JP2002331351A - Reducing casting method - Google Patents
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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に関
し、更に詳細には成形型のキャビティ内に注湯した金属
の溶湯と還元性化合物とを接触せしめ、前記溶湯の表面
に形成された酸化皮膜を還元しつつ、所望形状の鋳造品
を鋳造する還元鋳造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reduction casting method, and more particularly, to an oxide film formed on the surface of a molten metal by bringing a molten metal poured into a cavity of a mold into contact with a reducing compound. The present invention relates to a reduction casting method for casting a cast product having a desired shape while reducing the pressure.
【0002】[0002]
【従来の技術】アルミニウム鋳造方法には、種々の方法
があるが、例えば、重力鋳造法は、鋳造品の質の良さ、
成形型の簡易さ等の多くの利点を有する。かかる成形型
を図8に示す。図8に示す成形型100は、金属製であ
って、下型102aと上型102bとの分割型である。
かかる下型102aと上型102bとによって、所望形
状の鋳造品が鋳造されるキャビティ104が形成され
る。この上型102bには、アルミニウム又はその合金
の溶湯を注湯する注湯口106とキャビティ104との
間に押湯部108が形成され、キャビティ104に注湯
された際に、キャビティ104内の空気を抜く空気抜き
孔110,110・・も形成されている。ところで、ア
ルミニウム又はその合金の溶湯が凝固する際には、約3
%程度の収縮が発生する。このため、キャビティ104
に充填された溶湯の凝固によって生じる収縮は、得られ
る鋳造品にヒケ等の欠点として発現する。この点、図8
に示す成形型100では、キャビティ104に充填され
た溶湯の凝固に伴なう収縮に因って押湯部108側に生
じる隙間を、押湯部108に充填された溶湯の一部が流
入して補填し、鋳造品のヒケ等の発生を防止している。
更に、アルミニウム又はその合金の溶湯は、その表面に
形成された酸化皮膜によって表面張力が高くなるため、
流動性や湯周性等が低下し、成形型100の転写性を阻
害する。このため、図8に示す成形型100の押湯部1
08及びキャビティ104の内壁面には、酸化皮膜が表
面に形成された溶湯の流動性等を向上し得る塗型剤が塗
布される。2. Description of the Related Art There are various aluminum casting methods. For example, a gravity casting method has high quality cast products.
It has many advantages such as simplicity of the mold. Such a mold is shown in FIG. The molding die 100 shown in FIG. 8 is made of metal and is a split die of a lower die 102a and an upper die 102b.
The lower mold 102a and the upper mold 102b form a cavity 104 in which a casting having a desired shape is cast. In the upper mold 102b, a feeder portion 108 is formed between a pouring port 106 for pouring a molten metal of aluminum or an alloy thereof and the cavity 104. Are also formed. By the way, when the molten aluminum or its alloy solidifies, it takes about 3
% Shrinkage occurs. Therefore, the cavity 104
The shrinkage caused by the solidification of the molten metal filled in the castings appears as defects such as sink marks in the obtained cast product. In this regard, FIG.
In the molding die 100 shown in FIG. 1, a part of the molten metal filled in the feeder 108 flows through a gap generated on the side of the feeder 108 due to shrinkage accompanying solidification of the melt filled in the cavity 104. To prevent sink marks on cast products.
Furthermore, the molten metal of aluminum or its alloy has a high surface tension due to the oxide film formed on its surface,
Fluidity, meltability and the like are reduced, and transferability of the mold 100 is inhibited. Therefore, the feeder 1 of the forming die 100 shown in FIG.
08 and the inner wall surface of the cavity 104 are coated with a mold wash agent capable of improving the fluidity and the like of the molten metal having an oxide film formed on the surface.
【0003】この様な図8に示す成形型100を用いて
アルミニウム鋳造する際には、アルミニウム又はその合
金の溶湯を成形型100の注湯口106に注湯し、空気
抜き孔110,110・・から空気を抜きつつキャビテ
ィ104及び押湯部108に溶湯を充填する。次いで、
溶湯がキャビティ104等に充填された成形型100を
放冷することによって、キャビティ104内の溶湯を凝
固する。かかるキャビティ104内の溶湯の凝固に伴な
う収縮に因って発生する押湯部108側の隙間は、押湯
部108の溶湯の一部がキャビティ104内に流下して
補充される。かかる成形型100を用いたアルミニウム
鋳造には、鋳造用材としてのアルミニウム合金が用いら
れている。この鋳造用材として用いられているアルミニ
ウム合金としては、Al−Si系のアルミニウム合金が
汎用されている。かかるAl−Si系のアルミニウム合
金の状態図を図9に示す。図9に示すAl−Si系のア
ルミニウム合金のうち、鋳造用材として汎用されるAl
−Si系の鋳造用アルミニウム合金は、図9に示す斜線
部分、すなわちSiが約5〜10%含有されているもの
である。When casting aluminum using the molding die 100 shown in FIG. 8 as described above, a molten metal of aluminum or its alloy is poured into a pouring port 106 of the molding die 100, and the molten metal is discharged from air vent holes 110, 110,. The cavity 104 and the feeder unit 108 are filled with molten metal while removing air. Then
The molten metal in the cavity 104 is solidified by allowing the mold 100 filled with the molten metal in the cavity 104 and the like to cool. In the gap on the side of the feeder 108 generated due to the shrinkage of the molten metal in the cavity 104 due to solidification, a part of the molten metal in the feeder 108 flows down into the cavity 104 and is replenished. For aluminum casting using the molding die 100, an aluminum alloy is used as a casting material. As the aluminum alloy used as the casting material, an Al-Si based aluminum alloy is widely used. FIG. 9 shows a phase diagram of such an Al-Si based aluminum alloy. Among the Al-Si-based aluminum alloys shown in FIG. 9, Al commonly used as a casting material
The -Si-based aluminum alloy for casting has a hatched portion shown in FIG. 9, that is, about 5 to 10% of Si.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】Siが約5〜10%含
有されAl−Si系の鋳造用アルミニウム合金を溶融し
て得られた溶湯は、図9に示す様に、液相範囲α及び共
晶範囲(L+α)が広く、その流動性が良好である。こ
のため、図8に示す成形型100に溶湯を注湯した際
に、キャビティ104の湯周性も良好であり、得られた
鋳造品にヒケ等が発生し難い。しかし、Al−Si系の
鋳造用アルミニウム合金から成る鋳造品は、ジュラルミ
ン等のAl−Cu系の鍛造用アルミニウム合金から成る
鍛造品に比較して、強度や靭性等が劣る。一方、従来の
鋳造品の強度等の機械的特性を向上すべく、Al−Cu
系の鍛造用アルミニウム合金を鋳造に用いることが考え
られる。しかしながら、Al−Cu系の鍛造用アルミニ
ウム合金は、図10に示す状態図の斜線部分、すなわち
Cuが約2〜5%含有されているAl−Cu系のアルミ
ニウム合金が使用されている。As shown in FIG. 9, a molten metal obtained by melting an Al-Si casting aluminum alloy containing about 5 to 10% of Si has a liquid phase range α and a The crystal range (L + α) is wide and its fluidity is good. For this reason, when the molten metal is poured into the molding die 100 shown in FIG. 8, the fluidity of the cavity 104 is also good, and the resulting cast product is unlikely to cause sink marks or the like. However, a cast product made of an Al-Si casting aluminum alloy is inferior in strength and toughness as compared with a forged product made of an Al-Cu based forging aluminum alloy such as duralumin. On the other hand, in order to improve mechanical properties such as strength of a conventional cast product, Al-Cu
It is conceivable to use a system-based forging aluminum alloy for casting. However, as the Al-Cu-based forging aluminum alloy, an Al-Cu-based aluminum alloy containing approximately 2 to 5% of Cu, that is, a hatched portion in the phase diagram shown in Fig. 10 is used.
