られる。 The low-pressure casting apparatus of the present invention increases the difference between the maximum cross-sectional area and the minimum cross-sectional area of the runner connected to the side gate, thereby generating a large pressure loss in the melt in the runway on the side gate side. The difference between the timing of pouring molten metal and the timing of pouring molten metal from the side gate has been further expanded. For this reason, the cavity of the design surface is filled with the molten metal from the center gate, and then the cavity of the rim portion is filled with the molten metal from the side gate. It is possible to prevent as much as possible the occurrence of concave casting, non-rounding, hot water wrinkles, sparkling, and hot water boundaries that occur on the spoke (design surface) part of the vehicle wheel, improving yield and improving productivity, and cost. Can be lowered.
Also, if there is a heat generating means for heating and keeping the molten metal near the stalk connected to the side gate or the joint between the side gate runway and stalk, the side gate side rather than the center gate side stalk is provided. Even if the cross-sectional area of Stoke is reduced, it can be applied to mass production without causing clogging.
Further, by providing the side gate at a position higher than the center gate, the difference in the timing of the molten metal poured into the center gate and the side gate according to the present invention is further increased, and the hot water boundary on the disk surface of the vehicle wheel is increased. Can be prevented.
By providing the side gate at a position higher than the entire disk portion cavity, the effect can be obtained more remarkably.

低圧鋳造方法は溶湯を静的に上昇させる方案である。複数のストークやゲートを用いて鋳造する場合、理論的に考えればストークやゲートの断面積に係わらず、注湯される全ての溶湯は同じ高さを保持したままストーク、湯道、金型キャビティ中を上昇していくことになる。しかしながら、特許文献２に記載するようにセンターゲートとサイドゲートの高さに差を設けて生産しても、完全に湯境の発生を防ぐことはできなかった。本発明者等が詳細な調査を行った結果、前記のようにセンターゲートとサイドゲートの高さに差が有っても、センターゲートから入ってきた溶湯はディスク面に設けられた冷却手段により湯周りの速度が遅くなり、溶湯がディスク面を充填する前にサイドゲートから注湯された溶湯がディスク面に流れ込んでいることが解った。これは、センターゲートは通常キャビティの開口部の寸法が実質的にホイールの形状から最大径４０ｍｍ程度に制限され、一方、ストークは湯詰まりしないように最小径７０ｍｍ程度が確保されるため、湯道としてかなり絞られた形状となることが要因と推察される。低圧鋳造のような溶湯の上昇速度が遅い方案であっても大きな圧力損失が生じており、サイドゲートの湯道より溶湯の注湯速度が大幅に遅くなっている。   The low pressure casting method is a method of raising the molten metal statically. When casting using multiple stalks and gates, theoretically, regardless of the cross-sectional area of the stalks and gates, all the molten metal is kept at the same height while maintaining the same height. It will rise inside. However, even if the center gate and the side gate are provided with a difference in height as described in Patent Document 2, it has not been possible to completely prevent the occurrence of a hot water boundary. As a result of detailed investigations by the present inventors, even if there is a difference in height between the center gate and the side gate as described above, the molten metal entering from the center gate is cooled by the cooling means provided on the disk surface. It was found that the speed around the hot water slowed down, and the molten metal poured from the side gate before the molten metal filled the disk surface was flowing into the disk surface. This is because the center gate usually has a cavity opening size substantially limited to a maximum diameter of about 40 mm due to the shape of the wheel, while the stalk has a minimum diameter of about 70 mm so as to prevent clogging. The reason is that the shape is considerably narrowed. Even in a method in which the molten metal ascending rate is slow, such as low-pressure casting, a large pressure loss occurs, and the molten metal pouring rate is significantly slower than the side gate runner.

本発明は、サイドゲートに繋がる湯道に絞りを入れることで、センターゲートの湯道と同様に圧力損失を生じさせ、サイドゲートから溶湯が注湯されるタイミングを遅くしたことが特徴である。
湯道の断面積とは、溶湯が通過する通路の断面積を指す。最小断面積となる部分は、ゲートの開口部や金型中の湯道の一部、ストークの一部などである。 The present invention is characterized in that a pressure loss is generated in the same manner as the runway of the center gate by narrowing the runway connected to the side gate, and the timing at which the molten metal is poured from the side gate is delayed.
The cross-sectional area of the runner refers to the cross-sectional area of the passage through which the molten metal passes. The portion having the minimum cross-sectional area is a gate opening, a part of a runner in a mold, a part of stalk, and the like.

