JP2016087680A - Molten metal feeding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶湯供給装置に関し、更に詳細には、酸化物等の不純物がキャビティ内に流入することを防止できる溶湯供給装置に関する。 The present invention relates to a molten metal supply apparatus, and more particularly, to a molten metal supply apparatus that can prevent impurities such as oxides from flowing into a cavity.
低圧鋳造法は、一般的に、溶湯を収容する保持炉と該保持炉上の鋳型内に形成されたキャビティとをストークで連通させ、保持炉内を加圧することで上記ストークを介してキャビティに溶湯を供給し、凝固させることで成形品を得る。
このような低圧鋳造法は、中子(中空部の鋳型)を用いることで、中空部品の製作が可能であり、シリンダヘッド等の複雑な形状を有する部品の作製に好適である。
In the low pressure casting method, generally, a holding furnace containing molten metal and a cavity formed in a mold on the holding furnace are communicated with each other by stalk, and the inside of the holding furnace is pressurized to enter the cavity through the stalk. A molten metal is supplied and solidified to obtain a molded product.
Such a low pressure casting method can produce a hollow part by using a core (a mold of a hollow part), and is suitable for producing a part having a complicated shape such as a cylinder head.
しかし、低圧鋳造法においては、溶湯を供給するための保持炉内の加圧を、ガスによって行うことが多い。また、鋳型開けによって、ストーク内の溶湯と空気とが接触するため、溶湯表面の酸化が不可避であり、ストーク内の溶湯面(先湯)には、酸化物や前ショットの凝固殻等の不純物が浮遊する。
これらの不純物は、ピンホールや引け巣の増加、湯流れ性の低下による湯廻り不良等、鋳造品の品質低下の原因となる。このため、湯口に不純物を除去する金網等のフィルターを設け、鋳型内に不純物が流入することを防止している(例えば、特許文献1)。
However, in the low pressure casting method, the pressurization in the holding furnace for supplying the molten metal is often performed with gas. In addition, since the molten metal in the stalk comes into contact with the air when the mold is opened, the surface of the molten metal is unavoidable. Floats.
These impurities cause deterioration in casting quality, such as an increase in pinholes and shrinkage cavities, and poor hot water circulation due to a decrease in molten metal flowability. For this reason, a filter such as a wire mesh that removes impurities is provided at the gate to prevent impurities from flowing into the mold (for example, Patent Document 1).
上記フィルターによれば、酸化物等の不純物を除去することが可能である。しかし、フィルターの目詰まりによって溶湯を供給する湯口の有効径が変化するため、同じ条件で加圧して溶湯を供給しても、同じように湯廻りすることはない。
特に、薄肉品の作製においては溶湯が凝固しながら湯廻りするため、湯廻り挙動のバラツキが、成形品の品質に顕著な影響を及ぼし、成形品間での均一性を担保することが困難である。
また、ショットごとにフィルターを交換するのは煩雑で生産性が低下してしまう。
According to the filter, impurities such as oxides can be removed. However, since the effective diameter of the spout for supplying the molten metal changes due to the clogging of the filter, even if the molten metal is supplied under pressure under the same conditions, the hot water does not run in the same way.
In particular, in the production of thin-walled products, the molten metal is melted while it is solidified, so variations in the hot water behavior have a significant effect on the quality of the molded product, making it difficult to ensure uniformity among the molded products. is there.
Moreover, it is cumbersome to change the filter for each shot, and productivity is lowered.
