JP2928366B2

JP2928366B2 - 鋳造材料の鋳込み装置及びその鋳込み方法

Info

Publication number: JP2928366B2
Application number: JP25937990A
Authority: JP
Inventors: 勲松本
Original assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: DKK Co Ltd
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1999-08-03
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JPH04138864A

Description

【発明の詳細な説明】 a. 産業上の利用分野本発明は、鋳造材料を収容するとぼと、前記るつぼ内
の鋳造材料を加熱して溶解する加熱手段と、前記るつぼ
内の溶湯が注入される鋳型とを備えた鋳造材料の鋳込み
装置、及びその装置を用いた鋳込み方法に関するもので
ある。

b. 従来の技術第３図は、従来の鋳込み装置に用いられているるつぼ
１を示すものであって、このるつぼ１は、通常、有底円
筒形状に成形されている。なお、るつぼ１の素材として
は、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、銅等の各種の
ものが使用されている。また、るつぼ１に入れた鋳造材
料の加熱手段として、電子ビーム、アーク、プラズマビ
ーム、高周波誘導加熱コイル等が採用されている。

ところで、従来では、次のようにして鋳造材料の鋳込
み作業を行なうようにしていた。

まず、るつぼ１内にチタン材等の鋳造材料２を入れて
10^-2Torr以下の高真空の雰囲気中で高周波誘導加熱コイ
ル３等により加熱して溶解させる。この際、るつぼ１内
の鋳造材料２の状態は、第３図に示す如くになる。具体
的に述べると、溶解された鋳造材料２は、温度の低いる
つぼ１の内面に接触した周辺部分では凝固して凝固層４
となり、その内部には溶湯５が保持された状態となる。
そのため、鋳造材料２の溶湯５はるつぼ１と反応するこ
となく、すなわち、るつぼ１の素材から汚染されること
なく溶解される。そして、その状態の下で十分な精製、
脱ガスを行って溶湯５（溶融金属）の品質向上を図った
後に、るつぼ１の軸心を鉛直方向から水平方向に向けて
傾倒することにより、るつぼ１内の溶湯５を所定の鋳型
（図示せず）に注入して鋳造を行なうようにしていた。

なお、このような鋳造方法は鋳造材料２の凝固層４の
形状が頭蓋骨（skull）に似ていることから、スカル溶
解法と呼ばれている。

c. 発明が解決しようとする課題上述の如き従来のスカル溶解法を溶いた鋳造方法で
は、るつぼ１を傾けながら、溶湯５を鋳型に注入するよ
うにしていたため、溶湯５の注入時間（鋳込み時間）が
長くなり、その結果、溶湯５を注入する間に溶湯５の温
度低下を来す問題点がある。すなわち、鋳込み始めと終
わりでは溶湯５の温度に差を生じ、鋳造製品に品質劣化
を招くおそれがある。

また、鋳込み後に、るつぼ１の内面に相当量の凝固し
た金属材料が付着状態でるつぼ１内に残存してしまう等
の問題点もある。

このような問題点を解決するために、第４図或いは第
５図に示すようなるつぼ6,7が提案されている。第４図
に示するとぼ６は、鋳造材料３が溶解すると同時に、る
つぼ底部6aの中央に形成された円形の開孔6bから溶湯５
を自然劣化させるようにしたものである。また、第５図
に示するつぼ７は、鋳造材料２が溶解した後に、るつぼ
７を左右に２つに分離してるつぼ７内の溶湯５を下方へ
落下させるようにしたものである。

しかしながら、第４図のるつぼ６を用いる場合には、
次のような不都合がある。

すなわち、この場合には、るつぼ６内の溶湯５の量が
変化するに従って溶湯５の流出速度が異なり、鋳込み始
めと終わりとでは単位時間当たりの流出量が変化する。
そのため、鋳込み始めと終わりでの溶湯５の温度の差は
るつぼ１を傾倒させて鋳込む場合に比べれば小さいもの
の、依然として可成り大きな温度差がある。従って、こ
の場合、鋳込み温度の制御は困難である。このような状
態を生じると、鋳造製品の品質が劣化することとなる。
また、比重の大きい鋳造材料と比重の小さな鋳造材料と
で流出速度が異なるので、鋳造材料に応じて開孔6bの大
きさを選択する必要があり、その選択は非常に面倒であ
る。さらに、流動性の悪い材料から成る溶湯５の場合に
は、小径の開孔6bからは流出しにくいので、鋳造材料２
を過熱ぎみにして流出させる必要がある。また、加熱源
としてアークや電子ビーム等を用いた場合には、上部か
らの加熱のため、るつぼ底部6a付近での溶湯５の温度が
上部に比べて相対的に低く、この温度の低い溶湯部分か
ら落下することになるので、適切な鋳込み温度を得るこ
とができない。

