JPH0225701B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋳造物を真空中で製造する方法とこ
れを実施するための装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の真空鋳造炉には通常３つに分離したチヤ
ンバーがあり、この３つのチヤンバーの中の中央
にある鋳造チヤンバーは、このチヤンバーの内部
て仕込んだ造鋳用材料をるつぼの中で融かして鋳
型に注ぐものであり、上記チヤンバーは、上記る
つぼの上方にあつて鋳造用材料が鋳型の中に注入
された後に、更に仕込まれた鋳造用材料を、この
上部チヤンバーを通してるつぼに送ることができ
るものであり、引込用チヤンバーは、上記鋳型の
下方にあつてこの上部チヤンバーを通して鋳造用
材料を満たした鋳型を炉から取り出して新しい空
の材料をこの炉の中に入れるものであり、かつ新
しい仕込材料を上部チヤンバーからるつぼの中に
下ろし、鋳型を鋳造チヤンバーに引き上げるため
の装置が設けてある。さらに、この鋳型は、鋳造
用材料を注入する前に所定の温度に予熱される。

上記仕込んだ金属寺料を融かして真空中で鋳造
する目的で、適当な真空状態を作り出すために真
空ポンプとその関連装置を設けてあり、少くとも
上記鋳造チヤンバーの中に通常グラフアイトで作
られて真空中で劣化しない加熱装置が設けられる
ようになつている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述の装置では、一度真空になれば、
鋳型と仕込材料を入れ代えるために、新しい仕込
材料と鋳造チヤンバーに入れる前に、真空を破る
かあるいは上部チヤンバーと引込チヤンバーを真
空にするという方法をとらなければならない。

第１のケースは真空を破る場合であるが、熱い
状態にあるグラフアイト製品加熱装置が空気中で
劣化するのを防ぐために、実際には鋳造チヤンバ
ーに空気を入れる前に炉を冷ましておく必要があ
る。この作業により鋳造物の製造サイクルの時間
が増えるという問題がある。

第２のケースは真空を維持する場合であるが、
鋳造チヤンバーは熱いまま保持され鋳造物の製造
サイクル時間も短縮されるが、仕込材料を鋳型に
注入する前にその鋳型を予熱するための時間が必
要である。そして、この予熱時間は鋳造現場では
分離した炉の中で、鋳型を所定の温度まで予熱
し、この予熱した鋳型を鋳造チヤンバーに送るの
にあてられる。この結果、鋳造チヤンバーを鋳型
の予熱のみに使用する時間は短縮できる。

しかし、分離型炉を使用することはエネルギー
を浪費するとともに熱い鋳型を取り扱うが故の問
題を招く。また、鋳型を上記予熱用の炉から取り
出してから鋳型に鋳造金属材料が注入されるまで
の間、鋳型は冷却時間を持つことになり、その冷
却の程度は鋳造サイクルごとに異なることがあり
得るので実際の鋳造工程では無駄が生じるように
なる。

もうひとつの問題は、鋳造チヤンバーを他方の
チヤンバーから遮断するのに用いられるバルブを
上記他方のチヤンバーが所定の真空度に達するま
で高温で作動しなければならないということであ
る。そのために、上記バルブは通常冷水型に設計
され、この設計はバルブを複雑にするし、そのバ
ルブは正常に作動しなければならないのでその炉
は製造されていない。

上記炉は柱状をなす粒状あるいは単結晶の製品
を製造するために、工程上の要求に応じた鋳型用
加熱装置を構成するように設計された。しかし、
上記引込チヤンバーを真空にするとともにシール
して鋳造チヤンバーを常時真空に保つ方法を現場
では続けていた。この実施例は英国特許第
1349099号（同日本国特公昭54−8167号公報）に
図示されており、この図には３つのチヤンバーか
らなる炉が掲げられており、この炉のチヤンバー
は全て真空にされるとともに相互独立であり、こ
の炉の中には仕込材料と鋳型をそれぞれ冷えた状
態から加熱するための加熱装置が上部チヤンバー
と中部チヤンバーに設けられている。これに代わ
る工程がドイツ特許公報第2451464号（同日本国
特開昭50−79426号公報）に記載されており、こ
の公報中には仕込材料と鋳型とを同時に加熱する
加熱チヤンバーと、仕込材料を満たした鋳型を引
込む引込チヤンバーとの、２つのチヤンバーだけ
が開示されている。上記工程では鋳型は仕込材料
を分離した空間の中に入れるようになつている。

