JPH0824990A - 鋳型、特に生型に特に易酸化性金属または合金を無重力鋳込した後に鋳込工程を終了させる方法および装置 - Google Patents

鋳型、特に生型に特に易酸化性金属または合金を無重力鋳込した後に鋳込工程を終了させる方法および装置

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JPH0824990A
JPH0824990A JP7183579A JP18357995A JPH0824990A JP H0824990 A JPH0824990 A JP H0824990A JP 7183579 A JP7183579 A JP 7183579A JP 18357995 A JP18357995 A JP 18357995A JP H0824990 A JPH0824990 A JP H0824990A
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳込み終了時における、鋳込ノズル内での金
属の迅速な吸引戻しを達成すると共に金属の酸化を防止
する。 【構成】 鋳込装置のマウスピース５および鋳型１の底
部鋳込口２を通して液体金属を鋳型に鋳込んだ後、閉塞
素子８をマウスピース５によって押して鋳型１の座に対
して密封対接させて鋳込口を閉じ、供給源９からの不活
性ガスを、減圧弁１１、選択的に開閉可能な遮断弁１２
およびマウスピース５内の開孔１４を通してマウスピー
ス５内の通路６へ導入し、鋳込装置がマウスピース５内
である距離だけ後方に液体金属を吸引戻ししうるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鋳型、特に生型に特に易
酸化性金属または易酸化性合金を鋳込んだ後、鋳込工程
を終了させる方法であって、請求項１の「〜において」
の前段に記載された形式の方法に関する。更に、本発明
はこの方法を実施する装置にも関する。
【０００２】
【従来の技術】国際特許出願ＷＯ ９３／１１８９２号
は鋳物工場で鋳型列の生型の如き鋳型に軽金属を無重力
鋳込み（ non - gravity casting ）する方法および装
置を開示しており、この方法および装置においては、金
属は電磁ポンプによって保持炉から加熱されたセラミッ
ク管を通して、更に鋳型底部の鋳込口の周囲に密封対接
した鋳込ノズルを通して鋳型空隙部中へ給送される。鋳
型への鋳込の後、鋳込口は変位可能な遮断コアによって
閉塞され、電磁ポンプは逆転されて金属は鋳込ノズル内
をある距離だけ後方へ吸引される。次には鋳込ノズルは
この鋳型からはずして、鋳型列として進行する次の鋳型
の鋳込口に対接される。
【０００３】本出願人の同時出願中の国際特許出願ＰＣ
Ｔ ＤＫ９５／００２０４号は、上述したように鋳型へ
の鋳込み後に鋳型の鋳込口を閉塞する種々な方法を開示
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】鋳込ノズル内の金属の
吸い戻しにおいて、例えばノズルが密封対接している鋳
型の鋳込口周囲の鋳物砂中の孔を通して空気が鋳込ノズ
ル中に吸引される。これは比較的ゆっくりと生起し、鋳
込み頻度を低下させるのみならず空気が鋳込ノズル中の
金属内に気泡として入り込み、金属を酸化させることに
なる。更に、ノズル内の金属表面やノズル内の貫通通路
の内表面に付着した金属を後刻酸化させることもある。
しかして、次の鋳型に鋳込む際、このようにして生じた
金属酸化物がその鋳型の鋳型空隙部内に導入され、この
鋳型空隙部内で鋳造される鋳物内に入って破棄を余儀な
くされる程度に鋳物の品質を低下させることがある。更
に、酸化物がノズルの開口周囲に固着して、鋳型列の後
続する鋳型へのノズルの密封対接を妨げることになるこ
ともある。
【０００５】本発明の目的は従来のもののかかる問題点
を解決するためになされたものであって、鋳込ノズル内
での金属の迅速な吸引戻しを達成し、更に重要なことは
金属の酸化を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、請求項１の「〜において」の後段に記
載の構成をとるものである。
【０００７】即ち、不活性ガスを導入することにより、
