JP2007283322A

JP2007283322A - 低圧鋳造装置及び低圧鋳造方法

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Publication number: JP2007283322A
Application number: JP2006111054A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Mizukusa; 康行水草; Tadao Yamada; 忠郎山田
Original assignee: Tokyo Light Alloy Co Ltd
Current assignee: Tokyo Light Alloy Co Ltd
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】所望の圧力で溶湯をキャビティへ充填できる低圧鋳造装置、及び当該低圧鋳造装置を用いて行う低圧鋳造方法の提供。
【解決手段】縁部板状部２１Ａと加圧室２０を画成する壁部１Ａの周囲のケーシング１Ｂとの間には連結手段と押圧手段とが設けられている。連結手段は、それぞれ略板状をなす第１環状部材４１と第２環状部材４２とを有しており、これらは、管状部材３６のフランジ部３６Ａを鉛直上下方向から狭持している。ケーシング１Ｂの貫通孔１ｂを貫通するボルト４８は第１環状部材４１に螺合しており押圧手段をなす。ボルト４８を第１環状部材４１に対して螺進させることにより、管状部材３６、第１環状部材４１、第２環状部材４２、ストークプレート２１、及びストークは一体で鉛直上方へ移動し、ストークの上端が中間ストークの下端に押圧される。
【選択図】図２

Description

本発明は低圧鋳造装置及び低圧鋳造方法に関し、特に加圧室にストークが配置され、加圧室内に金属溶湯を供給するための溶湯室を備え、加圧室内の溶湯がストークを介してキャビティ内へ充填されるいわゆる二槽炉の構成の低圧鋳造装置、及び当該低圧鋳造装置を用いて行う低圧鋳造方法に関する。

従来より、低圧鋳造装置としては、加圧室において上下方向に延在するストークと、ストークの上端に連通するキャビティが形成された金型と、加圧室に供給するための溶湯を保持する溶湯室とを有するいわゆる二槽炉の構成のものが知られている。

特開２０００−２７１７２３号公報にはこの構成の低圧鋳造装置が記載されている。ストークの下端は加圧室内に開口しており、加圧室は溶湯室たる保持室内に連通している。溶湯室内には加圧室へ供給する金属溶湯が保持されている。鋳造の際には、加圧室内に気体を供給して加圧室内を加圧することにより当該加圧室内の溶湯をストークの下端からストーク内へ流入させ、ストークを介してキャビティ内へ充填することにより行われる。
特開２０００−２７１７２３号公報（２頁〜３頁、図２）

上述した従来の低圧鋳造装置では、ストークと金型とは別体として構成される場合がある。具体的には、金型には、キャビティに連通する湯道が形成され、当該湯道が金型外方へ開口する湯道開口部を有しており、湯道開口部の湯道の開口端に、ストークの上端が当接し押圧されることにより接続される。

このような構成を採る場合には、湯道開口部の湯道の開口端に、ストークの上端が当接し更に押圧された状態を維持する必要がある。このように押圧された状態を維持できない場合には、ストーク内の気体が湯道開口部の湯道の開口端とストークの上端との間から漏れてしまい、所望の圧力で溶湯をキャビティへ充填できなくなるからである。しかし、実際には、鋳造前に金型をセットした時点では押圧された状態となっていても、その後の金型やストーク等の熱膨張により、十分に押圧されていない状態となってしまうという問題が生ずる。

そこで、本発明は、所望の圧力で溶湯をキャビティへ充填できる低圧鋳造装置、及び当該低圧鋳造装置を用いて行う低圧鋳造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、上下方向に延在するストーク２２と、該ストーク２２の上端に連通しキャビティ３０ａが形成された金型３０とを有する鋳造機と、溶湯２が貯留される加圧室２０と、該加圧室２０へ供給される溶湯２が貯留される溶湯室１０と、該加圧室２０と該溶湯室１０との間に設けられ、該加圧室２０と該溶湯室１０とを連通する連通位置と、該加圧室２０と該溶湯室１０との連通を遮断する連通遮断位置との間で移動可能な弁１１と、該加圧室２０内に気体を供給することにより該加圧室２０内を加圧可能な加圧手段とを備え、該金型３０は該キャビティ３０ａに連通する湯道が該金型３０外方へ開口する湯道開口部３３Ａを有し、該湯道開口部３３Ａの該湯道の開口端には該ストーク２２の上端が接続され、該ストーク２２の下端は該加圧室２０内において開口し、該加圧手段によって該加圧室２０内が加圧されることにより、該加圧室２０内の溶湯２を該ストーク２２の下端から該ストーク２２内へ流入させ該ストーク２２を介して該キャビティ３０ａ内へ充填可能な低圧鋳造装置１において、該加圧室２０内には管状部材３６が設けられ、該管状部材３６の周面は該加圧室２０を画成する内壁１Ａの部分であって該加圧手段により該加圧室２０内に供給された気体に曝される部分を覆うように配置され、該管状部材３６と該ストーク２２とを該管状部材３６の軸方向へ一体で移動可能に連結する連結手段２１、４１、４２、４５、４６と、該ストーク２２の上端を該金型３０の該湯道開口部の開口端に対して押圧させる押圧手段４１、４８とを有する低圧鋳造装置１を提供している。

