JP6331643B2 - Low pressure casting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、とくに、金型に溶湯を充填するのに用いられる鋳造用湯口部材を備えた低圧鋳造装置に関するものである。
The present invention is particularly, it relates to low-pressure casting apparatus having a casting sprue member used to fill the molten metal in the mold.
この種の鋳造用湯口部材としては、特許文献1に記載されているものがある。特許文献1に記載の湯口部材は、耐溶損材料からなる焼結体の内層と、金属材料からなる外層との間に、多孔質セラミックスの中間層を介在させた構造である。また、湯口部材は、上側半分が、上方向に向けて開口面積が増大する形状であると共に、下側半分が、下方向に向けて開口面積が増大する形状になっている。
There exists a thing described in patent document 1 as this kind of casting gate member. The gate member described in Patent Document 1 has a structure in which an intermediate layer of porous ceramics is interposed between an inner layer of a sintered body made of a melt resistant material and an outer layer made of a metal material. Further, the upper half of the gate member has a shape in which the opening area increases in the upward direction, and the lower half has a shape in which the opening area increases in the downward direction.
上記の湯口部材は、金型のキャビティに溶湯を充填した後、上側内部の溶湯を凝固させてこれを製品の一部として離型させ、また、下側内部の溶湯を未凝固のままにして保持炉に戻すことで材料の歩留まりを向上させ、耐溶損性や耐衝撃性に優れると共に、溶湯の保温性を向上させたものとしている。 After filling the mold cavity with the molten metal, the above-mentioned gate member solidifies the molten metal inside the upper part and releases it as a part of the product, while leaving the molten metal inside the lower side unsolidified. By returning to the holding furnace, the yield of the material is improved, and the melt resistance and impact resistance are improved, and the heat retention of the molten metal is improved.
上記したような従来の湯口部材を用いた鋳造では、金型を開いて鋳造製品を離型させる際に、湯口部材の上側内部の溶湯が凝固するのを待つ必要がある。ところが、従来の湯口部材にあっては、多層構造によって保温性が高められたものであるため、上側内部の溶湯が凝固するまでに時間がかかり、その結果、鋳造のサイクルタイムが長くなるという問題点があることから、このような問題点を解決することが課題であった。 In the casting using the conventional gate member as described above, it is necessary to wait for the molten metal inside the gate member to solidify when the mold is opened to release the cast product. However, in the conventional gate member, since the heat retention is improved by the multilayer structure, it takes time for the molten metal inside the upper side to solidify, and as a result, the cycle time of casting becomes longer. Since there is a point, it was a problem to solve such a problem.
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、低圧鋳造において金型のキャビティに溶湯を充填するための湯口部材を備え、部材内部の溶湯が凝固するのを待つことなく鋳造製品の離型を可能にし、鋳造のサイクルタイムの短縮化や材料の歩留まりの向上を実現することができる低圧鋳造装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made paying attention to the above-described conventional problems, and includes a gate member for filling a mold cavity with molten metal in low-pressure casting, and casting without waiting for the molten metal inside the member to solidify. to allow release of the product, and its object is to provide a low-caster that can achieve improvement in yield of the reduction and material of the casting cycle time.
本発明に係わる低圧鋳造装置は、保持炉と金型との間に、前記金型のキャビティに溶湯を充填するための湯口部材を備え、前記湯口部材が、上端部を閉塞し且つ下端部を開放させた空間を形成する湯口部と、前記湯口部において前記キャビティよりも低い位置に形成され且つ前記キャビティに連通するゲート部とを有し、前記湯口部及び前記ゲート部が、前記金型の断熱性よりも高い断熱性を有する材料で形成してあると共に、前記湯口部材と前記キャビティとの間に、前記湯口部材の前記ゲート部と前記金型に設けた金型側ゲート部とから成るゲートを備えている構成とし、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
A low-pressure casting apparatus according to the present invention includes a gate member for filling a molten metal into a cavity of the mold between a holding furnace and a mold, and the gate member closes an upper end portion and a lower end portion. a sprue to form a was opened space, and a gate portion for communicating with and the cavity is formed at a position lower than said cavity in said sprue, the sprue portion and the gate portion, of the mold The gate part of the gate member and the mold side gate part provided in the mold are formed between the gate member and the cavity. a structure that has a gate, and a means for solving the conventional problems with the above configuration.