一方、第５図のるつぼ７を用いる場合には、次のよう
な不都合がある。

すなわち、この場合には、るつぼ７の左右中央を中心
に２つのるつぼ部材7a,7bの底壁部7c,7dを互いに離れる
方向に回動させるようにしているので、るつぼ７内の溶
湯５は水平面に対して少し傾斜された前記底壁部7c,7d
上を流動して下方へ落下されることとなる。そのため、
溶湯５は比較的早く鋳型に注入され始めるのであるが、
溶湯５の注入は瞬時ではなく或る程度の時間を要するの
で鋳込み始めと終わりでの鋳込み温度に差を生じてしま
う不都合は完全には解消できない。また加熱手段として
高周波誘導加熱コイル３を溶いる場合には、このコイル
３を２つに分割可能に構成する必要を生じ、構成が複雑
となる。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、極めて簡単な構成でありながら、る
つぼ内の溶湯を温度の低下を来すことなく瞬時に鋳型内
に鋳込みことができ、しかも、るつぼの内部に残存する
凝固した鋳造材料の量を極力少なくすることができるよ
うな鋳造材料の鋳込み装置及びそ鋳込み方法を提供する
ことにある。

d. 課題を解決するための手段上述の目的を達成するために、本発明に係る装置では
鋳造材料を収容するるつぼと、前記るつぼ内の鋳造材料
を加熱して溶解する加熱手段と、前記るつぼ内の鋳造材
料を加熱して溶解する加熱手段と、前記るつぼ内の溶湯
が注入される鋳型とを備えた鋳造材料の鋳込み装置にお
いて、前記るつぼの筒状側壁部と底壁部とを互いに分割
すると共に、前記底壁部を前記筒状側壁部から分離する
ための駆動機構を設け、前記駆動機構にて前記底壁部を
駆動することにより、前記るつぼ内の溶湯を前記鋳型に
落下せしめて注入するように構成している。

また、本発明に係る方法では、るつぼ内に鋳造材料を
収容して加熱することにより前記鋳造材料を溶解し、し
かる後に、前記るつぼの底壁部を前記るつぼの筒状側壁
部から分離することにより前記るつぼ内の溶湯を鉛直下
方に瞬時に落下させて鋳型に注入するようにしている。

以下、本発明の実施例に付き第１図及び第２図を参照
して説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示すものであって、本
例の鋳込み装置10は、鋳造材料11を収容するるつぼ12
と、鋳造材料11の加熱手段である高周波誘導加熱コイル
13の、るつぼ12内の溶湯が注入される鋳型14と、るつぼ
12の底壁部を回動させる駆動機構15とをそれぞれ具備し
ている。なお、図示を省略したが、るつぼ12及び鋳型14
の周囲は真空雰囲気となるように構成されている。

上述のるつぼ12は、円筒状側壁部16と、この円筒状側
壁部16の下端に嵌合状態で配置された底壁部17とから構
成されており、円筒状側壁部16と底壁部17とは互いに個
別に分割されている。そして、るつぼ12の円筒状側壁部
16の回りには、その外周に対して僅かな間隔を置いてこ
の側壁部16を取り囲むように複数巻きの高周波誘導加熱
コイル13が同心状に対応配置されるようになっている。
さらに、るつぼ12の底壁部17の直下箇所には、鋳型14が
配置されている。

また、上述の駆動機構15は、底壁部17に連結された回
動アーム18と、この回動アーム18を回動するアクチュエ
ータ19の作動ロッド19aとから構成されている。

次に、上述の鋳込み装置10を用いて鋳造材料（例え
ば、チタン合金等）を鋳込む方法について述べる。

まず、るつぼ12を高周波誘導加熱コイル13で取囲まれ
た領域内に配置し、るつぼ12の底壁部17上に鋳造材料を
載置する。しかる後に、高周波誘導加熱コイル13に高周
波電流を供給し、鋳造材料11をジュール加熱して溶解せ
しめる。これにより、るつぼ12内には溶解した鋳造材料
11の溶湯20が得られる。

