JP5068312B2 - 金属鋳造用押湯エレメント - Google Patents

Description

本発明は、鋳型を用いた金属鋳造処理に用いる改善された押湯エレメントに係り、特にこれに限定はされないが中圧砂型鋳造システムに関する。

一般の鋳造工程では、鋳物の形状を画成する予形成型キャビティ内に溶融金属を注湯する。しかしながら、金属は固化する際に収縮して収縮キャビティを生み出し、ひいては最終的な鋳物内の受容不能の欠陥に帰結する。このことは鋳造業ではよく知られた問題であり、鋳型形成期間中に鋳型内に組み込む押湯スリーブやライザーの使用により対処されている。各押湯スリーブは鋳型キャビティに連通する追加の（通常は封止された）容積又はキャビティを提供し、かくして溶融金属も押湯スリーブ内に侵入するようにしてある。固化期間中、押湯スリーブ内の溶融金属が鋳型キャビティ内に逆流し、鋳型の収縮を補償する。押湯スリーブキャビティ内の金属は鋳型キャビティ内の金属よりも長らく溶融したままであり、かくして押湯スリーブを高断熱性或いはより一般的には放熱性とし、それによって溶融金属との接触時に追加の熱を発生させて固化を遅延させることが重要である。

硬化させ鋳型材料を除去した後、押湯スリーブキャビティ内からの不要な残留金属が鋳型に付着したままであり、除去しなければならない。残留金属の除去を容易にすべく、押湯スリーブキャビティは一般にネックダウンスリーブと呼ばれる設計にてその基部（すなわち、鋳型キャビティに最も近くなる押湯スリーブの端部）に向かって先細とすることができる。残留金属に対し強烈な吹き込みをすると、鋳型に近い箇所となる筈の最も脆弱な箇所でそれは分断される（この工程は一般に「ノックオフ」として公知である）。隣接形状によりアクセスが制限される場合の鋳造領域内の押湯スリーブの位置決めを可能とする上で、鋳型に対する小さな設置面積もまた望まれる。

押湯スリーブは鋳型キャビティの面に直接適用できるが、それらはしばしばブレーカコアと合わせ用いられる。ブレーカコアは、鋳型キャビティと押湯スリーブとの間に位置するその中心に孔を有する単純な耐熱性材円盤（通常、樹脂粘結サンドコアやセラミックコアや押湯スリーブ材コア）である。ブレーカコアを貫通する孔の直径は押湯スリーブ（必ずしも先細とする必要があるとは限らない）の内部キャビティの直径よりも小さく設計し、かくして鋳型に近いブレーカコアにてノックオフが生ずるようにしてある。

ブレーカコアを、金属から製造することもできる。特許文献１は、従来のセラミック製ブレーカコアを平坦な剛性環で置き換えた改良型押湯システムを開示しており、特許文献２は剛性「ハット（縁付き帽子）形」環を用いた改良型押湯システムを開示している。

鋳造用鋳型は、一般に鋳型キャビティを画成する鋳造パターンを用いて形成される。押湯スリーブ用の装着点として、パターン上の所定位置にピンが配設される。所要のスリーブが一旦パターンプレート上に装着されると、押湯スリーブを覆って鋳型ボックスが充填されるまで鋳砂をパターンプレート上で押湯スリーブ周りに注ぐことで、鋳型が形成される。この鋳型には溶融金属の注湯期間中の侵食に抗する充分な強度を持たせ、充填時に鋳型に作用するフェロスタティック（鉄静力学）力に耐え、金属が固化するときの膨張／圧縮力に抗するようにしなければならない。

鋳砂は、二つの主要な範疇に分類することができる。化学的結合（有機或いは無機の粘結剤のいずれかを母材とする）又は粘度結合である。化学的に結合させた粘結剤は通常自己硬化型システムであり、そこでは粘結剤と化学的硬化剤に砂を混合し、硬化剤を即座に反応開始させるが、パターンプレート周りに砂を成形させ続いて除去と鋳造用に充分硬化させられるよう充分ゆっくりと反応させる。

粘土結合鋳型は粘結剤として粘土と水を使用しており、「未使用」或いは非乾燥状態で使用でき、通常グリーンサンドと呼ばれる。グリーンサンド混合物は圧縮力を受けただけでは即座かつ簡単に流動はせず、かくしてパターン周りにグリーンサンドが固まり、先に詳述した充分な強度属性をもたらし、ジョルティング（震揺）やバイブレーティング（振動）やスクィージング（圧搾）やラミング（押し込み）の様々な組み合わせを適用して高い生産性にて均一な強度の鋳型を生み出す。砂は一般に、通常流体式ラムを用いて高圧で圧縮され（突き固められ）る（この方法は「ラミングアップ」と呼ばれる）。増大する鋳造の複雑さと生産性要件があることで、より寸法的に安定した鋳型に対する必要性が存在し、その傾向は特にブレーカコア或いは押湯スリーブをラムアップ前にパターンプレートに直接接触させる場合に、押湯スリーブ及び／又は存在時にブレーカコアの破損を招くことのあるより高いラミング圧力へと向かう。

上記問題は、スプリングピンの使用により一部軽減される。押湯スリーブと随意選択的なロケータコア（ブレーカコアと組成と全体寸法が類似）を先ずパターンプレートから離間させ、ラムアップ時にパターンプレートに向かって移動させる。スプリングピンと押湯スリーブは、ラミング後にスリーブがパターンプレートに直接当接しないようスリーブ最終位置を設計でき、通常はパターン面から５〜２５ｍｍの距離とするよう設計することができる。ノックオフ点はしばしば予測不能であり、何故ならそれはスプリングピンの基部の寸法と輪郭に依存し、それ故に追加の洗浄コストを招くからである。特許文献３に提示された解決策は、２部品押湯スリーブである。鋳型形成期間中の圧縮を受け、一方の鋳型（スリーブ）部品が他方の部品内で伸縮する。一方の鋳型（スリーブ）部品は常にパターンプレートに接触しており、スプリングピンについての要件は皆無である。しかしながら、特許文献３の伸縮自在の構成に関連する諸問題が存在する。例えば、伸縮動作が故に、成形後の押湯スリーブの容積がばらつき、成形機圧力と鋳造幾何構造と砂の属性とを含む広範囲の因子に依存する。この予測不能性は、押湯性能に対する有害な影響を有する。加えて、この構成は放熱スリーブを必要とする箇所に理想的に適合するものではない。放熱性スリーブを用いたときに、鋳造面を有する放熱性材料との直接接触は望ましくなく、貧弱な面仕上げや鋳造面の局所的汚染或いは表面下部ガス欠陥すら招くことがある。

