JPH0347667A - 鋳型に液体金属を供給するための方法及び装置 - 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、鋳型に液体金属を供給するための方法及び装
置に係わる。

本発明はより特定的には、非結合性の粒状鋳造用材料中
に埋設されたカス化可能ロストモデル（隆でガス化して
消滅する型）からなる鋳型への鉄合金の供給を、ブリリ
アントカーボン現象が生じないように行う方法及び装置
に係わる。

この種の装置では、各鋳造品毎に発泡ポリスチレン製の
ガス化し得るロストモデルが使用される。

形成したモデルを耐熱性被膜で被覆し、これをいわゆる
鋳型の中に配置して、通常は砂からなる粒状物質中に埋
込み、次いで前記砂を振動で締固めるのである。

このようにして形成した鋳型には液体金属を注入し得、
この液体金属の注入によってガス化可能ロストモデルが
蒸発する。

この方法は一般に、充実鋳型鋳造（ｃｏｕ１６ｅ　ｅｎ
ｍｏｕｌｅ　ｐｌｅｉｎ）という名称で知られている。

鋳鉄又は鋼のような融点の高い鉄合金で部材を製造する
場合には、ロストモデルを構成する材料か必ずしも完全
には蒸発しない。加えて、始めに蒸発したロストモデル
成分が後で部分的に再凝結する現象もしばしば生じる。

これらの現象に起因して、鋳造した部材の表面には炭素
残留物が形成される。

鋼のような炭素含量の低い部材の場合には、炭素残留物
が液体金属中に溶解する。

その場合でも、無視し得ない結果が生じることに変わり
はない。何故なら、その場合は部材の炭素含量に勾配が
生じて、部材の表面が内部より多くの炭素を含むことに
なるからである。

そのため、前述のごとき充実鋳型鋳造ではこれまで、炭
素含量の少ない鋼で高品質の部材を製造することはでき
なかった。

延性鋳鉄部材のような炭素含量の高い金属部材の場合に
は、より深刻な結果が生じる。

即ち、一般にブリリアントカーボンと呼ばれる現象が生
じるのである。この現象はアトランダムに鋳造部材の厚
みの不連続性及び表面の凹凸となって現れ、従って部材
の品買が低下する。

そのため、これまでは、ポリスチレンか又は分解して炭
素残留物を発生する他の任意の材料で形成されたガス化
可能ロストモデルを用いる充実鋳型鋳造法で、機械的特
性に優れた延性鋳鉄部材を簡単に且つ再現性をもって製
造できる方法及び装置は実現されなかった。

ブリリアントカーボンの発生と鋳造部材中での炭素の拡
散とを防止するために、ロストモデルの材料を変えるこ
とが提案された。

そこで、ポリスチレンに代えてメタクリル酸ポリメチル
が登場した。この物質は鉄合金の温度範囲で熱分解する
と完全に蒸発して炭素残留物を発生しない。

しかしながら、この物質を用いると、ブリリアントカー
ボンは発生しないが別の問題が生じる。

即ち、価格が高い上に、強度がポリスチレンより劣るた
めモデルの取扱い時により細心な注意が必要とされ、ま
たガスの発生量が多いために鋳型に供給される金属が逆
流し得、従って鋳型充填時間を二倍にしなければならな
い。

本発明の目的は、これらの問題を解消することにある。

本発明はより特定的には、鉄合金の鋳造温度範囲で炭素
残留物を形成する物質で形成したガス化可能ロストモデ
ルを用いる充実鋳型鋳造法によって、炭素残留物の発生
に関連した問題を解消すると共にブリリアントカーボン
の発生を防止しながら鉄合金部材を製造する方法及び装
置に係わる。

本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づく以下の非限
定的実施例の説明でより明らかにされよう。

本出願人は、仏画特許出願ＦＲ−＾−２２９５８０８号
に記載されているような、液体鋳鉄を鋳型に供給するた
めの装置を使用すると、条件によってはブリリアントカ
ーボンの発生を防止することができることを発見した。

そこで、本発明の方法に従って機能する第１図の装置は
、ケーシング５内で結合剤を含まない砂４の中に埋設さ
れたガス化可能ロストモデル３からなる鋳型２に液体鋳
鉄を供給する装置１を含む。

