JP4419888B2

JP4419888B2 - Casting equipment

Info

Publication number: JP4419888B2
Application number: JP2005085426A
Authority: JP
Inventors: 直彰山本; 修一橋本; 智彦吉田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2025-03-24
Also published as: CN1836810A; JP2006263773A; CN1836810B

Description

本発明は、砂型と金型とでなる鋳型を用いる鋳造装置に関し、鋳造技術の技術分野に属する。 The present invention relates to a casting apparatus using a mold composed of a sand mold and a mold, and belongs to the technical field of casting technology.

従来、自動車用エンジンのシリンダヘッドやシリンダブロック等を鋳造するときに、低圧鋳造法が広く利用されている。この低圧鋳造法では、アルミニウム合金等の軽合金からなる溶湯を密封容器内に加熱保持した状態で、比較的低圧の不活性ガス又は空気により溶湯表面を加圧して溶湯を押し上げることにより、該溶湯を鋳型のキャビティに充填するようになっている。 Conventionally, when casting a cylinder head or a cylinder block of an automobile engine, a low pressure casting method has been widely used. In this low-pressure casting method, a molten metal made of a light alloy such as an aluminum alloy is heated and held in a sealed container, and the molten metal is pressed up by a relatively low-pressure inert gas or air to push up the molten metal. In the mold cavity.

このとき、キャビティに充填する溶湯の流速が低いと、充填中に溶湯が冷却され、湯周り性が低下して鋳物の表面に湯しわの発生等の欠陥が生じるおそれがある。 At this time, if the flow rate of the molten metal filled in the cavity is low, the molten metal is cooled during filling, and the hot water surrounding property is deteriorated, and there is a possibility that defects such as generation of hot water wrinkles occur on the surface of the casting.

これを防止するためには、キャビティに充填する溶湯の流速が高くなるように、溶湯の供給圧を高めればよいが、砂型を有する鋳型を用いて鋳造を行う場合、キャビティへの充填完了時に高い供給圧により溶湯が砂型内に滲み出るいわゆる溶湯の差込が生じ、鋳物表面の粗度が低下するという新たな問題が生じる。 In order to prevent this, it is sufficient to increase the supply pressure of the molten metal so that the flow rate of the molten metal filling the cavity is increased. The supply pressure causes a so-called melt insertion that causes the molten metal to ooze into the sand mold, resulting in a new problem that the roughness of the casting surface is lowered.

そこで、充填完了までは高い供給圧を維持すると共に、充填完了時には供給圧を低くするように溶湯の供給を制御することが考えられるが、このとき、充填完了をいかに検知するかが課題となる。 Therefore, it is conceivable to maintain the high supply pressure until the completion of filling and to control the supply of the molten metal so that the supply pressure is lowered when the filling is completed. At this time, how to detect the completion of filling becomes a problem. .

なお、特許文献１には、金型を用いた鋳造装置において、上型側の金型に充填検知センサを取り付け、該センサに溶湯の液面が接触したことを検出して、充填完了を検知するようにした鋳造装置が開示されている。
特開平７−６０４２９号公報 In Patent Document 1, in a casting apparatus using a mold, a filling detection sensor is attached to an upper mold, and the completion of filling is detected by detecting that the liquid level of the molten metal has contacted the sensor. A casting apparatus is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-60429

ところで、前記特許文献１に開示された鋳造装置では、溶湯の充填検知を行うために特別にセンサが設けられており、コストや部品点数が増大するという問題を有している。また、充填検知センサが取付け可能になるように金型を加工する必要があるので、金型の構造が複雑になり、さらに、１つのセンサを複数の金型で兼用する場合、金型の交換毎にセンサの取付け取外しの作業を行わなければならない。 By the way, in the casting apparatus disclosed by the said patent document 1, in order to perform the filling detection of a molten metal, the sensor is provided specially, and there exists a problem that cost and a number of parts increase. In addition, since it is necessary to process the mold so that the filling detection sensor can be attached, the structure of the mold becomes complicated. In addition, when one sensor is used with multiple molds, the mold must be replaced. Every time the sensor must be installed and removed.

そこで、本発明は、金型と砂型とでなる鋳型を用いる鋳造装置において、簡素な構成で正確にキャビティへの溶湯の充填を検知することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to accurately detect filling of a molten metal into a cavity with a simple configuration in a casting apparatus using a mold composed of a mold and a sand mold.

