JP4290631B2

JP4290631B2 - 還元鋳造方法

Info

Publication number: JP4290631B2
Application number: JP2004294478A
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: JP2006102791A

Description

本発明は還元鋳造方法に関し、より詳細には鋳造成形型のキャビティを減圧して鋳造する還元鋳造方法に関する。

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可能である。

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。この後者の方法の場合は、キャビティ外で生成した還元性物質をキャビティに注入する際に時間がかかること、また、還元性物質はキャビティに供給する配管内等で詰まりやすいといった問題があることから、真空装置を用いてあらかじめキャビティを減圧し、その状態で金属ガスと反応性ガスとをキャビティに導入することにより、キャビティ内で還元性物質を生成して還元鋳造する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−３２１９１９号公報

上述したように、鋳造成形型のキャビティを減圧し、キャビティに金属ガス（たとえば、マグネシウムガス）と反応性ガス（たとえば、窒素ガス）とを導入して、キャビティ内で還元性物質（たとえば、マグネシウム窒素化合物）を生成させて還元鋳造する方法の場合は、キャビティに金属ガスと窒素ガスとをスムーズに導入することができるという利点はあるが、キャビティを減圧した後に、金属ガスと窒素ガスとを順次導入するという工程をとるために、量産品の鋳造サイクルタイムとしては時間がかかる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ことから、型温を室温程度まで下げて鋳造することが可能になるが、型温を下げるとキャビティ内で還元性物質の温度が低下し還元作用が劣化するという問題があり、型温を下げた状態で還元性物質の活性を維持して還元鋳造を行うことが難しいという問題もある。

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、鋳造成形型のキャビティを減圧して還元鋳造する場合に、キャビティに効率的に還元性物質を供給することができて、溶湯に還元性化合物を効果的に作用させることができ、鋳造工程時間を短縮して効率的な還元鋳造を可能にする還元鋳造方法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、真空装置により成形型のキャビティを減圧して成形型のキャビティに溶湯の表面の酸化被膜を還元する還元性物質を導入し、還元性物質により溶湯の表面の酸化被膜を還元しつつ前記キャビティに溶湯を充填して鋳造する還元鋳造方法において、前記キャビティに還元性物質を導入する操作と、前記キャビティを減圧する操作とを同時に開始し、前記キャビティに還元性物質を導入する操作と、前記キャビティを減圧する操作とを、時間的に重複させて行い、前記キャビティを減圧する操作と時間的に重複して、前記溶湯を加圧しながら前記キャビティに溶湯を充填開始することを特徴とする。

また、真空装置により成形型のキャビティを減圧して成形型のキャビティに溶湯の表面の酸化被膜を還元する還元性物質を導入し、還元性物質により溶湯の表面の酸化被膜を還元しつつ前記キャビティに溶湯を充填して鋳造する還元鋳造方法において、前記キャビティに還元性物質を導入する操作に先行して前記キャビティを減圧する操作を開始し、前記キャビティに還元性物質を導入する操作と、前記キャビティを減圧する操作とを、時間的に重複させて行い、前記キャビティを減圧する操作と時間的に重複して、前記溶湯を加圧しながら前記キャビティに溶湯を充填開始することを特徴とする。

また、前記成形型を、給湯槽に設けられた給湯筒に連通させて配置し、前記キャビティに還元性物質を導入する操作として、前記給湯筒に還元性物質を送入し、あるいは金属ガスおよびこれと反応して前記還元性物質を生成する反応性ガスを前記給湯筒内に送入する操作を行うことを特徴とする。
また、前記給湯槽内に、該給湯槽に貯溜されている溶湯の熱により加熱される活性化室を設け、該活性化室内で還元性物質を加熱し活性化した状態で、前記給湯筒に還元性物質を送入すること、また、前記給湯槽内に、該給湯槽に貯溜されている溶湯の熱により加熱される活性化室を設け、該活性化室内で金属ガスを生成し、金属ガスを加熱した状態で前記給湯筒に送入することにより、還元性物質を活性化させた状態にすることができ、効果的な還元鋳造を行うことが可能になる。
また、前記キャビティに還元性物質を導入する操作を終了した後、前記キャビティを減圧する操作を終了することにより、キャビティ内にさらに確実に還元性物質を導入して還元鋳造することが可能になる。