一方、本願発明による装置及び工程の基本的な
特徴は、加熱チヤンバーに空気が流入することを
真空ポンプにより防止するとともに、引込チヤン
バーも真空にでき、さらに上記加熱チヤンバーと
引込チヤンバーとを分離できるようにしたことに
ある。

本発明の目的は部品を真空中で比較的短いサイ
クル時間で鋳造することが可能であつて炉の各種
部材の間に複雑な真空バルブを設ける必要のない
鋳造装置を提供することにある。

本発明のもうひとつの目的は鋳型の加熱とチヤ
ンバーの真空化を同時に行ない、かつ、鋳造物が
空気によつてひどく痛められない程度まで固化す
るとすぐに加熱チヤンバーに空気を入れるという
鋳造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、真空鋳造装置は、炉チヤンバ
ーと、この炉チヤンバーの内部に配置された炉
と、鋳型とるつぼとが通つて上記炉チヤンバーに
入り、炉内に載置されるためにチヤンバー壁面に
設けられた入口と、鋳込まれた鋳型を冷却するた
めに炉から引込可能な引込間空と、炉と引込空間
とが真空となるように上記入口をシールする装置
と、上記炉チヤンバーと炉とを真空にするために
炉チヤンバーに連通された真空ポンプとを備え、
上記炉チヤンバー内に、上記鋳型と上記るつぼ内
に収容された鋳造用仕込材料とを加熱するための
加熱装置を有する真空中で鋳造物を製造する装置
において、上記引込空間は上記炉チヤンバーの内
部と連通する開口を有し、この開口は上記引込空
間から鋳造物を取り出している間は開いた状態に
あり、さらに上記鋳型加熱装置は電気抵抗型加熱
装置からなり、この電気抵抗型加熱装置は真空中
及び空気中で取扱い可能な合金、すなわち、損傷
を生じさせないような鉄、クロム、アルミニウ
ム、イツトリウムによる合金から作られているこ
とを特徴とするものである。

本発明に基づく装置を用いれば、上記チヤンバ
ーが空気で満たされている時にこのチヤンバーの
中に比較的冷たい鋳型を導入し、このチヤンバー
を真空にしながら上記鋳型を加熱し、このように
して鋳造工程のサイクル時間全体を短縮するとと
もにエネルギー消費を節約することが可能にな
る。これと同様に、鋳造材料が注入され鋳造物が
空気にさらされてもいたまない程度に固化すれ
ば、上記鋳型加熱装置のスイツチを切らずにすぐ
に上記チヤンバーの中に空気を入れることができ
る。次いで鋳造物の入つている鋳型を空の鋳型と
入れ代え、鋳造用料を入れ代えることができる。

上記先行技術における各種チヤンバーの間の真
空バルブに関する問題は全て解消し、従つて先行
技術は鋳型予熱用の補助炉をぜいたくに使つてい
たことがわかる。このことは炉を従来有用とされ
て来た炉より極めて安価にし、工程の経費を節約
する結果を生む。

本発明の実施例のひとつでは、引込空間を炉の
下方に設け、この引込空間は炉チヤンバーに対し
て開いてこれとつながり、鋳造用材料が注入され
た鋳型をこの引込空間の中に引き込むようにして
ある。