本発明に係わる低圧鋳造装置は、上記構成を採用したことにより、湯口部のゲート部から金型のキャビティに至る間が、ゲートになり、キャビティ内の溶湯が凝固した時点では、前記ゲート内に、溶湯の凝固部分と未凝固部分の境界領域を形成し、湯口部内の溶湯の大半を未凝固状態のままにする。
That involved in the present invention the low casting apparatus, by adopting the above configuration, while leading to the cavity of the mold from the gate portion of the sprue portion, becomes Gate, when the molten metal solidifies in the cavity , in the gate, forming a border region of the solidified portion and the non-solidified portion of the molten metal, leaving the majority of the molten metal in the sprue portion of the non-solidified state.
これにより、低圧鋳造装置は、湯口部材の内部の溶湯が凝固するのを待つことなく鋳造製品の離型を可能にし、鋳造のサイクルタイムの短縮化や材料の歩留まりの向上を実現することができる。
Thus, low casting device, that the interior of the molten metal of the sprue member to enable release of the cast product without waiting for the solidification, to realize an improvement in yield of the reduction and material of the casting cycle time it can.
(第1実施形態)
図1に示す低圧鋳造装置1は、ベース2と、ベース2上に立設した複数のガイドポスト3と、ガイドポスト3の中間に固定された固定盤4と、固定盤4とベース2の間に配置した保持炉5を備えている。また、鋳造装置1は、ガイドポスト3に沿って昇降駆動される可動盤6と、ガイドポスト3の上端部に架設したフレーム7を備え、フレーム7には、可動盤6を昇降駆動する油圧シリンダ8が設けてある。さらに、低圧鋳造装置1は、可動盤6と固定盤4との間に金型9を備えている。
(First embodiment)
A low pressure casting apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a
保持炉5は、溶湯Mを収容すると共に、固定盤4の下側に組み合わされる蓋体5Aや、図示しない加熱手段(保温手段)などを備えており、蓋体5Aには、金型9のキャビティ9Cに溶湯Mを供給するためのストーク10が設けてある。ストーク10は、上端部を後記する湯口部材15に連通させると共に、下端部を溶湯Mに浸漬状態にしている。
The
金型9は、可動盤6に配置した上型9Uと、固定盤4に配置した下型9Lとを備え、双方の間に鋳造空間であるキャビティ9Cを形成する。上型9Uは、可動盤6に固定する型ホルダ11と、キャビティ9Cを形成する型本体(9U)との間に、押し出しプレート12を昇降可能に備えている。この押し出しプレート12は、型本体(9U)との間に複数のスプリング13が介装してあると共に、型本体(9U)を貫通する複数の押し出しピン14を備えている。
The
押し出しプレート12は、図1に示すように金型9を閉じた状態では、スプリング13により型本体(9U)との間に隙間を形成し、各押し出しピン14の先端が型本体(9U)の底面に対して没入している。また、押し出しプレート12は、油圧シリンダ8の収縮駆動による可動盤6の上昇過程において、その途中でストッパ(図示せず)により上昇が阻止され、その後、可動盤6がスプリング13を圧縮しつつ上昇限に達する間に、各押し出しピン14の先端が型本体(9U)の底面から突出して、鋳造製品を離型させる。
As shown in FIG. 1, when the
また、金型9の下型9Lには、低圧鋳造において保持炉5の溶湯をキャビティ9Cに充填するための鋳造用湯口部材(以下、単に「湯口部材」とする。)15が設けてある。この湯口部材15については、後に詳しく述べる。さらに、低圧鋳造装置1は、保持炉5の内部を気体により加圧するための加圧手段16と、金型9のキャビティ9C内を吸引排気して減圧させるための減圧手段17と、これらを制御する制御手段(図示せず)を備えている。