【0005】かかるAl−Cu系の鍛造用アルミニウム
合金を溶融して得た溶湯は、Al−Si系の鋳造用アル
ミニウム合金の溶湯に比較して、その液相範囲αが狭く
且つ流動性も低いため、成形型100に注湯してもキャ
ビティ104の湯周性が劣る。このため、得られた鋳造
品にヒケ等が発生し易く、従来、鍛造用アルミニウム合
金は、鋳造には用いられなかった。しかし、鋳造品の強
度や靭性等の向上を図るには、従来、鋳造用として用い
られなかった鍛造用アルミニウム合金等の鍛造用材を用
いることは有功な手段である。そこで、本発明の課題
は、鍛造用アルミニウム合金等の鍛造用材を用いた鋳造
によって、ヒケ等が可及的に少ない鋳造品を得ることの
できる鋳造方法を提供することにある。[0005] A molten metal obtained by melting such an Al-Cu forging aluminum alloy has a narrower liquid phase range α and lower fluidity than a molten aluminum alloy for Al-Si casting. Therefore, even if the molten metal is poured into the mold 100, the fluidity of the cavity 104 is inferior. Therefore, sink marks and the like are liable to occur in the obtained cast product, and conventionally, forging aluminum alloys have not been used for casting. However, in order to improve the strength and toughness of a cast product, it is an effective means to use a forging material such as an aluminum alloy for forging, which has not been conventionally used for casting. Accordingly, an object of the present invention is to provide a casting method capable of obtaining a cast product with as few sink marks as possible by casting using a forging material such as an aluminum alloy for forging.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、前記課
題を解決すべく検討した結果、本発明者の二人が、先に
特願2000−108078において提案した還元鋳造
方法、すなわち成形型のキャビティ内で溶湯と還元性化
合物とを接触せしめ、溶湯の表面に形成された酸化皮膜
を還元しつつ鋳造する還元鋳造方法を、鍛造用アルミニ
ウム合金の鋳造に適用することによって、外観が良好な
鍛造用アルミニウム合金から成る鋳造品を得ることがで
きることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発
明は、成形型のキャビティ内に注湯した金属の溶湯と還
元性化合物とを接触せしめ、前記溶湯の表面に形成され
た酸化皮膜を還元しつつ、所望形状の鋳造品を鋳造する
際に、該金属の溶湯として、鍛造用金属を溶融して得た
溶湯を用いることを特徴とする還元鋳造方法にある。か
かる本発明において、鍛造用金属として、Al−Cu
系、Al−Cu−Mg系、Al−Cu−Mg−Zn系又
はAl−Mg−Si系の鍛造用アルミニウム合金、或い
は銅(Cu)及び/又はマグネシウム(Mg)を含有す
るアルミニウム合金であって、前記銅(Cu)の含有量
が5%以下及び/又は前記マグネシウム(Mg)の含有
量が3%以下の鍛造用アルミニウム合金を好適に用いる
ことができる。更に、鍛造用アルミニウム合金を用い、
キャビティに注湯された溶湯の冷却速度を500℃/分
以上とすること、或いはキャビティに注湯された溶湯の
冷却速度を、凝固された鍛造用アルミニウム合金の樹枝
状結晶の間隔が平均で25μm未満となるように調整す
ることによって、得られた鋳造品の外観を更に良好にで
きる。The present inventors have studied to solve the above-mentioned problems, and as a result, the present inventors have proposed a reduction casting method previously proposed in Japanese Patent Application No. 2000-108078, that is, a molding die. By applying the reduction casting method in which the molten metal is brought into contact with the reducing compound in the cavity of the molten metal and casting while reducing the oxide film formed on the surface of the molten metal to the casting of the aluminum alloy for forging, the appearance is good. The present inventors have found that a casting made of an aluminum alloy for forging can be obtained, and have reached the present invention. That is, according to the present invention, a molten metal of a metal poured into a cavity of a mold is brought into contact with a reducing compound, and an oxide film formed on the surface of the molten metal is reduced to cast a casting having a desired shape. In this case, there is provided a reduction casting method, wherein a molten metal obtained by melting a forging metal is used as the molten metal. In the present invention, Al-Cu is used as the forging metal.
Aluminum alloy for forging based on Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Zn or Al-Mg-Si, or an aluminum alloy containing copper (Cu) and / or magnesium (Mg) An aluminum alloy for forging having a copper (Cu) content of 5% or less and / or a magnesium (Mg) content of 3% or less can be suitably used. Furthermore, using an aluminum alloy for forging,
The cooling rate of the molten metal poured into the cavity is set to 500 ° C./min or more, or the cooling rate of the molten metal poured into the cavity is set such that the interval between the dendritic crystals of the solidified forging aluminum alloy is 25 μm on average. By adjusting so as to be less than the above, the appearance of the obtained cast product can be further improved.
【0007】また、成形型として、溶湯を注入する注湯
口とキャビティとの間に押湯部が形成され、且つ前記押
湯部とキャビティとの間に、前記押湯部に注湯された溶
湯の冷却速度がキャビティに注湯された溶湯よりも遅く
なる冷却速度差が付与されるように、前記押湯部がキャ
ビティよりも高断熱性に形成されて成る成形型を用いる
ことによって、押湯部を小型化しても充分に押湯効果を
奏することができ、ヒケ等が可及的に少ない鋳造品を得
ることができる。この場合、鍛造用金属として、鍛造用
アルミニウム合金を用い、キャビティに注湯された溶湯
の冷却速度を500℃/分以上とし、押湯部に注湯され
た溶湯の冷却速度を500℃/分未満とすること、或い
はキャビティに注湯された溶湯の冷却速度を、凝固され
た鍛造用アルミニウム合金の樹枝状結晶の間隔が平均で
25μm未満となるように調整すると共に、押湯部に注
湯された溶湯の冷却速度を、凝固された鍛造用アルミニ
ウム合金の樹枝状結晶の間隔が平均で25μm以上とな
るように調整することにより、更に一層外観が良好な鋳
造品を得ることができる。Further, as a molding die, a feeder is formed between a pouring port for pouring the molten metal and a cavity, and the molten metal poured into the feeder is provided between the feeder and the cavity. By using a mold in which the feeder portion is formed with higher heat insulating properties than the cavity, so that a cooling rate difference in which the cooling rate of the molten metal is slower than the molten metal poured into the cavity is provided. Even if the part is reduced in size, a sufficient riser effect can be obtained, and a cast product with as few sink marks as possible can be obtained. In this case, a forging aluminum alloy is used as the forging metal, the cooling rate of the molten metal poured into the cavity is set to 500 ° C./min or more, and the cooling rate of the molten metal poured into the riser is set to 500 ° C./min. Or the cooling rate of the molten metal poured into the cavity is adjusted so that the interval between the dendritic crystals of the solidified aluminum alloy for forging is less than 25 μm on average, and the molten metal is poured into the riser. By adjusting the cooling rate of the obtained molten metal so that the interval between the dendritic crystals of the solidified aluminum alloy for forging becomes 25 μm or more on average, a cast product with even better appearance can be obtained.
