JP2517810B2

JP2517810B2 - 低圧鋳造方法

Info

Publication number: JP2517810B2
Application number: JP3294554A
Authority: JP
Inventors: 修志中川; 久志大竹; 幸一尾崎; 俊弘桂
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-11-11
Filing date: 1991-11-11
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPH05131261A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスの圧力を使用して溶
湯を金型内に注入する低圧鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９乃至図１１は従来の低圧鋳造方法に
おける低圧鋳造装置を示す断面図である。なお、図９乃
至図１１は夫々型締め時、鋳造時及び型開き時を示すも
のである。加圧チャンバ１は円筒状の加圧空間を有し、
その上蓋が開閉可能になっている。この加圧チャンバ１
の内面にはヒータ２がコイル状に配設されている。加圧
弁３は加圧チャンバ１の側壁を貫通して設けられてお
り、この加圧弁３の開閉により加圧チャンバ１の圧力を
調整できるようになっている。るつぼ４は加圧チャンバ
１内に配置される。るつぼ４内にはアルミニウム合金等
の溶湯５が貯留されるようになっている。ストーク６は
筒状をなし、加圧チャンバ１の上蓋を貫通して配設され
ており、その一端がるつぼ４内の溶湯５に挿入される。
ストーク６の他端は加圧チャンバ１の上方に配置された
固定プラテン７に連結されている。この固定プラテン７
上には所定の形状のキャビティを有する金型（下型８及
び上型９）が配置されている。下型８は固定プラテン７
に固定されており、その略中央に溶湯の注入口が設けら
れていて、この注入口がストーク６に連結されている。
上型９は適宜の駆動手段により昇降可能にして下型８上
に配置されている。なお、下型８及び上型９には所定の
冷却装置が設けられている。押出しピン１０は上型９を
貫通して配設されており、下型８及び上型９に囲まれた
キャビティに鋳造された鋳造品は押出しピン１０の摺動
に伴って上型９から離隔するようになっている。

【０００３】次に、上述した低圧鋳造装置を使用して低
圧鋳造を行う場合の動作について説明する。図１２は従
来の低圧鋳造方法における加圧プログラムを示すグラフ
図である。先ず、図９に示すように、ヒータ２により加
圧チャンバ１を加熱してるつぼ４内の溶湯５を所定の温
度にまで昇温させておく。次に、下型８及び上型９を相
互に型締めした後、加圧弁３を開いて加圧チャンバ１の
圧力を徐々に高める。これにより、溶湯５はストーク６
を介して下型８及び上型９のキャビティ内に注入され
る。次に、図１０に示すように、下型８及び上型９のキ
ャビティ内に溶湯５を充填した後に、加圧チャンバ１の
圧力を一定に保ち、下型８及び上型９を冷却する。そし
て、キャビティ内の溶湯５が少なくとも押湯効果を必要
としない程度に凝固した後に、加圧チャンバ１の圧力を
大気圧にまで低下させる。次いで、図１１に示すよう
に、上型９を上昇させて型開きして鋳造品を取り出す。
このようにして、１サイクルの低圧鋳造が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の低圧鋳造方法においては、鋳造後の型開きに先
立ち、加圧チャンバ１の圧力を大気圧にまで低下させる
ため、型開き時にストーク６内の溶湯５の湯面がるつぼ
４内の溶湯５の湯面と同じ高さにまで低下する。このた
め、従来の低圧鋳造方法には、以下に示す問題点があ
る。

【０００５】ストーク６内に空気が侵入するため、次
サイクルにおいて金型内に溶湯５を充填する際に、金型
内の空気だけでなくストーク６内の空気も排気しなけれ
ばならない。このため、特に溶湯５が少なくなった場合
に、空気の排気が不十分になり、金型内に溶湯５が充填
されず所謂不廻りが発生する。

【０００６】溶湯５がストーク６内を上昇し、又は下
降するときに空気を巻き込むため、溶湯５中のガス含有
量が増加し、鋳造品にガスホール又はシュリンケージが
発生する。

【０００７】溶湯５がストーク６内を上昇し、又は下
降するときにストーク６の内面に酸化皮膜が生成するた
め、この酸化皮膜が鋳造品に取り込まれ、鋳造品の品質
が低下する。

