JPH10291065A - 鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大容量の押し湯を設けることなく、引け巣の
発生を防止することができ、歩留の向上，仕上工数の削
減，製品設計自由度の向上が可能な鋳造方法を提供す
る。 【解決手段】 キャビティ６に連通するガス発生室７を
鋳型１内に設けると共に、このガス発生室７内にガス発
生剤８をセットした状態で注湯し、溶湯Ｍの熱によって
発生するガスによってガス発生室７内の溶湯Ｍをキャビ
ティ６に向けて押圧し、凝固時の収縮による溶湯の不足
分を補給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型内に鋳込まれ
た溶湯の冷却・凝固過程において生ずる収縮に基づく引
け巣の発生を防止するための鋳造技術に係わり、さらに
詳しくは、大容量の押し湯を設けることなく、溶湯を加
圧して溶湯の収縮分を補給することができ、大容量の押
し湯と同等の押し湯効果を得ることができる鋳造方法に
関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】砂型や金型などを用い
た重力鋳造、あるいは低圧鋳造においては、鋳込まれた
溶湯が冷却され、凝固する過程において収縮するため、
製品の厚肉部には溶湯の収縮による引け巣が発生するこ
とがある。そこで、このような引け巣の発生を防止する
ため、厚肉部には押し湯を設けて余分の溶湯をその中に
溜めておき、押し湯による圧力をキャビティ内の溶湯に
加えることによって溶湯の収縮分を補給するようにして
いる。

【０００３】しかしながら、このような押し湯は、鋳造
製品にとっては全くの不要物であり、しかも目的とする
効果を得るには、押し湯の高さを十分に確保しなければ
ならないことから、重量歩留が低下するという問題点が
ある。また、押し湯の切断工数が増すばかりでなく、切
断工具と製品との干渉を避けるためには押し湯の位置が
制限され、製品設計の自由度が損なわれるという問題点
があり、これらの問題点を解決することが従来の鋳造技
術における課題となっていた。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、押し湯によって引け巣の発生
を防止する従来の鋳造技術における上記課題に着目して
なされたものであって、大容量の押し湯を設けることな
く、溶湯の収縮による引け巣の発生を防止することがで
き、歩留の向上や仕上工数の削減が可能になると共に、
製品設計の自由度を高めることのできる鋳造方法を提供
することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る鋳造方法は、鋳型のキャビティに通じるガス発生室内
に、溶湯の熱によってガスを発生するガス発生剤を収納
した状態で注湯し、ガス発生剤から発生するガスによっ
て溶湯を加圧する構成とし、このような鋳造方法の構成
を前述した従来の課題を解決するための手段としたこと
を特徴としている。

【０００６】本発明に係わる鋳造方法の実施態様として
請求項２に係わる鋳造方法においては、ガス発生室をキ
ャビティの上方に形成する構成としたことを特徴とし、
同じく実施態様として請求項３に係わる鋳造方法におい
ては、ガス発生室をキャビティの側方に形成すると共
に、堰を介してキャビティに連通させる構成としたこと
を特徴とし、請求項４に係わる鋳造方法においては、砂
型の造型に際して、模型のガス発生室に相当する部分に
ガス発生剤を載置した状態で型込めし、型抜きに際し
て、前記ガス発生剤を鋳型側に移行させる構成としたこ
とを特徴とし、さらに実施態様として請求項５に係わる
鋳造方法においては、砂型の造型に際して、底部にガス
発生剤を収納した通気性容器を底部を上にして模型上に
載置した状態で型込めし、型抜きに際して、前記容器を
ガス発生剤と共に鋳型側に移行させる構成としたことを
特徴としており、このような鋳造方法の構成を前述した
従来の課題を解決するための手段としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に係わる鋳造方法は、キャ
ビティに連通するガス発生室を鋳型内に設け、この中に
入れたガス発生剤が溶湯の熱によって発生するガスによ
って溶湯をキャビティに向けて押圧し、これによって凝
固収縮による溶湯の不足分を補給して、引け巣の発生を
防止するものであるが、鋳型の種類としては、砂型を始
めとして、金型，石こう型、セラミック型などに適用す
ることができる。

【０００８】また、ガス発生室については、従来の押し
湯に相当する位置、すなわちキャビティの上方あるいは
側方位置に、押し湯よりも小容量の円筒状，棒状、さら
にはピン状のものとして形成することができる。なお、
ガス発生室をキャビティの側方位置に設ける場合、ガス
発生室は堰（押し湯堰相当）を介してキャビティ内に連
通することになる。