マルチゲートの低圧鋳造方案は、デザイン部の薄肉化やその組織の微細化が可能であり、軽量かつ高強度の車両用ホイールが得られる。溶湯を注湯するためのセンターゲートは、サイドゲートのキャビティ開口部下端部よりも低い位置にあるので、センターゲートから注入された溶湯とサイドゲートから注入された溶湯はデザイン面で合流せず、もって健全なデザイン面が得られる。当然ながら前記のように湯境が最も目立つのはデザイン面であるため、サイドゲートの位置はリム端やデザイン面よりも高くすることが好ましい。さらにはスポーク部全体よりもサイドゲートが高いことが好ましい。   The multi-gate low-pressure casting method can reduce the thickness of the design portion and make the structure finer, and can provide a lightweight and high-strength vehicle wheel. Since the center gate for pouring the molten metal is located at a position lower than the lower end of the cavity opening of the side gate, the molten metal injected from the center gate and the molten metal injected from the side gate do not merge on the design surface. A sound design can be obtained. Of course, as described above, the hot water boundary is most conspicuous on the design surface, and therefore, the position of the side gate is preferably higher than the rim end and the design surface. Furthermore, it is preferable that the side gate is higher than the entire spoke portion.

サイドゲートをクロス部よりも上側に設けることで、構造上サイドゲートが折り取りやすくなる。折り取る際に応力が車両用ホイールに与える影響が小さくなるので高い真円度のアルミホイールを鋳造することが可能である。クロス部とはリム部とディスク部とが交差している部分を指す。サイドゲートが、リム部の壁とクロス部の横壁の２辺でＬ字型に形成されていると、サイドゲートを座屈させて除去するには構造力学的に大きな力が必要となり、ホイールに多大な曲げ応力、せん断力がかかる。このホイールに熱処理を施すと、前記曲げ応力等の影響でホイールの真円度が悪化する可能性がある。よって、リム部の縦壁のみにサイドゲートの開口部を形成することが好ましい。   By providing the side gate above the cross portion, the side gate can be easily broken in structure. Since the influence of stress on the vehicle wheel during folding is reduced, it is possible to cast an aluminum wheel with high roundness. The cross portion refers to a portion where the rim portion and the disc portion intersect. If the side gate is formed in an L shape on the two sides of the rim wall and the cross wall, a large structural mechanical force is required to buckle and remove the side gate. A great amount of bending stress and shear force are applied. When this wheel is heat-treated, the roundness of the wheel may deteriorate due to the influence of the bending stress or the like. Therefore, it is preferable to form the side gate opening only in the vertical wall of the rim.

本発明においてはＪＩＳに定めるＡＣ４Ｃ，またはＡＣ４ＣＨ材相当のアルミ合金材料を用いて鋳造を行っている。例えばＣｕ０．２０質量％以下、Ｓｉ６．５〜７．５質量％以下、Ｍｇ０．２５〜０．４５質量％以下、Ｚｎ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｃｒは不純物であり総量は０．８質量％以下、残部Ａｌとなる組成のアルミ合金材料を用いることが好ましい。   In the present invention, casting is performed using an aluminum alloy material corresponding to AC4C or AC4CH material defined in JIS. For example, Cu 0.20 mass% or less, Si 6.5-7.5 mass% or less, Mg 0.25-0.45 mass% or less, Zn, Fe, Mn, Ni, Ti, Pb, Sn, Cr are impurities and the total amount Is preferably an aluminum alloy material having a composition of 0.8 mass% or less and the balance being Al.