【0008】鍛造用材を溶融して得た溶湯は、鋳造用材
を溶融して得た溶湯に比較して、流動性が乏しい。しか
も、溶湯表面に酸化皮膜が形成されると、その流動性は
更に低下する。このため、鍛造用材を溶融して得た溶湯
は、成形型のキャビティでの湯周性が劣る。この点、本
発明では、成形型のキャビティ内で、鍛造用材を溶融し
て得た溶湯と還元性化合物とを接触せしめ、溶湯の表面
に形成された酸化皮膜を還元しつつ鋳造する。このた
め、溶湯の表面に形成された酸化皮膜が還元されて消滅
し、溶湯の流動性が良好となり、キャビティでの湯周性
を向上できる。その結果、従来、キャビティでの湯周性
が劣るため、鋳造が困難であった鍛造用材から成る鋳造
品を容易に得ることができる。[0008] The molten metal obtained by melting the forging material has poor fluidity as compared with the molten metal obtained by melting the casting material. In addition, when an oxide film is formed on the surface of the molten metal, its fluidity further decreases. For this reason, the molten metal obtained by melting the forging material has poor meltability in the cavity of the mold. In this regard, in the present invention, the molten metal obtained by melting the forging material and the reducing compound are brought into contact with each other in the cavity of the molding die, and the molten metal is cast while reducing the oxide film formed on the surface of the molten metal. For this reason, the oxide film formed on the surface of the molten metal is reduced and disappears, the fluidity of the molten metal becomes good, and the fluidity in the cavity can be improved. As a result, it is possible to easily obtain a cast product made of a forging material, which has been difficult to cast because the meltability in the cavity is poor.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明に係る還元鋳造方法を、図
1に示す成形型10を用いて行った場合について説明す
る。図1に示す成形型10は、重力鋳造法に使用される
成形型である。成形型10は、金属製であって、下型1
1aと上型11bとの分割型である。かかる下型11a
と上型11bとによって、所望形状の鋳造品が鋳造され
るキャビティ11cが形成される。この上型11bに
は、溶湯を注湯する注湯口11dとキャビティ11cと
の間に押湯部17が形成され、キャビティ11cに注湯
された際に、キャビティ11c内の空気を抜く空気抜き
孔15,15・・も形成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A case where a reduction casting method according to the present invention is performed using a molding die 10 shown in FIG. 1 will be described. A molding die 10 shown in FIG. 1 is a molding die used for gravity casting. The molding die 10 is made of metal, and the lower die 1
This is a split type of 1a and upper die 11b. Such lower mold 11a
The upper mold 11b forms a cavity 11c in which a casting having a desired shape is cast. In the upper mold 11b, a feeder portion 17 is formed between a pouring port 11d for pouring the molten metal and the cavity 11c, and an air vent hole 15 for releasing air in the cavity 11c when the cavity 11c is poured. , 15... Are also formed.
【0010】かかる成形型10を用い、鍛造用金属とし
て鍛造用アルミニウム合金、例えばAl−Cu系の鍛造
用アルミニウム合金、いわゆるジュラルミンを溶融して
得た溶湯を注湯して鋳造する際には、先ず、成形型10
のキャビティ11cに還元性化合物であるマグネシウム
窒素化合物(Mg3N2)を導入した後、鍛造用アルミニウ
ム合金の溶湯を注湯する。この様に、成形型10のキャ
ビティ11c内に、予め還元性化合物を存在させておく
ことによって、注湯された鍛造用アルミニウム合金の溶
湯の表面に形成された酸化皮膜を還元し、溶湯の表面張
力を低減する。このため、溶湯の流動性や湯周性等を高
めることができる結果、従来、鋳造が困難であった鍛造
用アルミニウム合金から成る鋳造品を容易に得ることが
できる。また、溶湯の流動性が良好であるため、キャビ
ティ11c内に溶湯を短時間で充填できる。したがっ
て、成形型10の放熱性を向上し、キャビティ11c内
に充填された溶湯を急速冷却することができ、鋳造の生
産性を著しく向上できる。しかも、キャビティ11cに
充填された溶湯を急速冷却することによって、微細結晶
が析出し易くなり、得られた鋳造品の強度を向上でき
る。ここで、鍛造用アルミニウム合金としては、Al−
Cu系、Al−Cu―Mg系、Al−Mg−Si系、A
l−Cu―Mg−Zn系の鍛造用アルミニウム合金を使
用できる。特に、銅(Cu)の含有量が5%以下(好ま
しくは4パーセント以下)及び/又はマグネシウム(M
g)の含有量が3%以下(好ましくは2%以下)の鍛造
用アルミニウム合金を好適に使用できる。When the casting die 10 is used to pour and cast an aluminum alloy for forging as a metal for forging, for example, an aluminum alloy for forging of the Al—Cu system, so-called duralumin, First, the mold 10
After a magnesium nitrogen compound (Mg 3 N 2 ), which is a reducing compound, is introduced into the cavity 11c, a molten aluminum alloy for forging is poured. As described above, the presence of the reducing compound in the cavity 11c of the mold 10 reduces the oxide film formed on the surface of the molten forged aluminum alloy for forging, thereby reducing the surface of the molten metal. Reduce tension. As a result, the fluidity and the fluidity of the molten metal can be improved, and as a result, a cast product made of an aluminum alloy for forging, which has conventionally been difficult to cast, can be easily obtained. Further, since the fluidity of the molten metal is good, the molten metal can be filled in the cavity 11c in a short time. Therefore, the heat dissipation of the mold 10 can be improved, the molten metal filled in the cavity 11c can be rapidly cooled, and the productivity of casting can be significantly improved. In addition, by rapidly cooling the molten metal filled in the cavity 11c, fine crystals are easily precipitated, and the strength of the obtained cast product can be improved. Here, as the aluminum alloy for forging, Al-
Cu system, Al-Cu-Mg system, Al-Mg-Si system, A
An l-Cu-Mg-Zn-based forging aluminum alloy can be used. In particular, the content of copper (Cu) is 5% or less (preferably 4% or less) and / or magnesium (M
An aluminum alloy for forging having a content of g) of 3% or less (preferably 2% or less) can be suitably used.
【0011】ところで、図1に示す成形型10を用いた
鋳造では、得られる鋳造品のヒケ等を可及的に少なくす
るには、押湯部17の体積を大きくすることを要する。
つまり、押湯部17は、キャビティ11cに充填された
鍛造用アルミニウム合金から成る溶湯の凝固に伴なう収
縮に因って発生する押湯部17側の隙間を補充する溶湯
を確保する部分である。このため、キャビティ11cに
充填された溶湯が凝固しても、押湯部17に充填された
溶湯の少なくとも一部が凝固されず流動性を有している
ことが必要である。この様に、押湯部17に充填された
溶湯の凝固を、キャビティ11cに充填された溶湯の凝
固よりも遅くするには、押湯部17が冷却され難い形
状、すなわち横断面積の大きな柱状形状に形成すること
が有利だからである。しかし、押湯部17に充填された
溶湯が凝固した部分は製品ではなく、製品から切り離さ
れる部分であり、再度溶融して再利用を図るにしてもエ
ネルギー的に損失となる。このため、押湯部17を可及
的に小型化できれば、エネルギー的にも有利である。Incidentally, in casting using the molding die 10 shown in FIG. 1, it is necessary to increase the volume of the feeder portion 17 in order to minimize sink marks and the like of the obtained cast product.
That is, the feeder portion 17 is a portion that secures the molten metal that replenishes the gap on the side of the feeder portion 17 that is generated due to shrinkage accompanying solidification of the molten aluminum alloy forging filled in the cavity 11c. is there. For this reason, even if the molten metal filled in the cavity 11c solidifies, it is necessary that at least a part of the molten metal filled in the riser 17 is not solidified and has fluidity. In this way, in order to make the solidification of the molten metal filled in the feeder portion 17 slower than the solidification of the molten metal filled in the cavity 11c, the shape that the feeder portion 17 is hardly cooled, that is, the columnar shape having a large cross-sectional area, This is because it is advantageous to form the However, the solidified portion of the molten metal filled in the feeder 17 is not a product but a portion separated from the product. Even if it is melted again and reused, energy is lost. Therefore, if the feeder unit 17 can be made as small as possible, it is advantageous in terms of energy.
