JP2851317B2

JP2851317B2 - 薄肉部品を注型するための真空反重力式注型装置及び方法

Info

Publication number: JP2851317B2
Application number: JP1220503A
Authority: JP
Inventors: カール・ディー・ボス; ジェイムズ・ビー・マーサー; ゲアリ・エフ・ラフ
Original assignee: JENERARU MOOTAASU CORP
Current assignee: JENERARU MOOTAASU CORP
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1999-01-27
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: US4865113A; EP0356659B1; EP0356659A2; DE68924941T2; DE68924941D1; BR8903828A; JPH02104461A; EP0356659A3; CA1326751C

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、溶融金属を真空作用により反重力式に注型
するための注型装置及び方法に関し、特に、複数個の薄
肉金属部品、特に部品の性能に悪影響を及ぼすような有
害な非金属含有物の無い薄肉金属部品を注型するための
真空反重力式注型装置及び方法に関する。

従来の技術透気性（ガス透過性）鋳型を溶融金属プールに浸漬さ
せることによって行う真空反重力式注型法は、米国特許
第4,340,108及び4,606,396号等に記載されている。その
ような真空反重力式注型法は、互いに係合させた消耗性
透気性上型部材（コープ）と消耗性下型部材（ドラッ
グ）とから成る鋳型を使用し、真空室の周壁の底部リッ
プを該鋳型に密封状態に係合させて真空室を透気性上型
部材に直面させ、下型部材の底面をその下に位置する溶
融金属プールに浸漬させ、真空室を拔気し、それによっ
て溶融金属を下型部材内のゲート通路を通して上型部材
と下型部材の間に形成された鋳型キャビティ内へ吸引さ
せることから成る。溶融金属の最初の固化は、鋳型内ゲ
ート通路の中で生じる。そのために、鋳型内ゲート通路
の寸法（流路断面積）は、鋳型キャビティ内に充填され
ている金属がまだ溶融状態で未固化状態にあっても、鋳
型を溶融金属プールから引出すことを可能にするような
寸法にされている。かくして、注型サイクル時間が大幅
に短縮される。このような真空反重力式注型法は、特に
薄肉部品（例えば12.7mm未満の肉厚を有する注型品）の
注型において高い生産速度と、高い収率を可能にし、従
って、注型品の設計者は、部品の重量を減少させる手段
として一層薄肉の注型品を寄り積極的に求めるようにな
っている。

そのような消耗性鋳型は、鋳型キャビティ自体の他
に、真空室密封表面を設けなければならず、鋳型を真空
室に固定するための手段を必要とするという点で複雑で
ある。従って、消耗性鋳型は、比較的高価な材料（例え
ば樹脂／砂混合物とそれらの硬化剤）を必要とするの
で、例えば生の砂から成る鋳型に比べて高価である。

更に、そのような鋳型で注型される部品の重量を軽く
するために注型部品の肉厚を薄くする場合、その顕微鏡
的組織に極めて微細な（例えば直径0.254mm未満の）非
金属混合物が存在していても、それがその注型品の機械
的特性（例えば強度）及び性能に悪い影響を及ぼす。

上述のような注型法によって注型された薄肉部品には
極めて微細な非金属混合物が存在しても、薄肉注型品の
機械的特性及び性能に悪い影響を及ぼすおそれがあるの
で、この注型法にはある程度注制限が課せられるばかり
でなく、それによって注型された注型品（鋳造物）を点
検するための装置を必要とする追加の負担が課せられ
る。しかしながら、薄肉注型品の上述した微細な混在物
は、従来慣用されている通常のＸ線装置では検出するこ
とができない。従って、注型品中の有害な混在物の存在
を検出するには、断層写真撮影装置や、リアルタイム高
感度Ｘ線分析装置などのより近代的な高価な欠陥検出装
置を使用しなければならない。従って、欠陥のない薄肉
注型品を製造するためのコストは、高くなる。

発明が解決しようとする課題従って、上述した真空反重力式注型法の全利点を薄肉
部品の注型に利用するために、そのような注型法による
注型コストを削減し、かつ、この注型法の生産速度及び
収率を阻害することなく、得られる注型品における有害
混在物の存在を最少限にする要望がある。本発明は、こ
のような課題を解決することを企図したものである。

発明の目的本発明の目的は、上記要望を充足する改良された真空
反重力式注型装置及び方法を提供することである。

本発明の他の目的は、得られる注型品の機械的特性及
び性能を犠牲にすることなく、複数個の薄肉注型品の注
型を可能にする改良された真空反重力式注型装置及び方
法を提供することである。

本発明の更に他の目的は、注型中下に位置する溶融金
属のプールに浸漬するようになされた共通のドラッグス
ラブ上に担持させた消耗性、透気性鋳型で複数の薄肉金
属部品を同時に注型するようになされており、溶融金属
ぷうるから溶融金属を各鋳型へ供給するために各鋳型内
の鋳型内ゲート通と整合するスラブ内ゲート通路を有す
る改良された真空反重力式注型装置及び方法を提供する
ことである。