特許文献３の伸縮構成のまたさらなる欠点は、二つの鋳型（スリーブ）部品の初期間隔を維持するのに必要とされるタブ或いはフランジから生ずる。成形期間中、これらの小さなタブは破断（それによって、伸縮動作を可能に）し、単純に鋳砂内に落下する。一定時間期間に亙り、これらの部材は鋳砂内に堆積することになる。この問題は、部材が放熱素材で出来ているときに特に先鋭化する。砂からの湿気が潜在的に放熱性材料（例えば、アルミニウム合金）と反応することがあり、若干の爆発性欠陥の可能性を生み出す。

スリーブ破損の影響を緩和する試みは、特許文献２では、一対の離間するリップで装着面と共にスリーブがその中に位置する通路或いは溝を形成するリップを有するスリーブの重量を支える装着面を設けることでなされている。内部リップがスリーブの破断片が鋳型内に落下するのを阻止し、外部リップが破断片が鋳砂内に落下するのを阻止する。

特許文献４（その開示全体を本願明細書に参照用に取り込む）は、高圧砂成形システムに格別有用な押湯エレメント（可崩壊ブレーカコア）を開示している。押湯エレメントは鋳型パターンに装着する第１の端部と、押湯スリーブを受け止める反対側の第２の端部と、階段状側壁により画成された第１の端部と第２の端部との間の孔とを有する。階段状側壁は、所定荷重（圧潰強度に対応）の下で不可逆的に変形するよう設計してある。この押湯エレメントは、従来のブレーカコアを上回る多数の利点を提供するものである。すなわち、
（ｉ）より小さな押湯エレメントの接触（鋳型に対する開口）面積と、
（ｉｉ）鋳造面に対する小さな設置面積（外部輪郭接触）と、
（ｉｉｉ）鋳型形成期間中の高圧による押湯スリーブの破損可能性の低減と、
（ｉｖ）著しく低減された清掃要件を伴う一貫したノックオフとである。

独国特許出願公開第１９６４２８３８号明細書 独国実用新案出願公開第２０１１２４２５号明細書 欧州特許出願公開第１１８４１０４号明細書 国際公開第０５／０５１５６８号パンフレット

特許文献４の押湯エレメントは、高圧の成形システムに例示されている。付随する高ラミング圧力は、高強度（高コスト）押湯スリーブを必要とするものである。高強度は、押湯スリーブの設計（すなわち、形状や肉厚等）と素材（すなわち、耐熱性素材や粘結剤種や添加剤と製造工程等）との組み合わせで達成される。これらの例は、ＦＥＥＤＥＸ ＨＤ−ＶＳ１５９押湯スリーブを用いた押湯エレメントの使用を例証するものであり、それは耐圧性（すなわち、高強度）とスポット押湯用（高密度で高放熱性と厚肉壁付きで大量の押湯要求のない）に設計してある。押湯スリーブは、押湯スリーブの重量を担い孔軸に垂直な装着面を介して押湯エレメントに固着される。中圧成形では、低強度スリーブの使用、すなわち異なる設計（形状と壁肉厚等）及び／又は異なる組成（すなわち、より低い強度）の潜在的使用可能性が存在する。スリーブ設計及び組成とは無関係に、使用中に鋳物からのノックオフに関連する問題点（鋳物に対する設置面積の多様性と大きさ）と押湯エレメント下側の砂の良好な突き固めに対する必要性が依然として存在する筈である。仮に特許文献４の押湯エレメントを中圧成形工程に用いるにしても、それがより低い成形圧力（高圧成形に比べ）で充分崩壊するよう、すなわちより低い初期圧潰強度を有するようエレメントを設計する必要がある筈である。より低い強度の押湯スリーブ（通常はより低密度のスリーブ）を用いることは極めて好都合でもあり、そのことがより広範囲のスリーブ設計と組成が首尾よく使用できるようにし、最適なものとしてより広範囲の鋳造種及び対応するより低コストの押湯スリーブとを可能とする筈である。しかしながら、これを試みたときに、押湯スリーブが鋳型の損傷と破壊を被り、この鋳型を鋳造に用いた場合にその欠陥に災いされる鋳物に帰結し得る点に発明者は気づいた。

第１の態様における本発明の一つの目的は、鋳型形成処理に用いることのできる改善された押湯エレメントを提供することにある。特に、本発明の一つの目的はその第１の態様において、可崩壊押湯エレメントの実用度を中圧力成形システムに拡張し、その一方で鋳造欠陥を取り込むことなく比較的脆弱な押湯スリーブの使用を可能にすることにある。

本発明の第１の態様によれば、金属鋳造に用いる押湯エレメントが提供され、該押湯エレメントは、
（ｉｖ）鋳型パターンに装着する第１の端部と、
（ｖ）押湯スリーブを受け止める反対側の第２の端部と、
（ｖｉ）階段状側壁により画成した前記第１と第２の端部の間の孔とを備え、
前記押湯エレメントを使用中に圧縮可能とし、それによって前記第１の端部と前記第２の端部との間の距離を減らし、前記階段状側壁が、前記エレメントの第２の端部及び使用中の押湯スリーブ用の装着面を画成する第１の側壁領域と、前記第１の側壁領域に連なる第２の側壁領域とを有し、前記第１の側壁領域が前記孔軸に対し９０°未満傾斜し、該第２の側壁領域を前記孔軸に対し平行か或いは前記第１の側壁領域とは異なる角度をもって傾斜させ、前記側壁内に段差を画成し、前記第２の側壁領域が、前記孔軸に沿った方向において、前記第１の側壁領域と前記第１の端部との間に形成され、前記第１の側壁領域が前記第２の側壁領域に向かって先細りの状態になっているものである。

押湯エレメントは追加の側壁領域を備え、それによって側壁内に複数段差が画成してあり、その場合に追加の側壁領域の少なくとも一つを好ましくは第１の側壁領域よりも軸に対しより大きな角度だけ傾斜させる。