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.

まず、本願の請求項１に記載の発明は、砂型と、該砂型の上部に配置されて該砂型とでキャビティを形成する金型とでなる鋳型を有する鋳造装置であって、前記金型の成形面に導電性を有する塗型層が形成されていると共に、前記鋳型のキャビティに砂型側から溶湯を供給する溶湯供給装置と、溶湯の塗型層への接触により該溶湯と金型とが電気的に導通したことを検出する充填検出装置と、該充填検出装置による検出結果に基いて前記溶湯供給装置を制御する制御手段とが備えられていることを特徴とする。 First, the invention according to claim 1 of the present application is a casting apparatus having a mold including a sand mold and a mold that is disposed on the sand mold and forms a cavity with the sand mold. A conductive coating layer is formed on the molding surface, a molten metal supply device that supplies molten metal from the sand mold side to the mold cavity, and the molten metal and the mold are brought into contact with the molten metal coating layer. A filling detection device for detecting electrical conduction and a control means for controlling the molten metal supply device based on a detection result by the filling detection device are provided.

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の鋳造装置において、前記制御手段は、前記充填検出装置により溶湯と金型との導通が検出されたときに、前記溶湯供給装置による溶湯の供給圧を低下させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the casting apparatus according to the first aspect, wherein when the continuity between the molten metal and the mold is detected by the filling detecting device, the control means is the molten metal supply device. The supply pressure of the molten metal is reduced.

さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の鋳造装置において、金型に接触して該金型を砂型にクランプする導電性のクランプ部材が備えられ、前記充填検出装置は、該クランプ部材を介して溶湯と金型との導通を検出することを特徴とする。 Furthermore, the invention according to claim 3 is the casting apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a conductive clamping member that contacts the mold and clamps the mold to the sand mold. The filling detection device detects conduction between the molten metal and the mold through the clamp member.

そして、請求項４に記載の発明は、前記請求項１に記載の鋳造装置において、塗型層は、珪藻土と黒鉛とを混合させてなる材料で形成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the casting apparatus according to claim 1, wherein the coating layer is formed of a material obtained by mixing diatomaceous earth and graphite.

まず、請求項１に記載の発明によれば、溶湯供給装置により砂型側から溶湯が供給され、該溶湯の液面が上昇して、砂型の上部の金型の成形面に形成された導電性を有する塗型層に溶湯が接触したときに、溶湯と金型とが電気的に導通することになる。そして、その金型と溶湯との導通が充填検出装置により検出され、この導通に基いて溶湯供給装置が制御されるので、別途センサ等を取付けることなく溶湯供給装置を制御することが可能となる。 First, according to the first aspect of the present invention, the molten metal is supplied from the sand mold side by the molten metal supply device, the liquid level of the molten metal rises, and the conductivity formed on the molding surface of the upper mold of the sand mold. When the molten metal comes into contact with the coating layer having, the molten metal and the mold are electrically connected. And since the conduction | electrical_connection of the metal mold | die and a molten metal is detected by a filling detection apparatus, a molten metal supply apparatus is controlled based on this conduction | electrical_connection, It becomes possible to control a molten metal supply apparatus, without attaching a sensor etc. separately. .

従って、従来の専用のセンサを用いるものと比べて部品点数及びコストの削減を図ることができる。さらに、この装置によれば、金型側に特別な加工が必要なくなるという利点もある。 Therefore, the number of parts and the cost can be reduced as compared with the conventional sensor using a dedicated sensor. Furthermore, this apparatus has an advantage that no special processing is required on the mold side.

そして、特に請求項２に記載の発明によれば、溶湯と金型との導通によりキャビティへの溶湯の充填が検出された際に溶湯の供給圧が低下されるので、充填途中は溶湯の流速を高くして途中で冷えることによる前述の不具合を回避しながら、充填完了後における溶湯の砂型への差込が防止され、鋳物表面の粗度の低下を防止することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the supply pressure of the molten metal is reduced when the filling of the molten metal into the cavity is detected by conduction between the molten metal and the mold, the flow rate of the molten metal is being filled. While avoiding the above-mentioned problems caused by increasing the temperature and cooling in the middle, the insertion of the molten metal into the sand mold after completion of filling can be prevented, and the deterioration of the roughness of the casting surface can be prevented.

