JPH0146225B2 - - Google Patents
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- JPH0146225B2 JPH0146225B2 JP20216681A JP20216681A JPH0146225B2 JP H0146225 B2 JPH0146225 B2 JP H0146225B2 JP 20216681 A JP20216681 A JP 20216681A JP 20216681 A JP20216681 A JP 20216681A JP H0146225 B2 JPH0146225 B2 JP H0146225B2
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/06—Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
この発明は、減圧加圧鋳造方法に係り、その目
的は、空〓率の小さい銅及び銅基合金或いはアル
ミ及びアルミ基合金（以下この明細書においてこ
れらを良熱伝導金属という）の鋳物を提供するこ
とにより熱伝導率が大きく、かつ物理的強度が大
きい鋳物の製造方法を提供することにある。 この明細書において銅基合金とは少なくとも銅
が50重量％以上の銅合金を、アルミ基合金とはア
ルミが50重量％以上のアルミ合金をいう。 一般に、金属を鋳造する際に於ける欠点とし
て、金属或いは合金はその溶解時に大気中の多量
のガスを吸収し、これらの吸収ガスは疑固時その
大部分を外部に放出するけれども、一部は内部に
残存しブロウホール、ピンホール等の鋳造欠陥の
原因となる欠点がある。 更には、鋳型に溶湯を鋳込む際、大気中のガス
や鋳型よりの発生ガスが熔湯内に侵入して鋳造物
にブロウホール、ザク巣等の欠陥を作るというこ
とは周知の通りである。 一方、このような従来の欠点を排除せんとし
て、熔湯よりガスを排除せんとする鋳造法が古く
から提唱されている。 （従来の技術とその欠点） 従来の技術としては以下に記す(a)乃至(d)に開示
されたものがある。 (a) 特開昭55−94775号 加圧状態の圧力容器内で鋳型に鋳湯して鋳造
する。 この従来法(a)は金属熔湯中の溶存ガスが凝固
時固溶し、又鋳型よりの発生するガスも抑制さ
れるが、加圧状態で鋳型に給湯するため、ガス
が金属熔湯内に溶け込み、このため鋳型欠陥が
生じていた。 (b) 実公昭50−168号、 特公昭52−893号 下室の真空状態を維持しつつ、上室内のるつ
ぼの金属を真空状態で熔解脱ガスし、次いで上
室内を大気圧として鋳型内に給湯する。 この従来法(b)は上室と下室の圧力差を利用し
て熔湯を鋳型内に隈なく流入させることができ
る。 しかしながらこの従来法(b)は下室を常に真空
状態に維持する必要があり、一方上室と下室は
完全に区画密閉されておらず、上室が大気圧の
ときに下室に鋳型を通して空気が流れ、真空状
態を維持するのにエネルギーを多く要するばか
りでなく、鋳型内の気圧も大気圧以下になり十
分に熔湯金属を圧縮できず、熔湯内のガスの圧
縮が十分でないため鋳造欠陥がかなりあつた。 さらに上室内と下室内の圧力差を鋳型が受け
るので鋳型に過大な力が加わり、より堅固な鋳
型を必要とし、従つて鋳型の大きいすなわち大
きな鋳造物を得ることは事実上困難であつた。 (c) 実公昭36−33914号、 特公昭34−2258号 真空状態でタンデツシユから鋳型に熔湯を流
す。 熔湯内に侵入する大気中のガスや鋳型よりの
発生ガスを、雰囲気を減圧または真空圧とする
ことによつて、熔解時点で熔湯中から脱気除去
しようというこの従来技術(c)は完全に鋳造物に
ブロウホール、ザク巣等の欠陥を抑制すること
はできなかつた。 なぜなら、熔解時点で熔湯中の侵入ガスを完
全に脱気除去することは不可能で、結局極少量
のガスが熔湯中に残存し、この極少の残存ガス
が鋳造物にブロウホール、ザク巣等の欠陥を生
じせしめたからである。 (d) 特公昭35−1669号 取り鍋から金型へ熔湯を流入させる方向と量
の調整を兼ねたストツパーの使用で鋼塊底面の
肌荒、砂かみ、非金属介在の防止を図らんとす
るものであり、脱ガスをすることはできなかつ
た。 （欠点を解決するための手段と論理） この発明は以上の事情に照らしなされたもの
で、すなわち従来試案された真空若しくは加圧鋳
造法とは全く異なり各工程的に確実に実施出来る
方法であり操作性並びに生産性を大きく確立した
減圧加圧鋳造法に係るものである。 銅及び銅基合金或いはアルミ及びアルミ基合金
の鋳造方法において、鋳造装置本体が上下に分離
結合できる上部体及び下部体からなり且つストツ
パで底部を開閉されるタンデツシユを内部に有す
る耐圧性気密容器であり、この前記上部体内部の
ストツパ付きタンデツシユ内に予め脱ガス脱酸処
理された熔湯金属を給湯し、次いで耐圧性気密容
器内を大気圧以下に減圧し、所定減圧完了後（こ
の時の圧力P1とする）前記ストツパを開放して
