JP5025153B2 - Mold apparatus, cast product, and mold manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、環状のキャビティの内周を画定する筒状の内型と、そのキャビティの外周を型が閉まった状態で画定する外周画定面を周方向に半分ずつ有する一対の外型とを備え、そのキャビティの周方向に180°対向した位置にサイドゲート方式を採用した鋳型装置、その鋳型装置によって鋳造された鋳造品、その鋳型装置に備えられる一対の外型の鋳型製造方法、およびその鋳型装置を用いた鋳造方法に関する。 The present invention includes a cylindrical inner mold that defines an inner periphery of an annular cavity, and a pair of outer molds that each have an outer periphery defining surface that defines the outer periphery of the cavity in a closed state in half in the circumferential direction. , Mold apparatus adopting a side gate system at a position opposed to the circumferential direction of the cavity by 180 °, a cast product cast by the mold apparatus, a method of manufacturing a pair of outer molds provided in the mold apparatus, and the mold The present invention relates to a casting method using the apparatus.
環状のキャビティを有する鋳型装置の一例として、円筒状のリムを有する車両用ホイールの鋳造に用いられる鋳型装置があげられる。以下、車両用ホイールの鋳造に用いられる鋳型装置を例にあげて説明する。車両用ホイールの鋳造に用いられる鋳型装置として、キャビティのリム形成空間内周を画定する筒状の内型(上型)と、そのリム形成空間外周を型が閉まった状態で画定する外周画定面を周方向に半分ずつ有する一対の外型(横型)とを備えた鋳型装置が知られている(例えば、特許文献1および2等参照)。上記特許文献1および2に記載された鋳型装置は、サイドゲート方式を採用し、一対の横型の分割面に設けられた、その一対の横型が型閉めされた状態でリム形成空間の周方向に180°対向した位置からリム形成空間にそれぞれつながる2つの堰形成空間を有する。 An example of a mold apparatus having an annular cavity is a mold apparatus used for casting a vehicle wheel having a cylindrical rim. Hereinafter, a mold apparatus used for casting a vehicle wheel will be described as an example. As a mold apparatus used for casting a vehicle wheel, a cylindrical inner mold (upper mold) for defining the inner periphery of the rim forming space of the cavity, and an outer periphery defining surface for defining the outer periphery of the rim forming space in a closed state There is known a mold apparatus including a pair of outer molds (horizontal molds) each having a half in the circumferential direction (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The mold apparatus described in Patent Documents 1 and 2 adopts a side gate method, and is provided on a pair of horizontal type dividing surfaces, and the pair of horizontal types is closed in the circumferential direction of the rim forming space. There are two weir forming spaces respectively connected to the rim forming space from a position opposed to 180 °.
ここで、車両用ホイールのリムには正確な真円度が要求される。リムの正確な真円度は鋳造後の切削加工によって最終的に得るにもかかわらず、鋳造段階でなるべく真円度が高いリムを得ようとして、鋳造時に、リム形成空間の外周が真円であるとともに内周も真円である鋳型装置が用いられているのが実情である。
ところで、鋳型装置では、堰から遠いところから堰に向けて徐々に溶湯が凝固していく指向性凝固を実現するために様々な工夫がなされている。しかしながら、上記特許文献1および2に記載された、サイドゲート方式を採用し180°対向する堰形成空間を有する鋳型装置を用い、鋳造段階でなるべく真円度が高い車両用ホイールを得ようとすると、指向性凝固が実現しにくくなる。特に、昨今の車両用ホイールの大口径化によってリム形成空間の周長は長くなっており、指向性凝固を実現することががますます困難になってきている。 By the way, in the mold apparatus, various devices have been made to realize directional solidification in which the molten metal gradually solidifies from a position far from the weir toward the weir. However, using the mold apparatus described in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2 that employs a side gate method and has a weir formation space that faces 180 °, an attempt is made to obtain a vehicle wheel with as high roundness as possible at the casting stage. , Directional solidification is difficult to achieve. In particular, with the recent increase in the diameter of vehicle wheels, the circumference of the rim forming space has become longer, and it has become increasingly difficult to achieve directional solidification.
本発明は上記事情に鑑み、堰から遠いところから堰に向けて徐々に溶湯が凝固していく指向性凝固を実現しやすい鋳型装置、その鋳型装置によって鋳造された鋳造品、その鋳型装置に備えられる一対の外型の鋳型製造方法、およびその鋳型装置を用いた鋳造方法を提供することを目的とするものである。 In view of the above circumstances, the present invention is equipped with a mold apparatus that easily realizes directional solidification in which the molten metal gradually solidifies from a position far from the weir toward the weir, a cast product cast by the mold apparatus, and the mold apparatus. It is an object of the present invention to provide a pair of outer mold manufacturing methods and a casting method using the mold apparatus.
上記目的を解決する本発明の第1の鋳型装置は、環状のキャビティの内周を画定する筒状の内型と、分割面に直交したスライド面に沿って型閉めおよび型開きが行われ、そのキャビティの外周を型が閉まった状態で画定する外周画定面を周方向に半分ずつ有する一対の外型とを備えた鋳型装置において、
上記一対の外型が、上記分割面に設けられ、型閉めされた状態で上記キャビティの周方向に180°対向した位置からそのキャビティにそれぞれつながる2つの堰形成空間を有し、型作製時の上記外周画定面の輪郭が上記キャビティの、上記分割面に沿った径方向に長軸を有する楕円であるものであることを特徴とする。
In the first mold apparatus of the present invention that solves the above-described object, mold closing and mold opening are performed along a cylindrical inner mold that defines the inner periphery of an annular cavity and a slide surface that is orthogonal to the dividing surface. In a mold apparatus comprising a pair of outer molds each having an outer periphery demarcating surface that defines the outer periphery of the cavity in a state where the mold is closed in half in the circumferential direction.
The pair of outer molds are provided on the dividing surface and have two weir forming spaces respectively connected to the cavities from a position opposed to the circumferential direction of the cavities by 180 ° when the mold is closed. The outline of the outer periphery defining surface is an ellipse having a major axis in the radial direction along the dividing surface of the cavity.
作製した鋳型を鋳造現場で製造ラインにのせて実際に使用するには、試験的な鋳造(いわゆる試験吹き)を数十回程度行って鋳造条件の設定や確認等をする必要がある。試験吹きを終えた鋳型が製造ラインにのせられるまでの間に常温まで冷えてしまうことはよくあるが、試験吹きを終えた上記一対の外型が常温まで冷えると、型作製時に生じた残留応力によって上記外周画定面の輪郭が真円になる。しかしながら、本発明の第1の鋳型装置を製造ラインにのせて実際に使用するときには上記一対の外型が再び加熱され、熱膨張することで上記外周画定面の輪郭が楕円に戻る。 In order to actually use the produced mold on the production line at the casting site, it is necessary to perform trial casting (so-called test blowing) several tens of times to set and confirm casting conditions. It is common for molds that have finished test blowing to cool to room temperature before being placed on the production line, but when the pair of external molds that have finished test blowing have cooled to room temperature, the residual stress produced during mold production. As a result, the outline of the outer periphery defining surface becomes a perfect circle. However, when the first mold apparatus of the present invention is actually used on the production line, the pair of outer molds are heated again and thermally expanded, so that the contour of the outer periphery defining surface returns to an ellipse.
