JP5414612B2

JP5414612B2 - Casting method

Info

Publication number: JP5414612B2
Application number: JP2010110243A
Authority: JP
Inventors: 真人真家; 誠人阿部; 弘己金万; 賢治大和田; 裕士石井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Honda Foundry Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Honda Foundry Co Ltd
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-05-12
Also published as: JP2011235330A

Description

本発明は、冷却通路が形成された金属製の鋳型に溶湯を注湯することにより鋳造を行う鋳造方法に関する。 The present invention relates to a casting method in which casting is performed by pouring molten metal into a metal mold in which a cooling passage is formed.

従来より、加熱保持炉に貯留されている溶湯表面に圧力を加え、ストーク等を介して前記加熱保持炉の上方に設けられた鋳型に溶湯を注湯することにより、アルミニウム製シリンダヘッドを鋳造する低圧鋳造方法が周知である（例えば、特許文献１参照）。そして、この特許文献１には、鋳型の内部に形成された冷却通路に冷却水を流通することにより溶湯を冷却している点が開示されている。 Conventionally, an aluminum cylinder head is cast by applying pressure to the surface of a molten metal stored in a heating and holding furnace and pouring the molten metal into a mold provided above the heating and holding furnace via stalk or the like. Low pressure casting methods are well known (see, for example, Patent Document 1). And this patent document 1 is disclosing that the molten metal is cooled by distribute | circulating cooling water to the cooling channel | path formed in the inside of a casting_mold | template.

また、ダイカスト金型によるアルミニウム製品の製造工程において、冷却水の漏水が発生すると、アルミニウムと水との接触によってその後の製造工程に悪影響を及ぼすことが知られている（特許文献２参照）。 Moreover, it is known that when cooling water leaks in the manufacturing process of an aluminum product using a die casting mold, the subsequent manufacturing process is adversely affected by the contact between aluminum and water (see Patent Document 2).

特開平１１−２１６５５５号公報JP-A-11-216555 特開２００９−２８７７４号公報JP 2009-28774 A

特許文献１では、鋳型内に溶湯を注湯する際に、冷却通路が熱膨張・熱収縮するために、該冷却通路内にクラックが発生することがある。そして、前記熱膨張・熱収縮が繰り返し行われることによって、該クラックが前記鋳型の表面にまで伸展すると、該クラックから漏水する可能性がある。つまり、該クラックの大きさが許容基準値以下である場合には漏水しないが、該クラックの大きさが許容基準値を超えている場合には漏水するおそれがある。該クラックから漏水があると、アルミニウムと水との接触によってその後の製造工程に悪影響を及ぼすことがある。 In Patent Document 1, when the molten metal is poured into the mold, the cooling passage is thermally expanded and contracted, so that cracks may be generated in the cooling passage. When the thermal expansion and thermal contraction are repeatedly performed and the crack extends to the surface of the mold, water may leak from the crack. That is, water does not leak when the size of the crack is less than or equal to the allowable reference value, but water may leak when the size of the crack exceeds the allowable reference value. If water leaks from the crack, it may adversely affect the subsequent manufacturing process due to contact between aluminum and water.

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、簡易な方法で鋳型の内部に形成された冷却通路に発生しているクラックの大きさが許容基準値を超えているか否かを検知することにより、該クラックから冷媒が漏出することを確実に防止することができる鋳造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and whether or not the size of cracks generated in the cooling passage formed in the mold by a simple method exceeds an allowable reference value. It is an object of the present invention to provide a casting method capable of reliably preventing the refrigerant from leaking from the crack by detecting the above.

［１］本発明に係る鋳造方法は、金属製の鋳型の内部に形成された冷却通路に圧縮流体を導入する導入工程と、前記導入工程の後に行われ、前記冷却通路への圧縮流体の導入と前記冷却通路からの圧縮流体の排出とを遮断する遮断工程と、前記遮断工程の後に行われ、前記冷却通路内の圧縮流体の圧力を取得する取得工程と、前記取得工程で取得された圧力に基づいて前記冷却通路内に発生しているクラックの大きさが許容基準値を超えているか否かを判定する判定工程と、前記判定工程において、前記クラックの大きさが許容基準値以内であると判定された場合に、前記冷却通路に冷媒を流通すると共に、前記鋳型に溶湯を注湯する注湯工程と、を行うことを特徴とする。 [1] A casting method according to the present invention includes an introduction step of introducing a compressed fluid into a cooling passage formed inside a metal mold, and an introduction of the compressed fluid into the cooling passage after the introduction step. And a shut-off step that shuts off the discharge of the compressed fluid from the cooling passage, an acquisition step that is performed after the shut-off step, acquires the pressure of the compressed fluid in the cooling passage, and a pressure that is acquired in the acquisition step And determining whether or not the size of the crack generated in the cooling passage exceeds an allowable reference value, and in the determining step, the size of the crack is within the allowable reference value When it is determined that the coolant is circulated through the cooling passage, a pouring step of pouring molten metal into the mold is performed.

このような方法によれば、遮断工程において、冷却通路に圧縮流体を導入した後に、該冷却通路への圧縮流体の導入と前記冷却通路からの圧縮流体の排出を遮断しているので、該冷却通路に鋳型の表面にまで達するクラックが発生していた場合には、該クラックから圧縮流体が漏出し、該冷却通路内の圧縮流体の圧力が低下することとなる。つまり、冷却通路内の圧縮流体の圧力に基づいてクラックの大きさを知ることができる。 According to such a method, in the shut-off process, after the compressed fluid is introduced into the cooling passage, the introduction of the compressed fluid into the cooling passage and the discharge of the compressed fluid from the cooling passage are shut off. If a crack that reaches the surface of the mold has occurred in the passage, the compressed fluid leaks from the crack, and the pressure of the compressed fluid in the cooling passage decreases. That is, the size of the crack can be known based on the pressure of the compressed fluid in the cooling passage.

