JPH04158968A

JPH04158968A - 鋳造装置

Info

Publication number: JPH04158968A
Application number: JP28466290A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Onishi; 宏和大西; Atsushi Ota; 厚太田; Minoru Uozumi; 稔魚住
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1992-06-02
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JP2569943B2

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、貯湯槽に蓄えられている溶融金属を、鋳型の
予減圧されたキャビティ内に導入して鋳造する装置に関
する。

〔従来の技術〕

減圧されたキャビティ内に溶融金属を導入して鋳造する
装置が特開昭６３−７６７４９号公報に開示されている
。同装置では、キャビティに溶融金属を導入する通路中
に給湯用ストッパピンを設け、これを閉じた状態でキャ
ビティ内を減圧し、次いで給湯用ストッパピンを開けて
キャビティ内に溶融金属を導入する。

キャビティ内を排気するための排気通路は上型と下型の
型分割面（見切り面）に設け、上型と下型との間の微小
隙間を介してキャビティ内から排気を行う。このように
、微小の隙間を介して排気することにより、キャビティ
内の排気を可能とする一方、溶融金属が排気通路に侵入
することを防止している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の技術では排気通路を上型と下
型との型分割面（見切り面）に開孔させ、見切り面の微
小な隙間を介して排気する構造を採用し、溶融金属が排
気通路内に侵入することを防止している。ここで、見切
り面は溶融金属の漏出を防ぐために非常に狭くなってお
り、キャビティ内を所定の圧力にまで減圧するのには長
時間を要する。

このため、鋳造の１シヨツトあたりのサイクルタイムが
長くなり、量産性が低下する。

本発明の技術的課題は、上記知見に基ついて、キャビテ
ィ内の減圧時間を短縮することにより、鋳造の１シヨツ
トあたりのサイクルタイムを短くし、量産性に優れた鋳
造装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、次に述べる本発明の鋳造装置によって解決
される。

即ち、本発明に係る鋳造装置は、鋳型内に設けられ、溶
融金属を導入して製品を成形するキャビティを有してい
る。

さらに、前記キャビティを溶融金属の貯湯槽に連通させ
る溶湯供給通路を有している。

さらに、前記溶湯供給通路を開閉するゲートピストンを
有している。

さらに、前記ゲートピストンよりも前記キャビティ側で
前記溶湯供給通路に連通し、他端か真空源に連通される
排気通路を有している。

さらに、前記排気通路と前記溶湯供給通路の連通部を開
閉するシャットピンとを有している。

そして、前記ゲートピストンを閉じ、前記ンヤットピン
を開けた状態で前記キャビティ内を排気し、排気が完了
した後、前記排気通路を閉して前記ゲートピストンを開
け、溶融金属を前記キャビティ内に導入して鋳造をする
。

〔作　用〕

本発明によると、ゲートピストンか開けられてキャビテ
ィ内に溶融金属が導入される際には、排気通路の連通部
がシャットピンによって閉しられており、溶融金属が排
気通路内に入り込むことがない。このため、排気通路を
必要充分なサイズとするができ、キャビティ内の減圧を
迅速に行わせることが可能となる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して実施例を具体的に説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る鋳造装置の断面図で
ある。

本実施例に係る鋳造装置はキャビティ６内を減圧した状
態で溶融金属をキャビティ６内に導入し、さらに、溶融
金属を加圧しながら鋳造する装置の例を示している。

図中−１は鋳型であり、上型２と下型４とから構成され
、内部にはキャビティ６とキャビティ６に溶湯を供給す
るための溶湯供給通路８か設けられている。

溶湯供給通路８のキャビティ６と反対側の端部は下型４
の下端において外部に開口している。そして、この開口
部８ｂには耐熱シール材９を介して円筒状のストーク１
０が接続されている。

ストーク１０の先端は、貯湯槽として機能する溶解炉１
３に貯蓄されるアルミニウム合金溶湯１２に浸漬されて
いる。

また、上型２と下型４との合わせ面３には溝３ａが形成
されており、この溝３ａには耐熱コムＯリング３ｂが挿
入されている。これによって、鋳型ｌが閉じられるとキ
ャビティ６および溶湯供給通路８の気密性が確保される
。

図中１８は真空源として機能する真空ポンプである。真
空ポンプ１８は上型２の内部に設けられた気体室２２と
連通しており、さらに、気体室２２は排気通路２４、シ
リンダ２７及び溶湯供給通路８を経由してキャビティ６
と連通している。

