JP4054051B2

JP4054051B2 - 竪型鋳造装置及び竪型鋳造方法

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Publication number: JP4054051B2
Application number: JP2006513582A
Authority: JP
Inventors: 永吉松原; 隆小出; 清藤野
Original assignee: 光生アルミニューム工業株式会社
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2025-05-16
Also published as: CA2567290A1; JPWO2005110645A1; US20070215308A1; WO2005110645A1

Description

本発明は、アルミニウム合金等の鋳造品を鋳造することができる、金型キャビテイ内へ溶湯を下方から充填する竪型鋳造装置、特にガス加圧注湯鍋を用いて金型キャビテイ内へ溶湯を下方から供給充填する竪型鋳造装置やそれを用いた竪型鋳造方法に関する。

軽合金製品等の鋳造品、特に強度が必要とされる部品などを鋳造する場合、溶湯鋳込時におけるガスの巻込みを防止するため、竪型鋳造装置が使用されている。

そして、かかる竪型鋳造装置において、酸化物の混入や、ガスの巻込みを防止しながら、溶湯保持炉から金型キャビテイに溶湯を供給する手段としては、低圧ガスを利用する事が既に知られている（特開昭５８−５５１６６号公報参照）。しかしながら、低圧ガスは溶湯を金型に定量的に供給するには有効であるが、単に低圧ガスを使用するだけでは、鋳込速度は遅く、圧力も低いので、溶湯凝固時に発生するひけ巣の防止や、薄肉製品に対して充分に対応しうるものではなかった。また、従来の装置は、装置本体に固定された溶湯保持炉に大量の溶湯が収容され、装置が大型化していた。さらに、装置本体に固定された溶湯保持炉への溶湯の補充は容易ではなく、また、装置本体の流入ゲートの清掃や潤滑のためのスプレー作業が非常に困難であった。

また、本発明者らの一人は金型キャビテイに溶湯を供給する手段として、浸漬型の電磁ポンプを用いる方法を発明したが（特開２００３−２６６１６８号公報参照。）、この装置も高速鋳込みに対応するためには電磁ポンプが大きくなって装置が大型化し実用化は難しく、その他、溶湯補充の困難性等上記と同様の問題を有していた。
特開昭５８−５５１６６号公報特開２００３−２６６１６８号公報

竪型鋳造装置による鋳造において、高品質の鋳造品、特に薄肉で大型の鋳造品を鋳造するためには、溶湯を高速で金型キャビテイに充填する必要がある。また、鋳造品の不良欠陥の原因となる酸化物の混入やガスの巻き込みを防止し、凝固収縮によって発生するひけ巣を防止するためには、下方から溶湯を充填すると共に充分量の溶湯を有効に加圧して補充する必要がある。また、その際、稼働運転中のトラブルを少なくするために実用上キャビテイの構造や鋳造装置全体の構造を簡単にする必要がある。そして、作業効率やメンテナンスの容易さも非常に重要な要素である。

本発明の課題は、溶湯を高速で金型キャビテイに充填し、閉塞されたキャビテイ内の溶湯を有効に加圧して、ひけ巣の発生がなくかつガスの巻き込みのない鋳造品を簡便に鋳造することのできる、作業効率がよくメンテナンスの容易な設備費の安い竪型鋳造装置及び該竪型鋳造装置を用いる竪型鋳造方法を提供することにある。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究し、装置本体と装脱着可能なガス加圧注湯鍋を用いることにより、作業効率がよくメンテナンスの容易な設備費の安い竪型鋳造装置とすることができると共に、かかるガス加圧注湯鍋のガス圧力を高くすることによって溶湯を高速で供給することができ、酸化膜の混入及びガスの巻込みのない鋳造品を鋳造することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。さらに、鋳込まれた溶湯がキャビテイ内を充填した後、かかる閉塞状態の溶湯を複数箇所で圧力伝達距離を短くして有効に加圧すると、ひけ巣の発生がなくかつ酸化膜の混入及びガスの巻込みのない鋳造品を鋳造することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、（１）金型キャビテイを形成することができる下側の固定金型及び上側の可動金型、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段、並びに閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を有する装置本体と、前記金型キャビテイ内へ溶湯を下方から供給充填する鋳込手段とを備えた竪型鋳造装置であって、前記鋳込手段が、前記装置本体から脱着して給湯する、装置本体に装脱着可能なガス加圧注湯鍋を有し、該ガス加圧注湯鍋の容量が、１回の鋳込みに必要な溶湯を収容する容量であることを特徴とする竪型鋳造装置や、（２）ガス加圧注湯鍋が装置本体に装着されることにより密閉構造を形成することを特徴とする前記（１）に記載の竪型鋳造装置や、（３）ガス加圧注湯鍋が鋳込ストークを備え、該鋳込ストークの上端部を装置本体に密着させて密閉構造を形成することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の竪型鋳造装置や、（４）装置本体が鋳込ストークを備え、ガス加圧注湯鍋の上端部を装置本体に密着させて密閉構造を形成することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の竪型鋳造装置や、（５）ガス加圧注湯鍋が、加熱手段を備えていることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の竪型鋳造装置に関する。

また、本発明は、（６）金型キャビテイを形成することができる下側の固定金型及び上側の可動金型、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段、並びに閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を有する装置本体と、前記金型キャビテイ内へ溶湯を下方から供給充填する、前記装置本体に装脱着可能なガス加圧注湯鍋を有する鋳込手段とを備えた竪型鋳造装置を用い、ガス加圧注湯鍋から鋳込ストークを通じて溶湯を金型キャビテイ内へ鋳込み、溶湯がキャビテイ内を充填した後、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞し、その後金型キャビテイ内の溶湯を加圧手段で加圧する鋳造方法であって、溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞した後、直ちにガス加圧溶湯鍋内のガス圧を大気解放すると共に装置本体から脱着して、次回に必要な溶湯をガス加圧溶湯鍋に供給し、再び装置本体に装着して、次回の鋳造に備えることを特徴とする竪型鋳造方法や、（７）ガス加圧注湯鍋内のガス圧を１ｋｇ／ｃｍ²以上に調整して、高速で短時間に鋳込むことを特徴とする前記（６）に記載の竪型鋳造方法や、（８）鋳造品が、軽金属合金の薄肉で大型の鋳造品であることを特徴とする前記（６）又は（７）に記載の竪型鋳造方法に関する。

