JP2000263212A - 中空部をもつ鋳造品の製造方法及びこれに使用できる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製品形状の確保、キャビティ型面の転写性の確
保、鋳造不良の低減を図ることのできる中空部をもつ鋳
造品の製造方法及びこれに使用できる装置を提供するこ
と。 【解決手段】中空部をもつ鋳造品の製造方法は、低融点
金属の溶湯を鋳造型１のキャビティ１３に注湯し凝固さ
せて鋳造品を得る。鋳造型１のキャビティ１３に溶湯を
注湯した後に、キャビティ１３にガスを送給することに
より、キャビティ１３内の未凝固溶湯とガスとを置換
し、中空部を形成する。中空部をもつ鋳造品の製造方法
に使用できる装置は、ガスを収容するガス収容手段８０
と、溶湯が注湯された鋳造型１のキャビティ１３にガス
収容手段８０のガスを送給するガス送給手段８４とをも
つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低融点金属の溶湯
を鋳造型のキャビティに注湯し凝固させて中空部をもつ
鋳造品を得る製造方法およびこれに使用できる装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】産業界では、中空部をもつ鋳造品が使用
されている。この鋳造品を製造するにあたり、特開平１
０−２２５７５８号公報には、給湯室と給湯室に前進後
退可能に設けられたピストンとをもつ射出成形装置を用
い、給湯室に収容されている低融点金属の溶湯をピスト
ン前進により鋳造型のキャビティに注湯し、その後、ピ
ストン後退により溶湯の逆流作用を発生させ、キャビテ
ィ内に残留している未凝固溶湯の一部を鋳造型のキャビ
ティ外に強制的に吸引除去し、これにより中空部をもつ
低融点金属の鋳造品を製造する技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した公報技術にお
いては、未凝固溶湯の一部を鋳造型のキャビティ外に強
制的に吸引除去するため、中子を用いずとも鋳造品に中
空部を形成することができる。しかしながらキャビティ
内の未凝固溶湯が吸引除去されると、鋳造品の中空部は
製造途中において負圧となるため、製品形状が大気圧の
影響で変形したりつぶれたりし易くなる。よって鋳造品
の正確な製品形状が得られにくいという問題がある。

【０００４】溶湯が凝固収縮性をもつ場合には、鋳造型
のキャビティ型面と凝固部分との間に微小隙間が発生し
易い。そのため製品形状の変形が少ないときであって
も、上記した中空部の負圧の影響で前記微小隙間の隙間
幅が中実状の鋳造品の場合に比較して大きくなり易い。
そのためキャビティ型面の転写性が低下する問題があ
る。

【０００５】更に、鋳造品に中空部を形成する製造途中
において、その中空部は負圧となるため、該負圧がキャ
ビティ内の低融点金属の溶湯に影響を及ぼすこととな
る。即ち、前記負圧の影響を受けた低融点金属（特にス
ズ系、ビスマス−スズ系合金等のスズを含有している合
金）の未凝固溶湯は、その流動性の良さから溶湯の凝固
部分を通過して流出し、スポンジ状の凝固部分（緻密で
ない部分）を形成してしまうおそれがある。従って、流
動性の良い低融点金属からなる鋳造品では、特に外引け
や鋳巣等の鋳造不良が発生し易くなる問題がある。

【０００６】本発明は、上記した実情に鑑みてなされた
ものであり、製品形状の確保、キャビティ型面の転写性
の確保、鋳造不良の低減を図ることのできる中空部をも
つ鋳造品の製造方法及びこれに使用できる装置を提供す
ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る中空部をも
つ鋳造品の製造方法は、鋳造品を成形するキャビティと
前記キャビティを区画するキャビティ型面とを備えた鋳
造型を用い、低融点金属の溶湯を前記鋳造型の前記キャ
ビティに注湯し凝固させて鋳造品を得る製造方法であっ
て、前記鋳造型のキャビティに前記溶湯を注湯した後に
前記キャビティにガスを送給し、未凝固溶湯の少なくと
も一部とガスとを置換することにより中空部を形成する
ようにしたことを特徴とするものである。

【０００８】本製造方法においては、鋳造型のキャビテ
ィに溶湯を注湯した後に、キャビティにガスを送給する
ため、キャビティ内の未凝固溶湯とガスとが置換され
る。この状態で凝固が終了するため、中空部をもつ鋳造
品が得られる。ガスが高圧であれば、高圧のガスが凝固
部分や未凝固溶湯に内側から作用するため、キャビティ
型面の転写性が向上する。更に鋳造品の組織の緻密化を
促進させることができる。

【０００９】本発明に係る中空部をもつ鋳造品の製造装
置は、上記した製造方法の実施に使用できるものであ
り、鋳造品を成形するキャビティと前記キャビティを区
画するキャビティ型面とを備えた鋳造型に装備される装
置であって、ガスを収容するガス収容手段と、低融点金
属の溶湯が注湯された前記鋳造型のキャビティに前記ガ
ス収容手段のガスを送給するガス送給手段とをもつこと
を特徴とするものである。

