JP3721566B2 - 減圧鋳造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧鋳造装置に関し、特に減圧鋳造装置に付属して設けられる減圧機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
減圧鋳造装置は、鋳造キャビティ内を減圧した状態で鋳造を行うもので、この減圧鋳造によれば、溶湯から発生する水素等のガスがキャビティに残存することなく排気されるのでピンホール等の欠陥のない良好な品質の鋳造製品を得ることができる。
特開平２−１２７９５８号公報には、このような低圧鋳造装置の例が開示されている。この開示された方法では、まず鋳造溶湯を入れたるつぼを密閉空間内に配置し、この空間を減圧装置で減圧する。るつぼ内の溶湯は、注湯通路を介してその上方に配置された鋳造装置のキャビティに連通されている。そして、このキャビティ内は別の減圧装置に減圧通路を介して接続されている。上記のるつぼ空間内が所定の減圧状態になったのち減圧通路を介してキャビティ内をるつぼ空間内よりも強く減圧する。るつぼ空間内の圧力と、キャビティ空間内の圧力差によってるつぼ内の溶湯は注湯通路を介してキャビティ内に導入される。溶湯がキャビティ内に充満したのちるつぼ空間内を加圧状態にしてキャビティ内の押し湯効果を得るようになっている。
【０００３】
このようにすることによって、溶湯から発生するガスを十分に排気しつつ鋳造することができ、欠陥のない高品質の鋳造品を得ることかできる。
【０００４】
【解決すべき課題】
上記のような低圧鋳造装置においては、るつぼ内の溶湯は、注湯通路を介してキャビティに連絡されているため、まず、注湯通路にるつぼの溶湯を充満させ、その後溶湯をキャビティに導入することとなる。このため、キャビティに溶湯を導入するのに時間がかかり、鋳造効率が悪いという問題がある。
この場合、前記キャビティと注湯通路の間にゲート装置を設けるとともに、ゲート装置内のゲート空間部を減圧通路に連結し、事前に注湯通路を溶湯で充満しておき、ゲート装置を開閉することによって溶湯をキャビティに導入するようにすれば、所定の鋳造工程を注湯通路の充填工程をいちいち行うことなく連続して行うことができる。
【０００５】
このためには、上記のようにゲート空間部を減圧通路を介して所定の減圧手段に連結しておき、鋳造工程に先立って注湯通路およびゲート空間部を減圧してるつぼの溶湯を充満させる必要がある。
しかし、一連の鋳造工程が完了してゲート空間部、注湯通路の溶湯が抜かれたとき、減圧通路の入口に溶湯の一部が凝固して残り減圧通路をふさいでしまう恐れがある。減圧通路が塞がれてしまうと、次の鋳造工程のためにゲート空間部、注湯通路を減圧することができなくなり、鋳造工程上重大な支障を来すこととなる。また、減圧通路の入口には、溶湯の流入を防ぐためのフィルタが設けられるの場合があるが、この場合には、フィルタが凝固した溶湯のために目詰まりをおこすといった問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上のような事情に鑑みて構成されたもので、減圧鋳造装置において上記のような減圧通路の詰まりの問題を解消し、効率的なしかも信頼性の高い減圧鋳造鋳造装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明にかかる低圧鋳造装置は、鋳造用の溶湯を収容するるつぼと、
所定の鋳造品を成形するために前記るつぼからの溶湯を注湯して充填するキャビティと、
前記るつぼからの溶湯を前記キャビティに導く湯道と、
該湯道と前記キャビティとを連絡するゲート空間部と、
前記るつぼから前記キャビティにいたる溶湯の導入路に溶湯が充満するように前記ゲート空間部を減圧する減圧手段と、
前記ゲート空間部を減圧手段に連絡するための減圧通路と、
前記ゲート空間部から前記減圧通路への入口付近に設けられ、溶湯を凝固せしめるための冷却水路と、
該冷却水路によって凝固した鋳造材料を該入口付近から排除する排除手段とを設け、前記排除手段を制御してゲート空間部の減圧動作を支障なく行うことができるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記排除手段は上記凝固した鋳造材料を押し出して減圧通路の入口付近から排除するたとえば、シリンダ等の押し出し手段とすることができる。
この場合、前記ゲート空間部の減圧通路の入口付近が前記押し出し手段の押し出し動作の際の移動方向に沿って拡大したテーパを有することが望ましい。
また、前記排除手段を、前記減圧通路の入口付近を加熱するように配置した高周波加熱手段とすることもできる。
【０００８】
【発明を実施するための形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
