JPH0459164A - 加圧鋳造装置 - Google Patents

加圧鋳造装置

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JPH0459164A
JPH0459164A JP16676190A JP16676190A JPH0459164A JP H0459164 A JPH0459164 A JP H0459164A JP 16676190 A JP16676190 A JP 16676190A JP 16676190 A JP16676190 A JP 16676190A JP H0459164 A JPH0459164 A JP H0459164A
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JP
Japan
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molten metal
mold
pressure
sprue
pressurized
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Pending
Application number
JP16676190A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiichiro Noguchi
野口 啓一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH0459164A publication Critical patent/JPH0459164A/ja
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は加圧鋳造装置に関する。
(従来技術) 鋳物に巣と呼ばれる内部欠陥を生じるのは、主として金
属溶湯の凝固時の温度低下に伴って金属の密度が高くな
るためである。すなわち、製品キャビティ内で金属が収
縮してその収縮分を凝固中の溶湯で補えなくなる場合に
上記巣が発生する。
そこで鋳型の製品キャビティ内に注入された溶湯を加圧
することにより、鋳造品の組織の緻密化を図って巣の発
生を防止し、併せて鋳造品の機械的強度を向上させるい
わゆる加圧鋳造法が一般に知られている。
ところで、この加圧鋳゛造は、グイキャストに代表され
るように溶湯に大きな圧力(1000〜2000気圧)
を加えるのが通常であり、従って、この大きな加圧力に
耐えうるように鋳型には金型が適用されている。
これに対して、近年は鋳造技術の進歩に伴い、比較的低
い圧力(数100気圧程度)での溶湯の加圧でも巣のな
い健全な鋳物が得られるようになってきており、金型で
はなくて砂型において加圧鋳造法を採用することも試み
られている。
例えば、特開昭63−137564号公報には、ロスト
フオーム法により砂を用いて造型した鋳型のキャビティ
内に溶湯を満たした後、この鋳型全体を高圧ガス容器内
で加圧することにより、この鋳型内の溶湯に加圧力を付
与するという技術か開示されている。
一方、上記金型を用いたダイキャストの場合、溶湯を製
品キャビティから離れた湯口側から加圧することになる
ため圧力ロスがあり、かつ、製品キャビティが複雑な形
状を有するものであれば、その複雑な形状部分に中に注
入されている溶湯は放熱面積が大きく早期に凝固するた
め、製品キャビティの細部にまで加圧力を効果的に及ぼ
すことが困難になる。したがって、このダイキャストで
は前述のような高い圧力を必要とするため、加圧手段が
大型になるとともに、高圧力であるが故に鋳型として砂
型を使用できず、かつ中子を用いた複雑形状製品の鋳造
も困難であった。
(発明の目的) そこで本発明は、鋳型として中子を備えた砂型を用いた
場合でも、鋳型を破損することなしに、製品キャビティ
各部の溶湯を効果的に加圧することができ、これにより
緻密な組織を有する良質な鋳物を得ることかできる加圧
鋳造装置を提供することを目的とする。
(発明の構成) 本発明は、鋳型を収容する圧力容器と、製品キャビティ
内に注入された溶湯を鋳型の湯口側から気体加圧する第
1加圧手段と、製品キャビティ内の溶湯を製品キャビテ
ィ側から気体加圧する第2加圧手段と、上記圧力容器内
を上記第1および第2加圧手段よりも低い圧力で加圧す
る第3加圧手段と、溶湯と鋳型との境界を湯口側でシー