そして、判定工程において、取得工程で取得された冷却通路内の圧縮流体の圧力に基づいてクラックの大きさが許容基準値以内にあるか否かを判定しているので、その判定結果が肯定判定であった（クラックの大きさが許容基準値以内である）場合に、該冷却通路に冷媒を流通すると共に鋳型に溶湯を注湯し、該判定結果が否定判定であった（クラックの大きさが許容基準値を超えている）場合に、例えば、冷却通路からの冷媒の漏出を防止する対策を採ることが可能となる。よって、簡易な方法で冷却通路から冷媒が漏出することを確実に防止することができる。従って、溶湯にアルミニウムを利用した場合には、アルミニウムと水との不測の接触を確実に回避することができる。 In the determination step, since it is determined whether or not the size of the crack is within the allowable reference value based on the pressure of the compressed fluid in the cooling passage acquired in the acquisition step, the determination result is affirmative determination (The crack size is within the allowable reference value), the coolant was circulated through the cooling passage and the molten metal was poured into the mold, and the determination result was a negative determination (crack size). For example, it is possible to take measures to prevent refrigerant leakage from the cooling passage. Therefore, it is possible to reliably prevent the refrigerant from leaking from the cooling passage by a simple method. Therefore, when aluminum is used for the molten metal, unexpected contact between aluminum and water can be reliably avoided.

［２］本発明において、前記取得工程で取得された圧力に基づいて、前記冷却通路内の圧力低下率を算出する算出工程をさらに行い、前記判定工程は、前記算出工程で算出された圧力低下率が予め設定された閾値よりも小さい場合に前記クラックの大きさが許容基準値以下であると判定し、該圧力低下率が該閾値以上である場合に前記クラックの大きさが許容基準値を超えていると判定することを特徴とする。 [2] In the present invention, a calculation step of calculating a pressure decrease rate in the cooling passage is further performed based on the pressure acquired in the acquisition step, and the determination step includes the pressure decrease calculated in the calculation step. When the rate is smaller than a preset threshold value, it is determined that the crack size is equal to or less than an allowable reference value, and when the pressure drop rate is equal to or greater than the threshold value, the crack size is equal to the allowable reference value. It is characterized by determining that it has exceeded.

クラックの大きさが大きいほど、所定時間当たりの圧縮流体の漏出量も多くなるため、冷却通路内の圧縮流体の圧力低下率も大きくなる傾向にある。そのため、前記圧力低下率を利用して、該クラックの大きさが許容基準値を超えているか否かを好適に判定することができる。 As the size of the crack increases, the amount of compressed fluid leaked per predetermined time increases, and the pressure drop rate of the compressed fluid in the cooling passage tends to increase. Therefore, it is possible to suitably determine whether or not the size of the crack exceeds the allowable reference value using the pressure drop rate.

［３］本発明において、前記導入工程、前記遮断工程、及び前記判定工程は、前記注湯工程を行う毎に行われることを特徴とする。これにより、例えば、今回の注湯工程で冷却通路のクラックの大きさが許容基準値を超えた場合であっても、次回の注湯工程を行う前にそれを検知して該注湯工程を行わないようにすることができるので、冷却通路に発生しているクラックから冷媒が漏出することを一層確実に防止することができる。 [3] In the present invention, the introduction step, the blocking step, and the determination step are performed every time the pouring step is performed. Thereby, for example, even if the size of the crack in the cooling passage exceeds the allowable reference value in the current pouring process, it is detected before the next pouring process and the pouring process is performed. Since it can be made not to perform, it can prevent more reliably that a refrigerant | coolant leaks from the crack which has generate | occur | produced in the cooling channel.

［４］本発明において、前記鋳型内には、入子が設けられており、前記入子の内部には、前記冷却通路が形成されていることを特徴とする。これにより、冷却通路のうち入子の内部に位置する部位に発生するクラックからの冷媒の漏出に対しても好適に防止することができる。 [4] In the present invention, an insert is provided in the mold, and the cooling passage is formed inside the insert. Thereby, it can prevent suitably also with respect to the leakage of the refrigerant | coolant from the crack which generate | occur | produces in the site | part located inside a nest | insert in a cooling passage.

［５］本発明において、前記圧縮流体の粘性率は、前記注湯工程で使用される冷媒の粘性率以下に設定されていることを特徴とする。これにより、圧縮流体の粘性率を冷媒の粘性率よりも大きくした場合と比較して、冷却通路内の圧縮流体の圧力変化速度を速めることができるので、クラックからの冷媒の漏出検査を効率的に行うことができる。 [5] In the present invention, the viscosity of the compressed fluid is set to be equal to or lower than the viscosity of the refrigerant used in the pouring step. As a result, the pressure change rate of the compressed fluid in the cooling passage can be increased compared with the case where the viscosity of the compressed fluid is larger than the viscosity of the refrigerant. Can be done.

以上説明したように、本発明によれば、判定工程において、取得工程で取得された冷却通路内の圧縮流体の圧力に基づいてクラックの大きさが許容基準値を超えているか否かを判定しているので、その判定結果が肯定判定であった場合に、該冷却通路に冷媒を流通すると共に鋳型に溶湯を注湯し、該判定結果が否定判定であった場合に、例えば、冷却通路からの冷媒の漏出を防止する対策を採ること可能となる。よって、簡易な方法で冷却通路から冷媒が漏出することを確実に防止することができる。 As described above, according to the present invention, in the determination step, it is determined whether the size of the crack exceeds the allowable reference value based on the pressure of the compressed fluid in the cooling passage acquired in the acquisition step. Therefore, when the determination result is affirmative determination, the coolant is circulated through the cooling passage and the molten metal is poured into the mold. When the determination result is negative determination, for example, from the cooling passage It is possible to take measures to prevent leakage of the refrigerant. Therefore, it is possible to reliably prevent the refrigerant from leaking from the cooling passage by a simple method.

本実施形態に係る鋳造方法に用いられる鋳造装置の図２のＩ−Ｉ線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the II line of FIG. 2 of the casting apparatus used for the casting method which concerns on this embodiment. 前記鋳造装置を構成する下型及び燃焼室中子の平面説明図である。It is plane explanatory drawing of the lower mold | type and combustion chamber core which comprises the said casting apparatus. 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the III-III line of FIG. 貯留部材の斜視図である。It is a perspective view of a storage member. 冷却通路に発生するクラックのモデルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the model of the crack which generate | occur | produces in a cooling channel. 本実施形態に係る鋳造方法の手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure of the casting method which concerns on this embodiment. クラックが発生している冷却通路内の圧縮空気の圧力変化を示すグラフである。It is a graph which shows the pressure change of the compressed air in the cooling channel | path where the crack has generate | occur | produced.

