JPH0347649A - 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〉 本発明は鋳造欠陥のない鋳物を製造するための金型に関
するものである。

〈従来の技術〉 アルミニウム等の鋳物を鋳造する場合、溶湯の凝固収縮
に対して溶湯を補給するために、鋳造法案の一つとして
押湯部を設けることが一般に行なわれている。押湯部は
鋳物の製品となる部分（製品部）が全て凝固するまで溶
融状態を保っていることが必要であり、押湯部の大きさ
・形状・位置を適切に決めることは健全な鋳物を作るう
えで極めて重要である。通常は鋳物の中で最も凝固の遅
い肉厚部の近くに設定される。

最近では強制的に押湯部の凝固を遅らせたり製品部の凝
固を速めたりする工夫がなされており、例えば金型の押
湯キャビティ付近に加熱装置を取り付けた鋳造装置が実
開昭６０−１２１４５０号公報に、また金型ブロック間
に断熱材を介在させて各金型ブロックには冷却媒体を可
変に供給できる冷却媒体供給手段を取り付けた金型が実
開昭６１−８２７４６号公報に提案されている。

押湯作用が十分に発揮されると、第６図に示すように収
縮巣１８は最終凝固部となる鋳物の押湯部１４に発生し
、製品部１７には発生しない。収縮巣１８を持つ押湯部
１４は製品としては不要であるため、切断等により除去
される。

ところで鋳物を金型から離型出来るようにする目的で第
５図に示すように押湯部［４にも抜は勾配Ｉ５がつけら
れているが、この勾装置５により必然的に押湯上部１４
ａは押湯下部１４ｂに比べて体積が小さ（なるので、押
湯上部１４ａの方が早く周囲の型部品１ａによって冷や
され易（なる。加えて押湯部上面には離型用押出ビン１
１が接触するため、この押出ビン１１によっても溶湯上
部１４ａが冷やされてしまい、押湯上部１４ａは押湯下
部１４ｂに比べて早く凝固してしまう。このように押湯
上部１４ａは押湯としては作用しないので、金型の設計
に当たっては必要とされる押湯体積を確保するために見
掛けの押湯体積 （品温昆ト童ｈ′渫ト渭で跡工宙） を大きくすることを余儀なくされている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし−見掛けの押湯体積”が大きくなることは、後に
除去しなければならない押湯部の不要な厚肉形状が太き
（なることに等しく、製品歩留まりを向上させるうえで
も問題がある。

見掛けの押湯体積を大きくせずに必要とされる押湯体積
を確保するためには、押湯として作用しない体積を考慮
して押湯部１６を大きくするか或は抜は勾配１５を小さ
くして見掛けの押湯体積を太きくすればよいが、製品形
状から確保できる押湯部１６には制約があり、また押湯
のカジリ対策のため抜は勾配１５を小さくするのにも限
度がある。最悪の場合必要とされる押湯体積が確保でき
ないこともある。

その対策として上記実開昭６Ｏ−１２１４５Ｑ号公報や
実開昭６１−３２７４６号公報に開示されているような
装置や金型を用いることも考えられるが、余計なエネル
ギーを消費したり金型構造や操作が複雑になり、鋳造コ
ストが高くなるという問題がある。

本発明は上記問題を解決する目的でなされたものであり
、その解決しようとする課題は、押湯部が小さくても健
全な鋳物が得られるように、見掛けの押湯体積を一段と
小さくできる鋳造用金型を提供することである。

く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決できる本発明の鋳造用金型は。

押湯部を持つ鋳物を鋳造するための金型であって、押湯
部を囲む部分よりも製品部を囲む部分の方が相対的によ
り熱移動が容易な構造となっていることを特徴とする。

すなわち本発明の金型は、加熱手段や制御冷却手段を用
いることなく構造によって、押湯部側と製品部側の保温
性の差を大きくするようにした金型であり、具体的には
、 ■　押湯部を囲む部分に断熱用空間（空気層、密閉空洞
）が設けられている；か、 ■　溶湯部を囲む部分に放熱しやすい形状部（放熱表面
積を太き（す、る為の穴、フィン等）が設けられている
； ことを特徴とする金型が挙げられる。

本発明の金型は上記■及び■の条件のうち一方を満たせ
ば十分であるが、それら両条件が組み合わさった金型が
好ましい。

上記■では、押湯部を囲む部分が押湯部と接する型部品
とその外周を間隔を置いて囲む別の型部品とで構成され
る“二重の型部品“でなっていたり、押湯部に接触する
離型用の押出ビンの先端部に密閉空洞が設けられていれ
ばよい。

