JP2857415B2 - 加圧鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、加圧鋳造方法に関し、特に、加圧気体の加
圧力によって溶融状態の鋳造用材料に圧力を加え、押し
湯効果を高める加圧鋳造方法に関する。

（従来の技術） 前記の加圧鋳造方法としては、実開昭63−41352号公
報に示されるように、耐熱粒子体中に形成された成形用
キャビティと連通し且つ前記耐熱粒子体の上端面に開口
する湯口部に、溶融状態の鋳造用材料を供給した後、前
記湯口部を含むまわりの耐熱粒子体上に、蓋体と該蓋体
の周縁から延びる周縁フランジ部と該周縁フランジ部の
下方開口部に設けたシール部材とにより形成され、且
つ、加圧源に接続された圧力室を有する加圧蓋を湯口部
を覆うように被せ、その後、前記加圧源から前記圧力室
に加圧気体を供給し、この加圧気体の加圧力によって湯
口部の溶融状態の鋳造用材料に圧力を加えるものが知ら
れている。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、前記の加圧鋳造方法は、加圧蓋の圧力室に
加圧気体を供給してシール部材を湯口部形状に添わせて
変形させ、シール部材により直接湯口部の溶融状態の鋳
造用材料を加圧するものであるため、シール部材が鋳造
用材料の熱で損傷し、加圧気体が耐熱粒子体中を通って
外部に洩れるという問題があり、信頼性に乏しいという
欠点があった。

このように従来の加圧鋳造方法は、加圧蓋の圧力室に
供給する加圧気体が外部に洩れるため、溶融状態の鋳造
用材料を十分に加圧することができないので、成形キャ
ビティ内の鋳造用材料に対して十分な押し湯効果を作用
させることができない。このため、鋳造品に巣が生じた
り、或いは、鋳造品の組織が粗密になったりするという
問題がある。

前記に鑑みて、本発明は、簡単な構成でありながら、
加圧蓋の内部空間のシール性を確保し、これにより、鋳
造用材料を確実に加圧できるようにすることを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） 前記の目的を達成するため、本発明は、加圧蓋の周縁
フランジ部を湯口部の鋳造用材料に没入させ、この状態
で加圧蓋の内部空間に加圧力を供給するものである。

具体的に本発明の講じた解決手段は、開口周縁に周設
された環状溝を備え、耐熱粒子体中に形成された成形用
キャビティと連通し且つ前記耐熱粒子体の上方に開口す
る湯口部を構成する湯口部材の内部及び前記環状溝の内
部に、溶融状態の鋳造用材料を注入した後、前記環状溝
内部の鋳造用材料に、蓋体と該蓋体の周縁から下方に突
出する周縁フランジ部とからなり下方に開口する内部空
間が加圧源に連通接続された加圧蓋の前記周縁フランジ
部を没入させ、しかる後、前記加圧源から前記加圧蓋の
内部空間に加圧気体を供給して、この加圧気体の加圧力
によって溶融状態の鋳造用材料に圧力を加えるものであ
る。

（作用） 前記の構成により、加圧蓋の周縁フランジが湯口部材
の環状溝内部の鋳造用材料に没入されると、加圧蓋の蓋
体と、蓋体の周縁から下方に突出する周縁フランジ部
と、湯口部材の環状溝内部の鋳造用材料とにより密封状
態の空間が形成され、この密封空間は蓋体と周縁フラン
ジ部とにより形成される加圧蓋の内部空間と連通してい
る。この状態で、加圧蓋の内部空間に加圧気体を供給す
ると、加圧気体の加圧力は外部へ洩れることなく密封空
間に作用するので、溶融状態の鋳造用材料に十分な圧力
が作用する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は、本発明の前提となる加圧鋳造装
置A1の断面構造を示し、有底筒状の鋳造用容器10が、ベ
ース11の上面に載置されており、この鋳造用容器10の内
部には、非粘結性の乾燥鋳物砂よりなる耐熱粒子体12が
収納されている。

また、鋳造用容器10の底部10aには多数の通気孔10bが
設けられており、鋳造用容器10の内部は通気孔10bを介
して、ベース11の内部に設けられた減圧エア通路11aと
連通している。

鋳造用容器10の上部には、中央孔14aを有する板状の
フレーム14が着脱自在に設けられ、フレーム14は中央孔
14aの周縁部において加圧ユニット16を支持している。
加圧ユニット16は、筒状のケーシング18の内部において
エアシリンダー20を、ケーシング18の外部において加圧
エアを貯溜するためのアキュムレータ22を各々備えてお
り、アキュムレータ22は加圧源としての図示していない
圧縮機に接続されている。また、加圧ユニット16は、一
端部が圧力調整弁24を介してアキュムレータ22に接続さ
れた加圧エア供給路26を有しており、この加圧供給路26
の他端部及びエアシリンダー20のピストンロッド20aは
各々フレーム14の中央孔14aの内部へ延びている。

