JP2012000671A

JP2012000671A - 鋳造装置

Info

Publication number: JP2012000671A
Application number: JP2011126653A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Hirai; 裕一平井; Hiroaki Hirao; 浩昭平尾; Yuji Nakajima; 雄二中島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: JP4869446B2

Abstract

【課題】金型や溶湯の設定温度が高い場合でも離型剤を効率よく回収する離型剤回収機を備える鋳造装置を提供する。
【解決手段】鋳造装置は、金型と真空ポンプと離型剤回収機とを備える。金型は、キャビティ内面に離型剤が塗布される。真空ポンプは、金型に配管で接続され、キャビティ内部の気化した離型剤を含むガスを吸い出す。離型剤回収機は、配管に接続され、下部に設けられた吸気口から上部に設けられた排気口に向かう旋回流を発生させてガスから離型剤を分離する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、離型剤を金型に塗布する鋳造装置に関する。

金型によって鋳造を行うダイキャスト成形において、金型のキャビティの内面に離型剤を塗布することがある。離型剤を供給する場合、真空ポンプでキャビティを減圧し、粉体離型剤、または、霧化装置で液体をミスト化した離型剤を、キャビティの中へ供給する鋳造装置がある。いずれの鋳造装置においても、余剰な離型剤は、金型から真空ポンプまでの間に設置されるサイクロン式の離型剤回収機によって回収される。

特開２００７−６９２１８号公報特許第２９２７９２５号明細書

鋳造温度条件が高い金属材料を鋳造する場合、鋳造前の金型や溶湯の設定温度が高いので、金型に塗布した離型剤が蒸発しやすい。蒸発した離型剤は、キャビティの中の圧力を高くする。そのため、キャビティ内の真空度を維持し溶湯を金型に均質に流すために、離型剤の蒸気を含むガスを真空タンクや真空ポンプで引き続ける必要がある。このとき、吸引したガスの温度が高いと、鋳造装置を長時間稼動し続けた場合に離型剤回収機の温度も徐々に上がる。その結果、離型剤が蒸気のまま離型剤回収機を通過してしまうので、効率よく回収できない。

そこで、本発明は、金型や溶湯の設定温度が高い場合でも離型剤を効率よく回収する離型剤回収機を備える鋳造装置を提供する。

実施形態の鋳造装置は、金型と真空ポンプと離型剤回収機とを備える。金型は、キャビティ内面に離型剤が塗布される。真空ポンプは、金型に配管で接続され、キャビティ内部の気化した離型剤を含むガスを吸い出す。離型剤回収機は、配管に接続され、下部に設けられた吸気口から上部に設けられた排気口に向かう旋回流を発生させてガスから離型剤を分離する。

第１の実施形態の鋳造装置を示す概略図。図１に示した離型剤回収機の鉛直方向に沿う断面図。図１に示した離型剤回収機の水平方向に沿う断面図。第２の実施形態の鋳造装置の離型剤回収機を示す断面図。第３の実施形態の鋳造装置の離型剤回収機を示す断面図。

第１の実施形態の鋳造装置は、図１から図３を参照して説明する。図１に示す鋳造装置１は、金型１０とプランジャ３と溶湯タンク３１と吸引配管１０２とバルブ１０３と真空ポンプ４と真空タンク４０と離型剤回収機５と冷却装置５０と制御装置６とを備える。金型１０は、製品の分割線に沿って第１の金型１１と第２の金型１２とに分かれる。第１の金型１１および第２の金型１２は、第１の型面１１１および第２の型面１２１を接合面に有している。第１の型面１１１および第２の型面１２１は、第１の金型１１および第２の金型１２が合わされることで製品を鋳造するためのキャビティＣを形成する。このキャビティＣ内面に離型剤１４が塗布される。金型１０は、キャビティＣに連通する溶湯供給口２および吸出し口１０１を有している。

