JPH0825019A - 差圧鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】サイクルタイムを短縮するとともに歩留りを向
上させ、かつ高品質で健全な鋳造品を製造できるように
する。 【構成】溶湯４０をストーク３、溶湯分配部２０及び堰
部２１を通じてキャビティ空間１０に充填する構成の差
圧鋳造装置において、堰部２１のキャビティ空間１０に
近接した位置に溶湯の通過抵抗となる抵抗部材５を設け
たことを特徴とする。加圧保持時間を短くすることによ
り方案部２内の溶湯は坩堝４内に戻り、一方キャビティ
空間１０内の溶湯は抵抗部材５の通過抵抗により抜け落
ちが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力差によって溶湯を
キャビティ内に充填する、いわゆる差圧鋳造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高品質鋳造品の製造に当たっては、一般
に差圧鋳造法が利用されている。この差圧鋳造法は低圧
鋳造法や吸引鋳造法に代表されるが、以下にそれらの鋳
造法を説明する。例えば実公平４−２８６９２号公報に
開示された低圧鋳造法では、図３に示すような低圧鋳造
装置を用いている。この低圧鋳造装置は、キャビティ空
間１０１をもつ砂型部１００と、溶湯分配部２０１及び
複数の堰部２０２をもつ方案部２００と、ストーク３０
０と、炉４００とから構成されている。

【０００３】この低圧鋳造装置では、先ず炉４００内に
加圧された不活性ガスが導入される。すると差圧により
溶湯４０１は、ストーク３００から溶湯分配部２０１及
び堰部２０２を通じてキャビティ空間１０１に充填され
る。そしてキャビティ空間１０１及び方案部２００内の
溶湯が凝固した後に不活性ガスによる加圧が解除される
と、ストーク３００内の溶湯が炉４００内に戻る。

【０００４】また吸引鋳造法は、砂型部を吸引チャンバ
内に収納してチャンバを負圧にし、下方より炉中の溶湯
をストークを介してキャビティ内に充填する方法であ
り、上記の低圧鋳造法と同様の原理に基づいている。こ
の差圧鋳造法では、先端が溶湯中に深く浸漬されたスト
ーク内を通って、溶湯が下から上へと連続移動してキャ
ビティ空間に充填されるため、空気や溶湯表面に浮遊す
るノロやフラックスなどのキャビティ内への巻き込みが
ほとんど無い。またキャビティ内で溶湯が凝固する間も
下方の溶湯と連結しているので、凝固収縮時の溶湯補給
もスムーズに行われ、高品質の鋳造品を生産するのに適
した方法である。さらには、指向性凝固が行われるの
で、健全で気密性に優れた鋳造品ができ、圧力調整によ
って静かに注湯できるため、シェル中子などの砂中子が
使用でき形状の複雑な鋳造品が製造できるという特徴も
有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記した差圧
鋳造法では、方案部２００で凝固する溶湯分が多く歩留
りが悪いという問題がある。また方案部２００の部分が
凝固するまでの時間が長く、サイクルタイムが長くなり
生産性が低いという問題がある。一方、差圧を保持する
時間を短縮し、方案部２００内の溶湯が凝固する前に差
圧を解除して溶湯を炉内に戻すことも考えられる。しか
し僅かな温度のばらつきによりキャビティ内の溶湯まで
抜け落ちて、鋳造品に欠陥が生じるという問題がある。

【０００６】さらに、湯口部分にヒータを設けて湯口部
分に保温性をもたせることで歩留りを向上させることも
考えられるが、ヒータの信頼性に乏しく、またサイクル
タイムが長くなるという不具合がある。本発明はこのよ
うな事情に鑑みてなされたものであり、サイクルタイム
を短縮するとともに歩留りを向上させ、かつ高品質で健
全な鋳造品を製造できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の差圧鋳造装置は、キャビティ空間をもつ砂型部と、
溶湯分配部とキャビティ空間へ溶湯分配部内の溶湯を供
給する堰部とをもつ方案部と、溶湯が貯留される貯留部
と、貯留部と方案部を連通するストークとよりなり、貯
留部内の溶湯をストーク、方案部及び堰部を介してキャ
ビティ空間に低圧で供給して鋳造する差圧鋳造装置にお
いて、堰部のキャビティ空間に近接した位置に溶湯の通
過抵抗となる抵抗部材を設けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】貯留部に貯留された溶湯は、不活性ガスによる
加圧又は砂型部の負圧によりストークから溶湯分配部に
入り、さらに堰部を通過してキャビティ空間内に充填さ
れる。この時溶湯は、先端が溶湯中に深く浸漬されたス
トーク内を通って、下から上へと連続移動してキャビテ
ィ空間に充填されるため、空気や貯留部の溶湯表面に浮
遊するノロやフラックスなどのキャビティ内への巻き込
みがほとんど無い。さらに堰部を通過する際には、抵抗
部材によりノロやフラックスが除去され、清浄な溶湯の
みがキャビティ空間に充填される。なお抵抗部材通過の
際には、抵抗部材からの通過抵抗に打ち勝つだけの圧力
が必要となるが、その圧力は貯留部とキャビティ空間と
の差圧により容易に得られる。

