JPH0358824B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は減圧鋳造方法及び装置に係り、特に、
製品の一部に厚肉部を有する薄肉鋳物の鋳造に好
適な減圧鋳造方法及び装置に関する。

従来、減圧鋳造法によつて製品を鋳造する場
合、第１図に示される如き装置が用いられてい
る。この装置は、気性、保温性のある上型１と下
型２によつてキヤビテイ３を形成し、この両鋳型
１，２を挾持するように一対の押え板４が設けら
れている。押え板４の内面には多数の減圧用溝５
が形成されており、この減圧用溝５に連通される
減圧ライン６が押え板４の外面に取り付けられて
いる。また、上型１に装着されている押え板４に
はキヤビテイ３内に注湯するための鋳込口７が大
気開口しているものである。このような装置によ
つて、鋳型（上型１及び下型２）内を減圧させな
がら鋳込口７から溶湯を注入し、キヤビテイ３内
の湯まわりを良好にするとともにガス抜き効果を
図つているものである。

ところが、上記従来装置を用いた減圧鋳造方法
では、鋳型と減圧機構（押え板４及び減圧ライン
６）との密閉性が悪いという問題点がある。即
ち、従来装置では装置構造簡易化のために、上型
１と下型２との接合部分周囲にも密閉し得る手段
が設けられていない。このため、減圧機能が損な
われ、肉厚が１mm以下の薄肉鋳物の鋳造は湯まわ
りが悪いため困難となつている。更に、鋳造製品
の一部に厚肉部厚肉部を有する薄肉鋳物の場合、
収縮欠陥の発生を防止し、機械強度の向上を目的
として指向性凝固用の冷し金が用いられるが、こ
の冷し金採用時における問題点がある。即ち、鋳
型キヤビテイ３の厚肉部に対応して冷し金が埋め
込まれるが、この冷し金を埋め込むことは非常に
作業性が悪く、効率的に鋳型を製造できず、ま
た、鋳型の通気性を悪化させる原因となる。しか
も、冷し金が埋め込まれた鋳型では、鋳造時にお
いて熱膨脹率の差によつて鋳型にクラツクが生じ
る欠点を有している。

したがつて、従来装置による減圧鋳造法では、
１mm以下の肉厚を有し、かつ、指向性凝固が要求
される鋳物の鋳造を施工することが困難であると
いう問題点がある。

また、金様な減圧鋳造法としてＶプロセスとい
われる方法がある。この方法は鋳型のキヤビテイ
内壁面に密閉治具としてビニールを用い、キヤビ
テイを除く鋳型内を減圧して鋳造するものである
が、このような方法では、キヤビテイ内が減圧さ
れないので、肉厚１mm以下の薄肉で複雑形状の鋳
物を鋳造することは困難であり、上記例と同様の
問題点を有している。

前記各問題点を考慮した減圧鋳造方法に関し、
例えば、特願昭55−139555号の発明がある。この
発明は、前記鋳型とその内部の減圧のための減圧
槽との間に冷し金を介在させるとともに、前記鋳
型の少なくとも前記鋳込口を金属箔にて被覆する
ことにより前記鋳型内を密閉し、前記鋳型内を減
圧させた後、前記鋳込口の金属箔上から溶湯を注
入し、当該溶湯の熱にて前記金属箔を溶解させる
ことによりキヤビテイ内に溶湯充填を行うことを
特徴とする。この発明によれば、前記各問題点を
解決して鋳造を実施することができるが、該発明
によつても、なお、次のような問題点がある。す
なわち、該発明ではキヤビテイ内まで減圧されて
いるため、前記金属箔が溶解して破れた時点で溶
湯が一気にキヤビテイ内に流れ込むこととなり、
溶湯の充填スピードをコントロールすることがで
きず、薄肉または複雑等の形状の製品の鋳造で
は、溶湯の乱流が生じ、エアーまたは鋳型の巻き
込みが発生して製品の内部欠陥が生じる等の問題
がある。そのような溶湯の急速充填を緩和させる
ため、予め鋳型内の設定真空度を低くしておき、
注湯後に前記真空度を高めることが考えられる
が、その場合、製品の内部欠陥をなくすために
は、最初の前記真空度を鋳込口開口の場合と同一
レベルまで低くする必要があり、結果として、前
記問題点と同様に薄肉部の湯まわりが悪くなると
いう問題が生じることになる。

本発明は、従来方法では鋳造困難であつた製品
の一部に厚肉部を有する複雑形状の薄肉鋳物（肉
厚１mm以下）を欠陥なく、安定に製造することの
できる減圧鋳造方法及び装置を提供することを目
的とする。