熔湯金属をストツパ付きタンデツシユ下方に設け
られた熔湯流拡開部材内へ移行して二次脱ガスす
るとともに（このときのガス気泡の体積をV1と
する）連続してこの熔湯流拡開部材により鋳型内
へ鋳込み、その後直ちに不活性ガスを耐圧性気密
容器内に圧入し、耐圧性気密容器内を大気圧以上
（この時圧力をP2とする）にして熔湯中に残存す
る極少量のガス気泡の体積（V2）をV2＝（P1／
P2）V1に縮小せしめて空〓率の小さい高熱伝導
金属を得る。 （実施例） 以下この発明法の一実施例を図面に基づいて説
明する。 第１図はこの発明の基本型減圧加圧鋳造用装置
の縦断面説明図であつて、この第１図において１
は上部体、２は下部体である。 この上部体１と下部体２は夫々に付設されたフ
ランジ１ａ，２ａで結合されて１体の耐圧性気密
容器となる。 上部体１及び下部体２はそれぞれ少なくとも耐
圧性容器からなり、この耐圧性容器の蓋部３所要
箇所に金属熔湯の注入口４が密閉自在に開設さ
れ、更にこの耐圧性気密容器からなる上部体１の
底部には必要に応じて金属熔湯の吐出口５が密閉
自在に開設されている。 尚、６は吐出口の上部に設けられた熔湯流拡開
部材で、この実施例においてはこの熔湯流拡開部
材６としてはセキ付きタンデツシユを例示する。
７はこの熔湯流拡開部材６と注入口４との中間に
設けられストツパ８で底部を開閉されるタンデツ
シユ７である。 この発明法において熔湯流拡開部材６は必ずし
もセキ付きタンデツシユである必要はなく、例え
ばストツパ付きタンデツシユ７底部にスライド
弁、電磁弁、熱電対弁あるいは熱熔融部材を密着
配置し、ストツパ付きタンデツシユ７底部に多数
の透孔を穿設し、機械的、電気的、熱的にこの透
孔を開孔する構造としてもよい。 従つて、第１図の実施例においてはストツパ８
が電磁弁９の作動によつて上下する機構となつて
いるが必ずしもこの構造に限定されることはな
く、ストツパ８が何らかの操作により開閉作動す
る機械を内装するものであればこの発明に係る装
置において採用できる。 尚、この熔湯流拡開部材６の具体例を第３図
Ａ，Ｂに示す。 更にこのストツパ付きタンデツシユ７は、金属
熔湯が注入口４から注ぎ込まれた後にストツパ付
きタンデツシユ７内でその温度の低下を避けるた
め例えば断熱保温材でこのストツパ付きタンデツ
シユ７を囲繞してもよく或いはストツパ付きタン
デツシユ７の近傍に金属熔湯の放熱現象を防止す
るための外部熱源を設けてもよい。 熔湯流拡開部材例えばセキ付きタンデツシユ６
の下方には、上部体１が密閉気密状とされる場合
には鋳型１０に向かつて吐出口５が形成され、こ
の吐出口５を介して鋳型に金属熔湯が注入される
こととなる。 この吐出口５は第１図の実施例では底部全体が
吐出口５となり、第２図の実施例では蓋に穿設さ
れている。 尚第１図において１１は加圧用のバルブ及びパ
イプを示し、この加圧用バルブ及びパイプ１１は
窒素等の不活性ガスを上部体１下部体２に供給す
るために用いられる。 又１２は排気弁およびパイプであつて、鋳造完
了後系内に密封されている加圧用不活性ガスを除
去するのに用いるものであるが、更にこの排気弁
１２は上部体１及び下部体２の雰囲気から予め酸
化性ガス例えば空気を除去し不活性ガス雰囲気に
置換するために用いることもできる。 下部体２はその内部に受台１３を介して鋳型１
０が載置されている。 １４は減圧弁及びパイプであつて、この減圧弁
１４は図外ブロアを介しこのブロアの吸引作用で
下部体２及び上部体１内の雰囲気を減圧状態とす
る。 尚上部体１と下部体２はこの発明においては上
下分離型とされるが、第１図の実施例はその上下
部の接点を気密性部材を介して脱着自在に接合一
体化されている実施例を示すものである。 この発明法はこの様な構成からなるこの減圧加
圧鋳造装置を用いて、以下に記す工程にて鋳造す
る。 このようなこの発明の一実施例に係る減圧加圧
鋳造用装置を用いて鋳造を行なうには先ず鋳造を
要する金属例えば銅を溶解させ、この溶解状態の
金属を一次脱気処理すると共に脱酸処理し注入口
４を介し上、下部体１，２を結合した容器内のタ
ンデツシユ７へ給湯し、注入口を密閉する。 この状態で少なくとも上、下部体１，２内を減
圧弁１４を介して排気し、所定減圧（圧力P1）
完了後ストツパ８を開放してセキ付タンデツシユ
等の熔湯流拡開部材６内へ熔湯を移行させ連続し
て２次脱ガスするとともに（このときのガス気泡
の体積をV1とする）この熔湯流拡開部材６より
鋳型１０内へ鋳込む。 溶解金属を落下、熔湯流拡開部材６例えばセキ
付タンデツシユを介して鋳型１０内へ鋳込する。 鋳込完了後直ちに減圧弁１４を閉じ、加圧弁１
１を介してN2ガス等の不活性ガスを圧入し耐圧
性気密容器内を大気圧以上（圧力P2）にして熔
湯中に残存する極少量のガス気泡の体積をV2＝
（P1／P2）V1に縮小せしめる。 所要時間経過後、排気弁１２を開放し、上下部
体１，２を切離して鋳型製品を取出す。 尚この発明で減圧とは約−５〜−500mm／Hgよ
