JPH0523822A - 差圧鋳造方法及び差圧鋳造用ストーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】湯面８を常に不活性ガス２２で覆うことによっ
て溶湯７の酸化を完全に防止した鋳造方法と、該鋳造方
法に適したストーク１０とを提供する。 【構成】ストーク１０内に不活性ガス２２を供給するこ
とによって製品９と溶湯７とを分離することを特徴と
し、また上端を金型２の湯口５に接続し下端を保持炉６
内の溶湯７の湯面８よりも高く保った内筒１１と、上端
を内筒１１の外面との間で密閉し下端を溶湯８に浸漬し
た外筒１２とを有し、内外筒１１，１２の間に形成され
る環状領域１３と外部とを連通する孔１４を設けた差圧
鋳造用ストーク１０において、内筒１１の下端に、周方
向に一又は複数個の切込み１５を上方に向けて設けたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は差圧鋳造方法と差圧鋳
造用ストークとに関し、特に差圧鋳造における製品と溶
湯との分離方法と該分離方法に適したストークとに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムなどの酸化されやすい材料
から低圧鋳造法などによって製品を鋳造するときには、
ストーク内のアルミニウム溶湯の酸化を防止し、あるい
はストーク内のアルミニウム酸化物を除去する必要があ
る。アルミニウムの低圧鋳造において従来より一般に行
われていたのは、下型の湯口にフィルターを配置してア
ルミニウムの酸化物を除去する方法であるが、この方法
では一回の鋳造毎にフィルターを交換する必要が生じ、
また製品の湯口部分より切除されたスクラップ材にフィ
ルターが付着しているから、スクラップ材の有効利用を
図ることができないという問題点があった。

【０００３】そこでアルミニウムの酸化物を除去する手
法に代えて、アルミニウム溶湯の酸化自体を防止する手
法の開発が進められており、例えば特開平１−１０４４
５７号公報には、上端を金型の湯口に接続し下端を保持
炉内の溶湯の湯面よりも高く保った内筒と、上端を前記
内筒の外面との間で密閉し下端を前記溶湯に浸漬した外
筒とを有し、前記内外筒の間に形成される環状領域と外
部とを連通する孔を設けた差圧鋳造用ストークを用い、
空気よりも重い不活性ガスを前記孔から供給して溶湯表
面の空気を不活性ガスで置換した後に、差圧によって溶
湯をキャビティー内に導入する方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに上記公報の技
術では、不活性ガスを供給する以前には溶湯表面に空気
が存在しているから、なおも溶湯の酸化を免れないとい
う問題点がある。すなわち上記公報には、溶湯とキャビ
ティーとの間の差圧を解除すると、未凝固の溶湯は下降
して保持炉内に戻る旨開示されており、そのとき溶湯の
表面は真空ではあり得ないから空気が存在するほかはな
い。したがってこの時点で、すみやかに空気よりも重い
不活性ガスを供給して溶湯表面の空気を不活性ガスで置
換しても、比重の差による置換には一定の時間を必要と
し、その間は溶湯表面は空気にさらされるから一定程度
の溶湯の酸化を免れることはできない。したがって本発
明は、溶湯表面の空気を不活性ガスで置換することによ
って溶湯の酸化を一定程度防止するのではなく、溶湯表
面を常に不活性ガスで覆うことによって溶湯の酸化を完
全に防止する手段を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記目的を達
成するために鋭意研究を進め、上記公報には溶湯とキャ
ビティーとの間の差圧を解除すると未凝固の溶湯は下降
して保持炉内に戻った旨記載されているものの、通常精
度の部品によって差圧鋳造装置を構成したときには、溶
湯とキャビティーとの間の差圧を解除しても未凝固の溶
湯は容易には保持炉内に戻りはしないことを見出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。

