JPH06285610A - 溶湯鍛造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 緻密で巣のない機械的強度の大きい加圧溶湯
鍛造製品を得ることができるようにした。 【構成】 固定盤１に取付けられている固定金型３と，
可動盤７にシリンダ９を介して取付けられている可動金
型１２と，可動盤に取付けられていて可動金型の内部に
摺動自在に設けられ，かつ，先端部がキャビティ１４に
面している入子ステム１３と，前記シリンダの可動盤側
の室に作用する油圧を鋳込動作終了時付近で減少させ得
る油圧装置を備えた溶湯鍛造装置において，入子ステム
を軸心の回りの同一円周上に等間隔で配した複数個の入
子ステムとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，金型キャビティ内へ溶
湯を充満させて溶湯鍛造を行う装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来は，例えば，自動車用のアルミホイ
ール等をスクイズダイカスト法によって成形する場合，
特公平３−４２９７号公報や特公平３−２５２６４号公
報に記載されているような方法および装置を用いて成形
していた。すなわち，これらにおいては，下側の固定金
型と上側の可動金型間に形成した金型キャビティ内に，
固定金型の下側から固定金型に接合させて配した射出ス
リーブの内孔径よりも小径の溶融物通路を通して金型キ
ャビティ内に溶湯を鋳込んだ後，可動金型に摺動自在に
取付けられており，かつ，前記固定金型内の小径の溶融
物通路の直径よりもわずかに小径のピンを直ちに前進さ
せて，ピンの先端部を前記小径の溶融物通路内に挿入す
るようにして成形していた。

【０００３】また，一方では，完全に型締していない金
型キャビティ内に溶湯を射込み，溶湯が金型キャビティ
内にほぼ充填された時点で可動金型を前進させる溶湯鍛
造法が知られている。

【０００４】これらは，いずれも緻密な製品を造ること
を目的としている。しかし，特公平３−４２９７号公報
や特公平３−２５２６４号公報に記載されているような
スクイズダイカスト法による場合は，金型キャビティ内
に溶湯が充填された直後に，可動金型の軸心部に設けら
れている押湯用のピンを前進させるだけであるので，あ
る程度，押湯効果は得られるものの，すでに固りかけて
いる鋳込製品の中央部の小範囲のみを押湯しているの
で，金型キャビティ内の固りかけている溶湯全体に押湯
力が充分に伝わらなかった。また，押湯用のピンの作用
による押湯力を金型キャビティ内の溶湯により充分に伝
えるためには，より広い面積をより高い圧力で加圧する
必要があるが，押湯用の加圧ピンの力，サイズもそれに
応じて大きくする必要があり，これは自ずと限界があ
り，この理由によっても，必ずしも充分な押湯がなされ
ておらず，必ずしも常に充分に満足し得る緻密な製品が
得られていなかった。

【０００５】また，前記した従来の溶湯鍛造法において
は，完全に型締する直前の型締途中で，可動金型を一旦
停止させた状態で，金型キャビティ内に溶湯を鋳込み，
然る後に，可動金型全体をさらに前進させて完全に型締
して溶湯鍛造を行っていたので，金型キャビティ内の溶
湯全体が型締方向に押湯される状態になり，単位圧力が
低く，金型の構造上からも押湯効果が期待できず，必ず
しも製品精度や緻密度，機械的強度が常に一定した製品
を得ることができなかった。

【０００６】そこで，本発明者は，特願平４−１３１３
０５号に示すように，これらの課題を解決するために，
固定金型，可動盤にシリンダを介して取付けた可動金
型，可動盤に取付けられていて可動金型の内部に摺動自
在に設けられ，かつ，先端部がキャビティに面している
入子ステムを備えた溶湯鍛造装置を用い，前記可動盤と
可動金型間のシリンダの可動盤側の室に油圧を作動させ
て入子ステムを可動金型に対して相対的に後退させてい
る状態で，可動金型と入子ステムを同時に前進させて型
締動作を行い，鋳込動作によりキャビティ内に溶湯を充
填させるとともに，型締動作を続行している状態で前記
シリンダの可動盤側の室の油圧を減少させることによっ
て，型締力を入子ステムに集中させて入子ステムを前進
させ，キャビティ内の溶湯に作用する加圧力を増大さ
せ，鍛造効果を高めるようにした溶湯鍛造方法を発明し
た。

