JP2024024714A - 中空鋳造装置および中空鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厚肉部と薄肉部を備える鋳造品において、鋳造金型および鋳造装置等の設備の簡素化と安全確保、および、厚肉部の鋳巣改善と鋳造品の軽量化を可能とする、中空鋳造装置および中空鋳造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】厚肉部と薄肉部を備える金型キャビティ内に溶湯を充填して、厚肉部に充填された溶湯の内部に、温度上昇によって熱膨張する膨張ガスを注入する膨張ガス注入部および膨張ガス注入工程と、溶湯からの熱量を受けて膨張ガスが温度上昇して熱膨張するガス膨張工程と、ガス膨張工程によって厚肉部の溶湯の内部に中空部を形成する中空部形成工程と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、厚肉部と薄肉部を備える金型キャビティ内に溶湯を充填して、厚肉部の内部に中空部を形成する中空鋳造装置および中空鋳造方法に関するものである。

アルミニウム合金等の溶湯を金型キャビティ内に充填する鋳造成形は、設定された鋳造品の個数を製造するまで、以下に示す工程を繰り返す。先ず、鋳造金型を型締して金型キャビティを形成し（型締工程）、金型キャビティ内に溶湯を充填する（充填工程）。充填した溶湯の密度調整を行い（増圧工程）、その状態で溶湯を冷却凝固させる（冷却工程）。続いて、鋳造金型を型開して（型開工程）、金型キャビティから冷却凝固した鋳造品を取り出す（取出し工程）。その後、金型キャビティの清掃や離型剤塗布等の準備工程を行い、次ショットの鋳造成形に進む。

ここで、例えば、鋳造品の軽量化や剛性化、あるいは、鋳造品の内部に温調媒体等の流体を循環させる流路の形成、断熱材や制振材等の機能性素材を装着するスペースの確保、等を目的として、鋳造品の内部に中空部を形成する手段について提案が多くなされている。例えば、特許文献１に示すような、金型キャビティの所定の位置に砂中子を配置して溶湯を充填し、冷却工程後の鋳造品から砂中子を排出して、中空部を形成する手段が提案されている。また、特許文献２に示すような、中空部品を金型キャビティにインサートした状態で溶湯を充填し、中空部品を内包した鋳造品を製造する手段が提案されている。また、特許文献３に示すような、金型キャビティ内に溶湯を充填して充満させた後、まだ冷却凝固していない溶湯を金型キャビティから排出して、中空部を形成する手段が提案されている。さらに、特許文献４に示すような、金型キャビティに溶湯を充填して充満させた後、溶湯の内部に高圧ガスを注入して、まだ冷却凝固していない溶湯を金型キャビティから排出して、中空部を形成する手段が提案されている。

特開平２―２４１６４３号公報 特開２００９－１６６１３０号公報 特開平１１－５１５０号公報 特開２０００－２６３２１２号公報

ここで、特許文献１において、砂中子の材料準備と造型設備および造型工程を必要とする。さらに、鋳造品から砂中子を排出し回収する処理設備と処理工程を必要とし、生産性の面で課題が残る。また、砂中子の一部が鋳造品の内部に残存すると鋳造品質を低下させることになる。さらに、金型キャビティに砂中子を支持するために、鋳造品に穴が開いた状態となり、鋳造品の形状設計に大きな制約を受ける。また、特許文献２において、鋳造品から中空部品を排出する工程は不要であるが、中空部品の材料準備と造型設備および造型工程は必要であり、生産性の面での課題は残る。また、鋳造品の内部に中空部品が残存しているために、その分ほど軽量化の効果が小さくなる。さらに、鋳造品の溶湯と中空部品の線膨張係数等の熱的物性が異なる場合、鋳造品が使用される環境温度によっては、鋳造品と中空部品とが離れ隙間が生じ、この隙間を起点として鋳造品の破損が生じることが考えられる。

