JP2010214423A - Apparatus and method for electromagnetic pump charging type inclined mold casting - Google Patents

Apparatus and method for electromagnetic pump charging type inclined mold casting Download PDF

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  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily produce a cast product with smooth surface by reducing air involvement into the cast product, giving a feeder head effect of an appropriate pressure to the cast product, without requiring a large mechanism even for a large-sized cast product. <P>SOLUTION: The electromagnetic pump charging type inclined mold casting apparatus includes: inlets 25, 25 to charge molten metal into a cavity 24 at its end side, a mold 4 supported in an inclinable manner so that the inlets 25, 25 come up and down with respect to the cavity 24, and the electromagnetic pump 5 to pressurize and carry the molten metal from a molten metal furnace 1, which melts the molten metal, through the inlets 25, 25 of the mold 4 into the cavity 24. Channels for the molten metal arranged in a molten metal injection section 17 are connected to the inlets 25, 25 of the mold 4, and the molten metal is pressurized and carried from the molten metal furnace 1 through the molten metal injection section 17 and then via the inlets 25, 25 of the mold 4 into the cavity 24. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、鋳型に溶融金属を注入し、鋳物を成型する鋳造装置に関し、特に鋳型を適度に傾斜して鋳型のキャビティ内への溶融金属の注入を容易にすると共に、キャビティ内での溶融金属の凝固時の金属の収縮容積分の溶融金属を電磁ポンプによる注湯によって補充する電磁ポンプ注湯鋳型傾斜鋳造装置とこれによる鋳造方法に関する。   The present invention relates to a casting apparatus that injects molten metal into a mold and molds a casting, and in particular, facilitates the injection of molten metal into a mold cavity by moderately tilting the mold, and the molten metal in the cavity. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus for replenishing molten metal corresponding to a shrinkage volume of metal during solidification by pouring with an electromagnetic pump and a casting method using the same.

鋳造等の分野では鋳物を鋳造する方法として、一般に重力鋳造法、低圧鋳造法、ダイカスト鋳造法等があり、さらにこれらの特徴を兼ね備えるものとしてコスワース式鋳造法がある。
重力鋳造装置の一例の概念図を図7に示す。半割鋳型をピン49を位置決め手段として連結して組み立てられる鋳型41の中に湯口43、湯道45、キャビティ48等の溶融金属が通過または充填される空間部を形成する。溶融金属は湯杓42を用いて図示してない坩堝から汲み上げて湯口43に注ぐ。湯口43に注がれた溶融金属は湯貯めとしての湯口底44から鋳型41の底側の湯道45を通り、側押部46に昇り、そこから上下数本の堰を通してキャビティ48内に充填される。さらに、前記側押部46や上押部47からキャビティ48内に溶融金属の凝固時の収縮分に見合った容積の溶融金属が補充的に充填される。
In the field of casting and the like, there are generally a gravity casting method, a low pressure casting method, a die casting method and the like as a method for casting a casting, and there is a Cosworth type casting method having these features.
A conceptual diagram of an example of a gravity casting apparatus is shown in FIG. A space part in which molten metal such as a sprue 43, a runner 45, a cavity 48, etc. is passed or filled is formed in a mold 41 assembled by connecting the half mold with pins 49 as positioning means. The molten metal is drawn up from a crucible (not shown) using a pouring bath 42 and poured into the pouring gate 43. The molten metal poured into the gate 43 passes from the bottom 44 serving as a hot water reservoir through the runway 45 on the bottom side of the mold 41, rises to the side pushing portion 46, and fills the cavity 48 from there through several weirs up and down. Is done. Further, the molten metal having a volume corresponding to the shrinkage during solidification of the molten metal is supplementarily filled into the cavity 48 from the side pressing portion 46 and the upper pressing portion 47.

低圧鋳造装置の一例の概念図を図8に示す。加熱炉51で加熱される坩堝52内を密閉空間とし、その空間に圧搾空気を送る圧縮空気配管56を設ける。この圧縮空気配管56から坩堝52内に圧縮空気を送り、坩堝52内を高圧にし、これにより坩堝52内の溶融金属をストーク53を通して炉蓋55の上に設置した鋳型54の中のキャビティに圧送して充填し、鋳物を鋳込む。溶融金属が凝固に伴って収縮する時は、圧縮空気配管56から坩堝52内にさらに圧縮空気を送り、収縮容積分を追加充填する。鋳型54は半割形の分割鋳型となっており、溶融金属の充填、凝固後に鋳型54を分離して鋳物を取り出す。   A conceptual diagram of an example of the low-pressure casting apparatus is shown in FIG. The inside of the crucible 52 heated by the heating furnace 51 is set as a sealed space, and a compressed air pipe 56 that sends compressed air to the space is provided. Compressed air is sent from the compressed air pipe 56 into the crucible 52 to increase the pressure in the crucible 52, whereby the molten metal in the crucible 52 is sent through the stalk 53 to the cavity in the mold 54 installed on the furnace lid 55. Then fill and cast the casting. When the molten metal contracts as it solidifies, compressed air is further fed from the compressed air pipe 56 into the crucible 52 to additionally fill the contracted volume. The mold 54 is a half-divided divided mold, and after filling and solidifying the molten metal, the mold 54 is separated and the casting is taken out.

図9は低圧鋳造装置の他の例としてのルノー式低圧鋳造装置の概念図を示している。この方式では鋳型を設けた鋳造機61と炉62とを分離して設け、圧搾ポンプ66から炉62の中に圧縮空気を送り、炉62内の溶融金属をストーク64及び連結管65を通して鋳型63の中のキャビティへ送って鋳込む。鋳型63は昇降機を含む鋳造機61により上下動される。その他の動作は基本的に図8の装置と同様である。   FIG. 9 shows a conceptual diagram of a Renault low pressure casting apparatus as another example of the low pressure casting apparatus. In this method, the casting machine 61 provided with the mold and the furnace 62 are provided separately, compressed air is sent from the squeeze pump 66 into the furnace 62, and the molten metal in the furnace 62 passes through the stalk 64 and the connecting pipe 65 to form the mold 63. Cast into the cavity inside. The mold 63 is moved up and down by a casting machine 61 including an elevator. Other operations are basically the same as those of the apparatus shown in FIG.