以下、本発明の詳細を図面により説明する。
図１は本発明を実施するための鋳造装置の要部を示す断面図である。
図１において、金型は、ホイールデザインに対応した種々の表面形状を有する下型２と、その上方に位置する上型３と、下型２及び上型３と嵌合してキャビティ６を形成するように左右に摺動可能な横型４、５とを備えている。下型２は、下型プラテン７に固定された下型ベース８上に設置されている。上型３は、上型ベース９にボルト１０で固定されている。キャビティ６は、ディスク部キャビティ６０とリム部キャビティ６１からからなる。ディスク部キャビティ６０はハブ固定部のキャビティとデザイン部のキャビティからなり、リム部キャビティ６１はインナーフランジ、アウターフランジ、リム中央部、クロス部などのキャビティからなる。ハブ固定部のキャビティにはセンターゲート１１ａが、ディスク中央部のキャビティには各々サイドゲート１１ｂ及び１１ｃが形成され、各ゲートは、金型内の湯道１２ａ、１２ｂ及び１２ｃを介してストーク１３ａ、１３ｂ及び１３ｃに連通している。ゲート１１ｂ及び１１ｃは、センターゲート１１ａの両側に対称位置、すなわち各ゲートの中心が同一直線上に位置するように配置されている。これらのストークの下端部は、溶湯１５が収容された保持炉１６に挿入されている。保持炉１６は外部雰囲気に対して気密性を有する。バルブ１８から圧入された気体により容器１７内の気圧が高まることで、溶湯１５の湯面が押され、溶湯１５は各ストーク１３を介してキャビティ内に注湯される。また、下型２には、デザイン部キャビティ６３に対応する位置に下型冷却通路１４が設けられている。 Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a casting apparatus for carrying out the present invention.
In FIG. 1, the mold is fitted with the lower mold 2 having various surface shapes corresponding to the wheel design, the upper mold 3 positioned above the lower mold 2, and the lower mold 2 and the upper mold 3 to form a cavity 6. The horizontal molds 4 and 5 are slidable left and right. The lower mold 2 is installed on a lower mold base 8 fixed to the lower mold platen 7. The upper die 3 is fixed to the upper die base 9 with bolts 10. The cavity 6 includes a disk part cavity 60 and a rim part cavity 61. The disk portion cavity 60 includes a hub fixing portion cavity and a design portion cavity, and the rim portion cavity 61 includes cavities such as an inner flange, an outer flange, a rim center portion, and a cross portion. A center gate 11a is formed in the cavity of the hub fixing part, and side gates 11b and 11c are formed in the cavity in the center of the disk, respectively, and the gates are connected to the stalks 13a, 12b, 12c through the runners 12a, 12b and 12c. It communicates with 13b and 13c. The gates 11b and 11c are arranged symmetrically on both sides of the center gate 11a, that is, the centers of the gates are located on the same straight line. The lower end portions of these stalks are inserted into a holding furnace 16 in which the molten metal 15 is accommodated. The holding furnace 16 is airtight with respect to the external atmosphere. When the pressure in the container 17 is increased by the gas injected from the valve 18, the molten metal surface of the molten metal 15 is pushed, and the molten metal 15 is poured into the cavity via each stalk 13. The lower mold 2 is provided with a lower mold cooling passage 14 at a position corresponding to the design portion cavity 63.

上記構成による動作を説明する。まず密閉容器１７内の気圧を上昇することにより、溶湯１５はストーク１３ａ、１３ｂ及び１３ｃから金型内の湯道１２ａ、１２ｂ及び１２ｃを経て、ゲート１１ａ、１１ｂ及び１１ｃからキャビティ６内に充填される。センターゲートへ繋がる湯道は、この図中ストーク１３ａの下端部からセンターゲートの開口部１１ａまでであり、サイドゲートへ繋がる湯道は、ストーク１３ｂ、１３ｃの下端部から金型内の湯道１２ｂ、１２ｃを介してサイドゲートの開口部１１ｂ，１１ｃまでである。   The operation of the above configuration will be described. First, by increasing the pressure in the sealed container 17, the molten metal 15 is filled into the cavity 6 from the gates 11a, 11b and 11c through the runners 12a, 12b and 12c in the mold from the stalks 13a, 13b and 13c. The The runner connected to the center gate is from the lower end of the stalk 13a to the opening 11a of the center gate in this figure, and the runner connected to the side gate is the runner 12b in the mold from the lower end of the stalks 13b and 13c. , 12c to the side gate openings 11b and 11c.

上記マルチゲート鋳造方案による溶湯の凝固過程を詳述すると、次の通りである。センターゲート１１ａからディスク部キャビティ６０に注入された溶湯は、デザイン部のキャビティからハブ固定部のキャビティに向って凝固が進行する。一方、サイドゲート１１ｂ、１１ｃからキャビティ６内に注入された溶湯は、リム部キャビティの上端からその下端に向って凝固が進行する。デザイン部とリム部のそれぞれに湯口がついているため注湯が容易であり、デザイン部キャビティに湯流れ機能や溶湯補給機能を持たせるまでもなく、鋳造方案上ホイールデザイン部の薄肉化が可能となる。またデザイン部から凝固が始まるので、デザイン部の組織が微細となり、高強度を維持できる。   It is as follows when the solidification process of the molten metal by the said multi-gate casting method is explained in full detail. The molten metal injected from the center gate 11a into the disk portion cavity 60 proceeds to solidification from the cavity of the design portion toward the cavity of the hub fixing portion. On the other hand, the molten metal injected into the cavity 6 from the side gates 11b and 11c is solidified from the upper end of the rim cavity toward the lower end thereof. Since the design part and the rim part each have a spout, pouring is easy, and it is possible to reduce the thickness of the wheel design part in the casting plan without having the design part cavity have a hot water flow function or a molten metal replenishment function. Become. In addition, since the solidification starts from the design part, the structure of the design part becomes fine and high strength can be maintained.

