JP2015024442A - Casting product manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a casting product by gravity-pouring molten metal into a permeable mold, in which a sound casting product is manufactured with a high pouring yield rate and less generation of non-filling part and gas entrainment.SOLUTION: A casting product manufacturing method is a method in which a casting product is manufactured by gravity-pouring molten metal into a permeable mold, and includes a pouring step in which molten metal of a volume smaller than a whole of a cavity constituted of a molten metal supply passage and a product part is poured, and a filling step in which the poured molten metal is filled to a desired cavity part by gas pressure supplied from a sprue part. In the filling step, the molten metal remaining at the molten metal supply passage has a shape satisfying Equation 1. Equation 1: (D-(H/tanθ)/2)/H≥H, where D is a cross section area of the molten metal in the longitudinal direction, H is a height of the molten metal supply passage, and θ is a crossing angle (°) between the edge surface of the molten metal and the bottom surface of the molten metal supply passage.

Description

本発明は、金属溶湯を通気性鋳型に重力注湯し鋳造物品を製造する鋳造物品の製造方法に関する。   The present invention relates to a casting article manufacturing method in which a molten metal is gravity poured into a breathable mold to manufacture a casting article.

重力注湯における鋳造物品の製造には、通気性鋳型である砂粒子を用いて造型された鋳型、いわゆる砂型が最も一般的に用いられている。このような通気性鋳型を使用すれば、特定形状のキャビティに溶湯が充填される際に、残留する気体(一般には空気)がキャビティ表面から押し出されることになり、キャビティ全体に金属溶湯(以下、溶湯ともいう)が回り、キャビティと実質同一の鋳物を得ることができる。鋳型のキャビティは、一般に湯口部、湯道部、押湯部及び製品部を有しており、この順で溶湯が供給され、製品部を満たすだけの溶湯ヘッド高さを湯口部に形成して注湯が終了する。   For the production of cast articles in gravity pouring, a mold formed using sand particles, which is a breathable mold, that is, a so-called sand mold is most commonly used. When such a breathable mold is used, when the molten metal is filled into the cavity of a specific shape, the remaining gas (generally air) will be pushed out from the cavity surface, and the molten metal (hereinafter, It is also called molten metal), and a casting that is substantially the same as the cavity can be obtained. The mold cavity generally has a sprue part, a runner part, a feeder part, and a product part. The molten metal is supplied in this order, and a melt head height sufficient to fill the product part is formed in the spout part. The pouring is finished.

こうして凝固した鋳造物品は、湯口部、湯道部、押湯部及び製品部が鋳物として連結した形態となっている。ここで、押湯部は製品の健全化のために設定されるキャビティであり不要な部分とはいえないが、湯口部や湯道部は製品部までの溶湯の経路に過ぎず、本来全く不要な部分である。従って、湯口部や湯道部に溶湯が充填された状態で凝固させる限り、注入歩留まりの大幅な改善を図ることはできない。また、不要な部分が連結した鋳物であると、後工程である製品部の分離工程において製品部と不要な部分との仕分け作業に相当な工数を要し、生産効率の低下をきたす。従い、重力注湯において、鋳物として湯口部や湯道部の存在は大きな問題である。   The cast article thus solidified has a form in which the gate, runner, feeder, and product are connected as a casting. Here, the feeder part is a cavity that is set for the health of the product and is not an unnecessary part, but the sprue part and the runner part are only the route of the molten metal to the product part and are essentially unnecessary. It is an important part. Therefore, the injection yield cannot be significantly improved as long as the molten metal is solidified in the gate or runner. In addition, if the casting is formed by connecting unnecessary parts, a considerable man-hour is required for sorting the product part and the unnecessary part in the separation process of the product part, which is a subsequent process, and the production efficiency is lowered. Therefore, in gravity pouring, the presence of a sprue part or a runner part as a casting is a big problem.

上記のような問題を解決するため、特許4150764号(特許文献1)は、通気性鋳型のキャビティのうちの一部である所望のキャビティ部分のみに溶湯を充填するため、鋳型キャビティの全体の体積よりも小さい所望のキャビティ部分とほぼ等しい体積の溶湯を注湯し、注湯された溶湯が所望のキャビティ部分に充填される前に、湯口部から圧縮ガスを送気して所望のキャビティ部分に溶湯を充填して凝固させる鋳造物品の製造方法を開示しており、この方法により、製品としての鋳造物品に不必要な湯口部や湯道部への溶湯の供給を削減し、高い注入歩留まりの鋳造法を確立できるとともに、解枠後の後工程を大幅に簡略化できると記載している。以下に、この方法について詳細に説明する。   In order to solve the above problems, Japanese Patent No. 4150764 (Patent Document 1) fills only a desired cavity portion, which is a part of a cavity of a gas-permeable mold, with a molten metal, and thus the entire volume of the mold cavity. A molten metal having a volume substantially equal to a smaller desired cavity portion is poured, and before the poured molten metal is filled into the desired cavity portion, compressed gas is supplied from the gate to the desired cavity portion. Disclosed is a method for producing a cast article that is filled and solidified with a molten metal, and this method reduces the supply of molten metal to the sprue part and runner part unnecessary for the cast article as a product, and achieves a high injection yield. It describes that it is possible to establish a casting method and to greatly simplify the post-process after dismantling. This method will be described in detail below.

特許文献1に記載の方法は、通気性鋳型(以下、鋳型と言う場合がある。)10への金属溶湯(以下、単に溶湯と言う場合がある。)1mの注湯工程(図1を参照)、及び前記鋳型10へ注湯した溶湯1mの所望のキャビティ部分への充填工程(図2及び図3を参照)からなる。前記通気性鋳型10は、例えば砂型であり、図1に示すように、定盤1cの上に、上枠1a内に造型された上型1d及び下枠1b内に造型された下型1eが型合わせされて載置されたものである。前記通気性鋳型10は、湯口部1g、溶湯供給通路(湯道部)1h、及び製品部1jから構成される鋳型キャビティ1f(以下、単にキャビティ1fということもある。)を有する。(図1〜図3を参照)。   The method described in Patent Document 1 is a 1 m pouring process of a molten metal (hereinafter sometimes simply referred to as a molten metal) 10 into a gas-permeable mold (hereinafter sometimes referred to as a mold) 10 (see FIG. 1). ), And a filling step (see FIGS. 2 and 3) in a desired cavity portion of the molten metal 1 m poured into the mold 10. The air-permeable mold 10 is, for example, a sand mold, and as shown in FIG. 1, an upper mold 1d formed in the upper frame 1a and a lower mold 1e formed in the lower frame 1b are formed on the surface plate 1c. The molds are placed after being matched. The air-permeable mold 10 has a mold cavity 1f (hereinafter sometimes simply referred to as a cavity 1f) composed of a sprue part 1g, a molten metal supply passage (runner part) 1h, and a product part 1j. (See Figures 1-3).

図1に示すように、注湯取鍋1Lから、溶湯を充填したい所望のキャビティ部分1k(製品部1jに相当)とほぼ等しい体積の溶湯を鋳型10に注湯する。注湯された溶湯1mは製品部1jのキャビティとほぼ等しい体積なので、全てのキャビティ1fを満たすことはできず一部は製品部1jの底部に溜まり、一部は溶湯供給通路1hに停滞する(注湯工程)。次に、図2に示すように、圧縮装置(図示せず)によって圧縮されたガス1pを湯口部1gの上部から送気手段1qを通じて送気し、その圧力により溶湯供給通路1hに停滞している溶湯1mを製品部1jに充填する(充填工程)。上記注湯工程における溶湯の注湯量は製品部1jの体積とほぼ等しいので、最終的には溶湯1mは所望のキャビティ部分1kである製品部1jのみを充填することになる。その後、この状態で製品部1jに充填された溶湯1mを凝固させる。   As shown in FIG. 1, from the pouring ladle 1L, molten metal having a volume substantially equal to a desired cavity portion 1k (corresponding to the product portion 1j) to be filled with molten metal is poured into the mold 10. Since the molten molten metal 1m has almost the same volume as the cavity of the product part 1j, all of the cavities 1f cannot be filled, and a part of the molten metal stays at the bottom of the product part 1j and a part of the molten metal stays in the molten metal supply passage 1h ( Pouring process). Next, as shown in FIG. 2, the gas 1p compressed by the compression device (not shown) is supplied from the upper part of the gate 1g through the air supply means 1q, and is stagnated in the molten metal supply passage 1h by the pressure. 1m of molten metal is filled into the product part 1j (filling process). Since the amount of molten metal poured in the pouring step is substantially equal to the volume of the product part 1j, the molten metal 1m is finally filled only with the product part 1j which is the desired cavity part 1k. Thereafter, in this state, the molten metal 1m filled in the product part 1j is solidified.

