JP2014515990A - 永久アルミニウム鋳造鋳型のベント - Google Patents

Abstract

本発明は、冶金製品の分野に関し、大きいほうの開口（１８）がベント（１５）の外側面にあり、小さいほうの開口（１９）がベント（１５）の内側にあるような、傾き「Ａ」で設計された複数の溝（１６）を備えた円筒型胴体を具備し、アルミニウム部分（５）を鋳型（６）から取り除くとき、アルミニウム部分がバリ（１７）を運び去り、ベント（１５）の溝を（１６）常にきれいで何もない状態にしておき、また、ベント（１５）は、大きいほうの開口（２２）がベント（２０）の外側面にあり、小さいほうの開口（２３）がベント（２０）の内側にあるような、円錐「Ａ」で設計された複数の孔（２１）を設けた円筒型胴体を具備する。
【選択図】図４

Description

本発明の明細書は新しいベントに関するものであり、特に、革新的で、技術的にまた機能的に重要な設計の改良が施され、新規な技術的概念を持ち、必要な技術的要件と規格を満足し、多くの実際の驚くべき技術的、実用的、かつ経済的優位性をもたらす本質的な特性を有する、アルミニウムの鋳造のための永久鋳型に用いられる装置に関する。

永久鋳型用いてアルミニウム鋳物を製造する方法には金属の注湯に３つのタイプがある。すなわち、高い圧力によるもの、重力によるもの、重力に抗して低い圧力によるものであり、後の２つの処理では空気を排気するためのベントが必要となる。

鋳型に注湯する過程において、溶湯は、キャビティ中に存在するガス（空気）を引き込んで高い所に取り込む傾向がある。これは、重力又は低い圧力による鋳造過程での自然現象であり、ガスが図１及び図２に示すような、空気排気機構、すなわち、ベント機構により除去されない場合は、その部分に巣を生じることになる。

従って、ベントの主たる機能は、空気及び他のガスを（溶融した金属から）排出するとともに、図３及び図４に示すようにアルミニウムが流れだすことを防止することである。

当業者に知られているように、製造時における初期段階で、ベント孔にアルミニウムが浸透し始め、空気の排出口を詰まらせていたため、ベント孔の機能を失わせていた。この過程での主な影響は、巣又はその部分の型崩れによる不具合が生じることであり、品質が劣化し、図５に示すように、そのために鋳造の生産性を低下させる。

（よく知られた従来型のベント‐最新技術）
現在、鋳造所では、永久鋳型に３つのタイプのベントを使って作業を行う。すなわち、
ａ）機械加工により平行溝を有するベント。これは、永久鋳型に用いるために開発された最初のタイプのベントである。平行溝を必要とする最初の簡単な設計でつくられたものである。

ｂ）焼結した平行溝を有するベント。このタイプのベントは、機械加工によるベントのような溝ではなく孔の形で空気排気孔が作られている。しかし、これらの孔は、ベント全長にわたって平行になっている。

ｃ）焼結した、標準的な円錐溝を有するベント。このタイプのベントは、溝に似た設計の空気を排出させるための孔を有する。すなわち、機械加工によるベントに類似する。このタイプのベントにおいて、全長にわたって単一の寸法（平行溝）ではなく、溝の内側に少しの傾斜がある。この円錐溝を特徴づけるものは、製造過程で用いられる角度の方向であり、溝の外側表面が最小寸法となり、ベントの内側に向けて増大する。
（従来の技術による従来型のベントの使用から得られた結果）
鋳型に注湯する段階でアルミニウムがベントと接触したとき、温度７４０°Ｃの液体状態である。この状態で、アルミニウムは流動性を有し、ベント孔に浸透することができ、バリにより目詰まりを起こすことがある。

鋳物を製造する過程でベントの有効性を評価する方法は、多くの部品を製造するために、空気排気孔がふさがっていない状態を保持する能力と関連する。したがって、ベントがアルミニウムで目詰まりを起こさないで動作する時間が長ければ長いほど、その有効性は高くなる。