The
加圧手段16は、不活性ガス等の加圧用ガスを貯留したタンクや、タンクから保持炉5に連通する供給管16Aを備え、供給管16Aの途中には流路を開閉する調整弁16Bが設けてある。この加圧手段16は、保持炉5内に気体を加圧供給し、溶湯Mの表面に圧力を付与し、これにより、ストーク10及び湯口部材15を通して溶湯Mをキャビティ9Cに供給する。
The pressurizing means 16 includes a tank that stores a pressurizing gas such as an inert gas, and a
減圧手段17は、入口側に吸気管17Aを有し且つ出口側に排気管17Bを有する真空タンク17Cと、真空タンク17Cの排気管17Bに接続した真空ポンプ17Dと、吸気管17Aの途中を開閉する開閉弁17E及びフィルタ17Fを備えている。なお、制御手段は、加圧手段16,減圧手段17のほか、可動盤6を昇降駆動する油圧シリンダ8などの動作も制御する。
Decompression means 17, a
湯口部材15は、図2に示すように、上型9Uと下型9Lとの間に設けてあって、湯口部15Aと、ゲート部15Bとを有し、湯口部15A及びゲート部15Bが、金型9の断熱性よりも高い断熱性を有する材料で形成してある。
As shown in FIG. 2, the
湯口部15Aは、上端部を閉塞し且つ下端部を開放させた空間を形成しており、下端部が保持炉5のストーク10に連通している。図示例の湯口部15Aは、全体として、下方向に向けて開口面積が増大する概略円錐台形状を成している。
The
ゲート部15Bは、湯口部15Aの側部において、キャビティ9Cよりも低い位置に形成されると共に、キャビティ9Cに連通している。このゲート部15Bは、金型9の合わせ面(上型9Uと下型9Lとの合わせ面)に形成してあって、その合わせ面の部分に形成された金型側ゲート部9Gを通してキャビティ9Cに連通している。
The
そして、湯口部材15のゲート部15Bと金型側ゲート部9Gは、互いに連通し、キャビティ9C側に上がり勾配を有する傾斜ゲート(ゲート)Gを形成している。さらに、湯口部15Aは、その側部となる金型9の合わせ面にゲート部15Bを設けたことで、ゲート部15Bよりも上側の部分が上型9Uに形成されており、この上部が、溶湯表面の酸化被膜を収容するトラップ空間15Cになっている。
The
さらに、この実施形態の湯口部材15は、上型9U及び下型9Lの空洞部の内壁に、断熱性を有する材料を所定の厚さに塗布し、これを硬化させた塗型により形成されている。湯口部材15の材料としては、周知の鋳物砂、セラミックス、及び断熱繊維や、これらを結合するバインダーなどが含まれる。
Furthermore, the
図3は、上記の低圧鋳造装置1で製造する鋳造製品の一例として、自動車用フロントサスペンションメンバSMを示す図である。サスペンションメンバSMは、自動車のボディとアクスルを連結すると同時にエンジンを積載するための骨格部材であって、図示例のものは、フロントクロスメンバ部M1と、ボディ側となるリヤクロスメンバ部M2と、左右のサイドメンバ部M3,M3を一体的に有している。このサスペンションメンバSMは、例えばアルミニウム合金製である。 FIG. 3 is a view showing an automotive front suspension member SM as an example of a cast product manufactured by the low-pressure casting apparatus 1 described above. The suspension member SM is a skeletal member for connecting an automobile body and axle and simultaneously loading an engine. The illustrated example includes a front cross member portion M1, a rear cross member portion M2 on the body side, The left and right side member portions M3 and M3 are integrally provided. The suspension member SM is made of, for example, an aluminum alloy.