上記目的を解決する本発明の鋳型製造方法は、環状のキャビティの内周を画定する筒状の内型と、分割面に直交したスライド面に沿って型閉めおよび型開きが行われ、そのキャビティの外周を型が閉まった状態で画定する外周画定面を周方向に半分ずつ有する一対の外型とを備え、その分割面に設けられ、その一対の外型が型閉めされた状態でそのキャビティの周方向に180°対向した位置からそのキャビティにそれぞれつながる2つの堰形成空間を有する鋳型装置に備えられる上記一対の外型の鋳型製造方法において、
上記外周画定面の輪郭が真円である一対の外型を作製する鋳型作製工程と、
作製された一対の外型を加熱する加熱工程と、
加熱された一対の外型が常温まで冷えることで、上記キャビティの、上記分割面に沿った径方向に対して上記スライド面上で直交した方向に長軸を有する楕円に変形した上記外周画定面の輪郭を、真円に加工する加工工程とを有することを特徴とする。
The mold manufacturing method of the present invention that solves the above-described object includes a cylindrical inner mold that defines the inner periphery of an annular cavity, and mold closing and mold opening along a slide surface that is orthogonal to the dividing surface. And a pair of outer molds each having a half of an outer periphery defining surface in the circumferential direction for defining the outer periphery of the mold in a closed state, provided on the split surface, and the cavity in a state in which the pair of outer molds are closed In the mold manufacturing method for a pair of outer molds provided in a mold apparatus having two weir formation spaces respectively connected to the cavity from a position opposed to the circumferential direction by 180 °,
A mold production process for producing a pair of outer molds in which the contour of the outer periphery defining surface is a perfect circle;
A heating step of heating the pair of produced outer molds;
The outer peripheral demarcation surface deformed into an ellipse having a major axis in a direction perpendicular to the slide surface with respect to the radial direction along the dividing surface of the cavity by cooling the pair of heated outer molds to room temperature. And a processing step of processing the contour into a perfect circle.
本発明の鋳型製造方法によれば、加熱された一対の外型が常温まで冷えると、前記鋳型作製工程を実施する際に生じた残留応力によって、上記外周画定面の輪郭が真円から上記楕円に変形してしまうが、上記加工工程では、その変形した外周画定面の輪郭を真円に戻す。この加工工程が実施された一対の外型を製造ラインにのせて実際に使用すると、上記一対の外型が再び加熱され、熱膨張することで上記外周画定面の輪郭が、残留応力を受けたことによる楕円とは異なる、上記径方向に長軸を有する楕円になる。しかも、上記鋳型作製工程では、上記外周画定面の輪郭が真円である一対の外型を作製すればよいため、その輪郭が楕円である一対の外型を作製することに比べ、型の作製が容易である。 According to the mold manufacturing method of the present invention, when the pair of heated outer molds are cooled to room temperature, the outline of the outer peripheral demarcation surface is changed from a perfect circle to the ellipse due to residual stress generated when the mold manufacturing process is performed. However, in the processing step, the contour of the deformed outer periphery defining surface is returned to a perfect circle. When the pair of outer molds subjected to this processing step are actually used on a production line, the pair of outer molds are heated again and thermally expanded, so that the contour of the outer peripheral demarcation surface is subjected to residual stress. It becomes an ellipse having a major axis in the radial direction, which is different from the ellipse. In addition, in the mold manufacturing process, since a pair of outer molds whose outer peripheral demarcation surfaces have a perfect circle need only be manufactured, a mold is manufactured as compared with a pair of outer molds whose contour is an ellipse. Is easy.
上記目的を解決する本発明の第2の鋳型装置は、環状のキャビティの内周を画定する筒状の内型と、分割面に直交したスライド面に沿って型閉めおよび型開きが行われ、そのキャビティの外周を型が閉まった状態で画定する外周画定面を周方向に半分ずつ有する一対の外型とを備えた鋳型装置において、
上記内型が、上記キャビティの内周を画定し、輪郭がそのキャビティの、上記分割面に沿った径方向に対して上記スライド面上で直交した方向に長軸を有する楕円である内周画定面を有するものであり、
上記一対の外型が、上記分割面に設けられ、型閉めされた状態で上記キャビティの周方向に180°対向した位置からそのキャビティにそれぞれつながる2つの堰形成空間を有し、上記外周画定面の輪郭が、鋳造時に熱膨張した状態で真円あるいは上記径方向に長軸を有する楕円であるものであることを特徴とする。
In the second mold apparatus of the present invention for solving the above-described object, mold closing and mold opening are performed along a cylindrical inner mold that defines the inner periphery of an annular cavity and a slide surface that is orthogonal to the dividing surface. In a mold apparatus comprising a pair of outer molds each having an outer periphery demarcating surface that defines the outer periphery of the cavity in a state where the mold is closed in half in the circumferential direction.
The inner mold defines the inner circumference of the cavity, and the contour defines an inner circumference that is an ellipse having a major axis in a direction orthogonal to the radial direction along the dividing surface of the cavity on the slide surface. Has a surface,
The pair of outer molds are provided on the dividing surface and have two weir forming spaces respectively connected to the cavity from a position opposed to the circumferential direction of the cavity by 180 ° when the mold is closed. The outline is a perfect circle or an ellipse having a major axis in the radial direction in a state of thermal expansion during casting.
なお、上記内型は筒状であるため、上記一対の外型に比べて型作製時に生じた残留応力による変形や熱膨張による変形の影響が少ない。 Since the inner mold is cylindrical, it is less affected by deformation due to residual stress or thermal expansion generated during mold fabrication than the pair of outer molds.
本発明の第1および第2の鋳型装置を用いて鋳造された鋳造品や、本発明の鋳型製造方法によって製造された一対の外型を備えた鋳型装置を用いて鋳造された鋳造品は、上記目的を解決する本発明の鋳造品に相当する。すなわち、本発明の鋳造品は、環状体と、
上記環状体の、180°対向した位置に接続した一対の堰とを備え、
上記環状体は、肉厚が、上記一対の堰それぞれが接続した部分から、この環状体の周方向にその部分から90°ずれた部分に向けて漸次薄くなっているものであることを特徴とする。
A cast product cast using the first and second mold apparatuses of the present invention, and a cast product cast using a mold apparatus including a pair of outer molds manufactured by the mold manufacturing method of the present invention, It corresponds to a casting of the present invention that solves the above-mentioned object. That is, the casting of the present invention includes an annular body,
A pair of weirs connected to the annular body at positions facing 180 °,
The annular body is characterized in that the wall thickness gradually decreases from a portion where each of the pair of weirs is connected toward a portion shifted by 90 ° from the portion in the circumferential direction of the annular body. To do.
本発明の鋳造品は、上記環状体の周方向の肉厚勾配により、上記一対の堰から遠いところからその一対の堰に向けて徐々に溶湯が凝固していく指向性凝固を実現しやすい形状の鋳造品であるといえる。すなわち、本発明の第1および第2の鋳型装置や、本発明の鋳型製造方法によって製造された一対の外型を備えた鋳型装置によれば、鋳造時に熱膨張した上記一対の外型と上記内型とによって形成される上記キャビティは、上記2つの堰形成空間それぞれがつながった堰前部分と、このキャビティの周方向にその堰前部分から90°ずれた部分との間でその堰前部分が最も厚みのある空間になる厚み勾配が設けられたものになり、上記指向性凝固を実現しやすい。なお、上記環状体の正確な真円度を得るには、後工程で切削加工を施せばよい。 The cast product of the present invention has a shape that facilitates directional solidification in which the molten metal gradually solidifies from a position far from the pair of weirs toward the pair of weirs due to a thickness gradient in the circumferential direction of the annular body. It can be said that this is a cast product. That is, according to the first and second mold apparatuses of the present invention and the mold apparatus including a pair of outer molds manufactured by the mold manufacturing method of the present invention, the pair of outer molds thermally expanded during casting and the above-mentioned The cavity formed by the inner mold has a dam front portion between the dam front portion where the two dam formation spaces are connected to each other and a portion shifted by 90 ° from the dam front portion in the circumferential direction of the cavity. Is provided with a thickness gradient that becomes the thickest space, and the directional solidification is easily realized. In addition, what is necessary is just to cut in a post process, in order to obtain the exact roundness of the said cyclic | annular body.