ノズル周囲の漏れまたは孔を通して面倒で時間を要して
ノズル内へ金属が吸引戻しされる間にノズル内へ周囲の
空気が吸引されるのが回避される。これと同時に、不活
性ガスは金属の酸化並びにこの酸化により惹起される問
題を回避する。
【０００８】本発明の方法の一実施例においては、不活
性ガスはその供給源から、鋳込マウスピース内の通路と
連通したガス室を介して前記通路内に導入される。前記
ガス室は好ましくは鋳込マウスピースの上方に配設さ
れ、不活性ガス供給源に対するガス室の接続は不活性ガ
スを鋳込マウスピースの通路内へ導入した後断たれる。
【０００９】本発明の方法の他の実施例によれば、不活
性ガスは実質的に筒状の閉塞素子の壁に設けられた開口
および鋳型内の通路を通して前記閉塞素子内へ導入さ
れ、前記閉塞素子の壁に設けた前記開口は前記閉塞素子
の閉塞位置において鋳型内の前記通路と整合して連通
し、この通路の鋳型の外壁への開口部が鋳込口の閉塞
前、閉塞後または閉塞しつつある間、ガス供給ノズルを
介して不活性ガスの供給源に接続される。
【００１０】閉塞素子は前記国際特許出願ＰＣＴ ＤＫ
９５／００２０４号の第２図または第４図に図示された
形式のものとすることができ、鋳込装置の鋳込マウスピ
ースを進めることにより前記閉塞素子は閉塞位置に移動
され、次いでガス供給ノズルは前記マウスピースによっ
て、鋳型外壁への通路の開口部の周囲に密封対接するよ
う移動されうる。
【００１１】鋳型の鋳型空隙部が単にその鋳込口を介し
て周囲に接続される場合には、鋳型が完全に充填される
直前であって鋳型の鋳込口が閉じられる以前に、不活性
ガスが鋳込口装置を部分的に充満するような圧力および
量で前記鋳込口を通して前記鋳込口装置内に不活性ガス
が導入される。
【００１２】鋳込口を閉塞した後、鋳型の鋳込口装置内
に導入されたガスが液体金属（溶融金属）を鋳込口装置
から鋳型空隙部内へ移動させる。このことによる効果
は、固化した鋳物から返り材として分離しなければなら
ない金属の量が減少されること、および特に鋳込口装置
が押湯（ feeder ）を備えている場合には、本出願人の
同時出願中の国際特許出願ＰＣＴ ＤＫ９４／００２２
１号に記載されているのと同様な鋳物の強制押湯であ
る。更に、このようにして閉込められたガスは、鋳型空
隙部が金属で満たされた状態で走行し、その走行が突然
停止した時に生じる圧力ピークを減少させる緩衝体とし
て作用する。
【００１３】不活性ガスとしては鋳込工程で使用される
液体金属と化学的に不都合に反応しないもの、液体金属
にかなりの程度溶解しないようなものであれば如何なる
ガスを使用することもできるが一般的にはアルゴンまた
は窒素を使用するのが好ましい。
【００１４】本発明は更に本発明の方法を実施する装置
にも関する。本発明の装置は、圧力下の不活性ガスの供
給源およびこの供給源と連通した導管を備え、この導管
は減圧弁と選択的に開放しうる遮断弁とを有し、更に前
記導管は鋳込装置のマウスピース内の通路に接続された
ガス室またはガス供給ノズルに接続されるようにしたも
のである。
【００１５】ガス室はマウスピースの上方に配設しかつ
マウスピース内の実質的に垂直な開孔によってマウスピ
ースの通路に接続することができ、前記開孔は熱絶縁材
料で裏張りするか、熱絶縁材料で包囲するかまたは熱絶
縁材料で形成するかすることができる。
【００１６】ガス供給ノズルは鋳込装置のマウスピース
に強固にまたは弾性的に曲がりうるように結合して前記
マウスピースと一緒に鋳型に向けてまたは鋳型から遠ざ
かる方向に移動させるようにすることができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を図面を参照して詳細に説明す
る。
【００１８】図１ａは本発明の方法の第一の実施例にお
いて鋳型１に鋳込んでいる間の状態を示している。鋳型
１はその鋳込口２近傍のみを破断した断面図で示されて
いる。鋳込みは国際特許出願ＷＯ ９３／１１８９２号
に開示された形式の鋳込装置で行われるものとして示さ
れているが、図面はこの鋳込装置の加熱されたセラミッ
ク管３の部分だけを破断して示している。加熱されたセ
ラミック管３は保持炉（図示せず）から電磁ポンプ（こ
れも図示せず）を介して内部通路６を有するマウスピー
ス５に圧力下に液体金属４を移送する。前記内部通路６
