JPH0623512A - 鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反重力鋳造法において、鋳型に溶融金属を吸
引する際に起る溶融金属湯面の揺れおよびその湯面に浮
遊したスラグ等の吸い上げを防ぐ。また、鋳型の強度が
小さく粘結剤の量が少なくて済む。 【構成】 内部に湯道と製品部などとからなる鋳型空洞
部を有し、中間部に下側の細い段差部を形成した縦割り
鋳型はシール性能を有するチャンバー内に入っている。
チャンバーの底部には開口部があいており、縦割り鋳型
の段差部下側部はその開口部を貫通しており、その段差
部はチャンバーの開口部周辺底部に支持されている。縦
割り鋳型の下部先端を溶融金属に浸漬し、その後、前記
チャンバー内を吸引し、溶融金属を前記鋳型空洞部に満
たす。その後前記鋳型空洞部内の溶融金属が凝固するま
で前記吸引を継続する。最後にその後縦割り鋳型の入っ
たチャンバーを溶融金属の湯面から引き離す鋳造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は反重力鋳造方法に係わ
る。

【０００２】

【従来の技術】反重力鋳造方法として特公昭６０−３５
２２７及び特公平４−８１３６号公報に開示されている
鋳造技術は、良く知られ実施されているが、横割り鋳型
に限定された生産性の低い反重力鋳造技術である。また
特公平２−３０３６４９号公報に開示されている鋳造技
術は、鋳型を鋳型容器に保持するための吸引圧力が常時
必要であり、溶融金属の鋳込み吸引圧力をそれ以下の吸
引圧力に設定することができない反重力鋳造技術であ
る。さらに鋳型を鋳型容器に保持してから、溶融金属プ
ール上で溶融金属を鋳込み、鋳型をばらすまで、鋳型を
鋳型容器に保持するための吸引圧力を持続させねばなら
ず、溶融金属の流れ制御としての吸引圧力の範囲が限定
される反重力鋳造技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の開示された鋳造
技術において、第１の問題は鋳型を溶融金属に浸漬し、
溶融金属を鋳型に吸引する際に起こる。すなわち鋳型を
溶融金属にこの湯面より浸漬するとき、溶融金属の湯面
が揺れ空気を巻き込む場合が出てくる。または、湯面に
浮遊したスラグ等を溶融金属と一緒に吸い上げ、鋳型の
空洞部内で凝固し吹かれ及びノロ入り等の不良が発生す
る場合が出てくる。

【０００４】第２の問題は鋳型が溶融金属と接したと
き、鋳型の砂同志を常温で結合している無機または有機
の熱硬化性樹脂または化学硬化性樹脂が、すなわち粘結
剤が分解し気体となって鋳型の空洞部内に入り負圧の機
能を妨げ、溶融金属が鋳型の空洞部上部に到達する前に
溶融金属に前記気体が巻き込まれ凝固する不良が発生す
る場合が出てくる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の問題に
ついて、縦割り鋳型の下部先端を溶融金属に浸漬する
際、浸漬するまでは吸引を行わないようにし、溶融金属
の湯面が揺れない深さまで縦割り鋳型の下部先端を溶融
金属に浸漬してから吸引する方法で解決する。また、第
２の問題については、縦割り鋳型をシール性能を有する
チャンバー内に入れ支持する方法で解決する。すなわ
ち、非可撓性、自立性、通気性を持ち、内部に外部まで
開放された湯道と製品部などとからなる鋳型空洞部を有
する粘結剤の混じった砂よりなる縦割り鋳型に溶融金属
を反重力で鋳込む鋳造方法において、前記縦割り鋳型は
中間部に下側の細い段差部を形成し、この縦割り鋳型
を、開口部のあいた底部を有しこの開口部を除きシール
性能を有するチャンバー内に入れ、さらに前記縦割り鋳
型の段差部は前記チャンバーの開口部周辺底部に支持さ
れており、その段差部下側は前記チャンバーの底部から
突出しており、前記縦割り鋳型の下部の先端を前記溶融
金属に浸漬し、その後、前記チャンバー内を吸引し前記
縦割り鋳型の鋳型空洞部に前記鋳型溶融金属を満たし、
前記鋳型空洞部内の溶融金属が凝固するまで吸引を継続
し、前記縦割り鋳型の入ったチャンバーを前記溶融金属
の湯面から引き離すことを特徴とする鋳造方法である。

【０００６】

【作用】本発明の鋳造方法は非可撓性、自立性、通気性
の縦割り鋳型がチャンバー内に入っているので溶融金属
を吸引により鋳込む際、縦割り鋳型の強度が小さくて済
む。従って縦割り鋳型の粘結剤、樹脂が少なくて済む。
さらに縦割り鋳型の粘結剤が少ないので、これが溶融金
属に触れたときの気体の発生量が少ない。また、縦割り
鋳型を溶融金属に浸漬するまでは、吸引を行わないので
溶融金属の湯面揺れ、およびその湯面に浮上したスラグ
等の吸い上げがない。

【０００７】

【実施例】以下図面に従って実施例を詳述する。本発明
の実施例を図１から図１１にしめす。図１と図２は有機
熱硬化性樹脂など粘結剤の混じった砂で作成した縦割り
鋳型６０を、内部に取り付けたチャンバー１０の正面図
と側面図で、図３は図２を下側からみた底面図である。
チャンバー１０はシール性能を有し、チャンバー胴体１
１とチャンバー蓋１２とそのシール性能を上げるための
パッキン１３を介した締め具１６とから構成されてい
る。チャンバー胴体１１は溶融金属の流れの均等性をで
きるだけ保てるようほぼ円筒形状である。

