JP6593041B2 - 鋳造装置および酸化物除去方法 - Google Patents

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本発明は鋳造装置のなかでも低圧鋳造又は低中圧鋳造の鋳造装置および酸化物除去方法に関する。
従来から、アルミホイール等のアルミニウム複合製品を低圧鋳造又は低中圧鋳造により
製造する鋳造装置が知られている。この種の鋳造装置では、加圧室(るつぼ)内に溶湯を
収容した状態で加圧室内の圧力を高め、この圧力により溶湯を加圧室からストークを介し
て金型のキャビティに充填する。続いて、所定の加圧状態を維持しつつ、溶湯をキャビテ
ィ内で凝固させて鋳造製品を鋳造する。最後に型開を行って、鋳造製品を取り出す。
アルミニウムなどの酸化され易い金属またはそれらの合金を差圧鋳造する場合は、通常、金型のキャビティの注入径路に酸化物除去用フィルタを設置し、キャビティ内への酸化物(ノロ)の浸入を防止するようにしている。そして従来、このような酸化物除去用フィルタとしては、金網製の平板状フィルタが多く用いられていたが、金型の湯口部(ゲート)のキャビティ側出口面に単に載置する設置形態となるため、その浮上がりや位置ずれが避けられず、キャビティ内への酸化物の浸入による鋳造品質の悪化を招くという問題があった。そこで最近では、同じ金網製の皿状フィルタ、前記湯口部の出口内部に嵌着して用いることにより、前記浮上がりや位置ずれを防止するようにしている。なお、この種の酸化物除去用フィルタとしては、保持炉から金型内に溶湯を揚げるためのストークの先端部に装着して用いられるものもある。
注湯室の湯面は空気に触れさせていることから完全に酸化を抑制することはできず、溶湯の酸化は待機時間が長くなるほど湯面の酸化物層は成長し厚さが増していくことになる。この湯面の酸化物が製品内部に混入すると機械的性質が著しく損なわれる。
金型、注湯室、加圧室、保持室のうち前記3室を具備する低圧鋳造炉では注湯室湯面の酸化物除去方法としては、通常、金型を開いて下型の湯口穴から清掃用治具を挿入して湯面酸化物を掻き取る操作が行われている。ただし、この操作では湯口穴を通過することができる大きさの治具しか挿入することができないため、作業性が悪く湯面酸化物を隈なく除去することは困難であった。
特開2007−38264号公報
注湯室の湯面は空気に触れさせていることから完全に酸化を抑制することはできず、溶湯の酸化は待機時間が長くなるほど湯面の酸化物層は成長し厚さが増していくことになる。この湯面の酸化物が製品内部に混入すると機械的性質が著しく損なわれる。
酸化物の対策のためには、湯口の部分にフィルタを設置して、酸化物をこしとるという方法が行われている。しかし、この方法では金網状のフィルタの入った鋳造製品の処理で再溶解の際に大きな問題があった。
また、金型、注湯室、加圧室、保持室のうち前記3室を具備する低圧鋳造炉では注湯室湯面の酸化物除去方法としては、通常、金型を開いて下型の湯口穴から清掃用治具を挿入して湯面酸化物を掻き取る操作が行われている。ただし、この操作では湯口穴を通過することができる大きさの治具しか挿入することができないため、作業性が悪く湯面酸化物を隈なく除去することは困難であった。
溶湯を保持する保持室と、
前記保持室に第1連通路を介して連通し前記保持室から供給される溶湯を収容すると共
に前記溶湯の上面に密閉空間を形成する加圧室と、
前記加圧室と第2連通路を介して連通し上端開口が金型のキャビティの開口に連通する
注湯室とを具備する鋳造装置による酸化物除去方法において、
下方に開口を有するキャビティを形成する金型の開口部に酸化物採取カップと酸化物採取スリーブを取付け、前記加圧室を加圧することにより、前記注湯室の酸化物と溶湯が酸化物採取スリーブを通過した後、酸化物と溶湯が酸化物採取カップに捕捉されるようにした。
