JP4290629B2

JP4290629B2 - 還元鋳造装置

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Publication number: JP4290629B2
Application number: JP2004294475A
Authority: JP
Inventors: 恵介伴
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2024-10-07
Also published as: JP2006102789A

Description

本発明は還元鋳造装置に関し、より詳細には溶湯の熱エネルギーを利用して還元性物質を活性化して鋳造する還元鋳造装置に関する。

還元鋳造方法は、還元性物質を溶湯に作用させることによって、溶湯の表面に生じる酸化被膜を還元して鋳造する方法であり、たとえば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金のように、溶湯の表面に酸化被膜が形成されやすい金属による鋳造に好適に利用することができる。還元性物質としてマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ₃Ｎ₂）を用いたアルミニウムの還元鋳造においては、以下のような化学反応によってアルミニウムの溶湯の表面に形成される酸化被膜（Ａｌ₂Ｏ₃）が還元されて鋳造される。
Ｍｇ₃Ｎ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃→２Ａｌ＋３ＭｇＯ＋Ｎ₂
ＭｇＯは溶湯中に残留するが、微量であるため、鋳造品の特性に影響を与えることはなく、Ｎ₂ガスはキャビティ外へ排出される。
この還元鋳造方法によれば、溶湯の流動性がきわめて高くなり、湯周り性が良好となって、湯じわ等のない高品質の鋳造品を得ることができる。

還元鋳造方法においては、大別してキャビティ内で還元性物質を生成してキャビティ内で還元性物質を溶湯に作用させる方法と、キャビティ外で還元性物質を生成し、キャビティ内に還元性物質を導入して鋳造する方法がある。いずれの方法の場合も、還元性物質を溶湯に効果的に作用させることが重要であり、還元性物質を活性化した状態で溶湯に作用させることが重要となる。このため、キャビティに近接した位置に加熱炉を配置して加熱炉内で還元性物質を生成してキャビティに導入するといった方法も検討されてきた（特許文献１参照）。
特開２００２−２８７７０号公報

しかしながら、還元性物質を生成するために加熱炉を設けたり、キャビティに近接して加熱炉を設置するといった方法は、構成が複雑になることと、成形型と加熱炉とのレイアウトを考慮しなければならないといった問題があり、還元性物質を十分に活性化した状態で溶湯に作用させるには必ずしも十分とはいえないという問題があった。

また、還元鋳造による場合は溶湯の流動性が良好になるため、型温を室温程度まで下げて鋳造することが可能であり、これによって鋳造のサイクルタイムを短縮して生産効率を向上させることが可能となる。しかしながら、型温を下げるとキャビティ内では還元性物質の温度が低下して還元作用が劣化するという問題があり、還元性物質を活性に維持し、かつ鋳造サイクルタイムを短縮して良好な還元鋳造を行うことが難しいという問題が生じた。

そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、還元性物質の活性を損なうことなく溶湯に効果的に還元性物質を作用させることができ、よりコンパクトな装置構成とすることができて、好適な還元鋳造を可能にする還元鋳造装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、給湯槽から成形型のキャビティに溶湯を充填する際に、溶湯に還元性物質を作用させ溶湯表面の酸化被膜を還元しつつキャビティに溶湯を充填して鋳造する還元鋳造装置において、前記成形型を、前記給湯槽に設けられた給湯筒に、前記キャビティと前記給湯槽とを連通して設け、前記給湯筒の外周囲を螺旋状に包囲する配置に、前記給湯槽内の溶湯の熱により内部が加熱され、前記還元性物質を生成する金属をガス化して収容する活性化室を設け、前記給湯筒に連通して該給湯筒内に前記反応性ガスを供給する反応性ガスボンベを設け、前記活性化室と前記給湯筒との連通を開閉制御するシール機構を設け、該シール機構を開放して、前記活性化室から前記給湯筒内へ、前記活性化室でガス化された金属ガスを送入し、前記反応性ガスボンベから反応性ガスを送入することにより、前記給湯筒内において還元性物質を生成した後、前記給湯筒から前記キャビティに溶湯を充填して鋳造することを特徴とする。

