JPH0372379B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルミニウム鋳造の製造方法に関す
るものである。

〔従来技術〕

一般にアンダーカツト部あるいは空洞部を有す
る鋳物は、鋳物砂をフエノール樹脂等で固めた砂
中子を利用して、比較的に低圧力な鋳造機である
重力鋳造機、又は低圧鋳造機で製造されている。
しかしながら低圧力鋳造機は、サイクルが長い、
鋳物の肉厚を薄くできない、品質を安定させるこ
とが難しい等の問題を持つており、近年ハイサイ
クルで品質を安定して作ることのできる高圧力鋳
造機を使用した崩壊性置中子による鋳物の製造が
待ち望まれている。高圧力鋳造機には鋳込み方向
の違いによつて横鋳込方式と竪鋳込方式があり、
横鋳込方式としては横型ダイカストマシンが知ら
れ、竪鋳込方式としては型締の違いによつて竪型
締と横型締とに分類される。

特に竪鋳込方式の高圧力鋳造機は、鋳込スリー
ブに注湯された溶湯の金属との接触面積が少ない
ために溶湯の温度低下が小さいこと、鋳込スリー
ブ内においてガスに巻き込みが少ないこと等、多
くの優れた点を有した鋳造機である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、品質の良い鋳物とは、鋳物の内部に
ガスの巻き込みによるブローホールや凝固収縮時
に発生する引け巣等の鋳巣がないこと、及び鋳物
のアンダーカツト部、中空部を形成している崩壊
性置中子を除去したとき鋳物の表面に砂が残つて
いないことである。高圧力鋳造機による崩壊性置
中子を使用した鋳物はいろいろ試みられており、
特に本出願人によつて発明された竪鋳込型鋳造機
を用いた崩壊性置中子による鋳物の製造方法は、
キヤビテイ内におけるガスの溶湯への巻き込みの
少ないことで、ブローホール、シユリンケージ等
の鋳巣が少ない鋳造方法として注目されるべき効
果を発揮している。

鋳物の肉厚が十分に厚くて鋳込速度をゆつくり
と鋳込んでも湯が廻る場合には竪鋳込型の鋳込ス
リーブ内におけるガスの巻き込みが少ないことで
鋳巣のない高品質鋳物を製造することができる
が、肉厚が薄くなつて鋳込速度を上げなければ湯
が廻らないような場合には、キヤビテイ内でガス
を巻き込んでしまい鋳巣のない鋳物を得ることが
できない。

更には、キヤビテイ内でガスが抜け切らずに特
定の箇所に集まると断熱圧縮されるためにその周
囲の温度が上がり、特に砂中子を使用している場
合には、砂のバインダーとして有機物を使用する
ため高温により分解し、鋳造による鋳込製品の成
形中に中子が崩壊してしまう。崩壊に至らないま
でも溶湯の砂中子への差し込みの原因となる。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

種々、実験を繰り返した結果、崩壊性置中子を
使用する鋳物で、ある程度薄肉物、すなわち高速
を使用して鋳造しなければ湯廻りの悪いものにつ
いては、ガスの巻き込み及び排出を十分に施して
やれば、砂中子への溶湯の差し込みがなく、鋳巣
のない健全で高品質な鋳物を得ることができるこ
とが判明した。

〔実施例〕

第１図は本発明に係わる崩壊性置中子２を用い
た圧力鋳造方法を説明するために示す横型締竪鋳
込型ダイカストマシンの縦断面図である。ダイカ
ストマシンは、横型締ユニツト２２と竪鋳込ユニ
ツト２３とを備えており、横型締ユニツト２２に
は、床面に固定されたマシンベース２４と、その
一端に固定された固定盤２５と、マシンベース２
４の他端部には移動調整自在に固定された固定盤
（図示せず）とが設けられている。