また、前記還元鋳造方法は、前記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鋳造することによりアルミニウムあるいはアルミニウム合金の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方法によれば、キャビティに還元性物質を導入する操作とキャビティを減圧する操作とを同時に開始し、あるいはキャビティに還元性物質を導入する操作に先行してキャビティを減圧する操作を開始し、キャビティに還元性物質を導入する操作とキャビティを減圧する操作を時間的に重複させて行い、かつ、キャビティを減圧する操作と時間的に重複させて、溶湯を加圧しながらキャビティに溶湯を充填開始することにより、鋳造工程時間を短縮できるとともに、キャビティに導入された還元性物質をキャビティ内で拡散させ、溶湯に対して効果的に還元作用を作用させて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。
図１は本発明に係る還元鋳造方法によって鋳造品を製造する還元鋳造装置１０の全体構成を示す。この還元鋳造装置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。

給湯槽３０の底部側に延出する給湯筒３２には、給湯筒３２の外周囲を螺旋状に包囲する活性化室４０が設けられる。活性化室４０は還元性物質を生成するための金属（たとえば、マグネシウム粉末）あるいは還元性物質（たとえば、マグネシウム窒素化合物）が収容される。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、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たり、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ガス、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。

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、活性化室４０と不活性ガスボンベ５０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。
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。

続いて、上記還元鋳造装置１０をアルミニウムの鋳造に使用する例について説明する。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。

図１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た状態である。シールプランジャ６２が前進位置に移動したことにより、活性化室４０は外部から遮断された状態になる。
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の下半部はアルミニウムの溶湯３４に浸漬されて加熱されることにより、活性化室４０に送入されたマグネシウム粉末は溶湯３４の熱によって加熱されてガス（金属ガス）化する。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せることができる。
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活性化室４０から給湯筒３２に供給される。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。

図５は、図１に示す還元鋳造装置１０における鋳造操作を時間経過とともに示したグラフである。以下では、このグラフとともに、還元鋳造装置１０の操作について順を追って説明する。
図１に示す状態は、成形型２０が型閉じされ、給湯筒３２の上部に配置された状態である。この状態で、まず、シール機構６０の駆動手段６４が駆動され、シールプランジャ６２がシリンダ６１内での後退位置、すなわち連通配管６５と配管６６がシリンダ６１の内部に連通する位置に移動する。図５のグラフのＡ１点がシールプランジャ６２が開放位置に移動した時点を示す。

シールプランジャ６２が後退位置（開放位置）に移動すると、活性化室４０と給湯筒３２の内部とは連通するから、この状態でバルブ５１を開放し不活性ガスボンベ５０からアルゴンガスを活性化室４０に送入し、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の内部（溶湯３４の液面の上方）へマグネシウムガスを送出する。
図５で、Ｂ１点は給湯筒３２内へマグネシウムガスを送出開始した時点を示す。シールプランジャ６２を開放するタイミングと給湯筒３２にマグネシウムガスを送出開始するタイミングとの間に特に時間を空ける必要はない。

マグネシウムガスを給湯筒３２内に送出開始すると同時に、バルブ６７を開放し、配管６６およびシリンダ６１を経由して反応性ガスボンベ６８から給湯筒３２内に窒素ガスを送出する。図５でグラフＭはマグネシウムガスと窒素ガスとを送出している状態を示す。なお、窒素ガスを給湯筒３２に送出するタイミングとマグネシウムガスを給湯筒３２に送出するタイミングとが一致していなくてもよく、たとえば給湯筒３２に窒素ガスを送入した後にマグネシウムガスを送入するようにしてもよいし、マグネシウムガスを給湯筒３２内に送入した後に、窒素ガスを送入するようにしてもよい。

給湯筒３２内にマグネシウムガスと窒素ガスとが送入されることにより、マグネシウムガスと窒素ガスとが反応し、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から、マグネシウムガスと窒素ガスとは良好に反応して効率的に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。

