JPH0722817B2 - セルフインサート式鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、製品を構成する材料と同一の溶湯を用いて作
製したインサート部材を鋳込むセルフインサート式鋳造
方法に関する。

このセルフインサート式鋳造方法は、厚肉部を有する製
品を作製するに当たって、鋳巣、ヒケ等の鋳造欠陥の無
い鋳物を製品を得るのに利用される。

〔従来の技術〕

ダイカスト等の鋳造法においては、次のような理由か
ら、インサートを用いた鋳造が行われる。すなわち、ア
ルミダイカスト鋳造により製造される製品の耐摩耗性、
強度等を補う意味でインサートを鋳込んで鋳造を行うこ
とがある。また、厚肉部を有する製品のダイカストに当
たって、凝固遅れにともない厚肉部に生じる鋳巣、ヒケ
等の鋳造欠陥を無くするために、厚肉部にインサートを
鋳込むことも行われる。

これらのインサートの鋳込みに際しては、鋳型の製品キ
ャビティ内にインサートを保持した状態で製品キャビテ
ィ内へ溶湯を充填する必要があり、従来、次のような方
法が採られていた。

「ダイカスト技術入門」（日刊工業新聞社：昭和48年８
月30日発行：第83頁）には、インサートの保持方法につ
いて開示がある。インサートは、鋳抜きピンに保持した
り、金型との間にスリーブ等によって挟持することによ
り、位置決めされる。また、特開昭56−66366号には、
インサートをインサート供給路から押出ピンによって製
品キャビティ内へ供給して位置決めする技術が開示され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの従来技術によれば、別工程におけるインサート
の製造、インサートの供給、位置決め等に手間がかかる
という問題がある。すなわち、インサートを製造する装
置をダイカスト装置とは別に設ける必要があり、そのイ
ンサートをダイカスト装置に供給する手段も必要である
上、インサートを金型に正確に位置決めしなければなら
ない。

したがって、本発明の目的は、インサートの製造、供給
および位置決めを簡略化したセルフインサート式鋳造方
法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明のセルフインサート式鋳造方法は、ダイ
カストを行う鋳型内においてインサートの成形、供給お
よび位置決めを行うことを特徴とする。

具体的には、本発明の構成は次の通りである。なお、参
考までに第１図における符号を付してある。

まず、製品キャビティ（24）を郭定し、かつダイカスト
を行う鋳型内（12、14）にインサート用のキャビティ部
（26）を形成するとともにキャビティ部（26）へ臨む鋳
抜きピン（30）を設けておく。そして、製品キャビティ
（24）およびキャビティ部（26）に溶湯（46）を充填
し、キャビティ部（26）の溶湯を優先的に凝固させてイ
ンサートとする。さらに、製品キャビティ（24）におけ
る溶湯が凝固する前に鋳抜きピン（30）を作動させてイ
ンサートを製品キャビティ（24）内の溶湯鋳へ押し出
し、インサートを鋳込んで製品キャビティ（24）の溶湯
を凝固させるようにしたものである。

〔作用〕

上述の本発明のセルフインサート式鋳造方法によれば、
製品キャビティ（24）内へ溶湯が充填されると同時にキ
ャビティ部（26）にも溶湯が充填される。製品キャビテ
ィ（24）に比べてキャビティ部（26）の冷却速度が高い
ため、キャビティ部（26）が凝固してインサートができ
た時点では、製品キャビティ（24）の溶湯は未凝固の状
態にある。この状態において、すでに凝固したインサー
トを製品キャビティ（24）内に押し出すと、製品キャビ
ティ（24）内の溶湯の凝固にしたがってインサートが鋳
込まれる。

〔実施例〕 （第１実施例） 次に、第１図ないし第５図に基づき、本発明にかかるセ
ルフインサート式鋳造方法の第１実施例を説明する。

本実施例は、自動車におけるトランスアクスルケースの
鋳造品への適用例である。

第１図は、ダイカスト鋳造装置の縦断面図、第２図
（ａ）は、第１図におけるII矢視部拡大図であり、鋳抜
きピンが後退した状態を示す図面、そして、第２図
（ｂ）は、第２図（ａ）と同じ拡大図であり、鋳抜きピ
ンが前進した状態を示す図面である。

第１図において、符号10はダイカスト装置である。この
ダイカスト装置10は、鋳型である固定金型12および可動
金型14からなる。可動金型14は可動ダイベース18へ接続
されている。

