JP2844441B2 - 無機質粒子層と金属との複合材料の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、無機質粒子層と
金属との複合材料の製造装置に関し、特に金型のキャビ
ティ内に充填された無機質粒子間の間隙に溶融金属を均
等に注入することができる無機質粒子層と金属との複合
材料の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の無機質粒子層と金型との複合材料
の製造方法としては、吸引鋳造法、低圧（Ｌ．Ｐ．）鋳
造法、及び差圧鋳造法が一般的に知られている。これら
の方法においては、鋳造用の金型は溶融金属が満たされ
た炉の上に配置され、金型の底部に設けられたストーク
を介して炉内の溶融金属が金型に注入される。

【０００３】吸引鋳造法では、無機質粒子が充填された
金型のキャビティに１６から２６トールの真空圧が印加
され、このキャビティ内の真空圧と炉に満たされた溶融
金属の自由表面に印加される大気圧との差圧により炉内
の溶融金属が金型内のキャビティに吸引される。この鋳
造法は薄肉の鋳物を製造するのに適している。

【０００４】低圧鋳造法では、無機質粒子が充填された
金型のキャビティに大気圧が印加された状態において、
炉に満たされた溶融金属の自由表面に正圧が印加され、
それらの差圧により炉内の溶融金属を金型内のキャビテ
ィに加圧充填する。

【０００５】差圧鋳造法では、無機質粒子が充填された
金型のキャビティと、炉に満たされた溶融金属の自由表
面とに同一の圧力が印加され、その後、金型のキャビテ
ィ内の圧力を徐々に下げ、炉内の溶融金属の表面に印加
された圧力と金型のキャビティ内の圧力との間に差圧を
形成し、比較的高い圧力が炉内の溶融金属に印加された
状態で、しかも金型への注入流速を抑制しつつ溶融金属
が金型に注入される。この方法は、加圧下で鋳造するの
で機械的強度を必要とする鋳物の製造に適している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような無機質粒
子層と金型との複合材料の製造方法においては、炉内の
溶融金属がストークを経由して金型のキャビティに注入
されるときに、ストークから勢いよく出た溶融金属はス
トークの近傍には行き届くが、ストークから離れた部分
には行き届きにくく、金型のキャビティ内における無機
質粒子間の間隙への溶融金属の充填が不均一になりがち
である。

【０００７】また、キャビティ内に予め充填される無機
質粒子がキャビティの下方にあるストークの中に落下し
てストーク近辺の無機質粒子の密度が小さくなり、溶融
金属の注入時に無機質粒子の密度の小さい部分と溶融金
属とが入れ替る等して、キャビティ内のストーク近傍に
おいては、金属の比率が大きくなる。

【０００８】本発明の目的は、金型のキャビティ内に充
填された無機質粒子間の間隙に溶融金属を均等に注入す
ることができる無機質粒子層と金属との複合材料の製造
装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、請求項１の無機質粒子層と金属との複合材料の製
造装置は、無機質粒子を収容するキャビティ、及び当該
キャビティの部分を規定する多孔部材を有する金型と、
大端部が前記多孔部材を介して前記キャビティに連通し
たディフューザ部と、一端が前記ディフューザ部の小端
部に接続されており、他端が溶融金属に浸漬されるよう
に構成されたストークと、前記キャビティに前記金型の
部分を介して連結され前記キャビティに真空圧を印加す
る真空圧印加手段とを備えることを特徴とする。

【００１０】請求項２の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置は、請求項１の無機質粒子層と金属との複
合材料の製造装置において、前記キャビティの形状は深
さが小さい直方体からなり、前記多孔部材が前記キャビ
ティの下面を規定すべく前記金型の底部に設けられてい
ると共に、複数の鉛直穴が形成された多孔板からなるこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項３の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置は、請求項２の無機質粒子層と金属との複
合材料の製造装置において、前記鉛直穴が上方に向かっ
て拡径する拡径部を含むことを特徴とする。

【００１２】請求項４の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置は、請求項３の無機質粒子層と金属との複
合材料の製造装置において、前記拡径部の拡径角度が約
１０度であることを特徴とする。

【００１３】請求項５の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置は、請求項１の無機質粒子層と金属との複
合材料の製造装置において、前記キャビティの形状は深
さが小さい直方体からなり、前記多孔部材が前記キャビ
ティの側部を規定すべく前記金型の側部に設けられてい
ると共に鋸歯部材からなることを特徴とする。