はノズル７を介して、国際特許出願ＰＣＴ ＤＫ９５／
００２０４号の第２図に示された形式の中空の筒状閉塞
素子８へ、従って鋳型１の鋳込口２へ密封接続される。
【００１９】図１ｂに示された状態においては、ノズル
７が閉塞素子８をその内方端が鋳型１内の座に密封対接
するように鋳型１内へ押込むことによって鋳型１の鋳込
口２がマウスピース５によって閉じられており、次い
で、圧力下の不活性ガスの供給源９から導管１０、減圧
弁１１および選択的に開放しうる遮断弁１２を介してガ
ス室１３へ不活性ガスが供給されている。ガス室１３は
鋳込マウスピース５の上方に配設されており、開孔１４
を介してマウスピース５内の通路６と連通している。そ
の後、鋳込装置の電磁ポンプ（図示せず）からの押湯圧
力が、閉塞素子８およびノズル７からの金属４がある距
離だけ通路６内で後方に引込められるように調節され
る。次いで遮断弁１２が閉じられる。この状態になる
と、マウスピース５は鋳型１からはずして鋳型列の後続
する鋳型と接触させることができる。即ち、ノズル７を
前記の後続する鋳型内の閉塞素子８に密封対接させるこ
とができる。
【００２０】この後続する鋳型１への鋳込みの間、図１
ａに示したのと同じ状況が生じる。つまり、マウスピー
ス５の通路６内の金属４の圧力がガス室１３内の不活性
ガスを圧縮する間に開孔１４および更にガス室１３内の
ある距離まで金属を押上げる。当然の事乍ら、この金属
は鋳型１への鋳込みの間にガス室１３内で固化しないこ
とが重要であり、そのためにガス室１３は熱絶縁材料で
裏張りしたり、熱絶縁材料で包囲したりあるいは単に熱
絶縁材料で形成したりすることができる。
【００２１】図２ａ，図２ｂおよび図２ｃは図１に示し
た本発明の方法の実施例の一変形例を示しており、図１
のものと同一部分には同一符号を付している。図１と違
って図２では国際特許出願ＰＣＴ ＤＫ９５／００２０
４号の第５図に示された形式の閉塞素子を使用してい
る。即ち、この閉塞素子は鋳型１の鋳込口２の傾斜部を
よぎって変位しうる板１５からなり、この板１５はこの
板１５の開口が鋳込口２の傾斜部と整合する位置（図２
ａおよび図２ｂ）から鋳込口２が板１５によって閉塞さ
れる位置（図２ｃ）へ移動可能である。マウスピース５
のノズル７は鋳型１の外壁の鋳込口２の開口部の周囲に
密封対接しており、従ってこの実施例においては鋳型１
の鋳込口２を閉じるために鋳型１へ向けてマウスピース
５を移動させることはなく、図２ｃに示す矢印の方向に
板１５を変位させるだけである。
【００２２】もう一つの相違点は、図２ｂに示すよう
に、鋳型１が完全に充填される直前でかつ鋳込口２が板
１５によって閉じられる以前に通路６内へ不活性ガスが
導入される点である。図示の場合、鋳込口内の金属が鋳
込口２内で図２ｂのレベルにあるような、鋳型の完全充
填前の時点で行われる。これを行うには、ガスは少なく
ともこのレベルにおける鋳型内の金属の静圧以上の圧力
下で導入する必要がある。次いで板１５を図２ｃに矢印
で示す方向に変位させることによって鋳込口を閉じ、マ
ウスピース５の通路６内の金属が図２ｃに示すレベルと
なるように電磁ポンプを調節し、その後遮断弁１２を閉
じる。そうすれば、鋳込マウスピース５は鋳型１から引
込めることができる。
【００２３】しかし、図１に示した実施例および図２に
示した変形例のいずれにおいても、鋳型が完全に充填さ
れる直前であって鋳込口を閉塞素子８または１５で閉じ
る以前に不活性ガスを、これらの閉塞素子８または１５
の後側において鋳型１の鋳込口２内の金属の静圧以上の
圧力でかつ鋳込口２を閉塞素子８または１５で閉じた
後、不活性ガスが鋳型の鋳込口装置内での加熱による膨
張によって前記鋳込口を少なくとも部分的に充満するよ
うな量で、鋳型１の鋳込口２中へ導入することも可能で
ある。但し、そのための必須条件は鋳型が鋳込口２以外
に周囲、例えばライザへの接続を有しないことである。
さもなくば、膨張したガスが鋳型空隙部自身の中へ侵入
して鋳物に欠陥を生じる危険性があるからである。上述
した本発明の方法を実施するに当って、導管１０に、例
えば減圧弁１１と遮断弁１２との間に、ガス計量器（図
示せず）を設け、減圧弁１１の調節、弁１２の開閉およ
び閉塞素子８または１５による鋳込口２の閉塞を前記ガ
