JPH0620636B2 - 吸引式精密鋳造方法及び吸引加圧式精密鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、吸引式及び吸引加圧式精密鋳造方法に関し、
鋳込みに際して型空洞内に気体が入り込む前に溶湯が湯
口を塞いで、型空洞内の細部までスムーズに湯回りでき
る方法を提供する。

＜従来技術＞ 本発明の対象となる吸引加圧式精密鋳造方法の基本技術
は、例えば、第１図或いは第３図に示すように、鋳造機
本体Ａ内に溶解室１と鋳込室２を仕切壁１１を介して上
下に形成し、溶解室１に溶解装置３６を設け、鋳込室２
内に通気性の鋳型１４を鋳型受台１６で仕切壁１１に向
つて気密状に押付け、溶解室１に加圧ガスを圧入すると
ともに、鋳込室２を真空引きし、鋳造材料３５を溶解装
置３６で溶解して鋳型１４内に鋳込むようにした形式の
ものである。

また、吸引式精密鋳造方法の基本技術は鋳込室２を真空
引きすることを特徴とし、上記吸引加圧式方法のように
必ずしも鋳込室２の上方に溶解室１を設けてこれを加圧
することを要しないものである。

そこで、例えば吸引加圧式精密鋳造方法の従来方法につ
いて述べると、第３図に示すように、溶解室１内にるつ
ぼ１３を収容し、るつぼ１３の中央に空けた溶融材料通
過穴１９を仕切壁１１の溶融口１２の上方に連通状に位
置決めし、るつぼ１３に鋳造材料３５を載置して鋳込み
を行なうのである。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、上記従来技術の鋳造方法では、鋳込みに
際して鋳造材料３５が溶融した場合、溶湯がるつぼ１３
から湯口２２に落下するより前に加圧ガスが湯口２２に
達し、溶湯よりも速く加圧ガスが鋳型の型空洞２３内に
入り込んでしまう。

このため、鋳型１４の型空洞２３内の真空度が瞬間的に
破壊され、薄くて広い部分或いは細くて長い形状部分に
まで湯が回るのを加圧ガスが背圧となつて阻害して、細
部まで精確な鋳造品を得ることが出来なくなる。

このことは、上述のような吸引加圧式方法に限らず、吸
引式鋳造方法においても、鋳型内の真空度が破壊されて
湯回りが型空洞の細部にまで引き亘らず、不良な鋳造品
しか得られない点で同じである。

本発明は、なによりも、鋳込室外の気体或いは加圧ガス
が侵入する前に溶湯が確実に鋳型の型空洞に流入して良
好な湯回りを行なうことができるようにすることを技術
的課題とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記課題を達成するための手段を、実施例に対応する第
１図及び第２図に基いて説明する。

即ち、鋳造材料３５から鍔５０を一体に突設し、仕切壁
１１に溶解口１２を鋳型１４の湯口２２に対応させて空
け、鋳造材料３５を溶解口１２と湯口２２に臨ませた状
態で鋳造材料３５の鍔５０を湯口２２の周肉壁上面５１
と溶解口１２の周肉壁下面５２との間に気密状に挟持固
定し、この状態から鋳造材料３５を溶解装置３６で上か
ら溶解していき、下部まで溶解した溶湯が瞬時に湯口２
２を塞いで、湯口２２に続く型空洞２３に溶解室１の加
圧ガスが入り込めないようにして、型空洞２３の真空度
を低下させないまま、溶湯が湯口２２から型空洞２３内
に大きな背圧による流動抵抗を受けることなく隅々まで
スムーズに流れ込むようにした事を特徴とする吸引加圧
式精密鋳造方法並びに当該吸引加圧式方法に主要構成を
同一にしながら、上記仕切壁に代えて鋳込室の上壁１１
に溶解口１２を空けることを特徴とする吸引式精密鋳造
方法である。

上記吸引式精密鋳造方法は、鋳込室２を吸引しながら鋳
造することを必須要件とする。

従つて、鋳込室２の上方に溶解室１を設けることは必須
ではなく、例えば、大気開放状の部位に溶解装置(アー
ク放電電極或いはトーチ等)を設けても良い。

また、溶解室１を設ける場合には、溶解室１を大気連通
状にして鋳込室２を吸引しても差し支えないが、要する
に、溶解室１に対して鋳込室２が負圧になるように設定
すれば良いのである。