【００１０】本製造装置においては、低融点金属の溶湯
が注湯された鋳造型のキャビティにガス収容手段のガス
がガス送給手段により送給される。これによりキャビテ
ィ内の未凝固溶湯とガスとが置換される。この状態で凝
固が終了するため、中空部をもつ鋳造品が得られる。ガ
スが高圧であれば、高圧のガスが凝固部分や未凝固溶湯
に内側から作用するため、キャビティ型面の転写性が向
上する。更に鋳造品の組織の緻密化を促進させることが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明で用いる溶湯としては、低
融点金属の溶湯を採用できる。代表的な低融点金属とし
ては例えばビスマス系、スズ系、ビスマスースズ系合金
がある。これらは、純金属のスズよりも低融点であり、
且つ、高比重の低融点高比重金属である。高比重金属の
場合には中実鋳造品であれば、重量が増大するが、中空
部をもてば鋳造品の軽量化が図られる。

【００１２】本発明に係る注湯形態としては特に限定さ
れるものではなく、重力で注湯する形態、射出圧で注湯
する形態などがあげられる。上注ぎ、底注ぎ、中注ぎ等
のいずれでも良い。本発明で用いるガスは特に限定され
ないが、溶湯に対して低活性であることが好ましい。溶
湯や凝固部分の酸化劣化を抑制できるためである。低活
性は不活性も含む。故にガスとしては不活性ガスを採用
できる。不活性ガスとしてはアルゴンガス、窒素ガスを
採用できる。更には窒素富化ガスでも良い。

【００１３】ガスは高圧ガスが好ましい。高圧ガスのガ
ス圧としては、溶湯の比重、形成する中空部の容積など
に応じて適宜選択でき、特に限定されるものではない。
高圧ガスのガス圧としては、例えば０．３〜１５ＭＰａ
であるのが好ましく、０．５〜８ＭＰａであるのがより
好ましく、０．８〜１ＭＰａであるのがさらに好まし
い。高圧ガスを得るにあたり、コンプレッサを使用して
圧力を高めたガスをキャビティに送給しても良いし、あ
るいは、高圧ガスボンベのガスをキャビティに送給して
も良い。

【００１４】更に本発明においては次の各方式を採用す
ることができる。 ・キャビティ内の溶湯のうち、キャビティ型面に接触し
ている溶湯部分が凝固すると共に、キャビティ型面に接
触していない溶湯部分に未凝固溶湯が残っているとき
に、鋳造型のキャビティへのガスの送給を開始する方式
を採用することができる。未凝固溶湯は流動性をもつた
め、ガス送給に伴う未凝固溶湯とガスとの置換が容易だ
からである。ガスが高圧であれば、未凝固溶湯を押し出
す力が確保されるため、未凝固溶湯とガスとの置換が一
層容易となる。

【００１５】・鋳造型のキャビティへガスを送給するに
あたり、鋳造型のキャビティに連通するガス導入口付近
を加熱してガス導入口付近の溶湯の凝固を抑えつつ、キ
ャビティへガスを送給する方式を採用することができ
る。この場合、鋳造型に連通するガス導入口付近が加熱
されるため、ガス導入口付近の未凝固溶湯が固化するこ
とを抑制でき、ガス導入口の詰まりを抑制でき、この結
果ガス導入口を介してのキャビティへのガス送給を良好
になし得る。

【００１６】・ガス収容手段はガスを高圧で収容してい
る方式を採用できる。この場合には高圧ガスをキャビテ
ィに送給でき、未凝固溶湯とガスとの置換が容易とな
る。更に、高圧のガスが凝固部分や未凝固溶湯に作用す
るため、キャビティ型面の転写性が向上する。更に鋳造
品の組織の緻密化を促進させることができる。代表的な
ガス収容手段としてはガスボンベがある。

【００１７】・ガス送給手段は、ガス収容手段のガスを
キャビティに送給する送給形態と、キャビティへのガス
の送給を停止する停止形態とに切替可能である方式を採
用できる。代表的なガス送給手段としては切替弁があ
る。切替弁としては電気信号で制御できる電磁弁を採用
できる。 ・鋳造型のキャビティに溶湯を注湯する給湯手段と、給
湯手段を保温する保温手段とが設けられており、ガス送
給手段は給湯手段を介して鋳造型のキャビティにガスを
送給する方式を採用することができる。給湯手段は保温
手段で保温されているため、鋳造型のキャビティに溶湯
を給湯手段で給湯するにあたり、給湯手段における溶湯
の凝固詰まりを抑制できる。故に給湯手段を経てガスを
送給することが良好に行なわれるようになる。

【００１８】保温手段としては、高温の熱媒体（加熱オ
イル、温水、熱水等の加熱液体、加熱空気などの加熱気
体）が流れる熱媒体通路、あるいは電気ヒータを採用で
きる。

【００１９】

【実施例】本発明を具体化した実施例について図１〜図
６を参照して説明する。図１は実施例装置の要部の概念
図、図２は凝固層が形成された状態を示す概念図、図３
〜図５は給湯ノズル部の内部構造図、図６は全体構成図
である。 （実施例の構成）説明の便宜上、実施例装置の全体構成
から説明することとし、図１等を併せ参照して説明す
る。図１に示すように、本実施例においては、金型であ
る鋳造型１が用いられる。成形型として機能する鋳造型
１は、第１分割型としての固定型１０と、第２分割型と
しての可動型１１とで形成されている。鋳造型１は、キ
ャビティ１３と、キャビティ１３に連通する湯口１５と
を備えている。キャビティ１３は空洞状をなし、低融点
金属の中空状の鋳造品を成形するためのものである。

