JP5661054B2 - Casting method - Google Patents
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Description
本発明は、砂型を用いた鋳造方法に関し、特に中子を用いる鋳造に生ずる欠陥を抑制できる鋳造方法に関する。 The present invention relates to a casting method using a sand mold, and more particularly to a casting method capable of suppressing defects generated in casting using a core.
例えば遠心圧縮機のケーシングのように空洞部を有する部材は、中子(なかご)と主型(おもがた)を有する砂型により鋳造される。中子及び主型はともに、砂を樹脂からなる粘結剤で結合して作製される。したがって、砂型のキャビティに注湯されると、溶湯に接する中子及び主型が高温に加熱されるために、粘結剤が燃焼してガス(CO2,燃焼ガス)が発生する。主型は砂の粒度が粗いこと及びその周囲が外気に接していることもあって通気性が高いため、主型で発生した燃焼ガスはその外部に放出されやすい。これに対して中子は通気性が低いために、中子で発生した燃焼ガスは溶湯の表面又は内部へ浸透しやすいために、鋳物に燃焼ガスからなる空隙が残存するガス欠陥が生ずる。
このガス欠陥を防止するために、特許文献1は中子の支持を目的とする芯金にガス抜き孔を開け、このガス抜き孔から芯金を通じて燃焼ガスを外部に排出させることを提案している。
For example, a member having a hollow portion, such as a casing of a centrifugal compressor, is cast by a sand mold having a core and a main mold. Both the core and main mold are made by bonding sand with a binder made of resin. Therefore, when the molten metal is poured into the sand mold cavity, the core and the main mold that are in contact with the molten metal are heated to a high temperature, so that the binder is burned and gas (CO 2 , combustion gas) is generated. The main mold has a high air permeability because the sand has a coarse particle size and its surroundings are in contact with the outside air, so the combustion gas generated in the main mold is easily released to the outside. On the other hand, since the core has low air permeability, the combustion gas generated in the core easily permeates into the surface or inside of the molten metal, resulting in a gas defect in which voids made of combustion gas remain in the casting.
In order to prevent this gas defect, Patent Document 1 proposes that a gas vent hole is formed in a metal core for supporting the core, and combustion gas is discharged from the gas vent hole through the metal core. Yes.
特許文献1の提案はガス欠陥の抑制に効果はあるが、中子と主型(又は外型)を用いる鋳造方法における他の課題として、引け巣が掲げられる。引け巣は溶湯の冷却速度が遅くなると生じる鋳造欠陥であるが、冷却速度が遅い中子に面する部分に引け巣が生じやすい。鋳物が大きくなればなるほど冷却速度が遅くなるので、引け巣の発生が顕著になる。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、大型の鋳物でも引け巣の発生を効果的に低減できる鋳造方法を提供することを目的とする。
Although the proposal of Patent Document 1 is effective in suppressing gas defects, shrinkage nests are listed as another problem in the casting method using the core and the main mold (or outer mold). Shrinkage is a casting defect that occurs when the cooling rate of the molten metal is slow, but shrinkage is likely to occur in the portion facing the core where the cooling rate is slow. As the casting becomes larger, the cooling rate becomes slower, so that the occurrence of shrinkage becomes remarkable.
The present invention has been made based on such a problem, and an object of the present invention is to provide a casting method capable of effectively reducing the generation of shrinkage cavities even in a large casting.
