JPH0783923B2 - 吸引鋳造方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一部を冷し金で構成する鋳型の製品キャビテ
ィ内を減圧して製品キャビティ内へ溶湯を吸引充填する
吸引鋳造方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

吸引鋳造法は、湯回りがよく介在物や気泡の巻き込みが
少ない等の利点があるため、高品質の鋳物を鋳造する際
に用いられている。従来、例えば、特公昭59−14306号
に開示されているような鋳造装置を使用していた。第５
図に示すように、この吸引鋳造装置100においては、鉄
製の鋳枠102で外周部を覆われた石膏鋳型104のキャビテ
ィ106の上面に冷し金108を配置し、その周辺をチャンバ
ー110で覆い、真空ポンプ120によりチャンバー110内を
減圧する。チャンバー110の内面と冷し金108との間に
は、バネ112が配設されており、冷し金108と石膏鋳型10
4との接触面114を加圧している。このとき、石膏鋳型10
4の下部の湯口116はAl箔118で覆われているため、チャ
ンバー110内の減圧にともない、接触面114を介して製品
キャビティ106が減圧される。そして、製品キャビティ1
06内が所定圧力に減圧された後、湯口116を溶湯が入っ
ている容器内へ浸漬される。すると、湯口116を覆って
いたAl箔118が溶融して、減圧された製品キャビティ106
の圧力と容器内の溶湯に加わる大気圧力の差圧に基づ
き、溶湯が湯口116から製品キャビティ106内へ吸い上げ
られる。製品キャビティ106へ吸い上げられた溶湯は、
凝固する際に、冷し金108に接触した部分から指向性凝
固を生じる。溶湯の凝固後に鋳型104をばらして鋳造を
完了する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来の吸引鋳造方法によれば、冷し金と石膏
型との間は、冷し金をその背面からバネによって押圧す
るだけであるため、押圧力が一定せず、キャビティ内の
減圧度が不安定であった。したがって、ストークからキ
ャビティへ吸引される溶湯の吸い上げ速度が一定せず、
吸引速度がばらつき、介在物や気泡の巻き込み等や湯回
り不良が生じることがあった。

したがって、本第１の発明の目的は、吸引速度を最適範
囲に制御することにより、鋳造欠陥の無い鋳造品を製造
する鋳造法を提供することにある。また、本第２の発明
の目的は、第１の発明の鋳造方法を実現するための鋳造
装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本第１の発明の吸引鋳造方法は、製品キャビテ
ィ内の減圧度に応じて、鋳型への冷し金の押圧力を制御
することを特徴とするものである。

具体的には、本発明の構成は次の通りである。なお、参
考までに第１図における符号を付してある。

本第１の発明は、一部を冷し金（28）で構成する鋳型
（18）の製品キャビティ内（24）を減圧して製品キャビ
ティ（24）内へ溶湯（12）を吸引充填する吸引鋳造方法
である。

そして、主として冷し金（28）と鋳型（18）との接触面
の隙間（50）を介して減圧を行うとともに減圧度に応じ
て接触面間の加圧力を制御することによって所定の鋳造
速度を得るものである。

これに対し、本第２の発明の吸引鋳造装置は、減圧手段
における背圧を測定して、それ基づき、冷し金と鋳型と
の接触面の加圧力を制御することを特徴とする。

本第２の発明は、溶湯貯容容器（14）から溶湯（12）を
一部が冷し金（28）で構成された鋳型（18）の製品キャ
ビティ（24）内へ吸引充填する鋳造装置（10）である。

そして、鋳型（18）および冷し金（28）を覆うチャンバ
ー（30）と、チャンバー（30）内の減圧手段（44）と、
チャンバー（30）内で冷し金（28）を鋳型（18）へ押圧
する押圧手段（36）と、減圧手段（44）の背圧を検出す
る手段（42、48）と、その背圧に基づいて押圧手段（3
6）の押圧力を制御する制御手段とを有するものであ
る。

〔作用〕

上述の本第１の発明の吸引鋳造方法によれば、製品キャ
ビティ（24）内の減圧度に基づき冷し金（28）と鋳型
（18）との接触面の隙間（50）制御を行うので、製品キ
ャビティ（24）内への溶湯（12）の充填速度を減圧度に
対応した適正な範囲に制御することができる。

上述の本第２の発明の吸引鋳造装置（10）によれば、減
圧手段（44）における背圧の測定結果に基づき、背圧に
略比例した製品キャビティ（24）内の減圧度を測定する
ことができる。この背圧に基づく冷し金の押圧力の制御
によって、吸引速度を最適範囲に制御することができ
る。

