JP2005095921A - Casting method and casting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、鋳型へ送入する溶湯の温度を一定にすると共に、溶湯の送入圧力を所定のパターンに沿って変化させて均質鋳造することを目的とした鋳造方法及び鋳造装置に関する。 The present invention relates to a casting method and a casting apparatus aiming to perform uniform casting by keeping the temperature of a molten metal fed into a mold constant and changing a molten metal feeding pressure along a predetermined pattern.
従来、使用されている定量送湯装置は、図7に示すように、溶解炉外へ保持炉を設置し、保持炉の全湯面を加圧して送湯していた。 Conventionally, as shown in FIG. 7, the constant-quantity water feeding apparatus used has installed a holding furnace outside the melting furnace, and pressurized all the hot water surfaces of the holding furnace to feed hot water.
また貯湯炉体と、定湯炉体に夫々開閉自在のタップを設けた装置も開示されていた。 Moreover, the apparatus which provided the tap which can be opened and closed to a hot water storage body and a constant temperature furnace body was also disclosed.
更に溶湯を保持炉から吸湯タンクへ流入させる方式の装置も開示されていた。
従来使用されている低圧鋳造方法は、密閉炉の炉内溶湯上面を加圧し、溶湯を鋳型内に圧入する方法が主流を占めている。 A conventionally used low-pressure casting method is mainly a method in which the upper surface of the molten metal in the closed furnace is pressurized and the molten metal is pressed into the mold.
前記のような密閉炉においては、次のような問題点があった。 The closed furnace as described above has the following problems.
(1)鋳込みにより、炉内の湯面が変動するので、鋳込み量を正確にするために、湯面位置の計算値を入力し、補正をかけているが、計算値は実際の湯面と誤差があるので、精度の更なる向上ができない。 (1) Since the molten metal level in the furnace changes due to casting, the calculated value of the molten metal surface position is entered and corrected to make the amount of casting accurate, but the calculated value is the same as the actual molten metal level. Since there is an error, the accuracy cannot be further improved.
(2)密閉炉であるために、鋳込み中に配湯できない。 (2) Since it is a closed furnace, hot water cannot be distributed during casting.
(3)密閉炉のために、鋳込み中に溶湯処理ができない。 (3) Because of the closed furnace, the molten metal cannot be processed during casting.
(4)炉にシール性を要するために、構造上強固にしなければならず、これにより炉蓋の取り外し又は清掃が容易でなくなる。 (4) Since the furnace needs to be sealed, it must be structurally strong, which makes it difficult to remove or clean the furnace lid.
(5)その他稼働量が多くなるので、鋳込み量に高精度を求めることが難しくなる。例えば、従来は保持炉2の全液面20aを加圧していた(図7)。
(5) Since the amount of other operations increases, it becomes difficult to obtain high accuracy in the casting amount. For example, conventionally, the
この発明は、溶解炉から溶湯を分取した保持炉へ送湯装置を投入すると共に、送湯装置の上方(直上)へ鋳型を設置することにより、前記従来の問題点を解決したのである。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems by putting a hot water supply apparatus into a holding furnace where molten metal is separated from a melting furnace and installing a mold above (directly above) the hot water supply apparatus.
即ち、方法の発明は、保持炉中へ投入してある送入装置を介して、鋳型へ溶湯を送る方法において、前記送入装置の送入槽の内側上部へ不活性ガスを圧入して、鋳型内へ溶湯を圧入するに際し、圧入開始時の湯面を一定に保つと共に、溶湯圧力を予め定めた加圧パターンにより送湯することを特徴とした鋳造方法であり、鋳型への送湯温度と圧力を制御することを特徴としたものであり、加圧鋳造中に保持炉へ溶湯を配湯すると共に、炉内溶湯の処理をすることを特徴としたものである。 That is, the invention of the method is a method of feeding molten metal to a mold through a feeding device that has been put into a holding furnace, injecting an inert gas into the upper part inside the feeding tank of the feeding device, This is a casting method characterized in that when the molten metal is pressed into the mold, the molten metal pressure is kept constant and the molten metal pressure is fed in a predetermined pressurization pattern. The pressure is controlled, and the molten metal is distributed to the holding furnace during the pressure casting, and the molten metal in the furnace is treated.
