JP3481679B2 - Low pressure casting method - Google Patents

Low pressure casting method

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JP3481679B2
JP3481679B2 JP13505694A JP13505694A JP3481679B2 JP 3481679 B2 JP3481679 B2 JP 3481679B2 JP 13505694 A JP13505694 A JP 13505694A JP 13505694 A JP13505694 A JP 13505694A JP 3481679 B2 JP3481679 B2 JP 3481679B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、低圧鋳造方法に係り、
特に、保持炉内のAl合金やMg合金等の溶湯の酸化等
を防止して、高品質の鋳造製品を得ることができるよう
にしたものに関する。 【0002】 【従来の技術】従来、この種の低圧鋳造方法は、ダイカ
スト鋳造製品よりも高品質の鋳造製品が得られるので、
例えば、自動車用ホイール等の強度が要求される鋳造製
品の製造に用いられている。 【0003】この低圧鋳造方法は、保持炉内の溶湯内に
導管(ストーク)の下端を位置させ、その導管の上端を
金型のキャビティに連通して構成されている。 【0004】上記従来方法で鋳造を行うには、保持炉を
保持炉内の溶湯と反応しない保護ガスを用いて加圧状態
に保ち、溶湯を導管内を上昇させてキャビティ内に供給
し、キャビティ内の溶湯が固化したときに保持炉を大気
開放して導管内の溶湯を保持炉内に戻すようにしてい
る。 【0005】また、導管内の溶湯が大気に触れて酸化
し、次回の鋳造時にその酸化物がキャビティ内に混入し
て鋳物製品の品質を劣化させないようにするために、導
管内にN2 ガス等の溶湯と反応しない保護ガスが供給さ
れるように構成されている(例えば、特公昭55−51
666号公報又は実開平5−18747号公報)。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の低圧鋳造方法においては、鋳造時に保持炉の加圧を
解いたときに、保持炉が大気開放されて溶湯の表面が空
気に触れて溶湯が酸化するという問題点があった。 【0007】そこで本発明は、上記欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、保持炉が大気と
同じ圧力状態においても保持炉内の溶湯が保護ガスで覆
われるようにした低圧鋳造方法を提供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明に係る低圧鋳造
は、上記目的を達成するために、Al合金又はMg合
金等の溶湯を収納する保持炉の溶湯内に下端開口部が位
置し、上端開口部が鋳型のキャビティに連通している導
管を有し、その導管を介してその保持炉に収納された溶
湯をそのキャビティに供給する低圧鋳造方法において、
前記保持炉に保護ガスを供給してその保持炉を加圧状態
にし、前記導管を介してその保持炉に収納されている溶
湯を前記キャビティに供給し、そのキャビティに供給さ
れた溶湯を固化する溶湯注入,固化工程と、その溶湯注
入,固化工程後、前記導管内に保護ガスを供給する導管
内保護ガス導入工程と、その導管内保護ガス導入工程
後、前記導管内に保護ガスを供給させながら前記保持炉
を大気開放させてその導管内の溶湯をその保持炉の溶湯
のレベルと同一にする導管内溶湯排出工程と、その導管
内溶湯排出工程後、前記導管内及び前記保持炉に保護ガ
スを供給して待機する待機工程と、を有することを特徴
としている。 【0009】 【作用】上記構成において、保持炉の加圧状態が解かれ
ているときに、少なくともその保持炉の溶湯表面を保護
ガスで覆うように保護ガス供給され、また、保持炉の
加圧状態が解かれているときに、導管の上部から保護ガ
供給される。したがって、保持炉及び導管内の溶湯
は空気に触れることがない。 【0010】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、一実施例方法を実施するための低圧鋳造
装置の概略構成を示す断面図である。 【0011】保持炉1は、所定容量を有し、その内部に
Al合金やMg合金等の溶湯aが収納され、図示しない
加熱手段により加熱されて、溶湯aが常時溶融状態を維
持するように構成されている。 【0012】保持炉1の上部は蓋2が設けられていて、
保持炉1内が大気と遮断されているとともに、その蓋2
の中央部に導管3が貫通して設けられている。 【0013】導管3は、下端開口部3′が溶湯a内に位
置する下部導管3aと、上部開口部3″が金型イのキャ