両固定盤の４隅をナツト２６で拘束したコラム
２７があり、このコラム２７には、可動盤２８が
固定盤２５に対する遠近方向へ進退自在に支持さ
れており、この可動盤２８と、図示しない固定盤
側の型閉シリンダーとの間は、トグル機構２９に
よつて連結されている。固定盤２５に装着された
固定金型３０と可動盤２８に装着された可動金型
３２は、分割面３４を境にして水平方向へ開閉自
在に接合されている。そして、両金型３０，３２
には、鋳込製品と同形状のキヤビテイ３５と、そ
の下方に続くくびれ部３６と、その下方に続いて
下側に開口する大径の垂直孔部３７とが、分割面
３４で分割されてそれぞれ設けられている。又、
可動金型３２側には鋳込製品をキヤビテイ３５内
から押し出す製品押出装置３９が装備されてい
る。金型には、ガス排出装置１００が装備されて
いる。又、鋳込製品のアンダーカツト部や中空部
を形成して鋳込毎に鋳ぐるまれて金型から製品と
共に取り出される崩壊性置中子２が金型に装着さ
れている。

このような横型締ユニツト２２において、図示
しない固定盤側に固定した型閉シリンダーのピス
トンロツドを進退させることにより、トグル機構
２９を介して可動盤２８が進退して両金型３０，
３２の型閉め型開きが行なわれ、型閉め後は竪鋳
込ユニツト２３によつてキヤビテイ３５内へ溶湯
が鋳込まれる。

一方、竪鋳込ユニツト２３は、固定盤２５の水
平部材２５ｂに設けられたねじ孔に上端がねじ込
まれて垂下する４本のタイロツド４０を備えてお
り、このタイロツド４０はマシンベース２４の両
支持部材間２４ａを通り、床面下に設けたビツト
４１内へ係入されている。タイロツド４０の他端
には一対の支持部材４２ａとその両端を連結して
いる連結部材４２ｂ，４２ｃよりなるフレーム４
２があつて上下一対のナツト４３，４４によつて
タイロツド４０と係合し、フレーム４２は水平状
態に強固に支持されている。

そして、射出装置４５は、フレーム４２によつ
て傾転自在に支持されている。すなわち、射出装
置４５は、フレーム４２に揺動自在に支持されて
いる射出シリンダー５５を備えている。射出シリ
ンダー５５のロツド側ブロツク４６の両側には、
傾転軸が設けられており、この傾転軸をフレーム
４２の軸孔で軸支させることにより、射出装置４
５全体がフレーム４２に傾転自在に支持されてい
る。ロツド側ブロツク４６の両側には、直立する
一対のドツキングラム５２があり、主要部が丸棒
状に形成されており、このドツキングラム５２に
は、スリーブフレーム５３のシリンダー孔が摺動
自在に嵌合されている。スリーブフレーム５３は
下端部のカツプリング受部５３ｂとその両側から
上方へ延びるシリンダー部５３ｃと、両側のシリ
ンダー部５３ｃを上端部で連結するスリーブ支持
部５３ｄとで一体的に形成されており、シリンダ
ー孔へ油圧を導入することにより図示の位置から
上昇するように構成されている。

射出シリンダー５５には、シリンダーチユーブ
への圧油の導入によつて昇降するピストンロツド
が設けられており、このピストンロツドはフレー
ム４６のロツド孔を貫通している。スリーブフレ
ーム５３の上端部には円筒状の鋳込スリーブ５８
が支持固定されており、鋳込スリーブ５８内には
プランジヤー５９の先端部であるプランジヤーチ
ツプが昇降自在に軸支されており、このプランジ
ヤー５９の下端部は、カツプリング６０によつて
射出シリンダー５５のピストンロツドと同芯状に
連結されている。そして、カツプリング６０の下
端外周面は、スリーブフレーム５３のカツプリン
グ受部の上面内部に接触したり離れたりし得るよ
うになつている。鋳込スリーブ５８は、スリーブ
フレーム５３の上昇によつて第１図に示す垂直孔
部３７に嵌合して固定スリーブ３８の下端部と接
合され、またこの接合部、プランジヤー５９の頭
部が鋳込スリーブ５８と固定スリーブ３８の内孔
に沿つて上昇するように構成されている。