図10は低圧鋳造装置から派生した鋳造装置の例としてのノバトム式低圧鋳造装置の概念図を示している。このノバトム式低圧鋳造装置は、前述したルノー式低圧鋳造装置と同様に、鋳型73が昇降機を含む鋳造機71により上下動される。ここでは開放状態の炉72の中に電磁ポンプ75を浸漬し、この電磁ポンプ75を使用して炉72側から送湯管74を通して鋳型73に溶融金属を送る。その他の動作は基本的に図8の装置と同様である。   FIG. 10 shows a conceptual diagram of a Novatom type low pressure casting apparatus as an example of a casting apparatus derived from the low pressure casting apparatus. In this Novatom type low-pressure casting apparatus, the mold 73 is moved up and down by a casting machine 71 including an elevator as in the above-described Renault low-pressure casting apparatus. Here, the electromagnetic pump 75 is immersed in the open furnace 72, and the molten metal is sent from the furnace 72 side to the mold 73 through the hot water supply pipe 74 using the electromagnetic pump 75. Other operations are basically the same as those of the apparatus shown in FIG.

ダイカスト鋳造装置の一例の概念図を図11に示す。溶融金属はスリーブ82内に注入され、このスリーブ82からシリンダ機構84により溶融金属が鋳型83のキャビティ87内に射出注入される。鋳型83のキャビティ87内の鋳物は鋳造機81の型締めシリンダ86により型締めされる。また鋳造機81には押出シリンダ85が設けられ、鋳型83のキャビティ87内に注入した溶融金属が凝固すると、鋳型83が移動し、前記押出シリンダ85により鋳物がキャビティ87内から押し出されて排出される。   A conceptual diagram of an example of a die casting apparatus is shown in FIG. Molten metal is injected into the sleeve 82, and molten metal is injected and injected from the sleeve 82 into the cavity 87 of the mold 83 by the cylinder mechanism 84. The casting in the cavity 87 of the mold 83 is clamped by a clamping cylinder 86 of the casting machine 81. The casting machine 81 is provided with an extrusion cylinder 85. When the molten metal injected into the cavity 87 of the mold 83 is solidified, the mold 83 is moved, and the casting is pushed out of the cavity 87 by the extrusion cylinder 85 and discharged. The

図7〜図11に示した重力鋳造装置、低圧鋳造装置、ダイカスト鋳造装置のうち、図10に示したノバトム式低圧鋳造装置を除くものは、溶融金属を湯口に注ぎ込む時に溶融金属の中に空気を巻き込みやすく、さらに杓で坩堝内の溶融金属をすくい上げるときに、溶融金属の湯面に浮いた酸化物等の浮遊固形物を混入させてしまう欠点がある。他方、図10に示したノバトム式低圧鋳造装置では、炉内の溶融金属の液面より下方の位置から配管を通して鋳型のキャビティ内に溶融金属を充填するので、空気や酸化物の巻き込みによる混入が少くない。しかしながら、キャビティ内での溶融金属の凝固時間が長く、炉への溶融金属の供給や電磁ポンプのメンテナンス等が難しいという欠点がある。   Among the gravity casting apparatus, the low pressure casting apparatus, and the die casting casting apparatus shown in FIGS. 7 to 11, except for the Novatom type low pressure casting apparatus shown in FIG. 10, air is poured into the molten metal when the molten metal is poured into the gate. When the molten metal in the crucible is scooped up with a scissors, floating solids such as oxide floating on the molten metal surface are mixed. On the other hand, in the Novatom type low pressure casting apparatus shown in FIG. 10, since the molten metal is filled into the mold cavity through the pipe from a position below the liquid level of the molten metal in the furnace, it is not mixed by entrainment of air or oxide. Not a little. However, the solidification time of the molten metal in the cavity is long, and there is a drawback that it is difficult to supply the molten metal to the furnace and to maintain the electromagnetic pump.

コスワース式鋳造法はこれらの欠点を解消するために開発されたものであり、これは下記特許文献1である特開昭62−234653号公報に記載されている。その概要を添付の図12に示す。プランジャポンプ方式等の機械的溶融金属ポンプや電磁ポンプ95を使用し、そのダクト94の先端を鋳型支持体96に設けた継手97に脱着方式に接続する。   The Cosworth type casting method was developed to eliminate these drawbacks, and is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-234653, which is Patent Document 1 below. The outline is shown in FIG. A mechanical molten metal pump such as a plunger pump system or an electromagnetic pump 95 is used, and the end of the duct 94 is connected to a joint 97 provided on the mold support 96 in a detachable system.

まず図12(A)に示すように、鋳型支持体96の継手97にダクト94を接続し、鋳型93を鋳型支持体96の上に配置した状態で電磁ポンプ95により炉92側からダクト94及び鋳型支持体96を介して同鋳型支持体96に取り付けた鋳型93のキャビティ内に溶融金属を充填する。鋳型93のキャビティ内に溶融金属の充填が完了した後、鋳造機91の回転機構98により鋳型支持体96とこれに取り付けられた鋳型93が180゜回転され、図12(B)の如く鋳型93を鋳型支持体96の下方に吊り下げる。溶融金属が凝固に伴って収縮する時は、鋳型支持体96側にある溶融金属が押し湯となってその重力で収縮容積分を補うように追加充填される。この状態で鋳型93のキャビティ内の溶融金属を凝固させた後、鋳型93を鋳造機91から外して分離し、鋳物を取り出す。   First, as shown in FIG. 12A, the duct 94 is connected to the joint 97 of the mold support 96 and the mold 93 is placed on the mold support 96. The molten metal is filled into the cavity of the mold 93 attached to the mold support 96 through the mold support 96. After filling of the molten metal into the cavity of the mold 93 is completed, the mold support 96 and the mold 93 attached to the mold support 96 are rotated by 180 ° by the rotation mechanism 98 of the casting machine 91, and the mold 93 as shown in FIG. Is suspended below the mold support 96. When the molten metal shrinks as it solidifies, the molten metal on the mold support 96 side becomes a hot water and is additionally filled so as to compensate for the shrinkage volume by its gravity. In this state, after the molten metal in the cavity of the mold 93 is solidified, the mold 93 is detached from the casting machine 91 and separated, and the casting is taken out.

