JPH09300061A - 減圧吸引鋳造装置およびこれを用いた鋳物部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減圧が製品キャビティ部まで効果的にはたら
く鋳型構造とすることにより、薄肉でしかもステンレス
鋳鋼など鋳造性の悪い鋳物部品でも不廻りなど無く健全
に量産できる減圧吸引鋳造装置と、これを用いて鋳物部
品を得る。 【解決手段】 減圧吸引鋳造装置は、底部に開口部を有
する鋳型収納室と、開口部に突出して設ける溶湯導入部
と、鋳型収納室に収納され、溶湯導入部に湯道を接続
し、この湯道より放射状にゲート部を複数分岐し、この
ゲート部につながり製品キャビティ部を有する鋳型を積
層する積層鋳型と、鋳型収納室を減圧制御する減圧装置
とからなり、鋳型を製品キャビティ部背面の鋳型厚さを
薄くし積層部間に空隙を形成して熱硬化性シェルにより
成型する。鋳物部品は、上記減圧吸引鋳造装置を用いて
鋳造するステンレス鋳鋼からなり、少なくとも一部が肉
厚２．５ｍｍ以下の部位を有する管継手である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は減圧吸引鋳造装置お
よびこれを用いた鋳物部品に関し、より詳しくは、減圧
が製品キャビティ部まで効果的にはたらく鋳型構造とす
ることにより、薄肉でしかもステンレス鋳鋼など鋳造性
の悪い鋳物部品でも健全に量産できる減圧吸引鋳造装置
と、これを用いた鋳物部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に５ｍｍ以下というような薄い部分
を有する薄肉鋳物の鋳造においては、ある程度肉厚を有
する鋳物にくらべて、鋳型内に注湯された溶湯は鋳型と
の接触により冷却および凝固がいっそう促進され、溶湯
の流動性が悪くなり、湯廻り不良等の鋳造欠陥が発生し
やすい。ステンレス鋳鋼などの鋳造性の悪い材料におい
ては、いっそう湯廻り不良等の鋳造欠陥が発生しやす
い。

【０００３】薄肉鋳物を製造する技術として、ロストワ
ックス鋳造法が知られている。このロストワックス鋳造
法は、セラミック鋳型を７００〜９００℃に加熱して、
注湯後の溶湯の冷却速度を遅くし、溶湯の流動性を良く
することで、薄肉鋳物を鋳造するものである。しかし、
このロストワックッス鋳造法は、高価なセラミック鋳型
を使用するため、費用がかかり、製造コストが相当に高
くなる。

【０００４】また、薄肉の鋳物の鋳造技術として、特公
平６−８５９９０号公報には、鋳型収納室を減圧して溶
湯を鋳型キャビティに反重力的に充填する減圧吸引鋳造
装置として、製品キャビティをツリー状に配置したセラ
ミックシェル鋳型、または水平複数セクションを一体化
した低温結合砂鋳型がを用することにより生産性を向上
する開示がある。

【０００５】さらに、特開平７−２５６４３０号公報に
は、通気性の砂鋳型を、上下方向に複数段積み上げて製
品キャビテを形成する積層砂型を用いて減圧吸引鋳造す
ることにより、鋳込み効率を向上し、また鋳型費の低減
をはかる開示がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
公平６−８５９９０号公報で開示するセラミックシェル
鋳型は、通気性は良好であるが鋳型費が高い。一方、水
平複数セクションを一体化した低温結合砂鋳型は通気性
が悪いため、製品キャビティ内に減圧が効果的に作用し
難く、湯廻り不良が発生しやすい。また、特開平７−２
５６４３０号公報は、最下段の砂鋳型を溶湯に浸漬して
減圧する際に空気を巻き込み、鋳造後の鋳物にガス欠陥
が発生しやすい。更に、鋳型の製品キャビティ周囲に減
圧が有効にはたらかず、薄肉の鋳物を得ることが難し
い。

【０００７】本発明は、減圧が製品キャビティまで効果
的にはたらく構造の鋳型とすることにより、薄肉でしか
もステンレス鋳鋼など鋳造性の悪い鋳物部品でも、不廻
りなどの鋳造欠陥なく健全に量産できる減圧吸引鋳造装
置を得ることを第１の課題とし、これを用いて鋳造でき
る鋳物部品を得ることを第２の課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本第１発明の減圧吸引鋳造装置は、底部に開口部を
有する鋳型収納室と、前記開口部に突出して設ける溶湯
導入部と、前記鋳型収納室に収納され、前記溶湯導入部
に湯道を接続し、この湯道より放射状にゲート部を複数
分岐し、このゲート部につながり製品キャビティ部を有
する鋳型を積層する積層鋳型と、前記鋳型収納室を減圧
制御する減圧装置とからなる減圧吸引鋳造装置であっ
て、前記鋳型を製品キャビティ部背面の鋳型厚さを薄く
し積層部間に空隙を形成して熱硬化性シェルにより成型
し、もって製品キャビティ部へ減圧が効果的にはたらく
ようにしたことを特徴とする。