以下、鋳造方法について、それを実施する鋳造装置との関係で好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the casting method in relation to a casting apparatus for carrying out the casting method will be exemplified and described in detail with reference to the accompanying drawings.

鋳造装置１０は、例えば、直列３気筒型のアルミニウム製のシリンダヘッドを鋳造するための装置であり、図１に示すように、溶湯１７を貯留するための溶湯炉１２と、溶湯炉１２の上部に設けられたベース部１４と、ベース部１４の上部に設けられた金属製の鋳型１６と、溶湯炉１２に貯留されている溶湯１７を鋳型１６に注湯するための注湯部材１８と、鋳型１６内の溶湯１７を冷却するための冷却機構２０（図２及び図３参照）と、制御部２２（図３参照）とを備えている。なお、溶湯１７としては、例えば、アルミニウム溶湯が用いられる。 The casting apparatus 10 is, for example, an apparatus for casting an in-line three-cylinder aluminum cylinder head. As shown in FIG. 1, as shown in FIG. 1, a molten metal furnace 12 for storing a molten metal 17 and an upper part of the molten metal furnace 12. A base part 14 provided on the base part 14, a metal mold 16 provided on the upper part of the base part 14, a pouring member 18 for pouring the molten metal 17 stored in the molten metal furnace 12 into the mold 16, A cooling mechanism 20 (see FIGS. 2 and 3) for cooling the molten metal 17 in the mold 16 and a control unit 22 (see FIG. 3) are provided. For example, molten aluminum is used as the molten metal 17.

溶湯炉１２は箱型に形成されており、ベース部１４には、注湯部材１８が配置される凹部２４が形成されている。注湯部材１８は、凹部２４から溶湯炉１２内まで延びた第１ストーク２６と、第１ストーク２６の上端部と鋳型１６の下端部とに固着する第２ストーク２８とを有している。なお、図１から諒解されるように、第１ストーク２６の内径は、一定に設定されており、第２ストーク２８の内径は、鋳型１６（上方）に向かうに従って拡径している。 The molten metal furnace 12 is formed in a box shape, and a concave portion 24 in which the pouring member 18 is disposed is formed in the base portion 14. The pouring member 18 includes a first stalk 26 that extends from the recess 24 into the molten metal furnace 12, and a second stalk 28 that is fixed to the upper end portion of the first stalk 26 and the lower end portion of the mold 16. As can be seen from FIG. 1, the inner diameter of the first stalk 26 is set to be constant, and the inner diameter of the second stalk 28 is increased toward the mold 16 (upward).

鋳型１６は、ベース部１４の上部に設けられた下型３０と、下型３０の上部に設けられた中間型３２と、中間型３２の上部に設けられた上型３４とを有している。 The mold 16 includes a lower mold 30 provided on the upper portion of the base portion 14, an intermediate mold 32 provided on the upper portion of the lower mold 30, and an upper mold 34 provided on the upper portion of the intermediate mold 32. .

中間型３２には、シリンダヘッド成形用のキャビティ３６が形成されている。また、上型３４には、キャビティ３６内に配置可能なように、複数のプラグ差込用入子３８（図１では１つのみ示している）と複数の鋳抜ピン４０、４０（図１では２つのみ示している）とが設けられている。なお、上型３４に設けられる入子の種類としては、プラグ差込用入子３８に限らず種々のものを用いることができる。 A cavity 36 for forming a cylinder head is formed in the intermediate mold 32. Further, the upper die 34 has a plurality of plug insertion inserts 38 (only one is shown in FIG. 1) and a plurality of cast pins 40, 40 (FIG. 1) so that they can be placed in the cavity 36. Shows only two). The types of inserts provided in the upper die 34 are not limited to the plug insertion inserts 38, and various types can be used.

図２に示すように、下型３０は、平面視で長方形状に形成されている。また、図１〜図３に示すように、下型３０には、下型３０の長手方向に一列に並んで配置された複数（図２及び図３では３つ）の燃焼室形成用入子４２、４２、４２と、燃焼室形成用入子４２、４２、４２のそれぞれを下型３０に固定するための固定部材４４、４４、４４（図３参照）とが設けられると共に、燃焼室形成用入子４２、４２、４２の周囲に第２ストーク２８とキャビティ３６とを連通する複数（図２では８つ）の注湯用貫通孔４６が形成されている。 As shown in FIG. 2, the lower mold 30 is formed in a rectangular shape in plan view. 1 to 3, the lower mold 30 includes a plurality of (three in FIGS. 2 and 3) combustion chamber forming inserts arranged in a line in the longitudinal direction of the lower mold 30. 42, 42, 42 and fixing members 44, 44, 44 (see FIG. 3) for fixing each of the combustion chamber forming inserts 42, 42, 42 to the lower mold 30 are provided. A plurality (eight in FIG. 2) of pouring through holes 46 for communicating the second stalk 28 and the cavity 36 are formed around the inserts 42, 42, 42.

図３に示すように、各固定部材４４は、ねじ部４８を有し、且つ下型３０の下面から燃焼室形成用入子４２の下部にねじ込まれている。これにより、燃焼室形成用入子４２、４２、４２が下型３０に好適に固定されることとなる。なお、固定部材４４は、ねじ込みによるものに限らず、種々の構成を採用することができる。 As shown in FIG. 3, each fixing member 44 has a threaded portion 48 and is screwed into the lower portion of the combustion chamber forming insert 42 from the lower surface of the lower mold 30. As a result, the combustion chamber forming inserts 42, 42, 42 are suitably fixed to the lower mold 30. Note that the fixing member 44 is not limited to being screwed, and various configurations can be employed.

また、図１、図３及び図４に示すように、下型３０の下面には、後述する冷却通路６４から下型３０の下面に漏出する冷却水を貯留可能な貯留部材５０が設けられている。 As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the lower surface of the lower mold 30 is provided with a storage member 50 that can store cooling water that leaks from a cooling passage 64 (described later) to the lower surface of the lower mold 30. Yes.