ビティCに連通している上部導管3bと、これら両導管
3a,3bを接続する中部導管3cとから構成されてい
る。なお、これら各導管3a〜3bの周囲には、ヒータ
(図示せず)が設けられていて、各導管3a〜3bを所
定の温度に加熱し、各導管3a〜3bの内壁に溶湯の付
着が起きないように工夫されている。 【0014】上記中部導管3cの上部には膨張圧縮室4
が形成されている。すなわち、中部導管3cの上部は、
上部導管3aと等しい仕切壁3c′が垂下し、その仕切
壁3c′と中部導管3cとの間に、上端が閉止され、下
端が中部導管3c内と連通した膨張圧縮室4が設けられ
ている。 【0015】図中、L1 は保護ガスを供給するガス供給
管であって、このガス供給管L1 は、バルブV1 を介し
て上記中部導管3cの膨張圧縮室4に接続されていると
ともに、バルブV2 を介して保持炉1の上部空間1′に
接続されている。また、このバルブV2 には、バルブV
3 を有するバイパス路L2 が設けられている。 【0016】図中、L3 は、途中にバルブV4 を有し、
保持炉1の上部空間1′を大気と連通するための排気管
である。 【0017】上記各バルブV1 〜V4 は、自動弁から構
成されていて、図示しないプログラマブルコントローラ
により、所定のシーケンスに従って開閉制御されるよう
に構成されている。 【0018】また、ガス供給管L1 に供給される保護ガ
スの種類は、溶湯aの種類によって適宜選択される。例
えば、溶湯aがAl合金の場合は、N2 ガス、アルゴン
ガス等の不活性ガスが、Mg合金の場合は、(SF
6 (0.2%)+空気)の混合ガス、又は(SF
6 (0.3%)+CO2 (25%)+空気)の混合ガス
等の周知の混合ガスが用いられる。 【0019】Al合金,Mg合金共に好ましいSF6
スの%は、0.1%〜1.0%である。0.1%より少
ないと保護ガスとしての効果が弱く、また、1.0%を
越えると導管3等の鉄部材が腐蝕し易くなり、さらに、
SF6 ガスが高価で経済的でなくなる。 【0020】保護ガスの供給流量は、1l/min〜2
0l/minである。この流量が1l/min未満にな
ると効果が弱く、また、20l/minを越えると供給
ガス量が増えて不経済となり、さらに、供給ガスにより
溶湯表面の温度低下を来たし好ましくない。 【0021】いずれにしても、本発明で使用される保護
ガスは、溶湯が大気と接触して反応し、鋳造製品の品質
低下を来さないように大気を遮断し、溶湯を保護するも
のが選択される。 【0022】次に、本実施例装置の鋳造動作について説
明する。先ず、鋳造に当っては、上部導管3bに金型イ
がセットされ、以下の工程に従って製造される。 【0023】(a)溶湯注入(加圧)工程 開バルブ;V2 閉バルブ;V1 (膨張圧縮室4の所定のレベルに達した
ら開),V3 ,V4 溶湯aは、保護ガスで加圧されて導管3内を上昇し、キ
ャビティC内に供給される。なお、このとき、膨張圧縮
室4内の溶湯aのレベルは、図示しない電極棒のセンサ
で検出され、その電極棒に溶湯aが達したときにバルブ
V1 が開かれる。したがって、溶湯aが保護ガス供給位
置まで達しない。 【0024】(b)固化工程 各バルブの開閉状態を上記(a)の状態にして、キャビ
ティC内の溶湯aの固化を待つ。 【0025】(c)導管内保護ガス導入工程 開バルブ;V1 ,V2 ,V4 閉バルブ;V3 膨張圧縮室4の圧力が上部空間1′より高くなるように
V1 を開き、導管3内の溶湯a′の面を下げる。なお、
バルブV4 を閉じ、V1 とV2 との開度を調整すること
により、導管3内の溶湯aの面を徐々に低下させる以下
のバルブ状態でもよい。 開バルブ;V1 ,V2 閉バルブ;V3 ,V4 【0026】(d)導管内溶湯排出(減圧)工程 開バルブ;V1 ,V4 閉バルブ;V2 ,V3 保持炉1の上部空間1′は、排気管L3 を介して大気開
放されて圧力が低下し、導管3内の溶湯a′は、保持炉
1の溶湯aのレベルと同一になるとともに、導管3内の
溶湯a′の表面はバルブV1 を介して供給された保護ガ
スで覆われる。 【0027】(e)待期工程 開バルブ;V1 ,V3 ,V4 閉バルブ;V2 バルブV3 を介して供給された保護ガスは、保持炉1の
上部空間1′を覆い、排出管L3 から排気される。した
がって、保持炉1内の溶湯aの表面が大気と接すること
がない。 【0028】この待期工程において、金型イから鋳造製
品が取出されて、再び、上記(a)の溶湯注入工程が行
われる。 【0029】バルブV3 を介して供給される保護ガスの
供給量は、上部空間1′を大気よりも少し高い圧力に維
持し、排気管L3 から大気が逆流しない程度の少量でよ
い。したがって、保持炉1を加圧状態にするときのバル
ブV2 よりもバルブV3 の開度は小さく決められてい
る。 【0030】なお、バルブV4 に、バルブV3 のような
