JP2011079000A

JP2011079000A - 鋳造装置

Info

Publication number: JP2011079000A
Application number: JP2009231553A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Miura; 邦明三浦; Makoto Asaha; 信浅葉; Tatsuo Machida; 辰雄町田
Original assignee: Sukegawa Electric Co Ltd
Current assignee: Sukegawa Electric Co Ltd
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2029-10-05
Also published as: JP4966354B2

Abstract

【課題】低圧鋳造において、引け巣や引け緩みのない鋳物を鋳造する。
【解決手段】ストーク８と金型４の湯口９とを断熱材１７で囲まれた溶融金属流路１９により連絡し、この溶融金属流路１９の断面積を金型４の湯口９の断面積より大きくする。前記ストーク８と金型４の湯口９とを連絡する溶融金属流路１９の一部に流路断面積が部分的に縮小するオリフィス２１を設ける。加えてストーク８と金型４の湯口９とを連絡する溶融金属流路１９を囲む断熱材１７にヒータ１８を設け、溶融金属流路１９の温度を金型４の湯口９より高く維持する。これにより、金型４のキャビティ１０にその湯口９から充填した溶融金属がキャビティ１０の奥から湯口９側へと次第に凝固していき、最後に湯口９の溶融金属を凝固させる。
【選択図】図１

Description

本発明は金属が溶融状態で収納された溶融金属槽から溶融金属を金型に充填した後、この金型内で溶融金属を凝固させて鋳物を成型する鋳造装置に関し、特に低圧鋳造法において、金型のキャビティにその注湯口から充填した溶融金属がキャビティの奥から湯口側へと次第に冷却され、凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固することにより鋳物が成型される鋳造装置に関する。

溶湯と鋳物形状のキャビティとの間の圧力差を利用して、キャビティ内に溶湯を充填して鋳造する方法に、低圧鋳造法、差圧鋳造法及び減圧鋳造法等がある。このうち低圧鋳造法は、溶解金属を収納した密閉炉に不活性ガスや二酸化炭素等のガスによる比較的低い圧力を付加し、この圧力で密閉炉内の溶融金属をストークを介して上方に押し上げ、密閉炉の上位に配置された鋳型に溶融金属を充填し、鋳物を製造する方法である。この低圧鋳造法は、車輌の部材等に使用されるアルミニウム合金等の鋳物製品を製造するのに広く利用されている。

図９は従来の低圧鋳造装置を示す断面図である。気密に密閉された密閉炉１の上部に設けたガス注入口２０に不活性ガスや二酸化炭素等のガスの図示してない供給源が接続され、密閉炉１の中にガスが圧送される。密閉炉１の内部に上面が開口した耐熱黒鉛容器であるルツボ２が収納され、このルツボ２の外壁に沿ってヒータ３が配設されている。このルツボ２の中央部に密閉炉１の蓋に取付けられたストーク８の下端が浸漬されている。密閉炉１の上に下金型５と上金型６とからなる金型４が配置されている。下金型５と上金型６との合わせ面にそれぞれ凹部が形成されており、この下金型５と上金型６とを重ね合わせたときに、前記凹部により鋳物形状のキャビティ１０が形成される。またこのキャビティ１０内には必要に応じて中子７が収納される。前記ストーク８の上端は金型４の底部に設けられたキャビティ１０に通じる湯口９に接続されている。

このような鋳造装置においては、不活性ガスをガス注入口２０から密閉炉１内に注入する。このガス圧力により、ルツボ２内の溶融金属の湯面が加圧されて、溶融金属溶湯が押し上げられ、ストーク８を介して金型のキャビティ１０内に充填される。キャビティ１０に充填した溶融金属が冷却されて凝固した後、図示していない油圧機構により上金型６を上昇させてキャビティ１０を開き、下金型５から鋳物を取り出す。

