JPH08174172A - 低融点金属材料鋳造方法および鋳造機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業工程の省力化と酸化物の完全な生成防止
を同時に行う。 【構成】 固定金型の下部にキャビティに通じる直胴形
状のランナ部を有したランナブロックを配設するととも
に、このランナ部に係合して鋳込充填した溶湯の加圧を
行う加圧手段を上下動可能に設けた。鋳込開始前には加
圧手段を上昇させてランナ部を閉止した状態で射出手段
を上昇させると同時に吸引手段を上昇させ吸引口から溶
湯を連通路内に導入し、引続く射出手段の下降による鋳
込充填前に加圧手段を下降させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶湯保持炉内に保持し
た溶融状態の低融点金属材料を、機外に配置した金型の
キャビティ部に加圧送給して鋳造するようにした低融点
金属材料鋳造方法および鋳造機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の鋳造機の断面図を示す。図
９において、符号１はヒータ２を取付けた溶湯保持炉３
の外周に施工された断熱材である。

【０００３】溶湯保持炉３内には支持台４を介して断面
Ｕ字形の加圧シリンダ５が配設されており、この加圧シ
リンダ５の上側部には溶湯導入孔６が穿設され、また低
部側面には溶湯保持炉３の上部から金型７に通じる傾斜
した管状のノズル８が連通されている。

【０００４】また、前記加圧シリンダ５には、溶湯保持
炉３上方に設けられた支持部材９を介して下向きに配設
された押出シリンダ１０のピストンロッド１１の先端に
固着した加圧ピストン１２が摺動自在に嵌合されてい
る。

【０００５】上記のように構成された鋳造機のものは、
図９に示すように、加圧ピストン１２は押出シリンダ１
０により加圧シリンダ５の最上位置まで引上げられてい
て、加圧シリンダ５内には溶湯導入孔６から溶融状態の
低融点金属Ｓが導入されている。

【０００６】この状態で押出シリンダ１０が作動して加
圧ピストン１２を下降させて加圧シリンダ５内の溶湯を
ノズル８を介して機外の金型７に加圧送給し、所定時間
保持することにより、低融点金属材料製の製品１８が鋳
造される。

【０００７】図１０において符号７ａは固定金型、７ｂ
は可動金型、１３はキャビティ、１４はホットランナ、
１５は加熱用ヒータ、１６は押出ピン、１７は供給口を
示し、図１１において１８は製品および１９はビスケッ
トをそれぞれ示す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の低融点金属材料（以下低融点合金という）を用
いて鋳造する場合、次のような問題があった。

【０００９】すなわち、 キャビティ１３内に加圧送給された低融点合金が固
化することにより製品１８となるので型開して製品１８
を取出すが、この時図１２に示すようにビスケット１９
と呼ばれる鋳造余剰材を製品１８と一体物として取出し
た後、鋳造製品１８からビスケット１９を切離さなけれ
ばならず、このビスケット１９を切離すための作業工程
が増える。

【００１０】 図１１に示すようにノズル８の先端部
分が温度の低い固定金型７ａに直接当接させるように構
成されているため、ノズル８の外周部を加熱用ヒータ１
５で加熱した熱がノズル８側から固定金型７ａ側へ移動
し温度降下する。この結果、ノズル８先端内部の供給口
１７において低融点合金溶湯が固化してしまう虞れがあ
る。

【００１１】特に前述した鋳造機ではノズル８先端の温
度を降下させて低融点合金を半固化させ、ノズル８の供
給口１７に図１１に示すような密栓２０を一時的に形成
させている。

【００１２】このような密栓２０を形成させるに際して
は、適宜な強度を有する半固化状態の密栓２０状態を呈
することが望ましい。すなわち、加圧ピストン１２の上
昇時にはキャビティ１３内の空気をノズル８を介して加
圧シリンダ５側に吸引して酸化物の生成を防止するとと
もに、逆に加圧シリンダ５内の溶湯を加圧送給した場合
には密栓２０が破裂して適宜な量の溶湯がキャビティ１
３内に鋳込充填できる程度の溶湯の固化状態を安定して
保持するといった微妙な温度調節が困難であるといった
問題があった。