り望ましくは−50〜−100mm／Hg程度の減圧をい
い必ずしも真空状態に近い減圧状態とする必要は
ない。 又望ましくは窒素（N2）ガス、CO2、Ar等の
不活性ガスで系内を加圧する際にその圧力として
は１〜15Kg／cm2より望ましくは５〜10Kg／cm2程度
とするのが望ましい。 第２図において上部体１、下部体２は分離形状
とし、各々が気密容器構造とされ、上部体１、下
部体２にはそれぞれ蓋１５，１６が付設される。 これら上、下部体１，２は蓋１５，１６の注入
口１５ａ，１６ａを介して両者は連通されるが、
これら注入口１５ａ，１６ａは密閉自在とされ
る。 尚第１図乃至第２図に示すこの発明法の実施装
置においては上部体１と下部体２が両者とも減圧
状態で鋳造する鋳造法を採用することが可能であ
るが、この場合には上部体１の系内の減圧力を下
部体２の系内の減圧力と同圧もしくはより小さく
する必要がある。 この第２図の実施装置において上部体１内は少
なくとも単独で減圧状態もしくは常圧状態とする
と共に、下部体２内は加圧状態もしくは減圧状態
の両方の雰囲気を採用できる。 すなわち第２図の実施装置においては上部体１
内の系内のみを単独で減圧、常圧状態とすると共
に下部体２と結合した上部体１との全体系内をも
加圧、減圧状態とする鋳造法が好的に使用でき
る。 （発明の効果） 以上説明した如く、この発明に係る減圧加圧鋳
造方法は、銅及び銅基合金或いはアルミ及びアル
ミ基合金の鋳造方法において、鋳造装置本体が上
下に分離結合できる上部体及び下部体からなり且
つストツパで底部を開閉されるタンデツシユを内
部に有する耐圧性気密容器であり、この前記上部
体内部のストツパ付きタンデツシユ内に予め脱ガ
ス脱酸処理された熔湯金属を給湯し、次いで耐圧
性気密容器内を大気圧以下に減圧し、所定減圧完
了後前記ストツパを開放して熔湯金属をストツパ
付きタンデツシユ下方に設けられた熔湯流拡開部
材内へ移行し連続してこの熔湯流拡開部材より鋳
型内へ鋳込み、その後直ちに不活性ガスを耐圧性
気密容器内に圧入し耐圧性気密容器内を大気圧以
上にすることを特徴とする減圧加圧鋳造方法であ
るから以下の様な優れた効果を同時に奏す。 (1) 上部体内部のタンデツシユに溶湯金属が給湯
された耐圧性気密容器内を大気圧以下に減圧
し、所定減圧終了後タンデツシユのストツパを
開放して溶湯金属をタンデツシユ下方に設けら
れた熔湯流拡開部材を経て鋳型内へ鋳込んで減
圧中で拡開二次脱ガスし、その後減圧した圧力
P1から直ちに不活性ガスの圧入により大気圧
以上の圧力P2にすることによつて、溶湯金属
中に残存するガスの気泡の体積をV2＝（P1／
P2）V1に圧縮できるので、空〓率の非常に小
さい鋳物、かつ物理的強度が大きい製品を得る
ことができる効果を奏する。 (2) 仮にP1＝−100mmHg（660mmmmHg）、P2＝７
Kg／cm2とすればV2＝V1×660×10-1×13.6／７
×103＝0.126V1となるが、これを従来例の如く
真空から大気圧に変化させるだけの場合は、
760mmHg×0.126＝96mmHg（−664mmHg）まで
減圧する必要があり、この様な真空ポンプは精
度の高い馬力の大きいものとなる。 一方、この発明によれば、減圧（排ガス）作
用による−100mmHgという低真空の状態と不活
性ガスの圧入による７Kg／cm2という容易に作り
出す圧力を採用することができ、その減圧、加
圧装置の製作が容易である。 (3) 減圧（排ガス）作用による大気圧よりも低い
圧力P1と不活性ガスの圧入による大気圧より
も高い圧力P2を利用するのでその圧力を作り
出す時間が短くでき従つて、鋳造時間を短くで
きる。 なぜなら、大気圧から−100mmHgの圧力及び
−100mmHgから７Kg／cm2の圧力にするために要
す時間は減圧（排ガス）作用及び不活性ガス圧
入によつて極く短時でできるが、従来法のよう
に低圧（例えば−100mmHg）からかなりの低圧
（−664mmHg）とするには長時間を要するから
である。 (4) 大気圧より低い圧力（P1）と高い圧力（P2）
を利用したので耐圧性気密容器の肉厚等を小さ
くでき、その容器の強度を最大限に利用でき
る。 なぜなら真空圧に耐え得る強度の鋼製容器の
強度は、通常かなりの内圧に耐え得る容器とな
りうるからである。以下これを計算により示
す。 低い圧力P1＝660mmHg（−100mmHg）＝66×
13.6×10-3＝0.9Kg／cm2高い圧力P2＝７Kg／cm2、
容器の半径Ｒ＝60cmとする。外圧を受ける容器
の破壊圧力Ｐは近似的にＰ＝Eh3／4R3である
から（Ｅはヤング率、ｈは容器肉厚）安全率を
３倍にすると3P＝Eh3／4R3となる。 ３×（１−0.9）＝2.1×106×h3／４×603 ｈ＝３×（１−0.9）×４×603／2.1×106 ｈ≒0.5cmとなる 一方内圧を受ける容器の許容圧力Ｐは近似的
にＰ＝αt／Ｒであるから（αは許容応力1000
Kg／cm2） Ｐ＝1000×0.5÷60 Ｐ＝8.3Kg／cm2 (5) 鋳型全体が低圧、高圧状態に置かれるため、
