JP4321864B2 - 減圧吸引鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は減圧吸引鋳造装置に関し、更に詳しくは鋳型内へ減圧吸引した金属溶湯に該鋳型の回転による遠心力を作用させて鋳造を行なうようにした減圧吸引鋳造装置に関する。

従来、前記のような減圧吸引鋳造装置として、溶解炉の上方にチャンバを設け、該チャンバをその外周面部で水平に支持しつつこれに接続した駆動手段で回転させるようにした装置が知られており（例えば特許文献１参照）、また溶解炉の上部に筒状体を設置し、該筒状体の内側にチャンバを設け、該チャンバをその外周面部で水平に支持しつつその中心軸に接続した駆動手段で回転させるようにした装置が知られている（例えば特許文献２参照）。これら従来の減圧吸引鋳造装置は、チャンバ内に支持した鋳型内を減圧にすることにより、溶解炉内の金属溶湯をスノートを介して該鋳型内へ吸引すると共に、該チャンバと一体的に該鋳型を回転させることにより、該鋳型内へ吸引した金属溶湯に遠心力を作用させるようになっている。

前記した従来の減圧吸引鋳造装置には、鋳型内へ吸引した金属溶湯に遠心力を作用させるため、鋳型内の全ての部位に金属溶融を充分に回すことができ、厚肉や大型の鋳造品であっても引け巣等の欠点のない鋳造品を得ることができるという利点がある。しかし、特許文献１の減圧吸引鋳造装置には、溶解炉とチャンバとが離隔しており、双方の間が大気に晒されていて、大気雰囲気で金属を溶解するため、ＴｉやＡｌ等の活性金属の溶解鋳造に不向きという問題がある。また特許文献２の減圧吸引鋳造装置には、チャンバをその中心軸に接続した駆動手段で回転させるため、該中心軸に過大な負荷がかかるという問題がある。更に特許文献１や２の減圧吸引鋳造装置には、チャンバをその外周面部で水平に保持しつつ回転させるため、かかる水平保持のための機構に過大な負荷がかかるという問題がある。
国際公開０３／０１５９５８号公報 特開２００２−０５９２５６号公報

本発明が解決しようとする課題は、大気から遮断した状態で金属の溶解鋳造を行なうことができ、またチャンバの支持や回転のための機構に過大な負荷をかけないで該チャンバを安定して回転させることができる減圧吸引鋳造装置を提供する処にある。

前記の課題を解決する本発明は、チャンバ内に支持した鋳型内を減圧にすることにより、溶解炉内の金属溶湯をスノートを介して該鋳型内へ吸引すると共に、該チャンバと一体的に該鋳型を回転させることにより、該鋳型内へ吸引した金属溶湯に遠心力を作用させて、鋳造を行なうようにした減圧吸引鋳造装置であって、溶解炉と、該溶解炉の上部に設置された外筒体と、該外筒体の内側にて昇降可能に支持された内筒体と、該内筒体の昇降手段と、該内筒体内に収容された状態で該内筒体の底面軸心部に回転可能に支持されたチャンバと、該チャンバの外周面部に接続された該チャンバを回転させるための駆動手段と、該内筒体及び該チャンバの上部を覆うカバーと、該カバーに接続された該内筒体内及び該チャンバ内を減圧雰囲気にする減圧手段とを備えることを特徴とする減圧吸引鋳造装置に係る。

本発明に係る減圧吸引鋳造装置も、前記した従来の減圧吸引鋳造装置と同様、チャンバ内に支持した鋳型内を減圧にすることにより、溶解炉内の金属溶湯をスノートを介して該鋳型内へ吸引すると共に、該チャンバと一体的に該鋳型を回転させることにより、該鋳型内へ吸引した金属溶湯に遠心力を作用させて、鋳造を行なうようになっている。したがって本発明に係る減圧吸引鋳造装置も、前記した従来の減圧吸引鋳造装置と同様、溶解炉の上方にてチャンバを支持し、回転させるための手段を備えており、かかるチャンバ内には鋳型が通常はバックアップサンドで支持され、該鋳型の底部には該チャンバの底部を貫挿して該溶解炉から金属溶湯を吸引するためのスノートが接続されるようになっている。

本発明に係る減圧吸引鋳造装置は、溶解炉と、該溶解炉の上部に設置された外筒体と、該外筒体の内側にて昇降可能に支持された内筒体と、該内筒体の昇降手段と、該内筒体内に収容された状態で該内筒体の底面軸心部に回転可能に支持されたチャンバと、該チャンバの外周面部に接続された該チャンバを回転させるための駆動手段と、該内筒体及び該チャンバの上部を覆うカバーと、該カバーに接続された該内筒体内及び該チャンバ内を減圧雰囲気にする減圧手段とを備えている。