フレーム14の中央孔14a及びその下方には、蓋体28a
と、蓋体28aの下面周縁部から下方へ突出する周縁フラ
ンジ部28bとからなる加圧蓋28が配置されている。加圧
蓋28は蓋体28a上面においてエアシリンダー20のピスト
ンロッド20aに支持されており、エアシリンダー20を駆
動することにより加圧蓋28は昇降可能である。また、蓋
体28aと周縁フランジ部28bとにより形成された内部空間
28cは、蓋体28aの内部を貫通して設けられたエア通路28
dを介して加圧エア供給路26の他端部と連通しており、
加圧蓋28の内部空間28cには、加圧エア供給路26及びエ
ア通路28dを通じてアキュムレータ22から加圧気体とし
ての加圧エアを供給することができる。さらに、周縁フ
ランジ部28bの先端にはセメント製の耐熱性を有するシ
ール材28eが接着されている。

第２図に示すように、耐熱粒子体12の内部には、成形
用キャビティ32を形成するための発泡ポリスチレン等よ
りなる消失性模型34が、その上端部34aを耐熱粒子体12
から上方へ突出させた状態で埋設されている。この場
合、消失性模型34の埋設部34bの周面には予め塗型剤36
が塗布されている。

消失性模型34を耐熱粒子体12の内部に埋設する方法と
しては、減圧エア通路11aを通じて鋳造用容器10の内部
を減圧して耐熱粒子体12を流動させながら、消失性模型
34を耐熱粒子体12の内部へ挿入する方法、及び、鋳造用
容器10の内部に消失性模型34を収納した状態で上方から
耐熱粒子体12を充填する方法等を採用できるが、いずれ
の方法によっても、消失性模型34の埋設後に鋳造用容器
10を振動して耐熱粒子体12を締め固めることが好まし
い。

耐熱粒子体12の上面における消失性模型34の外方に
は、粘結性の鋳物砂により筒状に形成された湯口部材38
が配置されている。湯口部材38の中空部は上方が拡開し
た湯口部40を構成しており、また、湯口部材38上端部の
内径は加圧蓋28の周縁フランジ部28bの外径よりも若干
径大に形成されている。

湯口部材38の外方には、金属製筒状のスリーブ42が、
その内周面が湯口部材38の外周面に当接した状態で配置
されており、これにより、湯口部材38はスリーブ42によ
って保持されている。また、スリーブ42の下端部から下
方へ突出する突出部42aが耐熱粒子体12の内部に嵌入さ
れると共に、スリーブ42の下端部から外方へ拡がる拡開
部42bが耐熱粒子体12の上面に当接しており、これらに
より、スリーブ42ひいては湯口部材38は耐熱粒子体12に
よって保持されている。

次に、上記加圧鋳造装置A1を用いて加圧鋳造する方法
について説明する。

まず、第２図に示すように、消失性模型34を耐熱粒子
体12の内部に埋設して締め固めた後、湯口部40に溶融状
態の鋳造用材料44を供給する。このようにすると、消失
性模型34は燃焼して消失し、その跡に塗型剤36によって
囲繞された成形用キャビティ32が形成される。また、消
失性模型34の燃焼により生じたガスは、耐熱粒子体12の
内部を通って減圧エア通路11aから鋳造用容器10の外部
へ流出する。

次に、第１図に示すように、鋳造用材料44を湯口部40
へ供給後速やかに、好ましくは鋳造用材料44の供給完了
後10秒以内に、エアシリンダー20を駆動して加圧蓋28を
下降させ、加圧蓋28の周縁フランジ部28bを鋳造用材料4
4の上部周縁に没入させる。このようにすると、鋳造用
材料44の上部周縁は、加圧蓋28の周縁フランジ部28bに
よって急速に冷却されるため、シール材28eに密着しな
がら凝固するので、周縁フランジ部28bの没入後僅かな
時間の後、例えば没入約７秒後に、加圧蓋28の蓋体28
a、周縁フランジ部28b及び鋳造用材料44上面によって形
成される内部空間は密封状態になる。

次に、加圧蓋28の内部空間28cにアキュムレータ22か
ら例えば４気圧の加圧エアを供給し、加圧エアの供給開
始後、約20秒間この加圧状態を維持する。このようにす
ると、加圧蓋28の蓋体28a、周縁フランジ部28b及び鋳造
用材料44上面によって形成される密封空間が加圧エアに
よって加圧されるため、この加圧力によって溶融状態の
鋳造用材料44に十分な圧力が作用して押し湯効果が高め
られ、その後、鋳造用材料44が凝固するので、引け巣や
ピンホールの無い製品が得られる。

