JP2003103342A - 鋳型および鋳物の冷却方法 - Google Patents
鋳型および鋳物の冷却方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳物を均一に冷却できる鋳型および鋳物の冷
却方法を提供する。 【解決手段】 鋳型の少なくとも一部の表面に鋳物の成
形空間４からの厚さを略同一にして鋳物砂表面に形成し
た冷却面８を設け、冷却媒体Ｃを前記冷却面８に接触さ
せて冷却する。冷却面８は型枠１２や蓋部材５との間に
形成した空間部１５内に球形の充填材１９を充填して冷
却媒体Ｃを循環させる。
却方法を提供する。 【解決手段】 鋳型の少なくとも一部の表面に鋳物の成
形空間４からの厚さを略同一にして鋳物砂表面に形成し
た冷却面８を設け、冷却媒体Ｃを前記冷却面８に接触さ
せて冷却する。冷却面８は型枠１２や蓋部材５との間に
形成した空間部１５内に球形の充填材１９を充填して冷
却媒体Ｃを循環させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却媒体により鋳
物の冷却が行える鋳型および鋳物の冷却方法に関するも
のである。
物の冷却が行える鋳型および鋳物の冷却方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】注湯後から解枠までの時間を短縮するた
めに鋳物の冷却速度を速める方法が従来からいくつか提
案されている。
めに鋳物の冷却速度を速める方法が従来からいくつか提
案されている。
【０００３】一つは、鋳型内にパイプを設置し、このパ
イプ等の内部に冷媒を通過させて鋳物砂の冷却を行う、
例えば、特開昭５７−１０３７７５号公報により提案さ
れた図７、８に示す方法がある。
イプ等の内部に冷媒を通過させて鋳物砂の冷却を行う、
例えば、特開昭５７−１０３７７５号公報により提案さ
れた図７、８に示す方法がある。
【０００４】これは、型枠１１０、１１２と固化した鋳
物砂１１１、１１３および木型等で作成した鋳物空間１
０４または発泡スチロール等の消失模型からなる鋳型に
おいて、鋳物砂１１１、１１３内に冷却パイプ１３０を
予め埋設し、図８に示すように溶融金属を注湯し、鋳物
が鋳造された後に、冷却パイプ１３０内に水，空気等の
冷却媒体Ｃを循環させ、鋳物を強制的に冷却するもので
ある。鋳物を均一に冷却することができれば、鋳物の変
形を防止することもできる。
物砂１１１、１１３および木型等で作成した鋳物空間１
０４または発泡スチロール等の消失模型からなる鋳型に
おいて、鋳物砂１１１、１１３内に冷却パイプ１３０を
予め埋設し、図８に示すように溶融金属を注湯し、鋳物
が鋳造された後に、冷却パイプ１３０内に水，空気等の
冷却媒体Ｃを循環させ、鋳物を強制的に冷却するもので
ある。鋳物を均一に冷却することができれば、鋳物の変
形を防止することもできる。
【０００５】また、別の方法としては、溶湯を注湯した
後の鋳型内に水等の冷却液を注入浸透させ、この冷却液
によって鋳物を迅速に冷却するものが、例えば、特開平
９−２２５６２１号公報により提案されている。注入す
る冷却液は、鋳物に直接かけるのではなく、鋳物を埋沈
させている鋳型に注入し、内部を浸透させ、鋳物砂を通
して鋳物の熱を奪うようにする。その際水温の上昇だけ
でなく、高い蒸発潜熱を利用するようにしている。
後の鋳型内に水等の冷却液を注入浸透させ、この冷却液
によって鋳物を迅速に冷却するものが、例えば、特開平
９−２２５６２１号公報により提案されている。注入す
る冷却液は、鋳物に直接かけるのではなく、鋳物を埋沈
させている鋳型に注入し、内部を浸透させ、鋳物砂を通
して鋳物の熱を奪うようにする。その際水温の上昇だけ
でなく、高い蒸発潜熱を利用するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の従来例では、鋳物の表面から等距離を保ちつつ表面
形状に沿うよう多数の冷却パイプ１３０を形成し万遍な
く並べて設置する必要があるため、形状が複雑な鋳物や
３次元の自由曲面を持つ鋳物等に対して冷却パイプ１３
０の設置が難しく、結果として鋳物を均一に冷却でき
ず、鋳物完成後の変形が大きくなるという不具合があっ
た。
者の従来例では、鋳物の表面から等距離を保ちつつ表面
形状に沿うよう多数の冷却パイプ１３０を形成し万遍な
く並べて設置する必要があるため、形状が複雑な鋳物や
３次元の自由曲面を持つ鋳物等に対して冷却パイプ１３
０の設置が難しく、結果として鋳物を均一に冷却でき
ず、鋳物完成後の変形が大きくなるという不具合があっ
た。
【０００７】また、型枠１１０、１１２内に鋳物砂１１
１、１１３を充填するに先立ち多数の冷却パイプ１３０