【００１３】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、本発明の目的は作業工程の省力化、ノズル先端の微
妙な温度調節が不要で、かつ酸化物の完全な生成防止な
どを同時に解決するようにした低融点金属材料鋳造方法
および鋳造機を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明に係る第１の発明では加圧手段を前進
限まで上昇させてノズル部先端の供給口を閉止させた
後、引続いて射出手段を上昇させる際に吸引手段を同時
上昇させて溶湯送給保持炉の溶湯吸引口から連通路内へ
溶湯を導入し、引続くキャビティ部への溶湯の供給の際
には、先に前記加圧手段を後退限まで下降させて前記供
給口を開放させるとともに前記吸引手段を下降させて溶
湯吸引口を閉止するようにした。また、第２の発明で
は、金型内部に画成されたキャビティ部に供給する溶湯
を貯える溶湯保持炉と、前記溶湯保持炉に一部を浸漬さ
れるとともに前記溶湯を吸引する吸引手段と吸引された
溶湯を前記キャビティ部に射出する射出手段とを有した
溶湯送給保持炉と、前記溶湯送給保持炉の上部先端を水
平方向に延在させたノズル部を前記キャビティ部の下方
に固定金型の一部として垂設されたランナブロックに接
続してキャビティ部へ溶湯を供給可能に構成し、第３の
発明では前記ランナブロック内にキャビティ部に通じる
直胴内径を有したランナ部を設けるとともに、前記ラン
ナ部に係合し、かつ上下動してキャビティ部に充填され
た溶湯を加圧する加圧手段を配設した。さらに、第４の
発明では、溶湯送給保持炉内にあって一端が溶湯保持炉
内に開口されるとともに他端がノズル部先端の供給口に
開口された連通路を設け、前記ノズル部に通じる直前の
前記連通路の起立部に溶湯加熱手段を設けた。

【００１５】

【作用】固定金型の下部にキャビティに通じるランナ部
を設けるとともに、このランナ部に係合して上下動する
加圧手段を設け、さらに前記キャビティに溶湯を送給す
る溶湯送給保持炉を設けた。この溶湯送給保持炉には前
記ランナ部に通じる連通路の一端に供給口を開口する
が、鋳込充填前に先に加圧手段によって供給口を閉止し
た後連通路への溶湯を導入するようにしたので、キャビ
ティ側から連通路側への空気の侵入が防止されるため酸
化物の生成が防止される。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明に係る低融点金属材料鋳造機
および鋳造方法の具体的実施例を図面を参照して詳細に
説明する。

【００１７】図１は本発明の実施例に係る低融点金属材
料鋳造機の縦断面図、図２は保持炉の縦断面図、図３な
いし図８は低融点金属材料鋳造機における作業手順を示
す説明図である。

【００１８】図１において、鋼板や形鋼などにより枠組
形成されたマシンベース（図示なし）の一方の端部に
は、ほぼ正方形に形成された固定プラテン３０が載置さ
れボルトなどによって固定されている。

【００１９】また、マシンベースの他端部には、エンド
プラテン３２が移動調節自在に立設されて固定されてお
り、固定プラテン３０とエンドプラテン３２とは、４個
のタイロッド３４で４隅を連結されて移動調節後、ナッ
ト３５で固定されている。

【００２０】３６はタイロッド３４に四隅の孔を嵌合さ
れて固定プラテン３０に対する遠近方向へ進退自在に形
成された可動プラテン３６であって、型締シリンダ３８
のピストンロッド３９との間をトグル機構４０を介して
連結されており、油圧でピストンロッド３９を進退させ
ることにより、固定プラテン３０に対して進退するよう
に構成されている。

