JP2002028771A - Reduction-casting method, aluminum casting method and reduction-casting apparatus used for this method, aluminum casting apparatus - Google Patents
Reduction-casting method, aluminum casting method and reduction-casting apparatus used for this method, aluminum casting apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は還元鋳造方法、アル
ミニウム鋳造方法およびこれに用いる還元鋳造装置、ア
ルミニウム鋳造装置に関する。The present invention relates to a reduction casting method, an aluminum casting method, a reduction casting apparatus used for the method, and an aluminum casting apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】アルミニウムの鋳造方法には、重力鋳造
法（ＧＤＣ）、低圧鋳造法（ＬＰＤＣ）、ダイキャスト
（ＤＣ）、スクイズ（ＳＣ）、チクソモールド等があ
る。これらの鋳造方法は、いずれも成形型のキャビティ
内にアルミニウム溶湯を注湯して鋳造するものである。
一般に、アルミニウム又はその合金は、酸化被膜をつく
り易い性質があるため、アルミニウム鋳造過程では、ア
ルミニウムの溶湯表面に簡単に酸化被膜が生成される。
その結果、アルミニウム溶湯の表面張力が大きくなっ
て、アルミニウム溶湯の流動性が低下し、湯周り不良に
よる湯ジワ、湯境等種々の鋳物欠陥が生じる。そのため
に、成形型の温度を３２０℃程度の高温に維持すると共
に、キャビティ内面に断熱性を有する塗型剤により塗型
層を形成し、成形型側に急激に熱を奪われないようにし
て、溶湯の流動性を高めるようにしている。このことは
逆に溶湯の凝固速度が遅くなり、特にＧＤＣやＬＰＤＣ
の場合、指向性凝固、すなわち、断面積の大きな所と小
さな所とで大きな温度差が生じ、凝固速度が一様でなく
なるので、各所に引けを防止するための押し湯を持たせ
るのが一般的であった。2. Description of the Related Art Aluminum casting methods include gravity casting (GDC), low pressure casting (LPDC), die casting (DC), squeeze (SC), and thixomolding. In each of these casting methods, a molten aluminum is poured into a cavity of a mold to perform casting.
In general, aluminum or an alloy thereof has a property of easily forming an oxide film. Therefore, in an aluminum casting process, an oxide film is easily formed on the surface of a molten aluminum.
As a result, the surface tension of the molten aluminum is increased, the fluidity of the molten aluminum is reduced, and various casting defects such as wrinkles and molten metal boundaries due to poor running around the molten metal are generated. Therefore, while maintaining the temperature of the mold at a high temperature of about 320 ° C., a mold layer is formed with a heat-insulating mold agent on the inner surface of the cavity so that heat is not suddenly deprived to the mold side. , To improve the fluidity of the molten metal. This conversely slows down the solidification rate of the melt, especially GDC and LPDC.
In the case of directional solidification, that is, a large temperature difference occurs between a place with a large cross-sectional area and a place with a small cross-sectional area, and the solidification rate becomes non-uniform, so it is common to have a feeder to prevent shrinkage at various places. It was a target.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のア
ルミニウムの鋳造方法では、上記のような手段を講じて
も、アルミニウムの溶湯表面の酸化被膜に起因して鋳造
品に発生する湯ジワ、湯境、微少な未充填や引けを解消
することは至難のことであった。特に、ＧＤＣやＬＰＤ
Ｃの場合には、歩留まりが５０％以下となることも稀で
はない。このためまた、アルミニウム鋳造物のうち、表
面応力、切欠等が問題となるアルミニウム製品、特に、
航空機、自動車等に使用されるアルミニウム製の構造物
については、その信頼性にバラツキが存在するため、蛍
光探傷等による全数検査、或いは鋳造して得られたアル
ミニウム鋳造品に表面加工を施して最終製品とすること
が行われており、アルミニウム製品のコストアップを招
いていた。また、厚い断熱層からなる塗型層がすぐにボ
ロボロになるため、この塗型層のメンテナンスが極めて
厄介な作業であり、成形型の寿命が短いだけでなく、多
大の工数を要するという課題があった。そこで、本発明
は、上記課題を解決すべくなされ、その目的とするとこ
ろは、溶湯の流動性、成形型との濡れ性が向上し、湯周
り不良による湯ジワ、湯境等種々の鋳物欠陥が解消し、
高品質の鋳造品を歩留まりよく生産できると共に、成形
型を高温にすることも、断熱性塗型層を設けなくともよ
く、作業性が大幅に向上し、コストの低減化が図れる、
還元鋳造方法、アルミニウム鋳造方法およびこれに用い
る還元鋳造装置、アルミニウム鋳造装置を提供するにあ
る。However, in the above-mentioned conventional method of casting aluminum, even if the above-mentioned measures are taken, hot water wrinkles and hot water generated in a cast product due to the oxide film on the surface of the molten aluminum are taken. It was extremely difficult to eliminate the margins, minute unfilling and closing. In particular, GDC and LPD
In the case of C, it is not rare that the yield is 50% or less. For this reason, among aluminum castings, aluminum products in which surface stress, notch, etc. are problematic, particularly,
Since the reliability of aluminum structures used in aircraft, automobiles, etc., varies, 100% inspection by fluorescent flaw detection, etc., or surface processing is performed on the cast aluminum products obtained by casting. Products are being manufactured, which has led to increased costs for aluminum products. In addition, since the mold layer composed of a thick heat-insulating layer quickly becomes tattered, maintenance of the mold layer is extremely troublesome work, and not only the service life of the mold is short, but also the problem of requiring a large number of man-hours. there were. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to improve the fluidity of a molten metal, the wettability with a mold, and various casting defects such as a wrinkle due to poor running around a molten metal and a molten metal boundary. Is resolved,
It is possible to produce high quality cast products with good yield, and it is also possible to raise the temperature of the mold and eliminate the need to provide a heat-insulating coating layer, greatly improving workability and reducing costs.
An object of the present invention is to provide a reduction casting method, an aluminum casting method, and a reduction casting apparatus and an aluminum casting apparatus used for the method.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明に係る還元鋳造方
法では、成形型のキャビティ表面に還元性化合物を生成
させ、キャビティ内に充填された溶湯の表面の酸化皮膜
を還元性化合物により還元する還元鋳造方法において、
前記成形型のキャビティの成形型温度を３００℃未満の
低温に保持して溶湯をキャビティ内に供給することを特
徴としている。In the reduction casting method according to the present invention, a reducing compound is generated on the surface of a cavity of a mold, and an oxide film on the surface of the molten metal filled in the cavity is reduced by the reducing compound. In the reduction casting method,
The method is characterized in that the molten metal is supplied into the cavity while maintaining the temperature of the molding die in the cavity of the molding die at a low temperature of less than 300 ° C.