【０００９】本発明に用いるガス発生剤としては、例え
ば、ポリ塩化ビニルやポリ酢酸ビニルなどの樹脂系材
料、炭酸カルシウム（石灰石）や炭酸ナトリウム（ソー
ダ灰）などの炭酸塩、パルプや綿などの繊維材料などの
ように、溶湯の熱によって分解、あるいは燃焼してガス
を発生する材料を使用することができ、とくに限定され
ない。

【００１０】このようなガス発生剤は、ガス発生室内の
最上部にセットされることになるが、ガス発生剤が粘着
性を備えた樹脂系材料のようなものであれば、その粘性
を利用してガス発生室内部の鋳型壁に付着させることが
できる。また、粉状あるいは粒状であれば、適当なバイ
ンダや接着剤を用いてガス発生室の鋳型壁に付着させる
こともでき、比較的大きな固体状の場合には、鋳型にそ
のまま埋め込むようにすることも可能である。

【００１１】また、このようなガス発生剤の量について
は、溶湯による分解あるいは燃焼によって発生したガス
がキャビティ内まで侵入することがなく、しかも凝固収
縮による溶湯の不足分を補給して引け巣の発生を防止す
るに足る加圧力を確保し得る程度のものとする必要があ
り、ガス発生室の大きさとの関係において、簡単な予備
試験によってあらかじめ求めておくことができる。

【００１２】さらに、鋳型として砂型を用いる場合に
は、模型のガス発生室に相当する部分にガス発生剤を載
置した状態で型込めすることや、カップ状、あるいは有
底円筒状の通気性容器の底部にガス発生剤をセットし、
この容器を模型の上に伏せて載置した状態で型込めする
ことが、造型と同時にガス発生剤のセットが完了するこ
とから望ましい。なお、上記した通気性容器としては、
例えば、レジンコーテッドサンドを用いてシェル鋳型の
成形手法によって作成したものを使用することがができ
る。また、底部付近に微細な孔を適当数設けた石こうや
セラミック製のもの、コールドボックス法、その他の砂
型造型法により造型された砂型容器などを用いることが
できる。

【００１３】

【発明の効果】本発明の請求項１に係わる鋳造方法にお
いては、キャビティ内に連通するガス発生室を鋳型内に
設け、このガス発生室内に、例えば樹脂系材料のような
ガス発生剤を収納した状態で注湯するようにしているの
で、溶湯がキャビティ内に充填され、さらにガス発生室
内に進入すると、ガス発生室内のガス発生剤が溶湯の熱
によってガスを発生し、このガスによってガス発生室内
の未凝固溶湯がキャビティの側に押され、キャビティ内
の溶湯を加圧することから、キャビティ内の溶湯の凝固
収縮による不足分を補給して引け巣の発生を防止するこ
とができる。このとき、ガス発生室内の溶湯は、連続的
に発生するガスによって押されて移動することから、比
較的小さな容量であっても流動性を維持することがで
き、ガス発生室の容量を従来の押し湯に較べて小さくす
ることができ、重量歩留を向上させることができるとい
う極めて優れた効果がもたらされる。

【００１４】本発明に係わる鋳造方法の実施態様として
請求項２に係わる鋳造方法においては、ガス発生室が鋳
型のキャビティの上方に形成されているので、ガス発生
室の容量を従来の押し湯に較べて小さくすることができ
ると共に、型抜方向上の制限や、局部加圧を要する厚肉
部の位置的な制限が少なく、鋳物部品設計の自由度が向
上する。また、従来の押し湯に較べてガス発生室部分の
折り取りが容易となって仕上工数が削減できると共に、
押し湯切断時の作業性を考慮する必要がないことからも
部品設計の自由度を向上させることができるというさら
に優れた効果が得られる。同じく実施態様として請求項
３に係わる鋳造方法においては、ガス発生室をキャビテ
ィの側方に形成し、堰を介してキャビティに連通させて
あるので、同様に、大容量の押し湯を設けなくても、ガ
ス発生剤からのガスの圧力によって押し湯効果を向上さ
せることができるという優れた効果が発揮される。

【００１５】さらに、実施態様として請求項４に係わる
鋳造方法においては、砂型の造型に際して、模型のガス
発生室に相当する部分にガス発生剤を載置した状態で型
込めし、型抜きに際して、前記ガス発生剤を鋳型側に移
行させるようにしているので、造型と同時にガス発生剤
をセットすることができるようになり、ガス発生剤装填
を簡便なものとすることができ、請求項５に係わる鋳造
方法においては、砂型の造型に際して、底部にガス発生
剤を収納した通気性容器を模型上に伏せた状態に載置し
て型込めし、型抜きに際して、当該通気性容器をガス発
生剤と共に鋳型側に移行させるようにしているので、同
様にガス発生剤装填を容易に行うことができるばかりで
なく、模型にあらかじめガス発生室に相当する部分を形
成しておく必要がないので、模型の製作が容易になると
共に、ガス発生室の位置を自由に設定したり、変更した
りすることができるというさらに優れた効果がもたらさ
れる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明
する。