アルミニウムによる目詰まりの起こりにくさは、ベントの各タイプにおける孔の構成の観点から分析する。図１２及び図１３は、製造期間をこなした後ベント孔をアルミニウムがどのように詰まらせるかを例示する。

一般に、鋳造所では、孔を簡単に清掃することがアルミニウムでは困難なので、ほぼ毎日、目詰まりしたベントの交換を余儀なくされている。従って、鋳物の品質を損なうだけでなく、鋳造所は、寿命の短いベントの消耗により高いコストを支払わされている。製造における効率の悪さをもたらす他の重要な要素は、損傷したベントを交換するために、この作業は時間を要するので、機械をしばしば停止させることにより累積する損失である。（本特許出願における永久鋳型のベント）
アルミニウムの浸透による目詰まりの防止を最大にするために、独自の革新的なベントを思いついた。これにより、従来の最新技術として提示した３つのタイプのベントと比較して、鋳物の品質を向上することにより、また同時に、高い生産性を達成することにより、技術的利点をもたらすことができる。

本発明による効率を高めたタイプのベントは、従来の構成における平行な又は傾斜した形状を持つ孔の代わりに、例示したように、ベントの、内面に向かう側ではなく外面に向かう側の寸法のほうを大きくした逆方向傾斜を設けた、独創的な溝の構成によりもたらされる。

アルミニウムが浸透しにくい溝又は孔を有するタイプのベントは、鋳造所が必要とする業績を上げるために大きな役割を果たす。この技術的進歩は、出口の角度の大きさによる、革新的な孔の形の構成に反映されている。

非常に重要な他の要素は、製造工程は（従来技術においてよく用いられた機械加工及び焼結処理とは異なり）価格競争力があり、特に、消耗品を減らすことにより、この新しいタイプは、ベントの耐用年数を長くするという直接的な利益をもたらす、目詰まりの頻度をへらすという独自の利点を持っているので、この新しいタイプのベントによりもたらされる経済効果である。

重要なことは、この新しいタイプのベントを製造に用いる鋳造工程には、他の２つの利点がある。１番目として、溝又は通常の孔の形の両方の形で孔を形成することができ、形状は溝の場合は傾斜を持ち、孔の場合はテーパーを持ち、両方とも先行技術で知られた通常のタイプとは逆となっており、大きさは変化させることができ、常に逆の傾斜及び／又は逆のテーパーとなっていることである。２番目の利点として、この工程により、いくつかの種類の材料、すなわち、炭素鋼合金鋼、ステンレス合金鋼、銅合金、及びブロンズ合金を用いて、製造が可能なので、この工程には活力と自由度があることである。

この説明を完全なものにするために、本発明の特性をよく理解することを目的として、好ましい実際的な実施の形態に従い、限定目的ではなく例示として以下の添付図面を添付する。

先行技術として既知の、重力により注湯する永久鋳型の実例の断面図を示す。 先行技術として既知の、重力により注湯する永久鋳型の実例の断面図を示す。 重力により注湯する永久鋳型の実例の断面図を示す。 ベントの位置を示す詳細の断面図を示す。 アルミニウムを満たした鋳型の断面図である。 先行技術として既知の、平行溝を有する機械加工によるタイプのベントを示す。 先行技術として既知の、平行溝を有する機械加工によるタイプのベントを示す。 先行技術として既知の、平行孔を有する焼結による型のベントを示す。 先行技術として既知の、平行孔を有する焼結による型のベントを示す。 寸法の小さい側がベントの外側面にある、傾斜溝を有する通常の焼結によるタイプのベントを示す。 寸法の小さい側がベントの外側面にある、傾斜溝を有する通常の焼結によるタイプのベントを示す。 アルミニウムが溝に浸透してベントに目詰まりを起こさせたときの概略図である。 ベント溝にバリを残しベントに目詰まりを起こさせたままで、アルミニウム部分を取り除いたときの概略図である。 寸法の大きい側がベントの外側面にある、傾斜溝を有する、本発明によるベントのそれぞれの断面図を示す。 寸法の大きい側がベントの外側面にある、傾斜溝を有する、本発明によるベントのそれぞれの断面図を示す。 寸法の大きい側がベントの外側面にある、テーパーのある孔を有する、本発明によるベントのそれぞれの断面図を示す。 寸法の大きい側がベントの外側面にある、テーパーのある孔を有する、本発明によるベントのそれぞれの断面図を示す。 アルミニウムが本発明のベント溝に接触し、溝に浸透するときの概略図である。 本発明によるベントの溝をきれいなままのこし、バリと一緒にアルミニウム部分を取り除いたときの概略図である。

