JP4643344B2 - 鋳造装置及び鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半溶融又は半凝固状態のアルミニウム合金等の鋳造材料を射出成形により鋳造する鋳造装置及びその鋳造方法に係り、特に、成形時において、キャビティ内の残留ガスを確実に排出することにより、溶湯へのガス巻き込みを防止し、良質の鋳造品を安定して製造することができる鋳造装置及び鋳造方法に関する。

従来から、デンドライトを分断した粒状α相と、それらの間を埋める共晶組織と、を含む結晶構造の金属材料を加熱して、固相α相と液相（溶融した共晶組織）とが共存する状態にし、この固液共存状態の金属材料を鋳型のキャビティ内に圧入して製品を鋳造するような半溶融鋳造方法が知られている。この方法は、金属材料中のα相が球状に近い形状となることから鋳造の際にはα相同志がからみ合わないので成形性に優れ、また成形温度と凝固温度との温度差が小さいので凝固時の収縮量が小さく寸法精度のよい良質の鋳造品が得ることができるので、広く用いられている。

またこの他にも、金属材料を溶解した後に、晶出したα相を分断するように電磁攪拌しながら冷却し、固相（α相）と液相とが共存する半凝固状態にした金属材料を用いて鋳造する半凝固鋳造方法も、半溶融鋳造方法と同様の利点があることから、広く用いられる。

例えば、このような半溶融又は半凝固状態の金属材料を鋳造する鋳造装置の一例として、図７に示すような鋳造金型を用いた鋳造装置が提案されている。この装置５０は、下部に断面円形形状の鋳込口５２と、その上に鋳込口断面積より小さい断面積のランナーゲート５４と、その上に半溶融材料が充填されるキャビティ部５５と、ランナーゲート５４の鋳込口側におけるビスケットの肩部５３ａから外部に連通したエアーベント５３と、を形成した鋳造金型５１を備え、硬型スリーブ５６に半溶融金属６０を配置し、プランジャ５７により半溶融金属６０を鋳造金型５１のキャビティ部５５に成形する半溶融鋳造装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００４−１２２１４３号公報

ところで、溶融鋳造を行う場合には、液相状態の金属を鋳造材料として用いているため、鋳込み口から射出された金属材料は、キャビティ内の領域の低位から高位に向って上昇しながらキャビティ内に充填され、キャビティ内のガスは、その湯面の上昇に合わせて上方向に流動するので、鋳型上部から容易にガス抜きをすることができる。

しかし、半溶融又は半凝固状態の鋳造を行う場合には、この鋳造材料は固液共存状態であるため、鋳込み口から射出された鋳造材料は、キャビティ内を上昇した後にキャビティを形成する鋳型の側壁面に沿うようにして次第に流下しながらキャビティ内に充填されるのが一般的である。よって、この鋳造材料の流下に伴いキャビティ内のガスは、キャビティ内の領域の下方に流動し、この下方に流動したガスはキャビティ内から抜け切らず、鋳造材料（溶湯）に巻き込まれ、巣、湯じわなどの鋳込み不良の原因となる。

そして、このようなガスは、鋳型の見切り面、押し出しピン等から抜くことが一般的であるが、この見切り面又は押し出しピンの位置は、最適なガス抜き位置と必ずしも一致するわけではない。また、シボ又は溝などが形成される製品を鋳造する際には、その鋳造品のシボ又は溝に合わせてガス抜き用の流路を形成することも考えられるが、鋳造時には、この流路にも溶湯が流れ込み、製品によっては美観が著しく損なわれることがある。さらに、このような流路は、応力集中し易いので金型破損の起点となる虞もある。