【００２１】固定プラテン３０と可動プラテン３６に
は、キャビティ４２を有する固定金型４３と可動金型４
４とがそれぞれ装着されており、型締シリンダ３８に駆
動されて可動プラテン３６が型開状態から前進すること
により図１に示すように型締が行われる。

【００２２】また、前記固定金型４３はキャビティ４２
の下方に位置したランナブロック４６を固定金型４３と
一体成形した構成のものとなっており、このランナブロ
ック４６内には上端部がキャビティ４２に直接開口する
とともに下方部に後述する溶湯送給保持炉６０のノズル
部６６側に供給口６９を開口した直胴内径状のランナ部
４５が設けてある。

【００２３】前記ランナブロック４６の下部には直胴内
径状のランナ部４５に係合して上下動する加圧手段４７
を有したゲート加圧シリンダ４８が配設してある。

【００２４】本実施例では、この加圧手段４７の横断面
形状を円形としたがこれに限定するものでなく例えば三
角形、四角形など他の形状のものでもよい。

【００２５】また、加圧手段４７の先端部の長さは、低
融点合金の溶湯をキャビティ４２に鋳込充填した後、ゲ
ート加圧シリンダ４８に圧油を導入して加圧手段４７を
上昇限まで前進させた時に溶湯に強制的な外部加圧を付
加可能な程度にキャビティ４２の下面より少しキャビテ
ィ４２側に突出した状態となっている。

【００２６】次に、ランナ部４５を介してキャビティ４
２に低融点合金を送給する溶湯保持炉５０と溶湯送給保
持炉６０を図２を用いて説明する。なお、本実施例では
低融点合金として、例えばＢｉ（ビスマス）とＳｎ
（錫）の合金で融点１３８℃、比重８．５のものを用い
た。

【００２７】溶湯保持炉５０は別個所であらかじめ溶解
された低融点合金を保温処置された配管５１を介して送
給された溶湯を保持するために、鋼板を箱体成形した本
体部５２とこの本体部５２の周辺に該本体部５２より少
し大きめに鋼板を箱体成形した温度保持槽５３から構成
されている。

【００２８】温度保持槽５３では溶湯保持炉５０内の溶
湯を加熱油などの加熱媒体を図示しない加熱油加熱装置
を介して循環加熱が行えるようになっている。

【００２９】本体部５２の上部の溶湯送給保持炉６０の
外周部には蓋体５４が配設され、外部から空気が侵入し
ないようになっている。この蓋体５４にはレベル計５５
と温度センサ５６が取付けられている。

【００３０】該レベル計５５は本体部５２内の溶湯の液
深を一定の高さに保つようにするもので、長さの異なる
３本（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ）のレベル計５５から構
成されている。

【００３１】長さの最も短いレベル計５５ａは溶湯湯面
の上限値を規制し、長さの最も長いレベル計５５ｃは溶
湯液面の下限値を規制するもので、通常の運転下では溶
湯液面が絶えず最中のレベル計５５ｂの上下幅の小さい
位置にあることが望ましい。

【００３２】符号５６は温度センサであり、レベル計５
５ｃより長くなっており、溶湯の温度を測定するもので
ある。符号５７は液面レベル信号発生部、５８は湯温信
号発生部である。

【００３３】このようにレベル計５５によって検出され
た液面が絶えず一定となるように液面レベル信号発生部
５７を介して電磁バルブ５９を開閉するようになってい
る。

【００３４】また、溶湯の温度については温度センサ５
６で検出された温度を湯温信号発生部５８を介して前述
した図示しない加熱油加熱装置から送給される加熱油の
温度調節を行うようになっている。

【００３５】次に、溶湯送給保持炉６０について説明す
る。溶湯送給保持炉６０は吸引手段６１を有した溶湯供
給弁開閉シリンダ６２、射出手段６３を有した射出シリ
ンダ６４およびノズル部６６を有した溶湯送給保持炉本
体６７から構成されている。なお、射出手段６３はピス
トンロッド６５ａとチップ６５から構成される。