【００２０】鋳造型１では、湯口１５付近が最終凝固部
分となるように鋳造方案が設定されている。鋳造型１で
鋳造する中空状の鋳造品は、樹脂中空管状体（例えば、
車両の内燃機関等に搭載される樹脂製インテークマニホ
ルド）の中空部分を成形するための低融点金属製の金属
中子である。本実施例に係る低融点金属としては、ビス
マス系、スズ系、ビスマス−スズ系などを採用できる。
これらは低融点高比重金属であり、融点が２００℃未満
と低く且つ比重が大きい。即ち、本実施例で使用される
低融点金属は、樹脂材料よりも融点が低く、且つ、水溶
性油よりも高比重のものである。

【００２１】図１に示すように、固定型１０はキャビテ
ィ１３を区画する第１キャビティ型面１０ａをもつ。可
動型１１はキャビティ１３を区画する第２キャビティ型
面１１ａをもつ。湯口１５は鋳造型１の底側に形成され
ている。主たる理由は、重力を利用してキャビティ１３
内の低融点金属の溶湯を湯口１５を介してキャビティ１
３の外方に吐出し易くするためである。

【００２２】図６は鋳造機２を示す。鋳造機２は、横方
向に延設された案内面２０をもつ基台２１と、基台２１
の一端側に設けられた縦型の固定ダイベース２２と、基
台２１の他端側に設けられた縦型の可動ダイベース２３
と、可動ダイベース２３に水平軸型の旋回軸２４を介し
て矢印Ｓ１，Ｓ２方向に旋回可能に保持された旋回ダイ
ベース２５と、基台２１の他端側に設けられた型締め機
構の主要素である主油圧シリンダ装置２６と、副油圧シ
リンダ装置２７とをもつ。

【００２３】固定ダイベース２２には固定型１０が保持
されている。旋回ダイベース２５には可動型１１が保持
されている。型締め機構の主要素である主油圧シリンダ
装置２６が作動すると、可動ダイベース２３が旋回ダイ
ベース２５及び可動型１１と共に水平方向（矢印Ｘ１，
Ｘ２方向）に移動し、これにより型開閉が行われる。副
油圧シリンダ装置２７が作動すると、旋回ダイベース２
５が可動型１１と共に旋回軸２４の周りを矢印Ｓ１，Ｓ
２方向に旋回する。

【００２４】図１に示すように、鋳造型１の下方の近傍
に位置するように、給湯ノズル部３が縦型配置で鋳造機
２に取付けられている。給湯ノズル部３は、当接ノズル
３０を先端にもつと共に内部に給湯室３１をもつ縦型円
筒形状の筒体３２と、矢印Ｙ１方向に前進可能（上昇）
および矢印Ｙ２方向に後退可能（下降）に筒体３２の給
湯室３１に設けられた縦型の軸状をなす可動閉鎖部材３
３とをもつ。筒体３２の給湯室３１の下領域には、低融
点金属の溶湯が供給される溶湯供給口３６が形成されて
いる。

【００２５】図４に示すように当接ノズル３０は、鋳造
型１の湯口１５に対面して連通可能なノズル口３４を形
成する円錐内壁面３０ａと、これと同軸的な円錐外壁面
３０ｂともつ。円錐内壁面３０ａ、円錐外壁面３０ｂは
先端に向かうにつれて径小となる傾きをもつ。可動閉鎖
部材３３の先端部には、ノズル口３４を閉鎖可能な閉鎖
部３５が設けられている。閉鎖部３５は、その尖端に向
かうにつれて外径が小さくなる円錐状外面３５ａをも
つ。

【００２６】図５に示すように可動閉鎖部材３３が矢印
Ｙ１方向へ前進すると、可動閉鎖部材３３の閉鎖部３５
の円錐状外面３５ａがノズル口３４の円錐内壁面３０ａ
に密接し、可動閉鎖部材３３の閉鎖部３５がノズル口３
４を閉鎖する。図４に示すように可動閉鎖部材３３が矢
印Ｙ２方向へ後退すると、可動閉鎖部材３３の閉鎖部３
５の円錐状外面３５ａがノズル口３４の円錐内壁面３０
ａから離れ、つまり可動閉鎖部材３３の閉鎖部３５がノ
ズル口３４を開放する。

【００２７】図１に示すように、可動閉鎖部材３３の下
方には、オイルに比較して圧縮容易な空気で作動する空
気圧シリンダ３８が設けられている。空気圧シリンダ３
８の作動で可動閉鎖部材３３は矢印Ｙ１，Ｙ２方向に作
動する。空気圧シリンダ３８は空気圧駆動回路３８ｃで
作動される。図６に示すように、低融点金属の溶湯を保
持する溶湯保持部４が鋳造機２の近傍に設けられてい
る。溶湯保持部４は、低融点金属の溶湯を収容する収容
室４０をもち断熱材４１ｘを備えた分離槽４１と、収容
室４０内の底付近に敷設された長パイプ状の放熱管４２
とを備えている。放熱管４２は熱媒体加熱装置４４に接
続されており、熱媒体加熱装置４４で加熱された高温
（目標加熱温度：１６０〜１９０℃）の熱媒体（例えば
オイル）が放熱管４２内を流れ、熱媒体加熱装置４４に
戻る。