このコスワース式鋳造法では、鋳型93による鋳造、脱型、再組立を繰り返えすことで多くの鋳物を能率良く製造することが出来る利点がある。
しかしこのコスワース式鋳造法で大型の鋳物を鋳造する場合は、大きな鋳型を回転させるための大型の回転機構を必要とする。また大型の鋳物をこのコスワース式鋳造法で鋳造する場合、鋳型内で凝固する溶融金属の収縮分の補給と押し湯分の高さを確保するために鋳型の内部の押し湯とする鋳型支持体96の容積部分を大きくとる必要がある。
This Cosworth type casting method has an advantage that many castings can be efficiently manufactured by repeating casting, demolding, and reassembly with the mold 93.
However, when casting a large casting by this Cosworth type casting method, a large rotating mechanism for rotating a large mold is required. In addition, when casting a large casting by this Cosworth type casting method, a mold support that serves as a hot water inside the mold to replenish the shrinkage of the molten metal that solidifies in the mold and secure the height of the hot water. It is necessary to take a large volume of 96.

特開昭62−234653号公報Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-234653 特開平06−31431号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-31431 特開平07−114664号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-114664 特開平09−225622号公報JP 09-225622 A 特開平11−112554号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-112554 特開平11−114664号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-114664 特開2005−193262号公報JP 2005-193262 A 特表2008−512246号公報Special table 2008-512246 gazette

軽金属協会編「アルミニウム鋳造技術便覧」カロス出版1991年3月15日発行“Metal Casting Handbook” published by the Association of Light Metals, published on March 15, 1991 by Karos Publishing

本発明は、前記従来の鋳造手段における課題に鑑み、大型の鋳物であっても大掛かりな機構を必要とせず、鋳物中への空気の巻き込みも少なく、適当な加圧による押し湯効果を鋳物に与えて表面の肌荒れの小さな鋳物を容易に製造することが可能な鋳造装置と鋳造方法を提供することを目的とする。   In view of the problems in the conventional casting means, the present invention does not require a large-scale mechanism even for a large casting, and less air is involved in the casting, and the effect of the hot water by appropriate pressurization is applied to the casting. It is an object of the present invention to provide a casting apparatus and a casting method capable of easily producing a casting with a small surface roughness.

本発明では、前記の目的を達成するため、電磁ポンプによる溶融金属の加圧搬送と重力との併用により鋳型のキャビティへ溶融金属を鋳込み、加えて金属の凝固時の縮小容積分の溶融金属を電磁ポンプにより鋳型のキャビティ内に補充的に充填するようにした。より具体的には、鋳型の傾動により鋳型の注入口がキャビティより上側に位置するように傾けて電磁ポンプにより溶融金属を加圧搬送してキャビティ内に注入し、その後鋳型の注入口がキャビティより下側に位置するように傾けてキャビティ内の溶融金属を凝固させる。このときの凝固に伴う金属の収縮分を電磁ポンプの加圧搬送によりキャビティより下側の注入口から補充する。   In the present invention, in order to achieve the above object, the molten metal is cast into the cavity of the mold by the combined use of the pressurized conveyance of the molten metal by an electromagnetic pump and gravity, and in addition, the molten metal corresponding to the reduced volume when the metal is solidified is added. The cavity of the mold was supplementarily filled with an electromagnetic pump. More specifically, the mold is tilted so that the mold inlet is positioned above the cavity, and the molten metal is pressurized and conveyed by the electromagnetic pump and injected into the cavity. The molten metal in the cavity is solidified by being tilted so as to be positioned on the lower side. The shrinkage of the metal accompanying the solidification at this time is replenished from the inlet below the cavity by the pressurized conveyance of the electromagnetic pump.

すなわち、本発明による電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置は、電磁ポンプ5による溶融金属の加圧搬送と重力との併用により鋳型4のキャビティ24へ溶融金属を鋳込むものであって、一端側にキャビティ24への溶融金属の注入口25、25を有し、キャビティ24に対してその注入口25、25が上下するよう傾動自在に支持された鋳型4と、溶融金属を溶融した溶融金属炉1から鋳型4の注入口25、25を通してキャビティ24内へ溶融金属を加圧搬送する電磁ポンプ5とを有する。   That is, the electromagnetic pump pouring type mold tilt casting apparatus according to the present invention is for casting molten metal into the cavity 24 of the mold 4 by the combined use of the pressurized conveyance of molten metal by the electromagnetic pump 5 and gravity. The mold 4 has molten metal inlets 25, 25 to the cavity 24, and the mold 4 is tiltably supported so that the inlets 25, 25 move up and down with respect to the cavity 24, and a molten metal furnace in which the molten metal is melted 1 and an electromagnetic pump 5 that conveys molten metal under pressure into the cavity 24 through the inlets 25 and 25 of the mold 4.

