JP4239160B2 - 低圧鋳造システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金等の溶解された軽合金を保持炉に供給した後、低い圧力により保持炉からストークを介して上方にある金型内に押し上げて鋳造をする低圧鋳造機を用いた低圧鋳造システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低圧鋳造機は溶解された軽合金を溶解炉から保持炉に補給し、その名称の由来の如く、０．０１〜０．２ＭＰａのプレッシャーダイキャストと比較して低い圧力を密閉された保持炉内に加えることで、保持炉の上方に設置された金型と炉蓋を貫通して溶湯に差し込まれたストークを介して金型の成形室に溶湯を押し上げ供給するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４２７１５号公報（第１〜５頁、図１、図４）。
【０００４】
しかしながら、この公報に記載された低圧鋳造機では、溶湯は別の場所にある溶解炉からレードルを使用して搬送して保持炉に補給するようにされている。この溶解と運搬頻度で１回の補給量が決定されるが、一般的には２時間の生産に必要な量の溶湯を補給するようにしている。またストークの吸い込みレベル以下の溶湯は使用できないため３割程は使用できない。こういった条件下で使用される保持炉は７００〜８００ｋｇ程度の保持容量のものが多く、反射炉、坩堝炉が大半である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような低圧鋳造機の保持炉断熱材は３００〜４００ｍｍの厚みが必要であり、このため８００ｋｇ反射炉でおおよそ１８００×１６００×１２００Ｈの炉体が必要となる。これが下ダイプレートの下に設置されるため、炉の圧着装置が６００Ｈあればダイベースも含め、おおよそ下ダイプレート上面から下へ約２０００ｍｍもの高さが必要になる。
【０００６】
また８００ｋｇの溶湯を保温維持するには、１５〜２０ｋＷの電力を必要とする。このように炉体が大きいということは加圧時のエア量も容積に比例して所要量が大きくなり、同様に排気も容量が増加するため、排出されることでムダになるエネルギーも大きくなる。
【０００７】
さらに鋳込み毎に保持炉内の溶湯レベルが低下し、その分加圧する圧力を割り増しする必要がある。しかしアルミの比重は温度、成分、ガス量等により変動する。
また炉内壁面にドロスの付着もあり、レベル面の低下も厳密には一定しない。このため鋳造ショット数を重ねる毎に制御の誤差が大きくなり、押し湯圧力が異なることになる。
【０００８】
加えてレードルを使用して配湯することで移し変えする時、空気中の水分を吸収するという金属的な問題と、フォークリフト、バッテリーカーという走行装置に大きな桶（レードル）を持たせ、その中に溶湯を入れて工場内を走り回るといった危険な作業にもなる。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みて成されたもので、溶湯をレードル等により運搬することなく低圧鋳造機の保持炉への溶湯補給が可能で、かつ１ショット消費量に応じて、正確な溶湯の補給が可能になり、消費エネルギーの節約と装置の小型化ができる低圧鋳造システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明における低圧鋳造システムは、溶湯を貯留するための坩堝１、該坩堝１外周に設けられた誘導コイル３、前記坩堝１の上方に昇降し前記坩堝１内に挿入可能なセラミックパイプ４および該セラミックパイプの上部を支持する押し込み装置５を備えるの出湯口Ａ１に続く湯溜りＡ２と、低圧鋳造機Ｃの保持炉Ｃ１と、を該保持炉Ｃ１の溶湯供給口Ｃ２を開閉するゲート部を開閉する湯中タップ装置Ｂを介して接続した低圧鋳造システムであって、前記誘導加熱式１ショット溶解炉Ａと、前記湯中タップ装置Ｂと、前記保持炉Ｃ１とが同じ設置面に設置されており、押し込み装置５が作動してセラミックパイプ４を下降させて坩堝１内に溶解されている１ショット鋳込み量の溶湯３１を出湯口Ａ１から湯溜りＡ２に出湯させたのち、湯中タップ装置Ｂを作動させて湯溜りＡ２にある溶湯３１を溶湯供給口Ｃ２から保持炉Ｃ１へ補給することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
