JP4966354B2

JP4966354B2 - Casting equipment

Info

Publication number: JP4966354B2
Application number: JP2009231553A
Authority: JP
Inventors: 邦明三浦; 信浅葉; 辰雄町田
Original assignee: Sukegawa Electric Co Ltd
Current assignee: Sukegawa Electric Co Ltd
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-10-05
Also published as: JP2011079000A

Description

本発明は金属が溶融状態で収納された溶融金属槽から溶融金属を金型に充填した後、この金型内で溶融金属を凝固させて鋳物を成型する鋳造装置に関し、特に低圧鋳造法において、金型のキャビティにその注湯口から充填した溶融金属がキャビティの奥から湯口側へと次第に冷却され、凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固することにより鋳物が成型される鋳造装置に関する。 The present invention relates to a casting apparatus for filling a mold with molten metal from a molten metal tank in which the metal is stored in a molten state, and then solidifying the molten metal in the mold to mold a casting, particularly in a low pressure casting method. The present invention relates to a casting apparatus in which a molten metal filled in a mold cavity from its pouring gate is gradually cooled and solidified from the back of the cavity to the pouring gate side, and finally the molten metal in the pouring gate is solidified to form a casting. .

溶湯と鋳物形状のキャビティとの間の圧力差を利用して、キャビティ内に溶湯を充填して鋳造する方法に、低圧鋳造法、差圧鋳造法及び減圧鋳造法等がある。このうち低圧鋳造法は、溶解金属を収納した密閉炉に不活性ガスや二酸化炭素等のガスによる比較的低い圧力を付加し、この圧力で密閉炉内の溶融金属をストークを介して上方に押し上げ、密閉炉の上位に配置された鋳型に溶融金属を充填し、鋳物を製造する方法である。この低圧鋳造法は、車輌の部材等に使用されるアルミニウム合金等の鋳物製品を製造するのに広く利用されている。 There are a low pressure casting method, a differential pressure casting method, a reduced pressure casting method, and the like as a method of casting by filling a molten metal into a cavity using a pressure difference between a molten metal and a casting-shaped cavity. Among these, the low-pressure casting method applies a relatively low pressure by a gas such as an inert gas or carbon dioxide to a closed furnace containing molten metal, and this pressure pushes the molten metal in the closed furnace upward through stalk. This is a method of manufacturing a casting by filling molten metal into a mold placed above a closed furnace. This low-pressure casting method is widely used for producing cast products such as aluminum alloys used for vehicle members and the like.

図９は従来の低圧鋳造装置を示す断面図である。気密に密閉された密閉炉１の上部に設けたガス注入口２０に不活性ガスや二酸化炭素等のガスの図示してない供給源が接続され、密閉炉１の中にガスが圧送される。密閉炉１の内部に上面が開口した耐熱黒鉛容器であるルツボ２が収納され、このルツボ２の外壁に沿ってヒータ３が配設されている。このルツボ２の中央部に密閉炉１の蓋に取付けられたストーク８の下端が浸漬されている。密閉炉１の上に下金型５と上金型６とからなる金型４が配置されている。下金型５と上金型６との合わせ面にそれぞれ凹部が形成されており、この下金型５と上金型６とを重ね合わせたときに、前記凹部により鋳物形状のキャビティ１０が形成される。またこのキャビティ１０内には必要に応じて中子７が収納される。前記ストーク８の上端は金型４の底部に設けられたキャビティ１０に通じる湯口９に接続されている。 FIG. 9 is a sectional view showing a conventional low pressure casting apparatus. A supply source (not shown) of a gas such as an inert gas or carbon dioxide is connected to a gas inlet 20 provided at the top of the hermetically sealed hermetic furnace 1, and the gas is pumped into the hermetic furnace 1. A crucible 2, which is a heat-resistant graphite container having an upper surface opened, is accommodated in the closed furnace 1, and a heater 3 is disposed along the outer wall of the crucible 2. The lower end of the stalk 8 attached to the lid of the closed furnace 1 is immersed in the center of the crucible 2. A mold 4 including a lower mold 5 and an upper mold 6 is disposed on the closed furnace 1. Concave portions are respectively formed on the mating surfaces of the lower die 5 and the upper die 6, and when the lower die 5 and the upper die 6 are overlapped, a casting-shaped cavity 10 is formed by the concave portions. Is done. A core 7 is accommodated in the cavity 10 as necessary. The upper end of the stalk 8 is connected to a gate 9 that leads to a cavity 10 provided at the bottom of the mold 4.

このような鋳造装置においては、不活性ガスをガス注入口２０から密閉炉１内に注入する。このガス圧力により、ルツボ２内の溶融金属の湯面が加圧されて、溶融金属溶湯が押し上げられ、ストーク８を介して金型のキャビティ１０内に充填される。キャビティ１０に充填した溶融金属が冷却されて凝固した後、図示していない油圧機構により上金型６を上昇させてキャビティ１０を開き、下金型５から鋳物を取り出す。 In such a casting apparatus, an inert gas is injected into the closed furnace 1 from the gas injection port 20. With this gas pressure, the molten metal surface in the crucible 2 is pressurized and the molten metal is pushed up and filled into the mold cavity 10 via the stalk 8. After the molten metal filled in the cavity 10 is cooled and solidified, the upper mold 6 is raised by a hydraulic mechanism (not shown) to open the cavity 10 and take out the casting from the lower mold 5.

図１０は密閉炉１に収納した溶融金属をストーク８’を通して湯溜め１２に送り、この湯溜め１２から金型４のキャビティ１０内に充填する例である。密閉炉１’の中の溶融金属は浸漬ヒータ１３で加熱され、溶融状態が維持される。密閉炉１’の中へは溶湯供給口１１から溶融金属が供給される。ストーク８’から湯溜めに至る部分は溶融金属の温度低下による凝固を防ぐためヒータ３で加熱される。その他の構成は基本的に図９の従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。 FIG. 10 shows an example in which the molten metal stored in the closed furnace 1 is sent to the sump 12 through the stalk 8 ′ and filled into the cavity 10 of the mold 4 from the sump 12. The molten metal in the closed furnace 1 ′ is heated by the immersion heater 13 to maintain the molten state. Molten metal is supplied into the closed furnace 1 ′ from the molten metal supply port 11. The portion from the stalk 8 'to the hot water reservoir is heated by the heater 3 in order to prevent solidification due to the temperature drop of the molten metal. Other configurations are basically the same as those of the conventional example of FIG. 9, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

