JPH0952163A

JPH0952163A - 加圧鋳造機のボトムタップ式給湯用ラドル

Info

Publication number: JPH0952163A
Application number: JP7204811A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamaguchi; 宏山口; Jiro Tsuchida; 二朗土田; Hide Suzuki; 秀鈴木
Original assignee: Kubota Corp; Ube Industries Ltd
Current assignee: Kubota Corp; Ube Corp
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 1997-02-25
Anticipated expiration: 2015-08-10
Also published as: JP3088272B2

Abstract

(57)【要約】【目的】スクイズキャスティング等の加圧鋳造に使用
されるボトムタップ式給湯用ラドルの改良。【構成】ラドル（Ｌ）をセラミックス焼結品であるボ
ウル部材（１０）とシリンダ部材（２０）の２部材で構
成する。ボウル部材（１０）は底部に中空筒状部（１
１）を備え、シリンダ部材（２０）は頂部側に膨径段差
部（２１）を有する。ボウル部材（１０）の中空筒状部
（１１）内に、シリンダ部材（２０）を差込んで膨径段
差部（２１）を嵌合することにより両部材を連結する。
ボウル部材の中空筒状部（２１）とシリンダ部材の膨径
段差部（２１）との嵌合部のガタツキ及び湯漏れの防止
のために、嵌合界面のクリアランスは０．１mm以下、嵌
合界面の深さは１０mm以上とするのが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクイズキャステ
ィング等の加圧鋳造におけるボトムタップ式給湯装置の
ラドルの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクイズキャスティング等の加圧鋳造に
おける鋳造金属溶湯（溶融アルミ合金等）を、溶湯保持
炉からダイ（金型）に供給する装置として、ボトムタッ
プ式ラドル（Ｌ）を用いた給湯装置が開発されている。
ラドル（Ｌ）は、図５に示すように、ボウル状部（１）
とその底部のシリンダ部（２）とからなる漏斗形状を有
し、シリンダ部（２）の下端開口（２３）は、ラドル
（Ｌ）内に装入されたストッパロッド（Ｓ）の昇降動作
により開閉制御される。ラドル（Ｌ）を、図６（１）に
示すように、保持炉（Ｆ）の溶湯浴（Ｍ）に所定の深さ
まで浸漬し（このとき、下端のバルブ部は開状態）、ラ
ドル（Ｌ）内に溶湯（Ｍ）を取り込ませた後、ストッパ
ロッド（Ｓ）でバルブ部を閉じて浴の上方に引き上げ、
ついで鋳造機のプランジャスリーブへ搬送し、ラドルの
シリンダ部（２）をプランジャスリーブ（Ｐ_S）内に差
込み、バルブを開いてスリーブ（Ｐ_S）内に溶湯を流し
込む。溶湯保持炉（Ｆ）からプランジャスリーブ
（Ｐ_S）への給湯動作は、約１〜２分を１サイクルとし
て反復実施される。このようにラドル（Ｌ）による給湯
作業は、ラドル底部のバルブの開閉操作により行われる
ので、保持炉（Ｆ）の溶湯は、湯面の酸化物を混入させ
ずに汲み上げられ、またラドル（Ｌ）からプランジャス
リーブ（Ｐ_S）内に給湯する際の溶湯の落差が小さく、
乱流・エアーの巻き込みを最小限に抑えることができる
等、ダイキャスト製品の品質向上・安定化に対して多く
の利点を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ボトムタップ式ラ
ドルとして鋳鉄製のものが使用されているが、そのラド
ルはアルミ合金等の溶湯等に対する溶損抵抗性に乏し
い。ラドル（Ｌ）の溶損は、鋳造金属溶湯を汚染し、ま
たストッパロッド（Ｓ）による開閉操作が繰り返される
ラドルの下端のバルブのシール部に溶損による湯漏れを
生じ易い。このため耐用寿命は、数百〜千ショット（鋳
造回数）程度に留まる。その溶損対策として、ラドルを
鋳鉄に代え、セラミックス焼結品とすることが有効であ
り、本発明者等は、セラミックスの適用により、鋳鉄製
の数倍〜十数倍の溶損抵抗性を確保できるとの知見を得
ている。しかし、セラミックスは溶損・腐食抵抗性に優
れている反面、衝撃による損傷を受け易い脆性材料であ
り、実機使用においては、ボウル部（１）とシリンダ部
（２）の境界領域（ａ）にクラックや欠け等の割損を生
じ易く、そのため溶損は極く軽微でありながら、割損に
よる廃却を余儀なくされる。セラミックス製ラドルの実
機使用における本発明者等の詳細な観察によれば、ラド
ルの割損は、給湯作業のハンドリング過程の機械的衝撃
（器物との接触・衝突等）のほか、短時間サイクルの昇
降温の変化に伴って生じる熱応力が、その発生原因の一
半を占めている。従って、熱応力に起因する割損の発生
を抑制防止することができれば、セラミックス製ラドル
の耐用寿命を飛躍的に高めることが可能となる。本発明
は上記に鑑みてなされたものであり、熱応力による割損
の発生を防止し、セラミックスの有する卓抜した溶損抵
抗性による耐用寿命の飛躍的な向上を可能とするボトム
タップ式ラドルを提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、加圧鋳造機の
給湯装置における、ボウル部とその底部から下方に突出
するシリンダ部とからなるボトムタップ式給湯用ラドル
において、セラミックス焼結品であるボウル部材（１
０）と、該ボウル部材（１０）の底部に連結されるセラ
ミックス焼結品であるシリンダ部材（２０）とかなり、
ボウル部材（１０）の底部には、内向きに突出する環状
突起（１１₁）を下端縁に有する中空筒状部（１１）が
設けられ、シリンダ部材（２０）の頂部側には、ボウル
部材（１０）の前記中空筒状部（１１）内に嵌合され膨
出段差部（２１）が形成されており、シリンダ部材（２
０）は、ボウル部材（１０）の上側から底部の中空筒状
部（１１）に差し込まれ、中空筒状部（１１）内にシリ
ンダ部材の膨出段差部（２１）が嵌合されて環状突起
（１１₁）に担持されることにより、ボウル部材（１
０）に連結固定されていることを特徴としている。