前記誘導加熱式１ショット溶解炉とは、誘導加熱により溶解された溶湯を１ショットで消費した分だけ出湯する溶解炉をいう。また、湯中タップ装置とは、湯溜りに設けられたタップとプラグと該プラグを駆動する駆動装置を具備し、前記湯溜りに貯留されている溶湯をプラグの昇降により補給と補給停止ができる装置を言う。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。図１および図２において高周波誘導加熱式１ショット溶解炉Ａは、出湯口Ａ１に続く湯溜りＡ２に設けた湯中タップ装置Ｂを介して低圧鋳造機Ｃの保持炉Ｃ１の溶湯供給口Ｃ２に接続されている。なお、本実施例においては、所定量の塊から迅速に溶解を行うのに最も都合のよいと考えられる高周波誘導加熱方式を用いた。
【００１３】
高周波誘導加熱式１ショット溶解炉Ａは、図１に示すように坩堝１が支持台２の上に載せてセットされており、坩堝１の外周には誘導コイル３を配置して高周波誘導加熱炉に構成されている。該坩堝１の上部にはセラミックパイプ４が昇降可能にして挿入されていると共に該セラミックパイプ４の上部は、押し込み装置５により支持されている。
【００１４】
該押し込み装置５は、サーボモータ６、リニアガイド７、ボールネジ８とモータの回転を伝えるタイミングベルト９、ホイール１０とそれらを支えるフレーム１１により構成され、サーボモータ６の駆動により鋳込み量１ショット相当分ずつ前記セラミックパイプ４を上下動させる。なお前記セラミックパイプ４を介して、１ショット消費分のアルミ塊１２を坩堝１内に都度投入する。
【００１５】
次に低圧鋳造機Ｃの保持炉Ｃ１は、図１及び図２に示すように炉体２０、断熱材２１、浸漬ヒータ２２、図示されない湯温温度計、湯面センサー２４、ストーク２５、炉蓋２６により構成され、点検窓２７は炉内清掃用で加圧口は点検窓２７直近に設けられている。炉内を加圧することで炉蓋２６にセットされたストーク２５及び金型２８の成形室２９に湯口３０を介して炉内のアルミ溶湯３１が満たされる構成にされている。
【００１６】
次に湯中タップ装置Ｂは、前記炉体２０側断熱材２１にセラミック製のタップ３２が埋設されており、このタップ３２に合う形で加工されたセラミック製プラグ３３を空圧シリンダ３４で開閉する構成にされている。なお前記湯溜りＡ２の中央上部には前記溶解炉Ａからの出湯量が過大な場合及び保持炉Ｃ１からの逆流を検知するレベル計３５が設置されている。
【００１７】
このように構成されたものは図の状態で低圧鋳造機Ｃの保持炉Ｃ１内に加圧エアを供給してストーク２５及び湯口３０を介して金型２８の成形室２９に炉内のアルミ溶湯３１が満たされる。成形室２９内のアルミ溶湯３１は、上部より凝固してゆき、最後に湯口３０部が凝固したところで炉内の加圧を解除する。ストーク２５内の溶湯３１は、重力により炉内に戻ると共に金型２８開き工程に入り、製品は上金型に付着されて開かれ機外に取り出される。
【００１８】
一方高周波誘導加熱式１ショット溶解炉Ａにおいては、次の操作がなされる。すなわち坩堝１内に溶解されているアルミ溶湯３１に対しセラミックパイプ４を介して１ショット鋳込み消費量分に相当するアルミ塊１２を投入する。この際アルミ溶湯３１は、セラミックパイプ４により飛び散るのを防止される。投入されたアルミ塊１２は、１サイクル内のタイムで迅速に溶解される。
