JP2007160323A - 減圧鋳造法 - Google Patents

Abstract

【課題】融点の低い非鉄金属の機械構造物用鋳造に広範に適用できる減圧鋳造法を提供する。
【解決手段】減圧造型鋳型に減圧状態で溶湯を注湯する減圧鋳造法。中空の定盤上の模型表面に加熱軟化させた成形フィルムを吸引により密着させる工程と、該成形フィルムに塗型を塗布する工程と、吸引機能付鋳枠を被せる工程と、該鋳枠に乾燥砂を充填する工程と、該鋳枠の上面に遮蔽部材を設置し、該鋳枠から吸引して乾燥砂を固化する工程と、これらの工程により上減圧鋳型と下減圧鋳型を造型したのち、該上減圧鋳型と下減圧鋳型の所定の空間部位に密着される前記成形フィルムを除去する工程と、該成形フィルムを焼失した上減圧鋳型と下減圧鋳型とを型合せて減圧造型鋳型を構成する工程と、該減圧造型鋳型に減圧状態で溶湯を注湯する工程とを含んでいる。
【選択図】図３

Description

本発明は減圧鋳造法に関する。さらに詳しくは、融点の低い非鉄金属の鋳物に適用できる減圧鋳造法に関する。

従来の減圧造型鋳型の鋳造法は、中空の定盤を吸引しながら加熱し軟化させた成形フィルムを模型表面に密着させたのち、溶湯の刺し込みを防止するための塗型を塗布し、ついで、吸引機能付鋳枠を被せ、そして、乾燥砂を前記鋳枠に充填させる。ついで、この鋳枠の上部に遮蔽部材を置き前記鋳枠を吸引して乾燥砂を固化する。その後、この鋳枠からの吸引を止め、定盤と鋳枠を分離する。この工程で作られた上鋳型と下鋳型を枠合せして減圧状態で溶湯を注湯するようにしている。(特許文献１参照)。

特開２００２−４５９５９号公報

かかる注湯により、成形フィルムが燃焼し気体になる。そして、完全燃焼するとＣＯ_２とＨ_２Ｏになるが、不完全燃焼であればＣｍＨｎや、ＣＯも含まれた燃焼ガスが発生する。また、成形フィルムと乾燥砂とのあいだにある塗型層はほんのわずか通気度であるため、塗型層を通過しなかったほとんどの燃焼ガスはキャビティ内に存在している。

従来の鉄系鋳物では、混入したガス中の炭素は固溶するためその影響はほとんどない。これに対し、融点の低い非鉄金属、たとえばアルミニウム合金などから鋳物を造る場合、溶湯と発生した燃焼ガス、炭化水素系とは固溶しないため、鋳物に混入し、鋳肌近傍に欠陥として存在する。

すなわち、非鉄金属から鋳物を造る場合、キャビティ面や、鋳造方案部では、たとえばアルミニウム合金の鋳込み温度（注湯温度）が成形フィルムの燃焼温度約６５０度より２０〜９０度上であるため、不完全燃焼ガスが発生するとともに、該発生した燃焼ガスは溶湯と反応せず、燃焼ガスが鋳物に混入し、ガス欠陥、たとえば鋳肌表面にピンホール状欠陥（くぼみ）の鋳物欠陥を発生する。そのため、現状の減圧造型法は非鉄金属の機械構造物用鋳造に広範に適応させるのが難しい。

そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、融点の低い非鉄金属の機械構造物用鋳造に広範に適用できる減圧鋳造法を提供することを目的とする。

本発明の減圧鋳造法は、減圧造型鋳型に減圧状態で溶湯を注湯する減圧鋳造法であって、中空の定盤上の模型表面に加熱軟化させた成形フィルムを吸引により密着させる工程と、該成形フィルムに塗型を塗布する工程と、吸引機能付鋳枠を被せる工程と、該鋳枠に乾燥砂を充填する工程と、該鋳枠の上面に遮蔽部材を設置し、該鋳枠から吸引して乾燥砂を固化する工程と、これらの工程により上減圧鋳型と下減圧鋳型を造型したのち、該上減圧鋳型と下減圧鋳型の所定の空間部位に密着される前記成形フィルムを除去する工程と、該成形フィルムを焼失した上減圧鋳型と下減圧鋳型とを型合せて減圧造型鋳型を構成する工程と、該減圧造型鋳型に減圧状態で溶湯を注湯する工程とを含むことを特徴としている。