ルする第1シール手段と、溶湯と鋳型との境界を製品キ
ャビティ側でシールする第2シール手段とを備えている
ことを特徴とする。
(発明の効果) 本発明によれば、第1加圧手段によって湯口に供給され
た加圧気体により、溶湯を湯口側から加圧するとともに
、第2加圧手段によって製品キャビティ側に供給された
加圧気体により、製品キャビティ内の溶湯を内側から加
圧し、さらに容器内に収容された鋳型全体を第3加圧手
段によって加圧しているから、第1、第2加圧手段の圧
力と第3加圧手段の圧力との間に圧力差を適当に設ける
ことによって、溶湯全体を隈なく加圧することができ、
しかも溶湯と鋳型との密着が良好になり、面精度や冷却
性が向上する。また指向性凝固に応じて未凝固部分をよ
り積極的に(大圧力をもって)加圧できるから、鋳物全
体に亘ってその組織の緻密化と機械的強度の向1上を図
ることができる。さらに鋳型全体が圧力容器内に収容さ
れることによって、雰囲気が大気圧の場合に比較して鋳
型内外の圧力差を小さくすることができ、鋳型の負荷が
軽減されるから、鋳型の形状保持性が高められ、主型を
砂型で作成した場合でも、鋳型が破損するおそれがない
等の数々の利点を有するものである。
(実 施 例) 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図において、鋳型Aは、第1主型1、第2主型2お
よび中子3とよりなり、これら両生型1.2と中子3と
により、アルミニウム製のフランジ付きカップ状製品を
形成するための製品キャビティ4か両生型1.2および
中子3により構成されている。両生型1.2および中子
3は、通常のレジン硬化剤を含む通気性のある自硬性砂
型であり、砂は珪砂6号を用いている。
第1主型1には、湯口5、湯道6およびゲート7が形成
され、製品キャビティ4の上方を覆う第2主型2にはエ
ア抜き通路8が設けられている。
また湯口5の周囲には湯溜り溝9が環状に形成されてい
る。湯道6は、湯口5から延びる垂直部の内径が20m
m、垂直部からゲート7に至る水平部の内径が10mm
であり、ゲート7の内径は8mm、製品キャビティ4の
最大内径は120 mmである。
フランジ付きカップ状製品の中空部を形成するだめの中
子3は、第1主型1に結合された第2主型2に金属製(
ステンレススチール製)幅木11で支持されていて、こ
の金属製幅木11には、中子3の内部へ加圧エアを供給
するための第2エア導入通路12が形成されている。
鋳型A全体は雰囲気加圧用の圧力容器13内に収容され
ている。この容器13は、上部筐体13aと下部筐体1
3bとがボルト締めされて一体化されたものよりなり、
上部筐体13aには、鋳型Mの湯口5の直上方位置に、
湯口5の周囲の湯溜り部9の外径よりも大きい内径を有
する円形の開口14が、湯口5および湯溜り部9と同軸
的に形成されている。容器13の開口14の上方には、
開口14を密閉するための蓋部材15を上下方向に摺動
可能に設けたフレーム16が配設されており、蓋部材1
5はモータ17によって下降して容器13の開口14を
密閉するようになっている。また蓋部材15の支持して
いる部材の上端にはシリンダ18が固定され、このシリ
ンダ18から蓋部材15を貫通して下方へ延びるピスト
ンロッド19の下端に、湯口5を密閉するための蓋部材
20が取付けられている。この蓋部材20は容器13の
開口14の蓋部材15の内部において蓋部材15と同軸
的に設けられている。湯口5を密閉するための蓋部材2
0は、湯口5の密閉時に、湯口5の周囲に環状に形成さ
れた湯溜り溝9内の溶湯内に没入するスカート部20a
を備え、後述するように溶湯と鋳型Aとの境界を湯口5
側でシールする第1シール手段を構成する。そしてピス
トンロッド19内には、蓋部材20が湯口5をシールし
たとき、蓋部材20によって湯口5の上方に形成される
閉空間21に加圧エアを供給するための第1エア導入通
路22が形成されている。
23は加圧エア源で、上記加圧エア源23は、第1制御
部24、第1導管25を介して第1エア導入通路22に
接続されている。また上記加圧エア源23は、第2制御
部26および第2導管27を介して金属製幅木11内の
第2エア導入通路12に接続されている。上記第2導入
管27は容器13の下部筐体13bの壁部を貫通して容
器13内に導入され第2エア導入通路12に接続されて
