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JP4330424B2 - Casting apparatus for casting molding and casting molding method - Google Patents

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JP4330424B2 JP2003359946A JP2003359946A JP4330424B2 JP 4330424 B2 JP4330424 B2 JP 4330424B2 JP 2003359946 A JP2003359946 A JP 2003359946A JP 2003359946 A JP2003359946 A JP 2003359946A JP 4330424 B2 JP4330424 B2 JP 4330424B2
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、鋳物品の鋳造成形時に板状部材を鋳包み成形する鋳包み成形用鋳造装置および鋳包み成形方法に関するものである。   The present invention relates to a cast-in-molding casting apparatus and a cast-in-molding method for casting a plate-like member during casting of a cast article.

最近の内燃機関のシリンダには、シリンダヘッドの吸気ポート内に、タンブル板とも指称される仕切り板を設けたものがある。吸気ポートの吸気側端部に配置された気流制御弁を制御することにより、吸気ポートからシリンダボアに導入される吸気を仕切り板によって偏流させ、シリンダボア内で生じるタンブル流(縦渦流)を強化し、燃費の向上などを図るようにしている(特許文献1を参照)。   Some recent internal combustion engine cylinders are provided with a partition plate, also referred to as a tumble plate, in the intake port of the cylinder head. By controlling the airflow control valve arranged at the intake side end of the intake port, the intake air introduced from the intake port to the cylinder bore is drifted by the partition plate, and the tumble flow (longitudinal vortex flow) generated in the cylinder bore is strengthened, The fuel consumption is improved (see Patent Document 1).

なお、本明細書では、仕切り板において、空気や燃料ガスの吸気が流入してくる側を「吸気側」、その反対側、つまりシリンダボア側を「シリンダ側」と称することとする。   In the present specification, in the partition plate, the side on which the intake air of air or fuel gas flows is referred to as “intake side”, and the opposite side, that is, the cylinder bore side is referred to as “cylinder side”.

シリンダヘッドを鋳造成形する場合には、金属製の仕切り板を吸気ポート成形用砂中子内に設置し、仕切り板を鋳包み成形することが一般的である。この吸気ポート成形用砂中子は、仕切り板の鋳包み代である両側縁部が中子から外部に突出ないし張り出した形状を有している。そして、シリンダヘッドの鋳造時には、吸気ポート成形用砂中子は鋳造型内のキャビティに載置されている。   In the case of casting the cylinder head, it is common to place a metal partition plate in the intake port molding sand core and cast and mold the partition plate. The sand core for forming an intake port has a shape in which both side edges, which are a margin for casting a partition plate, protrude or project outward from the core. When the cylinder head is cast, the intake port molding sand core is placed in a cavity in the casting mold.

しかしながら、キャビティに溶湯を充填する過程において、中子から突出した仕切り板の両側縁部が溶湯の流れによる力を受けて、中子が浮き上がる虞がある。中子が浮き上がると、製品としてのシリンダヘッドに対する吸気ポートの位置ズレが生じる。また、鋳造型に対する仕切り板の位置を正規の位置に保持できないことから、仕切り板の位置ズレも生じてしまい、所望のタンブル流を形成できない虞がある。また、仕切り板の両側縁部が乱流発生の起点となり、酸化物やガスの巻き込みにより、鋳造品質の低下を招くという問題もある。   However, in the process of filling the cavity with the molten metal, both side edges of the partition plate protruding from the core may receive a force due to the flow of the molten metal, and the core may be lifted. When the core is lifted, the intake port is displaced from the cylinder head as a product. Moreover, since the position of the partition plate with respect to the casting mold cannot be held at the regular position, the partition plate is also misaligned, and a desired tumble flow may not be formed. In addition, both side edges of the partition plate become a starting point for generating turbulent flow, and there is a problem that casting quality is deteriorated due to entrainment of oxide or gas.

したがって、鋳物品の鋳造成形時に板状部材を鋳包み成形する場合にあっては、鋳包み対象の板状部材を鋳造型に対して浮き上がらせることがなく、また、乱流の発生も抑制しなければならない。
特表2001−193469号公報
Therefore, when the plate-like member is cast-molded at the time of casting the cast article, the plate-like member to be cast-up is not lifted with respect to the casting mold, and the occurrence of turbulence is suppressed. There must be.
JP 2001-193469 A

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、乱流の発生を抑制するとともに鋳包み対象の板状部材が鋳造型に対して浮き上がることを防止し得る溶湯の流れを形成して、鋳造品質の向上を図ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and forms a flow of molten metal that suppresses the occurrence of turbulent flow and prevents the cast-in target plate-like member from floating with respect to the casting mold. The purpose is to improve quality.

上記目的を達成する請求項1に記載の本発明は、鋳物品の鋳造成形時に板状部材を鋳包み成形する鋳包み成形用鋳造装置において、
溶湯が注湯されるキャビティが内部に形成されるとともに鋳包み対象の前記板状部材が載置される型と、
前記型に対して押さえ込む方向の力を前記板状部材に付勢する溶湯の流れを前記キャビティ内に形成する湯流れ形成手段と、を有し、
前記板状部材は、その一部を溶湯に鋳包まれるように外部に突出して、前記型内に載置される砂中子に予め設置され、
前記砂中子は、前記板状部材のうち前記砂中子から外部に突出した突出部分を水平方向に対して傾斜させて、前記型内に載置され、
前記湯流れ形成手段は、前記板状部材の前記突出部分に向かって流れる溶湯の流れ方向と前記板状部材の前記突出部分とのなす角を鋭角に設定して、溶湯の流れを形成することを特徴とする鋳包み成形用鋳造装置である。
The present invention according to claim 1, which achieves the above object, is a cast-in-molding casting apparatus for casting a plate-like member during casting of a cast article.
A mold in which a cavity into which molten metal is poured is formed and on which the plate-like member to be cast is placed,
Have a, and molten metal flow forming means for forming a stream of molten metal which biases the direction of the force held down against the mold to the plate-like member into the cavity,
The plate-like member protrudes to the outside so that a part thereof is cast into the molten metal, and is previously installed on the sand core placed in the mold,
The sand core is placed in the mold by tilting a protruding portion of the plate-like member protruding from the sand core to the outside with respect to the horizontal direction,
The molten metal flow forming means sets an angle formed by a flow direction of the molten metal flowing toward the protruding portion of the plate-like member and the protruding portion of the plate-like member to form an molten metal flow. This is a casting apparatus for forming a cast case.