【０００５】還元性化合物をキャビティ表面に析出させ
た状態で溶湯を導入することにより、還元性化合物によ
り溶湯表面の酸化皮膜が還元されて消失する。これによ
り溶湯の表面張力が低減し、その流動性、成形型との濡
れ性が向上し、湯周り不良による湯ジワ、湯境等種々の
鋳物欠陥が解消し、高品質の鋳造品を歩留まりよく生産
できる。また、酸化皮膜が消失して、溶湯の流動性が向
上するので、成形型を高温にすることも、断熱性塗型層
を設けなくともよく、作業性が大幅に向上し、コストの
低減化が図れる。成形型温度を低温にできるので、凝固
速度が極めて速くなり、各部の凝固速度差も少なく、押
し湯も大幅に低減できると共に、緻密で強度の大きな鋳
造品を得ることができ、さらには、鋳造のサイクルタイ
ムが短くなり、生産性が向上し、また成形型の寿命も伸
びるなど多くの利点がある。[0005] By introducing the molten metal with the reducing compound precipitated on the cavity surface, the oxide film on the surface of the molten metal is reduced by the reducing compound and disappears. As a result, the surface tension of the molten metal is reduced, its fluidity and wettability with the mold are improved, and various casting defects such as hot water wrinkles and hot boundaries caused by poor running around the molten metal are eliminated, and a high-quality cast product is produced with a good yield. Can produce. In addition, since the oxide film disappears and the fluidity of the molten metal improves, it is not necessary to raise the temperature of the molding die or to provide a heat-insulating coating layer, thereby greatly improving workability and reducing costs. Can be achieved. Since the mold temperature can be lowered, the solidification speed becomes extremely fast, the difference in solidification speed between each part is small, the hot water can be greatly reduced, and a dense and strong cast product can be obtained. There are many advantages such as shortening the cycle time, improving the productivity, and extending the life of the mold.
【０００６】キャビティの成形型温度を２３０℃以下、
好ましくは２００℃以下の低温に保持すると、凝固速度
が速く、かつ一様となるので、一層作業性、生産性が向
上する。前記成形型に冷却装置を接続し、該冷却装置に
より前記キャビティを前記温度に冷却、保持するように
するとよい。冷却装置は、成形型にウォータージャケッ
トを設け、該ウォータージャケットに冷却液を供給する
冷却液供給部を設けるとよい。When the temperature of the mold in the cavity is 230 ° C. or less,
Preferably, when the temperature is kept at a low temperature of 200 ° C. or less, the solidification rate is fast and uniform, so that the workability and productivity are further improved. Preferably, a cooling device is connected to the mold, and the cooling device cools and maintains the cavity at the temperature. The cooling device may be provided with a water jacket in the mold, and a cooling liquid supply unit for supplying a cooling liquid to the water jacket.
【０００７】また、本発明に係るアルミニウム鋳造方法
では、成形型のキャビティ表面にマグネシウム窒素化合
物を生成させ、キャビティ内に充填された溶湯の表面の
アルミニウム酸化皮膜をマグネシウム窒素化合物により
還元するアルミニウム鋳造方法において、前記成形型の
キャビティの成形型温度を３００℃未満の低温に保持し
て溶湯をキャビティ内に供給することを特徴としてい
る。In the aluminum casting method according to the present invention, a magnesium nitrogen compound is formed on the surface of a cavity of a mold, and an aluminum oxide film on the surface of a molten metal filled in the cavity is reduced by the magnesium nitrogen compound. Wherein the molten metal is supplied into the cavity while maintaining the mold temperature of the cavity of the mold at a low temperature of less than 300 ° C.
【０００８】マグネシウム窒素化合物をキャビティ表面
に析出させた状態で溶湯を導入することにより、マグネ
シウム窒素化合物により溶湯表面の酸化皮膜が還元され
て消失する。これによりアルミニウム溶湯の表面張力が
低減し、その流動性、成形型との濡れ性が向上し、湯周
り不良による湯ジワ、湯境等種々の鋳物欠陥が解消し、
高品質の鋳造品を歩留まりよく生産できる。また、酸化
皮膜が消失して、アルミニウム溶湯の流動性が向上する
ので、成形型を高温にすることも、断熱性塗型層を設け
なくともよく、作業性が大幅に向上し、コストの低減化
が図れる。成形型温度を低温にできるので、凝固速度が
極めて速くなり、各部の凝固速度差も少なく、押し湯も
大幅に低減できると共に、緻密で強度の大きな鋳造品を
得ることができ、さらには、鋳造のサイクルタイムが短
くなり、生産性が向上し、また成形型の寿命も伸びるな
ど多くの利点がある。By introducing the molten metal with the magnesium nitrogen compound precipitated on the cavity surface, the oxide film on the surface of the molten metal is reduced by the magnesium nitrogen compound and disappears. As a result, the surface tension of the molten aluminum is reduced, its fluidity, the wettability with the mold are improved, and various casting defects such as wrinkles due to poor running around the molten metal and the molten metal boundary are eliminated.
High quality castings can be produced with good yield. In addition, since the oxide film disappears and the fluidity of the molten aluminum is improved, it is not necessary to raise the temperature of the mold and to provide a heat-insulating coating layer, thereby greatly improving workability and reducing costs. Can be achieved. Since the mold temperature can be lowered, the solidification speed becomes extremely fast, the difference in solidification speed between each part is small, the hot water can be greatly reduced, and a dense and strong cast product can be obtained. There are many advantages such as shortening the cycle time, improving the productivity, and extending the life of the mold.
【０００９】また本発明に係る還元鋳造装置は、成形型
のキャビティ表面に還元性化合物を生成させ、キャビテ
ィ内に充填された溶湯の表面の酸化皮膜を還元性化合物
により還元する還元鋳造装置において、前記成形型のキ
ャビティ内に金属ガスと反応性ガスとを供給し、該キャ
ビティ内に還元性化合物を生成させる生成装置と、前記
成形型に接続され、前記キャビティの成形型温度を３０
０℃未満の低温に保持する冷却装置とを具備することを
特徴としている。The reduction casting apparatus according to the present invention is a reduction casting apparatus for generating a reducing compound on a cavity surface of a mold and reducing an oxide film on a surface of a molten metal filled in the cavity with the reducing compound. A generator for supplying a metal gas and a reactive gas into the cavity of the mold to generate a reducing compound in the cavity; and a generator connected to the mold and controlling the mold temperature of the cavity to 30.
And a cooling device for maintaining the temperature at a low temperature of less than 0 ° C.
【００１０】さらに、本発明に係るアルミニウム鋳造装
置は、成形型のキャビティ表面にマグネシウム窒素化合
物を生成させ、キャビティ内に充填された溶湯の表面の
アルミニウム酸化皮膜をマグネシウム窒素化合物により
還元するアルミニウム鋳造装置において、前記成形型の
キャビティ内にマグネシウムガスと窒素ガスとを供給
し、該キャビティ内にマグネシウム窒素化合物を生成さ
せる生成装置と、前記成形型に接続され、前記キャビテ
ィの成形型温度を３００℃未満の低温に保持する冷却装
置とを具備することを特徴としている。[0010] Further, the aluminum casting apparatus according to the present invention generates a magnesium nitrogen compound on the cavity surface of the mold and reduces the aluminum oxide film on the surface of the molten metal filled in the cavity with the magnesium nitrogen compound. And a generator for supplying a magnesium gas and a nitrogen gas into the cavity of the mold to generate a magnesium-nitrogen compound in the cavity, and connected to the mold so that the mold temperature of the cavity is less than 300 ° C. And a cooling device for maintaining the temperature at a low temperature.