本発明者らは、上記課題を解決するために、冷却流体として空気を用いて引け巣が生じやすい部分を冷却することを検討した。冷却流体としての空気は当該部分に埋設した配管内を通過させることになるが、詳しくは後述する実施形態の欄で述べるように、圧送により配管に冷却流体を送り込むと、配管が破損するなどの不具合が生じることを知見した。そこで本発明では、冷却流体としての空気を、圧送するのではなく、減圧することで冷却流体を通過させることにした。すなわち本発明は、砂型に形成された鋳造キャビティに充填された溶湯を凝固させることで鋳物を鋳造する方法であって、鋳造キャビティの少なくとも一部に沿って砂型の内部に埋め込まれた、砂型の外部と連通する冷却配管の内部を減圧することで、冷却流体として空気を冷却配管の内部を通過させながら、溶湯を凝固させることを特徴とする鋳造方法である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have studied to cool a portion where shrinkage cavities are likely to occur using air as a cooling fluid. The air as the cooling fluid passes through the pipe embedded in the part, but as will be described in detail in the section of the embodiment to be described later, if the cooling fluid is fed into the pipe by pressure feeding, the pipe is damaged. I found out that there was a problem. Therefore, in the present invention, the cooling fluid is allowed to pass through by reducing the pressure of the air as the cooling fluid , rather than pumping it. That is, the present invention is a method of casting a casting by solidifying a molten metal filled in a casting cavity formed in a sand mold, wherein the sand mold is embedded in the sand mold along at least a part of the casting cavity. In the casting method, the inside of the cooling pipe communicating with the outside is decompressed, and the molten metal is solidified while allowing air as a cooling fluid to pass through the inside of the cooling pipe.
本発明における砂型が、主型と中子からなる場合、冷却配管を中子に埋設することが好ましい。上述したように、中子に面する部分に引け巣が生じやすいからである。もっとも、この形態は好ましいものに過ぎず、本発明は中子を備えない砂型に適用できることは言うまでもない。 When the sand mold in the present invention comprises a main mold and a core, it is preferable to embed a cooling pipe in the core. This is because, as described above, a shrinkage nest is likely to occur in the portion facing the core. Needless to say, this embodiment is only preferable, and the present invention can be applied to a sand mold without a core.
本発明の鋳造方法において、冷却配管には、内部と外部を連通するガス抜き孔が形成されていることが好ましい。
砂型に含まれる粘結剤に基づく燃焼ガスを吸引することで、燃焼ガスに起因する鋳物のガス欠陥を低減できる。
このガス抜き孔は、鋳造キャビティに向けて開口されることが好ましい。鋳造キャビティに接する砂型の表層部において燃焼ガスが顕著に発生するからである。
また、ガス抜き孔には、少なくとも溶湯が鋳造キャビティに充填される前に、砂侵入防止部材が付設されていることが好ましい。造型の際に砂がガス抜き孔から冷却配管の内部に過剰に侵入すると、冷却配管を詰まらせるおそれがあることに対処するためである。また、ガス抜き孔を有する冷却配管が、前砂型の内部において鉛直方向部分を有する場合には、この鉛直方向部分には砂溜り部を設けることで、それよりも下方への砂の落下を防止することができる
In the casting method of the present invention, it is preferable that the cooling pipe is formed with a vent hole for communicating the inside and the outside.
By sucking the combustion gas based on the binder contained in the sand mold, it is possible to reduce gas defects in the casting caused by the combustion gas.
This vent hole is preferably opened towards the casting cavity. This is because combustion gas is remarkably generated in the surface layer portion of the sand mold in contact with the casting cavity.
Moreover, it is preferable that a sand intrusion prevention member is attached to the vent hole before at least the molten metal is filled into the casting cavity. This is to cope with the possibility of clogging the cooling pipe if sand excessively enters the cooling pipe from the vent hole during molding. In addition, when the cooling pipe with the vent hole has a vertical part inside the front sand mold, a sand reservoir is provided in the vertical part to prevent the sand from falling below it. can do
本発明の鋳造方法において、排風機により冷却配管の内部から冷却流体を排出することで冷却配管の内部を減圧することができるが、この場合、冷却配管の内部の温度に基づいて求められる凝固過程の冷却速度に応じて、排風機による冷却流体の排出流量を制御すれば、排風機の運転効率を向上できる。同様に、冷却配管の内部から排出される冷却流体に含まれるガス成分の濃度に応じて、排風機による冷却流体の排出流量を制御すれば、排風機の運転効率を向上できる。 In the casting method of the present invention, the inside of the cooling pipe can be depressurized by discharging the cooling fluid from the inside of the cooling pipe by the exhaust fan. In this case, the solidification process required based on the temperature inside the cooling pipe If the discharge flow rate of the cooling fluid by the exhaust fan is controlled according to the cooling rate, the operating efficiency of the exhaust fan can be improved. Similarly, if the discharge flow rate of the cooling fluid by the exhaust fan is controlled according to the concentration of the gas component contained in the cooling fluid discharged from the inside of the cooling pipe, the operation efficiency of the exhaust fan can be improved.