特許文献1は、従来の鋳造法では鋳型の全キャビティに溶湯を充填していたのに対して、この方法を用いることにより、所望のキャビティ部分のみに溶湯を充填して凝固させることが可能となるため、注入歩留まり(製品部重量/全注入重量)が大幅に向上し、凝固後の解枠時には溶湯が充填された製品部のみを取り出せばよいので、大きな作業工数の削減となると記載している。   According to Patent Document 1, in the conventional casting method, all the mold cavities are filled with the molten metal. By using this method, only the desired cavity portion can be filled with the molten metal and solidified. Therefore, the injection yield (product part weight / total injection weight) is greatly improved, and it is only necessary to take out the product part filled with the molten metal when releasing the frame after solidification. Yes.

しかしながら、特許文献1に記載された鋳造物品の製造方法は、高い注湯歩留まりを実現することが可能ではあるが、図3に示すように、得られた鋳造製品の表面欠陥の原因となる非充填部Fや、内部欠陥の原因となるガス巻込みIが生じ、健全な鋳造製品が得られない場合があることが判った。従って、前述のような欠陥が生じない溶湯の注湯方法や充填方法の開発が望まれている。   However, although the method for manufacturing a cast article described in Patent Document 1 can achieve a high pouring yield, as shown in FIG. 3, non-casting that causes surface defects in the obtained cast product. It has been found that there is a case where a sound casting product may not be obtained due to the filling part F and gas entrainment I causing internal defects. Therefore, development of a pouring method and a filling method for molten metal that does not cause the above-described defects is desired.

特許4150764号公報Japanese Patent No. 4150764

従って本発明の目的は、金属溶湯を通気性鋳型に重力注湯し鋳造物品を製造する鋳造物品の製造方法において、特許文献1に記載の方法と同水準の高い注入歩留まりを実現するとともに、非充填部やガス巻込みの発生が抑制された、より健全な鋳造製品を得ることが可能な鋳造物品の製造方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to achieve a casting article manufacturing method in which a molten metal is poured into a gas-permeable mold by gravity to produce a casting article, while achieving a high injection yield as high as that of the method described in Patent Document 1. An object of the present invention is to provide a method for producing a cast article that can obtain a sounder cast product in which the occurrence of a filling portion and gas entrainment is suppressed.

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、通気性鋳型に、前記通気性鋳型のキャビティ全体よりも小さい体積の金属溶湯を注湯した後、ガスを送気して前記注湯した溶湯を、前記通気性鋳型のキャビティの一部である所望のキャビティ部分に充填することによって鋳造物品を製造する方法において、充填後に溶湯供給通路に残存した金属溶湯の形状を特定の範囲に規定することにより、非充填部やガス巻込みの発生が抑制された鋳造製品が得られることを見出し、本発明に想到した。   As a result of diligent research in view of the above object, the present inventors poured a molten metal having a volume smaller than the whole cavity of the breathable mold into the breathable mold, and then poured the gas by injecting gas. In a method for manufacturing a cast article by filling a desired cavity portion, which is a part of a cavity of the breathable mold, with a molten metal, the shape of the molten metal remaining in the molten metal supply passage after filling is regulated to a specific range. As a result, it was found that a cast product in which the occurrence of unfilled portions and gas entrainment was suppressed was obtained, and the present invention was conceived.

すなわち、鋳造物品を製造する本発明の方法は、金属溶湯を通気性鋳型に重力注湯し鋳造物品を製造する鋳造物品の製造方法であって、
前記通気性鋳型のキャビティは、前記通気性鋳型の外部に開口する溶湯供給通路と、前記溶湯供給通路に連結する製品部とを少なくとも有し、
前記製品部を含む所望のキャビティ部分に金属溶湯を充填するため、通気性鋳型のキャビティの全体よりも小さい体積の金属溶湯を注湯する注湯工程と、
前記注湯工程の開始後、注湯された金属溶湯が所望のキャビティ部分に充填される前に、湯口部からガスを送気して所望のキャビティ部分に金属溶湯をガスの圧力によって充填する充填工程とを有し、
前記充填工程において溶湯供給通路に残存した金属溶湯が、
式1:(D-(H2/tanθ)/2)/H≧H
[但し、Dは充填工程において溶湯供給通路に残存した金属溶湯の長手方向の断面積、Hは溶湯供給通路の高さ、θは充填工程において溶湯供給通路に残存した金属溶湯の端面と溶湯供給通路の底面との交差角度(°)であり、 10°≦θ≦80°である。]
を満足する形状を有することを特徴とする。
That is, the method of the present invention for producing a cast article is a method for producing a cast article in which a molten metal is gravity poured into a breathable mold to produce a cast article,
The cavity of the breathable mold has at least a molten metal supply passage that opens to the outside of the breathable mold, and a product portion that is connected to the molten metal supply passage,
A pouring step of pouring a molten metal having a volume smaller than the entire cavity of the breathable mold in order to fill the desired cavity portion including the product portion with the molten metal,
After the start of the pouring process, before the poured molten metal is filled into the desired cavity portion, filling is performed by supplying gas from the pouring portion and filling the desired cavity portion with the molten metal by the gas pressure. A process,
The molten metal remaining in the molten metal supply passage in the filling step is
Formula 1: (D- (H 2 / tanθ) / 2) / H ≧ H
[However, D is the longitudinal sectional area of the molten metal remaining in the molten metal supply passage in the filling step, H is the height of the molten metal supply passage, θ is the end surface of the molten metal remaining in the molten metal supply passage and the molten metal supply in the filling step. This is the angle of intersection (°) with the bottom of the passage, and 10 ° ≦ θ ≦ 80 °. ]
It has the shape which satisfies these.

本発明によれば、特許文献1と同水準の高い注入歩留まりが実現できるとともに、非充填部やガス巻込みの生成が抑制された、より健全な鋳造製品を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a more healthy casting product in which a high injection yield equivalent to that of Patent Document 1 can be realized and generation of unfilled portions and gas entrainment is suppressed.

特許文献1に記載の鋳造物品の製造方法において、鋳型に溶湯を注湯した直後の状態を示す模式断面図である。In the manufacturing method of the casting article of patent document 1, it is a schematic cross section which shows the state immediately after pouring a molten metal into a casting_mold | template. 特許文献1に記載の鋳造物品の製造方法において、ガス圧により所望のキャビティ部分へ溶湯を充填した状態を示す模式断面図である。In the manufacturing method of the casting article of patent document 1, it is a schematic cross section which shows the state which filled the molten metal into the desired cavity part with the gas pressure. 図2のA部を拡大して示す模式断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged portion A of FIG. 本発明の製造方法の実施形態において、鋳型に溶湯を注湯した直後の状態を示す模式断面図である。In embodiment of the manufacturing method of this invention, it is a schematic cross section which shows the state immediately after pouring a molten metal into a casting_mold | template. 本発明の製造方法の実施形態において、ガス圧により所望のキャビティ部分へ溶湯を充填した状態を示す模式断面図である。In embodiment of the manufacturing method of this invention, it is a schematic cross section which shows the state which filled the molten metal into the desired cavity part with the gas pressure. 図5のE部を拡大して示す模式断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an E portion in FIG. 5 in an enlarged manner. 図6のM部を拡大して示す模式断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged M part in FIG. 図7のO-O断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line O-O in FIG. 図8(a)とは異なる形態を有する溶湯供給通路の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a molten metal supply passage having a different form from FIG. 8 (a). 図8(a)とは異なる形態を有する溶湯供給通路の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a molten metal supply passage having a different form from FIG. 8 (a). 図6のM部の溶湯供給通路に残存する溶湯を、溶湯供給通路を透視して示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing the molten metal remaining in the molten metal supply passage of part M in FIG. 6 as seen through the molten metal supply passage.