図１に示すようにプランジャ３は、金属材料の溶湯Ｍが貯留された溶湯タンク３１と接続されている。プランジャ３の吐出口３２は、溶湯供給口２に接続され、溶湯タンク３１から溶湯ＭをキャビティＣに供給する。溶湯供給口２が設けられた金型１０のプランジャ側を上流とすると、吸出し口１０１は溶湯流れの下流に配置されている。真空ポンプ４は、吸出し口１０１に吸引配管１０２で接続される。吸出し口１０１から真空ポンプ４までの間の吸引配管１０２には、吸出し口１０１側から順に、バルブ１０３、離型剤回収機５、真空タンク４０が取り付けられている。

バルブ１０３は、真空ポンプ４までの経路を連通または遮断する。真空タンク４０は、キャビティＣおよび離型剤回収機５を合わせた容積よりも十分に大きい容積を有している。真空タンク４０は、真空ポンプ４によって減圧されており、バルブ１０３が開放されてキャビティＣと連通されることによって、キャビティＣ内部の気化した離型剤１４を含むガスＧを一気に吸い出す。真空ポンプ４の排気能力がキャビティＣ内のガスＧを吸い出すのに十分であれば、真空タンク４０は、無くてもよい。

離型剤回収機５は、図１に示すように、金型１０から真空ポンプ４までの吸引配管１０２の途中、バルブ１０３と真空タンク４０の間に接続されている。離型剤回収機５は、図１および図２に示すように下部に吸気口５１を、上部に排気口５２を有している。また、離型剤回収機５は、吸気口５１から排気口５２までの間にフィルタ５３を有している。吸引配管１０２に導かれたガスＧは、離型剤回収機５の外周壁５４の内面に沿って、下部の吸気口５１から上部の排気口５２に向かう螺旋状の旋回流Ｓを発生させる。吸気口５１および排気口５２は、外周壁５４の内面および旋回流Ｓの向きに沿って開口している。

バルブ１０３が開放されると、キャビティＣ内のガスＧは、一気に離型剤回収機５に流れ込む。離型剤回収機５は、このガスＧ中の液化した離型剤１４を旋回流Ｓの遠心力で分離する。図１および図２に示す離型剤回収機５の外周壁５４は、下部から上部に向かうにしたがって直径が小さくなる円錐形である。ガスＧによる旋回流Ｓは、排気口５２に向うにしたがって徐々に回転半径が小さくなり、回転数も増す。その結果、粒径の小さい離型剤１４も回収される。離型剤１４が分離された後の気体は、排気口５２から吸引配管１０２および真空タンク４０を通って真空ポンプ４から排出される。回収された離型剤１４など底部に溜まったスラッジＤは、底部のドレン５５から排出される。

冷却装置５０は、離型剤回収機５の外周壁５４に捲回された冷却管５０１と、この冷却管５０１に冷媒Ａを流す循環ポンプ５０２とを含む。循環ポンプ５０２によって冷媒Ａを流すことで、離型剤回収機５の外周壁５４を冷却する。このとき、冷却管５０１は、離型剤回収機５の外周壁５４の上部から下部に向かって螺旋状に捲回されている。離型剤回収機５の吸気口５１側である下部はキャビティＣに近いためガスＧの温度が高い。そして、ガスＧの温度は、排気口５２に向かうにしたがって冷却され、低くなる。冷媒Ａは、冷却管５０１に沿って上部から下部へ螺旋状に流れる。

つまり、冷めた冷媒Ａが温度の低いガスＧに対して提供され、下部まで流れるまでにガスＧの熱を吸収して温まった冷媒Ａが温度の高いガスＧに対して提供される。離型剤回収機５の中を吸気口５１から排気口５２まで流れるガスＧの温度に対する冷媒Ａの温度の差が一定以上に保たれるため、ガスＧを冷却する効率が良い。第１の実施形態における真空鋳造装置１の場合、図３に示すように、離型剤回収機５の中を流れるガスＧの旋回流Ｓの回転方向とは反対の回転方向に冷媒Ａが流れるように、冷却装置５０の冷却管５０１を捲回している。このように冷却管５０１を配置することによって、ガスＧを効率よく冷却できる。その結果、ガスＧ中の離型剤が凝縮されやすくなり、離型剤の回収効率が上がる。

