JPH05123845A - 真空鋳造装置および真空鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 巣やミクロポロシティ等の鋳造欠陥の発生を
確実に防止することができる真空鋳造装置を提供する。 【構成】 真空鋳造装置１のゲートピストン２２が前進
（上昇）してゲート３２が閉じられ、真空ポンプ４０で
キャビティ３０内が排気される一方、プランジャピスト
ン１６が後退（上昇）して注湯口１４が開かれ、溶湯供
給源から注湯口１４に溶湯が供給される。次に、プラン
ジャピストン１６が前進（下降）してゲートピストン２
２との間の溶湯と空気が加圧され、上下型スリーブ１
８，２４内の残留空気がプランジャピストン１６と注湯
口１４の間から排出される。空気の排出が完了してプラ
ンジャピストン１６で注湯口１４が閉じられた後、プラ
ンジャピストン１６が前進しつつゲートピストン２２が
後退（下降）してゲート３２が開かれ、加圧された溶湯
がキャビティ３０内に供給され、鋳造が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋳型キャビティ内で
の空気の巻き込みを防止するために鋳型キャビティ内を
真空排気して鋳造を行う真空鋳造装置に関し、特に鋳物
に発生する巣やミクロポロシティ等の鋳造欠陥を確実に
防止して、高品質の鋳物を得ることができる真空鋳造装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳造時に鋳型キャビティ内の空気を巻き
込むことにより鋳物中に発生する巣やミクロポロシティ
等の鋳造欠陥を防止して、高品質の鋳物を得るための鋳
造装置として、真空鋳造装置が開発されている。かかる
真空鋳造装置の一例が、特開平２−１５５５５７号公報
において開示されている。この真空鋳造装置において
は、溶湯を一時的に蓄えるリザーバから鋳型キャビティ
に通じる溶湯供給路（ゲート）が遮断された状態で、真
空ポンプでキャビティ内が排気される。その一方で、溶
解炉からリザーバ内に溶湯が充填されて加圧される。そ
の後ゲートが開けられ、溶湯がリザーバからキャビティ
に供給されて、鋳造が行われる。これによって、キャビ
ティ内の空気を巻き込むことがなくなり、鋳造欠陥の少
ない鋳物を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
真空鋳造装置においてもリザーバ内の空気を除去するこ
とができないため、リザーバ内の溶湯がキャビティ内に
送り込まれるときにリザーバ内に溜まった空気がキャビ
ティ内に吸い込まれ、やはり巣やミクロポロシティ等の
鋳造欠陥が発生してしまうという問題点があった。そこ
で本発明においては、巣やミクロポロシティ等の鋳造欠
陥の発生を確実に防止することができる真空鋳造装置な
らびに真空鋳造方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では上記課
題を解決するために、鋳型内に設けられたキャビティ
と、該キャビティ内を排気する真空ポンプと、鋳物材料
の溶湯が一時的に蓄えられる溶湯シリンダであって、該
溶湯シリンダと前記キャビティとを連通させるゲート
と、該溶湯シリンダと溶湯供給源とを連通させる注湯口
とが設けられた溶湯シリンダと、該溶湯シリンダ内にス
ライド自在に嵌合し、前進することによって前記ゲート
を閉じ後退することによって前記ゲートを開く第１ピス
トンと、該第１ピストンに対向して前記溶湯シリンダ内
にスライド自在に嵌合し、該第１ピストン側に前進する
ことによって前記注湯口を閉じ該第１ピストンと反対側
に後退することによって前記注湯口を開く第２ピストン
とを有する真空鋳造装置を創出した。

【０００５】また、請求項１に記載の真空鋳造装置を用
いる真空鋳造方法として、前記第１ピストンを前進させ
て前記ゲートを閉じる工程と、前記真空ポンプにより前
記キャビティ内を排気する工程と、前記第２ピストンを
第１ピストンと反対側に後退させて前記注湯口を開く工
程と、前記溶湯供給源から前記注湯口を経て前記溶湯シ
リンダに溶湯を供給する工程と、前記第２ピストンを第
１ピストン側に前進させて前記溶湯シリンダ内の溶湯を
加圧しつつ前記溶湯シリンダ内の空気を前記注湯口から
押し出す工程と、前記第２ピストンをさらに進出させて
前記注湯口を閉じる工程と、前記第２ピストンを進出さ
せつつ前記第１ピストンを後退させて前記ゲートを開
き、前記第２ピストンと前記第１ピストンの間の溶湯を
前記ゲートを経て前記キャビティ内へ供給する工程とを
有する真空鋳造方法を創出した。