また、サスペンションメンバSMは、両クロスメンバ部M1,M2、及びサイドメンバ部M3における両クロスメンバ部M1,M2の間の部分が、中空状(閉断面構造)になっている。この中空部の形成には、キャビティ9C内に配置される中子を使用する。このようなサスペンションメンバSMは、強度向上や軽量化を実現したものであって、鋳物としては薄肉で比較的大型である。 In addition, the suspension member SM has a hollow shape (closed cross-section structure) between the cross member portions M1 and M2 and the cross member portions M1 and M2 of the side member portion M3. For forming this hollow portion, a core disposed in the cavity 9C is used. Such a suspension member SM realizes strength improvement and weight reduction, and is thin and relatively large as a casting.
さらに、サスペンションメンバSMは、とくに図3(B)に示す底面に、強度を確保するための多数のリブRを有しており、この底面が上向きになる姿勢で鋳造される。つまり、低圧鋳造装置1では、リブRを有する底面を上向きとすることで、下型9LとサスペンションメンバSMとの接触面積よりも、上型9UとサスペンションメンバSMとの接触面積の方が大きくなるようにする。これにより、低圧鋳造装置1は、金型9を開いた際に、サスペンションメンバSMが上昇する上型9Uに付着して保持されるようにし、その後のサスペンションメンバSMの取り出し作業を容易にする。
Furthermore, the suspension member SM has a large number of ribs R for ensuring strength, particularly on the bottom surface shown in FIG. 3B, and is cast with the bottom surface facing upward. That is, in the low pressure casting apparatus 1, the contact area between the
さらに、低圧鋳造装置1は、鋳造製品が上記のサスペンションメンバSMである場合には、図3(B)に示すように、複数箇所の湯口部材15を配置する。なお、図3(A)及び(B)は、サスペンションメンバSMの平面図及び底面図であるが、金型9のキャビティ9Cも同様の形状であるから、図3(B)に湯口部材15の配置を例示している。
Furthermore, when the cast product is the suspension member SM, the low-pressure casting apparatus 1 arranges a plurality of
上記構成を備えた低圧鋳造装置1は、金型9を閉じた後、加圧手段16により保持炉5内に気体を加圧供給して、その圧力により、ストーク10、湯口部材15及び傾斜ゲートGを通してキャビティ9Cに溶湯Mを加圧充填する。この際、減圧手段17により、キャビティ9C内を吸引排気して減圧させることで、キャビティ9Cへの溶湯Mの充填がより速やかに行われるようにする。
The low-pressure casting apparatus 1 having the above-described configuration is configured to pressurize and supply gas into the holding
その後、低圧鋳造装置1は、キャビティ9C内の溶湯Mが凝固したところで、油圧シリンダ8の収縮駆動により可動盤6とともに上型9Uを上昇させ、金型9を開放する。このとき、低圧鋳造装置1は、湯口部材15とキャビティ9Cとの間に、湯口部材15のゲート部15Bと金型側ゲート部9Gとから成る傾斜ゲートGを有し、しかも、湯口部材15が、金型9の断熱性よりも高い断熱性を有する材料で形成してあるので、図4に示すように、各部における溶湯Mの温度(アルミ温度)が異なるものとなる。
Thereafter, when the molten metal M in the cavity 9C has solidified, the low pressure casting apparatus 1 raises the
すなわち、湯口部材15の湯口部15A内の溶湯温度に対して、ゲート部15Bの溶湯温度が若干低くなり、これに対して、金型側ゲート部9Gとキャビティ9Cとの連通部の溶湯温度が大幅に低くなる。このため、低圧鋳造装置1は、キャビティ9C内の溶湯Mが凝固した時点では、湯口部15Aに近づくにつれて、溶湯Mが未凝固である割合が増えることとなり、例えば湯口部材15のゲート部15Bの近傍に、溶湯Mの凝固部分と未凝固部分の境界領域が形成される。このとき、湯口部15A内の溶湯Mの大半は未凝固状態のままである。
That is, the melt temperature of the