一方、請求項３に記載の発明によれば、金型に接触してクランプするクランプ部材として導電性を有するものを用いることにより、クランプ部材を充填検出装置の一部として利用することができ、該検出装置の簡素化が実現される。また、この構成によれば、金型交換時にセンサの取付け取外しの作業が不要になって、作業性が向上する。 On the other hand, according to the invention described in claim 3, by using a conductive clamping member that contacts and clamps the mold, the clamping member can be used as a part of the filling detection device. Simplification of the detection device is realized. Moreover, according to this structure, the work of attaching / detaching the sensor is not required when the mold is replaced, and the workability is improved.

そして、請求項４に記載の発明によれば、塗型層が転写性に優れた珪藻土と導電性や熱伝導性に優れた黒鉛とを混合してなる材料で形成されるので、珪藻土により転写性が確保されると共に、黒鉛により導電性及び熱伝導性が確保され、前述の充填検知機能や離型性に加えて、鋳物の金型接触面における金属組織の緻密化が実現される。 According to the invention described in claim 4, since the coating layer is formed of a material obtained by mixing diatomaceous earth with excellent transferability and graphite with excellent electrical conductivity and thermal conductivity, it is transferred by diatomaceous earth. In addition to ensuring conductivity, conductivity and thermal conductivity are ensured by graphite, and in addition to the above-described filling detection function and releasability, densification of the metal structure on the mold contact surface of the casting is realized.

以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.

図１は、本実施の形態に係る鋳造装置のシステム図を示す。この鋳造装置１は、主な構成要素として、溶湯供給ユニット２、鋳造ユニット３、及び制御ユニット５を有している。 FIG. 1 shows a system diagram of a casting apparatus according to the present embodiment. The casting apparatus 1 has a molten metal supply unit 2, a casting unit 3, and a control unit 5 as main components.

図１に示すように、前記溶湯供給ユニット２は、保持炉２０と電磁ポンプ装置２１とを有している。前記保持炉２０は、加熱保持されたポンプ室２０ａを有し、該ポンプ室２０ａには、金属溶湯Ｍが収納されている。また、前記電磁ポンプ装置２１は、下部が前記ポンプ室２０ａの溶湯Ｍに浸されている共に、内部に溶湯Ｍが通るための連通路２１ａが設けられ、該連通路２１ａは鋳造ユニット３側に開口して設けられた接続部２１ｃに接続されている。また、電磁ポンプ装置２１の連通路２１ａの回りにはコイル２１ｂが配設され、このコイル２１ｂへの通電により電磁誘導を発生させ、矢印Ａで示すように、ポンプ室２０ａの溶湯Ｍを引き上げる。なお、コイル２１ｂに印加する電圧値を調整することにより溶湯Ｍの供給圧が制御されることになる。 As shown in FIG. 1, the molten metal supply unit 2 has a holding furnace 20 and an electromagnetic pump device 21. The holding furnace 20 has a pump chamber 20a that is heated and held, and a metal melt M is accommodated in the pump chamber 20a. Further, the electromagnetic pump device 21 is immersed in the molten metal M in the pump chamber 20a, and a communication passage 21a for the molten metal M to pass therethrough is provided, and the communication passage 21a is formed on the casting unit 3 side. It is connected to a connecting portion 21c provided to be opened. A coil 21b is disposed around the communication path 21a of the electromagnetic pump device 21, and electromagnetic induction is generated by energizing the coil 21b, and the molten metal M in the pump chamber 20a is pulled up as indicated by an arrow A. In addition, the supply pressure of the molten metal M is controlled by adjusting the voltage value applied to the coil 21b.