【0012】この様に成形型10の押湯部17を可及的
に小型化し得る還元鋳造装置を図2に示す。図2に示す
還元鋳造装置には、成形型12が設けられており、この
成形型12には、鍛造用アルミニウム合金の溶湯が注湯
される注湯口12aに接続されたキャビティ12bが形
成されている。かかるキャビティ12bの内壁面は、金
属製の下型14aと上型14bとを形成する金属の金属
面が露出している。成形型12には、配管22によって
窒素ガスボンベ20と接続され、配管22のバルブ24
を開放することにより、窒素ガス導入口12dからキャ
ビティ12b内に窒素ガスを注入し、キャビティ12b
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、アルゴンガスボンベ25は、配管
26によって金属ガスを発生する発生器としての加熱炉
28に接続されており、配管26に設けられたバルブ3
0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、後述する金
属ガスとしてマグネシウムガスを発生させるべく、マグ
ネシウム粉末が昇華する800℃以上とされている。こ
の配管26のバルブ30と加熱炉28との間にも、アル
ゴンガスの流量が所定流量となるように、バルブ30に
よって加熱炉28に注入されるアルゴンガス量を調整で
きる。FIG. 2 shows a reduction casting apparatus capable of miniaturizing the feeder portion 17 of the molding die 10 as much as possible. The reduction casting apparatus shown in FIG. 2 is provided with a forming die 12, which is formed with a cavity 12b connected to a pouring port 12a into which a molten aluminum alloy for forging is poured. I have. On the inner wall surface of the cavity 12b, the metal surface of the metal forming the lower mold 14a and the upper mold 14b made of metal is exposed. The mold 12 is connected to the nitrogen gas cylinder 20 by a pipe 22,
Is opened, nitrogen gas is injected into the cavity 12b from the nitrogen gas inlet 12d, and the cavity 12b
The inside can be substantially a non-oxygen atmosphere as a nitrogen gas atmosphere. The argon gas cylinder 25 is connected to a heating furnace 28 as a generator for generating a metal gas through a pipe 26, and a valve 3 provided in the pipe 26.
By opening 0, argon gas can be injected into the heating furnace 28. The inside of the heating furnace 28 is formed so as to be heatable by a heater 32, and the temperature in the furnace is set to 800 ° C. or higher at which magnesium powder sublimates in order to generate magnesium gas as a metal gas described later. The amount of argon gas injected into the heating furnace 28 can be adjusted by the valve 30 so that the flow rate of the argon gas is also a predetermined flow rate between the valve 30 and the heating furnace 28 of the pipe 26.
【0013】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
が収容されているタンク36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を介して成形型1
2の金属ガス導入口12cに接続されており、加熱炉2
8でガス化された金属ガスは金属ガス導入口12cを介
してキャビティ12b内に導入される。この配管42に
も、バルブ45が介装されている。アルゴンガスボンベ
25から加熱炉28を経由してアルゴンガスを成形型1
2のキャビティ12bに注入する際に、バルブ45によ
ってキャビティ12bに注入されるアルゴンガス量を調
整できる。The argon gas cylinder 25 is connected to a tank 36 containing magnesium powder by a pipe 34 in which a valve 33 is interposed, and the tank 36 is connected by a pipe 38 to a pipe 26 downstream of the valve 30.
It is connected to the. This pipe 38 is also provided with a valve 40. The heating furnace 28 is connected to the mold 1 via a pipe 42.
2 is connected to the metal gas inlet 12c of the heating furnace 2
The metal gas gasified in 8 is introduced into the cavity 12b through the metal gas inlet 12c. The pipe 42 is also provided with a valve 45. Argon gas is supplied from the argon gas cylinder 25 via the heating furnace 28 to the mold 1.
When injecting into the second cavity 12b, the amount of argon gas injected into the cavity 12b can be adjusted by the valve 45.
【0014】図2に示す鋳造装置に用いられている成形
型12は、図3(a)に示す様に、金属製の下型14
a、上型14b、及び硫酸カルシウムを焼成して形成し
たアダプター18とに分割できる分割型である。かかる
下型14aと上型14bとによって、所望形状の鋳造品
が鋳造されるキャビティ12bが形成される。このアダ
プター18に形成された鍛造用アルミニウム合金の溶湯
を注湯する注湯口12aとキャビティ12bとの間に
は、注湯口12aに注湯された溶湯をキャビティ12b
に案内する湯路21と押湯部16とが形成されている。
押湯部16は、その横断面の面積が湯路21の横断面の
面積積よりも大きく、押湯部16の体積をキャビティ1
2bの体積に対して5〜20%とすることが好ましい。
かかる湯路21には、加熱炉28にガス化された金属ガ
スが導入される金属ガス導入口12cからの金属ガス導
入路23が繋ぎ込まれている。また、アダプター18と
上型14bとには、キャビティ12b内の気体を排気す
る排気孔25,25・・が形成され、下型14aには、
窒素ガス導入口12dから導入された窒素ガスをキャビ
ティ内に導入する導入路27,27・・が形成されてい
る。かかる排気孔25又は導入路27は、図3(b)に
示す様に、横断面形状が円形の孔であって、孔内に横断
面形状が四角形の柱状挿入体31が挿入され、蒲鉾形の
通路29,29・・を通じてキャビティ12b内に通じ
ている。The molding die 12 used in the casting apparatus shown in FIG. 2 is, as shown in FIG.
a, the upper mold 14b, and the adapter 18 formed by firing calcium sulfate. The lower mold 14a and the upper mold 14b form a cavity 12b in which a casting having a desired shape is cast. The molten metal poured into the pouring port 12a is provided between the cavity 12b and the pouring port 12a for pouring the molten metal of the forging aluminum alloy formed in the adapter 18.
A hot water path 21 and a feeder section 16 are formed.
Feeder section 16 has an area of a cross section larger than an area product of a cross section of runner 21, and the volume of feeder section 16 is
It is preferably 5 to 20% with respect to the volume of 2b.
A metal gas introduction path 23 from the metal gas introduction port 12 c into which the gasified metal gas is introduced into the heating furnace 28 is connected to the hot water path 21. Exhaust holes 25 are formed in the adapter 18 and the upper mold 14b to exhaust gas in the cavity 12b.
An introduction path 27 for introducing nitrogen gas introduced from the nitrogen gas introduction port 12d into the cavity is formed. As shown in FIG. 3 (b), the exhaust hole 25 or the introduction path 27 is a hole having a circular cross-sectional shape, into which a columnar insert 31 having a rectangular cross-sectional shape is inserted. Through the passages 29, 29,.
【0015】図2及び図3示す成形型12では、硫酸カ
ルシウムを焼成して形成したアダプター18に、注湯口
12a、湯路21、金属ガス導入口12c、金属ガス導
入路23、及び排気孔25の一部を形成している。かか
る湯路21等は、キャビティ12bの形状や鋳造品を押
出す押出ピン(図示せず)等の配置に応じて形成するこ
とを要するが、アダプター18に成形予定の鋳造品に適
合する湯路21等を形成することによって容易に対応す
ることができる。更に、かかるアダプター18を、下型
14a及び上型14bと同様に、金属製としてもよい
が、硫酸カルシウムを焼成して形成したアダプター18
を用いることによって、湯路21等の形成を容易とする
ことができる。また、図2及び図3に示す成形型12で
は、押湯部16がキャビティ12bよりも高断熱性に形
成されている。すなわち、押湯部16の内壁面には、断
熱性塗型剤の塗布等の断熱処理が施されているが、キャ
ビティ12bの内壁面は、金属製の下型14aと上型1
4b成形型12を形成する金属の金属面が露出している
状態である。ここで、断熱性塗型剤としては、塗型を形
成する際に、キャビティの内壁面等に塗布される塗型剤
であって、高断熱性の塗型剤、例えばセラミックが配合
された塗型剤を使用できる。In the molding die 12 shown in FIGS. 2 and 3, an adapter 18 formed by firing calcium sulfate is provided with a pouring port 12a, a hot channel 21, a metal gas inlet 12c, a metal gas introducing channel 23, and an exhaust hole 25. Form a part of. The runner 21 and the like need to be formed in accordance with the shape of the cavity 12b and the arrangement of extrusion pins (not shown) for extruding the cast product. 21 can easily be dealt with. Further, the adapter 18 may be made of metal, similarly to the lower mold 14a and the upper mold 14b, but may be formed by firing calcium sulfate.
By using, it is possible to easily form the hot water path 21 and the like. Further, in the molding die 12 shown in FIGS. 2 and 3, the feeder portion 16 is formed with higher heat insulation than the cavity 12b. That is, the inner wall surface of the feeder unit 16 is subjected to a heat insulation treatment such as application of a heat-insulating coating agent, but the inner wall surface of the cavity 12b is formed of a metal lower mold 14a and an upper mold 1a.