本発明の更に他の目的は、得られる注型部品の性能に
悪い影響を与える有害な混在物を最少限にするために、
溶融金属が上記スラブ内ゲート通路を通して吸上げられ
る際溶融金属から混在物形成不純物（最終注型品中に混
在物を形成する不純物）を除去するための溶融金属フィ
ルタ手段が各スラブ内ゲート通路に設けられている、改
良された真空反重力式注型装置及び方法を提供すること
である。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために、本発明は、溶融金属を真
空作用により反重力式に注型するための注型装置であっ
て、（ａ）下に位置する溶融金属のプールに浸漬するように
なされた底面と、頂面と、該底面と頂面の間に延設され
たスラブ内ゲート通路を有するドラッグスラブ（再使用
可能なドラッグスラブであることが好ましい）と、（ｂ）前記スラブ内ゲート通路を覆うようにしてドラッ
グスラブの頂面上に載せられたものであって、ドラッグ
スラブの頂面上に支持された底面と、内部に画定された
鋳型キャビティと、鋳型内ゲート通路と、該底面と鋳型
キャビティとの間に配設され、下方の前記スラブ内ゲー
ト通路から溶融金属を受容するようにスラブ内ゲート通
路と整合した鋳型内ゲート通路を有する少なくとも１つ
の消耗性、透気性鋳型と、（ｃ）前記スラブ内ゲート通路を前記溶融金属プール内
に位置させるように前記ドラッグスラブの底面を該プー
ルに浸漬させるためにドラッグスラブと溶融金属プール
を相対的に移動させるための移動手段と、（ｄ）前記鋳型キャビティに溶融金属を充填するために
溶融金属を前記スラブ内ゲート通路及びそれと整合した
鋳型内ゲート通路を通して鋳型キャビティ内へ吸上げる
のに十分なだけ該鋳型キャビティを拔気するための、前
記鋳型に対面するようにして配置されたした真空室と、から成る注型装置を提供する。

本発明は、又、溶融金属が前記スラブ内ゲート通路を
通して吸上げられる際溶融金属から混在物形成不純物を
除去するための溶融金属フィルタ手段が該スラブ内ゲー
ト通路に設けられている、上記構成の注型装置を提供す
る。ここで、「混在物形成不純物」とは、得られる注型
品中に混在物を形成することになる不純物のことをい
う。溶融金属から混在物形成不純物を除去することによ
って注型品の機械的強度及び性能に悪い影響を及ぼす有
害な混在物を最少限にする。

本発明の一実施例においては、前記各鋳型は、前記ド
ラッグスラブの頂面上に支持された底面を有する下型部
材と、該下型部材上に支持された多孔質の透気性上型部
材を含むものとする。各鋳型は、フィルタ手段を備えた
それぞれ対応するスラブ内ゲート通路と整合した複数の
鋳型内ゲート通路を有する。鋳型内ゲート通路の寸法
は、鋳型への充填後早期にドラッグスラブを溶融金属プ
ールから引出すことができるようにするために、鋳型キ
ャビティ内の溶融金属が固化する前に鋳型内ゲート通路
内の溶融金属を最初に固化させるように定める。

本発明の別の実施例においては、透気性上型部材を通
して鋳型キャビティを拔気するために、真空質を前記ド
ラッグスラブ上に密封状態に載置する。

本発明の更に別の実施例においては、スラブ内ゲート
通路の前記溶融金属フィルタ手段とその上方の鋳型キャ
ビティとの間に溶融金属溜めを配設する。このような溶
融金属溜めは、フィルタ手段が鋳型キャビティ内へ吸上
げられる溶融金属から除去された不純物で徐々に詰まっ
てきても、各鋳型キャビティへ均一な（実質的に一定
の）、途切れのない、制御された溶融金属流れを供給す
る。

本発明は、又、溶融金属を真空作用により反重力式に
注型するための注型方法であって、（ａ）下に位置する溶融金属のプールに浸漬するように
なされた底面と、頂面と、該底面と頂面の間に延設され
たスラブ内ゲート通路を有するドラッグスラブを準備
し、（ｂ）鋳型を前記スラブ内ゲート通路を覆うようにして
ドラッグスラブの頂面上に載せ、その際該各鋳型の鋳型
内ゲート通路の上方の鋳型キャビティへ溶融金属を供給
するために該各鋳型内ゲート通路をスラブ内ゲート通路
に整合させ、（ｃ）前記スラブ内ゲート通路を前記溶融金属プール内
に位置させるように前記ドラッグスラブと溶融金属プー
ルを相対的に移動させてドラッグスラブの底面を該プー
ルに浸漬させ、（ｄ）前記鋳型キャビティを拔気して溶融金属を前記ス
ラブ内ゲート通路及びそれと整合した鋳型内ゲート通路
を通して該鋳型キャビティ内へ吸上げ、鋳型キャビティ
に溶融金属を充填することから成る注型方法を提供す
る。