【０００６】

【作用】上記構成を備えた本発明の請求項１に係る真空
鋳造装置による鋳造は、以下のようにして行われる。前
回の鋳造が終了した時点では、第１ピストンは後退して
キャビティと溶湯シリンダとを連通させるゲートは開か
れ、第２ピストンは前進して溶湯シリンダと溶湯供給源
とを連通させる注湯口は閉じられている。この状態か
ら、まず第１ピストンが前進してゲートが閉じられ、キ
ャビティに連通した真空ポンプによりキャビティ内が排
気される。一方、第２ピストンが第１ピストンと反対側
に後退して注湯口が開かれ、溶湯供給源から注湯口を経
て溶湯シリンダに溶湯が供給される。

【０００７】次に、第２ピストンが第１ピストン側に前
進して、第１ピストンと第２ピストンとの間の溶湯と空
気が加圧される。これによって、溶湯シリンダ内の残留
空気は第２ピストンに押されて、第２ピストンと注湯口
の間から排出される。そして第２ピストンがさらに前進
して、残留空気の排出が完了するとともに注湯口が閉じ
られる。そして、第２ピストンがさらに前進するととも
に、第１ピストンが後退してゲートが開かれる。この結
果、溶湯シリンダ内の溶湯がキャビティに供給され、鋳
造が行われる。この間、第２ピストンによって溶湯を加
圧し続けることができるため、第２ピストンの圧力によ
って、鋳物の冷却収縮に伴う成形欠陥も防止される。こ
のようにして、溶湯に含まれていた空気が除去された後
に、真空排気された鋳型キャビティ内へ充填されるた
め、溶湯内へ空気が巻き込まれることがなくなり、巣や
ミクロポロシティ等の鋳造欠陥の発生が確実に防止され
る。

【０００８】また、本発明の請求項２に係る真空鋳造方
法によると、前回の鋳造が終了した状態から、まず第１
ピストンが前進してゲートが閉じられ、キャビティに連
通した真空ポンプによりキャビティ内が排気される。一
方、第２ピストンが第１ピストンと反対側に後退して注
湯口が開かれ、溶湯供給源から注湯口を経て溶湯シリン
ダに溶湯が供給される。次に、第２ピストンが第１ピス
トン側に前進して、第１ピストンと第２ピストンとの間
の溶湯と空気が加圧される。これによって、溶湯シリン
ダ内の残留空気は第２ピストンに押されて、第２ピスト
ンと注湯口の間から排出される。そして第２ピストンが
さらに前進して、残留空気の排出が完了するとともに注
湯口が閉じられる。そして、第２ピストンがさらに前進
するとともに第１ピストンが後退してゲートが開かれ、
溶湯シリンダ内の溶湯がキャビティに供給され、鋳造が
行われる。この間、第２ピストンによって溶湯が加圧さ
れ続けることによりいわゆる押し湯の効果が得られ、鋳
物の冷却収縮に伴う成形欠陥も防止される。

【０００９】

【実施例】次に、本発明を具現化した一実施例につい
て、図１および図２を参照して説明する。図１は、本発
明の請求項１に係る真空鋳造装置の一実施例を示す縦断
面図である。図１において参照符号１は真空鋳造装置で
あり、この真空鋳造装置１は上型１０および下型２０か
らなる鋳型を中心として構成されている。この上型１
０，下型２０の内部には、鋳物の外形に相当する形状を
有するキャビティ３０が掘設されている。同キャビティ
３０からは、上型１０および下型２０の合わせ目を介し
て減圧口３６が設けられており、この減圧口３６には真
空配管３７を介して真空ポンプ４０が接続されている。
この真空ポンプ４０を作動させることによって、真空配
管３７，減圧口３６，および上型１０と下型２０の合わ
せ目を介して、キャビティ３０内を吸引排気することが
できる。なお、前記真空配管３７の途中には、真空配管
３７内を常圧に戻すためのリークバルブ３８が設けられ
ている。