【００１１】前記生成装置は、マグネシウム粉末を貯留
する第１のタンクと、該マグネシウム粉末と反応しない
キャリアガスを貯留する第２のタンクと、前記第１のタ
ンクおよび第２のタンクが接続され、前記キャリアガス
と共に供給されたマグネシウム粉末を加熱して昇華さ
せ、マグネシウムガスを生成させ、該マグネシウムガス
を前記キャリアガスと共に前記キャビティ内に導入する
加熱炉と、窒素ガスを貯留し、該窒素ガスを前記キャビ
ティ内に供給する第３のタンクとで好適に構成すること
ができる。なお、本発明において「アルミニウム」と言
う場合は、純粋なアルミニウムは勿論のこと、アルミニ
ウムを基材に、例えば、シリコン、マグネシウム、銅、
ニッケル、錫等を含有するアルミニウム合金も含む。The generator includes a first tank for storing magnesium powder, a second tank for storing a carrier gas that does not react with the magnesium powder, and the first tank and the second tank connected to each other. A heating furnace that heats and sublimates the magnesium powder supplied together with the carrier gas to generate a magnesium gas, introduces the magnesium gas into the cavity together with the carrier gas, and stores a nitrogen gas. The third tank to be supplied into the cavity can be suitably configured. In the present invention, when "aluminum" is referred to, not only pure aluminum but also aluminum as a base material, for example, silicon, magnesium, copper,
Also includes aluminum alloys containing nickel, tin, etc.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面を参照して詳細に説明する。鋳造装置全体の
一例を図１に示す。図１に示す鋳造装置１０に設けられ
た成形型１２には、アルミニウム溶湯１８が貯められた
注湯槽１４に接続され、アルミニウム溶湯１８がキャビ
ティ１２ａ内に注湯される溶湯注入孔１１が形成されて
いる。この溶湯注入孔１１内には、ほぞ１６が上下方向
に移動可能に挿入されており、ほぞ１６を引き上げるこ
とによって、注湯槽１４から所要量のアルミニウム溶湯
１８がキャビティ１２ａ内に注湯される。図１に示す成
形型１２は、キャビティ１２ａの内壁面が、成形型１２
を形成する金属の金属面が露出して形成されたものであ
る。Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an example of the entire casting apparatus. A molding die 12 provided in a casting apparatus 10 shown in FIG. 1 is connected to a pouring tank 14 in which a molten aluminum 18 is stored, and has a molten metal injection hole 11 in which the molten aluminum 18 is poured into a cavity 12a. ing. A tenon 16 is inserted into the molten metal injection hole 11 so as to be movable in the vertical direction. By pulling up the tenon 16, a required amount of aluminum molten metal 18 is poured from the pouring tank 14 into the cavity 12 a. The molding die 12 shown in FIG.
Is formed by exposing the metal surface of the metal that forms.
【００１３】かかる成形型１２には、配管２２によって
窒素ガス（反応性ガス）を貯留した窒素ガスボンベ２０
（第３のタンク）と接続され、バルブ２４を開放するこ
とにより、キャビティ１２ａ内に窒素ガスを注入し、キ
ャビティ１２ａ内を窒素ガス雰囲気として実質的に非酸
素雰囲気とすることができる。また、アルゴンガス（マ
グネシウム粉末と反応しない気体状物質、キャリアガ
ス）を貯留するアルゴンガスボンベ２５（第２のタン
ク）は、配管２６によって金属ガス発生装置としての加
熱炉２８に接続されており、バルブ３０を開放すること
によって加熱炉２８内にアルゴンガスを注入できる。こ
の加熱炉２８内は、ヒータ３２によって加熱可能に形成
されており、炉内温度は、後述する気体状のマグネシウ
ム（金属ガス）を発生させるべく、マグネシウム粉末
（金属粉末）が昇華する８００℃以上にされている。A nitrogen gas cylinder 20 containing a nitrogen gas (reactive gas) is stored in the molding die 12 through a pipe 22.
By connecting to the (third tank) and opening the valve 24, a nitrogen gas can be injected into the cavity 12a, and the inside of the cavity 12a can be made substantially a non-oxygen atmosphere as a nitrogen gas atmosphere. An argon gas cylinder 25 (second tank) for storing an argon gas (a gaseous substance that does not react with magnesium powder, a carrier gas) is connected to a heating furnace 28 as a metal gas generator by a pipe 26 and a valve. By opening 30, argon gas can be injected into heating furnace 28. The inside of the heating furnace 28 is formed so as to be heatable by a heater 32. The temperature in the furnace is 800 ° C. or higher at which magnesium powder (metal powder) sublimates in order to generate gaseous magnesium (metal gas) described later. Has been.
【００１４】かかるアルゴンガスボンベ２５は、バルブ
３３が介装された配管３４によって、マグネシウム粉末
（金属粉末）が収容（貯留）されているタンク３６（第
１のタンク）に接続され、タンク３６は配管３８によっ
て、バルブ３０よりも下流側の配管２６に接続されてい
る。この配管３８にもバルブ４０が介装されている。加
熱炉２８は、配管４２及びほぞ１６を貫通して成形型１
２（成形型）のキャビティ内に通じるパイプ４４を介し
て成形型１２のキャビティ１２ａに接続している。配管
４２にはバルブ４５が介装されている。更に、成形型１
２のキャビティ１２ａには、キャビティ１２ａ内を減圧
状態とすべく、真空ポンプ等の真空発生装置（図示せ
ず）に接続された減圧配管１７が接続されている。この
減圧配管１７にも、バルブ１９が設けられている。The argon gas cylinder 25 is connected to a tank 36 (first tank) in which magnesium powder (metal powder) is stored (retained) by a pipe 34 in which a valve 33 is interposed. 38 connects to the pipe 26 downstream of the valve 30. This pipe 38 is also provided with a valve 40. The heating furnace 28 passes through the pipe 42 and the tenon 16
It is connected to the cavity 12a of the molding die 12 via a pipe 44 communicating with the cavity of the molding die 2 (molding die). The pipe 42 is provided with a valve 45. Furthermore, the mold 1
A pressure reducing pipe 17 connected to a vacuum generator (not shown) such as a vacuum pump is connected to the second cavity 12a so as to reduce the pressure inside the cavity 12a. The pressure reducing pipe 17 is also provided with a valve 19.
【００１５】図１に示す様に、成形型１２には、アルミ
ニウム溶湯１８が注湯される溶湯注入孔１１の他に、マ
グネシウムガスをキャビティ１２ａ内に注入する金属ガ
ス注入孔４４ａ、窒素ガスをキャビティ１２ａ内に注入
する窒素ガス注入孔２２ａ及びキャビティ１２ａ内を減
圧する減圧孔１７ａが形成されている。かかる孔のうち
の一孔を、アルミニウム溶湯１８をキャビティ１２ａ内
に注湯する際に、キャビティ１２内の気体を排気する排
気孔とすることによって、アルミニウム溶湯１８の注湯
をスムーズに行うことができる。この排気孔としての役
割を兼務させる孔としては、金属ガス注入孔４４ａと窒
素ガス注入孔２２ａとの一方とすることが好ましく、特
に窒素ガス注入孔２２ａに排気孔の役割を兼務させるこ
とが好ましい。この窒素ガス注入孔２２ａと減圧孔１７
ａの構造を図２（ａ）（ｂ）に示す。これらの孔の接続
口１３は、図２（ａ）に示すように、成形型１２の外壁
に外側に向けて広がるテーパ孔に形成され、このテーパ
孔に配管２２先端に取り付けられた接続プラグ（図示せ
ず）が着脱自在に当接される。接続口１３は、図２
（ｂ）に示す通路１５，１５・・を通じてキャビティ１
２ａ内に通じている。As shown in FIG. 1, a metal mold injection hole 44a for injecting magnesium gas into the cavity 12a, a nitrogen gas injection hole 44a, and a nitrogen gas A nitrogen gas injection hole 22a for injecting into the cavity 12a and a pressure reducing hole 17a for reducing the pressure in the cavity 12a are formed. By using one of the holes as an exhaust hole for exhausting the gas in the cavity 12 when the molten aluminum 18 is poured into the cavity 12a, the molten aluminum 18 can be smoothly poured. it can. The hole that also serves as the exhaust hole is preferably one of the metal gas injection hole 44a and the nitrogen gas injection hole 22a, and it is particularly preferable that the nitrogen gas injection hole 22a also serves as the exhaust hole. . The nitrogen gas injection hole 22a and the decompression hole 17
FIGS. 2A and 2B show the structure of a. As shown in FIG. 2 (a), the connection ports 13 of these holes are formed in tapered holes that extend outward on the outer wall of the molding die 12, and a connection plug ( (Not shown) is detachably contacted. The connection port 13 is shown in FIG.