排気通路２４はキャビティ６内の気体を真空ポンプ１８
に導くために設けられた通路であり、真空ポンプ１８の
吸引能力を考慮して、その直径か１５ｍｍに設定されて
いる。また、排気通路２４のシリンダ２７側の端部には
、同通路２４にアルミニウム合金溶湯１２が侵入しない
ように、通気のみが可能な細孔（約０．４ｍｍ）を有す
る焼結ベント２５か設けられている。

シャットピン２６か、シリンダ２７内に慴動可能に設け
られて、アルミニウム合金溶湯１２かキャビティ６の内
部に導かれる時に排気通路２４を閉鎖するとともに、加
圧鋳造時に排気通路２４および溶湯供給通路８を閉鎖し
てキャビティ６からアルミニウム合金溶湯１２が漏出し
ないように機能する。ここで、加圧鋳造時にはキャビテ
ィ６内のアルミニウム合金溶湯１２に高圧力（２００〜
１０００ｋｇ／ｃｎｆ）が加わるため、シャットピン２
６はこの圧力に耐える機械的強度を備えている。

シャットピン２６及びシリンダ２７の詳細か第３図に示
されている。

シャットピン２６は、軸部２６ｂの先端にピストン状の
弁体部２６ａ（直径Ｄ＝３５ｍｍ）を備えており、軸部
２６ｂの他端は図示されていない駆動部に連結されてい
る。そして、駆動部か所定のタイミングで運転されるこ
とによって、弁体部２６ａは上型２の内部に設けられた
シリンダ２７内を図中上下方向に摺動する。ここで、シ
リンダ２７の内壁面と弁体部２６ａとの間には、熱によ
る弁体部２６ａの膨張を考慮して約０．２ｍｍ程度のク
リアランスＡが設けられている。また、前記排気通路２
４はシリンダ２７に対して直角方向から連通しており、
その連通位置は溶湯供給通路８の上面から約１５ｍｍに
設定されている。

この構造によって、弁体部２６ａが最下部まで移動して
弁体部２６ａの下端が溶湯供給通路８の底面（弁座面）
２６ｃに当接した状態ｔ、排気通路２４および溶湯供給
通路８がキャビティ６から閉鎖される。また、弁体部２
６ａが上昇して弁体部２６ａの下端が溶湯供給通路８の
上面とほぼ一致した状態で、排気通路２４は閉鎖された
まま、溶湯供給通路８が開放される。さらに、弁体部２
６ａが上昇して弁体部２６ａの下端が排気通路２４の開
口２４ａよりも高くなった位置で排気通路２４および溶
湯供給通路８が開放される。

即ち、シャットピン２６は排気通路２４及び溶湯供給通
路８の閉鎖手段として機能する。

第１図中３０は、前記シャットピン２６より溶解炉１３
側に設けられｔこゲートピストンである。

ゲートピストン３０は真空ポンプ１８かキャビティ６内
を減圧するときに、溶湯供給通路８とキャビティ６とを
閉鎖するためのものであり、外気かキャビティ６の内部
に流入するのを防止する働きをする。このため、閉鎖時
には高い気密性か要求される。

ゲートピストン３０は軸部３０ｂの先端にピストン状の
弁体部３０ａを備えており、軸部３０ｂの他端は図示さ
れていない駆動部に連結されている。そして、駆動部が
所定のタイミングで運転されることによって、弁体部３
０ａは上型２の内部に設けられたシリンダ３１内を図中
上下方向に摺動して溶湯供給通路８を開閉する。即ち、
弁体部３０ａが最下部まで移動して弁体部３０ａの下端
が溶湯供給通路８に設けられた弁座３０ｃに当接するこ
とによって溶湯供給通路８を閉鎖する。前述のように、
弁体部３０ａの下端面と弁座３０ｃとの当り面は、高い
気密性が要求されることから、平滑に製作されている。

ここで、ゲートピストン３０の弁体部３０ａから軸部３
０ｂにかけては、内部に通路３３が設けられており、前
記通路３３の弁体部３０ａ側の開口はゲートピストン３
０が溶湯供給通路８を閉鎖したときに、溶湯供給通路８
のストーク１０側と連通可能となっており、また、通路
３３の軸部３０ｂ側の開口は鋳型ｌの外部に位置する減
圧ポンプ３２に連通している。

なお、通路３３の弁体部３０ａ側の開口には排気通路２
４と同様にアルミニウム合金溶湯１２の侵入を防ぐため
に細孔を有する焼結ベント３３ａが設けられている。

図中４０は、キャビティ６内に吸引されたアルミニウム
合金溶湯１２を加圧するための加圧部材である。加圧部
材４０は内部に電熱ヒータ４２を備えており、このヒー
タ熱によって、加圧部材４０の周辺のアルミニウム合金
溶湯１２は凝固が遅れ、加圧部材４０によって加えられ
る圧力が効率的に周辺に伝達される。

