JP2000015423A - 減圧吸引鋳造装置 - Google Patents

減圧吸引鋳造装置

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JP2000015423A
JP2000015423A JP10201225A JP20122598A JP2000015423A JP 2000015423 A JP2000015423 A JP 2000015423A JP 10201225 A JP10201225 A JP 10201225A JP 20122598 A JP20122598 A JP 20122598A JP 2000015423 A JP2000015423 A JP 2000015423A
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mold
core
air permeability
molten metal
casting apparatus
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JP10201225A
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Masazumi Kagawa
加川正純
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YASUGI SEISAKUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドラム式鋳型を用いて溶湯の不廻りや湯境の
発生等の鋳造欠陥の発生を抑制する減圧吸引鋳造装置を
提供する。 【解決手段】 減圧口を有する気密室と、通気度が調整
されて前記気密室に装着される鋳型と、通気度が調整さ
れて前記鋳型の中央に配置される中子と、前記鋳型の下
方の端部に接合され先端が溶湯に浸漬されるノズルとか
らなり、前記気密室を減圧して前記鋳型内に前記溶湯を
鋳造することを特徴とし、鋳型は中子よりも大き通気度
を有することを特徴とする減圧吸引鋳造装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてロストワ
ックス精密鋳造法に適用されている減圧吸引鋳造装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】減圧吸引鋳造法は、溶解炉中の最も清浄
とされる溶湯の中間層を吸引鋳造することにより、ガス
の発生や異物の噛み込みといった鋳造不良の発生を抑え
ることが出来ると言われており、また重力に逆らって吸
引して鋳型内に注湯するので湯流れの先端の乱れが抑え
られ、エアの巻き込みや溶湯の不廻りといった鋳造不良
の低減に有効な鋳造法の一つとして知られている。従来
の減圧吸引鋳造装置は、図5に示すように縦湯道2’と
この縦湯道2’に放射状に配置された製品キャビティ3
から成る、ツリータイプの鋳型1’を気密室6内に挿入
し、鋳型の下端部と底蓋7の開口部に、パッキン10を
介して支持された吸引ノズル5の上端部を接合するよう
にして装着する。そして気密室6外周の下端部と底蓋7
の外周部とをパッキン10を介して接合すると共に、鋳
型押圧部材によって鋳型を下方に押圧して、ノズル5と
底蓋7とをパッキン10を介して接合することにより、
気密室6の気密が得られる。
【0003】このような状態に組立てた後、吸引ノズル
5を溶解炉12内の溶湯11に浸漬し、減圧口9から気
密室内を減圧すると、ツリータイプ鋳型1’は通気性を
有するので、鋳型1’内の空気は減圧された気密室内に
吸引され、それに伴いツリータイプ鋳型1’の下端に接
続した吸引ノズル5内も吸引される。そしてこのまま気
密室内の減圧を続けて、減圧度を上げてゆくと鋳型1’
と吸引ノズル5内の吸引が進んで負圧となり、溶湯11
は吸引ノズル5内を通過して鋳型1’内に吸引される。
そしてツリータイプ鋳型1’内では吸引ノズル5より吸
い上げられた溶湯11は縦湯道2’を通り、製品キャビ
ティ3内に充填される。