【００１７】実施例１ 図１（ａ）および（ｂ）は、本発明に係わる鋳造方法の
第１の実施例を説明するためのものであって、図１
（ａ）は当該実施例に用いる鋳型の形状を示す断面図で
ある。

【００１８】図に示す鋳型１は、下型１ａおよび上型１
ｂからなる砂型であって、湯口２，湯道３，堰４を備
え、下型１ａおよび上型１ｂと中子５の間にキャビティ
６が形成されている。

【００１９】そして、溶湯の凝固収縮によって製品鋳物
に引け巣の発生が予測されるキャビティ６の厚肉形成部
６ａの上部には、細い棒状をなすガス発生室７が形成さ
れ、その内部先端付近には、酢酸ビニル樹脂からなるガ
ス発生剤８が挿入されている。

【００２０】このような構造をなし、ガス発生室７内に
ガス発生剤８がセットされた鋳型１を用いて、その湯口
２から溶湯Ｍを注ぎ入れると、溶湯Ｍは、湯道３および
堰４を経てキャビティ６に流入する。キャビティ６内に
流入した溶湯Ｍは、厚肉形成部６ａを通ってさらにガス
発生室７に進入し、ガス発生室７の最上部においてガス
発生剤８に接触する。

【００２１】ガス発生室７内のガス発生剤８は、図１
（ｂ）に示すように、溶湯Ｍの熱によって分解してガス
Ｇを発生し、このガスの圧力によってガス発生室７内の
未凝固の溶湯Ｍがキャビティ６の側に押圧されて移動
し、すでに充填を完了して凝固し始めたキャビティ６内
の溶湯Ｍの収縮分が補給されることから、厚肉形成部６
ａにおける引け巣の発生を未然に防止することができ
る。

【００２２】このガス発生室７は、ガス発生剤８から発
生するガスの圧力によって溶湯Ｍを加圧するようにして
いるので、重力のみを利用した従来の押し湯に較べてそ
の容積を大幅に縮小することができるので、重量歩留が
向上すると共に、ガス発生室部分の切り離しが容易とな
るため、仕上げ工数を削減することができ、さらに、押
し湯形成位置の制約が少なくなって部品設計の自由度を
向上させることができる。

【００２３】実施例２ 図２は、本発明に係わる鋳造方法の第２の実施例に用い
る鋳型の形状を示す断面図である。

【００２４】図に示す鋳型１は、砂型であって、同様に
湯口２，湯道３，堰４を備え、下型１ａおよび上型１ｂ
と中子５の間にキャビティ６が形成されている。

【００２５】そして、この実施例においては、引け巣の
発生が予測されるキャビティ６の厚肉形成部６ｂが図中
の右側に位置していることから、キャビティ６の右側方
に押し湯形状をなすガス発生室７が形成され、堰９を介
してキャビティ６内に連通させてある。そして、このガ
ス発生室７の内部上端位置に、上記実施例１と同様のガ
ス発生剤８が挿入されている。

【００２６】そして、この実施例においても、ガス発生
剤８から発生したガスによってガス発生室７内の溶湯Ｍ
がキャビティ６の側に押圧され、堰９を経て移動するこ
とから、キャビティ６の厚肉形成部６ｂにおける引け巣
の発生を効果的に防止することができると共に、ガスの
圧力を利用していることから、ガス発生室７の要領が比
較的小さくても、十分な押し湯効果を得ることができ、
重量歩留を向上させることができる。

【００２７】なお、上記両実施例においては、いずれも
砂型を採用した例を示したが、金型や石膏型など砂型以
外の鋳型にも本発明の適用が可能であることは言うまで
もない。

【００２８】実施例３ 図３（ａ）および（ｂ）は、本発明に係わる鋳造方法に
おける鋳型の造型方法の一例を説明するものであって、
図３（ａ）は砂型の造型に際して、ガス発生室を形成す
ると同時にガス発生剤をセットするために用いる通気性
容器の形状を示す斜視図である。

【００２９】すなわち、図３（ａ）に示す通気性容器１
０は、レジンコーテッドサンドを型内で加熱することに
よって成形したものであって、適度の通気性を備えた有
底円筒状の容器であり、その内径および長さは、実施例
１に係わる鋳型１のガス発生室７の寸法に準じたものと
してある。

