JP2505989Y2 - 低圧鋳造装置 - Google Patents

低圧鋳造装置

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JP2505989Y2 JP1990009176U JP917690U JP2505989Y2 JP 2505989 Y2 JP2505989 Y2 JP 2505989Y2 JP 1990009176 U JP1990009176 U JP 1990009176U JP 917690 U JP917690 U JP 917690U JP 2505989 Y2 JP2505989 Y2 JP 2505989Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、低圧鋳造装置に係り、詳しくは金属溶湯が
収容された保持炉から鋳型への給湯路を構成するストー
クの改良に関する。
〔従来の技術〕
低圧鋳造は、アルミニウム合金等からなる空冷または
水冷シリンダヘッド,シリンダブロック,クラッチハウ
ジング,ブレーキドラム,ホイール,扇車,風胴カバー
等の部材の鋳造に広く利用されている。
低圧鋳造装置は、炉蓋で密閉された保持炉,その炉蓋
上方に配置された鋳型,および保持炉内の金属溶湯を鋳
型のキャビティ内に注入するための給湯路であるストー
ク等により構成されている。保持炉内の金属溶湯は、炉
内に給送される加圧ガスの溶湯面に対する加圧作用によ
り、ストークの中空孔内を通って炉蓋上方の鋳型内に鋳
込まれる。
第4図は、低圧鋳造装置における給湯路の構成を示し
ている。(10)はストーク、(70)は、保持炉(図示せ
ず)を密閉する炉蓋であり、炉蓋(70)の上方には金型
等の鋳型(図示せず)が配置されている。(80)はその
鋳型に取付けられている口金である。ストーク(10)
は、上端側にフランジ(11)を有する円管体であり、炉
蓋(70)を貫通し、フランジ(11)を炉蓋(70)との係
合部としてパッキン等のシール材(71)を介して炉蓋
(70)の受座部に懸装されている。その下端側は炉内の
金属溶湯(M)中に浸漬され、上端面は口金(80)の端
面に気密に当接して鋳型への給湯路を形成している。
上記給湯路を形成するストーク(10)として、従来よ
り専ら、ねずみ鋳鉄、あるいは特殊鋳鉄等からなる金属
ストークが使用されてきたが、これらのストークはアル
ミ合金等の鋳造金属溶湯による溶損・腐食を受け易く、
十分な耐久性を保証し難い。またその溶損・腐食は、鋳
造金属溶湯を汚染し、鋳造品質を損なう原因となる。近
時は、上記金属ストークに代わるストーク材料としてセ
ラミックの適用が検討され、例えば炭化けい素−窒化け
い素系セラミックの実用化が試みられ、更には窒化けい
素やサイアロン等からなる反応焼結品や高緻密質の常圧
焼結品等も有望なストークとして期待されている。
セラミックストークは、その耐熱性や化学的安定性等
により、金属ストークを凌ぐ耐溶損・腐食性を示すが、
反面セラミックは脆性材料であり、取扱い時および鋳型
セッテングの際に、フランジ部に破損を生じ易いので、
その破損防止策として、フランジ部分を、普通鋳鉄や軟
鋼等の金属材料で形成し、セラミックと組合せた複合構
造とすることが提案されている。これを第5図に示す。
図中、(20)はセラミック焼成品からなるストーク本
体、(30)は金属フランジである。セラミックストーク
本体(20)は、その上端側に金属フランジ(30)を固定
するための鍔状突起(21)が形成されている。金属フラ
ンジ(30)は、フランジ本体(31)とフランジカバー
(32)とからなり、両部材(31)(32)は、ストーク本
体(20)の鍔状突起(21)の上側と下側とに嵌装されて
ねじ(33)等により相互に連絡され、鍔状突起(21)の
上側面と下側面に対する管軸方向の締付け力により鍔状
突起(21)に固定されている。
〔考案が解決しようとする課題〕
上記のようにセラミックストークを金属フランジとの
複合体として構成する場合の留意すべ重要な点は、金属
フランジ(30)を、ガタツキが生じないように鍔状突起
(21)に強固に締着させ、特にストーク本体(20)とフ