【０００８】溶湯５の湯面をストーク６の上部にまで
上昇させる時間を要するため、鋳造時のサイクルタイム
が長くなり、鋳造品の生産性が低下する。

【０００９】溶湯５はストーク６内を上昇する間にそ
の湯温が低下し、これにより金型内における溶湯５の不
廻りが発生する。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、型開き時にストーク内の溶湯の湯面の高さ
が低下することを防止できる低圧鋳造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る低圧鋳造方
法は、るつぼ内に貯留された溶湯の湯面をガスの圧力で
加圧することにより前記溶湯をストークを介して金型内
に充填する工程と、前記るつぼ内の溶湯の湯面への加圧
を一旦停止して前記湯面の圧力を大気圧にする工程と、
前記ストーク内の前記溶湯の湯面を所定高さに保持する
のに必要な圧力を前記るつぼ内の溶湯の湯面に印加して
前記金型を型開きする工程とを有し、圧力を低下させる
ことなく次順の溶湯の加圧充填工程に移ることを特徴と
する。

【００１２】

【作用】本発明においては、るつぼ内の溶湯湯面を加圧
して前記溶湯をストークを通して金型内に充填した後、
加圧用ガスを排気して前記溶湯の湯面の加圧力を低下さ
せる。この場合、金型で溶湯が押湯効果を必要としない
程度に凝固していれば、ストーク内の溶湯と金型内の鋳
造品との間が実質的に真空状態になるため、前記湯面へ
の加圧力を例えば大気圧にまで低下させても、前記溶湯
は前記ストーク内に保持されたままになる。そして、前
記金型を型開きする前には、この型開きに先立ち、前記
溶湯の湯面を再びガスの圧力で加圧して前記ストーク内
における前記溶湯の湯面の高さを所定値に保持する。こ
れにより、型開き時に前記ストーク内の前記溶湯の湯面
の高さが低下することを防止できる。

【００１３】本発明によれば、前記ストーク内に空気が
侵入することを防止でき、残存する溶湯量に拘らず排気
すべき空気量を最小限に低減することができると共に、
溶湯の温度が低下することを防止できるので、金型内に
おける溶湯の不廻りを防止できる。また、溶湯がストー
ク内にて空気を巻き込むことはないので、鋳造品にガス
ホール又はシュリンケージが発生することを防止でき
る。更に、ストークの内面に酸化皮膜が生成することを
防止できるので、鋳造品の品質を向上させることができ
る。更にまた、低圧鋳造を連続して行う場合、溶湯の湯
面をるつぼ内溶湯湯面レベルからストークの上部にまで
上昇させる時間を省くことができるので、鋳造時のサイ
クルタイムを短縮でき、鋳造品の生産性を向上させるこ
とができる。

【００１４】なお、金型内で溶湯を押湯効果を必要とし
ない程度に凝固させた後に、ガスの排気を制御すること
によりストーク内の溶湯の湯面の高さが低下することを
防止できる。しかしながら、この場合、排気装置が複雑
且つ高価になると共に、排気時間が長くなり、鋳造時の
サイクルタイムを短縮することができない。従って、本
発明においては、加圧ガスを一旦排気した後、再び溶湯
の湯面をガスの圧力で加圧してストーク内の溶湯の湯面
の高さを所定値に保持する。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００１６】図１乃至図３は本発明の実施例に係る低圧
鋳造方法における低圧鋳造装置を示す断面図である。な
お、図１乃至図３は夫々型締め時、鋳造時及び型開き時
を示すものであって、その構成が従来と同じであるの
で、図９乃至図１１と同一物には同一符号を付してその
部分の詳細な説明は省略する。また、図４は本実施例に
係る低圧鋳造方法における加圧プログラムを示すグラフ
図である。