これに対して、特許文献３において、砂中子や中空部品等を使用せず、鋳造成形と同時に中空部の形成を行うことから、生産性の高い手段と言える。金型キャビティと接触している溶湯は急速に冷却され薄い凝固層が形成される。この凝固層に孔を開けて空気を導入し、凝固層の内部の溶湯を鉛直下方の溶湯炉に向けて排出することで、中空部が形成される。ここで、例えば、鉛直上方に配列した金型キャビティでは、溶湯を排出することができないために中空部を形成することができない。また、薄肉部を備える金型キャビティでは、薄肉部の溶湯が凝固して溶湯の排出が停滞し、中空部が途切れてしまう。そのために、鋳造品の形状に大きな制約を受ける。さらに、中空部の内部圧力が小さく、金型キャビティ形状を正確に転写することができないために、鋳造品の外観品質に課題が残る。

これに対して、特許文献４において、凝固層に孔を開けて高圧ガスを注入し、凝固層の内部の溶湯を積極的に排出して中空部を形成する。また、中空部の内部圧力が高く、金型キャビティの形状を正確に転写した外観品質に優れた鋳造品を製造することができるとされている。反面、高圧ガスの供給設備を必要とするために、徹底した安全管理を必要とし、鋳造装置の大型化や複雑化は避けられない。さらに、例えば、厚肉部と薄肉部を備える金型キャビティでは、注入した高圧ガスが完全に凝固した薄肉部で遮断され、金型キャビティ内で高圧ガスの行き場が無くなってしまう。その結果、厚肉部に閉鎖された高圧ガスが、凝固層を突き破って噴出して、中空部が破裂した鋳造品となることが考えられる。また、高圧ガスの噴出と同時に溶湯も噴出するので、安全面での課題も残る。

そこで本発明は、厚肉部と薄肉部を備える鋳造品において、鋳造金型および鋳造装置等の設備の簡素化と安全確保、および、厚肉部の鋳巣改善と鋳造品の軽量化を可能とする、中空鋳造装置および中空鋳造方法を提供することを目的とする。

本発明の中空鋳造装置は、
厚肉部と薄肉部を備える金型キャビティ内に溶湯を充填して、前記厚肉部の内部に中空部を形成する中空鋳造装置において、
前記厚肉部に充填された前記溶湯の内部に、温度上昇によって熱膨張する膨張ガスを注入する膨張ガス注入部、を備えることを特徴とする。

本発明の中空鋳造装置において、
前記膨張ガス注入部は、前記厚肉部の溶湯に向けて膨張ガスを放出するガス注入ピンと、前記ガス注入ピンを前記厚肉部に対して進退させる注入ピン駆動部と、前記ガス注入ピンに前記膨張ガスを供給する膨張ガス供給部と、前記膨張ガス供給部と前記注入ピン駆動部を操作するガス注入制御部と、を備えることが好ましい。

本発明の中空鋳造方法は、
請求項１に記載の中空鋳造装置を用いて行う中空鋳造方法において、
鋳造金型を型締して前記厚肉部と前記薄肉部を備える前記金型キャビティを形成する型締工程と、前記金型キャビティに向けて溶湯を充填する充填工程と、充填された前記溶湯の密度調整を行う増圧工程と、前記金型キャビティ内で前記溶湯を冷却凝固させる冷却工程、とからなる鋳造成形を行うに際して、
前記充填工程に続いて、前記厚肉部に充填された前記溶湯の内部に前記膨張ガス注入部から温度上昇によって熱膨張する前記膨張ガスを注入する膨張ガス注入工程と、前記溶湯からの熱量を受けて前記膨張ガスが温度上昇して熱膨張するガス膨張工程と、前記ガス膨張工程によって前記厚肉部の内部に前記中空部を形成する中空部形成工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の中空鋳造方法において、
前記ガス膨張工程で前記厚肉部の前記溶湯の密度調整を行う、ことが好ましい。

本発明によれば、厚肉部と薄肉部とが存在する鋳造品において、鋳造金型および鋳造装置等の設備の簡素化と安全確保、および、厚肉部の鋳巣改善と鋳造品の軽量化を可能とする、中空鋳造装置および中空鋳造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る中空鋳造装置を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る中空鋳造方法の前半部分を示す図である。 本発明の実施形態に係る中空鋳造方法の中間部分を示す図である。 本発明の実施形態に係る中空鋳造方法の後半部分を示す図である。 図２から図４に示す膨張ガス注入部の先端部分を示す概念図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが、各請求項に係る発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、本実施形態においては、各構成要素の尺度や寸法が誇張されて示されている場合や、一部の構成要素が省略されている場合がある。