ス計量器の読みおよび鋳型１に対してコード化したデー
タに基づいてコンピュータ制御するようにするのが好ま
しい。
【００２４】このようにすることにより、鋳型の鋳込口
装置を充填するのに使用される金属の少なくとも一部
（これは製造された鋳物から後刻返り材として切離さな
ければならない）を節約し、溶融炉の容量をより効率的
に利用することができ、また金属を溶融させるためのエ
ネルギーを節約することができる。
【００２５】鋳込口装置が外部に向けて閉じられた押湯
貯槽（ feeding reservoir ）を備えているなら、膨張
する不活性ガスは希望により、国際特許出願ＰＣＴ Ｄ
Ｋ９４／００２２１号に開示されているのと同様に鋳物
の強制押湯に使用することができる。
【００２６】図３ａおよび図３ｂは本発明の方法の更に
別の実施例を示している。図１および図２のものと同一
部分には同一符号を付している。
【００２７】１６は閉塞素子を示し、この閉塞素子１６
はその閉塞位置において図３ｂに示すように鋳型１内の
通路１８と整合する貫通開口１７を周壁に有している点
を除いては図１の閉塞素子８と同様である。この実施例
においては、通路１８は鋳型１の外壁において閉塞素子
１６の垂直上方で開口している。
【００２８】この実施例では導管１０はガス供給ノズル
１９に接続されており、このガス供給ノズル１９は鋳型
１の鋳込口２を閉じる以前、閉じつつある間または閉じ
た後に鋳型外壁の通路１８の開口周囲に密封対接させて
通路１８を通して閉塞素子１６の内部へそしてノズル７
を通してマウスピース５内の通路６へ不活性ガスを導入
することができる。
【００２９】ガス供給ノズル１９は好ましくは鋳込マウ
スピース５と一緒に鋳型１へ向けてそして鋳型１から離
れる方向に動かされるように接続される。この接続は強
固なものであっても良いが弾性的に曲がり得るのが好ま
しい。
【００３０】このようにすることの利点は、閉塞素子１
６を図３ｂの閉塞位置（この位置では閉塞素子が鋳込口
２を閉じ、開口１７が鋳型１の通路１８と整合する）へ
押すために鋳込マウスピース５が図３ａの位置から図３
ｂの位置へ鋳型１に向けて動かされる時に、ガス供給ノ
ズル１９が図３ａの位置から図３ｂに示すように鋳型外
壁の通路１８の開口の周囲に密封対接するように同時に
移動される点にある。
【００３１】以上の説明においては、本発明は国際特許
出願ＷＯ ９３／１１８９２号に記載された形式の鋳込
装置と組合わせて実施しているが、これと同様な特性を
有するものであれば、即ち液体金属をマウスピース５の
如きマウスピースに圧力下に供給し、鋳型１の如き鋳型
に鋳込んだ後液体金属を鋳込マウスピース中である距離
だけ後方に吸引するようなものであれば、他の鋳込装置
を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の形式の閉塞素子と組合わせて使用され
る、本発明の方法の第一の実施例を示す図である。
【図２】第二の形式の閉塞素子と組合わせて使用され
る、本発明の方法の第一の実施例を示す図である。
【図３】第一の形式の閉塞素子を若干変更したものと組
合わせて使用される、本発明の方法の第二の実施例を示
す図である。
【符号の説明】
１ 鋳型 ２ 鋳込口 ５ マウスピース ６ マウスピース５内の通路 ８ 閉塞素子 ９ 不活性ガスの供給源 １０ 導管 １１ 減圧弁 １２ 遮断弁 １３ ガス室 １５ 閉塞素子 １６ 閉塞素子 １７ 閉塞素子１６に設けた開口 １８ 鋳型１内の通路 １９ ガス供給ノズル

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鋳型、特に生型に特に易酸化性金属また
    は合金を無重力鋳込した後に鋳込工程を終了させる方法
    であって、マウスピース（５）を介しかつ閉塞可能な底
    部鋳込口（２）を介して特別な鋳込装置から圧力下の金
    属を鋳型（１）の鋳型空隙部に充填し、鋳込の後、前記
    鋳込口（２）を閉塞素子（８，１５，１６）によって閉
    じるようにした鋳込工程を終了させる方法において、鋳
    込口（２）の閉塞の直前または直後に前記鋳込装置と前
    記鋳型空隙部との間の接続部に大気圧以上の圧力下にあ
    る不活性ガスを導入することを特徴とする鋳込工程を終
