JPH03189057A - 精密遠心鋳造用鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ロストワックス鋳造法で用いられる精密遠心
鋳造用鋳型に関するものである。

〈従来の技術〉 回転している鋳型内に全屈溶湯を注入し、これに働く遠
心力によって溶湯を鋳型キャビティに充満したり、ある
いは鋳型内壁に押しつける遠心鋳造法は主として鋳造管
あるいはロール等の大物鋳造品から装飾品等の小物鋳造
品の製造に至る迄採用されている鋳造方法である。

そのうち鋳型にロストワックス鋳型を用いる場合がある
が、その目的は微細な形状の再現性の確保であり、また
ピンホール等の鋳造欠陥の防止であり、あるいは鋳造歩
留りの向上である。

ところでロストワックス鋳型を用いた精密鋳造において
は１鋳型で多数の製品を同時に鋳造するのが一般的であ
り、これら多数の製品を堰の部分で湯道から切り離す必
要がある。切断に際しては、切断工具が用いられるが、
それによる製品配置の制限のため鋳造歩留りが低いこと
、あるいは切断工数が大きいことが問題となっている。

この問題を解決するために特開昭５３−７７８３６号公
報では遠心力によって鋳型内の溶湯が半径方向に押しや
られ、回転軸周辺に溶湯が存在しなくなることに着目し
、製品と湯道との切断を省略しうる鋳造方法を提案して
いる。

すなわち、湯道の上端付近に鋳込み時に余分な溶湯を逃
がすための溶湯アフレ受けを設けた遠心鋳造用鋳型を用
い、一定量の溶湯を流し込んだ後、鋳型を回転させ遠心
力により溶湯を湯道に沿って上昇させ、各製品キャビテ
ィ及び各層に給湯し、余分な湯は前記溶湯アフレ受けに
逃がすことにより、鋳込み後に不要となる湯道部の湯を
残さないようにしている。

しかしながら前記方法では余分な溶湯が溶湯アフレ受け
に逃がしたとしても、湯道の形状が理想的な放物線形状
をしていない限り湯道には溶湯が残り、製品と湯道との
切り離しは必要であった。

すなわち凝固完了まで回転を継続していた場合の湯道内
の溶湯の形状は第４図に示すようになる。

この場合の理想的な湯道形状はＡの溶湯の形状で示され
る放物線であり、その方程式は ｙ−−ゴｘ”＋ａ−ｈ−（１） と表わされる。

現実には湯道形状を（１）式で表わされる放物線にする
ことは不可能であり、通常（１）式のｙ−ａにおける接
線、すなわち ｈ ｙ＝−ｘ　　十ａ　　２ｈ　　　　　（２）「 で表わされるＢの形状が最良のものとして採用されてい
る。

この場合、仮に溶湯アフレ受は部での湯道の半径ｒを６
ｃｍ、遠心鋳造時の回転数ｎを３００ｒｐ＋ｍとして、
湯道底から高さａ、が１５ｃ＋ｍと高さａ、が５ｃ＋ａ
にある皿部での湯道内残湯厚みは方程式（１）式と（２
）式の差として計算され、それぞれ０．１ａｍおよび１
．０ｃｍとなる。すなわち湯道と製品とは堰を介して接
続しており、何らかの分離手段が必要である。

この際鋳込み金属が鋳鉄のようにもろい金属、あるいは
アルミニウムのように強度の比較的弱い金属であれば、
湯道残湯が薄いので衝撃あるいはねじり等で容易に製品
を分離しうるが、鋳鋼等の強度がありかつ延性に冨む金
属では切断が必要である。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上述べたように、遠心鋳造においても湯道形状の適性
化と溶湯アフレ受けの設置のみでは製品と湯道とを切断
工程なしに分離するのは事実上不可能である。

しかしながらロストワックス精密鋳造法では１個の鋳型
にいかに多くの製品を付与するかが鋳造歩留りの向上を
画るうえてのポイントであり、これは必然的に製品と湯
道との分離を困難にし、切へ 断工数を増加させることとなる。

そこで、本発明は、製品と湯道との分離を容易にし、鋳
造歩留りを向上することができる精密遠心鋳造鋳型を提
案することを目的とするものである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、湯口の下部にこれと接続する湯道を縦に設け
、該湯道の外側にこれと接続する１段乃至２段以上の水
平断面が鋳型全体としてほぼ放射状をなすような堰及び
製品キャビティを設け、該湯道の中心軸が回転軸に一致
するようにした精密遠心鋳造用鋳型において、該堰の途
中にその断面積を小さくするネック部を設けたことを特
徴とする精密遠心鋳造用鋳型である。

〈作用〉 ロストワックス法は、その鋳造品の形状が従来の鋳造法
で得られる物に比して複雑化できることが特長であるが
、それと同時にその内部品質がすぐれている必要がある
。特に引は巣あるいはガスホールの存在を避りるために
堰の位置、数ならびに大きさの設定に多大の注意が払わ
れてきた。

本発明者らは、遠心鋳造をロストワックス鋳造法に適用
することにより、遠心力による内部品質の向上をはかり
、堰の品質に対する役割り、すなわち製品部の凝固収縮
時における溶湯補給能力を軽減し、堰の形状に自由度を
もたせることに成功した。これにより、本発明では堰の
途中にその断面積を小さくするネック部を設けたので、
湯道と製品との分離が容易になった。