上記目的を達成するため、本発明者らは諸事検討し、上記背景技術の項で説明した特許文献1の鋳造物品の製造方法において生じる現象、すなわち非充填部とガス巻込みは、次の2点が原因で発生すると推定した。以下、その推定原因について図3を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、所望のキャビティ部分1kが製品部1jである場合を例に説明するが、所望のキャビティ部分が、溶湯供給通路や押湯部を含む場合でも、上記現象は同様に生じ、押湯部や溶湯供給通路に非充填部やガス巻込みが生じた場合には例えば溶湯の流動を阻害する可能性が少ないながらもある。   In order to achieve the above object, the present inventors have studied various things, and the phenomenon that occurs in the manufacturing method of the cast article of Patent Document 1 described in the section of the background art, that is, the unfilled portion and the gas entrainment are as follows. Estimated to be caused by a point. Hereinafter, the presumed cause will be described with reference to FIG. In the following description, the case where the desired cavity portion 1k is the product portion 1j will be described as an example. However, the above phenomenon similarly occurs even when the desired cavity portion includes a molten metal supply passage or a feeder portion. In the case where a non-filling part or gas entrainment occurs in the feeder part or the molten metal supply passage, for example, there is little possibility of hindering the flow of the molten metal.

第1の推定原因について説明する。注湯工程では、所望のキャビティ部分1kとほぼ等しい体積の溶湯を目標注湯量として鋳型10に注湯するが、例えば、注湯装置における溶湯重量の測定誤差や注湯取鍋の操作量の誤差などにより、実際の注湯量はこの目標注湯量に対し正負の量のバラツキが生じる。そして、実際の注湯量が目標注湯量に対し負の場合には、製品部1j(ここでは所望のキャビティ部分1kに相当)が溶湯1mで満たされるべき時期(以下、この時期を「充填工程の終期」と言う場合がある。)に、溶湯1mは製品部1jを完全に満たすことができない場合がある。このため、溶湯供給通路1hの製品部1jとの連結端1wの左方側(製品部1jの側)に凹形状にへこんだ非充填部Fが生じ、溶湯1mが凝固し得られた鋳造物品の表面に欠落が残存すると推定される。また、溶湯供給通路1hに加圧状態で供給された圧縮ガス(矢印Bで示す)は、通気性鋳型10を通じその一部が溶湯供給通路1hの外へ流出する(矢印Cで示す流れ)ため、溶湯供給通路1hの中の圧縮ガスは常に流動している。この流動する圧縮ガスは非充填部Fの表面を攪乱し、非充填部Fにおけるガスの巻込みを生じさせ、その結果、製品部1jに充填された溶湯1mにガス巻込みIが生じ、溶湯1mが凝固し得られた鋳造物品の内部に空隙が残存すると推定される。   The first presumed cause will be described. In the pouring process, a molten metal having a volume approximately equal to the desired cavity portion 1k is poured into the mold 10 as the target pouring amount. For example, the measurement error of the molten metal weight in the pouring device or the error in the operation amount of the pouring ladle As a result, the actual pouring amount varies between positive and negative with respect to the target pouring amount. When the actual pouring amount is negative with respect to the target pouring amount, the product portion 1j (equivalent to the desired cavity portion 1k here) should be filled with 1 m of molten metal (hereinafter, this time is referred to as `` filling process In some cases, it may be referred to as “the end”.) In some cases, the molten metal 1 m may not completely fill the product portion 1 j. For this reason, a non-filling portion F is formed in a concave shape on the left side (product part 1j side) of the connecting end 1w with the product part 1j of the molten metal supply passage 1h, and the cast article in which the molten metal 1m can be solidified. It is presumed that a defect remains on the surface. In addition, the compressed gas (indicated by arrow B) supplied to the molten metal supply passage 1h in a pressurized state partially flows out of the molten metal supply passage 1h through the breathable mold 10 (flow indicated by arrow C). The compressed gas in the molten metal supply passage 1h is always flowing. This flowing compressed gas disturbs the surface of the non-filled part F and causes gas entrainment in the non-filled part F. As a result, gas entrainment I occurs in the molten metal 1m filled in the product part 1j. It is estimated that voids remain in the cast article obtained by solidifying 1 m.

第2の推定原因について説明する。本発明者らは、充填工程の終期おいて、溶湯供給通路1hに留まる残存溶湯10nの右方(湯口部の方向)の端面1xは、特許文献1で示される破線Dのように鉛直面に対し平行とならず、図3に示すように、右下方に傾斜した傾斜面となっていることを知見した。この原因は、上記したように溶湯供給通路の中の溶湯を加圧している圧縮ガスが流動状態であり、かつ溶湯には製品部1jに充填された溶湯1mなどからのヘッド圧が作用しているからであると推定される。上記のように残存溶湯10nの端面1xは傾斜面となっているため、注湯工程において鋳型10へ注湯された溶湯1mの注湯量が、目標注湯量に等しい場合であっても、端面1xが傾斜面の場合には、図3で示すように、溶湯供給通路1hの連結端1wが溶湯1mで閉塞されず、溶湯供給通路1hの製品部1jとの連結端1wの左方側に非充填部Fが形成され、さらにこの非充填部Fの生成に起因して上記と同様にガス巻込みIが生じると推定される。   The second presumed cause will be described. At the end of the filling process, the present inventors set the end face 1x on the right side (in the direction of the pouring gate) of the remaining molten metal 10n remaining in the molten metal supply passage 1h to a vertical plane as indicated by a broken line D shown in Patent Document 1. It was found that the surface was not parallel to the surface but was inclined to the lower right as shown in FIG. As described above, the compressed gas that pressurizes the molten metal in the molten metal supply passage is in a flowing state as described above, and the head pressure from the molten metal 1 m filled in the product portion 1j acts on the molten metal. It is estimated that this is because Since the end surface 1x of the remaining molten metal 10n is an inclined surface as described above, even if the amount of molten metal 1m poured into the mold 10 in the pouring process is equal to the target amount of molten metal, the end surface 1x In the case of an inclined surface, as shown in FIG. 3, the connecting end 1w of the molten metal supply passage 1h is not blocked by the molten metal 1m, and is not on the left side of the connecting end 1w with the product portion 1j of the molten metal supply passage 1h. It is presumed that the filling portion F is formed, and further, the gas entrainment I is generated as described above due to the generation of the non-filling portion F.

本発明は、上記推定原因に基づき非充填部及びガス巻込みの生成を抑制するため鋭意検討してなされたものであり、充填工程の終期において溶湯供給通路に残存させる溶湯の状態を規定するという知見に立脚するものである。   The present invention has been made in earnest to suppress the generation of unfilled portions and gas entrainment based on the above estimated cause, and states that the state of the molten metal remaining in the molten metal supply passage at the end of the filling process is defined. It is based on knowledge.

以下、本発明について、その具体的な実施形態に基づき図面を参照しつつ説明する。なお、下記説明する実施形態の構成要素は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することもできる。さらに、本実施形態は、本発明の具体的な例であり、本発明を限定するものではない。   The present invention will be described below based on specific embodiments with reference to the drawings. In addition, the component of embodiment described below can also be suitably changed and implemented in the range which does not deviate from the meaning of this invention. Furthermore, this embodiment is a specific example of the present invention, and does not limit the present invention.

