JP5696322B1 - 押湯効率の高い柱状の押湯形状及び鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の円柱を基本形状とする押湯に比べ押湯効率の高い柱状の押湯の形状を提供する。【解決手段】直径Ｄと高さＨの柱状でＨ／Ｄ≧３、かつ押湯体積が製品部の体積に対して４０％以下である押湯形状とする。【選択図】図３

Description

発明の詳細な説明

産業上の利用分野

鋳造に用いる押湯の形状であって、押湯効率の高い柱状の押湯形状及び鋳造方法を提供するものである。

鋳造においては、製品部の健全性を高めるため製品の適宜の個所に押湯を設け、押湯から製品の凝固収縮を補給することが行われており、一般的には製品の上部に設ける揚り押湯や側面に設けるサイド押湯が用いられている。しかし、いずれの場合も、押湯が鋳込重量に占める割合は、通常２０〜４０％であり、その結果、製品重量／鋳込重量で示される鋳造歩留りが低いという問題点がある。したがって、押湯の適正な形状、大きさの決定はコストを左右する鋳造歩留りを向上させるための重要な課題である。

鋳造方法には、注湯方向と模型の見切面方向の関係で平込め鋳造と縦型鋳造がある。注湯方向と模型の見切面方向が直角な場合が平込め鋳造であり、平行な場合が縦型鋳造である。縦型鋳造においては、製品部と押湯の配置の関係から比較的自由な形状の押湯を用いることができるが、それでも効率の高い押湯形状は定まっていない。一方、平込め鋳造では、製品部と押湯の配置の自由度が小さいので、用いられる押湯の形状は後述するようにかなり制限されるため、効率の高い押湯形状がなく、鋳造歩留りを高めることができないという問題点がある。本発明は平込め鋳造にも縦型鋳造にも適用できる押湯効率の高い柱状の押湯の形状を提供するものであるが、特に平込め鋳造において高い効果をもたらすものである。

従来技術の事例を図９及び図１０示す。図９は、製品部１の上部に揚り押湯１９を設けた鋳型の状態を示す。図１０は、製品１の側面にサイド押湯２０を設けた鋳型の状態を示す。このように設けた押湯１９及び２０から堰の部分２を通して製品部１の凝固収縮を補給することで、製品部１の健全性を確保することが一般的に行われている。

従来から鋳造に用いられている押湯の形状は、ほとんどが直径Ｄ、高さＨの円柱（以下、円柱状と称す）を基本形状とするもので、通常Ｈ＝（１．５〜２）Ｄ程度の形状となっている。また、押湯高さの見切面上下の割合は、下型０．２５Ｄ、上型（１．２５〜１．７５）Ｄが一般的である。

そして、この基本形状に、製品部と押湯の基本形状をつなぐ部分に相当する堰の部分（堰部ともいう）が設けられている。すなわち、押湯は基本形状と堰の部分から構成されている。本発明においても同様である。また、造型時の型上り性を考慮して適宜の抜け勾配及び角Ｒ、隅Ｒなどが付けられている。基本形状として円柱状が使われるのは、形状が簡単で模型製作が容易であること及び、製品部の高さに対応して適宜の高さを作り易いという理由からである。

また、従来の技術では、押湯の効率は簡便には、体積／表面積で示される凝固モジュラスなる指標を用いて評価している。すなわち凝固モジュラスが大きいものは凝固が遅く、製品部の凝固に対応して長時間、凝固収縮を補給することができる。そして、押湯の体積（基本形状と堰部の合計の体積）は、製品部の凝固モジュラスＭｃと押湯の凝固モジュラスＭｒの比Ｍｒ／Ｍｃを基準にして決められてきた。一般に、Ｍｒ／Ｍｃ＝（１〜１．２）が推奨されている。つまり、押湯は製品部よりも大きな凝固モジュラスが必要なため、大きな体積を確保できるように大きな直径の円柱状を基本形状とする押湯を用いることになっている。

この円柱状の押湯の欠点は、押湯側面及び上下面の表面積が大きく、これが冷却面（放熱面）となり凝固の進行が速いことである。そのため、押湯の体積は、製品部の体積に対して４０〜１００％と大きな押湯となり、全鋳込み重量に占める割合では２０〜４０％と大きくなる。その結果として鋳造歩留りが低くなるのである。