    了させる方法。
  2. 【請求項２】 不活性ガスはその供給源（９）からマウ
    スピース（５）中の通路（６）に連通したガス室（１
    ３）を介して前記通路（６）中に導入し、前記ガス室
    （１３）は好ましくは前記マウスピース（５）の上方に
    設け、不活性ガスをマウスピース（５）の前記通路
    （６）中に導入した後、不活性ガスの供給源（９）に対
    する前記ガス室（１３）の接続を阻止することを特徴と
    する請求項１の鋳込工程を終了させる方法。
  3. 【請求項３】 不活性ガスは実質的に筒状の閉塞素子
    （１６）の壁に設けられた開口（１７）および鋳型
    （１）内の通路（１８）を通して前記閉塞素子（１６）
    の中心通路に導入し、前記閉塞素子（１６）の壁に設け
    た前記開口（１７）は前記閉塞素子（１６）の閉塞位置
    において鋳型（１）内の前記通路（１８）と整合して連
    通し、この通路（１８）の鋳型（１）の外壁への開口部
    を鋳込口（２）の閉塞前、閉塞後または閉塞しつつある
    間、ガス供給ノズル（１９）を介して不活性ガスの供給
    源（９）に接続することを特徴とする請求項１の鋳込工
    程を終了させる方法。
  4. 【請求項４】 ガス供給ノズル（１９）を鋳込装置のマ
    ウスピースによって鋳型（１）の外壁への通路（１８）
    の開口部の周囲に密封対接させることを特徴とする請求
    項３の鋳込工程を終了させる方法。
  5. 【請求項５】 鋳型（１）の鋳型空隙部が単に鋳込口
    （２）を介して周囲に接続される場合において、鋳型
    （１）が完全に充填される直前であって鋳型（１）の鋳
    込口（２）を閉じる以前に不活性ガスが鋳型（１）の鋳
    込口装置に部分的に充満されるような圧力および量で前
    記鋳込口を通して不活性ガスを前記鋳込口装置内に導入
    することを特徴とする請求項１または２の鋳込工程を終
    了させる方法。
  6. 【請求項６】 不活性ガスとしてアルゴンまたは窒素を
    使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一の
    鋳込工程を終了させる方法。
  7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれかに記載の方法を
    実施する装置において、圧力下の不活性ガスの供給源
    （９）およびこの供給源（９）と連通した導管（１０）
    を備え、この導管（１０）は減圧弁（１１）と選択的に
    開放しうる遮断弁（１２）とを有し、更に前記導管（１
    ０）は鋳込装置のマウスピース（５）内の通路（６）に
    接続されたガス室（１３）またはガス供給ノズル（１
    ９）に接続されるようにしたことを特徴とする鋳込工程
    を終了させる装置。
  8. 【請求項８】 ガス室（１３）はマウスピース（５）の
    上方に配設し、マウスピース（５）内の実質的に垂直な
    開孔（１４）を通してマウスピース（５）内の通路
    （６）に接続されるようにしたことを特徴とする請求項
    ７の鋳込工程を終了させる装置。
  9. 【請求項９】 ガス室（１３）は熱絶縁材料で裏張りす
    るか、熱絶縁材料で包囲するか、熱絶縁材料からなるこ
    とを特徴とする請求項７または８の鋳込工程を終了させ
    る装置。
  10. 【請求項１０】 ガス供給ノズル（１９）は鋳込装置の
    マウスピース（５）に強固にまたは弾性的に曲がりうる
    ように結合され、前記マウスピース（５）と一緒に鋳型
    （１）に向けてまたは鋳型（１）から離れる方向に移動
    されるようにしたことを特徴とする請求項７の鋳込工程
    を終了させる装置。
JP7183579A 1994-06-29 1995-06-26 鋳型、特に生型に特に易酸化性金属または合金を無重力鋳込した後に鋳込工程を終了させる方法および装置 Expired - Lifetime JP2787426B2 (ja)

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