JPH0139864B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アルミニウムなどを鋳造するのに使
用される金型鋳造機の注湯機構を改良した技術に
関するものである。

（従来の技術） 従来、アルミニウム等の低融点金属の溶湯を鋳
造機に注入するための注湯機構において、人手、
または自動注湯機によるヒシヤクやラドルによつ
て注入される溶湯は、通路または受け皿上の通路
を通して、キヤビテイ内に流入されている。

（考案が解決しようとする問題点） この注湯機構では、溶湯通路の内面が一般に金
属製であるため、溶湯がキヤビテイに注入される
途中で、溶湯通路の内面から溶湯の熱が奪われ
て、溶湯通路の内面に溶湯の薄い凝固片を形成す
る。この薄い凝固片は溶湯を注入する毎に堆積し
て厚くなり、さらに厚い凝固片となる場合もあ
る。いずれの場合でも、該凝固片は、型開き中に
キヤビテイ側に落下することがあり、湯吹きや型
破損の原因となる。また、凝固片が落下しない場
合には、その上を溶湯が流下するため凝固片が順
次積層されて厚味を増し、数十シヨツトで溶湯通
路が閉塞する。溶湯通路内に形成される凝固片は
毎シヨツト２〜５ｇもあり、１年間には数トンの
金属材料が無駄になつている。又、該凝固片は薄
いため酸化部分が多く再利用も難しい。

これを防止するため従来より種々の工夫が施さ
れている。例えば、溶湯通路の内面を構成する金
属体を、ガスバーナーで加熱する方法が用いられ
ているが、これには以下のような欠点がある。
ガスバーナー加熱では十分ではない。多量のガ
スを消費しコストアツプとなる。金属面が高温
に加熱されており、溶湯によつて溶損が生じる。

本発明は、従来の注湯機構が有する問題点を解
消するためになされたもので、断熱層を加熱せず
に注湯口における凝固片の堆積を防止することが
できる金型鋳造機を提供しようとするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明の構成は、注湯口における溶湯通路内面
を金属材料またはセラミツク部材とし、この部材
の内側面に凹所を設けて溶湯が溜まるようにし、
しかも金属部材またはセラミツク部材の外側に断
熱層を形成したことを特徴とするものである。

本発明において、溶湯が流下する金属部材また
はセラミツク部の厚さは薄く形成し、かつ、その
形状を枠体状に構成するのがよい。これは金属部
材またはセラミツク部材それ自身の熱溶量を小さ
くし、溶湯から当該部材に伝わる熱を極力少なく
するためである。金属部材またはセラミツク部材
に設ける凹所は孔および溝のいずれでもよく、該
凹所の下部を断熱層に形成させることもある。凹
所は、流下する溶湯の一部が溜まる箇所であれば
何処でもよく、その数も任意である。金属部材ま
たはセラミツク部材における溶湯の流れ方向の中
央部に凹所を設けた場合、その断面形状に工夫を
こらすことにより凹所の数は１箇で十分となる。

断熱層には、熱伝導率の小さいセラミツクス、
例えばAl₂O₃、SiC、ZnO、Si₃N₄、Ｃ、BeO、
ZrO₂等を使用できる。通常、断熱層の外側にス
リーブ状の金属構造体を配設し、この両者と前記
金属部材またはセラミツク部材とからなる三層構
造体より注湯口を構成する。この場合、外側のス
リーブ状金属構造体と内側の金属部材またはセラ
ミツク部材との間に空間層を形成し、これを断熱
層としてもよく、また、断熱層は、前記断熱材料
の固体層と空気層とからなる二重構造にすること
も可能であり、この場合は断熱効果がさらに大に
なる。

本発明は、注湯機構自体の構造を改良して凝固
片の成長を抑制するものであり、特に、注湯口を
締めるプランジヤと溶湯を加圧するプランジヤと
を備えた、成形サイクルタイムの短い竪型の鋳造
機に適用して好都合なものである。

