JPH0484657A

JPH0484657A - マグネシウム砂型低圧鋳造法

Info

Publication number: JPH0484657A
Application number: JP19482890A
Authority: JP
Inventors: Takao Miyamoto; 宮本　孝夫
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-07-25
Filing date: 1990-07-25
Publication date: 1992-03-17

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］本発明は砂型によるマグネシウム鋳物の低圧鋳造法に関
する。

［従来の技術１砂型によるマグネシウム鋳物の低圧鋳造法は、特開昭６
１−４０１６５号公報等により知られている。低圧鋳造
法では、砂型の十型と下型とにより形成されたキャビテ
ィに、ルツボ内のマグネシウム溶湯を、溶湯面に不活ｆ
４ガス（たとえばアルゴンガス）により圧力をかＣプで
押目ｙ′、キャビティに充填した溶湯が半凝固した時不
活性ガスをりｌ気し、その後完全凝固しかつ冷却後、型
を開いてマグネシウム鋳物を取出す。また、マグネシウ
ム鋳造ではないが、特開平１−１８０７６９号公報には
キャビティの空気を強制吸引する鋳造法を開示している
。

［発明が解決しようとでる課題］しかし、従来のマグネシウム低ｒｆ−鋳造法に（５１次
の問題があった。

イ、キャビティへの注湯時に、キャビティ内の空気、鋳
物砂と、マグネシウム溶湯が反応して燃焼することがあ
る。また、排気時にも、砂型内、ルツボ内に鋳型まわり
のエアが入り込んで、マグネシウム溶湯と反応し、燃焼
り−る。この燃焼で、砂型ばかりか鋳物も消失するする
場合がある。また、燃焼すると、発熱反応であるため燃
え広がり、溶湯飛散による火災、火傷等の災害を発生す
るおそれがある。また、特開平１−１８０７６９＠のよ
うにキせビティの空気を吸引しても砂型を通してまわり
の空気が入ってくるので燃焼を防止できない。

口、また、燃焼を極力防止するために砂型中に防燃剤を
添加すると、キャビティへの注湯時にマグネシウム溶湯
と砂型中の防燃剤（たとえばイオウ）が反応してＳ　Ｏ
２等の不活性ガスを発生する。そして、この発生ガス量
が多いと、キャビティ充填時にマグネシウム溶湯がガス
を巻込むおそれが多くなり鋳物の品質を低下させる。ガ
スの巻込みは、鋳肌表面の不良や、内部欠陥であるガス
ホールの原因となる。

本発明は、砂型によるマグネシウム低圧鋳造法において
、燃焼防止および鋳物品質向上をはかることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するための本発明に係るマグネシウム砂
型低圧鋳造法は、砂型中のキャビティにルツボからマグ
ネシウム溶湯を押上げてマグネシウム鋳物を鋳造するマ
グネシウム砂型低圧鋳造法において、砂型中に、ガス濃
度センサと、穴を有し内部をエアが流れる時に砂型中の
発生カスを吸引するパイプとを設けておき、キャビティ
直近の砂型部分のガス濃度を前記カス濃度センサにより
検出し、該ガス濃度が予め定めた範囲内となるように前
記パイプに流すエア量を制御して砂型中の発生ガスの前
記パイプ内への吸引量を制御することを特徴とする。

［作　　用］上記鋳造法において、ガス濃度として、たとえば、ＳＯ
２ガスの濃度を検出し、予め定めたガス濃度範囲を、た
とえば、約１％〜３％とする。

キャビティに注湯すると、砂型内に添加されている防燃
剤（たとえばイオウ）とマグネシウム溶湯とが反応して
Ｓ　Ｏ２ガス等の不活性カスを発生する。このＳ　０２
ガスの濃度をキャビティ近傍の砂型中に配設したガス濃
度検出センサで検出し、Ｓ　Ｏ２ガス濃度が１％〜３％
の範囲になるように、砂型中に配設したパイプ中を流れ
るエア量を制御する。すなわち、エア量を大にすると砂
型中のＳ０２ガスを強く吸込み、エア量を小にすると弱
く吸込むので、エア量を制御することにより、砂型中の
３０２ガス濃度を制御できる。Ｓ　Ｏ２ガス濃度の下限
を、たとえば１％とするのは、それ以下だと防燃作用が
低下し過ぎて、マグネシウム溶湯と砂型とが反応して燃
焼を起しやすくなるから、燃焼発生を防止するためであ
る。また、上限を３％とするのは、それ以上だと発生す
る砂型中に発生するＳ　Ｏ２カス最が多くなり過ぎて、
注湯時溶湯中への巻込みを生じるおそれが出るので、そ
れを防止するためである。かくの如く、８０２ガス濃度
を１％〜３％の範囲に制御することにより、マグネシウ
ム溶湯、砂型の燃焼を防止し、かつ発生ガスの鋳物への
巻込みを防止して鋳物の品質向上をはかることができる
。