通常、鋳型に溶融金属を充填し、ドラッグスラブと溶
融金属プールを相対的に移動させてドラッグスラブの底
面を該プールから引出した後、金属を充填された鋳型と
ドラッグスラブを分離し、次ぎの注型を行うためにその
同じドラッグスラブ上に新しい鋳型を載せることができ
るようにする。更に、好ましい実施例においては、鋳型
キャビティ内に形成される注型品に有害な混在物を生じ
る不純物を除去するために溶融金属がスラブ内ゲート通
路を通して吸上げられる際溶融金属を過する。

実施例第１図を参照すると、本発明の一実施例による真空反
重力式注型装置は、共通の再使用可能なドラッグスラブ
16と、ドラッグスラブ16上に横方向（水平方向）に間隔
を置いて載せられた複数の消耗性鋳型14と、鋳型14内へ
真空作用により反重力式に（重力に抗して）注型すべき
溶融金属12のプール13を収容する容器10を含むものとし
て示されている。

ドラッグスラブ16は、溶融金属プール13に浸漬される
ようになされた水平な平坦な底面18と、外周に直立フラ
ンジ22を有する水平な平坦な頂面20と、溶融金属12をそ
れぞれ対応する鋳型14へ供給するために該底面と頂面の
間に延長した複数の互いに横方向（水平方向）に離隔さ
れ、交差しない（実質的に平行な）スラブ内ゲート通路
24を有する。各スラブ内ゲート通路24は、下方円錐形部
分25と、ドラッグスラブ16の頂面20に開口した、拡大さ
れた上方座部又は溶融金属溜め27と、溜め27と下方円錐
形部分25の間に位置する中間漸開（漸次拡開している）
部分26を有する。座部27内に有孔の（多数の孔を有す
る）セラミック製溶融金属フィルタ28が受容されてい
る。通常、セラミック製溶融金属フィルタ28は、ドラッ
グスラブ16の座部27内に接着剤によって固着する。

第２図に明示されるように、スラブ内ゲート通路24及
びその中に挿入されたフィルタ28は、ドラッグスラブ16
上に平面でみてほぼ長方形のパターンに配列されてい
る。

ドラッグスラブ16は、周知の鋳型技術に従って樹脂結
合砂で製造することができる。即ち、砂又はそれと同等
の粒子と樹脂などの結合材との混合物を、所望のスラブ
内ゲート通路24等を形成するための適当な原型に当てて
所要の形状に形成し、硬化させる。ただし、ドラッグス
ラブ16は、後述するように幾つもの鋳型14に順次に再使
用することができるように耐熱性セラミック材で形成す
るのが好ましい。このように再使用可能なドラッグスラ
ブ16を使用し、その上に１個又は複数個の鋳型14を載せ
るようにすれば、鋳型14自体に溶融金属フィルタ手段を
備えたゲート通路を設ける必要がなくなるので、鋳型の
構造をより簡単にすることができ、鋳型の製造に必要と
される鋳型材の量を少なくすることができ、更には、鋳
型自体を溶融金属に浸漬させる場合に必要とされる程耐
熱性でない安価な鋳型材で鋳型を形成することができ
る。

溶融金属フィルタ28は、注型すべき溶融金属12の破壊
的作用に耐えることができ、かつ、後述するようにスラ
ブ内ゲート通路24を通って吸上げられる溶融金属12から
酸化物粒子、スラッグ粒子、砂又はセラミック等の鋳型
材料の粒子などの「有害」寸法（例えば直径）（即ち、
得られる注型品の性能に悪い影響を及ぼす不純物の寸
法）以上の寸法の非金属不純物を除去するように選定さ
れた孔寸法を有する多孔質セラミック材（例えばジルコ
ニウム、アルミナ等）で形成するのが好ましい。通常、
溶融金属12から除去すべき混在物形成不純物の「有害」
寸法、従ってフィルタ28の所要の孔寸法は、注型すべき
部品の最小限の肉厚等の寸法及び形状、注型すべき金属
の種類、注型された部品がその企図された使用において
受ける作動条件等によって異なるが、特定の注型品に求
められる所要の性能に基いて適当な試験又は実際の使用
において経験的に決定することができる。当業者は、本
発明の実施に当っていろいろな形式の溶融金属フィルタ
を使用することができることが理解されるであろう。

第１、２図に明示されるように、複数個の鋳型14は、
それぞれの鋳型が対応するスラブ内ゲート通路24及び溶
融金属フィルタ28の上に位置するように長方形のパター
ンに横方向に間隔をおいて配置される。各鋳型14は、多
孔質の透気性上型部材32と、鋳型分割平面36において該
上型部材に係合させた（接着剤又はその他の手段によっ
て係合状態に保持させた）下型部材34とで構成されてい
る。下型部材34は、透気性であっても、不透気性であっ
てもよい。