従来例(b)とは異なり、所要圧力の保持に要する
エネルギーも小さくかつ、大型の鋳物を製造す
ることができる。 この発明法に使用する減圧加圧鋳造装置は必
ずしも第１図示する構造に限定されるものでは
なく、例えば第２図示する減圧加鋳造装置を用
いても良い。 尚以下にこの発明に係る減圧加圧鋳造方法を用
いて鋳造した試験例を示すことによりこの発明の
効果をより一層明確なものとする。 試験例 １ 第１図の実施例で使用した装置を用い、Cuを
溶解した後H2を脱気させ、さらにＰを用いて脱
酸処理した後出湯し、ストツパ付きタンデツシユ
内に充填した。 次いで、上部体、下部体の系内を−70mmHgに
減圧した後ストツパを開放し熔湯流拡開部材とし
て使用したセキ付きタンデツシユを介して鋳型内
へ鋳込んだ。 その後系内を７Kg／cm2に加圧した。 鋳造物を鋳型内から取り出し、JISGO581を参
考にこの規格に準じてレントゲン透過試験及び透
過写真を撮影した。 この鋳造物の成分組成は、Cu99.90％、P0.02
％、Sn0.07％、その他0.01％であつた。 この写真を図面第５図に添付する。 尚、第４図に示す如く、この写真は鋳造物のＡ
部位を撮影した。 写真で明らかな如く、鋳造物にブローホールが
なく製品の品質は優良不可の三段階評価法で優で
あつた。 更に、鋳造物の空〓率、引張り強度、伸び、硬
度、導電率（IACS）、等の特性試験を行つた。 結果はまとめて第１表に示す。 試験例 ２ 第２図に示す装置を用いて、上部体を−70mm／
Hg、下部体を−70mm／Hgで鋳型内へ熔湯を鋳込
み、後７Kg／cm2に鋳型内の熔湯を加圧鋳造した以
外は試験例１と同様に鋳造して鋳造物を得た。 鋳造物の成分組成は試験例１と全く同じであつ
た。 この鋳造物のレントゲン写真を第６図に示す。
この写真で明らかな如く、ピンホール、ブローホ
ール等全くなく評価は優であつた。 この試験例２で得た鋳造物の特性試験を行なつ
た。 結果は第１表にまとめて示す。 比較例 １ 試験例１と同一の金属を使用して、第２図の装
置を用い上部体系内を常圧に下部体系内を−70
mm／Hgとし鋳型内に熔湯を鋳込んだ後、系内を
７Kg／cm2に加圧して鋳造した。 この鋳造物を試験例１に準じてレントゲン写真
を撮影しこの写真を第７図に示す。 この写真から判るように比較例１で得た鋳造物
には極く一部にピンホール、引き巣が存在する
が、評価は良で合格品であつた。 この比較例１で得た鋳造品の特性試験を試験例
１に準じて行なつた。 結果は第１表にまとめて記載する。 比較例 ２ 全く常圧で鋳込み作業及び鋳造作業を行なつた
以外は、試験例１に準じて鋳造物を得た。 この鋳造物の成分組成は、Cu99.90％、P0.02
％、Sn0.07％、その他0.01％であつた。 試験例１の条件に準じて撮影したこの比較例２
で得た鋳造物のレントゲン写真を第８図に示す。 この写真から判るようにこの鋳造物はピンホー
ル（白斑点）が多く評価は不可である。 この鋳造物の特性試験を試験例１に準じて測定
した。結果をまとめて第１表に示す。 比較例 ３ 上部体７Kg／cm3、下部体７Kg／cm2で鋳込み、こ
の加圧状態のまま鋳造した以外は、試験例１に準
じて鋳造物を得た。 この鋳造物のレントゲン写真を試験例１に準じ
て影撮した写真を第９図に示す。 この写真から明らかなように、写真中白斑点
（ブローホール、ピンホール）が点在し、黒点
（異金属（Fe）が見られ評価は不可であつた。 この比較例３で得た鋳造物の特性を測定した。
結果はまとめて第１表に示す。
的は、空〓率の小さい銅及び銅基合金或いはアル
ミ及びアルミ基合金（以下この明細書においてこ
れらを良熱伝導金属という）の鋳物を提供するこ
とにより熱伝導率が大きく、かつ物理的強度が大
きい鋳物の製造方法を提供することにある。 この明細書において銅基合金とは少なくとも銅
が50重量％以上の銅合金を、アルミ基合金とはア
ルミが50重量％以上のアルミ合金をいう。 一般に、金属を鋳造する際に於ける欠点とし
て、金属或いは合金はその溶解時に大気中の多量
のガスを吸収し、これらの吸収ガスは疑固時その
大部分を外部に放出するけれども、一部は内部に
残存しブロウホール、ピンホール等の鋳造欠陥の
原因となる欠点がある。 更には、鋳型に溶湯を鋳込む際、大気中のガス
や鋳型よりの発生ガスが熔湯内に侵入して鋳造物
にブロウホール、ザク巣等の欠陥を作るというこ
とは周知の通りである。 一方、このような従来の欠点を排除せんとし
て、熔湯よりガスを排除せんとする鋳造法が古く
から提唱されている。 （従来の技術とその欠点） 従来の技術としては以下に記す(a)乃至(d)に開示
されたものがある。 (a) 特開昭55−94775号 加圧状態の圧力容器内で鋳型に鋳湯して鋳造
する。 この従来法(a)は金属熔湯中の溶存ガスが凝固
時固溶し、又鋳型よりの発生するガスも抑制さ
れるが、加圧状態で鋳型に給湯するため、ガス
が金属熔湯内に溶け込み、このため鋳型欠陥が