図１１は図９により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわちストーク（ダクト）８の中間部の外側に溶融金属電磁ポンプの誘導子１４を設け、これに対応してストーク８の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８の中の溶融金属に上方の推力を与え、溶融金属を金型４のキャビティ１０内に充填する。その他の構成は基本的に図９の従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。 FIG. 11 shows the conventional casting apparatus described above with reference to FIG. 9, in which the molten metal is pumped into the mold 4 by a molten metal electromagnetic pump regardless of the gas pressure. That is, an inductor 14 of a molten metal electromagnetic pump is provided outside the intermediate portion of the stalk (duct) 8, and a core 15 for forming a magnetic path of a magnetic field generated by the inductor 14 in the stalk 8 correspondingly. Is arranged. A three-phase current is passed through the inductor 14, thereby generating a moving magnetic field between the inductor 14 and the core 15, giving an upward thrust to the molten metal in the stalk 8. The cavity 10 is filled. Other configurations are basically the same as those of the conventional example of FIG. 9, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

図１２は図１０により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわちストーク（ダクト）８’の中間部の外側に溶融金属電磁ポンプの誘導子１４を設け、これに対応してストーク８’の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８’の中の溶融金属に上方の推力を与え、溶融金属を金型４のキャビティ１０内に充填する。その他の構成は基本的に図１０の従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。 FIG. 12 shows the conventional casting apparatus described above with reference to FIG. 10, in which the molten metal is pumped into the mold 4 by a molten metal electromagnetic pump regardless of the gas pressure. That is, an inductor 14 of a molten metal electromagnetic pump is provided outside the middle portion of the stalk (duct) 8 ' , and a magnetic path for a magnetic field generated by the inductor 14 is formed in the stalk 8' correspondingly. A core 15 is arranged. A three-phase current is passed through the inductor 14, thereby generating a moving magnetic field between the inductor 14 and the core 15, and applying an upward thrust to the molten metal in the stalk 8 ′. 4 cavities 10 are filled. Other configurations are basically the same as those of the conventional example of FIG. 10, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

このような低圧鋳造法は、ガスを巻き込まずにルツボ２や密閉炉１’内の酸化物の少ない溶融金属を静かに金型４のキャビティ１０内に下から上へと充填することにより、気泡や酸化物を含まない鋳物を容易に鋳造出来る利点がある。さらに前記のような温度勾配により、キャビティ１０内で上から下へと溶融金属の凝固が起こり、最後に湯口９の部分の溶融金属が凝固することにより、キャビティ１０内で溶融金属が凝固して収縮した容積分だけ湯口９から溶融金属を追加して充填される。これによりキャビティ１０内で溶融金属が凝固中に引け巣や引け緩みが起こらない。これらの理由から低圧鋳造法では重力鋳造法やダイカスト法等の他の鋳造法に比べて良質の鋳物を鋳造することが出来る。 In such a low pressure casting method, the gas bubbles are not included, and the molten metal containing less oxide in the crucible 2 or the closed furnace 1 ′ is gently filled into the cavity 10 of the mold 4 from the bottom to the top. There is an advantage that a casting containing no metal or oxide can be easily cast. Furthermore, due to the temperature gradient as described above, solidification of the molten metal occurs from the top to the bottom in the cavity 10, and finally the molten metal in the portion of the gate 9 solidifies, so that the molten metal solidifies in the cavity 10. The molten metal is additionally filled from the gate 9 by the contracted volume. Thus, no shrinkage or shrinkage occurs during the solidification of the molten metal in the cavity 10. For these reasons, the low-pressure casting method can cast a high quality casting as compared with other casting methods such as the gravity casting method and the die casting method.

この低圧鋳造装置においては、金型４のキャビティ１０内で溶融金属が凝固したとき、凝固収縮した容積分の溶融金属が金型４の湯口９を通して常に供給されなければならない。そのために図９や図１１で示すように、湯口９に接続されたストーク８が、それぞれルツボ２側から熱輻射で加熱され、さらに図１１ではヒータ３’で直接加熱されるようにしている。また図１０や図１２で示すように密閉炉１’から離して金型４を配置しているものでは金型４の下に湯溜め１２を設け、この湯溜め１２をヒータ３で加熱している。このような構造とすることにより、金型４は温度の高い順に湯口９、下金型５、上金型６の順で温度勾配が形成され、キャビティ１０内の溶融金属は上から下へと凝固していき、最後に湯口９の溶融金属が凝固するという指向性凝固がなされる。この間に凝固収縮した容積分の溶融金属は湯口９側からキャビティ１０内に供給される。これによりいわゆる引け巣や引け緩みの無い鋳物を鋳造することが出来る。 In this low pressure casting apparatus, when the molten metal is solidified in the cavity 10 of the mold 4, the molten metal corresponding to the solidified and contracted volume must be constantly supplied through the gate 9 of the mold 4. For this purpose, as shown in FIGS. 9 and 11, the stalks 8 connected to the gate 9 are heated by heat radiation from the crucible 2 side, respectively, and further heated directly by the heater 3 ' in FIG. As shown in FIGS. 10 and 12, in the case where the mold 4 is disposed apart from the closed furnace 1 ′ , a hot water reservoir 12 is provided under the mold 4, and the hot water reservoir 12 is heated by the heater 3. Yes. By adopting such a structure, the mold 4 has a temperature gradient in the order of the temperature from the top 9, the lower mold 5, and the upper mold 6, and the molten metal in the cavity 10 flows from top to bottom. Directional solidification is performed in which the molten metal at the gate 9 is solidified. During this time, a volume of molten metal solidified and contracted is supplied into the cavity 10 from the gate 9 side. Thereby, it is possible to cast a casting having no so-called shrinkage nest or shrinkage.

このように、低圧鋳造において、鋳物に引け巣や引け緩みを生じさせないようにするために、キャビティ１０の中に充填された溶融金属がまず湯口９から最も遠い位置から凝固を始め、最後に湯口９の部分で凝固することが必要である。そのためには温度が高い順に湯口９、下金型５、上金型６の順で温度勾配が形成されることが必要となる。例えばストーク８を交換した後、その予熱が十分で無い場合には湯口９の温度が下がり、溶融金属が凝固してキャビティ１０を塞いでしまうこともある。 In this way, in low pressure casting, in order not to cause shrinkage or shrinkage in the casting, the molten metal filled in the cavity 10 starts to solidify from a position farthest from the gate 9 and finally the gate. It is necessary to solidify in 9 parts. For this purpose, it is necessary to form a temperature gradient in the order of the gate 9, the lower mold 5, and the upper mold 6 in order of increasing temperature. For example, after the stalk 8 is replaced, if the preheating is not sufficient, the temperature of the gate 9 is lowered, and the molten metal may solidify and block the cavity 10.