そこで、低圧鋳造装置1は、図4に示すように、加圧手段16による保持炉5内の加圧を停止し、キャビティ9C内の溶湯Mが凝固したところで、金型9を開くことで、湯口部15A内の未凝固の溶湯Mを保持炉5に落下させる。金型側ゲート部9G内で凝固した溶湯は、鋳造製品(サスペンションメンバSM)に一体化されて下型9Lから離型する。このようにして、湯口部材15及びこれを用いた低圧鋳造装置1は、湯口部材15内の溶湯Mが凝固するのを待つことなく鋳造製品の離型を可能にし、鋳造のサイクルタイムの短縮化や材料の歩留まりの向上を実現することができる。
Therefore, as shown in FIG. 4, the low pressure casting apparatus 1 stops the pressurization in the holding
また、上記の湯口部材15は、従来の多層構造の部材に比べて、構造が極めて簡単であって、低コストで得ることができる。さらに、湯口部材15は、キャビティ9Cよりも低い位置にゲート部15Bとを有し、これにより、低圧鋳造装置1において、キャビティ9C側に上がり勾配を有する傾斜ゲートGを形成しているので、とくに金型側ゲート部9G内の凝固殻の離型性が良好になり、下型9Lへのかじり付きや、湯口残りなどの不良を解消することができる。
Moreover, the above-described
さらに、上記の湯口部材15は、湯口部15Aを、下方向に向けて開口面積が増大する形状にしたため、未凝固の溶湯Mが保持炉5に落下し易くなり、湯切れが良好になる。
Furthermore, since the above-mentioned pouring
さらに、上記の湯口部材15は、湯口部15Aの上部をトラップ空間15Cにしたことで、保持炉5内の溶湯Mをキャビティ9C側に加圧充填する際に、溶湯Mの表面に生じた酸化被膜をトラップ空間15Cに入り込ませて、酸化被膜がゲート部15Bからキャビティ9C側に流出するのを防止する。これにより、酸化被膜の混入による鋳造不良の発生を未然に阻止することができる。
Furthermore, the above-described pouring
図5及び図6は、本発明に係わる湯口部材の第2及び第3の実施形態を説明する図である。なお、以下の実施形態において、第1実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。 5 and 6 are views for explaining second and third embodiments of the gate member according to the present invention. In the following embodiments, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
(第2実施形態)
図5に示す湯口部材25は、湯口部25A,ゲート部25B、及びトラップ空間25Cを有し、湯口部25A及びゲート部25Bが、金型9の断熱性よりも高い断熱性を有する材料で形成してあり、この実施形態では、ブロック状の砂型になっている。また、湯口部材25のゲート部25Bは、金型側ゲート部9Gとともに、キャビティ9C側に上がり勾配を有する傾斜ゲートGを形成している。
(Second Embodiment)
The
上記の湯口部材25にあっても、図1に示すような低圧鋳造装置1に適用することができ、先の実施形態と同様に、構造が簡単であると共に、部材内部の溶湯Mが凝固するのを待つことなく鋳造製品の離型を可能にし、鋳造のサイクルタイムの短縮化や材料の歩留まりの向上を実現することができる。
Even in the
また、この実施形態の湯口部材25は、ブロック状の砂型から成るものとしたので、ゲート部25Bの長さを大きく確保して、傾斜ゲートG内に溶湯Mの凝固部分と未凝固部分との境界領域を形成し易くする。これにより、湯口部材25は、湯口部25B内の溶湯Mの殆どを未凝固状態のままにして保持炉5に戻すことができ、材料歩留まりのさらなる向上に貢献することができる。
In addition, since the
また、上記の湯口部材25は、金型側ゲート部9G内の凝固殻の離型性が良好であり、下型9Lへのかじり付きや、湯口残りなどの不良を解消すると共に、湯口部25Aの湯切れが良好になる。 さらに、上記の湯口部材25は、トラップ空間25Cにより、酸化被膜がキャビティ9C側に流出するのを防止し、酸化被膜の混入による鋳造不良の発生を未然に阻止する。
In addition, the
(第3実施形態)
図6に示す湯口部材35は、湯口部35A,ゲート部35B、及びトラップ空間35Cを有し、湯口部35A及びゲート部35Bが、金型9の断熱性よりも高い断熱性を有する材料で形成してある。また、図示例の湯口部材35は、断熱材をブロック状に形成した上側部材35U及び下側部材35Lから成るものである。
(Third embodiment)
The
上側部材35Uは、トラップ空間35Cを形成し、金型9の上型9Uに組み込まれている。上側部材35Lは、湯口部35Aを形成し、金型9の下潟9Lに組み込まれている。そして、湯口部材35は、上側及び下側の部材35U.35Lの間にゲート部35Bを形成している。
The