[実施形態]
本発明に係る実施形態の製造方法について、図4〜図6を参照して説明する。
[Embodiment]
A manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明は、金属溶湯を通気性鋳型に重力注湯し鋳造物品を製造する鋳造物品の製造方法であって、
前記通気性鋳型のキャビティは、前記通気性鋳型の外部に開口する溶湯供給通路と、前記溶湯供給通路に連結する製品部とを少なくとも有し、
前記製品部を含む所望のキャビティ部分に金属溶湯を充填するため、通気性鋳型のキャビティの全体よりも小さい体積の金属溶湯を注湯する注湯工程と、
前記注湯工程の開始後、注湯された金属溶湯が所望のキャビティ部分に充填される前に、湯口部からガスを送気して所望のキャビティ部分に金属溶湯をガスの圧力によって充填する充填工程とを有し、
前記充填工程において溶湯供給通路に残存した金属溶湯が、
式1:(D-(H2/tanθ)/2)/H≧H
[但し、Dは充填工程において溶湯供給通路に残存した金属溶湯の長手方向の断面積、Hは溶湯供給通路の高さ、θは充填工程において溶湯供給通路に残存した金属溶湯の端面と溶湯供給通路の底面との交差角度(°)であり、10°≦θ≦80°である。]
を満足する形状を有することを特徴とする。
The present invention is a method for producing a cast article in which a molten metal is gravity poured into a breathable mold to produce a cast article,
The cavity of the breathable mold has at least a molten metal supply passage that opens to the outside of the breathable mold, and a product portion that is connected to the molten metal supply passage,
A pouring step of pouring a molten metal having a volume smaller than the entire cavity of the breathable mold in order to fill the desired cavity portion including the product portion with the molten metal,
After the start of the pouring process, before the poured molten metal is filled into the desired cavity portion, filling is performed by supplying gas from the pouring portion and filling the desired cavity portion with the molten metal by the gas pressure. A process,
The molten metal remaining in the molten metal supply passage in the filling step is
Formula 1: (D- (H 2 / tanθ) / 2) / H ≧ H
[However, D is the longitudinal sectional area of the molten metal remaining in the molten metal supply passage in the filling step, H is the height of the molten metal supply passage, θ is the end surface of the molten metal remaining in the molten metal supply passage and the molten metal supply in the filling step. The angle of intersection (°) with the bottom of the passage, and 10 ° ≦ θ ≦ 80 °. ]
It has the shape which satisfies these.

(A) 通気性鋳型の構成
通気性鋳型1(以下、単に鋳型1とも言う。)は、図4に示すように、例えばケイ砂を主成分とする砂粒子及びベントナイト等の粘結材を主体とし構成された通気性を有する砂型であり、上枠1a内に造型された上型1d及び下枠1b内に造型された下型1eが見切り面で型合わせされて定盤1cの上に置かれている。鋳型1のキャビティ1fは、湯口部1g、溶湯供給通路1h及び製品部1jから構成されている。なお、図4〜図6では、キャビティ1fを構成する湯口部1g、溶湯供給通路1h及び製品部1jは、上型1d及び下型1eの見切り面に各々形成された凹部の組合せにより形成されているが、本発明のキャビティ1fはこれに限定されない。
(A) Structure of breathable mold The breathable mold 1 (hereinafter also simply referred to as the mold 1) is mainly composed of, for example, sand particles mainly composed of silica sand and caking materials such as bentonite as shown in FIG. The sand mold with air permeability is configured as follows: the upper mold 1d formed in the upper frame 1a and the lower mold 1e formed in the lower frame 1b are aligned on the parting surface and placed on the surface plate 1c. It is. The cavity 1f of the mold 1 is composed of a gate portion 1g, a molten metal supply passage 1h, and a product portion 1j. In FIGS. 4 to 6, the gate 1g, the molten metal supply passage 1h and the product portion 1j constituting the cavity 1f are formed by combinations of recesses formed on the parting surfaces of the upper mold 1d and the lower mold 1e, respectively. However, the cavity 1f of the present invention is not limited to this.

ここで、通気性鋳型とは、所望のキャビティ部分1kに溶湯を満たしたとき、前記所望のキャビティ部分1kに存在するガスが系外に排出されるよう通気可能なように構成された、すなわち通気性を有している鋳型を指す。このような鋳型としては、砂粒子を用いて造型された鋳型が最も一般的である。しかしながら、セラミックス粒子や金属粒子を用いて造型された鋳型でもよく、また石膏などのほとんど通気性のない材料によっても、通気性材料を混在させたり、通気性材料を部分的に用いたりして通気性をもたせるように造型したものは通気性鋳型である。加えて、全く通気性のない例えば金型の場合でも、通気穴やベントホールを設けて通気性を付与したものは通気性鋳型である。   Here, the air-permeable mold is configured so that when the desired cavity portion 1k is filled with molten metal, the gas existing in the desired cavity portion 1k can be vented to the outside of the system, that is, the ventilation It refers to a mold having the property. As such a mold, a mold formed using sand particles is most common. However, it may be a mold made of ceramic particles or metal particles, and even with a material that is hardly air permeable, such as gypsum, it is possible to mix air permeable materials or partially use air permeable materials. What is molded so as to have properties is a breathable mold. In addition, even in the case of, for example, a mold having no air permeability, an air-permeable mold is provided with air holes and vent holes to provide air permeability.

溶湯供給通路とは、狭義には横方向に形成される湯道部、押湯部及び堰部などを指すが、広義には縦方向に形成される湯口部(例えば湯口カップや湯口棒)も含まれる。なお、図4〜図6に示す鋳型1は、説明を簡単にするため押湯部及び堰部がない湯道部のみで構成された溶湯供給通路1hからなる場合である。また、鋳型1のキャビティ1fのうち所望のキャビティ部分1kは製品部1jであり、溶湯供給通路1h含め他部はその他のキャビティ部分1oである。   In the narrow sense, the molten metal supply passage refers to a runway portion, a feeder portion, a dam portion, and the like that are formed in the horizontal direction, but in a broad sense, a gate portion that is formed in the vertical direction (e.g., a gate tap or a gate tap). included. Note that the mold 1 shown in FIGS. 4 to 6 is a case where the mold 1 is composed of a molten metal supply passage 1h configured only by a runner without a feeder and a weir. The desired cavity portion 1k of the cavity 1f of the mold 1 is the product portion 1j, and the other portion including the molten metal supply passage 1h is the other cavity portion 1o.

(B)注湯工程
図4に示すように、鋳型1のキャビティ1fの一部であり、前記キャビティ1fの全体の体積よりも小さい製品部1jに溶湯1mを充填するため、通気性鋳型1のキャビティ1fの全体よりも小さい体積の溶湯1mを注湯する。具体的には、下記詳述するように、注湯取鍋(注湯手段)1Lに収納された所定の溶湯1mを、注湯取鍋1Lから湯口部1gを通じキャビティ1fに注湯する。湯口部1gから注湯された溶湯1mは、溶湯供給通路1hを流れ、図4に示すように、その一部が製品部1jの底部(一部)を満たし、他部は溶湯供給通路1h及び湯口部1gの底部に停滞する。なお、溶湯1mをキャビティ1fに注湯する注湯手段は上記注湯取鍋に限定されず、例えば複数枠分の鋳型への注湯に必要な量の溶湯1mを収納した注湯手段を用いてもよい。
(B) Hot water pouring step As shown in FIG. 4, in order to fill the molten metal 1m into the product portion 1j which is a part of the cavity 1f of the mold 1 and smaller than the entire volume of the cavity 1f, A 1 m molten metal having a volume smaller than the entire cavity 1f is poured. Specifically, as described in detail below, a predetermined molten metal 1m stored in a pouring ladle (pouring means) 1L is poured from the pouring ladle 1L into the cavity 1f through the gate 1g. The molten metal 1m poured from the gate 1g flows through the molten metal supply passage 1h, and as shown in FIG. 4, a part thereof fills the bottom (part) of the product part 1j, and the other part is the molten metal supply passage 1h and It stagnates at the bottom of the gate 1g. Note that the pouring means for pouring 1 m of molten metal into the cavity 1 f is not limited to the pouring ladle described above, for example, using pouring means that stores an amount of molten metal 1 m necessary for pouring a mold for a plurality of frames. May be.

(C)充填工程
注湯工程で注湯された溶湯1mが製品部1jに充填される前に、湯口部1gからガス1pを送気して溶湯1mを押しつつ製品部1jに充填する。注湯工程では、鋳型1のキャビティ1fの全体よりも小さい体積の溶湯1m、具体的には下記するように製品部1jを満たすに足る体積の溶湯1mが鋳型1に注湯されているので、溶湯1mは、所望のキャビティ部分1kである製品部1jを満たすが、鋳型1のキャビティ1fの全体を満たすことはない。その結果、製品部1jに充填された溶湯1mが凝固して所望の鋳造物品を得ることができる一方で、キャビティ1fにはその全体よりも小さい体積の溶湯1mしか注湯されていない。従って、製品として必要な鋳造物品以外の不要な部分が形成されず、高い注入歩留まりで鋳造物品を製造することが可能となる。
(C) Filling process Before the molten metal 1m poured in the pouring process is filled into the product part 1j, the gas 1p is fed from the pouring part 1g to fill the product part 1j while pushing the molten metal 1m. In the pouring process, 1 m of molten metal having a volume smaller than the entire cavity 1f of the mold 1, specifically, 1 m of molten metal having a volume sufficient to fill the product part 1j as described below is poured into the mold 1. The molten metal 1m fills the product portion 1j, which is the desired cavity portion 1k, but does not fill the entire cavity 1f of the mold 1. As a result, the molten metal 1m filled in the product portion 1j can be solidified to obtain a desired cast article, while only the molten metal 1m having a volume smaller than the whole is poured into the cavity 1f. Therefore, unnecessary parts other than the cast article required as a product are not formed, and the cast article can be manufactured with a high injection yield.