バイパス路を設けて、そのバイパス路にバルブV3 の開
度より小さい別のバルブを設け、待期工程時に、バルブ
V4 を閉じ、その別のバルブを開けるようにしてもよ
い。 【0031】以上にように、本実施例方法は、保持炉1
の上部空間1′に、常時、保護ガスが供給されるので、
溶湯は大気に接触することがなく、高品質の鋳造製品を
得ることができる。 【0032】 【発明の効果】本発明に係る低圧鋳造方法は、保持炉
保護ガスを供給してその保持炉を加圧状態にし、導管を
介してその保持炉に収納されている溶湯をキャビティに
供給し、そのキャビティに供給された溶湯を固化する溶
湯注入,固化工程と、その溶湯注入,固化工程後、前記
導管内に保護ガスを供給する導管内保護ガス導入工程
と、その導管内保護ガス導入工程後、前記導管内に保護
ガスを供給させながら前記保持炉を大気開放させてその
導管内の溶湯をその保持炉の溶湯のレベルと同一にする
導管内溶湯排出工程と、その導管内溶湯排出工程後、前
記導管内及び前記保持炉に保護ガスを供給して待機する
待機工程とを有するので、溶湯が大気と接触することが
なく、高品質の鋳造製品を得ることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low pressure casting method,
In particular, the present invention relates to an apparatus for preventing a molten metal such as an Al alloy or a Mg alloy in a holding furnace from being oxidized, thereby obtaining a high-quality cast product. 2. Description of the Related Art Conventionally, this type of low-pressure casting method provides a cast product of higher quality than a die cast product.
For example, it is used in the production of cast products requiring strength, such as automobile wheels. [0003] In this low-pressure casting method, a lower end of a conduit (Stoke) is positioned in a molten metal in a holding furnace, and the upper end of the conduit is communicated with a cavity of a mold. [0004] In order to perform casting by the above-mentioned conventional method, the holding furnace is maintained in a pressurized state by using a protective gas which does not react with the molten metal in the holding furnace, and the molten metal is raised in a conduit and supplied into the cavity. When the molten metal in the inside is solidified, the holding furnace is opened to the atmosphere and the molten metal in the conduit is returned to the inside of the holding furnace. In order to prevent the molten metal in the conduit from being exposed to the atmosphere and being oxidized and the oxide being mixed into the cavity at the next casting to degrade the quality of the cast product, N 2 gas is introduced into the conduit. Is supplied so as to supply a protective gas which does not react with the molten metal (for example, Japanese Patent Publication No. 55-51).