次に射出装置４５全体を注湯するために傾転さ
せる傾転装置について説明する。前記射出シリン
ダー５５のロツド側ブロツク４６とヘツドカバー
とは、一対の連結板６３によつて片側を上下に連
結されており、また前記フレーム４２の連結部材
４２ｂには、一対のブラケツト６４が固定されて
斜め下方へ突設されている。傾斜シリンダー６５
がブラケツト６４に軸受６６を介して回転自在に
支持されており、そのピストンロツド６７の作用
端はピン６８によつて連結板６３に接続されてお
り、圧油によりピストンロツド６７を進退させる
ことにより、射出装置４５全体が第１図の実線位
置と鎖線位置との間で直立、傾転するように構成
されている。

次に、ガス排出装置１００について説明する。
固定金型３０の上端面には、分割面３４と同一平
面上に軸芯を有するエアシリンダー１４５が装着
されており、そのエア圧で昇降するピストンロツ
ド１４６の下端には円筒状のスプール１４７が一
体的に設けられていてその下端部か固定金型３０
のスプール孔に嵌合されている。スプール１４７
内には弁頭１４８ａを有する弁１４８が、引つ張
りばね１４９により上昇方向へ付勢されて昇降自
在に支持されており、引つ張りばね１４９による
弁１４８の上昇は、圧縮コイルばねとこれで押圧
されたボールとからなる係止機構１５０のボール
と弁の段部との係合によつて軽く規制されてい
る。一方、入れ子のキヤビテイ３５上端には、金
型の分割面３４に設けられているガス排出路１５
１が開口されており、その上部開口端には弁１４
８の弁頭１４８ａが着座している。また、ガス排
出路１５１の途中からは一対のバイパス１５２が
分岐されていて、その上端開口部は、弁頭１４８
ａの周囲に設けられたガス通路１５３に連通され
ており、この連通部は溶湯圧力による弁１４８の
上昇で弁頭１４８ａのテーパー面がスプール１４
７の弁座に着座することにより閉塞されるように
構成されている。また、ガス通路１５３のスプー
ル１４７外への開口端には、チエツクバルブ１５
４を備えた管路１５５を介して真空発生装置１５
６が接続されており、キヤビテイ３５内のガスを
吸引してガス通路１５３から排出させるように構
成されている。なお、型開き時には、ピストンロ
ツド１４６の上昇によりスプール１４７が弁１４
８を保持したまま上昇する。

次に、鋳物のアンダーカツト部あるいは空洞部
を構成する崩壊性置中子２について述べる。骨材
としてJIS7号ケイ砂100部、有機バインダーとし
て熱硬化性のフエノール樹脂2.0部、潤滑剤とし
てステアリン酸カルシユーム0.1部からなるシエ
ルモールド用の砂を用いて砂中子を造形した。造
形条件は金型温度270℃、焼成時間は20秒である。
次に１の水にバインダーとしてコロイダルシリ
カ（SiO₂30％）300c.c.、潤滑剤としてドデシルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム10g、消泡剤として
オクチルアルコール1gを入れてよく混合撹拌し、
次に、この溶液に300mesh以下に粉砕されたジル
コンフラワー300gを添加して、更に、十分に混
合撹拌してスラリー溶液を調整した。そして、こ
のスラリー液中に前記のシエル中子を１分間浸漬
して砂中子の表面の隙間を塞いだ後、直ちに120
℃の熱風乾燥機で30分間乾燥して表面を硬化させ
た。

また、水溶性のフエノール樹脂の３％水溶液１
中に300mesh以下に粉砕された雲母500g、潤滑
剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
10g、消泡剤としてオクチルアルコール1gを入れ
てよく混合撹拌したスラリー溶液を調整し、これ
をハケで再度上記砂中子表面に塗布して120℃に
乾燥された乾燥機で１時間乾燥した。このよう
に、砂中子の表面に前記したスラリー溶液からな
るコーテイング剤を２回塗布して得られた置中子
を固定金型３２にセツトする。

