JPS6142470A - 強制冷却式鋳造方法 - 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〕 本発明は強制冷却式鋳造方法に関し、特に溶湯を部分的
に強制冷却して指向性凝固を促進し、高品質な鋳物を効
率よく得る強制冷却式鋳造方法に関する。

〔従来の技術〕

鋳造欠陥等のない信頼性のあるアルミニウム合金鋳物等
を製造するためには、溶場の凝固が迅速に行われ、また
／８湯が指向性凝固をすることが望ましい。従来、主に
重力鋳造法や低圧鋳造法においては、金型を水冷あるい
は空冷するごとにより溶湯の凝固を促進することが行わ
れている。しかし、この場合には金型の過冷却により注
湯時に湯回り不良が生じないように金型温度を比較的厳
格に調整する必要があるが、金型温度は鋳造サイクルと
共に周期的に変動するため、金型の温度制御には比較的
高度な制御技術が必要である。また、金型に冷却手段を
組み込むため金型構造が複雑化し、金型の費用がアップ
する。

また、鋳造欠陥をなくすために指向性凝固を行わせるべ
く押湯の設置場所や形状、容量等を経験的に選択設定す
ることが行われている。しかし、鋳物の形状的制約によ
り、押湯の設置場所や形状、容量等の選択設定には限界
があり、押湯のみによって良好な指向性凝固を行わせる
ことが不可能な場合がしばしば生じる。

そこで、本件出願人は、鋳造時鋳物に余肉部を設け、こ
の余肉部を強制冷却することにより指向性凝固を促進す
る鋳物直冷式鋳造方法を提案した（特開昭５７−１０９
５５９号公報）、この鋳物直冷式鋳造方法により、指向
性凝固が促進され、鋳物の高品質化が図れると共に、鋳
造サイクルの短縮化が図れるという優れた効果が得られ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記鋳物直冷式鋳造方法では、強制冷却
のためムこ鋳物に余肉部を設けたため、鋳物の歩留りが
悪くなり、また鋳造後余肉部を除去するのに時間が掛か
るという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題は、次に述べる本発明の強制冷却式鋳造方法に
よって解決される。

即ち、本発明の強制冷却式鋳造方法は、従来からしばし
ば用いられている冷し金を、形状等を工夫することによ
り強制冷却に利用しようとするもので、鋳型により郭定
された製品キャビティ内に溶湯を注ぎ、ごの溶湯の凝固
過程で溶湯を強制冷却することにより指向性凝固を行う
強制冷却式鋳造方法であって、 溶湯の凝固を速めたい部位に、鋳型を貫通さゼで冷し金
を設置し、溶湯の充填中あるいは溶湯の充填完了後にこ
の冷し金を直接冷却することを特徴としている。

〔作用〕

本発明の強制冷却式鋳造方法によれば、従来から凝固を
速めるために用いていた冷し金を鋳型を貫通させて設け
、その一端を鋳型外へ延在させたことにより、直接路し
金を冷却することが可能となった。この結果、従来の冷
し金では、溶湯の充填中に冷し金が加熱され、また溶湯
の凝固過程においても溶湯から冷し金へ熱伝達を生じる
が、実際は冷し金の熱容量の限界から次第に熱移動量は
少なくなり、全凝固過程で冷却機能を維持することがで
きなかったのに対し、本発明の強制冷却式鋳造方法によ
れば、冷し金を直接冷却できるため、常時ｆ６湯の熱を
冷し金へ逃がすことができる。このため、冷し金が設け
られたところを中心として溶湯が冷却され、指向性凝固
が促進されることになる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。

（第１実施例） 第１実施例はシリンダヘッドを鋳造する例を示す。

ここで、第１図は本発明の第１実施例に係る強制冷却式
鋳造方法の一工程を示す断面図、第２図は本発明の第１
実施例に係る強制冷却式鋳造方法に用いた冷し金を示す
図であり、第２図（８）は平面図、第２図ｔｂ＋は正面
図、第３図は本発明の第１実施例に係る強制冷却式鋳造
方法の指向性凝固の状態を説明する概略構成図である。

第１図において、１は有機自硬性材料からなる上型であ
り、２は同じく有機自硬性材料からなる下型である。こ
の上型１と下型２および図示しない中子により鋳型３が
形成され、この鋳型３によりシリンダヘッドの製品キャ
ビティ４が郭定される。この鋳型３は定１ｉｉ５上に固
定されており、下型２と定盤５を貫通して１０本の冷し
金６（第１図では３本のみが見える）が取り付けられて
いる。

この冷し金６は、下方に脱落しないよう溶湯と接触する
頭部が傘状とされている。そして、冷し金６は水冷ノズ
ル７により冷却される。

この冷し金６のうちの数本は、第２図に示す形状とされ
る。即ち、第２図＋ａｌに示すように、溶湯と接触する
冷し金６の先端部には、溶湯との接触面積を増やすため
に溝８が設けられており、冷し金６の軸部９には冷却効
果を高めるためにフィン１０が設けられている。なお、
１）はＮ’Ｓである。

