鋳造品の製造装置及び製造方法
【課題】 キャビティの隅々に溶湯を充填して湯廻り性及び歩留まり率が向上する鋳造品の鋳造方法及び鋳造装置を提供する。
【解決手段】 上側型板６ａと、下側型板６ｂとで金型６が形成され、金型６内にキャビティ１３が形成される。下側型板６ｂには、キャビティ面の一部を、残りのキャビティ面に対してキャビティ容積を変化させる方向に移動可能な型板可動部６ｃが設けられている。型板可動部６ｃは、押し出しピン１５を支持する第１押し出し板１９とは別の第２押し出し板２０に支持されている。溶湯１７の鋳込み時、型板可動部６ｃをキャビティ容積が増大する方向に移動させておき、溶湯注入後、凝固前にキャビティ１３の容積を減少する方向に動かしてキャビティ内容積を鋳造品の大きさに対応する容積に戻す。これによってキャビティ１３内に一旦注入された余剰の溶湯が排出され、このときキャビティ内の溶湯１７が加圧されてキャビティ１３の隅々に行き渡る。
【解決手段】 上側型板６ａと、下側型板６ｂとで金型６が形成され、金型６内にキャビティ１３が形成される。下側型板６ｂには、キャビティ面の一部を、残りのキャビティ面に対してキャビティ容積を変化させる方向に移動可能な型板可動部６ｃが設けられている。型板可動部６ｃは、押し出しピン１５を支持する第１押し出し板１９とは別の第２押し出し板２０に支持されている。溶湯１７の鋳込み時、型板可動部６ｃをキャビティ容積が増大する方向に移動させておき、溶湯注入後、凝固前にキャビティ１３の容積を減少する方向に動かしてキャビティ内容積を鋳造品の大きさに対応する容積に戻す。これによってキャビティ１３内に一旦注入された余剰の溶湯が排出され、このときキャビティ内の溶湯１７が加圧されてキャビティ１３の隅々に行き渡る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型内に形成されたキャビティに金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳造品を成形する鋳造品の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製の鋳型（以下、金型という）に金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳物を形成する装置を鋳造装置といい、特に、加圧することなく、重力によって溶湯を金型に鋳込んで鋳物を製造する装置をグラビティ鋳造装置という。図５（ａ）乃至（ｅ）は、このようなグラビティ鋳造装置を使用した鋳造品の製造方法を示す図である。
【０００３】
図５（ａ）において、上側型板３６ａと下側型板３６ｂとを接合することにより、鋳造用のキャビティ４３が形成される。このキャビティ４３は、図中左側から右方向に向かって例えば３箇所の拡径部４３ａと、３箇所の縮径部４３ｂとが交互に形成され、左端の拡径部４３ａの先端部はテーパ状に先細になっている。一方、右端の縮径部４３ｂには図中右側に向かって延びる縮径部４３ｂよりもさらに細い円筒部分４３ｃを有し、この円筒部分４３ｃは湯口と連通している。金型３６の湯口部には溶湯を一時貯留する溶湯貯留部４６が設けられている。このキャビティ４３は例えばロッド鋳造用のものである。
【０００４】
上側型板３６ａと下側型板３６ｂを夫々貫通するように２本の押し出しピン４５及び１本のリターンピン４４が設けられており、この押し出しピン４５及びリターンピン４４は上側型板３６ａの上側及び下側型板３６ｂの下側に夫々配置された２重構造の押し出し板４９に夫々固定されている。
【０００５】
上側型板３６ａと下側型板３６ｂを接合させてキャビティ４３を形成した後、キャビティ４３の湯口部に付設された溶湯貯留部４６に例えばアルミニウム又はアルミニウム合金（以下、単にアルミニウムという）の溶湯４７を注入する。アルミニウムの溶湯４７を溶湯貯留部４６に注入した後、金型３６を例えば図５（ｂ）に示したように、水平に対して約３０度傾斜させると、溶湯貯留部４６内のアルミニウムの溶湯４７のキャビティ４３内への注入が開始され、その後、更に金型３６を傾斜させていくと、溶湯貯留部４６内の溶湯４７はキャビティ４３内に注入されていく。最終的に、金型３６を垂直状態にしてアルミニウムの溶湯４７のキャビティ４３内への鋳込みが終了する（図５（ｃ））。
【０００６】
この状態でキャビティ４３に鋳込んだアルミニウムの溶湯４７を凝固させ、溶湯が凝固した後、図５（ｄ）に示したように金型３６を水平状態に戻す。
【０００７】
その後、上側及び下側型板３６ａ、３６ｂを夫々リターンピン４４に沿ってパーティングラインを開く方向に移動させると共に押し出しピン４５によって鋳造品４８を押し出すと、図５（ｅ）に示したように、金型３６が開き、鋳造品４８が回収される。
【０００８】
このようなグラビティ鋳造法に関する従来技術として、例えば特開平６−４７５１７号公報（特許文献１）が挙げられる。
【０００９】
図６（ａ）及び（ｂ）は、従来技術における鋳造品製造方法を示す説明図であり、図６（ａ）は、金型のパーティングラインに沿った断面図、図６（ｂ）はパーティングラインに直交する断面図である。図６（ａ）及び（ｂ）において、鋳造品は以下のようにして製造される。
【００１０】
即ち、金型Ａの固定型ａと可動型ｂを合わせて型閉めした後、ベント孔５１からキャビティ５２内のガスを吸引してキャビティ５２内を減圧し、この状態で湯口５３から溶湯を注入する。溶湯は重力により湯道を通ってキャビティ５２内に鋳込まれる。
【００１１】
溶湯を鋳込んだ後、加圧シリンダ５４を動作させて加圧子５５によってキャビティ５２内の溶湯に圧力を加え、この状態で溶湯が凝固して製品が鋳造されるまで放置する。このような従来技術によれば、鋳造品への加圧効果によってより寸法精度の良い鋳造品が得られるということである。
【００１２】
【特許文献１】特開平６−４７５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来技術には以下のような問題点がある。即ち、薄肉鋳造品を製造する際、金型内に鋳込まれた溶湯の冷却速度が速いために、溶湯をキャビティの狭窄部又は肉厚部端部の隅々にまで十分に充填させることができず、湯廻り性及び歩留まり率が低下するという問題点がある。
【００１４】
図４は、鋳造装置におけるキャビティ内に鋳込まれた溶湯の冷却速度曲線を示すものである。図４において、鋳造品の肉厚が３０ｍｍの場合、溶湯を鋳込んだ後、溶湯温度が５７０℃になるまでに約６０秒を要しており、その後、約２０秒間５７０℃が維持されている。これに対し、肉厚が２０ｍｍの場合は、溶湯を鋳込んだ後、約４０秒で５７０℃に降下し、その後１５秒間５７０℃を維持した後、急激に温度を低下させ、溶湯を鋳込んでから７０秒後には５００℃まで温度が低下している。一方、肉厚が１０ｍｍの場合は、溶湯鋳込み後、２０秒で５７０℃に温度降下し、４０秒後には５００℃まで溶湯温度が低下していることが分かる。このように薄肉鋳造品を製造する場合は急激に溶湯温度が低下するので、特にキャビティ内の狭窄部又は肉厚部端部の隅々にまで溶湯を充填することが困難となる。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、キャビティの狭窄部又は肉厚部端部の隅々にまで溶湯を充填して湯廻り性を向上させると共に、溶湯の歩留まり率を向上させることができる鋳造品の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る鋳造品の製造装置は、１対の型板を接合した金型内に形成されたキャビティに金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳造品を成形する鋳造品の製造装置において、前記型板は前記キャビティを形成するキャビティ面を有し、少なくとも一方の型板は、そのキャビティ面の一部が残りの部分に対して前記キャビティの容積を変化させる方向に移動する型板可動部を有することを特徴とする。
【００１７】
この場合において、前記型板可動部は鋳造品を押し出す押し出しピンが支持された押し出し板とは別の押し出し板に支持されていることが好ましい。
【００１８】
また、前記型板可動部及びこの型板可動部を有する型板が他方の型板に対して移動可能に形成されていることが好ましい。
【００１９】
更にまた、前記溶湯は、重力によってキャビティ内に鋳込まれるものとすることができる。
【００２０】
更にまた、前記型板可動部は、溶湯鋳込み時に下側となる型板に設けられていることが好ましい。
【００２１】
更にまた、前記溶湯をアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯とすることができる。
【００２２】