【００１７】以下、この低圧鋳造装置を使用して低圧鋳
造を行った場合について説明する。先ず、図１に示すよ
うに、ヒータ２により加圧チャンバ１を加熱してるつぼ
４内の溶湯５を所定の温度にまで昇温させておく。次
に、下型８及び上型９を相互に型締めした後、加圧弁３
を開いて加圧チャンバ１の圧力を徐々に高めることによ
り、溶湯５をストーク６を介して下型８及び上型９のキ
ャビティ内に注入した。次に、図２に示すように、下型
８及び上型９のキャビティ内に溶湯５を充填した後に、
加圧チャンバ１の圧力を一定に保ち、下型８及び上型９
を冷却してキャビティ内の溶湯５を押湯効果を必要とし
ない程度に凝固させ、加圧チャンバ１の圧力を大気圧に
まで低下させた。この場合、ストーク６内の溶湯５と金
型内の鋳造品との間が実質的に真空状態であるため、加
圧チャンバ１の圧力を大気圧にまで低下させても、溶湯
５はストーク６内に保持されたままであった。そして、
型開き以前に加圧チャンバ１の圧力を徐々に高め、型開
き時にはストーク６内の溶湯５の湯面の高さがストーク
６の上部になるようにした。その後、図３に示すよう
に、上型９を上昇させて型開きして鋳造品を取り出し
た。このようにして、１サイクルの低圧鋳造を行った。

【００１８】本実施例によれば、型開き時にストーク６
内の溶湯５の湯面の高さが低下することを防止できるの
で、ストーク６内に空気が侵入することはなく、溶湯の
温度が低下することを防止できる。これにより、例えば
従来は約６％であった鋳造品の不廻り不良を約４％に低
減することができた。

【００１９】また、溶湯５がストーク６内にて空気を巻
き込むことはない。これにより、例えば従来は約１％で
あった鋳造品のシュリンケージ不良を約０．５％に低減
することができた。

【００２０】更に、型開き時にはストーク６内に溶湯５
が保持されており、ストーク６の内面に酸化皮膜が生成
することを防止できる。これにより、例えば従来は約１
％であった鋳造品の酸化物巻き込み不良を約０．５％に
低減することができ、鋳造品の品質を向上させることが
できた。

【００２１】更にまた、低圧鋳造を連続して行う場合、
溶湯５の湯面をストーク６の上部にまで上昇させる時間
を省くことができる。これにより、例えば１サイクルを
３１０秒及び３３０秒で行っていたスクロール鋳物の低
圧鋳造を夫々２３０秒及び２７０秒で行うことができ、
そのサイクルタイムを２５．８％及び１９．２％短縮す
ることができた。また、例えば１サイクルを２８０秒で
行っていたアルミホイール用ディスク鋳物の低圧鋳造を
２１０秒で行うことができ、そのサイクルタイムを２５
％短縮することができた。

【００２２】図５は本発明の比較例に係る低圧鋳造方法
における加圧プログラムを示すグラフ図である。この図
５に示すように、金型内で溶湯を凝固させた後に、ガス
の排気を制御して加圧チャンバ１の圧力を所定値に保持
することによりストーク６内の溶湯５の湯面の高さが低
下することを防止できる。しかしながら、この場合、排
気装置が複雑且つ高価になると共に、排気時間が長くな
るため、鋳造時のサイクルタイムを短縮することができ
ない。

【００２３】次に、溶湯の湯面を加圧するガス圧力の制
御方法について説明する。図６はガス圧力の制御装置を
示す正面図、図７はその側面図、図８はそのブロック図
である。

【００２４】バルブスタンド２１は立設された環状部分
を有しており、この環状部分に沿って後述する一連のガ
ス流路が配設されている。ガス流路の入口にはストップ
弁１１ａが設けられており、このストップ弁１１ａの開
閉によりガス流路にガスが供給される。フィルタ１３は
ストップ弁１１ａの下流側に設けられており、ガス流路
のガスを浄化する。ストップ弁１１ａとフィルタ１３と
の間のガス流路には圧力計１２が取り付けられている。
減圧弁１４はフィルタ１３の下流側に設けられており、
通流するガスの圧力を減圧する。制御弁１５は減圧弁１
４の下流側に設けられており、ＣＰＵ２２の命令に基づ
いてガスの流量を制御する。加圧弁１６は制御弁１５の
下流側に設けられており、通流するガスを加圧する。安
全弁１７は加圧弁１６の下流側のガス流路の出口に設け
られており、ガスの圧力が所定値を超えた場合にガス流
路のガスを外部に排気するようになっている。ガス流路
の出口はストップ弁１１ｂを介して溶湯を貯留する炉体
２３に連結されていると共に、ストップ弁１１ｂを介し
て排気弁２０に連結されている。排気弁２０から排気さ
れるガスはソレノイドバルブ１８を介して加圧弁１６に
供給されると共に、フィルタ１３と減圧弁１４との間の
ガス流路に帰還されている。圧力センサ１９は炉体２３
内のガス圧力を検出する。ＣＰＵ２２は圧力センサ１９
の検出結果に基づいて制御弁１５のガス流量を制御す
る。