本発明の竪型鋳造装置としては、金型キャビテイを形成することができる下側の固定金型及び上側の可動金型、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段、並びに閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を有する装置本体と、前記金型キャビテイ内へ溶湯を下方から供給充填する鋳込手段とを備えた竪型鋳造装置であって、前記鋳込手段が、前記装置本体に装脱着可能なガス加圧注湯鍋を有していれば特に制限されるものではなく、本発明の竪型鋳造装置は作業効率がよくメンテナンスの容易な設備費の安い竪型鋳造装置であるとと共に、本発明の竪型鋳造装置を用いると、凝固時にひけ巣の発生がなくかつガスの巻込みのない鋳造品、特に薄肉で大型の鋳造品を好適に鋳造することができる。そして、かかる鋳造品としては特に限定されるものではないが、軽金属合金、特に凝固収縮が大きいアルミニウム合金が好ましい。アルミニウムは凝固するとき約７％収縮することから、ひけ巣の発生を防止しうる本発明の鋳造装置や鋳造方法は、アルミニウム合金等の凝固収縮が大きい軽金属合金からなる溶湯から、特に薄肉で大型の鋳造品を鋳造する場合に、特に有利に適用することができる。

前記鋳込み手段におけるガス加圧注湯鍋としては、ガス加圧が可能な注湯鍋であって、装置本体に装脱着可能な注湯鍋であれば特に制限されるものではなく、前記ガス加圧のためにガス加圧注湯鍋を密閉構造とする必要があるが、例えば、上方が開放されたガス加圧注湯鍋に蓋を設けて密閉構造とすることもできるが、装置本体に装着することにより密閉構造を形成することが好ましい。装置本体に装着することにより密閉構造を形成する構成としては、ガス加圧注湯鍋が鋳込ストークを備えている場合には、鋳込ストーク上端部を装置本体に密着させて密閉構造を形成することができ、具体的に、例えばストークの上面を金型のゲート入口の下面に押し付けて密閉構造を形成することができる。また、装置本体が鋳込ストークを備えている場合には、ガス加圧注湯鍋の上端部を装置本体に密着させて密閉構造を形成することができ、具体的に、例えばガス加圧注湯鍋の上面を固定盤下面に押し付けて密閉構造を形成したり、固定金型の固定盤の下部に設けられたシールパッキンに押し込んで密閉構造を形成したりすることができる。このとき、ガス加圧注湯鍋の上部を下部に比して小さくして、装置本体に密封しやすい形状とすることが好ましい。

このように装置本体に装脱着可能なガス加圧注湯鍋を用いることにより、脱着した（取り外した）ガス加圧注湯鍋の上方（開放部）から溶湯を例えば給湯ラドルを用いて導入することができるので、非常に容易に溶湯の補充を行なうことができる。また、ガス加圧注湯鍋を脱着して、装置本体の流入ゲートの清掃や潤滑のためのスプレー作業を行なうことができるので非常にメンテナンスを行いやすい。

また、ガス加圧注湯鍋は、その下部に設けられた開口に連通した溶湯供給管（溶湯供給通路）を備えていてもよく、その場合、該溶湯供給管の給湯口には、ガス加圧に耐えうるシール力をもった開閉可能な給湯口蓋が設けられる。ここで、開口が設けられるガス加圧注湯鍋の下部とは、（充満時の）溶湯鍋内の溶湯の湯面より下方の部位を意味し、より効率的に溶湯を鋳込むことができ、及び／又はストークからより効率的に溶湯を落下させることができることから、鋳込みストーク下端の下方の部位であることが好ましい。この場合、給湯時にガス加圧溶湯鍋を脱着して移動する必要は必ずしもないが、脱着して給湯する場合、その移動距離を短縮することができ、より効率的に作業を行うことができる。

かかるガス加圧注湯鍋は、加熱手段を備えていることが好ましく、これにより、凝固層の発生を抑制し、湯廻りが良好で鋳造製品の不良発生を極力抑制することが可能となる。

また、ガス加圧注湯鍋の容量としては、装置大型化の防止やガス加圧注湯鍋の搬送の容易さの点から、例えば１〜３回の鋳込みに必要な溶湯を収容可能な容量であることが好ましく、１回の鋳込みに必要な溶湯を収容可能な容量であることがより好ましい。１回の鋳込みに必要な溶湯を収容可能な容量とすることにより、各鋳込み時の注湯鍋内の溶湯量が常に一定なので圧力補正を行う必要がなく、より簡便に連続して充填を行うことができると共に、酸化物の混入やガスの巻き込みを抑制して安定した運転が可能となる。すなわち、複数回分の容量の場合には、各鋳込み時の液面レベルが異なり、圧力の微妙な調整を行なう必要があるが、１回の鋳込みに必要な溶湯を収容可能な容量とすることにより、このような微妙な調整を行なう必要がない。

また、このようなガス加圧注湯鍋の小型化は、湯面を高くしてガス部の体積を小さくできるのでガス圧の高圧化を可能にし、また、金型キャビティへの定量的な溶湯の供給や供給速度の高速化及びショットタイムラグの短縮化を可能とし、高品質な鋳造や薄肉で大型の鋳造品の鋳造が可能となる。さらに、このような注湯鍋を用いることにより、生産サイクルタイムが短くなるので、生産性も向上する。

また、鋳込手段は、前記ガス加圧注湯鍋に加えて、金型キャビテイ内のガスを真空吸引してガス加圧注湯鍋の溶湯を真空吸引充填する真空吸引機構を有することが好ましい。これにより、金型キャビティへの溶湯の高速充填を可能とすると共に、金型キャビテイ内のガスを排出しガスの巻込みを防止することができる。なお、この真空吸引は、後述するガス排出通路を通じて行なうことができる。

上記金型キャビテイとしては、薄肉で大型の鋳造品を鋳造することができる金型キャビテイが好ましく、キャビテイ製品部とキャビテイ湯溜部を備え、該キャビテイ湯溜部が溶湯流入ゲートの上方に位置するキャビテイ第１湯溜部と、前記キャビテイ製品部のキャビテイ第１湯溜部と反対側の端部近傍上方に位置する１又は２以上のキャビテイ第２湯溜部からなるものがより好ましい。そして、キャビテイ製品部とキャビテイ第１湯溜部とはサイドゲートを介して連通し、キャビテイ第１湯溜部はキャビテイ第２湯溜部に比べて、より大きい容積を有しているものが好ましい。