ランジ本体(31)との嵌め合わせ界面に確実な気密性を
与えなければならない、ということである。その嵌め合
わせ界面に、隙間が生じたのでは、その隙間から、スト
ーク本体(30)と口金(80)との当接界面を通ってスト
ークの中空孔内に空気が侵入し、得られる鋳造品に重大
な欠陥を生じる原因となるからである。このため、鍔状
突起(21)の上側面とフランジ本体(31)の内側面との
界面に、セラミックファイバー等からなるシール材(6
1)を介装し、その当接界面に管軸方向の締付け力を十
分に付与することとしている。
しかしながら、そのストークによる鋳造において、金
属溶湯の熱影響によりストーク本体(20)および金属フ
ランジ(30)が加熱されると、その昇温に伴って鍔状突
起(21)に対する金属フランジ(30)の締付け力に弛み
が生じ、結果としてストーク中空孔内への空気の侵入が
生じるという問題がある。これは、セラミックと金属の
熱膨張係数が大きく異なり、フランジ(30)を形成して
いる普通鋳鉄や軟鋼等の熱膨張係数が、概ね9×10-6
13×10-6/℃であるのに対し、セラミックのそれは、材
質にもよるが概ね3×10-6〜8×10-6/℃と小さいから
である。
この使用途中に生じる金属フランジ(30)の弛みは、
使用前の締付け力を強化するのみでは回避し得ないこと
は明らかであり、その弛みを確実に防止するには、使用
途中での昇温に追従して、フランジ本体(31)とフラン
ジカバー(32)を連結するねじ(33)に増し締めを施す
ほかない。しかし、その作業は著しく面倒である。ま
た、鋳造操業途中でそのような作業を行うことは、装置
構成との関係もあり事実上不可能と言わざるを得ない。
本考案はセラミックストークに関する上記問題点を解
決することを目的としてなされたものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕
本考案の低圧鋳造装置は、保持炉の炉蓋にフランジを
介して懸装されるストークが、 上端側に鍔状突起(21)を有するセラミック焼成品で
あるストーク本体(20)と、 ストーク本体(20)に嵌装されて鍔状突起(21)に固
定される金属フランジ(30)と、 金属フランジ(30)より大きい熱膨張係数を有し、金
属フランジ(30)に内包されて鍔状突起(21)の上側面
または下側面に押付けられるスペーサ(40)とからな
り、 金属フランジ(30)は、スペーサ(40)を介して鍔状
突起(21)の上側面と下側面に対する管軸方向の締付け
力により鍔状突起(21)に固定されていることを特徴と
している。
以下、本考案について実施例を示す図面を参照して説
明する。
第1図において、(40)はスペーサである。スペーサ
(40)はストーク本体(20)を囲繞する円管部材であ
り、ストーク本体(20)に嵌装され、金属フランジ(3
0)に内包されて鍔状突起(21)の下側面に当接せしめ
られている。
金属フランジ(30)は、ストーク本体(20)の鍔状突
起(21)の上側と下側とに嵌装されるフランジ本体(3
1)とフランジカバー(32)との二部材からなる。その
フランジカバー(32)にスペーサ(40)が抱持されてい
る点を除いて両部材の形態および相互の連結形式は、前
記第5図に示したものと特に異ならない。すなわち、フ
ランジ本体(31)は、ストーク本体(20)に嵌め合わさ
れる基部(311)とその基部(311)より外方に水平突出
する鍔部(312)とからなり、これに対応するフランジ
カバー(32)は、スペーサ(40)を抱持する基部(スペ
ーサ抱持部)(321)と、前記スペーサ本体(31)との
連結関係を形成するための鍔状連結部(322)とからな
る。両部材(31)と(32)の鍔部(312)と鍔状連結部
(322)には、その円周方向の複数個所にねじ孔が形成
され、各ねじ孔にねじ(33)が取付けられており、ねじ
(33)の締付けにより、スペーサ(40)を介して鍔状突
起(21)の上側面と下側面に加えられる押圧力を締付け
力として鍔状突起(21)に締着固定されている。
第1図では、金属フランジ(30)を構成するフランジ
本体(31)とフランジカバー(32)とを、ねじ(33)に
