JPH05269564A - 加圧鋳造方法及び加圧鋳造装置 - Google Patents

加圧鋳造方法及び加圧鋳造装置

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JPH05269564A
JPH05269564A JP11663592A JP11663592A JPH05269564A JP H05269564 A JPH05269564 A JP H05269564A JP 11663592 A JP11663592 A JP 11663592A JP 11663592 A JP11663592 A JP 11663592A JP H05269564 A JPH05269564 A JP H05269564A
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JP
Japan
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mold
pressure
molten metal
casting
pressure vessel
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JP11663592A
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English (en)
Inventor
Toyoichi Kurushima
豊一 久留島
Kozo Ishizaki
幸三 石崎
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Inax Corp
Original Assignee
Inax Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な設備で、ピンホールや巣を持たない金
属製品を鋳造できる手段を提供する。 【構成】 鋳型1を圧力容器2内へ収納して密閉し、導
管3を通じて鋳型1に溶融金属を注入したのち、圧力容
器2内を加圧雰囲気下に保持した状態で、溶融金属を固
化させる。 【効果】 溶融金属内の気泡は、加圧雰囲気下に保持さ
れることによって消失するから、ピンホールや巣の無い
鋳物製品が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水栓金具等の金属製品
を鋳造により製作するに際し、ピンホールや巣の無い鋳
物品を得るための方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】水栓金具を鋳造する手順は、一般に次の
通りである。まず初めに、製品の鋳型を成形する。鋳型
は、粒度が一定の砂に、澱粉や粘土等の増粘材と水など
を加えて混練したものを、成形して製作する。次いで、
上記鋳型に溶融金属を注入し、これを冷却させて固化さ
せる。水栓金具を製造する場合、主として、青銅や黄銅
が使用される。溶融金属が冷却して固化したならば、鋳
型から製品材料となる鋳物を脱型し、その表面を清掃し
て付着している砂を除去する。続いて、この鋳物に、各
種の機械加工を施し、表面を研磨し、メッキ処理をした
のち、各部品を組み立てれば、目的とする水栓金具製品
が得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の鋳造方法に
おいて、溶融金属を鋳型へ注入する際、周囲の空気、溶
融金属の蒸気、中子の燃焼ガス等に由来する気体が溶融
金属内に巻き込まれ、これが金属固化後には、鋳物のピ
ンホールや巣などの欠陥をもたらすという問題がある。
ピンホールや巣は、鋳物の表面欠陥となるうえに、これ
らが鋳物の内部に存在した場合、製品の脆弱化を招いて
耐圧性能を低下させるばかりでなく、漏水の原因にもな
る。
【0004】しかも、このような鋳物内部の欠陥は、最
終検査時の耐圧試験を行うまで発見されないことが多い
ため、歩留りを下げる最も大きな原因の1つであった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来欠点
を解決すべく創案されたものであって、鋳物にピンホー
ルや巣等の欠陥を生じさせない鋳造方法及び鋳造装置を
提供するものである。本発明に係る鋳造方法の最大の特