また、給湯槽から成形型のキャビティに溶湯を充填する際に、溶湯に還元性物質を作用させ溶湯表面の酸化被膜を還元しつつキャビティに溶湯を充填して鋳造する還元鋳造装置において、前記成形型を、前記給湯槽に設けられた給湯筒に、前記キャビティと前記給湯槽とを連通して設け、前記給湯筒の外周囲を螺旋状に包囲する配置に、前記給湯槽内の溶湯の熱により内部が加熱される活性化室を設け、該活性化室に、前記還元性物質の生成に用いられる金属を貯蔵する金属供給部と、前記金属と反応して前記還元性物質を生成する反応性ガスボンベとを接続し、前記活性化室と前記給湯筒との連通を開閉制御するシール機構を設け、該シール機構を開放し、前記活性化室において、前記金属供給部から供給されガス化された金属ガスと前記反応性ガスにより生成された還元性物質を、前記活性化室から前記給湯筒内へ送入した後、前記給湯筒から前記キャビティに溶湯を充填して鋳造することを特徴とする。

また、給湯槽から成形型のキャビティに溶湯を充填する際に、溶湯に還元性物質を作用させ溶湯表面の酸化被膜を還元しつつキャビティに溶湯を充填して鋳造する還元鋳造装置において、前記成形型を、前記給湯槽に設けられた給湯筒に、前記キャビティと前記給湯槽とを連通して設け、前記給湯筒の外周囲を螺旋状に包囲する配置に、前記給湯槽内の溶湯の熱により内部が加熱され、前記給湯槽の外部で生成された前記還元性物質を収容する活性化室を設け、前記活性化室と前記給湯筒との連通を開閉制御するシール機構を設け、該シール機構を開放し、前記活性化室に収容されて加熱された還元性物質を、前記活性化室から前記給湯筒内へ送入した後、前記給湯筒から前記キャビティに溶湯を充填して鋳造することを特徴とする。

また、前記キャビティに連通して、キャビティ内を減圧する真空装置が設けられていることにより、キャビティ内を容易に非酸化性雰囲気とすることができ、効果的な還元鋳造を行うことができる。

これらの還元鋳造装置は、溶湯としてアルミニウムあるいはアルミニウム合金の溶湯を使用し、還元性物質としてマグネシウム窒素化合物を使用して、アルミニウムまたはアルミニウム合金の鋳造に使用することにより、アルミニウムまたはアルミニウム合金による還元鋳造に好適に利用することができる。

本発明に係る還元鋳造装置によれば、給湯槽に貯溜されている溶湯の熱を還元性物質あるいは還元性物質を生成するための金属ガスの活性化に有効に利用して、省エネルギー化を図ることができるとともに、装置構成をコンパクト化することができる。また、活性化室内で還元性物質あるいは金属ガスを活性化して給湯槽と成形型とを連通する給湯筒に送入する構成としたことにより、効果的に還元性物質の活性化を図ることができ、有効な還元鋳造を行うことができる。これによって、成形型の型温を低温にした場合でも還元性物質の還元作用を有効に発揮させて還元鋳造することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面とともに詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明に還元鋳造装置１０の第１の実施形態についての全体構成を示す。本実施形態の還元鋳造装置１０はＬＰＤ（低圧ダイキャスティング）による鋳造装置として構成されたものであり、還元鋳造装置１０の鋳造部は、成形型２０と成形型２０の下方に設置された給湯槽３０とからなり、成形型２０に設けられたキャビティ２０ａと、給湯槽３０とが給湯筒（ストークス）３２を介して連通する配置に設けられている。給湯筒３２は給湯槽３０の上部に鉛直向きに取り付けられ、上部に成形型２０が設置され、下部が給湯槽３０内で底部近傍まで延出するように設けられている。

本実施形態の還元鋳造装置において特徴的な構成は、給湯槽３０の内部に反応性ガスと反応して還元性物質を生成するための金属ガスを発生させ、あるいは還元鋳造に使用する還元性物質を活性化するための活性化室４０を設け、活性化室４０と給湯筒３２の内部とを連通する配置としたことにある。
図１に示す還元鋳造装置１０では給湯筒３２の外周囲を螺旋状に包囲するように活性化室４０を配置している。活性化室４０の上部には金属ガスあるいは還元性物質を給湯筒３２へ供給するための供給口４２が設けられる。活性化室４０の内部には、活性化室４０に供給された金属粉末がガス化されずに排出されることを防止し、また還元性物質を十分に活性化させるためのバッファ板４３が設けられている。