このような電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置を使用し、鋳型4をその溶融金属の注入口25、25がキャビティ24より高くなるよう傾斜して保持した状態で電磁ポンプ5により溶融金属炉1から溶融金属を加圧搬送して鋳型4の注入口25、25からそのキャビティ24へ充填し、その後鋳型4をそのキャビティ24への溶融金属の注入口25、25がキャビティ24より低くなるように傾斜して保持した状態で鋳型4のキャビティ24内の溶融金属を凝固させる。さらにこの凝固に伴って溶融金属が収縮した容積分の溶融金属を電磁ポンプ5により溶融金属炉1から送り、補充する。その後鋳型4を取り出し、脱型することで鋳物を取り出すことが出来る。   Using such an electromagnetic pump pouring mold inclined casting apparatus, the molten metal furnace 1 is held by the electromagnetic pump 5 in a state where the mold 4 is held so that the molten metal inlets 25, 25 are higher than the cavity 24. Then, the molten metal is pressurized and conveyed from the injection ports 25 and 25 of the mold 4 into the cavity 24, and then the molten metal injection ports 25 and 25 into the cavity 24 are made lower than the cavity 24. The molten metal in the cavity 24 of the mold 4 is solidified while being held inclined. Further, the molten metal corresponding to the volume of the molten metal contracted along with the solidification is sent from the molten metal furnace 1 by the electromagnetic pump 5 and replenished. Thereafter, the casting can be taken out by removing the mold 4 and removing the mold.

この電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置と鋳造方法をより具体的に説明すると、前記鋳型4の注入口25、25に溶融金属射出部17の中に設けた溶融金属の流路が接続され、この溶融金属射出部17を通して溶融金属炉1から鋳型4の注入口25、25を経てキャビティ24内へ溶融金属が加圧搬送される。この溶融金属射出部17はそれに接続した鋳型4の傾動に伴い鋳型4と共に往復回転するよう支持されている。これにより、溶融金属射出部17は鋳型4の傾動に追随し、その鋳型4との連結状態を維持することが出来る。この鋳型4の傾動に際しては溶融金属射出部17の往復回転の中心が鋳型4の傾動の支点になるようにする。   The electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus and casting method will be described more specifically. The molten metal flow path provided in the molten metal injection portion 17 is connected to the injection ports 25 and 25 of the mold 4, Through this molten metal injection part 17, the molten metal is pressurized and conveyed from the molten metal furnace 1 into the cavity 24 through the inlets 25, 25 of the mold 4. The molten metal injection portion 17 is supported so as to reciprocate with the mold 4 as the mold 4 connected thereto tilts. Thereby, the molten metal injection | pouring part 17 follows the tilting of the casting_mold | template 4, and can maintain the connection state with the casting_mold | template 4. FIG. When the mold 4 is tilted, the center of reciprocating rotation of the molten metal injection portion 17 is set as a fulcrum for tilting the mold 4.

溶融金属射出部17は溶融金属の流路を兼ねるパイプ状の中空軸16により回転自在に支持され、この中空軸16の中心軸の周りに往復回転する。電磁ポンプ5は溶融金属炉1の出口に設けられ、前記溶融金属射出部17の中空軸16に接続されている。   The molten metal injection portion 17 is rotatably supported by a pipe-shaped hollow shaft 16 that also serves as a molten metal flow path, and reciprocates around the central axis of the hollow shaft 16. The electromagnetic pump 5 is provided at the outlet of the molten metal furnace 1 and is connected to the hollow shaft 16 of the molten metal injection part 17.

鋳型4はそれに連結された溶融金属射出部17と共にフレーム3に支持され、互いに連結状態で保持される。フレーム3は軸受10、10を有し、この軸受け10、10に前記溶融金属射出部17の軸16、16’が支持される。フレーム3は溶融金属射出部17の軸16、16’を支持した軸受10、10の中心軸の周りに揺動し、これにより溶融金属射出部17と共に鋳型4を傾斜させる。さらにこの軸受10、10は、基台に固定された軸受9、9に回転自在に支持されている。   The mold 4 is supported by the frame 3 together with the molten metal injection portion 17 connected thereto, and held in a connected state. The frame 3 has bearings 10 and 10, and the shafts 16 and 16 ′ of the molten metal injection portion 17 are supported by the bearings 10 and 10. The frame 3 swings around the central axis of the bearings 10 and 10 that support the shafts 16 and 16 ′ of the molten metal injection portion 17, thereby tilting the mold 4 together with the molten metal injection portion 17. Further, the bearings 10 and 10 are rotatably supported by bearings 9 and 9 fixed to the base.

鋳型4は、そのキャビティ24への溶融金属の注入口25、25がある一端側から他端側にわたってそれぞれ分離された複数のヒータユニット31b〜31eを有している。この分離独立した複数のヒータユニット31b〜31eにより、鋳型4はそれぞれの個所がそれぞれ適宜の温度に加熱、保温される。鋳型4の一端側から他端側にわたって温度分布や温度勾配を形成することも可能である。   The mold 4 has a plurality of heater units 31b to 31e that are separated from one end side to the other end side where the molten metal inlets 25 and 25 into the cavity 24 are located. By the plurality of separate and independent heater units 31b to 31e, each part of the mold 4 is heated and kept at an appropriate temperature. It is also possible to form a temperature distribution and a temperature gradient from one end side to the other end side of the mold 4.

以上説明した通り、本発明による電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置と鋳造方法では、鋳型4を傾斜して保持した状態で電磁ポンプ5により溶融金属を鋳型4のキャビティ24へ鋳込むため、溶融金属の重力が過大とならず、全体に適度で均一な充填密度により表面の鋳肌が粗くない鋳物を鋳造することが出来る。さらに、キャビティ24に鋳込んだ溶融金属の凝固時も、収縮した容積分の溶融金属を電磁ポンプ5によりキャビティ24より下側となった鋳型4の注入口25、25からキャビティ24内に補充するため、適当な充填圧で溶融金属を補充することができる。これらにより、高い品質の鋳物を能率良く鋳造することが可能になる。   As described above, in the electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus and casting method according to the present invention, the molten metal is cast into the cavity 24 of the mold 4 by the electromagnetic pump 5 while the mold 4 is tilted and held. It is possible to cast a casting in which the surface of the casting surface is not rough due to the moderate and uniform packing density throughout the metal without excessive metal gravity. Further, when the molten metal cast into the cavity 24 is solidified, the melted metal corresponding to the contracted volume is replenished into the cavity 24 by the electromagnetic pump 5 from the inlets 25 and 25 of the mold 4 located below the cavity 24. Therefore, the molten metal can be replenished with an appropriate filling pressure. These make it possible to efficiently cast a high quality casting.