【０００７】また，そのための装置として，固定盤に取
付けられている固定金型と，可動盤にシリンダを介して
取付けられている可動金型と，可動盤に取付けられてい
て可動金型の内部に摺動自在に設けられ，かつ，先端部
がキャビティに面している入子ステムと，前記シリンダ
の可動盤側の室に作用する油圧を鋳込動作終了時付近で
減少させ得る油圧装置を備えた溶湯鍛造装置を発明し
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし，特願平４−１
３１３０５号の発明においては，軸心部の回りを１個の
円筒状の入子ステムで押圧するものであったので，押圧
面積が広く，この部分のキャビティ内の溶湯に大きな面
圧を作用させることができなかった。例えば，２ｔｏｎ
／ｃｍ² 程度の面圧であった。このことは，例えば，通
常の乗用車用のアルミホイールのように比較的に外径の
小さいアルミホイールでは，何ら問題はなかった。

【０００９】しかし，トラック用等のアルミホイールで
は，外径が比較的に大きく，ディスク部に軸心の回りの
同一円周上で等間隔に複数個の穴を設けていた。そし
て，２個のアルミホイールを背中合わせにして互いにデ
ィスク部を接触させ，これを前記複数個の穴に通したボ
ルトでとめて使うことも多かった。ところでこの穴があ
ると，その部分が弱くなり，穴の縁に大きな強度が必要
になる。そのため，押湯を行うとき，この穴の縁の部分
をより強い力で押圧し，より緻密にすることが望まれ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このために，本発明で
は，従来の１個の円筒状の入子ステムに代えて，軸心回
りの同一円周上に等間隔で配した複数個の入子ステムを
用いるようにした。すなわち，本発明においては，固定
盤に取付けられている固定金型と，可動盤にシリンダを
介して取付けられている可動金型と，可動盤に取付けら
れていて可動金型の内部に摺動自在に設けられ，かつ，
先端部がキャビティに面している入子ステムと，前記シ
リンダの可動盤側の室に作用する油圧を鋳込動作終了時
付近で減少させ得る油圧装置を備えた溶湯鍛造装置にお
いて，入子ステムを軸心の回りの同一円周上に等間隔で
配した複数個の入子ステムとした。

【００１１】

【作用】まず，可動盤と可動金型間のシリンダの可動盤
側の室に油圧を作動させて入子ステムを可動金型に対し
て相対的に後退させている状態で，可動盤を前進させる
ことによって可動金型と入子ステムを同時に前進させて
型締動作を行う。この状態では，可動金型が固定金型に
完全に押付けられて正規の型締がなされ，型締力は可動
盤から可動金型を経て固定金型へと伝達される。次に，
射出動作によりキャビティ内に溶湯を充填させるととも
に，型締動作を続行している状態で前記シリンダの可動
盤側の室の油圧を減少させる。そうすると，可動盤が前
進し始め，可動盤からの型締力は複数個の入子ステムに
伝わり出し，入子ステムが前進する。その結果，金型キ
ャビティ内の溶湯に作用する加圧力が増大し，複数個の
入子ステムに応じた位置と面積で溶湯は押圧され，溶湯
鍛造がなされる。この場合，入子ステムが複数個あるの
で，従来の１個の大きな円筒状の入子ステムの面積に対
して，複数個の入子ステムの全体の面積は小さくなる。
したがって，入子ステムによる面圧は大きく，それに対
応する部分が非常に緻密な製品ができる。なお，可動金
型の型締力が減少しても，この時はすでに溶湯の凝固が
始まっているので，前記シリンダの可動盤側の室の油圧
を減少させるタイミングを調整することにより，バリが
吹くことはない。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の装置の１実施例を示すもの
で，アルミニウム合金製のトラック用ホイールを製造す
る竪型の溶湯鍛造装置として示されている。図１におい
て，１は水平に設けられている下部プラテンでもある固
定盤，２は下部金型ホルダ，３は下型でもある固定金
型，４は上方に設けられているシリンダプラテン，５は
型締型開用の型締シリンダ，６はピストンロッド，７は
上下方向に動く可動盤，８は固定盤１とシリンダプラテ
ン４を連結しているコラムである。固定金型３の軸芯中
央部には，下向きに内径が若干大きくなっているゲート
穴３ａが設けられている。