【００１４】請求項６の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置は、請求項５の無機質粒子層と金属との複
合材料の製造装置において、前記鋸歯部材が下方に向け
られた鋸歯状であることを特徴とする。

【００１５】請求項７の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置は、請求項５又は６の無機質粒子層と金属
との複合材料の製造装置において、前記真空圧印加手段
が、前記金型の部分を構成する多孔質部材を介して前記
キャビティに連結されていることを特徴とする。

【００１６】請求項１の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置によれば、真空圧印加手段によって金型の
部分を介して金型のキャビティに真空圧を印加したとき
に、金型のキャビティ内に充填された無機質粒子の間隙
への溶融金属の注入が、多孔部材を介してキャビティに
連通したディフューザ部を介して行われるので、ディフ
ューザ部の分散作用と多孔部材の抵抗作用とが相まっ
て、吸入された溶融金属がディフューザ部により多孔部
材の全体に亘って分散しこの分散した溶融金属が多孔部
材の多数の孔によりさらに均一化し、金型のキャビティ
内に充填された無機質粒子をキャビティ内に保持しつつ
該無機質粒子間の間隙に溶融金属を均等に注入すること
ができる。

【００１７】請求項２の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置によれば、平板状部材の鋳造時において、
溶融金属を金型のキャビティの下方から注入する場合、
金型の底部に設けられた多孔板に形成された複数の鉛直
穴の中にも無機質粒子が充填されるので、この鉛直穴に
充填された無機質粒子自体の間隙に注入される溶融金属
の流れを均一化することができる。

【００１８】請求項３又は４の無機質粒子層と金属との
複合材料の製造装置によれば、前記鉛直穴が上方に向か
って拡経する拡経部を含むので、鉛直穴内に充填された
無機質粒子自体によるブリッジ効果によりディフューザ
部への無機質粒子の落下を防止し、かつキャビティ内の
無機質粒子間の間隙に注入される溶融金属の流れの均一
化を効率よく行うことができる。

【００１９】請求項５の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置によれば、平板状部材の鋳造時において、
溶融金属を金型のキャビティの側方から注入する場合、
金型のキャビティ内の無機質粒子の間隙への溶融金属の
注入が、金型の側部に設けられた鋸歯部材の複数の切欠
き部を介して行われるので、金型のキャビティ内への無
機質粒子間の間隙への溶融金属の流れを均一化できる。

【００２０】請求項６の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置によれば、鋸歯部材は、その切欠き部が鋸
歯部材の下部に位置していてその上部には形成されてい
ないので、キャビティ内に溶融金属が注入されたときに
比重が軽い無機質粒子が浮上し、その浮上した無機質粒
子がキャビティからディフューザ部に流れ出るのを阻止
することができる。

【００２１】請求項７の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置によれば、キャビティ規定部材が多孔質部
材からなるので、真空圧印加手段の作用を金型内のキャ
ビティ全体に均等化することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図１から図３を参照しなが
ら本発明の第１の実施の形態に係る無機質粒子層と金属
との複合材料の製造装置の構成を説明する。ここに、図
１は本発明の第１の実施の形態に係る無機質粒子層と金
属との複合材料の製造装置の縦断面図であり、図２は図
１の装置におけるＡ部の拡大図であり、図３は製造され
た鋳物を取り出す状態における図１の装置の縦断面図で
ある。

【００２３】図１において、床１の上に適宜な本数の足
２を有する水平な架台板３が配置されている。架台板３
の下において床１の上に断熱材で作られた坩堝４が載置
されている。坩堝４には断熱材で作られた覆い部材５が
載せられている。架台板３と覆い部材５とは接してい
る。覆い部材５には穴６が設けられている。坩堝４内の
底部近傍には、坩堝４内の溶融金属７を加熱するための
電気ヒータ８が設けられている。架台板３の上面部には
後述する支柱９が４本立てられている。

【００２４】一方、架台板３には、穴６に対応する位置
において下方鉛直方向に伸長する円筒状のストーク１０
が取り付けられている。ストーク１０は穴６を貫通し、
かつその下端が坩堝４の底部近傍に達している。

【００２５】架台板３の上には下型本体２０が配置され
ている。下型本体２０は、互いに溶接により固定された
底板２１及び側板２２からなる矩形箱状の下型金枠２３
を含む。底板２１は適宜な本数のボルトで架台板３に固
定されている。底板２１にはほぼ中央部に上方に向かっ
て拡径した穴２４が設けられており、穴２４はストーク
１０の上部開口と気密的に連通するようになっている。