上記目的を解決する本発明の第3の鋳型装置は、環状のキャビティの内周を画定する筒状の内型と、分割面に直交したスライド面に沿って型閉めおよび型開きが行われ、そのキャビティの外周を型が閉まった状態で画定する外周画定面を周方向に半分ずつ有する一対の外型とを備え、その分割面に設けられ、その一対の外型が型閉めされた状態でそのキャビティの周方向に180°対向した位置からそのキャビティにそれぞれつながる2つの堰形成空間を有する鋳型装置において、
上記キャビティの、上記堰形成空間それぞれがつながった堰前部分を空冷する空冷手段と、
上記キャビティの、上記堰前部分からこのキャビティの周方向に90°ずれた部分をミスト冷却するミスト冷却手段とを備えたことを特徴とする。
In the third mold apparatus of the present invention that solves the above-described object, mold closing and mold opening are performed along a cylindrical inner mold that defines the inner periphery of an annular cavity and a slide surface that is orthogonal to the dividing surface. A pair of outer molds each having an outer periphery demarcating surface that divides the cavity outer periphery in a state in which the mold is closed in half in the circumferential direction. In a mold apparatus having two weir formation spaces respectively connected to the cavity from a position opposed to the circumferential direction of the cavity by 180 °,
An air cooling means for air-cooling the front part of the dam where each of the dam formation spaces of the cavity is connected;
Mist cooling means for mist cooling a portion of the cavity that is shifted by 90 ° in the circumferential direction of the cavity from the front portion of the weir is provided.
本発明の第1および第2の鋳型装置はキャビティの厚み勾配によって上記指向性凝固を実現しやすくしたものであるが、この第3の鋳型装置は上記キャビティを冷却する冷却手段の冷却能力の差によって上記指向性凝固を実現しやすくしたものである。すなわち、上記ミスト冷却手段は、冷却媒体である液体を噴霧する冷却手段であり、エアによって冷却を行う上記空冷手段に比べて冷却能力が高いばかりでなく、液体を循環させて冷却を行う冷却パイプよりも冷却能力が高いものである。したがって、上記キャビティの、上記堰前部分から90°ずれた部分が強冷却され、その部分を最も早く凝固させることができる。一方、上記堰前部分は相対的に弱冷却にとどまり、その堰前部分を最後に凝固させることができる。 The first and second mold apparatuses according to the present invention make it easy to realize the directional solidification by the thickness gradient of the cavity. This third mold apparatus is different in the cooling capacity of the cooling means for cooling the cavity. Thus, the directional solidification can be easily realized. That is, the mist cooling means is a cooling means for spraying a liquid as a cooling medium, and has a cooling capacity higher than that of the air cooling means for cooling by air, and also a cooling pipe for cooling by circulating the liquid. The cooling capacity is higher than that. Accordingly, the portion of the cavity that is shifted by 90 ° from the front portion of the weir is strongly cooled, and the portion can be solidified earliest. On the other hand, the front part of the weir remains relatively weakly cooled, and the front part of the weir can be finally solidified.
上記目的を解決する本発明の鋳造方法は、環状のキャビティの内周を画定する筒状の内型と、分割面に直交したスライド面に沿って型閉めおよび型開きが行われ、そのキャビティの外周を型が閉まった状態で画定する外周画定面を周方向に半分ずつ有する一対の外型とを備え、その分割面に設けられ、その一対の外型が型閉めされた状態でそのキャビティの周方向に180°対向した位置からそのキャビティにそれぞれつながる2つの堰形成空間を有する鋳型装置を用いて鋳造を行う鋳造方法において、
上記キャビティへ溶湯を充填する注湯工程と、
上記注湯工程完了後に、上記キャビティの、上記堰形成空間それぞれがつながった堰前部分からこのキャビティの周方向に90°ずれた部分の冷却を開始する第1冷却開始工程と、
上記第1冷却開始工程を実施した後に、上記堰前部分の冷却を開始する第2冷却開始工程とを有することを特徴とする。
In the casting method of the present invention that solves the above-described object, mold closing and mold opening are performed along a cylindrical inner mold that defines the inner periphery of an annular cavity and a slide surface that is orthogonal to the dividing surface. A pair of outer molds each having an outer periphery demarcating surface that divides the outer periphery in a state in which the mold is closed in half in the circumferential direction. In a casting method in which casting is performed using a mold apparatus having two weir formation spaces respectively connected to the cavity from a position facing 180 ° in the circumferential direction,
A pouring process for filling the cavity with molten metal;
A first cooling start step for starting cooling the portion of the cavity that is shifted by 90 ° in the circumferential direction of the cavity from the front portion of the dam where the dam formation spaces are connected, after completion of the pouring step;
And a second cooling start step for starting cooling of the front portion of the weir after the first cooling start step.
本発明の鋳造方法においては、冷却開始タイミングを異ならせることによって上記指向性凝固を実現しやすくしている。また、本発明の第3の鋳型装置を用いて本発明の鋳造方法を実施することにより、上記指向性凝固がさらに実現しやすくなる。 In the casting method of the present invention, the directional solidification is easily realized by varying the cooling start timing. Further, by performing the casting method of the present invention using the third mold apparatus of the present invention, the directional solidification is further easily realized.
なお、本発明の第3の鋳型装置において、上記ミスト冷却手段が、上記空冷手段による空冷の開始タイミングよりも早い開始タイミングでミスト冷却を開始するものであることが好ましい。 In the third mold apparatus of the present invention, it is preferable that the mist cooling means starts mist cooling at a start timing earlier than the air cooling start timing by the air cooling means.
本発明によれば、堰から遠いところから堰に向けて徐々に溶湯が凝固していく指向性凝固を実現しやすい鋳型装置、その鋳型装置によって鋳造された鋳造品、その鋳型装置に備えられる一対の外型の鋳型製造方法、およびその鋳型装置を用いた鋳造方法を提供することができる。 According to the present invention, a mold apparatus that can easily realize directional solidification in which a molten metal gradually solidifies from a position far from the weir toward the weir, a cast product cast by the mold apparatus, and a pair provided in the mold apparatus It is possible to provide an outer mold manufacturing method and a casting method using the mold apparatus.
