JP2000084656A - 鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空鋳型を粒状物により常に確実に保持し
て、溶湯の鋳込み時における鋳型割れの発生を防止す
る。 【解決手段】 真空容器１２に収納されるチャンバー３
０の内部空間３０ａに、中空鋳型２８が収容される。ま
た内部空間３０ａには、中空鋳型２８を保持するバック
アップサンド４４が充填される。チャンバー３０には、
バックアップサンド４４の充填開放面を覆う吸引部５０
が配設される。吸引部５０は、チャンバー３０に配設し
た押圧装置５４を介して下方に押圧付勢され、バックア
ップサンド４４を常に圧縮するよう構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鋳造装置に関
し、更に詳細には、中空鋳型を収容したチャンバー内に
粒状物を充填することで該中空鋳型を保持したもとで、
このチャンバーを真空容器の内部に収納して溶湯を鋳型
内部に鋳込むようにした鋳造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】精密鋳造法の一つであるロストワックス
法により製造した中空鋳型に溶湯を鋳込む技術として、
真空加圧鋳造法が知られている。この真空加圧鋳造法に
使用される鋳造装置の構造を簡単に述べると、真空容器
の内部に、装入母材を溶解する誘導炉が収納されると共
に、該真空容器には真空ポンプおよびアルゴン(Ａｒ)等
の不活性ガスの供給源が切換弁を介して接続され、この
切換弁を切換えることによって、真空容器の内部を真空
雰囲気または不活性ガスの雰囲気とし得るようになって
いる。また真空容器の内部に、中空鋳型を収容したチャ
ンバーが昇降自在に収納されると共に、該チャンバーに
は真空ポンプが接続され、該真空ポンプを作動すること
で、チャンバーの内部空間を真空雰囲気とし得るよう構
成されている。

【０００３】前述した鋳造装置では、真空容器およびチ
ャンバーに接続する真空ポンプを夫々作動して、その内
部空間を所要の真空度に至らせたもとで、チャンバーか
ら垂下する中空鋳型の湯口を誘導炉の溶湯に没入させ
る。次いで、前記切換弁の切換えにより真空容器の内部
に不活性ガスを注入し、このガス圧により溶湯の湯面を
押圧して該溶湯を中空鋳型の内部に鋳込むようになって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記鋳造装置において
は、溶湯の鋳込み時に前記中空鋳型に作用する圧力に抗
して該中空鋳型を安定的に保持する手段として、前記チ
ャンバーの内部空間にバックアップサンド(粒状物)を充
填することが行なわれる。またバックアップサンドの充
填開放面には、前記真空ポンプが接続される吸引ヘッド
および吸引コーンからなる吸引部が設けられ、真空ポン
プの作動により吸引部を介してチャンバーの内部空間か
ら空気を強制吸引する(真空雰囲気とする)ことで、バッ
クアップサンドが中空鋳型の周囲に圧縮されて、該中空
鋳型を確実に保持するよう構成される。

【０００５】しかしながら、前記鋳造装置においては、
真空雰囲気に保持した状態から真空容器の内部空間に不
活性ガスを注入して溶湯を鋳型内部に鋳込むため、この
ガス圧がチャンバー内の中空鋳型や吸引部を押上げる力
として作用してしまう。このため、バックアップサンド
の圧縮状態が緩んでしまい、中空鋳型における強度の低
い部分が溶湯圧に耐え切れず、鋳型割れを発生させる難
点がある。そして、このような鋳型割れが発生すると、
鋳型の製品部への湯漏れ(差込み、バリ等)が発生し、製
品への手直し工数が増大し、更には手直し不能の製品不
良を発生させる問題を招く。

【０００６】そこで、この対応策として、ロストワック
ス法により製造する中空鋳型の鋳型層を増やすことで、
鋳型自体の強度を高めることが行なわれている。しかる
に、鋳型層を増やすことは、工程数の増大による時間的
ロスおよび製作費の高騰に繋がり、経済的に不利であっ
た。