【００２６】側板２２の上端には、所定の厚さを有する
矩形フランジ部２５が設けられている。フランジ部２５
には、下型金枠２３の水平面内内法寸法よりも大きな水
平面内断面の寸法を有する矩形凹所２６を有する。この
凹所２６には、後述する多孔部材としての多孔板２７が
はめられている。多孔板２７の上面には鋳造用の直方体
状のキャビティ２９の下面及び側面を規定する凹所が設
けられている。キャビティ２９の深さは小さい。キャビ
ティ２９の対応部において多孔板２７には、所定のピッ
チ、例えば１５〜２０ｍｍで格子状に配列された複数の
鉛直穴３０が設けられている（図２）。多孔板２７のキ
ャビティ２９の形成部における厚さは約３５ｍｍであ
り、従って、鉛直穴３０の長さも３５ｍｍである。鉛直
穴３０は、下部における直径６ｍｍの円筒状穴部３０ａ
と、円筒状穴部３０ａの上において、上方に向かって拡
径する拡径部３０ｂとからなる。拡径部３０ｂの拡径角
度は約１０度である（図２）。

【００２７】下型金枠２３の中には、イソライト等の断
熱材３８が配設されており、断熱材３８は湯溜り３９を
規定する。湯溜り３９は、大端部としての上部開口が多
孔板２７のキャビティ２９の形成部に対応する形状及び
大きさであり、小端部としての下部開口が穴２４に対応
する形状及び大きさであるディフューザ部３１を有す
る。多孔板２７に接するフランジ部２５の上面には無端
状の溝３３が設けられており、溝の中に高温用シール材
としてのテフロン系Ｏリングが挿入されている。多孔板
２７に接するフランジ部２５の内周面には、無端の溝３
４が設けられており、この溝３４の中に、中を３００度
以下に維持された冷却水が流れる銅管が配置されてい
る。これにより、フランジ部２５の外周部が冷却され、
熱によるフランジ部２５の撓みを阻止してフランジ部２
５の合わせ面の変形を防止している。

【００２８】多孔板２７にはフランジ部２５と接する部
分において適宜な間隔でネジ穴が切られており、これら
のネジ穴の対応位置においてフランジ部２５を貫通する
ボルトが該ネジ穴にねじ込まれることによって、多孔板
２７はフランジ部２５にその凹所内でフランジ部２５に
密着する。これにより、溝３３内のＯリングの封止性を
向上させ得る。

【００２９】下型本体２０の上には、上型本体４０が載
せられる。上型本体４０は、互いに一体的に形成された
底板４１及び側部４２からなる下向きに開口した箱状の
上型金枠４３を含む。上型金枠４３の底部には２段の凹
所が形成されている。上型金型４３の底板４１側の凹所
４４には凹所４４を四つのスペースに区切るように十文
字状のリブ４５が一体的に形成されている。リブ４５に
は各スペースを互いに連通するように切欠き４５ａが形
成されている。上型金型４３の開口側の凹所には、凹所
４４を閉鎖するようにキャビティ規定部材としてのデザ
イン板４６がはめられている。デザイン板４６は鉄製で
あり、必要に応じて鋳造用のデザインレリーフが形成さ
れている。デザイン板４６は適宜な本数のボルト４８に
より側部４２に固定される。上型金型４３の側部４２に
は、一端が凹所４４に連通する可撓性の管４９が固定さ
れている。管４９の他端には、真空圧印加手段としての
真空ポンプ６５が接続される。真空ポンプ６５が発生す
る真空圧は１６〜２６トールである。

【００３０】側部４２の開放端にはフランジ部４７が一
体的に形成されている。フランジ部４７の下面には無端
状の溝５２が設けられており、溝５２の中に高温用シー
ル材としてのテフロン系Ｏリングが挿入されている。フ
ランジ部４７の上面には、無端の溝６６が設けられてお
り、溝６６の中に、中を３００度以下に維持された冷却
水が流れる銅管が配置されている。これにより、フラン
ジ部４７の外周部が冷却され、熱によるフランジ部４７
の撓みを阻止してフランジ部４７の合わせ面の変形を防
止している。

