JPH048137B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミツクシエル鋳型の不活性ガス
雰囲気下における鋳造方法に関する。

（従来の技術） 従来、セラミツクシエル鋳型を用いて鋳造する
方法として、主として、大気下で鋳型の上部開口
より溶湯を注入する落し込み鋳造方法および鋳型
の底部より溶湯を注入する押上げ鋳造方法が採ら
れている。

しかし、これらの鋳造方法はいずれも、溶湯が
鋳型内に注入される際に、溶湯が空気と接触する
ため、溶湯が空気中の酸素と反応して、酸化皮膜
等の酸化生成物が生じ、これが鋳造製品の内部に
巻込まれる。また、上記酸化皮膜等の酸化生成物
の発生により、溶湯の流動性が損われ、これが湯
境等の内部欠陥を生じさせることがあり、鋳造製
品の品質を低下させると云う問題点があつた。

そこで、特開昭57−70078号公報に開示されて
いるように、セラミツクシエル鋳型の内部にアル
ゴンガスを吹き込み、鋳型内部の空気をアルゴン
ガスで置換した状態で、上部開口より溶湯を鋳型
内に注湯し、溶湯の酸化を防止して鋳造する方法
が案出されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の不活性ガス雰囲気におけ
る鋳造方法では、不活性ガスは大気圧下で鋳型キ
ヤビテイに供給されているだけであるので、セラ
ミツクシエル鋳型の内壁の砂粒によつて形成され
た凹凸間に残留した空気が完全に排除され難い。
このため、注湯量の割には表面積の大きい薄肉鋳
物では、残留空気による溶湯の酸化を無視するこ
とができず、溶湯の酸化により流動性が悪化し、
湯境等の内部欠陥が生じ易いというが問題があ
り、また鋳肌の平滑性のより一層の向上も望まれ
ている。

本発明はかかる問題に鑑みなされたものであつ
て、セラミツクシエル鋳型によつて、鋳造する場
合、鋳物が薄肉鋳物であつても、溶湯の流動性が
損われず、湯境等の内部欠陥が発生し難く、鋳肌
の良好な鋳造方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の鋳造方法は、セラミツクシエル鋳型の
内部に空気より重い不活性ガスを吹き込んだ後、
取鍋の底部に設けられた流出口から取鍋内の溶湯
を鋳型内部に注入する不活性ガス雰囲気下におけ
る鋳造方法において、上下端が開口した筒状本体
の側壁に開閉弁を介して大気に連通したガス放出
管および大気圧よりも高い圧力に設定された圧力
性御弁を介して大気に連通したガス抜き管を備え
た介装台を設け、該介装台の下端開口外周部を前
記鋳型の上端開口外周部に同心状に連設し、該介
装台の上端開口部をシール材によつて密閉した状
態で前記鋳型の内部にその底部から不活性ガスを
吹き込み、鋳型内部の空気を前記ガス放出管から
放出して不活性ガスと置換した後、ガス放出管を
閉塞し、更に不活性ガスを吹き込み、弁体によつ
て流出口が閉塞された取鍋を前記介装台の上部に
前記シール材を介して連設し、前記流出口から弁
体を外して取鍋内の溶湯を流出口からシール材を
貫通させて鋳型内に注入すると共に不活性ガスの
吹き込みを停止する。

（作用） 鋳型の底部からその内部空間に空気より重い不
活性ガスを吹き込むと、鋳型内部において下方よ
り上方にかけて不活性ガスが順次充填される。一
方、不活性ガスと置換された空気は、介装台の上
端開口部がシール材により密閉されているため、
介装台に備えられたガス放出管から大気中に順次
放出される。尚、ガス放出管は大気に連通してい
るため、鋳型内部空間のガス圧は大気圧に止ま
る。

鋳型内部空間が不活性ガスと置換した後、ガス
放出管の開閉弁を閉めて閉塞し、更に不活性ガス
を吹き込むと、不活性ガスは圧力制御弁を介して
ガス抜き管から大気中に排出される。この場合、
圧力制御弁は大気圧よりも高い圧力すなわち正圧
に設定されているため、鋳型内部に充填された不
活性ガスのガス圧も圧力制御弁によつて設定され
た圧力となる。セラミツクシエル鋳型は通気性を
有するため、鋳型内部が正圧になると、鋳型内部
の不活性ガスは前記ガス抜き管から放出されると
共に鋳型壁面を通して外部に排出される。このた
め、鋳型の内部壁面の砂粒によつて形成された凹
凸間に残留した空気も、不活性ガスと共に壁面を
通して外部へ排出され、鋳型内部空間はほぼ完全
に不活性ガスと置換される。