生じていた。 (b) 実公昭50−168号、 特公昭52−893号 下室の真空状態を維持しつつ、上室内のるつ
ぼの金属を真空状態で熔解脱ガスし、次いで上
室内を大気圧として鋳型内に給湯する。 この従来法(b)は上室と下室の圧力差を利用し
て熔湯を鋳型内に隈なく流入させることができ
る。 しかしながらこの従来法(b)は下室を常に真空
状態に維持する必要があり、一方上室と下室は
完全に区画密閉されておらず、上室が大気圧の
ときに下室に鋳型を通して空気が流れ、真空状
態を維持するのにエネルギーを多く要するばか
りでなく、鋳型内の気圧も大気圧以下になり十
分に熔湯金属を圧縮できず、熔湯内のガスの圧
縮が十分でないため鋳造欠陥がかなりあつた。 さらに上室内と下室内の圧力差を鋳型が受け
るので鋳型に過大な力が加わり、より堅固な鋳
型を必要とし、従つて鋳型の大きいすなわち大
きな鋳造物を得ることは事実上困難であつた。 (c) 実公昭36−33914号、 特公昭34−2258号 真空状態でタンデツシユから鋳型に熔湯を流
す。 熔湯内に侵入する大気中のガスや鋳型よりの
発生ガスを、雰囲気を減圧または真空圧とする
ことによつて、熔解時点で熔湯中から脱気除去
しようというこの従来技術(c)は完全に鋳造物に
ブロウホール、ザク巣等の欠陥を抑制すること
はできなかつた。 なぜなら、熔解時点で熔湯中の侵入ガスを完
全に脱気除去することは不可能で、結局極少量
のガスが熔湯中に残存し、この極少の残存ガス
が鋳造物にブロウホール、ザク巣等の欠陥を生
じせしめたからである。 (d) 特公昭35−1669号 取り鍋から金型へ熔湯を流入させる方向と量
の調整を兼ねたストツパーの使用で鋼塊底面の
肌荒、砂かみ、非金属介在の防止を図らんとす
るものであり、脱ガスをすることはできなかつ
た。 （欠点を解決するための手段と論理） この発明は以上の事情に照らしなされたもの
で、すなわち従来試案された真空若しくは加圧鋳
造法とは全く異なり各工程的に確実に実施出来る
方法であり操作性並びに生産性を大きく確立した
減圧加圧鋳造法に係るものである。 銅及び銅基合金或いはアルミ及びアルミ基合金
の鋳造方法において、鋳造装置本体が上下に分離
結合できる上部体及び下部体からなり且つストツ
パで底部を開閉されるタンデツシユを内部に有す
る耐圧性気密容器であり、この前記上部体内部の
ストツパ付きタンデツシユ内に予め脱ガス脱酸処
理された熔湯金属を給湯し、次いで耐圧性気密容
器内を大気圧以下に減圧し、所定減圧完了後（こ
の時の圧力P1とする）前記ストツパを開放して
熔湯金属をストツパ付きタンデツシユ下方に設け
られた熔湯流拡開部材内へ移行して二次脱ガスす
るとともに（このときのガス気泡の体積をV1と
する）連続してこの熔湯流拡開部材により鋳型内
へ鋳込み、その後直ちに不活性ガスを耐圧性気密
容器内に圧入し、耐圧性気密容器内を大気圧以上
（この時圧力をP2とする）にして熔湯中に残存す
る極少量のガス気泡の体積（V2）をV2＝（P1／
P2）V1に縮小せしめて空〓率の小さい高熱伝導
金属を得る。 （実施例） 以下この発明法の一実施例を図面に基づいて説
明する。 第１図はこの発明の基本型減圧加圧鋳造用装置
の縦断面説明図であつて、この第１図において１
は上部体、２は下部体である。 この上部体１と下部体２は夫々に付設されたフ
ランジ１ａ，２ａで結合されて１体の耐圧性気密
容器となる。 上部体１及び下部体２はそれぞれ少なくとも耐
圧性容器からなり、この耐圧性容器の蓋部３所要
箇所に金属熔湯の注入口４が密閉自在に開設さ
れ、更にこの耐圧性気密容器からなる上部体１の
底部には必要に応じて金属熔湯の吐出口５が密閉
自在に開設されている。 尚、６は吐出口の上部に設けられた熔湯流拡開
部材で、この実施例においてはこの熔湯流拡開部
材６としてはセキ付きタンデツシユを例示する。
７はこの熔湯流拡開部材６と注入口４との中間に
設けられストツパ８で底部を開閉されるタンデツ
シユ７である。 この発明法において熔湯流拡開部材６は必ずし
もセキ付きタンデツシユである必要はなく、例え
ばストツパ付きタンデツシユ７底部にスライド
弁、電磁弁、熱電対弁あるいは熱熔融部材を密着
配置し、ストツパ付きタンデツシユ７底部に多数
の透孔を穿設し、機械的、電気的、熱的にこの透
孔を開孔する構造としてもよい。 従つて、第１図の実施例においてはストツパ８
が電磁弁９の作動によつて上下する機構となつて
いるが必ずしもこの構造に限定されることはな
く、ストツパ８が何らかの操作により開閉作動す
る機械を内装するものであればこの発明に係る装
置において採用できる。 尚、この熔湯流拡開部材６の具体例を第３図
Ａ，Ｂに示す。 更にこのストツパ付きタンデツシユ７は、金属
熔湯が注入口４から注ぎ込まれた後にストツパ付
きタンデツシユ７内でその温度の低下を避けるた
め例えば断熱保温材でこのストツパ付きタンデツ
シユ７を囲繞してもよく或いはストツパ付きタン
デツシユ７の近傍に金属熔湯の放熱現象を防止す