図及び詳細説明において、永久鋳型（６）の実施例は、空気を排気するためのベント（３）が頂部に設けられているキャビティ（４）とつながる充填チャネル（１）とつながる湯溜り（２）からなる、重力で注湯するものである。

キャビティ（４）をいっぱいにするまでアルミニウム（５）を鋳型（６）に注ぐと、最後にアルミニウムはベント（３）の外側面（７）に接触する。

ベント（３）は先行技術で既知であり、平行溝（８）を有するよう作られている。

ベント（９）は先行技術で既知であり、平行チャネル（１０）を有するよう作られている。

ベント（１１）は先行技術で既知であり、通常の傾斜溝（１２）を有するよう作られ、寸法の小さい側がベント（１１）の外側面にあり、角Ａが傾斜の方向を示している。

ベント（３）は鋳型（６）に設けられ、先行技術で知られているように、溝（８）に浸透することによりアルミニウムがベント（３）を目詰まりさせることは、アルミニウム部分の（５）バリ（１４）が溝（８）を目詰まりさせることにより不具合を生じさせるので、ベント（３）の性能悪化の１例となる。

本発明のベント（１５）は、金型（６）における円筒型胴体を具備し、大きいほうの開口（１８）がベント（１５）の外側面にあり、小さいほうの開口（１９）がベント（１５）の内側にあるような、傾き「Ａ」を有する複数の溝（１６）から成り、アルミニウム部分（５）を鋳型（６）から取り除くとき、アルミニウム部分がバリ（１７）を運び去り、ベント（１５）の溝を（１６）常にきれいで何もない状態にしておく。

本発明のベント（２０）はまた、大きいほうの開口（２２）がベント（２０）の外側面にあり、小さいほうの開口（２３）がベント（２０）の内側にあるような、テーパー「Ａ」を有する複数の孔（２１）を設けた円筒型胴体を具備する。

上述した構造的及び機能的特性のすべてを統合し、そして本発明のベントほど直接的又は間接的に効率のよい、アルミニウム鋳造のための永久鋳型のベントのタイプは知られていない。

好ましい実施の形態は、本発明の対象に導入された構成を記載するものであるが、発明を定義する基準に完全に合致するもの、すなわち、それを使用すること又はそれで製造することで機能的な改良が得られる新しい形状又は構成となる既知の構成要素の組み合わせ及び既知の構成要素による修正は、本発明の技術的範囲であることは、当業者にとって明らかであろう。

Claims (1)

1. アルミニウム鋳造永久鋳型のベントであって、
   該ベントは、大きいほうの開口（１８）がベント（１５）の外側面にあり、小さいほうの開口（１９）がベント（１５）の内側にあるような、傾き「Ａ」で設計された複数の溝（１６）を備えた円筒型胴体を具備し、アルミニウム部分（５）を鋳型（６）から取り除くとき、アルミニウム部分がバリ（１７）を運び去り、ベント（１５）の溝を（１６）常にきれいで何もない状態にしておき、
   同様に、ベント（１５）は、大きいほうの開口（２２）がベント（２０）の外側面にあり、小さいほうの開口（２３）がベント（２０）の内側にあるような、円錐「Ａ」で設計された複数の孔（２１）を設けた円筒型胴体を具備することを特徴とする、
   ベント。

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