このように従来技術の基本的な問題点は、押湯の設計が製品部と押湯の凝固モジュラスの比較という考えに基づいていることである。そのため、大きな直径Ｄで高さＨ＝（１．５〜２）Ｄ程度の円柱形状が基本形状形状として採用されてきた。

ところで、健全な製品を得るために押湯から供給すべき必要な補給量は、製品部の体積のわずか３〜５％であることが従来の実験から明らかになっている。この数値を前述の、製品部の体積に対して押湯の体積が４０〜１００％となっている事実と対照すると、押湯の体積が過剰に大きいと言わざるを得ない。これは、凝固モジュラスを基準に押湯の設計をしていることに何か問題があると考えられる。

従来技術について、特許文献をキーワード「鋳造×押湯」で検索した結果のうちから押湯を用いた主要な鋳造方案の例を下記に示す。
特開２００８−２２１２８５ 特開２００７−１１１７４１ 特開２００５−１４４４６１ 特開平１０−２２１３３３ 特開平１０−４３８３６ 特開平９−３１４３０８ 特開平８−２９０２５４ 特開平８−９３２０４ 特開平５−１０４１９５ 特開平５−６９１０８

発明がが解決しようとする課題

上記のような従来技術の問題点を整理すると次のようになる。一般に用いられる押湯は円柱状で、通常Ｈ＝（１．５〜２）Ｄ程度の形状となっている。この形状は、製品部の凝固モジュラスに対応して、押湯の凝固モジュラスを適宜の大きさにするという設計基準に基づいている。このために大きな直径の押湯となり、大きな体積の押湯となっていると考えられる。このため、鋳造歩留りが低く、製造コストを圧迫している。

このような問題点に鑑み、本発明では、従来技術の凝固モジュラスの考えに基づかない、新規な発想に基づく押湯効率の高い押湯の形状を提供することを目的とする。これによって、鋳造歩留りが大幅に改善され、鋳物製品の大きなコストダウンが得られる。

課題を解決するための手段

（手段１）
鋳造に用いる押湯の形状であって、堰の部分を除いた押湯の基本形状が直径Ｄ、高さＨの柱状で、Ｈ／Ｄ≧３であり、かつ堰の部分と押湯の基本形状を合せた押湯の体積が製品部の体積の４０％以下であることを特徴とする押湯の形状である。

本手段では、従来の円柱状の押湯の基本形状に代わって、類似の柱状ではあるが、Ｈ／Ｄ≧３であり、かつ堰の部分と押湯の基本形状を合せた押湯の体積が製品部の体積の４０％以下となる押湯形状を用いた。

まず、押湯の基本形状をＨ／Ｄ≧３とすることによって、従来よりも高さの高い柱状の形状を基本形状とした。ここで、柱状とは断面が円形の円柱状も含めて、断面が矩形、多角形、楕円、異形など任意の断面の柱状体を含むものとする。したがって、本願に言う直径Ｄは、見切面上の断面の最大径を指すものとする。

この押湯の基本形状の直径を従来と同じにすれば、当然、押湯の体積は大きくなり、かつ凝固モジュラスはあまり大きくならない。その結果、効率の低い押湯となってしまう。そこで、本手段では、基本形状の直径を小さくして、高さを高くし、かつ堰の部分と押湯の基本形状を合せた押湯の体積を製品部の体積の４０％以下とした。これによって従来よりも小径で高さが高く、小さい体積の押湯とすることができる。次に本手段の押湯形状の作用効果を説明する。

押湯の効率は、先に述べたように、一般的には凝固モジュラスで評価できるが、本手段の基本形状は、小径で高さの高い柱状であるので、当然、従来の大きな直径でＨ／Ｄ＝（１．５〜２）のものと比較すると小さな凝固モジュラスとなってこの点から見ると効率が低いことになる。