Cavity 1 through passages 15, 15,... Shown in FIG.
2a.
【００１６】図３に成形型１２の冷却装置４７の一例を
示す。冷却装置４７は、成形型１２に設けたウォーター
ジャケット１２ｃに水、油等の冷却液を循環させるもの
である。この冷却装置４７により、成形型１２のキャビ
ティ１２ａの温度が３００℃未満の温度、好ましくは２
３０℃以下の温度、より好ましくは２００℃以下の温度
となるように、成形型１２を冷却し、この温度に維持す
るようにする。FIG. 3 shows an example of a cooling device 47 for the molding die 12. The cooling device 47 circulates a cooling liquid such as water and oil through the water jacket 12c provided in the molding die 12. By the cooling device 47, the temperature of the cavity 12a of the mold 12 is lower than 300 ° C., preferably 2 ° C.
The mold 12 is cooled and maintained at a temperature of 30 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower.
【００１７】従来の鋳造法では、成形型のキャビティ１
２ａ温度を３２０℃程度の高温に維持するものであっ
た。従来では、オーバーヒート時に冷却水を循環させる
だけの、上限温度制御でよかった。本実施の形態では、
ただ単に冷却液を循環させるだけでは、高温のアルミニ
ウム溶湯により次第に温度が上昇する成形型１２を上記
低温に維持するのは困難である。そこで、冷却装置４７
としては、強制冷却機能を備えたものを用いる。このよ
うな冷却装置は公知のものを用いることができるので、
詳細説明は省略する。In the conventional casting method, the cavity 1 of the molding die is used.
2a was maintained at a high temperature of about 320 ° C. Conventionally, the upper limit temperature control which only circulates the cooling water at the time of overheating was sufficient. In the present embodiment,
Simply circulating the cooling liquid makes it difficult to maintain the mold 12 whose temperature gradually rises due to the high-temperature molten aluminum at the low temperature. Therefore, the cooling device 47
A device having a forced cooling function is used. Since such a cooling device can use a known device,
Detailed description is omitted.
【００１８】なお、成形型１２の温度は熱電対（図示せ
ず）のような温度検出手段により、検出し、設定温度を
超えた場合に冷却装置４７を作動させ、成形型１２の温
度を所定温度範囲内となるように制御する。成形型１２
の温度の下限は特に限定されず、常温程度の低温であっ
ても構わないが、冷却装置４７による冷却コストが最も
低くなるような温度範囲に設定するのが好ましい。The temperature of the molding die 12 is detected by temperature detecting means such as a thermocouple (not shown), and when the temperature exceeds a set temperature, the cooling device 47 is operated to set the temperature of the molding die 12 to a predetermined temperature. Control to be within the temperature range. Mold 12
The lower limit of the temperature is not particularly limited, and may be as low as about room temperature. However, it is preferable to set the temperature range so that the cooling cost by the cooling device 47 is the lowest.
【００１９】上記の鋳造装置１０によってアルミニウム
鋳造を行う際には、先ず、バルブ２４を開放し、窒素ガ
スボンベ２０から配管２２を経て成形型１２のキャビテ
ィ１２ａ内に窒素ガスを注入し、キャビティ１２ａ内の
空気を窒素ガスによってパージする。キャビティ１２ａ
内の空気は成形型上部の空気抜き孔（図示せず）から排
出され、キャビティ１２ａ内を窒素ガス雰囲気とし、実
質的に非酸素雰囲気とすることができる。その後、バル
ブ２４を一旦閉じる。When aluminum is cast by the above casting apparatus 10, first, the valve 24 is opened, nitrogen gas is injected into the cavity 12a of the mold 12 from the nitrogen gas cylinder 20 via the pipe 22, and the inside of the cavity 12a is opened. Is purged with nitrogen gas. Cavity 12a
The inside air is exhausted from an air vent hole (not shown) in the upper part of the mold, and the inside of the cavity 12a can be made into a nitrogen gas atmosphere and can be made into a substantially non-oxygen atmosphere. Thereafter, the valve 24 is once closed.
【００２０】成形型１２のキャビティ１２ａ内の空気を
パージしている際に、バルブ３０を開放して加熱炉２８
内に、アルゴンガスボンベ２０からアルゴンガスを注入
し、加熱炉２８内を無酸素状態とする。次いで、バルブ
３０を閉じ、バルブ４０を開放し、アルゴンガス圧によ
りタンク３６内のマグネシウム粉末を、配管２６を通じ
て、アルゴンガスと共に加熱炉２８内に送り込む。When the air in the cavity 12a of the mold 12 is being purged, the valve 30 is opened to open the heating furnace 28.
Argon gas is injected from the argon gas cylinder 20 into the inside, and the inside of the heating furnace 28 is made oxygen-free. Next, the valve 30 is closed, the valve 40 is opened, and the magnesium powder in the tank 36 is fed into the heating furnace 28 together with the argon gas through the pipe 26 by the argon gas pressure.
【００２１】加熱炉２８は、ヒータ３２によりマグネシ
ウム粉末が昇華する８００℃以上の炉内温度になるよう
に加熱されている。このため、加熱炉２８に送り込まれ
たマグネシウム粉末は昇華してマグネシウムガスとな
る。The heating furnace 28 is heated by a heater 32 to a furnace temperature of 800 ° C. or more at which magnesium powder sublimes. For this reason, the magnesium powder sent to the heating furnace 28 is sublimated into magnesium gas.
【００２２】次に、バルブ４０を閉じてバルブ３０及び
バルブ４５を開放し、アルゴンガス圧力、流量を調節し
つつ配管４２及びパイプ４４を経てマグネシウムガスを
キャビティ１２ａ内に注入する。キャビティ１２ａ内に
マグネシウムガスを注入した後、バルブ４５を閉じ且つ
バルブ２４を開放して成形型内に窒素ガスを注入する。
この様に、成形型１２内に窒素ガスを注入することによ
って、マグネシウムガスと窒素ガスとがキャビティ１２
ａ内で反応してマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ3Ｎ2）が
生成される。このマグネシウム窒素化合物は、キャビテ
ィ１２ａ内壁面に粉体として析出する。Next, the valve 40 is closed, the valves 30 and 45 are opened, and magnesium gas is injected into the cavity 12a through the pipes 42 and 44 while adjusting the argon gas pressure and flow rate. After injecting the magnesium gas into the cavity 12a, the valve 45 is closed and the valve 24 is opened to inject the nitrogen gas into the mold.
By injecting nitrogen gas into the mold 12 in this manner, magnesium gas and nitrogen gas are
A reaction occurs in a to generate a magnesium nitrogen compound (Mg 3 N 2 ). This magnesium nitrogen compound precipitates as a powder on the inner wall surface of the cavity 12a.