次に、加圧蓋28の内部空間28cへの加圧エアの供給を
停止すると共に加圧蓋28を上昇させ、その後、耐熱粒子
体12中から製品を取り出す。この場合、凝固した鋳造用
材料44がシール材28eに密着しているので、シール材28e
は加圧蓋28の周縁フランジ部28bの先端から離脱して鋳
造用材料44中に残留する。

次に、第３図及び第４図に示すように、本発明の実施
例に用いる加圧鋳造装置A2を説明する。

加圧鋳造装置A2は、加圧蓋28の周縁フランジ部28bの
先端にシール材28eが接着されておらず、また、湯口部
材38の上端面には深さ5mm程度の環状溝38aが周設されて
いる。

さらに、加圧蓋28の周囲に筒状の押え部材46が配設さ
れ、この押え部材46の上面は押え部材押圧用シリンダー
48に支持されている。これにより、押え部材46は、湯口
部材38の上端面に対して接近及び離反が可能である。

以下、本発明の実施例つまり前記の加圧鋳造装置A2を
用いて加圧鋳造する方法について説明する。

まず、湯口部40つまり湯口部材38及び環状溝38aの各
々の内部に、溶融状態の鋳造用材料44を充填する。この
ようにすると、環状溝38aの内部の鋳造用材料44は、湯
口部材38内部の鋳造用材料44よりも少量であるため、速
やかに冷却されるので、早く温度が低下する。

そして、環状溝38a内の鋳造用材料44が、鋳造用材料4
4の凝固完了温度である500〜550℃の上下50℃程度の温
度になったとき、加圧蓋28を下降させて、周縁フランジ
部28bを環状溝38a内の鋳造用材料44中に没入させる。

このようにすると、鋳造用部材44は、前記温度領域で
は凝固が完了した直後の状態、つまり、凝固している
が、高温のため変形性を有している状態であるので、周
縁フランジ部28bの先端の形状に追従し易い。このた
め、加圧蓋28を押圧すると、周縁フランジ部28bを鋳造
用材料44中に没入できる一方、鋳造用材料44は、一応凝
固が完了しているので、周縁フランジ部28bの先端には
付着しない。

この状態で、加圧蓋28の内部空間28cに加圧エアを供
給すると、湯口部材38内部の溶融状態の鋳造用材料44
は、加圧エアの加圧力によって加圧され、成形用キャビ
ティ32内の鋳造用材料44に押し湯効果が作用し、凝固す
る。このように周縁フランジ部28bを凝固完了直後の鋳
造用材料44に没入させると、凸状周縁部28bの没入直後
に加圧エアの供給ができるので時間の節約ができる。

次に、第４図に示すように、押え部材46によって環状
溝38aで凝固している鋳造用材料44を押圧する一方、エ
アシリンダー20を駆動して加圧蓋28を上昇させる。

このようにすると、鋳造用材料44は、加圧蓋28の周縁
フランジ部28bに付着していないし、押え部材46によっ
て押圧されているので、周縁フランジ部28bは、鋳造用
材料44からスムーズに離脱する。その結果、第４図に示
すように、鋳造用材料44に周縁フランジ部28bの跡44aが
残る。

なお、この場合、周縁フランジ部28bの先端傾斜面を
垂直方向に対して10度以上傾斜させておくと、鋳造用材
料44からの離脱が一層容易になる。

前記実施例では、凝固した鋳造用材料44から周縁フラ
ンジ部28bを容易に離脱させるために、環状溝38aの深
さを5mm程度とする手段、鋳造用材料44が凝固完了直
後のときに、加圧蓋28の周縁フランジ部28bを没入させ
る手段、及び、押え部材46で凝固後の鋳造用材料44を
押圧しながら加圧蓋28を上昇させる手段をすべて採用し
たが、これに代えて、いずれかの１つの手段のみを採用
してもよい。

第５図は上記実施例の変形例に用いる加圧鋳造装置A3
の断面構造を示し、湯口部材38の上端面には、前記加圧
鋳造装置A2の環状溝38aよりも、かなり大きい断面積を
有する環状溝38bが設けられている。

この加圧鋳造装置A3を用いて鋳造するには、湯口部40
つまり湯口部材38及び環状溝38bのそれぞれの内部に、
溶融状態の鋳造用材料44を充填した直後、加圧蓋28の周
縁フランジ部28bを環状溝38bの内部に没入させる。

このようにすると、環状溝38b内部の鋳造用材料44b
は、湯口部材38によって冷却されているので、周縁フラ
ンジ部28bを没入したときには半凝固状態である。この
ため、加圧蓋28を押圧すると、周縁フランジ部28bは容
易に鋳造用材用44b中に没入できる。