ここで、本手段の基本形状の押湯の特徴と作用効果を説明する。小径で高さの高い柱状の押湯では、注湯後、製品部及びキャビティー内の溶湯の凝固収縮が始まり、湯口、湯道などの凝固がある程度進むと、押湯には湯口からの溶湯ヘッドが効きにくくなる。その結果、製品部への給湯は押湯のみから供給されることになり、押湯の溶湯レベルは早期に大きく下がる。その湯面の下がる程度は、本手段の押湯では従来の円柱状の押湯に比べ直径が小さいので、従来の押湯形状の場合よりも大きい。この結果、押湯頂部の溶湯と鋳型キャビティーの間に大きな空間が発生する。この空間は加熱された空気層になっており、この空気層は押湯頂部の溶湯に対して断熱作用を発生させることになる。したがって、押湯頂部の溶湯は保温され長時間融液状態を維持することになる。

その結果、この部分から大気圧が長時間作用し、製品部への給湯が持続される。本手段の押湯においても、円柱の外周の凝固は進行するが、長時間融液状態を保つ押湯頂部の溶湯のお陰で、押湯内部の溶湯は大気圧によって下方に押し下げられながら流動するので、融液状態の時間が長く持続し、保温性の高い状態を維持する。すなわち、本願の押湯の保温性は、従来から考えられてきた凝固モジュラスに依存するのではなく、押湯頂部に発生する空気層による断熱効果を利用するもので、全く新規な技術思想によるものである。

この結果、適宜な保温性を保持しながら押湯から製品部に溶湯を供給すれば、押湯の体積は製品部の体積の４０％以下で十分であることがわかった。この数値は、押湯への給湯量は通常、製品部の体積の３〜５％であることから考えても十分な値である。

このように、本発明の小径で高さの高い押湯の保温性は、凝固モジュラスの点から見ると低いと思われるが、凝固の早期に発生する押湯頂部の空気層による断熱効果によって、従来技術の押湯の形状に比べて同等または優れていることがわかった。これによって、凝固モジュラス及び体積は小さくても高い保温性を有しており、製品部に対して高い給湯能力を発揮するものである。つまり本発明の、小径で高さの高い柱状の押湯を基本形状として用いることで、従来の押湯に比べ小さな体積の押湯で十分な押湯効果を得ることができる。したがって、問題であった鋳造歩留りを大幅に改善することができる。

なお、本発明における「押湯の基本形状」について説明する。一般に使われている円柱状の押湯であれ、いかなる種類の形状の押湯であっても、その基本の形状がそのまま使われることはない。通常は、基本の形状に鋳造模型として使い易いように適宜の形状の修整変形が施されて用いられている。例えば、造型の型抜き性のために適宜の抜け勾配、角Ｒ、隅Ｒなどを付す、押湯頂部の引け誘発のために押湯頂部に円錐穴やＶ溝などを設けるあるいはウィリアムスコアを設ける、又は製品部との関係から押湯形状の一部を削る、余肉を付けるなどである。場合によっては、押湯の基本形状の上に高さすなわち溶湯ヘッド（溶湯圧）を付与するために押湯直径よりも小さい直径の棒状の部分を追加して設けることもある。しかし、基本の押湯の形状はその形から明らかである。したがって、本発明における押湯の基本形状も、このような適宜の修整変形を施して用いられるものである。

（手段２）
手段１記載の押湯の形状を用いる鋳造方法において、押湯につながる湯道の一部に、湯道よりも冷却速度の速い板状の流路を設けることを特徴とする鋳造方法である。

手段２では、押湯につながる湯道の一部に、湯道よりも冷却速度の速い板状の流路を設けるようにした。これは、前述のように、小径で高さの高い押湯形状では、押湯頂部に断熱性の高い空気層を生成させることが重要である。これについて、注湯後、湯口部すなわち湯口棒及び湯口カップからの溶湯ヘッド（溶湯圧）が長時間作用すると、空気層を生成させることに悪作用が生じることがわかった。そのために、湯口棒及び湯口カップからの溶湯ヘッドの効果を早期に遮断するために、湯道の一部に凝固の速い板状の流路を設けたのである。これによって、湯口部からの溶湯ヘッドは早期に遮断され、製品部の溶湯の凝固の進行にともなって断熱性の高い空気層が早期に形成されて押湯の保温性が確保できることになる。

板状の流路としては、単純に見切面上の板状の湯道とするのもよいし、見切面に直角な方向にも板状の流路を設けることも可能である。基本となる湯道の面積とほぼ同等になる面積を確保しながらできるだけ薄い板状とすることが、押湯頂部に早期に空気層を生成するのに適している。