また、本発明は、上記低圧鋳造装置１を用いて低圧鋳造を行う低圧鋳造方法を提供している。

本発明の請求項１記載の低圧鋳造装置、請求項２記載の低圧鋳造方法によれば、加圧室内には管状部材が設けられ、管状部材の周面は加圧室を画成する内壁の部分であって加圧手段により加圧室内に供給された気体に曝される部分を覆うように配置されているため、加圧室を画成する壁部が断熱材等により構成されている場合に、当該断熱材を通して加圧室内の気体が加圧室外へ漏れることを防止することができる。

また、管状部材とストークとを管状部材の軸方向へ一体で移動可能に連結する連結手段と、ストークの上端を金型の湯道開口部の開口端に対して押圧させる押圧手段とを有するため、湯道開口部の湯道の開口端とストークの上端との接続位置から、ストーク内の気体が漏れることを防止できる。

本発明の実施の形態による低圧鋳造装置及び低圧鋳造方法について図１乃至図２を参照しながら説明する。図１に示されるように、低圧鋳造装置１は溶湯室１０と、加圧室２０と、後述のストーク２２及び金型３０を有する鋳造機と、図示せぬ制御装置とを備えている。

溶湯室１０と加圧室２０とは、溶湯室連通路１ａを介して接続されており、溶湯室１０、加圧室２０、溶湯室連通路１ａは断熱材により構成される壁部１Ａにより画成され、壁部１Ａの周囲は鉄板により構成されるケーシング１Ｂにより覆われている。溶湯室１０内には加圧室２０内へ供給するための溶湯２が貯留されており、溶湯室連通路１ａと溶湯室１０との接続位置には、鉛直方向に伸びる略棒状のストッパ１１の下端が対向して設けられている。ストッパ１１は弁に相当する。

ストッパ１１は鉛直上下方向に移動可能である。ストッパ１１が上下して、ストッパ１１の下端が溶湯室連通路１ａを開閉することができるように構成されており、ストッパ１１は、溶湯室連通路１ａを開いた状態として加圧室２０と溶湯室１０とが連通するときの連通位置と、溶湯室連通路１ａを閉じた状態として加圧室２０と溶湯室１０との連通を遮断する連通遮断位置との間で移動可能である。また、溶湯室１０には、図示せぬ湯面センサーと図示せぬヒータとが設けられている。図示せぬ湯面センサーによって溶湯室１０内の湯面位置を検出可能であり、図示せぬヒータによって溶湯室１０内の溶湯２を所望の温度に維持することができるように構成されている。

加圧室２０の内部には略円柱形状空間が画成されており、加圧室２０の軸方向は鉛直方向に指向し、その上端は開放された加圧室開口部２０ａ（図２）を有している。加圧室開口部２０ａには、加圧室開口部２０ａを覆う蓋をなし略円板形状をなすストークプレート２１により覆われている。ストークプレート２１の略中央位置には、図１に示されるようにストークプレート貫通孔２１ａが形成されており、ストークプレート貫通孔２１ａには、ストーク２２がストークプレート貫通孔２１ａを貫通して上下方向に延びて設けられている。

ストーク２２の上端はフランジ部２２Ａを有しており、フランジ部２２Ａはストークプレート２１の上面においてパッキン２３を介して支持されている。ストーク２２の上端部分以外の部分は加圧室２０内に位置しており、ストーク２２の下端は加圧室２０内において開口している。

ストーク２２の上端のフランジ部２２Ａには金型３０が接続されている。より具体的には、金型３０は、ストーク２２の上端の上方において金型支持部材３２によって移動不能に固定されて配置されており、内部にキャビティ３０ａが画成され上型３１Ａと下型３１Ｂとを有して二分割可能な構成をなす金型本体３１と、中間ストーク３３とを有している。