本発明に係る鋳造品の製造方法は、１対の型板を接合した金型内に形成されるキャビティに金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳造品を成形する鋳造品の製造方法において、前記型板は前記キャビティを形成するキャビティ面を有し、少なくとも一方の型板は、そのキャビティ面の一部が残りの部分に対して前記キャビティの容積を変化させる方向に移動する型板可動部を有するものであり、溶湯注入後、凝固前に前記型板可動部を移動させて前記キャビティ容積を変化させることを特徴とする。
【００２３】
この場合において、溶湯注入前に前記型板可動部を移動させて前記キャビティ容積を鋳造品の容積よりも増大させる工程を有し、前記溶湯注入後、凝固前にキャビティ容積を変化させる工程が、前記キャビティ容積を鋳造品の容積に戻す工程であることが好ましい。
【００２４】
また、前記鋳造品を成形した後、前記型板可動部及びこの型板可動部を有する型板を他方の型板から離隔する方向に移動させて鋳造品を取り出す工程を有することが好ましい。
【００２５】
更にまた、前記溶湯は、重力によって前記キャビティ内に鋳込まれるものとすることができる。
【００２６】
更にまた、前記型板可動部は、溶湯鋳込み時に下側となる型板に設けられていることが好ましい。
【００２７】
更にまた、前記溶湯をアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯とすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本願発明である請求項１に係る鋳造品の製造装置によれば、キャビティ容積を変化させる型板可動部を有するので、例えば溶湯注入前に、型板可動部を移動させてキャビティ容積を増大させ、例えば溶湯注入後、凝固前に型板可動部を移動させてキャビティ容積を減少させることにより、一旦必要量以上の溶湯をキャビティ内に注入した後、余剰の溶湯をキャビティ外に押し出すことができ、この溶湯押し出し時に、キャビティの狭窄部又は肉厚部の端部まで溶湯を行き渡らせることができるので、湯廻り性及び歩留まり率が向上する。
【００２９】
本願請求項２に係る鋳造品の製造装置によれば、鋳造品を押し出す押し出しピンを操作することなく、型板可動部のみを移動させてキャビティ容積を変化させることができる。
【００３０】
本願請求項３に係る鋳造品の製造装置によれば、鋳造品鋳造後、型板可動部及びこの型板可動部が設けられた型板を他方の型板に対して離隔する方向に移動させてパーティングラインを開くことができるので、鋳造品を容易に取り出すことができる。
【００３１】
本願請求項４に係る鋳造品の製造装置によれば、一旦キャビティ内に注入された余剰の溶湯をキャビティ外に押し出す際、キャビティ内の隅々に溶湯が行きわたるので、溶湯の注入時に加圧しない重力鋳造装置であっても湯廻り性が向上する。
【００３２】
本願請求項５に係る鋳造品の製造装置によれば、キャビティ内に鋳込まれた余剰の溶湯を上方に押し上げてキャビティ外に排出する際に、溶湯がキャビティの隅々まで行き渡り易くなって湯廻り性が向上する。
【００３３】
本願請求項６に係る鋳造品の製造装置によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯の湯廻り性が向上し、歩留まり率よくアルミニウム又はアルミニウム合金製の鋳造品を製造することができる。
【００３４】
本願発明である請求項７に係る鋳造品の製造方法によれば、例えば溶湯鋳込み後、凝固前にキャビティ容積を減少させることにより、一旦キャビティ内に鋳込んだ溶湯をキャビティ外に押し出す際に、キャビティの狭窄部又は肉厚部端部まで溶湯を行き渡らせることができるので、湯廻り性及び歩留まり率が向上する。
【００３５】
本願請求項８に係る鋳造品の製造方法によれば、溶湯注入前に型板可動部を移動させてキャビティ容積を鋳造品の容積よりも増大させ、溶湯注入後、凝固前にキャビティ容積を鋳造品の容積まで戻すことにより、一旦キャビティ内に注入された鋳造品の容積以上の余剰の溶湯をキャビティ外に押し出す際に、キャビティの狭窄部又は肉厚部端部まで溶湯を行き渡らせることができるので、湯廻り性及び歩留まり率が向上する。
【００３６】
本願請求項９乃至１２に係る鋳造品の製造方法は、夫々上述した請求項３乃至６に係る鋳造品の製造装置を使用した鋳造品の製造方法に関するものであり、対応する鋳造品の製造装置と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２は本実施形態に係る重力鋳造装置を示す説明図であって、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の左側面図である。また図２（ａ）乃至図２（ｅ）は、夫々図１の要部を示す図であって、鋳造工程に沿った金型部分を示す断面図である。
【００３８】
図１（ａ）において、この重力鋳造装置の鋳造機本体１は、架台２上に載置されており、直立状態から水平状態に至るまで傾動可能に構成されている。鋳造機本体１の上下両端には夫々矩形の可動側取付板３及び固定側取付板４が配置されており、この可動側取付板３と固定側取付板４とは夫々その４角に配置された４本のタイバー５によって連結されている。
【００３９】
可動側取付板３と固定側取付板４との間には、上側型板６ａ及び下側型板６ｂが設けられている。上側型板６ａ及び下側型板６ｂの４角には夫々貫通孔が形成されており、この貫通孔に夫々４本のタイバー５が挿入されている。上側型板６ａ及び下側型板６ｂはタイバー５に沿って上下動可能に設けられている。
【００４０】
上側型板６ａは可動側取付板３を貫通して上方に延びる上側型締めシリンダ８に支持されており、下側型板６ｂは固定側取付板４を貫通して下方に延びる下側型締めシリンダ９に支持されている。上側型締めシリンダ８は上側型板６ａをタイバー５に沿って上下動させ、下側型締めシリンダ９は下側型板６ｂをダイバー５に沿って上下動させる。
【００４１】
上側型板６ａと下側型板６ｂとの接合面には鋳造品を成型するためのキャビティが形成され、このキャビティ内に溶湯を鋳込んで鋳造品が製造される。
【００４２】
鋳造機本体１は架台２の一端に設けられた１対の軸受け１１に支持された傾動軸１２に回転可能に支持されている。また鋳造機本体１の長さ方向中央部と架台２とは傾動シリンダ１０によって連結されており、傾動シリンダ１０と鋳造機本体１との連結部及び傾動シリンダ１０と架台２との連結部は夫々回転可能となっている、従って、傾動シリンダ１０が伸縮することによって鋳造機本体１は傾動軸１２を中心として回動し、架台２に対して垂直状態と水平状態との間を傾動するように構成されている。
【００４３】
図１（ｂ）において、傾動軸１２は左右両側の軸受け１１によって支持されており、鋳造機本体１の固定側取付板４は傾動軸１２に回転可能に支持されている。固定側取付板４の４角には４本のタイバー５が配置されており、固定側取付板４はこの４本のタイバー５を介して図示省略した上方の固定側取付板３と連結されている。固定側取付板４のほぼ中央には固定側取付板４を貫通するように下側型締めシリンダ９が設けられている。
【００４４】
鋳造機本体１の金型部分は、図２（ａ）に示すように、上側型板６ａと、下側型板６ｂとで金型６が形成され、この金型６内にキャビティ１３が形成される。キャビティ１３は、図中左側から右方向に向かって例えば３箇所の拡径部と、３箇所の縮径部とが交互に形成され、左端の拡径部の先端部はテーパ状に先細になっている。一方、右端の縮径部には図中右側に向かって延びる縮径部よりもさらに細い円筒部分としての湯道を有し、この湯道は湯口２１と連通している。
【００４５】
下側型板６ｂは二重構造の金型であり、この下側型板６ｂには、そのキャビティ面の一部を、残りのキャビティ面に対してキャビティ１３の内容積を変化させる方向、即ち図２（ａ）中上下方向に移動可能に形成された型板可動部６ｃが設けられている。
【００４６】
型板可動部６ｃは、成型後の鋳造品を押し出す押し出しピン１５が支持された後述する第１押し出し板１９とは別の第２押し出し板２０によって支持されている。型板可動部６ｃは、第２押し出し板２０を例えば図示省略した油圧シリンダによって移動させることによって下側型板６ｂ内を図２（ａ）中上下方向に摺動するように構成されている。
【００４７】
上側型板６ａ及び型板可動部６ｃには夫々型板部分を上下に貫通するように例えば２本の押し出しピン１５が設けられており、上側型板６ａ及び下側型板６ｂには夫々上下に貫通するように例えば１本のリターンピン１４が設けられている。上側の押し出しピン１５及びリターンピン１４は上側型板６ａの上側に配置された二重構造の押し出し板１９に固定されている。一方、下側の押し出しピン１５及びリターンピン１４は下側型板６の下側に配置された第２押し出し板２０の更に下側に配置された二重構造の押し出し板１９に固定されている。そして、下方の押し出し板１９は押圧板２２により支持されている。本実施形態では押圧板２２は下方の押し出し板１９に固定されている。
【００４８】
キャビティ１３の湯口２１部分には溶湯を一時貯留する溶湯貯留部１６が設けられており、この溶湯貯留部１６に例えばアルミニウムの溶湯１７が注入される。溶湯１７は、金型６を傾斜させることによってキャビティ１３内に注入される。キャビティ１３は例えばロッド鋳造用のものである。