るための外部熱源を設けてもよい。 熔湯流拡開部材例えばセキ付きタンデツシユ６
の下方には、上部体１が密閉気密状とされる場合
には鋳型１０に向かつて吐出口５が形成され、こ
の吐出口５を介して鋳型に金属熔湯が注入される
こととなる。 この吐出口５は第１図の実施例では底部全体が
吐出口５となり、第２図の実施例では蓋に穿設さ
れている。 尚第１図において１１は加圧用のバルブ及びパ
イプを示し、この加圧用バルブ及びパイプ１１は
窒素等の不活性ガスを上部体１下部体２に供給す
るために用いられる。 又１２は排気弁およびパイプであつて、鋳造完
了後系内に密封されている加圧用不活性ガスを除
去するのに用いるものであるが、更にこの排気弁
１２は上部体１及び下部体２の雰囲気から予め酸
化性ガス例えば空気を除去し不活性ガス雰囲気に
置換するために用いることもできる。 下部体２はその内部に受台１３を介して鋳型１
０が載置されている。 １４は減圧弁及びパイプであつて、この減圧弁
１４は図外ブロアを介しこのブロアの吸引作用で
下部体２及び上部体１内の雰囲気を減圧状態とす
る。 尚上部体１と下部体２はこの発明においては上
下分離型とされるが、第１図の実施例はその上下
部の接点を気密性部材を介して脱着自在に接合一
体化されている実施例を示すものである。 この発明法はこの様な構成からなるこの減圧加
圧鋳造装置を用いて、以下に記す工程にて鋳造す
る。 このようなこの発明の一実施例に係る減圧加圧
鋳造用装置を用いて鋳造を行なうには先ず鋳造を
要する金属例えば銅を溶解させ、この溶解状態の
金属を一次脱気処理すると共に脱酸処理し注入口
４を介し上、下部体１，２を結合した容器内のタ
ンデツシユ７へ給湯し、注入口を密閉する。 この状態で少なくとも上、下部体１，２内を減
圧弁１４を介して排気し、所定減圧（圧力P1）
完了後ストツパ８を開放してセキ付タンデツシユ
等の熔湯流拡開部材６内へ熔湯を移行させ連続し
て２次脱ガスするとともに（このときのガス気泡
の体積をV1とする）この熔湯流拡開部材６より
鋳型１０内へ鋳込む。 溶解金属を落下、熔湯流拡開部材６例えばセキ
付タンデツシユを介して鋳型１０内へ鋳込する。 鋳込完了後直ちに減圧弁１４を閉じ、加圧弁１
１を介してN2ガス等の不活性ガスを圧入し耐圧
性気密容器内を大気圧以上（圧力P2）にして熔
湯中に残存する極少量のガス気泡の体積をV2＝
（P1／P2）V1に縮小せしめる。 所要時間経過後、排気弁１２を開放し、上下部
体１，２を切離して鋳型製品を取出す。 尚この発明で減圧とは約−５〜−500mm／Hgよ
り望ましくは−50〜−100mm／Hg程度の減圧をい
い必ずしも真空状態に近い減圧状態とする必要は
ない。 又望ましくは窒素（N2）ガス、CO2、Ar等の
不活性ガスで系内を加圧する際にその圧力として
は１〜15Kg／cm2より望ましくは５〜10Kg／cm2程度
とするのが望ましい。 第２図において上部体１、下部体２は分離形状
とし、各々が気密容器構造とされ、上部体１、下
部体２にはそれぞれ蓋１５，１６が付設される。 これら上、下部体１，２は蓋１５，１６の注入
口１５ａ，１６ａを介して両者は連通されるが、
これら注入口１５ａ，１６ａは密閉自在とされ
る。 尚第１図乃至第２図に示すこの発明法の実施装
置においては上部体１と下部体２が両者とも減圧
状態で鋳造する鋳造法を採用することが可能であ
るが、この場合には上部体１の系内の減圧力を下
部体２の系内の減圧力と同圧もしくはより小さく
する必要がある。 この第２図の実施装置において上部体１内は少
なくとも単独で減圧状態もしくは常圧状態とする
と共に、下部体２内は加圧状態もしくは減圧状態
の両方の雰囲気を採用できる。 すなわち第２図の実施装置においては上部体１
内の系内のみを単独で減圧、常圧状態とすると共
に下部体２と結合した上部体１との全体系内をも
加圧、減圧状態とする鋳造法が好的に使用でき
る。 （発明の効果） 以上説明した如く、この発明に係る減圧加圧鋳
造方法は、銅及び銅基合金或いはアルミ及びアル
ミ基合金の鋳造方法において、鋳造装置本体が上
下に分離結合できる上部体及び下部体からなり且
つストツパで底部を開閉されるタンデツシユを内
部に有する耐圧性気密容器であり、この前記上部
体内部のストツパ付きタンデツシユ内に予め脱ガ
ス脱酸処理された熔湯金属を給湯し、次いで耐圧
性気密容器内を大気圧以下に減圧し、所定減圧完
了後前記ストツパを開放して熔湯金属をストツパ
付きタンデツシユ下方に設けられた熔湯流拡開部
材内へ移行し連続してこの熔湯流拡開部材より鋳
型内へ鋳込み、その後直ちに不活性ガスを耐圧性
気密容器内に圧入し耐圧性気密容器内を大気圧以
上にすることを特徴とする減圧加圧鋳造方法であ
るから以下の様な優れた効果を同時に奏す。 (1) 上部体内部のタンデツシユに溶湯金属が給湯
された耐圧性気密容器内を大気圧以下に減圧
し、所定減圧終了後タンデツシユのストツパを
開放して溶湯金属をタンデツシユ下方に設けら
れた熔湯流拡開部材を経て鋳型内へ鋳込んで減
圧中で拡開二次脱ガスし、その後減圧した圧力