（作用） 本発明の溶湯通路内面を構成する金属部材また
はセラミツク部材（以下、金属部材等という）
は、溶湯注入前、温度が低い状態にある。これに
溶湯を注入すると、溶湯がキヤビテイに向けて流
れる途中で、金属部材等に溶湯の熱が逃げてその
表面に溶湯の薄い凝固片が形成される。それとと
もに、金属部材等の凹所には溶湯の一部が入り込
んで凹所内に溶湯の凝固塊が形成される。そし
て、その後に溶湯が注入されると、溶湯は前記凝
固片の上を流れてキヤビテイに向うが、この場
合、金属部材等は断熱層により熱の放出がなく、
溶湯からの熱で高温状態となるため、前記凝固片
の上に新たな凝固片が形成されることはない。こ
のように、本発明では、金属部材等自体の温度が
溶湯の熱で上昇することにより、溶湯を注入する
毎に凝固片が順々生成されるようなことを防止す
る。また、金属部材等に形成された極薄の凝固片
は、金属部材等の凹所内に形成された凝固塊と一
体であるため、型開き時によつても落下するよう
なことがない。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を図について説明す
る。第３図は、アルミニウム合金等の融点が低い
金属の溶湯を注入して鋳物を得る竪型加圧鋳造機
を示すもので、１はプランジヤスリーブ２を有す
る上型、３はカウンタスリーブ４を有する下型
で、プランジヤスリーブ２にはプランジヤチツプ
５が、カウンタスリーブ４にはカウンタチツプ６
がそれぞれ摺動自在に嵌挿されている。

上型１には、溶湯７をキヤビテイ８側に注入す
るための注湯機構９が設けられている。第１図は
注湯機構９の詳細図である。図示するように、溶
湯通路１０の外筒体である溶湯スリーブ１１の内
面下側には、断熱塗膜１２を介して半円筒状の金
属内枠１３が固定され、金属内枠１３の上端部１
３ａは下側に屈曲して溶湯スリーブ１１の上端面
に係合している。金属内枠１３の材料はここでは
安価な鋼鉄であり、その厚さは３mm程度である。

金属内枠１３の長手方向（溶湯７の流れ方向
Ｂ）の中央部の内面下部には、第２図にも示すよ
うに、溶湯７の一部が落下する穴１４が設けられ
ている。この穴１４は所謂逆テーパ状に形成さ
れ、その上端開口部の径寸法は３mm以上に設定さ
れている。穴１４の上端開口部を３mm以上の径寸
法にしたのは、３mm未満にすると、穴１４への溶
湯７の入込みが悪くなるからである。なお、穴１
４の形状は、金属内枠１３の内面に形成される凝
固片１５の固着性を高めるため逆テーパ状とした
が、これに限らず、例えば段付状に形成してもよ
い。

金属内枠１３の外側面全域に付着した断熱塗膜
１２の材質は、断熱性を有するものであれば、ニ
ユーセラミツクスに限らない。本実施例では鋳型
塗型剤であるバミユキユライトを断熱塗膜１２の
材料として使用している。

上記の構成からなる注湯機構の作用について、
第４図ないし第７図に従つて説明する。溶湯７を
注入する前は、金属内枠１３の表面が常温のまま
の状態に冷えている（第４図）。いま、これに注
湯すると、第５図に示すように、金属内枠１３の
表面に接触しながら溶湯７が流れることで、金属
内枠１３の表面に沿つて薄い凝固片１５が形成さ
れると同時に、金属内枠１３の穴１４内には該凝
固片１５と一体になつて溶湯７の凝固塊１６が生
成する。この場合、金属内枠１３が薄く構成され
て熱容量が小さく、、かつ、金層内枠１３の外側
に断熱塗膜１２が配設されていることから、金属
内枠１３の内表面に沿つて流れる溶湯７から熱が
移動して、金属内枠１３それ自身の温度が500℃
以上に上昇する。

次に、再び溶湯７が注入されるが、溶湯７は金
属内枠１３の前記凝固片１５上を流下する（第６
図）。ここで、金属内枠１３の温度は、前述の如
く500℃以上に加熱されているため、溶湯７が前
記凝固片１５上を流下する途中において、溶湯７
から金属内枠１３への熱の移動は殆どなく、した
がつて前記凝固片１５の上に新たな凝固片が形成
されるようなことはない（第７図）。

