JP2014104469A

JP2014104469A - 低圧鋳造装置

Info

Publication number: JP2014104469A
Application number: JP2012257004A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Miura; 邦明三浦; Makoto Asaha; 信浅葉
Original assignee: Sukegawa Electric Co Ltd
Current assignee: Sukegawa Electric Co Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-09
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: JP5982268B2

Abstract

【課題】鋳型２７の熱が上型２９ｂを上下動する昇降機構等に及ばず、鋳造工程中に円滑な昇降動作を可能とする。
【解決手段】低圧鋳造装置は、上型２９ｂと下型２９ａとを上下に重ね合わせてその中にキャビティ２９ｃを形成し、下型２９ａの下部に設けた湯口２９ｄに接続したストーク１‘から溶融金属１２をキャビティ２９ｃ内に充填し、鋳造物を成型する低圧鋳造装置において、上型２９ｂを昇降する昇降機構のスライドガイド３４、３４が貫通された台板３３の上に断熱材３５を載せ、この断熱材３５の上に鋳型２７の下型２９ａを搭載することにより、台板３３が鋳型２７に対して前記断熱材３５を介して熱絶縁されている。この断熱材３５はまた、ストーク１’も下型２９ａに対して熱絶縁している。
【選択図】図１

Description

本発明は、上型と下型とからなる鋳型の中にキャビティを形成し、このキャビティの中に溶融金属を充填して鋳造品を成型した後、上型と下型とを分離して脱型する方式の低圧鋳造装置に関し、上型と下型とを分離する脱型機構を備え、鋳型の熱がその脱型機構に及ばないような断熱手段を有する低圧鋳造装置に関する。

例えばアルミニウムダイキャスト装置によりアルミニウム鋳造物を製造する場合、比較的低い圧力で鋳型の中に下方から溶融金属を充填し、成型するものとして低圧鋳造装置が使用されている。一般的な低圧鋳造装置では、上型と下型とを上下に重ね合わせてその中にキャビティを形成し、下型の下部に設けた湯口に接続したストークから溶融金属をキャビティ内に充填し、鋳造物を成型する。下型は、ストークの上端を接続した台板の上に固定して設置し、油圧シリンダ等を備える昇降機構にて上型を上下動し、その昇降機構にて上下の型の重ね合わせと脱型が行われる。

このような低圧鋳造装置としては、例えば下記特許文献２（特開平０８−３３２５６３号公報）に記載されたように、溶融炉である溶融金属槽から溶融金属を電磁誘導ポンプにて汲み上げ、ストークを通して鋳型のキャビティに充填して鋳造物を成型する方式のものも使用されている。何れの形式のものも、鋳型を重ね合わせ或いは脱型するために、上下に型を分割し、上型を昇降するものが多く、上型を上下動するための昇降機構を備えている。

このような低圧鋳造装置において特に問題となるのが、溶融金属が充填される鋳型の熱と鋳型の下に接続されるストークの温度低下である。低圧鋳造装置は、鋳型の下からゆっくり溶融金属を注入するのでガスや酸化物の巻き込みのない良い鋳造品を作る方法である。しかし、低圧鋳造装置における鋳型内の注入速度はダイカストに比べると非常に遅い為、鋳型を鋳造前から３００℃から４００℃に加熱しなければ湯回り不良を起こしてしまう。鋳型の中のキャビティに溶融金属が充填されると、鋳型が溶融金属により加熱され、高温となる。例えばアルミニウム鋳造の場合、溶融金属である溶融アルミニウム合金はその融点である６００℃以上の温度で溶融されるため、これを充填する鋳型の初期設定温度より更に温度が上昇するので水冷しなければならない。