【００４９】
溶湯１７をキャビティ１３内に鋳込む場合、予め、第２押し出し板２０を図示省略した油圧シリンダによって図２（ａ）中下方に移動させ、これによって下側型板６ｂの型板可動部６ｃを下方に移動させてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する容積よりも大きくしておく。この状態で、金型６を例えば図２（ｂ）に示したように、水平に対して約３０度傾斜させると、アルミニウムの溶湯１７のキャビティ１３内への注入が開始する。
【００５０】
その後、更に金型６を傾斜させていくと、溶湯貯留部１６内の溶湯１７はキャビティ１３内に注入されていく。最終的に、金型６を垂直状態にしてアルミニウムの溶湯１７のキャビティ１３内への鋳込みが終了する（図２（ｃ））。
【００５１】
溶湯１７のキャビティ１３内への注入が終了した後、溶湯１７が凝固する前に第２押し出し板２０を操作して型板可動部６ｃをキャビティ１３の内容積が減少する方向、即ち図２（ｃ）中左方向に動かしてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する容積に戻す。このとき、型板可動部６ｃを支持する第２押し出し板２０は下側型板６ｂの端部に当接した状態となる。
【００５２】
型板可動部６ｃを動かしてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する大きさに戻すと、一旦、鋳造品１８に対応する容積よりも大きい容積のキャビティ１３内に注入されていた溶湯は、キャビティ１３の内容積を減少する方向に移動する型板可動部６ｃによって押圧され、更に余剰の溶湯は押し出されて、製品鋳造用のキャビティとは別に設けられた余剰の溶湯を受けるためのキャビティ（図示省略）内に貯められる。このとき型板可動部６ｃの移動によってキャビティ内の溶湯１７が加圧され、溶湯１７が成型用のキャビティの隅々に行きわたる。
【００５３】
このようにして、キャビティ１３内に溶湯１７を鋳込んだ後、静置し、溶湯が凝固した後、図２（ｄ）に示したように金型６を水平状態に戻し、下側型板６ｂを型板可動部６ｃごと下降させると共に、押圧板２２を上昇させて下側の押し出し板１９に支持された押し出しピン１５を押し出すと、鋳造品１８が下側型板６ｂから離型する。
【００５４】
その後、上側型板６ａの押し出しピン１５を図中下方に押し出すと、図２（ｅ）に示したように、鋳造品１８が完全に離型し、製品として回収される。
【００５５】
以下、上述のように構成された本実施形態の鋳造品の鋳造装置の動作を説明する。鋳造を開始するに際し、先ず、図１の傾動シリンダ１０を伸長して鋳造機本体１を垂直の初期状態に戻す。この状態において、上側型板６ａと下側型板６ｂとを当接させてキャビティ１３を形成する。
【００５６】
本実施形態においては、溶湯注入後、凝固前に型板可動部６ｃを移動させてキャビティ１３の容積を変化させるが、先ず、キャビティ１３に溶湯１７を注入する前に、図２（ａ）に示したように、第２押し出し板２０を操作して型板可動部６ｃを下側型板６ｂに対して下方に移動させ、これによってキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する大きさよりも大きい容積とする。次に、溶湯貯留部１６にアルミニウムの溶湯１７を注ぐ。このときアルミニウムの溶湯１７は前記内容積を増大させたキャビティ１３を十分満たす量とする。
【００５７】
キャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する大きさよりも大きい容積とした金型６を図２（ｂ）に示したように例えば水平状態に対して３０゜傾斜させると溶湯１７のキャビティ１３内への注入が始まる。
【００５８】
その後、更に金型６を傾斜させていくと、溶湯貯留部１６内の溶湯１７は更にキャビティ１３内に注入されていく。最終的に、金型６を垂直状態にしてアルミニウムの溶湯１７のキャビティ１３内への鋳込みが終了する（図２（ｃ））。
【００５９】
溶湯１７のキャビティ１３内への注入が終了した後、溶湯１７が凝固する前に型板可動部６ｃを上側型板６ａに向けて若干移動させてキャビティ１３の容積を変化させる。即ち、第２押し出し板２０を操作して型板可動部６ｃをキャビティ１３の内容積が減少する方向に動かしてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する容積に戻す（図２（ｃ））。
【００６０】
型板可動部６ｃを動かしてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する容積に戻すタイミングは、予め測定した溶湯鋳込み開始時から鋳込み完了時までの経過時間である、例えば溶湯鋳込み開始から１０秒の時間の経過後とされる。この場合において、溶湯鋳込み後、最も速く冷却される部分の金型表面温度が約５６０℃になった時点で型板可動部６ｃを移動してキャビティ１３の内容積が鋳造品１８に対応する容積となるようにしてもよい。
【００６１】
なお、溶湯鋳込み時の金型温度は、通常３００乃至４００℃であるが、厚肉部と薄肉部とが隣接する鋳造品の場合、厚肉部の冷却を優先させるために、例えば薄肉部の金型温度が２５０℃以下になる場合がある。また、溶湯が金型の表面近傍を流れて金型先端部に注入される場合は、溶湯温度の低下速度が速くなる。このような状況を考慮すると、上述したように、金型可動部６ｃを移動させてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応させる場合の時間以外のタイミングとして、金型温度が約５６０℃になった時点が挙げられる。但し、溶湯注入後、型板可動部６ｃを動かしてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する容積に戻すタイミングは特に限定されるものではなく、キャビティ１３内に鋳込まれた溶湯１７が凝固する前に行えばよい。
【００６２】
上述したように、溶湯１７のキャビティ１３内への注入を開始した後、型板可動部６ｃを移動させてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する大きさに戻すまでの間隔は時間にして１０秒前後であり、この間に溶湯１７が凝固することはなく、溶湯１７は液体又は半凝固状態を維持する。
【００６３】
従って、キャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する大きさに戻す際、一旦、鋳造品１８に対応する容積よりも大きい容積のキャビティ１３内に注入された余剰の溶湯は、押し出されて製品鋳造用のキャビティとは別に設けられた余剰の溶湯を受けるためのキャビティ（図示省略）内に貯められる。このとき、キャビティ１３の内容積を減少させようとする型板可動部６ｃの移動によってキャビティ１３内の溶湯１７が加圧され、溶湯１７はキャビティ１３の隅々にまで行きわたる。
【００６４】
溶湯１７をキャビティ１３の隅々に行きわたらせた状態で静置し、キャビティ１３に鋳込んだアルミニウムの溶湯１７を凝固させて鋳造品１８とする。溶湯１７が凝固した後、図２（ｄ）に示したように金型６を水平状態に戻し、下側型板６ｂを型板可動部６ｃごと下降させ、型板可動部６ｃに対応する押し出し板１９に支持された押し出しピン１５を押し出すと鋳造品１８は下側型板６ｂ及び型板可動部６ｃから離型する。
【００６５】
その後、上側型板６ａに対応する押し出し板１９を動かして押し出しピン１５を図中下方に押し出し、図２（ｅ）に示したように、鋳造品１８を完全に離型させ、製品として回収する。
【００６６】
本実施形態によれば、下側型板６ｂに、キャビティ面の一部をキャビティ１３の容積が変化する方向に移動可能な型板可動部６ｃを設け、溶湯鋳込み時に予め型板可動部６ｃをキャビティ１３の内容積が増大する方向に移動させ、溶湯の鋳込みが終了した後、溶湯の凝固前に型板可動部６ｃを戻してキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する大きさに戻すようにしたので、一旦キャビティ１３内に注入された余剰の溶湯１７が押し出される際の加圧力によって溶湯１７がキャビティ１３の隅々にまで行きわたる。従って、湯廻り性が向上し、溶湯の歩留まり率が向上すると共に、溶湯内の内部巣が減少して良好な鋳造品を得ることができる。
【００６７】
また、本実施形態によれば、型板可動部６ｃを、鋳造品を押し出す押し出しピン１５が支持された第１押し出し板１９とは別の第２押し出し板２０で支持したので、押し出しピン１５とは別に型板可動部６ｃのみを可動させてキャビティ１３の内容積を調整して湯廻り性を改善することができる。
【００６８】