（手段３）
手段１記載の押湯の形状を用いる鋳造方法であって、注湯完了時点において、鋳型見切面からの湯口部の湯面高さｈ１と、押湯頂部の湯面高さｈ２の差（ｈ１−ｈ２）が１００ｍｍ以下であることを特徴とする鋳造方法である。

上述のごとく、本手段の小径で高さの高い押湯形状では、押湯頂部に空気層を生成させることが重要である。そのためには湯口部（湯口棒及び湯口カップ）からの溶湯ヘッドは低い方が効果的である。そこで、湯口部からの溶湯ヘッドを低くするために、注湯量を減らして溶湯ヘッドを下げるようにしたものである。そのための注湯量を、注湯完了時点で、鋳型見切面からの湯口部の湯面高さｈ１と、押湯頂部の湯面高さｈ２の差（ｈ１−ｈ２）が１００ｍｍ以下であるよう調整する（鋳型サイズ、製品部高さなどによっては、８０ｍｍ以下がより効果的である）。１００ｍｍ以上では、通常、押湯頂部の空気層の形成が遅れる傾向が強くなるためである。なお、注湯量の減量の上限値は、製品部の高さから決められ、湯口カップの上面の溶湯高さが製品部の高さを下回らないようにすることは当然である。

従来の鋳造方法では、注湯後の湯面は必ず製品部及び押湯頂部の湯面高さよりも高くし、かつ湯口カップの上限乃至中段程度まで注湯していたが、本手段では、減量注湯して湯口部の湯面高さと押湯頂部の湯面高さの差を１００ｍｍ以下として小さくするようにした。これによって、本願の押湯の基本形状による溶湯節減に加えて、湯口部の注湯量が削減されることになる。

この作用について説明する。湯口部の湯面高さと押湯頂部の湯面高さの差を１００ｍｍ以下としたことによって、キャビティー内の溶湯が凝固収縮を開始すると、まず湯口部の湯面が大きく下がり始め、その湯面の高さが押湯頂部まで達すると、次には押湯頂部の湯面が下がり始める。この結果、押湯頂部には厚い空気層が形成されて、この空気層の断熱性で、押湯頂部の溶湯が保温されて融液状態を保ち、先の説明と同じように大気圧が長時間作用して押湯効果を高めるのである。この空気層の形成される時期と厚さは手段１、２よりも早く、厚くなるので、押湯としての給湯効果はさらに改善される。この作用効果を考えると、押湯頂部の高さと湯口部の高さの差はゼロ、すなわち押湯高さと湯口部の高さは同じでもよいと言える。勿論、湯口部の高さは製品部の高さより低くなることはできない。

なお、従来技術のように湯口カップをほぼ充満するような注湯量では、湯口カップの部分の溶湯体積が大きいため、キャビティー内の溶湯の凝固収縮にともなう湯口部の湯面低下は小さく、本手段のような効果はほとんど起こらない。その結果、押湯頂部の溶湯は鋳型キャビティーに接触した状態が維持されて、凝固皮膜を形成し易く、そのため大気圧が作用する条件になりにくい。したがって、押湯の給湯能力は、押湯の凝固モジュラスに依存することになり、大きな体積の押湯が必要となる。

作用

手段１では、小径で高さの高い形状を基本形状とする押湯効率の高い押湯の形状で、かつ押湯（堰の部分と基本形状の部分）の体積を具体的に規定し、小さい体積で押湯効果の高い柱状の押湯形状を提供した。また、手段２では、本発明の押湯を実際に用いるにあたり、押湯頂部の空気層を効率的に生成させるため、湯道の一部に凝固が速い板状の流路を用いた。また、手段３では、さらに押湯効果を高めながらさらに溶湯削減が可能な方法として注湯量を減量する方法を提案した。これらによって、従来技術の問題点であった鋳造歩留りを大幅に向上することができるようになった。この結果、押湯に必要な溶湯を大きく削減することができ、溶解のための消費電力及び溶湯処理費等を大幅に削減できるようになった。またＣＯ^２削減にも大きく貢献するものである。

以下に本発明を詳細に説明するが、これら実施例によって本発明が限定されるものではない。

図１〜図４に手段１を用いた実施例１を示す。本例では、堰の部分を除いた押湯の基本形状が直径Ｄ、高さＨの柱状で、Ｈ／Ｄ≧３であり、かつ堰の部分と押湯の基本形状を合せた押湯の体積が製品部の体積の４０％以下である押湯の形状について説明する。

