JPH0244925Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、比較的小型の精密鋳造機に係り、例
えば、チタン及びチタン合金等の高温活性が極め
て高い歯科用の精密鋳造物を製作するためのチタ
ン溶解用るつぼに関するものである。

「従来の技術」 最近、歯科用材料や成形外科材料として、生体
との親和性や耐食性に優れ、かつ比重の小さいチ
タンやチタン合金が用いられるようになつてい
る。そして、従来のこの種のチタン合金等の歯科
用材料を溶解するためのるつぼとしては、第５図
に示すものが知られている。

図中符号１は精密鋳造機であり、この精密鋳造
機１は密閉容器１ａの側面に扉式の蓋１ｂが取り
付けられてなるものであり、密閉容器１ａの内部
は上部の加圧溶解室２と下部の減圧鋳造室３とか
ら構成されている。加圧溶解室２の天井部分に
は、先端部が加圧溶解室２内に露出すると共に、
基端部が電源端子２ａに接続された非消耗性電極
２ｂが固定され、加圧溶解室２と減圧鋳造室３と
を区画する隔壁４には連通孔５が形成され、隔壁
４の連通孔５の加圧溶解室側（上側）の周縁部
は、リング状の膨出部６が形成されることによ
り、その上部に載置されるるつぼ７の受台となつ
ており、隔壁４の減圧鋳造室３側（下側）の連通
孔５の周縁部に形成されたリンク状の膨出部８
は、その下方に配置される鋳型９の接触部分とな
つている。また、加圧溶解室２の側面には、蓋１
ｂに覗き窓２ｃが取り舗けられており、これによ
つて内部を目視することができるようになつてい
る。

前記るつぼ７は短円柱状の銅製の容器であり、
内部がすり鉢状に形成され、さらに底部中央には
円形の流出孔７ａが形成されている。そして、る
つぼ７の内部には、流出孔７ａの直径より大きな
直径の、合金によつて製作された円柱状の鋳物材
料７ｂが載置されており、前記流出孔７ａは鋳物
材料７ｂの底面によつて塞がれた状態となつてい
る。また、鋳型９は円筒型枠１０の内部に通気性
の埋浸材１１を鋳込んだものであり、埋浸材１１
には湯口１２と造形空洞１３とが形成されてい
る。

そして、鋳型９の底部には鋳型の受台１４が設
けられており、この受台１４はハンドル１５を回
すことにより、周面カム式のジヤツキ１６でロツ
ド１７を介して上下自在とされており、前記ハン
ドル１５を締回すことにより、上方に移動して前
記鋳型９を膨出部８に気密当接させるようになつ
ている。さらに、電源端子２ａと減圧鋳造室３の
底部との間は電源１８によつて接続されており、
加圧溶解室２にはアルゴンガスのボンベ１９から
アルゴンガスを給するための配管２０が接続さ
れ、また減圧鋳造室３には内部を真空にするため
の真空ポンプ２１が配管２２によつて接続され、
この配管２２は前記配管２０と三方弁２３を介し
て配管２４によつて接続された構成となつてい
る。

そして、前記精密鋳造機１の蓋１ｂを明けて、
加圧溶解室２のるつぼ７の内部に流出孔７ａを覆
うように鋳物材料７ｂを載置すると共に、減圧鋳
造機３の内部に鋳型９を所定の位置にセツトした
後蓋１ｂを閉じる。ついで、真空ポンプ２１によ
つて加圧溶解室２と減圧鋳造室３とから空気を抜
くことにより内部を真空状態とした後、三方弁２
３を切り換えて加圧溶解室２内へアルゴンガス１
９を供給し室内をアルゴンガスの雰囲気とすると
共に、加圧溶解室２と減圧鋳造室３との間に一定
の差圧を設ける。そして、非消耗性電極２ｂへ通
電することにより、鋳物材料７ｂとの間にアーク
を発生させて鋳物材料７ｂを上部から溶解させ
る。鋳物材料７ｂが底部まで溶解すると、該鋳物
材料７ｂは加圧溶解室２と減圧鋳造室３との圧力
差、および自重によつてるつぼ７の流出孔７ａか
ら自然落下し、鋳型の造形空洞へ鋳込まれるよう
になつている。