特許文献2には、キャビティに連通するファンゲートを湯口の側壁に設け、該ファンゲートと湯口との接続部よりも上位側にトラップ空間を設けた低圧鋳造装置が記載されている。そして、上記トラップ空間で、溶湯表面の酸化皮膜や前ショットの凝固殻等の不純物を捕らえ、キャビティに不純物のない溶湯を送り込むことが開示されている。
しかし、特許文献2に記載の低圧鋳造装置においては、トラップ空間にガスが溜まり、不純物を充分捕らえられないことがある。また、中子等が加熱されることで生じるガスを排出し、溶湯の流れを滑らかにして、溶湯中への気泡の巻き込みを防止するために、キャビティ内を吸引する場合には、溶湯面の精緻な制御が困難であるため、キャビティ内に不純物を吸引してしまうことがある。
However, in the low-pressure casting apparatus described in
すなわち、保持炉内を加圧することで溶湯をキャビティに供給する低圧鋳造法は、保持炉内に気体を圧送することで行う。上記気体は、固体や液体に比して膨張収縮が大きく体積が変化しやすいものであるため、気体の圧送量によって湯面を高精度で制御することが困難であり、キャビティ内の吸引とトラップでの不純物の捕捉とのタイミングにズレが生じ易い。 That is, the low pressure casting method in which the molten metal is supplied to the cavity by pressurizing the inside of the holding furnace is performed by pumping gas into the holding furnace. Since the above gas has a large expansion and contraction compared to solid and liquid, and its volume is easy to change, it is difficult to control the molten metal surface with high precision by the amount of gas pumped. Deviation tends to occur at the timing of trapping impurities at
したがって、本発明は、溶湯面に浮遊する不純物をトラップで確実に捕らえることができ、成形品間でのバラツキがなく均一で高品質な成形品を、効率よく製造できる溶湯供給装置を提供することを目的とする。
さらに、キャビティ内を吸引しても、不純物やガスをキャビティ内に吸引することがない溶湯供給装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a molten metal supply device that can reliably trap impurities floating on the molten metal surface with a trap, and can efficiently produce a uniform and high-quality molded product without variation between molded products. With the goal.
It is another object of the present invention to provide a molten metal supply device that does not suck impurities or gas into the cavity even if the inside of the cavity is sucked.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、湯口上部のトラップ部に通気部を設けることで、溶湯の上昇に伴ってトラップ空間のガスが排出されて、湯面上の不純物等をトラップで確実に捕らえられることを見出した。
また、上記通気部を設けることによって背圧がかからず、保持炉内の加圧に伴って溶湯が滑らかに上昇する。したがって、溶湯面制御の精度が向上し、トラップで不純物を捕捉する前にキャビティを吸引することを防止でき、キャビティ内への不純物の流入を低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have provided a ventilation part in the trap part at the upper part of the gate, so that the gas in the trap space is discharged as the molten metal rises, and impurities on the molten metal surface It was found that traps could be caught with a trap.
Moreover, by providing the ventilation portion, no back pressure is applied, and the molten metal rises smoothly with the pressurization in the holding furnace. Therefore, it has been found that the accuracy of the molten metal surface control is improved, the cavity can be prevented from being sucked before the impurity is trapped by the trap, and the inflow of the impurity into the cavity can be reduced, and the present invention has been completed.
本発明は、上記知見に基づくものであって、本発明の溶湯供給装置は、キャビティと湯口とを連通させるゲートを湯口の側壁に接続し、該接続部よりも上位側に形成されたトラップに通気部を設けることを特徴とする。 The present invention is based on the above knowledge, and the molten metal supply apparatus of the present invention connects a gate for communicating the cavity and the gate to the side wall of the gate, and a trap formed on the upper side of the connection portion. A vent is provided.
本発明によれば、不純物等を捕らえる湯口の上部に設けられたトラップに、通気部を設けることとしたため、トラップ内にガスが滞留せず、湯面上の不純物を確実に捕らえることができ、ガスや不純物のキャビティ内への流入を防止できる。
すなわち、本発明の溶湯供給装置によれば、トラップで確実に不純物等を捕らえることができ、キャビティ内への流入が防止されると共に、金網等のフィルターを設ける必要がなく、湯口の有効径が変化しない。
したがって、各ショット間のバラツキがなく、鋳造品間での均一性が担保された高品質の鋳造品が得られると共に、生産効率を向上できる溶湯供給装置が提供される。
According to the present invention, the trap provided at the upper part of the gate that captures impurities and the like is provided with a ventilation portion, so that gas does not stay in the trap, and impurities on the molten metal surface can be reliably captured, Inflow of gas and impurities into the cavity can be prevented.
That is, according to the molten metal supply apparatus of the present invention, impurities and the like can be reliably captured by the trap, and the inflow into the cavity is prevented, and there is no need to provide a filter such as a wire mesh, and the effective diameter of the gate is increased. It does not change.
Therefore, there is provided a molten metal supply device that can obtain a high-quality cast product with no variation between shots and ensure uniformity among cast products, and can improve production efficiency.
