JPH01205846A - 金属鋳造用金型 - 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、溶融金属を鋳込んで各種鋳造品を精密に形成
するための金属鋳造用金型の改良に関する。

〔従来の技術〕

溶融金属を鋳型内のキャビティ部に鋳込んで精密な鋳造
品を大量生産する場合、その鋳型には一般に金属鋳造用
金型が広（用いられている。

この種金型鋳造では精密な鋳物が得られるが、金型は鋳
込まれる溶融金属を冷却する力が大きいので溶融金属の
温度の急変によりガスが発生し、その発生ガスの圧力及
び湯温の低下等により、溶融金属の充填が不十分となり
、鋳物にひけ、鋳巣等が生じ、品質を損ねると云う問題
があった。

このため従来では鋳込まれるときの溶融金属の温度を比
較的高（保つ必要のある部分、例えば、鋳造品の薄肉部
、複雑形状部、コーナ一部等を成形する金型キャビティ
の表面に保温用塗型を厚めに施し、これにより鋳込まれ
る溶融金属の温度降下を防止し、鋳造品の薄肉部等にお
ける溶融金属の流動性を良くする必要があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然しなから、前記保温用塗型を金型に施してもキャビテ
ィ内での溶融金属の温度降下は避けられず、このため鋳
込み温度を高くする必要がある。

しかし、鋳込み温度を高くすれば、それだけ加熱用エネ
ルギの費用がか−り、又、溶融金属の化学成分によって
は溶損を生じ不都合である。

又、鋳造品の薄肉部等の品質を確保するために保温用塗
型を厚めに施すと寸法精度が落ち、かつ鋳造品の鋳肌面
が粗くなり、このため従来鋳放しで充分な寸法精度が得
られていた部分も機械加工を施すことが必要となり、加
工工数が増す上鋳肌が部分的に失われるという不具合も
生じる。

更に、鋳造品の薄肉部の形状及び品質を確保するために
鋳造時に多めの余肉を設け、その余肉部分を機械加工し
て所定の寸法を得る方法もあるが、この場合も材料費及
び加工工数が増加する要因となる。

又、鋳型の通気性を高めるため部分的に多孔質材を用い
る技術も提案されているが、従来のこの種技術はガス抜
のみを目的としていたので、鋳肌を直接画成する部分を
この種の多孔質材料で形成し、金型の温度降下を制御す
る技術は知られていない。

本発明は、畝上の問題点を解決するためになされたもの
であり、本発明の目的とするところは、金型鋳型の溶融
金属の温度降下を避けたい部分に通気性を有する多孔性
材料を配置し、その断熱性を利用して金型の温度降下を
制御して、鋳造品を高精度に形成することができる金属
鋳造用金型を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

一部を多孔性の材料で形成した金属鋳造用金型に於いて
、 少なくとも薄肉部を鋳造すべき部分の表面の一部が上記
多孔質材料により形成されており、かつ、上記多孔性の
材料が、粒度１００メツシュ以下の鉄系金属粉末をカサ
密度４．０〜６．５ｇ／ｃｆｆｌに焼結して成る多孔性
焼結体である上記の金属鋳造用金型とすることによって
達成される。

特に、鉄系金属粉末をステンレス粉末とすることが推奨
される。

〔作　用〕

上記多孔性の材料には多くの連続する気孔が存在し、そ
のため断熱性に優れた被覆層が形成されるので、畝上の
如く構成することにより、このキャビテイ面に接する溶
融金属は確実に保温されることとなる。

又、本発明の金属鋳造用金型を用いて鋳造する場合、鋳
型内のガスを積極的に外部へ逃がし、ガス抜き後の鋳型
内に充填された溶融金属の凝固を促進させるため、減圧
／空冷装置を用いることが推奨される。

上記減圧装置によれば、鋳型内に溶融金属を供給する前
に、上記多孔質材料の細孔を通して、鋳型内のガスを外
部に吸引してキャビティ内を減圧し、溶融金属の鋳型内
での充填性をより一層向上させることができ、又、溶融
金属の充填後、上記空冷装置により、多孔性材料の細孔
内に外部より低温のエア等を流通させることにより、鋳
型を冷却し、鋳型内の溶融金属の凝固時間を短縮するこ
とができる。

更には、本発明の如く、一部に多孔性材料を用いた鋳型
は、上記減圧／空冷装置の有無に拘わらず、前述の如く
溶融金属の充填性が良くなるので、鋳型形状に対応した
高精度の製品が得られる。又、塗型を用いないので鋳肌
面の粗さが細かくなり、従来機械加工を必要としていた
部分が鋳造品のま＼でも使用可能となる。