【０００７】

【発明の目的】この発明は、従来の技術に内在している
前記欠点に鑑み、これを好適に解決するべく提案された
ものであって、中空鋳型を粒状物により常に確実に保持
して、溶湯の鋳込み時における鋳型割れの発生を防止し
得る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】前記課題を克服し、所期
の目的を好適に達成するため、本発明に係る鋳造装置
は、中空鋳型を収容するチャンバーと、該チャンバーの
内部に充填されて前記中空鋳型を保持する粒状物と、こ
の粒状物の充填開放面を覆う吸引部とを備え、前記チャ
ンバーを収納した容器内の溶湯に中空鋳型の湯口を没入
した状態で該溶湯を鋳型内部に鋳込むようにした鋳造装
置において、前記吸引部を介して粒状物を常に圧縮する
方向に付勢する押圧手段を前記チャンバーに配設したこ
とを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る鋳造装置につ
き、好適な実施例を挙げて、以下説明する。図１は、実
施例に係る鋳造装置を示すものであって、該装置１０
は、真空容器１２の内部に、その内部を上部空間１２ａ
と下部空間１２ｂとに分ける中蓋１４が開閉自在に配設
され、該中蓋１４を閉成することにより下部空間１２ｂ
を密閉状態に保持し得るようになっている。また下部空
間１２ｂには、例えば炉体に巻回したコイルに高周波電
流を流すことにより得られる誘導加熱を利用して装入母
材を溶解する誘導炉１６が配設されている。

【００１０】前記真空容器１２の側部には、上部空間１
２ａに連通する上排気管１８および下部空間１２ｂに連
通する下排気管２０が配設され、両排気管１８,２０
は、対応する上開閉弁２２、下開閉弁２４を介して共通
の真空ポンプ(図示せず)に接続されている。また上排気
管１８には、アルゴン(Ａｒ)等の不活性ガスの供給源
(図示せず)がガス用開閉弁２６を介して接続されてい
る。そして、各開閉弁２２,２４,２６を切換えることに
よって、上部空間１２ａおよび下部空間１２ｂを真空雰
囲気または不活性ガスの雰囲気とし得るようになってい
る。また真空容器１２の上部空間１２ａには、ロストワ
ックス法で製造した中空鋳型２８を内部空間３０ａに収
容したチャンバー３０が収納され、該チャンバー３０は
シリンダ等の昇降装置３２を介して上部空間１２ａおよ
び下部空間１２ｂｂを昇降移動可能に構成されている。

【００１１】前記チャンバー３０は、図２に示す如く、
上方に開放する下部容器３４と、下方に開放する上部容
器３６とから構成され、両容器３４,３６の開放端に形
成したフランジ３４ａ,３６ａをシール材３８を介して
密着することで、両容器３４,３６で画成される内部空
間３０ａを密閉空間とし得るよう構成される。なお、両
容器３４,３６は、両フランジ３４ａ,３６ａに着脱自在
に嵌合されるクランプ部材４０により固定されると共
に、前記昇降装置３２は上部容器３６に連結されてい
る。下部容器３４の内部に前記中空鋳型２８が収容さ
れ、その湯口２８ａを下部容器３４の下方に所定長さだ
け垂下しており、チャンバー３０を下降することで、前
記誘導炉１６の溶湯４２に湯口２８ａを浸漬し得るよう
構成される(図３参照)。また下部容器３４には、粒状物
としての所要粒径のバックアップサンド４４が充填さ
れ、該サンド４４によって中空鋳型２８を保持するよう
になっている。

【００１２】前記両容器３４,３６の接続部には、前記
バックアップサンド４４が通過しないメッシュに設定さ
れた吸引コーン４６と、該吸引コーン４６を移動可能に
支持するコーンチューブ４８とからなる吸引部５０が、
コーンチューブ４８を介して取付けられている。そし
て、この吸引部５０が、前記バックアップサンド４４の
充填開放面(上面)を覆うよう構成される。また吸引部５
０に排気管５２が接続され、該排気管５２に開閉弁を介
して真空ポンプ(何れも図示せず)が連通接続され、該ポ
ンプを作動することで、吸引部５０を介してチャンバー
３０の内部空間３０ａから空気を強制吸引し、該空間３
０ａ内を真空雰囲気とし得るようになっている。なお、
この減圧時にはバックアップサンド４４が圧縮されて締
まり、中空鋳型２８を確実に保持する。また前記上部容
器３６の天板には、上下に貫通する通気孔３６ｃが穿設
され、該通気孔３６ｃは、真空容器１２における上下の
空間１２ａ,１２ｂと、チャンバー３０の内部空間３０
ａにおける吸引部５０より上側の空間との圧力を同圧と
するべく機能する。