【0004】前述したロストワックス精密鋳造法では、
鋳造効率を高めるためツリー式の鋳型の湯道を大径化し
て、製品キャビティをより多く装着しようとする試みが
なされた。ところがこのような対策をとると、湯道に多
量の溶湯が必要になるので、溶湯の歩留り低下する。そ
こで溶湯の歩留りを向上する目的で、湯道の中央部に中
子を挿入するドラム式と称する精密鋳造用の鋳型が開発
された。
【0005】前述したツリー式鋳型やドラム式鋳型を用
いた減圧吸引鋳造装置が、特開平3−27862号と特
開平6−85990号(特開平1−53759号)の公
報に開示されている。前者、特開平3−27862号公
報に開示された鋳型は減圧吸上鋳造用鋳型において、ス
プルー部の上端からその中心部に耐火物を垂下した構造
である。また後者、特開平6−85990号に開示され
た金属鋳造装置は、ツリー式の鋳型を使用し鋳型が装着
される装填室を減圧雰囲気とすると共に、鋳型の湯道部
をも減圧する構造のものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図5に示すような、従
来一般に使用されているツリー式鋳型を用いる減圧吸引
鋳造装置では、装着できるキャビティの数量には自ずか
ら限界が生じてしまう。特開平3−27862号の第1
図には、ドラム式鋳型を用いた減圧吸上鋳造用鋳型が開
示されているが製品キャビティの減圧方法等の詳細につ
いての具体的な説明がなされていない。
【0007】また特開平6−85990号公報に開示さ
れた鋳造装置は、ツリー式鋳型を使用して鋳型の湯道も
減圧するので、装填室よりも湯道の方の減圧度が高くな
った場合、製品キャビティ方向よりも湯道側へ強い吸引
力が働くことにより、溶湯の不廻りや湯境いの発生等の
鋳造欠陥の発生が懸念される。本発明は上述の問題点を
解消して、鋳造欠陥の発生を抑制したドラム式鋳型を用
いた減圧吸引鋳造装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願発明者は上記の問題
点を解消するため種々検討した結果、通常の精密鋳造用
鋳型や中子は通気性があること、材質と製造方法および
その肉厚を変化させることで通気度を調整することがで
きること、鋳型と中子の通気度に差を持たせれば溶湯の
吸引力をスプルー側よりもキャビティ側の方へ強くする
ことができること等を見出して本願発明を完成したので
ある。
【0009】より具体的に本発明は、減圧口を有する気
密室と、通気度が調整されて前記気密室に装着される鋳
型と、通気度が調整されて前記鋳型の中央に配置される
中子と、前記鋳型の下方の端部に接合され先端が溶湯に
浸漬されるノズルとからなり、前記気密室を減圧して前
記鋳型内に前記溶湯を鋳造することを特徴とする減圧吸
引鋳造装置である。
【0010】そして鋳型は中子よりも大きい通気度を有
することを特徴とし、通気率の調整または肉厚の調整の
いずれか一方または両方で、その通気度が調整されてな
ることを特徴とする減圧吸引鋳造装置である。
【0011】さらに鋳型と中子は、外周面と内周面のい
ずれか一方または両方の一部または全面に、前記鋳型お
よび中子よりも低い通気率を有する耐火物が貼布または
塗布されて、その通気度が調整されてなり、また中子は
その内径面の減圧を制限して、通気度が調整されること
を特徴とする減圧吸引鋳造装置である。
【0012】
【発明の実施の形態】上述したように本発明の減圧吸引
鋳造の重要な特徴は、いわゆるドラム式鋳型を減圧吸引
鋳造に適用した点および中子よりも鋳型の方に大きな通
気度を付与して、減圧吸引がキャビティの方へ強く働く
ようにすることにより、種々の鋳造欠陥の発生を低減す
るのである。本発明で採用したドラム式鋳型に装着する
中子は、湯道の中心部に配置して湯道内の湯量を低減す
ることで溶湯の歩留りの向上が達成できるものである。
したがってドラム式鋳型ではこのような作用効果を生ず
る部材を中子と総称しており、また鋳型と中子との間の
隙間をスプルーと称し、溶湯はスプルーを通ってキャビ
ティへ導かれる。
【0013】鋳型や中子は通常通気性があるがこの通気