下側固定金型には、下方の注湯鍋から溶湯を充填供給するための鋳込用ストークとキャビテイ第１湯溜部との連通部が形成され、該連通部には溶湯流入ゲートが設けられている。かかる溶湯流入ゲートの形状としては特に制限されないが、加工の容易さ等からして通常断面が円形の形状が好ましく、この場合、円形溶湯流入ゲートの内径はストークの内径よりも小さくなるように構成しておくことが好ましい。このように構成しておくことにより、下方から充填供給されてくる溶湯をキャビテイ第１湯溜部内へ噴出させることができ、後述するように、鋳造製品不良の一因となるストーク内に注湯された溶湯表面にある酸化膜やストークの内面で冷却され発生するチル層（凝固層）の製品への混入を防止することができる。

固定金型に形成された溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段としては、溶湯流入ゲートを閉塞しうる機構を備えているものであればどのようなものでもよく、たとえば円形溶湯流入ゲートを開閉することができる該ゲート上方に配設される閉塞ピンを具体的に挙げることができ、この場合、該閉塞ピンの円形溶湯流入ゲートへの挿入部の直径を円形溶湯流入ゲート内径よりもわずかに小さくしておくことが閉塞密封性の点で好ましい。この閉塞ピンは可動金型に対して液密的に摺動自在に進退出することができるように保持することが好ましく、また、後述するように、加圧ステムが可動金型に対して液密的に摺動自在に保持される場合は、該加圧ステムの中心に同軸かつ液密的に摺動自在に閉塞ピンを設けることもできる。

上述のように、加圧ステムおよび閉塞ピンが円形溶湯流入ゲート上方の可動金型に配設される場合、これらを退出（上昇）させた状態で形成される円形のキャビテイ第１湯溜部の入口の直径を円径溶湯流入ゲートの直径の１．４倍よりも大きくし、加圧ステムおよび閉塞ピンの退出上限時における湯溜部の天井の高さを前述した円形溶湯流入ゲートから噴出する溶湯噴流の高さよりも１０ｍｍ以上高くなるように、キャビテイ第１湯溜部を構成することが好ましい。このように湯溜部の入口の直径を円形ゲート直径の１．４倍以上とした場合、溶湯噴流の高さｈは、近似的に円形ゲートにおける溶湯の通過速度をｖ、重力の加速度をｇとしたとき、ｈ＝ｖ²／２ｇの計算式により求めることができるので、一般的な範囲で鋳込速度を早い速度のｖ＝２．０ｍ／ｓｅｃとしたとき、噴流高さｈ＝２．０²／２ｇ＝０．２０４ｍｍとなる。

即ち、天井高さを２０４＋１０＝２１４ｍｍにしておけば噴流が天井に衝突することなく、自由表面を形成し、溶湯表面の酸化膜が逆流することなく閉じこめられ、また、衝突によるガスの巻込みも防止できる。

例えば、溶湯の注湯・充填速度は製品の形状によっても異なるが、一般的に円形ゲート内の最初の通過速度は１．０〜２．４ｍ／ｓｅｃが好ましく、その場合円形ゲートからの噴流高さは通常５０〜３００ｍｍ位になるが、キャビテイ第１湯溜部の天井の高さが溶湯噴流の高さよりも１０ｍｍ以上も高くなっている場合、自由表面が形成され、湯面に残っていた酸化膜も表面に残り、そして上記湯溜部の上部に残っているガスも封じ込められたままで下降流とはならず、更にガスは加圧ステムの外周の空隙から真空で排出されるので溶湯にガスを巻込むこともない。他方、噴流速度が遅いと天井に衝突することもなく、ガスの巻込みはなくなるが、鋳込時間が長くなり、溶湯がキャビテイ製品部内を流れる速度が遅くなり、その間に冷却凝固が進み、抵抗が増加し、流速が一層低下してキャビテイ製品部内への溶湯の充填が不充分となり、加圧しても圧力伝達が悪くひけ巣の発生の可能性が大きくなる。従って、溶湯が第１湯溜部を充満し、製品部に入り始めると、鋳込速度はできるだけ早くなるように注湯鍋内のガス圧を上昇させ、鋳込速度を調整することが好ましい。この時点においては第１湯溜部には溶湯が充満しており、これが抵抗となって流入ゲートの流れがその天井に残った酸化膜やガスを巻き込むことはない。

高圧ガスにより溶湯を供給する場合には、鋳込速度が早くなりキャビテイ内における溶湯の冷却凝固が少なく、その駆動力によって抵抗の大きいキャビテイ製品部の狭い所への溶湯の充填も可能になるが、仮に充填が不充分な場合が生じたとしても、その体積は小さく加圧ステム等の充分な加圧により補充充填できるので問題はない。

以上のようにキャビテイ内にキャビテイ第１湯溜部を形成することにより、閉塞ピンや加圧ステムを進出（下降）させる場合に、湯溜部の最上部に存在する酸化膜やガス巻込み層は押出されることなくキャビテイ第１湯溜部の上端に滞留し、キャビテイ製品部に混入することがない。また、注湯鍋を用いた鋳込みの場合、ストークの注湯口は注湯鍋の湯面の下に入っており、湯面で発生した酸化膜は湯面に浮いていることから、ストークに入ることはない。ストーク内湯面のわずかな酸化膜は噴流の先端にあってキャビテイ第１湯溜部に全部飛び込み、サイドゲートを介してキャビテイ製品部の方に流出することはなく、鋳造製品に酸化膜が混入することはなくなり、このため鋳造製品の不良、強度のばらつきはなくなることになる。

次に、閉塞された金型キャビテイ内に充填されている溶湯を加圧することにより、凝固時にひけ巣の発生しない、しかも噴流によるガスの巻き込みのない鋳造品を鋳造することができる。閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧するための加圧手段としては、キャビテイ第１湯溜部の上方の可動金型に摺動自在に設けられ、その中心に閉塞ピンを摺動自在に設けている前記加圧ステムや、キャビテイ第１湯溜部とはキャビテイ製品部を介して離れた位置にある前記キャビテイ第２湯溜部の上方の可動金型に摺動自在に配設された加圧ピンを具体的に例示することができる。加圧ピンは複数設けることが好ましく。またその直径は、キャビテイ第２湯溜部の深さの２／３〜１倍が好ましい。さらに、これら加圧ステムと加圧ピンは併用することが好ましい。このように、離れた位置にある加圧ステムと複数の加圧ピンとから溶湯を加圧することによって、キャビテイ内の溶湯への圧力伝達距離を短くすることにより、キャビテイ製品部に均一に圧力を伝えることができ、小さい加圧圧力で凝固時にひけ巣の発生しない鋳造品を鋳造することが可能となる。また、加圧ステムおよび加圧ピンを製品の形態に応じて適当な位置に配置することによって、キャビテイ製品部の溶湯の圧力伝達距離をさらに短くし、圧力伝達をより均一かつ充分なものとすると、より小さな加圧圧力でひけ巣の発生を防止することができる。