ところがキャビティ内の鋳物を変形しない温度まで降下させたとき、湯口の手前にあるストークや湯溜めの温度が金型側に奪われてしまい、溶融金属の凝固点付近まで温度が下がってしまうことがある。この温度で金型に溶融金属を注入すると溶融金属がキャビティの中で一部凝固し、これが溶融金属のキャビティ内での流動を妨げるいわゆる湯回り不良が起こしてしまう。よってそのまま溶融金属をキャビティに充填することは出来ないので、一旦ストークや湯溜めの溶融金属を密閉炉１、１’側に戻して再加熱してから再供給するという面倒な操作が必要となる。またこのとき湯溜めやストークに空気が入り込み、溶融金属の空気と接触する部分に酸化物が出来てしまい、酸化物の除去作業等のメンテナンスが必要となる。 However, when the casting in the cavity is lowered to a temperature at which the casting is not deformed, the temperature of the stalk and the sump in front of the pouring gate is taken away by the mold side, and the temperature may drop to the vicinity of the freezing point of the molten metal. . When the molten metal is injected into the mold at this temperature, the molten metal partially solidifies in the cavity, which causes a so-called hot water defect that prevents the molten metal from flowing in the cavity. Therefore, since the molten metal cannot be filled in the cavity as it is, a troublesome operation is required in which the molten metal in the stalk or the sump is once returned to the closed furnace 1, 1 'side, reheated, and then supplied again. . Further, at this time, air enters the sump or stalk, and oxides are formed in the portions of the molten metal that come into contact with the air, and maintenance such as oxide removal work is required.

湯溜め１２を大きくすれば溶融金属の温度低下を抑えることが出来るが、装置が大形になってしまう。この湯溜めは金型の湯口を加熱し、この湯口から金型の上にいくに従って次第に温度が低くなるような温度勾配を形成する必要から、金型の下に配置しなければならない。そのため低圧鋳造装置ではダイカスト鋳造機のように金型を横に置いて鋳造することが出来ない。金型を湯溜めの上に配置すると金型の位置は必然的に高くなる。それだけ金型の取り付け、金型の開閉を行うための油圧機構等も高い位置に配置しなければならず、操作やメンテナンスが面倒である。 If the hot water reservoir 12 is enlarged, the temperature drop of the molten metal can be suppressed, but the apparatus becomes large. This sump must be placed under the mold because it is necessary to form a temperature gradient that heats the mold spout and gradually lowers the temperature from the spout onto the mold. For this reason, a low pressure casting apparatus cannot be cast with a mold placed sideways like a die casting machine. Placing the mold on the sump necessarily increases the position of the mold. Accordingly, the hydraulic mechanism for attaching the mold and opening / closing the mold has to be arranged at a high position, which makes the operation and maintenance troublesome.

特開２００９−１９５９８９号公報JP 2009-195989 A 特開２００９−９０３０３号公報JP 2009-90303 A 特開２００８−８０３６７号公報JP 2008-80367 A 特開２００３−２００２５１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-200251 特開平０９−３０００６０号公報JP 09-300060 A 特開平０９−９４６５３号公報JP 09-94653 A 特開平０８−３１８３６１号公報JP 08-318361 A 特開平０８−２６７２１６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-267216 特開平０８−１５５６２９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-155629 特開平０７−２６６０２２号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-266022 特開平０７−５１８３３号公報JP 07-51833 A

本発明は前記従来の鋳造装置における課題に鑑み、金型の湯口の手前に設ける湯溜めに依存せずに、湯口を高い温度に保持することが可能であると共に、金型のキャビティにその注湯口から充填した溶融金属がキャビティの奥から湯口側へと次第に凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固するという、いわゆる指向性凝固がなされる鋳造装置を提供することを目的とする。 In view of the problems in the conventional casting apparatus, the present invention can maintain the pouring gate at a high temperature without depending on the hot sump provided in front of the pouring gate of the mold, and add the pouring to the mold cavity. It is an object of the present invention to provide a casting apparatus that performs so-called directional solidification, in which molten metal filled from a gate gradually solidifies from the back of the cavity toward the gate, and finally the molten metal in the gate solidifies.

本発明では前記の目的を達成するため、キャビティの湯口に溶融金属を導く流路部分に断熱材を設け、この断熱材にストークからキャビティの湯口に至る溶融金属流路を設けた。そして金型のキャビティにその注湯口から充填した溶融金属がキャビティの奥から湯口側へと次第に凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固するという、いわゆる指向性凝固が行われるようにその流路断面積、形状、温度等を設定した。 In the present invention, in order to achieve the above-described object, a heat insulating material is provided in a flow channel portion that guides the molten metal to the gate of the cavity, and a molten metal flow channel from the stalk to the gate of the cavity is provided in this heat insulating material. Then, the molten metal filled in the mold cavity from the pouring gate is gradually solidified from the back of the cavity to the pouring gate side, and finally the molten metal in the pouring gate is solidified so that so-called directional solidification is performed. Channel cross-sectional area, shape, temperature, etc. were set.

より具体的には、断熱材の溶融金属流路の断面積をキャビティの湯口より大きく設定した。また、断熱材の溶融金属流路の一部に流路断面積が小さくなるオリフィスを設け、断熱材の溶融金属流路の温度をキャビティの湯口より高く設定した。こられにより、金型のキャビティにその注湯口から充填した溶融金属がキャビティの奥から湯口側へと次第に凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固するという、いわゆる指向性凝固が行われるようにした。 More specifically, the cross-sectional area of the molten metal channel of the heat insulating material was set larger than the gate of the cavity. In addition, an orifice having a small channel cross-sectional area was provided in a part of the molten metal channel of the heat insulating material, and the temperature of the molten metal channel of the heat insulating material was set higher than the gate of the cavity. As a result, the molten metal filled in the mold cavity from the pouring gate is gradually solidified from the back of the cavity to the pouring gate side, and finally the molten metal in the pouring gate is solidified, so-called directional solidification is performed. I did it.

すなわち、本発明による鋳造装置は、金属が溶融状態で収納された溶融金属槽から溶融金属をストーク８を介して金型４に充填した後、この金型４内で溶融金属を凝固させて鋳物を成型するものであって、ストーク８と金型４の湯口９とを断熱材１７で囲まれた溶融金属流路１９により連絡し、この溶融金属流路１９の断面積を金型４の湯口９の断面積より大きくして、溶融金属流路１９内の湯の熱量を増大させる事によって、溶融金属流路１９に一番近い金型４の湯口９が一番最後に固まる様にしたのである。 That is, in the casting apparatus according to the present invention, after the molten metal is filled into the mold 4 through the stalk 8 from the molten metal tank in which the metal is stored in a molten state, the molten metal is solidified in the mold 4 and cast. The stalk 8 and the gate 9 of the mold 4 are connected by a molten metal channel 19 surrounded by a heat insulating material 17, and the sectional area of the molten metal channel 19 is connected to the gate of the mold 4. By increasing the heat amount of the hot water in the molten metal channel 19 by making it larger than the cross-sectional area of 9, the gate 9 of the mold 4 closest to the molten metal channel 19 is solidified last. is there.