上記目的を達成するために、本発明は保温性、
通気性を有する鋳型に減圧用孔を有する冷し金を
介して減圧機構を連結させ、前記冷し金によつて
少なくとも鋳型のキヤビテイ厚肉部の一部を形成
させ、かつ鋳込口を除く鋳型外周面を密閉用部材
で囲繞して、前記減圧用孔を介してキヤビテイ内
を減圧しながら前記鋳込口から溶湯を注入するよ
うにしたものである。

以下に本発明に係る減圧鋳造方法及び装置の実
施例を図面を参照しながら詳細に説明する。

第２図には本実施例に係る減圧鋳造装置の断面
図を示す。この図に示される如く、減圧鋳造装置
は、鋳型１０、冷し金１２、及び、減圧槽１４と
から構成されている。

鋳型１０は、発泡性あるいは非発泡性の石膏材
料からなり、保温性、通気性を有している。この
材料から製品形状に対応するキヤビテイ１６を形
成した鋳型１０が製造される。このキヤビテイ１
６は図において下端面側に近接した位置に形成さ
れ、製品肉厚が１mm以下となる翼相当部分の薄肉
部１８と、ボス部に相当する厚肉部２０とからな
る。このような鋳型１０は、厚肉部２０の一部が
下端面に開口されており、この開口部分が前記冷
し金１２によつて閉塞され、該冷し金１２が厚肉
部２０の一部を成すように形成されている。これ
は、鋳造時における厚肉部２０の指向性凝固を図
つて製品の収縮欠陥を防止するためである。ま
た、鋳型１０には外部に開口する鋳込口２２が設
けられ、該鋳込口２２とキヤビテイ１６とを連通
する湯道部２４が形成されている。この鋳込口２
２は前記厚肉部２０の反対端面（図中上端面）に
形成されているものである。

このような鋳型１０には、厚肉部２０の開口部
を閉塞して厚肉部２０の一部を形成する冷し金１
２が、鋳型１０の下端面全体を被うように接合配
置されている。この冷し金１２には、キヤビテイ
１６形成部以外の鋳型１０との接合面において開
口する減圧用孔２６が穿設されている。この減圧
用孔２６は、鋳型１０に対し、冷し金１２を挾ん
で連結されている減圧槽１４の内部に開口され、
鋳型１０と減圧槽１４間の連通を図つている。

冷し金１２に連結されている減圧槽１４は、一
平面部を開口した箱形状とされ、開口部を冷し金
１２によつて閉塞されて密閉されている。この減
圧槽１４と冷し金１２との接合部分には耐熱ゴム
などからなる密閉治具２８が備えられ、接合部の
シールを施して減圧機能を保証している。また、
減圧槽１４にはコンプレツサなどの減圧装置に連
継され、槽１４内の空気抽出を行うためのノズル
３０が設けられている。

このように冷し金１２と減圧槽１４とが連結さ
れている鋳型１０には、その側部外周を囲繞する
枠体３２が装着されている。この枠体３２は金属
材料から形成され、その下端縁において冷し金１
２に接合されている。枠体３２と冷し金１２との
接合部にも耐熱ゴムなどからなる密閉治具３４が
介在され、両者間のシールが施されている。ま
た、この枠体３２の上端縁は鋳型１０の上端面と
同一平面まで立ち上げ、鋳型１０の外側部全体が
密閉されている。このような鋳型１０の上端面は
大気開放状態となるが、鋳込口２２を除く上端面
は、アルミニウム材料などからなる金属箔３６に
よつて密閉されている。

このような減圧鋳造装置を用いた減圧鋳造方法
は次のように行われる。予め、減圧槽１４に連継
されている減圧装置を作動させ、減圧槽１４から
抽気させる。この抽気作用により、減圧用孔２６
を介して鋳型１０全体はわずかに減圧状態とな
る。この際、鋳型１０は、冷し金１２との間の密
閉治具３４、及び、金属箔３６によつて鋳込口２
２を除く部分が密閉状態とされ、しかも、減圧槽
１４と冷し金１２との間も密閉治具２８によつて
シールされている。しかし鋳込口２２は開いてい
るのでキヤビテイ１６内は減圧状態とならない。
その後、鋳物原材料であるアルミニウム材料から
なる金属溶湯を鋳込口２２から注湯する。鋳込口
２２が金属溶湯によつて閉塞されると、鋳型１０
の上端面が完全に密閉されるためキヤビテイ１６
内が急激に減圧される。この結果本実施例におけ
る溶湯は、密閉用部材を適用しない従来装置にお
ける溶湯と比べると、１mm以下の肉厚を有する薄
肉部へも速やかに、かつ確実に充填され、一方、
特願昭55−139555号の発明のような鋳込口を金属
箔で密閉した装置における溶湯と比べると、溶湯
は、その充填スピードがコントロールされ、前記
薄肉部へゆつくりと安定した、良好な湯まわりで
充填される。したがつて注湯時に、溶湯の乱流ま
たはエアー巻き込みが生じることなく、良好に湯
まわりさせることができ、キヤビテイ１６内の減
圧により多少のガスは吸引されるが、これはキヤ
ビテイ内より除去されるので製品の質的向上を図
ることができる。キヤビテイ１６内に充填された
湯は、その厚肉部２０において冷し金１２により
指向性凝固が行われて収縮欠陥が生じるおそれは
ない。

