JPH07148566A - 溶湯鍛造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 緻密な良品質の溶湯鍛造製品を得る。 【構成】 可動盤に内蔵されているシリンダに取付けら
れているクロスヘッドに取付けられている入子ステム
を，先端部を，キャビティに面させた状態で，軸心の回
りに複数個配して，可動金型の内部に摺動自在に設け，
前記シリンダのヘッド室に作用する油圧を鋳込動作終了
後に昇圧させ得る油圧装置を設けた。

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，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内臓して取
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，
前記シリンダのロッド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
ダのヘッド側の室の油圧を昇圧させることによって，型
締力を維持した状態で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内蔵し
て取付けられている可動金型と，シリンダロッドをつな
ぐクロスヘッド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，前記シリンダのヘッド側の室に作用
する油圧を鋳込動作終了後昇圧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，このような発
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】このために，特願平５−７９６８０号を発
明したが，構造が複雑で，制御が比較的に難しい。本発
明はこの構造を簡単にし，制御しやすくしたものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このために，本発明で
は，可動盤内に複数のシリンダを内蔵させ，そのピスト
ンロッドをクロスヘッドに連結し，このクロスヘッドの
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
リンダを内蔵して取付けられている可動金型と，シリン
ダロッドをつなぐクロスヘッド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，前記シリンダのヘッ
ド側の室に作用する油圧を鋳込動作終了後に昇圧させ得
る油圧装置を備えた溶湯鍛造装置において，入子ステム
を軸心の回りに配した複数個の入子ステムとした。

【００１２】

【作用】まず，可動盤内蔵のシリンダのロッド側の室に
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ヘッド側の室
の油圧を昇圧させる。そうすると，シリンダ内のピスト
ンロッドが前進し始め，クロスヘッドを通じて複数個の
入子ステムに力が伝わり出し，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，入子ステムの反力により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，前記シリンダのヘッド側の室の油圧を昇圧させる
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。

【００１３】

【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。

【００１４】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個の蓮根状のクロスヘッド１１
が取付けられており，クロスヘッド１１の内側下端側に
は，同一円周状に等間隔で，ロッド状の複数個の入子ス
テム１３が取付けられている。可動盤７の中央下部にお
いて，可動金型１２のバックプレート７ａと可動金型１
２があり，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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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は入子
ピン加圧用のシリンダ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。

【００１９】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，入子ピン加圧用シリンダ９のロッ
ド１０側の室９ｂに作動油を充填させ，油圧を作動させ
る。そうすると，クロスヘッド１１は上方に上り，した
がって，この状態では，入子ステム１３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。

【００２０】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から可動金型１
２，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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】ゲート穴３ａを閉塞したら，四方弁３０を
動作させて，シリンダ９のヘッドエンド側の室９ａ内の
作動油を送り，クロスヘッド１１を前進させ，その力を
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１３の下側に対応する部分に高圧力を加え，例えば
３〜４ｔｏｎ／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。この場合，上金型
である可動金型１２と下金型である固定金型３の間の型
締力は減少するが，溶湯は塑性状態になっており，パス
カルの原理は働かず，型開してバリをふくことはない。

【００２４】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
に加圧力を集中させ，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の加圧方法は，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１
２，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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】

【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内蔵して取付けられてい
る可動金型と，シリンダに取付けられているクロスヘッ
ド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，前記シリンダのヘッド側の室に作用する油圧を鋳
込動作終了後に昇圧させ得る油圧装置を備え，かつ，入
子ステムを軸心の回りに複数個配した入子ステムとした
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 ７ａ バックプレート ９ シリンダ ９ａ ヘッドエンド側の室 １１ クロスヘッド 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，
   可動盤に取付けられている可動金型と，可動盤に内蔵さ
   れているシリンダに取付けられているクロスヘッドと，
   クロスヘッド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，先端部がキャビティに面している入子
   ステムと，前記シリンダのヘッド側の室に作用する油圧
   を鋳込動作終了後に昇圧させ得る油圧装置を備え，か
   つ，前記入子ステムを軸心の回りに複数個配した入子ス
   テムとした溶湯鍛造装置。