JPH0683139U - 重力金型鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品に引け巣を発生することなく押湯上部の
凝固速度を促進し、これによって鋳造周期の短縮化を図
った重力金型鋳造装置を提供する。 【構成】 鋳物空間１６を形成する金型２１に一体的に
嵌着されかつ鋳物空間１６に連通する押湯空間２２を形
成する筒状の保温ライニング２３と、この保温ライニン
グ２３の上部外周に設けられて当該保温ライニング２３
の上部外周の放熱を促進する冷却手段２４とを具える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、溶湯を反復使用可能な金型に対して重力のみで注入する重力金型鋳 造装置に関し、特に内燃機関のピストンに応用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】

重力金型鋳造装置は、砂型鋳造装置と同様に溶湯を重力のみで注入して製品を 造るものであるが、金属製の鋳型を反復使用することから、比較的融点の低いア ルミニウム合金等を用い、内燃機関のピストンやインテークマニホールド等を大 量に生産する場合等に特に有効である。

【０００３】 ところで、上述した重力金型鋳造装置に限らず、鋳造工程では溶湯が凝固する 際に大きな体積収縮を伴うため、鋳造される製品に引け巣が形成されてしまう虞 がある。このような不具合を避けるため、一般には鋳型の上部に製品の形状と対 応した鋳物空間に連通する押湯空間を形成し、鋳物空間に注入された溶湯の体積 収縮を押湯空間内の溶湯の移動によって補償するようにしている。つまり、押湯 空間内の溶湯の凝固速度を鋳物空間の凝固速度よりも遅くすることにより、引け 巣の形成位置を押湯の部分に止め、製品側に引け巣が形成されないように配慮し ている。

【０００４】 例えば、重力金型鋳造装置では鋳物砂等と比較して放熱性の良いねずみ鋳鉄等 の金属を鋳型として用いているため、押湯空間内の溶湯の保温性を高める必要上 、実開平３−９１１３９号公報等に開示されているように、熱伝導率の小さい多 孔質のセラミックスで形成された保温ライニングにて押湯空間を囲繞し、この押 湯空間内の溶湯の凝固速度が遅くなるように配慮している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

実開平３−９１１３９号公報等で開示された重力金型鋳造装置を用いて内燃機 関のピストン素材を製造した場合、その鋳造後のピストン素材の側面形状を図２ に示すと共にその平面構造を図３に示す。すなわち、ピストン素材１の頂面２の 中央部に押湯３が形成された状態となり、この押湯３の部分は図２中、二点鎖線 で示すようにピストン素材１を後加工する際の基準となるセンターボス４として 旋削される。また、このピストン素材１の頂面２には、図示しない吸排気弁の開 弁動作に伴う複数（図示例では４つ）の逃げ部５が押湯３を挟んで形成されてお り、これら逃げ部５は機械的な後加工が不必要なことから、予めピストン素材１ の鋳造時に形成するようにしている。

【０００６】 このようなピストン素材１の生産効率を上げるため、その鋳造周期を短縮しよ うとすると、保温ライニングで囲まれた押湯３の上部の凝固が完全に終わってい ないため、所定形状のセンターボス４を加工することができなくなり、実質的に 従来のものではピストン素材１の生産効率を上げることが困難であった。

【０００７】

【考案の目的】

本考案は、製品に引け巣を発生することなく押湯上部の凝固速度を促進し、こ れによって鋳造周期の短縮化を図った重力金型鋳造装置を提供することを目的と する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案による重力金型鋳造装置は、鋳物空間を形成する金型に一体的に嵌着さ れ、かつ前記鋳物空間に連通する押湯空間を形成する筒状の保温ライニングと、 この保温ライニングの上部に設けられて当該保温ライニングの上部の放熱を促進 する冷却手段とを具えたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】

本考案によると、金型に形成された鋳物空間に充填される溶湯の凝固に伴って 体積収縮が発生するが、押湯空間における溶湯の凝固速度は保温ライニングにて 鋳物空間よりも遅くなるように調整されており、これによって鋳物空間に連通す る押湯空間側から溶湯の一部が鋳物空間に引き込まれる。

【００１０】 また、押湯空間の上部の保温ライニングは、冷却手段の放熱効果によって冷却 された状態となるため、押湯空間の上部に占める押湯の凝固が促進される。

【００１１】

【実施例】

本考案による重力金型鋳造装置を図２および図３に示す内燃機関のピストン素 材１の製造に応用した一実施例の断面構造を図１に示す。すなわち、本実施例に おける重力金型鋳造装置は、二つのピストン素材を同時に鋳造するものであり、 二つのピストン素材の外周面をそれぞれ形成する側部金型１１は、図示しない前 部金型とこの前部金型に一対のノックピン１２を介して図示しない分割面が緊密 に突き合わせられる後部金型１３とからなる二つ割り構造となっている。これら 前部金型および後部金型１３には、これらの対向方向（図中、紙面に対して垂直 な方向）に当該前部金型と後部金型１３とを往復動させる図示しない型開閉駆動 機構がそれぞれ組み付けられている。この側部金型１１の中央部には、図示しな い溶湯を注ぐための湯口１４が形成され、この湯口１４に接続する一対の湯道１ ５がそれぞれピストン素材となる二つの鋳物空間１６に連通しており、これら鋳 物空間１６を挟んで湯道１５の反対側の側部金型１１の側端部には、盲押湯空間 １７が形成されている。