〈実施例〉 次に実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図および第２図は夫々本発明の層形状を示す断面図
である。湯口の下部に縦に設けられた湯道２の外側に堰
３及び製品キャビティ４が設けらけている。第１図では
、７字状の溝６を形成している。また第２図ではフィル
ター８により堰の断面積を小さくしている。

この際の断面積減少率は、５〜３０％が望ましい。

５％未満では溶湯の流入に整置を生じるし、３０％超で
は切断の簡易さの効果がなくなる。

上記の７字状の溝およびフィルターは、この形状をした
セラミック板あるいはフィルターを皿部のロー模型にあ
らかじめ組み込むか、またはロー模型に７字状のカット
を行うことにより形成する。

しかしながら単に断面積減少部を設けるだけではこの部
分の強度が弱く、鋳型造型時あるいはその後の取扱い時
にこの部分が破損することがある。

したがってロー模型の組立て作業時に、この断面積減少
部をはさんで補強を行うことが望ましい。

この補強には第１図および第２図に示すようにセラミッ
ク棒７をロー模型中に埋めこむのが筒便であり強度的に
も十分である。

また遠心鋳造の場合、断面積減少部を通過した溶湯には
遠心力が付与されるので、たとえ断面積減少部が先に凝
固したとしても、これと製品部との間の皿部内溶湯が液
体であるならば製品に対して押湯として働くので、製品
の内部品質低下とはならない。ただしさらに内部品質の
向上を望むのであれば、断面積減少部と製品との間に第
１図に示すように特に押湯９をつけても良い。

この様にして作成されたロー模型の一体型（ツリーと呼
ぶ）にロストワックス法の適法に従って造型を施こし、
脱ロー後焼成し、遠心鋳造を行う。

遠心鋳造時の回転数に制限はなく、金属溶湯の鋳込み時
に回転していても良いし、鋳込み後回転しても良いが、
鋳型内の溶湯が完全に凝固する迄回転を継続する必要が
ある。

凝固および冷却後鋳型を除去し、鋳造金属が鋳鉄等のも
ろい材料の場合にはハンマー等で断面積減少部をたたき
折るか、アルミ等の柔らかい金属の場合には折り曲げて
切断する。また鋼等の固く強い金属の場合にはこの部分
をガス溶断するのが良い。こうずれば切断工具を入れる
余裕がなくても製品を分離可能である。もち論可能であ
れば高速回転砥石切断機を使用してもよい。

また第３図に他の実施例を示す。これはいずれもローか
らなる湯口！、湯道２．堰３および製品４を接合してで
きたツリー５である。製品数は１段６個で３段、合計１
８個である。湯道２は湯口ｌとの接合部の直径が１２Ｃ
ＩＤ、底部が５．４ｃｍ、高さ２０ｃｍの逆円錐台状を
している。堰３は断面積６ｅｓ’で、途中に断面積Ｑ、
９ｃｍ”の断面積減少部６を有し、直径５鴫のセラミッ
ク棒７で補強されている。

これにロストワックス法の適法に従かい特殊な耐火物ス
ラリー耐火物スタッコを用いたコーティング工程を繰返
し、脱ロー、焼成を経て室温迄冷却して精密鋳造鋳型を
得た。これに真空溶解した／ｌｆ６％、ｖ４％を含むチ
タン合金５．０ｋｇを回転数３００ｒｐａ＋で遠心鋳造
した。冷却後鋳型を除去し、断面積減少部でアセチレン
−酸素ガス溶断により堰を切断し、製品と湯道とを分離
した。

溶断部分の厚みは薄く、短時間に簡単かつ製品に熱影響
を与えたり、溶断スパンタを付着することなく溶断しえ
た。

従来皿部の切断は高速回転砥石切断機を使用していたた
め、切断砥石で切断可能な１段４個、１鋳型１２個の製
品しか得られなかったが、これにより鋳造歩留りの向上
および切断工数の削減効果を得られたばかりでなく、鋳
型造型数、ならびに鋳造回数を３分の２に減らすことも
可能となった。

〈発明の効果〉 本発明によれば、湯道と製品との分離が簡単かつ容易な
ため切断工数が大幅に減少するとともに、両者を分離す
る際の切断方法を考慮する必要がないため１鋳型につけ
られる製品数を増やすことが可能となり、鋳型造型工数
をも大幅に減少しえた。

なお堰断面積の減少により心配された製品の内部欠陥の
発生は、遠心鋳造による加圧効果のため全く見られなか
った。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の層形状を示す断面図、第
３図はツリー形状の実施例の断面図、第４図は遠心鋳造
した時の鋳型内の溶湯の充満状況を示す説明図である。 ｌ・・・湯口、 ２・・・湯道、 ３・・・堰、 ４・・・製品、 ５・・・ツリー ６・・・断面積減少部、 ７・・・セラミック棒、 ８・・・フィルター ９・・・押湯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　湯口の下部にこれと接続する湯道を縦に設け、該湯道
   の外側にこれと接続する１段乃至２段以上の水平断面が
   鋳型全体としてほぼ放射状をなすような堰及び製品キャ
   ビティを設け、該湯道の中心軸が回転軸に一致するよう
   にした精密遠心鋳造用鋳型において、該堰の途中にその
   断面積を小さくするネック部を設けたことを特徴とする
   精密遠心鋳造用鋳型。