【００３６】溶湯送給保持炉本体６７内には一端が吸引
口６８に開口され、他端がノズル部６６に開口した連通
路７２が配設されている。

【００３７】溶湯保持炉５０に連なる前記吸引口６８を
開閉する円形ロッド状の吸引手段６１が透孔７０に係合
して配設されている。

【００３８】吸引手段６１の上部を溶湯供給弁開閉シリ
ンダ６２に保持されて縦方向に設けられた透孔７０内を
上下動自在に設けられている。

【００３９】溶湯送給保持炉本体６７の中央近傍には前
記吸引口６８から連通路７２内に導入された溶湯をキャ
ビティ４２へ加圧送給するための先端部にチップ６５を
有した射出手段６３が射出シリンダ６４に保持されて縦
方向に設けられた透孔７４内を上下動自在に設けられて
いる。

【００４０】チップ６５の外周部には図示しないシール
リングが配設されており、透孔７４に係合されて上下動
する際に連通路７２内の溶湯がチップ６５を介して外部
に漏洩しないように構成されている。

【００４１】キャビティ４２の空間容積の大小によりキ
ャビティ４２内に鋳込充填される溶湯量が異なるため、
この容積に見合った必要な鋳込充填量を確保することに
なる。このような鋳込充填を確保するための射出手段６
３のチップ６５の実線と二点鎖線で示す上下動の移動距
離をピストンロッド６５ａの側方に取付けたロータリエ
ンコーダ７８を用いて行うようになっている。

【００４２】溶湯送給保持炉本体６７の下方部は溶湯保
持炉５０内に浸漬された状態で配設されており、上方部
は溶湯保持炉５０から露出した状態を呈するとともに、
水平方向に延在されたノズル部６６を介して前述したラ
ンナブロック４６に接続されている。

【００４３】蓋体５４より露出したノズル部６６とこの
ノズル部６６の直前の溶湯送給保持炉本体６７外周部に
は加熱用ヒータ７５が配設されている。

【００４４】ノズル部６６とこのノズル部６６の直前の
溶湯送給保持炉本体６７の起立部７７とが接合するコー
ナ部に加熱用ヒータ７５が取付け難いことから連通路７
２を通ってキャビティ４２に送給される溶湯温度を一定
に保持しにくい。このためノズル部６６の直前の溶湯送
給保持炉本体６７の起立部７７に溶湯加熱手段である棒
ヒータ７６を取付けて、溶湯を所望する温度に加熱加勢
するようになっている。

【００４５】前記構成の低融点金属材料鋳造機の鋳造方
法について説明する。

【００４６】溶湯保持炉５０内の低融点合金を適宜な高
さの液深状態と、約１４０〜１８０℃の溶湯温度に保持
しておく。また、加圧手段４７を前進限まで移動させ、
ランナ部４５を加圧手段４７で閉止した状態にしてお
く。

【００４７】前記した状態下において、射出手段６３の
チップ６５を上昇限まで移動させながら吸引手段６１を
上昇させて溶湯送給保持炉６０の下部に吸引口６８を一
旦開口させて連通路７２内に溶湯を導入させておき、チ
ップ６５が上昇限に達した後吸引手段６１を下降させて
吸引口６８を閉止させるのである（図３）。

【００４８】次にゲート加圧シリンダ４８の加圧手段４
７側に圧油を導入すると加圧手段４７は下降限まで下降
し、連通路７２→ランナ部４５→キャビティ４２に至る
連通した溶湯の供給通路が形成される。

【００４９】次いで、射出シリンダ６４のピストンロッ
ド６５ａ側に圧油を導入するとチップ６５はロータリエ
ンコーダ７８で下降限を規制されながら下降し、溶湯は
キャビティ４２内に鋳込まれるのである（図４）。

【００５０】引続き加圧手段４７を上昇させてキャビテ
ィ４２に鋳込まれた低融点合金を直接加圧付加するので
ある。

【００５１】さらに、横断面形状が直胴円筒を有した加
圧手段４７が直接キャビティ４２の下端面から突出させ
て溶湯に直接的に加圧付加することから従来の鋳造機の
ようにビスケット１９が製品８０の一部として成形され
ることがないのである（図５）。