【００１３】前記吸引部５０には、該吸引部５０を常に
はバックアップサンド４４を圧縮する方向に付勢する押
圧装置５４が配設されている。この押圧装置５４は、図
２に示す如く、前記吸引コーン４６の上部に立設され、
前記上部容器３６の天板に穿設したガイド穴３６ｂに摺
動自在に挿通された複数のガイドロッド５６と、各ロッ
ド５６に外巻されて吸引コーン４６の上部と上部容器３
６の天板(バックアップサンド４４の充填開放面と対向
する内面)との間に弾力的に介挿された押圧手段として
の圧縮コイルバネ５８とから構成される。そして吸引部
５０を、複数の圧縮コイルバネ５８の弾力付勢下に、常
に下方に向けて所要の弾力で付勢している。なお、押圧
装置５４による吸引部５０の押圧力は、後述する溶湯４
２の鋳込み時に前記中空鋳型２８に作用するガス圧によ
ってバックアップサンド４４が緩まない値(例えば４０
０ｋｇ)に設定されている。また前記ガイド穴３６ｂに
対してガイドロッド５６は、シール材(図示せず)等によ
り気密状態で摺動する一方、チャンバー３０の内部空間
３０ａにおける前記吸引部５０より下側の空間は、前記
コーンチューブ４８が吸引部５０を挟む上下の空間の間
に発生する圧力差により伸長してチャンバー３０の内面
に密着することで気密状態が保たれる。なお、前述した
ようにチャンバー３０の内部空間３０ａにおける吸引部
５０より上側の空間の圧力は、前記通気孔３６ｃにより
真空容器１２における上下の空間１２ａ,１２ｂと同圧
となる。

【００１４】

【実施例の作用】次に、このように構成した実施例に係
る鋳造装置の作用につき説明する。先ず、前記真空容器
１２の中蓋１４を閉成して下部空間１２ｂを密閉状態に
保持した状態で、前記上開閉弁２２を閉成すると共に下
開閉弁２４を開放し、下排気管２０に接続する真空ポン
プを作動して下部空間１２ｂの空気を強制吸引し、該空
間１２ｂを所要の真空度に至らせる。そして下部空間１
２ｂを真空雰囲気に保持した状態で、前記誘導炉１６に
装入した母材を溶解する。

【００１５】前記上開閉弁２２を開放すると共にガス用
開閉弁２６および下開閉弁２４を閉成した状態で、上排
気管１８に接続する真空ポンプを作動して上部空間１２
ａの空気を強制吸引し、該空間１２ａを下部空間１２ｂ
と同一の真空度に至らせる。このとき、略同時に真空容
器１２の上部空間１２ａに収納したチャンバー３０から
排気管５２を介して排気管１８と同一ラインに接続した
バイパスラインを開放することによって、２つの系統、
すなわち上部空間１２ａ−上開閉弁２２−上排気管１８
および吸引コーン４６−排気管５２−バイパスラインか
ら略同時に内部空間３０ａから空気を強制吸引し、下部
空間１２ｂと同一の真空度に至らせる。なお、上部空間
１２ａ−上開閉弁２２−上排気管１８の系統からの内部
空間３０ａ内の排気は、該空間３０ａ内の空気が鋳型２
８のポーラスな表面を介して湯口２８ａを通り、上部空
間１２ａ内へ排出される。前記両空間１２ａ,３０ａが
所要の真空雰囲気となった後、前記中蓋１４を開放する
と共に、チャンバー３０を昇降装置３２を介して下降し
て、図３に示す如く、該チャンバー３０から垂下する中
空鋳型２８の湯口２８ａを、前記誘導炉１６の溶湯４２
に没入させる。

【００１６】次いで、前記上開閉弁２２および下開閉弁
２４を閉成すると共にガス用開閉弁２６を開放すること
で、前記上排気管１８を介して真空容器１２の両空間１
２ａ,１２ｂに不活性ガスを注入する。この不活性ガス
は、前記誘導炉１６における溶湯４２の湯面を押圧する
よう作用し、該溶湯４２は湯口２８ａを介して押上げら
れて中空鋳型２８の内部に鋳込まれる。