さらに、特許文献１に記載したような装置においては、ビスケットの肩部にエアーベントのようなエアー抜き手段を設けているが、このエアー抜き手段は、硬型スリーブ内にあるエアーを抜くことはできるが、材料が一旦キャビティに射出されると、キャビティ内のガスを効率良く抜くことは難しい。さらに、このようなエアー抜き手段は、硬型スリーブ内面に塗布された潤滑剤などにより、射出成形中に閉塞するおそれもある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、半溶融又は半凝固状態の鋳造材料を鋳型のキャビティ内に鋳造する際に、鋳造品の美観を損なうことなく、キャビティ内のガスを効率的に排出し、鋳造材料へのガス巻き込みによる製品不良を防止する鋳造装置及び鋳造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく多くの実験と研究を行うことにより、良質な鋳造品（製品）を製造するためには、キャビティ内のガスを確実に鋳型の外部に排出することが重要であり、特に、半溶融又は半凝固状態の鋳造材料を射出成形する場合には、キャビティ内を流れる鋳造材料（溶湯）がキャビティ内を上昇した後にキャビティを形成する鋳型壁面に沿うようにして次第に流下するので、このような流下する方向のキャビティ内領域の末端からガスを排出することが最適なガス排出方法であるとの知見を得た。

本発明は、本発明者らが得た上記の新たな知見に基づくものであり、本発明による鋳造装置は、半溶融又は半凝固状態の鋳造材料を鋳型のキャビティ内に鋳込み口を通して射出し製品を鋳造する鋳造装置において、キャビティ形状は、鋳込み口から射出された鋳造材料がキャビティ内を上昇した後にキャビティ壁面に沿うようにして次第に流下しながらキャビティ内に鋳造材料が充填される形状であり、前記鋳型は、鋳造材料が流下してくるキャビティ内領域の低位となる領域から鋳型の外部に連通するガス排出流路を形成していることを特徴とする。

本発明において、半溶融状態の鋳造材料とは、デンドライトを分断した粒状α相と、それらの間を埋める共晶組織と、を含む結晶構造を有した材料を、加熱して固相と液相とが共存した鋳造材料をいい、また、半凝固状態の鋳造材料とは、金属材料を溶解した後に、晶出したα相を分断するように電磁攪拌しながら冷却し、固相（α相）と液相とが共存した鋳造材料をいう。

そして、このような固液共存状態の鋳造材料を用いて鋳造をする場合には、キャビティ内において、鋳造材料（溶湯）は、鋳込み口からキャビティ内を上昇するように射出された後、さらなる射出により、この上昇後の溶湯は、キャビティを形成する鋳型壁面に沿うようにして次第に流下しながらキャビティに充填される。このような湯流れにより、鋳造材料が流下する方向の末端であるキャビティ内領域の低位となる領域に向って、キャビティ内のガスも鋳造材料と共に流動する。よって、本発明の鋳造装置は、この低位となる領域から鋳型の外部に連通するように、ガス排出流路を設けたので、キャビティ内のガスを鋳型の外部に確実に排出することができ、鋳造材料にガスが巻き込むこと防止し、良好な鋳造製品を製造することができる。

また、本発明において、「キャビティ内領域」とは、鋳型内おいて鋳造材料を充填すべき空孔が形成された内部空間およびこの内部空間を形成する境界面（具体的には鋳型の壁面）を示しており、「キャビティ内領域の低位となる領域」とは、その領域のうち鋳造材料が流下する方向の末端に位置した領域を示している。

好ましくは、本発明の前記低位となる領域は、キャビティ内領域の鋳込み口に近接した領域である。この鋳込み口に近接した領域には、鋳造時にキャビティ内の鋳造材料の湯流れに合わせてキャビティ内のガスが流動するので、このような箇所にガス排出流路を設けることにより、キャビティ内のガスを効率よく排出することができる。

また、この鋳造装置の鋳型が、鋳込み口を有する入れ子と、鋳型本体とから構成される場合には、このキャビティ内領域のうち鋳込み口に近接した領域から鋳型の外部に連通するように、このガス排出流路を入れ子と鋳型本体との界面に形成することが好ましい。このような界面にガス排出流路を形成することにより、ガスを確実かつ効率的に排出できるばかりでなく、鋳型から鋳造品を離型し易くなり、さらにはガス排出流路のメンテナンス性も向上する。