固定金型12と可動金型14には、それぞれ製品キャビティ
面20、22が形成されており、製品キャビティ24を郭定し
ている。製品キャビティ24には、肉厚の部分24aが形成
されている。この部分24aの寸法は、約40×40×30（厚
さ方向）mmである。可動金型14側の製品キャビティ面22
には、インサート形成用のカップ状のキャビティ部26が
形成されている。キャビティ部26は、外径18mm、深さ18
mm、平均肉厚3mmからなる。キャビティ部26の奥には、
鋳抜きピン穴28が形成されており、鋳抜きピン30が摺動
可能に嵌合している。鋳抜きピン30のキャビティ部26側
は、先端が先細りテーパを形成した突部30aとなってお
り、鋳抜きピン30が製品キャビティ24へ後退した状態で
インサート用のキャビティ用26を郭定している。また、
鋳抜きピン30は、その背後にカップリング32を介して可
動金型14に固定された油圧シリンダ34に接続されてい
る。また、鋳抜きピン30の中心部には、鋳抜きピン30を
冷却するための冷却水孔36が形成されており、ジョイン
ト38a、ｂを介して冷却水供給手段（図示しない）に接
続されている。さらに、鋳抜きピン穴28の周囲の可動金
型14には、鋳抜きピン穴28およびキャビティ部26を冷却
するための冷却水孔40が形成されている。これらの冷却
水孔36、40は、6mmの管径とされている。

なお、製品キャビティ24へ溶湯を充填するためのプラン
ジャ孔42が固定金型12に形成されており、プランジャ孔
42内にプランジャチップ44が摺動可能に嵌合されてい
る。第１図において、溶湯46が充填されている。

次に、上述のダイカスト装置10を用いたセルフインサー
ト式のダイカスト鋳造法について説明する。

まず、鋳造装置10の可動ダイベース18を作動させて、固
定金型12に対して可動金型14を型合わせし、製品キャビ
ティ24を郭定する。鋳抜きピン30は、第２図（ａ）に示
す位置に後退させておく。この状態で郭定されるキャビ
ティ部26は、カップ状をしている。

そして、プランジャ孔42へアルミニウム溶湯46を供給
し、プランジャチップ44により加圧して、アルミニウム
溶湯46を製品キャビティ24へ充填する。充填された溶湯
46は、製品キャビティ24の各部へ流動して行くが、その
一部は、肉厚部24aからキャビティ部26へと充填され
る。キャビティ部26へ充填された溶湯46aは、接触して
いる可動金型14の面14aと鋳抜きピン30の突部30aに冷却
される。面14aと突部30aは、冷却水孔40、36を流通する
冷却水によって冷却されており、溶湯46aは、厚肉部26a
の溶湯46bに比べて早く凝固をする。キャビティ部26に
充填された溶湯46aは、プランジャチップ44による充填
の完了後１秒ないし５秒で凝固をして、インサート部材
4a1となる。そのとき、厚肉部24aの溶湯46bは、ほとん
ど凝固をしていない。

溶湯46aの凝固時間に合わせて予め設定しておいた時間
（１〜５秒）が経過すると、図示しない制御装置から油
圧シリンダ34へ前進信号が発せられ、油圧シリンダ34が
作動して鋳抜きピン30が製品キャビティ24へ向けて前進
する。鋳抜きピン30が前進すると、突部30aに被さるよ
うにして凝固しているカップ状のインサート部材46a1
は、製品キャビティ24の厚肉部24aの未凝固状態の溶湯4
6b中へ押し出される。鋳抜きピン30は、約18mm前進して
停止する。押し出されたインサート部材46a1は、さらに
２〜５秒後に厚肉部の溶湯46b1とともに凝固をして、鋳
込まれる。インサート部材46a1は、凝固した厚肉部材46
b1より急冷されているので、緻密な金属組織となってい
る。

その後、厚肉部材46b1の凝固時間に合わせて設定してお
いた時間（５〜10秒）が経過した段階で、制御装置から
油圧シリンダ34へ後退信号が送られ、油圧シリンダ34が
作動して鋳抜きピン30が後退し、初期位置に戻る。さら
に、可動ダイベース18が作動して可動金型14が開いてイ
ンサート部材46a1を鋳込んだトランスアクスルケースが
鋳造装置10より排出される。

鋳造されたトランスアクスルケース48の断面図を第３図
（ａ）、第３図（ｃ）に示すが、インサート部材46a1が
鋳込まれた部分にネジ穴48aを機械加工によって形成し
ても、ねじ穴48aとケース48の他の機械加工穴48bとの間
は緻密な金属組織になっているため、密封される。

このネジ穴48aにおいて、従来、第３図（ｂ）のＢ矢視
部が従来鋳巣等が発生し易い箇所であった。インサート
部材を形成することなく、厚肉部を鋳造後ネジ穴を加工
していた従来製品における厚肉部（第３図（ｂ）のＢ矢
視部）の金送組織顕微鏡写真（100倍）を第４図に示
す。写真中央に鋳巣が発生しており、これらを介してネ
ジ穴へ油が洩れることが生じた。