本発明によれば、冷却配管に不具合を生じさせることなく、配管内を冷却流体が通過することで、大型の鋳物でも引け巣の発生を効果的に低減できる鋳造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the casting method which can reduce generation | occurrence | production of a shrinkage cavity effectively is provided even if it is a large sized casting because a cooling fluid passes the inside of piping, without producing a malfunction in cooling piping.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。この実施形態は、空洞部を有する部材を鋳造するのに用いられる砂型に特徴を有している。この砂型は、中子と主型からなる。よく知られているように、中子は、主型の内部であって、空洞部を有する部材の空洞部に対応する部位に配置される砂型である。主型と中子の間の空隙であるキャビティに溶湯を注ぐことで当該部材が鋳造される。
なお、以下の説明では、空洞部を有する部材として、一方が開口しているボックス状の単純形状の部材の例を示すが、本発明が適用される部材はこれに限るものでない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This embodiment is characterized by a sand mold used to cast a member having a cavity. This sand mold consists of a core and a main mold. As is well known, the core is a sand mold disposed inside the main mold and corresponding to the cavity of the member having the cavity. The member is cast by pouring molten metal into a cavity that is a space between the main mold and the core.
In the following description, an example of a box-like simple member having one opening is shown as a member having a hollow portion, but the member to which the present invention is applied is not limited thereto.
[第1実施形態]
図1、図2に示すように、本実施形態における砂型10は、主型11と中子13とを備えている。中子13が主型11の内部に配置されることで、砂型10には鋳造キャビティ15が形成される。鋳造キャビティ15は砂型10により鋳造する部材に一致する空隙形状を有しており、この鋳造キャビティ15に別途用意される溶湯を注湯する。なお、図2は排風機25の記載を省略している。
主型11は鋳造される部材の外周形状を形成する。したがって、本実施形態では、単純なボックス状の部材を鋳造するので、主型11もまたボックス状の形状をなしている。また、中子13は、前述したように、当該部材の空洞部分を形成する。したがって、本実施形態では、直方体状の形状をなしている。
主型11及び中子13は、公知の種々の方法により造型することができる。典型的には、砂と粘結剤を混合して得られたコンパウンドを用いて、主型11及び中子13を各々造型する。用いられる砂も制約はなく、珪砂を主成分とする山砂、珪砂などの公知の材質を用いることができる。
砂型鋳造方法は、用いられる粘結剤により、生砂型法、炭酸ガス法、シェルモールド法及び有機自硬性砂法に分類されるが、本実施形態は粘結剤として樹脂を用いる有機自硬性砂法に適用するのに適している。
[First Embodiment]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
The
The sand mold casting method is classified into a raw sand mold method, a carbon dioxide gas method, a shell mold method, and an organic self-hardening sand method according to the binder used, but this embodiment is an organic self-hardening sand using a resin as a binder. Suitable for law application.