そして、不活性ガスを吹き込んだ状態で、介装
台の上部に取鍋を連設し、取鍋の流出口を閉塞す
る弁体を外して流出口から溶湯を流下させると、
溶湯はシール材を破つて貫通し、鋳型内に注入さ
れる。この際、鋳型内壁面には残留空気がなく、
鋳型内部はほぼ完全に不活性ガスと置換されてい
るため、溶湯の酸化はほぼ完全に防止され、溶湯
の流動性が損われることがない。

溶湯の取鍋内への注入と共に不活性ガスの吹き
込みも停止されるが、鋳型内部には空気より重い
不活性ガスが充填されており、鋳込みも短時間で
終了するため、溶湯の酸化による流動性の低下の
おそれはない。尚、鋳型内部の不活性ガスは、溶
湯の注入に従つて、順次ガス抜き管を通して、ま
た流出口より取鍋内の溶湯中を浮上して大気中に
放出されるが、この際、ガス放出管の閉塞を解除
するようにしてもよい。

（実施例） 第１図は本発明を実施するための鋳型装置１を
示しており、セラミツクシエル鋳型３と、その上
端開口外周部に連設された介装台４と、更にその
上に付設される取鍋２とによつて構成されてい
る。

前記鋳型３は図示省略したドライサンドにより
バツクアツプされて、固定状態とされるもので、
押湯が注入される押湯部５と、製品が鋳造される
製品鋳造部６とを上下に一体連設して成る。製品
鋳造部６底部には、鋳造部６内外を連通する連通
孔７が形成され、該連通孔７に着脱自在に備えら
れたガス吹き込み管８を介してアルゴンガス等の
空気より重い不活性ガスが鋳型３の内部に吹き込
まれる。押湯部５の上端には開口部９が形成され
ると共に、該上端には開口外周部を構成するフラ
ンジ１０が形成されている。

前記介装台４は鋳型３と取鍋２との間に介装さ
れるもので、上下に開口する筒状の本体４Ａを備
え、その上下端に開口外周部を構成するフランジ
１１，１２を有し、下側フランジ１２が、セラミ
ツクウール等から成るパツキン材１３を介して、
フランジ１０に着脱自在に連設されることで、介
装台４と鋳型３とが一体化されて、両者の内部は
連通状とされる。介装台４の本体４Ａの高さ方向
中央部には、等間隔で４個の貫通孔１５が開設さ
れ、その内の３個にはガス放出管１４が開閉弁１
４Ａを介して各々取り付けられ、残る貫通孔１５
には、圧力制御弁として例示するリリーフ弁１６
を介してガス抜き管１７が着脱自在に取り付けら
れている。介装台４の上端開口部１８は、上側フ
ランジ１１に貼着されるシール材１９により閉鎖
される。シール材１９としては紙等が用いられ
る。

取鍋２は、介装台４の上側フランジ１１上にシ
ール材１９を介して連設状に配設されるもので、
底部中心部に流出口２０が形成されており、該流
出口２０が、棒状ストツパにて例示する弁体２１
により開閉される。

上記のように構成した鋳型装置１により鋳造作
業する際には、まず、所定条件により焼成済の高
温セラミツクシエル鋳型３をドライサンド等でバ
ツクアツプして固定し、押湯部５のフランジ１０
上にリング状のパツキン材１３を介して介装台４
をセツトするのであるが、介装台４の上側フラン
ジ１１にはシール材１９を予め貼着しておき、介
装台４の上端開口部１８を密閉しておく。この状
態で、ガス吹き込み管８から、アルゴンガス等の
空気より重い不活性ガスを鋳型３の内部にその底
部から吹き込んで、鋳型３の内部の空気を、介装
台４のガス放出管１４から外部に排出し、鋳型３
の内部を不活性ガスと置換する。そして、ピロガ
ロール液又は同試薬による検査により、ガス放出
管１４から放出される排気ガス中の酸素含有量が
1.0％以下であることを確認した後、鋳型３内に
残存する空気、特に鋳型３の内部壁面の砂粒によ
つて形成された凹凸間に残留した空気を外部に追
い出すために、開閉弁１４Ａを閉じてガス放出管
１４を密閉し、リリーフ弁１６の設定圧を所定の
正圧（ゲージ圧で0.1〜0.5Kg／cm²程度）とし、こ
の状態で、不活性ガスを鋳型３の内部に所定時間
（10分〜30分間）吹き込み、該内部の残留空気を
外部に追い出して、同内部に不活性ガスをほぼ完
全に充填する。その後、溶湯の入つた取鍋２を、
介装台４上に貼着されたシール材１９上にセツト
し、弁体２１を抜いて、流出口２０を開放し、流
下する溶湯によりシール材１９を破らせて、流出
口２０と介装台４の上端開口部１８とを連通さ
せ、溶湯を鋳型３内に注入して、鋳造するのであ
る。そして、上記溶湯の注入と同時（若干時間を
遅らせてほぼ同時としてもよい。）に開閉弁８Ａ
を閉じ、鋳型３の内部への不活性ガスの吹き込み
を停止する。鋳造後の作業は従来と同様であり、
鋳型３を分離して型ばらしし、製品鋳物を取り出
す。尚、ガス吹き込み管８の内部にはある程度の
溶湯が浸入し、凝固するので、使用後、廃棄され
る。溶湯の浸入を防止するには連通孔７にポーラ
スプラグを装着すればよい。