溶湯を保持する保持室と、
前記保持室に第1連通路を介して連通し前記保持室から供給される溶湯を収容すると共
に前記溶湯の上面に密閉空間を形成する加圧室と、
前記加圧室と第2連通路を介して連通し上端開口が金型のキャビティの開口に連通する
注湯室とを具備する鋳造装置において、
注湯室内の酸化物を除去する酸化物除去装置を具備する鋳造装置。
酸化物除去装置は、酸化物採取カップと酸化物採取スリーブからなるようにした。
酸化物採取カップと酸化物採取スリーブは組立式になり、金型の開口部に挿入するようにした。
量産の鋳込みを行う前にこの操作を行うことで、簡便容易にかつ確実に注湯室湯面に浮遊する酸化物を捕捉することができ、製品鋳造に供する溶湯を清浄に保つことが可能になり、従来のような捨て打ちが不要となり、1個目から製品が採れるので歩留まりが上がる。
この操作は酸化物が成長する時間が長い、即ち停止時間が長いほど除去効果は大きいが、量産前に限らず、チョコ停中にも少なからず湯面の酸化は進行する。従い、チョコ停直後に実施することも有効である。
従来のような、フィルタや酸化物除去治具が不用となった。
実施の形態に係る鋳造装置を示す概略図である。 実施の形態に係る図1の矢視図Aを示す概略図である。 実施の形態にある酸化物の除去方法のフローの概略図である。
本発明に係る低圧鋳造炉の酸化物除去方法の実施形態を、図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図1は、実施の形態に係る鋳造装置を示す概略図である。本実施の形態に係る鋳造装置
は、主に0.2MPa未満の圧力を加える低圧鋳造に用いられる。鋳造装置は、図1に示
すように、溶湯10を保持する保持室20と、この保持室20と第1連通路70を介して
連通されて保持室20から供給された溶湯10を保持する加圧室30と、この加圧室30
と第2連通路80を介して連通されたストーク40とを有する。ストーク40は、その上
端が固定金型51及び可動金型52からなる金型50のキャビティ53に連通する固定金
型51の開口に接続されており、溶湯10をキャビティ53に供給する。なお、保持室2
0、第1連通路70及び第2連通路80には、各々溶湯10を500℃〜700℃程度の
溶融状態を維持するのに必要な温度まで加熱するヒータ21,71、81が設けられる。
保持室20には、溶湯10の加圧室30への供給を制御するストッパー22が設けられ
ている。ストッパー22は、鋳造工程の始めの状態において、加圧室30内に常に一定の
溶湯10が収容されるように、制御部で制御され、保持室20の第1連通路70への入口を開閉する。
加圧室30の上端開口部は、蓋体34によって閉塞され、加圧室30内の溶湯10の上
面空間は密閉空間となる。この密閉空間にガス導入口31を介してガス供給部90が接続
されている。ガス供給部90は、ガス導入口31を介して、不活性ガスを加圧室30内に
供給する。また、蓋体34には溶湯10の液面に向けて湯面検知棒32が設置されている
。湯面検知棒32は、保持室20から加圧室30に溶湯10が送られる際、加圧室30内
の溶湯10の湯面レベルが所定レベルに達したか否かを検知する。また、蓋体34の上部
には、変位計33が設置されている。変位計33は、加圧室30内の溶湯10の湯面レベ
ルの変位を検知する。変位計33は、例えば、レーザセンサ、超音波センサ、フロートセ
ンサ等である。
図2は図1の鋳造装置をA方向から見た図である。注湯室45の上部には型締め装置55が固定されており、型締め装置55の上側には上型52、下側には下型51が取付けられている。型締め装置55は油圧シリンダ53により上型52が上下する構成になっている。