【００２３】窒素ガスをキャビティ１２ａ内に注入する
際には、窒素ガスの圧力及び流量を適宜調節して行う。
窒素ガスとマグネシウムガスとが反応しやすいように窒
素ガスを予熱して成形型１２の温度が低下しないように
して注入することも好ましい。反応時間は５秒〜９０秒
程度（好ましくは１５秒〜６０秒程度）でよい。反応時
間を９０秒よりも長くしても、成形型１２の型温が低下
し反応性が低下する傾向にある。When the nitrogen gas is injected into the cavity 12a, the pressure and the flow rate of the nitrogen gas are appropriately adjusted.
It is also preferable to inject nitrogen gas by preheating so that the nitrogen gas and the magnesium gas react easily so that the temperature of the mold 12 does not decrease. The reaction time may be about 5 to 90 seconds (preferably about 15 to 60 seconds). Even if the reaction time is longer than 90 seconds, the mold temperature of the mold 12 decreases, and the reactivity tends to decrease.
【００２４】ここで、マグネシウム窒素化合物は、還元
性化合物であり、キャビティ１２ａ内に酸素が存在して
いると、酸化されて酸化マグネシウム（MgO）となるた
め、キャビティ１２ａ内の酸素を極力排出することが肝
心である。このため、キャビティ１２ａ内の空気をパー
ジする際に、真空ポンプ等の真空発生装置を駆動してバ
ルブ１９を開放し、減圧配管１７を介してキャビティ１
２ａ内を減圧状態とした後、バルブ１９を閉じてからバ
ルブ２４を開放して成形型１２のキャビティ１２ａ内に
窒素ガスを注入することが好ましい。Here, the magnesium nitrogen compound is a reducing compound, and if oxygen exists in the cavity 12a, it is oxidized to magnesium oxide (MgO), so that oxygen in the cavity 12a is exhausted as much as possible. That is important. For this reason, when purging the air in the cavity 12 a, a valve 19 is opened by driving a vacuum generating device such as a vacuum pump, and the cavity 1 is
After the inside of the mold 2a is depressurized, it is preferable that the valve 19 is closed, the valve 24 is opened, and nitrogen gas is injected into the cavity 12a of the mold 12.
【００２５】また、キャビティ１２ａ内で生成したマグ
ネシウム窒素化合物は、微粒子状でキャビティ１２ａ内
に浮遊しているものも多い。このため、再度、バルブ１
９を開放して減圧配管１７を介してキャビティ１２ａ内
を減圧とすることによって、マグネシウム窒素化合物を
キャビティ１２ａの内壁面に積極的に付着させることも
好ましい。The magnesium nitrogen compound generated in the cavity 12a is often in the form of fine particles floating in the cavity 12a. Therefore, the valve 1 again
It is also preferable that the magnesium nitrogen compound is positively adhered to the inner wall surface of the cavity 12a by opening the cavity 9 and reducing the pressure inside the cavity 12a through the pressure reducing pipe 17.
【００２６】キャビティ１２ａの内壁面にマグネシウム
窒素化合物が付着した状態で、ほぞ１６を引き上げ、注
湯槽１４中のアルミニウム溶湯１８をキャビティ１２ａ
内に注入する。キャビティ１２ａの成形型温度は冷却装
置４７により前記の温度に維持されている。キャビティ
１２ａ内に注湯されたアルミニウム溶湯は、キャビティ
１２ａの内壁面に付着しているマグネシウム窒素化合物
と接触し、マグネシウム窒素化合物がアルミニウムの溶
湯表面の酸化被膜から酸素を奪うことによって、アルミ
ニウムの溶湯表面が純粋なアルミニウムに還元される。With the magnesium nitrogen compound adhered to the inner wall surface of the cavity 12a, the tenon 16 is pulled up and the molten aluminum 18 in the pouring tank 14 is removed from the cavity 12a.
Inject into. The mold temperature of the cavity 12a is maintained at the above-mentioned temperature by the cooling device 47. The molten aluminum poured into the cavity 12a comes into contact with the magnesium nitrogen compound adhering to the inner wall surface of the cavity 12a, and the magnesium nitrogen compound deprives the oxide film on the surface of the molten aluminum of oxygen of the molten aluminum. The surface is reduced to pure aluminum.
【００２７】また、キャビティ１２ａ内に残存する酸
素、或いはアルミニウム溶湯内に混入されている酸素
は、マグネシウム窒素化合物と反応し酸化マグネシウム
又は水酸化マグネシウムとなって溶湯中に取り込まれ
る。この様にして生成される酸化マグネシウム等は少量
であり、且つ安定な化合物であるため、得られるアルミ
ニウム鋳造品の品質に悪影響は与えない。Oxygen remaining in the cavity 12a or oxygen mixed in the aluminum melt reacts with a magnesium nitrogen compound to become magnesium oxide or magnesium hydroxide and is taken into the melt. Magnesium oxide and the like produced in this way are small and stable compounds, and do not adversely affect the quality of the resulting aluminum casting.
【００２８】この様に、マグネシウム窒素化合物がアル
ミニウムの溶湯表面の酸化皮膜から酸素を奪いとって純
粋なアルミニウムを形成し、酸化皮膜が消失するため、
鋳造工程中にアルミニウム溶湯の表面張力が酸化皮膜に
よって増大することを防止でき、アルミニウム溶湯の濡
れ性、流動性、湯周り性を良好にできる。その結果、キ
ャビティ１２ａの内壁面との転写性（平滑性）に優れ、
且つ湯ジワ等が生じない良好なアルミニウム鋳造品を得
ることができる。As described above, since the magnesium nitrogen compound removes oxygen from the oxide film on the surface of the molten aluminum to form pure aluminum, and the oxide film disappears,
It is possible to prevent the surface tension of the molten aluminum from being increased by the oxide film during the casting process, and it is possible to improve the wettability, fluidity, and flowability of the molten aluminum. As a result, the transferability (smoothness) with the inner wall surface of the cavity 12a is excellent,
In addition, it is possible to obtain a good aluminum cast product without hot water wrinkles or the like.
【００２９】従来は酸化皮膜が形成され、この酸化皮膜
がアルミニウム溶湯の流動性を阻害していた。そのた
め、成形型１２の温度を３２０℃程度の高温にすると共
に、キャビティ１２ａに塗型層を形成する必要があっ
た。しかし、本実施の形態では、アルミニウムの酸化皮
膜は還元されて消失してしまうので、成形型１２の温度
を高温にしたり、塗型層を形成する必要がない。したが
って、成形型の維持管理が極めて容易になった。Conventionally, an oxide film was formed, and this oxide film hindered the fluidity of the molten aluminum. Therefore, it was necessary to raise the temperature of the mold 12 to about 320 ° C. and to form a coating layer in the cavity 12a. However, in the present embodiment, since the aluminum oxide film is reduced and disappears, there is no need to raise the temperature of the mold 12 or to form a coating layer. Therefore, the maintenance of the mold becomes extremely easy.
【００３０】また、成形型温度を低温にできるので、凝
固速度が極めて速くなり、各部の凝固速度差も少なく、
押し湯も大幅に低減できると共に、緻密で強度の大きな
鋳造品を得ることができ、さらには、鋳造のサイクルタ
イムが短くなり、生産性が向上し、また成形型の寿命も
伸びるなど多くの利点がある。Further, since the temperature of the mold can be lowered, the solidification speed becomes extremely high, and the difference in solidification speed in each part is small.
Many advantages, such as a significant reduction in the amount of hot water, as well as a dense and strong cast product, as well as a shorter casting cycle time, improved productivity, and a longer mold life. There is.