さらに本発明では、前記ストーク８と金型４の湯口９とを連絡する溶融金属流路１９の一部に流路断面積が部分的に縮小するオリフィス２１を設ける。オリフィス２１を設けた理由は、溶融金属流路１９を湯口９より大きくした事によって、熱容量だけでなく体積も増えるので、ガス圧や電磁力で湯を押し上げた時に、湯の慣性力と体積が増えて、押し圧以上に瞬間的に湯面が上昇してしまい、その瞬時に押し上げられた湯面はまた直ぐに下がってキャビティ１０内で湯面の上下動が生じることになるので、この上下動を抑える為のものである。加えてストーク８と金型４の湯口９とを連絡する溶融金属流路１９を囲む断熱材１７にヒータ１８を設け、溶融金属流路１９の温度を金型４の湯口９より高く維持する。これによって断熱材１７の熱容量をも増してやる。
これらの手段により、本発明による鋳造装置では、金型４のキャビティ１０にその湯口９から充填した溶融金属がキャビティ１０の奥から湯口９側へと次第に冷却されることで、凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固する。 Furthermore, in the present invention, an orifice 21 whose flow path cross-sectional area is partially reduced is provided in a part of the molten metal flow path 19 that connects the stalk 8 and the gate 9 of the mold 4. The reason why the orifice 21 is provided is that not only the heat capacity but also the volume is increased by making the molten metal channel 19 larger than the gate 9, so that when the hot water is pushed up by gas pressure or electromagnetic force, the inertia force and volume of the hot water are increased. The molten metal surface rises instantaneously above the pressing pressure, and the molten metal surface pushed up instantaneously falls again, causing the molten metal surface to move up and down in the cavity 10. It is for suppressing. In addition, a heater 18 is provided in the heat insulating material 17 surrounding the molten metal channel 19 that connects the stalk 8 and the gate 9 of the mold 4, and the temperature of the molten metal channel 19 is maintained higher than the gate 9 of the mold 4. This also increases the heat capacity of the heat insulating material 17.
By these means, in the casting apparatus according to the present invention, the molten metal filled in the cavity 10 of the mold 4 from the gate 9 is gradually cooled from the back of the cavity 10 to the side of the gate 9 to solidify, Finally, the molten metal in the gate is solidified.

後述する通り、本発明による鋳造装置では、金型４の湯口９から溶融金属を金型４のキャビティ１０の中に充填した後、金型４ではキャビティ１０の最奥部から次第に温度が低下しはじめ、キャビティ１０の最奥部、その中間部、湯口９と順次温度が低くなるような温度勾配が形成される。これにより、金型４の湯口９からキャビティ１０の中に充填された溶融金属は、金型４のキャビティ１０の最奥部、その中間部、湯口９と順次冷却され、凝固していく、いわゆる指向性凝固がなされる。これにより、金型４のキャビティ１０の中の溶融金属の凝固により同溶融金属が収縮した分だけ湯口９から溶融金属をキャビティ１０内に追加的に充填され、いわゆる引け巣や引け緩みの発生が防止される。 As will be described later, in the casting apparatus according to the present invention, after the molten metal is filled into the cavity 10 of the mold 4 from the gate 9 of the mold 4, the temperature of the mold 4 gradually decreases from the innermost part of the cavity 10. First, a temperature gradient is formed such that the temperature gradually decreases with the innermost part of the cavity 10, the middle part thereof, and the gate 9. As a result, the molten metal filled into the cavity 10 from the gate 9 of the mold 4 is sequentially cooled and solidified with the innermost part of the cavity 10 of the mold 4, its middle part, and the gate 9. Directional coagulation is performed. As a result, the molten metal is additionally filled into the cavity 10 from the sprue 9 as much as the molten metal contracts due to the solidification of the molten metal in the cavity 10 of the mold 4, and so-called shrinkage nests and shrinkage looseness occur. Is prevented.

本発明による鋳造装置の一実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Example of the casting apparatus by this invention. 本発明による鋳造装置の他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example of the casting apparatus by this invention. 本発明による鋳造装置の他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example of the casting apparatus by this invention. 本発明による鋳造装置の他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example of the casting apparatus by this invention. 本発明による鋳造装置の他の実施例を示す断面図（Ａ）とそのＡ−Ａ部断面図（Ｂ）である。It is sectional drawing (A) which shows the other Example of the casting apparatus by this invention, and its AA part sectional drawing (B). 本発明による金型の溶融金属充填時の温度分布の解析モデルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the analytical model of the temperature distribution at the time of the molten metal filling of the metal mold | die by this invention. 前記解析モデルによる金型の各部の溶融金属の充填後の時間−温度変化の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the time-temperature change after the filling of the molten metal of each part of the metal mold | die by the said analysis model. 前記解析モデルによる金型の各部の溶融金属の充填後の時間−温度変化の他の例を示すグラフである。It is a graph which shows the other example of the time-temperature change after filling with the molten metal of each part of the metal mold | die by the said analysis model. 鋳造装置の従来例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the prior art example of a casting apparatus. 鋳造装置の他の従来例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other conventional example of a casting apparatus. 鋳造装置の他の従来例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other conventional example of a casting apparatus. 鋳造装置の他の従来例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other conventional example of a casting apparatus.

本発明ではその目的を達成するため、ストークと金型の湯口とを断熱材で囲まれた溶融金属流路で連絡し、その流路断面積、形状、温度等を適宜に設定することにより、金型のキャビティ内に溶融金属を充填した後に、金型のキャビティから湯口にかけて良好な温度勾配が形成されるようにした。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。 In order to achieve the object in the present invention, the stalk and the gate of the mold are connected by a molten metal flow channel surrounded by a heat insulating material, and the flow channel cross-sectional area, shape, temperature, etc. are appropriately set, After the molten metal was filled into the mold cavity, a good temperature gradient was formed from the mold cavity to the gate.
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.

図１は本発明による低圧鋳造装置の一実施例を示す断面図である。この低圧鋳造装置の構成は基本的に図９により前述した従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。
気密に密閉された密閉炉１の上部に設けたガス注入口２０に不活性ガスや二酸化炭素等のガスの供給源が接続され、密閉炉１の中にガスが圧送される。密閉炉１の内部に上面が開口した耐熱黒鉛容器であるルツボ２が収納され、このルツボの外壁に沿ってヒータ３が配設されている。このルツボ２の中央部に密閉炉１の蓋に取付けられたストーク８の下端が浸漬されている。密閉炉１の上に下金型５と上金型６とからなる金型４が配置されている。下金型５と上金型６との合わせ面にそれぞれ凹部が形成されており、この下金型５と上金型６とを重ね合わせたときに、前記凹部により鋳物形状のキャビティ１０が形成される。またこのキャビティ１０内には必要に応じて中子７が収納される。前記ストーク８の上端は金型４の底部に設けられたキャビティ１０に通じる湯口９に接続されている。 FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a low-pressure casting apparatus according to the present invention. The configuration of the low-pressure casting apparatus is basically the same as that of the conventional example described above with reference to FIG. 9, and the same parts are denoted by the same reference numerals.
A gas supply source 20 such as an inert gas or carbon dioxide is connected to a gas inlet 20 provided at an upper portion of the hermetically sealed hermetic furnace 1, and the gas is pumped into the hermetic furnace 1. A crucible 2, which is a heat-resistant graphite container having an open top surface, is accommodated inside the closed furnace 1, and a heater 3 is disposed along the outer wall of the crucible. The lower end of the stalk 8 attached to the lid of the closed furnace 1 is immersed in the center of the crucible 2. A mold 4 including a lower mold 5 and an upper mold 6 is disposed on the closed furnace 1. Concave portions are respectively formed on the mating surfaces of the lower die 5 and the upper die 6, and when the lower die 5 and the upper die 6 are overlapped, a casting-shaped cavity 10 is formed by the concave portions. Is done. A core 7 is accommodated in the cavity 10 as necessary. The upper end of the stalk 8 is connected to a gate 9 that leads to a cavity 10 provided at the bottom of the mold 4.