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態である低圧鋳造用の鋳型装置の内部構造を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a low-pressure casting mold apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示す低圧鋳造用の鋳型装置1は、ディッシュタイプの車両用ホイールを鋳造する際に用いられる、サイドゲート方式を採用したものであって、下型11と上型12と一対の横型13とを備えている。これらの鋳型11〜13はいずれも金型である。この鋳型装置1を用いて鋳造される車両用ホイールは、円筒状のリムとそのリムの内周面につながり窓部が設けられたディスクとを有する。
A mold apparatus 1 for low-pressure casting shown in FIG. 1 adopts a side gate method used when casting a dish type vehicle wheel, and includes a lower mold 11, an
図1には、型閉めされた鋳型装置1が示されており、この図1では、断面を表す部分にハッチングを施すのではなく、下型11、上型12、および一対の横型13それぞれを明確にするため、下型11には左下がりのハッチングを施し、上型12には右下がりのハッチングを施し、一対の横型13にはクロスハッチングを施してある。
FIG. 1 shows a mold apparatus 1 that is closed. In FIG. 1, a lower mold 11, an
図1に示す下型11は下型プラテン140に固定配置されたものである。一方、上型12は昇降自在なものである。この上型12は、シリンダ(不図示)のピストンロッド151に取り付けられ上下動する上型プラテン150に固定され、上型プラテン150が上下動することによって昇降する。なお、下型プラテン140の内部には、冷却媒体の搬送経路となる配管類(不図示)等が収容された収容空間141が設けられている。
The lower mold 11 shown in FIG. 1 is fixedly arranged on the
一対の横型13は、互いに離れることで型が開き、当接するまで互いに接近することで型が閉まるものである。図1に示す横型13は、下型プラテン140の水平面140a上を、図1の紙面に対して垂直な方向にスライドする。すなわち、一対の横型13は、分割面(パーティング面)13aに直交した下型プラテン140の水平面140aがスライド面になり、その水平面140aに沿って型閉めおよび型開きが行われる。図1には、一対の横型13のうちの一方の横型13のみが示されており、その一方の横型13は、紙面手前へ向かってスライドすることで型が閉まり、紙面奥側へ向かってスライドすることで型が開く。
The pair of
図1に示す鋳型装置1では、固定配置された下型11の上に上型12が下降してくるとともに一対の横型13が当接するまで互いに接近することで型閉めが行われ、キャビティCが形成される。横型13は車両用ホイールのリムの外周面を形成し、下型11は車両用ホイールのディスクのおもて面(デザイン面)を形成する。また、上型12は、リムの内周面を形成するとともにディスクの裏面も形成する。
In the mold apparatus 1 shown in FIG. 1, the
一方、型閉めされた鋳型装置1は、一対の横型13が互いに離れるとともに上型12が上昇することで型開きが行われる。キャビティCに溶湯を充填して得られた車両用ホールの鋳造品は、上昇する上型12から離れず、リムの、ディスクとは反対側のフランジ先端部(いわゆるインナーリムフランジ)が不図示の押し出し板によって下方へ押されることで、上型12から抜型する。
On the other hand, in the mold apparatus 1 that is closed, the pair of
また、図1に示す鋳型装置1には、横型13のスライド面になる下型プラテン140の水平面140aに、凹部1611が設けられた湯口カラー161が配備されている。この凹部1611にはストーク170が接続しており、凹部1611内にはストレーナ(不図示)がセットされる。なお、湯口カラー161は、押さえ板162によってストーク170の上端に取り付けられている。ストーク170は、不図示の密閉された保持炉内に差し込まれたものであって、このストーク170には断熱材171が配備されている。保持炉にはアルミニウムの溶湯が保持されており、この溶湯に2MPa以上10MPa以下の圧力をかけることで、保持炉内の溶湯がストーク170を通って凹部1611に達する。したがって、この凹部1611の開口が、図1に示す鋳型装置1の湯口160になる。図1に示す鋳型装置1には、湯口160に到達した溶湯が、横型13と下型プラテン140との間から漏れ出してくることを防止するため、湯口ブラケット163が配備されている。
Further, in the mold apparatus 1 shown in FIG. 1, a
一対の横型13は、型閉めされた状態でキャビティCの、円筒状のリム成形空間CRの周方向に180°対向した位置からそのリム成形空間CRにそれぞれつながる2つの堰形成空間131を有する。これら2つの堰形成空間131は、一対の横型13の分割面13aに形成されている。図1は、鋳型装置1の右側半分を一対の横型13の分割面13aに沿って断面した様子を示し、左側半分をその分割面13aとは異なる面に沿って断面した様子を示すものであるため、図1の右側にしか堰形成空間131が示されていない。なお、湯口160も、180°対向した位置にそれぞれ設けられているが、図1では右側となる湯口160しか示されていない。
A pair of horizontal 13, the cavity C in the mold closed state, the cylindrical rim forming space C R in the circumferential direction into two leading respectively from 180 ° opposite positions on the rim molding space C R
また、一対の横型13は、型閉めされた状態で湯口160と堰形成空間131を結ぶ湯道形成空間132も有する。この湯道形成空間132も、一対の横型13の分割面13aに形成されたものである。キャビティCへの溶湯充填時には、不図示の保持炉から湯口160に到達した溶湯が、湯道形成空間132を通って堰形成空間131からキャビティC内へ充填される。図1に示す湯道形成空間132は、湯口160につながる部分が立ち上がった後、略90°折れ曲がり堰形成空間131に向けて延びている。すなわち、湯道形成空間132には、下型プラテン140の水平面140aと略平行に延びる部分1321が設けられている。この湯道形成空間132の堰形成空間近傍部分1322の厚さは、湯道形成空間132の、湯口160近傍部分の厚さに比べて厚い。
The pair of
また、一対の横型13は、腹リブ成形空間133と腹側膨出部成形空間134も有する。腹リブ成形空間133は、湯道形成空間132から水平面140aに向けて分割面13aに沿って広がり湯道形成空間132の厚さよりも薄い厚さの空間である。腹側膨出部成形空間134は、その腹リブ成形空間133の先端1331に膨出し、一端が湯口160の縁160aにつながるとともに他端が湯道形成空間132の堰形成空間近傍部分1322につながった空間である。さらに、一対の横型13は、背リブ成形空間135と、背側膨出部成形空間136も有する。背リブ成形空間135は、湯道形成空間132から水平面140aとは反対側に向けて分割面13aに沿って広がりキャビティCから離れた、湯道形成空間132の厚さよりも薄い空間である。背側膨出部成形空間136は、その背リブ成形空間135の先端1351に膨出し、一端が湯口160の縁160aにつながるとともに他端が堰形成空間131につながった空間である。湯道形成空間132に溶湯が流れると、どうしても分割面13aに溶湯が入り込んでしまう傾向にある。図1に示す鋳型装置1では、この傾向を利用し、腹リブ成形空間133や背リブ成形空間135を設け、溶湯を積極的にそれらの空間133,135に導き、溶湯を腹側膨出部成形空間134や背側膨出部成形空間136に入れ込む。腹リブ成形空間133や背リブ成形空間135を通ってきた溶湯が、腹側膨出部成形空間134や背側膨出部成形空間136に入り込むと、空間が急に拡がり、しかもそれらの空間134,136内は負圧の状態であるため、溶湯はそれらの空間134,136内で滞留し、滞留している間に横型13に熱を奪われ凝固する。そのため、腹側膨出部成形空間134や背側膨出部成形空間136を越えてまで、分割面13aに溶湯が入り込むことがなくなる。また、湯道形成空間132の溶湯よりも、腹リブ成形空間133の溶湯や背リブ成形空間135の溶湯が早く凝固し、その凝固した溶湯がフィンの役割を果たして、湯道形成空間132の溶湯の冷却が促進される。さらに、腹リブ成形空間133や背リブ成形空間135で凝固した溶湯や、腹側膨出部成形空間134や背側膨出部成形空間136で凝固した溶湯によって湯道が補強される。