（中空鋳造装置）
先ず、本発明の実施形態に係る、鋳造品の内部に中空部を形成する鋳造装置（中空鋳造装置という）について、図１を用いて説明する。図１に示す中空鋳造装置１００は、射出部１０と、鋳造金型２０と、膨張ガス注入部３０と、を備える。なお、図１において、射出部１０と鋳造金型２０を鉛直上下方向に配置した竪型の中空鋳造装置１００としたが、これに限定されることなく、例えば、射出部１０と鋳造金型２０が水平方向に配置される横型の中空鋳造装置１００であっても良い。

射出部１０は、アルミニウム合金等の溶湯Ｍを所定の温度に保持し貯蔵する溶湯保持炉１１と、溶湯保持炉１１内の溶湯Ｍを鋳造金型２０に向けて流動させる給湯管１２と、溶湯保持炉１１内の加圧空間部１１Ｇに向けて圧力および流量が調整された加圧ガスを供給する加圧ガス供給部１３と、加圧ガス供給部１３を操作する加圧ガス制御部１４と、を備える。溶湯保持炉１１は密閉されており、加圧空間部１１Ｇに加圧ガスを供給すると、溶湯Ｍが押圧され、給湯管１２内を溶湯Ｍが流動する。給湯管１２は、流動する溶湯Ｍの保温と流動性を考慮して、セラミックス等の素材で形成されることが好ましい。必要に応じて図示しない保温手段を設けることが好ましい。同様に、溶湯保持炉１１も図示しない加熱および保温手段が設けられている。

また、溶湯Ｍの酸化防止のために、溶湯保持炉１１内を窒素やアルゴン等の不活性ガスで充満させることが好ましい。同様に、加圧ガス供給部１３も窒素やアルゴン等の不活性ガスを用いることが好ましく、例えば、分離膜等を備えた空気中から窒素ガスのみを抽出する窒素ガス抽出手段を加圧ガス供給部１３に用いるとしても良い。また、溶湯保持炉１１とは別に、図示しない溶湯製造手段を備え、この溶湯製造手段から定期的に溶湯保持炉１１に溶湯Ｍを供給する形態であっても良い。

鋳造金型２０は、固定盤２１に支持される固定金型２２と、可動盤２３に支持される可動金型２４と、を備え、図示しない型締手段により固定金型２２と可動金型２４とが型締され、金型キャビティ２５とゲート２５Ｇ（湯口ともいう）を形成する。また、ゲート２５Ｇと給湯管１２とが連結される。加圧ガス制御部１４で加圧ガス供給部１３を操作して、加圧空間部１１Ｇに向けて圧力および流量が調整された加圧ガスが供給され、加圧空間部１１Ｇの圧力が上昇すると、溶湯保持炉１１内の溶湯Ｍを押圧して、給湯管１２内を溶湯Ｍが流動し、ゲート２５Ｇを経由して金型キャビティ２５内に溶湯Ｍが充満される。

ここで、金型キャビティ２５は、図１に示すように、厚肉部２５Ｂと薄肉部２５Ｓを備える。なお、図１において、ゲート２５Ｇに近い位置に薄肉部２５Ｓ、ゲート２５Ｇから離れた位置に厚肉部２５Ｂとしたが、これに限定されることなく、例えば、ゲート２５Ｇに近い位置に厚肉部２５Ｂ、ゲート２５Ｇから離れた位置に薄肉部２５Ｓとしても良い。また、薄肉部２５Ｓおよび厚肉部２５Ｂを複数配置するとしても良い。また、ゲート２５Ｇと対向する位置にゲート開閉部２６を備え、鋳造成形の動作に応じてゲート２５Ｇの開閉を行う。また、固定金型２２および可動金型２４には、図示しない温度調整手段を設け、金型キャビティ２５内に充填される溶湯Ｍに対して最適な温度状態となるように調整される。さらに、金型キャビティ２５に離型剤等を塗布することが好ましい。