〔実施例〕

次に、第１図ないし第４図に基づき、本発明にかかる吸
引鋳造方法および装置の実施例を説明する。

第１図は本実施例における吸引鋳造装置の縦断面図、第
２図は第１図における冷し金と鋳型18との接触面を表す
図、第３図は鋳造速度と排気系背圧の関係を示すグラ
フ、そして、第４図は冷し金の押しつけ力と背圧との関
係を示すグラフである。

第１図において、符号10は本実施例における吸引鋳造方
法に用いられる吸引鋳造装置である。この吸引鋳造装置
10においては、溶湯12を収容する溶湯貯溶容器14の上方
に鉄製鋳枠16内に収容された石膏製の鋳型18が配設され
る。鋳型18の下方は、ストーク20を形成しており、スト
ーク20から湯口22を介して製品キャビティ24へ通じてい
る。製品キャビティ24は、上方が開口しており、その開
口部26には、冷し金28が載置されている。また、鋳型18
の上方には、鋳型18および冷し金28を覆うようにチャン
バー30が配設され、チャンバー30のフランジ部30aは、
鋳枠16のフランジ部16aと接触し、Ｏリング52が配設さ
れている。鋳枠16のフランジ部16aの下端には、クラン
プ治具32の支持部32aが位置し、鋳枠を支えている。冷
し金28の上面は、押さえロッド34が当接しており、押さ
えロッド34は、油圧シリンダー36に接続されている。し
たがって、油圧シリンダー36の作動により、冷し金28に
所定の加圧力を付与して、冷し金28と鋳型18との接触面
間を加圧し、隙間50を調節するようになっている。な
お、押さえロッド34は、チャンバー30に取り付けられた
Ｏリング38によって摺動可能に封止されている。また、
チャンバー30には、減圧口40が形成されており、この減
圧口40は流量制御弁42を介して真空ポンプ44に管路46で
接続されている。管路46の流量制御弁42の減圧口40側に
は、圧力計48が取り付けられている。

次に、この吸引鋳造装置10を用いた吸引鋳造方法につい
て説明する。

まず、流量制御弁42を所定の流量に調整しておく。次
に、油圧シリンダー36を作動させ、押さえロッド34を介
して冷し金28の所定の押圧力を加えておく。その状態
で、真空ポンプ44を駆動して減圧口40からチャンバー30
内を減圧する。チャンバー30内の減圧につれて、鋳型18
と冷し金28との接触面の隙間50を介して製品キャビティ
24内が減圧される。なお、このとき、湯口22は大気に開
放している。そして、圧力計48が所定値を示したとき、
クランプ治具32を下降させて鋳型18の湯口22を溶湯12中
に浸漬する。すると、製品キャビティ24内の減圧された
圧力と、容器14に収容される溶湯12の大気面の圧力との
差圧によって溶湯12が湯口22、ストーク20を介して製品
キャビティ24内へ吸い上げられる。吸い上げられた溶湯
12は、製品キャビティ24に充填され、冷し金28側より指
向性凝固が起こり鋳造が終了する。

上述した溶湯12の製品キャビティ24への吸引速度は、製
品キャビティ24内の減圧度に対応する。そして、この製
品キャビティ24内の減圧度は、冷し金28と鋳型18との隙
間50を通過する空気の流量によって決まってくる。すな
わち、真空ポンプ44の排気能力が一定とすると、油圧シ
リンダー36の押圧力が大きく、隙間50が小さい場合は、
通気抵抗が大きく隙間50を通過する空気の流量は少な
い。反対に、油圧シリンダー36の押圧力が小さく、隙間
50が大きい場合は、通気抵抗が小さく隙間50を通過する
空気の流量は多い。また、隙間50の面積（第２図に示
す）が大きいと通気抵抗が大きくなり、その面積が小さ
いと通気抵抗が小さくなる。

そこで、本実施例においては、隙間50の面積および隙間
の大きさを決定する油圧シリンダー36の押圧力を制御す
ることによって、製品キャビティ24内の減圧度を決める
ようにした。具体的には、油圧シリンダー36の押圧力の
最大値に応じた隙間50の最小の接触面積を設定し、ま
た、油圧シリンダー36の押圧力の最小値に応じた隙間50
の最大の接触面積を設定し、これら接触面積の最大値お
よび最小値の間において冷し金28と鋳型18が接触するよ
うに、冷し金28の外径Ｄと鋳型18の製品キャビティ24の
開口部26の内径ｄを決めた（第２図に示す）。具体的に
は、Ｄ＝110〜130mm、ｄ＝60〜80mmとした。