従来の鋳造装置においては、一般に、凝固時にひけ巣の発生しない鋳造品を鋳造するため、加圧手段による溶湯の加圧速度を大きくし、かつ急速に加圧することが行われているが、この場合、圧力伝達が良すぎて型開き力が大きくなりバリを吹き、型締力も大きくする必要がある。しかし、反対に加圧速度を遅くすると、溶湯の凝固収縮に追いつかず、ひけ巣が発生することになる。他方、本発明によると、バリ吹きを防止しうる小さい型締力でも均一かつ充分な圧力伝達を行うことができるので、小さな加圧圧力で凝固時にひけ巣の発生しない鋳造品を鋳造することができる。このように本発明においては、加圧時の加圧ステムや加圧ピンの進出速度をキャビテイ製品部内の溶湯の凝固収縮速度に適応した速度になるようにプログラム制御を行う等、加圧速度を調節することにより、小さい型締力のプレス装置でバリ吹きを防止しながらひけ巣の発生を防止することができ、例えば、パスカルの原理が働かない凝固収縮中の溶湯に対する加圧力及び加圧速度を、バリの吹かない範囲で凝固速度に応じて制御することによって、従来の高圧法に比較して１／３〜１／５の小さい型締力の装置で、酸化膜、凝固層の混入やガスの巻込みのない緻密な組織の鋳造品を得ることができる。

また、スクイズ鋳造等の竪型鋳造法の場合、アキュラッドピン（センターピン）による加圧を早くすると鋳込みプランジャを押し下げることになるので、少し時間を遅らせて、すなわちゲート部の凝固が進み、鋳込みプランジャーへの圧力伝達が小さくなってから加圧するので、その間にキャビテイ内の溶湯の凝固も進行し、溶湯補充には大きい圧力を必要とし、場合によってはそのタイミングが合わず、ひけ巣が発生することがあるが、これに対して、本発明においては、溶湯流入ゲートの閉塞手段を備えているので、ゲート閉塞直後のまだ凝固の進行の少ない段階から加圧して溶湯を補充充填することができ、また、加圧ステムと所定の位置に配設した複数の加圧ピンによって加圧するので圧力伝達距離は短く、小さい圧力で均一かつ充分な補充充填を行うことができる。このように加圧圧力を低圧とすることができる結果、金型の型締力も小さくて済み、型締装置や金型のコストを低廉に抑えることができる。またこの鋳込速度は及び加圧開始速度がスクイズ鋳造よりも早く、薄肉鋳造も可能になり、また、溶湯の金型表面との接触維持で良好な熱伝達を保ち、冷却時間も短く、結晶も小さく、品質が向上、生産サイクルタイム短くなり、生産性も向上する。

また、本発明の竪型鋳造装置においては、金型キャビテイ内への溶湯充填時にキャビテイ内に存在するガスを排出することができるガス排出通路と、該ガス排出通路に連通した溶湯凝固ゾーン用空隙を有するものが好ましい。ガス排出通路としては、可動金型中を貫通しているガス排出孔と、ガス排出空隙とから構成されているものが好ましい。溶湯凝固ゾーン用空隙は、ガス排出通路の近傍に設けることが好ましく、特に加圧手段に近接していることが好ましい。かかる溶湯凝固ゾーン用空隙としては、例えばキャビテイ内のガスをガス排出通路から排出した後に、溶湯凝固ゾーンとなる空隙で先湯を凝固させることができ、前記閉塞手段と相俟って、簡単にキャビテイ内を密封・閉塞することができる空隙であればどのようなものでもよく、かかる溶湯凝固ゾーン用空隙を単に設けておくだけで、エアベントバルブやフイルター等を配設しかつ複雑な切替弁やバルブを用いることなく、簡単にキャビテイ内を密封・閉塞することができ、また鋳造装置の稼働に際して圧力調節等の複雑な操作も不要となり、さらに故障等の発生がないことから、本発明の鋳造装置は極めて実用的であると言える。また、ストーク上面と金型下面、あるいは注湯鍋の上面と固定盤下面とのドッキング当たり面の面積は小さく、注湯時加圧ガスが漏れない用にする圧力シールは容易にできる。

具体的に、溶湯凝固ゾーン用空隙としては、前記加圧ステム及び／又は加圧ピンの外周面と可動金型内周面との間に形成されるガス排出空隙を介してガス排出通路に連通している溶湯凝固ゾーン用空隙を例示することができ、かかる溶湯凝固ゾーン用空隙としては、加圧ステム／又は加圧ピンと同芯に設けられ、加圧ステム及び／又は加圧ピンの直径よりも１〜５ｍｍ大きい内径で１０〜４０ｍｍ程度の深さ（長さ）を有する溶湯凝固ゾーンとなる空隙を具体的に例示することができる。このように、それぞれの湯溜部の外径を加圧ステム及び加圧ピンの外形よりもわずかに大きくしておくことにより、各湯溜部の外周壁に生じた凝固層が加圧ステム／加圧ピンによって製品の中に押し込まれることを防止すると共に、加圧ステム及び加圧ピンの加圧抵抗を少なくすることができる。そして、上記のように、溶湯凝固ゾーン用空隙を溶湯の温度や鋳込速度に適合した寸法に設計しておくと、溶湯が充填された時に先湯がこの空隙部分で冷却凝固しガス排出空隙に侵入することはない。

また、上記ガス排出空隙は先湯が流入しない構造や大きさのものが好ましく、例えば、ガス排出空隙としては、加圧ステム及び／又は加圧ピンと同芯に設けられ、加圧ステム及び／又は加圧ピンの直径より０．４〜１．０ｍｍ程度大きい内径のガス排出空隙を具体的に挙げることができる。そして、金型キャビテイを真空にする際、空気の侵入を防止するために、パーテイング面にはガス排出孔、及びガス排出空隙からなるガス排出通路は設けずにできればシールパッキングを設置するか、漏入空気をガス排出口に連結されたガス排出溝を設け、金型外部からの金型キャビテイへの空気の漏入を防止する。