【００５２】このように加圧手段４７を上昇限まで上昇
移動させた状態のまま固定金型４３と可動金型４４内の
冷却路（図示略）に冷却水を通水させるとキャビティ４
２内に充填された低融点合金は固化し製品となる。

【００５３】一方、キャビティ４２内に充填された溶湯
の固化が行われている間に射出シリンダ６４のピストン
ロッド６５ａ側に圧油を導入しチップ６５を適宜な高さ
まで上昇させるとともに、吸引手段６１をも同時に上昇
させると吸引口６８から溶湯保持炉５０内の溶湯が連通
路７２に適量導入される（図６）。

【００５４】前記チップ６５が上昇予定位置まで上昇す
ると溶湯供給弁開閉シリンダ６２の吸引手段６１を下降
させて吸引口６８を閉止させると同時にチップ６５の上
昇動作を停止させる。引続き冷却固化した低融点合金の
製品８０を取出すためトグル機構４０を作動させて可動
プラテン３６を後退させると可動金型４４は製品８０を
保持したまま後退することになる（図７）。

【００５５】この後、製品８０を例えば製品取出し装置
（図示略）を用いて可動金型４４から取外し、再度可動
プラテン３６を固定プラテン３０側に前進させて固定金
型４３と可動金型４４間でキャビティ４２が画成され鋳
造作業が引続き行われるのである。（図８）。なお、本
実施例においては、溶融した低融点合金が溶融保持炉５
０内に保持された状態下で、溶湯の上部空間に滞留する
空気が低融点合金と接触して酸化物の生成が行われるこ
とを防止するため、あらかじめ、Ｎ2 などの不活性ガス
と空気を置換するなどの処置を行うことが望ましい。ま
た、本実施例ではＢｉとＳｎとの合金としたいわゆる低
融点合金を用いたが、ＡｌやＭｇなどの融点の高い合金
を用いても同様な効果が得られる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明に係る第１の発明では加圧手段を前進限まで
上昇させてノズル部先端の供給口を閉止させた後、引続
いて射出手段を上昇させる際に吸引手段を同時上昇させ
て溶湯送給保持炉の溶湯吸引口から連通路内へ溶湯を導
入し、引続くキャビティ部への溶湯の供給の際には、先
に前記加圧手段を後退限まで下降させて前記供給口を開
放させるとともに前記吸引手段を下降させて溶湯吸引口
を閉止するようにしたことにより、射出手段の上昇時に
キャビティ内の空気が加圧手段によって連通路側への吸
引移動が防止されるため酸化物の生成が完全に防止され
る。

【００５７】また、第２の発明では、金型内部に画成さ
れたキャビティ部に供給する溶湯を貯える溶湯保持炉
と、前記溶湯保持炉に一部を浸漬されるとともに前記溶
湯を吸引する吸引手段と吸引された溶湯を前記キャビテ
ィ部に射出する射出手段とを有した溶湯送給保持炉と、
前記溶湯送給保持炉の上部先端を水平方向に延在させた
ノズル部を前記キャビティ部の下方に固定金型の一部と
して垂設されたランナブロックに接続してキャビティ部
へ溶湯を供給可能に構成し、第３の発明ではランナブロ
ック内にキャビティ部に通じる直胴内径を有したランナ
部を設けるとともに、前記ランナ部に係合し、かつ上下
動してキャビティ部に充填された溶湯を加圧する加圧手
段を配設した。さらに、第４の発明では、溶湯送給保持
炉内にあって一端が溶湯保持炉内に開口されるとともに
他端がノズル部先端の供給口に開口された連通路を設
け、前記ノズル部に通じる直前の前記連通路の起立部に
溶湯加熱手段を設けたので、製品取出後のビスケットの
処理が不要となり作業工程の省力化が図れる。また、ノ
ズル先端部の微妙な温度調整が不要となり、キャビティ
部からの空気の侵入を完全防止できるため酸化物の生成
が防止される。