ここで上記した凝固とは、所望のキャビティ部分1kである製品部1jの全体が凝固することである。しかしながら、そのような全体の凝固の前に、所望のキャビティ部分1kとその他のキャビティ部分1oの境界、つまり溶湯供給通路1hの製品部1jとの連結端1wから右方(湯口部1gの方向)に存在する溶湯(以下、残存溶湯1nと言う場合がある。)の端部が、部分的に凝固(以下、この部分的な凝固を端部凝固と言う場合がある。)し、充填された溶湯1mが湯口部1gの方向に向かって流出しなくなる状態になれば望ましい。この端部凝固とは、より的確には、充填工程が完了したとき溶湯供給通路1hの連結端1wから右方に残存する残存溶湯1nの端部に固相がある程度晶出して栓のようになり、溶湯1mが右方に流動しなくなることを指す。つまり、本発明では所望のキャビティ部分1kに溶湯1mを充填し、最終的には全体を凝固させ、鋳造物品を得ることが目的であるが、充填及び凝固のために行う種々の手段は、少なくとも残存溶湯1nの端部が凝固するまで継続するのが好ましい。   Here, the above-mentioned solidification means that the entire product portion 1j which is the desired cavity portion 1k is solidified. However, before such total solidification, the boundary between the desired cavity portion 1k and the other cavity portion 1o, that is, the connection end 1w with the product portion 1j of the molten metal supply passage 1h (toward the gate portion 1g). The ends of the molten metal (hereinafter, sometimes referred to as residual molten metal 1n) were partially solidified (hereinafter, this partial solidification may be referred to as end solidification) and filled. It is desirable if 1 m of molten metal does not flow out toward the gate 1 g. More precisely, the solidification of the end portion means that a solid phase is crystallized to some extent at the end portion of the remaining molten metal 1n remaining on the right side from the connecting end 1w of the molten metal supply passage 1h when the filling process is completed. It means that 1m of molten metal stops flowing to the right. That is, in the present invention, the object is to fill a desired cavity portion 1k with 1 m of molten metal and finally solidify the whole to obtain a cast article, but various means for filling and solidification are at least It is preferable to continue until the end of the remaining molten metal 1n is solidified.

この残存溶湯1nの端部凝固は、例えば特許文献1に記載された手段に準じ行えばよく、残存溶湯1nの端部を冷却する手段、機械的に遮断する手段等を適宜使用することができる。また、充填工程の開始時、途中又はその完了後に、ガスに冷媒を含ませ残存溶湯1nの端部を冷却してもよく、また冷媒のみを直接、残存溶湯1nに接触させてもよい。   The end solidification of the remaining molten metal 1n may be performed in accordance with, for example, the means described in Patent Document 1, and means for cooling the end of the remaining molten metal 1n, means for mechanically shutting off, etc. can be used as appropriate. . Further, at the start, during or after completion of the filling step, the refrigerant may be included in the gas to cool the end of the remaining molten metal 1n, or only the refrigerant may be directly brought into contact with the remaining molten metal 1n.

主に動圧による力で溶湯1mを押すための媒体であるガス1pとしては、各種のガスを利用することができる。例えば、コスト面からは空気を使用してもよく、溶湯1mの酸化防止という面からは非酸化性ガスである、アルゴン、窒素、二酸化炭素等を使用してもよい。加えてガスは、例えば圧縮機等で圧縮されたガス(以下、圧縮ガスと言う場合がある。)であるのが、一定の加圧力(動圧)で溶湯1mを均一に押すという点から好ましい。   Various gases can be used as the gas 1p, which is a medium for pushing the molten metal 1m mainly by the force of dynamic pressure. For example, air may be used from the viewpoint of cost, and argon, nitrogen, carbon dioxide, etc., which are non-oxidizing gases, may be used from the viewpoint of preventing oxidation of the molten metal 1 m. In addition, the gas is, for example, a gas compressed by a compressor or the like (hereinafter sometimes referred to as a compressed gas), which is preferable from the point of uniformly pressing the molten metal 1 m with a constant applied pressure (dynamic pressure). .

ガス1pの送気手段としては、図5に示すように、一方の端が湯口部1gの上部開口を閉塞するように配置され、他方の端がガス発生手段(不図示)に接続された管状の送気手段1qを使用することができる。このとき、湯口部1gからのガスの漏れを抑制し、キャビティ1fに注湯された溶湯1mを効果的に押すために、湯口部1gの上部開口をフランジなどのシール部材で閉塞してもよい。さらに、その他のキャビティ部分1oの表面に樹脂コーティング等を施すことにより通気性を下げれば、他のキャビティ部分1oからのガス1pの抜けが抑制され、溶湯1mを押す力が安定するので好ましい。   As shown in FIG. 5, the gas 1p air supply means is arranged in such a manner that one end is disposed so as to close the upper opening of the gate 1g and the other end is connected to a gas generation means (not shown). The air supply means 1q can be used. At this time, in order to suppress gas leakage from the gate 1g and effectively push the molten metal 1m poured into the cavity 1f, the upper opening of the gate 1g may be closed with a sealing member such as a flange. . Further, if the air permeability is lowered by applying a resin coating or the like to the surface of the other cavity portion 1o, it is preferable because the escape of the gas 1p from the other cavity portion 1o is suppressed and the force pushing the molten metal 1m is stabilized.

ガス1pの流量、圧力等は、通気性を有する鋳型1からのガスの抜けを考慮し、溶湯1mを適宜な力で押すことが可能な条件を設定すればよい。ガス1pの流量、圧力等は、充填工程の期間を通じて一定であってもよいし、所定のパターンで変化させてもよい。さらに、押湯部の体積に相当する溶湯を削減するために、充填工程が完了して製品部1jに溶湯1mが満たされた後、製品部1jに満たされた溶湯1mが所望の水準に凝固するまで、ガス1pの送気を継続し、溶湯1mを押し続けてもよい。   The flow rate, pressure, and the like of the gas 1p may be set such that the molten metal 1m can be pushed with an appropriate force in consideration of gas escape from the mold 1 having air permeability. The flow rate, pressure, and the like of the gas 1p may be constant throughout the filling process, or may be changed in a predetermined pattern. Furthermore, in order to reduce the amount of molten metal corresponding to the volume of the hot metal part, after the filling process is completed and the product part 1j is filled with 1m of molten metal, the molten metal 1m filled in the product part 1j is solidified to a desired level. Until then, the gas 1p may be continuously supplied and the molten metal 1m may be continuously pressed.

ガス1pの送気開始の時期は、注湯された溶湯1mが製品部1jに充填される前であれば特に限定されず、適宜な時期に設定すればよい。しかしながら、キャビティ1fに注湯した溶湯1mが長期間押されない場合には、溶湯供給通路1hに停滞する溶湯1mの酸化が進み、酸化物であるいわゆるノロ等が製品部1jに混入したり、溶湯1mの温度低下に起因する湯境や不廻りが発生したりする可能性がある。このため、所定量の溶湯1mがキャビティ1fに全て注湯された直後に、速やかにガス1pの送気を開始することが望ましい。   The start timing of the gas 1p supply is not particularly limited as long as it is before the poured molten metal 1m is filled in the product part 1j, and may be set at an appropriate time. However, when the molten metal 1m poured into the cavity 1f is not pushed for a long time, oxidation of the molten metal 1m stagnating in the molten metal supply passage 1h proceeds, so-called Noro, which is an oxide, enters the product portion 1j, There is a possibility that a hot water boundary or non-rotation may occur due to a temperature drop of 1m. For this reason, it is desirable to immediately start supplying the gas 1p immediately after a predetermined amount of the molten metal 1m has been poured into the cavity 1f.