また、本発明によれば、真空中で鋳造物を製造
する方法は；空の鋳型と鋳造用仕込材料をチヤン
バー内の炉に入れる段階と、このチヤンバーを外
気からシールする段階と、上記鋳型と鋳造用仕込
材料を加熱すると同時に上記チヤンバーを真空に
するが、安全な真空度になるまでは上記鋳造用仕
込材料が確実に融けないようにする段階と、上記
鋳造物を鋳造し、この鋳造物を冷やす段階と、上
記鋳造物が空気にさらされても傷まない程度に固
化し、しかも上記炉が著しく冷える前の時期に、
上記炉の中に空気を入れて上記鋳型と鋳造用仕込
材料を入れ代える段階とからなる。

〔実施例〕

本発明の実施例を、以下、図によつて詳細に説
明する。

本装置は炉チヤンバー１０を有し、この炉チヤ
ンバー１０はポンプ１２によつて真空にすること
ができる。この炉チヤンバー１０の中には炉１４
があり、この炉１４の中で鋳型１６を加熱装置１
８で加熱することができる。またこの炉１４は上
記鋳型加熱装置の上方に鋳造用仕込材料２２を融
かすためのるつぼ加熱装置２０を有する。

上記炉１４の下方には引込空間２５があり、こ
の引込空間２５は上記炉チヤンバー１０に対し開
いてこれにつながり、空の鋳型１６を上記炉１４
に挿入する前にこの引込空間２５に置く。上記鋳
型１６を基盤２７上に据え、この鋳型１６を入口
２９を通して上記炉チヤンバー１０に出し入れす
るように上下させるラム２８を設ける。この実施
例では上記引込空間２５を分離したコンパートメ
ント２６の中に形成してあるが、この引込空間２
５はその開口部２９を介して上記炉チヤンバー１
０につながつているので、この引込空間２５を上
記炉チヤンバー１０の一部と見なすことができ
る。一方、上記炉チヤンバー１０内の炉１４の上
面には、るつぼ加熱装置２０が載置されており、
この中にるつぼ２４が収容されている。このるつ
ぼ２４は、炉１４の上方に設けられた入口３１を
通じて炉チヤンバー１０内に収容される。また、
このるつぼ２４は回転軸３８により回転可能な回
転アーム３０に吊持されている。そして上記回転
軸３８は、昇降装置４２により昇降自在に支持さ
れている。一方、上記回転アーム３０の先端に
は、棒部材４４と把持部材４６とからなる把持装
置が備えられている。また上記棒部材４４には、
バネが挿着されており、蓋３６を付勢し、炉チヤ
ンバー１０の入口３１に密着できるようになつて
いる。

これらの装置により、鋳込んだ後の空のるつぼ
２４を炉チヤンバー内から取出すとともに、新し
い鋳型材料２２を収容したるつぼ２４を炉チヤン
バー内に収容することができる。

また、全工程の時間を短縮するために、上記引
込空間２５を形成するコンパートメント２６が回
転円状コンベア４８上に設けられてる。

そして、上記コンパートメント２６が炉１４の
下方で回転できるようになつている。図において
は、２つのコンパートメントが示されているが、
それ以上の個数が配置されていても構わないこと
は、理解に難くない。

このようにして、鋳型１６は、鋳造作業が行わ
れているコンパートメントと別のコンパートメン
トにおいて、炉の外部で準備することができる。
そして、鋳込まれるために、炉１４内に上昇させ
られるようになつている。

上記回転円状コンベア４８の中央位置には回転
軸受３７，４９により保持された回転軸３８が配
置されている。複数のコンパートメント２６は、
上記回転円状コンベアの上面５０上に載置され回
転軸３８回りに回転して移動できるようになつて
いる。

また、コンパートメント２６が炉１４の下方位
置に来ると、最上段の縁が炉１４内部へ向けて移
動できるための入口２９の周囲のシール３２によ
りシールされるようになつている。

さらに、各コンパートメント内の鋳型１６は可
動ラム２８の周囲に取着された基盤２７上に載置
されている。上記ラム２８は、上記回転軸３８に
固着され、回転可能な回転アーム５２により支持
されている。この炉チヤンバー１０はシール用部
材３２，３４を有し、このシール部材３２，３４
は上記引込空間２５を含むコンパートメント２６
および蓋３６と各個に相対して入口２９，３１を
気密にシールする。