このような鋳造装置において、ストーク８とこれに続く金型４の湯口９との間に断熱材１７を設ける。断熱材１７の中心は空孔となっていて、その部分がストーク８と金型４の湯口９とを連絡する溶融金属流路１９となっている。この断熱材１７の溶融金属流路１９の断面積は、金型４の湯口９の断面積より大きく設定されている。図１のように、金型４の湯口９の直径をφ１、断熱材１７の溶融金属流路１９の直径をφ２としたとき、φ２＞φ１となっている。 In such a casting apparatus, a heat insulating material 17 is provided between the stalk 8 and the gate 9 of the mold 4 that follows the stalk 8. The center of the heat insulating material 17 is a hole, and the portion serves as a molten metal channel 19 that connects the stalk 8 and the gate 9 of the mold 4. The cross-sectional area of the molten metal channel 19 of the heat insulating material 17 is set larger than the cross-sectional area of the gate 9 of the mold 4. As shown in FIG. 1, when the diameter of the spout 9 of the mold 4 is φ1, and the diameter of the molten metal channel 19 of the heat insulating material 17 is φ2, φ2> φ1.

さらに、溶融金属流路１９の途中に、部分的に流路断面積が狭くなるようなオリフィス２１が設けられている。このオリフィス２１は溶融金属流路１９を通る溶融金属に流路抵抗を与える。特に、金型４のキャビティ１０側から湯口９と溶融金属流路１９を通ってストーク８側に戻ろうとする溶融金属に流路抵抗を与える効果がある。 Furthermore, an orifice 21 is provided in the middle of the molten metal channel 19 so that the channel cross-sectional area is partially narrowed. The orifice 21 gives flow resistance to the molten metal passing through the molten metal flow path 19. In particular, there is an effect of imparting channel resistance to the molten metal that attempts to return to the stalk 8 side from the cavity 10 side of the mold 4 through the gate 9 and the molten metal channel 19.

この溶融金属流路１９を有する断熱材１７にはそれを加熱するヒータ１８が設けられている。例えば図１の実施例では、ヒータ１８として棒状のカートリッジヒータを断熱材１７に埋め込み、断熱材１７の中の溶融金属流路１９を加熱出来るようにしている。もちろんカートリッジヒータに代えてシーズヒータ等を埋め込んでもよい。このヒータ１８により、溶融金属流路１９の温度が金型４の湯口９より高く維持される。 The heat insulating material 17 having the molten metal channel 19 is provided with a heater 18 for heating it. For example, in the embodiment of FIG. 1, a rod-shaped cartridge heater is embedded as the heater 18 in the heat insulating material 17 so that the molten metal channel 19 in the heat insulating material 17 can be heated. Of course, a sheathed heater or the like may be embedded instead of the cartridge heater. The temperature of the molten metal channel 19 is maintained higher than the gate 9 of the mold 4 by the heater 18.

このようなヒータ１８で加熱される溶融金属流路１９でストーク８と金型４の湯口９とを連絡することにより、金型４の湯口９の温度が維持され、金型４には湯口９、キャビティ１０の下金型５側、キャビティ１０の上金型６側の順で温度が高くなり、キャビティ１０の最奥部で最も温度が高くなるような温度勾配が形成される。これによりキャビティ１０内の溶融金属は上から下へと凝固していき、最後に湯口９の溶融金属が凝固するという指向性凝固がなされる。この凝固に際して収縮した容積分の溶融金属が湯口９側からキャビティ１０内に追加的に供給される。これにより、いわゆる引け巣や引け緩みの無い鋳物を鋳造することが出来る。 The temperature of the gate 9 of the mold 4 is maintained by connecting the stalk 8 and the gate 9 of the mold 4 through the molten metal flow path 19 heated by such a heater 18. A temperature gradient is formed such that the temperature increases in the order of the lower mold 5 side of the cavity 10 and the upper mold 6 side of the cavity 10, and the temperature is highest in the innermost part of the cavity 10. Thereby, the molten metal in the cavity 10 is solidified from the top to the bottom, and finally the molten metal in the gate 9 is solidified. A volume of molten metal contracted during the solidification is additionally supplied into the cavity 10 from the side of the gate 9. As a result, it is possible to cast a casting that does not have so-called shrinkage cavities or shrinkage.

この鋳造装置で鋳物を鋳造する場合は不活性ガスをガス注入口２０から密閉炉１内に注入する。このガス圧力により、ルツボ２内の溶融金属の湯面が加圧されて、溶融金属溶湯が押し上げられ、ストーク８と溶融金属流路１９とを通して金型のキャビティ１０内に充填される。キャビティ１０に充填した溶融金属が冷却されて凝固した後、図示していない油圧機構により上金型６を上昇させてキャビティ１０を開き、下金型５から鋳物を取り出す。この鋳物を取り出すための脱型のときに湯口９が前記断熱材１７で温度が維持されるため、湯口９の手前にある溶融金属をルツボ２側に戻す必要がなくなる。 When casting a casting with this casting apparatus, an inert gas is injected into the closed furnace 1 from the gas inlet 20. By this gas pressure, the molten metal surface in the crucible 2 is pressurized, the molten metal melt is pushed up, and filled into the cavity 10 of the mold through the stalk 8 and the molten metal channel 19. After the molten metal filled in the cavity 10 is cooled and solidified, the upper mold 6 is raised by a hydraulic mechanism (not shown) to open the cavity 10 and take out the casting from the lower mold 5. Since the temperature of the gate 9 is maintained by the heat insulating material 17 at the time of demolding for taking out the casting, it is not necessary to return the molten metal in front of the gate 9 to the crucible 2 side.