これに対して、本実施例におけるインサート部材46a1を
用いたネジ穴付近の厚肉部（第３図（ｃ）のＣ矢視図）
の金属組織顕微鏡写真（100倍）を第５図（ｂ）に示
す。同写真から分るように、ネジ穴48a付近のインサー
ト部材46a1は、極めて緻密な金属組織となっている。

また、本実施例においては、第３図（ａ）におけるＡ矢
視図の金属組織顕微鏡写真（100倍）が、第５図（ａ）
に示されている。

同写真中央部においては、上下方向に延びる境界線を認
識することができる。この境界部分について、境界の左
側部分は、製品キャビティ24に形成される肉厚部材46b1
であり、境界の右側部分はキャビティ部26に形成された
インサート部材46a1である。（また、境界より左側の金
属組織が粗く、境界より右側の金属組織が緻密であるこ
とが、写真からは確認できる。）つまり、第５図（ａ）
の写真から、金属組織の粗い肉厚部材46b1と金属組織の
緻密なインサート部材46a1とが、境界部分で確実に分か
れていることが分かる。

（第２実施例） 次に、第６図および第７図に基づき、本発明にかかるセ
ルフインサート式鋳造方法の第２実施例を説明する。

本実施例は、第１実施例と同じく自動車におけるトラン
スアクスルケースへの適用例であるが、本実施例では、
インサートを形成するキャビティ部付近の可動金型内に
ヒータを設置して、インサート部材の凝固時間を制御す
るようにしたものである。

第６図は、ダイカスト鋳造装置の縦断面図、第７図
（ａ）は、第６図におけるVII矢視部拡大図であり、鋳
抜きピンが後退した状態を示す図面、そして、第７図
（ｂ）は、第７図（ａ）と同じ拡大図であり、鋳抜きピ
ンが前進した状態を示す図面である。

本実施例においては、第１実施例と同じ部分に関して
は、下２桁を同一とした100番台の符号を付与し、本実
施例の特徴的部分に関しては、200番台の番号を付与し
た。

第６図に示す鋳造装置110において、第１実施例に比べ
て異なる点は、冷却水孔40がないこと、可動金型114内
におけるキャビティ部126の近くにヒータ210を設けたこ
と、および、鋳抜きピン130内の冷却水孔136に流量調整
器212を設けたことである。このヒータ210は、ニクロム
線ヒータを使用し、キャビティ部126を構成する型面か
ら１〜5mm離れた箇所に設けた。ヒータ210は、温度コン
トローラ214に接続され、温度コントローラ214の調整に
よってキャビティ部126付近の温度を調整する。また、
冷却水孔136は、流量調整器212によって送給される冷却
水の温度が制御され、温度コントローラ214による制御
と併せてキャビティ部126付近の温度が調整される。

次に、本実施例におけるダイカスト装置110を用いたセ
ルフインサート式のダイカスト鋳造法について説明す
る。

第６図に示すように固定金型112と可動金型114が合わさ
って製品キャビティ126が形成された状態において、プ
ランジャ孔142内へ第１実施例と同様にしてアルミニウ
ム溶湯146が供給され、プランジャチップ144が作動して
溶湯146が製品キャビティ126およびキャビティ部126へ
充填される。

このとき、本実施例においては、鋳抜きピン130内の冷
却水孔136内を冷却水を流通させるとともに、ヒータ210
に通電を行う。このヒータ210の通電および冷却水の流
通は、インサート部材146a1が早く凝固し、厚肉部の溶
湯146bがゆっくりと凝固するように制御される。

その状態は、第７図（ａ）に示すように、厚肉部の溶湯
146bにおいて、特に、斜線で示すＢ矢視部分は、第１実
施例であれば、可動金型の冷却水による冷却の影響を受
けやすいものが、ヒータ210による加熱のために、凝固
せずに、半溶融状態となっている。キャビティ部126内
の溶湯146aは、冷却水孔136を流通する冷却水によって
冷却されるため、早く凝固をしてカップ状のインサート
部材146a1が作られる。そして、第７図（ｂ）に示すよ
うに、鋳抜きピン130が前進したときは、厚肉部の半凝
固状態が充分に保たれているので、Ｃ矢視部にクラック
等が極めて入りにくくなる。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるも
のである。