尚、鋳込室２の吸引は、鋳込みの時にも引き続いて行な
つても良いし、鋳込みの時には停止するようにしても差
し支えない。

一方、吸引加圧式精密鋳造方法は、溶解室１に加圧ガス
を圧入するとともに、鋳込室２を真空引きすることを必
須要件とする鋳造法であり、加圧ガスは圧縮空気でも、
アルゴン、ネオン等の不活性ガスでも良い。

＜作 用＞ 鋳造材料３５を溶解装置３６で溶解すると、鋳造材料３
５は上部から下部にかけて順々に軟化、溶解してゆく
が、軟化し始めてから完全溶融に至るまでの間に鍔５０
が湯口２２の周肉壁上面５１と溶解口１２の周肉壁下面
５２とに挟持されたままで、その中央部が溶解室１側の
正圧により湯口２２に向つてたれ下がり、いわば湯口２
２をふたする状態になる。

このため、下部まで溶解した溶湯が、加圧ガス或いは空
気等が入り込む前に速やかに型空洞２３内に流入するこ
とができ、鋳込みに際して型空洞２３の真空度を低下さ
せることはなく、もって、溶湯は湯口２２から型空洞２
３内に大きな背圧による流動抵抗を受けることはない。

＜発明の効果＞ 溶湯は、加圧ガス或いは空気等が入り込む前に速やかに
型空洞内に流れ込んで空洞の隅々にまでスムーズに行き
亘ることができるので、吸引或いは吸引加圧式の両精密
鋳造方法にあつても、鋳込み温度と鋳込みタイミングを
的確にとらえて湯回りを良好に行なうことができ、細部
まで精密な鋳造品を得ることができる。

＜実施例＞ 以下、本発明方法を実施するための装置を第１図及び第
２図に基いて説明する。

図中、符号１は密閉に形成された溶解室であり、その下
側に密閉に形成された鋳込室２が配置される。

溶解室１は密閉状の溶解室ケース３内に形成され、その
横側面に開設された操作口４は蓋５で密閉に閉じられ
る。

鋳込室２は上面開口状の鋳込みケース６内に形成され、
連結ボルト７・高さ調節ナット８・揺動式係止腕９によ
り、鋳込みケース６が溶解ケース３に圧接されて、溶解
室２がシールリング１０で密閉に保たれる。

係止腕９を水平に回転させてナット８から離脱させる
と、鋳込みケース６を溶解ケース３から取外して、溶解
室２の上面を開放できる。

溶解ケース３の底壁の中央部に仕切壁１１が一体に形成
され、この仕切壁１１の中央部に溶解口１２が明けられ
る。

また、溶解室２内で仕切壁１１下に鋳型１４が配置され
て環状シール１５で気密接当される。

鋳型１４は受台１６と高さ調節ボルト１７を介して鋳込
みケース６に支持される。

鋳型１４は義歯用であり、鉄製筒枠１４a内に石膏と砂
とからなる形材２１が形成され、この形材２１内に湯口
２２及び造形型空洞２３が形成される。

鋳型１４の湯口２２は仕切壁１１の溶解口１２を通じて
溶解室１に連通され、これにより、溶解室１と鋳込室２
とが、溶解口１２、湯口２２、型空洞２３、型材２１の
粒子間隙で形成されるガス抜き路、及び受台１６の上面
に刻設されたガス抜き溝１６aを順に経て連通される。

溶解室１の上面の一側部に圧力不活性ガス注入口２５が
明けられ、この注入口２５が流量調節弁２６を介して不
活性ガスの一種であるアルゴンガスの容器２７に接続さ
れる。

また、溶解室１からガスライン４７を導出してアルゴン
ガス容器２７に接続し、ガスライン２７に手動開閉弁４
６を介装する。

溶解室１の一側下部に真空引き口２８が明けられ、この
真空引き口２８が手動開閉弁４１及び逆止弁２９を介し
て真空ポンプ３０に接続される。

鋳込室２の上面の一側部に不活性ガス排出口３１が明け
られ、この排出口３１が絞り調節用の弁３２及び手動開
閉弁４３を経て切換弁３３で大気放出口３４と真空ポン
プ３０とに切換可能に接続される。