「考案が解決しようとする問題点」 ところが、前記従来のチタン溶解用るつぼにお
いては、鋳物を鋳型に鋳込む際に、鋳物材料がる
つぼ内で溶解すると同時に、該るつぼの底部中央
に形成された円形の流出孔から鋳型の湯口へ自然
落下するようにしたものであるので、材料の溶解
温度の制御が不可能であると共に、るつぼと接触
している低温部側の溶解材料から鋳型内へ先に落
下して適切な鋳込み温度を実現することができな
いこの、また、アークを発生させて材料を溶解す
る際に、材料の溶けかたが上部から下部へ向つて
均一に溶解するのではなく、時折偏つて溶けるよ
うな場合が生じるが、このような場合には、部分
的に溶解した材料が前記るつぼの流出孔から先に
落下してしまい、るつぼの内部に相当量の材料が
残つてしまう現象が起こること等の問題点があつ
た。

本考案は、前記問題点に鑑みてなされたもので
あり、鋳物材料をるつぼの上で最適な鋳込温度状
態に速やかに溶解させることができると共に、る
つぼと接触している低温部側の溶解材料からでは
なく、アークに近い高温部側の溶解材料から瞬間
的に鋳型の湯口内へ落下させることができ、かつ
鋳込途中において、鋳込温度を低下させることな
く鋳込むことができるチタン溶解用るつぼの提供
を目的としている。

「問題点を解決するための手段」 本考案は、るつぼの上面側に鋳物材料より小さ
な容積となるように階段状の凹部を形成し、該凹
部と隣接する注湯口をるつぼの一側面に形成し、
さらに、前記るつぼの一側部側が該るつぼの自重
によつて傾倒するように該るつぼを支持ピンによ
つて支持すると共に、前記るつぼを着脱自在な係
止手段によつて水平状態に保持するように構成す
ることにより、前記問題点を解決している。

「作用」 本考案では、鋳物材料が該鋳物材料より小さな
容積に形成されたるつぼの凹部上で、表面張力に
よつてるつぼの上部に盛り上がつた状態となるた
め、最適な鋳造温度状態に溶解させることとな
る。この状態で、るつぼから係止手段を解除し
て、るつぼが自重によつて支持ピンを軸として注
湯口が形成された一側面側に傾倒すると、るつぼ
内の溶解した鋳物材料が注湯口から速やかに流出
し、鋳型の内部に鋳込まれる。その際、るつぼ内
の鋳物金属の最も温度の高い上層部から鋳型の内
部へ落下していき、るつぼと接触している温度の
低い溶融金属最後に落下することとなる。また、
凹部が鋳物材料より小容量に形成され、かつまた
るぼが傾倒するために、るつぼの内部に溶融金属
が多量に残留することがない。さらに、凹部と注
湯口とが隣接しているため、鋳物材料がるつぼの
新たな表面と接触することがなく、鋳物材料の温
度が下がることがない。

「実施例」 以下、本考案を図面を参照しながら説明する。
第１図ないし第４図は本考案のチタン溶解用るつ
ぼの一実施例を示すものである。これらの図にお
いて、前記従来の技術に示す構成要素と同一の要
素については、同一符号を付してその説明を省略
する。

まず、第３図を用いて本考案のるつぼを用いる
精密鋳造機について説明する。図中符号１は精密
鋳造機であり、この精密鋳造機１は、上部の加圧
溶解室２と下部の減圧鋳造室３とによつて密閉容
器を構成している。加圧溶解室２は上部が略半球
状に形成されると共に下縁部にはフランジ２ｆが
形成され、天井部分には非消耗性電極２ｂが取り
付けられている。減圧鋳造室３は、有底円筒状に
形成された容器であり、その上部には前記加圧溶
解室２との間を区画する隔壁４が固定され、隔壁
４の外周端は前記フランジ２ｆと当接されるフラ
ンジ４ｆを構成している。そして、前記加圧溶解
室２と減圧鋳造室３とは、蝶番い（図示せず）に
よつて開閉自在に接続されており、加圧溶解室２
と減圧鋳造室３とが閉じた状態で、フランジ２ｆ
と４ｆの間はＯリング３１によつてシールされる
ようになつている。