このガス排出流路を形成するにあたっては、鋳型本体又は入れ子のいずれか一方、若しくは双方に溝部を設けてもよく、溝加工のし易さ及び鋳型のメンテナンス性を考慮すると、入れ子にガス排出流路となる溝部を設けることが好ましい。

さらに、この鋳造装置の鋳型が、鋳込み口を有しかつキャビティ側の面が平坦な分割型と、鋳型本体とから構成される場合には、低位となる領域である分割型のキャビティ側の面から鋳型の外部に連通するように、ガス排出流路を分割型と鋳型本体との界面に形成することが好ましい。

このような鋳型を用いて鋳造したときには、鋳造材料が流下すると共に、キャビティ内のガスが、分割型のキャビティ側の平坦な面（キャビティ内領域の低位となる領域）に向って流動するので、このキャビティ内のガスをガス排出流路から確実に排出することができる。このガス排出流路は、鋳造品の離型性、ガス排出流路のメンテナンス性を考慮すると、分割型と鋳型本体の界面に形成されることが好ましく、流路形成にあたっては、鋳型本体又は分割型のいずれか一方、若しくは双方に溝部を設けることが好ましい。

また本発明に係る装置の前記低位となる領域は、材料をキャビティ内に射出したとき、キャビティ内において鋳造材料が広がるような広がり領域であることが好ましい。このような領域にはガスが流動し易いので、この広がり領域から鋳型の外部に連通するガス排出流路を形成することにより、鋳造時におけるキャビティ内のガスを確実に排出することができる。

また、キャビティ内の広がり領域とは、具体的には、鋳型内に形成されたキャビティ内領域のうち、鋳造材料が流下する方向に形成された面領域であって、この面領域は、鋳込み口断面よりも広い面積を有した領域である。尚、上記に示すような鋳込み口を有した分割型を用いた場合には、このキャビティ内の広がり領域は、分割型のキャビティ側に形成された平坦な面に相当する。

さらに、本発明に係る装置の低位となる領域が、キャビティ内の下方に窪んだ領域に相当することが好ましい。鋳造時には、このような領域に向ってガスが流動するので、この領域から鋳型の外部に連通するようにガス排出流路を形成することにより、この窪んだ領域にガスが残留することはない。

本発明の「キャビティ内の下方に窪んだ領域」とは、鋳造材料が射出される方向（キャビティ内を上昇する方向）を上方向としたときに、鋳型内に形成されたキャビティ内領域のうち、鋳型が下方向に窪んでいることにより形成された領域を示している。

そして、このような鋳型に形成されたガス排出流路は、ガスが排出できる流路であればスリットであってもよく、この他にも流路断面が、円形、楕円形などであってもよい。また、ガス排出流路がスリットである場合には、そのスリット幅は、半溶融又は半凝固状態の鋳造材料のα相の粒径以下であることが好ましい。このようなスリット幅にすることにより、鋳造時において、スリットからキャビティ内のガスのみが排出され、ガス排出後においてスリット内に上記鋳造材料のα相が差し込むことはない。液相（溶融した共晶）がわずかに差し込む場合もあるが、すぐに冷却されそれ以上差し込まなくなる。そして、このような差し込みを防止することにより、鋳造品が鋳型から離型しやすくなり、さらには高品質の製品を製造することができる。また、このような流路を複数形成してもよく、流路断面が円形である場合には、各流路断面の円直径は、α相の粒径以下であることが好ましい。

特に、このスリット幅は、０．０５ｍｍよりも大きく、０．１５ｍｍ以下であることが望ましい。半溶融又は半凝固状態の鋳造材料は、成形性等を考慮してα相を１００μｍ〜１５０μｍあたりの粒径にすることが一般的であり、スリット幅が０．１５ｍｍよりも大きい場合には、スリットに鋳造材料のα相が流れ込み、その結果鋳造材料（溶湯）が差し込み易い。またスリット幅が０．０５ｍｍ以下である場合には、スリットからキャビティ内のガスが充分に抜けない。

