JPS61182868A - 減圧加圧鋳造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ダイカスト法の有利性を具えるように竪型加
圧鋳造法を改良した減圧加圧鋳造方法、およびこの方法
の実施に有用な鋳造装置に関する。

〈従来の技術〉 アルミニウム鋳造品等を量産する場合、従来よりダイカ
スト法がよく利用され、そして近年では他の鋳造法とし
て竪型加圧鋳造法が開１発、利用されている。この竪型
加圧鋳造法の概略を説明すると、第１０図に示すように
、その方法を適用した鋳造装置は、上下金型１ａ、Ｉｂ
　　内にスリーブ３をほぼ鉛直に組み込ませ、射出用チ
ップ１２およびカウンターチップ５を該スリーブ３の中
に摺動自在にかつ互いに対向するように収容してなり、
また前記スリーブ３は上下金型１ａ、１ｂで構成される
キャビティ２とゲート１４を介して連通してなる。そし
て、アルミニウム等の溶湯７を湯口１５よりスリーブ内
に投入し、次にカウンターチップ５をゲート１４の下方
近傍まで下降させ、続いて射出用チップ１２を下降させ
溶湯７に強く押圧せしめて、溶湯７をゲート１４よりキ
ャビティ２内に射出、充填することにより、アルミニウ
ム鋳造品等が得られるようになっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 竪型加圧鋳造法は、■鋳造時空気の巻き込みが少なく、
また加圧が溶湯に充分に作用するため、鋳造品の内部欠
陥が少ないこと、■鋳造製品の密度が高いこと、セして
■金属組織が微細で、鋳造製品の強度が高いことなどの
各種の利点を有する。しかし、この鋳造法は、溶湯の充
填速度が比較的遅く、溶湯がキャビティ中に充満するま
でに相当の時間を要するため、肉厚が４１１１１１未満
の薄肉鋳造品や長さが約４００謹以上の大型鋳造品を製
造することが困難であるという欠点を有していた。

これに対して、ダイカスト法は、溶湯の充填を高速度で
短時間に行なうことが可能であるため、肉厚が１．５な
いし２−ｓｍａ程度の薄肉製品であっても容易に製造す
ることができ、薄肉鋳造品の製造に有利である。しかし
、ダイカスト法は、鋳造時空気を巻き込み易く、鋳造品
の内部組織が相当に粗く、その密度や強度が一般に低い
という欠点を有していた。従って、上述の竪型加圧鋳造
法の諸利点を維持した上で、薄肉又は大型製品を容易に
製造することが可能な鋳造方法が近来求められていた。

また、第１０図に示すような竪型加圧鋳造装置は、溶湯
をキャビティ内に射出する機構を備え、その上射出圧力
に耐える大きな型締め圧力を作り出し得る構造であるこ
とが必要とされるため、一般に大規模であり、設備費が
極めて高いものであった。その上、この種の鋳造装置で
は、チップおよびスリーブ内壁の表面損傷、所謂かじり
が起き易く、これが製品不良の原因の一つとなっていた
。さらに、前記装置では、湯吹きや大きなサージ圧力の
発生も問題となっていた。また、同じく溶湯射出機構を
備えたダイカスト装置も、射出部材等の損傷が生じ易い
などの、種々の問題点を有していた。

本発明の８ｇ１の目的は、従来困難とされた高密度かつ
高強度の薄肉または大型製品を製造することができる減
圧加圧鋳造方法を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、前記の鋳造方法を効果的
に実現することができ、その上、従来の竪型加圧鋳造装
置等にて起きる諸問題点を解消する減圧加圧鋳造装置を
提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明の減圧加圧鋳造方法は、溶湯の充填前に金車のキ
ャビティを減圧し、そしてその充填俊速やかに溶湯を加
圧する鋳造方法である。すなわち、金型のキャビティと
該金型内に組み込まれたスリーブとの連通路を遮断して
該キャビティの内部圧力を大気圧未満に減じ、次に溶湯
を前記スリーブ内に投入し、続いて前記連通路を開通さ
せて前記溶湯を前記キャビティ内に導入、充填し、その
後前記溶湯を加圧して前記キャビティ内に充満せしめる
ことを特徴とするものである。

また、本発明の減圧加圧鋳造装置は、金型のキャビティ
と連通ずるように該金型内に組み込まれ、溶湯が投入さ
れるスリーブと、該スｌｊ−プと前記キャビティの連通
路を開通、遮断する開閉手段と、前記金型のキャビティ
等の内部圧力を大気圧未満に減じる減圧機構と、圧力を
前記キャビティ内の溶湯に加える加圧手段を備えてなる
ことを特徴とするものである。