前記、隔壁４には貫通孔５が形成されており、
貫通孔５の周縁部には減圧鋳造室３側へ突出し、
その内部に逆円錘台状の空間が形成された筒体が
固定されることにより、鋳型９の収納部４ａとな
つている。鋳型９は通気性の埋浸材１１を、前記
収納部４ａの内部空間に嵌まり合うように逆円錘
台状に鋳込んで形成されており、埋浸材１１には
湯口１２と造形空洞１３とが形成されている。

そして、隔壁４の上部には、チタンまたはチタ
ン合金等の鋳物材料７ｂを溶解させるための容器
である、本考案のるつぼ７が配設されている。

るつぼ７は、第１図、第２図に示すように、チ
タン等の高温活性の高い鋳物材料７ｂと反応しな
いように、熱伝導性の高い銅を材料として直方体
に形成されており、るつぼの上面側には外側から
順次直径が小さくなると共に深くなる同心円の筒
状空間が３段、階段状に形成されることにより凹
部７ｊが形成されいる。そして、該るつぼ７の前
部側（一側部側）には、溶解した鋳物材料７ｂの
注湯口７ｍが形成され、この注湯口７ｍは、凹部
７ｊの縁まで接近するように形成された断面半円
状の切欠部７ｋによつて構成されている。さら
に、前記凹部７ｊは、その上部に載置されて溶解
される鋳物材料７ｂより半分以下の容積とされて
いる。そして、鋳物材料７ｂは、上部が球面状に
かつ底部が最上段の凹部７ｊ内に安定良く載置さ
せるように形成されている。さらに、るつぼ７は
注湯口７ｍが鋳型９の湯口７ｍの上方に位置する
ように配設されている（第３図参照）と共に、る
つぼ７に形成された注湯口７ｍ（前面）と反対側
に離れたるつぼ７の両側部には、自重によつて注
湯口７ｍ側に傾倒するように、該るつぼを支持す
るための支持ピン７ｎが、水平状態に固定されて
いる。そして、支持ピン７ｎは、るつぼ７の両側
部に平行に立設された銅製のるつぼ支持枠７ｏに
よつて、その上部に形成されたＵ溝７ｐ内で回転
自在に支持されている。さらに、支持枠７ｏは、
るつぼ台７ｑを介して隔壁４の上部に固定されて
いる。るつぼ台７ｑは箱状（円筒状でも良い）に
形成されており、上部の天井板には、るつぼの回
転の邪魔にならないように開口部７ｒが形成され
ていると共に、るつぼ７を間接的に冷却するため
の循環水の注入口７ｓ及び排出口７ｔが取り付け
られており、該注入口７ｓから入つた冷却水は、
るつぼ台７ｑの内側に所定の形状に配設されたチ
ユーブ７ｕを通つて前記排出口７ｔから排出され
るようになつている。

また、るつぼ７には、鋳物材料７ａを溶解する
際に該鋳物材料７ａがるつぼから流出しないよう
に、該るつぼ７を水平状態に保持しておくための
係止手段７ｖが設けられている。係止手段７ｖ
は、第１図に示すように、るつぼ７の背面（注湯
口７ｍと反対側）に水平状に固定された保持ピン
７ｗと、この保持ピン７ｗの自由端上面を係止す
るためのフツク７ｘを上部に備えたロータリーソ
レノイド７ｙとからなつており、該ロータリーソ
レノイド７ｙは、頭部を加圧室内に突出させた状
態で、隔壁４に固定された構成となつている。