なお、製品キャビティ内へ押し出されるインサートの温
度は、インサートの肉厚、鋳型の冷却等の設定により制
御することができる。

また、インサートに面する製品キャビティよりの鋳型に
ヒータを設けることにより、インサートに接する製品キ
ャビティ部の溶湯を半凝固もしくは凝固直前に状態に制
御することができ、その状態でのインサートの製品キャ
ビティへの押出により凝固収縮する溶湯の補給を行うこ
とが可能となる。そのため、凝固収縮に伴い生じるヒケ
ワレや、ヒケ巣を防止することができる。さらに、製品
キャビティの溶湯へのインサートの押し出し後にヒータ
を制御して冷却水の冷却により鋳型の温度を徐々に下
げ、指向性凝固を生じさせて鋳造欠陥を低減することも
可能である。

また、製品キャビティへの溶湯の充填時に鋳抜きピンを
前進させて製品キャビティ内へ突出させておけば、製品
キャビティ内へ流れ込む溶湯が鋳抜きピンに当り、抵抗
が生じることにより湯の流れを制御できる。この湯流れ
の制御によって空気の巻き込みを無くする等の操作がで
き、鋳造欠陥を低減することができる。

また、インサートは鋳型内で作られるので、落下するよ
うな部位にでも特別の位置決め設備等を設けることなく
インサートを鋳込むことができる。

また、インサートは鋳型内で作られるので、特別な位置
決め設備等を設ける必要がなく、よって、インサートの
形状も必要に応じて丸、三角、矩形と任意に精度よく設
定することができ、かつ、安価に製造することができ
る。

〔発明の効果〕

以上より、本発明のセルフインサート式鋳造方法によれ
ば、ダイカストを行う鋳型内においてインサートの成
形、供給および位置決めを行うようにしたので、インサ
ートの製造、供給および位置決めを簡略化したセルフイ
ンサート式鋳造方法を提供することができる。

また、ダイカストの鋳型内でインサートの製造、供給お
よび位置決めを行うので、鋳造サイクルを短縮すること
ができる。

また、鋳型内において製品の鋳造と同時にインサートを
作るので、インサートを温める必要がなく、その分生産
設備を簡略化することができる。

また、インサートの押出時において、製品キャビティの
溶湯が半凝固もしくは凝固直前の凝固収縮時にインサー
トを押し出すので、製品キャビティ中の溶湯を加圧して
溶湯補給を行い、凝固時の収縮により生じるヒケワレや
鋳巣等の内部欠陥を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、本発明にかかるセルフインサー
ト式鋳造方法の第１実施例を説明するための図面であ
る。 第１図は、ダイカスト鋳造装置の縦断面図、 第２図（ａ）は、第１図におけるII矢視部拡大図であ
り、鋳抜きピンが後退した状態を示す図面、 第２図（ｂ）は、第２図（ａ）と同じ拡大図であり、鋳
抜きピンが前進した状態を示す図面、 第３図（ａ）は、トランスアクスルケースの断面図、第
３図（ｂ）は、従来技術におけるトランスアクスルケー
スの断面図、第３図（ｃ）は、トランスアクスルケース
の断面図、第４図は、第３図（ｂ）におけるＢ矢視部に
相当する比較例の金属組織顕微鏡写真、 そして、第５図（ａ）は、第３図（ａ）におけるＡ矢視
部の第１実施例の金属組織顕微鏡写真である。 また、第５図（ｂ）は、第３図（ｃ）におけるＣ矢視部
の第１実施例の金属組織顕微鏡写真である。 第６図および第７図は、本発明にかかるセルフインサー
ト式鋳造方法の第２実施例を説明するための図面であ
る。 第６図は、ダイカスト鋳造装置の縦断面図、 第７図（ａ）は、第６図におけるVII矢視部拡大図であ
り、鋳抜きピンが後退した状態を示す図面、 そして、第７図（ｂ）は、第７図（ａ）と同じ拡大図で
あり、鋳抜きピンが前進した状態を示す図面である。 10……ダイカスト装置 12……固定金型（鋳型） 14……可動金型（鋳型） 24……製品キャビティ 26……キャビティ部 30……鋳抜きピン 46……溶湯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−215360（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−34852（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭44−16007（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】製品キャビティを郭定し、かつダイカスト
   を行う鋳型内にインサート用のキャビティ部を形成する
   とともに該キャビティ部へ臨む鋳抜きピンを設け、製品
   キャビティおよびキャビティ部に溶湯を充填し、キャビ
   ティ部の溶湯を優先的に凝固させてインサートとし、製
   品キャビティにおける溶湯が凝固する前に鋳抜きピンを
   作動させて該インサートを製品キャビティ内の溶湯中へ
   押し出し、インサートを鋳込んで製品キャビティの溶湯
   を凝固させることを特徴とするセルフインサート式鋳造
   方法。