いる。また、上記金属製幅木11の製品キャビティ4へ
の露出面には、この金属製幅木11の外周に周回溝28
が0.8mm ピッチのねじ溝によって形成されている
。この周回溝28は、後述するように、溶湯と鋳型へと
の境界を製品キャビティ4側でシールする第2シール手
段を構成する。さらに上記加圧エア源23は、第3制御
部29および第3導管30を介して下部筐体13bの壁
部に接続されている。上記蓋部材15.20、モータ1
7およびシリンダ18を備えたフレーム16、加圧エア
源23および第1〜第3制御部24.26.29はユニ
ット化されていて、この加圧ユニットはロボットに搭載
されている。
次に、本発明による加圧鋳造装置を用いたアルミニウム
合金製品の加圧鋳造方法を各工程順に説明する。
(1)鋳型Aおよび容器13の組立て 中子3を第2主型2に金属幅木11により支持し、この
第2主型2を第1主型1に結合する。なお、主型1.2
および中子3には加圧時の溶湯差込み防止のため塗型剤
を塗布しておく。このように組立てられた鋳型Aを下部
筐体13b内に入れ、第2導管27を金属製幅木11の
上部に接続した後、下部筐体13bに上部筐体13aを
締着して容器13を組立てる。
(2)注湯 湯口5からアルミニウム合金溶湯を湯溜り部9に溜るレ
ベルまで注湯する。製品キャビティ4および湯道6等内
のエアはエア抜き通路8から容器13内に抜け、かつこ
のエア抜き通路8内に流入した溶湯はエア抜き通路・8
内面との接触により急冷凝固し、このエア抜き通路8を
塞ぐ。
(3)容器13および湯口5の密閉 加圧ユニットを搭載したロボットを湯口5の上方へ移動
させ、モータ17を駆動してフレーム16に設けられて
いる蓋部材15を下降させて容器13の開口14に取付
け、容器13を密閉する。
次にシリンダ18を作動させて蓋部材20を下降させ、
この蓋部材20のスカート部20aを湯溜り溝9に没入
させ、かつ湯口5の上方に閉空間21を形成する。蓋部
材20のスカート部20aが没入した湯溜り溝9内の溶
湯は、このスカート部20aとの接触により急冷凝固し
、これにより、溶湯と鋳型Aとの境界を湯口5側でシー
ルする第1シール手段が構成される。
(4)1次加圧 第1制御部24を作動させて、湯口5の上方の閉空間2
1に3〜4気圧の加圧エアを供給して凝固初期の溶湯を
湯口5から加圧する。この凝固初期の溶湯はほとんど液
体であるため、湯口5からの加圧力はパスカルの原理に
より溶湯全体に均一に行き渡る。したがって加圧前は、
第2図に示すように表面張力によって金属製幅木11外
周の周回溝28内に入りこむことができなかった溶湯M
が、上記加圧により、第3図に示すように周回溝28内
に押しこまれて周回溝28内面に密着し、急冷凝固する
ことにより、この金属製幅木11の部位において第2主
型2と中子3との間を完全にシールする。すなわち、溶
湯と鋳型Aとの境界を製品キャビティ4側でシールする
第2シール手段が構成される。
(5)2次加圧 続いて第2制御部26を作動させて、中子3の内部に3
〜4気圧の加圧エアを供給し、この加圧エアによる加圧
力を中子3の砂の粒子間隙を通じて中子3の表面から製
品キャビティ4内の溶湯を加圧する。次に第3制御部2
9を作動させて容器13内を加圧するとともに、第1、
第2制御部24.26により、湯口5側および中子3側
の圧力を容器13内の圧力(雰囲気圧)に対して約5気
圧の圧力差を維持しながら上昇させ、湯口5側および中
子3側の圧力を約25気圧、容器13内の圧力を約20
気圧にした状態で、この圧力を凝固完了まで保持する。
この場合、製品キャビティ4内の溶湯は、中子3を介し
て内側からも加圧されることになり、主型1.2に押し
当てられた状態になるため、主型1.2からの放熱が促
進されて凝固速度か上昇する。そしてこのように溶湯が
内側から加圧されかつ高い凝固速度が得られるため、鋳
物は結晶粒が微細になり組織が緻密になって、機械的強
度の向上が図れることになる。また、中子3の全表面か
ら溶湯に加圧力が作用するため、製品キャビティ4内の
溶湯はその全体が均等に加圧されることになる。このこ
とは、製品キャビティ4の形状が複雑であっても、この
製品キャビティ4の細部にまで加圧力を及ぼすことがで
きるということであり、金属組織の緻密さにむらを生じ
ることもなくなるのである。
さらに鋳型A全体が容器13内において加圧されている
ため、主型1.2が受ける負荷は小さくなり、主型1.