【００１０】前記下型２０には、複数本の押し出しピン
４２〜４２と、これらの押し出しピン４２〜４２を同時
に押し上げるための押し出しプレート４４が設けられて
いる。押し出しピン４２〜４２の先端は前記キャビティ
３０内に貫通しており、図示しない押し出しアクチュエ
ータによって押し出しプレート４４が押し上げられる
と、キャビティ３０内の鋳物製品が押し出しピン４２〜
４２によって押し上げられる。また、上型１０と下型２
０の合わせ目には、前記キャビティ３０を囲むようにし
て気密シール用のＯリング３４が設けられている。これ
によって、鋳型１０，２０の外部の空気がキャビティ３
０内に入ることが防止されている。

【００１１】さらに、上型１０および下型２０には、前
記キャビティ３０の近傍に上型スリーブ１８および下型
スリーブ２４が固定されている。上型スリーブ１８と下
型スリーブ２４は、上型１０と下型２０が合わさること
によって鋳型１０，２０を上下方向に貫通する四角柱状
の空間を形成する。そして、下型２０にはキャビティ３
０から下型スリーブ２４までを連通させるゲート３２が
掘設されている。下型スリーブ２４には、四角柱を斜め
に切断した形状を有するゲートピストン（第１ピスト
ン）２２が、スライド可能に嵌合している。このゲート
ピストン２２にはゲートピストンシャフト２６が固定さ
れ、このゲートピストンシャフト２６が図示しないアク
チュエータの作動で軸方向に移動することによって、ゲ
ートピストン２２が前後進（上下動）する。このゲート
ピストン２２が前進（上昇）することによって前記ゲー
ト３２が閉じられ、ゲートピストン２２が後退（下降）
することによって前記ゲート３２が開かれる。

【００１２】一方、上型スリーブ１８の内面は、図１に
示されるように内径が途中で変化した構造となってい
る。そして、上型スリーブ１８の下型スリーブ２４と接
する側の内面は、その内径が一段大きくなっており、前
記ゲートピストン２２の先端の四角柱が斜めに切断され
た形状の部分が嵌合する形状になっている。すなわち、
この上型スリーブ１８の内面の段違いの部分は、ゲート
ピストン２２の上昇端を決める位置決めの役割をしてい
る。そして上型スリーブ１８には、内径が一段小さい上
型スリーブ１８の上部に嵌合する外径を有するプランジ
ャピストン（第２ピストン）１６が、スライド可能に嵌
合している。このプランジャピストン１６も四角柱を斜
めに切断した形状を有しており、その先端面がゲートピ
ストン２２の先端面と隙間なく合わさるようになってい
る。プランジャピストン１６にはプランジャピストンシ
ャフト１２が固定され、このプランジャピストンシャフ
ト１２が図示しないアクチュエータの作動で軸方向に移
動することによって、プランジャピストン１６が前後進
（上下動）する。このプランジャピストン１６が前進
（下降）することによって前記注湯口１４が閉じられ、
プランジャピストン１６が後退（上昇）することによっ
て前記注湯口１４が開かれる。

【００１３】さらに、上型スリーブ１８の上方には、注
湯口１４がその注ぎ口１４ａを斜め上方に向けて固定さ
れている。この注湯口１４の注ぎ口１４ａから、図示し
ない外部の溶湯供給源の溶融状態の鋳物材料（溶湯）が
注ぎ込まれ、上型スリーブ１８，下型スリーブ２４内に
充填される。なお、前記ゲートピストン２２および前記
プランジャピストン１６は、いずれもその先端の斜めの
面が注湯口１４の傾きとほぼ平行になるような、形状と
配置を有している。

【００１４】従って、上型スリーブ１８および下型スリ
ーブ２４は、鋳物材料の溶湯が一時的に蓄えられる溶湯
シリンダであって、該溶湯シリンダとキャビティ３０と
を連通させるゲート３２と、該溶湯シリンダと溶湯供給
源（図示省略）とを連通させる注湯口１４とが設けられ
た溶湯シリンダを構成している。さらに、ゲートピスト
ン２２は、溶湯シリンダ１８，２４内にスライド自在に
嵌合し、前進することによってゲート３２を閉じ後退す
ることによってゲート３２を開く第１ピストンとして機
能する。また、プランジャピストン１６は、第１ピスト
ン２２に対向して溶湯シリンダ１８，２４内にスライド
自在に嵌合し、第１ピストン２２側に前進することによ
って注湯口１４を閉じ、第１ピストン２２と反対側に後
退することによって注湯口１４を開く第２ピストンとし
て機能する。