本発明に係る減圧吸引鋳造装置において、溶解炉の上部には外筒体が設置されている。溶解炉の上部と外筒体の底部とは密着しており、双方の間は大気から遮断され得るようになっていて、大気から遮断した状態で金属の溶解鋳造を行なうことができるようになっている。溶解炉の構造上、また金属溶湯の汚染をできるだけ防止する観点から、溶解炉としてはレビテーション溶解炉（コールドクルーシブル溶解炉ともいう）を用いるのが好ましい。レビテーション溶解炉は、それ自体は公知の通り、炉本体内へ装入した金属を、該炉本体の外周回りに配置されたコイルへ高周波電流を流して誘導加熱し、この際に発生するローレンツ斥力により浮揚溶解するようになっている。

また本発明に係る減圧吸引鋳造装置において、外筒体の内側には内筒体が昇降可能に支持されており、該内筒体には昇降手段が接続されている。かかる内筒体内にはチャンバが収容されており、該チャンバは該内筒体の底面軸心部に回転可能に支持されていて、該チャンバの外周面部に該チャンバを回転させるための駆動手段が接続されている。したがって、外筒体、内筒体及びチャンバの関係を全体として見ると、これらは３重構造になっており、最も外側の外筒体に対して中間の内筒体が昇降可能になっていて、かかる中間の内筒体に対して最も内側のチャンバが回転可能になっている。チャンバはその底面軸心部で内筒体の底面軸心部に軸受されて回転可能に支持されており、その外周面部に接続された駆動手段で回転するようになっていて、したがってかかる支持や回転のための機構に過大な負荷がかからず、安定して回転することができるようになっている。

更に本発明に係る減圧吸引鋳造装置において、内筒体には該内筒体及びチャンバの上部を覆うカバーが開閉可能に取付けられており、該カバーには該内筒体内及び該チャンバ内を減圧雰囲気にし、したがって該チャンバ内に支持される鋳型内をも減圧雰囲気にする減圧手段が接続されている。

本発明に係る減圧吸引鋳造装置によると、大気から遮断した状態で金属の溶解鋳造を行なうことができ、またチャンバの支持や回転のための機構に過大な負荷をかけないで該チャンバを安定して回転させることができる。

図１は本発明に係る減圧吸引鋳造装置を一部切り欠いた断面で示す斜視図、図２は図１と同じ本発明に係る減圧吸引鋳造装置をその使用状態も含めて示す縦断面図である。炉本体１１と炉本体１１の外周回りに配置されたコイル１２とを備えるレビテーション溶解炉１３が設置されている。レビテーション溶解炉１３は、炉本体１１内へ装入した金属を、コイル１２へ高周波電流を流すことにより誘導加熱し、この際に発生するローレンツ斥力により浮揚溶解するようになっている。

炉本体１１の上部には外筒体２１が設置されている。炉本体１１の上部フランジ面１４にリング状の下部基台１５が密着されており、下部基台１５に外筒体２１の下部フランジ面２２が密着されていて、したがって炉本体１１と外筒体２１との間は周囲の大気から遮断され、これらの内部は例えば真空雰囲気やアルゴンガス雰囲気に保持されるようになっている。

外筒体２１の内側には内筒体３１が昇降可能に支持されている。外筒体２１の上部に内筒体３１の上部フランジ面３２が装架されており、上部フランジ面３２にはリング状の上部基台３３が密着されていて、下部基台１５と上部基台３３との間には４隅にシリンダ機構３４〜３７（但し、シリンダ機構３６は図示しない、以下同じ）が介装され、シリンダ機構３４〜３７の作動により、下部基台１５に対して上部基台３３が昇降し、したがって外筒体２１に対して内筒体３１が昇降するようになっている。図示を省略するが、外筒体２１と内筒体３１との間にはシール用のオーリングが介装されており、炉本体１１と外筒体２１と内筒体３１とで囲まれる空間が前記したように例えば真空雰囲気やアルゴンガス雰囲気に保持されるようになっている。

内筒体３１の内部にはチャンバ４１が収容されており、チャンバ４１は内筒体３１の底面軸心部に回転可能に支持されている。内筒体３１には軸心部に筒形開口を有する底面３４が形成されており、これと対応してチャンバ４１にも軸心部に筒形開口を有する底面４２が形成されていて、双方のかかる底面３４，４２の軸心部における筒形開口の間に軸受５１，５２が介装され、軸受５１，５２により、チャンバ４１が内筒体３１の底面３４の軸心部に回転可能に支持されている。内筒体３１の底面３４の軸心部における筒形開口の外周回りには水冷ジャケット５３が設けられており、水冷ジャケット５３により、軸受５１，５２が水冷されるようになっている。