以上のように、溶湯７のシヨツト毎に、溶湯７
の通過する金属内枠１３表面に凝固片１５が積層
されることがないため、鋳物材料の使用量がその
分だけ減少する。この場合、金属内枠１３を外部
から加熱する必要がないため、注入された溶湯７
の温度低下が極力小さくなる。このことは逆に言
えば、注入時の溶湯７の温度をその分だけ下げる
ことができるので、熱エネルギーの節減に大いに
寄与することになる。実際に本実施例では、注湯
温度を10℃下げることができた。他方、初め金属
内枠１３に形成された凝固片１５には穴１４内の
凝固塊１６が一体となつて形成されるため、鋳造
時にキヤビテイ側に凝固片１５が落下混入するお
それがなく、人手による清掃が不要となり型破損
の問題が解消する。更に、溶湯７は金属内枠１３
に形成された凝固片１５上を通過するため、溶湯
７による金属内枠１３表面の浸食がなく半永久的
に使用できる。

次に、第８図は、溶湯７のシヨツト数と金属内
枠１３（板厚５mm）に形成される凝固片１５の厚
さとの関係を示すグラフであつて、図中グラフS₁
は断熱塗膜１２を設けないときの結果、グラフS₂
は断熱塗膜１２を設けたときの結果をそれぞれ示
す。この図から明らかなように、断熱膜１２を設
けない場合には、シヨツト数が増えるのに応じて
凝固片１５の厚味が大になり、シヨツト数が76回
目で溶湯通路１０が閉塞したが、断熱塗膜１２を
設けた場合には、１シヨツト目のみ凝固片１５が
形成されて、その後において凝固片１５の厚味は
変化しなかつた。

第９図は断熱塗膜１２の厚さとシヨツト数が10
回目の時の金属内枠１３の温度との関係を示す。
図示するように、断熱塗膜１２がない場合、金属
内枠１３の温度は約400℃であるが、断熱塗膜１
２がある場合は、その膜厚が薄くても（例えばt₁
＝0.2mm）、10シヨツト後の金属内枠１３の温度は
530℃以上に上昇し、凝固片１５の成長を抑制す
ることができた。金属内枠１３の温度が高くなつ
た分だけ、注湯時における溶湯７の温度低下が小
さくなつた。

第１０図は、金属内枠１３の板厚とシヨツト数
が10回目の時の凝固片１５の厚さとの関係を示
す。金属内枠１３の板厚は薄いほど熱容量が小さ
くなり温度上昇が早くなるため、凝固片１５の厚
さも薄くなつて好都合になる。図示する特性から
明らかなように、金属内枠１３の板厚は10mm以下
であることが好ましい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、次のよう
な格別の効果が得られる。

金属製またはセラミツク製の内枠部材に形成
された凝固片は型開き時にも落下しないので、
キヤビテイ側に凝固片が混入することもなく、
型破損や湯吹き等の不具合が解消するととも
に、人手による凝固片の清掃作業が不要とな
り、鋳造機の自動化に大いに寄与することがで
きる。

凝固片は初めの溶湯の注入時のみで、その後
の注湯時では従来のように凝固片の積層生成が
起こらないので、溶湯通路の閉塞が防止され、
かつ、鋳物材料の消費量が従来に比べて減少す
る。

溶湯の注入時における温度低下が小さいた
め、注湯温度をその分だけ下げることができ、
このことは省エネルギー化を大いに促進させ
る。

溶湯は２回目の注入から前記内枠部材ではな
く凝固片の上を通過するので、溶湯による前記
内枠部材の溶損がなく該内枠部材を長期にわた
つて半永久的に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る注湯機構の構造
を示す断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿つ
た断面図、第３図に本発明に係る竪形鋳造機の全
体を示す断面図、第４図ないし第７図は第１図の
注湯機構における凝固片の生成過程を示す説明
図、第８図はシヨツト数と凝固片の厚さとの関係
を示すグラフ、第９図は断熱塗膜の厚さと金属内
枠の温度との関係を示すグラフ、第１０図は金属
内枠の板厚と凝固片の厚さとの関係を示すグラフ
である。 ７……溶湯、９……注湯機構、１０……溶湯通
路（注湯口）、１１……溶湯スリーブ、１２……
断熱塗膜（断熱層）、１３……金属内枠（金属部
材）、１４……穴（凹所）、１５……凝固片、１６
……凝固塊。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等の軽金
   属を、流し込む金型鋳造機の注湯口の内面下側
   に、断熱層を介して金属部材またはセラミツク部
   材を配設し、該部材の溶湯通過面に、溶湯が溜つ
   て凝固し前記部材の表面に凝固片を固着させるた
   めの凹穴を設けたことを特徴とする金型鋳造機。