4b is a state where the metal surface of the metal forming the molding die 12 is exposed. Here, the heat-insulating coating agent is a coating agent applied to the inner wall surface of the cavity or the like when forming a coating die, and is a coating agent mixed with a high heat-insulating coating agent, for example, ceramic. Molding agents can be used.
【0016】この様に、成形型12の押湯部16をキャ
ビティ12bよりも高断熱性に形成することによって、
図4(a)に示す様に、押湯部16に充填した溶湯の冷
却速度を、キャビティ12bに充填した溶湯よりも容易
に遅くでき、押湯部16とキャビティ12bとの間に大
きな冷却速度差を付与できる。図4(a)において、A
点は成形型12に注湯する溶湯温度であり、B点は溶湯
が完全に凝固する温度である。従って、押湯部16に充
填された溶湯が、キャビティ12bに流入し有功な押湯
効果を奏し得る領域は、図4(a)に示す斜線の領域で
ある。一方、図1に示す成形型10も、押湯部17及び
キャビティ11cの内壁面に断熱性塗型剤を塗布し、そ
の際に、塗膜の厚さを押湯部17の内壁面をキャビティ
11cの内壁面よりも厚くした塗型とすることによっ
て、図4(b)に示す如く、押湯部17に充填した溶湯
の冷却速度を、キャビティ11cに充填された溶湯の冷
却速度よりも遅くできる。しかし、図1に示す成形型1
0では、図4(b)に示す様に、図2及び図3に示す成
形型12に比較して、その冷却速度差が小さく、押湯部
17の溶湯がキャビティ11cに流入して有功な押湯効
果を奏し得る領域も狭い。これに対し、図4(a)の図
2及び図3に示す成形型12では、図4(b)に示す図
1に示す成形型10に比較して、その冷却速度差が大き
く、有功な押湯効果を奏し得る領域も広いため、押湯部
16を小形化しても、押湯部16に充填された溶湯とキ
ャビティ12bに充填された溶湯との凝固時間差を確保
できる。As described above, by forming the feeder portion 16 of the molding die 12 with higher heat insulation than the cavity 12b,
As shown in FIG. 4 (a), the cooling rate of the molten metal filled in the riser 16 can be made slower than that of the molten metal filled in the cavity 12b, and the cooling rate between the riser 16 and the cavity 12b is large. A difference can be provided. In FIG. 4A, A
The point is the temperature of the molten metal to be poured into the mold 12, and the point B is the temperature at which the molten metal is completely solidified. Accordingly, a region where the molten metal filled in the feeder unit 16 can flow into the cavity 12b and exhibit a successful feeder effect is a region indicated by oblique lines in FIG. On the other hand, the molding die 10 shown in FIG. 1 also applies a heat-insulating coating agent to the inner wall surface of the feeder unit 17 and the cavity 11c. By making the coating mold thicker than the inner wall surface of the molten metal 11c, as shown in FIG. 4B, the cooling speed of the molten metal filled in the feeder unit 17 is made slower than the cooling speed of the molten metal filled in the cavity 11c. it can. However, the mold 1 shown in FIG.
At 0, as shown in FIG. 4 (b), the cooling rate difference is smaller than that of the molding die 12 shown in FIGS. 2 and 3, and the molten metal of the feeder 17 flows into the cavity 11c and is effective. The area where the riser effect can be obtained is also narrow. On the other hand, in the molding die 12 shown in FIGS. 2 and 3 of FIG. 4A, the cooling rate difference is larger than that of the molding die 10 shown in FIG. Since the region in which the feeder effect can be obtained is wide, even if the feeder portion 16 is downsized, a solidification time difference between the molten metal filled in the feeder portion 16 and the molten metal filled in the cavity 12b can be secured.
【0017】図4(a)に示す様に、押湯部16に充填
された溶湯とキャビティ12bに充填された溶湯との凝
固時間差を充分に確保するには、キャビティ12bに注
湯された溶湯の冷却速度を、500℃/分以上(更に好
ましくは700℃/分以上)とすると共に、押湯部16
に注湯された溶湯の冷却速度を、500℃/分未満(更
に好ましくは300℃/分以下)とすることによって達
成できる。特に、両者の冷却速度差を200℃/分以上
とするように調整することが好ましい。ここで、溶湯と
して、鍛造用アルミニウム合金の溶湯を用い、キャビテ
ィ12bに注湯された溶湯の冷却速度及び押湯部16に
注湯された溶湯の冷却速度を種々変更することによっ
て、キャビティ12b及び押湯部16に充填されて凝固
されたアルミニウムの一部分を採取し、電子顕微鏡によ
って樹枝状結晶(デンドライト)の間隔を測定した。そ
の結果を図5に示す。図5は、横軸に冷却速度を示し、
縦軸に凝固された鍛造用アルミニウム合金の樹枝状結晶
(デンドライト)の間隔を「DASII値」として示し
た。図5から明らかな様に、冷却速度が500℃/分以
上に調整されたキャビティ12bに充填されて凝固され
た鍛造用アルミニウム合金の樹枝状結晶(デンドライ
ト)の間隔は平均で25μm未満となり、冷却速度が5
00℃/分未満に調整された押湯部16に充填されて凝
固された鍛造用アルミニウム合金の樹枝状結晶(デンド
ライト)の間隔は平均で25μm以上となる。かかる鋳
造用アルミニウム合金の樹枝状結晶(デンドライト)の
間隔が小さくなることは、鍛造用アルミニウム合金の結
晶構造が緻密となり、得られた鍛造用アルミニウム合金
から成る鋳物の機械的強度等を向上でき有利である。こ
のため、キャビティ12bに充填されて凝固された鍛造
用アルミニウム合金の樹枝状結晶(デンドライト)の間
隔を23μm以下、特に20μm以下とすることが好ま
しい。尚、押湯部16に充填されて凝固された鍛造用ア
ルミニウム合金の部分は、その樹枝状結晶(デンドライ
ト)の間隔がキャビティ12bに充填されて凝固された
アルミニウムよりも大きく、機械的強度等も劣るが、キ
ャビティ12bに充填されて凝固された製品となる部分
から切り離されるため、何等問題とならない。As shown in FIG. 4A, in order to ensure a sufficient solidification time difference between the molten metal filled in the riser 16 and the molten metal filled in the cavity 12b, the molten metal poured into the cavity 12b is required. At a cooling rate of 500 ° C./min or more (more preferably 700 ° C./min or more),
At a cooling rate of less than 500 ° C./min (more preferably 300 ° C./min or less). In particular, it is preferable to adjust the difference between the two cooling rates to be 200 ° C./min or more. Here, the molten metal of the forging aluminum alloy is used as the molten metal, and the cooling rate of the molten metal poured into the cavity 12b and the cooling rate of the molten metal poured into the feeder unit 16 are variously changed, so that the cavity 12b and the molten metal are cooled. A part of the aluminum filled and solidified in the riser 16 was sampled, and the distance between dendrites (dendrites) was measured by an electron microscope. The result is shown in FIG. FIG. 5 shows the cooling rate on the horizontal axis,
The interval between dendrites of the solidified aluminum alloy for forging (dendrites) is shown on the vertical axis as “DASII value”. As is clear from FIG. 5, the spacing between dendrites of the forging aluminum alloy filled and solidified in the cavity 12b whose cooling rate was adjusted to 500 ° C./min or more was less than 25 μm on average, and Speed 5
The interval between the dendrites of the aluminum alloy for forging filled and solidified in the riser 16 adjusted to less than 00 ° C./min is 25 μm or more on average. The reduction in the distance between the dendrites of the aluminum alloy for casting is advantageous because the crystal structure of the aluminum alloy for forging becomes denser and the mechanical strength and the like of the casting made of the aluminum alloy for forging obtained can be improved. It is. For this reason, the interval between dendrites of the aluminum alloy for forging filled and solidified in the cavity 12b is preferably 23 μm or less, particularly preferably 20 μm or less. In addition, in the part of the forging aluminum alloy filled and solidified in the feeder portion 16, the interval between dendrites (dendrites) is larger than that of the aluminum solidified by filling the cavity 12b, and the mechanical strength and the like are also reduced. Although it is inferior, there is no problem because it is cut off from the part which is filled into the cavity 12b and becomes a solidified product.