センターゲートに繋がる湯道で、最大断面積Ｓ３となる部分はストーク１３ａとした。ストーク１３ａは一律同径の円筒状である。一方、最小断面積Ｓ４となる部分はセンターゲートのキャビティ開口部１１ａとした。
また、サイドゲートに繋がる湯道で、最大断面積Ｓ１となる部分はストーク１３ｂ、１３ｃの中腹部とした。一方、最小断面積Ｓ２となる部分はストーク１３ｂ、１３ｃの下端に設けられた絞り部分１３ａとした。
また、サイドゲートに繋がる湯道には、溶湯を加熱・保温するための発熱手段２０を設け、湯詰まりが起こらないようにしている。 In the runner connected to the center gate, the portion having the maximum cross-sectional area S3 is the stalk 13a. The stalk 13a has a uniform cylindrical shape with the same diameter. On the other hand, the portion having the minimum cross-sectional area S4 is the cavity opening 11a of the center gate.
In the runner connected to the side gate, the portion having the maximum cross-sectional area S1 is the middle part of the stalks 13b and 13c. On the other hand, the portion having the minimum cross-sectional area S2 is a throttle portion 13a provided at the lower ends of the stalks 13b and 13c.
In addition, the runner connected to the side gate is provided with a heating means 20 for heating and keeping the molten metal so as to prevent clogging.

本実施例では、表１に示すように断面積Ｓ１〜Ｓ４の各部材の寸法を変え、水モデルで実験し、その場合の、センターゲートから溶湯が注湯され始めてからサイドゲートから溶湯が注湯され始めるまでの時間の差を測定した。   In this embodiment, as shown in Table 1, the dimensions of the members of the cross-sectional areas S1 to S4 are changed, and an experiment is performed with a water model. In this case, the molten metal is poured from the side gate after the molten metal starts to be poured from the center gate. The difference in time until hot water began to be measured was measured.