【０００９】第２発明の鋳物部品は、前記第１発明の減
圧吸引鋳造装置を用いて製造する鋳物部品であって、ス
テンレス鋳鋼からなり、少なくとも一部が肉厚２．５ｍ
ｍ以下の部位を有することを特徴とする。そして、鋳物
部品が管継手であることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面を用いて説明する。 （発明の実施の形態１）図１は、減圧吸引鋳造装置の実
施の形態の一例を示す要部断面図である。この減圧吸引
鋳造装置１は、底部に開口部３を有する鋳型収納室２
と、前記開口部３に突出して設ける溶湯導入部８と、前
記鋳型収納室２に収納され、前記溶湯導入部８に湯道６
を接続し、この湯道６より放射状にゲート部えを複数分
岐し、このゲート部えにつながり製品キャビティ７を有
する鋳型４と、前記鋳型収納室２を上方から白矢印で示
す方向に減圧吸引力を作用させて、鋳型下端の湯道の開
口部８から溶湯１５を吸引する。

【００１１】具体的には、減圧吸引鋳造装置１は、鋳型
収納室（例えば、内径６００ｍｍ、高さ８００ｍｍを有
する鉄製の容器）２を有し、鋳型収納室２の底部には開
口部３が設けられている。また、鋳型収納室２の上部に
は蓋部材２ａが密封状態で係合しており、蓋部材２ａの
上端部にはフレキシブル管９が取り付けられている。フ
レキシブル管９は、減圧制御手段１０を介し、真空ポン
プ等の減圧装置１１に接続される。

【００１２】鋳型４は、熱硬化性樹脂を被服した鋳物用
けい砂を、熱した金型に充填してシェル砂鋳型の要素を
成形しこの鋳型要素を見切り面を合わせて積層（図１で
は上下あわせて１０個の鋳型要素としている）し、鋳型
収納室内２内に配置している。ここで、シェル砂鋳型
は、成形の際、金型温度や焼成時間により鋳型厚さ４ａ
を調整し、鋳型要素を積層後に空隙１２を形成するよう
にしている。鋳型４には製品キャビティ７を多数設けて
おり、製品キャビティ７は各々湯道６と連通している。

【００１３】製品キャビティ７の内面には、鋳造後の鋳
肌改善のために０．０１〜０．４ｍｍの塗型を施してい
る。この塗型は、例えば０．１５ｍｍの厚さに施すのが
好ましい。なお、鋳型収納室２と、蓋部材２ａと、鋳型
４との間にはそれぞれパッキン２３が配置されており、
鋳型収納室２の密封状態の低下を防止するとともに、鋳
型４のキャビティ７の減圧度の低下を防止している。

【００１４】鋳型収納室２の外側面には、減圧吸引鋳造
装置１が溶湯保持炉１４内の溶湯１５に浸漬されたこと
を検知する湯面センサー１３を取り付けており、鋳型４
の溶湯導入部が溶湯保持炉１４内の溶湯１５に浸漬した
ことを感知する。そして浸漬を感知すると、鋳型収納室
２の下降を停止し、同時に減圧装置１１を作動させて減
圧を開始し、減圧は空隙から製品キャビティ７に作用す
る。このため、湯道６内に注入した溶湯は製品キャビテ
ィ７内に急速に充填される。

【００１５】充填された溶湯を減圧力により製品キャビ
ティ７内に所定時間停留させ、製品キャビティ７内の表
面から順次凝固を進行させ、所定の凝固率即ち固相率に
達した時点で減圧を解除して、製品キャビティ７以外の
部分を鋳型から溶湯保持炉に戻している。鋳造後に鋳型
収納室２から鋳型４を取り出し、型ばらしを行なうと、
製品キャビティ７内の鋳物部品が湯道と繋がることなく
バラバラになって、湯口折りや湯道折りが不要となる。
また、湯道６にある溶湯は重力の作用により溶湯保持炉
１４に戻るので、注入歩留（鋳造品重量／注入重量）が
大幅に向上する。