徴は、鋳型に溶融金属を注入した後、当該鋳型の設置環
境を加圧雰囲気下に保持した状態で、前記溶融金属を固
化させることである。
【0006】上記方法に、鋳型へ溶融金属を注入する工
程を減圧雰囲気下で行うことを併用してもよい。
【0007】さらに、溶融金属注入後の鋳型設置環境を
加圧雰囲気下に保持するにあたり、加圧気体として不活
性ガスを使用するとよい。
【0008】なお、溶融金属注入後の鋳型設置環境が保
持される加圧雰囲気は、10kgf/cm未満の圧力
で充分である。
【0009】他方、本発明に係る鋳造装置の特徴とする
ところは、溶融金属が注入される鋳型と、該鋳型を収納
する圧力容器とからなり、該圧力容器は、気体を給排す
るための流通部を有していることである。
【0010】上記鋳造装置の圧力容器は、内部に収納し
た鋳型へ、外部から溶融金属を注入することの可能な注
湯部を有していることが望ましい。
【0011】
【作用】本発明によれば、鋳型に溶融金属を注入したの
ち、該鋳型を加圧雰囲気下に設置すると、内部の溶融金
属も加圧されることになる。それ故、注入時に溶融金属
が気体を巻き込んで内部に気泡が存在していたとして
も、鋳型の設置環境を加圧雰囲気下に保持することによ
り、内部の気泡が圧縮されて消失することになる。そし
て、この状態で溶融金属を固化させるから、内部にピン
ホールや巣を全く持たない鋳物を得ることができる。
【0012】なお、鋳型への溶融金属の注入に先立ち、
鋳型を収納した圧力容器を脱気して内部を減圧し、この
状態で溶融金属の注入を行えば、溶融金属に空気が巻き
込まれるのを抑止することができる。
【0013】さらに、圧力容器内を不活性ガスで充満さ
せて加圧雰囲気下に保持した場合、溶融金属の酸化が防
止される。
【0014】
【実施例】以下、本発明の詳細を、実施例に基づいて説
明する。 (第1実施例)図1は、本発明に利用する加圧鋳造装置
Aの構成を概略的に示すものである。この加圧鋳造装置
Aは、溶融金属が注入される鋳型1と、該鋳型1を収納
する圧力容器2とからなる。鋳型1は、砂型又はセラミ
ック型等の断熱性が比較的大きい材質で製作するのが好
ましい。また、砂や多孔質セラミックを素材とした場合
には、鋳型1が通気性を有するので、設置環境を加圧雰
囲気下に保持したときに溶融金属の全体に圧力を作用さ
せて、消泡効果をより確実にすることができる。なお、
金属型は、比熱が小さく放熱性が良いため溶融金属の固
化が急速になり、加圧雰囲気下に保持することによる消
泡効果を充分に発揮させるのが難しい。そこで、金属型
を使用する場合には、加圧を素早く行うか、又は押湯装
置を付属させるなどの冷却を遅延化する手段を講じるこ
とが望ましい。
【0015】他方、上記鋳型1を収納する圧力容器2
は、耐圧構造を備えた本体部2aと蓋部2bとからな
り、炭素鋼やステンレス鋼等を素材として製作される。
その寸法は、鋳型1の外形寸法が約300×400×5
00(mm)であるとき、圧力容器2は、350×45
0×550〜400×500×600(mm)程度に設
定される。蓋部2bには、導管3が垂直に取り付けら
れ、これが圧力容器2内の気体を給排するための流通部
となされている。なお本実施例では、上記導管3が、内
部の鋳型1へ溶融金属Mを外部から供給するための注湯
部をも兼ねている。また、導管3の途中には弁4が設け
られ、これを閉止すれば、容器内が密閉されるように構
成されている。
【0016】次に、上記加圧鋳造装置Aを用いた加圧鋳
造方法を説明する。はじめに、鋳型1を圧力容器2の本
体部2a内の所定位置に設置し、蓋部2bを閉じる。こ
のとき、蓋部2bに取り付けた導管3は、その下端が鋳
型1の湯口1aに臨むように設定されている。蓋部2b
は、本体部2aに対して、ボルト締め、クランプ等の適
宜手段により密着させる。次いで、蓋部2bの導管3を
通じ、鋳型1内へ溶融金属Mを注入した後、引き続き、
上記導管3をエアコンプレッサー(図示省略)等に接続
して、圧力容器2内へ加圧空気を供給し、内圧を上昇さ
せる。本発明においては、圧力をそれほど大きくする必
要性はなく、10kgf/cmより小さい値で充分で
ある。
【0017】圧力容器2内を、例えば5kgf/cm
まで昇圧したのち、導管3に設けた弁4を閉止して容器
内を密閉する。そして、この加圧雰囲気を保持した状態
で、溶融金属Mが冷却し固化するまで放置する。必要な