貯留部材５０には、固定部材４４、４４、４４と対向する位置に配置された円柱状の凹部５２、５２、５２と、凹部５２、５２、５２に貯留された冷却水を外部に排出するための排水路５４とが形成されている。図４から諒解されるように、排水路５４は、各凹部５２の底面を縦断するように形成された排水溝５６、５６、５６と、排水溝５６、５６、５６同士を結ぶ第１貫通孔５８、５８と、最も端に位置する溝部の排水溝５６から貯留部材５０の外面に開口する第２貫通孔６０とを有している。なお、図３に示すように、第２貫通孔６０の端部には、第２貫通孔６０の排水を外部に導く外部通路６２が接続されている。 The storage member 50 has cylindrical recesses 52, 52, 52 disposed at positions facing the fixing members 44, 44, 44, and the cooling water stored in the recesses 52, 52, 52 is discharged to the outside. The drainage channel 54 is formed. As can be seen from FIG. 4, the drainage channel 54 includes drainage grooves 56, 56, 56 formed so as to vertically cut the bottom surfaces of the respective recesses 52, and first through holes that connect the drainage grooves 56, 56, 56 to each other. 58 and 58, and the 2nd through-hole 60 opened to the outer surface of the storage member 50 from the drainage groove 56 of the groove part located in the end most. As shown in FIG. 3, an external passage 62 that guides the drainage of the second through hole 60 to the outside is connected to the end of the second through hole 60.

図２及び図３に示すように、冷却機構２０は、下型３０及び燃焼室形成用入子４２、４２、４２の内部に形成された冷却通路６４と、冷却通路６４に冷媒としての冷却水を供給するための減圧冷却部６６と、減圧冷却部６６から導かれる冷却水を冷却通路６４に導く導入通路６８と、冷却通路６４から排出される冷却水を減圧冷却部６６に導く排出通路７０とを有している。 As shown in FIGS. 2 and 3, the cooling mechanism 20 includes a cooling passage 64 formed inside the lower mold 30 and the combustion chamber forming inserts 42, 42, 42, and cooling water as a refrigerant in the cooling passage 64. A pressure reducing cooling unit 66 for supplying the cooling water, an introduction passage 68 for guiding the cooling water guided from the pressure reducing cooling unit 66 to the cooling passage 64, and a discharge passage 70 for guiding the cooling water discharged from the cooling passage 64 to the pressure reducing cooling unit 66. And have.

冷却通路６４は、各燃焼室形成用入子４２の略中央を通るように下型３０を横断している。なお、図３から諒解されるように、各燃焼室形成用入子４２には、冷却通路６４を流通する冷却水が外部に漏れることを防止するための環状シール部材７２、７２が設けられている。減圧冷却部６６には、導入通路６８、冷却通路６４、及び排出通路７０内の冷却水を一時的に貯留可能な貯留タンク７４が設けられている。以下の説明において、導入通路６８、冷却通路６４、及び排出通路７０を併せて冷却水循環通路７６と称することがある。 The cooling passage 64 crosses the lower mold 30 so as to pass through the approximate center of each combustion chamber forming insert 42. As can be understood from FIG. 3, each combustion chamber forming insert 42 is provided with annular seal members 72 and 72 for preventing cooling water flowing through the cooling passage 64 from leaking to the outside. Yes. The decompression cooling unit 66 is provided with a storage tank 74 that can temporarily store cooling water in the introduction passage 68, the cooling passage 64, and the discharge passage 70. In the following description, the introduction passage 68, the cooling passage 64, and the discharge passage 70 may be collectively referred to as a cooling water circulation passage 76.

図３に示すように、導入通路６８には、圧縮空気供給源７８から導かれた圧縮流体としての圧縮空気が流通する圧縮空気供給通路８０が接続している。そして、導入通路６８と圧縮空気供給通路８０との接続部には、冷却水を冷却通路６４に導入する第１の位置と、圧縮空気を冷却通路６４に導入する第２の位置とに切り替え可能な流路切替弁８２が設けられている。 As shown in FIG. 3, a compressed air supply passage 80 through which compressed air as a compressed fluid guided from a compressed air supply source 78 flows is connected to the introduction passage 68. The connecting portion between the introduction passage 68 and the compressed air supply passage 80 can be switched between a first position where the cooling water is introduced into the cooling passage 64 and a second position where the compressed air is introduced into the cooling passage 64. A simple flow path switching valve 82 is provided.

また、導入通路６８のうち、流路切替弁８２と冷却通路６４との間には第１開閉弁８４が設けられ、排出通路７０には第２開閉弁８６が設けられている。なお、第１及び第２開閉弁８４、８６は、冷却通路６４の近傍（例えば、下型３０から１［ｃｍ］〜１０［ｃｍ］の範囲）に位置している。排出通路７０のうち第２開閉弁８６と冷却通路６４との間には、冷却通路６４内の流体（圧縮空気）の圧力（ゲージ圧力）に対応した信号を出力する圧力センサ８８が設けられている。 Further, in the introduction passage 68, a first opening / closing valve 84 is provided between the flow path switching valve 82 and the cooling passage 64, and a second opening / closing valve 86 is provided in the discharge passage 70. The first and second on-off valves 84 and 86 are located in the vicinity of the cooling passage 64 (for example, in the range of 1 [cm] to 10 [cm] from the lower mold 30). A pressure sensor 88 that outputs a signal corresponding to the pressure (gauge pressure) of the fluid (compressed air) in the cooling passage 64 is provided between the second on-off valve 86 and the cooling passage 64 in the discharge passage 70. Yes.

制御部２２は、冷却水制御部９０、圧縮空気制御部９２、流路切替弁制御部９４、第１開閉弁制御部９６、第２開閉弁制御部９８、記憶部１００、算出部１０２、比較部１０４、及び判定部１０６を有している。 The control unit 22 includes a cooling water control unit 90, a compressed air control unit 92, a flow path switching valve control unit 94, a first on-off valve control unit 96, a second on-off valve control unit 98, a storage unit 100, a calculation unit 102, and a comparison. Unit 104 and determination unit 106.