膨張ガス注入部３０は、金型キャビティ２５の厚肉部２５Ｂに近接する位置に配置され、厚肉部２５Ｂに充填された溶湯Ｍの内部に向けて、温度上昇によって熱膨張する膨張ガスを放出するガス注入ピン３１と、ガス注入ピン３１を厚肉部２５Ｂに対して進退させる注入ピン駆動部３２と、ガス供給管３５および注入ピン駆動部３２を経由してガス注入ピン３１へ膨張ガスを供給する膨張ガス供給部３３と、膨張ガス供給部３３と注入ピン駆動部３２を操作するガス注入制御部３４と、を備える。なお、図１において、２つの厚肉部２５Ｂに対して膨張ガス供給部３３およびガス注入制御部３４をそれぞれに配置したが、膨張ガス供給部３３およびガス注入制御部３４を１つとして、それぞれの注入ピン駆動部３２およびガス注入ピン３１に分配する形態としても良い。また、射出部１０に用いる加圧ガスを膨張ガスとして利用する場合は、加圧ガス供給部１３から注入ピン駆動部３２およびガス注入ピン３１に膨張ガスを供給するとしても良い。なお、この場合は、射出部１０と膨張ガス注入部３０とで膨張ガスの圧力を個別に調整できる形態が好ましい。

ガス注入制御部３４で膨張ガス供給部３３を操作して、ガス注入ピン３１から厚肉部２５Ｂに充填された溶湯Ｍの中に、温度上昇によって膨張する膨張ガスを注入する。注入された膨張ガスは、溶湯Ｍから熱量を受けて温度上昇して熱膨張し、厚肉部２５Ｂの溶湯Ｍの中に中空部が形成される。そのために、溶湯Ｍの内部に注入する膨張ガスは、必ずしも高圧状態を必要としない。また、少量の膨張ガスの注入であっても熱膨張することで、中空部を正確に形成することができる。このように、厚肉部２５Ｂと薄肉部２５Ｓを備える鋳造品において、金型キャビティ２５の厚肉部２５Ｂに充填された溶湯Ｍの中に、少量の低圧の安全な膨張ガスを注入するだけの簡単な手段により、鋳造品の中に中空部を形成することが可能な中空鋳造装置１００を提供することができる。

（中空鋳造方法）
次に、本発明の実施形態に係る、鋳造品の内部に中空部を形成する鋳造方法（中空鋳造方法という）について、図２から図４を用いて説明する。なお、図２から図４は、図１に示す領域Ａを拡大したものである。

先ず、図２（ａ）に示すように、図示しない型締手段を用いて、鋳造金型２０の固定金型２２と可動金型２４を型締して金型キャビティ２５を形成する（型締工程）。この時点では、厚肉部２５Ｂに近接する位置に配置された膨張ガス注入部３０のガス注入ピン３１は、金型キャビティ２５から離れた待機位置にいる。

次に、鋳造金型２０のゲート開閉部２６をゲート２５Ｇから離れる方向に後退動作させて、ゲート２５Ｇを開放する。同時に、射出部１０の加圧ガス制御部１４で加圧ガス供給部１３を操作して、溶湯保持炉１１内の加圧空間部１１Ｇ内に向けて、圧力および流量が調整された加圧ガスを供給する。加圧空間部１１Ｇは、加圧ガスの供給を受けて圧力が上昇し、溶湯保持炉１１内の溶湯Ｍを押圧する。押圧された溶湯Ｍは、給湯菅１２内およびゲート２５Ｇを経由して、図２（ｂ）に示すように、金型キャビティ２５内に充填される（充填工程）。また、充填工程の開始と同時に、あるいは、充填工程の開始前に、ガス注入制御部３４で注入ピン駆動部３２を操作して、厚肉部２５Ｂの溶湯Ｍに向けて膨張ガスを放出する位置（ガス注入位置という）にガス注入ピン３１を移動させる（侵入動作という）。この侵入動作は、金型キャビティ２５内に充填された溶湯Ｍが、厚肉部２５Ｂに到達する前に行う。