特許文献４を読む際に、押湯スリーブ用の装着面を画成し押湯スリーブの重量を支える側壁領域の向きが特に限定はされておらず、全ての例に図示されている如く好ましくは孔軸に垂直とすると述べられている点に注目されたい。この面の向きに対し配置する唯一の意義は、垂直配置がスリーブの装着にとって最も好都合である点にある。

好ましくは、第１の側壁領域は孔軸に対し５°〜８５°の角度、より好ましくは１５°〜８０°の角度、さらにもっと好ましくは２５°〜７５°、最も好ましくは３０°〜７０°の角度で傾斜させる。例えば、第１の側壁領域は孔軸に対し角度６０°で傾斜させることができる。

圧縮を誘発するのに必要な圧縮量と力が押湯エレメントの製造材料と側壁の形状及び肉厚とを含む幾つかの因子により影響を受けることは、理解されよう。個々の押湯エレメントが意図した用途と付随する予想圧力と押湯寸法要件とに従って設計されることは、等しく理解されよう。

好ましくは、初期圧潰強度（すなわち、圧縮を開始し、その未使用の非圧潰状態で有する天然の可撓性に対しこれを上回って押湯エレメントを不可逆的に変形するのに必要な力）は、せいぜい５０００Ｎであり、より好ましくはせいぜい３０００Ｎである。初期圧潰強度が極端に高い場合、そのときは成形圧力が圧縮開始前に押湯スリーブに欠陥を生ずることがある。好ましくは、初期圧潰強度は少なくとも２５０Ｎである。圧潰強度が極度に低い場合、そのときは例えば複数のエレメントを貯蔵或いは輸送期間向けに積み重ねた場合にエレメントの圧縮が偶発的に開始されることがある。

本発明の押湯エレメントは可崩壊ブレーカコアと見なすことができ、何故ならこの用語は使用中のエレメントの機能の一部を適切に記述するものだからである。これまで、ブレーカコアは樹脂粘結サンドで構成してあり、或いはセラミック製材料又は押湯スリーブ材料コアとする。しかしながら、本発明の押湯エレメントは金属を含む様々な他の適当な材料から製造することができる。所定構造にあっては、押湯エレメントを押湯ネックと考えるのがより適切なこともある。

本願明細書に使用する如く、用語「圧縮性」はその最も広義の意味において使用しており、その第１の端部と第２の端部との間の押湯エレメントの長さが圧縮前よりも圧縮後に短くなることを伝えることだけ意図するものである。好ましくは、前記圧縮は不可逆的であり、すなわち圧縮誘発力の除去後には、押湯エレメントはその元々の形状には復帰しない。

特定の好適な実施形態では、押湯エレメントの階段状側壁は、相互接続され第２系列の側壁領域（前記第２系列は少なくとも一つの部材を有する）を一体形成した径の増大する（前記系列が２以上の部材を有するとき）リング形状をなす（それは必ずしも平坦とは限らない）第１系列の側壁領域（該系列は少なくとも一つの部材を有する）を備える。好ましくは、側壁リングはほぼ均一な肉厚としてあり、かくして押湯エレメントの孔の直径が押湯エレメントの第１の端部から第２の端部にかけて増大するようにしてある。都合よくは、第２系列の側壁領域は筒状（例えば、孔軸に平行）とするが、それらは截頭円錐形状とする（すなわち、孔軸に対し傾斜させる）ことができる。両系列の側壁領域は、非円形形状（例えば、楕円形や正方形や矩形や星形）とすることができる。第２の側壁領域が、押湯エレメントの第２の端部に最も近い第２系列の側壁領域を構成する。

押湯エレメントの圧縮挙動は、各側壁領域の寸法を調整することで変更することができる。一実施形態では、第１系列の側壁は全て同じ長さを有し、第２系列の側壁領域は全て同じ長さを有する（それは第１系列の側壁離間と同一か又は異なるものすることができ、第１の側壁領域と同一か又は異なるものとすることができる）。しかしながら、好適な実施形態では、第１系列の側壁領域及び／又は第２系列の側壁領域の長さを押湯エレメントの第１の端部に向かって段々と増大させる。

押湯エレメントは、第１の側壁領域と第１及び第２系列の側壁領域の各一つとにより画成することができる。しかしながら、この押湯エレメントは第１及び第２系列の側壁領域のそれぞれのうちの６以上ほどの数を持たせることができる。特に好適な実施形態では、第１系列のうちの４個と第２系列のうちの５個を配設する。

好ましくは、側壁領域の肉厚は第１の側壁領域の内径と外径との間の距離（すなわち、平坦なリング（環）の場合の環状の肉厚）の約４〜２４％であり、好ましくは約６〜２０％であり、より好ましくは約８〜１６％とする。

好ましくは、第１系列の側壁領域の内径と外径との間の距離は４〜１０ｍｍであり、最も好ましくは５〜７．５ｍｍとする。好ましくは、側壁領域の肉厚は０．２〜１．５ｍｍであり、最も好ましくは０．３〜１．２ｍｍとする。側壁領域の理想的肉厚はエレメントごとに変化するものであって、押湯エレメントの寸法と形状と材料とにより、またその製造に用いる工程により影響を受ける。

好都合な実施形態では、押湯エレメントと鋳型との間には一カ所のエッジコンタクトしか形成されず、押湯エレメントの第１の端部（基部）は孔軸に垂直でない第１又は第２の系列の側壁により画成される。この種構成が押湯エレメントの設置面積と接触領域の最小化に好都合であることは、前述の説明から理解されよう。この種実施形態では、押湯エレメントの第１の端部を画成する側壁領域にその系列の他の側壁領域領域とは異なる長さ及び／又は方向を持たせることができる。例えば、基部を画成する側壁領域は孔軸に対し５〜３０°、好ましくは５〜１５°傾斜させることができる。好ましくは、押湯エレメントの第１の端部を画成する側壁の自由端は内方を向く環状フランジ又はビードを有する。

押湯エレメントが押湯スリーブと合わせ使用することを意図したものであることは、前述の説明から理解されよう。すなわち、本発明は、第１の態様になる押湯エレメントとそこに固着した押湯スリーブとを備える金属鋳造用押湯システムを第２の態様において提供するものである。

標準的な押湯スリーブは、ブレーカコアに装着する環状の基部を有する（可崩壊又はそれ以外）。第２の態様の押湯システムでは、押湯スリーブの基部は押湯エレメントの第１の側壁領域と同じ角度の外形としてある。