(D)注湯量
前記注湯工程で鋳型1のキャビティ1fに注湯される溶湯1mの注湯量について説明する。実施形態の製造方法では、図6に示すように、充填工程の終期において製品部1j(所望のキャビティ部分1k)が溶湯1mで満たされるとともに、下記詳述するように溶湯供給通路1hの所望のキャビティ部分1kとの連結端1wから所定の範囲である通路端部Gも残存溶湯1nで満たされるだけの体積の溶湯1mを注湯工程で注湯する。すなわち、充填工程の終期において、溶湯供給通路1hの通路端部Gが残存溶湯1nで満たされる状態とすることにより、製品部1jにおける非充填部の発生及びそれに起因するガス巻込みが抑制され、その結果健全な鋳造物品を得ることができる。なお、上記通路端部Gは、溶湯供給通路1hの残存溶湯1nで満たされている範囲のことを指し、図6に示すように残存溶湯1nの端面1xが傾斜面である場合には、傾斜面が存在する範囲は通路端部Gに含まれない。通路端部Gに満たされる残存溶湯1nは、製品部1jへの影響がない程度であれば、例えば、その中央部に気泡等を含んでいてもよく、完全に溶湯1mで充填されている必要はない
(D) Pouring amount The pouring amount of 1 m of molten metal poured into the cavity 1f of the mold 1 in the pouring step will be described. In the manufacturing method of the embodiment, as shown in FIG. 6, the product portion 1j (desired cavity portion 1k) is filled with the molten metal 1m at the end of the filling step, and the desired portion of the molten metal supply passage 1h is described in detail below. In the pouring step, 1 m of molten metal having a volume sufficient to fill the remaining molten metal 1n with the passage end G, which is a predetermined range from the coupling end 1w with the cavity portion 1k, is poured. That is, at the end of the filling process, by setting the passage end G of the molten metal supply passage 1h to be filled with the remaining molten metal 1n, generation of non-filled portions in the product portion 1j and gas entrainment resulting therefrom are suppressed, As a result, a healthy cast article can be obtained. The above-mentioned passage end G refers to the range filled with the remaining molten metal 1n in the molten metal supply passage 1h, and when the end surface 1x of the remaining molten metal 1n is an inclined surface as shown in FIG. The range where the surface exists is not included in the passage end G. The remaining molten metal 1n filled in the passage end G may have, for example, air bubbles in the central portion thereof, and needs to be completely filled with molten metal 1m as long as it does not affect the product portion 1j. No

以下、充填工程の終期において溶湯供給通路1hの通路端部Gが残存溶湯1nで満たされた状態を実現するために、注湯工程で注湯すべき溶湯1mの注湯量について、図6、図7及び図8(a)〜図8(c)を参照しつつ詳細に説明する。ここで、図7(図6のM部拡大図)において、製品部1j、通路端部G、及び端面(傾斜面)1xの範囲Kの部分に存在する溶湯1mは一体として繋がっているが、理解のためそれぞれ異なるハッチングを付して示した。   Hereinafter, in order to realize a state in which the passage end G of the molten metal supply passage 1h is filled with the remaining molten metal 1n at the end of the filling process, the amount of molten metal 1m to be poured in the molten metal process is shown in FIGS. This will be described in detail with reference to FIG. 7 and FIGS. 8 (a) to 8 (c). Here, in FIG. 7 (M portion enlarged view of FIG. 6), the molten metal 1m existing in the range K of the product portion 1j, the passage end G, and the end surface (inclined surface) 1x is connected integrally. For the sake of understanding, they are shown with different hatchings.

溶湯供給通路1hの通路端部Gに残存溶湯1nが満たされた状態を具現するためには、前記注湯工程で注湯する金属溶湯の体積を(Q+q)[但し、Qは所望のキャビティ部分の体積であり、qは充填工程において溶湯供給通路1hに残存した金属溶湯(残存溶湯1n)の体積である。]で表したとき、(Q+q)/Qが1より大きく、かつ前記充填工程において溶湯供給通路1hに残存した金属溶湯(残存溶湯1n)が、
式1:(D-(H2/tanθ)/2)/H≧H
[但し、Dは充填工程において溶湯供給通路1hに残存した金属溶湯(残存溶湯1n)の長手方向の断面積、Hは溶湯供給通路1hの高さ、θは充填工程において溶湯供給通路1hに残存した金属溶湯(残存溶湯1n)の端面と溶湯供給通路1hの底面との交差角度(°)であり、10°≦θ≦80°である。]を満足する形状を有するような体積の金属溶湯1mを注湯工程で注湯することが必要となる。
In order to realize a state in which the remaining molten metal 1n is filled in the passage end G of the molten metal supply passage 1h, the volume of the molten metal to be poured in the pouring step is (Q + q) [where Q is a desired value. The volume of the cavity portion, q is the volume of the molten metal (residual molten metal 1n) remaining in the molten metal supply passage 1h in the filling step. ] (Q + q) / Q is greater than 1 and the molten metal remaining in the molten metal supply passage 1h in the filling step (residual molten metal 1n)
Formula 1: (D- (H 2 / tanθ) / 2) / H ≧ H
[However, D is the longitudinal sectional area of the molten metal remaining in the molten metal supply passage 1h in the filling process (residual molten metal 1n), H is the height of the molten metal supply passage 1h, and θ is remaining in the molten metal supply passage 1h in the filling process. The angle of intersection (°) between the end surface of the molten metal (residual molten metal 1n) and the bottom surface of the molten metal supply passage 1h, and 10 ° ≦ θ ≦ 80 °. It is necessary to pour 1 m of molten metal having a shape satisfying the above in the pouring step.

注湯する金属溶湯の体積(Q+q)と、所望のキャビティ部分の体積Qとの比(Q+q)/Qは、所望のキャビティ(特に製品部)の大きさ、溶湯供給通路の長手方向断面積等によって最適な範囲が変わってくるので一義的に決定することはできない。従って、充填工程において溶湯供給通路1hに残存した金属溶湯(残存溶湯1n)(前記qに相当)が、式1を満たす形状となるような体積を注湯工程で注湯する溶湯量とする。   The ratio (Q + q) / Q of the volume (Q + q) of the molten metal to be poured and the volume Q of the desired cavity part is the size of the desired cavity (particularly the product part) and the length of the molten metal supply passage Since the optimum range varies depending on the direction cross-sectional area and the like, it cannot be determined uniquely. Therefore, the volume of the molten metal to be poured in the pouring step is set so that the molten metal remaining in the molten metal supply passage 1h in the filling step (residual molten metal 1n) (corresponding to q) has a shape satisfying Equation 1.

なお、式1の左辺は、図7及び図9において符号Lで示す、長手方向における通路端部Gの長さである。つまり、式1を満たすということは、通路端部Gの領域に存在する残存溶湯1nの長さLが、溶湯供給通路1hの高さH以上であるということを示す。[(D-(H2/tanθ)/2)/H]は、3.0×H以下であるのが好ましい。 Note that the left side of Equation 1 is the length of the passage end G in the longitudinal direction, indicated by the symbol L in FIGS. That is, satisfying Equation 1 indicates that the length L of the remaining molten metal 1n existing in the region of the passage end G is equal to or greater than the height H of the molten metal supply passage 1h. [(D- (H 2 / tan θ) / 2) / H] is preferably 3.0 × H or less.

ここで、式1中、及びその他の各記号の意味は、以下のように定義される。
(1) 製品部の体積Q
Qは、図6に示す溶湯1mを充填すべき製品部(所望のキャビティ部分)1jの体積であり、注湯工程において注湯される溶湯1mの注湯量の一部を構成する体積である。
Here, the meaning of each symbol in Formula 1 and other symbols is defined as follows.
(1) Volume Q of product section
Q is the volume of the product part (desired cavity part) 1j to be filled with the molten metal 1m shown in FIG. 6, and is the volume that constitutes a part of the amount of molten metal 1m to be poured in the pouring step.