【００３１】上型本体４０は、以下に説明する構成によ
り、フランジ部４７の下面が下型本体２０のフランジ部
２５の上面に接合して、デザイン板４６のレリーフ面が
多孔板２７と協働して鋳造用のキャビティ２９を規定す
る鋳造位置（図１）と、鋳造位置の上方の待機位置（図
３）との間で移動できるように配置されている。

【００３２】上型本体４０の底板４１の上面には上型本
体４０を支えるロッド５０が取り付けられている。ロッ
ド５０は適宜な構造材６７に固定されており、この構造
材６７は前述の４本の支柱９上を摺動するスライダ６８
に固定されている。これにより、ロッド５０は鉛直方向
に移動自在である。ロッド５０が固定された構造材６７
には、図示しないアクチュエータが接続されており、こ
のアクチュエータの作動によって上型本体４０は、前述
の鋳造位置まで下降し、このとき、上型本体４０のフラ
ンジ部４７は下型本体２０のフランジ部２５に密着す
る。これにより、溝４８内のＯリングの封止性を向上さ
せ得る。

【００３３】本発明の第１の実施の形態においては、請
求項１における「金型」は、デザイン板４６と多孔板２
７とによって構成される。以下、図１から図３を参照し
ながら本発明の第１の実施の形態に係る無機質粒子層と
金属との複合材料の製造装置の作動を説明する。

【００３４】まず、下型本体２０の下型金枠２３におけ
るキャビティ２９の中に無機質粒子を充填して、無機質
粒子層を形成する。この際、無機質粒子の粒径は０．３
〜１ｍｍであり、多孔板２９の鉛直穴３０の最小径６ｍ
ｍに比べて小さいが、経験的に無機質粒子間の摩擦力等
によるいわゆるブリッジ現象によって無機質粒子は鉛直
穴３０で保持され、鉛直穴３０からは落下しない。

【００３５】次に、図１に示すように、図示しないアク
チュエータにより上型本体４０を下型本体２０の上にお
いて下方に付勢する。これにより、上型本体４０のフラ
ンジ部４７は下型本体２０のフランジ部２５に密着す
る。

【００３６】管４９に接続された真空ポンプ６５の作用
により、デザイン板４６とフランジ部４７との接合部に
おける微小な間隙、及びデザイン板４６と多孔板２７と
の接合部における微小な間隙を介してキャビティ２９に
真空圧を印加する。これらの接合部は、気体の通過を許
容するが溶融金属７の通過を禁止する。坩堝４内の溶融
金属７は、ストーク１０及びディフューザ部３１を通
り、さらには多孔板２７を通ってキャビティ２９に注入
される。

【００３７】所定時間経過後、真空ポンプによる真空の
作用を停止する。ディフューザ部３９及びストーク１０
内の溶融金属７は重力により落下する。キャビティ２９
及び鉛直穴３０内の無機質粒子層の間隙に注入された溶
融金属７はそのまま保持される。

【００３８】キャビティ２９及び鉛直穴３０内の無機質
粒子層の間隙に注入された溶融金属７が凝固した後、ア
クチュエータを作動させて上型本体４０を上方に引き上
げ、溶融金属７が凝固した鋳造ブランク６０を取り出す
（図３）。この鋳造ブランク６０の内、鉛直穴３０の形
状に対応して形成された部分６１は、後にフライス盤等
で切削され、取り除かれる。

【００３９】本第１の実施の形態によれば、真空ポンプ
６５によってキャビティ２９に真空圧を印加したとき
に、キャビティ２９内に充填された無機質粒子の間隙へ
の溶融金属７の注入が、ディフューザ部３９及び多孔板
２７を介して行われるので、吸入された溶融金属７がデ
ィフューザ部３１により多孔板２７の全体に亘って分散
し、しかも多孔板２７の複数の鉛直穴３０により溶融金
属７の流れがさらに均一化し、キャビティ２９内に充填
された無機質粒子間の間隙に溶融金属７を均等に注入す
ることができる。また、多孔板２７に形成された複数の
鉛直穴３０にも無機質粒子が充填されるので、この鉛直
穴３０に充填された無機質粒子自体の間隙に注入される
溶融金属の流れを均一化することができる。さらには、
鉛直穴３０は、上方に向かって拡径する拡径部３０ｂを
含むので、鉛直穴３０内に充填された無機質粒子自体に
よるキャビティ２９内の無機質粒子間に注入される溶融
金属７の流れの均一化を効率よく行うことができる。