ストーク２２と中間ストーク３３とは同軸的に配置されており、ストーク２２の上端の内径と中間ストーク３３の下端３３Ａの内径とは略同一である。ストーク２２の上端のフランジ部２２Ａ上に、パッキン３４を介して中間ストーク３３の下端３３Ａが当接しており、ストーク２２の上端は中間ストーク３３の下端３３Ａに押圧された状態となっている。パッキン３４は、この位置からストーク２２内の気体が漏れることを防止する。中間ストーク３３の下端３３Ａは湯道開口部に相当する。

金型本体３１は、図１に示されるように、金型本体３１内においてキャビティ３０ａに連通する湯道が金型本体３１外部へ開口する金型本体開口部３１ａを有しており、中間ストーク３３の上端は、金型本体開口部３１ａにパッキン３５を介して図示せぬ締付けボルトにより固定されることにより、金型本体開口部３１ａに対して移動不能に接続されている。以上の構成により、ストーク２２は中間ストーク３３を介してキャビティ３０ａに連通している。

また、加圧室２０には、図示せぬ加圧装置が接続されている。図示せぬ加圧装置は、加圧室２０が密閉状態とされたときに加圧室２０内に気体を供給することにより加圧室２０内を所望の圧力に加圧可能である。また、加圧室２０には管状部材３６が加圧室２０内に画成されている略円柱形状空間と同軸的に設けられている。管状部材３６はファインセラミックスにより構成されており、図２に示されるように上端にはフランジ部３６Ａを有し、管状部材３６の外周面は、図１、図２に示されるように、加圧室２０を画成する壁部１Ａの部分であって図示せぬ加圧装置により加圧室２０内に供給された気体に曝される部分を覆うように配置されている。従って、管状部材３６の長手方向、即ち、図１、図２の上下方向に垂直な面で切った管状部材３６の外周面の形状は、同一面で切った壁部１Ａの部分であって加圧室２０を画成する壁部１Ａの部分の形状に略一致している。加圧室２０内における金属溶湯２の湯面は、常時管状部材３６の内周面に位置する。管状部材３６はその軸方向へ移動可能に構成されている。

管状部材３６が設けられているため、加圧室２０内に気体を供給することにより加圧するときに、断熱材により構成される壁部１Ａを通して加圧室２０内の気体が加圧室２０外へ漏れることを防止することができる。

ストークプレート２１の縁部は薄い板状をなす縁部板状部２１Ａを有しており、縁部板状部２１Ａと加圧室２０を画成する壁部１Ａの周囲のケーシング１Ｂとの間には連結手段と押圧手段とが設けられている。図２に示されるように連結手段は、それぞれ金属製の略板状をなす第１環状部材４１と第２環状部材４２とを有している。これらは、平行且つ水平に配置され、また、加圧室２０内の略円柱形状空間と同軸的に配置されている。また、ストークプレート２１、ボルト４５、４６も連結手段を構成する。

第１環状部材４１は第２環状部材４２よりも下方に配置されており、図２に示されるように、第１環状部材４１の半径方向内端縁近傍部と第２環状部材４２の半径方向内端縁近傍部とによって、管状部材３６のフランジ部３６Ａを鉛直上下方向から狭持している。管状部材３６のフランジ部３６Ａと第１環状部材４１の半径方向内端縁近傍部との間、管状部材３６のフランジ部３６Ａと第２環状部材４２の半径方向内端縁近傍部との間には、それぞれパッキン４３、４４が介在している。なお、図２では、説明の便宜上第１環状部材４１、第２環状部材４２、ボルト４５、４６、４８、ストークプレート２１、管状部材３６、パッキン４３、４４、４７等を分かりやすく模式的に部分的に誇張して図示しており、実際の形状は若干異なる。

第１環状部材４１と第２環状部材４２とによって、管状部材３６のフランジ部３６Ａを鉛直上下方向から狭持する構成については次のとおりである。管状部材３６のフランジ部３６Ａを狭持している第２環状部材４２の部分よりも第２環状部材４２の半径方向外方の位置には貫通孔４２ａが形成されており、また、貫通孔４２ａに対向する第１環状部材４１の位置には、雌ネジの形成された貫通孔たるネジ孔４１ａが形成されている。貫通孔４２ａにはボルト４５が貫通しており、ネジ孔４１ａにはボルト４５が螺合している。第１環状部材４１と第２環状部材４２とは、ネジ孔４１ａに対してボルト４５が螺進することにより互いに接近し、管状部材３６のフランジ部３６Ａをパッキン４３、４４を介して挟持する。このことにより、第１環状部材４１と第２環状部材４２と管状部材３６とが、互いに相対的に移動不能に固定され連結される。