また、装置の発明は、保持炉内へ送入装置を投入設置し、前記送入装置の送入槽内へ定湯面とする為の仕切り壁を設け、該仕切り壁で仕切られた加圧室内へ、鋳型への送入筒を挿入設置すると共に、前記加圧室の一側へ溶湯の流入手段を設け、上部へ加圧手段を設置したことを特徴とする鋳造装置であり、送入筒に加熱手段を設けたことを特徴とするものである。 Further, the invention of the apparatus is the pressurization in which a feeding device is placed in a holding furnace, a partition wall for providing a constant hot water surface is provided in the feeding tank of the feeding device, and partitioned by the partition wall. The casting apparatus is characterized in that the feeding cylinder into the mold is inserted and installed in the chamber, the melt inflow means is provided on one side of the pressurizing chamber, and the pressurizing means is installed in the upper part. The cylinder is provided with heating means.
更に、流入手段は、保持炉と連通する吸入槽に送入槽を連結し、前記吸入槽又は送入槽の流入部に弁手段を介装したことを特徴とするものであり、弁手段は、吸入槽の吸入孔へ、止栓を嵌脱自在に設置したことを特徴とするものであり、弁手段は、吸入槽又は送入槽の隔壁へ、通湯路を設け、該通湯路にフロートバルブを介装させたことを特徴とするものである。 Further, the inflow means is characterized in that the inlet tank is connected to a suction tank communicating with the holding furnace, and a valve means is interposed in the inlet section of the inlet tank or the inlet tank. The stop means is detachably installed in the suction hole of the suction tank, and the valve means provides a hot water passage to the partition wall of the suction tank or the inlet tank. It is characterized in that a float valve is interposed.
この発明において、保持炉中へ投入する送湯装置は、吸入槽、中間槽及び送入槽を一体的に連結した装置、又は吸入槽及び送入槽を一体的に連結した装置、或いは、送入槽のみとすることもあるが、吸入槽と中間槽又は中間槽を送入槽とセットした方が制御容易であり、より高精度の送湯ができる。 In the present invention, the hot water supply apparatus to be charged into the holding furnace is an apparatus in which the suction tank, the intermediate tank and the input tank are integrally connected, or an apparatus in which the suction tank and the input tank are integrally connected, or Although it may be only an entrance tank, it is easier to control when the suction tank and the intermediate tank or the intermediate tank are set as the input tank, and more accurate hot water can be supplied.
この発明における弁装置は、溶湯の逆流を防止するものであって、一旦送湯装置に吸入した溶湯は、保持炉内へ戻さないので、効率上も好ましい手段である。 The valve device according to the present invention prevents the backflow of the molten metal, and the molten metal once sucked into the hot water supply device does not return to the holding furnace, which is a preferable means in terms of efficiency.
前記装置によれば、溶湯の温度管理が容易であり、かつ送湯量の規制が高精度になる利点がある。また、送入槽から金型に到る間の送湯筒は、可及的に短くできると共に、送湯筒の露出部に加熱層(例えば電熱線を埋設)を設けることにより温度コントロールが容易となる。 According to the said apparatus, there exists an advantage from which the temperature control of a molten metal is easy and the regulation of the amount of hot water supply becomes high precision. In addition, the length of the hot water canister as it reaches from the feeding tank to the mold can be shortened as much as possible, and temperature control is easy by providing a heating layer (for example, an embedded heating wire) in the exposed portion of the hot water canister. It becomes.
この発明によれば、保持炉中へ投入してある送入装置の送入槽1から所定温度の溶湯を必要量宛、必要圧力で、予め定めたパターンに沿い金型へ送入することができるので、均一製品を自動的かつ低圧鋳造できる効果がある。
According to this invention, it is possible to feed a molten metal at a predetermined temperature from a
特に、溶湯を円滑に移送し、かつ送入圧力をパターン化して継続送入できるので、鋳造に際し、送湯速度の制御と、鋳造精度の向上により、製品を均質化できる効果もある。 In particular, since the molten metal can be smoothly transferred and continuously fed by patterning the feeding pressure, it is possible to homogenize the product by controlling the feeding speed and improving the casting accuracy during casting.
この発明は、溶解炉から分取した溶湯を入れる保持炉の中へ、送湯装置を投入設置し、該送湯装置の上部へ鋳型を配置して、保持炉内の溶湯を低圧定量送湯するものであって、鋳造時間帯において、圧力に変化を与え、鋳造製品各部の均質化を図ると共に、製品の均一化を達成したものである。 In this invention, a hot water supply apparatus is placed and installed in a holding furnace into which molten metal separated from a melting furnace is placed, and a mold is placed on the upper part of the hot water supply apparatus, so that the molten metal in the holding furnace is low-pressure quantitative hot water supply. In the casting time zone, the pressure is changed to homogenize each part of the cast product, and the product is made uniform.