図２に示すように、前記鋳造ユニット３は、鋳造機３０と鋳型４０とを有している。前記鋳造機３０は、本体３１に支持されたベース３２と、該ベース３２に支持された上下クランプ部材３３，３４と、アンテナプレート３５とを有する構造とされている。また、前記ベース３２には、上下に延びるガイドレール３２ａが設けられ、上部クランプ部材３３の係合部３３ａが該ガイドレール３２ａにスライド可能に支持されている。さらに、前記ベース３２の下部にはシリンダ３６が固設され、該シリンダ３６のロッド先端が前記上部クランプ部材３３に連結されている。また、上部クランプ部材３３の鋳型４０との接触部には、絶縁板３７を介して導電性の金属板３８が配設されている。 As shown in FIG. 2, the casting unit 3 includes a casting machine 30 and a mold 40. The casting machine 30 includes a base 32 supported by a main body 31, upper and lower clamp members 33 and 34 supported by the base 32, and an antenna plate 35. The base 32 is provided with a guide rail 32a extending vertically, and the engaging portion 33a of the upper clamp member 33 is slidably supported on the guide rail 32a. Further, a cylinder 36 is fixed to the lower portion of the base 32, and a rod tip of the cylinder 36 is connected to the upper clamp member 33. In addition, a conductive metal plate 38 is disposed through an insulating plate 37 at the contact portion of the upper clamp member 33 with the mold 40.

一方、図３に示すように、前記鋳型４０は、砂型４１と金型４２とで構成されている。金型４２は、砂型４１の上部に配置されて該砂型４１とでキャビティ４３を構成する。前記砂型４１には、前記電磁ポンプ装置２１から溶湯Ｍが注入される注入口４１ａと、該注入口４１ａに連通する押し湯部４１ｂと、該押し湯部４１ｂからキャビティ４３に連通する複数の湯道４１ｃ…４１ｃとが設けられている。また、前記金型４２の成形面には塗型層４４が形成されている。この塗型層４４は、珪藻土と黒鉛とをそれぞれ５０重量％ずつ混合させてなる材料で形成されている。 On the other hand, as shown in FIG. 3, the mold 40 includes a sand mold 41 and a mold 42. The mold 42 is arranged on the upper part of the sand mold 41 and forms a cavity 43 with the sand mold 41. The sand mold 41 has an inlet 41a into which the molten metal M is injected from the electromagnetic pump device 21, a hot water portion 41b that communicates with the inlet 41a, and a plurality of hot water that communicates with the cavity 43 from the hot water portion 41b. Roads 41c to 41c are provided. A coating layer 44 is formed on the molding surface of the mold 42. The coating layer 44 is formed of a material obtained by mixing 50% by weight of diatomaceous earth and graphite.

また、図１に示すように、前記制御盤５は、シーケンサ５１と、信号発生器５２と、アンテナプレートアンプ５３とを有している。シーケンサ５１と前記ポンプ室２０ａの溶湯Ｍに浸された電極５４とは導線５５を介して電気的に接続されていると共に、前記信号発生器５２と前記上部クランプ部材３３の金属板３８とは導線５６を介して電気的に接続されている。また、前記アンテナプレート３５からの信号がアンテナプレートアンプ５３に入力されると共に、該アンテナプレート５３及び信号発生器５２からの信号が前記シーケンサ５１に入力される。そして、シーケンサ５１は前記電磁ポンプ装置２１に制御信号を出力する。 As shown in FIG. 1, the control panel 5 includes a sequencer 51, a signal generator 52, and an antenna plate amplifier 53. The sequencer 51 and the electrode 54 immersed in the molten metal M of the pump chamber 20a are electrically connected through a conductor 55, and the signal generator 52 and the metal plate 38 of the upper clamp member 33 are conductors. 56 is electrically connected. A signal from the antenna plate 35 is input to the antenna plate amplifier 53, and signals from the antenna plate 53 and the signal generator 52 are input to the sequencer 51. Then, the sequencer 51 outputs a control signal to the electromagnetic pump device 21.

なお、前記電磁ポンプ装置２１は請求項１に記載の鋳造装置の溶湯供給装置に相当し、前記信号発生器５２は同じく鋳造装置の充填検出装置に相当し、前記シーケンサ５１は同じく鋳造装置の制御手段に相当する。また、前記金属板３８は請求項３に記載の鋳造装置のクランプ部材に相当する。 The electromagnetic pump device 21 corresponds to a molten metal supply device of a casting apparatus according to claim 1, the signal generator 52 also corresponds to a filling detection device of the casting device, and the sequencer 51 also controls the casting device. Corresponds to means. The metal plate 38 corresponds to a clamp member of the casting apparatus according to claim 3.

次に、この鋳造装置１の作用について説明する。 Next, the operation of the casting apparatus 1 will be described.