本発明は、さらに、半溶融又は半凝固状態の鋳造材料を鋳造する方法として以下に示す鋳造方法をも開示する。本発明に係る鋳造方法は、半溶融又は半凝固状態の鋳造材料を鋳型のキャビティ内に鋳込み口を通して射出し製品を鋳造する鋳造方法において、鋳造材料を鋳込み口からキャビティ内に上昇するように射出し、さらに上昇後の鋳造材料をキャビティ壁面に沿うように流下させ、流下させた鋳造材料がキャビティ内に充填されるまでに、鋳造材料が流下してくるキャビティ内領域の低位となる領域から鋳型の外部にキャビティ内のガスを排出させることを特徴とする。

このように、所望の鋳造品を得るために上昇後の鋳造材料をキャビティの壁面に流下させ、この流下させた鋳造材料がキャビティ内に充填されるまでに、キャビティ内に残存するガスは、この流下にあわせて同一方向に流動する。そして、この流下してくる方向に形成されたキャビティ内領域のうち低い位置にある領域から、鋳型の外部に向って流動したガスを排出するので、鋳造品には、ガス巻き込みが発生しない。

さらに、本発明に係る鋳造方法は、キャビティ内のガスを排出する流路断面の幅よりも大きいα相粒径となるように、鋳造材料を半溶融又は半凝固状態にすることが好ましい。このようなα相粒径にすることにより、キャビティ内のガスを排出した後、鋳造材料がこのガス排出流路に差し込むことはない。

本発明によれば、半溶融又は半凝固状態の鋳造材料を鋳型のキャビティ内に鋳造する際に、キャビティ内のガスを効率的に排出し、鋳造材料へのガス巻き込みによる製品不良を防止することができる。そして、美観を損なうことなく、寸法精度の良い良質の製品を得ることができる。

以下図面を参照しながら、本発明をいくつかの実施形態に基づき説明する。図１は、本発明による溶融又は半溶融の鋳造方法を好適に実施することができる鋳造装置の装置構成の第一実施形態であり、図１の（ａ）〜（ｄ）は、図１に示す装置１Ａを用いて、鋳造を行ったときの鋳造工程を説明するための図であり、図２は、図１に示す鋳造装置１Ａの鋳型２Ａの入れ子２３の要部斜視図であり、図３は、図１の（ｃ）の鋳造行程における鋳造材料４０の流下を説明するための図である。

図示の例において、鋳造装置１Ａは、主に、鋳型２Ａ、射出装置３を備えている。鋳型２Ａは、上型２１ａ、下型２１ｂからなる鋳型本体２１Ａ及び円筒状の入れ子２３から構成され、上型２１ａ、下型２１ｂ、及び入れ子２３を合わせ、鋳造成形用のキャビティ２２が形成されている。また、この入れ子２３には、鋳造材料４０が通過する湯道２３ｂが設けられており、この湯道２３ｂの一端には鋳込み口２３ａが形成され、その他端は、キャビティ２２に連通するようになっている。

このキャビティ２２は、後述するように、鋳込み口２３ａから射出された鋳造材料４０がキャビティ２２内を上昇した後にキャビティ２２を形成する鋳型壁面に沿うようにして次第に流下しながらキャビティ内に鋳造材料４０が充填される形状となっている。

また、鋳型２Ａは、上型２１ａと下型２１ｂとの界面である見切り面２５から、キャビティ内のガスが排出可能になっている。さらに、鋳造材料４０が流下してくる方向には、キャビティ２２を形成する鋳型２Ａの最下面２２ａが位置しており、この最下面２２ａは、入れ子２３の端面及び下型２１ｂの下壁面の一部からなっている。そして、この最下面２２ａから鋳型２Ａの外部にキャビティ内を連通すべくガス排出流路（スリット）２６が形成されている。このキャビティ２２を形成する鋳型２Ａの最下面２２ａは、本発明でいう「キャビティ内領域の低位となる領域」に相当する。