押湯スリーブの特性は特に限定してはおらず、それは例えば断熱性か放熱性か又はその両方の組み合わせとすることができる。その製造様式もまた特に限定しないだけでなく、それは例えばスラリー或いはコアショット法のいずれかを用いて製造することができる。通常、押湯スリーブは耐熱性充填剤（例えば、ファイバや中空の微小球体及び／又は微粒子材料）と粘結剤の混合物から作成する。放熱性スリーブは、さらに燃料（通常、アルミニウム或いはアルミニウム合金）と通常は開始剤／増感剤とを必要とする。適当な押湯スリーブには、例えばＫＡＬＭＩＮやＫＡＬＭＩＮＥＸ或いはＦＥＥＤＥＸの商品名の下でＦｏｓｅｃｏ社が販売するものを含めることができる。押湯スリーブは、閉じるか或いは開放された筒状体や楕円体やネックダウン体やドーム体を含むいくつかの形状において、利用可能である。好ましくは、押湯エレメントは平坦な頂部を有するかドーム形状か平坦な頂部のドームか或いは他の任意のインサートスリーブ構成とすることのできる閉じた（キャップ付き）スリーブからなる従来の任意インサートスリーブ構成と併せ使用する。押湯口スリープは接着剤により押湯エレメントに都合よく固着できるが、押込みばめとしたり或いはスリーブを押湯エレメントの一部周りに成形することもできる。好ましくは、押湯スリーブは押湯エレメントに接着する。

本発明により、より低強度のスリーブの使用が３．５ｋＮの値まで下げて使用できるようになる。好ましくは、押湯強度は少なくとも５ｋＮとする。好ましくは、スリーブ強度は２０ｋＮ未満である。比較を容易にするため、押湯スリーブの強度は押湯スリーブ材料から作製された５０×５０ｍｍの筒状試験本体の圧縮強度として規定する。２０１／７０ＥＭ圧縮試験機（独国Ｆｏｒｍ ＆ Ｔｅｓｔ Ｓｅｉｄｎｅｒ）を用い、製造業者の指示に従い操作した。試験本体は鋼板の底部に中心配置し、底部プレートを上部プレートに向け２０ｍｍ／分の速度で移動させた際に破壊するまで負荷をかける。押湯スリーブの有効長は厳密な組成と使用する粘結剤と製造方法とに依存するだけでなく、スリーブの寸法と設計にも依存し、そのことは試験本体の強度が標準的な平坦な頂部の６／９Ｋスリーブ用に計測されたものよりも通常は高いとの事実により説明される。本発明と共に使用することのできるより広範囲のスリーブ組成と設計の潜在的利用可能性により、（技術的かつ経済的に）最も適切なスリーブを既存の先行技術をもってしては不可能である各個別鋳造用に特化させることができる。

本発明になる押湯エレメントの特徴を含む試験片の断面図 公知の押湯エレメントの断面図 公知の押湯エレメントの上面図 公知のＶＳＫ押湯スリーブの構図 公知の６／９Ｋ押湯スリーブの構図 平坦な上面の押湯スリーブ構図 他の公知の押湯エレメントの断面図 使用中の図４の公知の押湯エレメントのコンピュータシミュレーション 使用中の図４の公知の押湯エレメントのコンピュータシミュレーション 使用中の図４の公知の押湯エレメントのコンピュータシミュレーション 本発明になる押湯エレメントの断面図である。 使用中の図６の公知の押湯エレメントのコンピュータシミュレーション 使用中の図６の公知の押湯エレメントのコンピュータシミュレーション 本発明になる別の押湯エレメントの断面図 本発明になる押湯エレメントと合わせた修正基部を有する平坦な頂部のドームの押湯スリーブの図 圧縮を受けているＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブに関する変位対印加力をプロットした図 角度αを有するＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブと合わせた図１の試験片に関する変位対印加力をプロットした図 角度αを有するＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブと合わせた図１の試験片に関する変位対印加力をプロットした図 角度αを有するＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブと合わせた図１の試験片に関する変位対印加力をプロットした図 角度αを有するＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブと合わせた図１の試験片に関する変位対印加力をプロットした図 角度αを有するＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブと合わせた図１の試験片に関する変位対印加力をプロットした図 角度αを有するＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブと合わせた図１の試験片に関する変位対印加力をプロットした図 角度αを有するＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブと合わせた図１の試験片に関する変位対印加力をプロットした図 角度αを有するＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブと合わせた図１の試験片に関する変位対印加力をプロットした図

本発明の実施形態を、ここで添付図面を参照することでのみ例示により説明することにする。

原理体系
続く諸例では、標準的な押湯エレメントに標準的な押湯スリーブを有するものからなる標準的な押湯システムを、本発明になる押湯システム同様に試験した。標準的なものも本発明の押湯エレメントも共に、鋼板をプレス加工することで製造される。本発明の押湯スリーブの基部の輪郭は、既に所定場所にある輪郭を有するスリーブ（平坦な頂部のドーム形状スリーブ）に製造するか或いは標準的なスリーブ（６／９Ｋ形状スリーブ）に対する研磨紙の使用のいずれかにより達成される。輪郭付きの６／９Ｋ形状の押湯スリーブの商用生産時には、既に所定場所にある輪郭を有する押湯スリーブを製造することがより実用的であろうことが理解されよう。

成形試験
試験は、粘度結合させたグリーンサンドシステムを用い市販のＨｅｒｍａｎ成形機上で行った。木製パターンプレートを、鋼板にボルト止めした。４個の押湯エレメント及び対応する押湯スリーブを、そこでパターンプレートの中心線から１５０ｍｍと１１４ｍｍ離間する位置決めピンを用いてパターンプレート上に装着した。成形鋳枠をパターンプレート上に配置し、寸法約５７６ｍｍ×４３２ｍｍ×１９２ｍｍ（長さ×幅×高さ）の鋳型を割り当てる。砂を鋳枠に追加し、その高さを鋳枠の高さの約５０ｍｍ上方とする。砂の重量は、約１１２ｋｇであった。５７６×４３２ｍｍのラムプレートを鋳枠の高さの上方１４４ｍｍ（非圧縮砂の表面上方約９４ｍｍ）に配置し、ラムプレートの下動により鋳型を所定圧力にまで圧縮し、砂を成形鋳枠のレベルまで圧縮するのに３〜６秒を要した。この鋳型をそこで掘削し、押湯エレメントと押湯スリーブの状態を観察した。