【０００９】そしてキャビティ空間が充填された後も上
記差圧が保持されているので、キャビティ内で溶湯が凝
固する間も下方の溶湯との連結が維持され、凝固収縮時
の溶湯補給がスムーズに行われる。差圧は所定時間（一
般には約数分間）保持され、キャビティ空間内の溶湯の
凝固がある程度進んだ時点で差圧が解除される。すると
まだ凝固していない方案部及びストーク内の溶湯は、重
力により貯留部内に戻る。この時抵抗部材の上方にまだ
凝固していない溶湯が存在していたとしても、その部分
に作用する重力だけでは通過抵抗に打ち勝って抵抗部材
を通過することが困難となり、抵抗部材を通過しない状
態で凝固が進行する。これによりキャビティ空間からの
溶湯の抜け落ちが防止されている。

【００１０】そしてキャビティ空間内の溶湯の凝固が完
了後、砂型部を壊して鋳造品が取り出される。

【００１１】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。図１
に本実施例の差圧鋳造装置の断面図を示す。この差圧鋳
造装置は、砂型部１と、方案部２と、ストーク３と、貯
留部としての坩堝４、及び抵抗部材としてのスポングフ
ィルタ５とから構成されている。

【００１２】坩堝４は、図示しない保持手段により床６
に固定されている。この坩堝４は上端開口周縁部にフラ
ンジ部４０をもち、フランジ部４０の下面と床６表面と
の間には筒部材４１が配置されている。そして筒部材４
１内には導入口４２から不活性ガスが導入されている。
坩堝４のフランジ部４０の上方には、リング状のシール
部材４３を介して支持台３０が固定され、これにより坩
堝４内は気密状態となっている。この支持台３０内に
は、坩堝４内外を連通するガス通路３１が形成され、坩
堝４内に不活性ガスを導入可能に構成されている。ま
た、この支持台３０中央部には、ストーク３が垂下状態
で保持され、ストーク３の下端は坩堝４の底部近傍まで
延びている。また支持台３０の上部には、砂型１及び方
案部２を覆う防燃フード３２が固定されている。

【００１３】支持台３０の上部には、鋳砂から形成され
た方案部２が保持されている。この方案部２は湯口型と
して機能し、ストーク３に連通する溶湯分配部２０と、
溶湯分配部２０の上方に複数形成された堰部２１とから
構成されている。そしてそれぞれの堰部２１の上端近傍
にスポングフィルタ５が配置され、堰部２１を通過する
溶湯の通過抵抗となっている。

【００１４】方案部２の上部には、砂型部１が保持され
ている。この砂型部１は自動車のギヤボックスを鋳造す
るためのキャビティ空間１０をもち、キャビティ空間１
０の下部はそれぞれの堰部２１と連通している。またキ
ャビティ空間１０の上部には、外部と連通してキャビテ
ィ空間１０内の空気を逃がすための細孔１１が形成され
ている。

【００１５】上記のように構成された本実施例の低圧鋳
造装置では、先ずガス通路３１より不活性ガスが坩堝４
内に導入され、坩堝４内のマグネシウム合金からなる溶
湯４０を加圧する。すると溶湯４０は坩堝４の底部近傍
からストーク３内を上昇し、溶湯分配部２０を充填した
後、それぞれの堰部２１からスポングフィルタ５を通過
してキャビティ空間１０に進入する。

【００１６】このとき溶湯４０にはスポングフィルタ５
から通過抵抗が作用するが、坩堝４内の不活性ガスの圧
力を調整することにより、溶湯４０はスポングフィルタ
５を容易に通過する。なお、溶湯４０中に混入したノロ
やフラックスなどは、スポングフィルタ５で除去される
のでキャビティ空間１０内に進入するのが防止されてい
る。