図中５０は、鋳物を脱型するための押出しピンである。

押出しピン５０は直径１０ｍｍの棒状のピンであり、本
実施例においては、最も脱型しにくいシャットピン２６
の弁座面２６ｃに設置されている。

次に、本実施例に係る加圧鋳造装置の機能を説明する。

第２図の（ａ）〜（ｄ）は本実施例に係る鋳造装置によ
る鋳造の工程を示している。

先ず、鋳型１が閉じられた状態で、第２図（ａ）に示す
ように、シャットピン２６の弁体部２６ａが上昇して排
気通路２４が開放される。さらに、ゲートピストン３０
の弁体部３０ａか下降して弁座３０ｃに当接し、溶湯供
給通路８か閉鎖される。そして、次に真空ポンプ１８が
駆動される。

この状態で、キャビテイ６内部の気体は溶湯供給通路８
から焼結ベント２５、排気通路２４及び気体室２２を経
由して真空ポンプ１８に吸引され、キャビティ６内は減
圧される。ここで、キャビティ６内の減圧は、キャビテ
ィ６内の圧力か約１０ｍｍＨｇ　（減圧度　約７５０　
ｍｍＨｇ）に達するまで継続して行われる。

そして、キャビティ６内の減圧度か約７５０　ｍｍｔｌ
ｇに到達してから、減圧ポンプ３２が駆動される。

このため、ゲートピストン３０から溶湯供給通路８、ス
トーク１０に至る空間は、ゲートピストン３０内に形成
された通路３３を介して減圧ポンプ３２によって減圧さ
れる。ここで、減圧ポンプ３２による減圧はストーク１
０内が約４００　ｍｍｔ１ｇ程度の圧力になるまで行わ
れる。これによって、溶解炉１３に貯蓄されているアル
ミニウム合金溶湯１２はストークＩＯから吸引されて、
溶湯供給通路８を経由してゲートピストン３０の位置ま
で到達して、この位置で吸引保持される。

次に、第２図（ｂ）に示すように、ンヤソトピン２６の
弁体部２６ａが溶湯供給通路８を開放した状態で排気通
路２４を閉鎖する位置にまで下降する。

そして、排気通路２４の連通部が閉鎖された後に、第２
図（Ｃ）に示すように、ゲートピストン３０の弁体部３
０ａが上昇して、溶湯供給通路８が開放される。

これによって、予めゲートピストン３０の位置に吸引保
持されているアルミニウム合金溶？Ｍ１２がキャビティ
６内に吸引される。ここで、排気通路２４はシャットピ
ン２６によって閉鎖されているために、アルミニウム合
金溶湯１２が排気通路２４内に侵入することはない。

このようにして、キャビティ６内がアルミニウム合金溶
湯１２で満たされると、次に、第２図（ｄ）に示すよう
に、シャットピン２６の弁体部２６ａがさらに下降して
弁座面２６ｃに当接し、溶湯供給通路８を閉鎖する。さ
らに、同時に鋳型１の外に位置する弁（図示されていな
い）によってゲートピストン３０の通路３３が大気と連
通し、シャットピン２６から溶解炉１３間の溶湯供給通
路８およびストーク１０内に空気が流入可能となる。こ
れによって、キャビティ６内は密閉された状態に保たれ
るとともに、シャットピン２６から溶解炉１３間の溶湯
供給通路８およびストーク１０内に満たされているアル
ミニウム合金溶湯１２には吸引力が加わらなくなり、ア
ルミニウム合金溶湯１２は自重によって溶解炉１３側に
流出する。

そして、この状態でキャビティ６内のアルミニウム合金
溶湯１２が加圧部材４０によって、所定圧力（２００〜
１０００Ｋｇ／ｃ♂）で加圧され鋳造か行われる。

このように本実施例に係る鋳造装置においては、キャビ
ティ６と真空ポンプ１８とは真空ポンプ１８の吸引能力
に応じた径を有する排気通路２４によって連通されてい
る。このために、キャビティ６内の気体の排気効率が高
く、第４図の実線に示すように、キャビティ６の内部が
所定の圧力（約ｔｏ　ｍｍＨｇ即ち、減圧度　約７５０
　ｍｍｔ（ｇ　　）に達するのに要する時間は２０秒弱
となっている。このため、従来の鋳型１の見切り面を経
由してキャビティ６内の気体の排気をおこなう方式（第
４図点線）と比較して約４０秒程度、減圧時間が短縮さ
れる。