No.1-10はサイドゲートをリム端部に設けてサイドゲートとセンターゲートの高低差をつけない従来の鋳造装置と同一条件で実験を行ったものである。センターゲートの湯道で溶湯の圧力損失が起こり、サイドゲートの方から先に溶湯が注湯されてしまう。
No.1-9のように、サイドゲートとセンターゲートの高低差を設けた鋳造装置を用いたものでも、サイドゲート側の湯道の絞りが殆ど無いものでは、サイドゲートとセンターゲートから溶湯が注湯される時間差は殆ど無い。
No.1-1はセンターゲート側の湯道の形状を最小断面積Ｓ４と最大断面積Ｓ３との比Ｓ４／Ｓ３が０．１６（ストーク直径φ１００ｍｍ、キャビティ開口部φ４０ｍｍ）になるようにし、かつ、サイドゲート側の湯道の形状を最小断面積Ｓ２と最大断面積Ｓ１との比Ｓ２／Ｓ１が０．２５（ストーク直径φ１００ｍｍ、ストーク下端部φ５０ｍｍ）になるようにしたものである。この鋳造装置を用いたことで、サイドゲートとセンターゲートから溶湯が注湯される時間差が９．４秒得られた。
No.1-2は、No.1-1に対して、サイドゲート側の湯道の形状を、最小断面積Ｓ２と最大断面積Ｓ１との比Ｓ２／Ｓ１は同じ０．２５、（但し、ストーク直径φ１４０ｍｍ、ストーク下端部φ７０ｍｍ）になるようにしたものである。サイドゲート側のストーク断面積は変わっても、湯道の最大断面積S1と最小断面積Ｓ２の比が同じであれば、注湯の時間差はほとんど差が見られない。
No.1-3,1-4は、No.1-1,1-2の鋳造装置に対して、センターゲートの湯道の絞りをさらに大きく（Ｓ４／Ｓ３＝０．１２）したものである。センターゲートへの注湯速度は速い方が好ましいため、本来なら湯道の最大断面積S1と最小断面積Ｓ２の比Ｓ４／Ｓ３は大きい方が好ましい。そのためセンターゲートのキャビティへの開口部も大きい方が好ましいが、前記のように製品形状により寸法が決定されてしまう。最も小さくなる場合を想定して、キャビティへの開口部（Ｓ４）の寸法を３５ｍｍとして実験を行ったが、サイドゲート側の絞り量のＳ２／Ｓ１が０．２５であれば、溶湯の注湯される時間に十分な差が得られる。
No.1-5,1-6は、No.1-1,1-2の鋳造装置に対して、センターゲート側の湯道の絞り量を小さくしたものである。（ストーク直径φ７５ｍｍ、キャビティ開口部φ４０ｍｍ）センターゲート側の湯道で溶湯の圧力損失があまり無いため、他の実施例よりも溶湯の注湯される時間に十分な差が得られている。
No.1-7,1-8は、サイドゲートの湯道の絞り量を、徐々に大きくしたものである。溶湯の圧力損失が十分でなく、溶湯の注湯される時間の差は小さくなっている。
また、湯道を通過する溶湯に圧力損失を起こさせるには、断面積を徐々に変えた湯道よりも、急激に断面積が変化する形状の方が効果が大きい。よって、サイドゲート側で設けた絞りは、ストーク１３ｂ、１３ｃの下端部に異なる内径の円筒体をはめ込むような形状にすることが好ましい。 No. 1-10 is an experiment conducted under the same conditions as a conventional casting apparatus in which a side gate is provided at the end of the rim and no difference in height is provided between the side gate and the center gate. The pressure loss of the molten metal occurs in the runway of the center gate, and the molten metal is poured first from the side gate.
As in No.1-9, even if using a casting device with a difference in height between the side gate and the center gate, there is almost no squeezing of the runway on the side gate side. There is almost no time difference for pouring.
No. 1-1 has the shape of the runner on the center gate side so that the ratio S4 / S3 of the minimum cross-sectional area S4 and the maximum cross-sectional area S3 is 0.16 (Stoke diameter φ100 mm, cavity opening φ40 mm), and The shape of the runner on the side gate side is such that the ratio S2 / S1 between the minimum cross-sectional area S2 and the maximum cross-sectional area S1 is 0.25 (Stoke diameter φ100 mm, Stoke lower end φ50 mm). By using this casting apparatus, a time difference of 9.4 seconds in which the molten metal was poured from the side gate and the center gate was obtained.
No. 1-2 is the shape of the runway on the side gate side with respect to No. 1-1, and the ratio S2 / S1 between the minimum cross-sectional area S2 and the maximum cross-sectional area S1 is 0.25 (however, (Stoke diameter φ140 mm, Stoke lower end φ70 mm). Even if the stalk cross-sectional area on the side gate side changes, as long as the ratio of the maximum cross-sectional area S1 and the minimum cross-sectional area S2 of the runner is the same, there is almost no difference in the pouring time difference.
No.1-3 and 1-4 are larger than the casters of No.1-1 and 1-2, and the center gate runner is further enlarged (S4 / S3 = 0.12). . Since it is preferable that the pouring speed to the center gate is fast, the ratio S4 / S3 between the maximum cross-sectional area S1 and the minimum cross-sectional area S2 of the runner is preferably large. Therefore, although it is preferable that the opening to the cavity of the center gate is large, the dimensions are determined by the product shape as described above. The experiment was conducted assuming that the size of the opening (S4) to the cavity was 35 mm, assuming the smallest size. However, if S2 / S1 of the drawing amount on the side gate side was 0.25, the molten metal was poured. A sufficient difference in the time taken is obtained.
Nos. 1-5 and 1-6 are obtained by reducing the amount of squeezing of the runner on the center gate side with respect to the casting apparatuses of Nos. 1-1 and 1-2. (Stoke diameter φ75 mm, cavity opening φ40 mm) Since there is not much pressure loss of the molten metal in the runner on the center gate side, a sufficient difference in the time for pouring the molten metal is obtained compared to the other examples.
Nos. 1-7 and 1-8 are gradual increases in the amount of side gate runoff. The pressure loss of the molten metal is not sufficient, and the difference in time for pouring the molten metal is small.
In addition, in order to cause pressure loss in the molten metal passing through the runner, the shape having a rapidly changing cross-sectional area is more effective than the runner having the cross-sectional area gradually changed. Therefore, it is preferable that the diaphragm provided on the side gate side has a shape in which cylindrical bodies having different inner diameters are fitted into the lower ends of the stalks 13b and 13c.