また、上記目的を達成する請求項に記載の本発明は、鋳物品の鋳造成形時に板状部材を鋳包み成形する鋳包み成形方法において、
溶湯が注湯されるキャビティが内部に形成された型内に鋳包み対象の前記板状部材を載置する工程と、
前記型に対して押さえ込む方向の力を前記板状部材に付勢する溶湯の流れを前記キャビティ内に形成しつつ前記板状部材を鋳包み成形する工程と、を有し、
前記板状部材を載置する工程において、前記板状部材は、その一部を溶湯に鋳包まれるように外部に突出して、前記型内に載置される砂中子に予め設置され、前記砂中子は、前記板状部材のうち前記砂中子から外部に突出した突出部分を水平方向に対して傾斜させて、前記型内に載置され、
前記板状部材を鋳包み成形する工程において、前記板状部材の前記突出部分に向かって流れる溶湯の流れ方向と前記板状部材の前記突出部分とのなす角を鋭角に設定して、溶湯の流れを形成することを特徴とする鋳包み成形方法である。
The present invention according to claim 6 , which achieves the above object, is a cast molding method for casting a plate-shaped member during casting of a cast article.
Placing the plate member to be cast into a mold in which a cavity into which molten metal is poured is formed ;
A step of casting and molding the plate-like member while forming a flow of molten metal in the cavity that urges the plate-like member in the direction of pressing against the die ,
In the step of placing the plate-like member, the plate-like member protrudes to the outside so that a part of the plate-like member is cast in the molten metal, and is previously installed on the sand core placed in the mold, The sand core is placed in the mold by inclining the protruding portion of the plate-like member protruding from the sand core to the outside with respect to the horizontal direction,
In the step of casting and forming the plate-shaped member, an angle formed between the flow direction of the molten metal flowing toward the protruding portion of the plate-shaped member and the protruding portion of the plate-shaped member is set to an acute angle, A cast-in molding method characterized by forming a flow .

本発明の鋳包み成形用鋳造装置および鋳包み成形方法によれば、型に対して押さえ込む方向の力を鋳包み対象の板状部材に付勢する溶湯の流れを形成することから、乱流の発生を抑制するとともに板状部材が型に対して浮き上がることを防止することができ、鋳造品質の向上を図ることが可能となる。   According to the casting apparatus for casting molding and the casting molding method of the present invention, since the flow of the molten metal that urges the plate-like member to be casted is pressed in the direction of pressing against the mold, the turbulent flow Generation | occurrence | production can be suppressed and it can prevent that a plate-shaped member floats with respect to a type | mold, and it becomes possible to aim at the improvement of casting quality.

以下、本発明に係る鋳包み成形用鋳造装置および鋳包み成形方法を、シリンダヘッド(鋳物品に相当する)の鋳造成形時に吸気ポート用の仕切り板(板状部材に相当する)を鋳包み成形する実施形態に適用した場合を例に挙げて、図面を参照しつつ説明する。   In the following, the casting apparatus for casting molding and the casting molding method according to the present invention are used for casting a partition plate (corresponding to a plate-like member) for an intake port during casting molding of a cylinder head (corresponding to a cast article). An example of application to the embodiment will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
まず、本発明の適用対象となる、吸気ポート14用の仕切り板100を有するシリンダヘッド10について説明する。なお、以下の説明では、吸気ポート14用の仕切り板100を、「タンブル板100」とも称する。このタンブル板100が、鋳包み対象の板状部材に相当している。
(First embodiment)
First, the cylinder head 10 having the partition plate 100 for the intake port 14 to which the present invention is applied will be described. In the following description, the partition plate 100 for the intake port 14 is also referred to as a “tumble plate 100”. The tumble plate 100 corresponds to a plate-like member to be cast.

図1は、エンジンのシリンダヘッド10を示す概略断面図、図2は、吸気ポート14の軸直角断面図、図3は、シリンダヘッド10での気流状態を示す概略図、図4は、図3の概略平面図である。   1 is a schematic cross-sectional view showing a cylinder head 10 of the engine, FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the intake port 14, FIG. 3 is a schematic view showing an air flow state in the cylinder head 10, and FIG. FIG.

図1および図3を参照して、シリンダヘッド10は、シリンダブロック11の上部に設けられ、インテークマニホールド12からの空気や燃料ガスからなる吸気流をシリンダボア13内に導入する吸気ポート14と、シリンダボア13内で燃焼した後の排ガスを排出する排気ポート15を有している。なお、図示のエンジンは、1気筒4バルブであり、吸気弁16および排気弁17が2つずつ設けられている。   Referring to FIGS. 1 and 3, a cylinder head 10 is provided on an upper portion of a cylinder block 11, and includes an intake port 14 for introducing an intake air flow including air and fuel gas from an intake manifold 12 into the cylinder bore 13, and a cylinder bore. 13 has an exhaust port 15 for discharging exhaust gas after burning in the interior. The illustrated engine has one cylinder and four valves, and two intake valves 16 and two exhaust valves 17 are provided.

吸気ポート14内には、吸気側(図3の外端側)からシリンダ側に向かって流れる吸気の流れ方向(白抜き矢印)に沿って仕切り板100が設けられている。仕切り板100の吸気側には、図3および図4に示すように、制御弁18が設けられたインテークマニホールド12が接続されている。吸気ポート14は、仕切り板100により、上部ポート14uと下部ポート14dに仕切られることになり、制御弁18により下部ポート14dを閉じると、吸気は、増速されて上部ポート14u内を流れ、シリンダボア13内で強力なタンブル流(縦渦流)を形成することになる。   A partition plate 100 is provided in the intake port 14 along the flow direction of intake air (open arrow) flowing from the intake side (outer end side in FIG. 3) toward the cylinder side. As shown in FIGS. 3 and 4, an intake manifold 12 provided with a control valve 18 is connected to the intake side of the partition plate 100. The intake port 14 is partitioned into an upper port 14u and a lower port 14d by the partition plate 100. When the lower port 14d is closed by the control valve 18, the intake air is accelerated and flows in the upper port 14u, and the cylinder bore A strong tumble flow (longitudinal vortex flow) will be formed within 13.