The pair of
湯道形成空間132の堰形成空間近傍部分1322の厚さは、背リブ成形空間135が設けられた側よりも腹リブ成形空間133が設けられた側の方が厚くなっている。図1には、上型12の、ディスク形成空間CDの最も厚みがある部位を形成する面120を点線で表しているが、リム成形空間CRの、ディスク形成空間CDにつながる付根空間CRDは、かなり厚みのある空間である。また、堰形成空間131は、湯道形成空間132よりも薄い空間である。湯道形成空間132の堰形成空間近傍部分1322の厚さを厚くするとともに、さらにその堰形成空間近傍部分1322のうちの腹リブ成形空間133が設けられた側の厚さを厚くしておくことで、薄い堰形成空間131を間に挟んで堰形成空間近傍部分1322と付根空間CRDとの間に温度勾配が確保され、付根空間CRDの溶湯が凝固する前に、堰形成空間131の溶湯が凝固してしまうことが防止される。
The portion of the
またさらに、横型13の、車両用ホイールのリムのインナーリムフランジを形成する部分には、ベントホール138が設けられている。このベントホール138は、横型13内の空洞13bに連通している。
Furthermore, a
下型11は、中央部分に、車両用ホイールのディスクに設けられるボス部のおもて面を形成する入れ子112を有する。この入れ子112は、基体1120とハブ孔形成体1121との2ピース構造である。ハブ孔形成体1121は、上型に向かって突出しており、車両用ホイールのハブ孔を形成するものである。このハブ孔形成体1121の内部は空洞であり、その内部には図示省略した空冷パイプが配置されている。また、基体1120にも水冷パイプ1122が埋め込まれている。さらに、下型には、入れ子112の基体1120を取り囲むようにして水冷パイプ1111が埋め込まれている。
The lower mold | type 11 has the nest | insert 112 which forms the front surface of the boss | hub part provided in the disk of a vehicle wheel in the center part. The
上型12の内部には、下型11に向かって中央部分が開口した空洞12aが設けられている。この上型12も入れ子20を有するものであり、上型12の入れ子20は、空洞12aの中央部分の開口12bを塞ぐようにその空洞12a内に配備されている。上型12の入れ子20は、車両用ホイールのボス部の裏面を形成するとともに、図1に示すキャビティCのボス部形成空間部分CBにつながる押湯形成空間Rも形成するものである。上型12の入れ子20の中央部分には収容室21が設けられている。この収容室21には、内周縁221を有する画定部材220が隣り合う画定部材220との間に押湯形成空間Rにつながる隙間を設けて積み上げられている。押湯形成空間Rは、収容室21内に積み上げられた画定部材220それぞれの内周縁221によって画定される。収容室21は、周壁211と上蓋212を有する。上蓋212は、ホイール213によって周壁211に固定されており、一番上の画定部材220に接している。この上蓋212には、押さえボルト214が設けられており、この押さえボルト214によって画定部材220は下方へ向けて押さえつけられている。このため、キャビティCへの溶湯充填時に画定部材220が浮き上がってしまうことが防止される。また、一番上の画定部材220は、内周縁221よりも外側の位置から外周縁222までの外周部分が上蓋212との間に空間Sを有するものである。この空間Sと、収容室21内で隣り合う画定部材220の間にそれぞれ設けられた隙間とは、各画定部材220の外周縁222に設けられた不図示の縦溝によってつながっている。収容室21内の空間Sには、空気流路パイプ31が接続されている。キャビティCへ溶湯が充填されると、キャビティC内のエアは、隣り合う画定部材220の間に設けられた隙間を通って収容室21内の空間Sに到達し、空気流路パイプ31を通って外部に排出される。また、キャビティC内のエアは、横型13に設けられたベントホール138からも抜ける。一方、キャビティCへの溶湯の充填が完了した直後には、空気流路パイプ31から加圧エアが供給される。押湯形成空間Rに充填された溶湯は、隣り合う画定部材220の間にそれぞれ設けられた高さ方向に異なる隙間から、空気流路パイプ31によって供給された加圧エアにより押され、十分な押湯効果が得られる。
Inside the
また、上型12の空洞12aには、空冷パイプ121とミスト冷却手段122との2種類の冷却手段が配備されている。空冷パイプ121は、車両用ホイールのリム幅方向に相当する高さ方向に異なる複数の箇所からエアを吹き出すことによって冷却を行うものである。ミスト冷却手段122は、水を噴霧することによって冷却を行うものである。図1に示すミスト冷却手段122は、車両用ホイールのリムの、ディスクとは反対側(いわゆるインナー側)に設けられたハンプを形成する部分をめがけて水を噴霧するが、噴霧された水は拡がり、リム形成空間CRのインナー側に相当する部分全体が強冷却される。
In addition, two types of cooling means including an
図2は、鋳造時の上型を上方から見て、その上型の内部構造を模式的に示す図である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal structure of the upper die when the upper die during casting is viewed from above.
この図2には、環状のリム形成空間CRの外周を型が閉まった状態で画定する外周画定面137を周方向に半分ずつ有する一対の横型13も示されており、図中の1点鎖線は、この一対の横型13の分割面13aを示す線である。また、図2には、その分割面13aに設けられ、一対の外型13が型閉めされた状態でリム形成空間CRの周方向に180°対向した位置からそのリム形成空間CRにそれぞれつながる2つの堰形成空間131も示されている。
The Figure 2 is shown a pair of horizontal 13 with two halves outer peripheral defining
図2に示す空冷パイプ121は、リム形成空間CRの、堰形成空間131それぞれがつながった堰前部分Gを空冷するものである。一方、ミスト冷却手段122は、リム形成空間CRの、その堰前部分Gからリム形成空間CRの周方向に90°ずれた部分Aをミスト冷却するものである。空冷パイプ121とミスト冷却手段122との間には、冷却能力に大きな差があり、ミスト冷却手段122は、空冷パイプ121に比べて冷却能力が高いばかりでなく、液体を循環させて冷却を行う冷却パイプ(例えば図1に示す下型に配備された水冷パイプ1111,1122)よりも冷却能力が高いものである。したがって、図1に示す鋳型装置1では、リム形成空間CRの、堰前部分Gから90°ずれた部分Aが強冷却され、その部分Aを最も早く凝固させることができる。一方、堰前部分Gは相対的に弱冷却にとどまり、その堰前部分Gを最後に凝固させることができる。したがって、図1に示す鋳型装置は、冷却手段の冷却能力の差によって、一対の堰から遠いところからその一対の堰に向けて徐々に溶湯が凝固していく指向性凝固を実現しやすくしたものであり、本発明の第3の鋳型装置の一実施形態に相当する。
また、図2に示すように、上型12は、筒状の金型であり、型作製時に生じた残留応力による変形や鋳造時の熱膨張による変形の影響が少ない。図2に示す鋳造時の上型12は、リム形成空間CRの内周を画定する内周画定面123の輪郭が真円である。これに対して、一対の横型13を構成するそれぞれの横型はその形状から、型作製時に生じた残留応力による変形や鋳造時の熱膨張による変形の影響を受けやすい。図2に示す一対の横型13は、鋳造時の熱膨張によって変形しており、外周画定面137の輪郭がリム形成空間CRの、分割面13aに沿った径方向(矢印Y参照)に長軸を有する楕円である。したがって、図2に示すリム形成空間CRは、堰前部分Gと、その堰前部分Gから90°ずれた部分Aとの間でその堰前部分Gが最も厚みのある空間になる厚み勾配が設けられたものになり、リム形成空間CRの、堰へ向けての指向性凝固が実現しやすい。
As shown in FIG. 2, the
続いて、図1に示す鋳型装置を用いて鋳造を行う鋳造プロセスについて説明する。 Then, the casting process which casts using the casting_mold | template apparatus shown in FIG. 1 is demonstrated.
図3は、図1に示す鋳型装置を用いて鋳造を行う鋳造プロセスを示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing a casting process in which casting is performed using the mold apparatus shown in FIG.