この発明は、金属素材の材質及び製品の形状、構造に対応する鋳型の形状、構造に応じ、送湯圧力に変化を与え、凝縮時の均質化のもとに、鋳造の効率向上を図ったものである。 This invention changes the hot water supply pressure according to the shape of the metal material and the shape of the product, the shape of the mold corresponding to the structure, and the structure, and aims to improve the casting efficiency based on homogenization during condensation. Is.
この発明は、保持炉の中へ、送湯装置を投入する。この送湯装置は、保持炉と連通する吸入槽と、中間槽と、送入槽を順次連設してある。そこで、吸入槽へ溶湯を吸入し、ついで中間槽へ加圧送入し、更に送入槽へ加圧送入する。 In the present invention, a hot water supply apparatus is put into a holding furnace. In this hot water supply apparatus, a suction tank communicating with the holding furnace, an intermediate tank, and a feed tank are sequentially provided. Therefore, the molten metal is sucked into the suction tank, then pressurized and fed into the intermediate tank, and further pressurized and fed into the feeding tank.
また、各槽には、不活性ガスの給排管を連結し、所定の不活性ガスを供給して、湯面を加圧することにより槽内の溶湯を次槽(又は鋳型)へ移送する。次に、不活性ガスを排出することにより保持炉から新たな溶湯を吸入する。前記操作を繰り返して鋳造を続行する。 Further, an inert gas supply / discharge pipe is connected to each tank, a predetermined inert gas is supplied, and the molten metal in the tank is transferred to the next tank (or mold) by pressurizing the molten metal surface. Next, a new molten metal is sucked from the holding furnace by discharging the inert gas. The above operation is repeated to continue casting.
前記において、吸入槽を大気圧にすれば、送湯装置内の湯面を保持炉の湯面までは自動的に給湯することができるので、吸入槽の必要湯面に達するように、保持炉の湯面を吸入槽の必要湯面と同等高さ以上に保っておけば、吸入槽の操作が簡易化される。 In the above, if the suction tank is at atmospheric pressure, the hot water surface in the hot water supply device can be automatically supplied up to the hot water surface of the holding furnace. If the hot water level is kept equal to or higher than the required hot water level of the suction tank, the operation of the suction tank is simplified.
次に、吸入槽から中間槽へ移行する場合には、吸入孔を塞ぎ、吸入槽の上部に不活性ガスを加圧送入する。この場合に、吸入孔を塞がないと、中間槽へ流動する溶湯の一部が吸入孔から保持炉内へ逆流し、中間槽への流入効率が悪くなるおそれがある。 Next, when shifting from the suction tank to the intermediate tank, the suction hole is closed, and an inert gas is pressurized and fed into the upper part of the suction tank. In this case, if the suction hole is not blocked, a part of the molten metal flowing to the intermediate tank flows backward from the suction hole into the holding furnace, and the inflow efficiency to the intermediate tank may be deteriorated.
この発明において、溶湯を送入槽から鋳型へ送入するには、送入槽の上部へ不活性ガスを加圧送入するのであるが、このガス送入圧力は鋳造時の金属の凝固特性上、同一圧力でなく、予め定めた圧力変化のパターンによらなければ、不均一凝固を生じ易い。 In this invention, in order to send the molten metal from the feeding tank to the mold, the inert gas is pressurized and fed to the upper part of the feeding tank. This gas feeding pressure is due to the solidification characteristics of the metal during casting. If the pressure is not the same and not according to a predetermined pressure change pattern, non-uniform solidification is likely to occur.
そこで、予め定めた圧力変化を定めたプログラムに基づいて加圧送入する必要がある。例えば、図6のような変化を示す送入圧力にする必要がある。 Therefore, it is necessary to pressurize and feed based on a program that defines a predetermined pressure change. For example, it is necessary to set the feeding pressure to show a change as shown in FIG.