【００４０】上記本発明の第１の実施の形態は、吸引鋳
造法によっているが、低圧鋳造法又は差圧鋳造法による
ものでもよい。また、多孔板２７は、鉛直穴が形成され
ていない多孔部材としての多孔質部材であってもよい。

【００４１】以下、図４から図６を参照しながら本発明
の第２の実施の形態に係る無機質粒子層と金属との複合
材料の製造装置の構成を説明する。ここに、図４は本発
明の第２の実施の形態に係る無機質粒子層と金属との複
合材料の製造装置の縦断面図であり、図５は図４の装置
における下型本体１２０の水平端面図であり、図６は製
造された鋳物を取り出す状態における図４の装置の縦断
面図である。

【００４２】図４において、床１０１の上に断熱材で作
られた坩堝１０２が載置されている。坩堝１０２の上に
は断熱材で作られた覆い部材１０３が載せられている。
覆い部材１０３には、穴１０４及び１０５が設けられて
いる。穴１０４を通して、溶融されるべき金属が坩堝１
０２の中に投入される。坩堝１０２内の底部近傍には、
坩堝１０２内の溶融金属１０６を加熱するための電気ヒ
ータ１０７が設けられている。

【００４３】覆い部材１０３の上には、架台板１０８が
載せられている。架台板１０８は、坩堝１０２の側方に
張り出しており、その張り出し部は、坩堝１０２及び覆
い板１０３と一体的に設けられた適宜な架台１０９によ
って支えられている。架台板１０８には、覆い板１０３
の穴１０４に対応する位置において穴１１１が設けられ
ており、蓋１１２が穴１１１を塞ぐようにボルトにより
取り外し自在に取り付けられている。また、架台板１０
８の上面部には後述する支柱１１３が４本立てられてい
る。

【００４４】一方、架台板１０８には、穴１０５に対応
する位置において鉛直方向下方に伸長する円筒状のスト
ーク１１４が取り付けられている。ストーク１１４は穴
１０５を貫通し、かつその下端が坩堝１０２の底部近傍
に達して溶融金属１０６の中に浸漬される。

【００４５】架台板１０８の上には下型本体１２０が配
置されている。下型本体１２０はフランジ部１２１を有
しており、フランジ部１２１のボルト穴に通されたボル
トによって架台板１０８に固定される。

【００４６】下型本体１２０の上面部には下型本体１２
０の底部側の直方体状の凹所と、開口側の直方体状の凹
所との２段の凹所が設けられている。下型本体１２０の
開口側の凹所は深さが小さい。下型本体１２０の底部側
の凹所には板状のキャビティ規定部材１２２がはめられ
ており、４本の適宜なボルト１６０で下型本体１２０に
固定されている（図５）。キャビティ規定部材１２２に
は加熱用カートリッジヒータ１６１が埋め込まれてい
る。このキャビティ規定部材１２２はその板厚を変える
ことにより、後述するようにこのキャビティ規定部材１
２２により規定される鋳造用のキャビティの厚さが調整
される。

【００４７】下型本体１２０の開口側の凹所においてス
トーク１１４側の側部は、さらにディフューザ部として
の凹所１２３として延長されている。凹所１２３は、そ
の大端部が下型本体１２０の開口側の凹所に連結してい
る。また、下型本体１２０の開口側の凹所においてスト
ーク１１４側の側部には、下型本体１２０の開口側の凹
所と凹所１２３とを仕切る多孔部材としての鋸歯部材１
２４が設けられている。鋸歯部材１２４は、材料が下型
本体１２０と同一である。鋸歯部材１２４の形状は、鋸
歯部材１２４の斜視図である図７に示すように、下方に
向けられた鋸歯状であり、その寸法は、歯形のピッチが
５ｍｍ、歯形の先端部１２４ａの幅が１ｍｍ、付根部１
２４ｂの幅が３ｍｍ、歯厚が先端部１２４ａで６ｍｍ、
付根部１２４ｂで１０ｍｍである。鋸歯部材１２４は、
その切欠き部が下部に位置しており、その上部には形成
されていないので、キャビティ１４９内に溶融金属１０
６が注入されたときに、比重が軽い無機質粒子が浮上
し、その浮上した無機質粒子がキャビティ１４９から凹
所１２３に流れ出るのを阻止する。

【００４８】下型本体１２０には、さらに、凹所１２３
の小端部とストーク１１４とを連通する鉛直穴１２５が
設けられている。下型本体１２０と架台１０８とは、鉛
直穴１２５とストーク１１４とが連通する部位において
気密が維持されるように構成されている。