活性化室４０は給湯槽３０に貯溜されている溶湯３４を熱源として、還元性物質を生成するための金属、あるいは還元鋳造に用いる還元性物質を加熱して活性化させる作用を有する。活性化室４０を給湯筒３２の外周囲を螺旋状に包囲する配置としているのは、活性化室４０から金属ガスあるいは還元性物質を給湯筒３２に送出する際の流路長を長くして金属ガスあるいは還元性物質が加熱されて活性化されやすくするためである。
この活性化室４０は本実施形態のように給湯筒３２の外周囲を包囲する配置とするかわりに、単に給湯槽３０の内部に収容して、給湯筒３２の内部と連通する構成とすることもできる。活性化室４０はその全体を給湯槽３０に収容する配置としてもよいし、活性化室４０の一部が給湯槽３０に貯溜されている溶湯に接する配置、あるいは給湯槽３０内に露出する配置とすることもできる。

図１に示す還元鋳造装置１０においては、活性化室４０に配管４４およびバルブ４５を介して還元性物質の生成に用いられる金属（金属粉末）を貯蔵する金属供給部４６を接続し、金属供給部４６に配管４７、バルブ４８を介してアルゴンガスボンベ等の不活性ガスボンベ５０を接続している。また、不活性ガスボンベ５０と活性化室４０とはバルブ５１を介して配管４９により接続される。

活性化室４０に設けられる供給口４２と給湯筒３２の内部とは活性化室４０と給湯筒３２の内部との連通状態をON-OFFするシール機構６０を介して連通される。シール機構６０は、給湯筒３２の外側面に給湯筒３２の内部に連通して連結して設けられたシリンダ６１と、シリンダ６１内で摺動可能に設けられたシールプランジャ６２と、シールプランジャ６２を進退駆動する駆動手段６４とから構成される。シリンダ６１は給湯筒３２と一体に形成してもよい。

シリンダ６１と活性化室４０の供給口４２とは連通配管６５を介して連通し、シリンダ６１は配管６６およびバルブ６７を介して反応性ガスボンベ６８に接続される。反応性ガスボンベ６８は、活性化室４０内でガス化された金属ガスと反応して還元性物質を生成させる反応性ガスを供給するためのものである。
また、反応性ガスボンベ６８はバルブ６９および配管３６を介して給湯槽３０の内部空間部分に連通する。

シール機構６０のシリンダ６１に接続される連通配管６５および配管６６は、シールプランジャ６２が前進位置（シール位置）に移動した際には、シリンダ６１と連通配管６５および配管６６との連通が遮断され、シールプランジャ６２が後退位置（開放位置）に移動した際には、シリンダ６１と連通配管６５および配管６６とがともに連通する配置となるように、シリンダ６１における取り付け位置が設定されている。
なお、シリンダ６１における連通配管６５と配管６６の軸線方向の取り付け位置を異なる配置とし、シールプランジャ６２のシリンダ６１内における移動位置によって、連通配管６５とシリンダ６１との連通と、配管６６とシリンダ６１との連通を個別にONーOFF制御できるようにすることも可能である。

成形型２０は配管２２およびバルブ２４を介して真空装置２６に接続され、キャビティ２０ａの内部が減圧可能に設けられる。なお、真空装置２６は必ず設けなければならないものではなく、真空装置２６を設けずに還元鋳造を行うことが可能である。
バルブ２４、４５、４８、５１、６７、６９およびシール機構６０の駆動手段６４は制御部７０に接続され、制御部７０によってバルブ２４〜６９が開閉制御され、駆動手段６４が駆動制御される。

以下では、上記還元鋳造装置１０の適用例として、アルミニウムの鋳造品を還元鋳造する方法について説明する。アルミニウムの還元鋳造においては、金属供給部４６に還元性物質を生成するための金属としてマグネシウム粉末を貯蔵し、不活性ガスボンベ５０としてアルゴンガスボンベ、反応性ガスボンベ６８として窒素ガスボンベを使用して還元鋳造する。
給湯槽３０にはアルミニウムの溶湯３４が貯溜される。給湯槽３０にはアルミニウムの給湯炉（不図示）が連通して設けられ、鋳造操作にともない給湯炉から給湯槽３０にアルミニウムの溶湯３４が補給される。

