JPH0375252B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、溶融金属の鋳造時に用いられる押
湯スリーブに関するものである。

（従来の技術） 鋳造金属は凝固に際して体積収縮を起こす。従
つて、鋳型内で溶融金属を鋳造する際、鋳物が凝
固するときに生じる収縮の補給用として、鋳物の
上方又は側方に押湯を付設することが通常必要と
される。押湯金属をできるだけ長時間溶融状態に
保つために、押湯を発熱性や断熱性の押湯スリー
ブで包囲することが一般に行われている。そうす
ることによつて、押湯効果を向上させたり、押湯
体積を最小にまで小さくすることが可能となる。

そのような押湯スリーブは、横断面が通常円形
又は楕円形のもので、２つのタイプの何れかであ
る。すなわち、１つは開放型押湯スリーブで、ス
リーブが鋳型内の適所に置かれた時、スリーブ上
端が大気に対して開放しているものであり、もう
１つは盲押湯スリーブでスリーブ上端が閉じられ
ており、鋳型砂によつて完全に包囲されているも
のである。

製造を容易にするために、あるいはスリーブを
或る使用方法に適したものとするために、スリー
ブの下端から上端にかけて、押湯スリーブの内面
と外面あるいはそのどちらかに僅かなテーパーを
付けることが一般に行われている。内面の場合に
は、押湯空洞の体積の減少を最小にし、従つて押
湯係数と押湯効果の減少とを最小にするために、
テーパーの程度を可能な限り小さくするのが普通
であつた。

押湯スリーブを砂型内に付設するのに多くの
色々な方法が行われている。

１つの方法では、型を作る前に押湯スリーブが
鋳物模型にしつかりと固定された支持体上に設置
されるか、又は鋳型が横押湯を持つ場合には、押
湯スリーブが鋳物模型の延長上にしつかりと固定
された支持体上に設置される。鋳型が製造された
のちに、スリーブによつて包囲された押湯空洞を
作るために支持体が取り除かれ、スリーブは鋳型
材料によつて適所にしつかりと保持される。

別の方法では、テーパーの付いた模型によつ
て、鋳型内に空洞が形成され、そして押湯スリー
ブ外面の下端から上端にかけてのテーパーが模型
のテーパーと一致する押湯スリーブが、空洞内に
挿入される。

（発明の解決しようとする課題） 両方法とも押湯スリーブは苛酷な機械的な力を
受ける。鋳造産業界からの高品質化の要求のため
に、そしてその結果より高強度の鋳型を作る必要
のあることから、新しい造型機が導入されてい
る。この造型機は非常な高圧下で砂を圧密にして
鋳型を造型する。ごく最近導入された高圧造型方
法では、鋳型がガス爆発による衝撃圧密によつて
作られる。そのような鋳型造型方法は、旧来の鋳
型造型方法に比べて、押湯スリーブに一層大きな
力を与えることになり、従つてスリーブの変形や
さらにはスリーブの破壊がよく起こる。

添付図面の第１図は、高圧圧密によつて作られ
た砂型の部分垂直断面図であり、押湯スリーブの
変形と破壊とがどのように起こるかを示してい
る。押湯スリーブ１が模型板２上に立つており、
模型板２に固定された支持体３によつて内部から
支持されている。支持体３は、またスリーブをそ
の正確な位置に付設するのにも役立つている。押
湯スリーブ１の周りの造型砂を圧密する間、スリ
ーブは矢印４によつて示される力を受ける。押湯
スリーブカバー１．１の中央部にかかる力４．１
は支持体３によつて吸収される。スリーブ１のや
や垂直な壁１．２の上部のスリーブカバー１．１
にかかる力４．２と、スリーブ１の外面１．３に
かかる力４．３とは、支持体の上端面のエツジ付
近のカバー１．１内にクラツク５を生じさせる。
さらに、垂直な壁１．２は、力４．２と４．３と
の合成効果による応力を受けるため、壁１．２は
下端６で変形し、出張り６．１を生じる。