【０００５】

【発明の実施の形態】セラミックス焼結品としてボトム
タップ式ラドルを製造する場合、大径のボウル部（１）
と小径のシリンダ部（２）との境界領域（ａ）に大きな
歪みが生じる。これは、焼結反応過程の収縮速度が大径
部と小径部とで相違すること、焼結後の冷却過程におけ
る大径部と小径部の粒界液相の凝固に時間的なずれが有
ること等による。この歪みが内在したラドルは、給湯動
作の反復に伴う熱応力の重畳作用により、境界領域
（ａ）のクラックの発生が助長されるため、前記のよう
に割損による早期廃却を免れない。これと異なって、ラ
ドルをボウル部材（１０）とシリンダ部材（２０）の２
部材の焼結品とし、両者を連結した組立構造を有する本
発明のラドルは、その分割効果として、一体品における
ような焼結工程に由来する内部歪が回避され、実機使用
過程の熱応力に対する割損抵抗性にすぐれ、長期に亙る
安定な使用が可能となる。また、鋳鉄製ラドルに比し、
断熱性にすぐれていることにより、溶湯保持炉からの給
湯過程における溶湯の温度調節も容易化される。

【０００６】図１は、本発明のラドルを構成するボウル
部材（１０）とシリンダ部材（２０）を示し、図２は両
部材（１０）（２０）を連結してラドル（Ｌ）に組み立
てた状態を示している。ボウル部材（１０）は、底部に
中空筒状部（１１）を有し、筒状部（１１）の下端縁に
は、内向きに突出する環状突起（１１₁）が設けられて
いる。シリンダ部材（２０）は、ボウル部材（１０）の
中空筒状部（１１）内に嵌合される膨出段差部（２１）
をその頂部側に有している。膨出段差部（２１）の上側
端面（２２）は、ボウル部材（１０）の傾斜面（１２）
と滑らかに連続する傾斜面をなしている。ボウル部材
（１０）およびシリンダ部材（２０）の焼結品の肉厚
は、例えば１０〜１５mmである。

【０００７】上記シリンダ部材（２０）は、ボウル部材
（１０）の上側から中空筒状部（１１）に差込まれ、中
空筒状部（１１）内に、膨出段差部（２１）が嵌合され
て環状突起（１１₁）に担持され、図２に示すラドル
（Ｌ）が形成される。組み立てられたラドル（Ｌ）は、
従来の一体型ラドルと同様に、その内側にストッパロッ
ド（Ｓ）が装入され、ストッパロッドの昇降動作による
バルブの開閉制御とラドルの昇降・搬送操作により、溶
湯保持炉から鋳造機への給湯作業が行われる。