【００１７】このとき、前記チャンバー３０に収容した
中空鋳型２８や前記吸引部５０には上方に押上げる力が
加わる。しかしながら、実施例の鋳造装置１０では、前
述したように吸引部５０は押圧装置５４により機械的な
力で常に下方、すなわちバックアップサンド４４を圧縮
する方向に押圧されているので、当該溶湯４２の鋳込み
時にバックアップサンド４４が緩むのは防止される。す
なわち、バックアップサンド４４による中空鋳型２８の
保持力は維持され、溶湯４２の鋳込み圧によって該鋳型
２８に鋳型割れが発生するのは確実に防止される。

【００１８】なお、実施例では溶湯の鋳込み方法として
真空加圧鋳造法を例に挙げて説明したが、真空容器およ
びチャンバーの内部空間を真空雰囲気とした後、該空間
に不活性ガスを注入して所要圧力まで復圧し、次いでチ
ャンバーの内部空間を減圧することで溶湯を鋳型内部に
吸引する真空減圧鋳造方法(ＣＬＶ)においても、実施例
の鋳造装置を用いることで、その復圧時にバックアップ
サンドが緩むのを防止して鋳型割れの発生を防止するこ
とができる。また実施例では吸引部の押圧手段として圧
縮コイルバネを採用したが、本願はこれに限定されるも
のでなく、他の種類のバネやゴム等の弾性部材であって
もよい。更には、例えば油圧や空圧等の流体圧シリンダ
により吸引部を押圧付勢する構成も採用可能である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る鋳造装
置によれば、チャンバーに充填した粒状物を常に圧縮す
るよう押圧手段で付勢するよう構成したので、溶湯の鋳
込み時に該粒状物が緩んで中空鋳型に鋳型割れが発生す
るのを確実に防止することができる。すなわち、不良品
の発生を抑えて、歩留りを向上することができる。ま
た、中空鋳型自体の強度を高めることなく鋳型割れに対
応し得るので、該中空鋳型を薄く設計することができ、
鋳型層を増やすことに伴い鋳型コストが高騰するのを抑
制し得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例に係る鋳造装置を溶湯の
鋳込み前の状態で示す概略構成図である。

【図２】実施例に係る鋳造装置のチャンバーを示す概略
構成図である。

【図３】実施例に係る鋳造装置を溶湯の鋳込み状態で示
す概略構成図である。

【符号の説明】

１２ 真空容器 １２ａ 上部空間 １２ｂ 下部空間 ２８ 中空鋳型 ２８ａ 湯口 ３０ チャンバー ３０ａ 内部空間 ４２ 溶湯 ４４ バックアップサンド(粒状物) ５０ 吸引部 ５８ 圧縮コイルバネ(押圧手段)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空鋳型(28)を収容するチャンバー(30)
   と、該チャンバー(30)の内部(30a)に充填されて前記中
   空鋳型(28)を保持する粒状物(44)と、この粒状物(44)の
   充填開放面を覆う吸引部(50)とを備え、前記チャンバー
   (30)を収納した容器(12)内の溶湯(42)に中空鋳型(28)の
   湯口(28a)を没入した状態で該溶湯(42)を鋳型内部に鋳
   込むようにした鋳造装置において、前記吸引部(50)を介
   して粒状物(44)を常に圧縮する方向に付勢する押圧手段
   (58)を前記チャンバー(30)に配設したことを特徴とする
   鋳造装置。
2. 【請求項２】 前記押圧手段は、前記粒状物(44)の充填
   開放面と対向するチャンバー(30)の内面と吸引部(50)と
   の間に弾力的に介挿される圧縮コイルバネ(58)である請
   求項１記載の鋳造装置。
3. 【請求項３】 前記中空鋳型(28)を収容したチャンバー
   (30)を容器(12)の内部に収納した状態で、該容器(12)の
   内部空間(12a,12b)およびチャンバー(30)の内部空間(30
   a)を真空雰囲気とした後、前記中空鋳型(28)の湯口(28
   a)を容器(12)内の溶湯(42)に没入させ、次いで前記容器
   (12)の内部空間(12a,12b)に不活性ガスを注入すること
   で溶湯面を加圧し、これにより溶湯(42)を湯口(28a)を
   介して押上げて鋳型内部に鋳込むようにした請求項１ま
   たは２記載の鋳造装置。