【００１５】さて、以上の構成を有する真空鋳造装置１
による真空鋳造方法について、図２を参照して説明す
る。図２は、本発明の請求項２に係る真空鋳造方法の一
実施例を示す説明図である。なお、図１と同等の部材に
ついては同一番号を付して説明を省略する。前回の鋳造
が終了して鋳物製品が取り出された時点では、図２
（Ｅ）に示されるように、上型１０は下型２０から離れ
て上方に位置している。ゲートピストン２２は、固化し
た鋳物材料を一旦突き出した後に後退（下降）して、キ
ャビティ３０と上型スリーブ１８，下型スリーブ２４と
を連通させるゲート３２は開かれている。一方、プラン
ジャピストン１６は前進（下降）位置にあり、上型スリ
ーブ１８，下型スリーブ２４と外部の溶湯供給源とを連
通させる注湯口１４はプランジャピストン１６によって
閉じられている。

【００１６】この状態から、まず図示しない鋳型駆動機
構によって上型１０が下降して下型２０に合わさった
後、図示しないアクチュエータの作動で、図２（Ａ）に
示されるようにゲートピストンシャフト２６が上昇し、
ゲートピストン２２が前進（上昇）してゲート３２が閉
じられる。ゲートピストン２２は、上型スリーブ１８の
内面の段違いの部分においてその上昇が停止される。そ
して、キャビティ３０に連通した真空ポンプ４０が作動
して、キャビティ３０内が吸引排気される。一方、図示
しないアクチュエータの作動でプランジャピストン１６
がゲートピストン２２と反対側に後退（上昇）して注湯
口１４が開かれる。そして、外部の溶湯供給源（図示省
略）から注湯口１４の注ぎ口１４ａに溶湯２が注がれ、
上型スリーブ１８内のプランジャピストン１６とゲート
ピストン２２との間に溶湯２が供給される。

【００１７】次に、図２（Ｂ）に示されるように、プラ
ンジャピストン１６がゲートピストン２２側に前進（下
降）して、ゲートピストン２２とプランジャピストン１
６との間の溶湯２と空気が加圧される。これによって、
上型スリーブ１８，下型スリーブ２４内の残留空気はプ
ランジャピストン１６に押されて、プランジャピストン
１６と注湯口１４の間から排出される。続いて、プラン
ジャピストン１６がさらに下降して、残留空気の排出が
完了するとともに注湯口１４が閉じられる。なお、この
間も真空ポンプ４０によるキャビティ３０内の吸引排気
が行われている。ここで、ゲートピストン２２およびプ
ランジャピストン１６の先端面がいずれも注湯口１４の
傾きとほぼ平行になっているために、プランジャピスト
ン１６の押圧力による残留空気の排出がより有効に行わ
れる。また、図２（Ａ）において注湯口１４から供給さ
れる溶湯２の量は、プランジャピストン１６によって注
湯口１４が閉じられた時点で、プランジャピストン１６
とゲートピストン２２の間にできる空間をほぼ満たすよ
うに調節されている。

【００１８】そして、図２（Ｃ）に示されるように、さ
らにプランジャピストン１６が下降するとともにゲート
ピストン２２が下降してゲート３２が開放され、加圧さ
れた溶湯２がゲート３２を経てキャビティ３０内に供給
され、鋳造が行われる。この鋳造の間、図２（Ｄ）に示
されるように、プランジャピストン１６によって溶湯２
を加圧し続けることができるため、鋳物の冷却収縮に伴
う成形欠陥も防止される。鋳造が完了して鋳物が冷却固
化した時点で、真空ポンプ４０が停止されリークバルブ
３８が開放されて、キャビティ３０内が常圧に戻され
る。

【００１９】そして、図２（Ｅ）に示されるように、上
型１０が図示しない鋳型駆動機構によって下型２０から
離れて上昇する。続いて、図示しない押し出しアクチュ
エータが作動することによって押し出しプレート４４が
押し上げられ、キャビティ３０内の鋳物製品４が押し出
しピン４２〜４２によって押し上げられる。これと同時
に、ゲートピストン２２も押し出しプレート４４と同程
度のストロークだけ上昇し、固化した上型スリーブ１８
内の鋳物材料８をゲート３２部分の鋳物材料６とともに
押し上げる。鋳物製品４が取り出された後、押し出しピ
ン４２〜４２，押し出しプレート４４，およびゲートピ
ストン２２は、押し出し前の位置に戻される。このよう
にして、一工程の鋳造が完了する。以上説明したよう
に、溶湯に含まれていた空気が除去された後に、真空排
気されたキャビティ３０内へ充填されるため、溶湯内へ
空気が巻き込まれることがなくなり、巣やミクロポロシ
ティ等の鋳造欠陥の発生が確実に防止される。