【００１２】 側部金型１１に下端部が係合し得る下部金型１８は、図示しない昇降機構を介 して昇降可能に設けられており、その上昇端位置で側部金型１１が着脱されるよ うになっている。また、この下部金型１８の表面から突出する分割構造の中子１ ９は、下部金型１８に対して相対的に摺動自在に嵌合しているが、この中子１９ は図示しない架台に対して一体的に固定されているため、実際には上述した下部 金型１８の昇降機構の作動に伴って、中子１９に対し下部金型１８が昇降するよ うになっている。

【００１３】 なお、上述した前部金型および後部金型１３には、中子１９に緊密に嵌合する テーパピン２０がそれぞれ突設されており、これらテーパピン２０によって形成 される円柱状の空間が機械加工後にピストンピンの嵌合孔として利用される。

【００１４】 前記側部金型１１を挟んで下部金型１８と対向し、かつこれら側部金型１１と 下部金型１８と中子１９とで上述した鋳物空間１６を仕切ると共にピストン素材 の頂面を形成する上部金型２１は、図示しない昇降機構により中子１９に対して 昇降自在に支持されており、この上部金型２１の中央部には、押湯空間２２を形 成する保温ラインニング２３が一体的に嵌着されている。外周面が段付きとなっ たこの保温ライニング２３は、多孔質窒化珪素に代表されるセラミックス等の熱 伝導率の小さな材料にて形成され、その上部外周の肉厚は、放熱性を考慮して下 端部の肉厚よりも薄く設定されている。また、下端部に対して肉厚を薄く設定し た保温ライニング２３の上部外周には、鉄等の金属で形成された冷し金２４が本 考案による冷却手段として嵌着され、上部金型２１と一体化されている。

【００１５】 したがって、図１に示す鋳造状態において、湯口１４から所定量の溶湯を注入 すると、この溶湯は湯道１５から鋳物空間１６および盲押湯空間１７に流れ込み 、さらに溶湯の液面が押湯空間２２の上部まで満たした状態となる。そして、時 間の経過に伴ってまず鋳物空間１６内の溶湯が凝固し、次いで盲押湯空間１７お よび押湯空間２２の順に溶湯が凝固するが、押湯空間２２の上部は冷し金２４で 囲まれているため、この押湯空間２２によって形成されるピストン素材の押湯の 上部の凝固が促進される。

【００１６】 つまり、ピストン素材の型抜きに際して押湯の外周面が従来のものよりも早く 凝固するため、鋳造周期を従来のものよりも短く設定しても、所定形状のセンタ ーボスをピストン素材の頂面中央に何ら問題なく形成することかでき、ピストン 素材の生産能率を向上させることができる。

【００１７】 このピストン素材の型抜きに際しては、まず上部金型２１が上方に退避移動し た後、側部金型１１が分割されて前部金型と後部金型１３とが引き離され、さら に下部金型１８が下降してピストン素材が中子１９に保持された状態となる。こ こで、中子１９を分解してピストン素材を中子１９から取り外す。

【００１８】 なお、本実施例では冷却手段として冷し金２４を用い、この冷し金２４を保温 ライニング２３の上部外周に嵌着したが、保温ライニングの上部の放熱を促進で きるような構成の冷却手段であれば良い。例えば、保温ライニング２３の上部の 肉厚を下部の肉厚よりも大幅に薄くしたり、あるいは上述した冷し金２４の部分 を冷却空間として形成し、この冷却空間に水等の冷却流体の給排手段を接続する 一方、保温ライニング２３の上部にこの保温ライニング２３の温度を検出する温 度センサを埋設し、この温度センサからの検出信号に基づいて冷却空間に対する 冷却流体の供給を制御することにより、押湯空間２２によって形成されるピスト ン素材の押湯の上部の凝固速度を調整することも可能である。

【００１９】

【考案の効果】

本考案の重力金型鋳造装置によると、保温ライニングの上部の放熱を促進する 冷却手段をこの保温ライニングの上部に設けたので、凝固が遅れる傾向にある押 湯上部の放熱性が改善され、押湯上部外周面を確実に凝固させることができる結 果、鋳造周期を従来のものよりも短縮して製造効率を向上させることが可能であ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による重力金型鋳造装置を内燃機関のピ
ストン素材の鋳造に応用した一実施例概略構造を表す断
面図である。

【図２】鋳造による内燃機関のピストン素材の一例の外
観を表す側面図である。

【図３】図２に示したピストン素材の平面図である。

【符号の説明】 １１ 側部金型 １２ ノックピン １３ 後部金型 １４ 湯口 １５ 湯道 １６ 鋳物空間 １７ 盲押湯空間 １８ 下部金型 １９ 中子 ２０ テーパピン ２１ 上部金型 ２２ 押湯空間 ２３ 保温ライニング ２４ 冷し金

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳物空間を形成する金型に一体的に嵌着
   され、かつ前記鋳物空間に連通する押湯空間を形成する
   筒状の保温ライニングと、 この保温ライニングの上部に設けられて当該保温ライニ
   ングの上部の放熱を促進する冷却手段とを具えたことを
   特徴とする重力金型鋳造装置。