まず、型開きしている状態の鋳型11〜13からゴミ等の異物を除去するとともに湯口カラー161に設けられた凹部1611内にストレーナをセットし、鋳型装置1の型閉めを行う(ステップS1)。なお、この型閉めを行う前に、必要であれば、鋳型の保温性や鋳造品の離型性を高めるため、鋳型11〜13にシリカを主成分とする塗型剤を吹き付ける。この際、押湯形成空間Rを画定する画定部材220の隙間に塗型剤が入り込まないよう、塗型剤を吹き付けるとともに空気流路パイプ31から収容室21内へ加圧エアを供給し、その隙間から加圧エアを吹き出させることが好ましい。
First, foreign substances such as dust are removed from the molds 11 to 13 in the mold open state, and a strainer is set in the
続いて、図1で図示省略した保持炉内の溶湯に2MPa以上10MPa以下の圧力をかけて溶湯を型閉めされた鋳型装置1のキャビティCへ充填する(ステップS2)。この際、キャビティC内のエアは、押湯形成空間Rを画定する画定部材220の隙間を通って抜けるとともに横型13のベントホール138からも抜ける。キャビティCへの溶湯の充填が完了した直後に、収容室21内に空気流路パイプ31から加圧エアを供給し、押湯形成空間Rに充填された溶湯を、画定部材220の隙間から押すことで十分な押湯効果を得る。
Subsequently, the molten metal in the holding furnace (not shown in FIG. 1) is filled with the molten metal into the cavity C of the mold apparatus 1 which has been closed by applying a pressure of 2 MPa to 10 MPa (step S2). At this time, the air in the cavity C escapes through the gap of the demarcating
その後、ミスト冷却手段122によるミスト冷却が始まり、図2に示すリム形成空間CRの、堰前部分Gからリム形成空間CRの周方向に90°ずれた部分Aが強冷却される(ステップS3)。次いで、空冷パイプ121による空冷が始まり、リム形成空間CRの、堰前部分Gが弱冷却される(ステップS4)。先のステップS3は、本発明の鋳造方法における第1冷却開始工程の一例に相当し、このステップS4は、本発明の鋳造方法における第2冷却開始工程の一例に相当する。このように、空冷パイプ121による冷却開始タイミングより、ミスト冷却手段122による冷却開始タイミングを早めることで、一対の堰から遠いところからその一対の堰に向けて徐々に溶湯が凝固していく指向性凝固がより実現しやすくなる。しかも、図2を用いて説明したように、リム形成空間CRは、堰前部分Gと、その堰前部分Gから90°ずれた部分Aとの間でその堰前部分Gが最も厚みのある空間になる厚み勾配が設けられたものであることから、リム形成空間CRの、堰へ向けての指向性凝固がさらに一段と実現しやすくなる。なお、リム形成空間CRにこのような厚み勾配が設けられていなくても、ステップS3を実施した後にステップS4を実施することは、リム形成空間CRの、堰へ向けての指向性凝固を実現するための有効な手段になる。
Then, mist cooling by the mist cooling means 122 starts, the rim forming space C R shown in FIG. 2, 90 ° displaced portions A in the circumferential direction of the rim forming space C R weir front portion G is strongly cooled (step S3). Then, the air cooling by
所定の冷却時間が経過すると、型開きが行われ(ステップS5)、続いて、この鋳型装置1から車両用ホールの鋳造品が抜型され(ステップS6)、一連の鋳造プロセスは終了する。 When a predetermined cooling time has elapsed, mold opening is performed (step S5). Subsequently, the cast product of the vehicle hole is extracted from the mold apparatus 1 (step S6), and the series of casting processes is completed.
図4は、図3に示す鋳造プロセスを実施することで鋳造された車両用ホイールの鋳造品を示す図である。 FIG. 4 is a view showing a cast product of a vehicle wheel cast by performing the casting process shown in FIG.
図4に示す車両用ホイールの鋳造品Wは、本発明の鋳造品の一実施形態に相当する。この鋳造品Wは、鋳放し前の状態であり、円筒状(環状)のリム91と、そのリム91の内周面につながり窓部が設けられたディスク(不図示)と、そのリム91の、180°対向した位置に接続した一対の堰92とを備えている。リム91は、肉厚が、一対の堰92それぞれが接続した部分911から、このリム91の周方向にその部分911から90°ずれた部分912に向けて漸次薄くなっている。また、図2に示す堰92には、湯道93が接続している。図4に示す車両用ホイールの鋳造品Wでは、リム91の正確な真円度は、後工程で実施される切削加工によって得られる。
The cast product W of the vehicle wheel shown in FIG. 4 corresponds to an embodiment of the cast product of the present invention. This cast product W is in a state before casting, a cylindrical (annular) rim 91, a disk (not shown) connected to the inner peripheral surface of the
続いて、図2に示す一対の横型の鋳型製造方法について説明する。 Next, a pair of horizontal mold manufacturing methods shown in FIG. 2 will be described.
図5は、図2に示す一対の横型を製造していく様子を段階的に示した図である。 FIG. 5 is a diagram showing step by step how the pair of horizontal molds shown in FIG. 2 is manufactured.
図5(a)は、金型作製を終えた直後の一対の横型を示す図である。 Fig.5 (a) is a figure which shows a pair of horizontal type | mold immediately after finishing metal mold | die preparation.
この図5(a)に示す一対の横型13の外周画定面137の輪郭は、図2に示すリム形成空間CRの、分割面13aに沿った径方向Yに長軸を有する楕円である。すなわち、簡単に言えば、その外周画定面137の輪郭は堰側に長い楕円である。
The contour of the outer peripheral defining
図5(b)は、試験的な鋳造(いわゆる試験吹き)を数十回程度行った後、常温まで冷えた一対の横型を示す図である。 FIG. 5B is a view showing a pair of horizontal molds that have been cooled to room temperature after being subjected to experimental casting (so-called test blowing) several tens of times.
試験的な鋳造は、作製した鋳型を鋳造現場で製造ラインにのせて実際に使用する前に、鋳造条件の設定や確認等をするために行われる。数十回程度の試験的な鋳造を終えて常温まで冷えた一対の横型13は、型作製時に生じた残留応力によって内側に入り込むように変形し(図中の矢印参照)、外周画定面137の輪郭が真円になる。
Trial casting is performed in order to set and confirm casting conditions before actually using the produced mold on the production line on the casting site. The pair of
図5(c)は、図5(b)に示す一対の横型を鋳型装置に取り付け、鋳造現場の製造ラインで実際に使用することで熱膨張によって変形した一対の横型を示す図である。 FIG.5 (c) is a figure which shows a pair of horizontal mold | type which deform | transformed by thermal expansion by attaching a pair of horizontal mold | type shown in FIG.5 (b) to a casting_mold | template apparatus, and actually using it on the manufacturing line of a casting field.
常温まで冷えることで外周画定面137の輪郭が真円になった一対の横型13は、現場での鋳造時には熱膨張によって外側に開くように変形し(図中の矢印参照)、外周画定面137の輪郭が、堰側に長い楕円に再び戻る。すなわち、その輪郭は、図5(a)に示す、金型作製を終えた直後の一対の横型13の外周画定面137の輪郭とほぼ一致する。ここで説明する鋳型製造方法では、一対の横型13が熱膨張することを見越して、金型作製段階で外周画定面137の輪郭をあらかじめ楕円にしている。図1に示す鋳型装置1は、このようにして金型作製された一対の横型1を備えるものであり、本発明の第1の鋳型装置の一実施形態にも相当する。
The pair of
次に、本発明の鋳型製造方法の一実施形態について説明する。 Next, an embodiment of the mold manufacturing method of the present invention will be described.
図6は、本発明の鋳型製造方法の一実施形態である鋳型製造方法によって一対の横型を製造していく様子を段階的に示した図である。 FIG. 6 is a diagram showing step by step how a pair of horizontal molds are manufactured by the mold manufacturing method according to an embodiment of the mold manufacturing method of the present invention.
図6(a)は、金型作製を終えた直後の一対の横型を示す図である。 Fig.6 (a) is a figure which shows a pair of horizontal type | mold immediately after finishing metal mold | die preparation.