更にまた、本実施形態によれば、湯廻り性が改善されることにより、金型温度を従来の３００乃至４００℃から例えば２０乃至３０℃引き下げることができ、また、溶湯温度を５乃至１０℃引き下げることができる。これによって、従来５分程度を要していた鋳造品製造までのリードタイムを例えば１０乃至２０秒短縮することができる。また、相対的に鋳造品冷却速度が速くなるので、内部組織のＤＡＳ（デントライトアームスペーシング）が密になり、製品強度が向上する。
【００６９】
更にまた、本実施形態によれば、湯廻り対策として、従来からキャビティの薄肉部又は狭小部に対応する金型部分に配置されていたセラミック等の保温材を不要とすることができる。
【００７０】
図３は上述の実施形態の変形例を示す断面図であり、図２（ｃ）に対応する工程を示すものである。上述の実施形態においては、図２（ａ）で下方になる押し出し板１９を支持する押圧板２２がこの押し出し板１９に固定されているものであったが、図３に示す変形例においては、押圧板２２は、型板可動部６ｃを支持する第２押し出し板２０の外方に突出する突出部を介して型板可動部６ｃの移動方向に移動可能に設けられており、下方の押し出し板１９とは分離して移動可能になっている。
【００７１】
そして、図２（ｂ）に示すように、溶湯の注入が開始された後、図３に示すように、鋳型を垂直状態にし、第２押し出し板２０を第１押し出し板１９と共に下側型板６ｂに向けて移動させ、第２押し出し板２０を下側型板６ｂに当接させる。押圧板２２は元の位置に残っている。これにより、可動型板６ｃが上側型板６ａに向けて移動すると共に、第１押し出し板１９も下側型板６ｂに向けて移動しているので、押し出しピン１５及びリターンピン１４もキャビティ１３に向けて移動する。これにより、押し出しピン１５の先端が可動型板６ｃの表面と面一の状態で可動型板６ｃが移動するので、可動型板６ｃの移動に伴い溶湯が可動型板６ｃにおける押し出しピン１５挿入用の孔内に侵入してくることを防止できる。本変形例においても、可動型板６ｃの上側型板６ａに向かう移動により、キャビティ１３の容積が減少するので、溶湯には押し湯効果が働き、高品質の鋳塊を得ることができる。
【００７２】
溶湯凝固後、図２（ｄ）に示すように、鋳型を水平の状態にし、下側型板６ｂ及び可動型板６ｃを下げると共に、押圧板２２を下側型板６ｂ及び可動型板６ｃに対して相対的に上昇させることにより、第１押し出し板１９を第２押し出し板２０に当接するまで、又はその近傍まで上昇させ、押し出しピン１５及びリターンピン１４を夫々可動型板６ｃ及び下側型板６ｂから相対的に上方に突出させ、押し出しピン１５により鋳造品１８を可動型板６ｃ及び下側型板６ｂから押し出す。これにより、鋳造品１８が離型する。このようにして、本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を奏するのに加え、押し出しピン１５が挿入される可動型板６ｃの孔内に溶湯が侵入することを防止することができるという効果を奏する。
【００７３】
上記各実施形態及び変形例において、溶湯１７をキャビティ１３内に鋳込む際、予め下側型板６ｂの型板可動部６ｃを下方に移動させることによってキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する容積よりも大きくしておく場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、溶湯１７をキャビティ１３内に鋳込みはじめると同時に下側型板６ｂの型板可動部６ｃを下方に移動させ、これによってキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する容積よりも大きくすることもできる。
【００７４】
また、上記実施形態において、一旦キャビティ１３内に注入された余剰の溶湯１７を受けるための溶湯受けキャビティ（図示省略）を金型内に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、溶湯受けキャビティを設ける代わりに、キャビティ１３と溶湯貯留部１６とを連結する湯道部分を太くして、型板可動部６ｃの移動によりキャビティ１３から押し出される余剰の溶湯を湯道部分に貯留するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の鋳造品の製造装置及び製造方法は、キャビティ内の狭窄部又は肉厚部端部の隅々にまで溶湯を充填することができ、湯廻り性及び溶湯の歩留まり率を向上させることができるものであり、鋳造分野、特に重力鋳造分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態に係る重力鋳造装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る重力鋳造装置の金型部分を示す断面図であり、実施形態の動作を示す。
【図３】本発明の実施形態に係る重力鋳造装置の動作における変形例を示す断面図である。
【図４】鋳造品の肉厚と溶湯の温度降下との関係を示す図である。
【図５】従来技術の説明図である。
【図６】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００７７】
１：鋳造機本体
２：架台
３：可動側取付板
４：固定側取付板
５：タイバー
６：金型
６ａ：上側型板
６ｂ：下側型板
６ｃ：型板可動部
８：上側型締めシリンダ
９：下側型締めシリンダ
１０：傾動シリンダ
１１：軸受け
１２：傾動軸
１３：キャビティ
１４：リターンピン
１５：押し出しピン
１６：溶湯貯留部
１７：溶湯
１８：鋳造品
１９：第１押し出し板
２０：第２押し出し板
２１：湯口
３６：金型
３６ａ：上側型板
３６ｂ：下側型板
４３：キャビティ
４３ａ：拡径部
４３ｂ：縮径部
４３ｃ：円筒部分
４４：リターンピン
４５：突き出しピン
４６：溶湯貯留部
４７：溶湯
４８：鋳造品
４９：押し出し板
５１：ベント孔
５２：キャビティ
５３：湯口
５４：加圧シリンダ
５５：加圧子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型内に形成されたキャビティに金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳造品を成形する鋳造品の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製の鋳型（以下、金型という）に金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳物を形成する装置を鋳造装置といい、特に、加圧することなく、重力によって溶湯を金型に鋳込んで鋳物を製造する装置をグラビティ鋳造装置という。図５（ａ）乃至（ｅ）は、このようなグラビティ鋳造装置を使用した鋳造品の製造方法を示す図である。
【０００３】
図５（ａ）において、上側型板３６ａと下側型板３６ｂとを接合することにより、鋳造用のキャビティ４３が形成される。このキャビティ４３は、図中左側から右方向に向かって例えば３箇所の拡径部４３ａと、３箇所の縮径部４３ｂとが交互に形成され、左端の拡径部４３ａの先端部はテーパ状に先細になっている。一方、右端の縮径部４３ｂには図中右側に向かって延びる縮径部４３ｂよりもさらに細い円筒部分４３ｃを有し、この円筒部分４３ｃは湯口と連通している。金型３６の湯口部には溶湯を一時貯留する溶湯貯留部４６が設けられている。このキャビティ４３は例えばロッド鋳造用のものである。
【０００４】
上側型板３６ａと下側型板３６ｂを夫々貫通するように２本の押し出しピン４５及び１本のリターンピン４４が設けられており、この押し出しピン４５及びリターンピン４４は上側型板３６ａの上側及び下側型板３６ｂの下側に夫々配置された２重構造の押し出し板４９に夫々固定されている。
【０００５】
上側型板３６ａと下側型板３６ｂを接合させてキャビティ４３を形成した後、キャビティ４３の湯口部に付設された溶湯貯留部４６に例えばアルミニウム又はアルミニウム合金（以下、単にアルミニウムという）の溶湯４７を注入する。アルミニウムの溶湯４７を溶湯貯留部４６に注入した後、金型３６を例えば図５（ｂ）に示したように、水平に対して約３０度傾斜させると、溶湯貯留部４６内のアルミニウムの溶湯４７のキャビティ４３内への注入が開始され、その後、更に金型３６を傾斜させていくと、溶湯貯留部４６内の溶湯４７はキャビティ４３内に注入されていく。最終的に、金型３６を垂直状態にしてアルミニウムの溶湯４７のキャビティ４３内への鋳込みが終了する（図５（ｃ））。
【０００６】
この状態でキャビティ４３に鋳込んだアルミニウムの溶湯４７を凝固させ、溶湯が凝固した後、図５（ｄ）に示したように金型３６を水平状態に戻す。
【０００７】
その後、上側及び下側型板３６ａ、３６ｂを夫々リターンピン４４に沿ってパーティングラインを開く方向に移動させると共に押し出しピン４５によって鋳造品４８を押し出すと、図５（ｅ）に示したように、金型３６が開き、鋳造品４８が回収される。
【０００８】