図5(A)(B)は、本実施形態に係るタンブル板100を示す平面図および側面図である。   5A and 5B are a plan view and a side view showing the tumble plate 100 according to the present embodiment.

図5(A)(B)に示すように、実施形態に係るタンブル板100は、シリンダヘッド10の吸気ポート14を形成する後述の吸気ポート成形用砂中子200(図6を参照)に予め設置され、シリンダヘッド10の鋳造成形時に鋳包まれて、シリンダヘッド10の吸気ポート14を複数のポート(上部ポート14uと下部ポート14d)に仕切るものである。なお、以下の説明では、タンブル板100が予め設置された吸気ポート成形用砂中子200を、「ポート中子200」とも称する。   As shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), the tumble plate 100 according to the embodiment is preliminarily placed on a later-described intake port molding sand core 200 (see FIG. 6) that forms the intake port 14 of the cylinder head 10. It is installed and cast when the cylinder head 10 is cast to partition the intake port 14 of the cylinder head 10 into a plurality of ports (upper port 14u and lower port 14d). In the following description, the intake port molding sand core 200 on which the tumble plate 100 is installed in advance is also referred to as “port core 200”.

詳述すると、タンブル板100は、略矩形形状を有し、シリンダヘッド10の鋳造成形時に溶湯に鋳包まれることになる両側縁部Tcと、両側縁部Tcに連続するとともに吸気ポート14内で吸気の流れの上流側に配置されることになる吸気側端部Tbと、両側縁部Tcに連続するとともに吸気の流れの下流側に配置されることになるシリンダ側端部Taと、を備えている。両側縁部Tcよりも内方部分が、吸気ポート14内を仕切る仕切り部103となる。図中符号101および102は、それぞれ、両側縁部Tcにおける側端面101および厚み方向の端面102を示している。   More specifically, the tumble plate 100 has a substantially rectangular shape, and is continuous with the side edge portions Tc and the side edge portions Tc that are to be cast in the molten metal when the cylinder head 10 is cast, and within the intake port 14. An intake side end Tb to be disposed on the upstream side of the intake flow, and a cylinder side end Ta to be disposed on the downstream side of the intake flow while continuing to the side edges Tc. ing. The inner part of each side edge part Tc is a partition part 103 that partitions the inside of the intake port 14. Reference numerals 101 and 102 in the figure indicate the side end face 101 and the end face 102 in the thickness direction at the side edge portions Tc, respectively.

タンブル板100の材質は、リサイクル性を考慮してアルミニウム合金を使用することが好ましい。   The material of the tumble plate 100 is preferably an aluminum alloy in consideration of recyclability.

タンブル板100の板厚は、吸気ポート14内を流通する吸気の抵抗にならないように薄肉であることが望ましいが、タンブル板100の材質がアルミニウム合金の場合には、シリンダヘッド10鋳造品を熱処理する際の熱変形を防止する必要を考慮し、約1.5mm以上であることが望ましい。   The thickness of the tumble plate 100 is preferably thin so as not to resist the intake air flowing through the intake port 14, but when the material of the tumble plate 100 is an aluminum alloy, the cast product of the cylinder head 10 is heat-treated. In consideration of the need to prevent thermal deformation at the time, the thickness is preferably about 1.5 mm or more.

タンブル板100の製造方法は特に限定されないが、同品質のものを簡便かつ安価に作製する観点から、プレス成形によりタンブル板100を作製することが好ましい。   Although the manufacturing method of the tumble plate 100 is not particularly limited, it is preferable to manufacture the tumble plate 100 by press molding from the viewpoint of easily and inexpensively manufacturing the tumble plate 100.

図6(A)(B)は、タンブル板100が予め設置されたポート中子200を示す平面図および側面図である。また、図7は、ポート中子200を造型する型300を示す概略断面図、図8は、ポート中子200を造型する型300を破断してタンブル板100を露呈した状態で示す平面図である。なお、以下の説明では、ポート中子200を造型する型300を、「中子型300」とも称する。   6A and 6B are a plan view and a side view showing the port core 200 on which the tumble plate 100 is previously installed. 7 is a schematic cross-sectional view showing a mold 300 for molding the port core 200, and FIG. 8 is a plan view showing the tumble plate 100 exposed by breaking the mold 300 for molding the port core 200. is there. In the following description, the mold 300 for forming the port core 200 is also referred to as “core mold 300”.

シリンダヘッド10を鋳造成形する際には、まず、図7に示される中子型300を用いて、図6に示されるポート中子200が造型される。   When casting the cylinder head 10, first, the port core 200 shown in FIG. 6 is formed using the core mold 300 shown in FIG. 7.

ポート中子200は、シリンダヘッド10の鋳造成形時にタンブル板100を鋳包み成形する鋳包み成形用鋳造装置における型400内に載置して(図9を参照)、シリンダヘッド10の吸気ポート14を形成するものである。このポート中子200は、上述したタンブル板100が、その両側縁部Tcを溶湯に鋳包まれるように外部に突出して、予め設置されている。   The port core 200 is placed in a mold 400 in a cast molding apparatus for casting the tumble plate 100 when the cylinder head 10 is cast (see FIG. 9), and the intake port 14 of the cylinder head 10 is placed. Is formed. This port core 200 is installed in advance so that the above-described tumble plate 100 protrudes to the outside so that both side edge portions Tc are cast in the molten metal.

外部に突出したタンブル板100の両側縁部Tcは、溶湯に鋳包まれたときの保持をより確実にする部分である。鋳包み代は、特に限定されるものではないが、例えば、約2mmに設定されている。   Both side edge portions Tc of the tumble plate 100 protruding to the outside are portions that make the holding more reliable when cast into the molten metal. The casting allowance is not particularly limited, but is set to about 2 mm, for example.

前記中子型300は、中子用上型301や中子用下型302などからなる複数の部分型から構成されている。これら部分型を突き合わせると、その内部には、ポート中子200を形成するためのキャビティ303が形成される。このキャビティ303内に、中子砂を吹き込み、押し固めてポート中子200を成形する。   The core mold 300 is composed of a plurality of partial molds including a core upper mold 301 and a core lower mold 302. When these partial molds are brought into contact with each other, a cavity 303 for forming the port core 200 is formed therein. Core sand is blown into the cavity 303 and pressed to form the port core 200.