上記るつぼ加熱装置２０は誘動コイルであり、
この誘動コイルは上記鋳造用仕込材料を融かすた
めのもので従来の形式のものを使用することがで
きる。上記加熱装置類は従来も真空中で傷むこと
なく作動して来た、しかし上記鋳型加熱装置１８
は強力な抵抗型加熱装置であり、従来の加熱装置
は空気中か真空中かの何れか一方で作動させる場
合にのみ適している。したがつて、本発明に基づ
く工程を有効に行うためには、加熱装置のタイプ
をセラミツク鋳型を空気中でも真空中でも加熱す
るのに適したものにすることが要求される。この
目的のために、本加熱装置は、例えば
FECRALLOY（登録商標）の名称で公知の材料
で作つたものを選定することができ、この材料は
鉄、クロム、アルミニウムおよびイツトリウムを
含む合金であつて高温での空気による腐触に対す
る抵抗性が非常に大きい。

上記炉の作用は次ぎのとおりである。

るつぼ２４に仕込材料２２、すなわち通常棒状
をなす鋳造用仕込材料２２を入れ、このるつぼ２
４を上記るつぼ加熱装置２０の中に入れて蓋３６
でシールする。それと同時に空の鋳型１６を引込
空間２５に入れて上記炉１４の下方に置き、上記
炉チヤンバー１０をシールする。このシールが利
いて来たらすぐに上記ポンプ１２を作動させて上
記炉チヤンバー１０の中を真空にし、この間に上
記鋳型１６を上記炉１４中に移動させ、それから
上記炉１４の加熱装置１８のスイツチを入れる。
真空度が予め定めた値に達したらすぐに上記るつ
ぼ加熱装置２０のスイツチを入れる。このような
順序にすることによつて真空度が適当な値に達す
るま仕込材料２２が著しく融けることがない。本
実施例では仕込材料２２がるつぼ２４の低を閉じ
る栓の作用をし、この仕込材料２２が融けるとこ
の栓も融けて自動的に注入が行なわれる。上記加
熱装置１８，２０を制御することによつて上記注
入を行なう時期を上記鋳型が正しい温度になる時
期に合わせることができる。上記鋳型への注入を
行なうとすぐに、るつぼ加熱装置２０のスイツチ
を切り、この鋳型１６を上記引込空間２５の中に
引き込ませて上記鋳造した材料が空気にさらされ
ても傷まなくなる温度まで上記鋳造物を冷やすそ
れから、上記炉１４が未だ熱いうちに上記真空を
破り、上記鋳型１６とるつぼ２４を引つ込めて新
しい鋳型１６とるつぼ２４に入れ代える。次に上
記炉１４をシールし、上記ポンプ１２を作動させ
て上記工程をくり返す。

また、他の実施例として以上で説明した装置及
び工程に改良を施し得ることは明白である。例え
ば、上記引込空間をを形成するコンパートメント
２６を省くことができるし、上記鋳型１６が上記
炉１４の中に置かれた時にチヤンバー１０に出来
る〓間を上記鋳型１５を置く基盤２７により、シ
ールするように設計することもできる。この場合
には上記鋳型１６は上記真空が破られないで上記
鋳込んだ金属が固化し始めるまで炉１４の中に止
めておかなければならない。この改良によつて上
記装置は一層単純になるが、そのために上記工程
の時間は長くなる。

上記鋳型加熱装置は上記炉の中に温度勾配を与
えるように分離して制御できる帯状の形にするこ
とができる。そのような加熱装置とその制御装置
は方向性を有する固形化炉として公知であり、こ
こでは詳細な説明は省略する。なお、上記加熱装
置の作動時期と温度を制御する装置４０を図の中
に記載した。