活性化室４０からマグネシウムガスを送出し、窒素ガスを給湯筒３２に送出するタイミングに一致させて、成形型２０側ではバルブ２４を開放し、真空装置２６によりキャビティ２０ａ内を減圧開始する。図５で、グラフＶはキャビティ２０ａを減圧している状態を示す。マグネシウムガスと窒素ガスを給湯筒３２に送出するタイミングに一致させて、キャビティ２０ａを減圧開始することで、キャビティ２０ａ内の減圧操作とキャビティ２０ａにマグネシウムガスと窒素ガスを供給する操作を同時に行うことができ、鋳造工程時間を短縮することが可能となる。

キャビティ２０ａを減圧することにより、キャビティ２０ａ内の残留空気および残留水分が排出され、キャビティ２０ａ内は非酸化性雰囲気（非酸化性空間）となり、マグネシウム窒素化合物の還元性が阻害されることを防止する。また、キャビティ２０ａを減圧することにより、給湯筒３２内で生成された還元性物質であるマグネシウム窒素化合物がキャビティ２０ａ側に拡散する。なお、マグネシウムガスと窒素ガスが給湯筒３２に送入される際にマグネシウムガスおよび窒素ガスがキャビティ２０ａ側に拡散し、キャビティ２０ａ内でもマグネシウム窒素化合物が生成されている。

図２は、給湯筒３２内でマグネシウム窒素化合物が生成され、部分的にキャビティ２０ａにマグネシウム窒素化合物が拡散する様子と、キャビティ２０ａ内が減圧されて給湯筒３２内の溶湯３４の液面が上昇した様子を示している。
本実施形態では、給湯筒３２内で生成されたマグネシウム窒素化合物は溶湯３４の熱によって加熱されるから、活性化された状態で給湯筒３２内に存在し、キャビティ２０ａに拡散したマグネシウム窒素化合物も活性化された状態を維持することができる。

なお、本実施形態では活性化室４０からマグネシウムガスを送出し、窒素ガスを給湯筒３２に送出するタイミングに一致させて、キャビティ２０ａを減圧開始するように制御しているが、活性化室４０からマグネシウムガスを送出するタイミングおよび窒素ガスを給湯筒３２に送出するタイミングよりもキャビティ２０ａを減圧開始するタイミングを早くしても良い。たとえば、キャビティ２０ａの減圧操作を先行させ、キャビティ２０ａおよび給湯筒３２内を減圧開始した後に、マグネシウムガスと窒素ガスを給湯筒３２に送入してマグネシウム窒素化合物を生成させることで、マグネシウム窒素化合物の還元性をなるべく損なわないようにするといった方法も有効である。

キャビティ２０ａ内をある程度減圧したところで、シールプランジャ６２を前進位置に移動させ、給湯筒３２と活性化室４０との連通および配管６６との連通を遮断する。図５でＡ２点は、シールプランジャ６２が前進位置すなわち閉止位置に移動する時点を示す。シールプランジャ６２が閉止位置に移動した後、キャビティ２０ａの減圧を続け、マグネシウム窒素化合物を給湯筒３２からさらにキャビティ２０ａ側に拡散させ、キャビティ２０ａの内面に付着させるようにする。
なお、キャビティ２０ａを減圧して給湯筒３２内の溶湯３４の液面が徐々に上昇した場合は、シールプランジャ６２を閉止位置に移動する操作は、給湯筒３２内の溶湯３４の液面がシリンダ６１の位置にまで達しない前に行うようにする。

真空装置２６によりキャビティ２０ａを一定真空度まで減圧した後、給湯槽３０に貯溜されている溶湯３４を加圧してキャビティ２０ａに溶湯３４を充填する。実施形態では、バルブ６９を開放して反応性ガスボンベ６８から窒素ガスを給湯槽３０に送入し、溶湯３４の液面にガス圧を作用させて給湯筒３２を介してキャビティ２０ａに溶湯３４を充填する。図３は、給湯槽３０の溶湯３４を加圧してキャビティ２０ａに溶湯３４を充填した状態を示す。