P1から直ちに不活性ガスの圧入により大気圧
以上の圧力P2にすることによつて、溶湯金属
中に残存するガスの気泡の体積をV2＝（P1／
P2）V1に圧縮できるので、空〓率の非常に小
さい鋳物、かつ物理的強度が大きい製品を得る
ことができる効果を奏する。 (2) 仮にP1＝−100mmHg（660mmmmHg）、P2＝７
Kg／cm2とすればV2＝V1×660×10-1×13.6／７
×103＝0.126V1となるが、これを従来例の如く
真空から大気圧に変化させるだけの場合は、
760mmHg×0.126＝96mmHg（−664mmHg）まで
減圧する必要があり、この様な真空ポンプは精
度の高い馬力の大きいものとなる。 一方、この発明によれば、減圧（排ガス）作
用による−100mmHgという低真空の状態と不活
性ガスの圧入による７Kg／cm2という容易に作り
出す圧力を採用することができ、その減圧、加
圧装置の製作が容易である。 (3) 減圧（排ガス）作用による大気圧よりも低い
圧力P1と不活性ガスの圧入による大気圧より
も高い圧力P2を利用するのでその圧力を作り
出す時間が短くでき従つて、鋳造時間を短くで
きる。 なぜなら、大気圧から−100mmHgの圧力及び
−100mmHgから７Kg／cm2の圧力にするために要
す時間は減圧（排ガス）作用及び不活性ガス圧
入によつて極く短時でできるが、従来法のよう
に低圧（例えば−100mmHg）からかなりの低圧
（−664mmHg）とするには長時間を要するから
である。 (4) 大気圧より低い圧力（P1）と高い圧力（P2）
を利用したので耐圧性気密容器の肉厚等を小さ
くでき、その容器の強度を最大限に利用でき
る。 なぜなら真空圧に耐え得る強度の鋼製容器の
強度は、通常かなりの内圧に耐え得る容器とな
りうるからである。以下これを計算により示
す。 低い圧力P1＝660mmHg（−100mmHg）＝66×
13.6×10-3＝0.9Kg／cm2高い圧力P2＝７Kg／cm2、
容器の半径Ｒ＝60cmとする。外圧を受ける容器
の破壊圧力Ｐは近似的にＰ＝Eh3／4R3である
から（Ｅはヤング率、ｈは容器肉厚）安全率を
３倍にすると3P＝Eh3／4R3となる。 ３×（１−0.9）＝2.1×106×h3／４×603 ｈ＝３×（１−0.9）×４×603／2.1×106 ｈ≒0.5cmとなる 一方内圧を受ける容器の許容圧力Ｐは近似的
にＰ＝αt／Ｒであるから（αは許容応力1000
Kg／cm2） Ｐ＝1000×0.5÷60 Ｐ＝8.3Kg／cm2 (5) 鋳型全体が低圧、高圧状態に置かれるため、
従来例(b)とは異なり、所要圧力の保持に要する
エネルギーも小さくかつ、大型の鋳物を製造す
ることができる。 この発明法に使用する減圧加圧鋳造装置は必
ずしも第１図示する構造に限定されるものでは
なく、例えば第２図示する減圧加鋳造装置を用
いても良い。 尚以下にこの発明に係る減圧加圧鋳造方法を用
いて鋳造した試験例を示すことによりこの発明の
効果をより一層明確なものとする。 試験例 １ 第１図の実施例で使用した装置を用い、Cuを
溶解した後H2を脱気させ、さらにＰを用いて脱
酸処理した後出湯し、ストツパ付きタンデツシユ
内に充填した。 次いで、上部体、下部体の系内を−70mmHgに
減圧した後ストツパを開放し熔湯流拡開部材とし
て使用したセキ付きタンデツシユを介して鋳型内
へ鋳込んだ。 その後系内を７Kg／cm2に加圧した。 鋳造物を鋳型内から取り出し、JISGO581を参
考にこの規格に準じてレントゲン透過試験及び透
過写真を撮影した。 この鋳造物の成分組成は、Cu99.90％、P0.02
％、Sn0.07％、その他0.01％であつた。 この写真を図面第５図に添付する。 尚、第４図に示す如く、この写真は鋳造物のＡ
部位を撮影した。 写真で明らかな如く、鋳造物にブローホールが
なく製品の品質は優良不可の三段階評価法で優で
あつた。 更に、鋳造物の空〓率、引張り強度、伸び、硬
度、導電率（IACS）、等の特性試験を行つた。 結果はまとめて第１表に示す。 試験例 ２ 第２図に示す装置を用いて、上部体を−70mm／
Hg、下部体を−70mm／Hgで鋳型内へ熔湯を鋳込
み、後７Kg／cm2に鋳型内の熔湯を加圧鋳造した以
外は試験例１と同様に鋳造して鋳造物を得た。 鋳造物の成分組成は試験例１と全く同じであつ
た。 この鋳造物のレントゲン写真を第６図に示す。
この写真で明らかな如く、ピンホール、ブローホ
ール等全くなく評価は優であつた。 この試験例２で得た鋳造物の特性試験を行なつ
た。 結果は第１表にまとめて示す。 比較例 １ 試験例１と同一の金属を使用して、第２図の装
置を用い上部体系内を常圧に下部体系内を−70
mm／Hgとし鋳型内に熔湯を鋳込んだ後、系内を
７Kg／cm2に加圧して鋳造した。 この鋳造物を試験例１に準じてレントゲン写真
を撮影しこの写真を第７図に示す。 この写真から判るように比較例１で得た鋳造物
には極く一部にピンホール、引き巣が存在する