圧縮試験
押湯エレメント試験片と押湯スリーブは、それらを家庭用の圧縮強度試験機の２枚の平行なプレート間に配置して試験した。底部プレートは固定するが、頂部プレートは機械式螺子送り機構を介して毎分３０ｍｍの一定の速度で下降させ、プレート変位に対する印加力のグラフをプロットした。

圧縮試験した押湯エレメント試験片は、図１に示す基本構成を有する。要は、押湯エレメント試験片１０は筒状側壁領域１４（高さｈ）がそこから上方に延びる状態で円形基部１２（直径Ｄ）で構成してある。筒状側壁領域１４に連なるのは外方に傾斜する側壁領域１６（最大直径ｄを有する）であり、これは筒状側壁１４に向け角度αで傾斜している。傾斜側壁領域１６は、使用中に押湯スリーブ用の装着面として機能する。圧縮試験に用いるこれらの試験片は基部に開口を備えておらず、何故ならそれらを鋳造に用いることはないからである。

様々な押湯エレメントを用意したが、ここでαは９０°（標準）、８０°、７０°、６０°、５０°、４０°、３０°、２０°であった。試験片は、０．５ｍｍの肉厚を有する軟鋼から製造した。標準的な押湯エレメント試験片の場合（α＝９０°）、Ｄは５３．５ｍｍであり、ｈは７．５ｍｍであり、ｄは８０．０ｍｍであった。試験片は、筒状側壁領域１４の高さ（ｈ）と外方に先太となる側壁領域１６の最大直径（ｄ）と第１の側壁領域１６が提供する装着面の面積とを一定に保ったまま、αを可変させた（すなわち、αが減少するにつれ、円形基部１２の直径（Ｄ）は増大する）。押湯エレメントは、０．５５〜０．６５ｇ／ｃｍ^２の密度と４ｋＮ台の圧縮強度を有するＦｏｓｅｃｏ社が供給するＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ放熱性押湯スリーブを用いて試験した。

比較例１−成形試験
押湯エレメント（特許文献４に記載され、図２ａと図２ｂに示す如くＭＨ／３３の呼称の下で販売されている金属製の可崩壊ブレーカコア）を、表１に掲載した下記の押湯エレメントと組み合わせ試験した。

スリーブの配合は所要の製品属性に従って変わるが、全て一般的な配合を有し、すなわち２０〜２５％のアルミニウム燃料と、１０〜２０％の酸化剤及び増感剤と、５〜１０％の有機粘結剤と、３５〜５５％の耐熱性充填剤とである。使用する耐熱性充填剤の種類は、スリーブの密度と強度の両方に最も直接的な影響を有する。

図２ａと図２ｂを参照するに、押湯エレメント２０は鋳型パターンに装着する第１の端部（基部）２２と、押湯スリーブを受け止める反対側の第２の端部（上部）２４と、階段状側壁２８が画成する第１と第２の端部２２，２４の間の孔２６とを備える。押湯エレメント２０の第２の端部２４は第１の側壁領域２５により画成されており、前記第１の側壁領域２５は孔軸Ａに対し垂直をなす。第２の側壁領域３０は、第１の側壁領域２５に連なっており、孔軸Ａに平行をなす。階段状側壁２８は加えて、長さのほぼ等しい交互する第１系列２８ａと第２系列２８ｂの側壁領域を含んでいる。第２の側壁領域３０は、押湯エレメント２０の第２の端部２４に最も近い第２系列２８ｂの第１の側壁領域を構成している。第１系列２８ａは、孔軸Ａに垂直な３個の側壁領域で構成される。第２系列２８ｂは、４個の側壁領域で構成される。第２系列２８ｂの第１の３個の側壁領域は、孔軸Ａに平行である。第４の側壁領域３２は孔軸Ａに対し１５°の角度で傾斜しており、設置面積を最小化しかくしてノックオフを改善すべく内方を向く環状フランジを有する。第４の側壁領域３２もまた、第２系列２８ｂの他方の側壁の長さの約２倍はある。

押湯エレメントと押湯スリーブは、３８０ＰＳＩ（２６２０ｋＮ）の成形圧力を用いて前記した如く成形した。押湯エレメントは予想通り崩壊し、ＦＥＥＤＥＸ ＨＤ ＶＳＫ押湯スリーブについては目に見える損傷は存在しなかったが、一部の崩落（スリーブの圧縮）だけでなくＫＡＬＭＩＮＥＸ９５ ６／９ＫｓｌｅｅｖｅとＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＸＰドームスリーブの基部に亀裂と若干の破損もまた存在した。ＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＸＰ６／９Ｋスリーブは深刻な損傷を示し、スリーブ基部は幾つかの断片に分断されていた。ＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ押湯スリーブは押湯エレメント２０を用いて試験はしなかったが、それは３８０ＰＳＩ（２６２０ｋＮ）で損傷を被ったＫＡＬＭＩＮＥＸ ＸＰとＫＡＬＭＩＮＥＸ９５押湯スリーブよりも脆弱だからである。

一連の試験をそこで、６２０ＰＳＩ（４２７５ｋＮ）のより高い成形圧力にて繰り返した。ここでも、押湯エレメントは全て崩壊したが、今回は全てのスリーブに目に見える損傷が存在した。ＦＥＥＤＥＸ ＨＤ ＶＳＫスリーブの基部には、若干の小さな内部亀裂と、一例として押湯エレメントに近い破片とが存在した。ＫＡＬＭＩＮＥＸ９５ ６／９Ｋスリーブでは、スリーブの基部により広範囲の亀裂とスリーブの或る種の座屈や崩落（スリーブの高さは成形後に最大１０ｍｍまで低減した）が存在した。ＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＸＰ平坦な頂部のドーム形状スリーブが深刻な損壊を示し、スリーブ基部は幾つかの断片に破断されていた。ＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＸＰ６／９Ｋスリーブは、試験しなかった。