下型部材34は、ドラッグスラブ16の頂面20上に支持さ
れる底面40を有する。

透気性上型部材32と、下型部材34は、両者の間に複数
の環状又はその他の形状の鋳型キャビティ42を画定す
る。鋳型キャビティ42は、その少なくとも一部分は透気
性上型部材32内に形成され、溶融金属を充填して固化さ
せることにより所望の注型品を形成することができるよ
うに付形されている。各鋳型キャビティは、注型すべき
部品の厚さにほぼ対応する（注型すべき金属の収縮度合
を考慮に入れて）内部厚み寸法ｔを有する。本発明は、
特に、薄肉注型品を製造するために約12.7mm（0.5in）
未満の内部厚みｔを有する鋳型キャビティ42内へ溶融金
属12を注型するのに適している。ただし、本発明は、そ
のような用例だけに限定されるものではない。

各鋳型キャビティ42は、溶融金属プール13から各鋳型
14の底面40とその上方の鋳型キャビティ42との間に延長
した複数の鋳型内ゲート通路44を通して吸上げられる溶
融金属12を充填される。各鋳型内ゲート通路44は、その
下に位置する対応するスラブ内ゲート通路24及びフィル
タ28に整合され、注型中過された溶融金属を受取る。

各鋳型14の上型部材32及び下型部材34は、ドラッグス
ラブを製造するのと同じ上述した周知の鋳型技術に従っ
て樹脂結合砂で製造することができる。

透気性鋳型14は、ドラッグスラブ16の頂面上に密封状
態に載置された真空ハウジング52によって画定された真
空失50内に密閉される。真空室50は、真空ハウジング52
の上方端壁60に密封状態に接続された導管58を通して真
空源（例えば真空ポンプ）56に連通されており、各鋳型
キャビティ42を透気性上型部材32を通して同時に拔気す
ることができ、それによってドラッグスラブ18を溶融金
属プール13に浸漬させれば、溶融金属12をスラブ内ゲー
ト通路24及び鋳型内ゲート通路44を通して吸上げること
ができる。真空ハウジング52は、その上端壁60かわ垂下
した周壁62を有し、周壁62は、真空室50の口50a画定す
る底部リップ66を有する。底部リップ66には、ドラッグ
スラブ16の頂面に密封係合する密封ガスケット64が取付
けられている。真空ハウジング52と鋳型14とは、該ハウ
ジングと鋳型を慣用のクランプ手段（図示せず）によっ
て締付けることができ、ハウジングの口44とドラッグス
ラブ16の間に密封ガスケット64を圧縮させることによっ
て密封される。

作動において、鋳型14とドラッグスラブ16と真空ハウ
ジング52を第１図に示されるように組合せ、ドラッグス
ラブ16を溶融金属プール13に向けて下降させてその底面
18を溶融金属プール13内に浸漬させ、スラブ内ゲート通
路24を溶融金属プール内に位置させる。次いで、真空源
56を作動させて真空室内50に、従って透気性上型部材32
を通して鋳型キャビティ42内に減圧（大気圧以下の圧
力）を創生する。鋳型キャビティ42内に減圧が設定され
たことにより、溶融金属12が各スラブ内ゲート通路24、
セラミック製溶融金属フィルタ28、及び各鋳型内ゲート
通路44を通して各鋳型キャビティ42内へ吸上げられ、各
鋳型キャビティ42に同時に溶融金属12を充填する。溶融
金属が鋳型キャビティ42の拔気により吸上げられる際、
各スラブ内ゲート通路24内のセラミック製フィルタ28
は、鋳型キャビティ42内へ吸上げられる溶融金属から該
フィルタの孔寸法より大きい寸法を有する混在物形成不
純物を捕捉し、除去する。かくして、鋳型キャビティ42
に注型された部品内の「有害」寸法の非金属混在物が最
少限にされる。

ドラッグスラブ16が溶融金属プール13内に浸漬されて
いる間、ドラッグスラブ16の堤防の役割を果す直立フラ
ンジ22は、1987年７月27日付の本出願人の米国特許願第
77,891号に記載されているように、上型部材と下型部材
の間の密着部（即ち、分割平面36）及び真空ハウジング
と鋳型との間の密封ガスケット64を溶融金属プール13か
ら隔離する。

更に、溶融金属フィルタ28は溶融金属プール13からは
遠い側の、ドラッグスラブ16の頂面20内の座部27に接合
されているので、その接着剤は、その下のドラッグスラ
ブの厚みによって溶融金属プール13の熱から防護される
（プール13からの放射熱から熱的に隔離され遮蔽され
る）ので、接着剤の熱分解を、従ってそれによって生じ
るガスの発生を防止する。そのようなガスは、注型品の
内部に捕捉され、その性能を低下させることになる。

溶融金属プール13から各鋳型キャビティ42への溶融金
属の充填を均一に（実質的に一定の流量で）、途切れな
く、制御された態様で行うために、注型操作中の鋳型14
への溶融金属12の流量を制御する。例えば、鋳型キャビ
ティ42内での溶融金属の早期固化を起こさせることなく
迅速に鋳型キャビティに溶融金属を充填し、しかも、鋳
型キャビティに流入する溶融金属による鋳型の内表面の
浸食を回避するために、溶融金属の望ましい均一な流量
を維持するようにスラブ内ゲート通路24、鋳型内ゲート
通路44及びセラミック製フィルタ28の孔の数、寸法及び
形状を制御する。更に、この目的のために、各フィルタ
28の上方で、各鋳型キャビティ42の下方に（例えば第３
図に示されるように各鋳型14の下型部材34の底面40内
に）溶融金属12の溶融金属溜め70を設けることができ
る。溶融金属溜め70は、フィルタ28がそれを通して鋳型
キャビティ42内へ吸上げられる溶融金属から除去された
不純物で徐々に詰まってきても、各鋳型キャビティへ均
一な（実質的に一定の）、途切れのない、制御された溶
融金属流れを供給するために設けられる。