さらに、このスリット２６は、図２に示すように、円筒状の入れ子２３の外周部２３ｃに、溝部２３ｄを形成することにより得られる。この溝部２３ｄの深さｄ１は、０．０５ｍｍよりも大きく０．１５ｍｍ以下の範囲にあり、このような溝部２３ｄを形成することにより、鋳型本体２１Ａと入れ子２３とを合わせたときに、鋳型本体２１Ａと入れ子２３との界面に、スリット幅が上記寸法範囲となるスリットが形成されることになる。

射出装置３は、断熱壁を兼ねる射出スリーブ（ショットスリーブ）３１とプランジャ３２からなり、スリーブ３１内に、半溶融又は半凝固状態の鋳造材料４０が投入されるような内部空間を形成している。プランジャ３２は、油圧ユニットに備えられた油圧シリンダ（図示せず）により、昇降可能に連結されている。

以下に、図１に示す鋳造装置１Ａを用いた鋳造工程の一例を説明する。まず、射出装置３のプランジャ３２を下降させ、あらかじめ加熱して半溶融又は半凝固状態にした鋳造材料４０を、その軸芯方向が射出スリーブ３１の軸芯と一致するように、射出スリーブ３１内に配置する。なお、この鋳造材料４０は、デンドライトを分断した粒状α相と、それらの間を埋める共晶と、を含む結晶構造を有した材料であり、この材料を加熱して固相と液相とが共存する半溶融状態してもよく、また、金属材料を溶解した後に、晶出したα相を分断するように電磁攪拌しながら冷却し、固相と液相とが共存する半凝固状態にしてもよい。また、このときのα相の粒径は、鋳造時の成形性を考慮して、１００μｍ〜１５０μｍの範囲にすることが好ましい。

その後、図１の（ａ）に示すように、プランジャ３２を上昇させて、鋳込み口２３ａから湯道２３ｂを介して、鋳造材料４０をキャビティ２２内に向かって射出する。射出された鋳造材料４０は、キャビティ内を上昇し、その射出進行方向先端側がキャビティ内領域のうち高位となる領域（キャビティ２２を形成する鋳型上壁面）２２ｂに接触する。なお、ここでいう射出進行方向とは、射出スリーブ３１内のプランジャ３２によって、鋳造材料４０が射出スリーブ３１から射出されるときに、鋳造材料４０が移動する移動方向（図では上昇方向）である。

この鋳造材料４０は、半溶融又は半凝固状態の鋳造材料であるため、液相のみからなる鋳造材料とは異なり、鋳造材料４０がキャビティ内領域のうち高位となる領域２２ｂに接触しても、キャビティ内領域全てに鋳造材料４０は充填されないので、図１の（ａ）に示すように、ガスは、キャビティ内に残留した状態である。

そして、図１の（ｂ）示すように、プランジャ３２をさらに上昇させると、キャビティ内を上昇後の鋳造材料４０は、図中の矢印に示すように、キャビティ２２を形成する鋳型２Ａの側壁面（キャビティ壁面）に沿うようにして次第に流下し始める。このとき、図１の（ａ）に示したキャビティ内のガスは、この鋳造材料４０の流下に伴って流動し、鋳造材料４０が見切り面２５を通過するまでは、キャビティ内のガスは、主にこの見切り面２５から排出される。

さらに、プランジャ３２を上昇させると、図１の（ｃ）、図２に示すように、この鋳造材料４０は、キャビティ壁面を沿うように流下し、見切り面２５を通過する。そして、鋳造材料４０が見切り面２５を通過すると、キャビティ内のガスは、この面から排出されず、鋳造材料４０の流下に伴い、鋳型２Ａの最下面２２ａに向って押しやられ、このガスは、スリット２６から排出される。

そして、図１の（ｄ）に示すように、スリット２６からキャビティ内に残存したガスが全て排出され、鋳造材料４０が、キャビティ内に充填されて、成形が完了する。このように、キャビティ内のガスを排出しながら鋳造を行うので、鋳造材料にガス巻き込むことを確実に回避でき、良質の鋳造品を成形することができる。