次に、図３（ｃ）に示すように、金型キャビティ２５内に溶湯Ｍが充満されると、溶湯Ｍの押圧力（鋳造圧力という）を増大させて、溶湯Ｍの密度調整を行う（増圧工程）。ここで、増圧工程は、射出部１０の加圧ガス制御部１４で加圧ガス供給部１３を操作して、加圧空間部１１Ｇに供給する加圧ガスの圧力を増大させて、給湯管１２およびゲート２５Ｇを経由して、金型キャビティ２５内の鋳造圧力を増大させる（射出部１０からの増圧工程）。また、鋳造金型２０のゲート開閉部２６をゲート２５Ｇに向けて前進動作させて、金型キャビティ２５内の溶湯Ｍを押圧して増圧工程を補助するとしても良い。この場合、ゲート２５Ｇから離れた位置に配置された厚肉部２５Ｂに適切な鋳造圧力を負荷するために、射出部１０は大きな鋳造圧力を発生することができる大型の設備を必要とする。

特に、薄肉部２５Ｓを経由して厚肉部２５Ｂへ射出部１０からの増圧工程を行う場合は、薄肉部２５Ｓの溶湯Ｍは直ぐに冷却凝固するので、鋳造圧力を効率よく厚肉部２５Ｂに伝達することができず、射出部１０はさらなる大型化が要求される。また、過大な鋳造圧力の負荷により、金型キャビティ２５を形成する固定金型２２と可動金型２４の押圧力（型締力という）が負けて、金型キャビティ２５が開いて、溶湯Ｍが漏れ出て鋳バリ不良となることが心配される。さらに、厚肉部２５Ｂの溶湯Ｍの冷却凝固に要する時間は長く、射出部１０からの増圧工程の時間も長くなって、鋳造サイクルが長くなり生産性が大きく低下する。

そこで、薄肉部２５Ｓの溶湯Ｍの密度調整は、射出部１０からの増圧工程で行い、厚肉部２５Ｂの溶湯Ｍの密度調整（増圧工程）を膨張ガス注入部３０で行うものとする（増圧工程の分担）。薄肉部２５Ｓの溶湯Ｍは、冷却凝固の時間が短いので、射出部１０からの増圧工程も短時間で良い。その結果、鋳造金型１０のゲート開閉部２６を動作させてゲート２５Ｇの閉鎖を早くすることができ、射出部１０の次ショットの鋳造成形の準備を先行して行ことができ、鋳造サイクルの短縮を可能とする。その後の金型キャビティ２５内で溶湯Ｍを所定の温度まで冷却する冷却工程の中で、膨張ガス注入部３０からの厚肉部２５Ｂの増圧工程を終えるとすると、鋳造サイクルの短縮を確実なものとすることができる。また、薄肉部２５Ｓのみを選択的に射出部１０からの増圧工程とすることにより、射出部１０の小型化を可能とし、中空鋳造装置１００の簡素化を可能とする。

厚肉部２５Ｂの増圧工程は、図３（ｄ）に示すように、ガス注入制御部３４で膨張ガス供給部３３を操作して、ガス供給管３５および注入ピン駆動部３２を経由して、ガス注入ピン３１から厚肉部２５Ｂに充填された溶湯Ｍの中に、所定量の膨張ガスＧを注入する（膨張ガス注入工程）。この時、金型キャビティ２５と接触している溶湯Ｍが局部的に冷却凝固して、卵の殻のように薄い凝固層が形成され、凝固層の内部に流動性を示す溶湯Ｍが存在する状態であることが好ましい。膨張ガスＧは、この凝固層に囲まれた溶湯Ｍに向けて注入する。なお、ガス注入ピン３１を予めガス注入位置に侵入させているとしたが、例えば、溶湯Ｍが充填された後に、凝固層を貫通するようにガス注入ピン３１の侵入動作を行うとしても良い。

また、射出部１０からの増圧工程の鋳造圧力は、薄肉部２５Ｓで遮断されて、厚肉部２５Ｂには伝達し難く、厚肉部２５Ｂの溶湯Ｍの圧力は低くなっている。溶湯Ｍからの熱量によって熱膨張することと合わさって、膨張ガス注入工程において、少量の低圧の膨張ガスＧを用いることができ、膨張ガス注入部３０の小型化と安全性が確保される。