これらの場合、上記−二重の型部品”は溶接等により端
部で連結した完全な一体化物であってよい。そして押湯
部と接する型部品の肉厚は必要な強度を保てる限り薄い
方が良（、アルミニウム等の溶湯に対する溶損性、製作
難易度等を考慮して決められる。空気層の厚さも同様に
して決められるが、２ｍｍ以下が望ましい。空気層はそ
こに溶湯が入らなけねば開放空間であってよいが、溶湯
、ゴミ等の入る余、地の無い密閉空間とするのが好まし
く、更には減圧状態にするのがよい。

また、離型用の押出ビンの先端部に密閉空洞を設けるに
は、先端に穴を掘ったビン本体とその穴を塞ぐ蓋体を溶
接等により固定すればよい。なおここでいう先端部とは
押湯部上面と接する側の先端部である。蓋体には機械的
強度の高い材料を選ぶのは当然、その厚さ及び空洞の大
きさは、要求される押出ビンの保温能力によって決めら
れる。

上記■では、製品部を囲む型部品の全体に渡って放熱し
易い形状部を設けてもよいが実用的には冷却用フィン及
び／又は冷却用穴を設けた入子を用いるのが好都合であ
る。その場合、入子の太きさや長さ及び冷却用フィン、
冷却用穴の大きさや数等は、鋳物の製品部の形状、入子
に要求される冷却能力及び型内の干渉によって決められ
る。また冷却方法は、入子に設けた冷却用穴内部を強制
空冷したり、冷却用フィンを外側から強制空冷してもよ
く、また空冷に代えて水冷にしてもよい。

く作用〉 押湯部を囲む部分に断熱用空間を設けたり、溶湯部を囲
む部分に放熱しやすい形状部を設けたりして、相対的に
押湯部を囲む部分よりも製品部を囲む部分の方がより熱
移動が容易な形状となっていると、降温速度差から相対
的に製品部の凝固が早（押湯部の凝固が遅くなる。

こうして押湯部の製品部への溶湯補給作用が十分に発揮
されることとなり“必要とされる押湯体積“及び／又は
“押湯として作用しない体積”を減少させ゛見掛けの押
湯体積゛を減少させることが可能になる。

〈実施例〉 以下、本発明の鋳造用金型の実施例を幾つか掲げるが、
本発明の要旨はこれら実施例により何ら限定されるもの
ではない。

実施例１ 本実施例の鋳造用金型は第２図に示すように、製品部１
７を形成する型部品６ａ、　６ｂと、押湯部１４を形成
する型部品ｌと、その周囲を囲んでいる型部品３とで主
に構成されており、また離型用の押出ビン１１、型部品
３を包み込む断熱材４及びそれを覆うカバー５が備え付
けられている。型部品１は型部品３の内側面に密閉され
た空気層２を設けるようにして付設されている。すなわ
ち本金型の押湯を囲む部分は二重の型部品１，３で構成
されている。各型部品１　、３．６ａ、　６ｂは鋳鋼な
どの機械的強度の高い材料でできており、カバー５は鉄
板などの高温に耐える材料でできている。

このように構成された金型においては型部品ｌが押湯か
ら熱を受は取るが、型部品ｌの肉厚ｔが薄いため受は取
る熱量がすぐ飽和に達し、以後型部品ｌの裏面１ｃより
放出される分しか熱を受は取れない。ところが型部品ｌ
の裏面１ｃは熱伝導率の悪い空気層２と接触しているた
め、空気層２が保温効果を発揮し、型部品ｌの裏面１ｃ
から放出される熱量は極めて小さ（なる。このように押
湯部を囲む部分が熱移動（溶湯熱の金型を伝わっての型
外への放熱）の困難な構造となっているので押湯部１４
は高温に保たれる。したがって本金型は、押湯として作
用しない体積を著しく減少させ、必要とされる押湯体積
を十分に確保した金型となっている。

なお型部品３を包んでいる断熱材４及びそのカバー５は
金型３から放出される熱量を減らす目的で、すなわち押
湯部！４の保温性を高める目的で使用されている。

実施例２ 第３図（Ａ）は他の実施例の金型を示す断面図である。

押湯部１４を形成する型部品１ａは従来のものと変りな
いが、製品部１７を形成する型部品６ａには、冷却用フ
ィン８の付いた入子７が組み込まれている。

入子７は放熱作用のある冷却用フィン８を有しているた
め型部品１ａ、　６ａ、　６ｂよりも多く溶湯から熱を
奪う。該フィン８を強制空冷又は水冷すると製品部１７
からフィン８への熱移動が促進されもっと効果的である
。こうして製品部１７が強制的に速く冷やされ、押湯部
１４がまだ全体に渡って溶融状態にあるうちに凝固が完
了する。そのため本金型では必要とされる押湯体積が少
なくてすむ。

