JP2008302382A - 鋳型の減圧方法および該減圧方法に用いる減圧装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋳型内を吸引しながら注湯工程を行う鋳型の減圧方法であって、前記注湯工程における注湯初期の終了まで、大気圧に近い所定の第1吸引圧力で前記鋳型内を吸引する工程と、前記注湯初期の終了時点から、前記所定の第1吸引圧力より低い所定の第2吸引圧力に切り替えて前記鋳型内を吸引する工程とを含んでいる。
【選択図】図1
Description
鋳型内を吸引する方法は、鋳込み時に消失模型の燃焼ガスを吸引するためガス欠陥の防止や、鋳型キャビティ内を吸引し減圧するため良好な溶湯の湯流れ性、鋳型砂に乾燥砂を使用する場合で鋳込み時の鋳型強度が高くなり型くずれや型張りなど鋳型または鋳型砂に起因する不具合の防止などの効果を有している。これらの効果は吸引圧力が低圧力になるほど大きくなる。
この鋳型101において、図7に示されるように、吸引圧力を低圧力、たとえばゲージ圧で−60.04kPa(−450mmHg)にするほど鋳込みのときに最初の溶湯Mが著しく吸引されて、湯口系や、押し湯部106、消失模型102側に流れる。そして、この溶湯は鋳物砂108内の吸引力により、塗型が塗布されていない湯道104や、堰105、押し湯部106の周りの鋳物砂108の内壁面108aに沿って吸着されて薄い金属皮膜112を形成する。そして、この金属皮膜112の熱により湯道104や、堰105、押し湯部106の消失材料が分解ガス化して消失し、この湯道104、堰105および押し湯部106を埋設した部分が空洞Sとなり、その後に鋳込まれた溶湯がこの空洞に流れて行く現象(以下、溶湯の先走り現象という)が見られる。
そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、鋳込み時に薄い金属皮膜の形成を抑えることにより、ガス欠陥、異物欠陥、湯境や湯じわといった欠陥などを防止し、良好な鋳物製品を得ることができる鋳型の減圧方法および該減圧方法に用いる減圧装置を提供することを目的とする。
本発明は、消失模型が鋳枠内に配置されたのち、鋳物砂に埋設された鋳型を用いる消失模型鋳造法に適用することができる。
たとえば、前記消失模型鋳造法において、消失模型の材料には一般的に用いられるポリスチレンやポリメチルメタクリレートなどの発泡材料を使用することができる。また、この発泡材料には耐火度と通気性を有する塗型を施工した後、鋳型砂に埋設されるが、この際の塗型剤は一般的に消失模型鋳造用として公知のものを使用することができる。湯口系および押し湯部に関しては、消失模型と同様の材料を使用することもできる。
また、鋳物砂は、その種類を問わない。鋳物砂へ添加する粘結剤は酸硬化でもアルカリ硬化型など一般に公知の自硬性プロセスに採用される粘結剤とすることができる。
また、鋳型を密閉にするために鋳枠にシール材を用いることができる。このシール剤としては、プラスチック系の他に金属系やゴム系など充分な気密性を有する材質を用いることができる。
前記鋳型1は、本実施の形態の場合、チャンバー2とフィルタ付吸引管2aを底部に有する有底形状の鋳枠3と、該鋳枠3内に上下2段に配設される消失模型4と、該消失模型4の周りに組み付けられた湯口5、湯道6、堰7および押し湯部8と、鋳枠3内に充填された鋳型砂9とから構成されている。
なお、鋳型1から配管切替え装置12までの吸引配管経路Aの配管を主吸引配管Pとし、配管切替え装置12から吸引機構11までの吸引配管経路Aのうち真空配管系統A1、A2の配管を第1分岐吸引配管P1および第2分岐吸引配管P2とする。
前記鋳型1と配管切替え装置12とを接続する主吸引配管Pは、チャンバー2の吸引部に着脱自在に連結されている。また、前記吸引機構11は、本実施の形態では、第1分岐吸引配管P1および第2分岐吸引配管P2に接続される、真空ポンプ11aと、圧力調整器11bと、レシーバータンク11cとから構成されているが、本発明においては、これに限定されるものではない。
本発明において、前記所定の第1吸引圧力および所定の第2吸引圧力は適宜選定することができるが、たとえば前記所定の第1吸引圧力としてはゲージ圧で−1mmHg〜−100mmHgであり、前記所定の第2吸引圧力としてはゲージ圧で−101mmHg〜−450mmHgとすることができる。第1吸引圧力がゲージ圧で−100mmHgを超えると、前記先走り現象が抑えきれなくなる。第2吸引圧力がゲージ圧で−450mmHgを超えると、鋳込んだ溶湯による製品に対する差し込み欠陥が増加する。