以上のように構成されたダイカストマシンの動
作について説明する。

スリーブフレーム５３およびプランジヤー５９
が図示したように下降し、かつ射出装置４５が直
立している状態において、傾転シリンダー６５の
ロツドエンド側へ圧油を導入してピストンロツド
６７を後退させると、射出装置４５全体が傾転軸
を中心にして鎖線位置に傾転する。そこで、図示
しない給湯装置のラドルで鋳込スリーブ５８内へ
溶湯を注湯したのち、傾転シリンダー６５のヘツ
ドエンド側へ圧油を導入して射出装置４５を回動
させ、射出装置４５が直立状態で停止する。

これに先だち、一方では、図示しない型閉シリ
ンダーによりトグル機構２９を介して可動盤２８
が前進しており、両金型３０，３２の型閉めが完
了する。

この状態でスリーブフレーム５３内のシリンダ
ー孔と射出シリンダー５５とへ同時に送油するこ
とにより、スリーブフレーム５３は、プランジヤ
ー５９を鋳込スリーブ５８内で下降させた溶湯保
持状態のままでドツキングラム５２を残して上昇
し、鋳込スリーブ５８が垂直孔部３７へ係入して
固定スリーブ３８の下端面に押圧される。そこで
射出シリンダー５５へ更に送油すると、プランジ
ヤー５９が上昇し、両スリーブ３８，５８とラン
ナーゲート３６とを経てキヤビテイ３５内へ溶湯
が射出される。この場合、鋳込圧力は数100Kg/cm²
の高圧とした。

この溶湯の射出に先立ち、ガス排出装置１００
のエアシリンダー１４５にエアが送られていてピ
ストンロツド１４６が下降しており、弁１４８が
ガス排出路１５１の開口端に着座してこれを閉塞
しているとともに、バイパス１５２とガス通路１
５３とが連通している。したがつて溶湯の鋳込み
とともに真空発生装置１５６が始動すると、キヤ
ビテイ３５内の質量の小さいガスは、キヤビテイ
３５からバイパス１５２とガス通路１５３を経て
管路１５５から機外へ排出される。この場合、本
装置は、溶湯を金型３０，３２の真下からキヤビ
テイ３５内へ鋳込む竪鋳込型であつて鋳込スリー
ブ５８から排出路１５１まで直線状であり、且
つ、鋳込み方向とキヤビテイ３５内での溶湯の流
れ方向とが同じで、共に下から上へ向いているの
で、横鋳込型と比較してガスの流動、排出が容易
であり、且つ、溶湯の流れがスムーズに行なわれ
る。なお、このためにこの鋳込途中の鋳込圧力も
比較的に小さくてすむ。このようにして溶湯の鋳
込中、ガスの排出が続けられる。

そして、キヤビテイ内３５に溶湯が充満されて
溶湯がガス排出部１５１に達すると、溶湯はその
鋳込みによる慣性力または圧力が係止機構１５０
による係止力に打ち勝つて解かれるので、弁１４
８が上昇してその弁頭１４８ａのテーパ面がスプ
ール１４７の弁座に着座する。したがつてバイパ
ス１５２の開口端が閉塞され、バイパス１５２を
通つて流れる。なお、このときに、キヤビテイ３
５内の溶湯や崩壊性置中子２には、数100Kg／cm²
の高圧が作用している。

射出完了後、溶湯の固化、冷却が終わると、ス
リーブフレーム５３内のシリンダー孔から圧油を
抜き、射出シリンダー５５のロツドエンド側へ送
油してスリーブフレーム５３とプランジヤー５９
とを一体的に下降させ、鋳込スリーブ５８を金型
下部の固定スリーブ３８から離反させる。また、
ガス排出装置１００のエアシリンダー１４５のピ
ストンロツド１４６を上昇させてスプール１４７
を上昇させるとともに、図示しない手段により弁
を引つ張りばねの引つ張り力に抗して下降させ、
係止機構１６０で弁１４８の上昇を規制してお
く。