【００４９】下型本体１２０の開口側の凹所において凹
所１２３に対向する側の側部は、さらに、凹所１２６と
して延長されている。下型本体１２０の開口側の凹所に
おいて凹所１２３に対向する側の側部には、下型本体１
２０の開口側の凹所と凹所１２６とを仕切る多孔質部材
１２７が設けられている。多孔質部材１２７は、焼結金
属等気孔率が３０〜４０％の多孔質金属である。

【００５０】下型本体１２０には、上型本体１４０が載
せられる。上型本体１４０の下面部には、下型本体１２
０の凹所の対向位置に凹所が形成されている。この凹所
には、キャビティ規定部材としてのデザイン板１４１が
はめられている。デザイン板１４１は鉄製であり、必要
に応じて鋳造用のデザインレリーフが形成されている。
デザイン板１４１は４本の適宜な本数のボルトにより上
型本体１４０に固定されている。デザイン板１４１には
加熱用カートリッジヒータ１６３が埋め込まれている。

【００５１】上型本体１４０の下面にはその周囲におい
て無端状に溝１４２が形成されており、溝１４２の中に
高温用シール材としてのテフロン系のリングが挿入され
ている（図５において実線で示される）。溝１４２内の
リングとデザイン板１４１との間において凹所１２６側
の上型本体１４０の下面にはコの字状の凹所１４４が設
けられており、同凹所１２３側の上型本体１４０の下面
には凹所１４５が設けられている（図５において二点鎖
線で示される）。上型本体１４０には、一端が凹所１４
４に連通する可撓性の管１５０が固定されている。管１
５０の他端には、真空圧印加手段としての真空ポンプ１
５１が接続されている。真空ポンプ１５１が発生する真
空圧は１６〜２６トールである。

【００５２】上型本体１４０は、以下に説明する構成に
より、上型本体１４０の下面が下型本体１２０の上面に
接合して、デザイン板１４１のレリーフ面がキャビティ
規定板１２２と協働して鋳造用のキャビティ１４９を規
定する鋳造位置（図４）と、鋳造位置の上方の待機位置
（図６）との間で移動できるように配置されている。

【００５３】上型本体１４０の上面はスペーサ１６４を
介して構造材１５２に固定されている。この構造材１５
２は、４本の支柱１１３上を摺動するように構成されて
いる。これにより、上型本体１４０は鉛直方向に移動自
在となる。

【００５４】構造材１５２の上面にはロッド１５５が固
定されている。このロッド１５５には、図示しないアク
チュエータが接続されており、このアクチュエータの作
動によって上型本体１４０は、前述の鋳造位置まで下降
し、このとき、上型本体１４０の下面は下型本体１２０
の上面に密着する。これにより、溝内のＯリング１４２
の封止性を向上させ得る。

【００５５】上型本体１４０及びデザイン板１４１に
は、適宜に配列された複数の鉛直穴が設けられており、
この鉛直穴の夫々には押しピン１７２が通されている。
これらの押しピン１７２は、構造材１５２の下に配置さ
れている水平板１７１に固定されている。水平板１７１
は、上型本体１４０が鋳造位置から所定距離だけ待機位
置に向けて引き上げられるまでは上型本体１４０と共に
鉛直方向に移動するが、その後は構造材１５２のみ上昇
して水平板１５２の移動が停止するように、構造材１５
２に取り付けられている。

【００５６】本発明の第２の実施の形態においては、請
求項１における「金型」は、キャビティ規定部材１２２
と、鋸歯部材１２４と、デザイン板１４１と、多孔質部
材１２７とによって構成される。以下、図４から図６を
参照しながら本発明の第２の実施の形態に係る無機質粒
子層と金属との複合材料の製造装置の作動を説明する。

【００５７】まず、下型本体１２０のキャビティ１４９
の中に無機質粒子を充填して、無機質粒子層を形成す
る。

【００５８】次に、図４に示すように、図示しないアク
チュエータにより上型本体１４０を下型本体１２０の上
において下方に付勢する。これにより上型本体１４０は
下型本体１２０に密着する。

【００５９】管１５０に接続された真空ポンプ１５１の
作用によりキャビティ１４９に真空圧を印加する。坩堝
１０２内の溶融金属１０６は、ストーク１１４及び凹所
１２３を通り、さらには鋸歯部材１２４を通ってキャビ
ティ１４９に注入される。

