JPH0422565A - 鋳物の製造方法 - 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） 本願発明は、電磁撹拌を利用した鋳物の製造方法に関す
るものである。

（従来の技術） 鋳造方法の一つに、キャビティの下部に湯口を形成し、
るつは内に畦面した溶湯を例えば、エア圧によって湯口
側に押、し上げて上記キャビティ内にその下部側から注
湯するようにした所謂ロープレッシャダイキャスト法が
知られている。

このようなロープレッシャダイキャスト法によれば、理
論上は、溶湯はキャビティの上部１１７から次第に充填
・凝固し、最後に湯口部分が凝固するため、製品内部に
引は巣等の欠陥が生じることが少ないという利点がある
と考えられる。

ところが、実際には、特に製品形状が複雑になってくる
と、キャビティ内部への溶湯の回りが悪くなりその充填
・凝固に時間がかがるようになることに加えて、溶湯は
湯口部分においてはその周囲の金型の冷却作用によって
次第にその周囲から凝固し始め、キャビティ内の溶湯充
填及び凝固が完全でないにもかかわらず、次第に溶湯の
通路面積が狭くなり、結果的に溶湯の充填不足あるいは
凝固収縮に対する溶湯の補充不足等によって製品内部に
引は巣欠陥等が発生し易くなり、ローブレッンヤダイキ
ャスト法のもつ利点が十分に生かされていないのが実状
である。

このような問題を解決する一つの手段として、例えば、
特開昭６０−５６４５８号公報には、湯口の周囲に回転
磁界型の電磁コイルを配置し、該電磁コイルの磁界移動
と溶湯内の誘導電流とによって発生するローレンツ力に
より該溶湯を撹拌（所謂電磁撹拌作用）してその凝固を
抑制する技術が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような回転磁界型の電磁コイルはその形
態上、鋳型の形状が特に複雑であるような時には適用で
きない（即ち、湯口の周囲に電磁コイルを配置すること
ができない）場合がある。

また、例え湯口部に適用し得たとしても、通常は電磁コ
イルに対する通電方向は一定とされているため、例えば
、湯口の近傍に砂中子が存在するような場合には、電磁
撹拌に伴う溶湯の流動圧により該砂中子が損壊し不良品
発生の一因となるということもあった。

そこで本願発明では、鋳型の形状の如何によらず確実に
電磁撹拌が実行でき、しかも溶湯流動圧による砂中子の
損壊を未然に且つ確実に防止し得るようにした鋳物の製
造方法を提案せんとしてなされたものである。

（課題を解決するための手段） 本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段と
して、 （１）請求項１記載の発明では、キャビティの下部に形
成した湯口をるつぼに連通させ、該るつぼ内の溶湯を湯
口側に押し上げて該湯口から上記キャビティ内にこれを
充填するようにした鋳物の製造方法において、上記湯口
近傍位置にリニアモータ型の電磁コイルを配置し、注湯
時に該電磁コイルに通電して上記湯口内の溶湯に誘導電
流を発生させ、該誘導電流と上記電磁コイルの磁界移動
とによるローレンツ力を利用して上記湯口内の溶湯を撹
拌させるとともに、上記電磁コイルへの通電方向を周期
的に変更させることを特徴とし、（ＩＩ）請求項２記載
の発明では、請求項１記載の鋳物の製造方法において、
キャビティ内の溶湯の凝固完了を検知する凝固検出手段
を設け、溶湯の凝固完了を検知した場合に電磁コイルへ
の通電を停止するようにしたことを特徴としている。

（作用） 本願発明ではこのような構成であるから、それぞれ次の
ような作用が得られる。

（１）請求項１記載の鋳物の製造方法では、（ｉ−１）
電磁コイルに通電しながら湯口からキャピテイ内に注湯
することによって、該湯口部分の溶湯は、上記電磁コイ
ルの磁界による誘導電流と該電磁コイルの磁界の移動と
によって発生するローレンツ力により該磁界の移動方向
に沿って駆動力が付与される、 （１−２）磁界の移動方向に駆動力が付与された溶湯は
、その駆動方向が直線的であってもこれか湯口の周壁に
沿って流動することによって回転流とされ、しかもその
流動は該溶湯の粘性抵抗によって次第に湯口からキャピ
テイ内に向って伝達され、これにより該湯口部分の溶湯
はその内部において十分に撹拌されその凝固か可及的に
抑制されることとなる、 （１−３）また、電磁撹拌による溶湯の流動方向が周期
的に変更されるところから、例えば、この方向変更周期
を、電磁撹拌による溶湯の流動作用が湯口の近傍に配置
された砂中子部分に到達する直前のタイミングに設定す
ることにより、溶湯の流動圧が該砂中子に伝達するのを
防止しつつ、連続的な電磁撹拌を行うことが可能となる
、（ｉ−４）湯口部分において電磁撹拌か行なわれるこ
とによって、該部分における溶湯はキャビティ内の溶湯
上りも遅れて凝固し、該キャビティ内の溶湯が凝固する
まで湯口部分における溶湯通路面積が確保され、該キャ
ビティ内溶湯の凝固収縮に対応して溶湯補充が可能とな
る、 等の作用が得られる。