図8に示すように、中子型300に予めタンブル板100を載置した状態で、中子砂を吹き込み、ポート中子200を成形する。このタンブル板100は、中子型300内でズレないように位置決めされ、中子型300の型合わせ面に形成された座にセットされている。つまり、中子用下型302のキャビティ周縁に載置された状態で保持されている。   As shown in FIG. 8, core sand is blown in a state where the tumble plate 100 is previously placed on the core mold 300, and the port core 200 is formed. The tumble plate 100 is positioned so as not to be displaced in the core mold 300, and is set on a seat formed on the mold matching surface of the core mold 300. That is, it is held in a state of being placed on the peripheral edge of the cavity of the core lower mold 302.

中子型300内で成形されたポート中子200は、中子用上型301や中子用下型302などの部分型を図7中矢印で示す分割方向に分割することにより、中子型300から取り出される。なお、図7中符号201は巾木を示している。   The port core 200 molded in the core mold 300 is obtained by dividing the partial molds such as the core upper mold 301 and the core lower mold 302 in the dividing direction indicated by the arrows in FIG. 300 is taken out. In addition, the code | symbol 201 in FIG. 7 has shown the baseboard.

図9は、シリンダヘッド10の鋳造成形時にタンブル板100を鋳包み成形する鋳包み成形用鋳造装置における型400を示す図であり、型400内にポート中子200などの各種中子を設置した状態を示す断面図である。なお、以下の説明では、鋳包み成形用鋳造装置における型400を、「鋳造型400」とも称する。   FIG. 9 is a view showing a mold 400 in a casting molding casting apparatus that casts the tumble plate 100 during casting of the cylinder head 10. Various cores such as the port core 200 are installed in the mold 400. It is sectional drawing which shows a state. In the following description, the mold 400 in the casting apparatus for cast molding is also referred to as “casting mold 400”.

図9に示すように、ポート中子200は、シリンダヘッド10を成形するための鋳造型400に組み込まれる。鋳造型400は、上型401、下型402およびサイド型403からなり、ポート中子200を下型402とサイド型403の間で支持し、上型401で覆うと、内部にシリンダヘッド10を成形するためのキャビティ404が形成される。なお、図中の符号「405」は、ウォータージャケット成形用の中子である。鋳造法は、例えば、低圧鋳造法(LPDC)が採用される。   As shown in FIG. 9, the port core 200 is incorporated in a casting mold 400 for molding the cylinder head 10. The casting mold 400 includes an upper mold 401, a lower mold 402, and a side mold 403. When the port core 200 is supported between the lower mold 402 and the side mold 403 and covered with the upper mold 401, the cylinder head 10 is placed inside. A cavity 404 is formed for molding. In addition, the code | symbol "405" in a figure is a core for water jacket shaping | molding. As the casting method, for example, a low pressure casting method (LPDC) is adopted.

この状態で、湯口(図示せず)からキャビティ404内に、アルミニウム合金、その他の金属からなる溶湯を注湯すると、タンブル板100は、その両側縁部Tcが鋳包まれていき、溶湯が凝固すると、その両側縁部Tcの全体が固定され、図1に示すようなシリンダヘッド10が形成される。   In this state, when a molten metal made of aluminum alloy or other metal is poured into the cavity 404 from the gate (not shown), the both side edges Tc of the tumble plate 100 are cast and the molten metal is solidified. Then, the entire side edges Tc are fixed, and the cylinder head 10 as shown in FIG. 1 is formed.

図10(A)(B)は、シリンダヘッド500の鋳造成形時にタンブル板501を鋳包み成形する対比例における不具合の説明に供する図、図11は、本発明に係る鋳包み成形用鋳造装置および鋳包み成形方法の概念の説明に供する図である。また、図12(A)(B)は、溶湯の所定の流れをキャビティ404内に形成する湯流れ形成手段410の説明に供する図である。なお、湯流れ形成手段410は型400に組み込まれるものであるが、理解の容易のために、図10(A)(B)ではシリンダヘッド500の概略断面図を示し、図12(A)(B)ではシリンダヘッド10の概略断面図および左側面図を示してある。   10 (A) and 10 (B) are diagrams for explaining a problem in the proportionality of casting the tumble plate 501 during casting of the cylinder head 500, and FIG. 11 is a casting device for casting molding according to the present invention. It is a figure where it uses for description of the concept of a cast-in molding method. FIGS. 12A and 12B are views for explaining the hot water flow forming means 410 for forming a predetermined flow of molten metal in the cavity 404. Although the hot water flow forming means 410 is incorporated in the mold 400, for easy understanding, FIGS. 10 (A) and 10 (B) show schematic sectional views of the cylinder head 500, and FIG. In B), a schematic sectional view and a left side view of the cylinder head 10 are shown.

図10(A)(B)を参照して、タンブル板501はポート中子における吸気経路を形成する部分に平行に設置されているため、シリンダヘッド500に対して、吸気ポートと同じ角度で設置されることとなる。シリンダヘッドを鋳造する工法としては、重力鋳造法、低圧鋳造法が一般的であり、型としては、砂型、金型が一般的である。また、鋳造方案は工法、型材、個取り数、要求品質、部品形状によって、引け巣欠陥、湯廻り不良の発生を最小限に抑えることを最優先に決定している。   Referring to FIGS. 10A and 10B, since the tumble plate 501 is installed in parallel to the portion of the port core that forms the intake path, it is installed with respect to the cylinder head 500 at the same angle as the intake port. Will be. Gravity casting and low pressure casting are generally used as methods for casting the cylinder head, and sand molds and dies are generally used as molds. Moreover, the casting method is determined with the highest priority on minimizing the occurrence of shrinkage defects and poor hot water depending on the construction method, mold material, number of pieces taken, required quality, and part shape.