本実施形態は、中子13に対して冷却配管20を設ける。冷却配管20は、空気(以下、冷却流体)が導入される側に設けられる第1ヘッダ部21と、第1ヘッダ部21から分岐する複数の冷却管本体22と、冷却管本体22が集合する第2ヘッダ部23とからなる。第2ヘッダ部23は、排風機25に連なっている。排風機25を動作させると、第1ヘッダ部21から取り入れられる冷却流体が冷却管本体22を通って第2ヘッダ部23から排出される。鋳造中にこの動作を継続することで、中子13を介して鋳物(溶湯)を冷却する。なお、冷却配管20を構成する第1ヘッダ部21、冷却管本体22及び第2ヘッダ部23は何れも冷却流体が通過できる中空構造をなしている。また、これら冷却配管20を構成する部材は、中子13との間の熱伝導性を考慮すると金属材料からなることが望ましい。金属材料は、少なくとも得られる鋳物の融点よりも高い融点を備えるものが選択されるべきである。
In the present embodiment, a
第1ヘッダ部21は、中子13の外部に露出しており、冷却流体が導入される導入口21aと、導入口21aに連なるとともに複数の冷却管本体22が接続されるヘッダ本体21bとを備えている。
冷却管本体22は、鋳造キャビティ15に沿いかつ近接するように中子13の内部に埋設される。鋳造キャビティ15に望む中子13の表面から冷却管本体22までの距離Lは、鋳造する鋳物のサイズ、形状にもよるが、50〜100mm程度とするのがよい。50mm未満では冷却管本体22よりも表面に近い中子13の表層部を十分に硬化させるのが容易でなくなり、100mmを超えると鋳物の冷却を十分に得られなくなる場合があるからである。
第2ヘッダ部23は、複数の冷却管本体22が接続されるヘッダ本体23aと、ヘッダ本体23aに連なるとともに、冷却管本体22を通ってきた冷却流体が排出される排出口23bとを備えている。
排風機25を動作させると、導入口21aから取り入れられる冷却流体が、ヘッダ本体21bを介して各冷却管本体22に供給される。冷却流体は各冷却管本体22を通過した後にヘッダ本体23a及び排出口23bを介して排風機25に達し、排風機25の外部に吐出される。排風機25は、その形式を問わず冷却管本体22の内部から冷却流体を排出して減圧することができる機器を広く適用することができる。例えば、エジェクタ、ポンプ、ファンなどの公知の手段を適用できる。なお、図1,3にはエジェクタを適用した例を示している。
各冷却管本体22を冷却流体が通ることで、中子13における鋳造キャビティ15と冷却管本体22の間の表層部が冷却されることで、凝固過程の鋳物の冷却速度が速くなり、引け巣の発生を抑制することができる。
The
The cooling
The
When the
By passing the cooling fluid through each cooling pipe
本実施形態は、排風機25を用いて冷却配管20(冷却管本体22)に冷却流体を通過させるところに特徴を有している。この特徴は、例えば第1ヘッダ部21から冷却流体を圧送する方式と対比することで明確になる。
鋳造キャビティ15に注湯(例えば、溶湯温度:1500℃)すると、中子13はもちろん冷却管本体22の温度が急激に上昇する。これに伴って、冷却管本体22内部を通過する冷却流体の圧力が急激に上昇する。したがって、圧送して冷却管本体22に冷却流体を送り込むと、圧送による圧力も手伝って、上昇した圧力に耐え切れずに冷却管本体22が破損する事象が確認された。また、破損まで到らないにしても、冷却管本体22が膨張するので、中子13の特に表層部を鋳造キャビティ15に向けて押すことで、中子13を変形、あるいは破損させることが確認された。冷却管本体22の肉厚を厚くするなどしてその強度を高くする対応策を採り得るが、鋳物の冷却を促進する観点からすると好ましい対応策ではない。
そこで本実施形態では、排風機25を用いて、冷却管本体22の内部を減圧しながら冷却流体を通過させることにより,冷却管本体22の内部の圧力を大気圧以下に抑える。そうすることで、鋳造中の冷却管本体22内部の圧力上昇を抑制し、冷却管本体22の破損を防止するのである。
The present embodiment is characterized in that the cooling fluid is allowed to pass through the cooling pipe 20 (cooling pipe body 22) using the
When pouring (for example, molten metal temperature: 1500 ° C.) into the casting
Therefore, in this embodiment, the pressure inside the cooling pipe
以上説明したように、本実施形態によると、鋳造中に冷却管本体22の内部を減圧することで当該管内の昇圧による冷却管本体22の破損を防止しながら、中子13、特に表層部を冷却することで、鋳物の引け巣を低減できる。
As described above, according to the present embodiment, the inside of the cooling pipe
本実施形態において、冷却管本体22は可撓性を備える管、典型的にはフレキシブル管を用いることが推奨される。図1、図2に示すように、冷却管本体22は中子13の内部で屈曲する箇所が存在するし、また、中子13が複雑な形状を有している場合にその形状に沿って曲げるのが容易だからである。ただし、本発明は複数の直管を接続して屈曲部を有する冷却管本体22を形成することを許容する。