添付図面の第２図は、砂型中に予め作つた空洞
内への挿入途中の押湯スリーブを模型的に示して
いる。押湯スリーブ１は、予め作つた僅かに小さ
い空洞７内へ工具７．１によつて押し込まれ、鋳
型砂によつてしつかりと保持される。鋳型が高圧
造型方法によつて作られると、スリーブ１を空洞
７内へ押し込むのに矢印４によつて示される一層
大きな力が必要とされ、その結果５で示されるよ
うなカバー１．１のクラツクと、６．１で示され
るようなスリーブ下端６における壁１．２の変形
が起こる。

上述したような押湯スリーブの損傷は、金属鋳
物の不良を多く生じさせることになつた。押湯ス
リーブをより強くすることによつて、この問題を
解決しようと試みられたが、別の問題が生じた。
例えばより大量の結合剤を加えることによつてス
リーブをより強くすることができるが、これは冶
金上及び環境上の問題を生じさせる。また、より
耐圧性のある耐火材を使用することによつて、ス
リーブをより強くすることもできるが、これはス
リーブの密度をより大きなものとし、従つてスリ
ーブの熱伝導もより大きいものとなる。その結果
スリーブの押湯効果が低下することになる。

（課題を解決するための手段） スリーブの下端から上端にかけてのスリーブ内
面を、少なくとも一つの段を持つたテーパー面と
することによつて、高圧造型方法での使用に適す
る押湯スリーブを作ることができることが、ここ
に見出された。

この発明によると、空洞を持つた押湯スリーブ
で、空洞の下端における横断面の面積が空洞の上
端における横断面の面積よりも大きく、空洞の下
端でスリーブ内面の縁を形成しているすべての点
と、空洞の上端でスリーブ内面の縁を形成してい
る上記の点に最も近い点とを結ぶ直線が、水平面
に対し80度以下となつており、スリーブの内面が
空洞の下端から空洞の上端にかけて、少なくとも
一つの段を持つたテーパー付きの面であるような
押湯スリーブが提供される。

この発明では、空洞の下端でスリーブ内面の縁
を形成しているすべての点と、空洞の上端でスリ
ーブ内面の縁を形成している上記の点に最も近い
点とを結ぶ直線が、水平面に対して80度以下とな
つていることを必要としている。その理由は、上
記の直線が水平面に対して80度を越えた傾斜にな
ると、第１図のカバー１．１内にクラツクを生じ
たり、壁１．２が下端で出張り６．１を生じたり
するからである。他方、上記直線が水平面に対し
てなす角度の最小値については、明確な限界を認
めなかつたが、70度より小さな傾斜にすると空洞
が余りにズングリした形となつて、溶融金属の満
足な供給ができないと考えられるので、70度より
小さな傾斜には実際にはされない。

スリーブの内面には少なくとも一つの段が形成
されるが、段は横に延びる面と縦に延びる面とで
形成される。横に延びる面とは、水平であるか又
は水平から僅かに傾いただけの面であり、縦に延
びる面とは、直立面であるか又は直立面から僅か
に傾いただけの面である。

スリーブが鋳型内でスリーブの内面構造に類似
した構造の支持体上に設置されるときには、鋳型
の造型後に支持体を取り除くことができるよう
に、段の縦の面に下端から上端にかけて、少なく
とも僅かなテーパーを付けるのが好ましい。

押湯スリーブの内面の周囲方向の形状は、例え
ば円形、楕円形、正方形又は矩形の何れであつて
もよい。

押湯スリーブの外面は垂直であつても、スリー
ブの下端から上端にかけてテーパーがつけられて
いても、又はスリーブの上端から下端にかけてテ
ーパーが付けられていてもよい。

スリーブの外面の形状は、空洞の下端近くのス
リーブの肉厚が、空洞上端近くのスリーブの肉厚
よりも小さいようなものが好ましい。

スリーブは上端で開いていてもよく、または上
端がカバーにより閉じられたいわゆる盲押湯スリ
ーブであつてもよい。そのカバーは、例えば平板
や半球であつてもよく、さらにカバーはスリーブ
と一体に形成されていても、あるいはスリーブに
固定されていてもよい。また、鋳物の凝固時に、
押湯金属上での大気圧の押湯効果向上作用を確実
にするために、カバーの下がわに一体形成か、あ
るいは固定されたウイリアムコアを備えていても
よい。必要ならば、鋳造の間に、放出口として働
きガスを大気中へ逃がす孔をカバーに付けてもよ
く、又はカバーの内面に窪みをつけ、スリーブの
使用前に窪み上のスリーブカバーの身を取り除く
ことによつて、そこに放出口が作られるようなも
のであつてもよい。