パッキン４３、４４は、第１環状部材４１と管状部材３６のフランジ部３６Ａとの間、第２環状部材４２と管状部材３６のフランジ部３６Ａとの間において加圧室２０内の気体が漏れることを防止するとともに、金属製の第１環状部材４１がセラミックス製の管状部材３６のフランジ部３６Ａに点で当接すること及び金属製の第２環状部材４２がセラミックス製の管状部材３６のフランジ部３６Ａに点で当接することを防止する。

ストークプレート２１の縁部板状部２１Ａと第２環状部材４２の半径方向内端縁部の上面とは、図２に示されるように、間にパッキン４７を介在させて鉛直上下方向において互いに対向している。第２環状部材４２の半径方向内端縁部に対向するストークプレート２１の縁部板状部２１Ａには貫通孔２１ｂが形成されている。また、貫通孔２１ｂに対向する第２環状部材４２の部分には、雌ネジの形成された貫通孔たるネジ孔４２ｂが形成されている。貫通孔２１ｂにはボルト４６が貫通しており、ネジ孔４２ｂにはボルト４６が螺合している。ネジ孔４２ｂに対してボルト４６が螺進することにより、ストークプレート２１の縁部板状部２１Ａと第２環状部材４２とは、これらの間にパッキン４７を介在させて互いに接近する。パッキン４７は、第２環状部材４２とストークプレート２１の縁部板状部２１Ａとの間において加圧室２０内の気体が漏れることを防止する。

第１環状部材４１の貫通孔４１ａよりも半径方向外方の位置には、雌ネジの形成された貫通孔たるネジ孔４１ｂが形成されている。加圧室２０を画成する壁部１Ａの周囲のケーシング１Ｂは、図２に示されるように、上端が加圧室２０の半径方向内方であってネジ孔４１ｂに対向する位置を覆う位置まで延出している。ネジ孔４１ｂに対向するケーシング１Ｂの部分には、貫通孔１ｂが形成されている。貫通孔１ｂにはボルト４８が貫通しており、ネジ孔４１ｂにはボルト４８が螺合している。

ネジ孔４１ｂにボルト４８が螺進することにより、第１環状部材４１が鉛直上方へ移動してケーシング１Ｂに対して接近する。このとき、管状部材３６とストークプレート２１とは第１環状部材４１と第２環状部材４２とによって連結され、更にストーク２２はストークプレート２１によって支持されているため、管状部材３６、第１環状部材４１、第２環状部材４２、ストークプレート２１、及びストーク２２は一体で鉛直上方へ移動し、ストーク２２の上端がパッキン３４（図１）を介して中間ストーク３３の下端３３Ａに押圧されるように構成されている。ボルト４８、第１環状部材４１は押圧手段に相当する。

なお、図には現れていないが、図２に示されるような連結手段、押圧手段は、ストークプレート２１の縁部板状部２１Ａの周方向に沿って周方向に等間隔で計２４セット設けられている。

低圧鋳造方法においては、先ず、金型３０を金型支持部材３２によって移動不能に固定する。また、ボルト４８を螺進させることにより管状部材３６、第１環状部材４１、第２環状部材４２、ストークプレート２１、及びストーク２２を一体で鉛直上方へ移動させて、パッキン３４を介してストーク２２の上端を中間ストーク３３の下端３３Ａに押圧させる。このことにより加圧室２０を密閉状態とし、加圧室２０内及びストーク２２内の気体が大気中へ漏れることを防止する。

次に、低圧鋳造工程を行う。低圧鋳造工程では、先ず加圧室２０を大気開放状態とし、ストッパ１１を上昇させ、ストッパ１１の先端が溶湯室連通路１ａを開いた状態とする。このことにより、溶湯２は溶湯室１０内から加圧室２０内へと流入する。そして、所定時間経過後にストッパ１１を下降させてゆき、ストッパ１１の下端が溶湯室連通路１ａを閉じた状態とする。次に、図示せぬ湯面センサーによって溶湯室１０内の溶湯２の湯面の位置を検出する。このとき、溶湯室１０内の湯面位置と加圧室２０内の湯面位置とは、加圧室２０と溶湯室１０とが大気開放された状態となっているため、鉛直方向において一致している。

そして、図示せぬ制御装置は、予め記憶しておいた所定の湯面位置と実際に測定した溶湯２の湯面位置とを比較しその差を算出する。そして、算出された差に基づき、後述のように図示せぬ加圧装置によって気体を加圧室２０内に供給することにより加圧室２０内を加圧する際の加圧圧力を、所定の湯面位置の場合の加圧圧力に対して補正し決定する。この決定された加圧圧力により後述の加圧室２０内の加圧が行われる。