制御装置６は、図１に示すように、バルブ１０３と循環ポンプ５０２と真空ポンプ４とプランジャ３とに接続されてこれらの動作を制御する。制御装置６は、金型１０に取り付けられた金型温度センサ１０４、溶湯タンク３１に設けられた溶湯温度センサ３３、真空タンク４０に設けられた圧力ゲージ４１の各計測値に基づいて制御する。

以上のように構成された鋳造装置１は、金型温度センサ１０４および溶湯温度センサ３３の計測値や、設定されたプランジャ３の溶湯供給速度およびバルブ１０３の開放率に基づき、循環ポンプ５０２および真空ポンプ４の制御することで、離型剤回収機５においてキャビティＣから引き出したガスＧから効率よく離型剤１４を分離して回収する。なお、図１は、鋳造装置１の一実施形態であって、各構成を記載したものに特定するものではないし、各構成の配置の変更や更なる構成の追加を許容する。

第２の実施形態の鋳造装置１の離型剤回収機５は、図４を参照して説明する。図４に示した離型剤回収機５は、外周壁５４の形状が第１の実施形態の離型剤回収機５と異なっている。第２の実施形態において離型剤回収機５の外周壁５４は、図４に示すように下部から上部に向かうにしたがって直径が大きくなる円錐形である。鋳造装置１の他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、図中に同一の符号を付してここでの説明を省略し、必要に応じて第１の実施形態の記載および図面を参酌する。

このように構成された離型剤回収機５の中を流れるガスＧの旋回流Ｓは、旋回半径の小さい下部で回転速度が速く、旋回半径の大きい上部で回転速度が遅い。キャビティＣから吸い出された直後の吸気口５１から出るガスＧは、温度も高く、離型剤１４の凝縮が進んでいない。つまり、ガスＧ中に含まれる離型剤１４の粒径は小さい。旋回流Ｓの回転数の多い、つまり回転速度が早い下部に吸気口５１があるので、粒径が小さい離型剤１４であっても、旋回流Ｓで遠心分離できる。ガスＧが上部に移行するにしたがって、旋回流Ｓの回転半径は大きくなるとともに、冷却装置５０によってガスＧの温度が下がる。離型剤１４の凝縮が進み、粒径が大きくなる。したがって、ガスＧが排気口５２に近づき、ガスＧの回転速度が低下しても、離型剤１４を効率よくガスＧから分離して回収できる。

第３の実施形態の鋳造装置１の離型剤回収機５は、図５を参照して説明する。図５に示した離型剤回収機５は、外周壁５４の形状が第１の実施形態の離型剤回収機５と異なっている。第３の実施形態において離型剤回収機５の外周壁５４は、図５に示すように下部から上部まで直径が変わらない、円筒形である。鋳造装置１の他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、図中に同一の符号を付してここでの説明を省略し、必要に応じて第１の実施形態の記載および図面を参酌する。

このように構成された離型剤回収機５の中を流れるガスＧの旋回流Ｓは、下部から上部まで回転半径が変化しないため、一定の回転速度である。吸気口５１から排気口５２まで旋回流Ｓが安定しており、また、ガスＧと外周壁５４との接触時間も一定する。冷却されるガスＧ中の離型剤１４の凝縮が安定して促進されるので、離型剤１４を効率よく回収できる。