型締め装置55に取付けられた下型51の開口部46には酸化物採取カップ61と酸化物採取スリーブ62が取付けられている。また、開口部46のことを湯口とも呼ぶ。
図3に酸化物の除去方法のフロ−を示す。
(1)下型の開口部46に酸化物採取カップ61を取付ける。
(2)酸化物採取カップ61に酸化物採取スリーブ62を取付ける。
酸化物採取カップ61と酸化物採取スリーブ62の材質は鉄系の材料である。また使用する時には離型剤を塗ってもよい。
(3)酸化物は溶湯よりも軽いため注湯室のなかでは酸化物は溶湯の湯面に浮遊した状態で存在する。
鋳造装置の加圧室30をガスにより加圧することによって注湯室45の溶湯10の湯面が上昇し、その後酸化物を含んだ溶湯は酸化物採取スリーブ62の中を通過し、酸化物採取カップ61の中に注ぎ込まれる。酸化物採取カップ61の中が酸化物を含んだ溶湯63でいっぱいになると加圧室30の加圧を停止する
以上の操作で湯面の酸化物が、酸化物を含んだ溶湯63という形態で酸化物採取カップ61のなかに捕捉されている。
(4)加圧室30のガスの圧力を抜くと、注湯室45内の湯面は下に下がる。このとき湯面にあった酸化物は、酸化物を含んだ溶湯63という形態で酸化物採取カップ61のなかに捕捉されているので、注湯室45の溶湯の湯面は酸化物のない清浄な湯面となっている。
(5)この状態になって、酸化物を含んだ溶湯63の入った酸化物採取カップ61と酸化物採取スリーブ62を治具などで下型51から取り外す。
一方、酸化物採取カップ61と酸化物採取スリーブ62を取り外した鋳造装置は鋳造を開始する。
(6)下型51の開口部46から取り外された酸化物採取カップ61と酸化物採取スリーブ62と酸化物を含んだ溶湯63を示す。点々で示した領域が酸化物を含んだ溶湯63である。
この状態で、酸化物採取カップ61と酸化物採取スリーブ62と捕捉した酸化物を含んだ溶湯63が常温になるまで冷却する。常温まで下げるのは、急激でも、ゆっくりでも良い。
(7)冷却すると、まず酸化物採取カップ61をとりはずす。
(8)次に酸化物採取スリーブ62をとりはずし、酸化物採取スリーブ62と酸化物を含んだ溶湯の凝固した物を分離する。
本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。
量産の鋳込みを行う前にこの操作を行うことで、簡便容易にかつ確実に注湯室湯面に浮遊する酸化物を捕捉することができ、製品鋳造に供する溶湯を清浄に保つことが可能になり、従来のような捨て打ちが不要となり、1個目から製品が採れるので歩留まりが上がる。
この操作は酸化物が成長する時間が長い、即ち停止時間が長いほど除去効果は大きいが、量産前に限らず、チョコ停中にも少なからず湯面の酸化は進行する。従い、チョコ停直後に実施することも有効である。
従来のような、フィルタや酸化物除去治具が不用となった。
10 溶湯
20 保持室
30 加圧室
40 ストーク
45 注湯室
50 金型
51 下型
52 上型
61 酸化物採取カップ
62 酸化物採取スリ−ブ
63 酸化物を含んだ溶湯

Claims (1)

  1. 溶湯を保持する保持室と、
    前記保持室に第1連通路を介して連通し前記保持室から供給される溶湯を収容すると共に前記溶湯の上面に密閉空間を形成する加圧室と、
    前記加圧室と第2連通路を介して連通し上端開口が金型のキャビティの開口に連通する注湯室とを具備する鋳造装置による酸化物除去方法において、
    下方に開口を有するキャビティを形成する金型の開口部に酸化物採取カップと酸化物採取スリーブを取付け、前記加圧室を加圧することにより、前記注湯室の酸化物と溶湯が酸化物採取スリーブを通過した後、酸化物と溶湯が酸化物採取カップに捕捉されることを特徴とした鋳造装置の酸化物除去方法。
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