【０００８】ボウル部材（１０）とシリンダ部材（２
０）とを連結する嵌合部の嵌合状態の良否は、給湯作業
の円滑な遂行と耐久性の確保にとって重要である。その
ボウル部材（１０）の中空筒状部（１１）とシリンダ部
材（２０）の膨出段差部（２１）との嵌合界面（円周界
面）のクリアランスは、０．１mm以下（片側）とし、か
つ嵌合深さ（嵌合面の上下方向長さ）は、１０mm以上と
することが望ましい。これにより、両部材（１０）（２
０）の嵌合部のガタツキや、嵌合界面からの湯漏れ等の
トラブルが確実に防止され、給湯作業の長期に亙る安定
な反復遂行が確保される。

【０００９】ボウル部材（１０）およびシリンダ部材
（２０）のセラミックスの材種は特に制限されないが、
例えば窒化けい素セラミックスは、溶融アルミ等の各種
非鉄金属溶湯に対する溶損抵抗性と併せて、短時間サイ
クルの昇降温の変化に対する熱衝撃特性にすぐれている
点で好適に使用される。上記両部材（１０）（２０）の
焼結による製造工程は、特別の条件や制限は付加されな
いが、好ましい工程として、焼結原料粉末をラバーに封
入し冷間等方加圧成形加工（ＣＩＰ処理）により圧粉成
形体を形成し、これを焼結処理した後、研削・研磨の仕
上げ加工を行う工程が採用される。ＣＩＰ処理において
圧粉成形体をニア・ネット・シェイプに成形することに
より、焼結処理後の研削・研磨加工を必要最小限（両部
材の嵌合部およびシリンダ部（２０）のバルブシート面
のみ）に留めて所定の製品に仕上げることが可能とな
る。

【００１０】

【実施例】

〔１〕ラドルの製作窒化けい素セラミックス粉末をラバーに封入し、冷間等
方圧加圧成形（１２００Kgｆ／cm²）により粉末成形体
とし、焼結処理（１７００℃）する工程により、ボウル
部材（１０）とシリンダ部材（２０）の各焼結品を得
る。焼結製品（ボウル部材１０およびシリンダ部材２
０）の嵌合部に研磨加工を加えた上、両部材（肉厚１０
〜１４mm）を嵌合し、図２に示すラドル（６Kg Max給湯
用) を組み立てる。ラドルの諸元サイズは次のとおりで
ある（図４参照）。ボウル部材（１０）：頂部開口径（φ₁₀）２５４mm、深さ（Ｄ）２５０mm 中空筒状部内径（φ₁₁）７５mm シリンダ部材（２０）：長さ（ｌ_S）４５０mm 口径（φ₂₀）５５mm 嵌合部界面：クリアランス０．０８mm（片側）嵌合深さ（ｄ）１２mm

【００１１】〔２〕実機給湯作業上記ラドルを使用し、保持炉からスクイズキャスティン
グ鋳造機のプランジャスリーブにアルミ合金溶湯の給湯
を反復実施する。保持炉内の溶湯設定温度：７００〜７３０℃。給湯動作のサイクル：約９０秒（溶湯浴浸漬時間：約２０秒，プランジャスリーブへの
搬送時間：約２０秒，プランジャスリーブへの給湯所要
時間：１０秒、溶湯保持炉への復帰及び待機所要時間：
３０秒）。