【００２８】比重差に基づいて、分離槽４１の上部には
比重の軽い水溶性油Ｌ１が貯留されており、底部には水
溶性油Ｌ１よりも比重が重い低融点金属の溶湯Ｌ２が貯
留されている。低融点金属の鋳造品である金属中子を一
体的に備えた樹脂成形品（射出成形品）は、その金属中
子と共に、分離槽４１の水溶性油Ｌ１に浸漬される。こ
の浸漬により、１６０〜１９０℃の温度に設定された水
溶性油Ｌ１の熱で金属中子だけが溶融すると共に、金属
中子の除去された所定形状の樹脂成形品が得られる。溶
融した低融点金属の溶湯Ｌ２は比重差に基づいて分離槽
４１の底付近に貯まり、放熱管４２により適温域（基本
的には１６０〜１９０℃）に維持され、後で供給ポンプ
５に吸入されて鋳造型１での鋳造に供される。従って本
実施例に係る分離槽４１は、低融点金属を水溶性油Ｌ１
の熱で低融点金属を溶融する溶融機能と、溶融した低融
点金属の溶湯Ｌ２を適温域に保持する保持機能と、水溶
性油Ｌ１と溶湯Ｌ２とに分離する分離機能とを備えてい
る。

【００２９】図６に示すように、給湯ノズル部３と溶湯
保持部４との間には、溶湯供給部としての供給ポンプ５
が縦型配置で設けられている。供給ポンプ５は分離槽４
１の外方に配置されている。図１に示すように供給ポン
プ５は、先端開口５１ｘを有する縦長の供給室５１をも
つ縦型の金属製の供給シリンダ５２と、供給室５１に移
動可能に設けられた昇降可動式のプランジャ５３とを備
えている。更に、プランジャ５３を作動させる油圧シリ
ンダ装置５４、油圧シリンダ装置５４を作動させる油圧
駆動回路５４ｃが設けられている。プランジャ５３は金
属製のピストン５３ａと金属製のロッド５３ｂとをも
つ。プランジャ５３のストローク位置はセンサ５３ｗ
（例えばポテンショメータ）で検知されている。プラン
ジャ５３のストローク位置を示すセンサ５３ｗからの検
知信号により、制御装置７はキャビティ１３内への溶湯
の必要注湯量を測定できる。

【００３０】図１に示すように、供給ポンプ５の供給シ
リンダ５２の先端開口５１ｘと給湯ノズル部３の筒体３
２の溶湯供給口３６とは、第１連通路５７で連通されて
いる。供給ポンプ５と溶湯保持部４の吐出口４ｒ（図６
参照）とは第２連通路５８でつながれている。第２連通
路５８には開閉弁５９が設けられている。開閉弁５９は
電磁弁であり、弁駆動回路５９ｃで作動する。

【００３１】図１から理解できるように制御装置７は、
空気圧駆動回路３８ｃ、油圧駆動回路５４ｃ、弁駆動回
路５９ｃ、センサ５３ｗ、切替弁駆動回路８４ｃに接続
されている。制御装置７は、信号線３８ｐを介して給湯
ノズル部３の空気圧駆動回路３８ｃに、信号線５４ｐを
介して供給ポンプ５の油圧駆動回路５４ｃに、信号線５
９ｐを介して開閉弁５９の弁駆動回路５９ｃに、信号線
８４ｐを介して切替弁８４の切替弁駆動回路８４ｃに指
令信号をそれぞれ出力する。

【００３２】図３は給湯ノズル部３の詳細を示す。図３
を参照して給湯ノズル部３の内部構造について説明を加
える。図３に示すように、金属製の筒体３２の給湯室３
１内には金属製の可動閉鎖部材３３がほぼ同軸的に設け
られている。筒体３２の壁には電気ヒータ３３ｔが装備
され、筒体３２を加熱するようになっている。可動閉鎖
部材３３の内部には、前記した熱媒体加熱装置４４で加
熱された高温の熱媒体が流れる熱媒体通路６が保温手段
として形成されている。

【００３３】前記した可動閉鎖部材３３は、先端部に閉
鎖部３５をもつ縦型の金属製の外筒３３ｋと、実質的に
同軸的に外筒３３ｋ内に挿入された縦型の金属製の内筒
３３ｍとで構成されている。内筒３３ｍの先端（上端）
と外筒３３ｋの先端（上端）との間には、加熱室６１が
形成されている。加熱室６１はほぼ円錐空洞状をなして
おり、可動閉鎖部材３３の外筒３３ｋの先端である閉鎖
部３５の内面側に位置している。加熱室６１が高温とな
れば、可動閉鎖部材３３の閉鎖部３５付近は効果的に加
熱される。

【００３４】可動閉鎖部材３３の内筒３３ｍの中央域に
は、軸長方向に沿って縦型の中央孔が形成されている。
この中央孔を熱媒体通路６の往路６０としている。往路
６０の先端（上端）の吹出口６０ｓは加熱室６１に臨ん
でいる。往路６０の下端には媒体入口６ｉが形成されて
いる。内筒３３ｍの外壁面には、内筒３３ｍの中心軸線
の回りで溝３９が螺旋形状に形成されている。この溝３
９は螺旋の始端３９ｓ、螺旋の終端３９ｅをもつ。