図１０は密閉炉１に収納した溶融金属をストーク８’を通して湯溜め１２に送り、この湯溜め１２から金型４のキャビティ１０内に充填する例である。密閉炉１の中の溶融金属は浸漬ヒータ１３で加熱され、溶融状態が維持される。密閉炉１の中へは溶湯供給口１１から溶融金属が供給される。ストーク８’から湯溜めに至る部分は溶融金属の温度低下による凝固を防ぐためヒータ３で加熱される。その他の構成は基本的に図９の従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。

図１１は図９により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわちストーク（ダクト）８の中間部の外側に溶融金属電磁ポンプの誘導子１４を設け、これに対応してストーク８の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８の中の溶融金属に上方の推力を与え、溶融金属を金型４のキャビティ１０内に充填する。その他の構成は基本的に図９の従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。

図１２は図１０により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわちストーク（ダクト）８‘の中間部の外側に溶融金属電磁ポンプの誘導子１４を設け、これに対応してストーク８’の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８‘の中の溶融金属に上方の推力を与え、溶融金属を金型４のキャビティ１０内に充填する。その他の構成は基本的に図１０の従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。

このような低圧鋳造法は、ガスを巻き込まずにルツボ２や密閉炉１’内の酸化物の少ない溶融金属を静かに金型４のキャビティ１０内に下から上へと充填することにより、気泡や酸化物を含まない鋳物を容易に鋳造出来る利点がある。さらに前記のような温度勾配により、キャビティ１０内で上から下へと溶融金属の凝固が起こり、最後に湯口９の部分の溶融金属が凝固することにより、キャビティ１０内で溶融金属が凝固して収縮した容積分だけ湯口９から溶融金属を追加して充填される。これによりキャビティ１０内で溶融金属が凝固中に引け巣や引け緩みが起こらない。これらの理由から低圧鋳造法では重力鋳造法やダイカスト法等の他の鋳造法に比べて良質の鋳物を鋳造することが出来る。

この低圧鋳造装置においては、金型４のキャビティ１０内で溶融金属が凝固したとき、凝固収縮した容積分の溶融金属が金型４の湯口９を通して常に供給されなければならない。そのために図９や図１１で示すように、湯口９に接続されたストーク８が、それぞれルツボ２側から熱輻射で加熱され、ヒータ３‘で直接加熱されるようにしている。また図１０や図１２で示すように密閉炉１から離して金型４を配置しているものでは金型４の下に湯溜め１２を設け、この湯溜め１２をヒータ３で加熱している。このような構造とすることにより、金型４は温度の高い順に湯口９、下金型５、上金型６の順で温度勾配が形成され、キャビティ１０内の溶融金属は上から下へと凝固していき、最後に湯口９の溶融金属が凝固するという指向性凝固がなされる。この間に凝固収縮した容積分の溶融金属は湯口９側からキャビティ１０内に供給される。これによりいわゆる引け巣や引け緩みの無い鋳物を鋳造することが出来る。

このように、低圧鋳造において、鋳物に引け巣や引け緩みを生じさせないようにするために、キャビティ１０の中に充填された溶融金属がまず湯口９から最も遠い位置から凝固を始め、最後に湯口９の部分で凝固することが必要である。そのためには温度が高い順に湯口９、下金型５、上金型６の順で温度勾配が形成されることが必要となる。例えばストーク８を交換した後、その予熱が十分で無い場合には湯口９の温度が下がり、溶融金属が凝固してキャビティ１０を塞いでしまうこともある。

ところがキャビティ内の鋳物を変形しない温度まで降下させたとき、湯口の手前にあるストークや湯溜めの温度が金型側に奪われてしまい、溶融金属の凝固点付近まで温度が下がってしまうことがある。この温度で金型に溶融金属を注入すると溶融金属がキャビティの中で一部凝固し、これが溶融金属のキャビティ内での流動を妨げるいわゆる湯回り不良が起こしてしまう。よってそのまま溶融金属をキャビティに充填することは出来ないので、一旦ストークや湯溜めの溶融金属を密閉炉１、１’側に戻して再加熱してから再供給するという面倒な操作が必要となる。またこのとき湯溜めやストークに空気が入り込み、溶融金属の空気と接触する部分に酸化物が出来てしまい、酸化物の除去作業等のメンテナンスが必要となる。