【0018】図2及び図3に示す鋳造装置を用い、鍛造
用アルミニウム合金から成る鋳造品を鋳造する際には、
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12b内に窒素ガ
スを注入し、キャビティ12b内の空気を窒素ガスによ
ってパージする。キャビティ12b内の空気は成形型1
2の排気孔25,25・・から排出され、キャビティ1
2b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を一端閉じる。
成形型12のキャビティ12b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2
8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アルゴンガスと共に加熱炉28
内に送り込む。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。When casting a casting made of an aluminum alloy for forging using the casting apparatus shown in FIGS. 2 and 3,
First, the valve 24 is opened, nitrogen gas is injected into the cavity 12b of the mold 12 from the nitrogen gas cylinder 20 via the pipe 22, and the air in the cavity 12b is purged with nitrogen gas. The air in the cavity 12b is
2 are exhausted from the exhaust holes 25, 25,.
The inside of 2b can be a nitrogen gas atmosphere and can be a substantially non-oxygen atmosphere. Thereafter, the valve 24 is closed once.
While the air in the cavity 12b of the mold 12 is being purged, the valve 30 is opened, and argon gas is injected into the heating furnace 28 from the argon gas cylinder 20.
The inside of 8 is made anoxic. Next, the valve 30 is closed,
The valve 40 is opened, and the tank 36 is opened by the argon gas pressure.
The magnesium powder in the heating furnace 28 together with the argon gas
Send in. The heating furnace 28 is heated by the heater 32 to a furnace temperature of 800 ° C. or more at which the magnesium powder sublimes. For this reason, the magnesium powder sent to the heating furnace 28 is sublimated into magnesium gas.
【0019】次に、バルブ40を閉じてバルブ30及び
バルブ45を開放し、アルゴンガスの圧力、流量を調節
しつつ、配管42、成形型12の金属ガス導入口12
c、金属ガス導入路23、湯路21及び押湯部16を経
てマグネシウムガスをキャビティ12b内に注入する。
キャビティ12b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、窒素ガス導
入口12dから導入路27,27・・を経由してキャビ
ティ12b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をキャビティ12b内で反応させて
マグネシウム窒素化合物(Mg3N2)を生成する。この
マグネシウム窒素化合物は、キャビティ12b内壁面に
粉体として析出する。窒素ガスをキャビティ12b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易いよ
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。Next, the valve 40 is closed, the valves 30 and 45 are opened, and while adjusting the pressure and flow rate of the argon gas, the pipe 42 and the metal gas inlet 12 of the molding die 12 are adjusted.
c, a magnesium gas is injected into the cavity 12b through the metal gas introduction path 23, the hot water path 21 and the feeder unit 16.
After injecting magnesium gas into the cavity 12b,
The valve 45 is closed and the valve 24 is opened, and nitrogen gas is injected into the cavity 12b from the nitrogen gas inlet 12d via the introduction paths 27, 27,. Thus, by injecting nitrogen gas into the mold 12, the magnesium gas and the nitrogen gas are reacted in the cavity 12b 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 12b. When the nitrogen gas is injected into the cavity 12b, the pressure and the flow rate of the nitrogen gas are appropriately adjusted. It is also preferable that the nitrogen gas is preheated so that the nitrogen gas and the magnesium gas easily react with each other so that the temperature of the mold 12 is not lowered. Reaction time is 5 seconds ~
It may be about 90 seconds (preferably about 15 seconds 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.
【0020】キャビティ12bの内壁面にマグネシウム
窒素化合物が付着した状態で、注湯口12aから鍛造用
アルミニウム合金の溶湯を注湯し、湯路21及び押湯部
16を経由してキャビティ12b内に溶湯を注入する。
溶湯の注入は、キャビティ12b、押湯部16及び注湯
口12aが溶湯で充填されるまで続行する。かかる溶湯
の注入の際に、キャビティ12b内に注湯された溶湯
は、キャビティ12b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溶
湯表面の酸化被膜から酸素を奪うことによって、溶湯表
面が純粋な鍛造用アルミニウム合金に還元される。更
に、キャビティ12b内に残存する酸素は、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
質に悪影響は与えることはない。この様に、マグネシウ
ム窒素化合物が鍛造用アルミニウム合金の溶湯表面の酸
化皮膜から酸素を奪いとって純粋な鍛造用アルミニウム
合金を形成するため、溶湯表面に酸化皮膜を形成するこ
となく鋳造できる。このため、鋳造工程中に溶湯の表面
張力が酸化皮膜によって増大することを防止でき、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12bの内壁面との決めの転写性(平滑
性)に優れ、且つ湯ジワ等が生じない良好な鋳造品を得
ることができる。With the magnesium nitrogen compound adhered to the inner wall surface of the cavity 12b, a molten aluminum alloy for forging is poured from the pouring port 12a, and the molten metal is poured into the cavity 12b via the runner 21 and the feeder section 16. Inject.
The injection of the molten metal is continued until the cavity 12b, the feeder unit 16, and the pouring port 12a are filled with the molten metal. During the injection of the molten metal, the molten metal poured into the cavity 12b comes into contact with the magnesium nitrogen compound attached to the inner wall surface of the cavity 12b, and the magnesium nitrogen compound deprives the oxide film on the surface of the molten metal of oxygen. Thereby, the molten metal surface is reduced to a pure aluminum alloy for forging. Further, the oxygen remaining in the cavity 12b reacts with the magnesium nitrogen compound to become magnesium oxide or magnesium hydroxide and is taken into the molten metal. Since the amount of magnesium oxide and the like thus produced is a small amount and a stable compound, it does not adversely affect the quality of the obtained aluminum casting. As described above, since the magnesium nitrogen compound removes oxygen from the oxide film on the surface of the molten aluminum alloy for forging to form a pure aluminum alloy for forging, casting can be performed without forming an oxide film on the surface of the molten aluminum alloy. For this reason, it is possible to prevent the surface tension of the molten metal 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 metal. As a result, it is possible to obtain a good cast product which is excellent in the transferability (smoothness) determined with the inner wall surface of the cavity 12b and does not cause hot water wrinkles or the like.
【0021】ところで、キャビティ12bや押湯部16
等に充填された溶湯は、冷却されて凝固されるが、押湯
部16の内壁面には、断熱性塗型剤が塗布されて断熱処
理が施されている。一方、キャビティ12bの内壁面
は、金属製の下型14aと上型14bとを形成する金属
の金属面が露出している。このため、キャビティ12b
に充填された溶湯の冷却速度は、図4(a)に示す様
に、押湯部16に充填された溶湯よりも速い。従って、
キャビティ12bに充填された溶湯は、押湯部16に充
填された溶湯よりも早く凝固される。かかるキャビティ
12bの溶湯が凝固する際に、溶湯の凝固に伴なう収縮
によってキャビティ12bの押湯部16側に隙間が形成
される。一方、キャビティ12bよりも冷却速度の遅い
押湯部16には依然として溶湯が残留しているため、押
湯部16の残留溶湯がキャビティ12bの押湯部16側
に隙間に流入し、ヒケ等のない良好な鋳造品を鋳造する
ことができる。更に、キャビティ12bの内壁面には、
酸化皮膜が表面に形成された溶湯の流動性等を向上し得
る塗型剤が塗布されてないため、表面が極めて平滑な鋳
造品を得ることができる。The cavity 12b and the feeder 16
Although the molten metal filled in the water and the like is cooled and solidified, a heat insulating coating agent is applied to the inner wall surface of the feeder unit 16 to perform a heat insulating treatment. On the other hand, on the inner wall surface of the cavity 12b, the metal surface of the metal forming the lower mold 14a and the upper mold 14b made of metal is exposed. Therefore, the cavity 12b
As shown in FIG. 4A, the cooling rate of the molten metal charged into the feeder 16 is faster than that of the molten metal filled in the feeder unit 16. Therefore,
The molten metal filled in the cavity 12b is solidified earlier than the molten metal filled in the feeder unit 16. When the molten metal in the cavity 12b solidifies, a gap is formed on the side of the feeder 16 of the cavity 12b due to shrinkage accompanying the solidification of the molten metal. On the other hand, since the molten metal still remains in the feeder portion 16 having a cooling rate lower than that of the cavity 12b, the residual molten metal in the feeder portion 16 flows into the gap toward the feeder portion 16 side of the cavity 12b, and causes sink marks and the like. Not a good casting can be cast. Further, on the inner wall surface of the cavity 12b,
Since a coating agent capable of improving the fluidity or the like of the molten metal having the oxide film formed on the surface is not applied, a cast product having an extremely smooth surface can be obtained.