図５のグラフＰは給湯槽３０に貯溜されている溶湯３４を加圧する操作を示す。Ｃ１点は、給湯槽３０に窒素ガス圧を送入して溶湯３４を加圧開始する時点を示す。Ｂ２点は真空装置２６による減圧操作を停止する時点であり、本実施形態では、キャビティ２０ａの減圧操作終了時よりも若干早い時点で溶湯３４を加圧開始している。
このようにキャビティ２０ａの減圧操作と溶湯３４の加圧操作とを時間的に重複させるようにして制御しているのは、キャビティ２０ａにマグネシウム窒素化合物を送り込む操作と溶湯３４をキャビティ２０ａに充填する操作を連続的に行うことによって、鋳造時間を短縮する目的と、マグネシウム窒素化合物が活性状態にある状態でキャビティ２０ａに溶湯３４を充填することによって溶湯３４に効率的な還元作用を作用させて鋳造できるようにするためである。

なお、給湯槽３０内の溶湯３４を加圧開始するタイミングを早めることで、鋳造サイクルタイムを短縮することが可能であるが、溶湯３４を加圧開始するタイミングは製品に応じて適宜設定される。たとえば、キャビティ２０ａの減圧操作を終了してから溶湯３４の加圧を開始するように設定しても良いし、溶湯３４を加圧開始してからキャビティ２０ａに溶湯３４がほぼ充填されるまで連続してキャビティ２０ａを減圧させるように設定することもできる。

給湯槽３０の溶湯３４を加圧してキャビティ２０ａに溶湯３４を充填する際に、給湯筒３２内においては、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て溶湯３４がキャビティ２０ａに注入され、キャビティ２０ａにおいては、キャビティ２０ａ内にあるマグネシウム窒素化合物によってキャビティ２０ａに注入される溶湯３４の表面の酸化被膜が還元されて充填される。
このように、本実施形態の還元鋳造方法では、給湯筒３２からキャビティ２０ａに注入される場合と、キャビティ２０ａ内に充填される場合にともに溶湯３４に還元性物質が作用することから、きわめて好適な還元鋳造が可能となる。

また、マグネシウム窒素化合物は給湯筒３２内で加熱されて活性化されているから、鋳造サイクルタイムを短縮させるため成形型２０を室温程度に冷却した場合でも、キャビティ２０ａ内で活性状態を維持することができ、鋳造操作の高速化にも対応することができる。

本実施形態における還元鋳造方法は、成形型２０のキャビティ２０ａを減圧した状態でキャビティ２０ａに溶湯３４を充填する操作と、成形型２０のキャビティ２０ａに還元性物質を供給する操作を連動して行うから、これらの操作を各別に行う場合とくらべて鋳造工程時間を短縮することが可能となる。また、キャビティ２０ａを減圧する操作は、キャビティ２０ａに還元性物質を導入する作用を兼ねるものとなっていることから、減圧操作と還元性物質を供給する操作を同時に可能として効率的となる。また、キャビティ２０ａを減圧することで、キャビティ２０ａ内を非酸化性雰囲気にすることができ、還元性物質の還元作用を損ねることがないようにできると同時に、キャビティ２０ａ内に還元性物質を行き渡らせることができることから有効な還元鋳造が可能になるという利点がある。

また、図１に示す給湯筒３２を用いた還元鋳造装置１０は、給湯筒３２に金属ガスと反応性ガスとを送入して給湯筒３２内で還元性物質を生成させる操作と、キャビティ２０ａの減圧操作とを併用することが容易にできる形態のものとして有効に利用できるものであるが、本発明方法はＬＰＤ鋳造装置に適用する場合に限らず、ＬＰＤとＧＤＣ（重力鋳造）、ＬＰＤとＤＣ（ダイキャスティング）とを組み合わせる鋳造装置等においても利用することが可能である。

なお、上記実施形態においては、活性化室４０を給湯筒３２の外周囲を囲む配置としているが、図４に示す還元鋳造装置１１のように、給湯筒３２とは離間させて給湯槽３０の内部に活性化室４０を配置する構成とすることも可能である。この場合も、活性化室４０の内部が給湯槽３０に貯溜されている溶湯３４の熱によって加熱され、還元性物質を生成するための金属ガス、あるいは還元性物質を加熱して活性化させることができる。