【００１７】そしてキャビティ空間１０の充填が完了す
ると、溶湯４０はさらに細孔１１を充填する。これによ
り充填完了が判断され、その状態でガス通路３１が閉じ
られて坩堝４内はその加圧状態が保持される。その状態
で所定時間保持してキャビティ空間１０内の溶湯４０の
凝固を待ち、その後ガス通路３１を開いて坩堝４内を大
気圧とする。これによりまだ凝固していない方案部２内
の溶湯とストーク３内の溶湯が坩堝４内に流れ落ちる。
したがって従来の方案部内の溶湯のほぼ全体量が凝固し
ていた場合に比較して、歩留りが格段に向上する。

【００１８】一方、キャビティ空間１０内及びスポング
フィルタ５の上部に位置する堰部２１内の溶湯は、スポ
ングフィルタ５の通過抵抗により落下が規制されて、図
２に示す状態で凝固が完了する。したがって鋳造品７か
らの肉の抜け落ちが防止され、健全で寸法精度の高い鋳
造品が得られる。 （試験例）上記した実施例の鋳造装置において、スポン
グフィルタ５の位置と、溶湯充填後の保持時間とを以下
に示すように種々変更し、それぞれ鋳造実験を行った。
ガス通路３１から導入する不活性ガスの圧力は１７．７
Ｐａ、目的とする製品重量は５．８ｋｇである。そして
鋳造品７の外観とその重量から歩留りを算出し、結果を
表１に示す。なお歩留りは、製品重量×１００／鋳造品
重量で算出した。

【００１９】〔フィルタの位置〕 水準１：堰部先端部（キャビティ空間と接する位置） 水準２：堰部先端から２０ｍｍ下方の位置 水準３：堰部先端から１００ｍｍ下方の位置 〔保持時間〕 水準１：３分 水準２：４分 水準３：６分

【００２０】

【表１】 またキャビティ空間１０の容積が小さいこと以外は上記
実施例と同様の鋳造装置を用い、上記と同様の試験を行
った。結果を表２に示す。目的とする製品重量は５．８
ｋｇである。

【００２１】

【表２】 さらに比較例として、スポングフィルタ５をストーク３
の上部に設けたこと以外は上記実施例と同様の鋳造装置
を用い、保持時間のみを３分から２４分の間で５水準に
変更して上記と同様の試験を行った。結果を表３に示
す。

【００２２】

【表３】 ×^**：キャビティ空間内の溶湯が一部抜け落ちる現象 （評価）フィルタをキャビティ空間に接して配置する
と、フィルタがキャビティ空間内へ入り込む現象が起き
ている。これはキャビティ空間内の溶湯が凝固時に収縮
し、それを補う溶湯が堰部から流入することに起因する
と考えられる。したがって収縮分が補われる溶湯量に応
じてフィルタをキャビティ空間から離して配置すること
により、この不具合が回避されている。

【００２３】一方、フィルタと堰部先端との距離が大き
くなるほど歩留りが低下し、比較例のようにストーク先
端にフィルタを設けた場合には、保持時間を短くしても
歩留りが３０％台と低くなっている。したがって上記実
施例の鋳造装置では、スポングフィルタ５を堰部２１先
端から２０ｍｍ程度下方に配置し、保持時間を４分程度
とするのが最適であることがわかる。

【００２４】

【発明の効果】すなわち本発明の差圧鋳造装置によれ
ば、外観不良の無い高品質の鋳造品を高い歩留りで鋳造
することができる。そして保持時間を従来の約１／６に
短縮することができるので、サイクルタイムが短くなり
生産性が向上する。また歩留りの向上に伴って、鋳造１
回当たりの溶湯使用量が低減されるため、生産性が向上
される。

【００２５】さらに、抵抗部材によりノロやフラックス
などがキャビティ空間に進入するのが防止され、不良率
が低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の差圧鋳造装置の鋳造前の状
態で示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例の差圧鋳造装置の鋳造後の状
態で示す断面図である。

【図３】従来の差圧鋳造装置の鋳造前の状態で示す断面
図である。

【符号の説明】

１：砂型部 ２：方案部
３：ストーク ４：坩堝（貯留部） ５：スポングフィルタ（抵
抗部材） １０：キャビティ空間 ２０：溶湯分配部
２１：堰部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビティ空間をもつ砂型部と、溶湯分
   配部と該キャビティ空間へ該溶湯分配部内の溶湯を供給
   する堰部とをもつ方案部と、溶湯が貯留される貯留部
   と、該貯留部と該方案部を連通するストークとよりな
   り、該貯留部内の溶湯を該ストーク、該方案部及び該堰
   部を介して該キャビティ空間に低圧で供給して鋳造する
   差圧鋳造装置において、 前記堰部の前記キャビティ空間に近接した位置に溶湯の
   通過抵抗となる抵抗部材を設けたことを特徴とする差圧
   鋳造装置。