活性化室４０は制御部７０により駆動手段６４を駆動してシールプランジャ６２を前進位置に移動させることにより外部から遮断された空間となる。この状態で、バルブ４５およびバルブ４８を開放し、不活性ガスボンベ５０から金属供給部４６にアルゴンガスを供給し、アルゴンガスとともに金属供給部４６に貯蔵されているマグネシウム粉末を活性化室４０に送入する。

アルミニウムの溶湯３４は７４０℃程度に加熱されており、活性化室４０は下半部がアルミニウムの溶湯３４に浸漬されて加熱されていることにより、活性化室４０に送入されたマグネシウム粉末は加熱されてガス化（金属ガス）する。マグネシウムの融点は６５１℃であり、アルミニウムの溶湯３４の熱によって容易にガス化される。
活性化室４０内でガス化されたマグネシウムガスは、鋳造操作に合わせて給湯筒３２に供給されて消費される。したがって、金属供給部４６からは適宜タイミングで、活性化室４０にマグネシウム粉末を補給し、活性化室４０であらかじめマグネシウム粉末を加熱して、マグネシウムガスが常時生成されている状態にする。

本実施形態では、給湯筒３２の外周囲を囲む配置に活性化室４０を設けたことにより、給湯槽３０に貯溜される溶湯３４の熱を活性化室４０に効率的に伝導させることができ、溶湯３４の熱エネルギーをマグネシウムガスを発生させる熱源として有効に利用することが可能となる。また、給湯筒３２に近接して活性化室４０を配置したことにより、活性化室４０における加熱用の流路長を長くとりながら、装置をコンパクトに構成することが可能となる。

一方、成形型２０では型閉じした後、真空装置２６によりキャビティ２０ａ内を減圧し、キャビティ２０ａおよびキャビティ２０ａに連通する給湯筒３２の内部（溶湯３４の液面上の領域）を減圧する。
真空装置２６によりキャビティ２０ａおよび給湯筒３２内を減圧することにより、キャビティ２０ａおよび給湯筒３２の内部から残留エアや残留水分が排出され、キャビティ２０ａおよび給湯筒３２の内部空間が非酸化性雰囲気（非酸化性空間）となる。なお、真空装置２６によりキャビティ２０ａ内を減圧する際には、給湯筒３２内における溶湯３４の液面がシリンダ６１の取り付け位置よりも低位となる程度に減圧する。

キャビティ２０ａおよび給湯筒３２の内部を減圧した後、制御部７０により駆動手段６４を制御しシールプランジャ６２を前進位置から後退位置に移動させる。これによって、連通配管６５とシリンダ６１とが連通し、配管６６とシリンダ６１とが連通する。
キャビティ２０ａとキャビティ２０ａに連通する給湯筒３２の内部は、減圧された状態にあるから、シリンダ６１と連通配管６５とが連通することにより、圧力差により、活性化室４０の供給口４２から連通配管６５およびシリンダ６１を経由して給湯筒３２内にマグネシウムガスが導入される。なお、不活性ガスボンベ５０からアルゴンガスを活性化室４０に送入して金属ガスを給湯筒３２に送入するようにしてもよい。また、このとき制御部７０によりバルブ６７を開放し、配管６６およびシリンダ６１を経由して給湯筒３２内に窒素ガスを送入する。

給湯筒３２に導入された窒素ガスとマグネシウムガスとは給湯筒３２内で反応し、給湯筒３２内でマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ₃Ｎ₂）が生成される。マグネシウムガスは活性化室４０内で十分に高温に加熱されていること、給湯筒３２の内部が溶湯３４の熱によって加熱された空間となっていることにより、マグネシウムガスと窒素ガスとが効率的に反応してマグネシウム窒素化合物が生成される。生成されたマグネシウム窒素化合物は、加熱環境にある給湯筒３２内で加熱されることにより活性化された状態になる。マグネシウムガスおよび窒素ガスが給湯筒３２に噴射されることで、マグネシウム窒素化合物の一部は、給湯筒３２からキャビティ２０ａの側にも拡散する。