この図6(a)に示す一対の横型13の外周画定面137の輪郭は真円である。すなわち、本実施形態の鋳型製造方法では、まず、外周画定面137の輪郭が真円である一対の横型137を作製する(鋳型作製工程)。この一対の横型13は金型であり、外周画定面137の輪郭を真円に加工するには単に旋盤によって加工すればよく、その輪郭を楕円に加工する場合に比べて加工が容易である。
The outline of the outer
図6(b)は、試験的な鋳造を数十回程度行った後、常温まで冷えた一対の横型を示す図である。 FIG. 6B is a diagram showing a pair of horizontal molds which have been cooled to room temperature after performing trial casting about several tens of times.
作製された一対の横型13は、試験的な鋳造を数十回程度行うことで加熱される(加熱工程)。そして、数十回程度の試験的な鋳造を終えて常温まで冷えた一対の横型13は、型作製時に生じた残留応力によってここでも内側に入り込むように変形し(図中の矢印参照)、外周画定面137の輪郭が、図2に示すリム形成空間CRの、分割面13aに沿った径方向Yに対して下型プラテン140の水平面140a上で直交した方向Xに長軸を有する楕円になる。そこで、輪郭が楕円に変形した外周画定面137をグラインダ等で削り、その輪郭が真円になるように加工する(加工工程)。すなわち、型作製時の輪郭から変形した分だけをグラインダ等で削り取る。図6(b)では、輪郭が真円に加工された外周画定面137を点線で表している。
The produced pair of
図6(c)は、図6(b)に示す一対の横型を鋳型装置に取り付け、鋳造現場の製造ラインで実際に使用することで熱膨張によって変形した一対の横型を示す図である。 FIG. 6C is a view showing a pair of horizontal molds that are deformed by thermal expansion by attaching the pair of horizontal molds shown in FIG. 6B to a mold apparatus and actually using them on a production line at a casting site.
真円に戻す加工が施された一対の横型13は、現場での鋳造時には熱膨張によってここでも外側に開くように変形し(図中の矢印参照)、外周画定面137の輪郭が、堰側に長い楕円に変形する。こうして、本実施形態の鋳型製造方法によって製造された一対の横型13は、型作製時に面倒な楕円加工を施さなくても、図5(c)に示す一対の横型13と同じような一対の横型13になる。
The pair of
最後に、本発明の第2の鋳型装置の一実施形態について説明する。以下の説明では、これまでの説明と重複する説明は省略し、これまで説明した構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、これまで用いた符号と同じ符号を付して説明する。ここで説明する鋳型装置も、図1に示す鋳型装置と同じく、車両用ホイールを鋳造する際に用いられる、サイドゲート方式を採用したものであって、いずれも金型である、下型11、上型12、および一対の横型13を備えている。この鋳型装置の、図1に示す鋳型装置との違いは、上型の内周画定面123の輪郭と、一対の外型の外周画定面137の輪郭である。
Finally, an embodiment of the second mold apparatus of the present invention will be described. In the following description, descriptions overlapping with those described so far will be omitted, and components having the same names as the names of the components described so far will be described with the same reference numerals used. The mold apparatus described here also employs a side gate method used when casting a vehicle wheel, like the mold apparatus shown in FIG. An
図7は、本発明の第2の鋳型装置の一実施形態である鋳型装置に配備された上型と一対の横型を上方からみた模式的平面図である。 FIG. 7 is a schematic plan view of an upper mold and a pair of horizontal molds provided in the mold apparatus which is an embodiment of the second mold apparatus of the present invention as viewed from above.
この図7では、一対の横型13は、下型プラテンの水平面140a上を、図の左右方向にスライドすることで型閉めや型開きが行われる。図7には、型開きされた状態の一対の横型13が示されている。また、ここでは図示省略したが、この一対の横型13の分割面13aにも、図1に示す鋳型装置1と同じく、型閉めされた状態でキャビティの一部である環状のリム成形空間の周方向に180°対向した位置からそのリム成形空間にそれぞれつながる2つの堰形成空間が設けられている。図7に示す一対の横型13が型閉めされると、外周画定面137の輪郭は、環状のリム成形空間の、分割面13aに沿った径方向Yに対して水平面140a上で直交した方向Xに長軸を有する楕円になる。すなわち、簡単に言えば、その外周画定面137の輪郭は、横型13のスライド方向に長い楕円である。
In FIG. 7, the pair of
また、図7に示す上型12の内周画定面123の輪郭も、外周画定面137の輪郭と同じく、いわゆる横型13のスライド方向に長い楕円である。
Also, the contour of the inner
図8は、鋳造時の上型を上方からみた模式的平面図である。 FIG. 8 is a schematic plan view of the upper die during casting as seen from above.
図8には、環状のリム形成空間CRの外周を型が閉まった状態で画定する外周画定面137を周方向に半分ずつ有する一対の横型13も示されており、図中の1点鎖線は、この一対の横型13の分割面13aを示す線である。この図8に示す一対の横型13も、図の左右方向にスライドすることで型閉めや型開きが行われる。また、この図8には、リム形成空間CRにそれぞれつながる2つの堰形成空間131も示されている。
8, a pair of lateral 13 having two halves outer peripheral defining
上型12は、筒状の金型であり、型作製時に生じた残留応力による変形や鋳造時の熱膨張による変形の影響が少ないが、一対の横型13は、その形状から残留応力による変形や鋳造時の熱膨張による変形の影響を受けやすい。図8に示す鋳造時の上型12の内周画定面123の輪郭は、図7に示す上型12の内周画定面123の輪郭とほぼ同じ、いわゆる一対の横型13のスライド方向に長い楕円である。これに対して、図8に示す一対の横型13は、鋳造時の熱膨張によって変形し、外周画定面137の輪郭が真円になっている。したがって、図8に示すリム形成空間CRも、図2に示すリム形成空間CRと同じく、堰前部分Gと、その堰前部分Gから90°ずれた部分Aとの間でその堰前部分Gが最も厚みのある空間になる厚み勾配が設けられたものになり、リム形成空間CRの、堰へ向けての指向性凝固が実現しやすい。
The
また、本実施形態の鋳型装置を用いて鋳造を行うと、図4に示す車両用ホイールの鋳造品Wが得られる。ここで、キャビティCへ充填した溶湯が凝固して型開きを行う際、上型12が上昇し、車両用ホールの鋳造品Wは、上昇する上型12から離れず、上型12とともに上昇しようとする。この際、湯口160(図1参照)のところでこじれが発生し、リム91の、一対の堰92の付け根部分が互いに離れる方向に引っ張られ、車両用ホイールの鋳造品に歪みが生じることがある。すなわち、リム91が、分割面13aに沿った径方向Yに伸びてしまうことがある。なお、型開きの際にリム91が上記径方向Yに伸びなくても、後工程で実施される熱処理工程で、この時の歪みに起因してリム91が上記径方向Yに伸びることがある。しかしながら、本実施形態の鋳型装置によって鋳造されたリム91の内周形状は、上記径方向Yに対して直交した方向Xに長軸を有する楕円であるため、リム91が上記径方向Yに伸びると、リム91の内周形状はちょうど真円になる。
Further, when casting is performed using the mold apparatus of the present embodiment, a vehicle wheel cast product W shown in FIG. 4 is obtained. Here, when the molten metal filled in the cavity C is solidified and the mold is opened, the
なお、本実施形態の鋳型装置では、鋳造時に外周画定面137の輪郭が真円になる一対の横型13を用いたが、内周画定面123の輪郭との兼ね合いにより、鋳造時に外周画定面137の輪郭が上記径方向Yに長軸を有する楕円になる一対の横型を用いてもよい。
In the mold apparatus of the present embodiment, the pair of
以上の説明では、車両用ホイールを鋳造する際に用いられる低圧鋳造用の鋳型装置を例にあげて説明したが、本発明は、車両用ホイール以外の物品を鋳造する際に用いられる鋳型装置にも適用することができる。また、本発明は、低圧鋳造以外の加圧鋳造用の鋳型装置にも適用することができる。 In the above description, the low pressure casting mold apparatus used when casting the vehicle wheel has been described as an example. However, the present invention provides a mold apparatus used when casting an article other than the vehicle wheel. Can also be applied. The present invention can also be applied to a mold apparatus for pressure casting other than low pressure casting.