まず、本発明の溶湯供給装置が用いられる低圧鋳造装置について説明する。
図1に低圧鋳造装置の一例の断面図を示す。低圧鋳造装置1は、気密に密閉された保持炉2に二酸化炭素等の不活性ガスを圧送するガス注入口3を有し、保持炉2内の溶湯にはストーク4の下端が浸漬されている。
保持炉2の上部には、下鋳型5Aと上鋳型5Bとからなる鋳型5が配置されている。下鋳型5Aと上鋳型5Bとの合わせ面にそれぞれ空間部が形成されており、この下鋳型5A上鋳型5Bとを重ね合わせることで、鋳造品の形状のキャビティ6が形成される。
前記ストーク4の上端には湯口7が設けられ、該湯口7の側壁にはキャビティ6に連通するゲート8が設けられる。
なお、上鋳型5Bには、必要に応じて吸引経路9を設けてもよく、キャビティ6の中には必要に応じて中子10を収納してもよい。
First, a low pressure casting apparatus in which the molten metal supply apparatus of the present invention is used will be described.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an example of a low-pressure casting apparatus. The low-
In the upper part of the
A
The
このような、低圧鋳造装置においては、ガス注入口3から保持炉2内にガスを注入する。このガス圧力により、保持炉2内の溶湯の湯面が押されて、ストーク4内の溶湯が押上げられ、湯口7に設けられたゲート8を介して、鋳型5のキャビティ6内に溶湯が充填される。キャビティ6内に溶湯を充填する際には、上鋳型5Bに設けられた吸引経路9からキャビティ6内を吸引してもよい。
In such a low-pressure casting apparatus, gas is injected into the
キャビティ6に充填した溶湯が冷却されて凝固した後、上鋳型5Bを上昇させてキャビティ6を開き、下鋳型5Aから成形品を取り出す。
After the molten metal filled in the
本発明の溶湯供給装置は、上記のような低圧鋳造装置に用いられるものである。図2に本発明の溶湯供給装置の一例を示す断面図を示す。 The molten metal supply apparatus of the present invention is used for the low-pressure casting apparatus as described above. FIG. 2 is a sectional view showing an example of the molten metal supply apparatus of the present invention.
本発明の溶湯供給装置は、ストークと鋳型との間に設けられるものであり、上下に分割可能な湯口ピース7A、7Bで形成され、ストーク4に接続する湯口7と、キャビティ6と湯口7とを連通させるゲート8とを有し、該ゲート8は湯口7の側壁に設けられる。上記湯口7には、上記ゲート8の接続箇所よりも上位側の湯口上部に、溶湯表面の不純物を捕らえるトラップ11空間が設けられる。
上記トラップ11の上部には、多孔質金属や多孔質セラミック等から成る通気部12が設けられ、該通気部12には必要に応じて、図示しない吸引ポンプに接続する吸引経路13が接続される。
The molten metal supply apparatus according to the present invention is provided between the stalk and the mold, and is formed of a
A
次に、本発明の溶湯供給装置における溶湯供給の動きを説明する。
保持炉への一段目の加圧により、保持炉内の溶湯14がストーク内を上昇して、図3に示すように湯口7に達する。このときの湯面や湯面近傍の先湯には、溶湯と空気等とが接触して生じた酸化物等の不純物が存在する。
Next, the movement of the molten metal supply in the molten metal supply apparatus of the present invention will be described.