また、本実施例では、油圧シリンダー36により調節され
る隙間50の量の最適範囲を、管路46の流量制御弁42の減
圧口40側の背圧を圧力計48で測定することに決めてい
る。これは、製品キャビティ24に吸引される溶湯12の吸
引速度には、第３図に示すように、適正の範囲（図上
ａ）があり、吸引速度の適正範囲ａに対応する真空ポン
プ44の排気系背圧にも最適範囲（図ｂ）がある。そし
て、この排気系背圧と油圧シリンダー36には、第４図に
示すような関係があり、適正な押圧力の範囲（図ｃ）に
対応する背圧の範囲ｂになるように油圧シリンダー36の
押圧力を制御することによって、適正な溶湯の吸引速度
が得られる。なお、第３図に示した関係は、上述の鋳造
装置において湯口22から冷し金28までの高さが100mmの
ものを用い、JIS規格におけるAC4C相当のアルミニウム
溶湯を用いて実験を行ったものである。

第３図において、背圧が−300mmHgより大きいと吸引速
度が大きくなり、介在物や気泡の巻き込みが起こる。ま
た、背圧が−500mmHgより小さいと吸引速度が小さくな
り、湯まわり不良等が生じる。したがって、−300〜−5
00mmHgの範囲の背圧が適正であることがわかる。なお、
本実施例における真空ポンプ44は、適正背圧の最大値で
ある−300mmHgより大きな能力のポンプを用いている。

上述の実施例においては、チャンバー30外の排気系にお
いて、真空ポンプ44の背圧を圧力計48により測定し、背
圧が適正範囲に入るように油圧シリンダー36を作動させ
て冷し金28と鋳型18間の隙間50の押圧力を調整したの
で、適正な鋳造速度で吸引鋳造が行われ、気泡の巻き込
みや、湯まわり不良等の鋳造欠陥が生じない。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるも
のである。

上述の実施例においては、排気系の背圧を測定して、適
正範囲に背圧が入るように油圧シリンダー36の押圧力を
調整したが、予め、適正な背圧範囲の中央値に相当する
押圧力になるように油圧シリンダー36を設定しておき、
圧力計48の測定結果で適正範囲に背圧がある場合は、そ
のまま鋳造を開始し、適正範囲外である場合は、鋳造を
中止するようにしてもよい。この場合は、油圧シリンダ
ー36の制御回路等が簡素化されるという利点がある。

〔発明の効果〕

以上より、本第１の発明の吸引鋳造方法によれば、冷し
金と鋳型との接触面の制御により吸引速度が最適範囲に
制御され、鋳造欠陥の無い良好な鋳造品を製造すること
ができる。

また、本第２の発明の吸引鋳造装置によれば、減圧手段
における背圧の測定する手段を設けることにより、工程
を複雑化することなく、第１の発明における吸引鋳造方
法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、本発明にかかる吸引鋳造方法お
よび装置の実施例を説明するための図面である。 第１図は本実施例における吸引鋳造装置の縦断面図であ
る。 第２図は第１図における冷し金と鋳型18との接触面を表
す図である。 第３図は鋳造速度と排気系背圧の関係を示すグラフであ
る。 第４図は冷し金の押しつけ力と背圧との関係を示すグラ
フである。 第５図は、従来技術を説明するための図面であり、鋳造
装置の一部を表す断面図である。 10……吸引鋳造装置 12……溶湯 14……溶湯貯容容器 18……鋳型 24……製品キャビティ 28……冷し金 30……チャンバー 36……押圧手段（油圧シリンダー） 42……背圧を検出する手段（流量制御弁） 44……減圧手段（真空ポンプ） 48……背圧を検出する手段（圧力計）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一部を冷し金で構成する鋳型の製品キャビ
   ティ内を減圧して製品キャビティ内へ溶湯を吸引充填す
   る吸引鋳造方法であって、 主として冷し金と鋳型との接触面の隙間を介して減圧を
   行うとともに減圧度に応じて該接触面間の加圧力を制御
   することによって所定の鋳造速度を得ることを特徴とす
   る吸引鋳造方法。
2. 【請求項２】溶湯貯容容器から溶湯を一部が冷し金で構
   成された鋳型の製品キャビティ内へ吸引充填する鋳造装
   置であって、 鋳型および冷し金を覆うチャンバーと、チャンバー内の
   減圧手段と、チャンバー内で冷し金を鋳型へ押圧する押
   圧手段と、減圧手段の背圧を検出する手段と、その背圧
   に基づいて押圧手段の押圧力を制御する制御手段とを有
   することを特徴とする吸引鋳造装置。