給湯筒３２内でマグネシウム窒素化合物を生成した後、シールプランジャ６２を前進位置まで移動させ、連通配管６５と配管６６を閉止してからキャビティ２０ａに溶湯３４を注入する。
図２は、キャビティ２０ａにアルミニウムの溶湯３４を充填した状態を示す。制御部７０によりバルブ６９を開放し、配管３６を経由して反応性ガスボンベ６８から窒素ガスを給湯槽３０に送入することにより、給湯槽３０内の溶湯３４が加圧され、給湯槽３０に貯溜されている溶湯３４が給湯筒３２を介してキャビティ２０ａに充填される。

キャビティ２０ａ内で溶湯３４が凝固した後、バルブ６９を閉じ、給湯槽３０の溶湯３４に対する加圧を停止する。これによって、給湯槽３０内の溶湯３４の液面が元の液面の高さまで戻る。
成形型２０では、型開きして鋳造品を成形型２０から取り出し、次いで型閉じして、次回の鋳造操作に移る。次回の鋳造操作も上述した方法と同様にして行えばよい。

上述した鋳造操作では、給湯筒３２からキャビティ２０ａにアルミニウムの溶湯３４が注入される際に、給湯筒３２内で生成されたマグネシウム窒素化合物が溶湯３４に作用して溶湯３４の表面に形成された酸化被膜を還元し、給湯筒３２からキャビティ２０ａに拡散したマグネシウム窒素化合物がキャビティ２０ａ内で溶湯３４に作用して還元鋳造する。このようにキャビティ２０ａに注入される際と、キャビティ２０ａ内の双方で溶湯３４にマグネシウム窒素化合物が作用することにより、きわめて好適な還元鋳造がなされるようになる。

また、キャビティ２０ａおよび給湯筒３２の内部をあらかじめ非酸化性雰囲気としたことで、マグネシウム窒素化合物の還元作用が阻害されず、効果的な還元鋳造を行うことができる。
また、マグネシウム窒素化合物は活性化室４０や給湯筒３２内で溶湯の熱により加熱されて活性化された状態になるから溶湯３４に対する還元作用が有効に作用するという利点がある。したがって、成形型２０が室温程度の低温に冷却されている場合でも、キャビティ２０ａに拡散したマグネシウム窒素化合物の活性状態を維持することができ、キャビティ２０ａにおいても有効に還元作用を作用させて鋳造することができる。

なお、上記実施形態では、真空装置２６を使用してキャビティ２０ａおよび給湯筒３２の内部を減圧し、キャビティ２０ａと給湯筒３２の内部を非酸化性雰囲気としたが、真空装置２６を使用せず、キャビティ２０ａおよび給湯筒３２の内部を窒素ガスによりパージしてキャビティ２０ａと給湯筒３２の内部を非酸化性雰囲気として還元鋳造することも可能である。

この場合は、シリンダ６１内におけるシールプランジャ６２の位置によって、配管６６とシリンダ６１との連通状態と、連通配管６５とシリンダ６１との連通状態を切り換え可能とし、成形型２０を型閉じした状態で、シールプランジャ６２を配管６６とシリンダ６１とを連通させ、連通配管６５とシリンダ６１とを遮断する位置に移動して、反応性ガスボンベ６８から窒素ガスを給湯筒３２内に送入することによってキャビティ２０ａと給湯筒３２の内部をパージする。
次いでバルブ６７を閉じ、シールプランジャ６２を連通配管６５とシリンダ６１とが連通する位置に移動させ、不活性ガスボンベ５０から活性化室４０にアルゴンガスを送入して供給口４２、連通配管６５およびシリンダ６１を経由して給湯筒３２内にマグネシウムガスを送入すればよい。

給湯筒３２にマグネシウムガスを送入することによって、給湯筒３２およびキャビティ２０ａに充填されている窒素ガスとマグネシウムガスとが反応してマグネシウム窒素化合物が生成される。この場合も、給湯筒３２内にマグネシウムガスを送入することにより、給湯筒３２の内部でマグネシウム窒素化合物が生成され、生成されたマグネシウム窒素化合物が溶湯３４の熱によって加熱されて活性化され、アルミニウムの溶湯３４に対して効果的に還元作用を作用させることができる。
なお、窒素ガスによってキャビティ２０ａと給湯筒３２の内部をパージする場合に、真空装置２６による減圧操作を併用することももちろん可能である。