このようなグラビティ鋳造法に関する従来技術として、例えば特開平６−４７５１７号公報（特許文献１）が挙げられる。
【０００９】
図６（ａ）及び（ｂ）は、従来技術における鋳造品製造方法を示す説明図であり、図６（ａ）は、金型のパーティングラインに沿った断面図、図６（ｂ）はパーティングラインに直交する断面図である。図６（ａ）及び（ｂ）において、鋳造品は以下のようにして製造される。
【００１０】
即ち、金型Ａの固定型ａと可動型ｂを合わせて型閉めした後、ベント孔５１からキャビティ５２内のガスを吸引してキャビティ５２内を減圧し、この状態で湯口５３から溶湯を注入する。溶湯は重力により湯道を通ってキャビティ５２内に鋳込まれる。
【００１１】
溶湯を鋳込んだ後、加圧シリンダ５４を動作させて加圧子５５によってキャビティ５２内の溶湯に圧力を加え、この状態で溶湯が凝固して製品が鋳造されるまで放置する。このような従来技術によれば、鋳造品への加圧効果によってより寸法精度の良い鋳造品が得られるということである。
【００１２】
【特許文献１】特開平６−４７５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来技術には以下のような問題点がある。即ち、薄肉鋳造品を製造する際、金型内に鋳込まれた溶湯の冷却速度が速いために、溶湯をキャビティの狭窄部又は肉厚部端部の隅々にまで十分に充填させることができず、湯廻り性及び歩留まり率が低下するという問題点がある。
【００１４】
図４は、鋳造装置におけるキャビティ内に鋳込まれた溶湯の冷却速度曲線を示すものである。図４において、鋳造品の肉厚が３０ｍｍの場合、溶湯を鋳込んだ後、溶湯温度が５７０℃になるまでに約６０秒を要しており、その後、約２０秒間５７０℃が維持されている。これに対し、肉厚が２０ｍｍの場合は、溶湯を鋳込んだ後、約４０秒で５７０℃に降下し、その後１５秒間５７０℃を維持した後、急激に温度を低下させ、溶湯を鋳込んでから７０秒後には５００℃まで温度が低下している。一方、肉厚が１０ｍｍの場合は、溶湯鋳込み後、２０秒で５７０℃に温度降下し、４０秒後には５００℃まで溶湯温度が低下していることが分かる。このように薄肉鋳造品を製造する場合は急激に溶湯温度が低下するので、特にキャビティ内の狭窄部又は肉厚部端部の隅々にまで溶湯を充填することが困難となる。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、キャビティの狭窄部又は肉厚部端部の隅々にまで溶湯を充填して湯廻り性を向上させると共に、溶湯の歩留まり率を向上させることができる鋳造品の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る鋳造品の製造装置は、１対の型板を接合した金型内に形成されたキャビティに金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳造品を成形する鋳造品の製造装置において、前記型板は前記キャビティを形成するキャビティ面を有し、少なくとも一方の型板は、そのキャビティ面の一部が残りの部分に対して前記キャビティの容積を変化させる方向に移動する型板可動部を有することを特徴とする。
【００１７】
この場合において、前記型板可動部は鋳造品を押し出す押し出しピンが支持された押し出し板とは別の押し出し板に支持されていることが好ましい。
【００１８】
また、前記型板可動部及びこの型板可動部を有する型板が他方の型板に対して移動可能に形成されていることが好ましい。
【００１９】
更にまた、前記溶湯は、重力によってキャビティ内に鋳込まれるものとすることができる。
【００２０】
更にまた、前記型板可動部は、溶湯鋳込み時に下側となる型板に設けられていることが好ましい。
【００２１】
更にまた、前記溶湯をアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯とすることができる。
【００２２】
本発明に係る鋳造品の製造方法は、１対の型板を接合した金型内に形成されるキャビティに金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳造品を成形する鋳造品の製造方法において、前記型板は前記キャビティを形成するキャビティ面を有し、少なくとも一方の型板は、そのキャビティ面の一部が残りの部分に対して前記キャビティの容積を変化させる方向に移動する型板可動部を有するものであり、溶湯注入後、凝固前に前記型板可動部を移動させて前記キャビティ容積を変化させることを特徴とする。
【００２３】
この場合において、溶湯注入前に前記型板可動部を移動させて前記キャビティ容積を鋳造品の容積よりも増大させる工程を有し、前記溶湯注入後、凝固前にキャビティ容積を変化させる工程が、前記キャビティ容積を鋳造品の容積に戻す工程であることが好ましい。
【００２４】
また、前記鋳造品を成形した後、前記型板可動部及びこの型板可動部を有する型板を他方の型板から離隔する方向に移動させて鋳造品を取り出す工程を有することが好ましい。
【００２５】
更にまた、前記溶湯は、重力によって前記キャビティ内に鋳込まれるものとすることができる。
【００２６】
更にまた、前記型板可動部は、溶湯鋳込み時に下側となる型板に設けられていることが好ましい。
【００２７】
更にまた、前記溶湯をアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯とすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本願発明である請求項１に係る鋳造品の製造装置によれば、キャビティ容積を変化させる型板可動部を有するので、例えば溶湯注入前に、型板可動部を移動させてキャビティ容積を増大させ、例えば溶湯注入後、凝固前に型板可動部を移動させてキャビティ容積を減少させることにより、一旦必要量以上の溶湯をキャビティ内に注入した後、余剰の溶湯をキャビティ外に押し出すことができ、この溶湯押し出し時に、キャビティの狭窄部又は肉厚部の端部まで溶湯を行き渡らせることができるので、湯廻り性及び歩留まり率が向上する。
【００２９】
本願請求項２に係る鋳造品の製造装置によれば、鋳造品を押し出す押し出しピンを操作することなく、型板可動部のみを移動させてキャビティ容積を変化させることができる。
【００３０】
本願請求項３に係る鋳造品の製造装置によれば、鋳造品鋳造後、型板可動部及びこの型板可動部が設けられた型板を他方の型板に対して離隔する方向に移動させてパーティングラインを開くことができるので、鋳造品を容易に取り出すことができる。
【００３１】
本願請求項４に係る鋳造品の製造装置によれば、一旦キャビティ内に注入された余剰の溶湯をキャビティ外に押し出す際、キャビティ内の隅々に溶湯が行きわたるので、溶湯の注入時に加圧しない重力鋳造装置であっても湯廻り性が向上する。
【００３２】
本願請求項５に係る鋳造品の製造装置によれば、キャビティ内に鋳込まれた余剰の溶湯を上方に押し上げてキャビティ外に排出する際に、溶湯がキャビティの隅々まで行き渡り易くなって湯廻り性が向上する。
【００３３】
本願請求項６に係る鋳造品の製造装置によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯の湯廻り性が向上し、歩留まり率よくアルミニウム又はアルミニウム合金製の鋳造品を製造することができる。
【００３４】
本願発明である請求項７に係る鋳造品の製造方法によれば、例えば溶湯鋳込み後、凝固前にキャビティ容積を減少させることにより、一旦キャビティ内に鋳込んだ溶湯をキャビティ外に押し出す際に、キャビティの狭窄部又は肉厚部端部まで溶湯を行き渡らせることができるので、湯廻り性及び歩留まり率が向上する。
【００３５】
本願請求項８に係る鋳造品の製造方法によれば、溶湯注入前に型板可動部を移動させてキャビティ容積を鋳造品の容積よりも増大させ、溶湯注入後、凝固前にキャビティ容積を鋳造品の容積まで戻すことにより、一旦キャビティ内に注入された鋳造品の容積以上の余剰の溶湯をキャビティ外に押し出す際に、キャビティの狭窄部又は肉厚部端部まで溶湯を行き渡らせることができるので、湯廻り性及び歩留まり率が向上する。
【００３６】
本願請求項９乃至１２に係る鋳造品の製造方法は、夫々上述した請求項３乃至６に係る鋳造品の製造装置を使用した鋳造品の製造方法に関するものであり、対応する鋳造品の製造装置と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２は本実施形態に係る重力鋳造装置を示す説明図であって、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の左側面図である。また図２（ａ）乃至図２（ｅ）は、夫々図１の要部を示す図であって、鋳造工程に沿った金型部分を示す断面図である。
【００３８】