湯溜め１２を大きくすれば溶融金属の温度低下を抑えることが出来るが、装置が大形になってしまう。この湯溜めは金型の湯口を加熱し、この湯口から金型の上にいくに従って次第に温度が低くなるような温度勾配を形成する必要から、金型の下に配置しなければならない。そのため低圧鋳造装置ではダイカスト鋳造機のように金型を横に置いて鋳造することが出来ない。金型を湯溜めの上に配置すると金型の位置は必然的に高くなる。それだけ金型の取り付け、金型の開閉を行うための油圧機構等も高い位置に配置しなければならず、操作やメンテナンスが面倒である。

特開２００９−１９５９８９号公報特開２００９−９０３０３号公報特開２００８−８０３６７号公報特開２００３−２００２５１号公報特開平０９−３０００６０号公報特開平０９−９４６５３号公報特開平０８−３１８３６１号公報特開平０８−２６７２１６号公報特開平０８−１５５６２９号公報特開平０７−２６６０２２号公報特開平０７−５１８３３号公報

本発明は前記従来の鋳造装置における課題に鑑み、金型の湯口の手前に設ける湯溜めに依存せずに、湯口を高い温度に保持することが可能であると共に、金型のキャビティにその注湯口から充填した溶融金属がキャビティの奥から湯口側へと次第に凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固するという、いわゆる指向性凝固がなされる鋳造装置を提供することを目的とする。

本発明では前記の目的を達成するため、キャビティの湯口に溶融金属を導く流路部分に断熱材を設け、この断熱材にストークからキャビティの湯口に至る溶融金属流路を設けた。そして金型のキャビティにその注湯口から充填した溶融金属がキャビティの奥から湯口側へと次第に凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固するという、いわゆる指向性凝固が行われるようにその流路断面積、形状、温度等を設定した。

より具体的には、断熱材の溶融金属流路の断面積をキャビティの湯口より大きく設定した。また、断熱材の溶融金属流路の一部に流路断面積が小さくなるオリフィスを設け、断熱材の溶融金属流路の温度をキャビティの湯口より高く設定した。こられにより、金型のキャビティにその注湯口から充填した溶融金属がキャビティの奥から湯口側へと次第に凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固するという、いわゆる指向性凝固が行われるようにした。

すなわち、本発明による鋳造装置は、金属が溶融状態で収納された溶融金属槽から溶融金属をストーク８を介して金型４に充填した後、この金型４内で溶融金属を凝固させて鋳物を成型するものであって、ストーク８と金型４の湯口９とを断熱材１７で囲まれた溶融金属流路１９により連絡し、この溶融金属流路１９の断面積を金型４の湯口９の断面積より大きくして、溶融金属流路１９内の湯の熱量を増大させる事によって、溶融金属流路１９に一番近い金型４の湯口９が一番最後に固まる様にしたのである。

さらに本発明では、前記ストーク８と金型４の湯口９とを連絡する溶融金属流路１９の一部に流路断面積が部分的に縮小するオリフィス２１を設ける。オリフィス２１を設けた理由は、溶融金属流路１９を湯口９より大きくした事によって、熱容量だけでなく体積も増えるので、ガス圧や電磁力で湯を押し上げた時に、湯の慣性力と体積が増えて、押し圧以上に瞬間的に湯面が上昇してしまい、その瞬時に押し上げられた湯面はまた直ぐに下がってキャビティ１０内で湯面の上下動が生じることになるので、この上下動を抑える為のものである。加えてストーク８と金型４の湯口９とを連絡する溶融金属流路１９を囲む断熱材１７にヒータ１８を設け、溶融金属流路１９の温度を金型４の湯口９より高く維持する。これによって断熱材１７の熱容量をも増してやる。
これらの手段により、本発明による鋳造装置では、金型４のキャビティ１０にその湯口９から充填した溶融金属がキャビティ１０の奥から湯口９側へと次第に冷却されることで、凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固する。