図1は本発明による電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置の一実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus according to the present invention. 図2は本発明による電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置の一実施例に使用するフレームの例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of a frame used in an embodiment of the electromagnetic pump pouring type mold casting apparatus according to the present invention. 図3は本発明による電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置の一実施例を示す鋳型と溶融金属射出部との分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of a mold and a molten metal injection part showing an embodiment of an electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus according to the present invention. 図3は本発明による電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置の一実施例を示す溶融金属炉の一部切断した斜視図である。FIG. 3 is a partially cut perspective view of a molten metal furnace showing an embodiment of an electromagnetic pump pouring type mold casting apparatus according to the present invention. 図2は本発明による電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置の一実施例においてフレームに支持された鋳型と溶融金属射出部が傾動する状態の例を示す縦断側面図である。FIG. 2 is a longitudinal side view showing an example of a state in which a mold supported by a frame and a molten metal injection part tilt in an embodiment of an electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus according to the present invention. 図6は本発明による電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置の一実施例に使用するフレームとそれに取り付けられた鋳型と溶融金属射出部及びヒータユニットの例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an example of a frame, a mold attached to the frame, a molten metal injection part and a heater unit used in an embodiment of the electromagnetic pump pouring type mold tilt casting apparatus according to the present invention. 図7は従来の重力鋳造装置の一例の概念を内部空間を透視して示した透視斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a concept of an example of a conventional gravity casting apparatus as seen through an internal space. 図8は従来の低圧鋳造装置の一例の概念を示す縦断側面図である。FIG. 8 is a longitudinal side view showing the concept of an example of a conventional low-pressure casting apparatus. 図9は従来の低圧鋳造装置の他の例としてのルノー式低圧鋳造装置の概念を示す縦断側面図である。FIG. 9 is a longitudinal side view showing the concept of a Renault low-pressure casting apparatus as another example of a conventional low-pressure casting apparatus. 図10は低圧鋳造装置から派生した鋳造装置の例としてのノバトム式低圧鋳造装置の概念を示す縦断側面図である。FIG. 10 is a longitudinal side view showing the concept of a Novatom type low pressure casting apparatus as an example of a casting apparatus derived from the low pressure casting apparatus. 図11は従来のダイカスト鋳造装置の一例の概念を示す縦断側面図である。FIG. 11 is a longitudinal side view showing a concept of an example of a conventional die casting apparatus. 図12は従来のコスワース式鋳造装置の一例の概念を示す縦断側面図である。FIG. 12 is a longitudinal side view showing a concept of an example of a conventional Cosworth type casting apparatus.

本発明では、鋳型の傾斜による溶融金属の重力を利用すると共に、電磁ポンプによる溶融金属の加圧搬送との併用により鋳型のキャビティへ溶融金属を鋳込むようにし、最良の品質の鋳物を能率よく鋳造出来るようにした。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。
In the present invention, the gravity of the molten metal due to the inclination of the mold is used, and the molten metal is cast into the mold cavity by using the pressurized metal with the electromagnetic pump, so that the casting of the best quality can be efficiently performed. I was able to cast.
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.

図1は本発明による電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置の一実施例の全体を示している。この図では図6に示したヒータユニット31a〜31eは取り外してある。
図4に拡大して示すように、金属を溶融した状態の溶融金属を入れる溶融金属炉1は箱形であり、この溶融金属炉1にはその中の溶融金属を加熱して溶融状態を維持するために図1に示すように浸漬ヒータ7が設けられている。この溶融金属炉1には機械的に湯面を上下させる錘2が浸漬されており、この錘2が溶融金属炉1の上壁に設けた錘ガイド6に沿って上下動することにより溶融金属炉1の中の溶融金属aの液位が上下する。
FIG. 1 shows the whole of an embodiment of an electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus according to the present invention. In this figure, the heater units 31a to 31e shown in FIG. 6 are removed.
As shown in an enlarged view in FIG. 4, the molten metal furnace 1 in which the molten metal in a molten state is put in is a box shape, and the molten metal in the molten metal furnace 1 is heated to maintain the molten state. For this purpose, an immersion heater 7 is provided as shown in FIG. The molten metal furnace 1 is immersed with a weight 2 that mechanically moves the molten metal up and down, and the weight 2 moves up and down along a weight guide 6 provided on the upper wall of the molten metal furnace 1 to thereby melt the molten metal. The liquid level of the molten metal a in the furnace 1 goes up and down.

溶融金属炉1の溶融金属の出口側には電磁ポンプ5が設けられている。図4に示すように、この電磁ポンプ5は、溶融金属炉1の溶融金属の出口に接続された円管状のダクト30の内部にスペーサ28で保持された状態で磁性体製のコア27が配置され、この周囲にステータ29を設けている。ステータ29は三相交流電力が供給されるコイルを有し、これに三相交流を流すことによりダクト30の内部に移動磁界が発生する。前記の錘2が下降し、溶融金属炉1の中の溶融金属aの液位が押し出されて上昇し、ダクト30の内部に溶融金属が流入すると、前記三相交流によりダクト30の内部に発生する移動磁界によりダクト30の内部の溶融金属に推力が与えられ、溶融金属が加圧搬送される。   An electromagnetic pump 5 is provided on the molten metal outlet side of the molten metal furnace 1. As shown in FIG. 4, the electromagnetic pump 5 has a magnetic core 27 arranged in a state of being held by a spacer 28 inside a circular duct 30 connected to the molten metal outlet of the molten metal furnace 1. A stator 29 is provided around the periphery. The stator 29 has a coil to which three-phase AC power is supplied, and a moving magnetic field is generated inside the duct 30 by flowing the three-phase AC through the coil. When the weight 2 is lowered, the liquid level of the molten metal a in the molten metal furnace 1 is pushed out and raised, and molten metal flows into the duct 30, it is generated inside the duct 30 by the three-phase alternating current. A thrust is given to the molten metal inside the duct 30 by the moving magnetic field, and the molten metal is conveyed under pressure.