各部材35U,35Lを形成する断熱材としては、先述したように、セラミックスや断熱繊維、及びこれらを結合するバインダーなどが含まれる。また、湯口部材35のゲート部35Bは、金型側ゲート部9Gとともに、キャビティ9C側に上がり勾配を有する傾斜ゲートGを形成している。
As described above, the heat insulating material that forms each of the
上記の湯口部材35にあっても、図1に示すような低圧鋳造装置1に適用することができ、先の実施形態と同様に、構造が簡単であると共に、部材内部の溶湯Mが凝固するのを待つことなく鋳造製品の離型を可能にし、鋳造のサイクルタイムの短縮化や材料の歩留まりの向上を実現することができる。また、湯口部材35は、断熱材をブロック状に形成して成るものとしたので、ゲート部25Bの長さを大きく確保し、傾斜ゲートG内に溶湯Mの凝固部分と未凝固部分との境界領域を形成し易くし、材料歩留まりのさらなる向上に貢献する。
Even in the
さらに、上記の湯口部材35は、金型側ゲート部9G内の凝固殻の離型性が良好であり、下型9Lへのかじり付きや、湯口残りなどの不良を解消すると共に、湯口部35Aの湯切れが良好になる。また、上側部材35U及び下側部材35Lから成る湯口部材35としたので、金型9の開放とともに湯口部材35も上下に分離され、上型9Uにかじり付くこともない。さらに、上記の湯口部材35は、トラップ空間35Cにより、酸化被膜がキャビティ9C側に流出するのを防止し、酸化被膜の混入による鋳造不良の発生を未然に阻止する。
Furthermore, the above-described
なお、本発明の鋳造溶湯口部材及びこれを用いた低圧鋳造装置は、その構成が上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更することができ、各種鋳造製品の製造に適用可能である。 In addition, the structure of the molten metal inlet member and the low-pressure casting apparatus using the same according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the details of the structure are appropriately changed without departing from the gist of the present invention. It can be applied to the manufacture of various cast products.
1 低圧鋳造装置
5 保持炉
9 金型
9C キャビティ
9G 金型側ゲート部
15,25,35 湯口部材
15A,25A,35A 湯口部
15B,25B,35B ゲート部
15C,25C,35C トラップ空間
G 傾斜ゲート
M 溶湯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Low
Claims (4)
前記湯口部材が、上端部を閉塞し且つ下端部を開放させた空間を形成する湯口部と、前記湯口部において前記キャビティよりも低い位置に形成され且つ前記キャビティに連通するゲート部とを有し、
前記湯口部及び前記ゲート部が、前記金型の断熱性よりも高い断熱性を有する材料で形成してあると共に、
前記湯口部材と前記キャビティとの間に、前記湯口部材の前記ゲート部と前記金型に設けた金型側ゲート部とから成るゲートを備えていることを特徴とする低圧鋳造装置。 Between the holding furnace and the mold, a gate member for filling the molten metal into the mold cavity ,
The sprue member has a sprue forming a space opens the occluded and the lower end of the upper portion, and a gate portion communicating with and the cavity is formed at a position lower than said cavity in said sprue ,
The sprue portion and the gate portion, with is formed of a material having a high heat insulating property than the thermal insulating properties of the mold,
Wherein between the sprue member and the cavity, a low pressure casting apparatus is characterized that you have a gate composed of the gate portion and the molds provided mold side gate part of the sprue member.
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