一方、中央部を球状に膨出させ、その側部に鍔５０を連
設した形状のインゴットに鋳造材料３５を形成し、当該
鋳造材料３５を溶解口１２と湯口２２に臨ませた状態で
受台１６を上昇せしめ、その鍔５０を湯口２２の周肉壁
上面５１と溶解口１２の周肉壁下面５２との間に気密状
に挟持固定する。

溶解室１内で、上記鋳造材料３５の上側にタングステン
製のアーク放電電極３６が適当間隔距てて配置され、こ
のアーク放電電極３６と鋳造材料３５とに亘つて電源３
７から直流電圧又は交流電圧が電圧調節器３８・昇圧器
３９・溶解ケース３・及び仕切壁１１を経て印加される
ように構成される。

アーク放電電極３６は、高さ調節ネジ４０で高さ調節可
能に、溶解ケース３に固定され、このアーク放電電極３
６の高さと、電圧調節器３８で調節されるアーク放電電
圧とを次のように設定する。

即ち、アーク放電で鋳造材料３５が必要充分に溶解・加
熱されて溶け落ちるに至つた時点におけるアーク放電電
極３６と鋳造材料３５との間に距離をアーク放電限界値
として、このアーク放電限界値でアーク放電が途切れて
停止するように設定される。

尚、符号２０は鋳造材料３５の溶解状態を観察するため
ののぞき窓である。

次に、上記構成の精密鋳造装置を用いて、吸引加圧式精
密鋳造方法の実施手順の一例を説明する。

この精密鋳造方法は、不活性雰囲気形成工程、材料溶解
工程、及び鋳込み工程の順から成る。

不活性雰囲気形成工程では、鋳造材料３５の酸化及び窒
化を防ぐために、溶解室１及び鋳込室２を不活性雰囲気
にする。

即ち、切換弁３３を真空ポンプ３０側に切換えて手動開
閉弁４１及び４３を開き、真空ポンプ３０を作動させる
と、逆止弁２９を通じて溶解室１が真空にされるととも
に、切換弁３３と絞り調節弁３２とを通じて鋳込室２及
び鋳型１４内が真空にされる。

そして、充分に真空になつたところで、切換弁３３を閉
じ、真空ポンプ３０を停止する。

次いで、流動調節弁２６及び手動開閉弁４６を開けて、
アルゴンガス容器２７からアルゴンガスを溶解室１及び
鋳込室２に注入する。

このとき、アルゴンガスが溶解室１及び鋳込室２に流れ
込み、両室に残留する残存空気をアルゴンで置換して空
気濃度を更に稀釈し、斯かる真空引きとアルゴン置換を
３〜４回繰り返して、不活性雰囲気濃度を高めてゆく。

次いで、手動開閉弁４１及び４６を閉じ、流量調整弁２
６及び手動開閉弁４３を開き、切換弁３３を真空ポンプ
３０側に切換えることにより、溶解室１にアルゴンガス
を注入し、鋳込室２を真空引きしながら、鋳込室２を溶
解室１に対して負圧に設定して、以下の材料溶解工程に
入る。

即ち、アーク放電電極３６と鋳造材料３５との間に所定
値の電圧を印加してアーク放電を起こさせると、このア
ーク放電の熱で鋳造材料３５が上方から下方にかけて順
に軟化、溶融してゆく。

その際、鍔５０が一番遅く溶解するので、鋳造材料３５
は軟化し始めてから完全溶解に至るまでの間に当該鍔５
０が湯口２２及び溶解口１２の両周肉壁面に挟持された
ままの状態で溶解室１の正圧により、その中央部が湯口
２２に向つて下方に凸曲した円弧状にたれ下がつてゆ
き、湯口２２をいわば閉塞するようになる。

そして、鋳造材料３５がその上部から底部まで完全に溶
解すると、アーク放電が放電限界値に達して途切れ、自
動停止する。

これにより、完全に溶融した鋳造材料３５は鋳込みに適
正な温度範囲内に自動的に入るが、このとき、既述のご
とく、溶解した材料３５は湯口２２にたれ下がるので、
溶解室１のアルゴンガスが湯口２２に達する前に溶湯が
速やかに湯口２２を閉塞して、湯口２２に続く型空洞２
３にアルゴンガスが入り込めないようにし、以下の鋳込
み工程に自動的に移行してゆく。