図１は、旧来技術の一例で、体積Ｖｃ＝１６９０ｃｍ^３、凝固モジュラスＭｃ＝１．４６ｃｍの製品部１に対して、従来技術の押湯形状で、押湯の基本形状の部分３が高さ／直径比（Ｈ／Ｄ）がＨ１／Ｄ１＝２の円柱状で、これに堰の部分２を付した押湯Ａ、４を製品部１にサイド押湯として設けたものである。この基本形状の部分３の寸法諸元は、Ｄ１＝Φ８．０ｃｍ、Ｈ１＝１６ｃｍ、Ｖ１＝８０３ｃｍ^３、凝固モジュラスＭ１＝１．５６ｃｍである。また、堰の部分の体積は６５ｃｍ^３である。したがって、押湯Ａ、４の体積Ｖｒ１は、Ｖｒ１＝８６８ｃｍ^３である。製品部１に対する押湯Ａの体積比は、Ｖｒ１／Ｖｃ＝０．５１である。

図２は、本願の実施例の一例で、Ｈ／Ｄ＝３の押湯Ｂ、５の場合の例である。その寸法諸元は、基本形状の部分３がＤ２＝Φ６．４ｃｍ、Ｈ２＝１９．２ｃｍ、Ｖ２＝６１７ｃｍ^３、Ｍ２＝１．４１ｃｍである。また堰の部分２の体積は６０ｃｍ^３である。したがって、押湯Ｂ、５の体積Ｖｒ２は、Ｖｒ２＝７３７ｃｍ^３である。製品部１に対する押湯Ｂの体積比は、Ｖｒ２／Ｖｃ＝０．４０である。

図３は、本願の他の例で、Ｈ／Ｄ＝５の押湯Ｃ、６の場合の例である。その寸法諸元は、基本形状の部分３がＤ３＝Φ４．８ｃｍ、Ｈ３＝２４．０ｃｍ、Ｖ２＝４３５ｃｍ^３、Ｍ３＝１．０９ｃｍである。堰の部分２の体積は５５ｃｍ^３である。したがって、押湯Ｃ、６の体積Ｖｒ３は、Ｖｒ３＝４９０ｃｍ^３である。製品部１に対する押湯Ｃの体積比は、Ｖｒ３／Ｖｃ＝０．２９である。押湯Ｂ、押湯Ｃともに、従来技術の押湯Ａに対して体積削減になっている。

上記３つの押湯を設けた鋳型に対して、球状黒鉛鋳鉄の溶湯を注湯し、凝固後に製品部１の欠陥の有無を観察した結果、製品部１の引け巣欠陥は３方案ともなしで、健全であった。その時の各押湯の引けの状態を模式図的に図４に示す。従来技術の押湯Ａでは、押湯頂部８を中心にした引け９が発生しており、この部分の溶湯体積分が製品部１に供給されたことがわかる。押湯下部１０には引けていない部分が多く存在し、押湯の無駄があり、押湯効率が悪いことがわかる。

本願のＨ／Ｄ＝３の押湯Ｂの場合には、小径で押湯高さが高くなったことから、注湯後の初期に押湯頂部８の溶湯レベルの低下が従来技術の押湯Ａよりも大きくなったことで、押湯のかなり深い部分まで引けが発生している。引けの体積も押湯Ａよりも若干大きく、押湯効率が高まったことがわかる。これは、押湯高さが高くなって、注湯完了後の押湯頂部の初期の溶湯レベルの低下が大きくなり、押湯頂部に大きな空気層が形成されてその部分に断熱作用が発生したためである。

本願のＨ／Ｄ＝５の押湯Ｃの場合には、さらに直径を小さくし、押湯高さが高くなったことから、注湯後の初期に押湯頂部８の溶湯レベルの低下が押湯Ｂよりもさらに大きくなって、押湯下部まで深く引けている。引けの体積はほぼ押湯Ｂと同等である。押湯Ｃでは、押湯高さがさらに高くなったので、押湯頂部の空気層はさらに大きくなったことで、押湯の深部まで引けが継続されたと推測される。なお、この押湯では、押湯体積は製品体積の２９％であるが、この値の下限値はおよそ１５％程度で、これより小さい値では、押湯頂部の凝固が早く、押湯頂部の空気層の発生が得難い状態となる。