鋳型内ゲート通路44の寸法は、鋳型14への溶融金属12
の充填後早期にドラッグスラブ16を溶融金属プール13か
ら引出すことができるようにするために、スラブ内通路
24及び鋳型キャビティ内の溶融金属が固化する前に鋳型
内ゲート通路44内の溶融金属を最初に固化させるように
定めることが好ましい。各鋳型14内の鋳型キャビティ42
及び鋳型内ゲート通路44の個数、寸法及び間隔は、米国
特許第4,340,108に説明されているように、注型すべき
部品の種類及び注型すべき禁則の種類によって定める。

鋳型キャビティ42に溶融金属12が充填され、少なくと
も鋳型内ゲート通路44の溶融金属が固化した後、スラブ
内ゲート通路24内の溶融金属が固化する前に、ドラッグ
スラブ16を上昇させてその底面18を溶融金属プール13か
ら引上げる。鋳型への充填後ドラッグスラブ16の底面18
が溶融金属プール13から引上げられると、スラブ内ゲー
ト通路24内の未固化金属はプール13内へ流下するが、フ
ィルタ28によって捕捉された溶融金属及び不純物は該フ
ィルタ内に留まる。

次いで、金属充填済み鋳型14を真空ハウジング52及び
ドラッグスラブ16から分離して離型部署へ移送し、離型
部署において慣用の態様で鋳型14からその鋳型キャビテ
ィ42内の固化した金属注型品（図示せず）を分離する。
使用済みのフィルタ28をドラッグスラブ16から取外し、
新しいフィルタ28をドラッグスラブの著面20の座部27内
に接着する。上記工程を繰返すことによって。ドラッグ
スラブ16は、次ぎの鋳型14に注型するために再使用する
ことができる。

発明の効果叙上のように、本発明は、過された溶融金属12を鋳
型内ゲート通路44を通して各鋳型キャピティ42へ制御さ
れた態様で供給するためのスラブ内ゲート通路24及び溶
融金属フィルタ28を有する再使用可能なドラッグスラブ
16上に複数個の消耗性鋳型14を担持させて使用すること
により、高い生産速度及び収率、並びに真空反重力式注
型法によって得られるその他の有利な経済性を実質的に
損なうことなく、薄肉注型品に生じる有害な混在物を最
少限にすることを可能にする改良された真空反重力式注
型装置及び方法を提供する。

本発明の真空反重力式注型装置及び方法の生産性及び
経済性を更に高めるために、各々複数個の上下に積み重
ねた鋳型14から成る複数個の鋳型積重体（図示せず）を
ドラッグスラブ16の頂面20に、各鋳型積重体の鋳型内ゲ
ート通路44を各対応するスラブ内ゲート通路24の上に整
合させるようにして載置することができる。各鋳型積重
体の上下に積み重ねられた鋳型同志は、１つ又はそれ以
上の鋳型内ゲート通路によって相互に連通させ、各鋳型
積重体のすべての鋳型に同時に溶融金属フィルタ28を有
する共通のスラブ内ゲート通路24から過された溶融金
属を充填することができるようにする。かくして、１つ
の共通のドラッグスラブ16上で同時に反重力式に注型す
ることができる鋳型14の数を増大することができる。

ただし、本発明は、単一の、又は複数個の鋳型キャビ
ティ42を有する単一の鋳型14をドラッグスラブ16上に載
せて実施することもできることは、当業者には明らかで
あろう。

第１〜３図に示された本発明の好ましい注型装置は、
各スラブゲート通路24内にそれぞれここに配設された溶
融金属フィルタ28を有するものとして例示されている
が、２つ以上のスラブ内ゲート通路24に共通の単一の溶
融金属フィルタ28を配設することができる。この目的の
ために、スラブ内ゲート通路24、フィルタ座部27並びに
溶融金属フィルタ28の寸法、形状及び配置を設定するこ
とができる。