また、上記実施形態では活性化室４０内でマグネシウムガスを発生させ、給湯筒３２内でマグネシウムガスと窒素ガスとを反応させてマグネシウム窒素化合物を生成させるようにしたが、活性化室４０内でマグネシウム窒素化合物を生成し、あるいは給湯槽３０の外部で生成したマグネシウム窒素化合物を活性化室４０に送入して、活性化室４０内でマグネシウム窒素化合物を加熱して活性化させるようにすることも可能である。

活性化室４０内でマグネシウム窒素化合物を生成する場合は、活性化室４０にマグネシウム粉末を送入した後、活性化室４０に窒素ガスを送入する。たとえば、図１の還元鋳造装置では、配管６６を活性化室４０にも接続する構成とし、バルブ６７を開閉操作することによって活性化室４０に窒素ガスを供給し、活性化室４０で発生させたマグネシウムガスと窒素ガスとを反応させて活性化室４０内でマグネシウム窒素化合物を生成させる。活性化室４０内で生成したマグネシウム窒素化合物については、シール機構６０により活性化室４０と給湯筒３２の内部との連通を開閉制御し、活性化室４０に窒素ガスを送入して供給口４２から給湯筒３２に供給することができる。

給湯筒３２に供給されたマグネシウム窒素化合物は、給湯筒３２内においても溶湯３４の熱によって加熱されて活性化状態を維持し、効果的な還元作用を溶湯３４に作用させることができる。
なお、給湯槽３０の外部であらかじめ生成したマグネシウム窒素化合物を活性化室４０に送入して使用する場合も、活性化室４０でマグネシウム窒素化合物を生成する場合と同様に適用することができる。

上記実施形態の還元鋳造装置１０は給湯筒３２を備えたＬＰＤ（低圧ダイキャスティング）鋳造装置であるが、本発明に係る鋳造装置はＬＰＤ鋳造装置に限らず、ＬＰＤとＧＤＣ（重力鋳造）とを組み合わせた鋳造装置、ＬＰＤとＤＣ（ダイキャスティング）とを組み合わせた鋳造装置についても同様に適用することができる。

図３は、鋳造装置の他の例を示す。この例においては、給湯槽３０内の上蓋の内側に活性化室４０を配置し、活性化室４０と還元性物質、あるいは反応性ガスと反応させる金属（たとえば、マグネシウム粉末）を供給する供給部８０とを接続する構成としたこと、給湯槽３０の上部から上方に延出する給湯筒３２の上部に、給湯筒３２と連通させて重力鋳造による注湯口９０を配置したこと、シール機構６０を注湯口９０に付設する構成としている。

還元鋳造装置１１においても、上述した還元鋳造装置１０と同様に給湯槽３０内で溶湯３４の熱によって活性化室４０が加熱されていることにより、活性化室４０で金属ガス（マグネシウムガス）を生成して加熱し、あるいは還元性物質を加熱して活性化した状態とすることができ、シール機構６０を開放して注湯口９０に送入することによって還元性物質による還元作用を有効に溶湯３４に作用させることが可能となる。

すなわち、給湯筒３２と注湯口９０から成形型２０のキャビティ２０ａに溶湯３４を充填する際に、あらかじめシール機構６０を開放して活性化室４０からマグネシウムガス（金属ガス）を注湯口９０に送入するとともに、反応性ガスボンベ６８から窒素ガス（反応性ガス）を注湯口９０に送入することによって、注湯口９０でマグネシウム窒素化合物（還元性物質）を生成する。次いで、給湯槽３０に反応性ガスボンベ６８から窒素ガスを送入し、注湯口９０に溶湯を注入することにより、注湯口９０に注入される溶湯３４に還元性物質による還元作用が作用し、溶湯３４の表面の酸化被膜が還元されてキャビティ２０ａに充填される。