性の度合を通気率と総称しており、通気率は鋳型や中子
を形成する耐火物の材質やその製造方法によって左右さ
せることができ、またその肉厚を変化させることで通気
度の調整ができる。すなわち通気率の価が同程度であれ
ば、その肉厚の厚い方が通気度が低くなるので、通気度
は通気率と肉厚の逆数の積で表わすこともできる。ここ
で通気率とはその一例として、鋳型または中子となる材
質の一定の厚みと径で一定の空気量が通過する時間とそ
の時の圧力の差で表わす数値であり、通常は単位を用い
ない無名数とし、数値が大きほど空気が通りやすくな
る。
【0014】通気度は鋳型や中子の厚さの調整の他にそ
の表面に通気率の低い耐火物を塗布したり貼布したりす
ることでも達成することができる。材質の変更や厚さの
変更ができない時には通気率の低い耐火物を鋳型や中子
の外周面または内径面の一部分または全面に塗布するか
貼布してやれば通気度を任意の値に容易に調整が可能で
ある。
【0015】
【実施例】次に一実施例と図面に基づいて本発明を詳細
に説明する。図3に示す形状寸法のドットプリンタ用コ
アを、減圧吸引鋳造法を適用したロストワックス精密鋳
造法で製造するため、まず同一形状のワックス模型を製
作した。このドットプリンタ用コア14は、外径33m
m、内径29mm、高さ12mmのカップ状外筒の内径
側に最小厚さ1mm、最大厚さ3.5mmのリブ状突起
が24個設けられた形状をなしている。
【0016】このワックス模型をドラム上に接着した
後、スラリ状耐火物と耐火砂を被覆して乾燥した後、ワ
ックス模型を溶融排出して図4に示す形状の鋳型1を成
形した。この鋳型1の中央部に中子4を挿入し、鋳型,
中子ともに1000℃で予熱を行ない、気密室6に装着
して図1に示す構造の減圧吸引鋳造装置を形成した。
【0017】すなわち図1は本発明の減圧吸引鋳造装置
の一実施例を示す断面図である。図1において、減圧口
9が設けられた気密室6の下方の端部には、吸引ノズル
5を装着した底蓋7が当接されており、吸引ノズル5の
フランジ部と底蓋7との間、および気密室6と底蓋7と
の間にはパッキン10を介在させて気密を維持するよう
にした。さらに吸引ノズル5の上端面に鋳型1の下端面
が位置しており、ここにもパッキン10を介在させて製
品キャビティ3の減圧度が高められるようにした。
【0018】また鋳型1に中子4を配置した時、中子4
は鋳型1の中央部に垂下するようになっており、中子4
のフランジ部と鋳型1の上端部に当接され、そして鋳型
1の内径側と中子4の外周側との隙間によってスプルー
2が形成される。更に中子4の上端部には鋳型押圧部材
8が設けられ、製品キャビティ3の減圧度と気密室6の
気密度がより高くなるように鋳型1を下方に強く押し付
けるようにしてある。
【0019】鋳型1はセラミックスを含有させて通気率
2.02、厚さ6mmとし、中子4は耐火物で製造して
通気率を2.07とし、その厚さを15mmとして鋳型
1の厚さの2.5倍とした。従って中子4の通気度は鋳
型1の通気度の概ね60%になる。このようにして形成
された減圧吸引鋳造装置を、図示しない昇降装置によっ
て下降させ、吸引ノズル5の先端部を溶解炉12に収容
された溶湯11に浸漬し、ほぼ同時に減圧口9から排気
を行ない、気密室6の内部を減圧雰囲気にした。溶湯1
1はその組成をC:0.025%、Si:2.96%、
残部Feおよび不可避的不純物からなる、いわゆる3%
Si鋼とし、1650℃に保持しておいた。
【0020】減圧口9から排気を行なうと気密室6の内
部が負圧となるので、溶湯11は吸引ノズル5およびス
プルー2を通って製品キャビティ3へ充填される。この
時鋳型1は中子4よりも通気度が高いので鋳型1の方が
大きく減圧されて、溶湯11は中子の方向よりも鋳型の
方向へ強い吸引力を受けて鋳型の方向へ充填され易くな
り、溶湯の不廻りや湯境の発生のような鋳欠陥の発生が
防止できるのである。鋳造後鋳型を破壊してドットプリ
ンタ用コアを取り出して検査を行なったところ上述した
欠陥は皆無であった。
【0021】本実施例では鋳型と中子の通気度の差は、
主として中子の肉厚を鋳型よりも厚くして本発明を説明