【０００６】すなわち本発明は、上型と下型とによって
キャビティーを構成し、該キャビティーに連通する湯口
を前記下型に開口し、該湯口にストークの上端を接続
し、該ストークの下端を保持炉内の溶湯に浸漬し、該溶
湯の圧力を前記キャビティーの圧力よりも低下させて
（溶湯を加圧する場合とキャビティーを減圧する場合と
を問わない。）前記溶湯を前記キャビティー内に導入
し、キャビティー内の溶湯を凝固させて製品に鋳造する
差圧鋳造方法において、前記ストーク内に不活性ガスを
供給することによって前記製品と前記溶湯とを分離する
ことを特徴とする差圧鋳造方法であり、また上端を金型
の湯口に接続し下端を保持炉内の溶湯の湯面よりも高く
保った内筒と、上端を前記内筒の外面との間で密閉し下
端を前記溶湯に浸漬した外筒とを有し、前記内外筒の間
に形成される環状領域と外部とを連通する孔を設けた差
圧鋳造用ストークにおいて、前記内筒の下端に、周方向
に一又は複数個の切込みを上方に向けて設けたことを特
徴とする差圧鋳造用ストークである。

【０００７】

【作用】上記差圧鋳造方法では、キャビティー内の溶湯
が凝固して製品となった後に、ストーク内に不活性ガス
を供給すると、不活性ガスは凝固した製品と未凝固の溶
湯との間に溜って両者を分離し、したがって溶湯の表面
は常に不活性ガスで覆われて溶湯の酸化は完全に防止さ
れる。

【０００８】また上記差圧鋳造用ストークでは、前記孔
より前記環状領域に不活性ガスを供給すると、不活性ガ
スは環状領域内の溶湯の湯面を徐々に押し下げ、ついに
は不活性ガスは環状領域から内筒内に移動し、内筒内を
上昇して製品と溶湯との間に溜って両者を分離するが、
内筒下端には前記切込みがあるから、環状領域より内筒
内への不活性ガスの移動は一挙に全周よりは行われず、
周方向に限られた切込みの位置より内筒内へ移動するか
ら、内筒内の溶湯を撹乱することがなく、したがって凝
固直後の製品の粗悪化を招くおそれがない。

【０００９】

【実施例】本発明を図面によって説明する。図１は本発
明方法を適用した低圧鋳造機の一例を示し、鋳造すべき
製品の形状に適合したキャビティー１が上型３と下型４
とからなる金型２によって形成されており、下型４には
キャビティー１に連通する湯口５が開口している。スト
ーク１０は内筒１１と外筒１２とを有し、内筒１１の上
端は金型の湯口５に接続しており、下端は保持炉６内の
溶湯７の湯面８よりも高く保たれている。外筒１２の上
端は内筒１１の外面との間で密閉されており、下端は溶
湯７に浸漬しており、こうして内外筒１１，１２の間に
下方に向けて開放した環状領域１３が形成されている。
外筒１２には、環状領域１３の上部と外筒の外面とを連
通する孔１４が穿設されており、孔１４には弁２１を介
してアルゴンガスボンベ２０が接続されている。

【００１０】この低圧鋳造機を用いて製品を鋳造するに
は、先ず弁２１を開いて孔１４を通じてストーク１０内
の空気をアルゴンガスで置換する。ストーク１０内の空
気をアルゴンガスで置換するまでは、溶湯の湯面８は空
気にさらされていたから湯面８近傍の溶湯７は酸化され
ている。ストーク１０内の空気がアルゴンガスで置換さ
れた後に弁２１を閉じて保持炉６内を加圧すると、湯面
８は上昇して内筒１１の下端に接し、以降は溶湯７は二
手に分かれ、図２に示すように一方はアルゴンガスを排
除しつつキャビティー１内に侵入し、他方はアルゴンガ
ス２２を圧縮しつつ環状領域１３内に侵入する。環状領
域１３内の湯面８が孔１４の内面側開口部よりも高く上
昇しないように、弁２１から環状領域１３下端までの空
間の体積を定めて、孔１４とこれに接続した配管とを溶
湯７から保護することが好ましい。キャビティー１内に
溶湯７が充満した後一定時間経過すると、溶湯７は凝固
して製品となるが、最初に供給されたのは酸化した溶湯
であったから、最初の製品は不良品となる。