後述する通り、本発明による鋳造装置では、金型４の湯口９から溶融金属を金型４のキャビティ１０の中に充填した後、金型４ではキャビティ１０の最奥部から次第に温度が低下しはじめ、キャビティ１０の最奥部、その中間部、湯口９と順次温度が低くなるような温度勾配が形成される。これにより、金型４の湯口９からキャビティ１０の中に充填された溶融金属は、金型４のキャビティ１０の最奥部、その中間部、湯口９と順次冷却され、凝固していく、いわゆる指向性凝固がなされる。これにより、金型４のキャビティ１０の中の溶融金属の凝固により同溶融金属が収縮した分だけ湯口９から溶融金属をキャビティ１０内に追加的に充填され、いわゆる引け巣や引け緩みの発生が防止される。

本発明による鋳造装置の一実施例を示す断面図である。本発明による鋳造装置の他の実施例を示す断面図である。本発明による鋳造装置の他の実施例を示す断面図である。本発明による鋳造装置の他の実施例を示す断面図である。本発明による鋳造装置の他の実施例を示す断面図（Ａ）とそのＡ−Ａ部断面図（Ｂ）である。本発明による金型の溶融金属充填時の温度分布の解析モデルを示す断面図である。前記解析モデルによる金型の各部の溶融金属の充填後の時間−温度変化の例を示すグラフである。前記解析モデルによる金型の各部の溶融金属の充填後の時間−温度変化の他の例を示すグラフである。鋳造装置の従来例を示す断面図である。鋳造装置の他の従来例を示す断面図である。鋳造装置の他の従来例を示す断面図である。鋳造装置の他の従来例を示す断面図である。

本発明ではその目的を達成するため、ストークと金型の湯口とを断熱材で囲まれた溶融金属流路で連絡し、その流路断面積、形状、温度等を適宜に設定することにより、金型のキャビティ内に溶融金属を充填した後に、金型のキャビティから湯口にかけて良好な温度勾配が形成されるようにした。
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。

図１は本発明による低圧鋳造装置の一実施例を示す断面図である。この低圧鋳造装置の構成は基本的に図９により前述した従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。
気密に密閉された密閉炉１の上部に設けたガス注入口２０に不活性ガスや二酸化炭素等のガスの供給源が接続され、密閉炉１の中にガスが圧送される。密閉炉１の内部に上面が開口した耐熱黒鉛容器であるルツボ２が収納され、このルツボの外壁に沿ってヒータ３が配設されている。このルツボ２の中央部に密閉炉１の蓋に取付けられたストーク８の下端が浸漬されている。密閉炉１の上に下金型５と上金型６とからなる金型４が配置されている。下金型５と上金型６との合わせ面にそれぞれ凹部が形成されており、この下金型５と上金型６とを重ね合わせたときに、前記凹部により鋳物形状のキャビティ１０が形成される。またこのキャビティ１０内には必要に応じて中子７が収納される。前記ストーク８の上端は金型４の底部に設けられたキャビティ１０に通じる湯口９に接続されている。

このような鋳造装置において、ストーク８とこれに続く金型４の湯口９との間に断熱材１７を設ける。断熱材１７の中心は空孔となっていて、その部分がストーク８と金型４の湯口９とを連絡する溶融金属流路１９となっている。この断熱材１７の溶融金属流路１９の断面積は、金型４の湯口９の断面積より大きく設定されている。図１のように、金型４の湯口９の直径をφ１、断熱材１７の溶融金属流路１９の直径をφ２としたとき、φ２＞φ１となっている。