まず、砂型４１の注入口４１ａが電磁ポンプ装置２１の連通路２１ａに連通する位置で、鋳型４０が鋳造機３０の上下クランプ部材３３，３４でクランプされる。そして、電磁ポンプ装置２１のコイル２１ｂへの通電により発生した電磁誘導により、ポンプ室２０ａの溶湯Ｍは、連通路２１ａ、接続部２１ｃ、砂型４１の注入口４１ａ、押し湯部４１ｂ、湯道４１ｃを介してキャビティ４３に供給される。そして、図４に示すように、キャビティ４３に溶湯Ｍが供給され、キャビティ４３内で溶湯Ｍの液面が上昇し、該溶湯Ｍが金型４２の成形面に形成された塗型層４４に接触したときに、溶湯Ｍと金型４２とが電気的に導通することになる。このとき、信号発生器５２からシーケンサ５１に信号としての電圧が印加され、この信号に基いてシーケンサ５１は電磁ポンプ装置２１を制御する。 First, the mold 40 is clamped by the upper and lower clamp members 33 and 34 of the casting machine 30 at a position where the inlet 41 a of the sand mold 41 communicates with the communication path 21 a of the electromagnetic pump device 21. Then, due to electromagnetic induction generated by energization of the coil 21b of the electromagnetic pump device 21, the molten metal M in the pump chamber 20a causes the communication passage 21a, the connection portion 21c, the inlet 41a of the sand mold 41, the hot water portion 41b, and the runway 41c. Is supplied to the cavity 43. Then, as shown in FIG. 4, the molten metal M is supplied to the cavity 43, the liquid level of the molten metal M rises in the cavity 43, and the molten metal M is applied to the coating layer 44 formed on the molding surface of the mold 42. When contacted, the molten metal M and the mold 42 are electrically connected. At this time, a voltage as a signal is applied from the signal generator 52 to the sequencer 51, and the sequencer 51 controls the electromagnetic pump device 21 based on this signal.

また、溶湯Ｍ、金型４２、塗型層４４、金属板３８、シーケンサ５１、信号発生器５２、電極５４、及び導線５５，５６を直列に連結して構成された回路において、溶湯Ｍが塗型層４４に接触することにより該回路が閉じることになるので、このとき信号発生器５２により溶湯Ｍと金型４２との電気的な導通が検出されることになる。 Further, in the circuit configured by connecting the molten metal M, the mold 42, the coating layer 44, the metal plate 38, the sequencer 51, the signal generator 52, the electrode 54, and the conducting wires 55 and 56 in series, the molten metal M is applied. Since the circuit is closed by contacting the mold layer 44, the electrical continuity between the molten metal M and the mold 42 is detected by the signal generator 52 at this time.

一方、充填初期では、充填する溶湯Ｍにある程度の流速を確保しないと、溶湯Ｍの冷却により湯周り性が低下して、湯しわの発生等が生じる。また、充填完了後も高い供給圧を維持した場合、溶湯Ｍの砂型４１への差込の問題が生じうる。そのため、キャビティ４３への溶湯Ｍの充填は、充填初期では高い流速で、即ち高い供給圧で供給することが望ましく、充填完了後は供給圧を低下させることが望ましい。 On the other hand, in the initial stage of filling, if a certain flow rate is not ensured in the molten metal M to be filled, the hot water surrounding property is lowered by the cooling of the molten metal M, and hot water wrinkles are generated. Moreover, when a high supply pressure is maintained even after completion of filling, there may be a problem of inserting the molten metal M into the sand mold 41. Therefore, it is desirable to fill the cavity 43 with the molten metal M at a high flow rate, that is, at a high supply pressure in the initial stage of filling, and it is desirable to lower the supply pressure after completion of filling.

これに対して、前記鋳造装置１では、充填初期においては、アンテナプレート３５によりキャビティ４３への溶湯Ｍの充填速度を観測し、これに基いて理想的な充填速度に近づくように電磁ポンプ装置２１による溶湯供給圧のフィードバック制御を行い、溶湯Ｍと金型４２とが電気的に導通したことが検出された後は供給圧を低下させる制御を行う。 On the other hand, in the casting apparatus 1, in the initial stage of filling, the filling speed of the molten metal M into the cavity 43 is observed by the antenna plate 35, and based on this, the electromagnetic pump apparatus 21 is brought close to the ideal filling speed. After the molten metal supply pressure feedback control is performed and it is detected that the molten metal M and the mold 42 are electrically connected, the control is performed to lower the supply pressure.