らば、強制冷却を行って、固化時間を短縮してもよい。
溶融金属Mが固化したならば、弁4を開いて圧力容器2
内を大気圧に戻し、鋳型1を取り出して目的とする鋳物
を得る。こうして得られた鋳物は、溶融金属Mの注入時
に空気その他の気体を巻き込んでいたとしても、加圧雰
囲気下に保持されることにより、内部の気泡が消失する
ので、ピンホールや巣を全く持たない。
【0018】(第2実施例)前述した第1実施例は、本
発明に係る加圧鋳造方法の最も基本的な例であり、これ
を基にして、様々な応用が可能である。第2実施例の特
徴は、溶融金属の鋳型への注入に先立ち、圧力容器2内
を減圧し、この減圧雰囲気を保持した状態で溶融金属の
注入を行うことにある。予め、圧力容器2内を減圧して
脱気しておくことにより、溶融金属への空気の巻き込み
が防止され、また金属酸化も抑制することができる。
【0019】(第3実施例)本実施例は、溶融金属を鋳
型1へ注入したのち、圧力容器2内を加圧するに際し、
加圧空気に代えて、窒素,アルゴン等の不活性ガスを使
用する点を特色とする。不活性ガスを使用することによ
り、圧力容器2内を加圧雰囲気下に保持している間の溶
融金属の酸化を防止することができる。但し、酸化防止
を確実にするためには、圧力容器2内の空気を排除し
て、不活性ガスに置換することが必要である。それに
は、第2実施例の如く、溶融金属の注入前に、圧力容器
2内を減圧する方法か、又は、圧力容器2の適所に排気
口(図示省略)を設けておき、不活性ガスを大量に供給
することによって内部の空気を追い出す方法が挙げられ
る。不活性ガスとして、比較的高価なアルゴン等の希ガ
ス類を使用する場合には、前者の減圧による方法が好適
であり、窒素等の比較的安価なガスを使用する場合に
は、後者の追い出しによる方法を採用しても差し支えな
い。さらに、溶融金属が冷却して固化したあと、圧力容
器2内の不活性ガスを回収する工程を加えてもよい。当
該第3実施例に基づいて、本発明者らは、次のような試
験を行った。水栓金具用の砂型を圧力容器に収納し、蓋
部を閉じて密閉したのち、真空ポンプで圧力容器内の気
圧が0.1Torrになるまで脱気した。次いで、この
減圧雰囲気下で、砂型内へ、1160゜Cの溶融銅合金
(Cu85%,Pb5%,Zn5%,Sn5%)を注入
したのち、引き続き、窒素ガスを一気に導入して圧力容
器内を5kgf/cmまで加圧した。この加圧雰囲気
を保持した状態で、上記溶融銅合金が室温に至るまで冷
却して固化させた後、砂型から鋳物品を取り出した。こ
うして得られた鋳物品は、従来の鋳造方法により得られ
た鋳物品と比べて、引張強度が約2割程高くなり、水圧
40kgf/cmにおける耐圧試験を20個の鋳物品
について行ったところ、漏水を生ずる不良品の発生が皆
無であった。
【0020】(第4実施例)本発明に係る加圧鋳造装置
を複数個準備することにより、本発明に係る加圧鋳造方
法を連続的に行うことも可能である。これを、図2を用
いて説明する。同図に示したのは、複数の加圧鋳造装置
Aを一方向へ搬送しながら、一連の加圧鋳造工程を連続
的に行うための設備である。この設備は、加圧鋳造装置
Aを搬送するベルトコンベヤー50、該ベルトコンベヤ
ー50に沿って順に配設された真空ポンプ等の減圧装置
10、溶融金属の注湯機20、不活性ガスのタンク3
0、ガス供給装置31(又はレギュレーター)、及び不
活性ガスの回収装置40より構成されている。上述の機
構により、一連の加圧鋳造工程を連続的に行うには、ま
ず、圧力容器2内へ鋳型1を配置して該圧力容器2を密
閉したのち、蓋部2bの導管3を減圧装置10に接続し
て圧力容器2内の脱気を行い、弁4を閉じる。次いで、
前記導管3を、今度は注湯機20に接続し、弁4を開い
て、鋳型1へ溶融金属を注入し、再び弁4を閉じる。引
き続き、導管3をガス供給装置31に接続したのち、弁
4を開いて、不活性ガスのタンク30から圧力容器2内
へ、所定の圧力に達するまで加圧ガスを供給する。な
お、上記タンク30が圧縮ボンベ等の高圧タンクである
場合は、ガス供給装置31をレギュレーターとすればよ
い。圧力容器2内が、所定の圧力に達したならば、弁4
を閉じて加圧雰囲気を保持し、溶融金属が固化するまで
放置する。あるいは、必要に応じ、強制冷却を施しても
よい。溶融金属が固化したならば、導管3をガス回収装
置40に接続し、弁4を開いて、圧力容器2内から不活