図２は密閉炉１’に収納した溶融金属を密閉炉１’からその外部に引き出したストーク８’を通して金型４のキャビティ１０内に充填する例である。密閉炉１’の中の溶融金属は浸漬ヒータ１３で加熱され、溶融状態が維持される。密閉炉１’の中へは溶湯供給口１１から溶融金属が供給される。ストーク８’は密閉炉１’から金型４のキャビティ１０の湯口９に至るまで連続して設けられている。このストーク８’には溶融金属の温度低下による凝固を防ぐためヒータ３で加熱される。 FIG. 2 shows an example in which the molten metal stored in the closed furnace 1 ′ is filled into the cavity 10 of the mold 4 through the stalk 8 ′ drawn out from the closed furnace 1 ′. The molten metal in the closed furnace 1 ′ is heated by the immersion heater 13 to maintain the molten state. Molten metal is supplied into the sealed furnace 1 ′ from the molten metal supply port 11. The stalk 8 ′ is continuously provided from the closed furnace 1 ′ to the gate 9 of the cavity 10 of the mold 4. The stalk 8 ′ is heated by the heater 3 in order to prevent solidification due to a temperature drop of the molten metal.

この実施例においても、ストーク８’と金型４の湯口９とが断熱材１７で囲まれた溶融金属流路１９で接続されている。この溶融金属流路１９の断面積は、金型４の湯口９の断面積より大きく設定されている。すなわち、金型４の湯口９の直径φ１と断熱材１７の溶融金属流路１９の直径φ２は、φ２＞φ１となっている。また、この溶融金属流路１９の途中に、部分的に流路断面積が狭くなるようなオリフィス２１が設けられている。さらに、ヒータ１８により、溶融金属流路１９の温度は、金型４の湯口９より高く維持される。
その他の構成は基本的に図１の実施例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。 Also in this embodiment, the stalk 8 ′ and the gate 9 of the mold 4 are connected by a molten metal channel 19 surrounded by a heat insulating material 17. The sectional area of the molten metal channel 19 is set larger than the sectional area of the gate 9 of the mold 4. That is, the diameter φ1 of the gate 9 of the mold 4 and the diameter φ2 of the molten metal channel 19 of the heat insulating material 17 are φ2> φ1. Further, an orifice 21 is provided in the middle of the molten metal channel 19 so that the channel cross-sectional area is partially narrowed. Further, the temperature of the molten metal channel 19 is maintained higher than the gate 9 of the mold 4 by the heater 18.
Other configurations are basically the same as those of the embodiment of FIG. 1, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

図３は図１により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわちストーク（ダクト）８の中間部の外側に溶融金属の誘導子１４を設け、これに対応してストーク８の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８の中の溶融金属に上方の推力を与え、これを金型４のキャビティ１０内に充填する。 FIG. 3 shows a conventional casting apparatus described above with reference to FIG. 1, in which the molten metal is pumped into the mold 4 by a molten metal electromagnetic pump regardless of the gas pressure. That is, a molten metal inductor 14 is provided outside the middle portion of the stalk (duct) 8 and a core 15 for forming a magnetic path of the magnetic field generated in the inductor 14 is disposed in the stalk 8 correspondingly. is doing. A three-phase current is applied to the inductor 14, thereby generating a moving magnetic field between the inductor 14 and the core 15, and applying an upward thrust to the molten metal in the stalk 8. The cavity 10 is filled.

この実施例においても、ストーク８と金型４の湯口９とが断熱材１７で囲まれた溶融金属流路１９で接続されている。この溶融金属流路１９の断面積は、金型４の湯口９の断面積より大きく設定されている。すなわち、金型４の湯口９の直径φ１と断熱材１７の溶融金属流路１９の直径φ２は、φ２＞φ１となっている。また、この溶融金属流路１９の途中に、部分的に流路断面積が狭くなるようなオリフィス２１が設けられている。さらに、ヒータ１８により、溶融金属流路１９の温度は、金型４の湯口９より高く維持される。
その他の構成は基本的に図１の実施例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。 Also in this embodiment, the stalk 8 and the gate 9 of the mold 4 are connected by a molten metal channel 19 surrounded by a heat insulating material 17. The sectional area of the molten metal channel 19 is set larger than the sectional area of the gate 9 of the mold 4. That is, the diameter φ1 of the gate 9 of the mold 4 and the diameter φ2 of the molten metal channel 19 of the heat insulating material 17 are φ2> φ1. Further, an orifice 21 is provided in the middle of the molten metal channel 19 so that the channel cross-sectional area is partially narrowed. Further, the temperature of the molten metal channel 19 is maintained higher than the gate 9 of the mold 4 by the heater 18.
Other configurations are basically the same as those of the embodiment of FIG. 1, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

図４は図２により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、ストーク８’の途中に設けた溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわち密閉炉１’のストーク（ダクト）８’の中間部の外側に溶融金属の誘導子１４を設け、これに対応してストーク８’の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８’の中の溶融金属に上方の推力を与え、溶融金属を金型４のキャビティ１０内に充填する。 FIG. 4 shows the conventional casting apparatus described above with reference to FIG. 2, in which the molten metal is pumped into the mold 4 by a molten metal electromagnetic pump provided in the middle of the stalk 8 ' regardless of the gas pressure. That is, an inductor 14 made of molten metal is provided outside the intermediate portion of the stalk (duct) 8 ′ of the closed furnace 1 ′, and a magnetic path of a magnetic field generated by the inductor 14 is formed in the stalk 8 ′ correspondingly. A core 15 is provided for this purpose. A three-phase current is passed through the inductor 14, thereby generating a moving magnetic field between the inductor 14 and the core 15, and applying an upward thrust to the molten metal in the stalk 8 ′. 4 cavities 10 are filled.

この実施例においても、ストーク８’と金型４の湯口９とが断熱材１７で囲まれた溶融金属流路１９で接続されている。この溶融金属流路１９の断面積は、金型４の湯口９の断面積より大きく設定されている。すなわち、金型４の湯口９の直径φ１と断熱材１７の溶融金属流路１９の直径φ２は、φ２＞φ１となっている。また、この溶融金属流路１９の途中に、部分的に流路断面積が狭くなるようなオリフィス２１が設けられている。さらに、ヒータ１８により、溶融金属流路１９の温度は、金型４の湯口９より高く維持される。
その他の構成は基本的に図２の実施例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。 Also in this embodiment, the stalk 8 ′ and the gate 9 of the mold 4 are connected by a molten metal channel 19 surrounded by a heat insulating material 17. The sectional area of the molten metal channel 19 is set larger than the sectional area of the gate 9 of the mold 4. That is, the diameter φ1 of the gate 9 of the mold 4 and the diameter φ2 of the molten metal channel 19 of the heat insulating material 17 are φ2> φ1. Further, an orifice 21 is provided in the middle of the molten metal channel 19 so that the channel cross-sectional area is partially narrowed. Further, the temperature of the molten metal channel 19 is maintained higher than the gate 9 of the mold 4 by the heater 18.
Other configurations are basically the same as those in the embodiment of FIG. 2, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

図５は図２により前述した従来の鋳造装置において、金型４を横方向に配置した横型射出鋳造装置を示したものである。金型４の湯口９も横に開くため、ストーク８’の湯口側は横向きとなる。この実施例では金型４が横向きなので、同金型４を取り付けたり或いは上金型を開いて脱型するための油圧機構を金型４の横に配置することが出来る。これにより同油圧機構を低い位置に設置出来る利点がある。 FIG. 5 shows a horizontal injection casting apparatus in which the mold 4 is arranged in the horizontal direction in the conventional casting apparatus described above with reference to FIG. Since the gate 9 of the mold 4 is also opened sideways, the gate side of the Stoke 8 ′ is sideways. In this embodiment, since the mold 4 is oriented sideways, a hydraulic mechanism for attaching the mold 4 or opening the upper mold and removing it can be disposed beside the mold 4. This has the advantage that the hydraulic mechanism can be installed at a low position.