図４に示す還元鋳造装置１１では、活性化室４０の底部側を給湯槽３０に貯溜される溶湯３４に浸漬させ、活性化室４０の内部が溶湯３４の熱によって効果的に加熱されるようにしているが、活性化室４０を溶湯３４とは接触させずに給湯槽３０内の天板に取り付けるといったことも可能である。
この実施形態の還元鋳造装置１１における活性化室４０を除く成形型２０、シール機構６０等の他の構成は前述した図１に示す還元鋳造装置１０と同様である。

また、上記実施形態では、活性化室４０にマグネシウム粉末等の金属ガスを発生させる金属を供給して活性化室４０では金属ガスを発生させるようにし、給湯筒３２内で反応性ガスと金属ガスとを反応させてマグネシウム窒素化合物（還元性物質）を生成したが、活性化室４０でマグネシウム窒素化合物等の還元性物質を生成し、活性化室４０から給湯筒３２にマグネシウム窒素化合物等の還元性物質を送入して還元鋳造するように構成することも可能である。この場合には、不活性ガスボンベ５０のかわりに窒素ガス等の反応性ガスボンベと活性化室４０とを接続し、反応性ガスボンベから活性化室４０に窒素ガス等の反応性ガスを送入して活性化室４０でマグネシウム窒素化合物を生成させ、シールプランジャ６２を開放した状態で、活性化室４０から給湯筒３２に還元性物質を送入するようにすればよい。

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方法による還元鋳造工程を示す説明図である。本発明に係る還元鋳造方法による還元鋳造工程を示す説明図である。本発明に係る還元鋳造方法による還元鋳造工程を示す説明図である。還元鋳造装置の他の構成例を示す説明図である。本発明に係る還元鋳造方法における制御方法を示すグラフである。

符号の説明

１０、１１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

Claims

真空装置により成形型のキャビティを減圧して成形型のキャビティに溶湯の表面の酸化被膜を還元する還元性物質を導入し、還元性物質により溶湯の表面の酸化被膜を還元しつつ前記キャビティに溶湯を充填して鋳造する還元鋳造方法において、
前記キャビティに還元性物質を導入する操作と、前記キャビティを減圧する操作とを同時に開始し、前記キャビティに還元性物質を導入する操作と、前記キャビティを減圧する操作とを、時間的に重複させて行い、
前記キャビティを減圧する操作と時間的に重複して、前記溶湯を加圧しながら前記キャビティに溶湯を充填開始することを特徴とする還元鋳造方法。
真空装置により成形型のキャビティを減圧して成形型のキャビティに溶湯の表面の酸化被膜を還元する還元性物質を導入し、還元性物質により溶湯の表面の酸化被膜を還元しつつ前記キャビティに溶湯を充填して鋳造する還元鋳造方法において、
前記キャビティに還元性物質を導入する操作に先行して前記キャビティを減圧する操作を開始し、前記キャビティに還元性物質を導入する操作と、前記キャビティを減圧する操作とを、時間的に重複させて行い、
前記キャビティを減圧する操作と時間的に重複して、前記溶湯を加圧しながら前記キャビティに溶湯を充填開始することを特徴とする還元鋳造方法。
前記成形型を、給湯槽に設けられた給湯筒に連通させて配置し、
前記キャビティに還元性物質を導入する操作として、前記給湯筒に還元性物質を送入し、あるいは金属ガスおよびこれと反応して前記還元性物質を生成する反応性ガスを前記給湯筒内に送入する操作を行うことを特徴とする請求項１または２記載の還元鋳造方法。
前記給湯槽内に、該給湯槽に貯溜されている溶湯の熱により加熱される活性化室を設け、該活性化室内で還元性物質を加熱し活性化した状態で、前記給湯筒に還元性物質を送入することを特徴とする請求項３記載の還元鋳造方法。
前記給湯槽内に、該給湯槽に貯溜されている溶湯の熱により加熱される活性化室を設け、該活性化室内で金属ガスを生成し、金属ガスを加熱した状態で前記給湯筒に送入することを特徴とする請求項３記載の還元鋳造方法。
前記キャビティに還元性物質を導入する操作を終了した後、前記キャビティを減圧する操作を終了することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の還元鋳造方法。
前記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鋳造することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の還元鋳造方法。