【００３５】外筒３３ｋ内に内筒３３ｍをほぼ同軸的に
挿入することにより、螺旋状の溝３９と外筒３３ｋの内
壁面とで熱媒体通路６の復路６２が形成されている。復
路６２の下端には媒体出口６ｒが形成されている。媒体
出口６ｒおよび媒体入口６ｉは、通管４４ｘを介して熱
媒体供給装置４４に接続されている。図３に示すよう
に、媒体入口６ｉから流入した熱媒体は往路６０を通っ
て上昇し、往路６０の吹出口６０ｓから加熱室６１に吹
き出される。吹出口６０ｓから吹き出された熱媒体は、
可動閉鎖部材３３の閉鎖部３５の尖端３５ｕに対して、
ほぼ垂直方向から直接的に接触する。そのため、可動閉
鎖部材３３の閉鎖部３５付近は効果的に加熱される。加
熱室６１に吹き出された熱媒体は螺旋状の復路６２に沿
って旋回しつつ下降し、媒体出口６ｒから流出される。

【００３６】本実施例においては往路６０が一直線状と
なり復路６２が螺旋形状とされているため、加熱室６１
に流入する熱媒体を加熱室６１内に滞留させることがで
きる。そのため、加熱室６１を高温の熱媒体で十分に満
たすことができ、閉鎖部３５を効率よく加熱することが
可能となる。図３に示すように、昇降体６７は第１盤部
６７ａと第２盤部６７ｂとこれらを連結する橋架軸部６
７ｃとをもつ。昇降体６７には給湯ノズル部３が一体的
に昇降できるように保持されている。昇降シリンダ６７
ｅは前記鋳造機２に保持されるようになっており、昇降
シリンダ６７ｅに昇降体６７は連結されている。昇降シ
リンダ６７ｅのロッド６７ｍが作動すると、昇降体６７
と共に、給湯ノズル部３は矢印Ｙ１，Ｙ２方向に沿って
昇降する。これにより給湯ノズル部３の当接ノズル３０
は前記鋳造型１の湯口１５に対して着脱可能となってい
る。

【００３７】さて本実施例においては図１に示すよう
に、ガス収容手段として機能する高圧ガスボンベ８０が
供給ノズル部３の外方に設けられている。高圧ガスボン
ベ８０には不活性ガス（具体的にアルゴンガス）が高圧
（約１０〜１５ＭＰａ）で封入されている。ガス送給手
段として機能できる切替弁８４がガスボンベ８０と供給
ノズル部３との間に設けられている。切替弁８４は電磁
ソレノイドで作動する電磁弁であり、切替弁駆動回路８
４ｃで作動される。

【００３８】切替弁８４と高圧ガスボンベ８０とは第１
ガス送給路８５で接続されている。切替弁８４と給湯ノ
ズル部３とは第２ガス送給路８６で接続されている。従
って切替弁８４を経たガスは、給湯ノズル部３の給湯室
３１のうちノズル口３４付近にガス導入口８７により送
給される。この場合、給湯室３１に送給されるガスは、
切替弁８４により若干減圧された状態で送給されるよう
になっている。

【００３９】切替弁駆動回路８４ｃと制御装置７とは信
号線８４ｐにより接続されており、制御装置７からの指
令により切替弁駆動回路８４ｃを介して切替弁８４が切
替作動される。即ち、切替弁８４を開いて高圧ガスボン
ベ８０のガスを切替弁８４を介してキャビティ１３に送
給する送給形態と、切替弁８４を閉じて高圧ガスボンベ
８０のガスをキャビティ１３へ送給することを停止する
停止形態とが切替えられる。

【００４０】（実施例の使用形態）本実施例の使用形態
について説明を加える。まず、鋳造機２の型締め機構の
作動により可動型１１が型締め方向（図６中のＸ２方
向）に移動して、固定型１０と可動型１１とが型締めさ
れる。その後、給湯ノズル部３の全体が矢印Ｙ１方向に
上昇し、図１に示すように鋳造型１の湯口１５の円錐状
の受面１５ｘに給湯ノズル部３の筒体３２の当接ノズル
３０の円錐外壁面３０ｂがあてがわれる。これによりノ
ズル口３４と湯口１５とが対面して連通可能な状態とな
っているが、ノズル口３４自体は可動閉鎖部材３３によ
って閉鎖されている。

【００４１】即ち鋳造型１の湯口１５に対して給湯ノズ
ル部３の当接ノズル３０を着挿する際には、予め空気圧
シリンダ３８の作動により給湯ノズル部３の可動閉鎖部
材３３を矢印Ｙ１方向に前進させ、図５に示すように可
動閉鎖部材３３の閉鎖部３５の円錐状外面３５ａをノズ
ル口３４の円錐内壁面３０ａに当てがい、ノズル口３４
を閉じておく。これによりノズル口３４は実質的にシー
ルされる。

【００４２】次に給湯工程を行う。給湯に際しては、制
御装置７からの指令信号に基づき、弁駆動回路５９ｃは
開閉弁５９を開放作動させる。更に制御装置７からの指
令信号に基づき、油圧駆動回路５４ｃはプランジャ５３
を矢印Ｙ３方向に移動（上昇）させ吸引作動を行ない、
供給室５１内を減圧する。この結果、供給室５１と分離
槽４１との差圧に基づいて溶湯保持部４の分離槽４１内
の低融点金属の溶湯Ｌ２は、吐出口４ｒ（図６参照）、
開閉弁５９、第２連通路５８、先端開口５１ｘを介して
供給ポンプ５の供給室５１に吸引される。このとき前述
のようにノズル口３４は閉鎖部３５で閉鎖されているた
め、ノズル口３４を介して外気が給湯ノズル部３の給湯
室３１に進入することは規制される。