本発明は、セラミツクシエル鋳型を用いる薄肉
精密鋳造に効果的であるが、特に溶湯の酸化が生
じ易い、 (イ) 酸化反応の激しい材質の鋳物の鋳造 (ロ) 材料がステンレス鋼等のように融点の高いも
のであつて、鋳型の耐火度が問題となる鋳物の
鋳造 に適用した場合に効果が著しい。

本発明に係る鋳造方法と、従来の落し込み鋳造
方法又は押上げ鋳造方法により、アルミニウムを
含む溶湯で、Nibralブレード（表面積1.2m²）を
鋳造した具体的結果を下記に示す。

従来の鋳造方法では鋳造作業時に、溶湯中のア
ルミニウムと空気中の酸素とが反応して、二酸化
アルミニウムが生成され、これが鋳造欠陥となつ
た。これに対して本発明に係る鋳造方法（不活性
ガスとして、アルゴンガス使用）では鋳造作業時
に、上記のような酸化生成物が生成されることは
なかつた。このため、鋳造したブレードの仕上代
を従来の４mmから1/4の１mmにできると共に、溶
接補修面積が従来の600mm²から1/6の100m²に減少
できた。尚、大気圧下で鋳型内部をアルゴンガス
と置換した場合では、仕上代として２mm程度必要
であり、本発明の鋳造方法に及ばない。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の鋳造方法によれ
ば、不活性ガスをセラミツクシエル鋳型の内部に
充填するに際し、不活性ガスの吹き込みにより、
鋳型内部の空気をガス放出管を介して大気中に放
出して不活性ガスと置換した後、該ガス放出管を
閉塞し、更に不活性ガスを吹き込むので、不活性
ガスは大気圧よりも高い圧力に設定された圧力制
御弁から外部へ排出されると共に同ガス圧となつ
た鋳型内部より、鋳型壁面を通しても外部へ排出
されるため、鋳型の内部壁面の砂粒によつて形成
された凹凸間に残留していた空気も容易に排除さ
れて、鋳型内部がほぼ完全に不活性ガスと置換さ
れる。従つて、かかる状態の下で溶湯を鋳込め
ば、鋳型内部での溶湯の酸化はほぼ完全に抑制さ
れ、鋳込み溶湯量に対して表面積の大きな薄肉鋳
物を鋳造する場合でも、溶湯の流動性を損うこと
なく鋳造することができ、酸化物の埋入や湯境欠
陥がなく、表面平滑性に優れた高品質の鋳物を容
易に鋳造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための鋳型装置の縦
断面図である。 １……鋳型装置、２……取鍋、３……セラミツ
クシエル鋳型、４……介装台、４Ａ……筒状本
体、８……ガス吹き込み管、１０……フランジ
（鋳型の上端開口外周部）、１１……フランジ（介
装台の上端開口外周部）、１２……フランジ（介
装台の下端開口外周部）、１４……ガス放出管、
１６……リリーフ弁（圧力制御弁）、１７……ガ
ス抜き管、１８……介装台の上端開口部、１９…
…シール材、２０……流出口、２１……弁体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツクシエル鋳型の内部に空気より重い
   不活性ガスを吹き込んだ後、取鍋の底部に設けら
   れた流出口から取鍋内の溶湯を鋳型内部に注入す
   る不活性ガス雰囲気下における鋳造方法におい
   て、 上下端が開口した筒状本体の側璧に開閉弁を介
   して大気に連通したガス放出管および大気圧より
   も高い圧力に設定された圧力制御弁を介して大気
   に連通したガス抜き管を備えた介装台を設け、 該介装台の下端開口外周部を前記鋳型の上端開
   口外周部に同心状に連設し、該介装台の上端開口
   部をシール材によつて密閉した状態で前記鋳型の
   内部にその底部から不活性ガスを吹き込み、鋳型
   内部の空気を前記ガス放出管から放出して不活性
   ガスと置換した後、ガス放出管を閉塞し、更に不
   活性ガスを吹き込み、弁体によつて流出口が閉塞
   された取鍋を前記介装台の上部に前記シール材を
   介して連設し、前記流出口から弁体を外して取鍋
   内の溶湯を流出口からシール材を貫通させて鋳型
   内に注入すると共に不活性ガスの吹き込みを停止
   することを特徴とする不活性ガス雰囲気下におけ
   る鋳造方法。