【0022】この様に、押湯部16の放冷速度を、その
内壁面に断熱性塗型剤を塗布することによって、内壁面
に断熱性塗型剤が塗布されていないキャビティ12bの
冷却速度よりも遅くでき、押湯部16とキャビティ12
bとに充填された溶湯に充分な凝固時間差を付与できる
ため、押湯部16の体積の減少を図ることができる。こ
のため、鋳造品から突出して切り離される柱状部を可及
的に小さくできる結果、成形型12に注湯した溶湯の歩
留率を向上でき、作業的及びエネルギー的な損失を可及
的に少なくできる。As described above, the cooling rate of the feeder section 16 is controlled by applying the heat-insulating mold to the inner wall surface of the cavity 12b by applying the heat-insulating mold to the inner wall surface. Feeder 16 and cavity 12
Since a sufficient solidification time difference can be given to the molten metal filled in b, the volume of the riser 16 can be reduced. As a result, the columnar portion protruding and separated from the cast product can be made as small as possible, and as a result, the yield of the molten metal poured into the mold 12 can be improved, and operational and energy losses are reduced as much as possible. it can.
【0023】図2及び図3に示す成形型12では、押湯
部16を上型14bに形成しているが、押湯部16に充
填された溶湯が凝固して形成された部分は鋳造品から切
除される切除部であるため、金属製の上型14bに形成
することは要しない。このため、硫酸カルシウムを焼成
して形成したアダプター18と上型14bとに亘って押
湯部16を形成してもよい。この場合、硫酸カルシウム
を焼成して形成したアダプター18は、金属製の下型1
4a,14bよりも低熱伝導率、すなわち断熱性が良好
であるため、図6に示す様に、アダプター18内に形成
された押湯部16の部分の体積が、上型14b内に形成
された押湯部16の部分の体積よりも大となるように、
押湯部16を形成することによって、押湯部16の内壁
面に断熱性塗型剤を塗布しなくても、金属製の下型14
a,14bに形成されたキャビティ12bよりも断熱性
を向上できる。In the molding die 12 shown in FIGS. 2 and 3, the feeder portion 16 is formed in the upper die 14b. The portion formed by solidifying the molten metal filled in the feeder portion 16 is a cast product. It is not necessary to form the upper die 14b made of metal because the cut portion is cut away from the upper die 14b. For this reason, the feeder section 16 may be formed over the adapter 18 formed by firing calcium sulfate and the upper mold 14b. In this case, the adapter 18 formed by calcining calcium sulfate is a metal lower mold 1.
As shown in FIG. 6, the volume of the portion of the feeder 16 formed in the adapter 18 was formed in the upper die 14b because the heat conductivity was lower than that of the upper mold 14b. So as to be larger than the volume of the feeder 16
By forming the feeder 16, the metal lower mold 14 can be formed without applying a heat-insulating coating agent to the inner wall surface of the feeder 16.
The heat insulating property can be improved more than the cavity 12b formed in the a and 14b.
【0024】また、図7に示す様に、アダプター18と
上型14bとの間に、金属製の上型14b及び下型14
aよりも低熱伝導率、すなわち断熱性が良好な挿入板3
7を挿入し、挿入板37と上型14bとに亘って押湯部
16を形成してもよい。かかるアダプター18と挿入板
37とは相互に取り外しが可能であり、挿入板37も上
型14bから取り外し可能である。この挿入板37とし
ては、硫酸カルシウムを焼成して形成した挿入板を用い
ることができ、挿入板37に形成する押湯部16の部分
の体積が、図7に示す様に、上型14b内に形成した押
湯部16の部分の体積よりも大となるように、押湯部1
6を形成することによって、押湯部16の内壁面に断熱
性塗型剤を塗布しなくても、金属製の下型14a,14
bに形成されたキャビティ12bよりも断熱性を向上で
きる。As shown in FIG. 7, a metal upper die 14b and a lower die 14 are provided between the adapter 18 and the upper die 14b.
Insertion plate 3 having a lower thermal conductivity than a, that is, better heat insulation
7 may be inserted to form the feeder 16 over the insertion plate 37 and the upper die 14b. The adapter 18 and the insertion plate 37 are detachable from each other, and the insertion plate 37 is also detachable from the upper die 14b. As the insert plate 37, an insert plate formed by firing calcium sulfate can be used, and the volume of the feeder section 16 formed on the insert plate 37 is, as shown in FIG. So that the volume of the feeder 16 is larger than the volume of the feeder 16
6, the metal lower dies 14a, 14a can be formed without applying a heat-insulating coating material to the inner wall surface of the feeder unit 16.
The heat insulating property can be improved more than the cavity 12b formed in b.
【0025】図2、図3、図6及び図7に示す成形型1
2では、アダプター18及び挿入板37を、硫酸カルシ
ウムを焼成して形成しているが、金属製であってもよ
く、セラミック製であってもよい。但し、押湯部16を
実質的に形成するアダプター18又は挿入板37を金属
製とした場合には、押湯部16の内壁面に断熱性塗型剤
を塗布し、押湯部16の断熱性をキャビティ12bより
も向上することを要する。また、図2に示す加熱炉28
を、図7に示す様に、成形型12の金属ガス導入口12
cの直上に設けてもよく、或いは加熱炉28でガス化さ
れた金属ガスとしてのマグネシウムガスと、金属ガスと
反応する反応性ガスとしての窒素ガスとを反応させて還
元性化合物であるマグネシウム窒素化合物(Mg3N2)を
生成する反応槽39を成形型12の金属ガス導入口12
cの直上に設けてもよい。尚、以上の説明では、溶湯と
して鍛造用アルミニウム合金の溶湯を用いた鋳造方法に
ついて説明してきたが、本発明は鍛造用鉄合金等の溶湯
を用いた鋳造方法にも適用できる。The molding die 1 shown in FIGS. 2, 3, 6 and 7
In 2, the adapter 18 and the insert plate 37 are formed by firing calcium sulfate, but may be made of metal or ceramic. However, when the adapter 18 or the insert plate 37 which substantially forms the feeder portion 16 is made of metal, a heat-insulating mold is applied to the inner wall surface of the feeder portion 16 and the heat insulation of the feeder portion 16 is performed. It is necessary to improve the performance over the cavity 12b. The heating furnace 28 shown in FIG.
As shown in FIG.
c, or may be formed by reacting magnesium gas as a metal gas gasified in the heating furnace 28 with nitrogen gas as a reactive gas that reacts with the metal gas to reduce magnesium nitrogen as a reducing compound. The reaction tank 39 for producing the compound (Mg 3 N 2 ) is connected to the metal gas inlet 12 of the mold 12.
It may be provided directly above c. In the above description, a casting method using a molten aluminum alloy for forging has been described, but the present invention is also applicable to a casting method using a molten metal such as an iron alloy for forging.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、従来、鋳造が困難とさ
れていた鍛造用金属の溶湯を用いて鋳造を行うことがで
き、鋳造用金属の溶湯を用いて得られる鋳造品に比較し
て、強度や靭性等が向上された鋳造品を得ることができ
る。According to the present invention, casting can be performed using a molten metal of a forging metal, which has conventionally been difficult to cast, and compared with a cast product obtained using a molten metal of a casting metal. Thus, it is possible to obtain a cast product having improved strength and toughness.