本発明にかかる低圧鋳造装置１は、図１に概略的に示すように上下の金型を有しており、該上下の金型２、３によって製品を鋳造するためのキャビティ４が画成されている。また、上記の金型２、３の下方には、キャビティ４に導入される溶湯５（本例ではアルミニウム）を収容するるつぼ６が配置されている。るつぼ６の溶湯の液面下にはキャビティ４への湯道９の一部を構成する注湯管７が浸入されている。湯道９は、下型３の内部に貫通して設けられその上方のゲート空間部８に連通し、該ゲート空間部８はキャビティ４に連通するようになっている。ゲート空間部８には、湯道９とキャビティ４との連通を制御するゲートピストン１０が配置されており該ゲート空間部８内を往復動するようになっている。ゲートピストン１０は油圧シリンダ１１に接続されており、これによって往復動制御され、湯道９とキャビティ４との連通を制御するようになっている。
【０００９】
なお、ゲートピストン１０には、その中央下部に凹部１２が形成されているとともに、減圧ポンプ等の適当な減圧手段に連通する減圧通路１３が設けられ、その一端は上記凹部１２に開口している。さらに、下型３にも減圧通路の一部を構成する通路部分１４が設けられ、この通路部分１４は、上記ゲートピストン１０が下降位置にあり、キャビティ４の入口を塞いで湯道９とキャビティ４との連通を遮断した状態にあるときにゲートピストン１０の減圧通路１３と連通し、これによって外部の減圧手段に連通するようになっている。
さらに、キャビティ４の先端側には別の減圧通路１５が連通しており、この減圧通路１５には、溶湯の浸入を防止してガスだけを流通させるためのフィルタ１６が配置されている。この減圧通路１５も真空ポンプ等の適当な減圧手段に連通している。
【００１０】
図２を参照すると、ゲートピストン１０付近の詳細が示されている。図に示すように、ゲートピストン１０の内部には、アルミニウム凝固溶湯除去用の別のシリンダ機構１７が設けられており、そのシリンダ機構１７のピストン１８のロッド１９の先端部はゲートピストン１０の中央部の凹部１２に出没可能になっている。アルミニウム凝固溶湯除去用シリンダ１７は複動式で作動流体（油圧、空圧等）がピストンの両側の圧力室２０、２１に流体通路２２、２３を介して適宜導入されこれによって、ロッド１９が凹部１２に対して出没制御される。この流体通路２２、２３は下型３の内部に設けられた通路２４、２５と連通するようになっており、この通路はさらに、図外の流体源に接続されている。ピストン１０に設けられた流体通路２２、２３と下型３に設けられた流体通路２４、２５とはゲートピストン１０が下降位置すなわちキャビティ４の入口２６を閉塞しているときに連通するようになっている。
【００１１】
さらにゲートピストン１０の中央部のアルミニウム凝固溶湯除去用シリンダ１７のピストンロッド１９の周囲を取り巻く貫通部２７の周りには、冷却水を導入するための冷却水チャンバ２８が設けられ、この冷却水チャンバ２８には、冷却水通路２９を介して冷却水が導入される。ピストン１０に形成された冷却水通路２９は、ゲートピストン１０が下降位置にあるとき下型の冷却水通路３０に連通し、冷却水チャンバ２８に冷却水を導入できるようになっている。
以上の装置構成について、その動作を説明する。
本例の装置によって鋳造を開始するにあたり、まず、排気ポンプ等の適当な減圧手段を使って、ゲート空間部８をまず減圧する。このとき、ゲートピストン１０は、下降位置にあり、キャビティ４の入口を遮断した状態になっている。この状態ではゲート空間部８は、ゲートピストン１０の中央下端に設けられた凹部１２が空間部を構成することとなる。また、ゲートピストン１０が下降位置にあるので凹部１２に開口する減圧通路１３は、下型３の減圧通路１４と連通状態にあり、したがって、ゲート空間部８および湯道９の減圧操作が可能な状態になっている。この減圧操作によって、減圧通路１３を介して凹部１２の内部が吸引されて減圧されるとともに、これに連通する湯道９が減圧される。この結果、るつぼ６内の溶湯５が圧力差によって湯道９内を上昇して湯道９および凹部１２内に充満する。このとき、凹部１２に溶湯が充満して減圧通路１３に入りこみはじめるような状態になると、減圧通路１３の周囲は上記の冷却水チャンバ２８が取り囲むように形成されているので、冷却水による冷却作用の結果、減圧通路１３に入り込もうとする溶湯５は即座に凝固し、減圧通路１３の凹部１２における開口部付近で止まる。
【００１２】
なお、このとき、キャビティ４内も先端側に設けられた減圧通路１５を介して真空ポンプ等によって減圧されている。