冷却水制御部９０は、減圧冷却部６６を制御して、冷却通路６４に冷却水を供給したり、冷却水循環通路７６内の冷却水を貯留タンク７４に貯留したりする。圧縮空気制御部９２は、圧縮空気供給源７８を制御して、圧縮空気供給通路８０に圧縮空気を供給する。 The cooling water control unit 90 controls the decompression cooling unit 66 to supply the cooling water to the cooling passage 64 and to store the cooling water in the cooling water circulation passage 76 in the storage tank 74. The compressed air control unit 92 controls the compressed air supply source 78 to supply compressed air to the compressed air supply passage 80.

流路切替弁制御部９４は、流路切替弁８２を第１の位置と第２の位置とに切り替え制御する。第１開閉弁制御部９６は、第１開閉弁８４を開閉し、第２開閉弁制御部９８は、第２開閉弁８６を開閉する。 The flow path switching valve control unit 94 controls the flow path switching valve 82 to be switched between the first position and the second position. The first on-off valve controller 96 opens and closes the first on-off valve 84, and the second on-off valve controller 98 opens and closes the second on-off valve 86.

記憶部１００には、閾値としての設定圧力低下率ΔＰ０が記憶されている。設定圧力低下率ΔＰ０は、予め実験により設定される。具体的には、設定圧力低下率ΔＰ０としては、許容基準値の大きさのクラックＣｒが発生している冷却通路６４に圧縮空気を導入し、第１及び第２開閉弁８４、８６を閉じた状態での冷却通路６４内の圧縮流体の圧力低下率が用いられる。 The storage unit 100 stores a set pressure decrease rate ΔP0 as a threshold value. The set pressure drop rate ΔP0 is set in advance by experiments. Specifically, as the set pressure drop rate ΔP0, compressed air is introduced into the cooling passage 64 in which the crack Cr having the allowable reference value is generated, and the first and second on-off valves 84 and 86 are closed. The pressure drop rate of the compressed fluid in the cooling passage 64 in the state is used.

ここで、許容基準値の大きさのクラックＣｒとは、冷却通路６４内に冷却水を導入した際に、クラックＣｒから漏水する危険性のある大きさのクラックＣｒのことをいう。なお、この許容基準値には、安全率が考慮されている。また、圧力低下率とは、所定時間当たりに低下する圧力をいう。さらに、所定時間は、任意に設定してよい。 Here, the crack Cr having an allowable reference value means a crack Cr having a risk of leakage from the crack Cr when cooling water is introduced into the cooling passage 64. Note that a safety factor is taken into consideration for the allowable reference value. The pressure drop rate refers to a pressure that drops per predetermined time. Further, the predetermined time may be arbitrarily set.

なお、クラックＣｒの大きさは、冷却通路６４に開口している部分（クラック開口部）の面積で定めることができる。つまり、図５に示すように、例えば、クラック開口部が矩形状（長さ：ａ［ｍｍ］、幅ｂ［ｍｍ］）のモデルを考えるとすると、クラックＣｒの大きさ（クラック開口部の面積）は、ａｂ［ｍｍ^２］となる。 Note that the size of the crack Cr can be determined by the area of the portion (crack opening) opened in the cooling passage 64. That is, as shown in FIG. 5, for example, when considering a model in which the crack opening has a rectangular shape (length: a [mm], width b [mm]), the size of the crack Cr (the area of the crack opening) ) Is ab [mm ² ].

算出部１０２は、圧力センサ８８の出力信号に基づいて冷却通路６４内の圧縮空気の圧力低下率ΔＰ１を算出する。比較部１０４は、算出部１０２で算出された圧力低下率ΔＰ１と設定圧力低下率ΔＰ０とを比較する。判定部１０６は、比較部１０４の比較結果に基づいて冷却通路６４に発生しているクラックＣｒの大きさが許容基準値を超えているか否かを判定する。 The calculation unit 102 calculates the pressure drop rate ΔP1 of the compressed air in the cooling passage 64 based on the output signal of the pressure sensor 88. The comparison unit 104 compares the pressure decrease rate ΔP1 calculated by the calculation unit 102 with the set pressure decrease rate ΔP0. The determination unit 106 determines whether the size of the crack Cr generated in the cooling passage 64 exceeds the allowable reference value based on the comparison result of the comparison unit 104.

次に、上述した鋳造装置１０を用いた鋳造方法について、図６を参照しながら説明する。 Next, a casting method using the above-described casting apparatus 10 will be described with reference to FIG.

先ず、冷却水制御部９０は、減圧冷却部６６を制御して、冷却水循環通路７６内の冷却水を貯留タンク７４に貯留することにより、冷却水循環通路７６内の冷却水を除去する（図６のステップＳ１）。冷却水を貯留タンク７４に導く方法は、任意の方法を採用することができる。例えば、吸水ポンプを利用してもよいし、圧縮空気供給源７８の圧縮空気を利用してもよい。 First, the cooling water control unit 90 controls the decompression cooling unit 66 to store the cooling water in the cooling water circulation passage 76 in the storage tank 74, thereby removing the cooling water in the cooling water circulation passage 76 (FIG. 6). Step S1). An arbitrary method can be adopted as a method for guiding the cooling water to the storage tank 74. For example, a water absorption pump may be used, or the compressed air of the compressed air supply source 78 may be used.

続いて、第１開閉弁制御部９６は第１開閉弁８４を開くと共に、第２開閉弁制御部９８は第２開閉弁８６を閉じる（ステップＳ２）。また、流路切替弁制御部９４は、流路切替弁８２を第２の位置にする（ステップＳ３）。 Subsequently, the first on-off valve control unit 96 opens the first on-off valve 84, and the second on-off valve control unit 98 closes the second on-off valve 86 (step S2). Further, the flow path switching valve control unit 94 sets the flow path switching valve 82 to the second position (step S3).