しかしながら、タンブル板501があらかじめ設置されたポート中子を使用する場合においては、対比例のように湯口(ゲート)502、503を配置した場合には、溶湯が注湯される際に、タンブル板501の鋳包み部分が溶湯の整流を妨げる障害物となり、溶湯の流れに乱流が発生する。この溶湯の乱流は、酸化物の巻き込みや、ガス巻き込みなどの鋳造欠陥の原因となり得る。   However, in the case of using a port core in which the tumble plate 501 is previously installed, when the gates (gates) 502 and 503 are arranged in a proportional manner, the tumble plate is used when the molten metal is poured. The cast-in part 501 becomes an obstacle that hinders the rectification of the molten metal, and a turbulent flow is generated in the molten metal flow. This turbulent flow of the molten metal can cause casting defects such as oxide entrainment and gas entrainment.

さらに、溶湯が流れる際にタンブル板501の鋳包み部分が上向きの力Fuを受け、タンブル板501には、これを浮き上がらせようとする力が作用する。これによって、ポート中子に浮きが発生し、後加工でバリ仕上げが必要になるだけでなく、ポート中子やタンブル板501の位置精度も悪化することになる。図10(A)(B)は、低圧鋳造法で一般的な方案の一例を示したもので、注湯時に乱流の発生やポート中子の浮きが発生している。   Further, when the molten metal flows, the cast-in portion of the tumble plate 501 receives an upward force Fu, and a force to lift the tumble plate 501 acts. As a result, floating occurs in the port core, and not only burr finishing is required in post-processing, but also the positional accuracy of the port core and the tumble plate 501 is deteriorated. 10 (A) and 10 (B) show an example of a general method in the low pressure casting method, and turbulent flow and port core floating occur during pouring.

そこで、この結果から、タンブル板100が予め設置されたポート中子200を使って鋳造する場合には、タンブル板100による乱流、ポート中子200の浮きを発生させない鋳造技術が必要であるという知見を得るに至った。   Therefore, from this result, when casting is performed using the port core 200 in which the tumble plate 100 is installed in advance, a casting technique that does not cause turbulent flow by the tumble plate 100 and floating of the port core 200 is necessary. I came to know.

上記のように、鋳物品の鋳造成形時に板状部材を鋳包み成形する場合においては、注湯時の乱流による鋳造欠陥の発生を防止し、かつ、鋳包み対象の板状部材の浮き上がりを防止して、位置精度が良好な鋳造粗材を製造する要請がある。   As described above, in the case of casting a plate-like member during casting of a cast article, the occurrence of casting defects due to turbulent flow during pouring is prevented, and the plate-like member to be cast is lifted. There is a demand to produce a rough casting material with good positional accuracy.

本発明は、かかる要請に応えるため、図11の概念図に示すように、鋳包み対象の板状部材100がキャビティ404内で鋭角αを形成する任意の底面411を設定し、当該底面411と平行(図においては水平)な溶湯の流れ412を形成すれば、板状部材100による乱流の発生を可及的に抑制できるとともに、板状部材100の浮き上がりを押さえ込む力Fを発生させることができる点に着目して完成されたものである。   In order to meet such a demand, the present invention sets an arbitrary bottom surface 411 in which the plate-like member 100 to be cast forms an acute angle α in the cavity 404 as shown in the conceptual diagram of FIG. By forming a parallel (horizontal in the figure) molten metal flow 412, it is possible to suppress the generation of turbulent flow by the plate-like member 100 as much as possible and to generate a force F that suppresses the floating of the plate-like member 100. It has been completed with a focus on what can be done.

そこで、本発明に係る鋳包み成形方法は、溶湯が注湯されるキャビティ404が内部に形成された型内に鋳包み対象の板状部材100を載置し、型に対して押さえ込む方向の力を板状部材100に付勢する溶湯の流れ412をキャビティ404内に形成しつつ板状部材100を鋳包み成形するようにしたものである。また、この鋳包み成形方法を具現化した本発明に係る鋳包み成形用鋳造装置は、溶湯が注湯されるキャビティ404が内部に形成されるとともに鋳包み対象の板状部材100が載置される型400と、前記型400に対して押さえ込む方向の力Fを板状部材100に付勢する溶湯の流れ412をキャビティ404内に形成する湯流れ形成手段410を有するものである。湯流れ形成手段410は、鋳包み対象の板状部材100がキャビティ404内で鋭角αを形成する任意の面411に対して、鋭角の起点に向かい合う位置に配置されている。そして、湯流れ形成手段410を介して溶湯を前記面411と平行に注湯すれば、溶融金属を注湯するときに板状部材100の周辺での乱流の発生を防止することができる。さらに、溶湯が板状部材100の上面側を押さえるように流れる結果、型400に対して押さえ込む方向の力Fを鋳包み対象の板状部材100に付勢する溶湯の流れ412が形成される。これにより、乱流の発生を抑制するとともに板状部材100が溶湯の流れで型に対して浮き上がることを防止することができ、鋳造品質の向上を図ることができる。   Therefore, the cast-in molding method according to the present invention is a force in a direction in which the plate-shaped member 100 to be cast is placed in a mold in which a cavity 404 into which molten metal is poured is formed and pressed against the mold. The plate-like member 100 is cast-molded while a molten metal flow 412 urging the plate-like member 100 is formed in the cavity 404. In addition, the casting apparatus for casting molding according to the present invention which embodies this casting molding method has a cavity 404 into which molten metal is poured and a plate-like member 100 to be casted thereon. And a molten metal flow forming means 410 that forms in the cavity 404 a molten metal flow 412 that urges the plate member 100 with a force F in a direction of pressing against the mold 400. The molten metal flow forming means 410 is disposed at a position facing the starting point of the acute angle with respect to an arbitrary surface 411 in which the plate-like member 100 to be cast forms an acute angle α in the cavity 404. If molten metal is poured in parallel to the surface 411 via the molten metal flow forming means 410, turbulent flow around the plate member 100 can be prevented when molten metal is poured. Furthermore, as a result of the molten metal flowing so as to press the upper surface side of the plate-like member 100, a molten metal flow 412 is formed that urges the plate-like member 100 to be casted with a force F in the direction of pressing against the mold 400. Thereby, generation | occurrence | production of a turbulent flow can be suppressed, and it can prevent that the plate-shaped member 100 floats with respect to a type | mold with the flow of a molten metal, and can aim at the improvement of casting quality.