【００４３】上記のようにして目標量の溶湯Ｌ２が供給
室５１に吸入されたら、制御装置７からの指令信号に基
づき、弁駆動回路５９ｃは開閉弁５９を閉じ、分離槽４
１からの溶湯吸引を停止する。次に制御装置７からの指
令信号に基づき、空気圧駆動回路３８ｃは空気圧シリン
ダ３８を作動させ、給湯ノズル部３の可動閉鎖部材３３
を矢印Ｙ２方向に後退させ、給湯ノズル部３のノズル口
３４を開放する。

【００４４】その後制御装置７からの指令信号に基づい
て、供給ポンプ５のプランジャ５３は矢印Ｙ４方向に加
圧操作（下降）する。よって、供給室５１に吸入されて
いた低融点金属の溶湯Ｌ２は、第１連通路５７および溶
湯供給口３６を経て、給湯ノズル部３の給湯室３１に押
し出される。このとき開閉弁５９は閉じられているた
め、溶湯が分離槽４１に逆流することを抑え得る。

【００４５】給湯室３１に押し出された溶湯は給湯室３
１内を上昇し、給湯ノズル部３のノズル口３４および鋳
造型１の湯口１５を経て、鋳造型１のキャビティ１３に
注湯される。注湯の際には切替弁８４を閉じ、高圧のガ
スがガス導入口８７からキャビティ１３内に流出しない
ようにしている。鋳造型１のキャビティ１３内に注湯さ
れた低融点金属の溶湯は凝固し、鋳造品が得られる。前
述したように湯口１５付近の溶湯は、基本的には最終凝
固部となるように鋳造法案が設定されているものであ
る。

【００４６】ところで凝固の際には、鋳造型１のキャビ
ティ１３に注湯された低融点金属の溶湯のうち、鋳造型
１の第１キャビティ型面１０ａ,第２キャビティ型面１
１ａに接触している部分から凝固する。そのため本実施
例においては図２に示すようにキャビティ１３に注湯さ
れた溶湯のうち、鋳造型１の第１キャビティ型面１０
ａ,第２キャビティ型面１１ａに接触している部分が凝
固して殻状の凝固層ＸＡが形成されているものの、中央
部（第１キャビティ型面１０ａ，第２キャビティ型面１
１ａに接触していない部分）がまだ未凝固溶湯である段
階がある。この段階のとき制御装置７は切替弁８４を閉
塞状態から開放状態に切り替える。つまり停止形態から
ガス送給形態に切り替える。

【００４７】これにより高圧ガスボンベ８０に封入され
ていた高圧のガスは、第１ガス送給路８５、切替弁８４
を経てガス導入口８７から送給される。送給された高圧
のガスはキャビティ１３内に進入し、低比重のガスと高
比重で流動性をもつ未凝固溶湯との置換が行われる。本
実施例においては、図１に示すように、キャビティ１３
におけるガス容積の確保、キャビティ１３からの未凝固
溶湯の吐出を効果的に行うため、供給ポンプ５の供給室
５1の容積を大きくすべく制御装置７はプランジャ５３
を矢印Ｙ３方向に適宜後退させる。

【００４８】キャビティ１３内の凝固がかなり進行した
ら、切替弁８４を閉じて高圧のガスの送給を停止する。
未凝固溶湯がガスで置換された状態で凝固が終了するた
め、中空部をもつ鋳造品が得られる。鋳造完了後に給湯
ノズル部３を下降させて鋳造型１から離脱させる。その
後可動型１１を移動させて鋳造型１の型開きを行ない、
鋳造品を鋳造型１から離型する。

【００４９】（実施例の主効果）前述したように本実施
例においては鋳造型１のキャビティ１３内における未凝
固溶湯がガスと置換された状態で凝固が進行するため、
中空部をもつ鋳造品が中子を用いることなく得られる。
このように中空部をもつ鋳造品が得られるため、中実状
の鋳造品を得る場合に比較して冷却時間の短縮化を図る
ことができ、サイクルタイムの向上に有利となる。

【００５０】また鋳造型１のキャビティ１３内における
未凝固溶湯がガスと置換された状態で凝固が進行するた
め、中空部の負圧化を防止できる。故に中空部が負圧化
される従来技術とは異なり、鋳造品の変形やつぶれを抑
制することができ、製品形状の確保を図ることができ
る。キャビティ型面１０ａ，１１ａの転写性も向上す
る。更に中空部が負圧化される従来技術とは異なり、外
引けや鋳巣等の鋳造不良の低減にも貢献できる。

【００５１】更に本実施例では高圧のガスを用い、高圧
のガスがキャビティ１３内の凝固部分や未凝固溶湯に内
側から作用するため、鋳造品の変形やつぶれをより一層
抑制することができ、キャビティ型面１０ａ，１１ａの
転写性も一層向上する。高圧のガスがキャビティ１３内
の凝固部分や未凝固溶湯に内側から作用するため、鋳造
品の金属組織の緻密化を促進させることができ、中空部
を形成しつつ鋳造品の強度確保を図ることができるよう
になる。