より連結することとしているが、むろん両部材(31)と
(32)の連結形式はそれに限定される訳ではなく、その
ような連結形式を採用することが、低圧鋳造装置の寸法
的クリアランスの関係から困難であるような場合には、
他の連結形式、例えば、第2図に示すように、フランジ
カバー(32)の連結部(322)を、フランジ本体(31)
の鍔部(312)に内嵌する構造とし、両者をねじ嵌合(3
4)するようにしてもよい。
上記各図に示した例では、いずれもスペーサ(40)を
ストーク本体(20)の鍔状突起(21)の下側に位置させ
ているが、スペーサ(40)の鍔状突起(21)に対する上
下の位置関係を反転させて構わないことは言うまでもな
い。
なお、金属フランジ(30)と炉蓋(70)の受座部との
当接界面に適宜のシール材(71)が介装されることは前
記従来装置におけるそれと異ならず、またストークの中
空孔内への空気の侵入を防止するために、ストーク本体
(20)の鍔状突起(21)とフランジ本体(31)との当接
界面に、シール材(セラミックファイバー等)(61)が
介装され、所望によりストーク本体(20)の側周面とフ
ランジ本体(31)との当接界面に補助的にシール材(6
2)が介装されること等も、前記第5図の例におけるそ
れと異ならない。
本考案は上記のように、金属フランジ(30)を、それ
より熱膨張係数の大きいスペーサ(40)を介してストー
ク本体(20)の鍔状突起(21)に締着固定させることと
しているので、使用に先立って鍔状突起(21)に金属フ
ランジ(30)を所定の締付け力で締着固定させておけ
ば、鋳造過程で、ストーク本体(20)および金属フラン
ジ(30)が昇温しても、鍔状突起(21)に対する金属フ
ランジ(30)の締付け力に弛みを生じることはない。金
属フランジ(30)の熱膨張量に対するストーク本体(2
0)の熱膨張量の不足が、スペーサ(40)の熱膨張によ
り補償されるからである。
金属フランジ(30)は、例えば普通鋳鉄や軟鋼等であ
ってよく、その熱膨張係数は、約9×10-6〜13×10-6
℃程度である。その金属フランジ(30)より大きい熱膨
張係数を有するスペーサ(40)としては、例えばSUS 30
4(熱膨張係数:約18×10-6/℃)等のステンレス鋼か
らなるものを使用すればよく、その材質の選択に困難は
ない。もっとも、スペーサ(40)の具体的な材質は、組
合わされるストーク本体(20)および金属フランジ(3
0)の熱膨張係数等に応じて個々に選択されるべきこと
は言うまでもない。これを第3図により説明する。l21
はストーク本体(20)の鍔状突起(21)の肉厚、l40
スペーサ(40)の肉厚(いずれも管軸方向寸法)であ
り、そのストーク本体(20)および金属フランジ(30)
の熱膨張係数をそれぞれα20およびα30とし、スペーサ
(40)の有すべき熱膨張係数をα40とする。この複合ス
トークの実使用時の熱影響下に、金属フランジ(30)の
鍔状突起(21)に対する管軸方向の締付け力の弛みを生
じさせないためには、鍔状突起(21)とスペーサ(40)
の管軸方向の熱膨張量の和が、その管軸方向長さ(l21
+l40)に対応する部分の金属フランジ(30)の管軸方
向熱膨張量と等しいかそれ以上であればよい。これは下
式〔I〕により表され、〔I〕式は〔II〕式に書き替え
ることができる。
α20・l21+α40・l40≧α30(l21+l40)…〔I〕 α40≧α30+(α30−α20)l21/l40…〔II〕 〔実施例〕 窒化けい素セラミックからなるストーク本体(20)
と、普通鋳鉄製フランジ(30)を使用し、第5図の従来
型複合ストーク、およびスペーサ(40)を内包する第1
図の本考案複合ストークのそれぞれを組立て、アルミ合
金溶湯の低圧鋳造に供する。なお、ストーク本体(20)
の熱膨張係数(α20)は3×10-6/℃、鍔状突起(21)
の肉厚(l21)は20mm、フランジ(30)の熱膨張係数
(α30)は12×10-6/℃であり、鋳造時の金属溶湯の熱
影響によるストークの最高到達温度は700℃である。
〔I〕 従来型複合ストーク 鋳造過程の昇温により、ストーク本体(20)の鍔状突