【００３１】図４は、従来の３２０℃程度の高温の成形
型温度に設定した場合の必要押し湯の高さを１００％と
したとき、本実施の形態で所要の成形型温度にした場合
の必要押し湯高さを示す。実線より下の領域が湯周り不
良域であり、実線より上の部位が湯周り良好域である。
図４からわかるように、本実施の形態では、従来に比
し、押し湯の高さを大幅に減じることができる。成形型
温度が１５０℃〜２００℃の範囲では従来のものの半分
程度の高さでよいことになる。またこれにより、従来法
では押し湯が必要であった個所も、本実施の形態では、
押し湯が必要でなくなる個所が増加することも理解でき
よう。FIG. 4 shows a case where the required temperature of the mold is set to 100% and the required temperature of the mold is set to 100% when the temperature of the conventional mold is set to a high temperature of about 320 ° C. Indicates the required hot water height. The area below the solid line is a poor hot water area, and the area above the solid line is a good hot water area.
As can be seen from FIG. 4, in the present embodiment, the height of the riser can be significantly reduced as compared with the related art. When the temperature of the mold is in the range of 150 ° C. to 200 ° C., the height may be about half that of the conventional one. In addition, as a result, in the present embodiment, a place where a hot water was necessary in the conventional method was used.
It can also be understood that the number of places where the hot water is no longer required increases.
【００３２】本実施の形態においては、成形型１２のキ
ャビティ１２ａの表面に付着したマグネシウム窒素化合
物が還元性を有していることが必要である。このため、
図１及び図２に示す成形型１２のキャビティ１２ａの内
壁面には、成形型１２を形成する金属材が露出してい
る。通常、成形型１２を形成する金属材は、キャビティ
１２ａ内で生成されるマグネシウム窒素化合物に対し、
アルミニウム鋳造工程の温度範囲では非反応性である。In the present embodiment, it is necessary that the magnesium nitrogen compound attached to the surface of the cavity 12a of the mold 12 has a reducing property. For this reason,
The metal material forming the mold 12 is exposed on the inner wall surface of the cavity 12a of the mold 12 shown in FIGS. Normally, the metal material forming the mold 12 reacts with the magnesium nitrogen compound generated in the cavity 12a.
It is non-reactive in the temperature range of the aluminum casting process.
【００３３】ここで、キャビティ１２ａの内壁面に、ア
ルミニウム鋳造の際に、キャビティの内壁面の処理とし
て一般に用いられている酸化物系の断熱剤又は離型剤か
らなる塗型層を、キャビティ１２ａの内壁面に形成する
と、マグネシウム窒素化合物は断熱剤等の酸素基と反応
して還元機能を喪失する。このため、キャビティ１２ａ
の内壁面を、マグネシウム窒素化合物等の還元性化合物
と非反応性の材料で形成することが必要である。したが
って、成形型１２のキャビティ１２ａの内壁面を被覆す
る場合には、黒鉛等の非酸化物系の材料によって被覆す
ることが好ましい。また、キャビティ１２の内壁面に熱
処理（四酸化鉄の形成処理）又は窒化処理等の処理を施
したものであっても使用できる。Here, on the inner wall surface of the cavity 12a, a coating layer made of an oxide-based heat-insulating agent or release agent generally used as a treatment of the inner wall surface of the cavity during aluminum casting is applied. When formed on the inner wall surface, the magnesium-nitrogen compound reacts with an oxygen group such as a heat insulating agent to lose its reducing function. For this reason, the cavity 12a
Is required to be formed of a material that is non-reactive with a reducing compound such as a magnesium nitrogen compound. Therefore, when coating the inner wall surface of the cavity 12a of the molding die 12, it is preferable to coat with a non-oxide material such as graphite. Further, the inner wall surface of the cavity 12 which has been subjected to a heat treatment (a treatment for forming iron tetroxide) or a treatment such as a nitriding treatment can also be used.
【００３４】これまでの説明では、成形型１２のキャビ
ティ１２ａ内の空気をパージするため、窒素ガスボンベ
２０から窒素ガスをキャビティ１２ａに注入していた
が、窒素ガスに代えてアルゴンガス等の不活性ガスによ
ってパージしてもよい。この場合、加熱炉２８にアルゴ
ンガスを注入し、加熱炉２８内を無酸素状態とする際
に、バルブ４５を開放し、加熱炉２８に注入されたアル
ゴンガスを成形型１２のキャビティ１２ａ内に注入する
ことによって行うことができる。In the above description, nitrogen gas was injected from the nitrogen gas cylinder 20 into the cavity 12a in order to purge air in the cavity 12a of the mold 12, but an inert gas such as argon gas was used instead of nitrogen gas. The gas may be purged. In this case, when the argon gas is injected into the heating furnace 28 and the inside of the heating furnace 28 is made oxygen-free, the valve 45 is opened, and the argon gas injected into the heating furnace 28 is introduced into the cavity 12 a of the mold 12. This can be done by injection.
【００３５】図1及び図２に示す鋳造装置は、重力鋳造
法によってアルミニウム鋳造をおこなっているが、従来
から実施されているアルミニウム鋳造方法にも適用でき
る。例えば、図５に示す鋳造装置は、加圧鋳造方法によ
ってアルミウム鋳造を行っているものである。図５に示
す鋳造装置では、成形型１２を上成形型５０と押圧成形
型５１とによって構成している。図４に示す成形型１２
は、図１及び図２に示した重力鋳造法に用いる成形型と
くらべて気密性が高いものとなっている。この図５に示
す鋳造装置１０では、窒素ガスボンベ２０と成形型１２
のキャビティ１２ａとを接続する配管２２の中途に配管
５３を分岐して真空ポンプ５２を接続している。この配
管２２の中途には、バルブ５４を設けている。更に、成
形型１２の内外を配管５５によって接続し、配管５５に
バルブ５６を設けている。The casting apparatus shown in FIGS. 1 and 2 performs aluminum casting by a gravity casting method, but can be applied to a conventional aluminum casting method. For example, the casting apparatus shown in FIG. 5 performs aluminum casting by a pressure casting method. In the casting apparatus shown in FIG. 5, the molding die 12 is constituted by an upper molding die 50 and a pressing molding die 51. Mold 12 shown in FIG.
Is more airtight than the mold used in the gravity casting method shown in FIGS. 1 and 2. In the casting apparatus 10 shown in FIG.
A pipe 53 is branched in the middle of the pipe 22 connecting to the cavity 12a, and a vacuum pump 52 is connected. A valve 54 is provided in the middle of the pipe 22. Further, the inside and outside of the molding die 12 are connected by a pipe 55, and the pipe 55 is provided with a valve 56.
【００３６】図５に示す鋳造装置１０を使用して鋳造す
る場合は、先ず、バルブ２４、５６を閉じてバルブ５４
を開放して真空ポンプ５２を駆動し、成形型１２のキャ
ビティ１２ａ内を減圧する。かかる減圧によって、キャ
ビティ１２ａ内を実質的に非酸素雰囲気とすることがで
きる。更に、アルゴンガスボンベ２５から加熱炉２８に
アルゴンガスを注入した後、バルブ３３を開放してタン
ク３６にアルゴンガスを注入し、タンク３６からマグネ
シウム粉末を加熱炉２８に送り込んでマグネシウム粉末
を昇華させてマグネシウムガスを発生させる。発生した
マグネシウムガスは、バルブ５４、５６を閉じた状態
で、バルブ４５を開放してアルゴンガスによって成形型
１２のキャビティ１２ａ内に注入する。次いで、バルブ
４５を閉じ、バルブ２４、５６を開放して窒素ガスボン
ベ２０からキャビティ１２ａ内に窒素ガスを注入する。
キャビティ１２ａ内では、注入されたマグネシウムガス
と窒素ガスとが反応し、キャビティ１２ａの内壁面にマ
グネシウム窒素化合物の粉体が生成する。When casting using the casting apparatus 10 shown in FIG. 5, first, the valves 24 and 56 are closed and the valve 54 is closed.