各実施形態の鋳造装置１は、キャビティＣにおいて気化した離型剤１４を効率よく回収できる離型剤回収機５を備えている。したがって、鋳造温度条件がアルミニウム合金よりも高い、マグネシウム合金などの真空鋳造にも、離型剤回収機５を備えるこの鋳造装置１を採用できる。また、上述の各実施形態で示したいずれの離型剤回収機５であっても、回収する対象物は、離型剤１４のみではなく、溶湯Ｍで供給された金属が蒸発したヒュームや、大気中の水分なども含む。

本発明のいくつかの実施形態を説明した。これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に分割直前の原出願の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
キャビティ内面に離型剤が塗布される金型と、
金属材料の溶湯をキャビティに供給するプランジャと、
前記金型に配管で接続されて前記キャビティ内部の気化した前記離型剤を含むガスを吸い出す真空ポンプと、
前記配管に接続され、下部に設置された吸気口から上部に設置された排気口に向かう旋回流を発生させて液化した前記離型剤を分離し、残りの気体を前記排気口から排出する離型剤回収機と、
前記離型剤回収機の外周壁に捲回された冷却管と
を備える鋳造装置。

１…鋳造装置、３…プランジャ、４…真空ポンプ、５…離型剤回収機、５１…吸気口、５２…排気口、５３…フィルタ、５４…外周壁、１０…金型、１４…離型剤、３１…溶湯タンク、５０…冷却装置、５０１…冷却管、１０２…吸引配管、Ｃ…キャビティ、Ｍ…溶湯、Ｇ…ガス、Ｓ…旋回流、Ａ…冷媒。

実施形態の鋳造装置は、金型と真空ポンプと離型剤回収機と冷却管とを備える。金型は、キャビティ内面に離型剤が塗布される。真空ポンプは、金型に配管で接続され、キャビティ内部の気化した離型剤を含むガスを吸い出す。離型剤回収機は、配管に接続され、下部に設けられた吸気口から上部に設けられた排気口に向かう旋回流を発生させてガスから離型剤を分離する。冷却管は、離型剤回収機のガイ周壁に捲回される。

Claims

キャビティ内面に離型剤が塗布される金型と、
前記金型に配管で接続されて前記キャビティ内部の気化した前記離型剤を含むガスを吸い出す真空ポンプと、
前記配管に接続され、下部に設けられた吸気口から上部に設けられた排気口に向かう旋回流を発生させて前記ガスから前記離型剤を分離する離型剤回収機と、
を備える鋳造装置。
キャビティ内面に離型剤が塗布される金型と、
前記キャビティで気化された前記離型剤を含むガスを吸い出す真空ポンプと、
下部に設けられた吸気口および上部に設けられた排気口を含み前記真空ポンプで吸い出された前記ガスから前記離型剤を分離する離型剤回収機と
を備える鋳造装置。
前記離型剤回収機は、前記吸気口から前記排気口までの間にフィルタを有する
請求項１または請求項２に記載された鋳造装置。
前記離型剤回収機の外周壁に捲回された冷却管を備え、
前記冷却管は、前記離型剤回収機の前記外周壁の上部から下部に向かって螺旋状に捲回されている
請求項１または請求項２に記載された鋳造装置。
前記離型剤回収機の外周壁に捲回された冷却管を備え、
前記冷却管は、前記離型剤回収機の前記外周壁の上部から下部に向かって前記旋回流と反対方向の螺旋状に捲回されている
請求項１に記載された鋳造装置。
前記離型剤回収機の外周壁は、下部から上部に向かうにしたがって直径が小さくなる円錐形である
請求項１または請求項２に記載された鋳造装置。
前記離型剤回収機の外周壁は、下部から上部に向かうにしたがって直径が大きくなる円錐形である
請求項１または請求項２に記載された鋳造装置。
前記離型剤回収機の外周壁は、円筒形である
請求項１または請求項２に記載された鋳造装置。
前記離型剤回収機の前記吸気口および前記排気口は、前記外周壁の内面および旋回流の向きに沿って開口している
請求項１に記載された鋳造装置。