性ガスを吸引排出する。但し、ガスを回収する必要がな
いときは、この工程は省略される。最後に、弁4を開放
して圧力容器2内を大気圧に復し、鋳型1を取り出す。
圧力容器2は、最初の鋳型収納工程へ返送され、鋳型1
からは得られた鋳物を脱型する。
【0021】(その他の実施例)本発明の実施例は前述
した以外にも、種々の態様が可能である。第4実施例に
おいて、圧力容器内の加圧を圧縮空気で行う場合であれ
ば、減圧装置10やガス回収装置40は省略することが
でき、また、タンク30及びガス供給装置31に代え
て、エアコンプレッサーを使用すればよい。また、鋳造
する金属の種類は限定的なものではない。さらに、前記
実施例では、圧力容器に設ける気体の流通部と溶融金属
の注湯部とを、1本の導管で兼用するようにしたが、こ
れを別個に設けることも勿論可能である。その他、本発
明の構成は、実施の状況に応じて、適宜変更することを
妨げるものではない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明によれば、鋳造する金属製品のピンホールや
巣を無くすことができるので、不良品の発生が抑制さ
れ、歩留りの大幅な向上がもたらされる。しかも、本発
明は、比較的簡単な設備で実施可能である。
【0023】鋳型全体を加圧雰囲気下に保持するので、
製品に変形を生じさせるおそれがない。また、溶融金属
を、密閉された圧力容器内で加圧するから、例えば、黄
銅製品を鋳造する場合に、揮発し易い亜鉛の消失を防ぐ
ことができる。
【0024】さらに、不活性ガスで加圧した場合は、金
属の酸化を抑止できるという効果が発揮される。
【0025】なお、本発明において、加圧雰囲気を保持
するのに必要な圧力は、10kgf/cmより小さい
値で充分であるから、通産省の認可を必要とする高圧ガ
スを使用しなくて済むという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る加圧鋳造装置の一例を示す縦断面
図である。
【図2】本発明に係る加圧鋳造方法を連続的に行うため
の設備を概略的に示す一部省略側面図である。
【符号の説明】
A…加圧鋳造装置 M…溶融金属 1…鋳型 1a…湯口 2…圧力容器 2a…本体部 2b…蓋部 3…導管(気体の流通部と溶融金属の注湯部を兼用) 4…弁 10…減圧装置 20…注湯機 30…不活性ガスのタンク 31…ガス供給装置 40…ガス回収装置 50…ベルトコンベヤー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融金属を鋳型に注入して成形品を鋳造
    する方法において、鋳型に溶融金属を注入した後、当該
    鋳型の設置環境を加圧雰囲気下に保持して、前記溶融金
    属を固化させることを特徴とする加圧鋳造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、減圧雰
    囲気下で鋳型に溶融金属を注入した後、当該鋳型の設置
    環境を加圧雰囲気下に保持する加圧鋳造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の方法において、
    鋳型に溶融金属を注入した後、当該鋳型の設置環境を不
    活性ガスの加圧雰囲気下に保持する加圧鋳造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3に記載の方法において、
    溶融金属注入後の加圧雰囲気が、10kgf/cm
    満である加圧鋳造方法。
  5. 【請求項5】 溶融金属が注入される鋳型と、該鋳型を
    収納する圧力容器とからなり、該圧力容器は、気体を給
    排するための流通部を有していることを特徴とする加圧
    鋳造装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の装置において、前記圧
    力容器は、内部に収納した鋳型へ溶融金属を注入するた
    めの注湯部を有している加圧鋳造装置。
JP11663592A 1992-03-24 1992-03-24 加圧鋳造方法及び加圧鋳造装置 Pending JPH05269564A (ja)

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