鋳起み工程では、溶湯は適正な温度範囲に保たれなが
ら、その全部が一丸となつて湯口２２から型空洞２３内
に鋳込まれる。

この場合、上述のように、アルゴンガスは型空洞２３内
に入り込まないので溶湯が湯口２２から型空洞２３内に
大きな背圧による流動抵抗を受けることがなく、型空洞
２３内は高い真空度に維持される。

従つて、溶湯は型空洞２３の細部、即ち、薄くて広い部
分や細くて長い形状部分にまでスムーズに行き亘つて、
きわめて良好に湯回りすることができる。

このため、最終の鋳造品を細部まで精密に仕上げること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例を示し、第１図は本
発明方法を実施するための精密鋳造機の縦断正面図、第
２図は同鋳造機の斜視図、第３図は従来例を示す第１図
相当図である。 １……溶解室、２……溶解室、１１……仕切壁(鋳込室
の上壁)、１２……溶解口、１４……鋳型、１６……鋳
型受台、２２……湯口、２３……型空洞、３５……鋳造
材料、３６……溶解装置、５０……鍔、５１……２２の
周肉壁上面、５２……１２の周肉壁下面、Ａ……鋳造機
本体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳造機本体Ａ内に鋳込室２を形成し、鋳込
   室２内に通気性の鋳型１４を鋳型受台１６で鋳込室の上
   壁１１に向つて気密状に押付け、溶解室１に加圧ガスを
   圧入するとともに、鋳込室２を真空引きし、鋳造材料３
   ５を溶解装置３６で溶解して鋳型１４内に鋳込む吸引式
   精密鋳造方法において、鋳造材料３５から鍔５０を一体
   に突設し、鋳込室の上壁１１に溶解口１２を鋳型１４の
   湯口２２に対応させて空け、鋳造材料３５を溶解口１２
   と湯口２２に臨ませた状態で鋳造材料３５の鍔５０を湯
   口２２の周肉壁上面５１と溶解口１２の周肉壁下面５２
   との間に気密状に挟持固定し、この状態から鋳造材料３
   ５を溶解装置３６で上から溶解していき、下部まで溶解
   した溶湯が瞬時に湯口２２を塞いで、湯口２２に続く型
   空洞２３に鋳込室２外の気体が溶解口１２から入り込め
   ないようにして、型空洞２３の真空度を低下させないま
   ま、溶湯が湯口２２から型空洞２３内に大きな背圧によ
   る流動抵抗を受けることなく隅々までスムーズに流れ込
   むようにした事を特徴とする吸引式精密鋳造方法
2. 【請求項２】鋳造機本体Ａ内に溶解室１と鋳込室２を仕
   切壁１１を介して上下に形成し、溶解室１に溶解装置３
   ６を設け、鋳込室２内に通気性の鋳型１４を鋳型受台１
   ６で仕切壁１１に向つて気密状に押付け、溶解室１に加
   圧ガスを圧入するとともに、鋳込室２を真空引きし、鋳
   造材料３５を溶解装置３６で溶解して鋳型１４内に鋳込
   む吸引加圧式精密鋳造方法において、鋳造材料３５から
   鍔５０を一体に突設し、仕切壁１１に溶解口１２を鋳型
   １４の湯口２２に対応させて空け、鋳造材料３５を溶解
   口１２と湯口２２に臨ませた状態で鋳造材料３５の鍔５
   ０を湯口２２の周肉壁上面５１と溶解口１２の周肉壁下
   面５２との間に気密状に挟持固定し、この状態から鋳造
   材料３５を溶解装置３６で上から溶解していき、下部ま
   で溶解した溶湯が瞬時に湯口２２を塞いで、湯口２２に
   続く型空洞２３に溶解室１の加圧ガスが入り込めないよ
   うにして、型空洞２３の真空度を低下させないまま、溶
   湯が湯口２２から型空洞２３内に大きな背圧による流動
   抵抗を受けることなく隅々までスムーズに流れ込むよう
   にした事を特徴とする吸引加圧式精密鋳造方法