Is released, and the vacuum pump 52 is driven to reduce the pressure inside the cavity 12 a of the mold 12. By such reduced pressure, the inside of the cavity 12a can be made substantially a non-oxygen atmosphere. Further, after injecting argon gas from the argon gas cylinder 25 into the heating furnace 28, the valve 33 is opened to inject argon gas into the tank 36, and the magnesium powder is sent from the tank 36 to the heating furnace 28 to sublime the magnesium powder. Generates magnesium gas. The generated magnesium gas is injected into the cavity 12a of the mold 12 with argon gas by opening the valve 45 with the valves 54 and 56 closed. Next, the valve 45 is closed and the valves 24 and 56 are opened to inject nitrogen gas from the nitrogen gas cylinder 20 into the cavity 12a.
In the cavity 12a, the injected magnesium gas reacts with the nitrogen gas, and powder of a magnesium nitrogen compound is generated on the inner wall surface of the cavity 12a.
【００３７】この様に、キャビティ１２ａの内壁面にマ
グネシウム窒素化合物の粉体が付着した状態で、押圧成
形型５１を押し上げることによってアルミニウム溶湯が
キャビティ１２ａに注入される。この際、キャビティ１
２ａの内壁面にはマグネシウム窒素化合物が付着してい
るため、前述したと同様の作用によってアルミニウムの
溶湯表面に酸化被膜が形成されることを防止して鋳造で
きる。その結果、良好な品質のアルミニウム鋳造品を得
ることができる。図５に示す成形型１２では、キャビテ
ィ１２ａの内壁面を熱処理して四酸化鉄から成る処理膜
１２ｂを形成している。四酸化鉄は、マグネシウム窒素
化合物との反応性を有しないため、処理膜１２ｂによっ
てマグネシウム窒素化合物の還元機能は損なわれない。
かかるキャビティ１２ａの内壁面の処理としては、窒化
処理も挙げることができる。尚、図５に示す鋳造装置１
０では、アルミニウム溶湯の注入の際或いは加圧鋳造の
際には、バルブ５６を開放することによって、アルミニ
ウム溶湯の注入を容易とすることができる。As described above, while the powder of the magnesium nitrogen compound adheres to the inner wall surface of the cavity 12a, the molten aluminum is injected into the cavity 12a by pushing up the pressing mold 51. At this time, cavity 1
Since the magnesium nitrogen compound adheres to the inner wall surface of 2a, casting can be performed while preventing an oxide film from being formed on the surface of the molten aluminum by the same action as described above. As a result, a good quality aluminum casting can be obtained. In the molding die 12 shown in FIG. 5, the inner wall surface of the cavity 12a is heat-treated to form a treatment film 12b made of iron tetroxide. Since iron tetroxide has no reactivity with the magnesium nitrogen compound, the reduction function of the magnesium nitrogen compound is not impaired by the treatment film 12b.
As the treatment of the inner wall surface of the cavity 12a, a nitriding treatment can also be mentioned. The casting apparatus 1 shown in FIG.
In the case of 0, the injection of the molten aluminum can be facilitated by opening the valve 56 during the injection of the molten aluminum or during the pressure casting.
【００３８】図６は冷却装置４７のさらに他の実施の形
態を示す説明図である。本実施の形態では、冷却水を一
旦水槽１００に貯留し、ポンプ１０２でウォータージャ
ケット１２ｃに循環させるようにしている。そして、こ
の水槽１００内の冷却水を公知の強制冷却機１０４によ
り冷却するようにしている。冷却機１０４により、冷却
水を−２５℃程度まで冷却可能である。したがってこの
場合、冷却水は不凍液を用いるようにする。これによ
り、成形型１２の温度を室温以下程度の低温に保持で
き、溶湯の凝固速度をより速めることで、金属の結晶粒
が微細となり、且つ、急激に冷却することで、微細な結
晶粒による組織が緻密となり、強度的に優れる鋳造品を
得ることができる。FIG. 6 is an explanatory view showing still another embodiment of the cooling device 47. As shown in FIG. In the present embodiment, the cooling water is temporarily stored in the water tank 100 and circulated by the pump 102 to the water jacket 12c. Then, the cooling water in the water tank 100 is cooled by a known forced cooler 104. The cooling water can be cooled to about −25 ° C. by the cooler 104. Therefore, in this case, the cooling water uses antifreeze. Thereby, the temperature of the mold 12 can be maintained at a low temperature of about room temperature or lower, and the solidification rate of the molten metal is further increased, so that the crystal grains of the metal become finer. The structure becomes dense and a cast product excellent in strength can be obtained.
【００３９】[0039]
【発明の効果】本発明によれば、還元性化合物をキャビ
ティ表面に析出させた状態で溶湯を導入することによ
り、還元性化合物により溶湯表面の酸化皮膜が還元され
て消失する。これにより溶湯の表面張力が低減し、その
流動性、成形型との濡れ性が向上し、湯周り不良による
湯ジワ、湯境等種々の鋳物欠陥が解消し、高品質の鋳造
品を歩留まりよく生産できる。その際、酸化皮膜が消失
して、溶湯の流動性が向上するので、成形型を高温にす
ることも、塗型層を設けなくともよく、作業性が大幅に
向上し、コストの低減化が図れる。成形型温度を低温に
できるので、凝固速度が極めて速くなり、各部の凝固速
度差も少なく、押し湯も大幅に低減できると共に、緻密
で強度の大きな鋳造品を得ることができ、さらには、鋳
造のサイクルタイムが短くなり、生産性が向上し、また
成形型の寿命も伸びるなど多くの利点がある。According to the present invention, by introducing the molten metal in a state where the reducing compound is deposited on the cavity surface, the oxide film on the molten metal surface is reduced by the reducing compound and disappears. As a result, the surface tension of the molten metal is reduced, its fluidity and wettability with the mold are improved, and various casting defects such as hot water wrinkles and hot boundaries caused by poor running around the molten metal are eliminated, and a high-quality cast product is produced with a good yield. Can produce. At this time, since the oxide film disappears and the fluidity of the molten metal is improved, it is not necessary to raise the temperature of the molding die or to provide a coating layer, thereby greatly improving workability and reducing costs. I can do it. Since the mold temperature can be lowered, the solidification speed becomes extremely fast, the difference in solidification speed between each part is small, the hot water can be greatly reduced, and a dense and strong cast product can be obtained. There are many advantages such as shortening the cycle time, improving the productivity, and extending the life of the mold.
【図１】本実施の形態に係る鋳造装置の一例を示す概略
図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a casting apparatus according to the present embodiment.
【図２】図１に示す成形型に設けられた接続口の構造を
示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a structure of a connection port provided in the molding die shown in FIG.
【図３】成形型の冷却装置の一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing an example of a cooling device for a molding die.