また、本実施形態は第1ヘッダ部21、第2ヘッダ部23を用いて複数本の冷却管本体22を集合する形態を示したが、独立した複数本の冷却管本体22の各々に排風機25を繋いで吸引する形態を採用できる。また、複数本の冷却管本体22を設けることが必須ではなく、冷却したい領域が狭ければ1本の冷却管本体22で足りる場合があるし、冷却したい領域が広くても1本の冷却管本体22を蛇行させて当該領域に対応させてもよい。
さらに、本実施形態は冷却配管20を中子13に設ける例を説明したが、中子13に限らず冷却を促進したいのであれば主型11の側にも冷却配管20を設けることができるし、中子13を備えていない砂型に冷却配管20を設けることもできる。
In the present embodiment, it is recommended that the
Moreover, although this embodiment showed the form which aggregates the several cooling pipe
Furthermore, although this embodiment demonstrated the example which provides the cooling piping 20 in the
[第2実施形態]
第2実施形態は、第1実施形態と基本的な構成は同じであるが、図3に示すように、燃焼ガスGが流入するガス抜き孔26を冷却管本体22に設けているところに特徴を有している。ガス抜き孔26は冷却管本体22の内部と外部を連通する。
第2実施形態は、冷却配管20にガス抜き孔26を設けているので、鋳造時に排風機25を動作させると、中子13の特に表層部で発生する燃焼ガスGがガス抜き孔26を通過して冷却管本体22に吸引される。したがって、燃焼ガスGに起因する鋳物のガス欠陥を低減できる。
[Second Embodiment]
The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. However, as shown in FIG. 3, the second embodiment is characterized in that a
In the second embodiment, since the
本実施形態において、燃焼ガスを効果的に冷却管本体22内部に吸引しガス鋳造欠陥をより低減するためには、ガス抜き孔26を設ける位置、数を以下のようにすることが好ましい。
ガス抜き孔26は、鋳造キャビティ15に向けて設けるのが好ましい。燃焼ガスは、鋳造キャビティ15に接する中子13の表層部において顕著に発生するからである。
また、ガス抜き孔26は冷却管本体22の長手方向に沿って断続的に設けられる。ただし、図中、中子13の下方側は上方側より熱が逃げにくく、中子13の表層部の冷却速度が遅いため,燃焼ガスが停滞しやすい。そのため、下側に位置する冷却管本体22の水平部22Hでは,図3に示すように、鉛直部22Vよりもガス抜き孔26を多く設けることが望ましい。また、同じ理由から冷却管本体22の鉛直部22Vにおいて下方側では、上方側よりもガス抜き孔26を多く設けることが望ましい。
In the present embodiment, in order to effectively suck the combustion gas into the cooling pipe
The
Further, the vent holes 26 are provided intermittently along the longitudinal direction of the cooling pipe
次に、中子13を造型する際に、ガス抜き孔26を介して冷却管本体22の内部に砂が侵入するおそれがある。ガス抜き孔26が下向きに開口する冷却管本体22の水平部22Hは砂の侵入が少ないが、鉛直方向に沿って設けられる鉛直部22Vはガス抜き孔26が水平方向に開口するので、造型する際に砂が侵入する可能性が高い。したがって、当該部分に設けられるガス抜き孔26には砂侵入防止部材を付設することが望ましい。この砂侵入防止部材は、造型の前から冷却管本体22ガス抜き孔26に対して設けられる。
Next, when the
本発明において砂侵入防止部材の具体的な形態は問わないが、いくつかの好ましい形態を以下に説明する。
図4(A)に示すように、ガス抜き孔26を覆う金網28を砂侵入防止部材にすることができる。この金網28は、中子13を造型する前に冷却管本体22に取り付けておく。この金網28は、中子13を構成する砂の粒径よりメッシュが小さいことが、砂の侵入を完全に阻止する上で好ましい。金網を用いる砂侵入防止部材の例としては、図4(B)に示すように、冷却管本体22の一部を管状に形成された金網管29で代替することもできる。また、金網の代わりに、図4(c)に示すように金属性のシールド壁30をガス抜き孔26に対向して設けることで砂の侵入を防ぐことができる。
また、図5(A)に示すように、ガス抜き孔26を樹脂材料からなる封止体31を砂侵入防止部材とすることができる。この封止体31は、注湯されるまではガス抜き孔26を封止するので、中子13の造型の最中には砂が冷却管本体22に侵入するのを阻止する。しかし、注湯されると封止体が燃焼するので、図5(B)に示すように、ガス抜き孔26が開口し、中子13で発生する燃焼ガスを吸引する。封止体は、中子13に粘結剤として含まれる樹脂と同じ材質の樹脂で形成することができる。この場合、中子13に起因する燃焼ガスと封止体に起因する燃焼ガスが同じになる。
Although the specific form of the sand intrusion prevention member is not limited in the present invention, some preferred forms will be described below.