さらにこの図５に示した実施例では図２の実施例と異なり、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、密閉炉１’の中の溶融金属に浸漬した錘２２とストーク８’の途中に設けた溶融金属電磁ポンプにより行う。すなわちストーク（ダクト）８’の中間部の外側に溶融金属の誘導子１４を設け、これに対応してストーク８’の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。また密閉炉１’の中の溶融金属に錘２２を浸漬し、この錘２２の上下動によりストーク８’側の溶融金属の液位を調整する。 Further, in the embodiment shown in FIG. 5, unlike the embodiment of FIG. 2, the weight 2 2 immersed in the molten metal in the closed furnace 1 ′ is used to pump the molten metal into the mold 4 regardless of the gas pressure. And a molten metal electromagnetic pump provided in the middle of Stoke 8 ' . That is, a molten metal inductor 14 is provided outside the middle portion of the stalk (duct) 8 ′ , and a core 15 for forming a magnetic path of the magnetic field generated by the inductor 14 in the stalk 8 ′ correspondingly. Is arranged. The 'the weight 2 2 was immersed in the molten metal in the stalk 8 by the vertical movement of the weight 2 2' closed furnace 1 to adjust the level of the molten metal side.

密閉炉１’内の錘２２により同密閉炉１’内の溶融金属をストーク８’側に押し出し、ストーク８’内の溶融金属が誘導子１４による誘導磁界が作用する溶融金属のレベル、具体的には溶融金属のレベルが誘導子１４を越える高さとする。この状態で誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８’の中の溶融金属に上方の推力を与え、これを金型４のキャビティ１０内に充填する。溶融金属電磁ポンプは、湯面を保持する機能もあるので、錘２２を上げながら溶融金属電磁ポンプの出力を上げてゆくと、密閉炉１’の湯面が下がってもストーク８’内の湯面は維持され、この状態で更なる溶融金属電磁ポンプの出力を上げればキャビティ１０に湯を充填することが出来る。 'By weight 2 2 in the closed furnace 1' closed furnace 1 'extruded side, Stoke 8' the molten metal in the stalk 8 level of molten metal the molten metal in the acts that the induced magnetic field due to the inductor 14, specifically Specifically, the molten metal level is higher than the inductor 14. In this state, a three-phase current is supplied to the inductor 14, thereby generating a moving magnetic field between the inductor 14 and the core 15, and applying an upward thrust to the molten metal in the stalk 8 ′. The cavity 10 of the mold 4 is filled. Molten metal electromagnetic pump, since there is also a function of holding the molten metal surface, the Yuku raise the output of molten metal electromagnetic pump while raising the weight 2 2, closed furnace 1 'even melt surface is lowered Stoke 8' in The molten metal surface is maintained, and if the molten metal electromagnetic pump further increases in this state, the cavity 10 can be filled with hot water.

図３、図４に示すように、ストーク（ダクト）８、８’は密閉炉１、１’の壁部に接続されていれば足りるが、図５の（Ａ）で示した実施例では、ストーク（ダクト）８’が密閉炉１’の中まで伸びており、且つ密閉炉１’の湯面が溶融金属電磁ポンプの誘導子１４より下になっている。この形態でも溶融金属電磁ポンプは湯面保持機能があるので、キャビティ１０に湯を充填することが出来るし、ストーク８’やストーク８’を接続するパッキンが異常を示して湯が漏れた場合には、溶融金属電磁ポンプの出力を切ればストーク８’内の湯を密閉炉１’に戻すこともできる。 As shown in FIGS. 3 and 4, it is sufficient that the stalks (ducts) 8 and 8 ′ are connected to the walls of the closed furnaces 1 and 1 ′ . In the embodiment shown in FIG. Stoke (duct) 8 'closed furnace 1' extends to within, and the hot water surface of the closed furnace 1 'is made below inductor 14 of molten metal electromagnetic pump. Even in this form, the molten metal electromagnetic pump has a hot water surface holding function, so that the cavity 10 can be filled with hot water, and when the hot water leaks due to abnormalities in the packing connecting the stalk 8 ' or the stalk 8 '. If the output of the molten metal electromagnetic pump is turned off, the hot water in the stalk 8 ' can be returned to the sealed furnace 1'.

この実施例においても、ストーク８’と金型４の湯口９とが断熱材１７で囲まれた溶融金属流路１９で接続されている。すなわち、金型４の湯口９の直径φ１と断熱材１７の溶融金属流路１９の直径φ２は、直径φ２＞直径φ１となっている。この溶融金属流路１９の断面積は、金型４の湯口９の断面積より大きく設定されている。また、この溶融金属流路１９の途中に、部分的に流路断面積が狭くなるようなオリフィス２１が設けられている。オリフィス２１の下側には図５（Ｂ）に示すように、切り欠きが有って、溶融金属流路１９内に湯が溜まらない様になっている。さらに、ヒータ１８により、溶融金属流路１９の温度は、金型４の湯口９より高く維持される。
その他の図５に示した実施例の構成は基本的に図２の実施例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。
なお、図３〜図５に示した方式は、本来ガス圧によらない充填方式なので、炉は密閉炉でなくてもよい。ただその場合、湯の酸化防止の為不活性ガスを流す場合もある。 Also in this embodiment, the stalk 8 ′ and the gate 9 of the mold 4 are connected by a molten metal channel 19 surrounded by a heat insulating material 17. That is, the diameter φ1 of the gate 9 of the mold 4 and the diameter φ2 of the molten metal channel 19 of the heat insulating material 17 are such that diameter φ2> diameter φ1. The sectional area of the molten metal channel 19 is set larger than the sectional area of the gate 9 of the mold 4. Further, an orifice 21 is provided in the middle of the molten metal channel 19 so that the channel cross-sectional area is partially narrowed. As shown in FIG. 5B, the orifice 21 has a notch so that hot water does not accumulate in the molten metal channel 19. Further, the temperature of the molten metal channel 19 is maintained higher than the gate 9 of the mold 4 by the heater 18.
The other configurations of the embodiment shown in FIG. 5 are basically the same as those of the embodiment of FIG. 2, and the same portions are denoted by the same reference numerals.
Note that the method shown in FIGS. 3 to 5 is a filling method that does not depend on gas pressure, so the furnace may not be a closed furnace. However, in that case, an inert gas may be flowed to prevent oxidation of the hot water.