一方、鋳型の初期設定温度である３００℃から４００℃に加熱した鋳型の下に取り付けられるストークの鋳型に近い部分の温度は、鋳型温度に近いためストーク内の溶融金属は凝固しやすく、鋳型の湯口下に長い凝固層ができて、鋳型から鋳物を取り出せ無いという問題が発生する。その為、鋳型の湯口の途中を鼓の様に細く絞って、この絞りを堺に温度差を付けて凝固層を少なくし、細く絞った部分に金網を敷いて更に機械的に切れやすくして、上下鋳型を分離した時に湯口の細く絞った半溶融部で凝固した鋳物とストーク側の溶融金属とに分離するように工夫をしている。これらの工夫でも賄い切れない場合は、湯口下部にヒータを埋め込んだり、溶融金属そのものの温度を上げるなどの対策も講じている。

この鋳造に必要な鋳型の温度は、下型を支持している台板に伝達され、さらにこの台板を貫通している上型の昇降機構のスライドガイドにも及ぶ。このため、スライドガイドが熱応力で湾曲し、上型の円滑な昇降に障害が生じるという課題がある。逆にこの鋳型の温度は、ストーク内の溶融金属の温度を低下させストーク内で長い凝固層をもたらし、更に鋳型内での湯回り不良を起こす為に予め溶融金属の温度を上げなければならず、溶融金属の温度上昇は溶融金属の電気抵抗の上昇によって、下端に設けられた誘導電磁ポンプの出力アップが求められ、溶融金属の温度上昇は水素の溶解度を上げて鋳物に悪い影響を及ぼすことになる。

特開平０５−６９１０５号公報特開平０８−３３２５６３号公報特開２００４−１４８３６６号公報特開２００６−３４６７１８号公報特開２００８−８０３６７号公報特開２０１０−２６００６８号公報実開平０６−６６８６０号公報

本発明は、前述した従来の溶融金属供給装置における課題に鑑み、上型と下型とを上下に重ね合わせてその中にキャビティを形成し、下型の下部に設けた湯口に接続したストークから溶融金属をキャビティ内に充填し、鋳造物を成型する低圧鋳造装置において、鋳造に必要な鋳型温度の熱が上型を上下動する昇降機構等に及ばず、鋳造工程中に円滑な昇降動作を可能とすることと、鋳造に必要な溶融金属の温度を維持するために鋳型下のストークの温度低下を防止して鋳型湯口近傍だけに温度落差を持たせて鋳造性を良く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、鋳型２７の下型２９ａを保持する台板３３の上に直接前記下型２９ａを搭載せずに、台板３３の上に設けた断熱材３５の上に下型２９ａを載置する。これにより、台板３３と断熱材３５を介して下型２９ａと熱絶縁した。またストーク１’もこの断熱材３５に連なるマウスピース形の断熱材３５’を介して下型２９ａと熱絶縁した。

すなわち、本発明による低圧鋳造装置は、上型２９ｂと下型２９ａとを上下に重ね合わせてその中にキャビティ２９ｃを形成し、下型２９ａの下部に設けた湯口２９ｄに接続したストーク１’から溶融金属１２をキャビティ２９ｃ内に充填し、鋳造物を成型する低圧鋳造装置において、上型２９ｂを昇降する昇降機構のスライドガイド３４、３４が貫通された台板３３の上に断熱材３５を載せ、この断熱材３５の上に鋳型２７の下型２９ａを搭載することにより、台板３３が鋳型２７に対して前記断熱材３５を介して熱絶縁されている。この断熱材３５と断熱材３５に連なるマウスピース形の断熱材３５’は、ストーク１’と下型２９ａに対して熱絶縁している。

このような本発明による低圧鋳造装置では、台板３３が鋳型２７に対して断熱材３５を介して熱絶縁されているので、鋳型２７に溶融金属１２が充填されて鋳型２７が高温になっても、台板３３を低い温度に保持出来る。これにより、台座３３を貫通している上型２９ｂの昇降機構のスライドガイド３４、３４の熱変形が起こらず、円滑な上型２９ｂの上下動が可能となる。さらにストーク１’も下型２９ａに対して熱絶縁されていることにより、ストーク１’の温度低下に伴う溶融金属12の温度低下によるストーク１’内の凝固層の拡大と鋳造時の湯回り不良を防止することが出来る。