この発明の実施例を図1に基づいて説明する。溶解炉1で適切な品質の溶湯を作り、これを保持炉2に分取する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An appropriate quality molten metal is made in the
保持炉2内には、吸入槽3、中間槽4、送入槽5が順次一体的に構成されている。前記送入槽5の上部に金型7が設置されており、送入槽5内と、金型7とは送入筒8で連結され、送入筒8の上部外壁にはヒータ9が埋設してあって、流動する溶湯の温度を調節できるようにしてある。
In the
前記実施例において、吸入槽3の下部に設けた吸入孔11の止栓12を引き上げて吸入孔11を開くと、吸入槽3内へ溶湯が流入する。例えば、溶湯の湯面が保持炉2の湯面と一致(又は所定の湯面に到達)したならば、前記止栓12を下降して吸入孔11を閉じる。
In the embodiment, when the
ついで、不活性ガスの給排管13から不活性ガスを吸入槽3内へ加圧流入させると、吸入槽3の溶湯が加圧されて流動し、中間槽4へ入る。次に、吸入槽3へ新たに溶湯を吸入した後、中間槽4の液面を不活性ガスで加圧すると、中間槽4内の溶湯は、送入槽5へ移される。そこで、再び吸入槽3の溶湯を中間槽4へ移し、保持炉2の溶湯を吸入槽3へ移す。前記のようにして、溶湯を保持炉2から吸入槽3、中間槽4及び送入槽5へ順次移動させ、送入槽5から鋳型7へ定量の溶湯を間欠圧入すれば継続して低圧鋳造することができる。
Next, when the inert gas is pressurized and introduced into the
例えば、重さ30kgのアルミニウム製品は、620℃〜700℃の溶湯温で、0.25kg/cm2〜0.8kg/cm2の圧力により必要量宛、金型へ流入させた後、4分〜6分で低圧鋳造することができる。 For example, aluminum product weighs 30kg is a melt temperature of 620 ° C. to 700 ° C., after flowing required amount destined to die by the pressure of 0.25kg / cm 2 ~0.8kg / cm 2 , 4 minutes Low pressure casting can be done in ~ 6 minutes.
前記において、中間槽4又は送入槽5への加圧送入に際しては、下流側の通路に逆流を阻止する為の弁手段を設置する方がより好ましい。
In the above, at the time of pressurizing and feeding into the intermediate tank 4 or the
この発明の装置の実施例を図2、3に基づいて説明する。保持炉2内の支持台6上へ、吸入槽3、中間槽4及び送入槽5よりなる溶湯送入装置10を設置する。
An embodiment of the apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. On the
前記吸入槽3、中間槽4及び送入槽5は夫々頂壁3a、4a、5aにより密閉されていると共に、夫々の頂壁に、不活性ガスの給排管13、14、15が連結開口している。
The
また、吸入槽3の底壁3cに、保持炉2と連通する吸入孔11を穿設し、吸入孔11へ止栓12を開閉自在に嵌挿すると共に、頂壁3a、4aから仕切壁3b、4bを垂下し、底壁3c、4cとの間に連通孔3d、4dを設け、前記底壁3cと4cの間及び4cと5cの間へ、夫々槽壁34、45を設ける。槽壁34は吸入槽3と、中間槽4の共通壁、槽壁45は、中間槽4と送入槽5の共通壁である。
In addition, a
次に、送入槽5の上部へ金型7を設置し、鋳型7に、送入筒8の上端を連結し、送入筒8の下部は送入槽5内に挿入させ、前記送入筒8の下端は送入槽5の底壁5cと若干の間隔を保って開口させてある。
Next, the
前記実施例についてその動作を説明する。前記保持炉2には、溶解炉1から適宜送湯されて、その湯面は大気圧下で一定に保たれるものとする。即ち、保持炉2の溶湯が少なくなれば、適宜補給し、過不足がないようにコントロールされている。
The operation of the embodiment will be described. The holding
まず、止栓12の弁杆12aを矢示16のように引き上げると共に、各給排管13、14、15から、夫々矢示17、18、19のように排気すると、各槽は減圧されるので、保持炉2内の溶湯20は矢示21、22、23、24、25のように各槽へ入り、湯面20aに達した時に、弁杆12aを矢示26のようにもどして止栓12を閉じると共に、給排管13、14、15からの排気を中止する(図2、湯面20aとなる)。
First, when the
次に、鋳型7へ送湯するには、給俳管15から矢示27のように不活性ガス(例えば窒素ガス)を加圧送入すれば、湯面20aを矢示28、29のように下圧するので、共通壁45で仕切られた送入槽5内の溶湯は、矢示30、31のように送入筒8を上昇し、鋳型7内へ送入される。この場合の送入圧力は、例えば図6のように、常に一定レベルで加圧を開始し、逐次増圧し、同一の加圧パターンで送湯し、鋳造することができる。
Next, to supply hot water to the