く作用〉 本発明においては、溶湯をスリーブよシ金型のキャビテ
ィに充填する前に、開閉手段を用いてスリーブとキャビ
ティの連通路を遮断し、減圧機構を作動させてキャビテ
ィ等の内部圧力を大気圧未満に減じておく。従って、溶
湯をスリーブ内に投入し開閉手段により前記連通路を開
通すると、該溶湯がその自重によ、るだけでなくキャビ
ティ内の負圧によって勢いよくキャビティ内に流入し、
充填される。すなわち、溶湯の充填が極めて速やかに進
み、薄肉又は大型鋳造品の製造が可能となる。その上、
本発明では、溶湯をキャビティ内に充填した後、加圧手
段を用いて該浴場を加圧し金型に密着させ、鋳肌を良好
にするとともに、内部欠陥を押しつぶす。

また凝固速度が速いため組織が細かくなる。従って、得
られる鋳造品は、−内部欠陥が極めて少なく、金属組織
が緻密でかつ微細なものになり、よってその密度および
強度が極めて高いものとなる。キャビティ内の減圧度は
、好ましくは３００　ｔａｒｔ以下であり、また溶湯を
加圧する圧力は３０口ないし２０００ｋｐ／−が適当で
ある。また、湯廻シ′＃性を一層良好にするために、金
型やスリーブ等を約２００℃近くまで昇温したり、保温
性に優れた離型剤を使用したりするとよい。

また、従来の竪型加圧鋳造法では、鋳造時における空気
の巻き込みを軽減するため、浴場に加える圧力をある程
度弱めて、溶湯の充填速度を相対的に低いものとなるよ
うに抑制する必要があった。これに対し、本発明の鋳造
方法では、キャビティを十分に真空にすれば、空気の巻
き込みが全く生じず、溶湯の充填速度を一切制限する必
要がない。

さらに、本発明では、溶湯の射出操作を行なわないため
、これに起因する悪影響、例えば金をの内壁の損傷（か
じり等）が起きず、かつ大きな型締め圧力を必要としな
い。また本発明は、溶湯を充填後加圧する鋳造法である
ため、サージ圧力が溶湯に加わらず、またそのための他
に、加圧前に金型内壁付近の溶湯が凝固し始めているの
で、湯吹きの発生が無くなる。

また、本発明で用いる開閉手段は、スリーブとキャビテ
ィの連通路、多くはゲートを開通、遮断する部材であれ
ばよく、例えばスリーブ内に摺動自在に収容され、その
摺動によってスリーブ内壁のゲート口を開閉するカウン
ターチップや、ゲートの周りにセットされ、ゲートを閉
塞することが可能なゲートピンなどを使用することがで
きる。ま次、減圧機構は、例えば金型全体を収容する密
閉チャンバと、該チャンバ内の空気を排出する真空ポン
プ等を備えたものでよい。この場合、金型は、キャピテ
イから外部に通じる通気路を設けたものであるか、また
は型自体が通気性を有するものであることが必要とされ
る。さらに、加圧手段としては、キャビティやゲートの
うちの容積が相対的に大きい部分にセットされた加圧シ
リンダや、スリーブ内に摺動自在に収容されたチップな
どを挙げることができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図ないし第５図において、１は自動車部品用金型、
即ち１ａおよび１ｂは上側および下側金型を示し、２は
上下両金型で構成されるキャビティを示す。３は金型１
の中央にほぼ鉛直に組み込まれたセラミック製スリーブ
を示す。

スリーブ３は、キャビティ２と連通路（ゲート）４を介
して連通してなり、またカウンターチップ５を摺動自在
に収容してなる。カウンターチップ５は、上下に摺動し
て、スリーブ内壁の導入口６を開閉し連通路４を開通、
遮断することができるようになっている。

また、金型１は、溶湯７をスリーブ３内に投入するため
の湯道８を形成すると共に、加圧シリンダ９・・・をキ
ャビティ２の上部に臨むように装備してなる。従って、
溶湯７がキャビティ２内に充填されているとき、加圧シ
リンダ９・・・の下降動作によって圧力を該溶湯７に加
えることができるようになっている。

さらに、１０は金型全体を収容する密閉チャンバを示し
、１１はチャンバ壁に取付けられかつ真空ポンプ（図示
せず）と接続された排気管を示す。なお、前記の湯道８
はチャンバ外と連通している。従って、真空ポンプの作
動によってチャンバ１０の内部空気を排出することによ
シ、チャンバ内部を通気可能とされたキャビティ２の内
部圧力を大気圧未溝に減じることができるようになって
いる。