図1に示すように、電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置には図2に示すようなフレーム3を有しており、このフレーム3に図3に示すような鋳型4と溶融金属射出部17とが連結した状態で保持される。
図2に示したフレーム3は上面側が開放した側面コ字形の部材で、その一端の両側に円筒形の軸受10、10が設けられている。この軸受10、10の内周縦方向には90゜間隔でリブ21が設けられている。このフレーム3の一端側から立ち上がった壁の内側縦方向にリブ13、13が設けられている。また、このフレーム3の他端側から立ち上がった壁にはネジ孔22、22が設けられている。
As shown in FIG. 1, the electromagnetic pump pouring mold inclined casting apparatus has a frame 3 as shown in FIG. 2, and the mold 4 and the molten metal injection portion 17 as shown in FIG. Are held in a connected state.
The frame 3 shown in FIG. 2 is a U-shaped member whose upper surface is open, and cylindrical bearings 10 and 10 are provided on both sides of one end thereof. Ribs 21 are provided at intervals of 90 ° in the inner circumferential longitudinal direction of the bearings 10 and 10. Ribs 13 and 13 are provided in the longitudinal direction inside the wall rising from one end side of the frame 3. Further, screw holes 22 and 22 are provided in the wall rising from the other end side of the frame 3.

鋳型4は砂型、金型等であって、図3に示すように、この鋳型4は内部に鋳物を成型するためのキャビティ24を有し、その一端側にこのキャビティ24に溶融金属を注入するための注入口25、25が設けられている。注入口25、25とキャビティ24との間には、溶融金属を一時貯めるバッファとしての液貯部26が形成されている。   The mold 4 is a sand mold, a mold, or the like. As shown in FIG. 3, the mold 4 has a cavity 24 for molding a casting therein, and injects molten metal into the cavity 24 at one end thereof. Inlet ports 25, 25 are provided. Between the inlets 25, 25 and the cavity 24, a liquid storage portion 26 is formed as a buffer for temporarily storing molten metal.

この鋳型4に連結される溶融金属射出部17はサイアロンや窒化珪素等の耐熱性材料からなる中空の横長の箱状のもので、内部縦方向の中空部分は溶融金属が通る通路となっている。この溶融金属の通路は、図3において右上側で閉じられている。この溶融金属の通路に連なるように、溶融金属射出部17の一側面に溶融金属供給孔23、23が設けられている。溶融金属射出部17の両端から軸16、16’が互いに両端延長方向に延びて設けられており、このうち一方の軸16は内部に溶融金属が通る通路が形成された中空軸となっている。この中空軸16の内部通路は溶融金属射出部17の内部通路に通じている。   The molten metal injection portion 17 connected to the mold 4 is a hollow horizontally long box made of a heat resistant material such as sialon or silicon nitride, and the hollow portion in the internal vertical direction is a passage through which the molten metal passes. . The molten metal passage is closed on the upper right side in FIG. Molten metal supply holes 23 are provided on one side surface of the molten metal injection portion 17 so as to be continuous with the molten metal passage. Shafts 16 and 16 'are provided extending from both ends of the molten metal injection portion 17 in the direction in which both ends extend, and one of the shafts 16 is a hollow shaft in which a passage through which the molten metal passes is formed. . The internal passage of the hollow shaft 16 communicates with the internal passage of the molten metal injection portion 17.

図3に示すように、枠板状の耐熱性ガスケット18を挟んで鋳型4の注入口25、25を有する側の端部に前記溶融金属射出部17の溶融金属供給孔23、23が設けられた側面が重ね合わせられる。これにより、溶融金属射出部17の内部の溶融金属通路は、溶融金属供給孔23、23と注入口25、25とを介して鋳型4のキャビティ24に通じる。この状態で図1と図5に示すように鋳型4と溶融金属射出部17とが前記フレーム3の中に取り付けられ、保持される。溶融金属射出部17側はリブ13に当たり、鋳型の他端側はフレーム3のネジ孔22、22にねじ込んだボルト14、14によりバネ15(図5参照)を介して押さえられる。さらに前記の溶融金属射出部17の両側から突出した軸16、16’はフレーム3の両側の軸受9、9に支持される。具体的には、軸16、16’は軸受10、10の内周のリブ21に周囲から挟まれて支持される。   As shown in FIG. 3, molten metal supply holes 23, 23 of the molten metal injection portion 17 are provided at the end of the mold 4 on the side having the inlets 25, 25 with the frame plate-shaped heat-resistant gasket 18 interposed therebetween. The sides are overlapped. As a result, the molten metal passage inside the molten metal injection portion 17 communicates with the cavity 24 of the mold 4 via the molten metal supply holes 23 and 23 and the injection ports 25 and 25. In this state, as shown in FIGS. 1 and 5, the mold 4 and the molten metal injection portion 17 are attached and held in the frame 3. The molten metal injection part 17 side hits the rib 13, and the other end side of the mold is pressed through the spring 15 (see FIG. 5) by bolts 14, 14 screwed into the screw holes 22, 22 of the frame 3. Further, the shafts 16 and 16 ′ protruding from both sides of the molten metal injection portion 17 are supported by bearings 9 and 9 on both sides of the frame 3. Specifically, the shafts 16 and 16 ′ are supported by being sandwiched by the inner peripheral ribs 21 of the bearings 10 and 10 from the periphery.