第３図（Ｂ）は入子７の内部に冷却用穴９を開け、冷却
バイブｌＯにより穴９内部を強制空冷又は水冷出来るよ
うにし、入子７の冷却能力を更に高めた例を示している
。

実施例３ この実施例では第４図に示すように、押湯部１４に接す
る離型用の押出ビン１１中に空洞１２が設けられている
。この押出ビン【ｌは、先端に穴をあけた形状のビン本
体ＬＬａに、その穴に蓋をするように薄いピース１３を
溶接等により接合して作られており、空洞１２は密閉さ
れている。

ピース１３は機械的強度の高い材料で作られており、ピ
ース１３の厚さ及び空洞１２の大きさは、要求される押
出ピン１１の保温能力によって決められている。

押湯部１４にアルミニウム溶湯が充満すると溶湯熱は押
出ピンｌｌを伝わって逃げるが、この金型では押出ピン
ｔｉ中の空洞１２の保温効果により押出ピン１１を通し
ての熱移動が妨げられるので、押湯部１４の温度低下は
遅くなる。このため押湯として作用しない体積が減少し
ており、必要とする押湯体積が確保されている・。

実施例４ この実施例を第１図に示す７第２図〜第４図と比較して
判かるように、本実施例の金型は前記実施例１〜３の金
型に採用されている特徴的手段を全て取り入れて作られ
ている。本金型は実施例１及び実施例３のように押湯と
して作用しない体積を減らし、また実施例２のように必
要とされる押湯体積を減らしたものであるため、見掛け
の押湯体積を一段と減らすことが可能となった金型であ
る。

試験例 第７図に示すような製品部厚さ１９が２０ｍｍ、押湯部
高さ２０が８０ｍｍ、押湯部１６がφ３０ｍｍで、見掛
けの押湯体積が３０ＣＩＩ＋３であるような鋳物を上記
実施例４の金型で製造した。また比較のため、同じ形状
の鋳物を第８図に示すような通常用いられている金型で
製造した。

それぞれの鋳物について製品部から押湯部までを５等分
に（第７図の２１〜２５に）分けて２次ＤＡＳ　（デン
ドライト・アーム・スペーシング）を測定して凝固時間
を算出した。その結果を第９図に示す。押湯部の最終凝
固部が２２から２４に移り、また最終凝固時間も５０秒
程遅れることが確認された。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明の鋳造用金型は、押湯部の保温
能力を上げ及び／又は製品部の冷却能力を上げたもので
あるため、押湯作用をことさら効果的に発揮させること
ができる。したがって見掛けの押湯体積を一段と小さく
することができ、鋳込み条件のバラツキによる品質の不
安定さを解消し、製品歩留りを向上させることができる
。

しかも本発明の金型は新たに熱源を必要としたり、型構
造の著しい複雑化を必要とせず、操作も容易であるので
殆どコスト増を伴うことな（高品質の鋳物を鋳造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋳造用金型の一実施例を示す断面図、 第２図、第３図（Ａ）、第３図（Ｂ）及び第４図は各々
異なる他の実施例の金型を示す断面図、 第５図は従来の金型の問題点の発生原因の説明図、 第６図は製品部と押湯部を有する鋳物の一例を示す正面
図、 第７図は試験方法の説明図、 第８図はその試験で比較用として用いられた通常の金型
を示す断面図、 第９図は上記試験の結果として得られた部位毎の凝固時
間を示すグラフである。 図中： １、ｌａ・・・型部品 ３・・・型部品（１ ４・・・断熱材 ７・・・入子 ９・・・冷却用穴 １１・・・押出ピン １４・・・押湯部 ２・・・空気層 ＋３・・・二重の型部品） ６ａ、　６ｂ・・・型部品 ８・・・冷却用フィン ＩＯ・・・冷却バイブ １２・・・密閉空洞 １７・・・製品部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 押湯部を持つ鋳物を鋳造するための金型であって、押湯
   部を囲む部分よりも製品部を囲む部分の方が相対的によ
   り熱移動が容易な構造となっていることを特徴とする鋳
   造用金型。