As shown in FIG. 4A, a
Further, as shown in FIG. 5A, a sealing
[第3実施形態]
第2実施形態では、砂の侵入を防止することを主眼においている。しかし、好ましいことではないが、本発明は砂が冷却管本体22に侵入することを許容する。ただし、侵入した砂が冷却管本体22を詰まらせることは避けなければならない。砂が侵入しやすいのは、冷却管本体22の鉛直部22Vであることは前述の通りであるし、ここで侵入した砂は鉛直部22Vと水平部22Hの交差部22C(図6)に落下する。したがって、砂が侵入したとしても、交差部22Cへ全てが落下するのを阻止できれば、冷却管本体22の圧力損失が増加する、更には冷却管本体22が詰まる可能性は低くなる。また、交差部22Cに砂が侵入すると、当該部における冷却管本体22内部と冷却流体の接触面積が小さくなるため、当該部における冷却能力が低下する。前述のように中子13の下方側は上方側より熱が逃げにくいこともあり、特に中子13の下側での冷却能力は確保することが求められる。第3実施形態は、侵入した砂が交差部22Cへ落下するのを抑制する手段を提案する。
[Third Embodiment]
The second embodiment focuses on preventing sand from entering. However, although not preferred, the present invention allows sand to enter the
第3実施形態は、図6に示すように、鉛直部22Vに砂溜り部221を設ける。砂溜り部221は、鉛直部22Vの鉛直方向の中間に、水平方向に沿う部分を設けることで構成される。
砂溜り部221よりも上側の鉛直部22Vのガス抜き孔26から侵入した砂は砂溜り部221に留まり、交差部22Cまで落下することがない。砂溜り部221よりも上側の鉛直部22Vのガス抜き孔26から侵入した砂は交差部22Cに落下するが、鉛直部22Vの全域で侵入する砂の全てが落下するのに比べると、半分程度の落下量に抑えることができる。したがって、交差部22Cにおける冷却能力を確実に確保することが可能となる。なお、本実施形態では砂溜り部221を鉛直部22Vの中間に相当する箇所に設けているが、本発明はこの形態に限定されない。例えば、砂型10(主型11と中子13)のサイズ、形状に応じて鉛直方向の中間以外の箇所に設けても構わない。また、砂型10(主型11と中子13)のサイズが大きい場合には、鉛直方向に複数の砂溜り部221を設けても構わない。更に、冷却管本体22が鉛直方向に対して上下に蛇行する形態の砂溜り部221を設けても構わない。
In the third embodiment, as shown in FIG. 6, a
Sand that has entered from the
[第4実施形態]
第4実施形態は、排風機25の動作を調整することで、冷却管本体22を通過させる冷却流体の流量を制御する例を説明する。なお、冷却配管20、排風機25は第2実施形態を踏襲している。
第4実施形態は、図7に示すように、冷却管本体22(水平部22H)の内部の温度を例えば熱電対により測定する温度計41と、排風機25から排出される冷却流体中に含まれるガス成分(CO2)の濃度を測定するガス濃度計42と、排風機25で吸引する冷却流体の流量を調整する流量調整装置43と、制御装置40と、を備えている。
[Fourth Embodiment]
4th Embodiment demonstrates the example which controls the flow volume of the cooling fluid which passes the cooling pipe
As shown in FIG. 7, the fourth embodiment includes a