【００５８】また、均一な外部加熱が困難なノズル部に
通じる直前の連通路に溶湯加熱手段を取付けたので溶湯
の均一加熱が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る低融点金属材料鋳造機の
縦断面図である。

【図２】保持炉の縦断面図である。

【図３】低融点金属材料鋳造機における作業手順を示す
説明図である。

【図４】図３に示した動作の続きを示す説明図である。

【図５】図４に示した動作の続きを示す説明図である。

【図６】図５に示した動作の続きを示す説明図である。

【図７】図６に示した動作の続きを示す説明図である。

【図８】図７に示した動作の続きを示す説明図である。

【図９】従来の鋳造機の断面図である。

【図１０】従来のランナ部の状態を示す断面図である。

【図１１】ノズル部の先端部に形成した低融点合金の半
固化状態を示す説明図である。

【図１２】ビスケット部を有した製品の斜視図である。

【符号の説明】

３０ 固定プラテン ３２ エンドプラテン ３６ 可動プラテン ４２ キャビティ ４３ 固定金型 ４４ 可動金型 ４５ ランナ部 ４６ ランナブロック ４７ 加圧手段 ４８ ゲート加圧シリンダ ５０ 溶湯保持炉 ５２ 本体部 ５３ 温度保持槽 ５４ 蓋体 ５５（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ） レベル計 ５６ 温度センサ ６０ 溶湯送給保持炉 ６１ 吸引手段 ６２ 溶湯供給弁開閉シリンダ ６３ 射出手段 ６４ 射出シリンダ ６５ チップ ６６ ノズル部 ６７ 溶湯送給保持炉本体 ６８ 吸引口 ６９ 供給口 ７０、７４ 透孔 ７２ 連通路 ７５ 加熱用ヒータ ７６ 棒ヒータ ７７ 起立部 ７８ ロータリエンコーダ ８０ 製品

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧手段を前進限まで上昇させてノズル
   部先端の供給口を閉止させた後、引続いて射出手段を上
   昇させる際に吸引手段を同時上昇させて溶湯送給保持炉
   の溶湯吸引口から連通路内へ溶湯を導入し、引続くキャ
   ビティ部への溶湯の供給の際には、先に前記加圧手段を
   後退限まで下降させて前記供給口を開放させるとともに
   前記吸引手段を下降させて溶湯吸引口を閉止するように
   したことを特徴とする低融点金属材料鋳造方法。
2. 【請求項２】 金型内部に画成されたキャビティ部に供
   給する溶湯を貯える溶湯保持炉と、前記溶湯保持炉に一
   部を浸漬されるとともに前記溶湯を吸引する吸引手段と
   吸引された溶湯を前記キャビティ部に射出する射出手段
   とを有した溶湯送給保持炉と、前記溶湯送給保持炉の上
   部先端を水平方向に延在させたノズル部を前記キャビテ
   ィ部の下方に固定金型の一部として垂設されたランナブ
   ロックに接続してキャビティ部へ溶湯を供給可能に構成
   したことを特徴とする低融点金属材料鋳造機。
3. 【請求項３】 請求項２記載のランナブロック内にキャ
   ビティ部に通じる直胴内径を有したランナ部を設けると
   ともに、前記ランナ部に係合し、かつ上下動してキャビ
   ティ部に充填された溶湯を加圧する加圧手段を配設した
   ことを特徴とする低融点金属材料鋳造機。
4. 【請求項４】 請求項２記載の溶湯送給保持炉内にあっ
   て一端が溶湯保持炉内に開口されるとともに他端がノズ
   ル部先端の供給口に開口された連通路を設け、前記ノズ
   ル部に通じる直前の前記連通路の起立部に溶湯加熱手段
   を設けたことを特徴とする低融点金属材料鋳造機。