【００１３】可動盤７の外周付近には下向きの数個のシ
リンダ９が組込まれており，シリンダ９の各ピストンロ
ッド１０の下端部には１個の筒状の上型ホルダ１１が取
付けられており，上型ホルダ１１の内側下端側には筒状
の上型でもある可動金型１２が取付けられている。１３
は可動盤７の中央下部において，軸心部の回りの同一円
周上に等間隔で設けられているロッド状の複数個の入子
ステムであり，例えば６個の入子ステム１３は可動金型
１２内の貫通穴１２ａの中に上下方向に摺動自在に設け
られていて，その先端部は金型キャビティ１４に面して
いる。

【００１４】１５は可動金型１２の周囲に設けられてい
る可動金型の一部である数個のコアで，図１において
は，コアは上型ホルダ１１の外周下端部に組込まれてい
るコアシリンダ１６によって水平方向に移動し得るよう
になっていて製品の取出を可能にしている。コア１５の
下端外周部にはテーパ面１５ａが設けられていて，コア
１５を閉じて型締したときに，このテーパ面１５ａが，
下型ホルダ２の外周上部に設けられているテーパリング
１７の内面のテーパ面１７ａと嵌合するようになってい
る。

【００１５】１８は通常アキュラッドピンとも呼んでい
る押湯用およびゲート切断用のピンであり，ピン１８は
可動金型１２の軸芯部の穴１２ｂ内に摺動自在に設けら
れていて，その先端部は，可動金型１２の下端部から出
入りできるようになっており，ピン１８が可動金型１２
から突出したときは，固定金型３のゲート穴３ａ中に入
り得るようになっている。ピン１８の後端部は，可動板
７の内部に組込まれているシリンダ１９のピストンロッ
ド２０と一体に連結されている。ピン１８の内部には，
先端近くまで，冷却水用の穴が設けられている。

【００１６】２１は固定盤１の軸芯部に取付けられてい
る鋳込スリーブ，２２は鋳込スリーブ２１内に上下方向
に摺動自在に設けられているプランジャチップ，２３は
プランジャ，２４は鋳込シリンダであり，プランジャ２
３の下端部は鋳込シリンダ２４のピストンロッド２５と
一体に連結されている。鋳込シリンダ２４は，固定盤１
に連結部材を介して固定しておいても良いが，通常は，
図示していない傾転装置によって，鋳込スリーブ２１や
プランジャチップ２２等とともに上下動および傾転させ
得るようにしておくと便利である。なお，これらは，例
えば，特公昭５７−２１４１４号公報や特公昭５８−２
９１８２号公報等で公知になっており，常用されてい
る。

【００１７】２６は油圧ポンプ，２７はリリーフ弁，２
８は型締シリンダ５用の四方切替弁，２９は押湯用およ
びゲート切断用のピン１８用の四方切替弁，３０は可動
盤７と上型ホルダ１１間のシリンダ９用の四方切替弁，
３１はコアシリンダ１６用の四方切替弁，３２は鋳込シ
リンダ２４用の四方切替弁，３３〜３７はリリーフ弁，
３８はチェック弁，３９はタンクである。

【００１８】つぎに，本発明の作動について説明する。
まず，型開した状態で，ピン２１を後退させ，コア１５
を前進させた状態で，可動盤７と上型ホルダ１１の間に
設けたシリンダ９の可動盤７側の室すなわちヘッドエン
ド側の室９ａに作動油を充填させ，油圧を作動させる。
そうすると，上型ホルダ１１と可動金型１２は下方へ押
され，逆に，可動盤７と入子ステム１３には上方への力
が作用する。したがって，この状態では，入子ステム１
３は可動金型に対して相対的に後退した状態にある。こ
の状態で型締シリンダ５を作動させて可動盤７を下方に
前進させることにより，可動金型１２と入子ステム１３
およびピン１８を同時に下方に前進させて型締動作を行
う。