成形型２０では、注湯口９０で還元性物質が生成された時点から真空装置２６によりキャビティ２０ａを減圧することにより、キャビティ２０ａに還元性物質を拡散させ、給湯槽３０内を加圧してキャビティ２０ａに注入される溶湯３４に対しても還元作用を作用させるようにして充填される。
こうして、還元鋳造装置１１についても、第１の実施形態と同様に好適な還元鋳造を行うことができる。なお、本例の場合は給湯筒３２内で還元性物質を生成するかわりに注湯口９０内で還元性物質を生成している。還元性物質は活性化室４０で活性化された状態にあること、給湯筒３２と注湯口９０とが連通して注湯口９０も加熱される環境にあることから注湯口９０においても還元性物質の還元性が損なわれず、効果的な還元鋳造がなされる。

図４は、鋳造装置の他の例を示す。還元鋳造装置１２では、給湯槽３０とダイキャスティング用のスリーブ１００とを給湯槽３０の上部に設けた導管９５を介して連通させ、スリーブ１００と成形型２０のキャビティ２０ａとを注湯口１０４を介して連通させる配置としている。スリーブ１００にはキャビティ２０ａに溶湯を送入するプランジャ１０２が内挿され、プランジャ１０２にはスリーブ１００内でプランジャ１０２を進退駆動する駆動装置（不図示）が連繋されている。

還元鋳造装置１２においても、上述した還元鋳造装置１１と同様に、給湯槽３０内に活性化室４０が配置され、活性化室４０と、還元性物質あるいは反応性ガスと反応して還元性物質を生成する金属（たとえば、マグネシウム粉末）を供給する供給部８０とが接続されている。また、前述したシールプランジャ６２および駆動手段６４を備えたシール機構６０は導管９５に連通して設けられ、シール機構６０と活性化室４０および反応性ガスボンベ６８とが連通するように設けられている。

還元鋳造装置１２においても、上述した還元鋳造装置１０、１１と同様に、給湯槽３０内に貯溜されている溶湯３４の熱によって活性化室４０が加熱され、活性化室４０内で金属ガス（マグネシウムガス）あるいは還元性物質を加熱して活性化させた状態とすることができ、シール機構６０を開放することによって活性化室４０から導管９５内に金属ガスあるいは還元性物質を送入することができる。導管９５内に導入された金属ガスは導管９５内で反応性ガスと反応して還元性物質が生成され、還元性物質は加熱環境下にある導管９５内で加熱されて活性化される。

本装置での鋳造操作は、ダイキャスティング装置のプランジャ１０２を後退させた状態で、給湯槽３０内の溶湯３４を加圧することにより、給湯筒３２および導管９５を介してスリーブ１００内に溶湯を供給し、スリーブ１００に所定量の溶湯３４が供給されたところで、プランジャ１０２を駆動して、注湯口１０４から成形型２０のキャビティ２０ａに溶湯３４を圧入することによってなされる。

還元鋳造装置１２では、導管９５内で還元性物質が生成されあるいは導管９５に還元性物質が導入されることにより溶湯３４の熱によって還元性物質が活性化されるから、給湯槽３０からダイキャスティング装置のスリーブ１００に溶湯３４が供給される際に、溶湯３４に対して還元作用が作用し、溶湯３４の表面の酸化被膜が還元されて溶湯３４の流動性が良好となり、プランジャ１０２によって好適にキャビティ２０ａに溶湯３４を充填することができる。なお、真空装置２６により成形型２０のキャビティ２０ａ内を減圧することにより、導管９５内で活性化された還元性物質はキャビティ２０ａ内にも拡散し、成形型２０内においても還元作用が作用して鋳造される。
こうして、この還元鋳造装置１２においても、還元性物質を活性化させた状態で溶湯３４に作用させて鋳造することが可能となる。

上述したように、金属ガスの活性化、還元性物質の活性化に使用する活性化室４０は給湯筒３２の外周囲を包囲するように設けるかわりに、給湯筒３２とは離間した給湯槽３０内に設置するようにすることも可能である。また、還元性物質は給湯筒３２内で生成させる方法に限るものではなく、溶湯３４が移動する流路部分のように、給湯筒３２とは異なる部位で生成したり、溶湯３４に作用させたりするように設定することも可能である。

また、上記実施形態においては、還元鋳造装置１０をアルミニウム鋳造に使用した例について説明したが、本発明に係る還元鋳造装置はアルミニウムあるいはアルミニウム合金の鋳造に限らず、アルミニウム以外の金属による鋳造にも同様に適用することが可能である。