この発明に係る押湯スリーブは、発熱性、断熱
性又は発熱断熱性材料でこれを作ることができ
る。

（発明の効果） この発明のスリーブは、公知のスリーブよりも
高圧造型中に受ける大きな力に、あるいは高圧造
型鋳型内に予め形成された空洞内にスリーブを挿
入する際に、受ける大きな力によく耐えることが
できる。

下端から上端にかけて一様なテーパーを持ち、
同じ形の支持体上に設置されたスリーブは、大き
な支持面に接触し、その大きな支持面はやや垂直
な面を持つたスリーブの場合よりも、圧密力に一
層よく耐えることができる。すなわち、そのやや
垂直な面ではやや垂直な支持体が垂直な圧密力に
対してスリーブを支えきれないであろうと考えら
れるからである。支持面の有効な面積は、内面に
１個又はそれ以上の段を持ち、その段が周囲の押
湯スリーブ壁に対してキー効果を持つようなスリ
ーブを使用することによつて、さらに増大させる
ことができる。

この発明に係る押湯スリーブは、ブレーカーコ
アとともに使用することができ、ブレーカーコア
の付設により、圧密力に対するスリーブの抵抗力
をさらに増大させることができる。なぜならば、
ブレーカーコアがスリーブの下端の比較的大きな
中央孔を充填することになるからである。それに
は、例えば、スリーブは、上面にフランジを持つ
たブレーカーコアを空洞の下端に挿入されて、そ
の結果スリーブ下端の段がフランジで支持されて
もよく、又はブレーカーコアがスリーブの下端内
に挿入されて、下端の段がブレーカーコアの上面
の一部で支持されてもよい。

下端から上端にかけての内面に少なくとも一つ
の段を持つた高度のテーパーを持つこの発明によ
るスリーブは、同じ材質で作られ、さらにスリー
ブ空洞の下端の横断面の面積や外形が本質的に同
一となる従来のスリーブと比較しても、押湯効率
が改良されている。

その上に、この発明に係る段を持つた押湯スリ
ーブで、発熱材料を含んだスリーブは、鋭角のか
どを持ち、そのかどで熱が燃焼発熱材料から押湯
金属へと極めて能率よく伝達され、それによつて
大気圧の有益な効果が押湯作用を補足する。

（実施例） この発明は、添付図面の第３−６によつて具具
体的に説明されているが、その中で、第３図は、
この発明による押湯スリーブが付設された砂型の
部分垂直断面図であり、第４図は、第３図に示さ
れた押湯スリーブと同様の押湯スリーブとブレー
カーコアとが付設された砂型の部分垂直断面図で
あり、第５図は、押湯スリーブ下端内部にブレー
カーコアの固定されたこの発明に係る押湯スリー
ブの垂直断面図であり、第６図は、この発明のさ
らに別の実施例を具体的に示した押湯スリーブの
垂直断面図である。

第３図では、円形の水平横断面を持ち、支持体
８′でささえられた押湯スリーブ１′が、段１２の
ある内面１１を持つている。段１２は、支持体
８′の有効な支持面を増大させ、鋳型が高圧を受
ける時、周囲の押湯スリーブ壁１．２にキー効果
を生じさせる。実際には、各段の幅１２′が押湯
空洞の直径の５％以上であることが望ましい。空
洞８の下端におけるスリーブ１′の内面１１上の
点１１．１と、空洞８の上端における内面１１上
の点１１．２とを結ぶ直線は、水平面に対して73
度の角度で傾斜している。