【００６０】所定時間経過後、真空ポンプ１５１による
真空の作用を停止する。凹所１２３、鉛直穴１２５及び
凹所１２３内の溶融金属１０６は重力により落下する。
キャビティ１４９内の無機質粒子層の間隙に注入された
溶融金属１０６はそのまま保持される。

【００６１】キャビティ１４９内の無機質粒子層の間隙
に注入された溶融金属１０６が凝固した後、アクチュエ
ータを作動させて上型１４０を上方に引き上げる。この
時、前述の押しピン１７２の作用により溶融金属１０６
が凝固した鋳造ブランク１７３がキャビティ１４９から
離型されて取り出される。

【００６２】本第２の実施の形態によれば、真空ポンプ
１５１によってキャビティ１４９に真空圧を印加したと
きに、キャビティ１４９に充填された無機質粒子層の間
隙への溶融金属１０６の注入がディフューザ部としての
凹所１２３を介して行われるので、吸入された溶融金属
１０６が凹所１２３により鋸歯部材１２４の全体に亘っ
て分散し、しかも鋸歯部材１２４により溶融金属の流れ
がさらに均一化し、キャビティ１４９内に充填された無
機質粒子間の間隙に溶融金属１０６を均等に注入するこ
とができる。

【００６３】上記本発明の第２の実施の形態は、吸引鋳
造法によっているが、低圧鋳造法又は差圧鋳造法による
ものでもよい。鋸歯部材１２４は、鋸歯が形成されてい
ない多孔部材としての多孔質部材であってもよい。

【００６４】上記第１及び第２の実施の形態において、
溶融金属７、１０６は、銅、アルミニウム、マグネシウ
ム、及びこれらの合金の各溶湯を含む。

【００６５】上記第１及び第２の実施の形態において、
無機質粒子層は、ガラス質粒子（Ｇライト−商品名
−）、火山ガラス質堆積物（シラスバルーン−商品名
−）、セラミックス多孔質粒子（セラビーズ−商品名
−）を含む。

【００６６】ガラス質粒子（Ｇライト−商品名−）は、
ガラスを破砕し、加熱溶解して発泡させた後、整粒する
ことによって製造される。このガラスビーズは、熱伝導
率が０．０６Ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃と珪砂に比べて小さ
く、比熱が０．３〜０．４１ｃａｌ／ｇ・℃と大きく、
粒径は、０．５から１ｍｍである。Ｇライトは、比重が
０．３〜０．５と珪砂に比べて軽い。さらに、本Ｇライ
トは、非鉄金属との複合材料として、十分な耐火度を備
えている。また、前記多孔無機質の粒子としてＧライト
を使用すれば、ガラス廃棄物のリサイクル利用が図れ
る。

【００６７】火山ガラス質堆積物（シラスバルーン−商
品名−）は、シラスバルーンを加熱して発泡させた後、
整粒することによって製造される。このシラスバルーン
は、熱伝導率が０．０５〜０．０９Ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・
℃と珪砂に比べて小さく、比熱が０．２４ｃａｌ／ｇ・
℃と大きく、粒径は、０．３から０．８ｍｍである。本
シラスバルーンは、比重が０．０７〜０．２と珪砂やガ
ラスビーズに比べて軽い。

【００６８】

【発明の効果】請求項１の無機質粒子層と金属との複合
材料の製造装置によれば、真空圧印加手段によって金型
の部分を介して金型のキャビティに真空圧を印加したと
きに、金型のキャビティ内に充填された無機質粒子の間
隙への溶融金属の注入が、多孔部材を介してキャビティ
に連通したディフューザ部を介して行われるので、ディ
フューザ部の分散作用と多孔部材の抵抗作用とが相まっ
て、吸入された溶融金属がディフューザ部により多孔部
材の全体に亘って分散しこの分散した溶融金属が多孔部
材の多数の孔によりさらに均一化し、金型のキャビティ
内に充填された無機質粒子をキャビティ内に保持しつつ
該無機質粒子間の間隙に溶融金属を均等に注入すること
ができる。

【００６９】請求項２の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置によれば、平板状部材の鋳造時において、
溶融金属を金型のキャビティの下方から注入する場合、
金型の底部に設けられた多孔板に形成された複数の鉛直
穴の中にも無機質粒子が充填されるので、この鉛直穴に
充填された無機質粒子自体の間隙に注入される溶融金属
の流れを均一化することができる。