起(21)と金属フランジ(30)との当接界面には下式の
ように約0.126mmの隙間が生じる。
(α30−α20)l21×ΔT =(12×10-6/℃−3×10-6/℃)×20mm×70℃ =0.126mm 〔II〕 本考案例の複合ストーク スペーサ(40)として、SUS 304ステンレス鋼(熱膨
張係数α40:18×10-6/℃)からなる円環体(肉厚l40:
35mm)をストーク本体(20)に嵌装し金属フランジ(4
0)に内包させた。この複合ストークにおけるストーク
本体(20)の鍔状突起(21)およびスペーサ(40)に生
じる管軸方向の熱膨張量の和(a)は α20・l21・ΔT+α40・l40・ΔT =(3×10-6/℃×20mm+18×10-6/℃×35mm)700℃ =0.483mm であり、一方その管軸方向長さl21+l40に対応する部
分の金属フランジ(40)に生じる管軸方向の熱膨張量
(b)は、 α30(l21+l40)×ΔT =12×10-6/℃×55mm×700℃ =0.462mm であり、a≧bであるから、鍔状突起(21)と金属フラ
ンジ(40)との嵌合部の締付け力の弛みは生じない。
〔考案の効果〕
本考案は、セラミックストーク本体と金属フランジと
からなる複合ストークを給湯路とする低圧鋳造装置にお
いて、ストーク本体と金属フランジとを、スペーサを介
して締着固定することとしたので、鋳造過程の金属溶湯
の熱影響により昇温しても、金属フランジの嵌合状態に
弛みを生じることがなく、常に所要の気密性が保持さ
れ、ストーク中空孔内への空気の侵入やそれによる鋳造
欠陥の発生を未然に防止することができる。
また、ストーク本体と金属フランジとの嵌合部のガタ
ツキを生じないので、鋳型セッティングの際に荷重や衝
撃が加わっても容易に破損することがなく、長期に亘る
安定な使用が可能であり、ストークのメンテナンスの軽
減、鋳造操業の効率化等の効果が得られると共に、スト
ーク本体のすぐれた耐溶損・腐食抵抗性により、金属溶
湯の汚染防止・鋳造品質の向上等の効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本考案の実施例を示す軸方向断面
図、第3図は本考案におけるストーク本体と金属フラン
ジの嵌合部の弛み防止の説明図、第4図および第5図は
従来例を示す軸方向断面図である。 10:ストーク,20:セラミックストーク本体,21:ストーク
本体鍔状突起,30:金属フランジ,31:フランジ本体,32:フ
ランジカバー,40:スペーサ,61.62:シール材,70:炉蓋,8
0:口金,M:金属溶湯。
フロントページの続き (72)考案者 柳井 紘一 兵庫県尼崎市西向島町64番地 久保田鉄 工株式会社尼崎工場内 (56)参考文献 実開 昭64−49358(JP,U) 実開 昭61−41454(JP,U) 実開 平1−159953(JP,U) 実開 昭61−117354(JP,U)

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】保持炉を密閉する炉蓋を貫通し、上端側の
    フランジ(30)を介して炉蓋に懸装されるストーク(1
    0)を給湯路とし、保持炉内の金属溶湯を、炉蓋上方に
    配設された鋳型のキャビティ内に注入する低圧鋳造装置
    において、 前記ストーク(10)は、上端側に鍔状突起(21)を有す
    るセラミック焼成品であるストーク本体(20)と、 ストーク本体(20)に嵌装されて鍔状突起(21)に固定
    される金属フランジ(30)と、 金属フランジ(30)より大きい熱膨張係数を有し、金属
    フランジ(30)に内包されて鍔状突起(21)の上側面ま
    たは下側面に押付けられるスペーサ(40)とからなり、 金属フランジ(30)は、スペーサ(40)を介して鍔状突
    起(21)の上側面と下側面に対する管軸方向の締付け力
    により鍔状突起(21)に固定されていることを特徴とす
    る低圧鋳造装置。
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