上記アンテナプレート３５による充填速度は、該アンテナプレート３５とキャビティ４３に充填される溶湯Ｍの該アンテナプレート３５に対向する面との間の静電容量を測定することによって観測している。なお、検出した静電容量はアンテナプレートアンプ５２により電圧に換算した後、シーケンサ５１に入力される。 The filling speed by the antenna plate 35 is observed by measuring the capacitance between the antenna plate 35 and the surface of the molten metal M filled in the cavity 43 facing the antenna plate 35. The detected capacitance is converted into a voltage by the antenna plate amplifier 52 and then input to the sequencer 51.

このプロセスを図５のタイムチャートを用いて説明すると、充填開始直後は電磁ポンプ装置２１の溶湯供給圧は急激に上昇するように制御され、充填中は比較的高い充填速度が維持される。このとき、予め設定された理想的な充填速度の推移に対してアンテナプレート３５により検出された実際の充填速度が近づくように、溶湯供給圧のフィードバック制御が行われる。そして、時刻ｔ１において、キャビティ４３内の溶湯Ｍが塗型層４４に接触し、信号発生器５２からシーケンサ５１に信号が入力される。この信号に基いて時刻ｔ１〜ｔ２間で溶湯供給圧を低下制御し、時刻ｔ２後は低下させた溶湯供給圧を維持する。このように、時刻ｔ２後に溶湯供給は完全に停止せずに充填した溶湯Ｍを保持すると共に、このときの溶湯供給圧は充填中に比べて低下されているので、溶湯Ｍの砂型４１への差込が防止される。 This process will be described with reference to the time chart of FIG. 5. Immediately after the start of filling, the molten metal supply pressure of the electromagnetic pump device 21 is controlled to increase rapidly, and a relatively high filling speed is maintained during filling. At this time, feedback control of the molten metal supply pressure is performed so that the actual filling speed detected by the antenna plate 35 approaches the transition of the ideal filling speed set in advance. At time t 1, the molten metal M in the cavity 43 comes into contact with the coating layer 44, and a signal is input from the signal generator 52 to the sequencer 51. Based on this signal, the molten metal supply pressure is controlled to decrease between times t1 and t2, and the reduced molten metal supply pressure is maintained after time t2. In this way, after the time t2, the molten metal supply is not completely stopped and the filled molten metal M is held, and the molten metal supply pressure at this time is lower than that during the filling, so the molten metal M is supplied to the sand mold 41. Insertion is prevented.

一方、金型の変形例を図６に示す。この金型１４２は、成形面に凹凸が設けられており、この成形面の凹凸に沿って塗型層１４４が形成されている。このような金型１４２により形成されたキャビティ１４３に溶湯Ｍを充填する場合は、時刻ｔ３でまず塗型層１４４の下端１４４ａが溶湯Ｍと接触してシーケンサ５１に信号が送られることになる。このとき、金型１４２の凹凸により形成された隙間１４４ｂには溶湯Ｍが充填されていない状態であるが、時刻ｔ３〜ｔ４間で高い充填速度が維持されるので、この間にキャビティ１４３全体への溶湯Ｍの充填が完了されることになる。なお、時刻ｔ４は、金型１４２の形状に応じて予め設定される。そして、時刻ｔ４〜ｔ５で溶湯供給圧を低下させ、時刻ｔ５後は低下させた供給圧を維持するように制御される。 On the other hand, a modification of the mold is shown in FIG. The mold 142 is provided with irregularities on the molding surface, and a coating layer 144 is formed along the irregularities of the molding surface. When the molten metal M is filled in the cavity 143 formed by such a mold 142, the lower end 144a of the coating layer 144 first comes into contact with the molten metal M at time t3, and a signal is sent to the sequencer 51. At this time, the gap 144b formed by the unevenness of the mold 142 is not filled with the molten metal M, but a high filling speed is maintained between the times t3 and t4. The filling of the molten metal M is completed. The time t4 is set in advance according to the shape of the mold 142. Then, the molten metal supply pressure is reduced at times t4 to t5, and the reduced supply pressure is maintained after time t5.