図１（ａ）において、この重力鋳造装置の鋳造機本体１は、架台２上に載置されており、直立状態から水平状態に至るまで傾動可能に構成されている。鋳造機本体１の上下両端には夫々矩形の可動側取付板３及び固定側取付板４が配置されており、この可動側取付板３と固定側取付板４とは夫々その４角に配置された４本のタイバー５によって連結されている。
【００３９】
可動側取付板３と固定側取付板４との間には、上側型板６ａ及び下側型板６ｂが設けられている。上側型板６ａ及び下側型板６ｂの４角には夫々貫通孔が形成されており、この貫通孔に夫々４本のタイバー５が挿入されている。上側型板６ａ及び下側型板６ｂはタイバー５に沿って上下動可能に設けられている。
【００４０】
上側型板６ａは可動側取付板３を貫通して上方に延びる上側型締めシリンダ８に支持されており、下側型板６ｂは固定側取付板４を貫通して下方に延びる下側型締めシリンダ９に支持されている。上側型締めシリンダ８は上側型板６ａをタイバー５に沿って上下動させ、下側型締めシリンダ９は下側型板６ｂをダイバー５に沿って上下動させる。
【００４１】
上側型板６ａと下側型板６ｂとの接合面には鋳造品を成型するためのキャビティが形成され、このキャビティ内に溶湯を鋳込んで鋳造品が製造される。
【００４２】
鋳造機本体１は架台２の一端に設けられた１対の軸受け１１に支持された傾動軸１２に回転可能に支持されている。また鋳造機本体１の長さ方向中央部と架台２とは傾動シリンダ１０によって連結されており、傾動シリンダ１０と鋳造機本体１との連結部及び傾動シリンダ１０と架台２との連結部は夫々回転可能となっている、従って、傾動シリンダ１０が伸縮することによって鋳造機本体１は傾動軸１２を中心として回動し、架台２に対して垂直状態と水平状態との間を傾動するように構成されている。
【００４３】
図１（ｂ）において、傾動軸１２は左右両側の軸受け１１によって支持されており、鋳造機本体１の固定側取付板４は傾動軸１２に回転可能に支持されている。固定側取付板４の４角には４本のタイバー５が配置されており、固定側取付板４はこの４本のタイバー５を介して図示省略した上方の固定側取付板３と連結されている。固定側取付板４のほぼ中央には固定側取付板４を貫通するように下側型締めシリンダ９が設けられている。
【００４４】
鋳造機本体１の金型部分は、図２（ａ）に示すように、上側型板６ａと、下側型板６ｂとで金型６が形成され、この金型６内にキャビティ１３が形成される。キャビティ１３は、図中左側から右方向に向かって例えば３箇所の拡径部と、３箇所の縮径部とが交互に形成され、左端の拡径部の先端部はテーパ状に先細になっている。一方、右端の縮径部には図中右側に向かって延びる縮径部よりもさらに細い円筒部分としての湯道を有し、この湯道は湯口２１と連通している。
【００４５】
下側型板６ｂは二重構造の金型であり、この下側型板６ｂには、そのキャビティ面の一部を、残りのキャビティ面に対してキャビティ１３の内容積を変化させる方向、即ち図２（ａ）中上下方向に移動可能に形成された型板可動部６ｃが設けられている。
【００４６】
型板可動部６ｃは、成型後の鋳造品を押し出す押し出しピン１５が支持された後述する第１押し出し板１９とは別の第２押し出し板２０によって支持されている。型板可動部６ｃは、第２押し出し板２０を例えば図示省略した油圧シリンダによって移動させることによって下側型板６ｂ内を図２（ａ）中上下方向に摺動するように構成されている。
【００４７】
上側型板６ａ及び型板可動部６ｃには夫々型板部分を上下に貫通するように例えば２本の押し出しピン１５が設けられており、上側型板６ａ及び下側型板６ｂには夫々上下に貫通するように例えば１本のリターンピン１４が設けられている。上側の押し出しピン１５及びリターンピン１４は上側型板６ａの上側に配置された二重構造の押し出し板１９に固定されている。一方、下側の押し出しピン１５及びリターンピン１４は下側型板６の下側に配置された第２押し出し板２０の更に下側に配置された二重構造の押し出し板１９に固定されている。そして、下方の押し出し板１９は押圧板２２により支持されている。本実施形態では押圧板２２は下方の押し出し板１９に固定されている。
【００４８】
キャビティ１３の湯口２１部分には溶湯を一時貯留する溶湯貯留部１６が設けられており、この溶湯貯留部１６に例えばアルミニウムの溶湯１７が注入される。溶湯１７は、金型６を傾斜させることによってキャビティ１３内に注入される。キャビティ１３は例えばロッド鋳造用のものである。
【００４９】
溶湯１７をキャビティ１３内に鋳込む場合、予め、第２押し出し板２０を図示省略した油圧シリンダによって図２（ａ）中下方に移動させ、これによって下側型板６ｂの型板可動部６ｃを下方に移動させてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する容積よりも大きくしておく。この状態で、金型６を例えば図２（ｂ）に示したように、水平に対して約３０度傾斜させると、アルミニウムの溶湯１７のキャビティ１３内への注入が開始する。
【００５０】
その後、更に金型６を傾斜させていくと、溶湯貯留部１６内の溶湯１７はキャビティ１３内に注入されていく。最終的に、金型６を垂直状態にしてアルミニウムの溶湯１７のキャビティ１３内への鋳込みが終了する（図２（ｃ））。
【００５１】
溶湯１７のキャビティ１３内への注入が終了した後、溶湯１７が凝固する前に第２押し出し板２０を操作して型板可動部６ｃをキャビティ１３の内容積が減少する方向、即ち図２（ｃ）中左方向に動かしてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する容積に戻す。このとき、型板可動部６ｃを支持する第２押し出し板２０は下側型板６ｂの端部に当接した状態となる。
【００５２】
型板可動部６ｃを動かしてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する大きさに戻すと、一旦、鋳造品１８に対応する容積よりも大きい容積のキャビティ１３内に注入されていた溶湯は、キャビティ１３の内容積を減少する方向に移動する型板可動部６ｃによって押圧され、更に余剰の溶湯は押し出されて、製品鋳造用のキャビティとは別に設けられた余剰の溶湯を受けるためのキャビティ（図示省略）内に貯められる。このとき型板可動部６ｃの移動によってキャビティ内の溶湯１７が加圧され、溶湯１７が成型用のキャビティの隅々に行きわたる。
【００５３】
このようにして、キャビティ１３内に溶湯１７を鋳込んだ後、静置し、溶湯が凝固した後、図２（ｄ）に示したように金型６を水平状態に戻し、下側型板６ｂを型板可動部６ｃごと下降させると共に、押圧板２２を上昇させて下側の押し出し板１９に支持された押し出しピン１５を押し出すと、鋳造品１８が下側型板６ｂから離型する。
【００５４】
その後、上側型板６ａの押し出しピン１５を図中下方に押し出すと、図２（ｅ）に示したように、鋳造品１８が完全に離型し、製品として回収される。
【００５５】
以下、上述のように構成された本実施形態の鋳造品の鋳造装置の動作を説明する。鋳造を開始するに際し、先ず、図１の傾動シリンダ１０を伸長して鋳造機本体１を垂直の初期状態に戻す。この状態において、上側型板６ａと下側型板６ｂとを当接させてキャビティ１３を形成する。
【００５６】
本実施形態においては、溶湯注入後、凝固前に型板可動部６ｃを移動させてキャビティ１３の容積を変化させるが、先ず、キャビティ１３に溶湯１７を注入する前に、図２（ａ）に示したように、第２押し出し板２０を操作して型板可動部６ｃを下側型板６ｂに対して下方に移動させ、これによってキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する大きさよりも大きい容積とする。次に、溶湯貯留部１６にアルミニウムの溶湯１７を注ぐ。このときアルミニウムの溶湯１７は前記内容積を増大させたキャビティ１３を十分満たす量とする。
【００５７】
キャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する大きさよりも大きい容積とした金型６を図２（ｂ）に示したように例えば水平状態に対して３０゜傾斜させると溶湯１７のキャビティ１３内への注入が始まる。
【００５８】
その後、更に金型６を傾斜させていくと、溶湯貯留部１６内の溶湯１７は更にキャビティ１３内に注入されていく。最終的に、金型６を垂直状態にしてアルミニウムの溶湯１７のキャビティ１３内への鋳込みが終了する（図２（ｃ））。
【００５９】
溶湯１７のキャビティ１３内への注入が終了した後、溶湯１７が凝固する前に型板可動部６ｃを上側型板６ａに向けて若干移動させてキャビティ１３の容積を変化させる。即ち、第２押し出し板２０を操作して型板可動部６ｃをキャビティ１３の内容積が減少する方向に動かしてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する容積に戻す（図２（ｃ））。
【００６０】