が、評価は良で合格品であつた。 この比較例１で得た鋳造品の特性試験を試験例
１に準じて行なつた。 結果は第１表にまとめて記載する。 比較例 ２ 全く常圧で鋳込み作業及び鋳造作業を行なつた
以外は、試験例１に準じて鋳造物を得た。 この鋳造物の成分組成は、Cu99.90％、P0.02
％、Sn0.07％、その他0.01％であつた。 試験例１の条件に準じて撮影したこの比較例２
で得た鋳造物のレントゲン写真を第８図に示す。 この写真から判るようにこの鋳造物はピンホー
ル（白斑点）が多く評価は不可である。 この鋳造物の特性試験を試験例１に準じて測定
した。結果をまとめて第１表に示す。 比較例 ３ 上部体７Kg／cm3、下部体７Kg／cm2で鋳込み、こ
の加圧状態のまま鋳造した以外は、試験例１に準
じて鋳造物を得た。 この鋳造物のレントゲン写真を試験例１に準じ
て影撮した写真を第９図に示す。 この写真から明らかなように、写真中白斑点
（ブローホール、ピンホール）が点在し、黒点
（異金属（Fe）が見られ評価は不可であつた。 この比較例３で得た鋳造物の特性を測定した。
結果はまとめて第１表に示す。
【表】
関接測定値である。
第１図乃至第２図はいずれもこの発明方法で使
用する装置の実施例および変更例の断面説明図を
示し、第３図Ａは熔湯流拡開部材の外観図、第３
図Ｂはストツパ付きタンデツシユの熔湯流拡開部
材を密着させた外観図、第４図はレントゲン撮影
した鋳造物の撮影部位を示す説明図、第５図乃至
第７図はこの発明方法により製造された鋳造物の
レントゲン写真、第８図、第９図は比較例のレン
トゲン写真を示す。 １……上部体、２……下部体、３……蓋部、４
……注入口、５……吐出口、６……熔湯流拡開部
材、７……タンデツシユ、８……ストツパ、１０
……鋳型、１１……加圧弁、１２……排気弁、１
４……減圧弁。
用する装置の実施例および変更例の断面説明図を
示し、第３図Ａは熔湯流拡開部材の外観図、第３
図Ｂはストツパ付きタンデツシユの熔湯流拡開部
材を密着させた外観図、第４図はレントゲン撮影
した鋳造物の撮影部位を示す説明図、第５図乃至
第７図はこの発明方法により製造された鋳造物の
レントゲン写真、第８図、第９図は比較例のレン
トゲン写真を示す。 １……上部体、２……下部体、３……蓋部、４
……注入口、５……吐出口、６……熔湯流拡開部
材、７……タンデツシユ、８……ストツパ、１０
……鋳型、１１……加圧弁、１２……排気弁、１
４……減圧弁。
Claims (1)
- １ 銅及び銅基合金或いはアルミ及びアルミ基合
金の鋳造方法において、鋳造装置本体が上下に分
離結合できる上部体及び下部体からなり且つスト
ツパで底部を開閉されるタンデツシユを内部に有
する耐圧性気密容器であり、この前記上部体内部
のストツパ付きタンデツシユ内に予め脱ガス脱酸
処理された熔湯金属を給湯し、次いで耐圧性気密
容器内を大気圧以下に減圧し、所定減圧完了後前
記ストツパを開放して熔湯金属をストツパ付きタ
ンデツシユ下方に設けられた熔湯流拡開部材内へ
移行し連続してこの熔湯流拡開部材より鋳型内へ
鋳込み、その後直ちに不活性ガスを耐圧性気密容
器内に圧入し耐圧性気密容器内を大気圧以上にす
ることを特徴とする減圧加圧鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20216681A JPS58103952A (ja) | 1981-12-14 | 1981-12-14 | 減圧加圧鋳造用装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20216681A JPS58103952A (ja) | 1981-12-14 | 1981-12-14 | 減圧加圧鋳造用装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58103952A JPS58103952A (ja) | 1983-06-21 |
| JPH0146225B2 true JPH0146225B2 (ja) | 1989-10-06 |
Family
ID=16453049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20216681A Granted JPS58103952A (ja) | 1981-12-14 | 1981-12-14 | 減圧加圧鋳造用装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58103952A (ja) |
-
1981
- 1981-12-14 JP JP20216681A patent/JPS58103952A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58103952A (ja) | 1983-06-21 |
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