〔実　施　例〕

以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明する。

第１図は、本発明にか−る金属鋳造用金型の一実施例を
示す説明図、第２図は、従来の金属鋳造用金型の一例を
示す説明図である。

尚、第１図及び第２図に示す金属鋳造用金型はいずれも
ＶＴＲＴＲ用台１合金製下リンダを鋳造するためのもの
であるが、本発明は他の鋳造品、例えば内燃機関用ピス
トンを鋳造するために用いることや電動機用ロータの鋳
造にも用いることができるものである。

又、第１図に示す実施例は、第２図に示す従来の金属鋳
造用金型の一部に通気性を有する多孔性材料を配置した
ものであり、両図中、同一の構成要素には同一の符号を
付すものとする。

而して、第１図中、ｌは本発明にか＼る金属鋳造用金型
、２は外型、３及び４は上記外型２に設けた湯口及び湯
道、６は上記外型２内部に嵌合してその下部に着脱自在
に取り付けた中子型、７は上記中子型６の中心軸に着脱
自在に設けた中子型入れ子、８は上記外型２内部に嵌合
してその上部に着脱自在に取り付けた上型、９は上記上
型８の下部に取り付けた多孔性材料、１０はキャビティ
、１１は上記上型８の中心軸に設けた保温材、１２は押
湯、１３は上記多孔性材料９と上記上型８との境界部分
に設けた吸引、冷却用ポートとなる空洞部、１４は上記
空洞部１３に通じるように設けた給排気管である。

尚、図では、省略したが、給排気管１４には空洞部１３
を通じてキャビティ１０内の吸引、冷却を行うための減
圧、冷却装置が設けられている。

而して、第２図中、１′は従来の金属鋳造用金型であり
、２′は外型、５は上記外型２′に設けたオーバーフロ
一部、８′は上記外型２′内部に嵌合してその上部に着
脱自在に取り付けた上型、１５は突端面である。

而して、この金属鋳造用金型１では、前記ＶＴＲ用ＡＩ
！、合金製下部シリンダを鋳出し成形するために、上型
８を多孔性材料９で構成する。

本発明で用いる多孔性材料９には、粒度１００メツシュ
以下の鉄系金属粉末を、カサ密度４．０〜６゜５ｇ／ｃ
−に焼結したものが推奨される。

多孔性材料９のカサ密度を４．０〜６．５ｇ／ｃＩ！（
気孔率：５０〜１８％）と範囲を限定した理由はカサ密
度がこの範囲より大きい（即ち、気孔率が小さい）と通
気性が不十分となり、この範囲より小さい（即ち、気孔
率が大きい）と鋳型としての強度、耐久性が不十分とな
るためである。又、多孔性材料９に接して形成される鋳
造品の鋳肌部分を機械加工することなく鋳出しのま＼使
用する場合は多孔性材料９のカサ密度の大きいものを採
用し、平滑な鋳肌が得られるようにすることが望ましい
。

本実施例に用いる多孔性材料９は、粒度１００〜２５０
メツシュのステンレス鋼（ＪＩＳ記号：ＳＵＳ　３１６
Ｌ）粉末より成る焼結金属であり、そのカサ密度は５゜
０ｇ／ｃｆｆｌ（気孔率：３７％）である。

本実施例で多孔性材料９のカサ密度を５．０ｇ／Ｃ−と
や−小さく　（気孔率を大きく）シた理由は、鋳造方法
の関係からキャビティ１０内の上型の方により多くガス
が溜まるため、これをいち早く外部へ逃がしキャビティ
１０内への充填性を良くするためである。

又、本実施例での前記ＶＴＲ用Ａｆ合金製下部シリンダ
はその全高寸法の精度が厳しく要求されるものであり、
このため下部シリンダ突端面に機械加工を必要とするが
、上型８の前記突端面１５に対応する部分には多孔性材
料９を配置せず、押湯部を廃止し全面を鋳出し成形する
こともできる。

上記のような構成によれば、多孔性材料９中の気孔内に
は断熱性に優れた空気が存在するので、キャビティ内で
の鋳造品の薄肉部、複雑形状部及びコーナ一部等で溶融
金属が充填時に保温されて渦流れが良くなる。又、前述
の如く、外部からの吸引又は減圧手段により多孔性材料
９中の連続する気孔を通してキャビティ１０内を減圧し
、キャビティ１０内のガスを外部に放出するので、キャ
ビティ１０内への溶融金属の充填性がより一層良くなる
と共に、安定した高精度の鋳造品を得る。これによって
所望形状の滑らかな鋳肌面を有する製品が形成され、従
来機械加工を必要としていた鋳造品も鋳放しのま−で製
品とすることが可能となる。

又、前述の如く、キャビティ１０内へ溶融金属を充填し
た後の凝固時間を短縮するために多孔性材料９の細孔を
通して外部よりエアを供給してキャビティ１０を冷却す
ることもできる。