本発明の低圧鋳造装置の主要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the low pressure casting apparatus of this invention. 車両用ホイールの一例である。It is an example of the wheel for vehicles.

符号の説明Explanation of symbols

１ 低圧鋳造装置、２ 下型、３ 上型、４，５ 横型、６ キャビティ、７ 下型プラテン、８ 下型ベース、９ 上型ベース、１０ ボルト、１１ａ センターゲート、１１ｂ，１１ｃ サイドゲート、１２ａ センターゲートの湯道、１２ｂ，１２ｃ サイドゲートの湯道、１３ａ センターゲートに繋がるストーク、１３ｂ，１３ｃ サイドゲートに繋がるストーク、１４ 下型冷却通路、１５ 溶湯、１６ 保持炉、１７ 密閉容器、１８ バルブ、３０ 車両用ホイール、６０ ディスク部キャビティ、６１ リム部キャビティ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Low pressure casting apparatus, 2 Lower mold, 3 Upper mold, 4,5 Horizontal type, 6 Cavity, 7 Lower mold platen, 8 Lower mold base, 9 Upper mold base, 10 Volt, 11a Center gate, 11b, 11c Side gate, 12a Center gate runner, 12b, 12c Side gate runner, 13a Stoke connected to the center gate, 13b, 13c Stoke connected to the side gate, 14 Lower mold cooling passage, 15 Molten metal, 16 Holding furnace, 17 Sealed vessel, 18 Valve , 30 Vehicle wheel, 60 disc cavity, 61 rim cavity

Claims (5)

リム部およびディスク部を有する車両用ホイールを鋳造するための車両用ホイールの製造方法において、ディスク部を形成するキャビティに開口されたセンターゲート、およびリム部を形成するキャビティにおける前記ディスク部キャビティの全体よりも高い位置に開口されたサイドゲートから、気密性を持つ１つの保持炉から供給される溶湯をそれぞれの前記キャビティに注湯する車両用ホイールの製造方法であって、サイドゲートに繋がる湯道に絞りを入れることで、サイドゲートから溶湯が注湯されるタイミングをセンターゲートから溶湯が注湯されるタイミングより遅くしたことを特徴とする車両用ホイールの製造方法。 In a vehicle wheel manufacturing method for casting a vehicle wheel having a rim part and a disk part, a center gate opened in the cavity forming the disk part, and the entire disk part cavity in the cavity forming the rim part A vehicle wheel manufacturing method in which molten metal supplied from one holding furnace having airtightness is poured into each of the cavities from a side gate opened at a higher position , and a runway connected to the side gate A method for manufacturing a vehicle wheel, characterized in that the timing at which the molten metal is poured from the side gate is made later than the timing at which the molten metal is poured from the center gate. 前記サイドゲートに繋がる湯道の最小断面積Ｓ２と最大断面積Ｓ１からなる絞りＳ２／Ｓ１は０．１以上０．５以下で、前記センターゲートに繋がる湯道の最小断面積Ｓ４と最大断面積Ｓ３からなる絞りＳ４／Ｓ３は０．８以下であることを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイールの製造方法。   The throttle S2 / S1 composed of the minimum cross-sectional area S2 and the maximum cross-sectional area S1 connected to the side gate is 0.1 or more and 0.5 or less, and the minimum cross-sectional area S4 and the maximum cross-sectional area of the runway connected to the center gate. 2. The method for manufacturing a vehicle wheel according to claim 1, wherein the stop S4 / S3 made of S3 is 0.8 or less. 前記センターゲートに繋がる湯道の最小断面積Ｓ４はセンターゲートのキャビティ開口部での断面積である請求項１又は２に記載の車両用ホイールの製造方法。   The vehicle wheel manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein a minimum cross-sectional area S4 of a runner connected to the center gate is a cross-sectional area at a cavity opening of the center gate. 前記サイドゲートに繋がる湯道の最小断面積Ｓ２はストーク中に絞りを設けた場所の断面積である請求項１乃至３の何れかに記載の車両用ホイールの製造方法。   The method for manufacturing a vehicle wheel according to any one of claims 1 to 3, wherein the minimum cross-sectional area S2 of the runner connected to the side gate is a cross-sectional area of a place where a throttle is provided during the stoke. 前記サイドゲートは、センターゲートよりも高い位置に開口していることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の車両用ホイールの製造方法。   The vehicle wheel manufacturing method according to claim 1, wherein the side gate is opened at a position higher than the center gate.

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