型板可動部６ｃを動かしてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する容積に戻すタイミングは、予め測定した溶湯鋳込み開始時から鋳込み完了時までの経過時間である、例えば溶湯鋳込み開始から１０秒の時間の経過後とされる。この場合において、溶湯鋳込み後、最も速く冷却される部分の金型表面温度が約５６０℃になった時点で型板可動部６ｃを移動してキャビティ１３の内容積が鋳造品１８に対応する容積となるようにしてもよい。
【００６１】
なお、溶湯鋳込み時の金型温度は、通常３００乃至４００℃であるが、厚肉部と薄肉部とが隣接する鋳造品の場合、厚肉部の冷却を優先させるために、例えば薄肉部の金型温度が２５０℃以下になる場合がある。また、溶湯が金型の表面近傍を流れて金型先端部に注入される場合は、溶湯温度の低下速度が速くなる。このような状況を考慮すると、上述したように、金型可動部６ｃを移動させてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応させる場合の時間以外のタイミングとして、金型温度が約５６０℃になった時点が挙げられる。但し、溶湯注入後、型板可動部６ｃを動かしてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する容積に戻すタイミングは特に限定されるものではなく、キャビティ１３内に鋳込まれた溶湯１７が凝固する前に行えばよい。
【００６２】
上述したように、溶湯１７のキャビティ１３内への注入を開始した後、型板可動部６ｃを移動させてキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する大きさに戻すまでの間隔は時間にして１０秒前後であり、この間に溶湯１７が凝固することはなく、溶湯１７は液体又は半凝固状態を維持する。
【００６３】
従って、キャビティ１３の内容積を鋳造品１８の大きさに対応する大きさに戻す際、一旦、鋳造品１８に対応する容積よりも大きい容積のキャビティ１３内に注入された余剰の溶湯は、押し出されて製品鋳造用のキャビティとは別に設けられた余剰の溶湯を受けるためのキャビティ（図示省略）内に貯められる。このとき、キャビティ１３の内容積を減少させようとする型板可動部６ｃの移動によってキャビティ１３内の溶湯１７が加圧され、溶湯１７はキャビティ１３の隅々にまで行きわたる。
【００６４】
溶湯１７をキャビティ１３の隅々に行きわたらせた状態で静置し、キャビティ１３に鋳込んだアルミニウムの溶湯１７を凝固させて鋳造品１８とする。溶湯１７が凝固した後、図２（ｄ）に示したように金型６を水平状態に戻し、下側型板６ｂを型板可動部６ｃごと下降させ、型板可動部６ｃに対応する押し出し板１９に支持された押し出しピン１５を押し出すと鋳造品１８は下側型板６ｂ及び型板可動部６ｃから離型する。
【００６５】
その後、上側型板６ａに対応する押し出し板１９を動かして押し出しピン１５を図中下方に押し出し、図２（ｅ）に示したように、鋳造品１８を完全に離型させ、製品として回収する。
【００６６】
本実施形態によれば、下側型板６ｂに、キャビティ面の一部をキャビティ１３の容積が変化する方向に移動可能な型板可動部６ｃを設け、溶湯鋳込み時に予め型板可動部６ｃをキャビティ１３の内容積が増大する方向に移動させ、溶湯の鋳込みが終了した後、溶湯の凝固前に型板可動部６ｃを戻してキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する大きさに戻すようにしたので、一旦キャビティ１３内に注入された余剰の溶湯１７が押し出される際の加圧力によって溶湯１７がキャビティ１３の隅々にまで行きわたる。従って、湯廻り性が向上し、溶湯の歩留まり率が向上すると共に、溶湯内の内部巣が減少して良好な鋳造品を得ることができる。
【００６７】
また、本実施形態によれば、型板可動部６ｃを、鋳造品を押し出す押し出しピン１５が支持された第１押し出し板１９とは別の第２押し出し板２０で支持したので、押し出しピン１５とは別に型板可動部６ｃのみを可動させてキャビティ１３の内容積を調整して湯廻り性を改善することができる。
【００６８】
更にまた、本実施形態によれば、湯廻り性が改善されることにより、金型温度を従来の３００乃至４００℃から例えば２０乃至３０℃引き下げることができ、また、溶湯温度を５乃至１０℃引き下げることができる。これによって、従来５分程度を要していた鋳造品製造までのリードタイムを例えば１０乃至２０秒短縮することができる。また、相対的に鋳造品冷却速度が速くなるので、内部組織のＤＡＳ（デントライトアームスペーシング）が密になり、製品強度が向上する。
【００６９】
更にまた、本実施形態によれば、湯廻り対策として、従来からキャビティの薄肉部又は狭小部に対応する金型部分に配置されていたセラミック等の保温材を不要とすることができる。
【００７０】
図３は上述の実施形態の変形例を示す断面図であり、図２（ｃ）に対応する工程を示すものである。上述の実施形態においては、図２（ａ）で下方になる押し出し板１９を支持する押圧板２２がこの押し出し板１９に固定されているものであったが、図３に示す変形例においては、押圧板２２は、型板可動部６ｃを支持する第２押し出し板２０の外方に突出する突出部を介して型板可動部６ｃの移動方向に移動可能に設けられており、下方の押し出し板１９とは分離して移動可能になっている。
【００７１】
そして、図２（ｂ）に示すように、溶湯の注入が開始された後、図３に示すように、鋳型を垂直状態にし、第２押し出し板２０を第１押し出し板１９と共に下側型板６ｂに向けて移動させ、第２押し出し板２０を下側型板６ｂに当接させる。押圧板２２は元の位置に残っている。これにより、可動型板６ｃが上側型板６ａに向けて移動すると共に、第１押し出し板１９も下側型板６ｂに向けて移動しているので、押し出しピン１５及びリターンピン１４もキャビティ１３に向けて移動する。これにより、押し出しピン１５の先端が可動型板６ｃの表面と面一の状態で可動型板６ｃが移動するので、可動型板６ｃの移動に伴い溶湯が可動型板６ｃにおける押し出しピン１５挿入用の孔内に侵入してくることを防止できる。本変形例においても、可動型板６ｃの上側型板６ａに向かう移動により、キャビティ１３の容積が減少するので、溶湯には押し湯効果が働き、高品質の鋳塊を得ることができる。
【００７２】
溶湯凝固後、図２（ｄ）に示すように、鋳型を水平の状態にし、下側型板６ｂ及び可動型板６ｃを下げると共に、押圧板２２を下側型板６ｂ及び可動型板６ｃに対して相対的に上昇させることにより、第１押し出し板１９を第２押し出し板２０に当接するまで、又はその近傍まで上昇させ、押し出しピン１５及びリターンピン１４を夫々可動型板６ｃ及び下側型板６ｂから相対的に上方に突出させ、押し出しピン１５により鋳造品１８を可動型板６ｃ及び下側型板６ｂから押し出す。これにより、鋳造品１８が離型する。このようにして、本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を奏するのに加え、押し出しピン１５が挿入される可動型板６ｃの孔内に溶湯が侵入することを防止することができるという効果を奏する。
【００７３】
上記各実施形態及び変形例において、溶湯１７をキャビティ１３内に鋳込む際、予め下側型板６ｂの型板可動部６ｃを下方に移動させることによってキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する容積よりも大きくしておく場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、溶湯１７をキャビティ１３内に鋳込みはじめると同時に下側型板６ｂの型板可動部６ｃを下方に移動させ、これによってキャビティ１３の内容積を鋳造品１８に対応する容積よりも大きくすることもできる。
【００７４】
また、上記実施形態において、一旦キャビティ１３内に注入された余剰の溶湯１７を受けるための溶湯受けキャビティ（図示省略）を金型内に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、溶湯受けキャビティを設ける代わりに、キャビティ１３と溶湯貯留部１６とを連結する湯道部分を太くして、型板可動部６ｃの移動によりキャビティ１３から押し出される余剰の溶湯を湯道部分に貯留するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の鋳造品の製造装置及び製造方法は、キャビティ内の狭窄部又は肉厚部端部の隅々にまで溶湯を充填することができ、湯廻り性及び溶湯の歩留まり率を向上させることができるものであり、鋳造分野、特に重力鋳造分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態に係る重力鋳造装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る重力鋳造装置の金型部分を示す断面図であり、実施形態の動作を示す。
【図３】本発明の実施形態に係る重力鋳造装置の動作における変形例を示す断面図である。
【図４】鋳造品の肉厚と溶湯の温度降下との関係を示す図である。
【図５】従来技術の説明図である。