次に、吸入孔11を止栓12で塞いだ後、吸入槽3の給排管13から矢示32のように加圧ガスを送入すれば、吸入槽3内の溶湯は矢示22、23、24、25のように、中間槽4と、送入槽5へ移動し、再び中間槽4と、送入槽5に溶湯が充満する。この場合に、吸入槽3内の加圧を中止しても槽壁34、45により、一旦送られた溶湯は逆流しない。そこで、前記止栓12を開き、吸入槽3内を減圧して、保持炉2内の溶湯を矢示21、22のように流入させ、次の送湯に備える。このようにして、間欠給湯を繰り返し、鋳型7へ溶湯を送り、継続して低圧鋳造することができる。
Next, after the
この発明の他の実施例を図4について説明する。前記実施例2は、鋳造装置の溶湯送入装置10を、吸入槽3、中間槽4、送入槽5の3種を連結したが、図4の実施例は、吸入槽3と、送入槽5によって構成した。従って、溶湯を中間槽へ一時貯蔵することはないけれども、吸入槽3と、送入槽5の共同により溶湯を支障なく間欠定量送りすることができる。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the molten
前記において、吸入槽3と、送入槽5の共通槽壁35に自動弁36を設け、吸入槽3の保持炉2との底壁3c(又は側壁)に設けた吸入孔11へ止栓12を嵌着し、前記吸入槽3と、送入槽5へ夫々給排管13、15を連結すれば、前記実施例2と同一動作をさせることができる。
In the above, the
前記自動弁36は、連通筒33の上部内側にセラミックスボールよりなる弁体37を挿入して構成する。この自動弁36は、溶湯が矢示38のように吸入槽3から送入槽5へ送られる際には、溶湯が弁体37を矢示39のように押し上げ、連通筒33の溝33aから、矢示50のように溶湯が送り込まれる。
The
一方、送入槽5へ不活性ガスを圧入した際に、湯面が共通の槽壁35の上面に達するまでは、前記溝33aから逆流するが、湯面が溝33aの下壁33bと同高になると、弁体37も下降して連通筒33の上部を塞ぐので溶湯は逆流することなく、送入槽5内の溶湯を、送入筒8を介して鋳型7へ矢示51、52のように送り込むことができる。
On the other hand, when the inert gas is injected into the
前記のようにして、送入槽5内の溶湯がなくなったならば、止栓12を矢示49のように引き上げ、吸入孔11を開けて、保持炉2内の溶湯を吸入槽3内へ流入させることができる。この場合に、保持炉2の湯面が高い時には自然吸入し、保持炉2の湯面が吸入槽3内の必要高さに達しない場合には、吸入槽3の上部を減圧して、保持炉2内の溶湯を吸入する。
As described above, when there is no molten metal in the
前記のように、吸入槽3へ溶湯が吸入されたならば、前記止栓12の弁杆12aを下降して、吸入孔11を塞いだ後、給排管13から矢示53のように不活性ガスを流入させ、吸入槽3内を加圧して、吸入槽3内の溶湯を矢示38、50のように送入槽5に入れ、前記と同一操作により、送入筒8を経て鋳型7へ送湯することができる(図4)。
As described above, if the molten metal is sucked into the
この発明の他の実施例を図5について説明する。前記実施例3は、吸入槽3と、送入槽5を連結して使用したが、この実施例は、保持炉2の中へ送入槽5を投入設置し、送入槽5の上部に鋳型7を設置すると共に、鋳型7へ固定した送入筒8を送入槽5内へ挿入し、かつ送入槽5を密閉して、その頂壁へ給排管15を連結開口し、前記送入槽5の一側下部へ保持炉2と連通する吸入路40を設け、該吸入路40に弁体41を開閉可能にして、自動弁54を設置したものである。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the
前記において、給排管15から送入槽5内の気体を矢示44のように排気すれば、保持炉2内の溶湯は矢示42、43のように弁体41を押し上げて、送入槽5内へ入り、湯面55に達する。そこで、給排管15から、矢示46のように加圧気体を送入すれば、送入槽5内の湯面は矢示56のように下圧され、矢示47、48のように鋳型7へ送入される。鋳型7へ必要量の溶湯を送入したならば、再び送入槽5内の気体を排出して保持炉2の溶湯を送入槽5内へ吸入する。
In the above, if the gas in the
このようにして、溶湯の吸入と、鋳型7への送入を間欠的に繰り返し、低圧鋳造することができる。
In this way, the suction of the molten metal and the feeding into the
然して、溶湯は必要量を必要圧力で送ることができるので、均一製品を量産することができる。前記各送入槽5の送入筒8の上部には、加温部57を設置し、送入筒8の上部を加熱し、溶湯温を調節する。
However, since the required amount of molten metal can be sent at the required pressure, a uniform product can be mass-produced. A
1 溶解炉
2 保持炉
3 吸入槽
4 中間槽
5 送入槽
6 支持台
7 鋳型
8 送入筒
10 溶湯送入装置
11 吸入孔
12 止栓
13、14,15 給排管
34,45 槽璧
36、54 自動弁
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