厚肉部２５Ｂの凝固層内の溶湯Ｍに向けて注入された低圧の膨張ガスＧは、図４（ｅ）に示すように、溶湯Ｍから熱量を受けて温度上昇し熱膨張する（ガス膨張工程）。例えば、膨張ガスＧに室温に調整された乾燥空気を用い、溶湯Ｍの温度を７００℃とすると、膨張ガスＧも７００℃近くまで温度上昇する。この温度上昇により、膨張ガスＧは約１０倍に熱膨張する。この時、溶湯Ｍは、凝固層で囲まれていること、厚肉部２５Ｂに隣接する薄肉部２５Ｓは冷却凝固していることから、金型キャビティ２５の厚肉部２５Ｂは密閉状態である。その結果、熱膨張した膨張ガスＧによって、厚肉部２５Ｂ内の溶湯Ｍの圧力が上昇し、溶湯Ｍを金型キャビティ２５に強固に押圧する（膨張ガス注入部３０からの増圧工程）。これにより、金型キャビティ２５の転写性の高い高品質な外観性を有する中空鋳造品を得ることができる。また、膨張ガスＧの熱膨張は、溶湯Ｍの温度が最も高い部位、つまり、冷却凝固が遅く鋳巣が発生しやすい部位を優先的に行うので、鋳巣の全くない鋳造品を製造することができる。その結果、選択的に厚肉部２５Ｂの内部に中空部を形成することができ、軽量で鋳巣の無い外観性に優れた高品質な鋳造品の安定生産を可能とする中空成形方法を提供することができる。

射出部１０からの増圧工程と、膨張ガス注入部３０からの増圧工程を維持して、金型キャビティ２５内の溶湯Ｍの冷却凝固を行う（冷却工程）。その後、図４（ｆ）に示すように、ガス注入制御部３４で膨張ガス供給部３３を操作して、膨張ガスＧの供給を停止する。同時に、注入ピン駆動部３２を操作して、ガス注入ピン３１を厚肉部２５Ｂから引き抜いて待機位置に戻す。厚肉部２５Ｂの内部は、膨張ガスＧの膨張跡とガス注入ピン３１の突出し跡の中空部ＧＨを形成する（中空部形成工程）。この中空部ＧＨを、例えば、鋳抜きピン孔等に利用することができ、鋳造品の後加工処理の削減によるコスト低減効果を得る。また、膨張ガスＧの注入量を調整することで、中空部ＧＨの大きさを調整でき、軽量効果が発揮される。さらに、中空部ＧＨをリブ構造物として、軽量と剛性を兼ね備えた中空鋳造品を得ることができる。また、膨張ガスＧの注入位置の調整により、中空部ＧＨを設定された位置に配置した中空鋳造品を製造することもできる。その結果、高品質な中空鋳造品の安定生産を可能とする中空鋳造方法を提供することができる。

ここで、ガス注入ピン３１の先端形状の実施形態について、図５を用いて説明する。ガス注入ピン３１の先端形状は、膨張ガスＧを通過させて溶湯Ｍの中に注入することができ、溶湯Ｍがガス注入ピン３１の内部に流入しないことが望まれる。そのために、例えば、図５（ａ）に示すように、ガス注入ピン３１の内部に膨張ガスＧが通過するガス流路３１１を備え、ガス流路３１１の先端をセラミックス等の多孔質ブロック３１２を配置する。この多孔質ブロック３１２は、膨張ガスＧと溶湯Ｍの粘性の違いを利用して、膨張ガスＧを通過し溶湯Ｍを遮断する隙間を設ける。なお、多孔質ブロック３１２は交換可能な形態とすることで、メンテナンスの簡素化を図ることができる。また、多孔質ブロック３１２を平面形状としたが、例えば、球面や円錐形状としても良い。