つぎに、前記のように構成された本実施例の精
密鋳造機の作用について、その使用方法と共に説
明する。

まず、加圧溶解室２を開けて、鋳型９の収納部
４ａに鋳型９を収納すると共に、水平に保持され
たるつぼ７の凹部７ｊ上に鋳物材料７ｂを載置し
た後、第３図に示すように、加圧溶解室２を閉じ
て、フランジ２ｆ，４ｆを密着させる。そして、
内部の空気を抜くことにより、精密鋳造機１内を
真空とし、ついで加圧溶解室２側にアルゴンガス
等の不活性ガスを注入して所定の圧力に加圧し、
加圧溶解室２と減圧鋳造室３との間に所定の差圧
を設けると同時に、非消耗性電極２ｂと鋳物材料
７ｂとの間にアークを発生させることにより、鋳
物材料７ｂをるつぼ７の凹部７ｊ上で溶解させ
る。

鋳物材料７ｂが該鋳物材料より容積の小さなる
つぼ７の凹部７ｊ上で溶解されると、鋳物材料が
表面張力によつてるつぼの凹部７ｊの上部に球面
状に盛り上がつたままの状態で溶解される。そし
て、鋳物材料が最適な鋳込み温度状態になると、
ロータリーソレノイド７ｙを作動させてフツク７
ｘを回転させることにより、フツク７ｘからるつ
ぼ７の背部に固定された保持ピン７ｗが外れ、第
４図に示すように、るつぼ７は自重によつて、注
湯口７ｍ側へ傾倒する。るつぼ７が傾くと、るつ
ぼ７の凹部７ｊ上に表面張力によつて盛り上がつ
た鋳物材料は、注湯口７ｍの凹溝７ｌから鋳型９
の湯口１２の内部流入した後、造形空洞１３内へ
鋳込まれる。その際、るつぼ７内の溶解した鋳物
材料７ｂは温度の高い上層部から鋳型９の内部へ
速やかに落下していくと共に、るつぼ７と接触し
ている温度の低い鋳物材料程、最後に落下する
か、又は落下しないでるつぼ７の凹部７ｊ内部に
凝固して残ることとなる。しかし、るつぼが傾倒
すること、また凹部７ｊが浅いことから、るつぼ
の凹部内７ｊには溶融金属がほとんど残ることが
なく、凹部７ｊ上で溶解された鋳物材料の大部分
が確実に注湯されることとなる。

したがつて、本実施例のチタン溶解用るつぼに
おいては、鋳物材料７ｂを一旦るつぼ７の凹部７
ｊ上で溶解した後、るつぼ７を傾動させて、注湯
口７ｍから鋳型９の内部に鋳込むようにしたもの
であるので、鋳物材料を十分に溶解させることが
できると共に、材料の溶解温度を制御することが
可能となり、溶解温度に幅のある合金等の鋳物材
料においても、適切な鋳造温度（溶解温度＋50℃
〜100℃）とすることができる。したがつて、従
来のように、鋳物材料が偏つて溶けて、部分的に
溶解した材料が先に落下してしまい、るつぼの内
部に相当量の材料が残つてしまうという現象が起
こることなく、溶解した鋳物材料の大部分を効率
良く使用することが可能となる。

また、るつぼ７及び支持枠７ｏが熱伝導性の高
い銅製であり、かつるつぼ台７ｑ内を循環水で冷
却し、これによつてるつぼ支持枠を介して間接的
にるつぼ７を冷却するようにしており、鋳物材料
７ｂを溶解する際の熱をるつぼ７から奪うように
しているため、るつぼ７が過冷却されることが無
く、かつまた高温となつて高温活性の高いチタン
やチタン合金等の鋳物材料と反応することがな
く、るつぼ７の形状を小型化することができる。

さらに、るつぼ７の凹部７ｊが階段状に形成さ
れているため、るつぼの表面と鋳物材料との接触
面積が小さくなり、その分、鋳物材料７ｂからる
つぼへ７の熱伝導率が減少し、鋳物材料７ｂを効
率良くかつ速やかに溶解させるとができると共
に、るつぼの温度上昇を押さえることができる。
また、凹部７ｊと注湯口７ｍとは、非常に近接し
て形成されているため、るつぼを傾動させて鋳型
の内部に流し込んでも、鋳込み途中において前記
鋳物材料がるつぼの新たな表面に接触することが
なく、最適な温度で鋳込むことができる。