By the first pressurization to the holding furnace, the
図4に示すように、湯口7に設けられたゲート8の入口に溶湯14が達したところで、充填速度が制御されたキャビティ6内に溶湯を供給するための二段目の加圧に切り替え、キャビティ6内に溶湯を充填する。
As shown in FIG. 4, when the
低圧鋳造法においては、体積の変化が大きい気体を圧送することで湯面を制御するため、厳密な湯面の制御が困難であり、数センチメートル程度のバラツキが生じてしまう。このとき、湯面近傍の先湯に含まれる不純物やガスをトラップ11で捕らえる前に、二段目の加圧に切り替えたり、キャビティ6内の吸引を開始したりすると、不純物やガスがゲート8を通ってキャビティ6内に侵入し、成形品の品質が低下する。
In the low pressure casting method, the molten metal surface is controlled by pumping a gas having a large volume change, so that it is difficult to strictly control the molten metal surface, and a variation of about several centimeters occurs. At this time, if the impurity or gas contained in the hot water in the vicinity of the hot water surface is switched to the second pressurization or the suction in the
本発明においては、トラップ11に通気部12が設けられているため、溶湯がストーク4内を上昇するのに伴ってストーク4内のガスが通気部12から排出される。したがって、背圧がかからず、速やかに先湯がトラップ11部に達し、トラップ11で不純物等を捕らえられるので、不純物やガス等がキャビティ6内に流入することが防止される。
In the present invention, since the
また、キャビティ6内への溶湯の流入と同時、又はキャビティ6内への溶湯の流入より前にトラップ11内を吸引することが好ましい。
Further, it is preferable to suck the
キャビティ6内に溶湯が流入する以前にトラップ11内を吸引することで、図5に示すように、不純物等を含む先湯がトラップ部に吸い寄せられ、湯面制御の精度が低い場合であっても、トラップ11で確実に不純物を捕らえることができる。したがって、清浄度の高い溶湯がキャビティ6に充填されるため、不純物等の混入が防止された高品質の成形品を得ることができる。
By sucking the inside of the
また、溶湯がトラップ11の上端に達すると吸引抵抗が変化するため、トラップ11内を吸引することで、先湯がトラップに達し、不純物を捕捉したことを検知できる。
不純物を捕捉した後に、二段目の加圧に切り替えたり、キャビティ6内の吸引を開始したりすることで、湯廻りの挙動を均一にすることができ、バラツキのない高品質な成形品を得ることができる。
Further, when the molten metal reaches the upper end of the
After trapping impurities, switching to the second stage pressurization or starting suction in the
キャビティ6内への溶湯の充填が終了し、溶湯が冷却されて凝固殻が形成されると、図6に示すように、先湯に含まれる不純物等もトラップ11に捕らえられたまま、凝固殻となってトラップ11に固定される。
保持炉2の加圧を停止すると、不純物を含まない清浄度の高い溶湯のみが保持炉2内に戻り、先湯に含まれていた不純物等が凝固殻となって除去されるため、ストーク4内の湯面(先湯)に酸化物等の不純物が蓄積されることがない。また、金網等のフィルターを設ける必要がないため、湯口7の有効径も変化することがなく、ショット間での充填条件が変化せずに、均一な成形品を得ることができる。
When filling of the molten metal into the
When the pressurization of the holding
トラップ11の吸引は、保持炉2の加圧停止後も継続することが好ましい。トラップ11を吸引し続けることで、トラップ11で捕らえた不純物等を含む凝固殻が剥がれて保持炉2内に落下し、溶湯が汚染されることを防止できる。
The suction of the
凝固殻の形成後、キャビティ6の型開けに伴い湯口ピースを上下に分割して凝固殻を取り出す。このとき、ストーク4内の溶湯表面が空気と接し酸化物が生じるが、本発明では、次のショットにおいて酸化物等の不純物をトラップ11で捕らえるため、該不純物がキャビティ6に充填されることが防止される。
After the formation of the solidified shell, as the
トラップ11からの吸引は、型開け後も継続することがさらに好ましい。トラップ11を型開け後まで吸引し続けることで、図7に示すように、成形品と共に凝固殻が上側の湯口ピースに張り付いた凝固殻がストーク内に落ちて溶湯が汚れることを防止できる。
More preferably, the suction from the
1 低圧鋳造装置
2 保持炉
3 ガス注入口
4 ストーク
5A 下鋳型
5B 上鋳型
5 鋳型
6 キャビティ
7 湯口
7A 湯口ピース
7B 湯口ピース
8 ゲート
9 吸引経路
10 中子
11 トラップ
12 通気部
13 吸引経路
14 溶湯
DESCRIPTION OF
Claims (5)
キャビティと湯口とを連通させるゲートが湯口の側壁に接続され、
上記湯口とゲートとの接続箇所よりも上位側の湯口上部に湯面上の不純物を捕らえるトラップを有し、
上記トラップが通気部を有することを特徴とする溶湯供給装置。 A molten metal supply device for supplying molten metal to a cavity,
A gate that connects the cavity and the gate is connected to the side wall of the gate,
There is a trap that traps impurities on the surface of the hot water at the upper part of the upper side of the gate above the connection point between the gate and the gate,
The molten metal supply apparatus, wherein the trap has a ventilation portion.
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