本発明に係る還元鋳造装置の第１の実施の形態の構成を示す説明図である。成形型のキャビティに溶湯を充填した状態を示す説明図である。還元鋳造装置の他の例を示す説明図である。還元鋳造装置の他の例を示す説明図である。

１０、１１、１２還元鋳造装置
２０成形型
２０ａキャビティ
２６真空装置
３０給湯槽
３２給湯筒
３４溶湯
４０活性化室
４２供給口
４６金属供給部
５０不活性ガスボンベ
６０シール機構
６１シリンダ
６２シールプランジャ
６４駆動手段
６５連通配管
６８反応性ガスボンベ
７０制御部
８０供給部
９０注湯口
９５導管
１０２プランジャ
１０４注湯口

Claims

給湯槽から成形型のキャビティに溶湯を充填する際に、溶湯に還元性物質を作用させ溶湯表面の酸化被膜を還元しつつキャビティに溶湯を充填して鋳造する還元鋳造装置において、
前記成形型を、前記給湯槽に設けられた給湯筒に、前記キャビティと前記給湯槽とを連通して設け、
前記給湯筒の外周囲を螺旋状に包囲する配置に、前記給湯槽内の溶湯の熱により内部が加熱され、前記還元性物質を生成する金属をガス化して収容する活性化室を設け、
前記給湯筒に連通して該給湯筒内に前記反応性ガスを供給する反応性ガスボンベを設け、
前記活性化室と前記給湯筒との連通を開閉制御するシール機構を設け、
該シール機構を開放して、前記活性化室から前記給湯筒内へ、前記活性化室でガス化された金属ガスを送入し、前記反応性ガスボンベから反応性ガスを送入することにより、前記給湯筒内において還元性物質を生成した後、前記給湯筒から前記キャビティに溶湯を充填して鋳造することを特徴とする還元鋳造装置。
給湯槽から成形型のキャビティに溶湯を充填する際に、溶湯に還元性物質を作用させ溶湯表面の酸化被膜を還元しつつキャビティに溶湯を充填して鋳造する還元鋳造装置において、
前記成形型を、前記給湯槽に設けられた給湯筒に、前記キャビティと前記給湯槽とを連通して設け、
前記給湯筒の外周囲を螺旋状に包囲する配置に、前記給湯槽内の溶湯の熱により内部が加熱される活性化室を設け、
該活性化室に、前記還元性物質の生成に用いられる金属を貯蔵する金属供給部と、前記金属と反応して前記還元性物質を生成する反応性ガスボンベとを接続し、
前記活性化室と前記給湯筒との連通を開閉制御するシール機構を設け、
該シール機構を開放し、前記活性化室において、前記金属供給部から供給されガス化された金属ガスと前記反応性ガスにより生成された還元性物質を、前記活性化室から前記給湯筒内へ送入した後、前記給湯筒から前記キャビティに溶湯を充填して鋳造することを特徴とする還元鋳造装置。
給湯槽から成形型のキャビティに溶湯を充填する際に、溶湯に還元性物質を作用させ溶湯表面の酸化被膜を還元しつつキャビティに溶湯を充填して鋳造する還元鋳造装置において、
前記成形型を、前記給湯槽に設けられた給湯筒に、前記キャビティと前記給湯槽とを連通して設け、
前記給湯筒の外周囲を螺旋状に包囲する配置に、前記給湯槽内の溶湯の熱により内部が加熱され、前記給湯槽の外部で生成された前記還元性物質を収容する活性化室を設け、
前記活性化室と前記給湯筒との連通を開閉制御するシール機構を設け、
該シール機構を開放し、前記活性化室に収容されて加熱された還元性物質を、前記活性化室から前記給湯筒内へ送入した後、前記給湯筒から前記キャビティに溶湯を充填して鋳造することを特徴とする還元鋳造装置。
前記キャビティに連通して、キャビティ内を減圧する真空装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の還元鋳造装置。
溶湯としてアルミニウムあるいはアルミニウム合金の溶湯を使用し、還元性物質としてマグネシウム窒素化合物を使用して、アルミニウムまたはアルミニウム合金の鋳造に使用される請求項１〜４のいずれか一項記載の還元鋳造装置。