その後、圧縮空気制御部９２は、圧縮空気供給源７８を制御して冷却通路６４に圧縮空気を導入する（ステップＳ４）。このとき、上述したように、第２開閉弁８６を閉じているので、冷却通路６４内の圧縮空気の圧力が次第に高くなり、やがて基準圧に達することとなる（ステップＳ５）。なお、基準圧は、任意に設定してよく、例えば、ゲージ圧力として１００［ｋＰａ］に設定すればよい。 Thereafter, the compressed air control unit 92 controls the compressed air supply source 78 to introduce the compressed air into the cooling passage 64 (step S4). At this time, since the second on-off valve 86 is closed as described above, the pressure of the compressed air in the cooling passage 64 gradually increases and eventually reaches the reference pressure (step S5). The reference pressure may be set arbitrarily, for example, the gauge pressure may be set to 100 [kPa].

そして、冷却通路６４内の圧縮空気の圧力が基準圧に達すると、第１開閉弁制御部９６は、第１開閉弁８４を閉じる（ステップＳ６）。これにより、冷却通路６４への圧縮空気の導入と冷却通路６４からの圧縮空気の排出が遮断されるので、冷却通路６４に下型３０（燃焼室形成用入子４２、４２、４２）の表面にまで達するクラックＣｒが発生していた場合には、クラックＣｒから圧縮空気が漏出し、冷却通路６４内の圧縮空気の圧力が低下することとなる。 Then, when the pressure of the compressed air in the cooling passage 64 reaches the reference pressure, the first on-off valve controller 96 closes the first on-off valve 84 (step S6). Thereby, the introduction of the compressed air into the cooling passage 64 and the discharge of the compressed air from the cooling passage 64 are blocked, so that the surface of the lower mold 30 (combustion chamber forming inserts 42, 42, 42) is provided in the cooling passage 64 When the crack Cr reaching to has occurred, the compressed air leaks from the crack Cr, and the pressure of the compressed air in the cooling passage 64 decreases.

また、このとき、算出部１０２は、圧力センサ８８の出力信号に基づいて冷却通路６４内の圧縮空気の圧力低下率ΔＰ１を算出する（ステップＳ７）。なお、圧縮空気制御部９２は、圧縮空気供給源７８を停止する。 At this time, the calculation unit 102 calculates the pressure drop rate ΔP1 of the compressed air in the cooling passage 64 based on the output signal of the pressure sensor 88 (step S7). Note that the compressed air control unit 92 stops the compressed air supply source 78.

続いて、比較部１０４は、算出部１０２にて算出された圧力低下率ΔＰ１と記憶部１００に記憶されている設定圧力低下率ΔＰ０とを比較する（ステップＳ８）。圧力低下率ΔＰ１が設定圧力低下率ΔＰ０以上であった場合（ΔＰ１≧ΔＰ０）、判定部１０６は、冷却通路６４に発生しているクラックＣｒの大きさが許容基準値を超えていると判定する（ステップＳ９）。 Subsequently, the comparison unit 104 compares the pressure decrease rate ΔP1 calculated by the calculation unit 102 with the set pressure decrease rate ΔP0 stored in the storage unit 100 (step S8). When the pressure drop rate ΔP1 is equal to or greater than the set pressure drop rate ΔP0 (ΔP1 ≧ ΔP0), the determination unit 106 determines that the size of the crack Cr generated in the cooling passage 64 exceeds the allowable reference value. (Step S9).

この場合には、中間型３２のキャビティ３６内への溶湯１７の注湯を行わない（ステップＳ１０）。これにより、簡易な方法で冷却通路６４に発生しているクラックＣｒから漏水することを確実に防止することができる。具体的には、冷却通路６４のうち、下型３０の内部に位置する部位や燃焼室形成用入子４２、４２、４２の内部に位置する部位に発生するクラックＣｒから漏水することを確実に防止することができる。よって、冷却通路６４のクラックＣｒから注湯用貫通孔４６に漏水して溶湯（アルミニウム溶湯）１７と水との不測の接触を確実に回避することができる。なお、この段階で、今回の鋳造方法の手順は終了する。 In this case, the molten metal 17 is not poured into the cavity 36 of the intermediate mold 32 (step S10). Thereby, it is possible to reliably prevent water from leaking from the crack Cr generated in the cooling passage 64 by a simple method. Specifically, in the cooling passage 64, it is ensured that water leaks from a crack Cr generated in a portion located inside the lower mold 30 or a portion located inside the combustion chamber forming inserts 42, 42, 42. Can be prevented. Therefore, it is possible to reliably avoid unexpected contact between the molten metal (aluminum molten metal) 17 and water by leaking from the crack Cr of the cooling passage 64 to the through hole 46 for pouring. At this stage, the procedure of the present casting method ends.

一方、圧力低下率ΔＰ１が設定圧力低下率ΔＰ０よりも小さい場合（ΔＰ１＜ΔＰ０）、判定部１０６は、冷却通路６４に発生しているクラックＣｒの大きさが許容基準値以下であると判定する（ステップＳ１１）。なお、このとき、制御部２２は、図示しない排気弁を開き、冷却通路６４内の圧縮空気を外部に排気する。 On the other hand, when the pressure drop rate ΔP1 is smaller than the set pressure drop rate ΔP0 (ΔP1 <ΔP0), the determination unit 106 determines that the size of the crack Cr generated in the cooling passage 64 is equal to or less than the allowable reference value. (Step S11). At this time, the control unit 22 opens an exhaust valve (not shown) and exhausts the compressed air in the cooling passage 64 to the outside.

そして、流路切替弁制御部９４は、流路切替弁８２を第１の位置にする（ステップＳ１２）。また、第１開閉弁制御部９６は第１開閉弁８４を開くと共に、第２開閉弁制御部９８は第２開閉弁８６を開く（ステップＳ１３）。これにより、減圧冷却部６６から導かれる冷却水を冷却水循環通路７６内に循環させることが可能となる。 And the flow-path switching valve control part 94 makes the flow-path switching valve 82 a 1st position (step S12). The first on-off valve control unit 96 opens the first on-off valve 84, and the second on-off valve control unit 98 opens the second on-off valve 86 (step S13). Thereby, it is possible to circulate the cooling water guided from the decompression cooling unit 66 in the cooling water circulation passage 76.