この状態において、油圧シリンダ１１が作動してゲートピストン１０を上昇させる。これによって、キャビティ４内に溶湯が導入される。キャビティ４内に溶湯が充満したとき再び、油圧シリンダ１１が作動してゲートピストン１０を下降させて、キャビティ４の入口２６を遮断する。この状態で、キャビティ４内を冷却して鋳造品を取り出す動作を行う。このとき、同時に、ゲートピストン内のアルミニウム凝固溶湯除去用シリンダをさせてピストンロッド１９を凹部１２内に突出せしめ、上記の凹部１２の周辺および減圧通路１３の開口部付近に凝固してその壁面に付着しているアルミニウム鋳造材料を下方の溶湯内に突き落とす。この操作によって、上記の減圧通路１３の入口付近に付着した一部のアルミニウム鋳造材料は溶湯の熱によって再溶融する。
【００１３】
これによって、減圧通路１３の開口部の詰まりは解消するので、つぎの鋳造動作のにあたって必要となる減圧操作を支障なく行うことができ、連続鋳造動作が可能となる。
このような操作を行うことによって、湯道９の充満の状態に関わらず、適宜減圧動作を行って必要に応じて湯道９、ゲート空間部８を充満させ、鋳造操作を開始することができる。
図３を参照すると、本発明の他の実施の形態にかかる装置の概略構造が示されている。本例の場合には、上記のアルミニウム凝固溶湯除去用シリンダ装置のかわりに特にゲートピストン凹部１２の周辺に高周波コイル３１が配置されている。前例と異なるところは、冷却凝固して減圧通路開口部付近にのピストン表面に付着したアルミニウム凝固材料が高周波コイル３１の熱によって再溶融して凹部１２の減圧通路１３入口付近から離脱して減圧通路１３の閉塞状態を解消することである。
【００１４】
本例においては、冷却水チャンバの代わりに螺旋状の冷却水通路３２が、ゲートピストンの凹部の周囲に近接して設けられており、一端は導入側冷却水通路３３に、他端側は出口側冷却水通路３４に接続されている。すなわち高周波コイル３１の内部に冷却水通路３２が形成されている構造になっており、減圧操作の間は、高周波コイル３１は非作動状態で、冷却水通路３２に冷却水が循環して凹部１２を冷却する。そして、キャビティ４への溶湯の導入が終了した後ゲートピストン１０が下降したときに、高周波コイル３１が動作して凹部１２の減圧通路入口付近を加熱して、付着アルミニウム材料を再溶融させて、下方の溶湯５内に戻すようにする。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ゲート空間部の減圧を支障なく行うことができるので、連続低圧鋳造装置を効率的にかつ高い信頼度で運転することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つ実施の形態にかかる低圧鋳造装置の概略断面図、
【図２】図１の低圧鋳造装置のゲートピストン付近の詳細断面図、
【図３】本発明の他の実施の形態にかかるゲートピストン付近の詳細断面図である。
【符号の説明】
１ 低圧鋳造装置
２、３ 金型、
４ キャビティ、
５ 溶湯、
６ るつぼ
７ 注湯管、
８ ゲート空間部、
９ 湯道、
１０ ゲートピストン、
１１ 油圧シリンダ、
１２ 凹部、
１３ 減圧通路、
１４ 通路部分、
１５ 減圧通路、
１６ フィルタ、
１７ シリンダ機構、
１８ ピストン、
１９ ロッド、
２０、２１ 圧力室、
２２、２３、２４、２５ 流体通路、
２６ 入口、
２７ 貫通部、
２８ 冷却水チャンバ、
２９ 冷却水通路、
３０ 冷却水通路。

Claims (4)

1. 鋳造用の溶湯を収容するるつぼと、
   所定の鋳造品を成形するために前記るつぼからの溶湯を注湯して充填するキャビティと、
   前記るつぼからの溶湯を前記キャビティに導く湯道と、
   該湯道と前記キャビティとを連絡するゲート空間部と、
   前記るつぼから前記キャビティにいたる溶湯の導入路に溶湯が充満するように前記ゲート空間部を減圧する減圧手段と、
   前記ゲート空間部を減圧手段に連絡するための減圧通路と、
   前記ゲート空間部から前記減圧通路への入口付近 に設けられ、溶湯を凝固せしめるための冷却水炉と、
   該冷却水炉によって凝固した鋳造材料を該入口付近から排除する排除手段とを設け、前記排除手段を制御してゲート空間部の減圧動作を支障なく行うことができるようにしたことを特徴とする減圧鋳造装置。
2. 請求項１において、前記排除手段が上記凝固した鋳造材料を押し出して減圧通路の入口付近から排除する押し出し手段であることを特徴とする低圧鋳造装置。
3. 請求項２において、前記ゲート空間部の減圧通路の入口付近が前記押し出し手段の押し出し動作の際の移動方向に沿って拡大したテーパを有することを特徴とする低圧鋳造装置。
4. 請求項１において前記排除手段が、前記減圧通路の入口付近を加熱するように配置された高周波加熱手段であることを特徴とする低圧鋳造装置。

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