【００５２】更に本実施例ではガスは不活性であるた
め、溶湯や鋳造品１の酸化劣化を抑制できる。上記した
ようにキャビティ１３内にガスを送給する際に、給湯ノ
ズル部３の給湯室３１、ノズル口３４、ガス導入口８７
付近で溶湯が凝固すると、詰まり現象が生じ、キャビテ
ィ１３へのガス送給性が阻害される。この点本実施例に
おいては、給湯ノズル部３の内部には、高温の熱媒体が
流れる熱媒体通路６が保温手段として形成されているた
め、給湯ノズル部３の保温性が維持される。故に給湯ノ
ズル部３の給湯室３１、ノズル口３４、ガス導入口８７
付近で溶湯が凝固して詰まり現象が発生することを抑制
でき、ガス送給性を安定した状態で維持することができ
る。

【００５３】本実施例においては前述したように、熱媒
体通路６は、可動閉鎖部材３３の閉鎖部３５の尖端３５
ｕに熱媒体を衝突させることにより可動閉鎖部材３３の
閉鎖部３５付近を効率よく加熱する方式である。そのた
めノズル口３４に対面する可動閉鎖部材３３の閉鎖部３
５を高温に維持することができる。よってノズル口３４
付近における溶湯凝固を抑制でき、ノズル口３４を介し
てのガス送給性をより一層安定した状態で維持すること
ができる。

【００５４】本実施例においては前述したように、熱媒
体通路６の一部は、可動閉鎖部材３３の中心軸線の周り
で螺旋形状に巻回された螺旋通路とされているため、熱
媒体が螺旋通路を通過する通過時間を確保できる。故
に、高温の熱媒体の熱交換時間が確保され、高温の熱媒
体で可動閉鎖部材３３を効果的に加熱することができ、
ガス送給性を更に安定した状態で維持することができ
る。

【００５５】（他の実施例）図７は他の実施例を示す。
この実施例においては鋳造型１の湯口１５付近に加熱装
置９０が装備されている。加熱装置９０は熱媒体が流れ
る通路あるいは電気ヒータで形成することができる。従
って鋳造型１において湯口１５付近を最終凝固部分にす
ることが可能となる。よって最終凝固部分である湯口１
５を経て高圧のガスをキャビティ１３内に送給したり、
キャビティ１３内で高圧のガスに置換されて押し出され
た未凝固溶湯を湯口１５を介してキャビティ１３外に吐
出させたりすることができる。

【００５６】図８は別の他の実施例を示す。この実施例
においては、高圧ガスボンベ８０のガスをキャビティ１
３に送給する送給経路と、キャビティ１３内でガスと置
換された未凝固溶湯をキャビティ１３の外方に押し出す
経路とが別系統とされている。すなわち、湯口１５に対
して別の位置にガス導入口９３を形成し、ガス導入口９
３を経てキャビティ１３内に高圧のガスを送給する。鋳
造型１のガス導入口９３の付近には加熱装置９４が設け
られている。これによりガス導入口９３付近の凝固詰ま
りを抑え、ガス導入口９３を介してキャビティ１３へガ
スを効果的に送給できるようにしている。加熱装置９４
は熱媒体が流れる通路あるいは電気ヒータで形成するこ
とができる。

【００５７】本実施例においては、脱着アタッチメント
式のガス中間送給装置９５を設け、ガス中間送給装置９
５を鋳造型１のガス導入口９３に装備する。ガス中間送
給装置９５は、ガス室９５ａをもつスリーブ９５ｂと、
スリーブ９５ｂ内に前進後退つまり矢印Ｈ１，Ｈ２方向
に移動可能に設けられたシールロッド９５ｃと、シール
ロッド９５ｃを前進後退させる空気圧または油圧式のシ
リンダ装置９５ｄとをもつ。通常の状態では、シールロ
ッド９５ｃはガス導入口９３を閉鎖している。

【００５８】キャビティ１３内に溶湯が注湯され、その
溶湯の外側が凝固して凝固層が形成されると共に、内部
がまだ未凝固の段階において、シリンダ装置９５ｄによ
りシールロッド９５ｃを矢印Ｈ２方向に移動し、ガス導
入口９３を開放すると共に、切替弁８４も開放作動させ
る。この場合、ガス導入口９３に連通可能なキャビティ
１３部分の溶湯は、加熱装置で加熱されて未凝固状態と
なっている。

【００５９】すると、高圧ガスボンベ８０の高圧のガス
は、開放状態の切替弁８４、開放状態のガス導入口９３
から、キャビティ１３内に送給される。高圧のガスに置
換されて押し出されたキャビティ１３内の未凝固溶湯
は、湯口１５、開放状態のノズル口３４を介してキャビ
ティ１３の外方に吐出される。このように本実施例にお
いても、鋳造型１のキャビティ１３内における未凝固溶
湯がガスと置換された状態で凝固が終了するため、中空
部をもつ鋳造品が得られる。

【００６０】

【発明の効果】本発明方法によれば、鋳造型のキャビテ
ィに溶湯を注湯した後に、キャビティにガスを送給し、
キャビティ内の未凝固溶湯とガスとを置換する。この状
態で凝固が終了するため、鋳造品に中空部が得られる。
即ち、中空部をもつ鋳造品が得られる。

【００６１】本発明方法によれば前記したように、鋳造
型のキャビティに溶湯を注湯した後に、キャビティにガ
スを送給し、キャビティ内の溶湯の未凝固溶湯とガスと
を置換する。そのため中空部が負圧となることを抑える
ことができる。従って製造途中において中空部が負圧と
なる前記した従来技術に比較して、鋳造品の変形やつぶ
れを抑制するのに有利となり、更にキャビティ型面の転
写性も向上する。更に製造途中において中空部が負圧と
なる前記した従来技術に比較して、外引けや鋳巣等の鋳
造不良の低減に貢献できる。