（１１）請求項２記載の鋳物の製造方法では、上記（）
記載の作用に加えて、キャピテイ内の溶湯が凝固した時
点において湯口部分の溶湯に対する電磁撹拌作用が停止
され、該湯口部分の溶湯の早期凝固が図られるという作
用が得られる。

（発明の効果） 従って、本願各発明によれば、それぞれ次のような効果
が得られる。

■請求項１記載の発明によれば、リニアモータ型の電磁
コイルを使用して湯口部分の溶湯を電磁撹拌するように
しているため、例え製品形状が複雑でスペース的に湯口
部分に回転型の電磁コイルを配置できないようなものに
おいても、電磁撹拌を有効に利用して該湯口部分の溶湯
の凝固をキャビティ内の溶湯の凝固に遅らせて該湯口部
分における溶湯通路面積を十分に確保して製品の引は巣
欠陥の発生を確実に防止することかでき、鋳物の製造方
法の汎用性という点において多大の効果か期待できるも
のである。

また、この場合、電磁コイルの磁界の進行方向を周期的
に変更するようにしているため、例えば、この変更周期
を、電磁撹拌による溶湯の流動が湯口近傍に配置された
砂中子部分に到達する直前のタイミングに設定すること
によって、該溶湯の流動圧が砂中子にかかってこれを損
壊させるというような不具合の発生が確実に防止でき、
製品の品質向上という点においての効果が得られること
となる。

■請求項２記載の発明によれば、上記■に記載の効果に
加えて、キャビティ内の溶湯の凝固完了とともに電磁撹
拌作用を停止して湯口部分の溶湯を素早く凝固させるよ
うにしているため、製品の取出周期、即ち鋳造サイクル
の短縮化により作業能率の向上あるいは製造コストの低
廉化が図れるという効果が得られるものである。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を説明
する。

第１図には、本願発明の実施例にかかる製造方法によっ
てシリンダヘッドの鋳造を行うようにした鋳造装置Ｚが
示されている。

この鋳造装置Ｚは、所謂ロープレッンヤダイキャスト法
による鋳造装置であって、シリンダヘット下面側を成形
する第１金型ｌと、上面側を成形する第２金型２と、側
部を成形する第３金型３及び第４金型４と、該第４金型
４とともに湯ロアを形成する第５金型５とを備え、これ
ら各金型１〜５によってその内部にキャビティ６が形成
されている。

そして、上記キャピテイ６内には、吸・排気通路等を形
成するための複数の砂中子３１，３１゜・が配置されて
いる。また、このキャビティ６の下部の且つ上記湯ロア
から最も遠く離れた位置には、該キャビティ６内に注入
される溶湯の凝固状態を溶湯圧として検出するための溶
湯圧センサ９が配置されている。

さらに、上記湯ロアの下側に位置する上記第５金型５内
には後述の電磁コイルユニ、ット１０が配置されている
。この電磁コイルユニットＩＯは、第２図に示すように
、略矩形のケーシング１１内に、リニアモータ型の電磁
コイル１２を収容するとともに、該ケーシング１１の両
端に空気人口１４と空気出口１５を開口形成し且つこの
空気人口１４にブロア１３を接続して構成されている。

そして、第３図に示すように、上記電磁コイル１２は、
タイマー回路２３によって制御される磁界進行方向切換
回路２２により所定周期毎にその磁界の進行方向が切り
換えられるようになっている。また、上記溶湯圧センサ
９は、溶湯の凝固収縮によって溶湯圧が所定値以下に低
下した場合にこれを凝固完了検出回路２５に出力し、該
凝固完了検出回路２５をして断路器２４を開操作し上記
電磁コイル１２への通電を停止する如く作用する。

さらに、上記ブロア１３は、溶湯の凝固完了が検出され
た場合に上記凝固完了検出回路２５から出力される制御
信号によって起動され、上記電磁コイル１２の周囲に冷
却風を送給する。

