JPH0724928B2 - 鋳抜きピンを用いた鋳造装置 - Google Patents

鋳抜きピンを用いた鋳造装置

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JPH0724928B2
JPH0724928B2 JP63189755A JP18975588A JPH0724928B2 JP H0724928 B2 JPH0724928 B2 JP H0724928B2 JP 63189755 A JP63189755 A JP 63189755A JP 18975588 A JP18975588 A JP 18975588A JP H0724928 B2 JPH0724928 B2 JP H0724928B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はダイカスト鋳造法、例えば、低圧鋳造法等のよ
うに金型を用いて製品を鋳造する装置に関し、一層詳細
には、熱伝導率の異なる材質から夫々鋳抜きピンを構成
し、材質の熱伝導率の高低に応じて夫々の鋳抜きピンを
湯口へ指向させて熱伝導率が低くなるように配置するこ
とによって、バランスのよい溶湯の指向性凝固を促進
し、製品組織に発生する鋳造欠陥を防止すると共に、鋳
抜きピンの耐久性を向上させることを可能とする鋳抜き
ピンを用いた鋳造装置に関する。
[発明の背景] ダイカスト鋳造法のように、金型内に画成される製品キ
ャビテイに溶湯を充填して製品を鋳造する場合、製品の
ボルト孔等の孔部を成形するためには鋳抜きピンが用い
られる。また、この鋳抜きピンは製品の軽量化を目的と
して、慣用的に使用されている。
従来、このような鋳抜きピンは鉄鋼材料の中、熱間工具
鋼(例えば、JIS SKD61)をその材質として製造され、
さらに、焼入れ、焼戻し等の熱処理を施した後、軟窒化
処理(タフトライド処理)を施して耐熱性、耐摩耗性を
付与した上で使用している。金型内において鋳抜きピン
は高温の溶湯に浸漬されることから、溶湯の高熱に直接
曝されるからである。
このような鋳抜きピンを使用し、例えば、アルミニウム
合金からなる溶湯から製品を鋳造する場合、鋳抜きピン
の材質である熱間工具鋼と溶湯との親和性が良好である
ために、鋳抜きピンの表面にアルミニウムとの合金層が
形成され、やがては鋳造品との間に焼付が発生するに至
る。また、鋳抜きピンと溶湯が接触する部位近辺では鋳
抜きピン自体の温度が上昇するために、溶湯の凝固が遅
延し、キャビテイ全体の溶湯凝固の進行とのアンバラン
スが生ずる結果、引巣や引割れ等の鋳造欠陥が生ずると
いう不都合が屡発生する。
[発明の目的] 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、夫々熱伝導率の異なる材質からなる鋳抜きピン
を用いると共に、キャビテイにおいて湯口から離間した
部位には熱伝導率の大きな材質からなる鋳抜きピンを配
置し、湯口に近接した部位には熱伝導率の小さな材質か
らなる鋳抜きピンを配置することによって、湯口に指向
した溶湯のバランスのよい凝固を促進させ、引巣等の鋳
造欠陥等の発生を防止すると共に、鋳抜きピン自体の耐
用寿命の向上を可能とする鋳抜きピンを用いた鋳造装置
を提供することを目的とする。
[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明は、金型内に画成
されたキャビティに連通する複数の鋳抜き孔に鋳抜きピ
ンを夫々配置し、湯口から注入される溶湯を前記キャビ
ティ内に加圧充填して鋳造品を得る鋳造装置において、 前記複数の鋳抜きピンは、湯口から離れた第1の領域に
配置される鋳抜きピンと、前記第1の領域から順次湯口
に近接する第2、…、第nの各領域に夫々配置される鋳
抜きピンとからなり、 前記第1から第nの各領域に配置される鋳抜きピンは、
湯口に向かって熱伝導率が順次低くなる材質で構成され
ることを特徴とする。
[実施態様] 次に、本発明に係る鋳抜きピンを用いた鋳造装置につい
て好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以
下詳細に説明する。
第1図において、参照符号10はダイカスト鋳造用金型を
示す。このダイカスト鋳造用金型10は固定型12と、固定
型12に対向するように変位自在な可動型14と、前記固定
型12、可動型14に対して摺動自在に嵌合する一組の摺動
型16a、16bとから基本的に構成される。この場合、前記
固定型12、可動型14、摺動型16a、16bの互いの対向面に
よりシリンダブロックの形状に対応した製品キャビテイ
18が画成されている。
先ず、固定型12は固定型本体20と、この固定型本体20に
装着され製品キャビテイ18の一部を画成するキャビテイ
型22とを含む。前記固定型本体20の一端側には孔部24が
穿設され、この孔部24に射出スリーブ26の一端が嵌挿さ