第４図では、第３図に示されたのと同様の段を
持つた押湯スリーブが、セラミツクのブレーカー
コア１３とともに用いられて、一体の押湯系を形
成している。空洞８の下端におけるスリーブ１′
の内面１１上の点１１．１と、空洞８の上端にお
ける内面１１上の点１１．２とを結ぶ直線は、水
平面に対して73度の角度で傾斜している。スリー
ブ１′は、その上端で、模型板２に固定されてい
る円柱状支持体３によつて支えられている。ブレ
ーカーコア１３はフランジ１４を持ち、フランジ
１４はスリーブ１′の下端の段に接触している。
段１２′とフランジ１４との幅は、押湯底の押湯
孔の直径の５％以上が好ましく、その結果スリー
ブ１′を支持する度合いがブレーカーコアを持た
ない同様のスリーブの場合と比べると、少なくと
も10％だけ増加している。

第５図では、ブレーカーコア１５が、段を持つ
た押湯スリーブ１′の空洞８の下端に挿入されて
おり、従つてスリーブが下端段上に設置された状
態となる。それによつてスリーブ１′の支持が増
大している。空洞８の下端におけるスリーブ１′
の内面１１上の点１１．１と、空洞８の上端にお
ける内面１１上の点１１．２とを結ぶ直線は、水
平面に対して74度の角度で傾斜している。

第６図では、この発明に係る段を持つた押湯ス
リーブ１″が、上端でも下端でも開放されている。
空洞８の下端におけるスリーブ１″の内面１１上
の点１１．１と、空洞８の上端における内面１１
上の点１１．２とを結ぶ直線は、水平面に対して
78度の角度で傾斜している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高圧圧密によつて作られた砂型の部
分垂直断面図である。第２図は、砂型中に予め作
られた空洞内への押湯スリーブの挿入状態を示し
た垂直断面図である。第３−６図は、何れも、こ
の発明に係る押湯スリーブの付設された砂型の部
分垂直断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空洞８の下端における横断面の面積が、空洞
   ８の上端における横断面の面積よりも大きい空洞
   ８を持つた押湯スリーブであつて、空洞８の下端
   でスリーブ１の内面１１の縁を形成しているすべ
   ての点１１．１と、空洞８の上端でスリーブ１の
   内面１１の縁を形成している上記の点に最も近い
   点１１．２とを結ぶ直線が、水平面に対して80度
   以下となつており、スリーブ１の内面１１が、空
   洞８の下端から空洞８の上端にかけて、少なくと
   も一つの段１２を持つたテーパー付きの面である
   ことを特徴とする押湯スリーブ。 ２ 段１２の横に延びる面が水平であることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項に記載する押湯
   スリーブ。 ３ 段１２の横に延びる面が、水平面に対して或
   る角度で傾いていることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載する押湯スリーブ。 ４ 段１２の縦に延びる面が垂直であることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項に記載する押湯
   スリーブ。 ５ 段１２の縦に延びる面が、下端から上端にか
   けてテーパーの付いた面であることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項に記載する押湯スリー
   ブ。 ６ スリーブ１の内面１１の周囲が、円形、楕円
   形、正方形又は矩形であることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１−５項の何れか１つの項に記載
   する押湯スリーブ。 ７ スリーブ１の外面が、垂直か、あるいはスリ
   ーブの下端から上端にかけてテーパーの付いた面
   であること、又はスリーブの上端から下端にかけ
   てテーパーの付いた面であることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１−６項の何れか１つの項に記
   載する押湯スリーブ。 ８ スリーブ１の外面形状において、空洞８の下
   端近くのスリーブ１の肉厚が、空洞８の上端近く
   のスリーブの肉厚よりも小さくなつているような
   形状であることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １−７項の何れか１つの項に記載する押湯スリー
   ブ。 ９ スリーブ１の内面１１が複数個の段１２を持
   ち、上面にフランジ１４を持つたブレーカーコア
   １３が、空洞８の下端に挿入されて、それによつ
   て下端の段１２′がフランジ１４の上で支持され
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１−８項
   の何れか１つの項に記載する押湯スリーブ。 １０ スリーブ１の内面１１の周囲が円形で、下
   端の段１２′とフランジ１４の幅が、空洞８の下
   端におけるスリーブ１の内径の５％以上であるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載す
   る押湯スリーブ。 １１ スリーブ１の内面１１が複数個の段１２を
   持ち、下端の段が空洞８の下端内に挿入されたブ
   レーカーコア１５の上面部で支持されていること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１−８項の何れ
   か１つの項に記載する押湯スリーブ。