【００１９】型締した状態では，コア１５の下端部テー
パ面１５ａはテーパリング１７のテーパ面１７ａに嵌合
され，コア１５の下端面は固定金型３と下部金型ホルダ
２の上面と接している。そして，図１に示すように，可
動金型１２と固定金型３とコア１５との間には，金型キ
ャビティ１４が形成されている。この型締状態では，型
締シリンダ５からの型締力は，可動盤７からシリンダ
９，ピストンロッド１０，上型ホルダ１１に伝わり，上
型ホルダ１１から可動金型１２，コア１５，固定金型３
および下部金型ホルダ２，固定盤１に伝えられる。

【００２０】一方，鋳込スリーブ２１を下降させて固定
盤１から離した後，図示していない鋳込シリンダ傾転装
置を作動させて，鋳込シリンダ２４および鋳込スリーブ
２１等の上部を横方向に傾転または水平移動させて，邪
魔にならない場所でラドルにより溶湯を鋳込スリーブ２
１内に注湯する。このとき，あらかじめプランジャチッ
プ２２を鋳込スリーブ２１の下部まで下げておいても良
いが，溶湯の注湯にしたがってプランジャチップ２２を
徐々に下げて行き，できるだけ溶湯が落下により撹拌さ
れないようにし，溶湯の中に空気が巻込まれないように
し，かつ，溶湯温度ができるだけ低下しないようにする
こともできる。鋳込スリーブ２１内への溶湯に注湯が終
れば，鋳込シリンダ２４を垂直状態に戻し，鋳込スリー
ブ２１等を上昇させ，図１に示すように，鋳込スリーブ
２１を固定盤１にドッキングさせる。

【００２１】型締と注湯を行った後，鋳込シリンダ２４
を作動させてプランジャチップ２２を上昇させ，金型キ
ャビティ１４内に溶湯を鋳込む。鋳込途中の状態を図２
に，金型キャビティ１４内に溶湯が充填された状態を図
３に示す。４０は溶湯である。金型キャビティ１４内に
溶湯が充填されたら，鋳込シリンダ２４の作用で溶湯に
鋳込力を作用させておいた状態で，ピン用のシリンダ２
０を作動させてピン１８を前進させ，ピン１８の先端が
ゲート穴３ａの上端部内に入るようにする。このピン１
８の前進により，金型キャビティ１４内の溶湯４０に押
湯力を作用させる。また，ゲート穴３ａの上端部をピン
１８の先端部で閉塞させると同時に，金型キャビティ１
４内の鋳込製品になる部分とゲート穴３ａ，固定金型３
内，鋳込スリーブ２１内に残っていてビスケットとなる
部分の溶湯を切断する。すなわち，湯口切断とシールを
同時に行う。この状態を図４に示す。

【００２２】ゲート穴３ａを閉塞したら，リリーフ弁３
５の設定圧力を徐々に低下させることにより，可動盤７
と上部ホルダ１１間のシリンダ９のロッドエンド側の室
９ａ内の作動油を徐々に抜き，型締力を上型ホルダ１
１，可動金型１２，コア１５から段々と入子ステム１３
の方に移し，最終的には型締力のほとんど全部を複数個
の入子ステム１３に加えることにより，各入子ステム１
３の下側に対応する部分に高圧力を加え，例えば５〜６
ｔｏｎ／ｃｍ² の比較的に大きな面圧を作用させ，固り
かけている溶湯ないしはメタルを押込み，溶湯鍛造を行
う。この状態を図５に示す。

【００２３】このとき，従来のものに比べて大きな面圧
が得られるのは，従来の１個の大きな円筒状の入子ステ
ムの面積に比べて，この複数本からなる入子ステム１３
の面積の全合計が小さくなるからである。この入子ステ
ム１３の作用による加圧鍛造により，強度の必要な部分
に型締力を集中させ，その部分の鍛造を行うことによ
り，緻密な巣のない，機械的強度の大きい製品が得られ
る。図中，白抜きの矢印は，主な力の作用位置を示す。
なお，シリンダ９の作動油の抜き方は，金型キャビティ
内の固りかけている溶湯やメタルの冷却により，可動金
型１２，コア１５，固定金型３の相互間にバリがでない
タイミングを調整して行う。

