JPH05237633A - 鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 融解金属を鋳型へ注入して小型鋳物を製造す
るに際し、融解金属を確実に鋳込むことを目的とする。 【構成】 底壁３ａの中央部に開口部３ｂを設けた坩堝
３を有する融解室１内とその下方に気密に連接されてい
る鋳型１５を有する鋳造室２内を不活性ガス雰囲気とし
て坩堝３内の金属７を融解するとともに不活性ガスを排
気したのち、融解室２に新たに不活性ガスを導入し、加
圧により融解金属７ｂを開口部３ｂから鋳型１５の鋳口
１５ａに一塊りに落下させて鋳型１５に鋳込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は歯科用または工業用な
どの小型鋳物を製造する際の融解金属を鋳型に注入する
鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の鋳造方法を実施する融解金
属注入装置には坩堝が用いられている。その坩堝として
は図３あるいは図４に示すようなものが知られている。
即ち、図３に示す坩堝２１ではその内部で融解した金属
を鋳型に注入する際に、坩堝２１を傾斜させて坩堝２１
の上部開口縁に形成された流出ガイド溝２２から注ぐも
のであり、また図４の坩堝２３の場合も同様に傾斜させ
て上部の流出口２４から融解した金属を流出させるもの
である。この他に図示省略したが、深さの浅い皿状の坩
堝もあるが、何れも流出ガイド溝２２あるいは流出口２
４に相当する部分が設けられていて、その部分から融解
金属を流出させるようになっている。

【０００３】また、一般にこの種の精密鋳造に用いられ
る合金は、その量が数グラムから数１０グラム程度の少
量であることが多い。従って、このような少量の金属を
上記したような坩堝を用いて融解して鋳型に注入する
と、比較的温度が低い流出ガイド溝２２あるいは流出口
２４を通る際に、融解金属が冷却されて凝固が始まり、
単に鋳込み操作上の問題だけでなく、適切な鋳込み温度
を維持できないことや、貴金属である場合は付着による
損失等がある。上記のような早期の凝固を防止するため
に融解金属を適性温度以上に加熱しておくことが考えら
れるが、その場合には鋳肌あれ、鋳巣の発生、金属組織
の劣化等の問題が生じる。

【０００４】上記のような問題を解決して小型鋳物を製
造する鋳造方法に適した融解金属注入装置として本出願
人はさきに以下に述べる装置を提案した。即ち、図５に
示すように坩堝２５はテーパ付きの円筒容器状に形成さ
れ、上部の開口２６の外側にフランジ状部２７を有し、
筒状側壁２８が底壁２９よりも下方に延長して形成さ
れ、全体が中央で縦に２分割されて部分２５ａ、２５ｂ
となっている。３０は部分２５ａ、２５ｂの合わせ面で
あり、その上端位置には各々上方から切欠部３１が形成
されている。また、２分割した部分２５ａ、２５ｂの各
々にはフランジ状部２７の下側の対称な位置に、下方へ
突出した被支持部３２ａ、３２ｂが設けられている。

【０００５】このように形成された坩堝２５は図６
（ａ）に示すように、精密鋳造機の高周波コイル３３の
上側に設けられ、エアシリンダあるいは手動レバー（図
示省略）などの駆動手段に結合されていて所定寸法昇降
駆動する坩堝昇降支持体３４の孔３４ａの縁に被支持部
３２ａ、３２ｂが支持され、筒状側壁２８の下部が別に
固定的に設けられた坩堝拘束体３５のテーパ孔３６内に
挿入状態で装着されている。その状態で底壁２９は高周
波コイル３３のほぼ中央付近に位置しており、合わせ面
３０は閉じている。

【０００６】このような構造の注入装置の坩堝２５内に
て鋳込温度に融解された金属は、拘束体３５の下部に配
置されている鋳型（図示省略）にその上方の開口湯口か
ら鋳込まれる。この鋳込み操作は、図６（ａ）の状態か
ら昇降支持体３４がエアシリンダあるいは手動レバーに
よって上昇すると、坩堝２５も上昇し、その筒状側壁２
８の下部が挿入されているテーパ孔３６から抜ける。す
ると、坩堝２５は部分２５ａ、２５ｂが各々被支持部３
２ａ、３２ｂのみで支持されることになるため、その各
々の重心の関係で図６（ｂ）のように自然に下部が両側
に開き、これによって内部の融解金属は落下して鋳型内
に入るのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た融解金属注入装置による鋳造方法においては、坩堝内
の融解金属が鋳込温度になってから図６（ａ）の状態か
ら昇降支持体の上昇によって坩堝が上昇し、図６（ｂ）
のように拘束体から開放されて開き、融解金属が鋳型内
に注がれるのであるが、この時融解金属が濡れ性の大き
なものである場合には坩堝の底壁の切り口に融解金属が
付着してしまって、融解金属の全てが鋳型に注入されな
いという問題がある。また、この問題を解消するために
融解金属の鋳型内への注入時にアルゴンガス等の不活性
ガスを加圧注入すると、底壁切り口の中心より外側に付
着している融解金属が鋳型の外側に飛散するという問題
があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は従来の融解金
属の鋳型への鋳造方法における上記したような問題点を
解消するべく検討の結果得られたものであって、上方に
開口する容器状に形成され、底壁中央部に開口部を有
し、内部に被融解金属を収容した坩堝を有する融解室
と、該融解室の下方に連接して鋳型を有する鋳造室を備
えた金属融解炉において、上記融解室と鋳造室を排気し
た後に不活性ガスを充満させる工程と、不活性ガス充満
時に上記融解室坩堝内の金属を融解するとともに融解室
から排気させる工程と、金属融解後に融解室に不活性ガ
スを注入して加圧により融解した金属を上記坩堝の開口
部から上記鋳造室内の鋳型の鋳口に落下させる工程とか
らなることを特徴とする鋳造方法を提供することを目的
とするものである。