666 or Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-18747). However, in the above-mentioned conventional low-pressure casting method, when the pressure of the holding furnace is released during casting, the holding furnace is opened to the atmosphere and the surface of the molten metal comes into contact with air. There is a problem that the molten metal is oxidized. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to make it possible to cover a molten metal in a holding furnace with a protective gas even when the holding furnace is at the same pressure as the atmosphere. An object of the present invention is to provide a low pressure casting method. [0008] A low pressure casting method according to the present invention.
According to the method , in order to achieve the above object, a lower end opening is located in a molten metal of a holding furnace for storing a molten metal such as an Al alloy or a Mg alloy, and an upper end opening communicates with a cavity of a mold. It has been that conduit, housed in the holding furnace via its conduits soluble
In a low pressure casting method for supplying hot water to the cavity,
A protective gas is supplied to the holding furnace and the holding furnace is pressurized.
And the solution stored in the holding furnace through the conduit.
Hot water is supplied to the cavity and supplied to the cavity.
Injection and solidification process for solidifying molten metal and its injection
A conduit for supplying a protective gas into the conduit after the filling and solidifying steps
Protective gas introduction process inside the pipe and its protective gas introduction process inside the conduit
Thereafter, the holding furnace is supplied while supplying a protective gas into the conduit.
Is released to the atmosphere and the molten metal in the conduit is melted in the holding furnace.
Of the molten metal in the conduit to make the level of
After the internal molten metal discharging step, a protective gas is inserted into the conduit and the holding furnace.
And a standby step of supplying a source and waiting . [0009] [action] In the above structure, when the pressurized state of the holding furnace is solved, the protective gas is supplied so as to cover the surface of the molten metal of at least a holding furnace with a protective gas and, in the holding furnace pressure when the pressure condition is solved, the protective gas from the upper portion of the conduit Ru is supplied. Therefore, the molten metal in the holding furnace and the conduit does not come into contact with air. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a low-pressure casting apparatus for carrying out a method according to an embodiment. The holding furnace 1 has a predetermined capacity, in which a molten metal a such as an Al alloy or a Mg alloy is housed, and is heated by a heating means (not shown) so that the molten metal a is always maintained in a molten state. It is configured. The upper part of the holding furnace 1 is provided with a lid 2,
The inside of the holding furnace 1 is shut off from the atmosphere,
A conduit 3 is provided at the center of the pipe. The conduit 3 includes a lower conduit 3a having a lower end opening 3 'located in the molten metal a, an upper conduit 3b having an upper opening 3 "communicating with the cavity C of the mold a, and both conduits 3a. , 3b connected to each other, a heater (not shown) is provided around each of the conduits 3a to 3b so that each of the conduits 3a to 3b is brought to a predetermined temperature. It is heated so that the molten metal does not adhere to the inner wall of each of the conduits 3a to 3b.