続いて、冷却水制御部９０は、冷却通路６４に冷却水を導入する（ステップＳ１４）。また、溶湯炉１２に貯留されている溶湯１７の表面を押圧することにより、溶湯炉１２内の溶湯１７を第１ストーク２６、第２ストーク２８、注湯用貫通孔４６を介して中間型３２のキャビティ３６内に注湯する（ステップＳ１５）。その後、キャビティ３６内の溶湯１７が固化して形成される鋳物を中間型３２から鋳抜きする。これにより、シリンダヘッドが鋳造されるに至る。 Subsequently, the cooling water control unit 90 introduces cooling water into the cooling passage 64 (step S14). Further, by pressing the surface of the molten metal 17 stored in the molten metal furnace 12, the molten metal 17 in the molten metal furnace 12 is moved through the first stalk 26, the second stalk 28, and the pouring through hole 46 to the intermediate mold 32. Is poured into the cavity 36 (step S15). Thereafter, a casting formed by solidifying the molten metal 17 in the cavity 36 is cast from the intermediate mold 32. As a result, the cylinder head is cast.

次に、制御部２２は、シリンダヘッドの鋳造を続けて行うか否かを判断する（ステップＳ１６）。鋳造を続けて行う場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）には、上述したステップＳ１〜ステップＳ１５までの工程が行われる。これにより、今回の鋳造時にクラックＣｒの大きさが許容基準値を超えた場合であっても、次回の鋳造を行う前にそのことを検知して鋳造を行わないことができるので、冷却通路６４に発生しているクラックＣｒからの漏水を一層確実に防止することができる。 Next, the control unit 22 determines whether or not to continue casting the cylinder head (step S16). When casting is performed continuously (step S16: Yes), the above-described steps S1 to S15 are performed. Thus, even when the size of the crack Cr exceeds the allowable reference value at the time of casting this time, it can be detected before the next casting is performed, so that the casting is not performed. It is possible to more reliably prevent water leakage from the cracked Cr that has occurred.

一方、鋳造を続けて行わない場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）には、この段階で今回の鋳造方法の手順は終了する。 On the other hand, when casting is not continued (step S16: No), the procedure of the present casting method ends at this stage.

次に、クラックＣｒが発生している冷却通路６４内の圧縮空気の圧力低下率について、図７のグラフを参照しながら説明する。図７は、クラックＣｒが発生している冷却通路６４内の圧縮空気の圧力変化（圧力センサ８８の測定圧力の変化）を示しており、横軸が検知時間（測定時間）を、縦軸が圧力センサ８８の測定圧力（ゲージ圧力）をそれぞれ示している。また、図７において、線分Ａ〜線分Ｄは、クラックＣｒの大きさ（クラック開口部の面積）がそれぞれ異なっており、点線分Ｅは、上述した基準圧を示している。ここでは、線分Ａ、線分Ｂ、線分Ｃ、線分Ｄの順にクラック開口部の面積が大きくなっている。 Next, the pressure drop rate of the compressed air in the cooling passage 64 where the crack Cr has occurred will be described with reference to the graph of FIG. FIG. 7 shows the pressure change of the compressed air in the cooling passage 64 where the crack Cr is generated (change in the measured pressure of the pressure sensor 88), the horizontal axis is the detection time (measurement time), and the vertical axis is The measurement pressure (gauge pressure) of the pressure sensor 88 is shown. In FIG. 7, line segment A to line segment D are different in the size of crack Cr (area of the crack opening), and dotted line segment E indicates the reference pressure described above. Here, the area of the crack opening increases in the order of line segment A, line segment B, line segment C, and line segment D.

図７から諒解されるように、線分Ａ〜線分Ｄにおいて、冷却通路６４内のゲージ圧力は、基準圧よりも幾らか高い圧力から、時間が経過するに従って基準圧を跨いで低下している。なお、ゲージ圧力が基準圧力よりも高くなっているのは、冷却通路６４内の圧縮空気が前回の鋳造時に生じた鋳型１６の余熱によって加熱されたためである。 As understood from FIG. 7, in line segment A to line segment D, the gauge pressure in the cooling passage 64 decreases from a pressure slightly higher than the reference pressure over the reference pressure as time elapses. Yes. The reason that the gauge pressure is higher than the reference pressure is that the compressed air in the cooling passage 64 is heated by the residual heat of the mold 16 generated during the previous casting.

そして、圧力低下率は、冷却通路６４内のゲージ圧力が基準圧力に達してから計算が開始される。つまり、図７の線分Ａを例にとると、ゲージ圧力の測定を開始してから時間Ｔａが経過した後からの圧力低下率が用いられる。これにより、鋳型の余熱による誤差を少なくすることができる。 The pressure decrease rate is calculated after the gauge pressure in the cooling passage 64 reaches the reference pressure. That is, taking the line segment A in FIG. 7 as an example, the pressure drop rate after the time Ta has elapsed since the start of the gauge pressure measurement is used. Thereby, the error due to the residual heat of the mold can be reduced.

本発明は上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の鋳造方法を採り得ることは当然可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various casting methods can naturally be employed without departing from the gist of the present invention.

上記実施形態においては、圧力低下率に基づいてクラックＣｒの大きさが許容基準値を超えているか否かを判定しているが、例えば、冷却通路６４内に圧縮空気を導入した状態で冷却通路６４からの圧縮空気の導入と冷却通路６４からの圧縮空気の排出を遮断してから所定時間経過後の圧力センサ８８の出力信号（ゲージ圧力）に基づいてクラックＣｒの大きさが許容基準値を超えているか否かを判定してもよい。 In the above embodiment, it is determined whether or not the size of the crack Cr exceeds the allowable reference value based on the pressure drop rate. For example, in the state where the compressed air is introduced into the cooling passage 64, the cooling passage 64. The size of the crack Cr becomes an allowable reference value based on the output signal (gauge pressure) of the pressure sensor 88 after a predetermined time has elapsed since the introduction of the compressed air from the 64 and the discharge of the compressed air from the cooling passage 64 are shut off. You may determine whether it has exceeded.