(2) 残存溶湯の体積q
qは、図7及び図9に示す充填工程の終期において、溶湯供給通路1hに残存した残存溶湯1nの体積であり、注湯工程において注湯される溶湯1mの注湯量の残部を構成する体積である。なお、残存溶湯1nは、溶湯供給通路1hにおいて、通路端部Gと残存溶湯1nの端面1xである傾斜面が存在する範囲(以下、この範囲を傾斜部Kと言う場合がある。)とのいずれにも存在しており、それらの両方に存在する溶湯の量の和がqである。
(2) Volume of remaining molten metal q
q is the volume of the remaining molten metal 1n remaining in the molten metal supply passage 1h at the end of the filling process shown in FIG. 7 and FIG. 9, and the volume constituting the remainder of the molten metal 1m poured in the molten metal pouring process It is. Note that the remaining molten metal 1n is a range in which there is an inclined surface that is the end surface 1x of the remaining molten metal 1n in the molten metal supply passage 1h (hereinafter, this range may be referred to as an inclined portion K). The sum of the amounts of molten metal present in both of them is q.

(3)残存溶湯の長手方向の断面積D
Dは、図7に示す充填工程の終期において、溶湯供給通路1hに残存した残存溶湯1nの長手方向の断面積である。ここで、溶湯供給通路1hの長手方向とは、紙面左右方向、つまり湯口部(不図示)から製品部(所望のキャビティ部分)1jへと向かう方向のことを指す。溶湯供給通路1hの短手方向とは、上記長手方向と直交する方向(図7において、紙面と直交する方向)のことを指す。なお、流動するガスに押された残存溶湯1nの端面1xは、図9に示すように、短手方向に対し平行な平面とならずさらに表面形状が波打っていることが多い。このため、短手方向において残存溶湯1nの異なる位置の断面の断面積が異なる場合がある。そこで、本発明では、短手方向において残存溶湯1nの異なる位置の複数断面で各々得られた、残存溶湯1nの長手方向の断面積の平均値を、上記式1に代入する断面積Dの値と定義する。
(3) Longitudinal cross-sectional area D of residual molten metal
D is a cross-sectional area in the longitudinal direction of the remaining molten metal 1n remaining in the molten metal supply passage 1h at the end of the filling step shown in FIG. Here, the longitudinal direction of the molten metal supply passage 1h refers to the left-right direction of the paper, that is, the direction from the gate (not shown) toward the product portion (desired cavity portion) 1j. The short direction of the molten metal supply passage 1h indicates a direction orthogonal to the longitudinal direction (in FIG. 7, a direction orthogonal to the paper surface). Note that, as shown in FIG. 9, the end surface 1x of the remaining molten metal 1n pushed by the flowing gas is not a plane parallel to the short direction, and the surface shape is often wavy. For this reason, the cross-sectional areas of the cross-sections at different positions of the remaining molten metal 1n may be different in the short direction. Therefore, in the present invention, the average value of the cross-sectional area in the longitudinal direction of the remaining molten metal 1n obtained in each of a plurality of cross-sections at different positions of the remaining molten metal 1n in the short direction, the value of the cross-sectional area D to be substituted into the above equation 1 It is defined as

(4) 溶湯供給通路の高さH
Hは、図7及び図9に示す溶湯供給通路1hの高さである。ここで、実施形態の溶湯供給通路1hは、溶湯供給通路1hの短手方向の断面である図8(a)に示すO-O断面図のように、その高さHが右側面H1及び左側面H2と同一、その幅Tが上面T2及び下面T1と同一である矩形状であり、長手方向の断面形状にも変化がなく、ほぼ同一である。一方で、溶湯供給通路としては、例えば図8(b)に示すように、上面の幅T2と下面の幅T1が異なる断面形状の溶湯供給通路2h、図8(c)に示すように、高さが右側面h1と左側面h2とで異なる断面形状の溶湯供給通路8hが配置される場合もある。これらのような場合には、次のようにして式1に代入する溶湯供給通路の高さHを定義する。例えば図8(b)に示すような断面形状の場合、溶湯供給通路2hの断面積を上下に2等分するように水平に引いた直線Uが、その断面の両側面と交差する2点間の距離Taveを求め、図8(b)に示す溶湯供給通路の断面積と同一の断面積を有し、幅がTaveの矩形断面の高さHを、式1に代入する溶湯供給通路の高さHと定義する。また、図8(c)に示すような断面形状の場合も、同様にして求めたTaveから溶湯供給通路の高さHを定義する。
(4) Height H of molten metal supply passage
H is the height of the molten metal supply passage 1h shown in FIGS. Here, the molten metal supply passage 1h of the embodiment has a height H of the right side surface H1 and the left side surface H2 as shown in the OO cross section shown in FIG. 8 (a) which is a cross section in the short direction of the molten metal supply passage 1h. The width T is the same as the upper surface T2 and the lower surface T1, and the cross-sectional shape in the longitudinal direction does not change and is almost the same. On the other hand, as the molten metal supply passage, for example, as shown in FIG. 8 (b), a molten metal supply passage 2h having a cross-sectional shape in which the width T2 of the upper surface and the width T1 of the lower surface are different, as shown in FIG. In some cases, the molten metal supply passages 8h having different cross-sectional shapes are arranged on the right side surface h1 and the left side surface h2. In such cases, the height H of the molten metal supply passage to be substituted into Equation 1 is defined as follows. For example, in the case of a cross-sectional shape as shown in FIG. 8 (b), a straight line U drawn horizontally so as to divide the cross-sectional area of the molten metal supply passage 2h into two equal parts up and down is between two points intersecting both side surfaces of the cross-section. The distance Tave is calculated, and the height of the molten metal supply passage having the same cross sectional area as that of the molten metal supply passage shown in FIG. Defined as H. Also, in the case of a cross-sectional shape as shown in FIG. 8 (c), the height H of the molten metal supply passage is defined from Tave obtained in the same manner.

(5) 交差角度θ
θは、図7及び図9に示す充填工程の終期において、溶湯供給通路1hに残存する金属溶湯(残存溶湯1n)の端面1xと溶湯供給通路1hの下面との交差角度である。ここで、推定原因の項で説明したように、充填工程における残存溶湯1nの端面1xは傾斜しており、ガスの送気条件や溶湯1mの諸元など各種条件により交差角度θの値は異なるが、高い注入歩留まりを実現し、非充填部やガス巻込みの発生が抑制された、より健全な鋳造製品を得るためには、交差角度θが10°以上80°以下の範囲となるように前記各種条件を設定する必要がある。交差角度θが10°より小さい場合、残存溶湯1nの部分が鋭利となるため、例えば鋳造後に鋳型1から鋳造物品を取り出して次工程に搬送する際に、コンベアベルト等の搬送装置を破損させやすくなるので好ましくない。交差角度θが80°を超えるようにするためには、例えばガスの送気量及び圧力を著しく高める必要があり実用的ではない。交差角度θの好ましい範囲は、20°〜80°である。
(5) Intersection angle θ
θ is an intersection angle between the end surface 1x of the molten metal (residual molten metal 1n) remaining in the molten metal supply passage 1h and the lower surface of the molten metal supply passage 1h at the end of the filling step shown in FIGS. Here, as explained in the presumed cause section, the end surface 1x of the remaining molten metal 1n in the filling process is inclined, and the value of the crossing angle θ varies depending on various conditions such as gas supply conditions and specifications of the molten metal 1m. However, in order to achieve a higher casting yield and to obtain a more healthy casting product in which the occurrence of unfilled parts and gas entrainment is suppressed, the crossing angle θ should be in the range of 10 ° to 80 °. It is necessary to set the various conditions. When the crossing angle θ is smaller than 10 °, the portion of the remaining molten metal 1n becomes sharp. For example, when the cast article is taken out from the mold 1 after casting and transported to the next process, the transport device such as a conveyor belt is easily damaged. This is not preferable. In order to make the crossing angle θ exceed 80 °, for example, it is necessary to remarkably increase the gas supply amount and pressure, which is not practical. A preferable range of the crossing angle θ is 20 ° to 80 °.