【図1】本発明に係る還元鋳造方法に用いる成形型の一
例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an example of a molding die used in a reduction casting method according to the present invention.
【図2】本発明に係る還元鋳造方法を実施するための鋳
造装置の一例を説明するための略線図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a casting apparatus for performing a reduction casting method according to the present invention.
【図3】図2に示す鋳造装置で用いる成形型を説明する
ための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a molding die used in the casting apparatus shown in FIG.
【図4】図2に示す成形型の押湯部と図1に示す成形型
の押湯部との相違を説明するためのグラフである。4 is a graph for explaining a difference between a feeder of the forming die shown in FIG. 2 and a feeder of the forming die shown in FIG. 1;
【図5】鍛造用アルミニウム合金の溶湯の冷却速度と凝
固された鍛造用アルミニウム合金の樹枝状結晶の間隔と
の関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a cooling rate of a melt of an aluminum alloy for forging and an interval between dendritic crystals of a solidified aluminum alloy for forging.
【図6】図3に示す成形型の他の例を説明する断面図で
ある。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating another example of the molding die shown in FIG.
【図7】図3に示す成形型の他の例を説明する断面図で
ある。FIG. 7 is a sectional view illustrating another example of the molding die shown in FIG.
【図8】従来の鋳造方法に用いられる成形型の断面図で
ある。FIG. 8 is a sectional view of a molding die used in a conventional casting method.
【図9】鋳造用アルミニウム合金の状態図である。FIG. 9 is a state diagram of an aluminum alloy for casting.
【図10】鍛造用アルミニウム合金の状態図である。FIG. 10 is a state diagram of an aluminum alloy for forging.
10,12 成形型 11d,12a 注湯口 11c,12b キャビティ 16,17 押湯部 21 湯路 10, 12 Mold 11d, 12a Pouring port 11c, 12b Cavity 16, 17 Feeder unit 21 Runner
───────────────────────────────────────────────────── 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) C22C 21/02 C22C 21/02 21/06 21/06 21/10 21/10 21/12 21/12 (72)発明者 春原 昭 長野県上田市大字国分840番地 日信工業 株式会社 (72)発明者 荻原 晃一 長野県上田市大字国分840番地 日信工業 株式会社 Fターム(参考) 4E093 NA02 NB05 NB08 NB10 PB03 PB05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) C22C 21/02 C22C 21/02 21/06 21/06 21/10 21/10 21/12 21/12 ( 72) Inventor Akira Sunohara 840, Kokubu, Ueda-shi, Nagano Nissin Kogyo Co., Ltd. PB05
Claims (8)
溶湯と還元性化合物とを接触せしめ、前記溶湯の表面に
形成された酸化皮膜を還元しつつ、所望形状の鋳造品を
鋳造する際に、 該金属の溶湯として、鍛造用金属を溶融して得た溶湯を
用いることを特徴とする還元鋳造方法。When casting a casting having a desired shape while bringing a molten metal of a metal poured into a cavity of a mold into contact with a reducing compound and reducing an oxide film formed on the surface of the molten metal. A reduction casting method, wherein a molten metal obtained by melting a forging metal is used as the molten metal.
−Cu−Mg系、Al−Cu−Mg−Zn系又はAl−
Mg−Si系の鍛造用アルミニウム合金を用いる請求項
1記載の還元鋳造方法。2. As a metal for forging, Al—Cu based, Al
-Cu-Mg type, Al-Cu-Mg-Zn type or Al-
The reduction casting method according to claim 1, wherein an Mg-Si-based forging aluminum alloy is used.
はマグネシウム(Mg)を含有するアルミニウム合金で
あって、前記銅(Cu)の含有量が5%以下及び/又は
前記マグネシウム(Mg)の含有量が3%以下の鍛造用
アルミニウム合金を用いる請求項1又は請求項2記載の
還元鋳造方法。3. An aluminum alloy containing copper (Cu) and / or magnesium (Mg) as a metal for forging, wherein the content of said copper (Cu) is 5% or less and / or said magnesium (Mg). The reduction casting method according to claim 1 or 2, wherein a forging aluminum alloy having a content of 3% or less is used.
合金を用い、キャビティに注湯された溶湯の冷却速度を
500℃/分以上とする請求項1〜3のいずれか一項記
載の還元鋳造方法。4. The reduction casting method according to claim 1, wherein an aluminum alloy for forging is used as the metal for forging, and the cooling rate of the molten metal poured into the cavity is 500 ° C./min or more. .
合金を用い、キャビティに注湯された溶湯の冷却速度
を、凝固された鍛造用アルミニウム合金の樹枝状結晶の
間隔が平均で25μm未満となるように調整する請求項
1〜4のいずれか一項記載の還元鋳造方法。5. A forging aluminum alloy is used as the forging metal, and the cooling rate of the molten metal poured into the cavity is adjusted so that the interval between dendritic crystals of the solidified forging aluminum alloy is less than 25 μm on average. The reduction casting method according to any one of claims 1 to 4, wherein the method is adjusted to:
キャビティとの間に押湯部が形成され、且つ前記押湯部
とキャビティとの間に、前記押湯部に注湯された溶湯の
冷却速度がキャビティに注湯された溶湯よりも遅くなる
冷却速度差が付与されるように、前記押湯部がキャビテ
ィよりも高断熱性に形成されて成る成形型を用いる請求
項1記載の還元鋳造方法。6. A molten metal poured into a feeder between a feeder for pouring a molten metal and a cavity as a molding die, and between the feeder and the cavity. 2. The mold according to claim 1, wherein the feeder portion is formed to have a higher heat insulating property than the cavity so that a cooling rate difference in which the cooling rate of the molten metal is lower than that of the molten metal poured into the cavity is provided. Reduction casting method.
合金を用い、キャビティに注湯された溶湯の冷却速度を
500℃/分以上とし、押湯部に注湯された溶湯の冷却
速度を500℃/分未満とする請求項6記載の還元鋳造
方法。7. An aluminum alloy for forging is used as a metal for forging, the cooling rate of the molten metal poured into the cavity is set to 500 ° C./min or more, and the cooling rate of the molten metal poured to the riser is 500 ° C. 7. The reduction casting method according to claim 6, wherein the rate is less than / min.
合金を用い、キャビティに注湯された溶湯の冷却速度
を、凝固された鍛造用アルミニウム合金の樹枝状結晶の
間隔が平均で25μm未満となるように調整すると共
に、押湯部に注湯された溶湯の冷却速度を、凝固された
鍛造用アルミニウム合金の樹枝状結晶の間隔が平均で2
5μm以上となるように調整する請求項6又は請求項7
記載の還元鋳造方法。8. An aluminum alloy for forging is used as a metal for forging, and the cooling rate of the molten metal poured into the cavity is adjusted so that the interval between dendritic crystals of the solidified aluminum alloy for forging is less than 25 μm on average. And the cooling rate of the molten metal poured into the riser is adjusted so that the interval between the dendritic crystals of the solidified aluminum alloy for forging is 2 on average.
8. The method according to claim 6, wherein the thickness is adjusted to 5 μm or more.
The reduction casting method as described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001138555A JP2002331351A (en) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | Reducing casting method |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006104537A (en) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Nissin Kogyo Co Ltd | Method for casting aluminum alloy |
CN107052261A (en) * | 2017-05-24 | 2017-08-18 | 禹州市伟朔机械制造厂 | A kind of casting mould |
KR102183683B1 (en) * | 2020-01-22 | 2020-11-26 | 터보파워텍(주) | method for manufacturing sealing segment of turbine and apparatus for manufacturing thereof |
CN112846088A (en) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 重庆长江造型材料(集团)股份有限公司 | Riser with multiple thermal efficiency and machining method |
-
2001
- 2001-05-09 JP JP2001138555A patent/JP2002331351A/en active Pending
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