［実施例］以下に、本発明に係るマグネシウム砂型低圧鋳造法の望
ましい実施例を、図面を参照して説明する。

第１図および第２図は本発明の方法を実施するための低
圧鋳造装置およびその制御装置を示している。第１図、
第２図において、１０は、ルツボ１１を含む溶湯炉、２
０は溶湯炉１０の上方に位置する砂型、３０は砂型２０
のまわりを覆う防燃フード、４０は溶湯押上げ装置、５
０は本発明で特別に設けたガス濃度センサ、６０は同じ
く本発明で特別に設けたバイブロ１中を流れるエアの装
置制御装置である。

まず、溶湯炉１０は、マグネシウム溶湯１２を入れたル
ツボ１１と、溶湯１２の温度を保持するバーナ１３と、
ルツボ１１を上方から密閉するように覆うルツボフタ１
４を有する。マグネシウム溶湯１２の液面上に、アルゴ
ンガス等の不活性ガスの圧力をかけ、ストーク１５を介
して押上げる。

砂型２０は上型２１と下型２２を有し、上型２１、下型
２２間にキャビティ２３が形成され、そこに押上げたマ
グネシウム溶湯１２を充填して、マグネシウム鋳物を鋳
造する。ス１〜−り１５からの溶湯１２は、湯口型２４
中の湯道２５ａ３よび下型２２中の湯口２６を介して、
キ（ノビティ２３に導かれる。２７は重りで、鋳込時の
上型２１の浮き上りを防止する。砂型２０には、防燃剤
として、イオウ、ホウ酸、ボウフッ化カリ等が添加され
ている。

砂型鋳型の囲りには、大気と砂型２０を遮断するために
、防燃フード３０が設けられている。ただし、砂型２０
の外面と防燃フード３０の内面とは隔てられており、両
者の間にはスペース３１がある。

マグネシウム溶湯１２のキャビティ２３への押上げは、
ルツボ１１中の溶湯液面上にアルゴンガス等の不活性ガ
スを導いて溶湯液面に圧力をかけることによって行う。

このために、ルツボフタ１４には、不活性ガス供給通路
４１と不活性ガスの排気通路４２とが形成されており、
不活性ガス供給通路４１は不活性ガス［４３にフレキシ
ブルホース４４を介して接続されている。このホース４
４の途中には、加圧ガス流量を制御するバルブ４５が設
けられており、このバルブのバルブ開度は］ントロール
モータ４６によって制御され、バルブ４５とコントロー
ルモータ４６とは加圧スイッチ４７に電気的に接続され
ている。

排気通路４２はバルブ４８に接続されており、バルブ４
８の開度はコントロールモータ４９で制御できるように
なっている。

砂型２０には、望ましくは上型２１中の、キャビテイ２
３直近部分には、Ｓ　Ｏ２等の発生ガスを検出するため
のガス濃度センサ５０が設けられている。Ｓ０２は、砂
型２０中に添加された防燃剤中のＳ成分がマグネシウム
溶湯により熱せられかつキャビティ２３中にある酸素と
反応して発生したものであり、マグネシウム溶湯の酸化
を抑制する働きをする。

また、砂型２０中には他のセンサ８０．たとえば温度セ
ンサも配される。

砂型２０中には、望ましくは上型２１中の、キャビティ
２３上方位置に、バイブロ１が埋込まれている。

このバイブロ１は穴６２を有しており、バイブロ１の内
部が砂型２０中より圧力低下したときに、砂型２０中の
Ｓ　０２ガス等の発生ガスを、穴６２を介してバイブロ
１中に吸引にする（第３図参照）。このような負圧をバ
イブロ１中に生じるためにバイブロ１の内部にはペンヂ
ュリー管６３が組込まれている。