全ての例において、成形後に崩壊した押湯エレメントの第１の側壁領域が水平を越え、すなわち孔軸に対し９０°を上回って屈曲したことは特筆すべきものであった。

比較例２−コンピュータシミュレーション
ＦＥＥＤＥＸ ＨＤ ＶＳＫスリーブと同様の寸法を有する標準的な押湯スリーブと図４の押湯エレメント４０とを備える押湯システムに対し課される歪を評価すべく、コンピュータシミュレーション（Ａｂａｑｕｓ社が製造するＡＢＡＱＵＳ）を行った。改良型有限要素解析ソフトウェアには、シミュレーションに使用した静的かつ動的な歪−応力解決法が含まれる。シミュレーションは、押湯エレメントをｚ軸に沿って固定し、そこでモデルを一定レベルの応力下に置き、かくして所定時間だけ所定距離に亙りｚ軸に沿って圧縮することで行った。これが、このモデルの様々な部分を異なる歪下に置く。このモデルはスリーブと押湯エレメントの機械的属性をもってプログラムしてあり、かくして押湯スリーブ内の歪がシミュレーションでき、金属押湯エレメントが圧縮されるようにしてある。

図４を参照するに、押湯エレメント４０は鋳型パターンに装着する第１の端部（基部）４２を備える。押湯スリーブを受け止める反対側の第２の端部（頂部）４３と、階段状側壁４５が画成する第１と第２の端部４２，４３間の孔４４とを備える。第２の端部４３は第１の側壁領域４６により画成されており、第１の側壁領域４６は孔軸Ａに垂直をなす。第２の側壁領域４７は第１の側壁領域４６に連なっており、孔軸Ａに平行をなす。階段状側壁４５は、交互する第１系列４５ａと第２系列４５ｂの側壁領域とを追加的に具備する。第２の側壁領域４７は、第２系列４５ｂの第１の側壁領域を構成している。第１系列の側壁領域４５ａは、孔軸Ａに垂直な二つの側壁領域で出来ている。第２系列の側壁領域４５ｂは、孔軸Ａに平行な三つの側壁領域で出来ている。

図５ａは、成形前に図４の押湯エレメント４０上に装着した押湯スリーブ５０の一部を示すものである。図５ｂは、押湯エレメント４０上に装着した押湯スリーブ５０の基部の拡大図である。図５ｃは、鋳型形成期間中に同一の押湯スリーブ５０と押湯エレメント４０の拡大図である。押湯スリーブキャビティは、矢印Ａで示してある。キー内に示す陰影は、押湯スリーブ５０に対し作用する力の大きさを表す。図５ｃを参照するに、押湯エレメント４０が予想される圧力を受けて変形することが見て取れる。驚くべきことに、その装着面４６はその周縁において段々と下方へ押圧される。このことが、矢印Ｂで示す押湯スリーブ５０（点負荷）の内壁に対する集中を伴う力の不均一な分布に結び付く。

例１−コンピュータシミュレーション
比較例２のコンピュータシミュレーションは、比較例１に観察される亀裂が押湯スリーブの内壁に対する点負荷により引き起こされることがあることを示唆している。発明者は、押湯エレメントの形状を変更することでこれを軽減するよう試みた。図４の押湯エレメント４０に代えて図６の押湯エレメント５２を用い、再度シミュレーションを行った。本発明に係る押湯エレメント５２は、押湯エレメント５２の装着面５４が孔軸Ａに対し６０°の角度で傾斜している点を除き、図４に示したものと全て同一としてある。押湯スリーブ５６の基部（図７ａ）は、同一角度の外形をなす。

図７ａと図７ｂは、成形の前と最中の押湯エレメント５２と対応押湯スリーブ５６の基部をそれぞれ示すものである。図７ｂは、成形中は押湯スリーブ５６の内壁に対しもはや力が集中しないことを示している。それは押湯スリーブ５６の基部に沿ってより均一に分散しており、かくして基部のどんな部分も過剰な力にさらされることはない。最大力の領域（矢印Ｂ）が押湯スリーブキャビティから離れたスリーブの領域（矢印Ａ）内にあることに、留意されたい。この領域の欠陥が押湯スリーブ材料の断片を鋳型内に侵入させ、それによって欠陥を招くことはなくなる。

例１−成形試験
図８に示した押湯エレメント６０を、下記の表２に掲載した平坦な上部を有するドーム形状押湯スリーブ（図９に示す）と組み合わせ試験した。

スリーブの配合は所要の製品属性に従って変わるが、全てが一般的な配合を有し、すなわち２０〜２５％のアルミニウム燃料と、１０〜２０％の酸化剤及び増感剤と、５〜１０％の有機接合材と、３５〜５５％の耐熱性充填剤とである。使用する耐熱性充填剤の種別が、スリーブの密度と強度の両方に対し最も直接的な影響を有する。

図８を参照するに、押湯エレメント６０は第１の側壁領域６２が孔軸に対し角度６０°で傾斜している点を除き、図２ａと図２ｂに示した押湯エレメント２０と同一である。押湯エレメントは軟鋼から製造され、０．５ｍｍの肉厚を有する。最大径ｄは９２．９ｍｍであり、その高さｈは３５．４ｍｍである。押湯エレメントの基部の孔２６の径は、２２．９ｍｍである。

押湯エレメント６０と押湯スリーブの組み合わせは、４２０ＰＳＩ（２８９６ｋＰａ）と７００ＰＳＩ（４８２６ｋＰａ）との間の様々な圧力の下で前述の如く成形した。これらの結果は、下記の表３に要約されている。

押湯エレメント６０とＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ押湯スリーブ
この組み合わせは試験したもののうち最も脆弱であったものであり、低成形圧力（４２０ＰＳＩ；２８９６ｋＰａ）から欠陥の兆候を示していた。押湯エレメントは完全に圧縮はせず、押湯スリーブが座屈していた。これにも拘わらず、押湯エレメントに隣接する押湯スリーブの基部の亀裂或いは破損の兆候は存在しなかった。

押湯エレメント６０とＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＸＰ押湯エレメント
この組み合わせは、やや高圧（７００ＰＳＩ；４８２６ｋＰａ）まで首尾良きものであた。押湯スリーブは、結局はスリーブのドーム部分に沿って水平の亀裂を生じた。これは、スリーブ組成（粘結剤）とスリーブ形状の影響と製造方法（コアショット）に帰せられるものであった。この欠陥は即自明ではなく、ラムアップ後にスリーブが砂型から掘削掘り出したときに初めて気づいたものであった。想像していた如く、押湯エレメントの圧縮度は押湯エレメントがほぼ完璧に圧縮されるまで成形圧力と共に増大した。押湯スリーブ内部にはスリーブ破片は一切発見されておらず、それ故にこの欠陥モードは必ずしも鋳型内に落下する破片に通じて鋳造欠陥を生ずるとは限らない筈である。