本発明によれば、上減圧鋳型と下減圧鋳型の造型後、所定の空間部におけるキャビティ部（および湯口や、湯道、堰などで構成している鋳造方案部）の成形フィルムを除去（焼失）したのち、型合せを行なって、鋳造することにより、鋳造時の成形フィルムの燃焼で発生するガスに起因する鋳肌表面のガス欠陥を防止することができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の減圧鋳造法を説明する。図１〜２に示されるように、上下半割れの上減圧鋳型１と下減圧鋳型１１は従来の減圧造型法の工程と同じ工程により造型することができる。すなわち、上減圧鋳型１は、図１に示されるように、中空の定盤（図示せず）上の模型表面に加熱軟化させた成形フィルム２を吸引により密着させたのち、該成形フィルム２に塗型３を塗布する。ついで、真空源（図示せず）に吸引配管４を介して連通する吸引機能付上鋳枠５を被せ、該上鋳枠５に耐熱性粒状の乾燥砂、たとえば珪砂６を充填する。ついで、該上鋳枠５の上面にフィルムなどの遮蔽部材７を設置したのち、該上鋳枠５から減圧吸引して珪砂６を固化して造型し、そして、前記定盤と上鋳枠５を分離して造られている。この上減圧鋳型１には、キャビティ８のほか、湯口９ａや、湯道９ｂ、堰（図示せず）および押し湯９ｃなどからなる鋳造方案部も造型されている。前記成形フィルム２の種類や厚さなどは、本発明において、とくに限定されるものではなく、適宜選定されるが、たとえば５０〜１００μｍのエチレン・ビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）フィルムとすることができる。また、前記塗型３の種類や形状、膜厚、塗布方法などについても、本発明において、とくに限定されるものではないが、黒鉛系などの塗型剤を刷毛塗りまたはスプレー塗布する方法を適宜用いることができる。なお、本発明においては、後述するように成形フィルムを除去（焼失）するため、塗型を塗布したのち乾燥させるのが好ましい。

また、図２に示されるように、下減圧鋳型１１は前記上減圧鋳型１と同様の工程により造型されている。図２において、符号１２は成形フィルム、符号１３は塗型、符号１４は吸引配管、符号１５は下鋳枠、符号１６は珪砂、符号１７は遮蔽部材、符号１８はキャビティ、１９ｂは湯道であり、成形フィルム１２、塗型１３、珪砂１６および遮蔽部材１７は前記上減圧鋳型１で使用したものを用いることができる。

ついで、本発明においては、前記上減圧鋳型１と下減圧鋳型１１とを型合せする前に、該上減圧鋳型１と下減圧鋳型１１の所定の空間部位に密着される前記成形フィルム２、１２を除去して塗型層で保形する。この所定の空間部位とは、キャビティ８、１８および鋳造方案部のうち、少なくともキャビティ８、１８の全面に対して約３０〜８０％であり、好ましくは全面である。これは、キャビティ８、１８に鋳造時、成形フィルムの燃焼で発生したガスがとくに溜まりやすいところであるからである。また、前記除去とは、塗型層の膜面を出す（露出する）ことであり、たとえばトーチバーナーで燃やして焼失させることができる。

ついで、本実施の形態では、図３に示されるように、前記キャビティ８、１８および鋳造方案部の成形フィルム２、１２をトーチバーナーで焼失させた上減圧鋳型１と下減圧鋳型１１とを型合せして、減圧造型鋳型Ａを構成する。

ついで、真空ポンプ２１により吸引しながら、前記減圧造型鋳型Ａのキャビティ８、１８に減圧状態で湯口９ａから溶湯を注湯する。本発明において、この溶湯は融点の低い非鉄金属であり、溶融点が鋳鉄の約１２００℃より低い、たとえば溶融点が６５０℃位のアルミニウム合金やマグネシウム合金などを用いることができる。

本実施の形態により鋳造されるアルミニウム合金鋳物の鋳肌表面には、ピンホール状欠陥がほとんど見られないことにより、本発明は、融点の低い非鉄金属の機械構造物用鋳造に広範に適用することができる。

本発明の一実施の形態に適用される上減圧鋳型の断面図である。 本発明の一実施の形態に適用される下減圧鋳型の断面図である。 本発明の一実施の形態にかかわる減圧造型鋳型の断面図である。

符号の説明

１ 上減圧鋳型
２、１２ 成形フィルム
３、１３ 塗型
４、１４ 吸引配管
５ 吸引機能付上鋳枠
６、１６ 珪砂
７、１７ 遮蔽部材
８、１８ キャビティ
９ａ 湯口
９ｂ、１９ｂ 湯道
９ｃ 押し湯
１１ 下減圧鋳型
１５ 吸引機能付下鋳枠
２１ 真空ポンプ

Claims (6)

1. 減圧造型鋳型に減圧状態で溶湯を注湯する減圧鋳造法であって、
   中空の定盤上の模型表面に加熱軟化させた成形フィルムを吸引により密着させる工程と、
   該成形フィルムに塗型を塗布する工程と、
   吸引機能付鋳枠を被せる工程と、
   該鋳枠に乾燥砂を充填する工程と、
   該鋳枠の上面に遮蔽部材を設置し、該鋳枠から吸引して乾燥砂を固化する工程と、
   これらの工程により上減圧鋳型と下減圧鋳型を造型したのち、該上減圧鋳型と下減圧鋳型の所定の空間部位に密着される前記成形フィルムを除去する工程と、
   該成形フィルムを除去した上減圧鋳型と下減圧鋳型とを型合せて減圧造型鋳型を構成する工程と、
   該減圧造型鋳型に減圧状態で溶湯を注湯する工程
   とを含む減圧鋳造法。
2. 前記塗布された塗型を乾燥する工程を含む請求項１記載の減圧鋳造法。
3. 前記溶湯が融点の低い非鉄金属である請求項1または２記載の減圧鋳造法。
4. 前記非鉄金属がアルミニウム合金である請求項３記載の減圧鋳造法。
5. 前記所定の空間部位がキャビティ部および鋳造方案部のうち、少なくともキャビティ部である請求項１、２、３または４記載の減圧鋳造法。
6. 前記成形フィルムの除去がトーチバーナーによる焼失である請求項１、２、３、４または５記載の減圧鋳造法。