制御装置40は、図8(A)に示すように、温度計41で測定された温度データ及びガス濃度計42で測定されたガス濃度データを取得する(図8(A) ステップS101,S103)。
制御装置40は、取得した温度データに基づいて溶湯の冷却速度Rを算出する(図8(A) ステップS105)とともに、取得したガス濃度データに基づいて燃焼ガス排出量Vを算出する(図8(A) ステップS107)。
制御装置40は、算出した溶湯の冷却速度R及び燃焼ガス排出量Vに基づいて、流量調整を行ない、流量を決定する(図8(A) ステップS109,111)。この流量調整、決定の手順は図8(B)に示されている。以下説明する。
As shown in FIG. 8A, the
The
The
流量調整、決定は、冷却速度Rに基づいて決定される流量Q1と燃焼ガス排出量Vに基づいて決定される流量Q2を求め、大きい方の流量(max(Q1,Q2))が採用される。 In the flow rate adjustment and determination, the flow rate Q 1 determined based on the cooling rate R and the flow rate Q 2 determined based on the combustion gas discharge amount V are obtained, and the larger flow rate (max (Q 1 , Q 2 )) Is adopted.
流量Q1は以下のようにして決定される。
制御装置40は、算出された冷却速度R(図8(B) ステップS201)と基準冷却速度R0を比較する(図8(B) ステップS203)。基準冷却速度R0は、それを以上の速度で冷却されると引け巣が鋳物に生じないとされる基準値である。したがって、基準冷却速度R0は、鋳造される鋳物の仕様に応じて定められる。
冷却速度Rが基準冷却速度R0より遅ければ(ステップS203 YES)、制御装置40は流量を増やす(流量UP)ものと判断する(図8(B) ステップS205)。一方、冷却速度Rが基準冷却速度R0以上であれば(ステップS203 NO)、制御装置40は従前の値を維持し流量を変更しないものと判断する(図8(B) ステップS207)。制御装置40は、流量UPとの判断(ステップS205)又は流量変更無しとの判断(ステップS207)のいずれかに基づいて、流量Q1を一次的に決定する(図8(B) ステップS209)。
Flow rate Q 1 is determined as follows.
The
If the cooling rate R is slower than the reference cooling rate R0 (YES in step S203), the
流量Q2は以下のようにして決定される。
制御装置40は、算出された燃焼ガス排出量V(図8(B) ステップS301)と基準排出量V0を比較する(図8(B) ステップS303)。基準排出量V0は、それを以上の排出量で燃焼ガスを吸引するとガス欠陥が生じないとされる基準値である。したがって、基準排出量V0もまた、鋳造される鋳物の仕様に応じて定められる。
燃焼ガス排出量Vが基準排出量V0より少なければ(ステップS303 YES)、制御装置40は流量を増やす(流量UP)ものと判断する(図8(B) ステップS305)。一方、燃焼ガス排出量Vが基準排出量V0以上であれば(ステップS303 NO)、制御装置40は従前の値を維持し流量を変更しないものと判断する(図8(B) ステップS307)。制御装置40は、流量UPとの判断(ステップS305)又は流量変更無しとの判断(ステップS307)のいずれかに基づいて、流量Q2を一次的に決定する(図8(B) ステップS309)。
Flow rate Q 2 is determined as follows.