Are formed. That is, the upper part of the middle conduit 3c is
A partition wall 3c 'equal to the upper conduit 3a hangs down, and an expansion / compression chamber 4 is provided between the partition wall 3c' and the central conduit 3c, the upper end of which is closed and the lower end communicates with the inside of the central conduit 3c. . In the drawing, L1 is a gas supply pipe for supplying a protective gas. This gas supply pipe L1 is connected to the expansion / compression chamber 4 of the above-mentioned middle conduit 3c via a valve V1 and a valve V2. Is connected to the upper space 1 'of the holding furnace 1 via the The valve V2 has a valve V
3 is provided. In the figure, L3 has a valve V4 in the middle,
An exhaust pipe for communicating the upper space 1 'of the holding furnace 1 with the atmosphere. Each of the valves V1 to V4 is composed of an automatic valve, and is configured to be opened and closed according to a predetermined sequence by a programmable controller (not shown). The type of the protective gas supplied to the gas supply pipe L1 is appropriately selected according to the type of the molten metal a. For example, when the molten metal a is an Al alloy, the inert gas such as N 2 gas, argon gas, etc. is Mg alloy, and (SF)
6 (0.2%) + air) mixed gas or (SF
A well-known mixed gas such as a mixed gas of 6 (0.3%) + CO 2 (25%) + air is used. The preferable percentage of SF 6 gas for both the Al alloy and the Mg alloy is 0.1% to 1.0%. If it is less than 0.1%, the effect as a protective gas is weak, and if it exceeds 1.0%, the iron member such as the conduit 3 is easily corroded.
SF 6 gas is expensive and not economical. The supply flow rate of the protective gas is 1 l / min to 2
0 l / min. If the flow rate is less than 1 l / min, the effect is weak, and if it exceeds 20 l / min, the amount of supplied gas increases, which is uneconomical, and furthermore, the supplied gas undesirably lowers the temperature of the molten metal surface. In any case, the protective gas used in the present invention is one that protects the molten metal by shutting off the air so that the molten metal reacts with the air and reacts therewith so as not to deteriorate the quality of the cast product. Selected. Next, the casting operation of the apparatus of this embodiment will be described. First, in casting, a mold A is set on the upper conduit 3b, and the upper conduit 3b is manufactured according to the following steps. (A) Molten metal injection (pressurization) process Open valve; V2 closed valve; V1 (open when reaching a predetermined level in expansion / compression chamber 4), V3, V4 Molten metal a is pressurized with a protective gas. It rises in the conduit 3 and is fed into the cavity C. At this time, the level of the molten metal a in the expansion / compression chamber 4 is detected by an electrode rod sensor (not shown), and when the molten metal a reaches the electrode rod, the valve V1 is opened. Therefore, the molten metal a does not reach the protection gas supply position. (B) Solidification Step The open / close state of each valve is set to the above state (a), and the solidification of the molten metal a in the cavity C is waited. (C) Protective gas introduction step in conduit Open valve; V1, V2, V4 closed valve; V3 V1 is opened so that the pressure of expansion / compression chamber 4 becomes higher than upper space 1 ', and molten metal a in conduit 3 ′ Face down. In addition,
By closing the valve V4 and adjusting the degree of opening between V1 and V2, the following valve state in which the surface of the molten metal a in the conduit 3 is gradually lowered may be adopted. Open valve; V1, V2 closed valve; V3, V4 (d) Discharge of molten metal in conduit (decompression) process Open valve: V1, V4 closed valve; V2, V3 The pressure of the molten metal a 'in the conduit 3 is reduced to the same level as that of the molten metal a in the holding furnace 1, and the surface of the molten metal a' in the conduit 3 is connected through the valve V1. Covered with protective gas supplied. (E) Waiting process open valve; V1, V3, V4 closed valve; V2 The protective gas supplied via valve V3 covers upper space 1 'of holding furnace 1 and is exhausted from discharge pipe L3. You. Therefore, the surface of the molten metal a in the holding furnace 1 does not come into contact with the atmosphere. In this waiting process, the cast product is taken out of the mold A, and the above-described molten metal injection process (a) is performed again. The supply amount of the protective gas supplied via the valve V3 may be small enough to maintain the upper space 1 'at a slightly higher pressure than the atmosphere and to prevent the atmosphere from flowing backward from the exhaust pipe L3. Therefore, the opening of the valve V3 is determined to be smaller than that of the valve V2 when the holding furnace 1 is in a pressurized state. It should be noted that a bypass such as the valve V3 is provided in the valve V4, and another valve smaller than the opening of the valve V3 is provided in the bypass. The valve may be opened. As described above, in the method of the present embodiment, the holding furnace 1
Since the protective gas is always supplied to the upper space 1 'of the
The molten metal does not come into contact with the atmosphere, and a high quality cast product can be obtained. The low-pressure casting method according to the present invention is applicable to a holding furnace .