を曲げ加工して型枠内に設置するものであるため、冷却
パイプ１３０の設置に多大な工数がかかるという不具合
があった。
１、１１３を充填するに先立ち多数の冷却パイプ１３０
を曲げ加工して型枠内に設置するものであるため、冷却
パイプ１３０の設置に多大な工数がかかるという不具合
があった。
【０００８】また、後者の従来例では、冷却液を注入す
る水管を鋳型内に埋設させるとき、やはり鋳物の表面に
沿って均一に水管を配置することが難しく、結果として
鋳物を均一に冷却できず、鋳物完成後の変形が大きくな
るという不具合があった。
る水管を鋳型内に埋設させるとき、やはり鋳物の表面に
沿って均一に水管を配置することが難しく、結果として
鋳物を均一に冷却できず、鋳物完成後の変形が大きくな
るという不具合があった。
【０００９】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、鋳物を均一に冷却できる鋳型および鋳物の
冷却方法を提供することを目的とする。
れたもので、鋳物を均一に冷却できる鋳型および鋳物の
冷却方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、鋳型に係
わり、型枠内に鋳物砂を用いて鋳物の成形空間を形成す
る鋳型において、鋳型の少なくとも一部の表面に鋳物の
成形空間の形成面からの厚さを略同一にして鋳物砂表面
に冷却表面を形成し、前記冷却表面と型枠との間に形成
した冷却空間と、前記冷却空間内に均一に充填された充
填材と、前記冷却空間内に冷却媒体を循環させて前記冷
却表面を冷却する冷却手段とから構成したことを特徴と
する。
わり、型枠内に鋳物砂を用いて鋳物の成形空間を形成す
る鋳型において、鋳型の少なくとも一部の表面に鋳物の
成形空間の形成面からの厚さを略同一にして鋳物砂表面
に冷却表面を形成し、前記冷却表面と型枠との間に形成
した冷却空間と、前記冷却空間内に均一に充填された充
填材と、前記冷却空間内に冷却媒体を循環させて前記冷
却表面を冷却する冷却手段とから構成したことを特徴と
する。
【００１１】前記冷却表面は、鋳物の全周面に形成する
ことが望ましいが、形状精度を必要とする鋳物の部位を
対象とすることが実際的である。
ことが望ましいが、形状精度を必要とする鋳物の部位を
対象とすることが実際的である。
【００１２】前記冷却手段は、冷却媒体を冷却表面に接
触させる手段があればよく、鋳型内に冷却表面とともに
形成した空間に冷却媒体を注入、循環させることが望ま
しい。
触させる手段があればよく、鋳型内に冷却表面とともに
形成した空間に冷却媒体を注入、循環させることが望ま
しい。
【００１３】前記型枠は、鋳物砂の周囲を囲む枠体、お
よびまたは、蓋部材も含めており、これらの型枠と冷却
表面との空間部が冷却空間に形成される。
よびまたは、蓋部材も含めており、これらの型枠と冷却
表面との空間部が冷却空間に形成される。
【００１４】第２の発明は、第１の発明において、前記
冷却手段は、前記冷却空間内の充填材間の隙間を通して
冷却媒体を循環させるものであることを特徴とする。
冷却手段は、前記冷却空間内の充填材間の隙間を通して
冷却媒体を循環させるものであることを特徴とする。
【００１５】前記充填材は、球形に形成されることが、
充填材同士の間に断面積が所定の大きさに規定できる隙
間が形成できるため、冷却媒体の通路に用いる際に最適
である。
充填材同士の間に断面積が所定の大きさに規定できる隙
間が形成できるため、冷却媒体の通路に用いる際に最適
である。
【００１６】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記冷却表面は、鋳型の分割面の背面の鋳物砂を
切削加工若しくは予め鋳物砂に埋め込んだ成形木型を取
外すことで形成され、前記冷却空間は、鋳型を上記背面
で覆う蓋部材との間に形成されることを特徴とする。
いて、前記冷却表面は、鋳型の分割面の背面の鋳物砂を
切削加工若しくは予め鋳物砂に埋め込んだ成形木型を取
外すことで形成され、前記冷却空間は、鋳型を上記背面
で覆う蓋部材との間に形成されることを特徴とする。
【００１７】第４の発明は、方法に係り、型枠内に鋳物
砂を用いて鋳物の成形空間を鋳型内に形成し、鋳型の少
なくとも一部の表面を鋳物の成形空間の形成面からの厚
さを同一にして冷却表面に形成し、前記冷却表面を型枠
若しくは蓋部材の内面とで閉じた冷却空間に形成し、前
記冷却空間に充填部材を充填し、溶湯を鋳物の成形空間
に注湯後に、充填部材の隙間を通して冷却媒体を循環さ
せることを特徴とする。
砂を用いて鋳物の成形空間を鋳型内に形成し、鋳型の少
なくとも一部の表面を鋳物の成形空間の形成面からの厚