上記鋳型３を用いて次の要領でシリンダヘッドを鋳造し
た。

即ち、鋳型３の製品キャビティ４内にＪＩＳＡＣ４Ｂ相
当のアルミニウム合金ｉ！１）を７゜０℃に調節して注
湯した。製品キャビティ４に溶湯１）の充填が完了する
と共に、下型２に設けられた冷し金６の定盤５から突出
している軸部９に、水冷ノズル７から水を噴射した。４
分間水冷した後、噴射を中止し、鋳型３がら鋳物粗材を
取り出した。

上記シリンダヘッドを鋳造する際、第３図に示すＡ、Ｂ
、Ｃの３点においてアルミニウム合金が２元共晶を開始
する時間を測定した。この測定結果を、従来例（強制冷
却をしないもの）と共に第１表に示す。

第１表　２元共晶開始時間 第１表より、従来法ではＢ点く第３図参照）に凝固の逆
転現象が生じて引は巣が生じていたが、本実施例におい
ては、Ａ−Ｂ−Ｃ間の各部位の２元共晶開始時間の差が
大きくなり、指向性凝固が促進されていることが判る。

この結果、従来法においては、７５％程度の引は巣不良
を生じていたが、本実施例ではかかる鋳造欠陥のない高
品質なアルミニウム合金製シリンダヘッドが得られた。

また、本実施例では従来の鋳物直冷式鋳造方法のように
鋳物に余肉部を設けず、冷し金を利用しているため、製
品の歩留りが向上する。

更に、余肉部を設けないため、後処理工程で余肉部を除
去する必要がなく、鋳造サイクルの短縮を図ることがで
きる。

（第２実施例） 第１実施例において、冷し金６の軸部９を別途設けた水
冷ノズル７から水を噴射することにより冷却する代わり
に、第４図、第５図に示すように、定盤５に水冷孔１２
を設け、この水冷孔１２がら水を噴射するようにしたこ
とを除き、他は実質的に第１実施例と同様にしてアルミ
ニウム合金製シリンダヘッドを鋳造した。

本実施例においては、第１実施例と同様な効果が得られ
る他、定盤５を直接冷却できるため、定盤５の温度の上
昇を抑止でき（１５０℃以下に保持できる）、このため
熱膨張が少なくなって寸法精度の向」二が図れるという
効果をも奏する。

以」二、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。

例えば、実施例では冷し金を１０個用いる例を示したが
、この冷し金の数および配置は鋳造する製品の大きさや
形状等を考慮して適宜法めることができる。

また、実施例では溶湯充填完了後に冷し金を冷却したが
、充填中から冷却してもよい。

〔発明の効果〕

以上より、本発明の強制冷却式鋳造方法によれば、以下
の効果を奏する。

（イ）従来の鋳物直冷式鋳造方法のように、鋳物に強制
冷却用の余肉を設ける必要がないため、製品（鋳物）の
歩留りが大幅に向」ニする。

（ロ）従来の鋳物直冷式鋳造方法のように、鋳物の余肉
部を後処理工程で除去する必要がないため、全体として
の鋳造サイクルが短縮できる。

（ハ）指向性凝固が促進されるため、引は巣等の鋳造欠
陥が抑止され、高品質な鋳物が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る強制冷却式鋳造方法
の一工程を示す断面図、 第２図は本発明の第１実施例に係る強制冷却式鋳造方法
に用いた冷し金を示す図であり、第２図（ａｌは平面図
、第２図ｆｂｌは正面図、第３図は本発明の第１実施例
に係る強制冷却式鋳造方法の指向性凝固の状態を説明す
る櫃略構成図、 第４図は本発明の第２実施例に係る強制冷却式鋳造方法
で使用する定盤と冷し金を示す平面図、第５図は本発明
の第２実施例に係る強制冷却式鋳造方法で使用する定盤
と冷し金を示す正面図である。 １−−−Ｊ二型 ２・−下型 ３−　鋳型 ４−＝−製品キャビティ ５・　定盤 ６−　・−冷し金 ７−水冷ノズル ８−−−一溝 ９　　軸部 １０−−フィン １）　　溶場 １２　　水冷孔 出願人　Ｉ・ヨタ自動車４永め釦仕 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳型により郭定された製品キャビティ内に溶湯を
   注ぎ、この溶湯の凝固過程で溶湯を強制冷却することに
   より指向性凝固を行う強制冷却式鋳造方法であつて、 溶湯の凝固を速めたい部位に、鋳型を貫通させて冷し金
   を設置し、溶湯の充填中あるいは溶湯の充填完了後にこ
   の冷し金を直接冷却することを特徴とする強制冷却式鋳
   造方法。