湯流れ形成手段410は、板状部材と鋭角をなす面上に配置した湯口(ゲート)413から構成するのが好ましい。湯流れ形成手段410として特殊な部材を使用しなくとも、型に対して押さえ込む方向の力Fを板状部材100に付勢する溶湯の流れ412を簡便かつ安価に形成することができるからである。   It is preferable that the molten metal flow forming means 410 is constituted by a gate (gate) 413 disposed on a surface that forms an acute angle with the plate-like member. This is because even if a special member is not used as the hot water flow forming means 410, the molten metal flow 412 for urging the plate member 100 with the force F in the pressing direction against the mold can be formed easily and inexpensively. .

本実施形態においては、板状部材100は、鋳物品としてのシリンダヘッド10の吸気ポート14を複数のポートに仕切るタンブル板100からなる。このタンブル板100は、その両側縁部Tcを溶湯に鋳包まれるように外部に突出して、吸気ポート14を形成するために型内に載置されるポート中子200に予め設置されている。   In the present embodiment, the plate-like member 100 includes a tumble plate 100 that partitions the intake port 14 of the cylinder head 10 as a cast article into a plurality of ports. The tumble plate 100 protrudes to the outside so that both side edge portions Tc are cast in the molten metal, and is installed in advance in the port core 200 placed in the mold to form the intake port 14.

図12(A)(B)を参照して、本実施形態にあっては、溶湯の所定の流れ412をキャビティ404内に形成するための湯流れ形成手段410としての湯口413を、タンブル板100が燃焼室へのジョイント面10aと形成する鋭角の起点に向かい合う位置に配置してある。湯流れ形成手段410を介して前記ジョイント面10aと平行に溶湯が注湯されるので、注湯時において、溶湯は整流を維持して充填されることになる。また、溶湯が両側縁部Tcの上面側を押さえるように流れる結果、タンブル板100には型400に対して押さえ込む方向の力Fが作用し、ポート中子200の浮きの発生を防止して、ポート中子200およびタンブル板100の位置精度を確保することができる。したがって、乱流の発生を抑制するとともにタンブル板100が型に対して浮き上がることを防止することができ、鋳造品質の向上を図ることができる。   With reference to FIGS. 12A and 12B, in the present embodiment, the pouring gate 413 as the hot water flow forming means 410 for forming the predetermined flow 412 of the molten metal in the cavity 404 is replaced with the tumble plate 100. Is disposed at a position facing the starting point of the acute angle formed with the joint surface 10a to the combustion chamber. Since the molten metal is poured in parallel with the joint surface 10a through the molten metal flow forming means 410, the molten metal is filled while maintaining rectification at the time of pouring. Further, as a result of the molten metal flowing so as to press the upper surface side of both side edge portions Tc, a force F in the direction of pressing against the mold 400 acts on the tumble plate 100, preventing the port core 200 from floating, The positional accuracy of the port core 200 and the tumble plate 100 can be ensured. Therefore, generation | occurrence | production of a turbulent flow can be suppressed, and it can prevent that the tumble board 100 floats with respect to a type | mold, and can aim at the improvement of casting quality.

(第2の実施形態)
図13(A)(B)(C)は、第2の実施形態に係る鋳包み成形用鋳造装置における溶湯補給手段420の説明に供する図である。なお、理解の容易のために、図13ではシリンダヘッド10の概略断面図および左側面図を示してある。
(Second Embodiment)
FIGS. 13A, 13 </ b> B, and 13 </ b> C are views for explaining the melt replenishing means 420 in the cast-in-mold casting apparatus according to the second embodiment. For easy understanding, FIG. 13 shows a schematic cross-sectional view and a left side view of the cylinder head 10.

第2の実施形態は、湯流れ形成手段410に近接して溶湯補給手段420がさらに設けられている点で第1の実施形態と相違している。   The second embodiment is different from the first embodiment in that a molten metal replenishing means 420 is further provided in the vicinity of the hot water flow forming means 410.

前述した湯流れ形成手段410のみでは鋳物品に引け巣欠陥が発生する虞がある。図13(A)には、引け巣欠陥などが生じやすい部位を二点鎖線で囲んで示してある。このように引け巣欠陥が発生する虞がある場合には、第2の実施形態のように、キャビティ404内のうちタンブル板100が載置された部位とは異なる部位へ溶湯を補給する溶湯補給手段420を、前記湯流れ形成手段410に近接して設けるのが好ましい。溶湯補給手段420は、キャビティ404内のうちタンブル板100が載置された部位とは異なる部位に向かう溶湯の流れを形成する他の湯流れ形成手段としての機能を備えている。溶湯補給手段420は、湯流れ形成手段410による湯流れ形成機能を損なわない位置に設置することが重要である。   Only the above-described hot water flow forming means 410 may cause shrinkage defects in the cast article. In FIG. 13A, a portion where a shrinkage defect or the like is likely to occur is surrounded by a two-dot chain line. When there is a possibility that a shrinkage defect may occur as described above, as in the second embodiment, the molten metal is replenished to a portion of the cavity 404 different from the portion where the tumble plate 100 is placed. The means 420 is preferably provided in the vicinity of the hot water flow forming means 410. The molten metal replenishing means 420 has a function as another molten metal flow forming means for forming a flow of molten metal toward a portion different from the portion where the tumble plate 100 is placed in the cavity 404. It is important to install the molten metal replenishing means 420 at a position where the molten metal flow forming means 410 does not impair the molten metal flow forming function.

溶湯補給手段420は、例えば、湯口413から構成された湯流れ形成手段410に連通する溶湯補給通路421から湯流れ形成手段410と一体的に構成されている。かかる構成によれば、引け巣欠陥などが生じやすい部位に向けて溶湯補給通路421を通って溶湯が補給されるため、引け巣などの他の鋳造欠陥の発生をも抑制することができる。これにより、シリンダヘッド10全体の製品品質が向上する。なお、図13(A)中の矢印「410−M」は湯流れ形成手段410により形成される湯流れ方向を示し、矢印「421−M」は溶湯補給通路421を介しての溶湯補給方向を示している。   The molten metal replenishing means 420 is configured integrally with the molten metal flow forming means 410 from a molten metal replenishing passage 421 that communicates with the molten metal flow forming means 410 constituted by the molten metal spout 413, for example. According to such a configuration, the molten metal is replenished through the molten metal replenishment passage 421 toward a site where a shrinkage defect or the like is likely to occur, and therefore, it is possible to suppress the occurrence of other casting defects such as a shrinkage cavity. Thereby, the product quality of the whole cylinder head 10 improves. In FIG. 13A, an arrow “410-M” indicates the direction of hot water flow formed by the hot water flow forming means 410, and an arrow “421-M” indicates the direction of molten metal supply via the molten metal supply passage 421. Show.