さを同一にして冷却表面に形成し、前記冷却表面を型枠
若しくは蓋部材の内面とで閉じた冷却空間に形成し、前
記冷却空間に充填部材を充填し、溶湯を鋳物の成形空間
に注湯後に、充填部材の隙間を通して冷却媒体を循環さ
せることを特徴とする。
【００１８】前記型枠は、鋳物砂の周囲を囲む枠体、お
よびまたは、蓋部材も含めており、これらの型枠と冷却
表面との空間部が冷却空間に形成される。
よびまたは、蓋部材も含めており、これらの型枠と冷却
表面との空間部が冷却空間に形成される。
【００１９】第５の発明は、第４の発明において、前記
冷却表面は、鋳型の分割面の背面の鋳物砂を切削加工若
しくは予め鋳物砂に埋め込んだ成形木型を取外すことで
形成し、前記鋳型背面を蓋部材で覆うことで前記冷却表
面と蓋部材内面との間に冷却空間を形成することを特徴
とする。
冷却表面は、鋳型の分割面の背面の鋳物砂を切削加工若
しくは予め鋳物砂に埋め込んだ成形木型を取外すことで
形成し、前記鋳型背面を蓋部材で覆うことで前記冷却表
面と蓋部材内面との間に冷却空間を形成することを特徴
とする。
【００２０】
【発明の効果】したがって、第１および第４の発明で
は、鋳型の少なくとも一部の表面に鋳物の成形空間の形
成面からの厚さを同一にして鋳物砂表面の冷却表面と型
枠とで冷却空間を形成して、冷却空間内に充填材を充填
する一方、冷却媒体を循環させるため、鋳物表面を均一
に冷却することができ、鋳物完成後の変形を小さくする
ことができる。
は、鋳型の少なくとも一部の表面に鋳物の成形空間の形
成面からの厚さを同一にして鋳物砂表面の冷却表面と型
枠とで冷却空間を形成して、冷却空間内に充填材を充填
する一方、冷却媒体を循環させるため、鋳物表面を均一
に冷却することができ、鋳物完成後の変形を小さくする
ことができる。
【００２１】しかも、冷却空間内には球形の充填材を充
填しているものであるため、鋳物砂および鋳物重量を変
形および破損させることなく保持できる。
填しているものであるため、鋳物砂および鋳物重量を変
形および破損させることなく保持できる。
【００２２】第２の発明では、第１の発明の効果に加え
て、冷却空間内の充填材間の隙間を通して冷却媒体を循
環させるため、冷却媒体を循環させるための冷却パイプ
等の設置が不要であり、鋳型製作時間を大幅に短縮する
ことができる。
て、冷却空間内の充填材間の隙間を通して冷却媒体を循
環させるため、冷却媒体を循環させるための冷却パイプ
等の設置が不要であり、鋳型製作時間を大幅に短縮する
ことができる。
【００２３】第３および第５の発明では、第１若しくは
第２または第４の発明の効果に加えて、鋳型の分割面の
背面の鋳物砂を切削加工若しくは予め鋳物砂に埋め込ん
だ成形木型を取外すことで冷却表面を形成しているた
め、冷却面積を大きく取れ、大型の鋳物でも均一に冷却
でき、鋳物完成後の変形を小さくすることができる。
第２または第４の発明の効果に加えて、鋳型の分割面の
背面の鋳物砂を切削加工若しくは予め鋳物砂に埋め込ん
だ成形木型を取外すことで冷却表面を形成しているた
め、冷却面積を大きく取れ、大型の鋳物でも均一に冷却
でき、鋳物完成後の変形を小さくすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適用した鋳
型の一例の断面図であり、湯口２を持つ上型１、鋳物の
成形空間４を備えた下型３、および、下型３下方に固定
された蓋部材５とから構成される。
図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適用した鋳
型の一例の断面図であり、湯口２を持つ上型１、鋳物の
成形空間４を備えた下型３、および、下型３下方に固定
された蓋部材５とから構成される。
【００２５】前記上型１は、型枠１０の内部に充填され
固化された鋳物砂１１を備え、その下面は下型３との分
割面６を形成しており、上下に貫通する湯口２を備え、
湯口２の上方開放端には湯口２を拡大して溜まりを形成
する湯溜まり７が配置されている。
固化された鋳物砂１１を備え、その下面は下型３との分
割面６を形成しており、上下に貫通する湯口２を備え、
湯口２の上方開放端には湯口２を拡大して溜まりを形成
する湯溜まり７が配置されている。
【００２６】前記下型３は、上型１との分割面６に一部
が開口する鋳物の成形空間４を持ち型枠１２の内部に充
填され固化された鋳物砂１３を備え、鋳物の成形空間４
は上型１の湯口２と連なって形成されている。前記成形
空間４は、消失模型が挿入された状態のものでもよい。
が開口する鋳物の成形空間４を持ち型枠１２の内部に充
填され固化された鋳物砂１３を備え、鋳物の成形空間４
は上型１の湯口２と連なって形成されている。前記成形