次に、図示せぬ加圧装置によって気体を加圧室２０内に供給することにより、前述のように図示せぬ制御手段により決定された加圧圧力である略５〜１０気圧程度に加圧する。このことにより加圧室２０内の溶湯２は、ストーク２２内に流入し、ストーク２２、中間ストーク３３を通してキャビティ３０ａ内に溶湯２が充填される。

次に、上型３１Ａを鉛直上方へ移動させて型開きを行う。このとき、キャビティ３０ａ内で凝固した鋳造品は、上型３１Ａに付着している。また、型開きすることによりキャビティ３０ａ、ストーク２２、及び加圧室２０内が大気開放状態となり、ストーク２２内に位置していた溶湯２は下方へ後退してゆき、湯切りが行われる。次に、キャビティ３０ａ内で凝固した鋳造品を、図示せぬ押し出しピンを下降させることにより上型３１Ａから取り外す。そして、キャビティ３０ａを画成する上型３１Ａ、下型３１Ｂの部分にエアブローを行い、離型剤を塗布して、次回の鋳造の準備をする。以上が低圧鋳造工程である。低圧鋳造工程を繰返すことにより低圧鋳造を繰返し行う。

管状部材３６とストーク２２とを管状部材３６の軸方向へ一体で移動可能に連結する連結手段と、ストーク２２の上端を金型３０の中間ストーク３３の下端３３Ａに対して当接させ押圧させる押圧手段とを有するため、中間ストーク３３の下端３３Ａとストーク２２の上端との当接位置から、ストーク２２内の気体が漏れることを防止できる。

また、加圧室開口部２０ａはストークプレート貫通孔２１ａが形成されたストークプレート２１により覆われ、ストーク２２は、ストークプレート貫通孔２１ａを貫通し、ストークプレート２１と一体で管状部材３６の軸方向へ移動可能であり、第１環状部材４１、第２環状部材４２はストークプレート２１と管状部材３６との間に設けられているため、押圧手段を構成するボルト４８、第１環状部材４１を連結手段に関連して設けることができる。

本発明による低圧鋳造装置及び低圧鋳造方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態において、湯道開口部は中間ストーク３３の下端３３Ａであったが、中間ストーク１１を備えない場合には金型本体開口部３１ａが湯道開口部であってもよい。

本発明の低圧鋳造装置及び低圧鋳造方法は、高い精度で行われる低圧鋳造の分野において極めて有用である。

本発明の実施の形態による低圧鋳造装置を示す概略図。本発明の実施の形態による低圧鋳造装置の連結手段、押圧手段を示す概略断面図。

符号の説明

１低圧鋳造装置
１０溶湯室
２０加圧室
２０ａ加圧室開口部
２１ストークプレート
２１ａストークプレート貫通孔
２２ストーク
３０金型
３０ａキャビティ
３３中間ストーク
３６管状部材
４１第１環状部材
４２第２環状部材
４８ボルト

Claims

上下方向に延在するストークと、該ストークの上端に連通しキャビティが形成された金型とを有する鋳造機と、
溶湯が貯留される加圧室と、
該加圧室へ供給される溶湯が貯留される溶湯室と、
該加圧室と該溶湯室との間に設けられ、該加圧室と該溶湯室とを連通する連通位置と、該加圧室と該溶湯室との連通を遮断する連通遮断位置との間で移動可能な弁と、
該加圧室内に気体を供給することにより該加圧室内を加圧可能な加圧手段とを備え、
該金型は該キャビティに連通する湯道が該金型外方へ開口する湯道開口部を有し、該湯道開口部の該湯道の開口端には該ストークの上端が接続され、該ストークの下端は該加圧室内において開口し、該加圧手段によって該加圧室内が加圧されることにより、該加圧室内の溶湯を該ストークの下端から該ストーク内へ流入させ該ストークを介して該キャビティ内へ充填可能な低圧鋳造装置において、
該加圧室内には管状部材が設けられ、該管状部材の周面は該加圧室を画成する内壁の部分であって該加圧手段により該加圧室内に供給された気体に曝される部分を覆うように配置され、
該管状部材と該ストークとを該管状部材の軸方向へ一体で移動可能に連結する連結手段と、該ストークの上端を該金型の該湯道開口部の開口端に対して押圧させる押圧手段とを有することを特徴とする低圧鋳造装置。
請求項１記載の低圧鋳造装置を用いて低圧鋳造を行うことを特徴とする低圧鋳造方法。