さらに、キャビティ内に流入する鋳造材料４０のα相の粒径は、１００μｍ〜１５０μｍの範囲あり、スリット２６のスリット幅は、１５０μｍ以下（鋳造材料のα相の粒径以下）にしているので、このスリット２６には、溶湯が差し込むことはほとんどない。この結果、成形された鋳造品を鋳型２Ａから容易に取り出すことが可能となり、さらに、鋳造品の差込部分を削り取るような除去作業は不要となる。

次に、本発明に係る第二実施形態を図４に基づき詳細に説明する。図４の（ａ）〜（ｄ）は第二実施形態に係る鋳造装置１Ｂによる鋳造行程を説明するための図であり、鋳造装置１Ｂは、前記した第一実施形態の鋳造装置１Ａと比べて、入れ子２３の代わりに分割型２７を設け、この分割型２７と鋳型本体２１Ｂの界面にスリット２８を設けた点が異なる。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図４の（ａ）に示すように、鋳型２Ｂは、鋳型本体２１Ｂの下方に、鋳込み口２３ａを有した分割型２７を備えている。この分割型２７は、鋳型本体２１Ｂとあわせたときに、キャビティ２２が形成されるようになっており、この分割型２７のキャビティ側の面２７ａは、平坦な面となっている。また、図５に示すように、鋳型本体２１Ｂと接する分割型２７の面には、溝部２７ｂが形成されており、このような溝部２７ｂを設けることにより、分割型２７と鋳型本体２１Ｂとの界面に、ガス排出流路（スリット）２８が形成され、このスリット２８は、鋳型２Ｂの平坦面２７ａから鋳型２Ｂの外部に連通する。尚、この溝部２７ｂの深さｄ２は、０．０５ｍｍより大きく、０．１５ｍｍ以下の範囲にあり、この結果、スリット２８のスリット幅も同じ範囲となる。

そして、プランジャ３２が、図４の（ａ）に示す位置から（ｂ）に示す位置まで移動すると、鋳造材料４０は、キャビティ壁面を沿うように（図中矢印の方向に）流下して、見切り面２５を通過し、図４の（ｃ）に示すように、さらに流下した鋳造材料４０は、キャビティ内領域のうちキャビティ２２を形成する低位となる領域、すなわち、分割型の平坦面２７ａに向って（図中矢印の方向に）流れる。この湯流れに伴い、キャビティ内のガスもこの平坦面２７ａに向って流動し、形成されたスリット２８から、キャビティ内のガスが排出される。そして、図４の（ｄ）に示すように、スリット２８からキャビティ内に残存したガスが全て排出され、鋳造材料４０が、キャビティ内に充填され、成形が完了する。

分割型２７にこのような溝部２７ｂを設けたので、鋳造材料にガスが巻き込むことがなく、さらに、図４の（ｄ）に示すように、スリット２８に鋳造材料が差し込むこともないので、良質の鋳造品を得ることができ、さらに、鋳造材料の差し込みがほとんどないことにより、鋳造品を鋳型２Ｂから容易に離型することができ、さらにはスリット２８の清掃等のメンテナンスもし易い。

次に本発明の第三実施形態を図６に基づき詳細に説明する。図６の（ａ）〜（ｄ）は第三実施形態に係る鋳造装置１Ｃによる鋳造行程を説明するための図であり、図６に示した鋳造装置１Ｃは、前記した第二実施形態の鋳造装置１Ｂと比べて、鋳型本体２１Ｃに中間型２１ｄをさらに備えた点が異なり、その結果キャビティの形状が相違する。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図６の（ａ）に示すように、鋳型２Ｃは、上型２１ａ、中間型２１ｄ、下型２１ｃからなる鋳型本体２１Ｃと、分割型２７から構成されており、中間型２１ｄは、上型２１ａと下型２１ｃとの間に配置され、さらに分割型２７を合わせることによりキャビティ２４が形成される。この中間型２１ｄは、下方に凹んだ窪み部分を有しており、その結果、この中間型２１ｄを配置することにより、キャビティ２４は、その領域の一部に下方に窪んだ領域２４ａが形成されることになる。そして、この下方に窪んだ領域２４ａのうちさらに低位となる箇所から鋳型２Ｃの外部に連通するガス排出流路（スリット）２９が形成されている。そして、このスリット２９は、スリット幅が０．０５ｍｍより大きく、０．１５ｍｍ以下の範囲となっている。