ところで、ガス加圧注湯鍋と真空吸引機構との併用による溶湯の鋳込み開始速度を最適値の１．０〜２．４ｍ／ｓｅｃとすると、加圧ステムや加圧ピンの外周に近接設けられた溶湯凝固ゾーン用空隙やガス排出空隙等の２段空隙部における空気抵抗が大きくなるが、加圧ピンの数及び配置を適宜選択することにより、上記溶湯凝固ゾーン用空隙やガス排出空隙の設置も目的を達成することができる。すなわち、先湯が２段空隙の溶湯凝固ゾーン用空隙で冷却凝固し、溶湯凝固ゾーン空隙より狭いガス排出空隙に侵入しない構造に、当業者であれば容易に設計することができる。また、溶湯凝固ゾーン用空隙で先湯を確実に冷却凝固するために、加圧ステムや加圧ピンにベリリューム銅など熱伝導の良い材料を用い、その内部を水冷することができる構造とすることもできる。

以上、説明した本発明の竪型鋳造装置は、加圧ステム及び加圧ピン外周のガス排出系の構は簡単であり、運転中のトラブルの発生は少なくなる。また、密閉された小さい体積の注湯鍋内のガス加圧と真空吸引機構の併用で、溶湯を高速で金型キャビテイへ充填することにより、大型の薄肉製品の鋳造を可能にすると共に、溶湯の先湯は狭い溶湯凝固ゾーン空隙に流入するのでそこで凝固し停止して、ガス排出空隙通路に侵入することはない。また、キャビテイ第１湯溜部の深さを深くしたことにより、加圧ステムのストロークを長くすることができ、キャビテイ製品部内の補充充填及び凝固収縮に対して充分な体積の溶湯を加圧ステムによって圧入し、冷却速度を早くして結晶を小さくすることも加え、より緻密な組織で強度のある鋳造品を得ることができる。また、円形ゲートの内径よりもわずかに小径の閉塞ピンで円形ゲートを閉塞させ、注湯鍋内のガス圧を大気解放し、早く引き下げることによりストーク内の溶湯を早く注湯鍋に戻しストーク内での凝固固着によるトラブルの発生を防止する。

また、型開時、注湯鍋を機外に出すことにより、流入ゲートの掃除や、金型表面の冷却、潤滑のためのスプレー作業を容易に安全にできるようにする。

また、ガス加圧注湯鍋と真空吸引機構を備えた本発明の鋳込装置では、金型キャビテイに溶湯を充填するとき、キャビテイ内のガスをほぼ完全に排出すると同時に、充填後、円形ゲートを閉塞して小さな圧力で必要充分な加圧をすることができるので、従来の高圧法の１／３〜１／５の型締力で対応でき、鋳造装置のコストが大幅に安くなり、生産性も良いので、鋳造品のコストを大幅に引き下げることができる。また、溶湯を注湯鍋の湯面の下から直接供給するので酸化膜が混入することもなく、その通路が短いことによって凝固層の発生も少なく、円形ゲートの出口に適当な高さを持つキャビイテイ第１湯溜部を設けることによって、噴流が天井に衝突することもなく、ガスの巻込みをなくすとともに、わずかに残った酸化膜や凝固層をキャビテイ第１湯溜部に滞留させることができ、その結果不純物の無い緻密な組織の鋳造品を得ることができる。さらに注湯鍋が小さくガス圧を高くすることができる結果、高速の鋳込み速度を確保でき、薄肉鋳造が可能になり、注湯鍋を移動することにより、溶湯補充も容易で、設備費が安くなるだけでなく、装置の配置、運転も容易になる。

また、本発明の竪型鋳造方法としては、上記竪型鋳造装置を用いる鋳造方法であって、ガス加圧注湯鍋から鋳込ストークを通じて溶湯を金型キャビテイ内へ鋳込み、溶湯がキャビテイ内を充填した後、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞し、その後金型キャビテイ内の溶湯を加圧手段で加圧する竪型鋳造方法であれば特に制限されるものではなく、例えば、注湯量１回分以上の溶湯を受け取ったガス加圧注湯鍋の上端を固定盤の下部に設けられたシールパッキングに押し込みシール密閉し、注湯鍋に好ましくは１ｋｇ／ｃｍ²以上のガス圧を加え、注湯鍋内の湯面を加圧して鋳込ストークを通じて溶湯
を金型のキャビテイ内へ鋳込む。このとき、ガス加圧注湯鍋が溶湯供給管を備えている場合には、かかる供給管の湯面の上方から同じガス圧を同時に加えてもよい。続いて、溶湯でキャビテイ内を充填した後、固定金型に設けられている溶湯流入ゲートを閉塞手段で塞ぎ、その後金型キャビテイ内の溶湯を加圧手段（加圧ピン）で加圧して、凝固時にひけ巣の発生がなく、かつガスの巻込みのない鋳造品、好ましくは軽金属合金の薄肉で大型の鋳造品を鋳造する。

加圧ピンの後退位置で、金型キャビテイ内への溶湯の充填を開始し、先湯の流速をキャビテイ第２湯溜部で減速させ、ガス排出空隙から金型キャビテイ内のガスを排出させながら、溶湯凝固ゾーン用空隙の先湯を冷却凝固させ、金型キャビテイ内に溶湯が充填された後、１又は複数の加圧ピンを前進させて湯溜部の溶湯を加圧することが好ましく、また、複数の溶湯凝固ゾーンに隣接するガス排出空隙から真空ガス抜きを行うことのよってガスの巻込みをより減少させるとともに、加圧ステムおよび複数の加圧ピンにより溶湯を加圧することによって圧力伝達距離を短くすることが好ましい。この補充充填によって、溶湯の金型表面との接触は維持され、良好な熱伝達を保ち、冷却速度が早く、結晶の粗大化を防ぎ、小さな結晶の組織となる。そして、溶湯が凝固時これに対する補充充填が完了したら短い冷却時間を経て可動プラテンによって可動金型を上昇させ、これとともに持ち上げられた製品素材を加圧ステム並びに加圧ピン及び押出ピンで可動金型から押出し、さらに押出ピンで突き出して加圧ステム、加圧ピンから抜き出して製品素材を取り出すことによりひけ巣の発生やガスの巻込みがなく、緻密な組織の鋳造製品を得ることができる。また、かかる動作を毎回繰り返すために、溶湯凝固ゾーン用空隙の凝固溶湯は毎回取り除かれて、ガス排出通路に目詰まりを起こす事はない、また移動式ガス加圧注湯鍋のストーク上面と金型下面を押付けてシールする場合、接触面積は小さくシールは容易にできる。