【００１１】最初の製品が凝固した後に、弁２１を開い
て環状領域１３内にアルゴンガス２２を供給すると、図
３に示すようにアルゴンガス２２は環状領域１３内の湯
面８を徐々に押し下げ、ついには環状領域１３から内筒
１１内に移動し、内筒１１内の溶湯中を上昇し、製品９
と湯面８との間に溜って両者を分離する。すなわち未凝
固の溶湯７は、それまで溶湯であった製品９と接してい
た後、アルゴンガス２２によって製品９から分離されて
自由表面を形成し、したがって湯面８が形成されるとき
は常に該湯面８はアルゴンガス２２で覆われることとな
る。

【００１２】なお保持炉６の加圧を解除しても溶湯７は
保持炉６内に落下しないから、加圧を解除する時点は特
に問題とはならない。しかし製品９が凝固した後には最
早保持炉６の加圧を維持している必要はないし、加圧を
維持しているとアルゴンガスボンベ２０の供給圧力を高
くする必要が生じる。したがって図４に示すように、弁
２１を開くのとほぼ同時に加圧を解除するのが好まし
い。アルゴンガス２２によって製品９と湯面８とが分離
され、更に保持炉６の加圧を解除した後には、上型３を
開いて最初の製品、すなわち不良品を排出し、上型３を
閉じる。しかる後、弁２１を閉じ、保持炉６を加圧して
２個目の製品を鋳造する。２個目の製品のための溶湯７
は全く空気と遮断されていたから、以降は良品のみを鋳
造することができる。

【００１３】以上のように本実施例の鋳造方法は、スト
ーク１０内にアルゴンガス２２を供給することによって
製品９と溶湯７とを分離するものであるから、湯面８は
常にアルゴンガス２２で覆われ、溶湯７の酸化は完全に
防止される。なお孔１４から供給する不活性ガスとして
空気よりも軽いものを用いるときには、上型３を開いて
製品９を取り出したときに、空気が当該不活性ガスと置
換して湯面８上に至るおそれがあるから、上型３を閉じ
て保持炉６を加圧するまでは不活性ガスを供給し続ける
必要がある。しかも保持炉６の加圧によって湯面８が上
昇して内筒１１の下端にまで至ったときには、もはや内
筒１１内の溶湯７に不活性ガスを供給できないから、空
気が不活性ガスを置換する以前に、速やかにキャビティ
ー１内に溶湯７を充満させる必要がある。これに対して
本実施例で用いたアルゴンガス２２は空気よりも重いか
ら、アルゴンガス２２が湯面８を覆った後には、アルゴ
ンガス２２の供給を停止することができる。但し本実施
例では図４に示すように、上型３を開いているときにも
アルゴンガスを供給し続け、保持炉６を加圧するときに
初めてアルゴンガス２２の供給を停止することとして、
確実に湯面８をアルゴンガス２２で覆うこととしてい
る。

【００１４】次に図５及び図６は、上記製品９と溶湯７
との分離方法に適したストークの内筒１１を示し、この
内筒１１の下端には、周方向４５°間隔に８個の切込み
１５が上方に向けて設けられており、各切込み１５の上
方に位置する内筒１１の肉厚ｔは下方に向って逓減して
おり、各切込み１５の上面１６は下方に突出した孤状に
形成されている。また各切込み１５によって周方向に残
された内筒の肉厚Ｔも下方に向って逓減しており、各切
込み１５によって周方向に残された内筒の下面１７も下
方に突出した孤状に形成されている。

【００１５】この内筒１１は以上のように形成されてお
り、内筒の下端に切込み１５があるから、製品が凝固し
た後に弁２１を開いてアルゴンガス２２を供給するとき
に、環状領域１３より内筒１１内へのアルゴンガスの移
動は一挙に全周方向よりは行われず、周方向４５°間隔
に設けられた８個の切込み１５より内筒１１内へ移動す
るから、内筒内の溶湯７を撹乱することがなく、したが
って凝固した直後の製品９の粗悪化を招くおそれがな
い。また各切込み１５の上方に位置する内筒の肉厚ｔは
下方に向って逓減しているから、環状領域１３より内筒
内へのアルゴンガス２２の移動距離が短くなり、内筒１
１内へのアルゴンガス２２の移動が円滑に行われる。