バイブロ１の一端は防燃フード３０内のスペース３１に
開放されており、バイブロ１の他端はエア流量制御装置
６０に接続されている。エア流量制御装置６゜は、エア
ポンプ６４と、エアポンプ６４とバイブロ１とを接続す
るフレキシブルホース６５と、ホース６５の途中に設け
た流量制御バルブ６６と、流量制御バルブ６６の開度を
変えるコントロールモータ６７と、を有する。このうち
エアポンプ６４は、加圧スイッチ４７に電気的に接続さ
れており、加圧スイッチ４７ＯＮでエアポンプ６４ＯＮ
となる。

エア流量制御装置６０は、さらにマイクロコンピュータ
から成る演算制御装置７０を有する。制御装置７０は、
通常のマイコンと同じように、入出力インターフェイス
、セントラルプロゼッサユニット（ＣＰＵ）、リードオ
ンリメモリ（ＲＯＭ）　、アイセスランダムメモリ（Ｒ
ＡＭ）を有する。ＲＯＭには第４図に示すプログラムが
格納されており、ＣＰＵに読出されて、演算が実行され
る。ガス濃度センサ５０の出力は入力インターフェイス
を介して制御装置に供給され、アナログ／ディジタル変
換機でディジタル信号に変換され、ＲＡＭに一時的に格
納され、必要に応じてＣＰＵに読出され、演算に用いら
れる。

第４図のプログラムは鋳造中一定時間毎に繰返し実行さ
れる。第４図のプログラムにおいては、ステップ１０１
で、ガス濃度センサ５０からのカス濃度（たとえばＳ０
２ガス濃度）Ｇを読込む。続いて、ステップ１０２に進
み、カス濃度Ｇが予め定めた第１の濃度（たとえば１％
）より小さいか否かを判別し、Ｇ＜Ｇ１ならステップ１
０３に進み、Ｇ≧０１ならステップ１０４に進む。ステ
ップ１０３では、バイブロ１を流れるエア流量を小にす
るために、バルブ開度を小にする指令をコントロールモ
ータ６７に送り、流量制御バルブ６６の開度を小にづる
。

ステップ１０４に進んだ場合は、カスｙＡ度Ｇが予め定
めた第２の濃度（たとえば３％）より大か否かを判別し
、Ｇ＞Ｇ２ならステップ１０５に進み、Ｇ≦Ｇ２ならス
テップ１０６に進む。ステップ１０５では、バイブロ１
を流れる一］−ア流量を人にするために、バルブ聞１衰
を大にする指令を」ン１〜ロール七−タ６７に送り、流
量制御バルブ６６の開度を犬にする。

また、ステップ１０６では、パイゾロ１を流れるエア流
量を一定にするためにバルブ開度Ｖを一定の基ｉｊ、聞
度Ｖｏにする。第１、第２の濃度Ｇ、Ｇ２のうら、小さ
い方の）開度Ｇ、は、３０２がそれ以上減るとマグネシ
ウム溶湯や砂型が燃焼づるおそれがある限界から定めら
れ、大きい方の濃度Ｇ２は、ＳＯ２がそれ以上増えると
鋳物への巻き込みのおぞ−れがある限界から定められ、
Ｇ１はたとえば１％、Ｇ２はたとえば３％と定められる
。

つぎに、作用を説明覆る。

加圧スイッチ４７をＯＮとすることによりコントロール
七−夕４６、バルブ４５が作動し、不活性ガス源４３か
らの不活性ガス、たとえばアルゴンガスがルキシプルホ
ース４４、ガス通路４１を通ってルツボ川内のマグネシ
ウム溶湯液面上に供給され、マグネシウム溶湯面を押づ
。加圧されたマグネシウム溶湯１２は、ストーク１５を
通って、湯口型２４の湯道２５、ト型２２の湯］」２６
を−１−昇し、キャビゲイ２３内に充填される。この時
、マグネシウム溶湯１２と砂型２０内に添加されている
防燃剤とが反応燃焼し、Ｓ　Ｏ２ガス等の不活性ガスを
発生ずる。また砂型２０のレジンも燃焼するため、Ｃｏ
、Ｃ０２、Ｃｌ−１４等のガスも同時に発生り−る。３
０２　、ＣＯ２はマグネシウム溶湯１２の燃焼を防止す
る。