以上説明した通り、本発明による低温装置では、下型２９ａと台板３３とを断熱材３５により熱絶縁したことにより、台板３３の加熱による上型２９ｂの昇降機構の熱応力による動作障害が起こりにくいので、円滑に鋳造品を成型することが出来るようになる。さらに下型２９ａとストーク１’とを断熱材３５により熱絶縁したものでは、ストーク１’と誘導電磁ポンプのダクト１の温度低下に伴う溶融金属１２の温度低下を防止することが出来る。

低温鋳造装置の一実施例を示す上型と下型を重ね合わせた状態の断面図である。低温鋳造装置の一実施例を示す上型を上昇させて上型と下型を分離した状態の断面図である。

本発明では、鋳型２７の下型２９ａを保持する台板３３と断熱材３５を介して下型２９ａと熱絶縁し、またストーク１’もこの断熱材３５を介して下型２９ａと熱絶縁することにより、鋳型２７の温度の影響を各所に及ぼさずに鋳造工程を実現するものである。
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と図２は、本発明による低圧鋳造装置の一実施例であり、図１は上型２９ｂを下型２９ａに重ね合わせた状態、図２は上型２９ｂを下型２９ａから分離した状態である。この低圧鋳造装置は、上側の給湯誘導子１４と下側の立上誘導子２４との２段の誘導子を有する誘導電磁ポンプにより、ストーク１’を通して下側から鋳型２７に溶融金属を充填する形式のものである。

溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２にダクト１の下端が差し込まれている。ダクト１の溶融金属１２の液面より上にある部分の周囲には、磁性体製のヨーク１５にコイル１６を巻回した給湯誘導子１４が配置されている。ヨーク１５は、ダクト１の溶融金属１２の液面より上にある部分を囲むようにその外周側に嵌め込まれており、このヨーク１５に三相コイルを構成するコイル１６が巻回されている。この給湯誘導子１４には、冷却器１０が設けられ、駆動時に冷却される。

さらに前記ダクト１には、前記給湯誘導子１４より下側の部分の周囲に立上誘導子２４が配置されている。この立上誘導子２４は、前記の給湯誘導子１４と同様に、前記ダクト１の誘導子１４より下側の部分の外周に嵌め込まれた磁性体製のヨーク２５にコイル２６を巻回したものである。この立上誘導子２４のコイル２６は耐熱性を有する無機絶縁ケーブルにより巻回されている。無機絶縁ケーブルは、ステンレスチューブ等からなるシースの中に導電線を収納し、この導電線とシースとを、それらの間に充填したマグネシア粉末等の無機絶縁粉末で絶縁した構造を有する。いわゆるシースケーブルと呼ばれる。このような無機絶縁ケーブルは、耐熱性が高く、８００℃の温度にも耐えることが出来る。このため立上用誘導子２４は、冷却手段を有しない無冷却としながら、大きな電流を通電するのに適しており、その分だけ給湯誘導子１４のコイル１６に比べて立上誘導子２４のコイル２６の巻数は少なくすることが出来る。

この立上誘導子２４は、耐熱性を有するセラミック等からなる筒状の保護ケース１７で囲まれている。この保護ケース１７の上端開口部は、上側の給湯誘導子１４の下端面に固定されている。また、この保護ケース１７の下端の開口部は、前記ダクト１の下端と図示していないパッキンを介して密に接合されており、この接合部に囲まれた内側は、ダクト１の下端の溶融金属１２の導入口１８となっている。

給湯誘導子１４と立上誘導子２４とは、それぞれインバータを含む駆動電源３１、３２により駆動される。これら駆動電源３１、３２からはそれぞれ給湯誘導子１４と立上誘導子２４にインバータで変換された三相交流が通電され、これら誘導子１４、２４に磁界を発生させ、この移動する磁界による電磁誘導により、導電体であるダクト１内の溶融金属１２に推力を与える。