以下に本発明をより詳しく例示するために本発明の具
体例を説明する。

具体例本発明に従って、４個の上下に積み重ねた鋳型を用い
て複数の延性鉄製自動車用連接棒を注型した。その場
合、鋳型積重体の最下段の鋳型を樹脂結合砂製ドラッグ
スラブ16上に載せ、最下段の鋳型の鋳型内ゲート通路44
をドラッグスラブ16のスラブ内ゲート通路24に整合させ
た。最下段の鋳型の上に重ねられた各鋳型の鋳型内ゲー
ト通路44は、それぞれの下の鋳型の鋳型キャビティ42に
まで延長しており、下の鋳型から溶融金属を受取るよう
になされている。ドラッグスラブ16に形成された座部27
内に「セルテックス」という登録商標名で販売されてい
る、「セル状」フィルタと称される50.8mm×50.8mm×1
2.7mm（２×２×1/2 in）大のセラミック製フィルタ28
（60％のドルジエライトと40％のムライトとから成る）
を装着し、フィルタ28の6.35mm（1/4 in）幅の周縁が座
部27の肩部に載置し、溶融金属を通すことができる、1
4.516cm²（1.5in²）の有効フィルタ面積が得られるよう
にした。）このフィルタ28は、6.4515cm²（1in²）当り1
00個のセル（細孔）を有するものであり、１秒当り2.7
〜3.6kg（６〜81b）の初期流量で溶融金属を通すことが
できるものであった。各鋳型キャビティ42は、1.08kg
（2.41b）の溶融金属受容容量を有するものであった。
水柱で3810mm（150in）の真空圧を用いて４個の鋳型キ
ャビティすべてに1371℃（2500゜F）の過された溶融
金属を充填することができた。

次ぎに、「セデックス」という登録商標で販売されて
いる、いわゆる「スポンジ状」フィルタ28をドラッグス
ラブ16に座部27に装着して、上述した具体例の場合と同
じ条件で本発明を実施した。この「セデックス」フィル
タは、90％以上アルミナから成るものであり、約90％の
気孔率を有する連続気泡型の多孔質出あり、孔の平均直
径は約2.032mm（0.080in）であった。この「スポンジ
状」フィルタ28を用いた具体例においても、延性鉄製自
動車用連接棒を首尾よく注型することができた。

以上、本発明を実施例に関連して説明したが、本発明
は、ここに例示した実施例の構造及び形態に限定される
ものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱すること
なく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変
更及び改変を加えることができることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明による真空反重力式注型装置の一実施
例の断面図であり、１組の鋳型をドラッグスラブの頂面
上に載置し、ドラッグスラブの底面を下の溶融金属プー
ルに浸漬させたところを示す。第２図は、各スラブ内ゲート通路内の溶融金属フィルタ
を示すドラッグスラブの平面図であり、鋳型は仮想線で
示されている。第３図は、第１図と同様の断面図であるが、本発明の別
の実施例を示す。 12:溶融金属 13:溶融金属プール 14:鋳型 16:ドラッグスラブ 18:ドラッグスラブの底面 20:ドラッグスラブの頂面 24:スラブ内ゲート通路 27:座部 28:溶融金属フィルタ 32:透気性上型部材 34:下型部材 40:鋳型の底面 42:鋳型キャビティ 44:鋳型内ゲート通路 50:真空室 52:真空ハウジング 70:溶融金属溜め