このため、鋳造の１シヨツトあたりのサイクルタイムが
短くなり、量産性は向上する。

また、キャビテイ６内部を減圧するために溶湯供給通路
８を閉鎖するゲートピストン３０と、加圧鋳造時に溶湯
供給通路８を閉鎖するシャットピン２６とを別々に設け
ており、さらに、シャットピン２６をゲートピストン３
０よりキャビティ６に近い位置に設置している。このた
め、ゲートピストン３０には加圧鋳造時の高圧力が加わ
らない構造となっている。また、注湯後にゲートピスト
ン３０によって溶湯供給通路８を締切ることがなく、ア
ルミニウム合金溶湯１２を圧下しないために、ゲートピ
ストン３０の弁座３０ｃに張り付いたアルミニウム屑が
簡単に取り除け、弁座３０ｃを傷付けることがない。

このため、ゲートピストン３０の弁体部３０ａと弁座３
０ｃ間のシール性を長期にわたって良好に保つことがで
きる。

第５図は、鋳造を３０シヨツト連続して行った場合のシ
ョツト数とキャビティ６内の最終到達減圧度との関係を
表している。図中点線はシャ・ントピン２６とゲートピ
ストン３０とを一台の給湯用ストッパピン６で兼用した
従来の鋳造装置の特性である。

従来の鋳造装置の場合は、鋳造のショット回数か１０回
を超える頃から給湯用ストッパピン６のシール性が低下
し、キャビティ６内が所定の圧力（約１０ｍｍＨｇ　　
即ち、減圧度　約７５０　ｍｍＨｇ　　）に到達しな（
なっている。これに対して本実施例に係る鋳造装置は、
ゲートピストン３０の弁体部３０ａと弁座３０ｃ間のシ
ール性を長期にわたって良好に保ことかできるために、
ショット回数が３０回を超えてもキャビティ６内を所定
の圧力（約１０　ｍｍＨｇ　　即ち、減圧度　約７５０
　ｍｍＨｇ　　）にまで減圧することができ、鋳造が良
好に実行できる。

第６図は本発明の第２実施例に係る鋳造装置において使
用される排気通路２４のシャットピン２６側の開口図で
ある。

本実施例に係る鋳造装置では、シリンダ２７の内壁面に
断面長方形の溝２７ａを設け、この溝２７ａの上側面に
排気通路２４を連通させたものである。ここで、溝２７
ａの位置は溶湯供給通路８の上面から約１５ｍｍである
。

この構造によって、加圧鋳造時にシャットピン２６の弁
体部２６ａとシリンダ２７の内壁面との間にアルミニウ
ム合金溶湯１２が侵入して、箔状のアルミニウム屑が生
成されても、このアルミニウム屑は溝２７ａの存在によ
って、直接的に排気通路２４の開口、詳しくは、開口に
設けられた焼結ベント２５に付着することはない。この
ため、排気通路２４が詰まるといった問題が生しること
はなく、排気通路２４は長期にわたって良好な通気状態
に保たれる。これによって、キャビティ６内の減圧は安
定して行われる。

本実施例に係る鋳造装置においては、１００シヨツトの
連続サイクルに対しても、最終到達減圧度が低下せず、
安定した鋳造が実現された。

〔発明の効果〕本発明によると、キャビティ内の減圧が迅速に行われて
減圧時間が短縮する。これによって、鋳造の１シヨツト
あたりのサイクルタイムが短くなり、鋳物の量産性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る鋳造装置の断面図、
第２図は第１実施例に係る鋳造装置による鋳造工程図、
第３図はシャットピン２６の要部詳細図、第４図はキャ
ビティ６内の減圧特性図、第５図は鋳造ショツト数とキ
ャビティ６内の最終到達減圧度との関係図、第６図は本
発明の第２実施例に係る鋳造装置における排気通路２４
の開口位置図である。１　・・・鋳型６　・・・キャビティ１２・・・アルミニウム合金溶湯（溶融金属）１３・・
・溶解炉（貯湯槽）１８・・・真空ポンプ（真空源）２４・・・排気通路２６・・・シャットピン３０・・・ゲートピストン

Claims

【特許請求の範囲】鋳型内に設けられ、溶融金属を導入して製品を成形する
キャビティと、前記キャビティを溶融金属の貯湯槽に連通させる溶湯供
給通路と、前記溶湯供給通路を開閉するゲートピストンと、前記ゲ
ートピストンよりも前記キャビティ側で前記溶湯供給通
路に連通し、他端が真空源に連通される排気通路と、前記排気通路と前記溶湯供給通路の連通部を開閉するシ
ャットピンとを有し、前記ゲートピストンを閉じ、前記シャットピンを開けた
状態で前記キャビティ内を排気し、排気が完了した後、
前記排気通路を閉じて前記ゲートピストンを開け、溶融
金属を前記キャビティ内に導入して鋳造することを特徴
とする鋳造装置。