2が砂型であるにも拘らず、湯口5側および中子3側か
ら比較的高い2次加圧力をかけても、その破損を招くお
それはないものである。また中子3自体も加圧力の影響
を直接受けないため、中子3が破損するおそれもない。
(6)型ばらし シリンダ18およびモータ17を作動させて蓋部材15
.20を容器13および湯口5がらそれぞれ取外し、か
つ容器13の上部筐体13aを下部筐体13bから取外
して鋳型Aを容器13内から取出し、次に主型1.2を
ばらして鋳造品を取出し、さらに金属製幅木11を鋳造
品から外して、中子砂の取出しを行なう。この場合、金
属製幅木11は周回溝28によって鋳造品に螺合された
状態にあるから、鋳造品に対し回転させることにより、
容易に鋳造品から取外すことができる。
以上の説明で明らかなように、本発明による加圧鋳造装
置を用いれば、複雑な形状の製品を鋳造する場合にも、
製品キャビティの細部まで加圧力を及ぼしながら、溶湯
を鋳型に密着させることができるから、鋳物全体に亘っ
て面精度が良好で、かつ緻密な組織と高い機械的強度を
備えた鋳物を鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による加圧鋳造装置の実施例の構成を示
す断面図、第2図はその金属製幅木と溶湯との関係を溶
湯加圧前の状態で示す断面図、第3図は同関係を溶湯加
圧後の状態で示す断面図である。 1.2・・・主型 4・・・製品キャビティ 9・・・湯溜り溝 12・・・第2エア導入通路 13・・・容器 15.20・・・蓋部材 22・・・第1エア導入通路 23・・・加圧エア源 3・・・中子 5・・・湯口 11・・・金属製幅木 14・・・容器の開口 28・・・周回溝

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 製品キャビティを有する鋳型を収容する圧力容器と、 上記製品キャビティ内に注入された溶湯を上記鋳型の湯
    口側から気体加圧する第1加圧手段と、上記製品キャビ
    ティ内の溶湯を製品キャビティ側から気体加圧する第2
    加圧手段と、 上記圧力容器内を上記第1および第2加圧手段よりも低
    い圧力で加圧する第3加圧手段と、上記溶湯と上記鋳型
    との境界を湯口側でシールする第1シール手段と、 上記溶湯と上記鋳型との境界を製品キャビティ側でシー
    ルする第2シール手段と を備えていることを特徴とする加圧鋳造装置。
JP16676190A 1990-06-27 1990-06-27 加圧鋳造装置 Pending JPH0459164A (ja)

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JP16676190A JPH0459164A (ja) 1990-06-27 1990-06-27 加圧鋳造装置

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JP16676190A Pending JPH0459164A (ja) 1990-06-27 1990-06-27 加圧鋳造装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102941334A (zh) * 2012-11-27 2013-02-27 山东圣泉化工股份有限公司 一种铸造加压装置、铸造加压系统及铸造加压方法
JP2015047607A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 日立金属株式会社 鋳造装置

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