【００２０】なお本実施例においては、第１ピストンお
よび第２ピストンとして四角柱を斜めに切断した形状の
ゲートピストンおよびプランジャピストンを用いている
が、他の形状のピストンを用いることもできる。また、
第１ピストンおよび第２ピストンの配置そしてそれに付
随する注湯口等の配置については、上下逆でもよく、さ
らには水平方向に相対して設けても構わない。さらに、
上型スリーブと下型スリーブの内径を本実施例では異な
る大きさとしているが、同じ大きさとしてもよい。ま
た、上型と下型の合わせ目に設けられた気密シール用の
Ｏリングは、必須のものではない。真空鋳造装置の他の
部分の形状，サイズ，材質，配置等についても、本実施
例に限定されるものではない。

【００２１】さらに本実施例に固有の効果として、ゲー
トピストン２２およびプランジャピストン１６の先端面
が互いに平行でかつ注湯口１４の傾きともほぼ平行にな
っているために、プランジャピストン１６の押圧力によ
る残留空気の排出がより有効に行われる。また、溶湯シ
リンダ（上型スリーブ１８および下型スリーブ２４）を
上下方向に配置し、さらに注湯口１４を斜め上方に向け
て設けたことによって、溶湯から空気が抜けやすくなる
といった利点も得られる。

【００２２】

【発明の効果】本発明においては、溶湯を前室で加圧排
気した後に真空排気されたキャビティに供給する真空鋳
造装置を創出したために、溶湯内に空気が巻き込まれる
ことがなく、巣やミクロポロシティ等の鋳造欠陥の発生
が確実に防止される。これによって、滑らかな表面をも
ち熱処理でブリースター等を生じることもない高品質の
鋳物を製造することができる。さらに本発明の波及的な
効果として、一対のピストンで溶湯を加圧することによ
って流動性の悪い溶湯でも鋳造が可能となり、また鋳物
の組織も均一かつ緻密になるという効果も得られ、極め
て実用性に優れた真空鋳造装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空鋳造装置の一実施例を示す縦断面
図である。

【図２】本発明の真空鋳造方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 真空鋳造装置 １０，２０ 鋳型 １４ 注湯口 １６ 第２ピストン １８，２４ 溶湯シリンダ ２２ 第１ピストン ３０ キャビティ ３２ ゲート ４０ 真空ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型内に設けられたキャビティと、 該キャビティ内を排気する真空ポンプと、 鋳物材料の溶湯が一時的に蓄えられる溶湯シリンダであ
   って、該溶湯シリンダと前記キャビティとを連通させる
   ゲートと、該溶湯シリンダと溶湯供給源とを連通させる
   注湯口とが設けられた溶湯シリンダと、 該溶湯シリンダ内にスライド自在に嵌合し、前進するこ
   とによって前記ゲートを閉じ後退することによって前記
   ゲートを開く第１ピストンと、 該第１ピストンに対向して前記溶湯シリンダ内にスライ
   ド自在に嵌合し、該第１ピストン側に前進することによ
   って前記注湯口を閉じ該第１ピストンと反対側に後退す
   ることによって前記注湯口を開く第２ピストン、とを有
   する真空鋳造装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の真空鋳造装置を用いる
   真空鋳造方法であって、 前記第１ピストンを前進させて前記ゲートを閉じる工程
   と、 前記真空ポンプにより前記キャビティ内を排気する工程
   と、 前記第２ピストンを第１ピストンと反対側に後退させて
   前記注湯口を開く工程と、 前記溶湯供給源から前記注湯口を経て前記溶湯シリンダ
   に溶湯を供給する工程と、 前記第２ピストンを第１ピストン側に前進させて前記溶
   湯シリンダ内の溶湯を加圧しつつ前記溶湯シリンダ内の
   空気を前記注湯口から押し出す工程と、 前記第２ピストンをさらに進出させて前記注湯口を閉じ
   る工程と、 前記第２ピストンを進出させつつ前記第１ピストンを後
   退させて前記ゲートを開き、前記第２ピストンと前記第
   １ピストンの間の溶湯を前記ゲートを経て前記キャビテ
   ィ内へ供給する工程、とを有する真空鋳造方法。