次に、塗型層４４を構成する材料として、珪藻土と黒鉛との重量比率を変化させたときの転写性、熱伝導性、電導性について調べたところ、表１に示す実験結果が得られた。なお、ここでは各評価結果を０〜１０ポイントで表示しており、８ポイント以上を合格と評価する。また、実験に用いた珪藻土の平均粒径は１５〜２０μｍ、黒鉛の平均粒径は約５μｍである。

Next, as a material constituting the coating layer 44, the transferability, thermal conductivity, and electrical conductivity when the weight ratio of diatomaceous earth and graphite was changed were examined. The experimental results shown in Table 1 were obtained. . Here, each evaluation result is displayed with 0 to 10 points, and 8 points or more are evaluated as passing. Moreover, the average particle diameter of the diatomaceous earth used for experiment is 15-20 micrometers, and the average particle diameter of graphite is about 5 micrometers.

これによると、転写性は、黒鉛比率が半分以上においては黒鉛比率の増加に伴ってポイントが減少し、熱伝導性は、黒鉛の増加に伴ってポイントが上昇し、電導性は、珪藻土１００％のときはゼロで黒鉛比率の増加に伴って電導性が増してポイントは上昇した。そして、珪藻土と黒鉛との重量比率が５：５のとき、転写性、熱伝導性、及び電導性共に最も良好な結果が得られた。そして、この実験結果を図６に示すグラフにプロットすると、転写性、熱伝導性、及び電導性共に８ポイント以上となる珪藻土：黒鉛の重量比率は、６：４〜３：７であり、この範囲内であれば塗型層４４として良好に使用することができる。 According to this, when the graphite ratio is more than half, the transferability decreases with increasing graphite ratio, the thermal conductivity increases with increasing graphite, and the conductivity is 100% diatomaceous earth. In the case of zero, the conductivity increased as the graphite ratio increased and the point increased. And when the weight ratio of diatomaceous earth and graphite was 5: 5, the best results were obtained in terms of transferability, thermal conductivity, and electrical conductivity. And when this experimental result is plotted on the graph shown in FIG. 6, the weight ratio of diatomaceous earth: graphite that is 8 points or more in all of transferability, thermal conductivity, and conductivity is 6: 4 to 3: 7. If it is in the range, the coating layer 44 can be used favorably.

以上のように、電磁ポンプ装置２１により砂型４１側から溶湯Ｍが供給され、該溶湯Ｍの液面が上昇して、砂型４１の上部の金型４２の成形面に形成された導電性を有する塗型層４４に溶湯Ｍが接触したときに、溶湯Ｍと金型４２とが電気的に導通することになる。そして、その溶湯Ｍと金型４２との導通が検出され、この導通に基いて電磁ポンプ装置２１が制御されるので、別途センサ等を取付けることなく電磁ポンプ装置２１を制御することが可能となる。 As described above, the molten metal M is supplied from the sand mold 41 side by the electromagnetic pump device 21, the liquid level of the molten metal M rises, and the conductive surface formed on the molding surface of the mold 42 above the sand mold 41 has conductivity. When the molten metal M comes into contact with the coating layer 44, the molten metal M and the mold 42 are electrically connected. Then, conduction between the molten metal M and the mold 42 is detected, and the electromagnetic pump device 21 is controlled based on this conduction. Therefore, the electromagnetic pump device 21 can be controlled without attaching a separate sensor or the like. .

従って、従来の専用のセンサを用いるものと比べて部品点数及びコストの削減を図ることができる。さらに、この装置１によれば、金型４２側に特別な加工が必要なくなるという利点もある。 Therefore, the number of parts and the cost can be reduced as compared with the conventional sensor using a dedicated sensor. Further, according to this apparatus 1, there is an advantage that no special processing is required on the mold 42 side.

そして、溶湯Ｍと金型４２との導通によりキャビティ４３への溶湯Ｍの充填が検出された際に溶湯Ｍの供給圧が低下されるので、充填途中は溶湯Ｍの流速を高くして途中で冷えることによる不具合の発生を回避しながら、充填完了後における溶湯Ｍの砂型４２への差込が防止され、鋳物表面の粗度の低下を防止することができる。 Then, when filling of the molten metal M into the cavity 43 is detected by conduction between the molten metal M and the mold 42, the supply pressure of the molten metal M is lowered, so that the flow rate of the molten metal M is increased during the filling. Insertion of the molten metal M into the sand mold 42 after completion of filling is prevented while avoiding the occurrence of problems due to cooling, and a reduction in the roughness of the casting surface can be prevented.