第３図には減圧鋳造装置の第２実施例を示す。
この装置は、湯道部２４Ａをキヤビテイ１６の側
部に連結させ、冷し金１２によつてキヤビテイ１
６の厚肉部２０のみならず、湯道部２４の一部を
形成するようにしたものである。

また、第４図には同装置の第３実施例を示す。
この装置は、鋳型１０と減圧槽１４を反転させた
状態とし、鋳込口２２Ｂが冷し金１２を貫通した
湯道部２４Ｂの上端に設けられ、減圧槽１４の側
部に配設されるように構成したものである。

この第２〜３実施例に係る装置によつても厚肉
１mm以下の薄肉製品の鋳造が可能となり、また、
冷し金の装着も極めて簡便に行い得る。

本発明の第１実施例及び第２実施例において、
鋳型１０の上端面に金属箔３６を装着した例を示
したが、この部分は特に溶湯により溶解させる必
要がないので金属板その他の耐熱性の板状材でも
よい。金属板及び耐熱性の板状体を用いる場合、
枠体３２との間及び鋳込口２２の外周縁部に耐熱
ゴムなどのシール部材を介設することが望まし
い。

このような方法の具体的実施例を以下に示す。

実施例 １ 非発泡性石膏材料よりなる鋳型１０を用い、薄
肉鋳物（肉厚１mm以下、位置によつては肉厚0.5
mmしかない）を、アルミニウム材料（AC4C）で
鋳造した。この場合、本実施例と重力鋳造方法の
両方を比較検討した。

重力鋳造法では、鋳型温度500℃、鋳込温度850
℃、冷し金温度400℃、押湯高さ200mmの条件下で
鋳造したが、湯まわり不良、表面ピンホールなど
の欠陥のない製品の鋳造は不可能であつた。

これに対し、減圧鋳造方法では、鋳型温度250
℃、鋳込温度700℃、冷し金温度250℃、押湯高さ
30mm、減圧度−300mmHg以上の条件下で鋳造した
が、欠陥のない製品が鋳造された。

本実施例において、鋳込口２２を除く鋳型１０
の上面は膜厚20〜100μのアルミニウム膜で密閉
した。膜厚が20μ以下で鋳型温度等によつてアル
ミニウム膜が破れ、また100μ以上では鋳型に対
する密閉機能が損なわれてしまうためである。

実施例 ２ 発泡性石膏材料よりなる鋳型１０を用い、鋳型
温度200℃、鋳込温度700℃、冷し金温度250℃、
減圧度−100mmHg以上の条件下で、上記実施例１
同様にして減圧鋳造を行つた結果、欠陥のない製
品を鋳造することができた。

以上のように本発明に係る減圧鋳造方法及び装
置によれば、鋳込口を除く鋳型の密閉を確保で
き、注湯時にはキヤビテイ内の減圧状態を向上す
る注湯時における溶湯の乱流またはエアー巻き込
みを発生させることなく、良好に湯まわりさせる
ことができ、また冷し金の配置容易であつて組立
作業性良好であるため、一部に厚肉部を有する複
雑形状の薄肉鋳物を欠陥なく安定に製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の減圧鋳造装置の断面図、第２図
は本実施例に係る減圧鋳造装置の断面図、第３図
は同装置の第２実施例を示す断面図、第４図は同
第３実施例を示す断面図である。 １０……鋳型、１２……冷し金、１４……減圧
槽、１６……キヤビテイ、１８……薄肉部、２０
……厚肉部、２２……鋳込口、２６……減圧用
孔、３２……枠体、３６……金属箔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 保温性、通気性を有する鋳型に減圧用孔を有
   する冷し金を介して減圧機構と連結させ、前記冷
   し金によつて少なくとも鋳型のキヤビテイ厚肉部
   の一部を形成させ、かつ鋳込口を除く鋳型外周面
   を密閉用部材で囲繞するとともに前記減圧孔を介
   してキヤビテイ内を減圧しながら前記鋳込口から
   溶湯を注入することを特徴とする減圧鋳造方法。 ２ 保温性、通気性を有する鋳型に減圧用孔を有
   する冷し金を介して連結された減圧機構を備え、
   前記冷し金は少なくとも鋳型のキヤビテイ厚肉部
   の一部を形成するとともに鋳込口を除く鋳型の外
   周面が密閉用部材で囲繞されていることを特徴と
   する減圧鋳造装置。