したが、中子の外周面または内径面のいずれか一方、ま
たは両方に通気率の低い耐火材を貼付あるいは塗布して
やれば、簡便に通気度を鋳型よりも低くすることもでき
る。さらに状況によっては中子4を中空の構造ではなく
中実品を用いてもよい。
【0022】図2は本発明の他の実施例を示す断面図で
ある。図2では鋳型押圧部材8と中子4との間に非吸引
部材13がパッキン状に介在させてあり、このような構
造とすることで、見かけ上中子の通気度を小さくするこ
とが可能である。第二の実施例では上述したような中子
の通気度を低くすることが不可能な時には、簡単に通気
度の低い中子とすることができる。
【0023】比較例として鋳型に第一の実施例と同じ通
気度を付与し、中子の通気率を54.9、肉厚を15m
mとし、通気度を鋳型のおよそ10倍として鋳造試験を
行なった。鋳造後ドットプリンタ用コアの試験を行なっ
たところ、63%もの鋳造欠陥が発生した。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ドラム式精密鋳造用鋳型を用いる減圧吸引鋳造装置にお
いて、鋳型と中子の通気度を調整することにより、溶湯
に働く吸引力をスプルー側方向へではなく、製品キャビ
ティの方向へより強く向けることが可能となり、薄肉で
しかも複雑形状の精密鋳造製品であっても、溶湯を製品
キャビティの隅々に充填することが可能となるので、溶
湯の不廻りや湯境といった鋳造欠陥の発生を大幅に低減
することができ、溶湯や製品の歩留りを向上することが
可能となるので、工業上非常に効果の大きい発明であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の減圧吸引鋳造装置に係る一実施例を示
す断面図である。
【図2】本発明の減圧吸引鋳造装置に係る他の実施例を
示す断面図である。
【図3】本発明の減圧吸引鋳造装置を説明する実施例で
使用したドットプリンタ用コアを示す斜視図である。
【図4】本発明の減圧吸引鋳造装置を説明する実施例で
使用したドットプリンタ用コアを鋳造するドラム式精密
鋳造用鋳型の斜視図である。
【図5】ツリータイプの精密鋳造用鋳型を用いた従来の
減圧吸引鋳造装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 鋳型, 1’ツリータイプ鋳型, 2 スプルー,
2’縦湯道,3 製品キャビティ,4 中子,5 吸引
ノズル,6 気密室,7 底蓋 8 鋳型押圧部材, 9 減圧口,10 パッキン,11
溶湯,12 溶解炉 13 非吸引部材, 14 ドットプリンタ用コア

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減圧口を有する気密室と、通気度が調整
    されて前記気密室に装着される鋳型と、通気度が調整さ
    れて前記鋳型の中央に配置される中子と、前記鋳型の下
    方の端部に接合され先端が溶湯に浸漬されるノズルとか
    らなり、前記気密室を減圧して前記鋳型内に前記溶湯を
    鋳造することを特徴とする減圧吸引鋳造装置。
  2. 【請求項2】 鋳型は中子よりも大きい通気度を有する
    ことを特徴とする請求項1の減圧吸引鋳造装置。
  3. 【請求項3】 鋳型と中子は、通気率の調整または肉厚
    の調整のいずれか一方または両方で、その通気度が調整
    せられてなることを特徴とする請求項1ないし2に記載
    の減圧吸引鋳造装置。
  4. 【請求項4】 鋳型と中子は、外周面と内周面のいずれ
    か一方または両方の一部または全面に、前記鋳型及び中
    子よりも低い通気率を有する耐火物が貼布または塗布さ
    れて、その通気度が調整されてなることを特徴とする請
    求項1ないし3に記載の減圧吸引鋳造装置。
  5. 【請求項5】 中子はその内径面の減圧を制限して、通
    気度が調整せられることを特徴とする請求項1ないし4
    に記載の減圧吸引鋳造装置。
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