平坦な頂部のドーム形状のＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＸＰ押湯スリーブは比較例１の従来の押湯エレメント２０と共に採用され、ここでそれはよりずっと低い圧力で欠陥を生じた。まさに３８０ＰＳＩ（２６２０ｋＰａ）において、押湯エレメントは崩落してその基部に沿って亀裂を生じ、６２０ＰＳＩ（４２７５ｋＰａ）において深刻な損傷を被った。

押湯エレメント６０とＫＡＬＭＩＮＥＸ９５押湯スリーブ
この組み合わせもまた、非常に奏功するものであった。押湯エレメント６０は圧縮され、押湯スリーブの第１の欠陥は比較的高い圧力（７００ＰＳＩ；４８２６ｋＰａ）でのみ発生した。押湯スリーブ破片はそれが座屈した後で押湯スリーブ内部で全く発見されず、それ故に鋳型に注湯した場合に必ずしもこの欠陥が鋳造欠陥に通ずるとは限らない筈である。

ＫＡＬＭＩＮＥＸ９５ ６／９Ｋ押湯スリーブは、比較例１において従来の押湯エレメント２０と共に極めて異なる結果を伴って採用したものであった。この押湯スリーブはその基部に沿ってまさに３８０ＰＳＩ（２６２０ｋＰａ）で亀裂を生じたのである。６２０ＰＳＩ（４２７５ｋＰａ）では、それはその基部沿いにより広範囲の亀裂と顕著な崩落とを生じたのである。基部に沿う亀裂は特に問題含みであり、何故なら押湯スリーブの破片が鋳型内に侵入することがあるからである。

本発明の押湯エレメント６０が比較例１に示した押湯エレメント２０等の従来の押湯エレメントを上回る利点を提供することは、明確に見て取ることができる。押湯エレメント５２と組み合わせて使用したときに、中強度の押湯スリーブＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＸＰとＫＡＬＭＩＮＥＸ９５はよりずっと大きな圧力に対し奏功するものである。押湯スリーブがまさに実質欠陥を生じているときは、その欠陥モードが鋳造欠点に通ずる可能性はより少ないものとなる。

例２−圧縮試験
図１０ａを参照するに、押湯エレメント試験片を用いることなくＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブ（図３ｂに図示）に関するプレート変位に対し力がプロットしてある。力が増大すると、スリーブ圧潰強度（約４．５ｋＮ）と呼ぶ臨界力が印加される（点Ｚ）まで押湯スリーブの天然の可撓性に関連する押湯スリーブの圧縮が存在し、その点を過ぎると、低減する荷重を受けてスリーブの圧縮が着実に進展することに留意されたい。

図１０ｃを参照するに、αが８０°の押湯エレメント試験片１０とＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブとについてプレート変位に対する力がプロットしてあり、その基部は角度８０°の外形を有していた。力が増大すると、臨界力が印加される（点Ａ）までに押湯エレメント圧潰強度と呼ぶ押湯エレメントとスリーブの最小の圧縮が存在し、その点を過ぎると、低減する荷重を受けてスリーブの圧縮は着実に進展し、最初の押湯エレメント試験片圧潰強度が生成した後に点Ｂが最小の力の計測値をマークすることに留意されたい。さらなる圧縮が行われ、力は最大限（最大の押湯エレメント圧潰強度、点Ｃ）まで増大する。押湯エレメント試験片がその最大変位（点Ｄ）に到達するか或いは接近したときに、スリーブ本体が破砕開始するまで力は急速に増大する。スリーブの視覚的検査は、点Ａにおいて押湯スリーブの底部隅部（内部基部と壁）の若干の破砕が存在することを示している。

図１０ｂは、α＝９０°の押湯エレメント試験片１０と平坦な基部を有していたＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブに関するプレート変位に対する力のプロットを示すものである。これは、図１０ｃのもの（α＝８０°）に比べ類似のただしより滑らかな曲線を示し、初期変位はより小さな印加力で発生し、長期に亙り持続する。これは、初期押湯エレメント試験片圧潰強度がより低いことに原因があり、またより重要なことに、押湯スリーブを破断して押湯エレメントを押湯スリーブ内に押し込んで被計測変位を生ずるのは、押湯エレメント試験片からの印加力が故に基部における押湯スリーブの損壊（損傷）に起因することである。

図１０ｄと図１０ｅは、ＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブと合わせ試験したときのそれぞれα＝７０°とα＝６０°の角度の外形を有する押湯エレメント試験片１０についてのプレート変位に対する力のプロットを示すものであり、それらの基部は角度７０°と６０°の外形を有する。これらのプロットを図１０ｃ（α＝８０°）と比較することで、初期押湯エレメント試験片圧潰強度（Ａ）は減少するαに合わせ増大することが見て取れる。また、スリーブの基部に対する可視の損害量が著しく低減され、スリーブの破砕は一切目にし得ない状態でα＝７０°で最小となった点も、特記されるものであった。

図１０ｆと図１０ｇは、ＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブと合わせ試験したときのそれぞれα＝５０°とα＝４０°の押湯エレメント試験片についてのプレート変位に対する力のプロットを示すものであり、それらの基部は角度５０°と４０°の外形をなすものであった。これらの両方に合わせ、初期押湯エレメント試験片圧潰強度（点Ａ）は先に計測した押湯エレメント圧潰強度（Ｚ、ほぼ４．５ｋＮ）に匹敵するものとしてある。しかしながら、これらの両方にとって、押湯エレメントの崩壊が故に典型的なスリーブ圧潰点（点Ｚ）とは対照的に点Ａではより大きな変位が存在する。押湯エレメント試験片が原因となる押湯スリーブの基部への損壊は、全く観察されなかった。

図１０ｈと図１０ｉは、ＫＡＬＭＩＮＥＸ２０００ＺＰ６／９Ｋ押湯スリーブと合わせ試験したときのそれぞれα＝３０°とα＝２０°の押湯エレメント試験片１０についてのプレート変位に対する力のプロットを示すものであり、それらの基部はそれぞれ角度３０°と２０°の外形をなすものであった。これらのプロットを図１０ｇ（α＝４０°）と比較することで、内部押湯エレメント圧潰強度（Ａ）が減少するαと共に減少し、初期押湯エレメント圧潰強度前の変位量が増大していることを見て取ることができる。これは、一部が押湯エレメント試験片の圧潰期間中に移動する距離が原因であり、一部が押湯スリーブの基部自体における押湯エレメント試験片への押湯エレメントの少量の圧縮が原因であると考えられる。