図1に示すように、前記鋳型4と溶融金属射出部17とを支持したフレーム3の両側に軸受9、9が設けられ、この軸受9、9に前記フレーム3の軸受10、10が回転自在に支持される。さらにフレーム3は、図1に示す支持台12により前記軸受9、9を支点とした傾動を許容するように支持される。フレーム3の溶融金属射出部17と反対側の端部にはワイヤ19が掛けられ、このワイヤ19に図示していないホイスト等の駆動手段のハンガー20が掛けられている。これにより、フレーム3は前記軸受9、9を支点として揺動される。   As shown in FIG. 1, bearings 9 and 9 are provided on both sides of the frame 3 that supports the mold 4 and the molten metal injection portion 17, and the bearings 10 and 10 of the frame 3 are rotatable on the bearings 9 and 9. Supported by Further, the frame 3 is supported by the support base 12 shown in FIG. 1 so as to allow tilting with the bearings 9 and 9 as fulcrums. A wire 19 is hung on the end of the frame 3 opposite to the molten metal injection portion 17, and a hanger 20 for driving means such as a hoist (not shown) is hung on the wire 19. As a result, the frame 3 is swung around the bearings 9 and 9 as fulcrums.

前記軸受9、9に回転自在に支持された溶融金属射出部17の軸16、16’のうち、一方の中空軸16が電磁ポンプ5のダクト30(図4参照)に接続される。これにより、電磁ポンプ5の駆動により、溶融金属炉1の中の溶融金属が中空軸16、溶融金属射出部17、溶融金属供給孔23、23及び注入口25、25を介して鋳型4のキャビティ24の中に加圧搬送される。   One of the shafts 16 and 16 ′ of the molten metal injection portion 17 rotatably supported by the bearings 9 and 9 is connected to the duct 30 (see FIG. 4) of the electromagnetic pump 5. Accordingly, the molten metal in the molten metal furnace 1 is driven into the cavity of the mold 4 via the hollow shaft 16, the molten metal injection part 17, the molten metal supply holes 23 and 23 and the injection ports 25 and 25 by driving the electromagnetic pump 5. 24 is conveyed under pressure.

図6は鋳型4と溶融金属射出部17とにヒータユニット31を設けた状態を示している。溶融金属射出部17にヒータユニット31aが設けられると共に、鋳型4にはそのキャビティ24への溶融金属の注入口25、25がある一端側から他端側にわたって分離された複数のヒータユニット31b〜31eが設けられている。この分離独立した複数のヒータユニット31a〜31eにより、溶融金属射出部17と鋳型4は各個所がそれぞれ適宜の温度に加熱、保温される。   FIG. 6 shows a state in which the heater unit 31 is provided in the mold 4 and the molten metal injection part 17. The molten metal injection unit 17 is provided with a heater unit 31a, and the mold 4 has a plurality of heater units 31b to 31e separated from one end side to the other end side where the molten metal injection holes 25 and 25 into the cavity 24 are provided. Is provided. By these separated and independent heater units 31a to 31e, the molten metal injection part 17 and the mold 4 are heated and kept at appropriate temperatures at respective points.

このような電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置を使用して鋳物を鋳造する工程について次に説明する。
まず図5(A)に示すように、鋳型4をそのキャビティ24への溶融金属の注入口25、25側がキャビティ24より高く、他方側がキャビティ24より低くなるよう傾斜して保持した状態とする。この状態で図1に示す電磁ポンプ5により溶融金属を溶融金属炉1から前記溶融金属射出部17を通して鋳型4に加圧搬送し、溶融金属を鋳型4の注入口25、25からそのキャビティ24へ鋳込む。
Next, the process of casting a casting using such an electromagnetic pump pouring type mold casting apparatus will be described.
First, as shown in FIG. 5A, the mold 4 is held in an inclined state so that the molten metal inlets 25 and 25 into the cavity 24 are higher than the cavity 24 and the other side is lower than the cavity 24. In this state, the molten metal is pressurized and conveyed from the molten metal furnace 1 to the mold 4 through the molten metal injection portion 17 by the electromagnetic pump 5 shown in FIG. 1, and the molten metal is transferred from the inlets 25, 25 of the mold 4 to the cavity 24. Cast.

次に、図5(B)に示すように鋳型4を傾斜させ、そのキャビティ24への溶融金属の注入口25、25側がキャビティ24より低く、他方側がキャビティ24より高くなるように保持し、この状態で鋳型4のキャビティ24内の溶融金属を凝固させる。この凝固に伴って溶融金属が収縮した容積分の溶融金属を電磁ポンプ5により溶融金属炉1から送り、補充する。溶融金属が凝固した後鋳型4を取り出し、脱型することで鋳物を取り出すことが出来る。
この鋳造工程においては、前記の分離独立した複数のヒータユニット31b〜31eにより、鋳型4の一端側から他端側にわたって最適な温度分布や温度勾配を形成することが可能である。
Next, as shown in FIG. 5 (B), the mold 4 is inclined and held so that the molten metal inlets 25 and 25 side into the cavity 24 are lower than the cavity 24 and the other side is higher than the cavity 24. In this state, the molten metal in the cavity 24 of the mold 4 is solidified. The molten metal corresponding to the volume contracted by the solidification is sent from the molten metal furnace 1 by the electromagnetic pump 5 and replenished. After the molten metal is solidified, the casting can be taken out by taking out the mold 4 and removing it from the mold.
In this casting process, it is possible to form an optimal temperature distribution and temperature gradient from one end side to the other end side of the mold 4 by the plurality of separate and independent heater units 31b to 31e.

本発明は、鋳型を傾斜させながら良質の鋳物を能率よく鋳造することが出来るので、特に大型の鋳物、例えば自動車用のエンジンブロックやフレーム等、液晶パネルの製造工程における加熱に使用するアルミ均熱板等の鋳造等に適用することが出来る。   Since the present invention can efficiently cast a high-quality casting while tilting the mold, aluminum soaking used for heating in the manufacturing process of liquid crystal panels such as large-sized castings such as engine blocks and frames for automobiles. It can be applied to casting of plates and the like.