さらに、溶融金属流路１９の途中に、部分的に流路断面積が狭くなるようなオリフィス２１が設けられている。このオリフィス２１は溶融金属流路１９を通る溶融金属に流路抵抗を与える。特に、金型４のキャビティ１０側から湯口９と溶融金属流路１９を通ってストーク８側に戻ろうとする溶融金属に流路抵抗を与える効果がある。

この溶融金属流路１９を有する断熱材１７にはそれを加熱するヒータ１８が設けられている。例えば図１の実施例では、ヒータ１８として棒状のカートリッジヒータを断熱材１７に埋め込み、断熱材１７の中の溶融金属流路１９を加熱出来るようにしている。もちろんカートリッジヒータに代えてシーズヒータ等を埋め込んでもよい。このヒータ１８により、溶融金属流路１９の温度が金型４の湯口９より高く維持される。

このようなヒータ１８で加熱される溶融金属流路１９でストーク８と金型４の湯口９とを連絡することにより、金型４の湯口９の温度が維持され、金型４には湯口９、キャビティ１０の下金型５側、キャビティ１０の上金型６側の順で温度が高くなり、キャビティ１０の最奥部で最も温度が高くなるような温度勾配が形成される。これによりキャビティ１０内の溶融金属は上から下へと凝固していき、最後に湯口９の溶融金属が凝固するという指向性凝固がなされる。この凝固に際して収縮した容積分の溶融金属が湯口９側からキャビティ１０内に追加的に供給される。これにより、いわゆる引け巣や引け緩みの無い鋳物を鋳造することが出来る。

この鋳造装置で鋳物を鋳造する場合は不活性ガスをガス注入口２０から密閉炉１内に注入する。このガス圧力により、ルツボ２内の溶融金属の湯面が加圧されて、溶融金属溶湯が押し上げられ、ストーク８と溶融金属流路１９とを通して金型のキャビティ１０内に充填される。キャビティ１０に充填した溶融金属が冷却されて凝固した後、図示していない油圧機構により上金型６を上昇させてキャビティ１０を開き、下金型５から鋳物を取り出す。この鋳物を取り出すための脱型のときに湯口９が前記断熱材１７で温度が維持されるため、湯口９の手前にある溶融金属をルツボ２側に戻す必要がなくなる。

図２は密閉炉１’に収納した溶融金属を密閉炉１’からその外部に引き出したストーク８を通して金型４のキャビティ１０内に充填する例である。密閉炉１’の中の溶融金属は浸漬ヒータ１３で加熱され、溶融状態が維持される。密閉炉１’の中へは溶湯供給口１１から溶融金属が供給される。ストーク８は密閉炉１’から金型４のキャビティ１０の湯口９に至るまで連続して設けられている。このストーク８には溶融金属の温度低下による凝固を防ぐためヒータ９で加熱される。

この実施例においても、ストーク８と金型４の湯口９とが断熱材１７で囲まれた溶融金属流路１９で接続されている。この溶融金属流路１９の断面積は、金型４の湯口９の断面積より大きく設定されている。すなわち、金型４の湯口９の直径φ１と断熱材１７の溶融金属流路１９の直径φ２は、φ２＞φ１となっている。また、この溶融金属流路１９の途中に、部分的に流路断面積が狭くなるようなオリフィス２１が設けられている。さらに、ヒータ１８により、溶融金属流路１９の温度は、金型４の湯口９より高く維持される。
その他の構成は基本的に図１の実施例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。

図３は図１により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわちストーク（ダクト）８の中間部の外側に溶融金属の誘導子１４を設け、これに対応してストーク８の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８の中の溶融金属に上方の推力を与え、これを金型４のキャビティ１０内に充填する。

