JPH03155434A - 圧力制御下に金属製品をロストフォーム鋳造する改良された方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属製品、特にアルミニウム及びその合金の
製品を、圧力制御下にロストフオーム（ｌｏｓｔ−ｆｏ
ａｍ）鋳造する方法の改良された方法に係リ、元の方法
は１９８８年５月２０日公開の原特許第２６０６６８８
号に記載されている。

粘結剤を含まない乾燥砂から形成される鋳型に浸漬した
ポリスチレンフオームの原型を鋳造に使用できることは
、主として米国特許第３，１５７，９２４号の示すとこ
ろにより、当業者に知られている。

この方法では、鋳造される金属を前もって溶融し、砂を
横断する導管を介して原型と接触させ、前記原型を燃焼
させて蒸気に変換し、砂粒の間から逃散させることによ
り、原型を金属と徐々に置換える。

この方法では、粉末状の耐火材料の成型化及び塊状化に
よって導管を介してかなり複雑な仕方で中心部と連結さ
れる固型鋳型を事前に製造することを避けることができ
、さらに鋳造物の回収を簡単にし、かつ鋳造材料の再循
環を容易にすることができるので、工業的規模で魅力的
であることが分っている。

しかしながら、この方法は次の幾つかの欠点を有するた
め不利である。

凝固が比較的遅いため、ガス吸着ピンホールの形成を促
進する。

製品の外形が溶湯回りを難しくする場合、熱勾配が比較
的小さいことから微細ひけ栄を生じ得る。

このような欠点を克服する目的で、本出願人はロストフ
オーム鋳造方法を開発しており、それはフランスで公開
された特許出願第２６０６６８８号の主題となっている
。

この出願では、溶融金属を鋳型に充填した後、換言すれ
ば原型を金属によって完全に破壊したとき、フオームに
より放出される蒸気は除かれていて、好ましくは金属が
凝固し始める前に、鋳型と金属の集合に等方的なガス圧
を加えることを教示している。この加える圧力の数値は
時間の経過と共に増加して金属のさし込み現象を避け、
最大値に１５秒未満で到達するようにする。

この出願では、最高圧力の値は０．５〜１．５ＭＰａに
定められた。しかしながら、後にこの範囲は、１９８９
年９月　７日に提出されたフランス追加特許第８９−１
１９４３号出願証明書で１０ＭＰａに拡大され、他の改
良と共に、製品の疲労抵抗を増加することができた。

同時に、製品の変形を生じる金属のさし込み現象のほか
に、金属によるフオームの燃焼中にフオームの先行する
液化に続いて気化が起って、圧力を発生する結果、ガス
が金属に浸透してその中にブローホールを形成すると共
にフオーム残渣の不完全燃焼から生じる炭素介在物が生
じる原因となることも見出した。

この新たな問題を克服するため、出−人が推奨した改良
は１９８９年３月　７日に提出された追加特許第８９−
０３７０６号出願証明書の対象を形成している。

それは圧力を増加することから成り、増加の割合は、砂
の粒度及び原型の浸漬の深さに応じて変化し、砂を横切
る負荷の低下によって界面周辺の溶融金属中に急速かつ
一時的に発生される圧力が０中の圧力に比較して高くな
るような割合である。

この超過圧力は２つの限界の中間に含まれる値に遅し、
続いて前記の圧力が増加するのに伴って減少し、次いで
凝固が完結するまで前記圧力を一定に保つ。

圧力の増加の割合は０．００３〜０．３　Ｍ　Ｐａ　／
ｓｅｃが好ましく、製品の厚さが大きい程、割合は小さ
く、前記の最高の超過圧力は２秒未満で達成される。

本出願人は基本特許出願及びその改良の範囲内でその方
法を改良することを更に試みた。事実、鋳造金属がある
程度の凝固に達する前に最高圧力を加えなければ、前記
圧力の効果は大いに弱まることが知られている。金属の
さし込み現象及びフオームの気化により発生するガスの
製品への浸透現象を避けるには、当初所定の範囲の超過
圧力を保った方がよいことが見出された。これにより、
過度に大きい超過圧力を避けるためには加圧の最初の間
は圧力の増加を中程度にしなければならないと考えられ
る。しかしながら、圧力を加える間中この増加を同じ値
に保つ場合、最高圧力に達する前に金属はすべて事実上
凝固しているのが普通であり、従って方法の有効性が限
定されることが見出された。

このことは本出願人が２段階で圧力を増加する発想を抱
いた理由である。そこで本方法の特徴は、圧力の上昇の
開始から５秒以内の最初の時期には当初０．００３〜０
．３　Ｍ　Ｐａ　／ｓｅｃの割合で圧力を増加させ、次
いで第２の時期には最初の時期よりも大きい割合で最高
圧力に達するまで増加させることである。

このようにして、金属のさし込み及び炭素介在物を防止
する条件並びに金属が全く凝固してしまう前に最高圧力
に達する条件を守ることができる。

最初の時期は２秒以内が好ましく、その理由はこの値が
前記の欠点を避けるのに通常充分なことである。圧力上
昇の割合を増加させることは次の２つの異なる方法のい
づれかにより達成することができる。

−一つは、２段階で行い、その各段階では初め別 に低い一定の割合を適用し、次いで高い一定の連合 ざを適用する。従って時間に対する圧力の曲線は時間ｔ
≦５　ｓｅｃの所に在る点を共有する２つの直線部分に
よって表わされる。これはガス回路に開度の異なる２つ
の断面を示す１個の弁又は２個の弁を設けることにより
達成できる。

