JP5315370B2 - 鋳造用金型 - Google Patents

Description

本発明は鋳造用金型に関するものである。

従来、突出部の壁面と本体部とを複数のリブによって連結させて、鋳造を行う場合にはリブを通して突出部へ溶湯を注入し、突出部の先端側まで溶湯が回りやすくするものが、特許文献１に開示されている。

特開２００７−１３０６４３号公報

しかし、上記の発明では、鋳造時に混入したエアーが突出部の先端側に残り、突出部に鋳巣が生じる、といった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、製品の突出部の先端側に鋳巣が生じることを抑制することを目的とする。

本発明のある態様に係る鋳造用金型は、製品を成形するキャビティを形成する成形面を有する鋳造用金型であって、成形面には、製品の突出部を成形する凹部と、凹部の底面における溶湯の流れ方向に沿って、底面から前記製品側に突出する複数のリブとが形成されている。

この態様によると、製品の突出部の先端側に鋳巣が発生することを抑制することができる。

本実施形態の金型の一部を製品側から見た図である。 図１のII−II断面図である。 本実施形態の変形例を示す図である。 本実施形態の金型における溶湯の流れを示す図である。 本実施形態の金型における溶湯の流れを示す図である。

本発明の実施形態の鋳造用金型（以下、金型と言う。）１について図１、２を用いて説明する。図１は本実施形態の金型１の一部を製品側から見た図である。図２は、図１のII−II断面図である。鋳造は、金型１と図示しない他の金型とによって形成されたキャビティに溶湯を注入して行われる。

金型１にはキャビティを形成する成形面２０が形成されている。成形面２０には、製品の突出部に応じた凹部２と、凹部２に溶湯を導入する導入部４と、凹部２の底面５から製品側に突出する複数のリブ６とが形成されている。

リブ６は、凹部２の底面５における溶湯の流れ方向に沿って形成される。本実施形態では、金型１は、凹部２の底面５が鉛直方向に平行となるように配置されており、導入部４は凹部２よりも鉛直方向下側に位置している。図１においては鉛直方向上向きをｙ方向として示している。溶湯は主に導入部４を通って凹部２に流入する。凹部２に流入した溶湯はｙ方向に上昇する。そのため、リブ６は凹部２の底面５における溶湯の流れ方向となるｙ方向に沿って形成される。リブ６は、シミュレーションや実験によって底面５における溶湯の流れ方向を分析し、分析結果に基づいて形成される。凹部２における溶湯の流れが図３に示すように曲がっている場合には、リブ６は溶湯の流れ方向に沿って曲がった形状に形成される。

図２に示すように、隣り合う２つのリブ６の側面６ａ、６ｂと底面５とによって、１つの溝７が形成される。凹部２の底面５に複数のリブ６を設けることで、凹部２の底面５に複数の溝７が形成される。リブ６を挟んで隣り合う溝７は、リブ６によって隔てられている。つまり、リブ６は、リブ６を挟んで隣り合う溝７を流れる溶湯が凹部２の底面５で合流しないように形成されている。本実施形態では、リブ６は等間隔で形成されている。また、リブ６の幅と溝７の幅とは同一であり、一例としてはそれぞれ１ｍｍである。しかし、リブ６の間隔、リブ６の幅、および溝７の幅は、これらに限られることはない。

リブ６は、底面５における溶湯の流れ方向に垂直な面の断面が矩形状となる。しかし、リブ６の断面形状はこれに限られることはなく、リブ６の先端側が細くなるテーパ形状などでもよい。

金型１を用いて成型される製品は、成型後に突出部の先端が切削加工され、リブ６および溝７によって成型された箇所は切削される。リブ６の突出量（高さ）は、切削加工により切削される量よりも小さい。

次に本実施形態の金型１を用いて鋳造した場合の溶湯の流れについて図４Ａ、４Ｂを用いて説明する。図４Ａ、４Ｂは図１に示す金型１の凹部２を溶湯が流れる様子を示す図である。

金型１によって形成されるキャビティに溶湯が注入されると、溶湯の液面１０が上昇する（図４Ａ）。図４Ａにおいては説明のために導入部４の溶湯の液面１０のみを示す。

溶湯が凹部２内へ流入すると、凹部２の底面５側においては、溶湯はリブ６の間に形成された溝７をｙ方向に上昇する（図４Ｂ）。図４Ｂにおいては説明のために凹部２の溶湯の液面１０のみを示し、溝７を上昇する溶湯の流れ方向を矢印で示している。このようにして凹部２に溶湯が充填される。

次に本実施形態の効果について説明する。

凹部２の底面５側で、溶湯に含まれるエアーが停滞すると、製品の突出部の先端側に鋳巣が発生するおそれがある。鋳巣とは、溶湯中にエアーが混入し、圧縮されて製品内に残った空洞部を言う。

鋳巣が製品の突出部の先端側に発生すると、製品の突出部の先端側を切削加工した場合に、切削表面に鋳巣が現れ、製品が不良品として廃却される。

本実施形態では、金型１の凹部２の底面５における溶湯の流れ方向に沿ってリブ６を形成したことで、凹部２の底面５側において、溶湯はリブ６の間に形成された溝７を流れる。これにより、溶湯に含まれるエアーが底面５側に停滞することを抑制することができ、製品の先端側を切削加工した場合に、切削表面に鋳巣が現れることを抑制することができる。そのため、製品の廃却数を少なくすることができ、コストを削減することができる（請求項１に対応の効果）。

また、溶湯が凹部２の底面５側で合流すると、凹部２の底面５側で湯境が発生するおそれがある。湯境とは、キャビティ内で溶湯の温度が下がり、溶湯が融合できずに発生する溶湯の境界を言う。湯境が大きい場合には、製品の先端側を切削加工した場合でも湯境が残り、製品が不良品として廃却される。

本実施形態では、リブ６を設けることで、リブ６を挟んで隣り合う溝７を流れる溶湯が底面５で合流することを防ぐことができる。これにより、製品の先端側を切削加工した場合に、切削表面に湯境が残ることを抑制することができる。そのため、製品の廃却数を少なくすることができ、コストを削減することができる（請求項２に対応の効果）。

本実施形態においては、導入部４を用いて凹部２に溶湯を導入する金型１について説明したが、導入部４を用いない金型についても、本実施形態と同様に凹部の底面にリブを設けることで、切削表面に鋳巣、または湯境が現れることを抑制することができ、コストを削減することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

１ 金型
２ 凹部
５ 底面
６ リブ
２０ 成形面

Claims (2)

1. 製品を成形するキャビティを形成する成形面を有する鋳造用金型であって、
   前記成形面には、
   前記製品の突出部を成形する凹部と、
   前記凹部の底面における溶湯の流れ方向に沿って、前記底面から前記製品側に突出する複数のリブとが形成されていることを特徴とする鋳造用金型。
2. 前記リブは、前記リブ間を流れる前記溶湯が前記底面で合流することを防止することを特徴とする請求項１に記載の鋳造用金型。