れる。この射出スリーブ26には図示しないアクチュエー
タの駆動作用下に当該射出スリーブ26に摺動自在に嵌合
する射出プランジャ28が設けられている。また、前記射
出スリーブ26の所定位置には溶湯を補給するための給湯
用孔部30が画成されている。
一方、前記キャビテイ型22には製品キャビテイ18におい
てシリンダブロックのボルト孔に対応する位置に臨むよ
うに複数の段付孔部32a、32bが穿設され、この場合、段
付孔部32aは射出スリーブ26の中空部に連通するランナ3
4から最も離間した位置に設けられ、これに対し段付孔
部32bはランナ34に最も近い位置に設けられているもの
である。これら段付孔部32a、32bには鋳抜きピンが装着
される。この鋳抜きピンの詳細については後述する。な
お、キャビテイ型22の製品キャビテイ18側に膨出する先
端部にはシリンダヘッドのシリンダスリーブ35が設置さ
れている。
次いで、摺動型16a、16bは図示しないアクチュエータに
接続されており、このアクチュエータの駆動作用下に進
退変位自在に構成されるものである。この場合、摺動型
16aと固定型12のキャビテイ型22とにより製品キャビテ
イ18の一部と射出スリーブ26の内部を連通する前記ラン
ナ34が画成される。
一方、可動型14は可動型本体36と、この可動型本体36に
装着され製品キャビテイ18の一部を画成するキャビテイ
型38とを含む。当該可動型本体36は図示しないアクチュ
エータに連結され変位自在に構成されるものである。前
記キャビテイ型38にも製品キャビテイ18に対して臨む段
付孔部40a、40bが穿設されており、これら段付孔部40
a、40bの中、段付孔部40aは当該キャビテイ型38にあっ
てランナ34から離間した位置に設けられ、段付孔部40b
はランナ34に近接した位置に設けられるものである。
ダイカスト鋳造用金型は基本的には以上のように構成さ
れるものであり、次に、当該鋳造方法について以下詳細
に説明する。
第2図に示すように、固定型12のキャビテイ型22に設け
られた段付孔部32a、32bに装着される鋳抜きピン42、44
および可動型14のキャビテイ型38に穿設した段付孔部40
a、40bに装着される鋳抜きピン46、48は表1に示す材質
から所定の形状に製作されるものである。
すなわち、表1および第2図を対照することにより容易
に諒解されるように、製品キャビテイ18に連通する湯口
としてのランナ34から最も離れた位置において製品キャ
ビテイ18に臨入する鋳抜きピン42にはタングステン合金
を材質として選択し、これら鋳抜きピン42、44、46、48
の中で最も熱伝導率を大きく設定する。この場合、タン
グステン合金としては、例えば、三菱金属株式会社製商
品名アンビロイ1150を用いると好適である。このような
鋳抜きピン42に対して鋳抜きピン44は製品キャビテイ18
においてランナ34に最も近い位置に配置されるものであ
り、その材質としては熱伝導率が低いチタン合金(Ti−
6Al−4V)を用いる。前記鋳抜きピン42、44の間に配置
する鋳抜きピン46、48には材質として熱間工具鋼を選択
する。このように、全体としてランナ34から離れた部位
の鋳抜きピンほど熱伝導率が高くなるように配置する。
なお、チタン合金に代替してチタン合金と同等の熱伝導
率を有するセラミック材料であるサイアロン(熱伝導率
0.014/cal・cm・S・℃)を、また、タングステン合金
に代替してモリブデン合金(熱伝導率0.327/cal・cm・
S・℃)を用いても略同等の効果が得られるものであ
る。
そこで、射出スリーブ26に形成した給湯用孔部30から溶
湯を給湯し、図示しないアクチュエータの駆動作用下に
射出プランジャ28を変位させることによって溶湯をラン
ナ34を介して製品キャビテイ18内に充填する。この時、
鋳造条件としては、アルミニウム合金溶湯の温度が660
℃であり、射出プランジャ28で加圧するその圧力が900k
g/cm2である。
アルミニウム溶湯が製品キャビテイ18内に充填された
時、通常、ランナ34に対向するキャビテイ型22の部位と
摺動型16bは射出プランジャ26内に給湯されていた溶湯
の熱を受けて加温されている状態にある。一方、キャビ
テイ型22、28のランナ34から離れている部位および摺動
型16aはさほど射出プランジャ28内の溶湯の熱の影響を
受け難い。従って、製品キャビテイ18内の溶湯はランナ
34から離れた部位から当該ランナ34に指向してその凝固
が進行していく傾向がある。
そこで、製品キャビテイ18において湯口から最も離れた
部位に嵌入している鋳抜きピン42は熱伝導性が良好なタ
ングステン合金からなるため、溶湯の保有熱が当該鋳抜
きピン42を介して奪われ、この部位付近の凝固を最先に
進行させる。次いで、製品キャビテイ18においてランナ
34に向かう途上に嵌入している鋳抜きピン46、48はタン
グステン合金よりも熱伝導性の劣る熱間工具鋼からなる
ため、その溶湯に対する凝固促進効果は鋳抜きピン42ほ