なお、ガス加圧注湯鍋を複数用いて鋳造することにより効率的に作業を行なうこともできるが、溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞した後、直ちにガス加圧溶湯鍋内のガス圧を大気解放すると共に装置本体から脱着して、次回に必要な溶湯を供給し、再び装置本体に装着して、次回の鋳造に備えることが好ましい。これにより、１つのガス加圧注湯鍋を用いて非常に効率的に鋳造を行なうことができる。また、溶湯供給管を備えたガス加圧注湯鍋を用いる場合には、注湯鍋内のガスを大気解放すると共に、溶湯鍋を装置本体から脱着して又は脱着せずに、溶湯供給管の蓋を開いて次回の溶湯を供給する。なお、溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞した後、注湯鍋内のガスを大気解放すると共に溶湯供給管の給湯口のガスを吸引して、溶湯供給管内の湯面を引き上げ、溶湯鍋内の湯面をストークの下端まで引き下げるように設計しておくことにより、ストーク内の溶湯をより早く落下させることができ、これにより、より効率的に作業を行うことができる。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。

図１は本発明の竪型鋳造装置の概略縦断面図（注湯開始時）、図２は本発明の竪型鋳造装置の概略縦断面図（給湯時）、図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４は溶湯の押上げ状態を示す説明図、図５は図４に続く作動状態を示す説明図である。また図１〜図５中、１は固定金型、２は可動金型、９はキャビテイ製品部、１０は円形ゲート、１１はキャビテイ第１湯溜部、１３は閉塞ピン、１４は加圧ステム、１７は溶湯凝固ゾーン用空隙（加圧ステム外周）、１９はキャビテイ第２湯溜部、２０は加圧ピン、２１は溶湯凝固ゾーン用空隙（加圧ピン外周）、２９は加圧ステムガス排出孔、３４は加圧ピンガス排出孔、４０は鋳込ストーク、４１は加圧ガス入口を示す。

図１〜図５に示される本発明の鋳造装置は、上下に移動して型閉型開を行うことができる、鋳造装置下部の水平な固定プラテン３に取り付けられた固定金型１と、鋳造装置上部の水平な可動プラテン４に取り付けられた可動金型２と、固定プラテン３の下方に位置するガス加圧注湯鍋６とを備えている。かかる固定金型１と可動金型２との開閉により、キャビテイ製品部９とキャビテイ第１湯溜部１１とキャビテイ第２湯溜部１９の他、キャビテイ製品部９とキャビテイ第１湯溜部１１とを連通するサイドゲート１２とを備えた金型キャビテイが形成されるようになっている。また、金型の取り付けは、型締プレス装置（図示せず）の可動プラテン４を引上げた状態で鋳込ストーク４０を取り付けた固定金型１と可動金型２からなる金型のセットを装入し、固定プラテン３上に置き、可動プラテン４を可動金型２の上面に接触するまで下降させ、固定金型１を固定プラテン３に、可動金型２を可動プラテン４に取付ける。そして、ガス加圧注湯鍋６は、固定プラテン３の下部に設けられたシールパッキング３８にその上端を押し込まれ、密閉される。

固定金型１には、その下部に下方に延びる鋳込ストーク４０が設けられており、かかる鋳込ストーク４０からの溶湯を噴出させるための円形ゲート１０が設けられている。加圧ガスが加圧ガス入口４１から送入され、キャビテイ内が減圧されると、注湯鍋６内の溶湯７は鋳込ストーク４０内を押し上げられ、固定金型１の円形ゲート１０を通じてキャビテイ製品部９内に充填される。なお、この時の鋳込速度は、溶湯の円形ゲート１０の通過速度が早く噴流となって上方に噴出するように、注湯鍋６内のガス圧とキャビテイ内の真空度を調整することにより制御されている。

また、図４に示すように、キャビテイ第１湯溜部１１の入口直径ｄ₁ が円形ゲート１０の径の１．４倍以上に構成され、また加圧ステム１４の外形ｄｓは湯溜部１１の入口直径ｄ₁よりもわずかに小さく構成され、さらにキャビテイ第１湯溜部の天井高さは、式；ｈ＝ｖ²／２ｇ（式中ｈは噴流到達高さ、ｖは円形ゲート通過速度、ｇは重力の加速度を示す。）で計算される円形ゲート１０を通過した溶湯噴流１５が到達する高さｈよりも高く構成されている。したがって、充填初期において噴流がキャビテイ第１湯溜部１１の天井ことなく、その上部に溶湯噴流１５の自由表面が形成され、この部分の下降流はなくなるので、溶湯表面にわずかに残っている酸化膜は静止状態を保ち、また湯溜部１１の上部に残ったガスを溶湯１６に巻込むこともなくなる結果、これら円形ゲート１０を通過した溶湯噴流１５の先端にあるわずかな酸化膜、ガス巻込み層は天井に残り、湯溜部１１を溶湯が充填後、鋳込速度を大きくしてもその流れが天井に到達することなく、酸化膜や、ガスの巻き込みのない清浄な溶湯のみがサイドゲート１２を通過してキャビテイ製品部９内に充填されることになる。

また、円形ゲート１０上方の可動金型２には、シールパッキング２７を介して油圧シリンダー２５が液密に配設されており、該油圧シリンダ２５には、油圧により加圧ステム１４をキャビテイ第１湯溜部１１へ進退させることができる加圧ステム用ピストン２３がシールパッキング２７を介して収納されており、該加圧ステム用ピストン２３には円形ゲート１０を閉塞することができる閉塞ピン１３を進退させることができる閉塞用ピストン２４が、加圧ステム用ピストン２３と同軸的に収納されている。金型キャビテイに溶湯の充填が完了した後、閉塞ピン１３をピストン２４によって前進させ、円形ゲート１０を閉塞し、その後直ちに加圧ステム１４をピストン２３によって前進させ、キャビテイ製品部９内の未充填空隙の体積分及び凝固収縮体積分の溶湯をキャビテイ第１湯溜部１１から加圧補給する。その時、加圧ステム１４のストロークが大きいので充分量の溶湯を補充及び加圧充填することができる。