【００１９】
次に押し込み装置５が作動してセラミックパイプ４を１ショット鋳込み消費量に相当する体積分、サーボモータ６により正確に１ショット鋳込み量に相当する分が下降され、出湯口Ａ１から溶湯が湯溜りＡ２に出湯される。その後セラミックパイプ４はもとの位置まで上昇されて、坩堝１内のアルミ溶湯３１面が下降され、図１の状態に戻る。
【００２０】
次に前記保持炉Ｃ１内のアルミ溶湯３１を金型２８に鋳込んだ後の状態で、空圧シリンダ３４によりプラグ３３を上昇させて湯溜りＡ２にあるアルミ溶湯３１を保持炉Ｃ１の溶湯供給口Ｃ２から補給する。このアルミ溶湯３１の補給は、湯溜りＡ２に１ショット消費量相当分の溶湯が湯面センサー２４と湯中タップ装置Ｂの作動により補給される。以上の作動が１サイクル内のタイムで行われると共に繰り返し行われる。
【００２１】
上記のように保持炉Ｃ１には１ショット毎に溶湯補給がなされるため、保持炉は従来のものに比べて非常に小型のものでよいと共に均一鋳込み制御、特に加圧エアの制御が省略できることが簡単かつ容易になっている。
【００２２】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明は、保持炉へのアルミ溶湯の補給を１ショット毎に、かつ１ショット消費量相当分のみの補給になっているから、低圧鋳造機の保持炉が小型化され、消費エネルギーも少なくできると共に均一な鋳込みができる。また誘導加熱式１ショット溶解炉と、湯中タップ装置と、保持炉とが同じ設置面に設置されていることから低圧鋳造システムを設置するためのピットを施工する必要もなくなる。さらに溶湯のレードル等による運搬作業がなくなり、危険作業を排除できる効果があるなど鋳造業界に与える効果は著大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の低圧鋳造システム全体を示す断面図である。
【図２】低圧鋳造機部分を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ 誘導加熱式１ショット溶解炉
Ａ１ 出湯口
Ａ２ 湯溜り
Ｂ 湯中タップ装置
Ｃ 低圧鋳造機
Ｃ１ 保持炉
Ｃ２ 溶湯供給口
１ 坩堝
３ 誘導コイル
４ セラミックパイプ
５ 押し込み装置
６ サーボモータ
７ リニアガイド
８ ボールネジ
１２ アルミ塊
２０ 炉体
２１ 断熱材
２２ 浸漬ヒータ
２４ 湯面センサー
２５ ストーク
２６ 炉蓋
２７ 点検窓
２８ 金型
２９ 成形室
３０ 湯口
３１ アルミ溶湯

Claims (2)

1. 溶湯を貯留するための坩堝１、該坩堝１外周に設けられた誘導コイル３、前記坩堝１の上方に昇降し前記坩堝１内に挿入可能なセラミックパイプ４および該セラミックパイプの上部を支持する押し込み装置５を備えるの出湯口Ａ１に続く湯溜りＡ２と、低圧鋳造機Ｃの保持炉Ｃ１と、を該保持炉Ｃ１の溶湯供給口Ｃ２を開閉するゲート部を開閉する湯中タップ装置Ｂを介して接続した低圧鋳造システムであって、
   前記誘導加熱式１ショット溶解炉Ａと、前記湯中タップ装置Ｂと、前記保持炉Ｃ１とが同じ設置面に設置されており、押し込み装置５が作動してセラミックパイプ４を下降させて坩堝１内に溶解されている１ショット鋳込み量の溶湯３１を出湯口Ａ１から湯溜りＡ２に出湯させたのち、湯中タップ装置Ｂを作動させて湯溜りＡ２にある溶湯３１を溶湯供給口Ｃ２から保持炉Ｃ１へ補給することを特徴とする低圧鋳造システム。
2. 前記低圧鋳造機Ｃの保持炉Ｃ１に湯面センサ２４を更に設け、前記湯中タップ装置Ｂと共に溶湯レベルを一定にすることを特徴とする請求項１に記載の低圧鋳造システム。

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