また、図５には、図３の押湯Ｃ、６を製品部１の上部に揚り押湯として用いた例を示す。この場合も作用効果は上記と同じである。この場合には、押湯には製品部１を通過した若干温度低下した溶湯が充填されるので、小径の押湯では、押湯の引けが不十分なことが起る可能性があるので、適宜の直径のものを用いるようにする。または、発熱スリーブ、断熱スリーブなどを併用することも有効である。

このように押湯形状をＨ／Ｄ≧３とし、その押湯体積を製品部体積の４０％以下とすることで、凝固モジュラスは小さくなるが、従来技術と押湯効果は同等以上で、大幅な押湯体積の削減すなわち溶湯削減が可能になった。これは、上記の通り、本願の小径で高さの高い柱状の押湯では、注湯完了後の押湯頂部の溶湯レベルの低下が大きく、そこに発生する空気層による断熱効果が作用したものと考えられる。これが本願の新規な技術思想である。ちなみに、本願押湯Ｂ及び押湯Ｃの従来技術の押湯Ａに対する溶湯削減率は、それぞれ２２％と４３％である。なお、採用するＨ／Ｄ比は、製品形状、高さ、鋳型サイズなどによって適宜に決めるようにする。

図６、図７に手段２を用いた実施例２を示す。本例では、実施例１記載の押湯の形状を用いる鋳造方法において、押湯につながる湯道の一部に、湯道よりも冷却速度の速い板状の流路を設けることを特徴とする鋳造方法について説明する。

図６では、実施例１と同様に、押湯Ｃ（Ｈ／Ｄ＝５）の押湯６が製品部１にサイド押湯として設けられており、それにつながる湯道７の一部が板状の流路１１となっている。この板状の流路１１は注湯完了後速やかに凝固するように薄い板状としている。それは、注湯完了後速やかに凝固することによって、製品部１と押湯６が、湯道７及び湯口部１４（湯口カップ１２と湯口棒１３からなる）と早期に遮断されるようにするためである。

この結果、製品部１の凝固収縮は押湯６のみによって供給されることになる。つまり、押湯６は湯口部１４からの給湯をほとんど受けずに製品部１に溶湯を補給することになる。したがって、本願の小径で高さの高い押湯は、早期に押湯頂部の溶湯レベルが低下し易くなり、そこに発生する厚い空気層１５によって断熱作用が起り、押湯頂部８の引けが誘発されて、高い押湯効果を生じることになる。この作用効果は、実施例１をさらに強化したものである。これによって、本願の小径で高さの高い柱状の押湯の押湯効率をさらに安定的に実施することができる。

また図７には、板状の流路１１の例を断面図で示した。（ａ）は単純に見切面１６に平行な板状の流路１１であり、（ｂ）は見切面に平行及び垂直な板状の流路１１である。このように本願の板状の流路は、形状は任意で、板部の厚さが薄く、湯道７に比べて凝固が速い形状であれば作用効果は同じである。湯道７に対して同程度の断面積を確保するように適宜の板状とすることができる。

図８に手段３を用いた実施例３を示す。本例では、実施例１記載の押湯の形状を用いる鋳造方法であって、注湯完了時点において、鋳型見切面からの湯口部の湯面高さｈ１と、押湯頂部の湯面高さｈ２の差（ｈ１−ｈ２）が１００ｍｍ以下であることを特徴とする鋳造方法について説明する。

図８では、実施例１の押湯Ｃの構成で、製品部１に押湯Ｃ、６がサイド押湯として設けられている。本図は、注湯が完了した状態を示しており、湯口部１４の湯面高さｈ１は、湯口カップ１２を満たさず、湯口棒１３の途中までの高さになっている。この高さｈ１と、押湯頂部の湯面高さｈ２との高さの差は、（ｈ１−ｈ２）で示されるように１００ｍｍ以下で小さな差である。このために、注湯完了後、製品部１の凝固が始まると、先ず湯口部の溶湯レベル１７が低下し始め、押湯頂部８の溶湯レベル１８の高さまで到ると、続いて押湯頂部８の溶湯レベル１８が低下を始める。ただし通常は、湯口部の溶湯レベル１７が押湯頂部８の高さに到る前に、湯口部１４又は湯道７の固相率が上昇して溶湯の流動性が低下し、湯口部１４からの溶湯ヘッドが押湯頂部８に作用しなくなるので、押湯頂部８の溶湯レベルはその時点で低下を始める場合が多い。したがって、（ｈ１−ｈ２）が１００ｍｍ以下で本願の作用効果は十分得られるのである。