しかる後、溶湯20が所定の鋳込み温度となった時点
で、アクチュエータ19を作動させて作動ロッド19aを回
転駆動することによってるつぼ12の底壁部17を回動アー
ム18とともに第１図で矢印Ａ方向に回動させる。これに
伴い、底壁部17上の溶湯20は自重によって鉛直下方へ瞬
時に落下され、直下の鋳型14内に注入されて鋳込まれ
る。

従って、本例によれば、溶湯20は瞬時に鋳型14に鋳込
まれることとなるので、鋳込み始めと終わりとの間に温
度差を生じることなく迅速に鋳込み操作を行なうことが
できるため、高品質の鋳造製品を得ることができる。

また、第２図は本発明の第２実施例を示すものであっ
て、本考案例は、るつぼ12の底壁部17を水平方向（矢印
Ｂ方向）にスライドさせるように構成したものである。
すなわち、底壁部17に連結されたアーム22をアクチュエ
ータの作動ロッド23ぬいて矢印Ｂ方向に駆動し得るよう
に構成したものである。

この場合にも、底壁部12をスライドさせることによっ
てるつぼ12内の溶湯20を瞬時に落下せしめて鋳型14内に
注入することができる。

以上、本発明の実施例に付き述べたが、本発明は既述
の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思
想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

例えば、底壁部12の回動又はスライド機構は、底壁部
12を円筒状側壁部16から分離し得るものであれば、どの
ような構成のものであってもよい。

e. 発明の効果以上の如く、本発明に係る鋳造材料の鋳込み装置によ
れば、るつぼの底壁部を筒状側壁部から分割してこれを
駆動可能に構成しただけの極めて簡単な構成なものであ
りながら、るつぼ内の溶湯を鋳込み始めと終わりとで鋳
込み温度に変化を生じることなく鋳込み操作を行なうこ
とができ、ひいては良質の鋳造製品を製造することがで
きる。

また、本発明に係る鋳造材料の鋳込み方法によれば、
るつぼの底壁部を筒状壁部から引き離すことによってる
つぼ内の溶湯を鉛直下方に落下させるようにしたので、
溶湯は瞬時に鋳型に注入されることとなり、従って鋳込
み温度の低下を来すことなく理想的な設定温度で鋳込み
作業を行なうことができる。その上、鋳込み始めと終わ
りとで溶湯の温度変化を殆ど生じないので、るつぼ内部
に付着状態で残る鋳造材料の量を少なく抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す鋳込み装置の断面
図、第２図は本発明の第２実施例を示す鋳込み装置の断
面図、第３図、第４図、第５図及び第６図は従来の鋳込
み装置に用いられているるつぼ及び高周波誘導加熱コイ
ルをそれぞれ示す断面図である。 10……鋳込み装置、11……鋳造材料、 12……るつぼ、 13……加熱手段である高周波誘導加熱コイル、 14……鋳型、15……駆動機構、 16……円筒状側壁部、17……底壁部、 19……アクチュエータ、19a……作動ロッド、 20……溶湯。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 41/14 B22D 39/02 B22D 21/02 F27B 14/06 F27B 14/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳造材料を収容するるつぼと、前記るつぼ
内の鋳造材料を加熱して溶解する加熱手段と、前記るつ
ぼ内の溶湯が注入される鋳型とを備えた鋳造材料の鋳込
み装置において、前記るつぼの筒状側壁部と底壁部とを
互いに分割すると共に、前記底壁部を前記筒状側壁部か
ら分離するための駆動機構を設け、前記駆動機構にて前
記底壁部を駆動することにより、前記るつぼ内の溶湯を
前記鋳型に落下せしめて注入するように構成したことを
特徴とする鋳造材料の鋳込み装置。
【請求項２】るつぼ内に鋳造材料を収容して加熱するこ
とにより前記鋳造材料を溶解し、しかる後に、前記るつ
ぼの底壁部を前記るつぼの筒状側壁部から分離すること
により前記るつぼ内の溶湯を鉛直下方に瞬時に落下させ
て鋳型に注入するようにしたことを特徴とする鋳造材料
の鋳込み方法。