さらに、湯流れ形成手段410および溶湯補給手段420の両者は、製品としては不要なものであることから、シリンダヘッド10おける製品としての形状の外側に相当する位置に配置するのが好ましい(図13(A)参照)。このように構成すれば、図13(C)に示すように、鋳造工程の後工程において、切断機のカッタ430により、湯流れ形成手段410および溶湯補給手段420の両者を一工程で除去することができ、シリンダヘッド10に対する機械加工を容易かつ迅速に行うことが可能となる。   Furthermore, since both the hot water flow forming means 410 and the molten metal replenishing means 420 are unnecessary as products, it is preferable to dispose them at positions corresponding to the outside of the product shape in the cylinder head 10 (FIG. 13). (See (A)). If comprised in this way, as shown in FIG.13 (C), in the post process of a casting process, both the hot water flow formation means 410 and the molten metal supply means 420 will be removed by one process with the cutter 430 of a cutting machine. Thus, machining of the cylinder head 10 can be performed easily and quickly.

なお、鋳物品としてシリンダヘッド10を、鋳包み対象の板状部材としてタンブル板100を例に挙げて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、鋳包み対象の板状部材を鋳物品の鋳造成形時に鋳包み成形する、鋳包み成形用鋳造装置および鋳包み成形方法に広く適用できるものである。   The cylinder head 10 is described as an example of a cast article, and the tumble plate 100 is described as an example of a plate-like member to be cast. However, the present invention is not limited to this embodiment. The present invention can be widely applied to a casting apparatus for casting molding and a casting molding method in which a cylindrical member is cast-molded when casting a cast article.

また、湯流れ形成手段410を湯口413から、溶湯補給手段420を溶湯補給通路421から一体的に構成した形態を示したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、湯流れ形成手段410としての整流板を配置したり、溶湯補給手段420を湯流れ形成手段410とは別個独立して設けたりしてもよい。   Moreover, although the hot water flow forming means 410 and the molten metal replenishing means 420 are integrally configured from the spout 413 and the molten metal supply passage 421, the present invention is not limited to this case. For example, a baffle plate as the hot water flow forming means 410 may be disposed, or the molten metal replenishing means 420 may be provided independently of the hot water flow forming means 410.

本発明は、溶湯の乱流が発生することを抑制するとともに鋳包み対象の板状部材が鋳造型に対して浮き上がることを防止し得る溶湯の流れを形成して、鋳造品質の向上を図る用途に適用できる。   The present invention is intended to improve the casting quality by suppressing the occurrence of turbulent flow of molten metal and forming a flow of molten metal that can prevent a plate-like member to be cast up from rising relative to a casting mold. Applicable to.

エンジンのシリンダヘッドを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the cylinder head of an engine. 吸気ポートの軸直角断面図である。It is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the intake port. シリンダヘッドでの気流状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the airflow state in a cylinder head. 図3の概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of FIG. 3. 図5(A)(B)は、本実施形態に係るタンブル板を示す平面図および側面図である。5A and 5B are a plan view and a side view showing the tumble plate according to the present embodiment. 図6(A)(B)は、タンブル板が予め設置されたポート中子を示す平面図および側面図である。FIGS. 6A and 6B are a plan view and a side view showing a port core in which a tumble plate is previously installed. ポート中子を造型する型を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the type | mold which shape | molds a port core. ポート中子を造型する型を破断してタンブル板を露呈した状態で示す平面図である。It is a top view shown in the state where the type which makes a port core was fractured, and the tumble board was exposed. シリンダヘッドの鋳造成形時にタンブル板を鋳包み成形する鋳包み成形用鋳造装置における型を示す図であり、型内にポート中子などの各種中子を設置した状態を示す断面図である。It is a figure which shows the type | mold in the casting apparatus for cast molding which casts and forms a tumble board at the time of casting molding of a cylinder head, and is sectional drawing which shows the state which installed various cores, such as a port core, in the type | mold. 図10(A)(B)は、シリンダヘッドの鋳造成形時にタンブル板を鋳包み成形する対比例における不具合の説明に供する図である。10 (A) and 10 (B) are diagrams for explaining a problem in the comparative example in which the tumble plate is cast and formed at the time of casting the cylinder head. 本発明に係る鋳包み成形用鋳造装置および鋳包み成形方法の概念の説明に供する図である。It is a figure with which it uses for description of the concept of the casting apparatus for cast molding which concerns on this invention, and a cast molding method. 図12(A)(B)は、溶湯の所定の流れをキャビティ内に形成する湯流れ形成手段の説明に供する図である。FIGS. 12A and 12B are views for explaining hot water flow forming means for forming a predetermined flow of molten metal in the cavity. 図13(A)(B)(C)は、第2の実施形態に係る鋳包み成形用鋳造装置における溶湯補給手段の説明に供する図である。FIGS. 13A, 13B, and 13C are views for explaining the melt replenishing means in the cast-in-mold casting apparatus according to the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 シリンダヘッド、
14 吸気ポート、
100 タンブル板(鋳包み対象の板状部材、吸気ポート用の仕切り板)、
200 ポート中子(砂中子、吸気ポート成形用砂中子)、
300 中子型、
400 鋳造型(鋳包み成形用鋳造装置における型)、
404 キャビティ、
410 湯流れ形成手段、
410−M 湯流れ形成手段により形成される湯流れ方向、
411 板状部材と鋭角をなす面、
412 型に対して押さえ込む方向の力を板状部材に付勢する溶湯の流れ、
413 湯口、
420 溶湯補給手段、
421 溶湯補給通路、
421−M 溶湯補給通路を介しての溶湯補給方向、
Ta シリンダ側端部、
Tb 吸気側端部、
Tc 側縁部、
F 板状部材を型に対して押さえ込む方向の力。
10 cylinder head,
14 intake port,
100 tumble plate (plate-like member to be cast, partition plate for intake port),
200 port core (sand core, sand core for intake port molding),
300 core type,
400 casting mold (mold in a casting apparatus for casting molding),
404 cavity,
410 hot water flow forming means,
410-M hot water flow direction formed by the hot water flow forming means,
411 a surface that forms an acute angle with the plate-like member,
412 is a flow of molten metal that urges the plate-like member in the direction of pressing against the mold
413
420 molten metal replenishment means,
421 molten metal supply passage,
421-M Melt replenishment direction through the melt replenishment passage,
Ta cylinder side end,
Tb Inlet side end,
Tc side edge,
F Force in the direction of pressing the plate member against the mold.