The less than the combustion gas emissions V is the reference emission amount V 0 (step S303 YES), the
制御装置40は、一次的に決定された流量Q1と流量Q2の大きい方の流量(max(Q1,Q2))を制御すべき流量として最終決定する(図8(B) ステップS311)。制御装置40は排風機25による流量が決定された流量(max(Q1,Q2))になるように、流量調整装置43を制御する。
The
以上説明した通りであり、第4実施形態によると、排風機25を無駄なく動作させることで、鋳物の引け巣及びガス欠陥を効率よく低減できる。
なお、第4実施形態では、冷却速度Rに基づいて決定される流量Q1と燃焼ガス排出量Vに基づいて決定される流量Q2の両者を求めているが、本発明はいずれか一方の流量に基づいて排風機25の動作を制御することを許容する。
As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to efficiently reduce the shrinkage cavity and gas defects of the casting by operating the
In the fourth embodiment, seeking both flow Q 2 to which is determined on the basis of the flow rate Q 1 that is determined based on the cooling rate R to the combustion gas emissions V, but the present invention is one of either It is allowed to control the operation of the
なお、上記実施の形態では、中子13を備えない砂型10を例に説明したが、中子を備えない砂型に適用しても本発明の効果を享受できることは当業者にとって自明である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
In the above embodiment, the
In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
10 砂型
11 主型
13 中子
15 鋳造キャビティ
20 冷却配管
21 第1ヘッダ部
21a 導入口
21b ヘッダ本体
22 冷却管本体
22C 交差部
22H 水平部
22V 鉛直部
221 砂溜り部
23 第2ヘッダ部
23a ヘッダ本体
23b 排出口
25 排風機
26 ガス抜き孔
28 金網
29 金網管
30 シールド壁
31 封止体
40 制御装置
41 温度計
42 ガス濃度計
43 流量調整装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記鋳造キャビティの少なくとも一部に沿って前記砂型の内部に埋め込まれた、前記砂型の外部と連通する冷却配管の内部を減圧することで、冷却流体としての空気を前記冷却配管の内部を通過させながら、前記溶湯を凝固させる、
ことを特徴とする鋳造方法。 A method of casting a casting by solidifying molten metal filled in a casting cavity formed in a sand mold,
Air inside the cooling pipe is allowed to pass through the inside of the cooling pipe by depressurizing the inside of the cooling pipe that is embedded in the sand mold along at least part of the casting cavity and communicates with the outside of the sand mold. While solidifying the molten metal,
A casting method characterized by the above.
前記冷却配管は、前記中子に埋設されている、
請求項1に記載の鋳造方法。 The sand mold consists of a main mold and a core,
The cooling pipe is embedded in the core,
The casting method according to claim 1.
請求項1又は2に記載の鋳造方法。 In the cooling pipe, a gas vent hole that communicates the inside and the outside is formed.
The casting method according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の鋳造方法。 The vent hole is opened toward the casting cavity.
The casting method according to claim 3.
請求項3又は4に記載の鋳造方法。 The degassing hole is provided with a sand intrusion prevention member at least before the molten metal is filled into the casting cavity.
The casting method according to claim 3 or 4.
前記鉛直方向部分には、砂溜り部が設けられる、
請求項3〜5のいずれか一項に記載の鋳造方法。 The cooling pipe having the vent hole has a vertical portion inside the sand mold,
The vertical portion is provided with a sand reservoir.
The casting method as described in any one of Claims 3-5.
前記冷却配管の内部の温度に基づいて求められる凝固過程の冷却速度に応じて、前記排風機による前記冷却流体の排出流量を制御する、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の鋳造方法。 The decompression is performed by an exhaust fan,
According to the cooling rate of the solidification process obtained based on the temperature inside the cooling pipe, the discharge flow rate of the cooling fluid by the exhaust fan is controlled.
The casting method as described in any one of Claims 1-6.
前記冷却配管の内部から排出される前記冷却流体に含まれるガス成分の濃度に応じて、前記排風機による前記冷却流体の排出流量を制御する、
請求項3〜6のいずれか一項に記載の鋳造方法。 The decompression is performed by an exhaust fan,
According to the concentration of the gas component contained in the cooling fluid discharged from the inside of the cooling pipe, the discharge flow rate of the cooling fluid by the exhaust fan is controlled.
The casting method as described in any one of Claims 3-6.
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