一方、鋳造機３０の金型４２に接触してクランプする部分に導電性を有する金属板３８を用いることにより、該金属板３８を充填検出のために利用することができ、充填検出のための機構の簡素化が実現される。また、この構成によれば、金型交換時にセンサの取付け取外しの作業が不要になって、作業性が向上する。 On the other hand, by using a conductive metal plate 38 at the portion that contacts and clamps the mold 42 of the casting machine 30, the metal plate 38 can be used for filling detection. Simplification of the mechanism is realized. Moreover, according to this structure, the work of attaching / detaching the sensor is not required when the mold is replaced, and the workability is improved.

そして、塗型層４４が転写性に優れた珪藻土と導電性や熱伝導性に優れた黒鉛とを混合してなる材料で形成されるので、珪藻土により転写性が確保されると共に、黒鉛により導電性及び熱伝導性が確保され、前述の充填検知機能や離型性に加えて、鋳物の金型４２の接触面における金属組織の緻密化が実現される。 Since the coating layer 44 is formed of a material obtained by mixing diatomaceous earth with excellent transferability and graphite with excellent conductivity and thermal conductivity, the transferability is ensured by diatomaceous earth and conductive with graphite. In addition to the above-described filling detection function and releasability, densification of the metal structure on the contact surface of the casting mold 42 is realized.

本発明は、金型と砂型とでなる鋳型を用いる鋳造装置において、簡素な構成で正確にキャビティへの溶湯の充填を検知することを目的とする。本発明は、砂型と金型とでなる鋳型を用いる鋳造装置に関し、鋳造技術の技術分野に広く好適である。 An object of the present invention is to accurately detect filling of a molten metal into a cavity with a simple configuration in a casting apparatus using a mold composed of a mold and a sand mold. The present invention relates to a casting apparatus using a mold composed of a sand mold and a mold, and is widely suitable for the technical field of casting technology.

本発明の実施の形態に係る鋳造装置のシステム図である。1 is a system diagram of a casting apparatus according to an embodiment of the present invention. 鋳造機の拡大正面図である。It is an enlarged front view of a casting machine. 鋳物の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a casting. 溶湯の充填の説明図である。It is explanatory drawing of filling with a molten metal. 溶湯供給圧の制御に係るタイムチャートである。It is a time chart which concerns on control of molten metal supply pressure. 金型の変形例の正面図である。It is a front view of the modification of a metal mold | die. 図６の金型を用いた場合の溶湯供給圧の制御に係るタイムチャートである。It is a time chart which concerns on control of the molten metal supply pressure at the time of using the metal mold | die of FIG. 珪藻土と黒鉛との比率に応じて行った実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result performed according to the ratio of diatomaceous earth and graphite.

Explanation of symbols

１鋳造装置
２２電磁ポンプ装置
３８金属板
４０鋳型
４１砂型
４２金型
４３キャビティ
４４塗型層
５１シーケンサ
５２信号発生器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casting apparatus 22 Electromagnetic pump apparatus 38 Metal plate 40 Mold 41 Sand mold 42 Mold 43 Cavity 44 Coating layer 51 Sequencer 52 Signal generator

Claims

A casting apparatus having a mold composed of a sand mold and a mold that is arranged on the top of the sand mold and forms a cavity with the sand mold,
A conductive mold layer is formed on the molding surface of the mold,
A molten metal supply device for supplying molten metal from the sand mold side to the mold cavity;
A filling detection device for detecting that the molten metal and the mold are electrically connected by contact with the coating layer of the molten metal;
A casting apparatus, comprising: control means for controlling the molten metal supply device based on a detection result by the filling detection device.

The casting apparatus according to claim 1,
The said control means reduces the supply pressure of the molten metal by the said molten metal supply apparatus, when the conduction | electrical_connection between a molten metal and a metal mold | die is detected by the said filling detection apparatus.

In the casting apparatus according to claim 1 or 2,
A conductive clamp member that contacts the mold and clamps the mold to the sand mold is provided, and the filling detection device detects conduction between the molten metal and the mold through the clamp member. Casting equipment.

The casting apparatus according to claim 1,
A casting apparatus, wherein the coating layer is formed of a material obtained by mixing diatomaceous earth and graphite.