発生したＳＯ２ガスは、砂型２０内に設置しであるガス
濃度センサ５０により検知され、制御装置ｔ。

に人力される。そして、制御装置７０により、Ｓ０２ガ
スＳ度が予め定められた温度範囲、たとえば１〜３％に
なるように、バイブロ１を流れるエア流量が制御される
。エア流量は、流量制御パル７６６の開度を、コントロ
ール−Ｅ−夕６７により、制御装置７０の指令開度にす
ることによって、制御される。

エアがバイブロ１内を流れることによる負圧によって発
生ガスがバイブロ１内に入り、その後］−アと共に防燃
フート３０内のスペース３１に排出される。

ＳＯ２ガスは、空気より比重が人であるため、床面レベ
ル側からスペース３１を充填し、逆には防燃ノード３（
）内はＳ　０２の不活性雰囲気となる。

マグネシウム溶湯１２がキャビティ２３を充填し終わる
と凝固を開始する。この凝固状態を下型２２内の湯口２
６内の上部に設置した温度センサ８０により測温り゛る
。この測温結果が制御装置７０に入力され、マグネシウ
ムの固相率が０．４５に達すると、バルブ４８を開いて
ルツボ１１内のアルゴンガスを扱くため、コントロール
モータ４９にその開度を制御する信号が出され、排気さ
れる。

この時、温度測温部位から下のマグネシウム溶湯１２が
ルツボ１１内に戻り、防燃フード３０内のスペース３１
の雰囲気が砂型２０の合せ面等を通って一部ルツボ１１
内に入りこむが、防燃フード内スペース３１は不活性ガ
ス雰囲気であるため、鋳型２０内およびルツボ１１内で
のマグネシウムの燃焼は防止される３゜続いＣ，測温結果が固相率１となった時点でポンプ６４
を停止する１３号が制御装置７（）から出され、鋳込み
が完了覆る３、その後温度が冷えた時点で゛型ハーノシ
し、鋳物が取出される。

１　′）［発明の効果］本発明によれば、次の効果を得る。

（イ）ガス）開度センサ、発生ガスを吸引するパイプを
、砂型中に設け、ガス′ａ度が一定範囲になるようにパ
イプを流れるエア吊を制御して吸引量を制御したから、
砂型中の３０２等のガス濃度が、たとえば１〜３％に納
まり、マグネシウム溶湯と砂型との反応による燃焼を防
止できる。

（２）また、上記の如く、砂型中のＳ　Ｏ２ガス等の発
生ガスを、一定量範囲に納まるようにしたので、多量の
発生ガスによる発生ガスの充填溶湯中への巻込みも抑え
られ、巣がなくなるので、鋳物の品質を向上させること
ができる。

ｅ）　また、発生ガスのＳ　Ｏ２ガスを防燃フート内ス
ペース雰囲気を形成するように利用すれば、溶湯押上げ
用アルゴンガスをルツボから排気する時に型内ルツボ内
等に侵入するガスを不活性ガスとすすることができ、マ
グネジ［クム溶湯の燃焼の防止に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマグネシウム低圧鋳造法を実施するた
めの鋳造装置の制御系統を含む断面図、第２図は第１図
の装置の平面図、第３図は第１図の装置中、キャビティａ３よびパイプの
近傍の拡大断面図、第４図はパイプ中を流ずエアの流量制御のノローチ１７
−１へ、である。１１・・・・・・ルツボ１２・・・・・・マグネシウム溶湯２０・・・・・・砂型２３・・・・・・キャビティ５０・・・・・・ガス濃度センサ６１・・・・・・パイプ６６・・・・・・流量制御バルブ６７・・・・・・コントロールモータ

Claims

【特許請求の範囲】

１、砂型中のキャビティにルツボからマグネシウム溶湯
を押上げてマグネシウム鋳物を鋳造するマグネシウム砂
型低圧鋳造法において、砂型中に、ガス濃度センサと、
穴を有し内部をエアが流れる時に砂型中の発生ガスを吸
引するパイプとを設けておき、キャビティ直近の砂型部
分のガス濃度を前記ガス濃度センサにより検出し、該ガ
ス濃度が予め定めた範囲内となるように前記パイプに流
すエア量を制御して砂型中の発生ガスの前記パイプ内へ
の吸引量を制御することを特徴とするマグネシウム砂型
低圧鋳造法。