この注湯初期を経過すると、湯口系や押し湯部8に順次溶湯が充填され、これ以降は溶湯の先走り現象は起きにくくなり、消失模型4のキャビティに溶湯が満たされていく段階である。
このため、注湯初期の終了時点から、配管切替え装置12を作動して、真空配管系統A2で鋳型1をゲージ圧で、たとえば−350mmHgの吸引圧力に切り替えて吸引する。
これにより、消失模型4の燃焼ガスが充分に吸引され、かつ排出されるとともに、溶湯の湯流れ性が改善される。また、鋳込み時の鋳型の強度が確保されて、型くずれや型張りなどが発生しなくなる。
また、前記注湯初期の終了時点から吸引圧力を切り替えた吸引は、注湯終了および注湯終了後も続けられるが、注湯終了後に大気圧に近い吸引圧力に切り替えることができる。これにより、省エネ効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、前記溶湯の先走り現象に起因するガス欠陥、酸化物欠陥、湯境い欠陥、湯じわ欠陥が発生しないことにより注湯温度の低温度化を可能とするとともに、この注湯温度の低下により注湯作業環境改善効果(注湯温度が下げられれば注湯作業者の高温作業が楽になる)を得ることができる。
また、本実施の形態では、あらかじめ実験により算出した注湯初期の終了時点を制御盤に記憶させて注湯工程を行っているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、注湯作業毎に鋳型に注湯初期の終了時点を検知する検知手段を取り付けて注湯工程を行うこともできる。
また、本実施の形態では、配管切替え装置12を設けこれに制御盤21を連結するとともに吸引配管経路Aを途中で2系統に分岐しているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、配管切替え装置12を省くとともに吸引配管経路Aを分岐させずに吸引圧力を切り替える構成とすることもできる。たとえば図5に示されるように、制御盤41を吸引機構42における真空ポンプ42aの圧力調整器42bに接続させて吸引圧力を切り替えるようにすることができる。なお、符号42cはレシーバータンクである。
さらに、本実施の形態では、前記配管切替え装置12から吸引機構11までの吸引配管経路Aを2系統に分岐しているが、3系統など所定の個数に分岐させて吸引圧力を段階的に吸引させることもできる。
A1、A2 真空配管系統
P 主吸引配管
P1 第1分岐吸引配管
P2 第2分岐吸引配管
1 鋳型
2 チャンバー
2a フィルタ付吸引管
3 鋳枠
4 消失模型
5 湯口
6 湯道
7 堰
8 押し湯部
9 鋳型砂
11、42 吸引機構
11a、42a 真空ポンプ
11b、42b 圧力調整器
11c、42c レシーバータンク
12 配管切替え装置
21、41 制御盤
31 導電線
32 電池
33 電球
34 タッチセンサ
Claims (7)
- 鋳型内を吸引しながら注湯工程を行う鋳型の減圧方法であって、
前記注湯工程における注湯初期の終了まで、大気圧に近い所定の第1吸引圧力で前記鋳型内を吸引する工程と、
前記注湯初期の終了時点から、前記所定の第1吸引圧力より低い所定の第2吸引圧力に切り替えて前記鋳型内を吸引する工程
とを含む鋳型の減圧方法。 - 前記注湯初期の終了時点をあらかじめ注湯実験により算出する工程を含む請求項1記載の鋳型の減圧方法。
- 前記注湯初期の終了時点を検知する工程を含む請求項1記載の鋳型の減圧方法。
- 前記所定の第1吸引圧力がゲージ圧で−1mmHg〜−100mmHgであり、前記所定の第2吸引圧力がゲージ圧で−101mmHg〜−450mmHgである請求項1、2または3記載の鋳型の減圧方法
- 請求項1記載の減圧方法に用いる減圧装置であって、
鋳型と、
該鋳型の吸引配管経路に連結される吸引機構と、
前記注湯工程における注湯初期の終了時点から前記所定の第1吸引圧力より低い所定の第2吸引圧力に切り替える制御をする制御盤
とを備えてなる、減圧方法に用いる減圧装置。 - 前記吸引配管経路の途中に配管切替え装置が接続されており、該配管切替え装置から前記吸引機構までの吸引配管経路が所定の個数の真空配管系統に分岐されてなる請求項5記載の減圧方法に用いる減圧装置。
- 前記注湯工程における注湯初期の終了時点を検知する検知手段を具備する請求項5または6記載の減圧方法に用いる減圧装置。
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