このことによって、押湯頂部には実施例１、２よりも早期に厚い空気層が生じる。この結果、この空気層の断熱効果によって、押湯頂部は長時間融液状態を保ち、大気圧が作用し易い状態が維持され、押湯効果が継続されることになる。この基本的な作用効果は実施例１、２と同じである。このように、湯口部の高さｈ１と押湯の高さｈ２の差を極力小さく、本願では１００ｍｍ以下とすることで、上記作用効果が得られることを確認した。ただし、鋳造条件によっては、８０ｍｍ以下がより効果的な場合もある。極限的には、湯口部１４の湯面高さｈ１と押湯頂部８の湯面高さｈ２の差（ｈ１−ｈ２）はゼロでもよい。ただし、当然ながら、湯口部１４の高さｈ１は製品部１の高さよりも低くすることはできない。なお、図では湯口部１４の溶湯レベル１７は、湯口カップ１２の下部よりも低くなっているが、溶湯レベル１７は必ずしもこのように湯口カップ１２より低くなる必要はない。

この結果、本願の押湯の形状的な効果による溶湯削減に加えて、湯口部１４の溶湯は削減されることになり、さらに大幅な溶湯削減が可能になる。このように、実施例２及び実施例３は実施例１をより安定的に実施するための手段である。

発明の効果

以上説明した通り、本発明は、従来技術の円柱状の押湯形状に対して、新規な小径で高さの高い柱状の押湯を基本とする押湯の形状を提供することで、従来技術の円柱状の押湯形状に比べて凝固モジュラスは小さいが、押湯頂部の空気層による断熱効果によって、従来と同等以上の押湯効果を発揮し、かつ大きな溶湯削減が可能になり、鋳造歩留りの大幅な向上が得られた。その結果、鋳造業界で緊急の問題となっている電力削減に多いに貢献することができた。

本発明の実施例１に対比する従来技術の図である。 本発明の実施例１を示す図である。 本発明の実施例１の別例を示す図である。 本発明の実施例１の押湯の引け状態を示す図である。 本発明の実施例１の別例を示す図である。 本発明の実施例２を示す図である。 本発明の実施例２の板状の流路の断面図である。 本発明の実施例３を示す図である。 従来技術の揚り押湯の一例を示す図である。 従来技術のサイド押湯の一例を示す図である。

１ 製品部 ２ 堰の部分 ３ 押湯の基本形状の部分 ４ 押湯Ａ
５ 押湯Ｂ ６ 押湯Ｃ ７ 湯道 ８ 押湯頂部 ９ 引け
１０ 押湯下部 １１ 板状の流路 １２ 湯口カップ １３ 湯口棒
１４ 湯口部 １５ 空気層 １６ 見切面 １７ 湯口部の溶湯レベル
１８ 押湯頂部の溶湯レベル １９ 揚り押湯 ２０ サイド押湯

Claims (3)

1. 鋳造に用いる押湯であって、堰の部分を除いた押湯の基本形状が直径Ｄ、高さＨの柱状で、Ｈ／Ｄ≧３であり、かつ堰の部分と押湯の基本形状を合せた押湯の体積が製品部の体積の４０％以下とし、凝固過程で押湯頂部の溶湯と鋳型キャビティーの間に空気層を発生させ、押湯頂部の溶湯を保温することを特徴とする押湯。
2. 請求項１記載の押湯を用いる鋳造方法であって、押湯につながる湯道の一部に、湯道よりも冷却速度の速い板状の流路を設けることを特徴とする鋳造方法。
3. 請求項１記載の押湯を用いる鋳造方法であって、注湯完了時点において、鋳型見切面からの湯口部の湯面高さｈ１と、押湯頂部の湯面高さｈ２の差（ｈ１−ｈ２）が１００ｍｍ以下であることを特徴とする鋳造方法。

Images