どではない。従って、指向性凝固が一層促進され、第2
図に示すように、製品キャビテイ18内の溶湯凝固は、矢
印で示すように、ランナ34から最も離れた部位から順次
ランナ34を指向して進行していく。このため、特定部位
に凝固遅れが発生せず、この凝固遅れに起因する引巣、
引割れ等の鋳造欠陥のない品位の良好な製品を得ること
が出来る。そして、最も低い熱伝導率の材質からなるチ
タン合金製の鋳抜きピン44は溶湯から保有熱を急速に奪
取することがないため、ランナ34に最も近い部位近辺に
おいて湯回り性を悪化させることなく、この部分の溶湯
は終局的な段階で凝固するに至る。
ところで、以上のような鋳造条件下で当該ダイカスト鋳
造用金型10を連続的に稼動してシリンダブロックを鋳造
した結果、鋳抜きピン42、44、46、48は20,000ショット
の連続鋳造に耐え得ることが判明した。これに対し、同
一の鋳造条件下で鋳抜きピンを全て熱間工具鋼のSKD61
で製作し、これらの鋳抜きピンを用いて連続的に10,000
回鋳造ショットを行い、この時の鋳抜きピンの耐久寿命
の結果を表2に表す。
このように、例えば、ランナ34付近に熱間工具鋼からな
る鋳抜きピンを配置すると2000回ショットしか耐えられ
なかった。
以上のことから、逆に製品キャビテイ18において鋳抜き
ピンの材質を夫々異ならせ、本実施態様の如くバランス
よくランナ34に向けて指向性凝固を進行させていくと、
同じ熱間工具鋼の鋳抜きピンでもその配置場所によって
は20,000回の鋳造サイクルに耐えるということが実験則
的に明らかとなる。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、異なる熱伝導率の材質
から鋳抜きピンを夫々構成し、溶湯の凝固方向を一定方
向に指向させるべく熱伝導率の高い鋳抜きピンを湯口か
ら離れた部位に配置し、熱伝導率の低い鋳抜きピンを湯
口に近づけて配置している。鋳抜きピンの熱伝導性の違
いにより溶湯の保有熱を奪う効果が異なることから、溶
湯の指向性凝固が促進され、従って、凝固遅れ等に起因
する鋳造欠陥が防止出来、高品質の鋳造品を得ることが
出来、併せて鋳抜きピンの耐久性を向上させる効果が得
られる。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様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において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図はダイカスト鋳造用金型の縦断面図、 第2図は第1図におけるダイカスト鋳造用金型に鋳抜き
ピンを装着して鋳造を行った時の一部省略縦断面図であ
る。 10……鋳造用金型、12……固定型 14……可動型、16a、16b……摺動型 18……製品キャビテイ、20……固定型本体 22……キャビテイ型、26……射出スリーブ 28……射出プランジャ、30……給湯用孔部 32a、32b……段付孔部、34……ランナ 35……シリンダスリーブ、36……可動型本体 38……キャビテイ型、40a、40b……段付孔部 42、44、46、48……鋳抜きピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−30068(JP,A) 実開 昭62−127353(JP,U) 特公 昭45−36674(JP,B1) 特公 昭51−41087(JP,B2) 特公 昭55−41298(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金型内に画成されたキャビティに連通する
    複数の鋳抜き孔に鋳抜きピンを夫々配置し、湯口から注
    入される溶湯を前記キャビティ内に加圧充填して鋳造品
    を得る鋳造装置において、 前記複数の鋳抜きピンは、湯口から離れた第1の領域に
    配置される鋳抜きピンと、前記第1の領域から順次湯口
    に近接する第2、…、第nの各領域に夫々配置される鋳
    抜きピンとからなり、 前記第1から第nの各領域に配置される鋳抜きピンは、
    湯口に向かって熱伝導率が順次低くなる材質で構成され
    ることを特徴とする鋳抜きピンを用いた鋳造装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の装置において、 複数の鋳抜きピンは第1から第3の領域に配置される鋳
    抜きピンからなり、前記第1の領域に配置される鋳抜き
    ピンの材質はタングステン合金からなり、前記第2の領
    域に配置される鋳抜きピンの材質は熱間工具鋼からな
    り、前記第3の領域に配置される鋳抜きピンの材質はチ
    タン合金からなることを特徴とする鋳抜きピンを用いた
    鋳造装置。
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