【００１６】図２は、本発明の実施の形態の高温結合シ
ェル砂鋳型要素を積層し、製品キャビティやの背面に空
隙１２を有する鋳型うでの減圧吸引鋳造装置ぬと、従来
のＣＯ₂ ガスで硬化した低温結合砂鋳型要素を積層した
鋳型での、減圧パターンと充填率の関係を比較して示す
図である。減圧パターンは鋳型収納室２内に設置した圧
力センサーにて測定し、充填率は鋳型収納室に設置した
ロードセルにて重量変化を測定した。本発明の実施の形
態である高温結合シェル砂鋳型のものは、空隙１２を形
成したことにより、通気性が飛躍的に向上して減圧が有
効に作用している。従来の空隙１２の存在しない低温結
合砂鋳型の場合と比較して、減圧速度が大きく、溶湯が
製品キャビティに急速充填され、不廻りなどの鋳造欠陥
が起こり難い。

【００１７】（発明の実施の形態２）上記実施の形態１
の減圧吸引鋳造装置を用いて、図３に示す（ＪＩＳ）Ｓ
ＣＳ１３組成のステンレス鋳鋼の管継手２０を鋳造し
た。鋳物部品である管継手はＴ型で、直管部２０ａの幅
が８８ｍｍ、枝管部２０ｂ端の中心より寸法４４ｍｍ、
最小肉圧部２０ｃが２．２ｍｍ、最大肉圧部２０ｄが６
ｍｍである。鋳造においては、溶湯保持炉１４内の溶湯
１５を１５７０℃の温度に保持し、溶湯導入口８を浸漬
した後減圧して、溶湯１５を製品キャビティ７まで充填
し、２０ｓ経過後減圧を解除して、製品キャビティ７部
を凝固させ、湯道部は溶湯保持炉１４に戻した。凝固後
の管継手２０は不廻りなどがなく健全であった。また、
同時に多数の管継手２０を鋳造することができた。

【００１８】

【発明の効果】以上詳細に説明のとおり、第１発明の減
圧吸引鋳造装置は、鋳型を熱硬化性シェル型を積層して
形成すると共に、この積層間に空隙を設けることによ
り、製品キャビティ部への減圧が効果的にはたらき、例
えばステンレス鋳鋼など鋳造性の悪い材料であっても不
廻りなどの鋳造欠陥がなく、健全な鋳物部品を得ること
ができる。更に、第１発明の減圧吸引鋳造装置を用いる
ことにより、第２発明であるステンレス鋳鋼からなり少
なくとも一部に肉厚２．５ｍｍ以下の部位を有する薄肉
の鋳物部品を多数個同時に低コストで得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す減圧吸引鋳造
装置の要部断面図である。

【図２】本発明の実施の形態の一例の高温結合シェル砂
鋳型要素を積層し、製品キャビティの背面に空隙１２を
有する鋳型での減圧吸引鋳造装置と、従来のＣＯ₂ ガス
で硬化した低温結合砂鋳型要素を積層した鋳型での、減
圧パターンと充填率の関係を比較して示す図である。

【図３】本発明の鋳物部品の実施の形態の一例を示すス
テンレス管継手の平面図である。

【符号の説明】

１ 減圧吸引鋳造装置、 ２ 鋳型収納室、 ２
ａ 蓋部材、３ 開口部、 ４ 鋳型、
４ａ 鋳型厚み、５ 溶湯導入部、
６ 湯道、 ７ キャビティ、８ 湯道
の開口、 ９ フレキシブル管、 １０ 減圧
制御手段、１１ 減圧装置、 １２ 空隙、
１３ 湯面センサー、１４ 溶湯保持、
１５ 溶湯、 １７ 鋳型室、１８
減圧室、 ２０ 管継手、 ２３
気密部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底部に開口部を有する鋳型収納室と、前
   記開口部に突出して設ける溶湯導入部と、前記鋳型収納
   室に収納され、前記溶湯導入部に湯道を接続し、この湯
   道より放射状にゲート部を複数分岐し、このゲート部に
   つながり製品キャビティ部を有する鋳型を積層する積層
   鋳型と、前記鋳型収納室を減圧制御する減圧装置とから
   なる減圧吸引鋳造装置であって、前記鋳型を製品キャビ
   ティ部背面の鋳型厚さを薄くし積層部間に空隙を形成し
   て熱硬化性シェルにより成型し、もって製品キャビティ
   部へ減圧が効果的にはたらくようにしたことを特徴とす
   る減圧吸引鋳造装置。
2. 【請求項２】 請求項１の減圧吸引鋳造装置を用いた鋳
   物部品であって、ステンレス鋳鋼からなり、少なくとも
   一部が肉厚２．５ｍｍ以下の部位を有することを特徴と
   する鋳物部品。
3. 【請求項３】 前記鋳物部品が管継手である請求項２記
   載の鋳物部品。