JP2008044005A - 低圧鋳造装置および不活性ガスの充満方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳型に誘導する誘導孔内に残留している溶湯が、酸化されることのない低圧鋳造装置の提供。
【解決手段】溶湯を保持する溶湯保持室と、溶湯保持室に連通可能にして配設され溶湯を加圧する加圧室と、溶湯保持室と加圧室とを連通させる連通孔を開閉する開閉弁と、その基部が加圧室の下部に連通して接続されその先端部が鋳型の注湯口に連通接続可能に構成されて溶湯を鋳型に誘導する誘導孔と、加圧室の内部に昇降可能にして配設されたフロートと、誘導菅および開閉弁を介して加圧室の上部に接続され不活性ガスを貯蔵したタンクを備えた低圧鋳造装置において、フロートの溶湯への浸漬により溶湯の上面レベルを上昇させて溶湯を鋳型に充填し、充填された溶湯が凝固したのち、フロートを上昇させて溶湯の上面レベルを下降させた時に、加圧室内における溶湯の上方に形成される空間と誘導孔内とが連通可能となる加圧室の高さの位置に、誘導孔の基部を接続する。
【選択図】なし

Description

本発明は、低圧鋳造装置および不活性ガスの充満方法に関する。

本出願人は、先に、加圧室内の溶湯を緻密にして精度高く加圧することができ、しかも、従来の金属低圧鋳造炉と比較して不活性ガスの使用量を大幅に少なくすることもできる金属低圧鋳造炉を提案し、特許出願している。この金属低圧鋳造炉は、溶湯保持室にこれと連通可能な加圧室を隣接配置し、前記溶湯保持室と前記加圧室とが連通する部分に溶湯遮断弁を設け、前記加圧室の下流側に先端部が出湯口と連通する連通管を配置し、前記加圧室の内部に、サーボモータの回転運動をねじ機構を介して直線運動に変換する電動式シリンダによって昇降するフロートを昇降可能に配設し、さらに前記加圧室の上部にこの加圧室内の空気を排出させる不活性ガスを供給する導管を臨ませたものである。
特開２００６−１２２９１０号公報

しかし、このように構成された従来の金属低圧鋳造炉では、フロートを上昇させたのち溶湯が凝固して成る鋳物を鋳型内から取り出した時に、空気が鋳型を通って連通管内に流入するため、連通管内の溶湯の表面が酸化して酸化膜が生成され、しかも、鋳物を鋳型内から取り出した時、連通管内における鋳型の注湯口から下の部分の溶湯が、大気圧を受けて勢い良く落下するため、連通管内の先端部分の溶湯が撹拌され、その結果、その酸化膜がその後に鋳造される鋳物に侵入して欠陥鋳物を生じさせるなどの問題があった。

本発明は、上記の問題を解消するためになされたもので、その目的は、その基部が溶湯を加圧する加圧室の下部に連通して接続され、その先端部が鋳型の注湯口に連通接続可能に構成されて溶湯を鋳型に誘導する誘導孔内に残留している溶湯が、酸化されることのない低圧鋳造装置および不活性ガスの充満方法を提供することにある。

上記の問題を解消するために本発明における低圧鋳造装置は、溶湯を保持する溶湯保持室と、この溶湯保持室に連通可能にして配設されかつ溶湯を加圧する加圧室と、前記溶湯保持室と前記加圧室とを連通させる連通孔を開閉する開閉弁と、その基部が前記加圧室の下部に連通して接続されその先端部が鋳型の注湯口に連通接続可能に構成されて溶湯を前記鋳型に誘導する誘導孔と、前記加圧室の内部に電動式シリンダによって昇降可能にして配設されたフロートと、前記加圧室の上部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを、備えた低圧鋳造装置において、前記フロートの溶湯への浸漬により溶湯の上面レベルを上昇させて溶湯を前記鋳型に充填し、充填された溶湯が凝固したのち、前記フロートを上昇させて溶湯の上面レベルを下降させた時に、前記加圧室内における溶湯の上方に形成される空間と前記誘導孔内とが連通可能となる前記加圧室の高さの位置に、前記誘導孔の基部を接続したことを特徴とする。