空間４は、消失模型が挿入された状態のものでもよい。
【００２７】前記下型３の鋳物の成形空間４を囲んで鋳
物砂１３の下側表面は、下型３の蓋部材５との接合面７
から上方に窪んだ鋳型表面８（以下、冷却面、冷却表面
ともいう）に形成され、冷却表面８は鋳物の成形空間４
を形成する形成面９に対し所定の間隔（厚さ）を持つよ
う形成されている。即ち、鋳物の成形空間４は蓋部材５
側のいずれの表面であっても等距離に冷却表面８が存在
するよう両者間には一様な肉厚の鋳物砂１３が存在す
る。この鋳物砂１３の肉厚は、溶湯の注湯圧力に充分耐
えられる鋳物砂１３の厚さを必要とする。
物砂１３の下側表面は、下型３の蓋部材５との接合面７
から上方に窪んだ鋳型表面８（以下、冷却面、冷却表面
ともいう）に形成され、冷却表面８は鋳物の成形空間４
を形成する形成面９に対し所定の間隔（厚さ）を持つよ
う形成されている。即ち、鋳物の成形空間４は蓋部材５
側のいずれの表面であっても等距離に冷却表面８が存在
するよう両者間には一様な肉厚の鋳物砂１３が存在す
る。この鋳物砂１３の肉厚は、溶湯の注湯圧力に充分耐
えられる鋳物砂１３の厚さを必要とする。
【００２８】前記蓋部材５は、前記下型３の枠体１２に
結合される周縁部１４とこの周縁部１４を連結して前記
下型３の上方へ窪んだ鋳型表面８とで空間部１５を形成
する蓋部１６とから形成され、周縁部１４には、冷却媒
体Ｃを前記空間部１５に導入する入口１７と、前記空間
部１５内の冷却媒体Ｃを排出する出口１８とが形成され
ている。
結合される周縁部１４とこの周縁部１４を連結して前記
下型３の上方へ窪んだ鋳型表面８とで空間部１５を形成
する蓋部１６とから形成され、周縁部１４には、冷却媒
体Ｃを前記空間部１５に導入する入口１７と、前記空間
部１５内の冷却媒体Ｃを排出する出口１８とが形成され
ている。
【００２９】前記蓋部材５と下型３の鋳型表面８とで形
成される空間部１５には、金属製、若しくは、樹脂製か
らなる球形の充填材１９が充填される。充填材１９は球
形であるため、鋳型表面８の形状が複雑な場合や３次元
の自由曲面を持つ場合においても均一の密度で充填する
ことができ、しかも、充填材１９同士が充填により接触
した状態においても、部分接触状態であり、水や空気な
どの冷却媒体Ｃの流通を許容する。また、充填材１９の
材質としては、鋳型内に注入される溶湯の重量と鋳物砂
自身の重量とに耐えられる強度を備えていればどのよう
な材料が選択されてもよい。
成される空間部１５には、金属製、若しくは、樹脂製か
らなる球形の充填材１９が充填される。充填材１９は球
形であるため、鋳型表面８の形状が複雑な場合や３次元
の自由曲面を持つ場合においても均一の密度で充填する
ことができ、しかも、充填材１９同士が充填により接触
した状態においても、部分接触状態であり、水や空気な
どの冷却媒体Ｃの流通を許容する。また、充填材１９の
材質としては、鋳型内に注入される溶湯の重量と鋳物砂
自身の重量とに耐えられる強度を備えていればどのよう
な材料が選択されてもよい。
【００３０】図示の例は、プレス型を倒立させた状態で
鋳造する場合の鋳型を示し、図中下方に連なる部分がプ
レス面を構成し、プレス面から上方に延びた３本の部材
はプレス型の脚部を形成するものであり、この場合にお
いて、鋳造後の変形を最小限に止める部分はプレス面で
あることから、プレス面を形成する鋳物砂１３を所定の
均一な肉厚に形成したものである。必要であれば、図示
しないが、他の部分を形成する鋳物砂１３の肉厚も所定
の均一な肉厚に形成してもよい。その場合、所定の肉厚
に形成された鋳型表面で形成された空間部に、前記と同
様球体からなる充填材を充填して、その充填材が充填さ
れた空間部に冷却媒体を流通させる入口および出口を形
成する。
鋳造する場合の鋳型を示し、図中下方に連なる部分がプ
レス面を構成し、プレス面から上方に延びた３本の部材
はプレス型の脚部を形成するものであり、この場合にお
いて、鋳造後の変形を最小限に止める部分はプレス面で
あることから、プレス面を形成する鋳物砂１３を所定の
均一な肉厚に形成したものである。必要であれば、図示
しないが、他の部分を形成する鋳物砂１３の肉厚も所定
の均一な肉厚に形成してもよい。その場合、所定の肉厚
に形成された鋳型表面で形成された空間部に、前記と同
様球体からなる充填材を充填して、その充填材が充填さ
れた空間部に冷却媒体を流通させる入口および出口を形
成する。
【００３１】前記下型の鋳物砂に形成する鋳型表面８
は、図２、３の工程により製作される。図２は、成形台
２０上に鋳物砂１１、１３を充填し固化した上型１およ
び下型３を倒立させて載置した状態を示し、上型１およ
び下型３には鋳物形状の空洞４が形成されているか、若