加圧ステム１４による加圧の際にも、ストーク内の湯面にわずかに発生する酸化膜、円形ゲート１０入口で冷却されて形成される湯先表面の凝固層や噴流によって発生するガス巻込み層は、ゲート噴流１５によって全部湯溜部１１の最上部に集まり、加圧ステム１４によって押出されることなくキャビテイ第１湯溜部１１の上部に残留し、キャビテイ製品部９に流入することはなく、その結果、これらを原因とする鋳造不良は皆無になる。また、加圧ステム１４の外側には、ガス排出孔２９に連通するガス排出空隙１８や溶湯凝固ゾーン用空隙１７からなる２段空隙が設けられている。この溶湯凝固ゾーン用空隙１７やガス排出空隙１８は、図５ｄに示されるように、溶湯凝固ゾーン用空隙１７やガス排出空隙１８で形成された凝固層が製品素材と共に取り出されるので、鋳造の度に確保される。

また、図１及び図２に示すように、キャビテイ製品部９の端部上方には、１又は２以上の小さなキャビテイ第２湯溜部１９が形成されており、該湯溜部１９の上方の可動金型には、油圧シリンダ３１が配設されており、該油圧シリンダには油圧により加圧ピン２０をキャビテイ第２湯溜部１９へ進退させることのできる加圧ピン用ピストン３０が収納されている。上記１又は２以上の加圧ピン２０は型開閉方向と平行で型パーテイング面と直行する方向の軸芯を有し、シールパッキング３３を介して可動金型２に液密に設けられている。そして、加圧ステム１４によってキャビテイ製品部９内の補充充填を行った後、これら加圧ピン２０を押出、キャビテイ第２湯溜部１９を介してキャビテイ製品部９の溶湯を加圧するようになっている。また、加圧ピン２０の外径はキャビテイ第２湯溜部１９の入口の直径よりもわずかに小さく構成されている。これら加圧ピン２０も毎回摺動するので溶湯凝固ゾーン空隙２１で形成された凝固層は製品素材についた状態で図示されていない押出ピンによって押し出されガス通路穴に残らず、毎回ガスの排出通路は確保されるようになっている。

次に上記説明した竪型鋳造装置の作用について説明する。型締完了後、ガス加圧注湯鍋６内に送入した加圧ガスの圧力及びキャビテイ内への真空吸引力により、注湯鍋６内の溶湯１６をキャビテイ第１湯溜部１１に押し上げる。溶湯１６は鋳込ストーク４０内を上昇し固定金型１の円形ゲート１０を通過して噴出し（図４）、次いでキャビテイ製品部９に充填される。一般的に、キャビテイ製品部９内の流動抵抗があるので、加圧ピン下方のキャビテイ第２湯溜部１９に溶湯が到達する前に、円形ゲート１０の上部にあるキャビテイ第１湯溜部１１が溶湯で充填されるが（図５ａ）、先湯が２段空隙の溶湯凝固ゾーン用空隙１７に入ってくると、通路が狭く、溶湯の熱容量が少なく、反対に冷却面積が大きいので冷却速度が大きく、凝固が進み流動性が低下することから、溶湯の先端は溶湯凝固ゾーン用空隙１７の途中で停止し、凝固してガス排出空隙１８に侵入することはない。

キャビテイ内の溶湯の流れが停止すると充填完了の信号として検知して、直ちに閉塞ピン１３を前進させて円形ゲート１０に挿入し、これを閉塞する。（図５ｂ）。このようにキャビテイ製品部９及びキャビテイ第１湯溜部１１内の溶湯がスト−クに逆流しないように閉塞した後、直ちに加圧ステム１４を進出させ加圧し、キャビテイ第１湯溜部１１内の半凝固状態の溶湯をキャビテイ製品部９に補充充填する（図５ｃ）。充填が完了し冷却が始まると、溶湯１６の凝固収縮が生起するため、加圧ステム１４に高圧力を加えて進出させ、凝固収縮体積に応じた補充を行う。この時、溶湯と金型表面との接触は維持され、冷却速度は早く、結晶が小さくなる。また、閉塞ピン１３による円形ゲート１０閉塞時、閉塞ピン１３と円形ゲート１０との接触が仮に完全でなくても、小さい空隙に存在する溶湯は早く冷却凝固し、キャビテイ第１湯溜部を加圧しても溶湯が円形ゲート１０から鋳込ストーク４０を通じ注湯鍋６に逆流することはない。したがって、図２に示すように、閉塞ピン１３で円形ゲート１０を閉塞後、直ちに注湯鍋内のガス圧を大気解放し、危険のない圧力に下がった状態で注湯鍋６をストーク下端より低い位置まで垂直移動装置（図示せず）を用いて下降させ、鋳込ストーク４０内に残っていた溶湯を注湯鍋６内に落下させる。下降させた注湯鍋６は水平移動装置（図示せず）で鋳造機外の位置まで移動させ次回に必要な溶湯を給湯ラドル４２で給湯し、再び装置本体に装着し次回の鋳造に備える。

加圧ステム１４による補充充填の場合は、従来のダイカスト法と比較して、金型キャビテイ内の溶湯温度が高く、加圧距離も短く、圧力伝達抵抗も大幅に小さく、加圧ステム１４の加圧シリンダーの力も小さくて済み、油圧シリンダー内の油圧も低い状態で進出させることができる。この加圧ステム１４の進出による補充充填により、溶湯がキャビテイ製品部９及びキャビテイ第２湯溜部１９を補充充填した後、加圧ピン２０を進出させることになる。かかる加圧ピン２０による加圧は、加圧ステム１４による充填完了と共に流動抵抗が増大し油圧が上昇するので、これを検知して開始される。加圧ステム１４の進出による凝固収縮体積に応じた補充は、キャビテイ製品部９の反対側の端部までは圧力伝達が難しいので、端部周辺の加圧ピン２０を作動させて加圧し、全面的に凝固収縮によるひけ巣の無い緻密な組織の製品を得ることができる。キャビテイ製品部９内の溶融金属の冷却凝固が完了した後、型開きを行い可動金型２で持上げられた製品素材は各加圧ピン及び押出ピンによって押出され取り出すことができる（図５ｄ）

本発明の竪型鋳造装置をアルミホイールの生産に応用した場合を図６に示す。ゲート１０を通過した溶湯は実施例１におけるキャビテイ湯溜部１１に相当する製品アルミホイールのハブ部９ａに入り、サイドゲート１２に相当するアルミホイールのスポーク部９ｂを通過して、円周状のリムフランジ部９ｃに入る。このリムフランジ９ｃの上端円周の数ケ所にキャビテイ第２湯溜１９を設け、ガス抜き、加圧を行う。その他の動作は実施例１と同じで高度な品質のアルミホイールを鋳造できると共に、更に、本方法によれば、実施例１におけるキャビテイ第１湯溜部１１及びサイドゲート１２は製品９（アルミホイール）の中に含まれ、余分な溶湯が少なく、また、閉塞ピンによる孔は、アルミホイールの軸孔となり、キャビテイ第１湯溜部１１、すなわちハブ部９ａの鋳込み重量を少なくし、冷却凝固速度を早くして、サイクルタイムを短く、鋳造の生産性を高めると共に、機械加工における軸孔加工時間を短縮する。そして、冷却速度が早いことは結晶を小さくし、アルミホイールの意匠性にとって重要な表面の美しさを発揮させることができる。