一方、第２図に示す従来の金属鋳造用金型１′では湯道
部４の周辺の外型３に溶融金属の保温のための断熱性塗
型材が施され、又、湯道部４側とは反対側の外型３の薄
肉部では溶融金属の温度が低下し、湯止まりが発生する
のを防止するため、この部分にはオーバーフロ一部５が
形成されている。又、溶融金属の凝固による収縮巣をな
くすために比較的大きな押湯部１２が設けられている。

次に本発明の金属鋳造用金型１と従来の金属鋳造用金型
１′で鋳造したときのそれぞれの条件及び効果を対比し
て表に示す。

上記の如く、本発明の金属鋳造用金型ｌによれば、従来
の金属鋳造用金型１′と比較して溶融金属の鋳込み温度
を低下させることができ、かつ鋳造品の薄肉部の形状が
不完全であったり、押湯効果の不完全による鋳巣が生じ
たりする等の不良発生率を低下させることができ、又、
薄肉部の余肉及び押湯量を減少させることができる。更
には従来の金型ｌ′の構成のうちオーバーフロ一部及び
断熱性塗型が不要となる。更に又、鋳込み温度と鋳込み
溶融金属量の減少により鋳造サイクルを短縮することが
できる。

〔発明の効果〕

本発明は畝上の如く構成されるので、本発明によるとき
には、鋳造品を高精度、かつ安価、大量に製造できる金
属鋳造用金型を提供し得るものである。

而して、本発明の金属鋳造用金型によれば、従来の金属
鋳造用金型１′と比較して溶融金属の鋳込み温度を低下
させて経済的にすることができ、かつ鋳造品の薄肉部の
形状が不完全であったり、押湯効果の不完全による鋳巣
が生じたりする等の不良発生率を低下させることができ
る。

又、薄肉部の余肉及び押湯量を減少させることができる
。更には従来の金型１′の構成のうちオーバーフロ一部
及び断熱性塗型が不要となる。更に又、鋳込み温度と鋳
込み溶融金属量の減少により鋳造サイクルを短縮するこ
とができる。

尚、本発明は畝上の実施例に限定されるものではなく、
他の用途としては薄肉、複雑形状を有する金属鋳造品に
広く用いることができ、例えば内燃機関用ピストンを鋳
造するのに通しており、特にそのバルブリセス部を有す
るピストン頂面やビン孔外周の逃げ部を鋳出し形成する
部分に好適であり、又、電動機用ロータの鋳造用金型に
も適用でき、特にロータ内の複数のキャビティからのガ
ス抜きを促進させる部分等の少なくとも一部に適用する
ことができ、更に又、本発明の目的の範囲内において前
述の説明から当業者が容易に想到し得る全ての変更実施
例を包摂するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にか＼る金属鋳造用金型の一実施例を
示す説明図、第２図は、従来の金属鋳造用金型の一例を
示す説明図である。 ■−・−・−・−−−−−−−−−−−−・−一−−−
−−−・−金属鋳造用金型２−・・−・−−−−−−−
−−・−・・・−・−一−−・−・−・外型３・・・−
−一−・−・・・−・−・・・−・・・−一−−−−・
・−湯口４−−一−・・・−・−−−−−−一−−−−
−・・・・−・・・−湯道６−−−−−−−・−−一−
−−−−−・−−−−−−−・・・−・中子型７・−一
−〜−−−−−−−−・−・−一−−−−−−−−・・
−・中子型入れ子８−−−−−・・・−一−−−−−−
−−−−−・−・−−−−−一上型９−−−−−−−−
・・・−・−・・・−−−−−・−・・・多孔性材料１
０・・−・・−ｍ−−−−−−・−・−・・・・−・−
一−−−キャビティ１１−一−−・・−・・−・・−・
・−−−−−・−・−・保温材１２・−−−−・−・−
・・・・−−−−−一・・−・−・・・・・押湯１３−
−・−・・・・−−−−−−−・・・−・−・・・・・
−−−ｍ＝空洞部１４−−−・・−・・−・・・−・−
・・・・−・−・−・−給排気管特許出願人　　泉自動
車工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一部を多孔性の材料で形成した金属鋳造用金型に於
   いて、 少なくとも薄肉部を鋳造すべき部分の表面の一部が上記
   多孔質材料により形成されており、かつ、上記多孔性の
   材料が、粒度１００メッシュ以下の鉄系金属粉末をカサ
   密度４．０〜６．５ｇ／ｃｍ＾３に焼結して成る多孔性
   焼結体である上記の金属鋳造用金型。 ２）鉄系金属粉末がステンレス粉末である請求項１記載
   の金属鋳造用金型。