【００３０】このような形状の通気性容器１０は、上型
１ｂの造型に際して、あらかじめその底部にガス発生剤
８を挿入した状態で、上型用模型の厚肉部上に、底部を
上にして載置され、この状態で鋳物砂の型込めがなされ
る。そして型抜きに際して、当該通気性容器１０を上型
１ｂの側に残すことにより上型１ｂが完成する。

【００３１】図３（ｂ）は、このような手法により造型
した鋳型１の形状を示すものであって、キャビティ６の
厚肉形成部６ａに臨む位置に通気性容器１０の空洞部に
よってガス発生室７が形成されている。

【００３２】この実施例に係わる鋳型１においては、引
け巣発生の防止を始めとする実施例１と全く同様な効果
が得られると共に、通気性容器１０によって鋳型１の造
型と同時にガス発生室７の形成とガス発生剤８のセット
が完了するので、ガス発生剤８の装着作業性が極めて良
好なものとなる。また、模型にガス発生室に相当する部
分をあらかじめ形成しておく必要がないので、模型の作
成が容易になると共に、引け巣などの発生状況に応じ
て、ガス発生室８の位置変更や増設を自由に行うことが
できる。

【００３３】実施例４ 図４（ａ）および（ｂ）は、本発明に係わる鋳造方法に
おける鋳型の造型方法の他の例を説明するものである。

【００３４】この実施例においては、まず、図４（ａ）
に示すように、鋳型定盤Ｂの上に鋳枠Ｆを載置したの
ち、鋳枠Ｆ内に上型用模型Ｐがセットされる。

【００３５】次に、図４（ｂ）に拡大して示すように、
模型Ｐのガス発生室相当部分Ｐ1 に形成された受座面Ｐ
2 上にガス発生剤８が載置され、この状態で鋳物砂の型
込めがなされる。そして、模型Ｐに載置したガス発生剤
８が上型１ｂの側に残るように型抜きがなされる。

【００３６】そして、型抜きされた上型１ｂは、別途造
型された下型１ａと型合せされ、図１（ａ）と同様の鋳
型１が完成する。

【００３７】この実施例に係わる鋳型１においても、ガ
ス発生剤８から発生するガスの圧力によって、引け巣の
発生防止を始めとする上記実施例と同様な効果が得られ
ると共に、造型と同時にガス発生剤８のセットが完了す
るので、ガス発生剤８のセットが容易なものとなり、セ
ットに際して鋳型を損傷するようなこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ） 本発明に係わる鋳造方法の第１の実施
例に用いた鋳型の形状を示す断面図である。 （ｂ） 図１（ａ）に示した鋳型における溶湯の加圧状
況を説明する拡大断面図である。

【図２】本発明に係わる鋳造方法の第２の実施例に用い
た鋳型の形状を示す断面図である。

【図３】（ａ） 本発明に係わる鋳造方法において鋳型
の造型に用いる通気性容器の形状を示す斜視図である。 （ｂ） 図３（ａ）に示した通気性容器を用いて造型し
た鋳型の形状を示す断面図である。

【図４】（ａ） 本発明に係わる鋳造方法における鋳型
の造型要領を示す模型の断面図である。 （ｂ） 図４（ａ）に示した模型上にガス発生剤を載置
した状態を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 鋳型 ６ キャビティ ７ ガス発生室 ８ ガス発生剤 １０ 通気性容器 Ｍ 溶湯 Ｐ 模型

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型のキャビティに通じるガス発生室内
   に、溶湯の熱によってガスを発生するガス発生剤を収納
   した状態で注湯し、ガス発生剤から発生するガスによっ
   て溶湯を加圧することを特徴とする鋳造方法。
2. 【請求項２】 ガス発生室をキャビティの上方に形成す
   ることを特徴とする請求項１記載の鋳造方法。
3. 【請求項３】 ガス発生室をキャビティの側方に形成す
   ると共に、堰を介してキャビティに連通させることを特
   徴とする請求項１記載の鋳造方法。
4. 【請求項４】 砂型の造型に際して、模型のガス発生室
   に相当する部分にガス発生剤を載置した状態で型込め
   し、型抜きに際して、前記ガス発生剤を鋳型側に移行さ
   せることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれ
   かに記載の鋳造方法。
5. 【請求項５】 砂型の造型に際して、底部にガス発生剤
   を収納した通気性容器を底部を上にして模型上に載置し
   た状態で型込めし、型抜きに際して、前記容器をガス発
   生剤と共に鋳型側に移行させることを特徴とする請求項
   １ないし請求項３のいずれかに記載の鋳造方法。