【００１６】更に各切込み１５の上方に位置する内筒の
肉厚ｔも、各切込み１５によって周方向に残された内筒
の肉厚Ｔも下方に向って逓減しているから、保持炉６を
加圧して湯面８を上昇させるときに、溶湯７は内筒１１
内と環状領域１３とに円滑に分離され、溶湯７中へのア
ルゴンガス２２の混入が防止される。また各切込み１５
の上面１６も各切込み１５によって周方向に残された内
筒の下面１７も下方に突出した孤状に形成されているか
ら、湯面８の上昇時にアルゴンガス２２が上記上面１６
にも上記下面１７にも滞留するおそれがない。したがっ
てキャビティー１内の溶湯の凝固途中に、不用意にアル
ゴンガスが内筒内を上昇してキャビティー内の溶湯中に
混入するおそれがなくなる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によって、湯面が常に不活性ガス
で覆われて溶湯の酸化が完全に防止される鋳造方法と、
溶湯を撹乱することなく製品と溶湯とを分離することが
できるストークとが提供された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を適用した低圧鋳造機の一例の概略
縦断面図

【図２】保持炉を加圧したときの図１に対応する図

【図３】本発明方法の一実施例を示す図１に対応する図

【図４】アルゴンガスの供給・停止のタイミングを示し
た図

【図５】ストークの一実施例を示す縦断面図

【図６】同じく底面図

【符号の説明】

１…キャビティー ２…金型 ３…上型 ４
…下型 ５…湯口 ６…保持炉 ７…溶湯 ８…湯面 ９
…製品 １０…ストーク １１…内筒 １２…外筒 １
３…環状領域 １４…孔 １５…切込み １６…上面 １
７…下面 ２０…アルゴンガスボンベ ２１…弁 ２
２…アルゴンガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 千里 栃木県真岡市鬼怒ケ丘11番地 日立金属株 式会社素材研究所内 (72)発明者 矢城 敏則 福岡県北九州市若松区北浜一丁目９番１号 日立金属株式会社若松工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上型と下型とによってキャビティーを構成
   し、該キャビティーに連通する湯口を前記下型に開口
   し、該湯口にストークの上端を接続し、該ストークの下
   端を保持炉内の溶湯に浸漬し、該溶湯の圧力を前記キャ
   ビティーの圧力よりも低下させて前記溶湯を前記キャビ
   ティー内に導入し、キャビティー内の溶湯を凝固させて
   製品に鋳造する差圧鋳造方法において、 前記ストーク内に不活性ガスを供給することによって前
   記製品と前記溶湯とを分離することを特徴とする差圧鋳
   造方法。
2. 【請求項２】上端を金型の湯口に接続し下端を保持炉内
   の溶湯の湯面よりも高く保った内筒と、上端を前記内筒
   の外面との間で密閉し下端を前記溶湯に浸漬した外筒と
   を有し、前記内外筒の間に形成される環状領域と外部と
   を連通する孔を設けた差圧鋳造用ストークにおいて、 前記内筒の下端に、周方向に一又は複数個の切込みを上
   方に向けて設けたことを特徴とする差圧鋳造用ストー
   ク。
3. 【請求項３】前記切込みの上方に位置する内筒の肉厚
   を、下方に向って逓減した請求項２記載の差圧鋳造用ス
   トーク。
4. 【請求項４】前記切込みの上面を、下方に突出した孤状
   に形成した請求項２又は３記載の差圧鋳造用ストーク。
5. 【請求項５】前記切込みによって周方向に残された内筒
   の肉厚を、下方に向って逓減した請求項２、３又は４記
   載の差圧鋳造用ストーク。
6. 【請求項６】前記切込みによって周方向に残された内筒
   の下面を、下方に突出した孤状に形成した請求項２、
   ３、４又は５記載の差圧鋳造用ストーク。