【００２４】このように加圧鍛造すなわち溶湯鍛造が終
り，所定の時間が経過し，製品が冷却すれば，型開をし
た後，図示していない製品押出装置を作動させて，可動
金型１２より製品を押出して取出す。一方，鋳込スリー
ブ２１を下降させて固定盤１や固定金型３から離し，鋳
込シリンダ２４とともに傾転させ，鋳込スリーブ２１の
上部を固定盤１の横まで移動させ，次の注湯にそなえ
る。固定金型３の下に鋳込スリーブ２１がなくなれば，
例えば，特公平３−４２９７号公報に記載されているよ
うなビスケット押出具を用いて，固定金型３の下部に残
っていたビスケットを突出し，取出す。このようにし
て，１サイクルを終る。なお，ビスケットの突出しは，
型開前に，鋳込スリーブ２１を逃した後，ピン１８をさ
らに前進させて行うこともできる。

【００２５】なお，前記実施例においては，竪型締竪鋳
込型の例を示したが，これは必ずしも竪型に限定される
ことはなく，横型締型のもので行うこともできる。ま
た，前記実施例においては，コア１５を上型である可動
金型１２側に移動自在に取付けた例を示したが，これ
は，コア１５を下型である固定金型３側に移動自在に取
付けることも可能であり，製造する溶湯鍛造品の種類に
よっては，コアは必ずしも用いる必要はない。勿論，本
発明は，実施例として示したトラック用のアルミホイー
ル製造用としてだけではなく，その他の製品の製造に用
いることもできる。

【００２６】

【発明の効果】このように，本発明においては，特許請
求の範囲に示したように，固定盤に取付けられている固
定金型と，可動盤にシリンダを介して取付けられている
可動金型と，可動盤に取付けられていて可動金型の内部
に摺動自在に設けられ，かつ，先端部がキャビティに面
している入子ステムと，前記シリンダの可動盤側の室に
作用する油圧を鋳込動作終了時付近で減少させ得る油圧
装置を備えた溶湯鍛造装置において，入子ステムを軸心
の回りの同一円周上に等間隔で配した複数個の入子ステ
ムとしたので，型締，鋳込を行い，金型キャビティ内に
溶湯を充填させた後，直ちに，複数個の入子ステムの作
用により，強度の必要な部分に加圧力を集中させ，その
部分の加圧溶湯鍛造を行うことができる。したがって，
緻密な巣のない，機械的強度の大きい製造を確実容易に
得ることができる。特に，本発明においては，入子ステ
ムを複数個に分割した形で設けたので，入子ステムの作
用による面圧を大きくし，複数個所に分割して作用させ
ることができる。その結果，強度の特に必要な部分にお
ける押湯作用がより効果的に働くようにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す縦断面図である。

【図２】本発明の１実施例における充填開始直後の作動
状態を示す縦断面図である。

【図３】本発明の１実施例における充填完了時の作動状
態を示す縦断面図である。

【図４】本発明の１実施例における湯口切断，シール時
の作動状態を示す縦断面図である。

【図５】本発明の１実施例における加圧鍛造時の作動状
態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 固定盤 ３ 固定金型 ３ａ ゲート穴 ５ 型締シリンダ ７ 可動盤 ９ シリンダ ９ａ ヘッドエンド側の室 １１ 上型ホルダ １２ 可動金型 １３ 入子ステム １４ 金型キャビティ １５ コア １７ テーパリング １８ ピン １９ シリンダ ２１ 鋳込スリーブ ２２ プランジャチップ ２４ 鋳込シリンダ ２６ ポンプ ２８〜３２ 四方切替弁 ３９ リリーフ弁 ４０ 溶湯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定盤に取付けられている固定金型と，
   可動盤にシリンダを介して取付けられている可動金型
   と，可動盤に取付けられていて可動金型の内部に摺動自
   在に設けられ，かつ，先端部がキャビティに面している
   入子ステムと，前記シリンダの可動盤側の室に作用する
   油圧を鋳込動作終了時付近で減少させ得る油圧装置を備
   えた溶湯鍛造装置において，入子ステムを軸心の回りの
   同一円周上に等間隔で配した複数個の入子ステムとした
   溶湯鍛造装置。