このように構成されたものは、不活性ガス供給手段によって加圧室内の上部に不活性ガスを供給するとともに、排ガス孔から不活性ガスを逃がして加圧室内の溶湯の上方の空間が過剰圧力になるのを防止しながら、溶湯保持室と加圧室とを連通させる連通孔を開いて溶湯保持室内の溶湯を加圧室内に供給したのち、溶湯保持室と加圧室とを連通させる連通孔を閉じる。次いで、電動式シリンダの伸長作動によりフロートを下降させて加圧室の溶湯に浸漬し、この溶湯の上面レベルを上昇させて加圧室の溶湯を誘導孔を介して鋳型の製品キャビティ内に充填し、鋳型の製品キャビティ内の溶湯が凝固したのち、電動式シリンダを収縮作動してフロートを上昇させ、これにより、加圧室の溶湯の上面レベルを下降させて加圧室内における溶湯の上方に形成される空間と誘導孔内と連通させ、加圧室内の不活性ガスを誘導孔内に流入させる。この結果、誘導孔内の溶湯が空気に晒されるのを防ぐことが可能になる。

上記の説明から明らかなように本発明によれば、フロートの下降により溶湯の上面レベルを上昇させて溶湯を鋳型に充填したのち、フロートを上昇させて溶湯の上面レベルを下降させた時に、加圧室内における溶湯の上方に形成される空間と誘導孔内とが連通可能となる加圧室の高さの位置に、誘導孔の基部が接続していて、加圧室内の不活性ガスが誘導孔内に流入して誘導孔内の溶湯の表面が空気に晒されることがないため、誘導孔内の溶湯に酸化膜が生成されるのを適確に防止することができるなどの優れた実用的効果を奏する。

本発明を適用した低圧鋳造装置の一実施例について図１〜図３に基づき詳細に説明する。本低圧鋳造装置は、図１に示すように、溶湯を保持する溶湯保持室１と、この溶湯保持室１に連通可能にして配設され溶湯を加圧する加圧室２と、前記溶湯保持室１と前記加圧室２とを補助室３を介して連通させる連通孔４を開閉する開閉弁５と、その基部が前記加圧室２の下部に連通して接続されその先端部が水平割鋳型６の注湯口に連通接続可能に構成されて溶湯を鋳型６に誘導する誘導孔７と、前記加圧室２の内部に電動式シリンダ８によって昇降可能にして配設されたフロート９と、前記加圧室２の上部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段（図示せず）とで、構成してある。

そして、前記誘導孔７は、前記フロート９の溶湯への浸漬により溶湯の上面レベルを上昇させて溶湯を前記鋳型６に充填し、充填された溶湯が凝固したのち、前記フロート９を上昇させて溶湯の上面レベルを下降させた時に、前記加圧室２内における溶湯の上方に形成される空間と前記誘導孔７内とが連通可能となる前記加圧室２の高さの位置に、前記誘導孔７の基部を接続してある。また、前記電動式シリンダ８は、図示しないコントローラの制御の下にサーボモータ１０の回転運動をねじ機構１１を介して直線運動に変換する構造になっている。また、図１に示すように、本低圧鋳造装置には、前記溶湯保持室１内の溶湯の上限レベルＬ1、下限レベルＬ2および前記加圧室２内の溶湯の上限レベルＬ3をそれぞれ検知するレベルセンサーが取り付けてある。また、前記不活性ガス供給手段においては、不活性ガスを貯蔵したタンクが開閉弁および導管１０を介して前記不活性ガス供給孔に接続してある。また、前記加圧室２の上部には、溶湯の上方の空間が過剰圧力になるのを防止すべく不活性ガスを逃がす排ガス孔１２が設けてあり、この排ガス孔１２には流量調整弁（図示せず）が取り付けてある。

このように構成したものは、不活性ガス供給手段によって加圧室２内の上部に不活性ガスが供給されるとともに、排ガス孔１２から不活性ガスが逃がされて加圧室２内の溶湯の上方の空間が過剰圧力になるのを防止されながら、開閉弁５が作動して連通孔４が開かれ、溶湯保持室１内の溶湯が加圧室２内に上限レベルＬ3の高さまで供給され、続いて、再び開閉弁５が作動されて連通孔４が閉じられる（図２−Ａ参照）。次いで、電動式シリンダ８が伸長作動されてフロート９が下降され、フロート９が加圧室２の溶湯に浸漬されてこの溶湯の上面レベルが上昇され、これにより、溶湯に水頭が付与されて加圧室２の溶湯が誘導孔７を介して鋳型６の製品キャビティ内に充填され（図２−Ｂ参照）。