前記ダクト１の上端には、ストーク１’がフランジ継手等の継手５、５’を介して密に接続されている。保護管３のストーク１’に近い一端部の周囲にフランジ６が延設され、このフランジ６の外周に近い部分が前記ダクト１とストーク１’とを接続する前記の継手５、５’の間に挟持されている。これにより、保護管３の中のコア２、２２がダクト１の中心に位置するよう保持されている。フランジ６には、溶融金属１２の通路となる複数の円弧状の通過孔７が設けられている。ストーク１’は、図示してないバネ等により手前のダクト１に弾力的に押しつけられている。この状態で継手５、５’の間に挿入された耐熱性のガスケットにより継手５、５’の部分のシール性が確保されている。

これらダクト１とストーク１’は、セラミック等の耐熱性、耐蝕性のある材料で作られており、その外周に設けた保温用のマイクロヒータ等からなるヒータ９、９’により溶融金属１２の融点以上の温度に加熱され、溶融金属１２の凝固を防ぐ。
溶融金属槽１１の中の溶融金属１２に液面センサー等のセンサー１３が設けられ、これにより溶融金属槽１１の中の溶融金属１２の液位が検知される。前記立上誘導子２４は、このセンサー１３で検知される溶融金属１２の液面より下に挿入される。

他方、ストーク１’に電磁誘導により溶融金属１２の存在を検知する形式の誘導式液面センサー等のセンサー１９が設けられ、これによりストーク１’の中の液位が検知される。
前記溶融金属槽１１と誘導子１４、２４を囲むように少なくとも３本以上の柱状のスライドガイド３４、３４が立設されている。さらにこのスライドガイド３４、３４が貫通するようストーク１’の上に台板３３が設置されている。台板３３はスライドガイド３４、３４に固定されており、その高さは一定に維持される。

台板３３の中心には、孔が開口しており、その周囲にリング板状の絶縁材３５が設置されている。図示の例では、台板３３の中心の孔の周りに凹部が形成され、この凹部にリング板状の絶縁材３５が嵌め込まれている。さらにこの絶縁材３５の下面中央部は円筒形になっており、下方へ延びている。この下方へ延びた円筒形の部分に前記ストーク１’の上端が嵌め込まれ、このストーク１’の上端がリング板状の絶縁材３５の中心の貫通孔部分に当接している。

絶縁材３５の上には鋳型２７の下型２９ａが搭載されている。この下型２９ａの下面中央には通孔状の湯口２９ｄが設けられ、この湯口２９ｄは、前記絶縁材３５の中心の貫通孔を介してストーク１’の上端と連絡している。
この下型２９ａの上に上型２９ｂが重ね合わせられ、これら上下の型２９ａ、２９ｂにより鋳型２７が形成される。鋳型２７の内部には鋳造物を成型するためのキャビティ２９ｃが形成され、このキャビティ２９ｃは前記湯口２９ｄを通してストーク１’の上端に連絡される。

前記台板３３の上には、前記スライドガイド３４、３４に沿ってスライド自在にスライド板３７が設けられている。このスライド板３７にはスライドガイド３４、３４が貫通しており、このスライドガイド３４、３４に沿ってスライド板３７が上下にスライド自在となっている。台板３３とスライド板３７との間に油圧シリンダ等の昇降駆動機構３６、３６が設けられ、この昇降駆動機構３６、３６の動作によりスライド板３７がスライドガイド３４、３４に沿って上下にスライドされる。

前記上型２９ｂは、連結部材３９、３９によりスライド板３７に連結保持されており、スライド板３７の昇降に伴って上型２９ｂも昇降する。この上型２９ｂが下降し、上型２９ｂが台板３３の上に絶縁材３５を介して固定されている下型２９ａと重ね合わせられると鋳型２７のキャビティ２９ｃが閉じる。この逆に鋳型２７のキャビティ２９ｃが閉じた状態から上型２９ｂが上昇し、上型２９ｂが下型２９ａから離れると鋳型２７が分離し、そのキャビティ２９ｃが開く。上型２９ｂには押しピンユニット３８の押しピンの先端が差し込まれ、上型２９ｂが上昇した時、押しピンユニット３８の押しピンの先端がキャビティ２９ｃの中に入り込んで、成型した鋳造物を下型２９ｂから分離する。