【００２５】このように構成されるガス圧力の制御装置
を使用して炉体２３に貯留される溶湯の湯面を加圧する
ガス圧力を制御する場合、先ず、ストップ弁１６を開い
てガス流路に空気又は不活性ガス等のガスを供給する。
このガスはフィルタ１３で浄化された後、減圧弁１４、
制御弁１５、加圧弁１６及びストップ弁１１ｂを介して
炉体２３内に供給される。炉体２３内のガス圧力は圧力
センサ１９により検出され、ＣＰＵ２２は所定の圧力セ
ンサ１９の検出結果に基づいて制御弁１５のガス流量を
制御する。これにより、炉体２３内のガス圧力を所定の
加圧プログラムに従って変化させることができる。な
お、炉体２３内のガスはストップ弁１１ａ，１１ｃ及び
排気弁２０を介して排気される。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶
湯を金型内に充填した後、前記溶湯の湯面への加圧を停
止して、前記湯面の圧力を大気圧にし、その後前記スト
ーク内の溶湯の湯面を所定高さに保持するのに必要な圧
力を前記溶湯の湯面に印加して前記金型を型開きし、型
開きの間溶湯湯面を所定高さに保持し、圧力を低下させ
ることなく、次順の溶湯を金型内に加圧充填するから、
型開き時に前記ストーク内の前記溶湯の湯面の高さが低
下することを防止できる。これにより、鋳造品に湯廻り
不良、シュリンケージ不良及び酸化物巻き込み不良等の
不都合が生じることを防止できると共に、鋳造時のサイ
クルタイムを短縮することができ、鋳造品の生産性を向
上させることができる。また、排気装置が複雑化し、高
価になることもなく、排気時間も短くて足り、鋳造サイ
クルタイムを短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る低圧鋳造方法における型
締め時の低圧鋳造装置を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例に係る低圧鋳造方法における鋳
造時の低圧鋳造装置を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例に係る低圧鋳造方法における型
開き時の低圧鋳造装置を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例に係る低圧鋳造方法における加
圧プログラムを示すグラフ図である。

【図５】本発明の比較例に係る低圧鋳造方法における加
圧プログラムを示すグラフ図である。

【図６】ガス圧力の制御装置を示す正面図である。

【図７】ガス圧力の制御装置を示す側面図である。

【図８】ガス圧力の制御装置を示すブロック図である。

【図９】従来の低圧鋳造方法における型締め時の低圧鋳
造装置を示す断面図である。

【図１０】従来の低圧鋳造方法における鋳造時の低圧鋳
造装置を示す断面図である。

【図１１】従来の低圧鋳造方法における型開け時の低圧
鋳造装置を示す断面図である。

【図１２】従来の低圧鋳造方法における加圧プログラム
を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１；加圧チャンバ２；ヒータ３，１６；加圧弁４；るつぼ５；溶湯６；ストーク７；固定プラテン８；下型９；上型１０；押出しピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ；ストップ弁１２；圧力計１３；フィルタ１４；減圧弁１５；制御弁１７；安全弁１８；ソレノイドバルブ１９；圧力センサ２０；排気弁２１；バルブスタンド２２；ＣＰＵ２３；炉体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−200852（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−85663（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】るつぼ内に貯留された溶湯の湯面をガス
の圧力で加圧することにより前記溶湯をストークを介し
て金型内に充填する工程と、前記るつぼ内の溶湯の湯面
への加圧を一旦停止して前記湯面の圧力を大気圧にする
工程と、前記ストーク内の前記溶湯の湯面を所定高さに
保持するのに必要な圧力を前記るつぼ内の溶湯の湯面に
印加して前記金型を型開きする工程とを有し、圧力を低
下させることなく次順の溶湯の加圧充填工程に移ること
を特徴とする低圧鋳造方法。