【図４】従来の成形型温度に設定した場合の必要押し湯
の高さを１００％としたとき、本実施の形態で所要の成
形型温度にした場合の必要押し湯高さを示すグラフであ
る。FIG. 4 is a graph showing the required height of the hot water when the required temperature of the hot water is set to a required temperature in the present embodiment when the height of the required hot water is set to 100% when the temperature of the conventional hot water is set to the temperature of the conventional hot water. is there.
【図５】鋳造装置の他の例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing another example of the casting apparatus.
【図６】冷却装置の他の例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing another example of the cooling device.
１０ 鋳造装置 １２ 成形型 １２ａ キャビティ １２ｂ 処理膜 １２ｃ ウォータージャケット １４ 注湯槽 １７ａ 減圧孔 １８ アルミニウム溶湯 ２０ 窒素ガスボンベ ２２ａ 窒素ガス注入孔 ２５ アルゴンガスボンベ ２８ 加熱炉（ガス発生装置） ３２、３２ａ ヒータ ３６ タンク ４４ パイプ ４４ａ 金属ガス注入孔 ４７ 冷却装置 １００ 水槽 １０４ 冷却機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Casting apparatus 12 Mold 12a Cavity 12b Treatment film 12c Water jacket 14 Pouring tank 17a Depressurization hole 18 Aluminum melt 20 Nitrogen gas cylinder 22a Nitrogen gas injection hole 25 Argon gas cylinder 28 Heating furnace (gas generator) 32, 32a Heater 36 Tank 44 Pipe 44a Metal gas injection hole 47 Cooling device 100 Water tank 104 Cooler
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 21/04 Ｂ２２Ｄ 21/04 Ａ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B22D 21/04 B22D 21/04 A
Claims (11)
を生成させ、キャビティ内に充填された溶湯の表面の酸
化皮膜を還元性化合物により還元する還元鋳造方法にお
いて、 前記成形型のキャビティの成形型温度を３００℃未満の
低温に保持して溶湯をキャビティ内に供給することを特
徴とする還元鋳造方法。1. A reduction casting method in which a reducing compound is generated on a cavity surface of a mold and an oxide film on a surface of a molten metal filled in the cavity is reduced by the reducing compound. A reduction casting method, wherein the molten metal is supplied into the cavity while maintaining the temperature at a low temperature of less than 300 ° C.
下、好ましくは２００℃以下の低温に保持することを特
徴とする請求項１記載の還元鋳造方法。2. The reduction casting method according to claim 1, wherein the mold temperature of the cavity is maintained at a low temperature of 230 ° C. or less, preferably 200 ° C. or less.
装置により前記キャビティを前記成形型温度に冷却、保
持することを特徴とする請求項１または２記載の還元鋳
造方法。3. The reduction casting method according to claim 1, wherein a cooling device is connected to the molding die, and the cooling device cools and holds the cavity at the temperature of the molding die.
したウォータージャケットと、該ウォータージャケット
に冷却液を供給する冷却液供給部を有する冷却装置を用
いることを特徴とする請求項３記載の還元鋳造方法。4. The reduction according to claim 3, wherein a cooling device having a water jacket formed on the mold and a cooling liquid supply unit for supplying a cooling liquid to the water jacket is used as the cooling device. Casting method.
設けないことを特徴とする請求項１、２、３または４記
載の還元鋳造方法。5. The reduction casting method according to claim 1, wherein no heat insulating coating layer is provided on the inner surface of the cavity.
窒素化合物を生成させ、キャビティ内に充填された溶湯
の表面のアルミニウム酸化皮膜をマグネシウム窒素化合
物により還元するアルミニウム鋳造方法において、 前記成形型のキャビティの成形型温度を３００℃未満の
低温に保持して溶湯をキャビティ内に供給することを特
徴とするアルミニウム鋳造方法。6. An aluminum casting method in which a magnesium nitrogen compound is generated on a cavity surface of a mold and an aluminum oxide film on a surface of a molten metal filled in the cavity is reduced by the magnesium nitrogen compound. An aluminum casting method, wherein a molten metal is supplied into a cavity while maintaining a mold temperature at a low temperature of less than 300 ° C.
を生成させ、キャビティ内に充填された溶湯の表面の酸
化皮膜を還元性化合物により還元する還元鋳造装置にお
いて、 前記成形型のキャビティ内に金属ガスと反応性ガスとを
供給し、該キャビティ内に還元性化合物を生成させる生
成装置と、 前記成形型に接続され、前記キャビティの成形型温度を
３００℃未満の低温に保持する冷却装置とを具備するこ
とを特徴とする還元鋳造装置。7. A reduction casting apparatus for generating a reducing compound on a cavity surface of a mold and reducing an oxide film on a surface of a molten metal filled in the cavity with the reducing compound, wherein a metal is contained in the cavity of the mold. A generator for supplying a gas and a reactive gas to generate a reducing compound in the cavity; and a cooling device connected to the mold and maintaining a mold temperature of the cavity at a low temperature of less than 300 ° C. A reduction casting apparatus, comprising:
を２３０℃以下、好ましくは２００℃以下の成形型温度
に保持することを特徴とする請求項７記載の還元鋳造装
置。8. The reduction casting apparatus according to claim 7, wherein the cooling device maintains the mold temperature of the cavity at 230 ° C. or less, preferably 200 ° C. or less.
ウォータージャケットと、該ウォータージャケットに冷
却液を供給する冷却液供給部を有することを特徴とする
請求項７または８記載のアルミニウム鋳造装置。9. The aluminum casting apparatus according to claim 7, wherein the cooling device has a water jacket formed in the mold and a cooling liquid supply unit for supplying a cooling liquid to the water jacket. .
ム窒素化合物を生成させ、キャビティ内に充填された溶
湯の表面のアルミニウム酸化皮膜をマグネシウム窒素化
合物により還元するアルミニウム鋳造装置において、 前記成形型のキャビティ内にマグネシウムガスと窒素ガ
スとを供給し、該キャビティ内にマグネシウム窒素化合
物を生成させる生成装置と、 前記成形型に接続され、前記キャビティの成形型温度を
３００℃未満の低温に保持する冷却装置とを具備するこ
とを特徴とするアルミニウム鋳造装置。10. An aluminum casting apparatus for generating a magnesium nitrogen compound on a cavity surface of a molding die and reducing an aluminum oxide film on a surface of a molten metal filled in the cavity with the magnesium nitrogen compound, wherein: A generator configured to supply a magnesium gas and a nitrogen gas to generate a magnesium-nitrogen compound in the cavity; and a cooling device connected to the mold and maintaining a mold temperature of the cavity at a low temperature of less than 300 ° C. An aluminum casting apparatus, comprising:
る第２のタンクと、 前記第１のタンクおよび第２のタンクが接続され、前記
キャリアガスと共に供給されたマグネシウム粉末を加熱
して昇華させ、マグネシウムガスを生成させ、該マグネ
シウムガスを前記キャリアガスと共に前記キャビティ内
に導入する加熱炉と、 窒素ガスを貯留し、該窒素ガスを前記キャビティ内に供
給する第３のタンクとを具備することを特徴とする請求
項１０記載のアルミニウム鋳造装置。11. The generator includes: a first tank for storing magnesium powder; a second tank for storing a carrier gas that does not react with the magnesium powder; and the first tank and the second tank are connected. Heating a magnesium powder supplied together with the carrier gas to cause sublimation by heating, generating a magnesium gas, and introducing the magnesium gas into the cavity together with the carrier gas; storing a nitrogen gas; The aluminum casting apparatus according to claim 10, further comprising a third tank that supplies a gas into the cavity.
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