装置１は、鋳型２に供給すべき液体鋳鉄を収容する、ガ
ス圧で加圧された容器６を含む。

前記容器６は、該容器に気密的に固定されたＭ７と、蓋
７の孔９を通る注入ノズル８とを備え、ノズル８と蓋７
とが気密的に接合されている。ノズル８には、液体鋳鉄
中に侵入して容器６の底面の近傍まで延びるプランジャ
管１０が垂直に挿通されている。

容器６は回路１２を介して加圧ガス源１１に接続される
。この加圧ガス源は加圧ガスを受給する容器からなる。

発泡ポリスチレン製のガス化し得るロストモデル３は２
つの部分、即ち製造すべき部材の形状に対応する部分１
３と、注入路を構成する部分１４とを含み、液体金属は
部分１４を通って製造すべき部材の注入口に供給される
ことになる。

このガス化し得るロストモデル３は、部分１４が耐熱材
製インサート１６に設けられた孔１５の中に配置される
。インサート１６は、ケーシング５の底部に設けられた
孔１７の中に脱着式に固定される。

第１図に示すように、注入ノズル８は上端部がケーシン
グ５のインサート１６に気密的に当接し、プランジャ管
１ｏがインサート１６の孔１５に連通する。

ケーシング５の側壁１９には、このケーシング５を真空
化装置（図示せず）に接続するための複数の孔１８が形
成されている。

第２図に示すように、回路１２は容器６と加圧ガス源１
１との閂の連絡を制御する１つ又は複数の電磁弁で構成
された調整装置２０を有する。この調整装置２０は、容
器６内に存在する圧力を基準圧力と常時比較する計算機
に接続されている。

調整装置２０と容器６との間には、緩衝容量の役割を果
たすガスリザーバ２１が配置されている。このリザーバ
２１は直径の大きい管２２を介して容器６に接続され、
また常設漏出口２３を有する。

ここで、本発明の方法と、本発明の方法に従って機能す
る装置とを説明する。

仏画特許出願ＰＲ−＾−２２９５８０８に記載のような
鋳造装置の一般的作動法に従って、ノズル８をケーシン
グ５の下方面で該ケーシングのインサート１６に気密的
に当接する。

次いで、液体鋳鉄を収容した加圧容器６の圧力Ｐを特定
の速度ｄＰ　／ｄＴ　（Ｔは時間を表す）で増加させる
と、容器内の液体鋳鉄がプランジャ管内を上昇し、イン
サート１６の孔１５を介して特定の流量でゲージング５
内に侵入する。

鋳型２の充填が進むにつれて、鋳型２に注入された液体
鋳鉄の熱の作用でロストモデル３が蒸発する。

先行技術では、この鋳型２の充填段階でブリリアントカ
ーボン現象が発生する。

しかるに、本出願人は、鋳型への液体金属の供給速度を
調整すると、どういう訳か前記現象が消滅することを発
見した。

即ち、本出願人は、ブリリアントカーボンのない部材を
製造せしめる鋳型への液体鋳鉄供給の最適流量が、ガス
１ヒし得るロストモデルの幾何学的条件、より特定的に
はＳハの比［Ｓはロストモデルの表面積、■は体積であ
るコに依存することを発見したのである。

実際、他の総ての条件が同じであれば、Ｓハの比を小さ
くするほどブリリアントカーボンの発生は増えるが、鋳
型への供給流量を成る値まで上げると前記現象は消滅す
る。

そこで本発明の方法では、結合剤を含まない砂の中に埋
設された発泡ポリスチレン製ロストモデルからなる鋳型
で延性鋳鉄部材を製造すべく、液体鋳鉄を収容する加圧
容器で構成された供給装置を介して前記鋳型にその底部
から液体鋳鉄を供給し、この鋳型への液体鋳鉄供給の流
量を、ブリリアントカーボン現象が発生しないようにガ
ス化可能ロストモデルのＳ／Ｖ比に応じて計算する。

そのためには、容器６の内部に存在する圧力を完全に調
整しなければならない。これは、いずれの先行技術装置
でも不可能なことであった。

本発明では、調整装置２０が前記圧力調整を行う。

実際、取り鍋内の圧力を調整したい場合には、取り鍋内
のガスの到達温度の観点から、鋳型の充填後に生じる減
圧段階の間に電磁弁のシールが燃えないように電磁弁を
収り鍋から遠ざけるようにしなければならない。