なお、上記以外の技術的事項、あるいは他の実
施例について、以下に記載する。

(i) 前記実施例においては、鋳物材料にチタン及
びチタン合金を使用したが、これに限られるこ
となく、鋳物材料が他の貴金属合金や非貴金属
合金等の場合にも適用することができるのは勿
論である。

(ii) 前記実施例においては、るつぼの係止手段
を、るつぼ７の背面に固定された保持ピン７ｗ
と、これを係止するためのフツク７ｘと、フツ
ク７ｘを回動させるためのロータリーソレノイ
ド７ｙとから構成したが、これに限定されるこ
となく、所定の時間にるつぼを傾倒させること
のできるような手段であればよい。たとえば、
前記ロータリーソレノイドの部分を手動に変え
て、操作するようにしてもよい。

(iii) 本考案の凹部７ｊは、同心円の円筒空間が３
段の階段状に形成された形状としたが、これに
限られることなく、るつぼと鋳物材料との接触
面が少なくなるような形状の凹部であれば、２
段、４段の階段状もの、あるいはその他の形状
に適宜設計変更することができるのは勿論であ
る。

「考案の効果」 以上詳細に説明したように、本考案のチタン溶
解用るつぼは、るつぼの上面側に鋳物材料より小
さら容積となる凹部を形成したので、鋳物材料が
るつぼの凹部上で表面張力によつてるつぼの上部
に盛り上がつた状態で溶解すると共に、最適な溶
解温度に溶解される。また、るつぼは支持ピンに
よつて支持すると共に着脱自在な係止手段によつ
て水平状態に保持するように構成したものである
ので、るつぼから係止手段を解除して、るつぼが
自重によつて支持ピンを軸として注湯口側に傾倒
すると、るつぼの凹部上で溶解した鋳物材料が注
湯口から速やかに流出し、鋳型の内部に鋳込まれ
ることとなる。その際、凹部と注湯口とは近接し
て形成されているため、鋳型の内部へ鋳込み途中
において、溶解した鋳物材料がるつぼの新たな表
面と接触することなく、最適な温度で鋳込まれる
こととなる。さらに、るつぼの凹部が階段状に形
成されているため、るつぼの表面と鋳物材料との
接触面積が小さくなり、その分、鋳物材料からる
つぼへの熱伝導率が減少し、鋳物材料を効率良く
かつ速やかに溶解させることができると共に、る
つぼの温度上昇を押さえることができる効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１ないし第４図は本考案の一実施例を示すも
のであり、第１図は隔壁の上方に配設されたるつ
ぼ回りの斜視図、第２図は第１図に示したるつぼ
の−断面図、第３図は本考案のるつぼを用い
る精密鋳造機の側断面図、第４図はるつぼを傾動
させることにより、内部の溶解した鋳物材料を鋳
型に流し込むところを説明するための説明図、第
５図は精密鋳造機の内部に配設された従来のるつ
ぼ側断面図である。 １……精密鋳造機、２……加圧溶解室、２ｂ…
…非消耗性電極、３……減圧鋳造室、４……隔
壁、５……連通孔、７……るつぼ（チタン溶解用
るつぼ）７ｂ……鋳物材料、７ｊ……凹部、７ｍ
……注湯口、７ｎ……支持ピン、７ｖ……係止手
段、７ｗ……保持ピン、７ｘ……フツク、９……
鋳型、１２……湯口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 減圧鋳造室の上部の加圧溶解室の内部に設けら
   れ、かつ注湯口が前記減圧鋳造室と加圧溶解室と
   の間に設けられた鋳型の湯口の上方に位置するよ
   うに配置されたチタン溶解用るつぼであつて、該
   るつぼの上面側に鋳物材料より小さな容積となる
   ように階段状の凹部を形成し、該凹部と隣接する
   注湯口をるつぼの一側面に形成し、さらに、前記
   るつぼの一側部側が該るつぼの自重によつて傾倒
   するように該るつぼを支持ピンによつて支持する
   と共に、前記るつぼを着脱自在な係止手段によつ
   て水平状態に保持するようにしたことを特徴とす
   るチタン溶解用るつぼ。