【図６】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００７７】
１：鋳造機本体
２：架台
３：可動側取付板
４：固定側取付板
５：タイバー
６：金型
６ａ：上側型板
６ｂ：下側型板
６ｃ：型板可動部
８：上側型締めシリンダ
９：下側型締めシリンダ
１０：傾動シリンダ
１１：軸受け
１２：傾動軸
１３：キャビティ
１４：リターンピン
１５：押し出しピン
１６：溶湯貯留部
１７：溶湯
１８：鋳造品
１９：第１押し出し板
２０：第２押し出し板
２１：湯口
３６：金型
３６ａ：上側型板
３６ｂ：下側型板
４３：キャビティ
４３ａ：拡径部
４３ｂ：縮径部
４３ｃ：円筒部分
４４：リターンピン
４５：突き出しピン
４６：溶湯貯留部
４７：溶湯
４８：鋳造品
４９：押し出し板
５１：ベント孔
５２：キャビティ
５３：湯口
５４：加圧シリンダ
５５：加圧子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の型板を接合した金型内に形成されたキャビティに金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳造品を成形する鋳造品の製造装置において、前記型板は前記キャビティを形成するキャビティ面を有し、少なくとも一方の型板は、そのキャビティ面の一部が残りの部分に対して前記キャビティの容積を変化させる方向に移動する型板可動部を有することを特徴とする鋳造品の製造装置。
【請求項２】
前記型板可動部は鋳造品を押し出す押し出しピンが支持された押し出し板とは別の押し出し板に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造品の製造装置。
【請求項３】
前記型板可動部及びこの型板可動部を有する型板が他方の型板に対して移動可能に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造品の製造装置。
【請求項４】
前記溶湯は、重力によってキャビティ内に鋳込まれるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鋳造品の製造装置。
【請求項５】
前記型板可動部は、溶湯鋳込み時に下側となる型板に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の鋳造品の製造装置。
【請求項６】
前記溶湯は、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の鋳造品の製造装置。
【請求項７】
１対の型板を接合した金型内に形成されるキャビティに金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳造品を成形する鋳造品の製造方法において、前記型板は前記キャビティを形成するキャビティ面を有し、少なくとも一方の型板は、そのキャビティ面の一部が残りの部分に対して前記キャビティの容積を変化させる方向に移動する型板可動部を有するものであり、溶湯注入後、凝固前に前記型板可動部を移動させて前記キャビティ容積を変化させることを特徴とする鋳造品の製造方法。
【請求項８】
溶湯注入前に前記型板可動部を移動させて前記キャビティ容積を鋳造品の容積よりも増大させる工程を有し、前記溶湯注入後、凝固前にキャビティ容積を変化させる工程は、前記キャビティ容積を鋳造品の容積に戻す工程であることを特徴とする請求項７に記載の鋳造品の製造方法。
【請求項９】
前記鋳造品を成形した後、前記型板可動部及びこの型板可動部を有する型板を他方の型板から離隔する方向に移動させて鋳造品を取り出す工程を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の鋳造品の製造方法。
【請求項１０】
前記溶湯は、重力によって前記キャビティ内に鋳込まれることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の鋳造品の製造方法。
【請求項１１】
前記型板可動部は、溶湯鋳込み時に下側となる型板に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の鋳造品の製造方法。
【請求項１２】
前記溶湯は、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯であることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の鋳造品の製造方法。
【請求項１】
１対の型板を接合した金型内に形成されたキャビティに金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳造品を成形する鋳造品の製造装置において、前記型板は前記キャビティを形成するキャビティ面を有し、少なくとも一方の型板は、そのキャビティ面の一部が残りの部分に対して前記キャビティの容積を変化させる方向に移動する型板可動部を有することを特徴とする鋳造品の製造装置。
【請求項２】
前記型板可動部は鋳造品を押し出す押し出しピンが支持された押し出し板とは別の押し出し板に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造品の製造装置。
【請求項３】
前記型板可動部及びこの型板可動部を有する型板が他方の型板に対して移動可能に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造品の製造装置。
【請求項４】
前記溶湯は、重力によってキャビティ内に鋳込まれるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鋳造品の製造装置。
【請求項５】
前記型板可動部は、溶湯鋳込み時に下側となる型板に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の鋳造品の製造装置。
【請求項６】
前記溶湯は、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の鋳造品の製造装置。
【請求項７】
１対の型板を接合した金型内に形成されるキャビティに金属又は合金の溶湯を鋳込んで鋳造品を成形する鋳造品の製造方法において、前記型板は前記キャビティを形成するキャビティ面を有し、少なくとも一方の型板は、そのキャビティ面の一部が残りの部分に対して前記キャビティの容積を変化させる方向に移動する型板可動部を有するものであり、溶湯注入後、凝固前に前記型板可動部を移動させて前記キャビティ容積を変化させることを特徴とする鋳造品の製造方法。
【請求項８】
溶湯注入前に前記型板可動部を移動させて前記キャビティ容積を鋳造品の容積よりも増大させる工程を有し、前記溶湯注入後、凝固前にキャビティ容積を変化させる工程は、前記キャビティ容積を鋳造品の容積に戻す工程であることを特徴とする請求項７に記載の鋳造品の製造方法。
【請求項９】
前記鋳造品を成形した後、前記型板可動部及びこの型板可動部を有する型板を他方の型板から離隔する方向に移動させて鋳造品を取り出す工程を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の鋳造品の製造方法。
【請求項１０】
前記溶湯は、重力によって前記キャビティ内に鋳込まれることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の鋳造品の製造方法。
【請求項１１】
前記型板可動部は、溶湯鋳込み時に下側となる型板に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の鋳造品の製造方法。
【請求項１２】
前記溶湯は、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯であることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の鋳造品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２５５７７６（Ｐ２００６−２５５７７６Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８０６８６（Ｐ２００５−８０６８６）
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（３９００２７５２４）浅間技研工業株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（３９００２７５２４）浅間技研工業株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
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