その結果、圧力調整の安定性を損なう一定時間（ｕｎｅ
　ｃｏｎｓｔａｎｔｅ　ｄｅ　ｔｅｍｐｓ）が生じる。

しかるに、緩衝容量の役割を果たすガスリザーバ２１を
具備すれば、圧力を、直径の大きい、従って圧力降下を
制限する管２２を介して加圧容器６に連通ずるリザーバ
２１内で電磁弁を介して調整することができる。

リザーバ２１は、容器６から流出したガスを電磁弁の機
能から見て許容し得る温度まで冷却せしめる７ 一方、容３６内に導入されたガスがこの容器内で加熱さ
れ、その結果ガスの注入を停止した後で容器内に望まし
くない圧力増加が生じるという事実に起因して、別の調
整問題が発生する。

本発明のシステムは、緩衝容量の役割を果たすリザーバ
２１に設けられた常設漏出口２３の存在によって、鋳型
２の充填段階の間中給気状態に維持される。

以上説明してきたことを、以下に数値で具体的に示す。

重量１７ｋｇの鋳鉄製バルブ本体を前述のごとき鋳造装
置によって鋳型への供給を行いながら製造すべく、供給
容器内の液体鋳鉄を１４２０℃〜１４６０℃にして操作
する時に、鋳型への供給流量を１ｋｇ／ｓ〜３’、３ｋ
ｇ／ｓにすると欠陥部材が形成され、流量を５７ｋｇ／
ｓにすると損傷のない完璧な部材が得られた。

これは、充実鋳型鋳造方法では、供給容器内の圧力を調
整すれば、従って供給流量を調整すれば、ブリリアント
カーボンのない延性鋳鉄部材が得られることを立証する
ものである。

また、重量２．１ｋｇの排気マニホルドの製造では、供
給流量を３．３ｋｇ／ｓにすると損傷のない部材を得る
ことができた。これは、最適流量が部材の、従ってガス
化し得るロストモデルの幾何学的条件に依存することを
立証するものである。

本発明は、単一部材を製造するための鋳型にも複数の部
材を製造するための鋳型にも同様に適用し得る。後者の
場合は、ガス化し得るロストモデルを、製造すべき種々
の部材に対応する複数の部分で構成し、これらの部分を
注入路１４の後にまとめて配置する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に従って機能する充実鋳型鋳造方
法の説明図、第２図は本発明の圧力調整回路の説明図で
ある。 ３・・・・・・ロストモデル、２０・・・・・・圧力調
整装置、２１・・・・・・ガスリザーバ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）鋳鉄の鋳造温度範囲で炭素残留物を発生する物質
   によって形成され且つ結合剤を含まない砂の中に埋設さ
   れたガス化可能ロストモデルからなる鋳型で延性鋳鉄部
   材を製造する方法であつて、鋳型への液体鋳鉄の供給を
   液体鋳鉄を収容した加圧容器からなる供給装置によって
   鋳型の底部から行い、ブリリアントカーボン現象が発生
   しないように、鋳型への液体鋳鉄の供給流量を前記加圧
   容器内の圧力によって調整することを特徴とする方法。 （２）加圧容器内の圧力をガス化可能ロストモデルのＳ
   ／Ｖ比［Ｓはロストモデルの表面積を表し、Ｖは体積を
   表す］に応じて調整することを特徴とする請求項１に記
   載の方法。（３）加圧容器内の圧力を、該加圧容器に接
   続された加圧リザーバからなる緩衝容量内の圧力を変え
   ることによって調整することを特徴とする請求項２に記
   載の方法。 （４）請求項１から３のいずれか一項に記載の方法を実
   施するための圧力調整装置であって、リザーバからなる
   緩衝容量が圧力調整装置と加圧容器との間に挿入されて
   いることを特徴とする装置。 （５）緩衝容量を構成するリザーバが常設漏出口を有す
   ることを特徴とする請求項４に記載の装置。 （６）緩衝容量を構成するリザーバが直径の大きい管を
   介して加圧容器に接続されていることを特徴とする請求
   項４に記載の装置。