このような鋳造装置１Ｃにおいて、鋳造材料４０を射出すると、図６の（ａ）に示すように、鋳造材料４０の射出進行方向先端側が、キャビティ内領域のうち高位となる領域（キャビティを形成する鋳型上壁面）２４ｂ、中間型２１ｄの底面２４ｃに接触する。さらに、材料４０をさらに射出すると、図６の（ｂ）に示すように、鋳造材料４０は、キャビティ２４を形成する鋳型２Ｃの側壁面に沿うように（図中の矢印の方向に）流下し始める。このとき、図６の（ａ）に示したキャビティ内のガスは、この鋳造材料４０の流下に伴って、キャビティを形成する下方に窪んだ領域２４ａ及び分割型の平坦面２７ａに向って流動し、図６の（ｂ）、（ｃ）に示すように、スリット２８、２９から排出される。そして、図６の（ｄ）に示すように、鋳造材料４０が、キャビティ内に充填され、鋳造製品の成形が完了する。

このように、分割型２７の平坦面２７ａばかりでなく、鋳造時にガスが残存し易い下方に窪んだ領域２４ａにもスリット２９を設けたので、この領域２４ａに流れる鋳造材料にガス巻き込むことを確実に回避でき、良質の鋳造品を成形することができる。

以下に、本発明を実施例により説明する。
（実施例１）
形状φ７５×Ｌ２５０、材質Ａ３５７の半溶融鋳造用の鋳造材料（ビレット）を用い、粒状α相の粒径は、１００μｍ〜１５０μｍとなるように、加熱炉を用いて、この材料を半溶融状態にした。そして、上述した第二実施形態にかかる鋳型を用いて、鋳造装置により、１０〜１００℃に加熱した射出スリーブ内に、半溶融状態の鋳造材料を配置し、所定の鋳造圧力、射出速度（圧入速度）０．５〜３．０ｍ／ｓｅｃの条件で、射出スリーブ内からキャビティ内に、この材料を圧入した。また、この鋳型に形成したスリット幅を、０．１ｍｍにした。

（実施例２）
実施例１と同じ条件で、鋳造を行った。実施例１と異なる点は、鋳型に形成したスリット幅を、０．１５ｍｍにした点である。

そして、実施例１及び２に対して、キャビティ内のガスが抜けたか否か（ガス抜き性）、鋳造材料がスリットに流れたか否か（溶湯差込性）について、成形された鋳造品に基づいて評価した。具体的には、鋳造品の表面にガスの巻き込みによりしわ等が発生していなければ、ガス抜き性を良好とし、しわ等が発生した場合には、ガス抜き性は不良とした。また、溶湯がスリットに流れ込むことにより得られる差込部分が鋳造品に形成されている場合には、溶湯差込性を、差込ありとし、そうでなければ、差込なし（良好）とした。実施例１及び実施例２の結果を表１に示す。

表１から、実施例１及び２ともに、ガス抜き性は良好であり、溶湯の差込もなく、良質の鋳造品が成形された。

（比較例１〜４）
実施例１と同じ条件で、鋳造を行った。実施例１と異なる点は、比較例１〜比較例４の鋳型に形成したスリット幅を、順次０．０５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍにした点である。そして、この比較例１〜４に対して、実施例１と同様に、ガス抜き性及び溶湯差込性について評価した。この結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例１の如くスリット幅を０．０５ｍｍにしたものは、キャビティ内のガス抜き性は不良であり、スリット近傍に成形された鋳造部分にしわが発生していた。さらに、比較例２〜比較例４の如くスリット幅を、０．２ｍｍ以上にした場合には、鋳造品に差し込み部分が確認された。また、このような差し込み部分が確認された鋳造品は、鋳型から取り外すことが困難であった。