そして、図示しない型閉シリンダーを作動させ
て型開きを行ない、製品押出装置３９を用いて製
品を金型から取り出すことにより１サイクルが完
了する。

本実験においては、アルミニウム合金ADC１
２を溶湯保持温度680℃、メタル圧400Kg/cm²の条
件でダイカストした。

鋳造後、湯口の切断を行ない、サンドプラスト
で砂中子の砂落しを行なつたところ、砂粒子間に
混入したアルミと砂粒子とで形成される差し込み
層の発生や、高圧な鋳造圧による中子の破損はな
く、崩壊性も容易で完全に砂中子を取り除くこと
ができた。又、成形品の肉厚部には引け巣がみら
れず、ガスの巻き込みによる欠陥であるブローホ
ールもみられなかつた。

なお、本実施例では本発明に係わる圧力鋳造方
法を横型締、竪鋳込型のダイカストマシンを用い
て実施する例を示したが、金型を垂直方向に型閉
めして下方から溶湯を鋳込む竪型締、竪鋳込型の
ダイカストマシンを用いて実施してもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、コーテイン
グ剤を表面に塗布した崩壊性置中子を用いてアン
ダーカツト部あるいは空洞部を有する数100Kg/cm²
の高圧で圧力鋳造する際には、金型の分割面に設
けられていて金型のキヤビテイに直接連通されて
いるガス排出通路からガス排出装置によつて金型
内のガスを排出し、竪鋳込型圧力鋳造機によつて
注湯時およびキヤビテイへ溶湯を送り込む際に、
溶湯にガスが巻き込まないようにして鋳造すれ
ば、ブローホールや引け巣のような欠陥のない非
常に品質の良い成形品を得ることができる。

なお、中子を用いて、数100Kg/cm²の高圧の圧力
鋳造を行う場合には、中子に溶湯鋳込時の強度と
鋳込後の崩壊性を持たせるために、中子の表面に
コーテイング剤を塗布して用いる必要があるが、
その場合でも、本発明においては、金型キヤビテ
イ内のガスを、金型の分割面に設けられている金
型キヤビテイに直接連通されているガス排出通路
から金型ガス排出装置を介して金型外部へ直接排
出させながら溶湯を鋳込むので、金型キヤビテイ
内のガスを金型の外部に充分に排出することがで
き、当然、金型キヤビテイ内にガスがない状態で
鋳込むことができ、巣のない良品質の鋳込製品を
確実容易に得ることができる。

また、ガスが充分に排出されるので、キヤビテ
イ内にガスが残ることもない。その結果、断熱圧
縮が起こつて高温部が発生することもなく、中子
中のバインダ等の有機物が分解して、鋳込製品の
成形中に中子が崩壊したり、中子への溶湯の差し
込みが生じることもなく、所望の形状をした良品
質の鋳込製品を常に確実容易に得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一部断面にした正面図、第２
図は第１図の−線断面図、第３図は第２図の
部の部分拡大図である。 ２…崩壊性置中子、２２…横型締ユニツト、２
３…竪鋳込ユニツト、３０…固定金型、３２…可
動金型、３５…金型キヤビテイ、３８…固定スリ
ーブ、４５…射出装置、５５…射出シリンダー、
５８…鋳込スリーブ、６５…傾転シリンダー、１
００…ガス排出装置、１４５…エアシリンダー、
１４７…スプール、１４８…弁、１５１…ガス排
出路、１５２…バイパス、１５６…真空発生装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コーテイング剤を表面に塗布した崩壊性置中
   子を用いてアンダーカツト部あるいは空洞部を有
   する鋳物を数100Kg/cm²の高圧で圧力鋳造する際、
   竪鋳込型圧力鋳造機を用いて、金型の分割面に設
   けられていて金型のキヤビテイに直接連通させて
   いるガス排出通路から金型ガス排出装置を介し
   て、金型外部へガスを直接排出させながら溶湯を
   鋳込むか、あるいは、金型外部へ減圧させながら
   ガスを直接排出しつつ溶湯を鋳込み、キヤビテイ
   内に溶湯が充満した後に金型ガス排出通路を遮断
   するようにした崩壊性置中子を用いた圧力鋳造方
   法。