【０００９】

【作用】この発明の方法は、融解室とその下方に気密に
連接した鋳造室とからなる金属融解炉を用いる鋳造方法
であって、融解室に設ける上方に開口する容器状に形成
された坩堝がその底壁中央部に開口部を有し、融解室と
鋳造室の不活性ガス雰囲気下で坩堝内の金属を融解する
とともに、融解室から排気したのち、新たに融解室に不
活性ガスを注入して加圧することにより融解金属を鋳造
室内の鋳型の鋳口に一塊りとして落下させ、この加圧の
続行によって確実に鋳型に鋳込むものであり、従来の鋳
造方法のように坩堝を傾けたり、回転させることなく確
実に鋳造を行なうことができるのである。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図に基づいて詳
細に説明する。便宜上まずこの発明の方法において使用
する鋳造装置について説明する。図１に示すように、こ
の装置は融解室１と鋳造室２とから構成されている。融
解室１の下方中央部は開口しており、この開口部内に上
方が開口していて容器状に形成され、底壁３ａの中央に
開口部３ｂを有する坩堝３がその上端のフランジ状部３
ｃで上記融解室１のセラミック製側壁４とシリコン製Ｏ
リング６でシールされている金属製のコ字状側部材５の
上部に該側部材５に沿うように支持されている。そして
坩堝３内には融解される金属７が収容される。

【００１１】また、上記コ字状側部材５の周囲には坩堝
３内の金属７を融解する加熱源としての高周波誘導巻線
８が設けられている。９は坩堝３内での金属７の融解状
態を観察するために、上記融解室１の上部に設けた耐熱
ガラス製の覗き窓であり、１０は真空ポンプ（図示せ
ず）に接続される排気口、１１は融解室１に加圧用不活
性ガスを導入するために該融解室１の側壁に設けた不活
性ガス導入口である。

【００１２】１２は金属製で容器状に形成された鋳造室
炉体であり、その側壁は融解室１の上記金属製のコ字状
側部材５の底壁とシリコン製Ｏリング１３にてシールさ
れて、融解室１の下方に該融解室１と気密に連接した鋳
造室２を構成している。そして、この鋳造室２内には断
熱材１４を介して上面の坩堝３の開口部３ｂの直下の位
置に鋳口１５ａを有する鋳型１５が嵌め込まれている。
１６は鋳造室２の上部に設けた不活性ガス導入口であ
り、１７は鋳造室２を真空とするために設けた真空ポン
プ（図示せず）に接続される排気口である。

【００１３】この発明の鋳造方法は上記のような構造の
鋳造装置を用いて次のようにして行なわれる。いま、図
１に示すように坩堝３内に融解する金属７を収容し、融
解室１と鋳造室２をシールする。そして融解室１の側壁
４に設けた排気口１０から真空ポンプ（図示せず）など
によって融解室１内と鋳造室２内の排気を行ない真空状
態とする。次いで、融解室１側壁の不活性ガス導入口１
１あるいは鋳造室２上部の不活性ガス導入口１６の何れ
か、または両者からアルゴンガス等の不活性ガスを導入
するとともに排気口１０からの排気を停止して融解室１
と鋳造室２内を若干加圧した不活性ガス雰囲気とする。
この加圧不活性ガス雰囲気状態で融解室１の側部材５の
周囲に配置した高周波誘導巻線８に高周波電力を印加し
て、融解室１の坩堝３内にある金属７を加熱融解させ
る。この加熱融解時に金属、断熱材、坩堝等から発生す
るガスは不活性ガスとともに排出させ、内部の不活性ガ
スも排出させる。