〔発明の効果〕

以上の説明から分かるように上記炉の設計は際
めて単純であり、真空にすることのできるチヤン
バーが１個必要なだけであつて、従来のようにチ
ヤンバー間のバルブ類は全く不要である。鋳造時
間は最小になり、ほとんど上記鋳型を加熱するの
に必要な時間に依存するものとなる。

また、強力な抵抗型加熱装置を用いることによ
つて、空気中、真空中のいずれにおいても数分の
うちに鋳型を冷えた状態か加熱状態にすることが
できる。この加熱時間は短縮することができる
し、次の炉をある程度予熱することによつて鋳型
に対する熱衝撃を緩知することができ、したがつ
て費用を現在行なわれている従来に工程よりも著
しく軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に基づく鋳造装置の正面断面図であ
る。 １０……チヤンバー、１２……真空ポンプ、１
４……炉、１６……鋳型、１８……鋳型加熱装
置、２０……るつぼ加熱装置、２２……鋳造用仕
込材料、２４……るつぼ、２５……引込空間、２
６……コンパートメント、２７……基盤、２８…
…ラム、２９，３１……入口、３０，５２……回
転アーム、３２，３４……シール部材、３６……
蓋、３７，４９……回転軸受、４０……加熱装置
の制御装置、４２……昇降装置、４８……回転円
状コンベア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉チヤンバー１０と、この炉チヤンバーの内
   部に配置された炉１４と、鋳型１６とるつぼ２４
   とが通つて上記炉チヤンバーに入り、炉内に載置
   されるためにチヤンバー壁面に設けられた入口
   と、鋳込まれた鋳型を冷却するために炉１４から
   上記鋳型を引込み可能な引込空間２５と、炉１４
   と引込空間２５とが真空となるように上記入口を
   シールする装置と、上記炉チヤンバー１０と炉１
   ４とを真空にするために炉チヤンバー１０に連通
   された真空ポンプ１２とを備え、上記炉チヤンバ
   ー１０内に、上記鋳型１６と上記るつぼ２４内に
   収容された鋳造用仕込材料２２とを加熱するため
   の加熱装置１８，２０を有する真空中で鋳造物を
   製造する装置において、 上記引込空間は上記炉チヤンバーの内部と連通
   する開口を有し、この開口は上記引込空間から鋳
   造物を取り出している間は開いた状態にあり、さ
   らに上記鋳型加熱装置１８は真空中及び空気中で
   取扱い可能な電気抵抗型加熱装置からなることを
   特徴とする真空中で鋳造物を製造する装置。 ２ 上記引込空間２５は可動のコンパートメント
   ２６を有し、このコンパートメントは鋳造工程の
   進行中は上記炉チヤンバーに対してシールされる
   が、鋳型の除去及び取り換えを行なうために上記
   炉チヤンバーから分離できることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の真空中で鋳造物を製
   造する装置。 ３ 空虚な鋳型と鋳造用仕込材料を収容したるつ
   ぼとを炉チヤンバーの内部にある炉に供給する段
   階と；上記炉チヤンバーを外気からシールする段
   階と；上記炉チヤンバーを真空にするのと同時
   に、上記炉チヤンバー内に配置された真空中およ
   び空気中で作動可能な加熱装置により上記鋳型と
   上記るつぼとを加熱するが、上記炉チヤンバーが
   安全な真空度になつた後に上記鋳造用仕込材料が
   溶融するように加熱する段階と；上記鋳造物を鋳
   造し、この鋳造物を冷却する段階と；上記炉の冷
   却がかなり進行する前であつて上記鋳造物が空気
   中にさらされても劣化しない程度まで固化した時
   に、上記鋳造物を収容した鋳型と空虚なるつぼと
   を上記炉チヤンバーから取り出して、次の空虚な
   鋳型と鋳造用仕込材料を収容したるつぼとを炉チ
   ヤンバー内に供給できるように上記炉の中に空気
   を入れる段階とからなることを特徴とする真空中
   で鋳造物を製造する方法。