しくは、消失模型を埋設して構成している。
は、図２、３の工程により製作される。図２は、成形台
２０上に鋳物砂１１、１３を充填し固化した上型１およ
び下型３を倒立させて載置した状態を示し、上型１およ
び下型３には鋳物形状の空洞４が形成されているか、若
しくは、消失模型を埋設して構成している。
【００３２】図２に示すように下型３の下方（図中上
方）から切削工具Ｔにより鋳物砂１３を切削し、鋳型表
面８を形成する。この鋳型表面８の形状は、鋳物の形状
に鋳物砂１３の厚さ分だけ寸法を追加する（鋳物形状の
各点の座標位置を鋳物砂の厚さ分だけオフセットさせ
る）ことで容易にその座標位置を決定することができ
る。この場合の鋳物砂１３の厚さは、前記したように、
鋳造時の注湯圧力に耐えられる鋳物砂１３の厚さを残存
させるよう決定される。
方）から切削工具Ｔにより鋳物砂１３を切削し、鋳型表
面８を形成する。この鋳型表面８の形状は、鋳物の形状
に鋳物砂１３の厚さ分だけ寸法を追加する（鋳物形状の
各点の座標位置を鋳物砂の厚さ分だけオフセットさせ
る）ことで容易にその座標位置を決定することができ
る。この場合の鋳物砂１３の厚さは、前記したように、
鋳造時の注湯圧力に耐えられる鋳物砂１３の厚さを残存
させるよう決定される。
【００３３】鋳型表面８の成形は、上記のように切削工
具Ｔによる成形方法に限られず、予め鋳型表面８を模っ
た表面をもつ木型Ｍにより形成してもよい。即ち、下型
３に鋳物砂１３を充填する前に木型Ｍを下型３に組合わ
せて型枠１２の下方部分とし、鋳物成形用の木型を位置
決めして鋳物砂１３を充填し固化させ、図２の状態に上
型１、下型３を倒立状態で配置し、木型Ｍを上方へ抜き
取るようにしても、上記方法と同様に鋳型表面８を形成
することができる。
具Ｔによる成形方法に限られず、予め鋳型表面８を模っ
た表面をもつ木型Ｍにより形成してもよい。即ち、下型
３に鋳物砂１３を充填する前に木型Ｍを下型３に組合わ
せて型枠１２の下方部分とし、鋳物成形用の木型を位置
決めして鋳物砂１３を充填し固化させ、図２の状態に上
型１、下型３を倒立状態で配置し、木型Ｍを上方へ抜き
取るようにしても、上記方法と同様に鋳型表面８を形成
することができる。
【００３４】鋳型表面８が形成されたなら、その空隙部
分および空間部分１５に球形の充填材１９を充填してゆ
き、所定量充填した後、水，空気等の冷却媒体Ｃを循環
させる配管が取付け可能な蓋部材５をその周縁部１４を
下型３の型枠１２に固定することで取付ける。そして、
その後も、蓋部材５と鋳型表面８との空間部分１５に充
填材１９を充填してゆく。充填を完了した図３の鋳型
は、充填材１９が球形であるため、空間部分１５内に均
一の密度で充填され、空間部分１５を形成する鋳型表面
８、蓋部材５、および、下型３の型枠１２に沿う側壁部
に均一に接触している。
分および空間部分１５に球形の充填材１９を充填してゆ
き、所定量充填した後、水，空気等の冷却媒体Ｃを循環
させる配管が取付け可能な蓋部材５をその周縁部１４を
下型３の型枠１２に固定することで取付ける。そして、
その後も、蓋部材５と鋳型表面８との空間部分１５に充
填材１９を充填してゆく。充填を完了した図３の鋳型
は、充填材１９が球形であるため、空間部分１５内に均
一の密度で充填され、空間部分１５を形成する鋳型表面
８、蓋部材５、および、下型３の型枠１２に沿う側壁部
に均一に接触している。
【００３５】次いで、蓋部材５も含んで鋳型全体を反転
させ、成形台２０を取り除くことで、図１の鋳型を構成
することができる。
させ、成形台２０を取り除くことで、図１の鋳型を構成
することができる。
【００３６】上記説明の鋳型への溶湯の注入して鋳物を
形成する作用につき、以下に説明する。図１の構成の鋳
型は、上型１と下型３が分割面６で接合されて型枠１
０、１２が連結され、また、蓋部材５と下型３の型枠１
２、周縁部１４が連結されて一体に構成され、鋳型表面
８と蓋部材５とで形成される空間部１５には球形の充填
材１９が充填され、蓋部材５の周縁部１４の入口１７、
出口１８は冷却媒体Ｃの貯蔵装置に連通されている。
形成する作用につき、以下に説明する。図１の構成の鋳
型は、上型１と下型３が分割面６で接合されて型枠１
０、１２が連結され、また、蓋部材５と下型３の型枠１
２、周縁部１４が連結されて一体に構成され、鋳型表面
８と蓋部材５とで形成される空間部１５には球形の充填
材１９が充填され、蓋部材５の周縁部１４の入口１７、
出口１８は冷却媒体Ｃの貯蔵装置に連通されている。
【００３７】上型１の湯溜まり７に溶融金属を注湯する
と、溶融金属は湯口２を経由して鋳物空間４内に流入し
鋳物空間４を充填する。鋳物空間４が消失模型で形成さ