また、図７に本発明の竪型鋳造装置の他の例を示す。図７に示すように、かかる本発明の竪型鋳造装置は、ガス加圧注湯鍋７が、その下部に設けられた開口に連通した溶湯供給管４４を備え、溶湯供給管４４の給湯口４６に、ガス加圧に耐えうるシール力をもった開閉可能な給湯口蓋４７が設けられている。かかる竪型鋳造装置における溶湯供給管４４の上部に設けられた給湯口スリーブ４５には、ガス導出入口４９が設けられており、ガス加圧時には、ガス加圧注湯鍋７の上方の加圧ガス入口４１から加圧ガスが供給されると共に、ガス導出入口４９からも同じ加圧ガスが供給され、より効率的に溶湯を供給充填することができる。そして、溶湯流入ゲート１０を閉塞手段で閉塞した後、直ちにガス加圧溶湯鍋７内のガス圧を大気解放すると共に溶湯供給管４４の給湯口ガス部４８のガスをガス導出入口４９から真空吸引して、溶湯供給管４４内の湯面８ａを引き上げ、溶湯鍋７内の湯面８をストーク４０の下端まで引き下げ、ストーク４０内の溶湯をより早く落下させる。

本発明によれば、溶湯を高速で金型キャビテイに充填し、閉塞されたキャビテイ内の溶湯を有効に加圧して、ひけ巣の発生がなくかつガスの巻き込みのない鋳造品を簡便に鋳造することのできる、作業効率がよくメンテナンスの容易な設備費の安い竪型鋳造装置及び該竪型鋳造装置を用いる竪型鋳造方法を提供することができる。

本発明の竪型鋳造装置の概略縦断面図（注湯開始時）である。本発明の竪型鋳造装置の概略縦断面図（給湯時）である。図１のＡ−Ａの断面図である。本発明の竪型鋳造装置における溶湯の充填状態を示す説明図である。図４に続く本発明の竪型鋳造装置における作動状態を示す説明図である。本発明の竪型鋳造装置をアルミホイール生産に応用したときの金型概略縦断面図である。本発明の他の例に係る竪型鋳造装置の概略縦断面図である。

符号の説明

１固定金型
２可動金型
３固定プラテン
４可動プラテン
６注湯鍋（ガス加圧注湯鍋）
７，１６溶湯
８湯面
８ａ給湯供給管の湯面
９金型キャビテイ
１０円形ゲート
１１キャビテイ第１湯溜部
１２サイドゲート
１３閉塞ピン
１４加圧ステム
１５噴流
１７加圧ステム溶湯凝固ゾーン用空隙
１８加圧ステムガス排出空隙
１９キャビテイ第２湯溜部
２０加圧ピン
２１加圧ピン溶湯凝固ゾーン用空隙
２２加圧ピン外周ガス排出空隙
２３加圧ステム用ピストン
２４閉塞ピン用ピストン
２５油圧シリンダー
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ圧力油入口
２７加圧ステムシールパッキング
２８閉塞ピンシールパッキング
２９加圧ステムガス排出通路
３０加圧ピンピストン
３１加圧ピン油圧シリンダー
３２圧力油入口
３３加圧ピンシールパッキング
３４加圧ピンガス排出通路
３５金型シール溝
３６加圧ステム冷却水穴
３７加圧ピン冷却水穴
３８注湯鍋シールパッキング
３９ストークシールパッキング
４０鋳込ストーク
４１加圧ガス入口
４２給湯ラドル
４３外周型
４４溶湯供給管
４５給湯口スリーブ
４６給湯口
４７給湯口蓋
４８給湯口ガス部
４９ガス導出入口
９ａアルミホイールのハブ部
９ｂアルミホイールのスポーク部
９ｃアルミホイールのリムフランジ部

Claims

金型キャビテイを形成することができる下側の固定金型及び上側の可動金型、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段、並びに閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を有する装置本体と、
前記金型キャビテイ内へ溶湯を下方から供給充填する鋳込手段とを備えた竪型鋳造装置であって、
前記鋳込手段が、前記装置本体から脱着して給湯する、装置本体に装脱着可能なガス加圧注湯鍋を有し、該ガス加圧注湯鍋の容量が、１回の鋳込みに必要な溶湯を収容する容量であることを特徴とする竪型鋳造装置。
ガス加圧注湯鍋が装置本体に装着されることにより密閉構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の竪型鋳造装置。
ガス加圧注湯鍋が鋳込ストークを備え、該鋳込ストークの上端部を装置本体に密着させて密閉構造を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の竪型鋳造装置。
装置本体が鋳込ストークを備え、ガス加圧注湯鍋の上端部を装置本体に密着させて密閉構造を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の竪型鋳造装置。
ガス加圧注湯鍋が、加熱手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の竪型鋳造装置。
金型キャビテイを形成することができる下側の固定金型及び上側の可動金型、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段、並びに閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を有する装置本体と、前記金型キャビテイ内へ溶湯を下方から供給充填する、前記装置本体に装脱着可能なガス加圧注湯鍋を有する鋳込手段とを備えた竪型鋳造装置を用い、
ガス加圧注湯鍋から鋳込ストークを通じて溶湯を金型キャビテイ内へ鋳込み、溶湯がキャビテイ内を充填した後、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞し、その後金型キャビテイ内の溶湯を加圧手段で加圧する鋳造方法であって、
溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞した後、直ちにガス加圧溶湯鍋内のガス圧を大気解放すると共に装置本体から脱着して、次回に必要な溶湯をガス加圧溶湯鍋に供給し、再び装置本体に装着して、次回の鋳造に備えることを特徴とする竪型鋳造方法。
ガス加圧注湯鍋内のガス圧を１ｋｇ／ｃｍ²以上に調整して、高速で短時間に鋳込むことを特徴とする請求項６に記載の竪型鋳造方法。
鋳造品が、軽金属合金の薄肉で大型の鋳造品であることを特徴とする請求項６又は７に記載の竪型鋳造方法。