押湯エレメントの理想的な初期圧潰強度は押湯スリーブ（圧縮強度）と用いる成形圧力とに依存する。初期押湯エレメント圧潰強度は明らかにスリーブ圧潰（圧縮）強度未満でなくてはならず、理想的には初期圧潰強度は３０００Ｎ未満でなくてはならない。初期圧潰強度が極端に高い場合、そのときは成形圧力は押湯エレメントが圧縮される機会を有する前に押湯スリーブの欠陥を生ずることがある。理想的な最大圧潰強度は、押湯エレメントコアの意図された用途、すなわち用いる成形圧力とスリーブ組成（強度）とに極めて大きく依存するものである。最大の圧潰強度が使用最大成形圧力に対し極端に高いものと仮定すると、そのときは押湯エレメントの不充分な崩壊ならびに続く不充分な砂の圧密化を生ずる筈である。加えて、それは首尾よく用い得るスリーブ種（強度）を限定する筈である。

１０ 押湯エレメント試験片
１２ 円形基部
１４ 筒状側壁領域
１６ 外方先太側壁領域
２０ 押湯エレメント
２２ 第１の端部（基部）
２４ 反対側の第２の端部（頂部）
２６ 孔
２８ 階段状側壁
２８ａ （側壁領域の）第１系列
２８ｂ （側壁領域の）第２系列
３０ 第２の側壁領域
３２ 第４の側壁領域
４０ 押湯エレメント
４２ 第１の端部（基部）
４３ 反対側の第２の端部（頂部）
４４ 孔
４５ａ （側壁領域の）第１系列
４５ｂ （側壁領域の）第２系列
４６ 第１の側壁領域
４７ 第２の側壁領域
５０ 押湯スリーブ
５２ 押湯エレメント
５４ 装着面
５６ 押湯スリーブ
６０ 押湯エレメント
６２ 第１の側壁領域

Claims (23)

1. 金属鋳造に用いる押湯エレメントで、
   （ｉｖ）鋳型パターンに装着する第１の端部と、
   （ｖ）押湯スリーブを受け止める反対側の第２の端部と、
   （ｖｉ）階段状側壁により画成した前記第１と第２の端部の間の孔とを備え、
   前記押湯エレメントを使用中に圧縮可能とし、それによって前記第１の端部と前記第２の端部との間の距離を減らし、前記階段状側壁が、前記エレメントの第２の端部及び使用中の押湯スリーブ用の装着面を画成する第１の側壁領域と、前記第１の側壁領域に連なる第２の側壁領域とを有し、前記第１の側壁領域が前記孔軸に対し９０°未満傾斜し、該第２の側壁領域を前記孔軸に対し平行か或いは前記第１の側壁領域とは異なる角度をもって傾斜させ、前記側壁内に段差を画成し、
   前記第２の側壁領域が、前記孔軸に沿った方向において、前記第１の側壁領域と前記第１の端部との間に形成され、前記第１の側壁領域が前記第２の側壁領域に向かって先細りの状態になっていることを特徴とする押湯エレメント。
2. 追加の側壁領域を設け、それによって該側壁内に複数段差を画成した、請求項１記載の押湯エレメント。
3. 前記追加の側壁領域の少なくとも一つを前記第１の側壁領域を上回る角度でもって前記軸に対し傾斜させた、請求項２記載の押湯エレメント。
4. 前記第１の側壁領域を５°〜８５°の一定角度でもって前記孔軸に対し傾斜させた、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
5. 前記第１の側壁領域を３０°〜７０°の一定角度でもって前記孔軸に対し傾斜させた、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
6. 前記初期圧潰強度はせいぜい５０００Ｎとした、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
7. 前記初期圧潰強度はせいぜい２５０Ｎとした、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
8. 前記使用時の圧縮は不可逆的とした、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
9. 前記押湯エレメントの階段状側壁は第２系列の側壁領域に相互接続して一体形成したリング形状をなす第１系列の側壁領域を備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
10. 前記第１の側壁領域と前記第１系列及び第２系列の側壁領域の各一つとにより画成した、請求項９記載の押湯エレメント。
11. 前記側壁領域の肉厚は０．２〜１．５ｍｍとした、請求項９又は１０記載の押湯エレメント。
12. 前記リングは円形とした、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
13. 前記リングは平坦とした、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
14. 前記側壁領域は、前記押湯エレメントの孔径が該押湯エレメントの前記第１の端部から前記第２の端部にかけて拡径するよう均一な肉厚からなる、請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
15. 前記第２系列の側壁領域は環状をなす、請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
16. 前記押湯エレメントの第１の端部は対応系列の他の側壁領域よりも大きな長さを有する側壁領域により画成した、請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
17. 前記押湯エレメントの前記第１の端部を画成する前記側壁領域を前記孔軸に対し５〜３０°の角度傾斜させた、請求項９乃至１６のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
18. 前記側壁領域の肉厚は前記一（又は複数）の第１の側壁領域の内径と外径の間の距離の４〜２４％とした、請求項９乃至１７のいずれか１項に記載の押湯エレメント。
19. 前記押湯エレメントの第１の端部を画成する前記側壁領域の自由端は、内方を向く環状のフランジ或いはビードを有する、請求項１８記載の押湯エレメント。
20. 請求項１乃至１９のいずれか１項記載の押湯エレメントと、これに固着した押湯スリーブとを備える、ことを特徴とする金属鋳造用押湯システム。
21. 前記押湯スリーブは、接着剤により、或いは前記押湯エレメントに押込みばめとするか、或いは前記押湯エレメントのスリーブ周り部分を成形することで前記押湯エレメントに固着する、請求項２０記載の押湯システム。
22. 前記押湯スリーブの基部は請求項１乃至２０のいずれか１項の押湯エレメントの第１の側壁領域と同じ角度の外形とした、請求項２０又は２１記載の押湯システム。
23. 前記スリーブ強度は少なくとも５ｋＮ、かつ２０ｋＮ未満とした、請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の押湯システム。

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