図６は、図１に示した鋳造装置の溶融金属を金型４のキャビティ１０に充填したときの部位１〜部位６の各部における温度変化を測定し、解析するための解析モデルの断熱材１７と金型４の部分の断面図である。部位番号は○付きの数字で示している。また、金型４の湯口９の直径をφ１で、断熱材１７の溶融金属流路１９の直径をφ２で示している。 FIG. 6 shows an analysis model heat insulating material 17 for measuring and analyzing temperature changes in each part of the parts 1 to 6 when the cavity 10 of the mold 4 is filled with the molten metal of the casting apparatus shown in FIG. FIG. The part number is indicated by a number with a circle. Further, the diameter of the gate 9 of the mold 4 is denoted by φ1, and the diameter of the molten metal channel 19 of the heat insulating material 17 is denoted by φ2.

図７は、前記解析モデルにおいて、７００℃の温度で溶融した金属を３５０℃の温度に加熱した金型４のキャビティ１０に充填したときの部位１〜部位６の各部における充填後の時間−温度変化を示すグラフである。断熱材１７の初期温度は２００℃とした。図７（Ａ）は、前記解析モデルにおいて、直径φ１＝直径φ２＝１５ｍｍとした場合、図７（Ｂ）は、直径φ１＝１５ｍｍ、直径φ２＝２０ｍｍとした場合である。 FIG. 7 shows the time-temperature after filling in each part of the part 1 to the part 6 when the metal melted at a temperature of 700 ° C. is filled into the cavity 10 of the mold 4 heated to a temperature of 350 ° C. It is a graph which shows a change. The initial temperature of the heat insulating material 17 was 200 degreeC. FIG. 7A shows the case where the diameter φ1 = diameter φ2 = 15 mm in the analysis model, and FIG. 7B shows the case where the diameter φ1 = 15 mm and the diameter φ2 = 20 mm.

図７（Ａ）では、溶融金属の充填（時間＝０）の後２〜４秒の間、部位１で示した湯口９の温度がそれよりやや奥の部位２で示したキャビティ１０の入口部の温度より低くなっている。これに対し、図７（Ｂ）では、その充填後２〜４秒の間、前者の温度が後者の温度より高くなっている。即ち、直径φ２＞直径φ１にする事によって、順序良く部位（６）から（５）、（５）から（４）、（４）から（３）、（３）から（２）、（２）から（１）への順番で指向性凝固が出来ていることが分かる。 In FIG. 7A, for 2 to 4 seconds after filling with molten metal (time = 0), the temperature of the gate 9 indicated by the part 1 is the inlet part of the cavity 10 indicated by the part 2 slightly behind it. The temperature is lower than In contrast, in FIG. 7B, the former temperature is higher than the latter temperature for 2 to 4 seconds after the filling. That is, by setting the diameter φ2> the diameter φ1, the parts (6) to (5), (5) to (4), (4) to (3), (3) to (2), (2) in order. It can be seen that directional solidification is achieved in the order from (1) to (1).

図８は、同様にして前記解析モデルにおいて、７００℃の温度で溶融した金属を３５０℃の温度に加熱した金型４のキャビティ１０に充填したときの部位１〜部位６の各部における充填後の時間−温度変化を示すグラフである。直径φ１＝直径φ２＝１５ｍｍとした。図８（Ａ）は、前記解析モデルにおいて、断熱材１７の初期温度を２００℃とした場合、図８（Ｂ）は、断熱材１７の初期温度を３５０℃とした場合である。 Similarly, FIG. 8 shows a state after filling in each part of the part 1 to the part 6 when the metal melted at a temperature of 700 ° C. is filled in the cavity 10 of the mold 4 heated to a temperature of 350 ° C. in the analysis model. It is a graph which shows time-temperature change. Diameter φ1 = diameter φ2 = 15 mm. FIG. 8A shows a case where the initial temperature of the heat insulating material 17 is 200 ° C. in the analysis model, and FIG. 8B shows a case where the initial temperature of the heat insulating material 17 is 350 ° C.

図８（Ａ）では、溶融金属の充填（時間＝０）の後２〜４秒の間、部位１で示した湯口９の温度がそれよりやや奥の部位２で示したキャビティ１０の入口部の温度より低くなっている。これに対し、図８（Ｂ）では、その充填後２〜４秒の間、前者の温度が後者の温度より高くなっている。即ち、断熱代１７の温度を金型以上の温度に上げることによって、僅かではあるが、順序良く部位（６）から（５）、（５）から（４）、（４）から（３）、（３）から（２）、（２）から（１）への順番で指向性凝固が出来ていることが分かる。 In FIG. 8A, for 2 to 4 seconds after filling with molten metal (time = 0), the temperature of the gate 9 indicated by the part 1 is the inlet part of the cavity 10 indicated by the part 2 slightly behind it. The temperature is lower than In contrast, in FIG. 8B, the former temperature is higher than the latter temperature for 2 to 4 seconds after the filling. That is, by raising the temperature of the heat insulation allowance 17 to a temperature equal to or higher than the mold, the parts (6) to (5), (5) to (4), (4) to (3) are arranged in order. It can be seen that directional solidification is achieved in the order from (3) to (2) and (2) to (1).

本発明は、金型のキャビティにその注湯口から充填した溶融金属がキャビティの奥から湯口側へと次第に凝固していき、最後に湯口の溶融金属が凝固することにより鋳物が成型されるので、歩留まり良く製品を鋳造することが出来る。 In the present invention, the molten metal filled in the cavity of the mold from the pouring gate is gradually solidified from the back of the cavity to the pouring gate side, and finally the molten metal in the pouring gate is solidified so that the casting is molded. Products can be cast with good yield.

４金型
８ストーク
９金型の湯口
１０金型のキャビティ
１６保護胴
１７断熱材
１８ヒータ
１９断熱材の溶融金属流路
２１オリフィス 4 Mold 8 Stoke 9 Mold gate 10 Mold cavity
16 protection cylinder 17 heat insulating material 18 heater 19 molten metal flow path 21 of heat insulating material orifice

Claims

After the molten metal is filled into the mold (4) via the stalk (8) from the molten metal tank in which the metal is stored in a molten state, the molten metal is solidified in the mold (4) to form a casting. In the casting apparatus, the stalk (8) and the gate (9) of the mold (4) are connected by a molten metal channel (19) surrounded by a heat insulating material (17), and the molten metal channel (19) A part of the molten metal channel (19) having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the gate (9) of the mold (4) and connecting the stalk (8) and the gate (9) of the mold (4) A casting apparatus characterized in that an orifice (21) whose flow path cross-sectional area is partially reduced is provided .

A heater (18) is provided in the heat insulating material (17) surrounding the molten metal flow path (19) connecting the stalk (8) and the gate (9) of the mold (4), and the temperature of the molten metal flow path (19). The casting apparatus according to claim 1, characterized in that is maintained higher than the gate (9) of the mold (4).