チャンバ４１の上部は内筒体３１から突出されており、かかる上部の外周面部にチャンバ４１を回転させるための駆動手段６１が接続されている。駆動手段６１は、１個の駆動ローラ６２と２個の遊動ローラ６３，６４と駆動モータ６５とを備え、チャンバ４１の上部外周面部に駆動ローラ６２と遊動ローラ６３，６４が当接されており、駆動ローラ６２は駆動モータ６５へと接続されていて、これらはいずれも上部基台３３に支持されている。駆動モータ６５の作動により、したがって駆動ローラ６２の回転により、遊動ローラ６３，６４の補助で、内筒体３１の底面３４の軸心部に軸受５１，５２で支持されたチャンバ４１を回転させるようになっている。

外筒体２１、内筒体３１及びチャンバ４１の関係を全体として見ると、これらは３重構造になっており、最も外側の外筒体２１に対して中間の内筒体３１が昇降可能になっていて、かかる中間の内筒体３１に対して最も内側のチャンバ４１が回転可能になっている。チャンバ４１はその底面４２の軸心部で内筒体３１の底面３４の軸心部に軸受されて回転可能に支持されており、その外周面部に接続された駆動手段６１で回転するようになっているのである。

チャンバ４１の底面４２の軸心部における筒形開口にはパッキン５４が嵌合されており、パッキン５４には支持片５５が嵌合されていて、支持片５５にスノート７１が嵌合されている。図１及び図２は内筒体３１と共にチャンバ４１が最も下降した位置にある状態を示しているが、この状態ではスノート７１の下端部は炉本体１１内で浮揚溶解している金属溶湯Ａ中に挿入されている。スノート７１の上端部は鋳型７２の湯口に接続されており、鋳型７２はチャンバ４１内にてバックアップサンド７３により支持されていて、バックアップサンド７３はメッシュコーン７４で押さえられている。上部基台３３にはカバー８１が開閉可能に取付けられており、カバー８１により内筒体３１の上部及びチャンバ４１の上部等が覆われている。カバー８１には吸気口８２が開設されており、吸気口８２は図示しない真空ポンプへと接続されている。

チャンバ４１内へ鋳型７２を前記したようにセットし、チャンバ４１及び鋳型７２内を例えばアルゴンガスでガス置換した後、チャンバ４１及び鋳型７２を前記したように回転させ、この状態で内筒体３１と共にチャンバ４１及び鋳型７２を前記したように下降させる。鋳型７２と共に下降したスノート７１の下端部が炉本体１１内で浮揚溶解している金属溶湯Ａ中に挿入されたとき、又はその前後に亘って、図示しない真空ポンプの作動によりチャンバ４１及び鋳型７２内を減圧雰囲気にし、金属溶湯Ａをスノート７１を介して鋳型７２内へ吸引する。図２はかかる吸引の開始直後の状態を示している。金属溶湯Ａを鋳型７２内へ充分に吸引した後、内筒体３１と共にチャンバ４１及び鋳型７２を上昇させ、鋳型７２内へ吸引した金属溶湯Ａを凝固させる。かくして鋳型７２内へ吸引した金属溶湯Ａを凝固させた後、チャンバ４１及び鋳型７２の回転を停止させる。鋳型７２内へ吸引した金属溶湯Ａには、その吸引当初から凝固に至るまでの間、鋳型７２の回転による遠心力が加えられるようになっているのである。

本発明に係る減圧吸引鋳造装置を一部切り欠いた断面で示す斜視図。 図１と同じ本発明に係る減圧吸引鋳造装置をその使用状態も含めて示す縦断面図。

符号の説明

１１ 炉本体
１２ コイル
１３ レビテーション溶解炉
１５ 下部基台
２１ 外筒体
３１ 内筒体
３３ 上部基台
３４，３５，３７ シリンダ機構
４１ チャンバ
５１，５２ 軸受
６２ 駆動ローラ
６５ 駆動モータ
７１ スノート
７２ 鋳型
７３ バックアップサンド
７４ メッシュコーン
８１ カバー
８２ 吸気口
Ａ 金属溶湯

Claims (2)

1. チャンバ内に支持した鋳型内を減圧にすることにより、溶解炉内の金属溶湯をスノートを介して該鋳型内へ吸引すると共に、該チャンバと一体的に該鋳型を回転させることにより、該鋳型内へ吸引した金属溶湯に遠心力を作用させて、鋳造を行なうようにした減圧吸引鋳造装置であって、溶解炉と、該溶解炉の上部に設置された外筒体と、該外筒体の内側にて昇降可能に支持された内筒体と、該内筒体の昇降手段と、該内筒体内に収容された状態で該内筒体の底面軸心部に回転可能に支持されたチャンバと、該チャンバの外周面部に接続された該チャンバを回転させるための駆動手段と、該内筒体及び該チャンバの上部を覆うカバーと、該カバーに接続された該内筒体内及び該チャンバ内を減圧雰囲気にする減圧手段とを備えることを特徴とする減圧吸引鋳造装置。
2. 溶解炉がレビテーション溶解炉である請求項１記載の減圧吸引鋳造装置。
   

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