1 鋳型装置
11 下型
12 上型
121 空冷パイプ
122 ミスト冷却手段
123 内周画定面
13 横型
13a 分割面
131 堰形成空間
132 湯道形成空間
137 外周画定面
160 湯口
C キャビティ
CR リム成形空間
G 堰前部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mold apparatus 11
Claims (5)
前記内型が、前記キャビティの内周を画定し、輪郭が鋳造時に熱膨張した状態で真円である内周画定面を有するものであり、
前記一対の外型が、前記分割面に設けられ、型閉めされた状態で前記キャビティの周方向に180°対向した位置から該キャビティにそれぞれつながる2つの堰形成空間を有し、型作製時の状態及び鋳造時の熱膨張した状態での前記外周画定面の輪郭が前記キャビティの、前記分割面に沿った径方向に長軸を有する楕円であるものであり、
鋳造時に熱膨張した前記一対の外型と鋳造時に熱膨張した前記内型とによって形成される前記キャビティは、前記2つの堰形成空間それぞれがつながった堰前部分と、前記キャビティの周方向に前記堰前部分から90°ずれた部分との間で前記堰前部分が最も厚みのある空間になる厚み勾配が設けられたものであることを特徴とする鋳型装置。 A cylindrical inner mold that defines the inner periphery of the annular cavity, and an outer periphery definition that defines the outer periphery of the cavity with the mold closed while the mold is closed and opened along a slide surface orthogonal to the dividing surface. In a mold apparatus comprising a pair of outer molds each having a half surface in the circumferential direction,
The inner mold defines an inner periphery of the cavity, and has an inner periphery defining surface that is a perfect circle in a state where the contour is thermally expanded during casting;
The pair of outer molds are provided on the dividing surface and have two weir formation spaces respectively connected to the cavities from positions opposed to the circumferential direction of the cavities by 180 ° when the mold is closed. The contour of the outer periphery defining surface in the state and the state of thermal expansion during casting is an ellipse having a major axis in the radial direction along the dividing surface of the cavity ,
The cavity formed by the pair of outer molds thermally expanded at the time of casting and the inner mold thermally expanded at the time of casting includes a front part of the weir connected to each of the two weir forming spaces, and the circumferential direction of the cavity. A mold apparatus , wherein a thickness gradient is provided between the front portion of the weir and a portion shifted by 90 ° from which the front portion of the weir is thickest.
前記内型が、前記キャビティの内周を画定し、輪郭が鋳造時に熱膨張した状態で該キャビティの、前記分割面に沿った径方向に対して前記スライド面上で直交した方向に長軸を有する楕円である内周画定面を有するものであり、
前記一対の外型が、前記分割面に設けられ、型閉めされた状態で前記キャビティの周方向に180°対向した位置から該キャビティにそれぞれつながる2つの堰形成空間を有し、前記外周画定面の輪郭が、鋳造時に熱膨張した状態で真円あるいは鋳造時に熱膨張した状態で前記径方向に長軸を有する楕円であるものであり、
鋳造時に熱膨張した前記一対の外型と鋳造時に熱膨張した前記内型とによって形成される前記キャビティは、前記2つの堰形成空間それぞれがつながった堰前部分と、前記キャビティの周方向に前記堰前部分から90°ずれた部分との間で前記堰前部分が最も厚みのある空間になる厚み勾配が設けられたものであることを特徴とする鋳型装置。 A cylindrical inner mold that defines the inner periphery of the annular cavity, and an outer periphery definition that defines the outer periphery of the cavity with the mold closed while the mold is closed and opened along a slide surface orthogonal to the dividing surface. In a mold apparatus comprising a pair of outer molds each having a half surface in the circumferential direction,
The inner mold defines an inner circumference of the cavity, and a long axis extends in a direction perpendicular to the slide surface with respect to a radial direction along the dividing surface of the cavity in a state where the contour is thermally expanded during casting. Having an inner periphery defining surface that is an ellipse having,
The pair of outer molds are provided on the dividing surface, and have two weir forming spaces respectively connected to the cavity from positions opposed to the circumferential direction of the cavity by 180 ° when the mold is closed. The outline of is an ellipse having a long axis in the radial direction in a state of being a perfect circle in a state of being thermally expanded at the time of casting or in a state of being thermally expanded at the time of casting ,
The cavity formed by the pair of outer molds thermally expanded at the time of casting and the inner mold thermally expanded at the time of casting includes a front part of the weir connected to each of the two weir forming spaces, and the circumferential direction of the cavity. A mold apparatus , wherein a thickness gradient is provided between the front portion of the weir and a portion shifted by 90 ° from which the front portion of the weir is thickest.
前記キャビティの、前記堰前部分を空冷する空冷手段と、
前記キャビティの、前記堰前部分からこのキャビティの周方向に90°ずれた部分をミスト冷却するミスト冷却手段とを備えたことを特徴とする鋳型装置。 The mold apparatus according to claim 1 or 2,
And cooling means for cooling of the cavity, the weir front portion,
A mold apparatus comprising: a mist cooling means for mist cooling a portion of the cavity that is shifted by 90 ° from the front portion of the weir in the circumferential direction of the cavity.
前記環状体の、180°対向した位置に接続した一対の堰とを備え、
前記環状体は、肉厚が、前記一対の堰それぞれが接続した部分から、この環状体の周方向に該部分から90°ずれた部分に向けて漸次薄くなっているものであることを特徴とする鋳造品。 An annular body manufactured using the mold apparatus according to claim 1,
A pair of weirs connected at 180 ° opposite positions of the annular body,
The annular body has a thickness that gradually decreases from a portion where each of the pair of weirs is connected to a portion shifted by 90 ° from the portion in the circumferential direction of the annular body. Casting products.
前記外周画定面の輪郭が真円である一対の外型を作製する鋳型作製工程と、
作製された一対の外型を加熱する加熱工程と、
加熱された一対の外型が常温まで冷えることで、前記キャビティの、前記分割面に沿った径方向に対して前記スライド面上で直交した方向に長軸を有する楕円に変形した前記外周画定面の輪郭を、真円に加工する加工工程とを有することを特徴とする鋳型製造方法。 A cylindrical inner mold that defines the inner periphery of the annular cavity, and an outer periphery definition that defines the outer periphery of the cavity with the mold closed while the mold is closed and opened along a slide surface orthogonal to the dividing surface. A pair of outer molds each having a half surface in the circumferential direction, provided on the split surface, and facing the cavity from a position facing the circumferential direction of the cavity by 180 ° with the pair of outer molds closed. In the method of manufacturing a pair of outer molds provided in a mold apparatus having two weir forming spaces connected to each other,
A mold making process for producing a pair of outer molds whose contour of the outer periphery defining surface is a perfect circle;
A heating step of heating the pair of produced outer molds;
The outer periphery defining surface deformed into an ellipse having a long axis in a direction orthogonal to the radial direction along the dividing surface of the cavity on the slide surface by cooling the pair of heated outer molds to room temperature. A mold manufacturing method comprising: a processing step of processing the outline of the mold into a perfect circle.
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