また、冷却通路６４に導入する圧縮流体は、圧縮空気に限らず、任意の流体を用いることができる。例えば、前記圧縮流体として冷却水を利用することも可能である。但し、この場合、クラックＣｒから漏水した冷却水が、注湯用貫通孔４６、第２ストーク２８、及び第１ストーク２６の壁面等を伝って、溶湯炉１２内に入り込むことを阻止する機構を鋳造装置１０に設けることが好ましい。 The compressed fluid introduced into the cooling passage 64 is not limited to compressed air, and any fluid can be used. For example, it is possible to use cooling water as the compressed fluid. However, in this case, a mechanism for preventing cooling water leaked from the crack Cr from entering the molten metal furnace 12 through the pouring through hole 46, the second stalk 28, the wall surface of the first stalk 26, and the like. It is preferable to provide the casting apparatus 10.

なお、該圧縮流体の粘性率は、鋳造時に用いられる冷却水の粘性率よりも小さく設定するとよい。これにより、圧縮流体の粘性率を冷却水の粘性率よりも大きくした場合と比較して、冷却通路内のゲージ圧力の変化速度を速めることができるので、冷却通路のクラックの漏水検査を効率的に行うことができる。 Note that the viscosity of the compressed fluid may be set smaller than the viscosity of the cooling water used during casting. As a result, the rate of change of the gauge pressure in the cooling passage can be increased compared with the case where the viscosity of the compressed fluid is larger than the viscosity of the cooling water. Can be done.

１０…鋳造装置１６…鋳型
１７…溶湯１８…注湯部材
２０…冷却機構２２…制御部
３０…下型３２…中間型
３４…上型３６…キャビティ
４２…燃焼室形成用入子４４…固定部材
５０…貯留部材６４…冷却通路
６６…減圧冷却部６８…導入通路
７０…排出通路７６…冷却水循環通路
７８…圧縮空気供給源８０…圧縮空気供給通路
８２…流路切替弁８４…第１開閉弁
８６…第２開閉弁８８…圧力センサ
９０…冷却水制御部９２…圧縮空気制御部
９４…流路切替弁制御部９６…第１開閉弁制御部
９８…第２開閉弁制御部１００…記憶部
１０２…算出部１０４…比較部
１０６…判定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Casting apparatus 16 ... Mold 17 ... Molten metal 18 ... Pouring member 20 ... Cooling mechanism 22 ... Control part 30 ... Lower mold 32 ... Intermediate mold 34 ... Upper mold 36 ... Cavity 42 ... Insertion for combustion chamber formation 44 ... Fixed member DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 ... Storage member 64 ... Cooling passage 66 ... Decompression cooling part 68 ... Introduction passage 70 ... Discharge passage 76 ... Cooling water circulation passage 78 ... Compressed air supply source 80 ... Compressed air supply passage 82 ... Flow path switching valve 84 ... 1st on-off valve 86 ... 2nd on-off valve 88 ... Pressure sensor 90 ... Cooling water control part 92 ... Compressed air control part 94 ... Flow path switching valve control part 96 ... 1st on-off valve control part 98 ... 2nd on-off valve control part 100 ... Memory | storage part 102: Calculation unit 104 ... Comparison unit 106 ... Determination unit

Claims

金属製の鋳型の内部に形成された冷却通路に圧縮流体を導入する導入工程と、
前記導入工程の後に行われ、前記冷却通路への圧縮流体の導入と前記冷却通路からの圧縮流体の排出とを遮断する遮断工程と、
前記遮断工程の後に行われ、前記冷却通路内の圧縮流体の圧力を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得された圧力に基づいて、前記冷却通路内の圧力が基準圧力に達してからの当該冷却通路内の圧力低下率を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出された圧力低下率が予め設定された閾値以上である場合にクラックの大きさが許容基準値を超えていると判定し、該圧力低下率が該閾値よりも小さい場合に前記クラックの大きさが前記許容基準値以下であると判定する判定工程と、
前記判定工程において、前記クラックの大きさが前記許容基準値以下であると判定された場合に、前記冷却通路に冷媒を流通すると共に、前記鋳型に溶湯を注湯する注湯工程と、を行い、
前記導入工程、前記遮断工程、前記取得工程、前記算出工程及び前記判定工程は、前記注湯工程を行う毎に行われる、
ことを特徴とする鋳造方法。 An introducing step of introducing a compressed fluid into a cooling passage formed inside a metal mold;
A blocking step that is performed after the introducing step and blocks introduction of the compressed fluid into the cooling passage and discharge of the compressed fluid from the cooling passage;
An acquisition step that is performed after the blocking step and acquires the pressure of the compressed fluid in the cooling passage;
Based on the pressure acquired in the acquisition step, a calculation step of calculating a pressure reduction rate in the cooling passage after the pressure in the cooling passage reaches a reference pressure;
When the pressure drop rate calculated in the calculation step is equal to or greater than a preset threshold value, it is determined that the size of the crack exceeds an allowable reference value, and when the pressure drop rate is smaller than the threshold value, A determination step of determining that the size of the crack is not more than the allowable reference value;
In the determination step, when the size of the crack is determined to be below the allowable reference value, the flowing coolant to the cooling passage, and notes hot step of pouring the molten metal into the mold, the There line,
The introduction step, the blocking step, the acquisition step, the calculation step, and the determination step are performed each time the pouring step is performed.
A casting method characterized by the above.

請求項１記載の鋳造方法において、The casting method according to claim 1,
前記注湯工程では、前記冷却通路から前記冷媒が漏出した場合に当該冷媒を貯留部材で貯留して外部に排出する、In the pouring step, when the refrigerant leaks from the cooling passage, the refrigerant is stored in a storage member and discharged to the outside.
ことを特徴とする鋳造方法。A casting method characterized by the above.

請求項１又は２に記載の鋳造方法において、
前記鋳型内には、入子が設けられており、
前記入子の内部には、前記冷却通路が形成されていることを特徴とする鋳造方法。 The casting method according to claim 1 or 2 ,
A nesting is provided in the mold,
The casting method, wherein the cooling passage is formed inside the insert.

請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳造方法において、
前記圧縮流体の粘性率は、前記注湯工程で使用される冷媒の粘性率以下に設定されていることを特徴とする鋳造方法。 The casting method according to any one of claims 1 to 3 ,
The casting method according to claim 1, wherein a viscosity of the compressed fluid is set to be equal to or lower than a viscosity of a refrigerant used in the pouring step.