続いて、このように構成された鋳造装置Ｚの作動並びに
作用を、該鋳造装置Ｚを使用してノリンダヘッドの鋳造
を行う場合について説明すると、先ず第１図に示すよう
に各金型ｌ〜５の型合せをし且つキャビティ６内に各砂
中子３１．３＋、・・をそれぞれ所定の位置に配置した
状態で、るつぼ（図示省略）側から溶湯を加圧注入する
。

この場合、上記電磁コイルユニットＩＯの電磁コイル１
２に通電しなから注湯を行う。すると、湯ロア部分にお
いて溶湯は、電磁フィル１２の磁界により発生する誘導
電流と該電磁コイル１２の磁界の移動に伴うローレンツ
力を受けて該磁界の進行方向に駆動力を受ける。この磁
界進行方向に駆動力を受けた溶湯は、該駆動力が直線的
であっても、湯ロアの周壁に案内されることにより該湯
ロア内を周回する回転流となり、キャビティ６への溶湯
の充填中はもとより、充填完了後の凝固収縮期において
も該湯ロア部分の溶湯は撹拌され続ける（第１図及び第
２図の流動線σ参照）。このため、湯ロア部分において
は、その内部の溶湯はその周囲の金型の冷却作用を受け
たとしても凝固しにくく、これにより該湯ロア部分にお
ける溶湯通路面積か適正に維持される。従って、例えキ
ャビティ６が湯回り性の悪い複雑な形状であったとして
もその隅々まで溶湯が確実に充填され、また凝固収縮時
には溶湯の補充が的確に行なわれ、これらのことにより
製品内部に引は巣欠陥が生しるのが確実に防止されるも
のである。

また、この場合、上記電磁コイル１２の磁界進行方向が
周期的に変更されるため、例えば、この変更周期（タイ
マー設定）を湯ロアの近傍に位置する砂中子３１に溶湯
の流動が到達する直前のタイミングに設定することによ
って、該溶湯の流動圧による該砂中子３１の損壊が未然
に防止され、結果的に鋳物製品の品質向上に寄与し得る
こととなる。即ち、電磁コイル１２の磁界進行方向を周
期的に且つ砂中子３１と湯ロアとの距離に対応して適宜
に変更することによって、砂中子３１の損壊を招くこと
なく、湯ロア部分の溶湯の電磁撹拌を連続して行うこと
ができるものである。

さらにこの実施例では、溶湯圧センサ９によってキャビ
ティ６内の溶湯の凝固完了が検出された場合には、上記
電磁コイル１２による溶湯の電磁撹拌を停止するととも
に、該電磁コイル１２の周囲に冷却風を送るようにして
いるため、湯ロア部分の溶湯はその撹拌停止及び冷却風
による強制冷却効果の相乗作用によりその凝固がより一
層促進され、製品部の凝固完了後の早い時期に湯口部分
の溶湯も凝固が完了することとなる。従って、鋳造開始
から鋳造品の取出しまでの期間、即ち鋳造サイクルが短
縮化され、作業能率の向上あるいは製品コストの低廉化
に寄与し得るものである。

また、このように電磁コイル１２の周囲に冷却風を流す
ことによって、該電磁コイル１２の過熱による短絡等が
可及的に防止され、装置の信頼性の向上にも寄与し得る
こととなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる鋳物の製造方法の実施
状態を示す縦断面図、第２図は第１図の湯口近傍におけ
る溶湯の流動状態を示す斜視図、る。 １〜５・ ６・・ ７・・ ８・・ ９・・ ｌＯ・ １１・ １２・ １３・ １４・ １５・ ・金型 ・キャビティ ・湯口 ・通湯路 ・溶湯圧センサ ・電磁コイルユニット ・ケーシング ・電磁コイル ・ブロア ・空気入口 ・空気出口 人 マ ツ ダ 株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、キャビティの下部に形成した湯口をるつぼに連通さ
   せ、該るつぼ内の溶湯を湯口側に押し上げて該湯口から
   上記キャビティ内にこれを充填するようにした鋳物の製
   造方法において、上記湯口近傍位置にリニアモータ型の
   電磁コイルを配置し、注湯時に該電磁コイルに通電して
   上記湯口内の溶湯に誘導電流を発生させ、該誘導電流と
   上記電磁コイルの磁界移動とによるローレンツ力を利用
   して上記湯口内の溶湯を撹拌させるとともに、上記電磁
   コイルへの通電方向を周期的に変更させることを特徴と
   する鋳物の製造方法。 ２、請求項１記載の鋳物の製造方法において、キャビテ
   ィ内の溶湯の凝固完了を検知する凝固検出手段を設け、
   溶湯の凝固完了を検知した場合に電磁コイルへの通電を
   停止するようにしたことを特徴とする鋳物の製造方法。