【００１４】かくして坩堝３内の金属７は図３（ａ）の
状態から図３（ｂ）の７ａのように融解する。このよう
に図３（ｂ）の状態に融解した金属７ａは、その表面張
力と高周波の渦電流によって回転しており、また排出す
る不活性ガスが坩堝３の開口部３ｂから坩堝３内へ流れ
ているために開口部３ｂから落下するおそれはない。金
属が完全に融解すると、高周波誘導巻線８への電力供給
をとめ、同時に融解室１内に不活性ガス導入口１１から
新たに不活性ガスを供給し加圧する。これにより、図３
（ｂ）の融解金属７ａは図３（ｃ）に示す７ｂのように
開口部３ｂから落下をはじめ、鋳型１５の鋳口１５ａに
一塊りとなって落下し、引続き融解室１内へ供給されて
いる不活性ガスの加圧により鋳口１５ａに落ち込んだ融
解金属７ｂを鋳型１５内に完全に鋳込むことができる。

【００１５】上記実施例では、坩堝３内の金属７が高周
波電力によって融解されている時、融解室１と鋳造室２
内部の不活性ガスを融解室から排気させることで図３
（ｂ）のように融解金属７ａを支えているが、この状態
を保つために高周波加熱されている間は鋳造室２に導入
口１６から不活性ガスを導入してもよい。また、高周波
電力の印加をとめ、融解室１の不活性ガス導入口１１か
ら不活性ガスを導入してその圧力で融解金属７ａを開口
部３ｂから図３（ｃ）の７ｂのように鋳口１５ａへ落下
せしめる際には、鋳造室２内を真空ポンプ等で排気口１
７から排気してやるならばその吸引により融解金属７ｂ
の鋳型への落下をより促進することができて好ましい。

【００１６】なお、この実施例において坩堝３の開口部
３ｂを３mmφとし、４０ｇの融解金属を用いて４kg／cm
² の加圧条件でテストしたところ、鋳型内への鋳込みは
確実に行なうことができた。また、この実施例では坩堝
３内の金属７を融解する加熱源としての高周波誘導巻線
８を融解室１の外側に配置した例を示したが、これを融
解室１の内部に設けることもできる。不活性ガスとして
はアルゴンガスを使用したが、融解金属と化学反応を起
こさないものであれば、いかなるものでも使用できる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の鋳造方
法は、融解室内に支持され、融解する金属を収容する坩
堝として底壁中央に開口部を有するものを用い、この坩
堝内に収容した金属を高周波電力にて融解する際には、
融解室、鋳造室ともに排気後、不活性ガスを若干加圧気
味に充満させた状態で行ない、融解とともに内部の不活
性ガスを排気し、融解後新たに融解室に不活性ガスを注
入し、加圧によって該融解金属を鋳型の鋳口に落し込
み、この時必要に応じて鋳造室を真空吸引することによ
って確実に鋳型に鋳込むというものであり、従来の方法
のように坩堝を傾けたり、回転させたりする必要がな
く、また融解金属の温度低下による鋳肌荒れや鋳巣の発
生もみられず、良好な鋳物を得ることができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の鋳造方法で使用する鋳造装置の縦断
面図である。

【図２】（ａ）乃至（ｃ）はこの発明の鋳造方法による
坩堝内の融解金属の状態を示す部分断面図である。

【図３】（ａ）は従来の坩堝の平面図、（ｂ）は側面図
である。

【図４】（ａ）は従来の他の坩堝を示す平面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】（ａ）は従来のさらに他の坩堝を示す平面図、
（ｂ）は側面図である。

【図６】（ａ）および（ｂ）は図５の坩堝を用いた従来
の融解金属注入装置の使用状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 融解室 ２ 鋳造室 ３ 坩堝 ３ａ 坩堝底壁 ３ｂ 坩堝開口部 ７ 金属 ７ａ 融解金属 ７ｂ 融解金属 ８ 高周波誘導巻線 １５ 鋳型 １５ａ 鋳口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方に開口する容器状に形成され、底壁
   中央部に開口部を有し、内部に被融解金属を収容した坩
   堝を有する融解室と、該融解室の下方に連接して鋳型を
   有する鋳造室を備えた金属融解炉において、上記融解室
   と鋳造室を排気した後に不活性ガスを充満させる工程
   と、不活性ガス充満時に上記融解室坩堝内の金属を融解
   するとともに融解室から排気させる工程と、金属融解後
   融解室に不活性ガスを注入して加圧により融解した金属
   を上記坩堝の開口部から上記鋳造室内の鋳型の鋳口に落
   下させる工程とからなることを特徴とする鋳造方法。
2. 【請求項２】 不活性ガス充満時に融解室坩堝内の金属
   を融解するとともに融解室から排気させる工程におい
   て、鋳造室に不活性ガスを注入することを特徴とする請
   求項１記載の鋳造方法。
3. 【請求項３】 金属融解後融解室に不活性ガスを注入し
   て加圧により融解した金属を坩堝の開口部から鋳口に落
   下させる工程において、鋳造室を真空にすることを特徴
   とする請求項１記載の鋳造方法。