【００７０】請求項３又は４の無機質粒子層と金属との
複合材料の製造装置によれば、前記鉛直穴が上方に向か
って拡経する拡経部を含むので、鉛直穴内に充填された
無機質粒子自体によるキャビティ内の無機質粒子間の間
隙に注入される溶融金属の流れの均一化を効率よく行う
ことができる。

【００７１】請求項５の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置によれば、平板状部材の鋳造時において、
溶融金属を金型のキャビティの側方から注入する場合、
金型のキャビティ内の無機質粒子の間隙への溶融金属の
注入が、金型の側部に設けられた鋸歯部材の複数の切欠
き部を介して行われるので、金型のキャビティ内への無
機質粒子間の間隙への溶融金属の流れを均一化ができ
る。

【００７２】請求項６の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置によれば、鋸歯部材は、その切欠き部が鋸
歯部材の下部に位置していてその上部には形成されてい
ないので、キャビティ内に溶融金属が注入されたときに
比重が軽い無機質粒子が浮上し、その浮上した無機質粒
子がキャビティからディフューザ部に流れ出るのを阻止
することができる。

【００７３】請求項７の無機質粒子層と金属との複合材
料の製造装置によれば、キャビティ規定部材が多孔質部
材からなるので、真空圧印加手段の作用を金型内のキャ
ビティ全体に均等化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無機質粒子層
と金属との複合材料の製造装置の要部の縦断面図であ
る。

【図２】図１の装置におけるＡ部の拡大図である。図３
は製造された鋳物を取り出す状態における。

【図３】図１の装置の縦断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る無機質粒子層
と金属との複合材料の製造装置の要部の縦断面図であ
る。

【図５】図４の装置における下型金型１２０の水平端面
図である。

【図６】図４の装置の縦断面図である。

【図７】鋸歯部材１２４の斜視図である。

【符号の説明】

３、１０８ 架台板 ４、１０２ 坩堝 ５、１０３ 蓋 ７、１０６ 溶融金属 ８、１０７ 電気ヒータ １０、１１４ ストーク ２０、１２０ 下型本体 ２３ 下型金枠 ２４、２５ フランジ部 ２７ 多孔板 ２９、１４９ キャビティ ３０ 鉛直穴 ３９ 湯溜り ４０、１４０ 上型本体 ４３ 上型金型 ４６ デザイン板 ５０、１５５ ロッド １２４ 鋸歯部材 １２７ 多孔質部材

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機質粒子を収容するキャビティ、及び
   当該キャビティの部分を規定する多孔部材を有する金型
   と、大端部が前記多孔部材を介して前記キャビティに連
   通したディフューザ部と、一端が前記ディフューザ部の
   小端部に接続されており、他端が溶融金属に浸漬される
   ように構成されたストークと、前記キャビティに前記金
   型の部分を介して連結され前記キャビティに真空圧を印
   加する真空圧印加手段とを備えることを特徴とする無機
   質粒子層と金属との複合材料の製造装置。
2. 【請求項２】 前記キャビティの形状は深さが小さい直
   方体からなり、前記多孔部材が前記キャビティの下面を
   規定すべく前記金型の底部に設けられていると共に、複
   数の鉛直穴が形成された多孔板からなることを特徴とす
   る請求項１記載の無機質粒子層と金属との複合材料の製
   造装置。
3. 【請求項３】 前記鉛直穴が上方に向かって拡径する拡
   径部を含むことを特徴とする請求項２記載の無機質粒子
   層と金属との複合材料の製造装置。
4. 【請求項４】 前記拡径部の拡径角度が約１０度である
   ことを特徴とする請求項３記載の無機質粒子層と金属と
   の複合材料の製造装置。
5. 【請求項５】 前記キャビティの形状は深さが小さい直
   方体からなり、前記多孔部材が前記キャビティの側部を
   規定すべく前記金型の側部に設けられていると共に鋸歯
   部材からなることを特徴とする請求項１記載の無機質粒
   子層と金属との複合材料の製造装置。
6. 【請求項６】 前記鋸歯部材が下方に向けられた鋸歯状
   であることを特徴とする請求項５記載の無機質粒子層と
   金属との複合材料の製造装置。
7. 【請求項７】 前記真空圧印加手段が、前記金型の部分
   を構成する多孔質部材を介して前記キャビティに連結さ
   れていることを特徴とする請求項５又は６記載の無機質
   粒子層と金属との複合材料の製造装置。