Supply protective gas to pressurize the holding furnace and connect the conduit.
The molten metal stored in the holding furnace through the cavity
Supply and solidify the molten metal supplied to the cavity.
After the molten metal injection and solidification steps,
A protective gas introduction step in a conduit for supplying a protective gas into the conduit
After the protective gas introduction step in the conduit, it is protected in the conduit
The holding furnace was opened to the atmosphere while supplying gas,
Make the molten metal in the conduit equal to the level of the molten metal in its holding furnace
Molten metal discharge process in the conduit and after and before the molten metal discharge process in the conduit
Supply protection gas in the conduit and the holding furnace and wait
Since the method includes the standby step , a high quality cast product can be obtained without the molten metal coming into contact with the atmosphere.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例方法を実施するための低圧鋳
造装置の概略構成を示す断面図である。 【符号の説明】 1 保持炉 1′ 上部空間 3 導管(ストーク) 3c′ 仕切壁 4 膨張圧縮室 L1 ガス供給管 L3 排気管 V1 〜V4 バルブ a,a′ 溶湯 C キャビティ イ 本発明の鋳型をなす金型
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a low-pressure casting apparatus for carrying out a method according to an embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 Holding furnace 1 'Upper space 3 Conduit (Stoke) 3c' Partition wall 4 Expansion / compression chamber L1 Gas supply pipe L3 Exhaust pipe V1-V4 Valve a, a 'Molten metal C Cavity Mold of the present invention Mold

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 18/04 F27B 14/04 F27D 7/02 F27D 7/06 B22D 17/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B22D 18/04 F27B 14/04 F27D 7/02 F27D 7/06 B22D 17/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 Al合金又はMg合金等の溶湯を収納す
る保持炉の溶湯内に下端開口部が位置し、上端開口部が
鋳型のキャビティに連通している導管を有し、その導管
を介してその保持炉に収納された溶湯をそのキャビティ
に供給する低圧鋳造方法において、 前記保持炉に保護ガスを供給してその保持炉を加圧状態
にし、前記導管を介してその保持炉に収納されている溶
湯を前記キャビティに供給し、そのキャビティに供給さ
れた溶湯を固化する溶湯注入,固化工程と、 前記溶湯注入,固化工程後、前記導管内に保護ガスを供
給する導管内保護ガス導入工程と、 前記導管内保護ガス導入工程後、前記導管内に保護ガス
を供給させながら前記保持炉を大気開放させてその導管
内の溶湯をその保持炉の溶湯のレベルと同一にする導管
内溶湯排出工程と、 前記導管内溶湯排出工程後、前記導管内及び前記保持炉
に保護ガスを供給して待機する待機工程と、 を有する ことを特徴とする低圧鋳造方法。
(57) and location lower opening position within the molten metal holding furnace for accommodating molten metal, such as [Claims 1] Al alloy or Mg alloy, the upper end opening is in communication with the mold cavity have are conduits, in the low-pressure casting method for supplying a molten metal stored in the holding furnace via its conduit to the cavity, the holding furnace under pressure by supplying a protective gas into the holding furnace
And the solution stored in the holding furnace through the conduit.
Hot water is supplied to the cavity and supplied to the cavity.
And a protective gas is supplied into the conduit after the molten metal injection and solidification step.
A conduit in a protective gas introducing step of feeding, after the conduit protective gas introducing step, the protective gas into said conduit
The holding furnace is opened to the atmosphere while supplying
Conduit to make the molten metal in the furnace equal to the level of the molten metal in its holding furnace
An internal molten metal discharging step, and after the internal molten metal discharging step, the inside of the conduit and the holding furnace.
A low pressure casting method , comprising: a standby step of supplying a protective gas to the apparatus and waiting .
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