図４は図２により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、ストーク８の途中に設けた溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわち密閉炉１’のストーク（ダクト）８の中間部の外側に溶融金属の誘導子１４を設け、これに対応してストーク８の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８の中の溶融金属に上方の推力を与え、溶融金属を金型４のキャビティ１０内に充填する。

この実施例においても、ストーク８と金型４の湯口９とが断熱材１７で囲まれた溶融金属流路１９で接続されている。この溶融金属流路１９の断面積は、金型４の湯口９の断面積より大きく設定されている。すなわち、金型４の湯口９の直径φ１と断熱材１７の溶融金属流路１９の直径φ２は、φ２＞φ１となっている。また、この溶融金属流路１９の途中に、部分的に流路断面積が狭くなるようなオリフィス２１が設けられている。さらに、ヒータ１８により、溶融金属流路１９の温度は、金型４の湯口９より高く維持される。
その他の構成は基本的に図２の実施例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。

図５は図２により前述した従来の鋳造装置において、金型４を横方向に配置した横型射出鋳造装置を示したものである。金型４の湯口９も横に開くため、ストーク８の湯口側は横向きとなる。この実施例では金型４が横向きなので、同金型４を取り付けたり或いは上金型を開いて脱型するための油圧機構を金型４の横に配置することが出来る。これにより同油圧機構を低い位置に設置出来る利点がある。

さらにこの図５に示した実施例では図２の実施例と異なり、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、密閉炉１’の中の溶融金属に浸漬した錘２１とストーク８の途中に設けた溶融金属電磁ポンプにより行う。すなわちストーク（ダクト）８の中間部の外側に溶融金属の誘導子１４を設け、これに対応してストーク８の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。また密閉炉１’の中の溶融金属に錘２１を浸漬し、この錘２１の上下動によりストーク８側の溶融金属の液位を調整する。

密閉炉１’内の錘２１により同密閉炉１’内の溶融金属をストーク８側に押し出し、ストーク８内の溶融金属が誘導子１４による誘導磁界が作用する溶融金属のレベル、具体的には溶融金属のレベルが誘導子１４を越える高さとする。この状態で誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８の中の溶融金属に上方の推力を与え、これを金型４のキャビティ１０内に充填する。溶融金属電磁ポンプは、湯面を保持する機能もあるので、錘２1を上げながら溶融金属電磁ポンプの出力を上げてゆくと、密閉炉１’の湯面が下がってもストーク８内の湯面は維持され、この状態で更なる溶融金属電磁ポンプの出力を上げればキャビティ１０に湯を充填することが出来る。

図３、図４に示すように、ストーク（ダクト）８は密閉炉１の壁部に接続されていれば足りるが、図５の（Ａ）で示した実施例では、ストーク（ダクト）８が密閉炉１の中まで伸びており、且つ密閉炉１’の湯面が溶融金属電磁ポンプの誘導子１４より下になっている。この形態でも溶融金属電磁ポンプは湯面保持機能があるので、キャビティ１０に湯を充填することが出来るし、ストーク８やストーク８を接続するパッキンが異常を示して湯が漏れた場合には、溶融金属電磁ポンプの出力を切ればストーク８内の湯を密閉炉１’に戻すこともできる。

この実施例においても、ストーク８と金型４の湯口９とが断熱材１７で囲まれた溶融金属流路１９で接続されている。すなわち、金型４の湯口９の直径φ１と断熱材１７の溶融金属流路１９の直径φ２は、φ２＞φ１となっている。この溶融金属流路１９の断面積は、金型４の湯口９の断面積より大きく設定されている。また、この溶融金属流路１９の途中に、部分的に流路断面積が狭くなるようなオリフィス２１が設けられている。オリフィス２１の下側には図５（Ｂ）に示すように、切り欠きが有って、溶融金属流路１９内に湯が溜まらない様になっている。さらに、ヒータ１８により、溶融金属流路１９の温度は、金型４の湯口９より高く維持される。
その他の図５に示した実施例の構成は基本的に図２の実施例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。
なお、図３〜図５に示した方式は、本来ガス圧によらない充填方式なので、炉は密閉炉でなくてもよい。ただその場合、湯の酸化防止の為不活性ガスを流す場合もある。