又は、割合が絶えず増加する方法で行う。従って、圧力
曲線は絶えず増加する曲線で表わされ、そのＶの値は時
間ｔ≦５　ｓｅｃで０．３Ｍ　Ｐａ　／ｓｅｃ未満であ
る。これは流通横断面が次第に増大する弁を使用して達
成できる。この方法の非限定的なＰ 例は丁τ＝　ｋ　ｔの形式の、時間に対する割合の線型
の増加を生じる開度の法則を適応させることをする。

本発明を下記の実施例により説明することができる。

実施例１ 内燃機関用の管寄せ（ｈｅａｄｅｒ）を珪素６．９重ｉ
％、ｆＩ３．１重量％、マグネシウム０．３重量％、残
りがアルミニウム及び通常の不純物から成るＡ−８７Ｕ
３Ｇ型のアルミニウム合金で１璋した。この管寄せは厚
い７ランジ及び薄いウェアを有し、ウェブの厚さは３ｎ
ｎでその３０％の凝固率を達成する時間は約４秒であっ
た。更にその上、金属の行程（ｐａｔｈ）は長くて、充
填末端での供給速度が低くなり金属の過熱を必要とした
。

０中に浸漬したポリスチレン原型を入れた鋳型中で金属
を鋳造し、本発明により１．５ＭＰａの最高圧力を加え
、下記操作に従った。

−ＩＩ初の２秒間は０．５ＭＰａの圧力を得るため０．
２５Ｍ　Ｐａ　／ｓｅｃの増加。

次の２秒間は、１．５ＭＰａの圧力を得るため０．５　
ＭＰａ　／ｓｅｃの増加。

ガス供給回路中に設けた横断面の異なる２つの弁を使用
してこの操作を行った。

このように凝固率が３０％に達する前に最高圧力が達成
されるような条件を得ることにより、製品中の金属のさ
し込み及び炭素の介在の問題を回避した。

先行技術によれば、終始増加する圧力の使用は、４　ｓ
ｅｃで１．５ＭＰａに達するには、０．３７５ＭＰａ／
　ｓｅｃの増加をすることになったはずで、この値は前
記出願第８９−０３７０６号の課する０゜３０ＭＰａ／
ｓｅｃの限度を越える。

友旗旦ユ 懸架装置のアームを珪素７．５重量％、マグネシウム０
．２５重量％、残りがアルミニウム及びその通常の不純
物から成るＡ−８７Ｇｏ、３型のアルミニウム合金で製
造した。このアームは６〜８ｎＩｌの普通の厚さを有し
、３０％゛の凝固率に達するのに必要とする時間は約２
０　ｓｅｃであった。

本発明により金属を鋳型で鋳造して８ＭＰａの雌鳥圧力
を加え、操作は式ｐ＝２Ｘ１０”２ｔ２　（式中、Ｐは
ＭＰａにより、ｔはｓｅｃにより表わす）に相当する放
物線的圧力上昇を弁の調整によって得るようにした。こ
れは圧力の上昇の速さを且＝　４　Ｘ　１０’ｔとして
達成された。

ｔ この操作により次のようにすることができた。

最初の２　ｓｅｃの間では、０．０８Ｍ　Ｐ　ａ　／　
ｓｅｃ以下の増加の割合を達成した。従って金属のさし
込みを避けるために出願第８９−０３７０６号の課する
０、３０ＭＰａ／Ｓｅｃの限度より遥かに低いが、原型
に由来する気体及び液体の残留物の完全な排除を確保す
る０、００３　Ｍ　Ｐａ　／ｓｅｃの下限よりは、ｔ＝
０．０７５　ｓｅｃの時点から高くなった。

−２０ｓｅｃかけた後に、圧縮の現象が充分起るのに必
要な８ＭＰａの圧力に到達した。

このようにして凝固率が３０％に達する前に最高圧力に
到達するような条件を採用することにより、製品中の金
属のさし込み及び炭素の介在の問題を避けた。

先行技術によれば、終始増加する圧力の使用は、２０秒
で８ＭＰａに達するには、０．４　Ｍ　Ｐａ　／ｓｅｃ
の増加をすることになったはずで、この値は金属のさし
込み現象を避けるのに必要とされる限度を越える。

へ屈人弁理士　坂　　井 淳

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製品、特にアルミニウム及びその合金の製品
   を、圧力制御下にロストフォーム鋳造する改良された方
   法であつて、鋳造される製品の有機フォームの原型を、
   粘結剤を含まない乾燥砂の浴により壁面を定められてい
   る鋳型に浸漬し、その鋳型に液体状態の金属を充填して
   フォームを燃焼することにより、それを徐々に金属に置
   換し、次いで好ましくは金属が凝固を始める前に、鋳型
   及び金属に対して準等方的にガス圧を加え、その圧力は
   ０．５〜１０ＭＰａの一定値に達するまで増加し、圧力
   上昇のフェーズが、砂に対する溶融金属中での超過圧力
   をその最高値が上昇の最初の５秒以内になるように発生
   することを含む方法であり、圧力を、上昇の開始から５
   秒以内の最初の時期には当初０．００３〜０．３ＭＰａ
   ／ｓｅｃの割合で増加させ、次いで最高圧力に達するま
   での第２の時期には最初の時期よりも大きい割合で増加
   させることを特徴とする改良された方法。
2. （２）最初の時期が２秒以内であることを特徴とする請
   求項１に記載の改良された方法。
3. （３）圧力上昇の割合が２つの期間のそれぞれの間で一
   定であることを特徴とする請求項１に記載の改良。
4. （４）前記割合が２つの期間中で連続的に増加すること
   を特徴とする請求項１に記載の改良。