この低圧鋳造装置により鋳造物を成型するときは、まず立上誘導子２４への通電によりポンプ側ダクト１の中の溶融金属１２を給湯誘導子１４の電磁力が作用する高さまで汲み上げた後、給湯誘導子１４に三相交流を通電し、ダクト１、１’の中の溶融金属１２を適当なレベル、例えば図１に実線で示すレベル３０に維持する。このレベルで溶融金属１２の供給の待機状態とする。

この状態でまず、図１に示すように、下型２９ａの上に上型２９ｂを重ね合わせ、鋳型２７を組み立てる。その後、給湯誘導子１４に通電する三相交流の駆動電力をさらに増大させると、溶融金属１２が図１でストーク１’を通して鋳型２７のキャビティ２９ｃの中に充填され、図示してない鋳造物が成型される。

その後、図２に示すように、スライド板３７を上昇させて、上型２９ｂを上昇させると、上型２９ｂが下型２９ａから離れ、鋳型２７のキャビティ２９ｃが開く。これと同時に押しピンユニット３８の押しピンの先端がキャビティ２９ｃの中に入り込んで、成型した鋳造物を下型２９ｂから分離させるので、鋳造物は下型２９ａの中に残る。この成型された鋳造物を下型２９ａから取り出すことにより、１回の鋳造工程が完了する。以下、下型２９ａの上に上型２９ｂを重ね合わせ、鋳型２７を組み立て、成型を繰り返す。

この低圧鋳造装置では、台板３３が鋳型２７に対して断熱材３５を介して熱絶縁されている。このため鋳型２７が溶融金属１２で高温になっても、台板３３を低い温度に保持出来る。これにより、台座３３を貫通している上型２９ｂの昇降機構のスライドガイド３４、３４の熱応力による変形が起こらない。またストーク１’も下型２９ａに対して断熱材３５、３５’により熱絶縁されている。これにより、ストーク１’内の溶融金属１２の温度低下による凝固層の拡大を防止し、更にストーク１’に連なる誘導電磁ポンプのダクト１の溶融金属１２の温度低下も防止し、鋳造時の湯回り不良を防止することが出来る。

本発明による低圧鋳造装置は、スライド機構により上型を上下動して鋳型を組み立て、或いは脱型する構造の低圧鋳造装置において、スライド機構の熱応力による動作障害を防止出来るもので、そのような低圧鋳造の分野で利用することが出来る。

１’ ストーク１‘
１２溶融金属
２７鋳型
２９ａ鋳型の下型
２９ｂ鋳型の上型
２９ｃ鋳型のキャビティ
２９ｄ鋳型の湯口
３３台板
３４スライドガイド
３５断熱材

Claims

上型（２９ｂ）と下型（２９ａ）とを上下に重ね合わせてその中にキャビティ（２９ｃ）を形成し、下型（２９ａ）の下部に設けた湯口（２９ｄ）に接続したストーク（１’）から溶融金属（１２）をキャビティ（２９ｃ）内に充填し、鋳造物を成型する低圧鋳造装置において、上型（２９ｂ）を昇降する昇降機構のスライドガイド（３４）、（３４）が貫通された台板（３３）の上に断熱材（３５）を載せ、この断熱材（３５）の上に鋳型（２７）の下型（２９ａ）を搭載することにより、台板（３３）が鋳型（２７）に対して前記断熱材（３５）を介して熱絶縁されていることを特徴とする低圧鋳造装置。
断熱材（３５）とそれに連なる断熱材（３５’）はストーク（１’）を下型（２９ａ）に対して熱絶縁していることを特徴とする請求項１に記載の低圧鋳造装置。