5 電磁ポンプ
4 鋳型のキャビティ
24 鋳型のキャビティ
25 鋳型の注入口口
17 溶融金属射出部
1 溶融金属炉
16 中空軸
3 フレーム
10 フレームの軸受
31a〜31e ヒータユニット
5 Electromagnetic pump 4 Mold cavity 24 Mold cavity 25 Mold inlet 17 Molten metal injection part 1 Molten metal furnace 16 Hollow shaft 3 Frame 10 Frame bearings 31a to 31e Heater unit

Claims (10)

電磁ポンプ5による溶融金属の加圧搬送と重力との併用により鋳型4のキャビティ24へ溶融金属を鋳込む電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置において、一端側にキャビティ24への溶融金属の注入口25、25を有し、キャビティ24に対してその注入口25、25が上下するよう傾動自在に支持された鋳型4と、溶融金属を溶融した溶融金属炉1から鋳型4の注入口25、25を通してキャビティ24内へ溶融金属を加圧搬送する電磁ポンプ5とを有することを特徴とする電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置。 In an electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus in which molten metal is cast into the cavity 24 of the mold 4 by the combined use of gravity conveyance of the molten metal by the electromagnetic pump 5 and gravity, an injection port of molten metal into the cavity 24 at one end side 25, 25. The mold 4 is supported so as to be tiltable with respect to the cavity 24 so that the inlets 25, 25 move up and down, and the inlets 25, 25 of the mold 4 from the molten metal furnace 1 in which the molten metal is melted. And an electromagnetic pump 5 for injecting molten metal into the cavity 24 under pressure. 前記鋳型4の注入口25、25に溶融金属射出部17の中に設けた溶融金属の流路が接続され、この溶融金属射出部17を通して溶融金属炉1から鋳型4の注入口25、25を経てキャビティ24内へ溶融金属が加圧搬送されることを特徴とする請求項1に記載の電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置。 The molten metal flow path provided in the molten metal injection unit 17 is connected to the injection ports 25 and 25 of the mold 4, and the injection ports 25 and 25 of the mold 4 are connected from the molten metal furnace 1 through the molten metal injection unit 17. 2. The electromagnetic pump pouring mold inclined casting apparatus according to claim 1, wherein the molten metal is conveyed under pressure into the cavity 24. 溶融金属射出部17はそれに接続した鋳型4の傾動に伴い鋳型4と共に往復回転するよう支持されていることを特徴とする請求項2に記載の電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置。 3. The electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus according to claim 2, wherein the molten metal injection portion is supported so as to reciprocately rotate together with the mold as the mold connected thereto is tilted. 溶融金属射出部17は鋳型4の傾動に追随し、その鋳型4との連結状態を維持することを特徴とする請求項3に記載の電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置。 4. The electromagnetic pump pouring type mold tilt casting apparatus according to claim 3, wherein the molten metal injection portion 17 follows the tilt of the mold 4 and maintains a connected state with the mold 4. 溶融金属射出部17は溶融金属の流路を兼ねるパイプ状の中空軸16により回転自在に支持され、この中空軸16の中心軸の周りに往復回転することを特徴とする請求項2〜4の何れかに記載の電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置。 The molten metal injection portion 17 is rotatably supported by a pipe-shaped hollow shaft 16 also serving as a molten metal flow path, and reciprocally rotates around the central axis of the hollow shaft 16. An electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus according to any one of the above. 鋳型4はそれに連結された溶融金属射出部17と共にフレーム3に支持され、互いに連結状態で保持されることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置。 6. The electromagnetic pump pouring mold inclined casting according to any one of claims 1 to 5, wherein the mold 4 is supported by the frame 3 together with the molten metal injection part 17 connected thereto and held in a mutually connected state. apparatus. フレーム3は溶融金属射出部17の軸16、16’を支持した軸受10、10の中心軸の周りに傾動し、これにより溶融金属射出部17と共に鋳型4を傾斜させることを特徴とする請求項6に記載の電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置。 The frame 3 is tilted around the central axis of the bearings 10 and 10 that support the shafts 16 and 16 'of the molten metal injection portion 17, whereby the mold 4 is inclined together with the molten metal injection portion 17. 6. An electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus according to 6. 鋳型4はそのキャビティ24への溶融金属の注入口25、25がある一端側から他端側にわたってそれぞれ分離された複数のヒータユニット31b〜31eを有していることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置。 The mold 4 has a plurality of heater units 31b to 31e respectively separated from one end side to the other end side where molten metal injection ports 25 and 25 to the cavity 24 are located. The electromagnetic pump pouring mold inclined casting apparatus according to any one of claims 7 to 9. 前記請求項1〜8の何れかに記載の電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜鋳造装置を使用し、鋳型4をその溶融金属の注入口25、25がキャビティ24より高くなるよう傾斜して保持した状態で電磁ポンプ5により溶融金属炉1から溶融金属を加圧搬送して鋳型4の注入口25、25からそのキャビティ24へ充填し、その後鋳型4をそのキャビティ24への溶融金属の注入口25、25がキャビティ24より低くなるように傾斜して保持した状態で鋳型4のキャビティ24内の溶融金属を凝固させることを特徴とする電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜方法。 A state in which the electromagnetic pump pouring mold tilt casting apparatus according to any one of claims 1 to 8 is used, and the mold 4 is held tilted so that the molten metal inlets 25 and 25 are higher than the cavity 24. Then, the molten metal is pressurized and conveyed from the molten metal furnace 1 by the electromagnetic pump 5 and filled into the cavity 24 from the inlets 25 and 25 of the mold 4, and then the molten metal inlet 25 to the cavity 24 is filled with the mold 4. An electromagnetic pump pouring mold tilting method, characterized in that the molten metal in the cavity 24 of the mold 4 is solidified in a state in which 25 is tilted and held so as to be lower than the cavity 24. 鋳型4のキャビティ24内の溶融金属の凝固に伴って溶融金属が収縮した容積分の溶融金属を電磁ポンプ5により溶融金属炉1から送り、補充することを特徴とする請求項9に記載の電磁ポンプ注湯式鋳型傾斜方法。 10. The electromagnetic according to claim 9, wherein the molten metal in a volume contracted by the molten metal in the cavity 24 of the mold 4 is sent from the molten metal furnace 1 by the electromagnetic pump 5 to be replenished. Pump pouring mold tilt method.
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