また、周縁フランジ部28bが湯口部材38内部の鋳造用
材料44cと直接接触しないため、湯口部材38内の鋳造用
材料44cの温度が低下し難いので、鋳造用材料44cの成形
用キャビティ32への充填性が向上すると共に、高温の鋳
造用材料44cの熱が加圧蓋28を通じて加圧ユニット16に
伝わり難く、エアシリンダー20等の機器を損傷すること
がない。

なお、加圧蓋28の周縁フランジ部28bの先端にシール
材28eを接着しないで、周縁フランジ部28bをすべて金属
製で構成してもよい。このようにすると、環状溝38b内
の鋳造用材料44bがより速やかに凝固するので、加圧蓋2
8の内部空間28cへ加圧エアを供給するタイミングを早く
することができる。

第６図は本発明の第２実施例に用いる加圧鋳造装置A4
の断面構造を示す。

加圧鋳造装置A4は、鋳造用容器10の外部で予め造型し
た砂型50を用いるものである。すなわち、まず、粘結性
の鋳物砂によって上型52と下型54とを各々造型し、これ
ら上型52及び下型54の内面に、鋳造用材料44が砂型50の
壁部へ差し込むのを防止するための塗型剤56を塗布し、
その後、上型52と下型54を組み付けて砂型50を製造す
る。次に、この砂型50を消失性模型34の場合と同様に、
耐熱粒子体12の内部に埋設したものである。

この加圧鋳造装置A4を用いる場合も、前記各実施例及
び変形例と同様の方法によって加圧鋳造することができ
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係る加圧鋳造方法によ
ると、加圧蓋の周縁フランジ部を湯口部材の環状溝に注
入された鋳造用材料中に没入させて、加圧蓋の蓋体、周
縁フランジ部及び鋳造用材料によって密封空間を形成
し、その後、加圧蓋の内部空間ひいては前記密封空間に
加圧エアを供給するので、加圧エアの加圧力によって溶
融状態の鋳造用材料を確実に加圧することができる。

周縁フランジ部は湯口部材の内部の鍛造用材料に直接
接触することがないので、湯口部材内部の鍛造用材料の
温度低下を抑制することができ、成形用キャビティへの
充填性を向上することができる。

また、環状溝内部の鍛造用材料は湯口部材内部の鍛造
用材料よりも少量であるため速やかに冷却され、鍛造用
材料の高熱が加圧ユニットに伝わりにくい。従って、エ
アシリンダー等の機器の損傷を防止することができる。

更に、環状溝内部の鍛造用材料は短時間で凝固するの
で、加圧蓋による密閉状態を早期に達成することがで
き、加圧エアの供給タイミングを早めることができる。

このように、本発明によると、簡単な構成でありなが
ら、各圧蓋の内部空間のシール性を確保した状態で、加
圧エアによって溶融状態の鋳造用材料を加圧することが
できるので、鋳造用材料の押し湯効果を十分に高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の前提技術に用いる加圧鋳造
装置の断面図であって、第１図は加圧力供給後の全体構
成、第２図は鋳造用材料注入前の一部分を各々示し、第
３図及び第４図は本発明の実施例に用いる加圧鋳造装置
の断面図であって、第３図は加圧蓋を下降させた状態、
第４図は加圧蓋を上昇させた状態を各々示し、第５図は
変形例に用いる加圧鋳造装置の断面図、第６図は第２実
施例に用いる加圧鋳造装置の断面図である。 A1,A2,A3,A4……加圧鋳造装置 12……耐熱粒子体 28……加圧蓋 28a……蓋体 28b……周縁フランジ部 28c……内部空間 32……成形用キャビティ 40……湯口部 44……鋳造用材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−52978（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−34571（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−199235（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−48087（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 27/09 - 27/13,18/06 B22C 9/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開口周縁に周設された環状溝を備え、耐熱
   粒子体中に形成された成形用キャビティと連通し且つ前
   記耐熱粒子体の上方に開口する湯口部を構成する湯口部
   材の内部及び前記環状溝の内部に、溶融状態の鋳造用材
   料を注入した後、 前記環状溝内部の鋳造用材料に、蓋体と該蓋体の周縁か
   ら下方に突出する周縁フランジ部とからなり下方に開口
   する内部空間が加圧源に連通接続された加圧蓋の前記周
   縁フランジ部を没入させ、 しかる後、前記加圧源から前記加圧蓋の内部空間に加圧
   気体を供給して、この加圧気体の加圧力によって溶融状
   態の鋳造用材料に圧力を加える ことを特徴とする加圧鋳造方法。