れている場合には、消失模型を昇華させつつ鋳物空間４
に溶融金属が充填される。このとき、鋳物空間４を形成
する鋳物砂１３、特に、鋳型表面８を形成する鋳物砂１
３は、前記したように充分な厚さが確保されているため
に破損することがなく、また、球形の充填材１９もこの
重量に耐えて破損することがない。
と、溶融金属は湯口２を経由して鋳物空間４内に流入し
鋳物空間４を充填する。鋳物空間４が消失模型で形成さ
れている場合には、消失模型を昇華させつつ鋳物空間４
に溶融金属が充填される。このとき、鋳物空間４を形成
する鋳物砂１３、特に、鋳型表面８を形成する鋳物砂１
３は、前記したように充分な厚さが確保されているため
に破損することがなく、また、球形の充填材１９もこの
重量に耐えて破損することがない。
【００３８】注湯完了後に、図４に示すように、蓋部材
５の周縁部１４の入口１７から図示しない貯蔵装置の冷
却媒体Ｃを空間１５内に導入し出口１８から貯蔵装置に
排出して冷却媒体Ｃを循環させる。空間１５内に導入し
た冷却媒体Ｃは、充填材１９が球形をなしているので、
充填材１９間に存在する隙間を通過し、空間１５内に面
している鋳物砂１３による鋳型表面８を冷却する。
５の周縁部１４の入口１７から図示しない貯蔵装置の冷
却媒体Ｃを空間１５内に導入し出口１８から貯蔵装置に
排出して冷却媒体Ｃを循環させる。空間１５内に導入し
た冷却媒体Ｃは、充填材１９が球形をなしているので、
充填材１９間に存在する隙間を通過し、空間１５内に面
している鋳物砂１３による鋳型表面８を冷却する。
【００３９】この冷却の状態を、鋳物、鋳物砂、充填
材、冷却媒体から、モデル化して鋳物砂厚さと温度の関
係を示した図５により詳細に説明する。
材、冷却媒体から、モデル化して鋳物砂厚さと温度の関
係を示した図５により詳細に説明する。
【００４０】ここで、鋳物の温度：ｔ１
冷却媒体Ｃの温度：ｔ２
鋳物砂の表面積：Ｆ
熱量が流れる時間：θ
鋳物砂の厚さ：ｂ
鋳物砂の熱伝導率：λ
とすると、鋳物砂を通して流れる熱量Ｑは、下記（１）
式 Ｑ＝λ×Ｆ×θ×（ｔｌ−ｔ２）／ｂ ・・（１）式 により求められる。（１）式を変形すると、下記（２）
式 （ｔｌ−ｔ２）＝（Ｑ×ｂ）／（Ｆ×θ×λ） ・・（２）式 が得られる。この（２）式より、鋳物と冷却媒体Ｃの温
度差は鋳物砂の厚さに比例することがわかる。したがっ
て、鋳物砂の厚さを一定にすることで、鋳物の目的とす
る鋳物形状部分を均一に冷却することができる。
式 Ｑ＝λ×Ｆ×θ×（ｔｌ−ｔ２）／ｂ ・・（１）式 により求められる。（１）式を変形すると、下記（２）
式 （ｔｌ−ｔ２）＝（Ｑ×ｂ）／（Ｆ×θ×λ） ・・（２）式 が得られる。この（２）式より、鋳物と冷却媒体Ｃの温
度差は鋳物砂の厚さに比例することがわかる。したがっ
て、鋳物砂の厚さを一定にすることで、鋳物の目的とす
る鋳物形状部分を均一に冷却することができる。
【００４１】図６は、鋳物内の温度差と変形の関係を、
比較的単純な鋳物試料Ｄにより示したものであり、ここ
で、 鋳物上部の断面積：Ａ１ 鋳物下部の断面積：Ａ２ 線膨張係数：α 鋳物上下の温度差：△Ｔ 鋳物の高さ：Ｈ 鋳物の長さ：Ｌ 断面２次モーメント：Ｉ とすると、鋳物の変形（反り）Ｓは、下記の（３）式 Ｓ＝（Ａ１×Ａ２×α×△Ｔ×Ｈ×Ｌ2）／（８×Ｉ×（Ａ１＋Ａ２）） ・ ・（３）式 により得られる。この（３）式より、鋳物の変形は温度
差△Ｔに比例することがわかる。同様に、自由曲面を持
つ鋳物においても、温度差△Ｔと鋳物の変形は比例す
る。したがって、鋳物を均一に冷却することによって、
鋳物の変形を低減することができる。
比較的単純な鋳物試料Ｄにより示したものであり、ここ
で、 鋳物上部の断面積：Ａ１ 鋳物下部の断面積：Ａ２ 線膨張係数：α 鋳物上下の温度差：△Ｔ 鋳物の高さ：Ｈ 鋳物の長さ：Ｌ 断面２次モーメント：Ｉ とすると、鋳物の変形（反り）Ｓは、下記の（３）式 Ｓ＝（Ａ１×Ａ２×α×△Ｔ×Ｈ×Ｌ2）／（８×Ｉ×（Ａ１＋Ａ２）） ・ ・（３）式 により得られる。この（３）式より、鋳物の変形は温度
差△Ｔに比例することがわかる。同様に、自由曲面を持
つ鋳物においても、温度差△Ｔと鋳物の変形は比例す
る。したがって、鋳物を均一に冷却することによって、
鋳物の変形を低減することができる。
【００４２】本実施の態様にあっては、下記の効果を奏
する。即ち、鋳型の少なくとも一部の表面に鋳物の成形
空間４の形成面からの厚さを略同一にして鋳物砂表面に
形成した冷却表面８に冷却媒体Ｃを接触させて鋳物を冷
却するため、鋳物表面を均一に冷却することができ、鋳
物完成後の変形を小さくすることができる。
する。即ち、鋳型の少なくとも一部の表面に鋳物の成形
空間４の形成面からの厚さを略同一にして鋳物砂表面に