【００６２】ガスが高圧ガスであれば、高圧のガスが凝
固部分や未凝固溶湯に内側から作用するため、鋳造品の
変形やつぶれをより一層抑制することができ、キャビテ
ィ型面の転写性も一層向上させることができる。更に外
引けや鋳巣の低減にも一層貢献できる。更に高圧のガス
が凝固部分や未凝固溶湯に内側から作用すれば、鋳造品
の組織の緻密化を促進させることができ、鋳造品の強度
確保も図ることができる。

【００６３】本発明に係る製造装置によれば、ガスを収
容するガス収容手段と、低融点金属の溶湯が注湯された
鋳造型のキャビティにガス収容手段のガスを送給するガ
ス送給手段とをもつ。そのため本発明に係る製造装置
は、上記した製造方法の実施に使用でき、中空部をもつ
鋳造品が得られる。更にキャビティに送給したガスによ
り中空部が負圧となることを抑えることができる。従っ
て製造途中において中空部が負圧となる前記した従来技
術に比較して、鋳造品の変形やつぶれを抑制でき、キャ
ビティ型面の転写性も向上する。更に外引けや鋳巣等の
鋳造不良の低減にも貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る概念図である。

【図２】凝固層が形成された状態を示す概念図である。

【図３】給湯ノズル部の断面図である。

【図４】可動閉鎖部材がノズル口を開放している状態を
示す給湯ノズル部の断面図である。

【図５】可動閉鎖部材がノズル口を閉鎖している状態を
示す給湯ノズル部の断面図である。

【図６】全体構成を示す構成図である。

【図７】他の実施例に係る概念図である。

【図８】別の他の実施例に係る概念図である。

【符号の説明】

図中、１は鋳造型、１０は固定型、１１は可動型、１３
はキャビティ、１５は湯口、２は鋳造機、３は給湯ノズ
ル部、３３は可動閉鎖部材、３４はノズル口、３５は閉
鎖部、３８は空気圧シリンダ、４は溶湯保持部、５は供
給ポンプ、５１は供給室、５２は供給シリンダ、５９は
開閉弁、６は熱媒体通路（保温手段）、６１は加熱室、
６０は往路、６２は復路、７は制御装置、８０は高圧ガ
スボンベ（ガス収容手段）、８４は切替弁（ガス送給手
段）、８７、９３はガス導入口、９０は加熱装置を示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 初山 圭司 愛知県豊田市高丘新町天王１番地 アイシ ン高丘株式会社内 (72)発明者 大出 竜三 大阪府松原市大堀３丁目11番12号 大阪技 研株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳造品を成形するキャビティと前記キャビ
   ティを区画するキャビティ型面とを備えた鋳造型を用
   い、低融点金属の溶湯を前記鋳造型の前記キャビティに
   注湯し凝固させて鋳造品を得る製造方法であって、 前記鋳造型のキャビティに前記溶湯を注湯した後に前記
   キャビティにガスを送給し、未凝固溶湯の少なくとも一
   部とガスとを置換することにより中空部を形成するよう
   にしたことを特徴とする中空部をもつ鋳造品の製造方
   法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記キャビティ内の溶
   湯のうち、前記キャビティ型面に接触している溶湯部分
   が凝固すると共に、前記キャビティ型面に接触していな
   い溶湯部分に未凝固溶湯が残っているときに、前記鋳造
   型のキャビティへの前記ガスの送給を開始することを特
   徴とする中空部をもつ鋳造品の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記鋳造
   型のキャビティへ前記ガスを送給するにあたり、前記鋳
   造型の前記キャビティに連通するガス導入口付近を加熱
   して前記ガス導入口付近の前記溶湯の凝固を抑えつつ、
   前記キャビティへガスを送給することを特徴とする中空
   部をもつ鋳造品の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１から請求項３のいずれか一項にお
   いて、前記ガスは前記溶湯に対して低活性であることを
   特徴とする中空部をもつ鋳造品の製造方法。
5. 【請求項５】鋳造品を成形するキャビティと前記キャビ
   ティを区画するキャビティ型面とを備えた鋳造型に装備
   される装置であって、 ガスを収容するガス収容手段と、 低融点金属の溶湯が注湯された前記鋳造型のキャビティ
   に前記ガス収容手段のガスを送給するガス送給手段とを
   もつことを特徴とする中空部をもつ鋳造品の製造装置。
6. 【請求項６】請求項５において、前記ガス収容手段はガ
   スを高圧で収容することを特徴とする中空部をもつ鋳造
   品の製造装置。
7. 【請求項７】請求項５又は請求項６において、前記ガス
   送給手段は、前記ガス収容手段のガスを前記キャビティ
   に送給する送給形態と、前記キャビティへのガスの送給
   を停止する停止形態とに切替可能であることを特徴とす
   る中空部をもつ鋳造品の製造装置。
8. 【請求項８】請求項５から請求項７のいずれか一項にお
   いて、前記鋳造型のキャビティに前記溶湯を注湯する給
   湯手段と、前記給湯手段を保温する保温手段とが設けら
   れており、前記保温手段で保温されている前記給湯手段
   を介して、前記ガス送給手段は前記鋳造型のキャビティ
   にガスを送給することを特徴とする中空部をもつ鋳造品
   の製造装置。