図６は、図１に示した鋳造装置の溶融金属を金型４のキャビティ１０に充填したときの部位１〜部位６の各部における温度変化を測定し、解析するための解析モデルの断熱材１７と金型４の部分の断面図である。部位番号は○付きの数字で示している。また、金型４の湯口９の直径をφ１で、断熱材１７の溶融金属流路１９の直径をφ２で示している。

図７は、前記解析モデルにおいて、７００℃の温度で溶融した金属を３５０℃の温度に加熱した金型４のキャビティ１０に充填したときの部位１〜部位６の各部における充填後の時間−温度変化を示すグラフである。断熱材１７の初期温度は２００℃とした。図７（Ａ）は、前記解析モデルにおいて、φ１＝φ２＝１５ｍｍとした場合、図７（Ｂ）は、φ１＝１５ｍｍ、φ２＝２０ｍｍとした場合である。

図７（Ａ）では、溶融金属の充填（時間＝０）の後２〜４秒の間、部位１で示した湯口９の温度がそれよりやや奥の部位２で示したキャビティ１０の入口部の温度より低くなっている。これに対し、図７（Ｂ）では、その充填後２〜４秒の間、前者の温度が後者の温度より高くなっている。即ち、φ２＞φ１にする事によって、順序良く部位（６）から（５）、（５）から（４）、（４）から（３）、（３）から（２）、（２）から（１）への順番で指向性凝固が出来ていることが分かる。

図８は、同様にして前記解析モデルにおいて、７００℃の温度で溶融した金属を３５０℃の温度に加熱した金型４のキャビティ１０に充填したときの部位１〜部位６の各部における充填後の時間−温度変化を示すグラフである。φ１＝φ２＝１５ｍｍとした。図８（Ａ）は、前記解析モデルにおいて、断熱材１７の初期温度を２００℃とした場合、図８（Ｂ）は、断熱材１７の初期温度を３５０℃とした場合である。

図８（Ａ）では、溶融金属の充填（時間＝０）の後２〜４秒の間、部位１で示した湯口９の温度がそれよりやや奥の部位２で示したキャビティ１０の入口部の温度より低くなっている。これに対し、図８（Ｂ）では、その充填後２〜４秒の間、前者の温度が後者の温度より高くなっている。即ち、断熱代１７の温度を金型以上の温度に上げることによって、僅かではあるが、順序良く部位（６）から（５）、（５）から（４）、（４）から（３）、（３）から（２）、（２）から（１）への順番で指向性凝固が出来ていることが分かる。

本発明は、金型のキャビティにその注湯口から充填した溶融金属がキャビティの奥から湯口側へと次第に凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固することにより鋳物が成型されるので、歩留まり良く製品を鋳造することが出来る。

４金型
８ストーク
９金型の湯口
１０金型のキャビティ
１７断熱材
１８ヒータ
１９断熱材の溶融金属流路
２１オリフィス

Claims

金属が溶融状態で収納された溶融金属槽から溶融金属をストーク８を介して金型４に充填した後、この金型４内で溶融金属を凝固させて鋳物を成型する鋳造装置において、ストーク８と金型４の湯口９とを断熱材１７で囲まれた溶融金属流路１９により連絡し、この溶融金属流路１９の断面積を金型４の湯口９の断面積より大きくしたことを特徴とする鋳造装置。
ストーク８と金型４の湯口９とを連絡する溶融金属流路１９の一部に流路断面積が部分的に縮小するオリフィス２１を設けたことを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
ストーク８と金型４の湯口９とを連絡する溶融金属流路１９を囲む断熱材１７にヒータ１８を設け、溶融金属流路１９の温度を金型４の湯口９より高く維持したことを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造装置。