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ゲアリ・エフ・ラフ米国ミシガン州ファーミントン・ヒルズ、ブライドルパス・レイン25493 (56)参考文献特開昭63−224854（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−6756（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 18/04,18/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属を真空作用により反重力式に注型
するための注型装置であって、（ａ）下に位置する溶融金属のプールに浸漬するように
なされた底面と、頂面と、該底面と頂面の間に延設され
たスラブ内ゲート通路を有する再使用可能なドラッグス
ラブと、（ｂ）前記スラブ内ゲート通路を覆うようにしてドラッ
グスラブの頂面上に載せられたものであって、ドラッグ
スラブの頂面上に支持された底面と、内部に画定された
鋳型キャビティと、鋳型内ゲート通路と、該底面と鋳型
キャビティとの間に配設され、下方の前記スラブ内ゲー
ト通路から溶融金属を受容するようにスラブ内ゲート通
路と整合した鋳型内ゲート通路を有する消耗性、透気性
鋳型と、（ｃ）前記スラブ内ゲート通路を前記溶融金属プール内
に位置させるように前記ドラッグスラブの底面を該プー
ルに浸漬させるためにドラッグスラブと溶融金属プール
を相対的に移動させるための移動手段と、（ｄ）前記鋳型キャビティに溶融金属を充填するために
溶融金属を前記スラブ内ゲート通路及びそれと整合した
鋳型内ゲート通路を通して鋳型キャビティ内へ吸上げる
のに十分なだけ該鋳型キャビティを拔気するための、前
記鋳型に対面するようにして配置されたした真空室と、から成る注型装置。
【請求項２】前記スラブ内ゲート通路には、溶融金属が
該スラブ内ゲート通路を通して吸上げられる際溶融金属
から混在物形成不純物を除去するための溶融金属フィル
タ手段が設けられていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の注型装置。
【請求項３】溶融金属を真空作用により反重力式に注型
するための注型装置であって、（ａ）下に位置する溶融金属のプールに浸漬するように
なされた底面と、頂面と、該底面と頂面の間に延設され
た複数の互いに横方向に離隔されたスラブ内ゲート通路
を有する再使用可能なドラッグスラブと、（ｂ）それぞれ対応する前記各スラブ内ゲート通路を覆
うようにしてドラッグスラブの頂面上に載せられたもの
であって、ドラッグスラブの頂面上に支持された底面
と、内部に画定された鋳型キャビティと、鋳型内ゲート
通路と、該底面と鋳型キャビティとの間に配設され、下
方の前記スラブ内ゲート通路から溶融金属を受容するよ
うにスラブ内ゲート通路と整合した鋳型内ゲート通路を
有する複数の互いに横方向に離隔された消耗性、透気性
鋳型と、（ｃ）前記スラブ内ゲート通路を前記溶融金属プール内
に位置させるように前記ドラッグスラブの底面を該プー
ルに浸漬させるためにドラッグスラブと溶融金属プール
を相対的に移動させるための移動手段と、（ｄ）前記各鋳型キャビティに溶融金属を充填するため
に溶融金属を前記各スラブ内ゲート通路及びそれと整合
した鋳型内ゲート通路を通して鋳型キャビティ内へ吸上
げるのに十分なだけ該鋳型キャビティを拔気するため
の、前記複数の鋳型に対面するようにして配置された真
空室と、から成る注型装置。
【請求項４】前記各スラブ内ゲート通路には、溶融金属
が該スラブ内ゲート通路を通して吸上げられる際溶融金
属から混在物形成不純物を除去するための溶融金属フィ
ルタ手段が設けられていることを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載の注型装置。
【請求項５】前記各溶融金属フィルタ手段は、セラミッ
ク製の有効フィルタ部材から成ることを特徴とする特許
請求の範囲第４項記載の注型装置。
【請求項６】前記各スラブ内ゲート通路は、前記各溶融
金属フィルタ手段を受容するための拡大ポケットを有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の注型装
置。
【請求項７】前記各溶融金属フィルタ手段とその上方の
鋳型キャビティとの間に溶融金属溜めが配設されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の注型装
置。
【請求項８】前記各鋳型は、前記ドラッグスラブの頂面
上に支持された底面を有する下型部材と、該下型部材上
に支持された上型部材を含むことを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の注型装置。
【請求項９】前記各鋳型の上型部材は、透気性であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の注型装置。
【請求項１０】前記鋳型キャビティは、少なくともその
一部分が前記各鋳型の上型部材によって画定されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の注型装
置。
【請求項１１】溶融金属を真空作用により反重力式に注
型するための注型装置であって、（ａ）下に位置する溶融金属のプールに浸漬するように
なされた底面と、頂面と、該底面と頂面の間に延設され
た複数の互いに横方向に離隔されたスラブ内ゲート通路
を有する再使用可能なドラッグスラブと、（ｂ）前記各スラブ内ゲート通路内に配設されており、
溶融金属が該スラブ内ゲート通路を通して吸上げられる
際溶融金属から混在物形成不純物を除去するための溶融
金属フィルタ手段と、（ｃ）それぞれ対応する前記各スラブ内ゲート通路を覆
うようにしてドラッグスラブの頂面上に載せられたもの
であって、ドラッグスラブの頂面上に支持された底面
と、内部に画定された鋳型キャビティと、鋳型内ゲート
通路と、該底面と鋳型キャビティとの間に配設され、下
方の前記スラブ内ゲート通路から溶融金属を受容するよ
うにスラブ内ゲート通路と整合した鋳型内ゲート通路を
有する複数の互いに横方向に離隔された消耗性、透気性
鋳型と、（ｄ）前記スラブ内ゲート通路を前記溶融金属プール内
に位置させるように前記ドラッグスラブの底面を該プー
ルに浸漬させるためにドラッグスラブと溶融金属プール