Claims (6)

鋳物品の鋳造成形時に板状部材を鋳包み成形する鋳包み成形用鋳造装置において、
溶湯が注湯されるキャビティが内部に形成されるとともに鋳包み対象の前記板状部材が載置される型と、
前記型に対して押さえ込む方向の力を前記板状部材に付勢する溶湯の流れを前記キャビティ内に形成する湯流れ形成手段と、を有し、
前記板状部材は、その一部を溶湯に鋳包まれるように外部に突出して、前記型内に載置される砂中子に予め設置され、
前記砂中子は、前記板状部材のうち前記砂中子から外部に突出した突出部分を水平方向に対して傾斜させて、前記型内に載置され、
前記湯流れ形成手段は、前記板状部材の前記突出部分に向かって流れる溶湯の流れ方向と前記板状部材の前記突出部分とのなす角を鋭角に設定して、溶湯の流れを形成することを特徴とする鋳包み成形用鋳造装置。
In a casting molding casting apparatus that casts a plate-shaped member during casting molding of a cast article,
A mold in which a cavity into which molten metal is poured is formed and on which the plate-like member to be cast is placed,
Have a, and molten metal flow forming means for forming a stream of molten metal which biases the direction of the force held down against the mold to the plate-like member into the cavity,
The plate-like member protrudes to the outside so that a part thereof is cast into the molten metal, and is previously installed on the sand core placed in the mold,
The sand core is placed in the mold by tilting a protruding portion of the plate-like member protruding from the sand core to the outside with respect to the horizontal direction,
The molten metal flow forming means sets an angle formed by a flow direction of the molten metal flowing toward the protruding portion of the plate-like member and the protruding portion of the plate-like member to form an molten metal flow. A casting apparatus for cast-in-wall molding characterized by the above.
前記湯流れ形成手段は、前記板状部材の前記突出部分と鋭角をなす面上に配置した湯口から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の鋳包み成形用鋳造装置。 2. The casting apparatus for cast-in-case forming according to claim 1, wherein the molten metal flow forming means is constituted by a molten metal gate arranged on a surface that forms an acute angle with the protruding portion of the plate-like member . 前記板状部材は、鋳物品としてのシリンダヘッドの吸気ポートを複数のポートに仕切る吸気ポート用の仕切り板からなり、
当該仕切り板は、その両側縁部を溶湯に鋳包まれるように外部に突出して、前記吸気ポートを形成するために前記型内に載置される吸気ポート成形用砂中子に予め設置されていることを特徴とする請求項1に記載の鋳包み成形用鋳造装置。
The plate-like member is composed of a partition plate for an intake port that partitions an intake port of a cylinder head as a cast article into a plurality of ports,
The partition plate is installed in advance on an intake port molding sand core placed in the mold in order to form the intake port by projecting the both side edges so as to be cast in the molten metal. The casting apparatus for cast-in molding according to claim 1.
前記湯流れ形成手段に近接して設けられ、前記キャビティ内のうち前記板状部材が載置された部位とは異なる部位へ溶湯を補給する溶湯補給手段をさらに有していることを特徴とする請求項1に記載の鋳包み成形用鋳造装置。 The apparatus further comprises a melt replenishing means that is provided in the vicinity of the molten metal flow forming means and replenishes the molten metal to a part of the cavity different from the part on which the plate-like member is placed. The casting apparatus for cast-in molding according to claim 1. 前記湯流れ形成手段および前記溶湯補給手段の両者は、前記鋳物品における製品としての形状の外側に相当する位置に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の鋳包み成形用鋳造装置。 The casting apparatus for cast case forming according to claim 4, wherein both of the molten metal flow forming means and the molten metal replenishing means are disposed at positions corresponding to the outside of the shape of the cast article as a product. . 鋳物品の鋳造成形時に板状部材を鋳包み成形する鋳包み成形方法において、  In the cast-in-mold method for casting the plate-shaped member during casting of the cast article,
溶湯が注湯されるキャビティが内部に形成された型内に鋳包み対象の前記板状部材を載置する工程と、  Placing the plate member to be cast into a mold in which a cavity into which molten metal is poured is formed;
前記型に対して押さえ込む方向の力を前記板状部材に付勢する溶湯の流れを前記キャビティ内に形成しつつ前記板状部材を鋳包み成形する工程と、を有し、  A step of casting and molding the plate member while forming a flow of molten metal in the cavity that urges the plate member with a force in a direction of pressing against the mold,
前記板状部材を載置する工程において、前記板状部材は、その一部を溶湯に鋳包まれるように外部に突出して、前記型内に載置される砂中子に予め設置され、前記砂中子は、前記板状部材のうち前記砂中子から外部に突出した突出部分を水平方向に対して傾斜させて、前記型内に載置され、  In the step of placing the plate-like member, the plate-like member protrudes to the outside so that a part of the plate-like member is cast in the molten metal, and is previously installed on the sand core placed in the mold, The sand core is placed in the mold by inclining the protruding portion of the plate-like member protruding from the sand core to the outside with respect to the horizontal direction,
前記板状部材を鋳包み成形する工程において、前記板状部材の前記突出部分に向かって流れる溶湯の流れ方向と前記板状部材の前記突出部分とのなす角を鋭角に設定して、溶湯の流れを形成することを特徴とする鋳包み成形方法。  In the step of casting and forming the plate-shaped member, an angle formed between the flow direction of the molten metal flowing toward the protruding portion of the plate-shaped member and the protruding portion of the plate-shaped member is set to an acute angle, A cast-in molding method characterized by forming a flow.
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