形成した冷却表面８に冷却媒体Ｃを接触させて鋳物を冷
却するため、鋳物表面を均一に冷却することができ、鋳
物完成後の変形を小さくすることができる。
【００４３】冷却表面８は型枠１２若しくは蓋部材５内
面との間で冷却空間１５を形成し、この冷却空間１５内
に球形の充填材１９を充填しているものであるため、鋳
物砂１３および鋳物重量を変形および破損させることな
く保持できる。
面との間で冷却空間１５を形成し、この冷却空間１５内
に球形の充填材１９を充填しているものであるため、鋳
物砂１３および鋳物重量を変形および破損させることな
く保持できる。
【００４４】冷却空間１５内の充填材１９間の隙間を通
して冷却媒体Ｃを循環させるため、冷却媒体Ｃを循環さ
せるための冷却パイプ等の設置が不要であり、鋳型製作
時間を大幅に短縮することができる。
して冷却媒体Ｃを循環させるため、冷却媒体Ｃを循環さ
せるための冷却パイプ等の設置が不要であり、鋳型製作
時間を大幅に短縮することができる。
【００４５】鋳型の分割面６の背面の鋳物砂１３を切削
加工若しくは予め鋳物砂に埋め込んだ成形木型Ｍを取外
すことで冷却表面８を形成しているため、冷却面積を大
きく取れ、大型の鋳物でも均一に冷却でき、鋳物完成後
の変形を小さくすることができる。
加工若しくは予め鋳物砂に埋め込んだ成形木型Ｍを取外
すことで冷却表面８を形成しているため、冷却面積を大
きく取れ、大型の鋳物でも均一に冷却でき、鋳物完成後
の変形を小さくすることができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す鋳型の断面図。
【図２】同じく鋳型の製造過程の前段を示す説明図。
【図３】同じく鋳型の製造過程の後段を示す説明図。
【図４】鋳型による鋳造過程を示す説明図。
【図５】鋳物砂の厚さと温度の関係を示す説明図。
【図６】鋳物内の温度差と変形の関係を示す説明図。
【図７】従来技術の鋳型を示す断面図。
【図８】従来技術の鋳型による冷却状態を示す断面図。
１ 上型
２ 湯口
３ 下型
４ 鋳物の成形空間（鋳物形状の空間）
５ 蓋部材
６ 分割面
８ 鋳型表面（冷却面、冷却表面）
９ 鋳物の形成面
１０、１２ 型枠
１１、１３ 鋳物砂
１５ 空間部（冷却空間）
１９ 充填材
Claims (5)
- 【請求項１】 型枠内に鋳物砂を用いて鋳物の成形空間
を形成する鋳型において、 鋳型の少なくとも一部の表面に鋳物の成形空間の形成面
からの厚さを略同一にして鋳物砂表面に冷却表面を形成
し、前記冷却表面と型枠との間に形成した冷却空間と、 前記冷却空間内に均一に充填された充填材と、 前記冷却空間内に冷却媒体を循環させて前記冷却表面を
冷却する冷却手段とから構成したことを特徴とする鋳
型。 - 【請求項２】 前記冷却手段は、前記冷却空間内の充填
材間の隙間を通して冷却媒体を循環させるものであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の鋳型。 - 【請求項３】 前記冷却表面は、鋳型の分割面の背面の
鋳物砂を切削加工若しくは予め鋳物砂に埋め込んだ成形
木型を取外すことで形成され、 前記冷却空間は、鋳型を上記背面で覆う蓋部材との間に
形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の鋳型。 - 【請求項４】 型枠内に鋳物砂を用いて鋳物の成形空間
を鋳型内に形成し、 鋳型の少なくとも一部の表面を鋳物の成形空間の形成面
からの厚さを同一にして冷却表面に形成し、 前記冷却表面を型枠若しくは蓋部材の内面とで閉じた冷
却空間に形成し、 前記冷却空間に充填部材を充填し、溶湯を鋳物の成形空
間に注湯後に、充填部材の隙間を通して冷却媒体を循環
させることを特徴とする鋳物の冷却方法。 - 【請求項５】 前記冷却表面は、鋳型の分割面の背面の
鋳物砂を切削加工若しくは予め鋳物砂に埋め込んだ成形
木型を取外すことで形成し、 前記鋳型背面を蓋部材で覆うことで前記冷却表面と蓋部
材内面との間に冷却空間を形成することを特徴とする請
求項４に記載の鋳物の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001293402A JP3644422B2 (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 鋳型および鋳物の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001293402A JP3644422B2 (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 鋳型および鋳物の冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003103342A true JP2003103342A (ja) | 2003-04-08 |