を相対的に移動させるための移動手段と、（ｅ）前記各鋳型キャビティに混在物形成不純物を除去
された溶融金属を充填するために溶融金属を前記各スラ
ブ内ゲート通路及び溶融金属フィルタ手段を通し、前記
各鋳型内ゲート通路を通して鋳型キャビティ内へ吸上げ
るのに十分なだけ該鋳型キャビティを拔気するための、
前記複数の鋳型に対面するようにして配置され、前記ド
ラッグスラブ上に密封状態に載置された真空室と、から
成る注型装置。
【請求項１２】前記各溶融金属フィルタ手段とその上方
の鋳型キャビティとの間に溶融金属溜めが配設されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第11項記載の注型装
置。
【請求項１３】前記各鋳型は、それぞれ対応するスラブ
内ゲート通路と整合した複数の鋳型内ゲート通路を有し
ていることを特徴とする特許請求の範囲第11項記載の注
型装置。
【請求項１４】前記各鋳型は、前記ドラッグスラブの頂
面上に支持された底面を有する下型部材と、該下型部材
上に支持された上型部材を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第11項記載の注型装置。
【請求項１５】前記各鋳型の上型部材は、透気性である
ことを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の注型装
置。
【請求項１６】前記鋳型キャビティは、少なくともその
一部分が前記各鋳型の透気性上型部材によって画定され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第15項記載の注
型装置。
【請求項１７】溶融金属を真空作用により反重力式に注
型するための注型方法であって、（ａ）下に位置する溶融金属のプールに浸漬するように
なされた底面と、頂面と、該底面と頂面の間に延設され
たスラブ内ゲート通路を有する再使用可能なドラッグス
ラブを準備し、（ｂ）消耗性、透気性鋳型を前記スラブ内ゲート通路を
覆うようにしてドラッグスラブの頂面上に載せ、その際
該鋳型の鋳型内ゲート通路の上方の鋳型キャビティへ溶
融金属を供給するために該鋳型内ゲート通路を該スラブ
内ゲート通路に整合させ、（ｃ）前記スラブ内ゲート通路を前記溶融金属プール内
に位置させるように前記ドラッグスラブと溶融金属プー
ルを相対的に移動させてドラッグスラブの底面を該プー
ルに浸漬させ、（ｄ）前記鋳型キャビティを拔気して溶融金属を前記ス
ラブ内ゲート通路及びそれと整合した鋳型内ゲート通路
を通して鋳型キャビティ内へ吸上げ、該鋳型キャビティ
に溶融金属を充填し、（ｅ）前記ドラッグスラブと溶融金属プールを相対的に
移動させてドラッグスラブの底面を該プールから引出
し、（ｆ）前記金属を充填された鋳型とドラッグスラブを分
離し、該同じドラッグスラブを用いて前記工程（ｂ）、
（ｃ）及び（ｄ）を繰返す工程から成る注型方法。
【請求項１８】前記鋳型キャビティ内に形成される注型
品に有害な混合物を生じる不純物を除去するために溶融
金属が前記スラブ内ゲート通路を通して吸上げられる際
溶融金属を過することを特徴とする特許請求の範囲第
17項記載の注型方法。
【請求項１９】溶融金属が前記スラブ内ゲート通路を通
して吸上げられる際該スラブ内ゲート通路内に設けた有
孔フィルタ手段を用いて溶融金属を過することを特徴
とする特許請求の範囲第18項記載の注型方法。
【請求項２０】溶融金属を真空作用により反重力式に注
型するための注型方法であって、（ａ）下に位置する溶融金属のプールに浸漬するように
なされた底面と、頂面と、該底面と頂面の間に延設され
た複数の互いに横方向に離隔されたスラブ内ゲート通路
を有する再使用可能なドラッグスラブを準備し、（ｂ）複数の消耗性、透気性鋳型をそれぞれ対応する前
記スラブ内ゲート通路を覆うようにしてドラッグスラブ
の頂面上に載せ、その際該各鋳型の鋳型内ゲート通路の
上方の鋳型キャビティへ溶融金属を供給するために該各
鋳型内ゲート通路をそれぞれ対応する該スラブ内ゲート
通路に整合させ、（ｃ）前記スラブ内ゲート通路を前記溶融金属プール内
に位置させるように前記ドラッグスラブと溶融金属プー
ルを相対的に移動させてドラッグスラブの底面を該プー
ルに浸漬させ、（ｄ）前記鋳型キャビティを拔気して溶融金属を前記ス
ラブ内ゲート通路及びそれと整合した鋳型内ゲート通路
を通して該各鋳型キャビティ内へ吸上げ、各鋳型キャビ
ティに溶融金属を充填することから成る注型方法。
【請求項２１】前記工程（ｄ）の後に、前記ドラッグス
ラブと溶融金属プールを相対的に移動させてドラッグス
ラブの底面を該プールから引出し、前記金属を充填され
た鋳型とドラッグスラブを分離し、該同じドラッグスラ
ブを用いて前記工程（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）を繰返す
工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第20項記載
の注型方法。
【請求項２２】前記各鋳型キャビティ内に形成される注
型品に有害な混在物を生じる不純物を除去するために溶
融金属が前記各スラブ内ゲート通路を通して吸上げられ
る際溶融金属を過することを特徴とする特許請求の範
囲第20項記載の注型方法。
【請求項２３】溶融金属が前記各スラブ内ゲート通路を
通して吸上げられる際該各スラブ内ゲート通路内に設け
た有孔フィルタ手段を用いて溶融金属を過することを
特徴とする特許請求の範囲第22項記載の注型方法。
【請求項２４】前記工程（ｄ）の後に、前記ドラッグス
ラブと溶融金属プールを相対的に移動させてドラッグス
ラブの底面を該プールから引出し、前記金属を充填され
た鋳型とドラッグスラブを分離し、前記各スラブ内ゲー
ト通路から使用済みの前記フィルタ手段を除去し、各ス
ラブ内ゲート通路に新しいフィルタ手段を挿入し、該同
じドラッグスラブを用いて前記工程（ｂ）、（ｃ）及び
（ｄ）を繰返す工程を含むことを特徴とする特許請求の
範囲第23項記載の注型方法。
【請求項２５】前記工程（ｄ）において前記各鋳型の鋳
型キャビティを同時に拔気することを特徴とする特許請
求の範囲第20項記載の注型方法。
【請求項２６】前記各鋳型の鋳型キャビティは、約12.7
mm（0.5in）未満の厚みを有するように付形されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第22項記載の注型方
法。