（評価）
上記の結果から、鋳型のスリット幅は、０．０５ｍｍよりも大きく、０．１５ｍｍ以下であることが好ましい。スリット幅が、０．１５ｍｍよりも大きい場合には、スリット幅は、鋳造材料のα相の粒径よりも大きいため、スリットに溶湯が差込易く、さらにこの差込により鋳型から鋳造品が取り外し難くなったと考えられる。また、スリット幅が０．０５ｍｍ以下である場合には、スリットの断面が小さいため、ガス抜き性が悪化したと考えられる。

以上、本発明の鋳造装置のいくつかの実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

例えば、本実施形態に係る鋳造装置の鋳型の入れ子、分割型に溝部を形成したが、この溝部を形成する代わりに、鋳型本体と入れ子、鋳型本体と分割型との間に、ガス排出流路が形成されるように、板状のスペーサを配置させてもよい。

本発明に係る鋳造装置の第一実施形態の装置構成を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）は、鋳造を行ったときの一連の鋳造工程を説明するための図。 図１に示す鋳造装置の鋳型を構成する入れ子の要部斜視図。 図１の（ｃ）の鋳造行程における鋳造材料の流下を説明するための模式図。 本発明に係る鋳造装置の第二実施形態の装置構成を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）は、鋳造を行ったときの一連の鋳造工程を説明するための図。 図１に示す鋳造装置の鋳型を構成する分割型の要部斜視図。 本発明に係る鋳造装置の第三実施形態の装置構成を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）は、鋳造を行ったときの一連の鋳造工程を説明するための図。 従来の鋳造装置の装置構成を示す図。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…鋳造装置、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…鋳型、３…射出装置、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…鋳型本体、２２…キャビティ、２２ａ…最下面（低位となる領域）、２３…入れ子、２４…キャビティ、２４ａ…下方に窪んだ領域、２６…ガス排出流路（スリット）、２７…分割型、２７ａ…平坦面（低位となる領域）２８，２９…ガス排出流路（スリット）、４０…鋳造材料

Claims (7)

1. 半溶融又は半凝固状態の鋳造材料を鋳型のキャビティ内に鋳込み口を通して射出し製品を鋳造する鋳造装置において、
   キャビティ形状は、鋳込み口から射出された鋳造材料がキャビティ内を上昇した後にキャビティ壁面に沿うようにして次第に流下しながらキャビティ内に鋳造材料が充填される形状であり、鋳型は、鋳造材料が流下してくるキャビティ内領域のうち鋳造材料が流下する方向の末端に位置した領域から鋳型の外部に連通するガス排出流路を形成していることを特徴とする鋳造装置。
2. 前記鋳造材料が流下する方向の末端に位置した領域は、キャビティ内領域の鋳込み口に近接した領域であることを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
3. 鋳型は、鋳込み口を有する入れ子と、鋳型本体とから構成され、ガス排出流路は入れ子と鋳型本体との界面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の鋳造装置。
4. 鋳型は、鋳込み口を有しかつキャビティ側の面が平坦な分割型と、鋳型本体とから構成され、前記鋳造材料が流下する方向の末端に位置した領域は分割型のキャビティ側の面であり、ガス排出流路は分割型と鋳型本体との界面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
5. 前記鋳造材料が流下する方向の末端に位置した領域は、キャビティ内の下方に窪んだ領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
6. 前記ガス排出流路はスリットであり、スリット幅は０．０５ｍｍよりも大きく０．１５
   ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の鋳造装置。
7. 半溶融又は半凝固状態の鋳造材料を鋳型のキャビティ内に鋳込み口を通して射出し製品を鋳造する鋳造方法において、
   鋳造材料を鋳込み口からキャビティ内に上昇するように射出し、さらに上昇後の鋳造材料をキャビティ壁面に沿うように流下させ、流下させた鋳造材料がキャビティ内に充填されるまでに、鋳造材料が流下してくるキャビティ内領域のうち鋳造材料が流下する方向の末端に位置した領域から鋳型の外部にキャビティ内のガスを排出させることを特徴とする鋳造方法。

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