【００１２】上記給湯作業におけるラドルの耐用寿命を
表１に示す。同表には、発明例のラドル（供試ラドル
Ａ）と併せて、一体構造のセラミックス製ラドル（供試
ラドルＢ）、および鋳鉄製ラドル（供試ラドルＣ）の使
用結果（ショット数）を示している。図３は、溶湯保持
炉からラドル内に汲み上げた溶湯温度の経時変化を示し
ている。図の横軸は、ラドルを溶湯浴上に引き上げた後
の経過時間であり、（Ａ）は発明例のセラミックス製ラ
ドル、（Ｃ）は鋳鉄製ラドルの測定結果である。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１に示したように、発明例のラドル
（Ａ）は、一体型セラミックス製ラドル（Ｂ）および鋳
鉄製ラドル（Ｃ）では得られない優れた耐久性を有して
いる。すなわち、鋳鉄製ラドル（Ｃ）は溶損の進行が速
く、特にバルブのシール部の溶損による湯漏れ発生のた
め、早期の廃却を余儀なくされ、また一体型セラミック
ス製ラドル（Ｂ）は、高い溶損抵抗性により鋳鉄製ラド
ル（Ｃ）を大きく凌ぐ耐用寿命を有しているが、ボウル
部とシリンダ部との境界領域（図５の領域ａ）の割損の
発生を理由として、溶損の軽微な状態において廃却され
ている。他方、発明例のラドル（Ａ）は、分割構造効果
として、割損の発生が抑制防止され、セラミックスの溶
損抵抗性が充分に活かされることにより、鋳鉄製ラドル
（Ｃ）はむろん、一体型セラミックスラドル（Ｂ）を大
きく上回る多数回の反復使用を可能としている。また、
本発明のラドル（Ａ）は、図３に示したように、セラミ
ックスの断熱効果として、保持炉から鋳造機に搬送する
過程の溶湯の降温が効果的に抑制される。保持炉からプ
ランジャスリーブまでの移行過程（所要時間約１５〜２
０秒）の溶湯降温（ΔＴ）は、鋳鉄製ラドルに比べ、約
２５℃軽減されている。この溶湯保温効果は鋳造品質の
向上安定化に大きく寄与する。

【００１５】

【発明の効果】本発明のボトムタップ式ラドルは、セラ
ミックスの特性としてアルミ等の金属溶湯に対する抜群
の溶損抵抗性を有すると共に、ボウル部材とシリンダ部
材の２部材の分割構造効果として、熱的・機械的衝撃に
対する安定性を備えていることにより、長期に亙って安
定に使用でき、従来のラドルを大幅に上回る耐用寿命が
得られる。これにより、給湯装置のメンテナンスの軽
減、鋳造操業の効率化が得られ、また鋳造金属の汚染防
止、溶湯温度制御の容易化等により、ダイカスト製品の
品質向上安定化等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラドルの構成部材を示す断面図であ
る。

【図２】本発明のラドルを示す断面図である。

【図３】給湯作業におけるラドル内の溶湯温度の経時変
化を示すグラフである。

【図４】ラドルの寸法説明図である。

【図５】従来のラドルを示す断面図である。

【図６】ラドルによる溶湯保持炉から鋳造機への給湯動
作を示す図である。

【符号の説明】

Ｌ：ラドル、Ｓ：ストッパロッド、Ｆ：溶湯保持炉、Ｍ：溶湯、Ｐ_S：プランジャスリーブ、１：ボウル部、２：シリンダ部、１０：ボウル部材、１１：中空筒状部、１１₁：環状突起、２０：シリンダ部材、２１：膨径段差部、２３：開口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木秀東京都品川区東品川２丁目３番11号ＵＢＥビル宇部興産株式会社東京本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧鋳造機の給湯装置における、ボウル
部とその底部から下方に突出するシリンダ部とからなる
ボトムタップ式給湯用ラドルにおいて、セラミックス焼結品であるボウル部材（１０）と、該ボ
ウル部材（１０）の底部に連結されるセラミックス焼結
品であるシリンダ部材（２０）とからなり、ボウル部材（１０）の底部には、内向きに突出する環状
突起（１１₁）を下端縁に有する中空筒状部（１１）が
設けられ、シリンダ部材（２０）の頂部側には、ボウル
部材（１０）の前記中空筒状部（１１）内に嵌合される
膨出段差部（２１）が形成されており、シリンダ部材（２０）は、ボウル部材（１０）の上側か
ら底部の中空筒状部（１１）に差し込まれ、中空筒状部
（１１）内に膨出段差部（２１）が嵌合されて環状突起
（１１₁）に担持されることにより、ボウル部材（１
０）に連結固定されていることを特徴とする加圧鋳造の
ボトムタップ式給湯用ラドル。
【請求項２】ボウル部材（１０）の中空筒状部（１
１）と、これに嵌合されるシリンダ部材（２０）の膨出
段差部（２１）との嵌合界面のクラアランスが０．１mm
（片側）以下で、嵌合深さは１０mm以上であることを特
徴とする請求項１に記載の加圧鋳造のボトムタップ式給
湯用ラドル。