前述したように残存溶湯1nの端面1xは表面形状が波打っていることが多いため、本発明においては、図7及び図9に示すように、残存溶湯1nの端面1xと溶湯供給通路1hの下面との交点をP1、上面との交点をP2とし、点P1とP2とを結んだ仮想的な直線1yを傾斜面とし、交差角度θは、この仮想的な傾斜面1yと溶湯供給通路1hの下面との交差角度とするものと定義する。また、図9に示すように、短手方向において異なる位置の傾斜面1yと傾斜面1zとではそれぞれの交差角度θ1及びθ2が相違する場合もある。このような場合、短手方向の複数の異なる位置において、残存溶湯1nの傾斜面の交差角度を求め、それらの平均値を式1に代入する交差角度θの値とする。   As described above, since the end surface 1x of the remaining molten metal 1n is often wavy, in the present invention, as shown in FIGS. 7 and 9, the end surface 1x of the remaining molten metal 1n and the molten metal supply passage 1h The intersection with the lower surface is P1, the intersection with the upper surface is P2, and the virtual straight line 1y connecting the points P1 and P2 is the inclined surface, and the intersection angle θ is the virtual inclined surface 1y and the molten metal supply passage 1h. It is defined as the angle of intersection with the lower surface of Further, as shown in FIG. 9, there are cases in which the inclined angles 1 and θ2 are different between the inclined surface 1y and the inclined surface 1z at different positions in the short direction. In such a case, the crossing angles of the inclined surfaces of the remaining molten metal 1n are obtained at a plurality of different positions in the short side direction, and the average value thereof is set as the value of the crossing angle θ that is substituted into Equation 1.

本発明によれば、溶湯供給通路に残存した金属溶湯が、上記式1を満足するような量の溶湯1mを注湯工程で注湯することにより、溶湯供給通路1hの製品部(所望のキャビティ部分)1jとの連結端1wから所定の範囲(溶湯供給通路1hの高さH以上)にある通路端部Gが残存溶湯1nで満たされる。連結端1wと傾斜部Kとの間には通路端部Gが必ず介在しており、前記連結端1wから傾斜部Kは距離Lだけ隔たれ離れた状態となる。前記距離Lが溶湯供給通路1hの高さH以上であることにより、傾斜部Kに存在する傾斜した端面1xを有する残存溶湯1nの端部は製品部1jまで及ぶことがなく、製品部1jにおける非充填部の発生及びそれに起因するガス巻込みが抑制され、健全な鋳造物品を得ることができた。さらに、交差角度θが10°〜80°の範囲となるように、ガスの送気条件や溶湯の諸元など各種条件を設定することにより、高い注入歩留まりを実現することができた。   According to the present invention, the molten metal remaining in the molten metal supply passage is poured into the molten metal supply passage 1h in a product portion (desired cavity) by pouring in an amount of molten metal 1m that satisfies the above formula 1 The passage end G in a predetermined range (more than the height H of the molten metal supply passage 1h) from the connection end 1w with the portion 1j is filled with the remaining molten metal 1n. A passage end G always lies between the connecting end 1w and the inclined portion K, and the inclined portion K is separated from the connecting end 1w by a distance L. When the distance L is equal to or higher than the height H of the molten metal supply passage 1h, the end portion of the remaining molten metal 1n having the inclined end surface 1x existing in the inclined portion K does not reach the product portion 1j. Generation | occurrence | production of the non-filling part and gas entrainment resulting from it were suppressed, and it was able to obtain a sound casting article. Furthermore, by setting various conditions such as gas supply conditions and molten metal specifications so that the crossing angle θ is in the range of 10 ° to 80 °, a high injection yield could be realized.

残存溶湯1nのモジュラス、つまり体積/表面積(連結端1wの面積を除く)で求められる数値は0.5以上であるのが好ましい。0.5以上のモジュラスを有する残存溶湯1nとすることにより、充填工程の途中又は充填工程後に行われる製品部1jの溶湯1mの凝固工程において、この残存溶湯1nが押湯としての機能を果たすため、押湯部を省略又は削減することが可能となる。さらに、傾斜部Kに存する残存溶湯1nの端面1xの傾斜角θを大きくして未充填部及びガス巻込みを抑制するためには、溶湯供給通路は、その(高さH/幅T)が1以下であることが望ましい。この式のH(高さ)及びT(幅)には、図8(a)〜図8(c)を参照して説明した方法で決定された値が代入される。   The value obtained from the modulus of the remaining molten metal 1n, that is, the volume / surface area (excluding the area of the connecting end 1w) is preferably 0.5 or more. By setting the residual molten metal 1n to have a modulus of 0.5 or more, the residual molten metal 1n functions as a feeder in the solidification process of the molten metal 1m of the product part 1j performed during or after the filling process. It is possible to omit or reduce the hot water section. Further, in order to increase the inclination angle θ of the end surface 1x of the remaining molten metal 1n existing in the inclined portion K and suppress the unfilled portion and gas entrainment, the molten metal supply passage has a (height H / width T). 1 or less is desirable. Values determined by the method described with reference to FIGS. 8A to 8C are substituted into H (height) and T (width) of this equation.

1,10・・・通気性鋳型
1a・・・上枠
1b・・・下枠
1c・・・定盤
1d・・・上型
1e・・・下型
1f・・・鋳型キャビティ
1g・・・湯口部
1h・・・溶湯供給通路
1j・・・製品部
1k・・・所望のキャビティ部分
1L・・・注湯取鍋
1m・・・金属溶湯
1n,10n・・・残存溶湯
1o・・・その他のキャビティ部分
1p・・・ガス
1q・・・送気手段
1w・・・連結端
F・・・非充填部
G・・・通路端部
K・・・傾斜部
I・・・ガス巻込み
1,10 ・ ・ ・ Breathable mold
1a ・ ・ ・ Upper frame
1b ... Bottom frame
1c ... Surface plate
1d ・ ・ ・ Upper mold
1e ・ ・ ・ Lower mold
1f ・ ・ ・ Mold cavity
1g ...
1h ・ ・ ・ melt supply passage
1j ・ ・ ・ Product Department
1k ... Desired cavity part
1L ... Pour hot water ladle
1m ... molten metal
1n, 10n ・ ・ ・ Remaining molten metal
1o ・ ・ ・ Other cavity parts
1p ・ ・ ・ Gas
1q ・ ・ ・ Air supply means
1w ・ ・ ・ Connection end
F: Unfilled part
G ・ ・ ・ End of passage
K ・ ・ ・ Inclined part
I ... Gas entrainment

Claims (1)

金属溶湯を通気性鋳型に重力注湯し鋳造物品を製造する鋳造物品の製造方法であって、
前記通気性鋳型のキャビティは、前記通気性鋳型の外部に開口する溶湯供給通路と、前記溶湯供給通路に連結する製品部とを少なくとも有し、
前記製品部を含む所望のキャビティ部分に金属溶湯を充填するため、通気性鋳型のキャビティの全体よりも小さい体積の金属溶湯を注湯する注湯工程と、
前記注湯工程の開始後、注湯された金属溶湯が所望のキャビティ部分に充填される前に、湯口部からガスを送気して所望のキャビティ部分に金属溶湯をガスの圧力によって充填する充填工程とを有し、
前記充填工程において溶湯供給通路に残存した金属溶湯が、
式1:(D-(H2/tanθ)/2)/H≧H
[但し、Dは充填工程において溶湯供給通路に残存した金属溶湯の長手方向の断面積、Hは溶湯供給通路の高さ、θは充填工程において溶湯供給通路に残存した金属溶湯の端面と溶湯供給通路の底面との交差角度(°)であり、10°≦θ≦80°である。]
を満足する形状を有することを特徴とする鋳造物品の製造方法。
A method for producing a cast article in which a molten metal is gravity poured into a breathable mold to produce a cast article,
The cavity of the breathable mold has at least a molten metal supply passage that opens to the outside of the breathable mold, and a product portion that is connected to the molten metal supply passage,
A pouring step of pouring a molten metal having a volume smaller than the entire cavity of the breathable mold in order to fill the desired cavity portion including the product portion with the molten metal,
After the start of the pouring process, before the poured molten metal is filled into the desired cavity portion, filling is performed by supplying gas from the pouring portion and filling the desired cavity portion with the molten metal by the gas pressure. A process,
The molten metal remaining in the molten metal supply passage in the filling step is
Formula 1: (D- (H 2 / tanθ) / 2) / H ≧ H
[However, D is the longitudinal sectional area of the molten metal remaining in the molten metal supply passage in the filling step, H is the height of the molten metal supply passage, θ is the end surface of the molten metal remaining in the molten metal supply passage and the molten metal supply in the filling step. The angle of intersection (°) with the bottom of the passage, and 10 ° ≦ θ ≦ 80 °. ]
A method for producing a cast article characterized by having a shape satisfying
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109175261A (en) * 2018-10-31 2019-01-11 覃芬兰 A kind of wheel hub casting mould

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