鋳型６の製品キャビティ内の溶湯が凝固したのち、コントローラの制御の下に電動式シリンダ８が所定長さ収縮作動されてフロート９が所定長さ上昇されると、加圧室２の溶湯の上面レベルが下降し、かつ、誘導孔７の先端が鋳型６の製品キャビティ内における溶湯が凝固して成る鋳物によって閉鎖されているため、誘導孔内７の溶湯はそのまま留まる。その後、コントローラの制御の下に電動式シリンダ８が低速度でさらに収縮作動されてフロート９が上昇されて、加圧室２の溶湯の上面レベルがさらに下降し、これにより、加圧室２内における溶湯の上方に形成される空間と誘導孔７内とが連通して加圧室２内の不活性ガスが誘導孔７内に流入するとともに、溶湯の撹拌や不活性ガスの溶湯への巻き込みを防止されながら、補助室３の溶湯が加圧室２に流入する（図２−Ｃ参照）。

なお、本低圧鋳造装置では、図３に示すように、鋳型６の上鋳型を下鋳型から分離したのち、製品キャビティ内から溶湯が凝固して成る鋳物を取り出し、続いて、鋳型６の上鋳型を下鋳型に重ねて製品キャビティを画成することにより、この製品キャビティ内に、加圧室内２の不活性ガスを誘導孔７を介して流入させ充満させることもできる。

本発明を適用した低圧鋳造装置の縦断面図である。 図１に示す低圧鋳造装置の作動説明図である。 図１に示す低圧鋳造装置の鋳型に不活性ガスを充満させるための説明図である。

符号の説明

１ 溶湯保持室
２ 加圧室
５ 開閉弁
７ 誘導孔
９ フロート

Claims (3)

1. 溶湯を保持する溶湯保持室と、この溶湯保持室に連通可能にして配設されかつ溶湯を加圧する加圧室と、前記溶湯保持室と前記加圧室とを連通させる連通孔を開閉する開閉弁と、その基部が前記加圧室の下部に連通して接続されその先端部が鋳型の注湯口に連通接続可能に構成されて溶湯を前記鋳型に誘導する誘導孔と、前記加圧室の内部に電動式シリンダによって昇降可能にして配設されたフロートと、前記加圧室の上部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、を、備えた低圧鋳造装置において、
   前記フロートの溶湯への浸漬により溶湯の上面レベルを上昇させて溶湯を前記鋳型に充填し、充填された溶湯が凝固したのち、前記フロートを上昇させて溶湯の上面レベルを下降させた時に、前記加圧室内における溶湯の上方に形成される空間と前記誘導孔内とが連通可能となる前記加圧室の高さの位置に、前記誘導孔の基部を接続したことを特徴とする低圧鋳造装置。
2. 請求項１に記載の低圧鋳造装置における前記誘導孔内に不活性ガスを充満させる方法であって、
   前記フロートの溶湯への浸漬により溶湯を前記鋳型に充填し、充填された溶湯が凝固したのち前記フロートを上昇させて溶湯の上面レベルを下降させ、これにより、前記加圧室内における溶湯の上方に形成される空間と前記誘導孔内とを連通させて、前記加圧室の不活性ガスを前記誘導孔内に流入させることを特徴とする低圧鋳造装置における不活性ガスの充満方法。
3. 請求項１に記載の低圧鋳造装置における前記鋳型の製品キャビティ内に不活性ガスを充満させる方法であって、
   鋳型に充填された溶湯が凝固したのち前記フロートを上昇させて溶湯の上面レベルを下降させて前記加圧室内における溶湯の上方に形成される空間と前記誘導孔内とを連通させ、かつ、前記鋳型の製品キャビティを画成したのち、前記加圧室に不活性ガスを供給して前記鋳型の製品キャビティ内に不活性ガスを充満させることを特徴とする低圧鋳造装置における不活性ガスの充満方法。