次に、鋳造成形の工程に応じて、膨張ガスＧの供給と停止を積極的に操作する実施形態について、図５（ｂ）および図５（ｃ）を用いて説明する。ガス注入ピン３１のガス流路３１１の先端を円錐状に拡大する。この円錐状と勘合する摺動可能な摺動ピン３１３を設ける。また、注入ピン駆動部３２にガス注入制御部３４で操作される図示しない摺動ピン３１３の駆動手段を設ける。先ず、図５（ｂ）に示すように、摺動ピン３１３とガス流路３１１の円錐形状が密着するように摺動させて、ガス流路３１１を閉鎖し、膨張ガスＧの供給を停止とする。次に、図５（ｃ）に示すように、摺動ピン３１３を摺動させて、摺動ピン３１３とガス流路３１１の円錐形状に隙間を形成させて、ガス流路３１１を開放状態とし、膨張ガスＧの供給を行う。これにより、溶湯Ｍの遮断と膨張ガスＧの通過を確実にすることができる。なお、仮に、摺動ピン３１３とガス流路３１１の円錐形状の隙間に溶湯Ｍが差し込んだとしても、固定金型２２と可動金型２４の型開状態で、摺動ピン３１３を摺動させてガス流路３１１を開放させた状態で、膨張ガスＧを勢いよく噴射して、差し込んだ溶湯Ｍの清掃を行うことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に記載された範囲には限定されない。上記の実施形態には多様な変更または改良を加えることが可能である。

１００ 中空鋳造装置
１０ 射出部
１１ 溶湯保持炉
１１Ｇ 加圧空間部
１２ 給湯管
１３ 加圧ガス供給部
１４ 加圧ガス制御部
２０ 鋳造金型
２１ 固定盤
２２ 固定金型
２３ 可動盤
２４ 可動金型
２５ 金型キャビティ
２５Ｇ ゲート
２５Ｓ 薄肉部
２５Ｂ 厚肉部
２６ ゲート開閉部
３０ 膨張ガス注入部
３１ ガス注入ピン
３１１ ガス流路
３１２ 多孔質ブロック
３１３ 摺動ピン
３２ 注入ピン駆動部
３３ 膨張ガス供給部
３４ ガス注入制御部
３５ ガス供給管
Ｍ 溶湯
Ａ 領域
Ｇ 膨張ガス
ＧＨ 中空部

Claims (4)

1. 厚肉部と薄肉部を備える金型キャビティ内に溶湯を充填して、前記厚肉部の内部に中空部を形成する中空鋳造装置において、
   前記厚肉部に充填された前記溶湯の内部に、温度上昇によって熱膨張する膨張ガスを注入する膨張ガス注入部、を備えることを特徴とする中空鋳造装置。
2. 前記膨張ガス注入部は、前記厚肉部の溶湯に向けて膨張ガスを放出するガス注入ピンと、前記ガス注入ピンを前記厚肉部に対して進退させる注入ピン駆動部と、前記ガス注入ピンに前記膨張ガスを供給する膨張ガス供給部と、前記膨張ガス供給部と前記注入ピン駆動部を操作するガス注入制御部と、を備える請求項１に記載の中空鋳造装置。
3. 請求項１に記載の中空鋳造装置を用いて行う中空鋳造方法において、
   鋳造金型を型締して前記厚肉部と前記薄肉部を備える前記金型キャビティを形成する型締工程と、前記金型キャビティに向けて溶湯を充填する充填工程と、充填された前記溶湯の密度調整を行う増圧工程と、前記金型キャビティ内で前記溶湯を冷却凝固させる冷却工程、とからなる鋳造成形を行うに際して、
   前記充填工程に続いて、前記厚肉部に充填された前記溶湯の内部に前記膨張ガス注入部から温度上昇によって熱膨張する前記膨張ガスを注入する膨張ガス注入工程と、前記溶湯からの熱量を受けて前記膨張ガスが温度上昇して熱膨張するガス膨張工程と、前記ガス膨張工程によって前記厚肉部の内部に前記中空部を形成する中空部形成工程と、を備えることを特徴とする中空鋳造方法。
4. 前記ガス膨張工程で前記厚肉部の前記溶湯の密度調整を行う、請求項３に記載の中空鋳造方法。

Images