次に、上記の構成をなす実施例の鋳造装置の使用方法を
説明する。まず、第１図に示すように、加圧シリンダ９
の先端をキャビティ２のやや上方の位置にセットし、金
型１を約２００’Ｃまで昇温すると共に、また離型剤を
キャビティ２の内壁に塗布しておく。そして、連通路６
をカウンターチップ５で遮断し真空ポンプを作動させて
、キャビティ２の内部を例えば約３００ｔｏｒｒ以下に
減圧する。次に、溶湯７を湯道８に流し込みスリーブ３
内に投入し、続いてカウンターチップ５を下降させて連
通路６を開通する。すると、第２図に示すように、溶湯
７がその自重オヨヒキャヒティ内部の負圧によってキャ
ビティ２内に勢いよく流入し、極めて速やかに充填され
る。充填の後、第５図に示すように、カウンターチップ
を上昇させゲートを閉じる。そして、加圧シリンダ９・
・・を下降させてキャビティ内の溶湯７を３００ないし
１０００ｋｆ／−の圧力で加圧する。そして、溶湯７の
固化後、減圧を解除して鋳造製品を外へ畷り出す。

而して、実施例の装置大使用して、肉厚１．５ないしｚ
ｓｌｌｌＥの薄肉製品や長さ４０　ａｍ以上の大型製品
を容易に製作することができた。ま念、本装置によつて
得られた鋳造製品の品質を調べたところ、当該製品は、
密度が大きく、また引張強度が第４図に示すようにダイ
カスト製品のそれの約１．３倍あり、よって第５図に示
すように、同等の強度を有する製品を得るのに製品の重
量を１０％近く低減することができ、製品の軽量化が可
能であることが確認された。

また、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、種々の変更が可能である。変型例の鋳造装置につい
て説明すると、溶湯押圧用の加圧シリンダ９ａは、ｆｌ
、６図に示すように、キャビティ２のうち容積が相対的
に大きい部分に臨むように装設することにより、鋳造品
の肉厚部にて生じ易い収縮巣（所謂巣）の発生を効果的
に防止することができる。また、第７図に示すように、
加圧シリンダ９ｂはキャビティ２とスリーブ３との連通
路４に臨むように装設し肉厚部を加圧する形式でもよい
。さらに、加圧シリンダの代わりに、第８図に示すよう
に、カウンターチップ５と対向するチップ１２を下降摺
動させることにより、キャビティ内の溶湯を加圧するよ
うにして本よい。また、カウンターチップ５の代わシに
、連通路の開閉手段として、第９図に示すようなゲート
ビン１３を連通路４に臨むように装設すれば、金型、即
ち鋳造装置が一層小型になる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明の減圧加圧鋳造方法は、キ
ャピテイの減圧処理によって溶湯の充填速度を著しく向
上せしめ、その後充填溶湯の加圧処理によって残存空気
の排出等を行なう方法としたことによシ、金属組織が緻
密で内陥欠陥が実質上無く、竪型加圧鋳造法による場合
と同等の高密度および高強度を有する鋳造品を、薄肉製
品または大型製品であっても製作すると、とが可能であ
る。また、前記鋳造品は、ダイカスト法によるそれと比
して格段に高強度であり、製品の軽量化を図ることがで
きる。後の熱処理によって製品の強度をさらに増大させ
、その軽量化を一層進めることもできる。

また、本発明の減圧加圧鋳造装置は、上記の鋳造方法を
効果的に実施して、高密度、高強度の薄肉または大聖鋳
造品を確実に製造することができ、その上溶湯の射出機
構を不要としたことにより、これに起因する種々の不具
合、例えば金型やスリーブの損傷、湯吹きや過大なサー
ジ圧の発生などが無くなシ、かつを締め圧力を竪型加圧
鋳造法置の場合と比較してその７０ないし９０チ程度に
低減することができ、よって装置全体がより小型になり
、設備費が著しく安ズなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例の鋳造装置を使用
したときの各鋳造工程を示す図、第４図および第５図は
第１図の装置を使用して得られた鋳造製品の品質試験結
果を示す図、第６図ないし第９図は本発明の各変型例の
鋳造装置の要部を夫々示す図、 第１０図は従来の竪覗加圧鋳造装置を示す図である。 図中、 １・・・金型　　　　　２・・・キャピテイ３・−スリ
ーブ　　　４・・・連通路 ７・・・溶湯 １２・・・チップ １３・・・ゲートピン 特許出願人　　　トヨタ自動車株式会社第３図 第７図 第４図 第５図 第６図 ｈ 第９図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型のキャビティと該金型内に組み込まれたスリ
   ーブとの連通路を遮断して該キャビティの内部圧力を大
   気圧未満に減じ、次に溶湯を前記スリーブ内に投入し、
   続いて前記連通路を開通させて前記溶湯を前記キャビテ
   ィ内に導入、充填し、その後前記溶湯を加圧して前記キ
   ャビティ内に充満せしめることを特徴とする減圧加圧鋳
   造方法。
2. （２）金型のキャビティと連通するように該金型内に組
   み込まれ、溶湯が投入されるスリーブと、該スリーブと
   前記キャビティの連通路を開通、遮断する開閉手段と、
   前記金型のキャビティ等の内部圧力を大気圧未満に減じ
   る減圧機構と、圧力を前記キャビティ内の溶湯に加える
   加圧手段を備えてなることを特徴とする減圧加圧鋳造装
   置。