| JP3644422B2 JP3644422B2 (ja) | 2005-04-27 |
Family
ID=19115198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001293402A Expired - Fee Related JP3644422B2 (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 鋳型および鋳物の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3644422B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101109656B1 (ko) * | 2011-07-19 | 2012-02-20 | 임해영 | 선박용 벨마우스의 목형 제조방법 |
| WO2013085401A1 (en) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | Przedsiębiorstwo Innowacyjne Odlewnictwa Specodlew - Sp. Z O. O. | Cooling plate |
| CN107716859A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-02-23 | 上海魁殊自动化科技有限公司 | 一种共箱铸造装置 |
| US20220048104A1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | Qingyou Han | Controlled nozzle cooling (cnc) casting |
| CN115945638A (zh) * | 2022-09-15 | 2023-04-11 | 南京航空航天大学 | 一种带有预埋式冷却系统的冷冻砂型工作平台及使用方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN105798232B (zh) * | 2016-03-29 | 2018-11-20 | 南通超达装备股份有限公司 | 消失模铸件的模具及其铸造方法 |
| KR101726148B1 (ko) * | 2016-04-07 | 2017-04-11 | 해원산업(주) | 주물사 절약형 주조 장치 및 그에 의한 주조 방법 |
-
2001
- 2001-09-26 JP JP2001293402A patent/JP3644422B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN107716859A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-02-23 | 上海魁殊自动化科技有限公司 | 一种共箱铸造装置 |
| CN107716859B (zh) * | 2017-12-11 | 2024-02-13 | 阜新建兴金属有限公司 | 一种共箱铸造装置 |
| US20220048104A1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | Qingyou Han | Controlled nozzle cooling (cnc) casting |
| US11897028B2 (en) * | 2020-08-13 | 2024-02-13 | Qingyou Han | Controlled nozzle cooling (CNC) casting |
| CN115945638A (zh) * | 2022-09-15 | 2023-04-11 | 南京航空航天大学 | 一种带有预埋式冷却系统的冷冻砂型工作平台及使用方法 |
| CN115945638B (zh) * | 2022-09-15 | 2024-03-12 | 南京航空航天大学 | 一种带有预埋式冷却系统的冷冻砂型工作平台及使用方法 |
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|---|---|
| JP3644422B2 (ja) | 2005-04-27 |
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