【０００８】チャンバー１０内の吸引時に溶融金属の流
れの均等性をもたせるため、チャンバー１０の吸引口１
４にフィルター１７を取り付けている。このフィルター
１７は後で説明する粘結剤のないあるいは少ない砂がチ
ャンバー１０内部から逸脱しないようメッシュ構造で、
その砂より小さい間隙を持った金属から作られている。
また溶融金属を縦割り鋳型６０に吸引したとき、溶融金
属に接する縦割り鋳型６０などから発生するガスが、チ
ャンバー１０内部に充満し加圧状態になった場合に、チ
ャンバー１０の外にそれらのガスを自動的に排出する逃
がし弁２１がチャンバーの蓋１２に設けられ、チャンバ
ー１０の爆発を防いでいる。また、チャンバー胴体１１
の底部にチャンバー開口部１５を設けている。

【０００９】縦割り鋳型６０は有機熱硬化性樹脂など粘
結剤の混じった砂で作成され、非可撓性、自立性、通気
性を有している。また、縦割り鋳型６０の中間部に下側
の細い段差部６１を形成している。縦割り鋳型６０はこ
の段差部６１より下側部を除いてチャンバー１０内に入
っており、段差部６１はチャンバー胴体１１にあいたチ
ャンバー開口部１５の周辺底部に支持されている。そし
て、縦割り鋳型６０の段差部６１より下側部はチャンバ
ー開口部１５を貫通し、チャンバー胴体１１より突出し
ている。チャンバー開口部１５と、縦割り鋳型６０の段
差部６１より下側部とは嵌合しており、これらの間もシ
ール性能を有している。

【００１０】この縦割り鋳型６０の段差部６１から下部
先端までの長さは最小が、チャンバー開口部１５の厚み
１８に最小浸漬深さと溶融金属の湯面検知センサーの誤
差と溶融金属湯面からのチャンバー１０に対する輻射熱
から来る設備上の制約値とを加えたものに安全率を乗じ
たものである。縦割り鋳型６０この長さすなわち、段差
部６１から下部先端までの長さの最小は例えば、開口部
の厚み１８が８ｍｍ、最小浸漬深さが５ｍｍ、湯面検知
センサーの誤差が±１０ｍｍ、チャンバーの胴体１１の
底部への輻射熱を小さくするため１２ｍｍとり安全率を
約１．５とした５５ｍｍである。

【００１１】以上説明したチャンバー１０とこの中に入
れられ支持された縦割り鋳型６０との間に、特にそれら
の側面部の間に粘結剤、樹脂のない砂を充填する。この
ようにすれば縦割り鋳型６０のチャンバー１０への支持
が十分行われ、縦割り鋳型６０の強度をさらに下げるこ
とができる。従って、縦割り鋳型６０の粘結剤、樹脂の
含有率をさらに下げることができる。図４は一実施例の
ための管用継手であるエルボ２３の正面図と側面図であ
り、エルボ２３は軸平面に対して対称な形をしている。
図６、図７は図４のエルボ２３用の縦割り鋳型６０の片
側縦割り鋳型３０の正面図と側面図である。図５は図４
のエルボ２３用の中子５０の正面図であり、この中子５
０は片側縦割り鋳型３０の幅木部にはめ合される幅木５
３と、製品部５２とつなぎ５１を持つ。ここで片側縦割
り鋳型３０に中子５０を組み合わせる際に時間を取らな
いように、エルボ３個に対し中子５０が１体とするよう
つなぎ５１を設けている。

【００１２】縦割り鋳型６０は片側縦割り鋳型３０とこ
れに対称な片側縦割り鋳型と中子５０の２個とからな
り、片側縦割り鋳型３０に２個の中子５０を入れ、これ
と対称な片縦割り鋳型をそれに重ね合せたものである。
この枠合わせ面はシール性能をを保つよう水ガラスを用
ている。この縦割り鋳型６０ではエルボ２３が６個作ら
れる。片側縦割り鋳型３０は片側縦割り鋳型空洞部３９
を有し、これは湯口３２と、これから上部に延びる湯道
３３と、堰３４と、堰折れ部３５と、中子５０の幅木５
３、つなぎ５１、製品部５２にそれぞれはまり合う幅木
３６と、つなぎ３７と、製品部３８とより成っている。
従い縦割り鋳型６０の鋳型空洞部は２個の中子５０と２
個の片側縦割り鋳型３０で囲われた空洞部である。

【００１３】本実施例の鋳造は次のように行う。縦割り
鋳型６０の下部先端が、所定温度に制御した溶融金属の
湯面から１０ｍｍ程度湯融金属内に入るまで、チャンバ
ー１０およびこの内部にありこれに支持された縦割り鋳
型６０を降下させる。その後真空ポンプにつないだチャ
ンバー１０内部を吸引し、縦割り鋳型６０の下端部にあ
る湯口３２から溶融金属を吸引する。吸引圧力を制御し
て溶融金属の上昇速度を制御しながら溶融金属を湯口３
２から湯道３３を通って上昇させ、枝分かれさせそれぞ
れの堰３４と堰折れ部３５を通過させ製品部３８に流し
込ませ満たす。そして溶融金属がそこで凝固するまで吸
引圧力をそのままの状態で保つ。次に、チャンバー１０
内部の吸引を止め、チャンバー１０を持ち上げて縦割り
鋳型６０の下部先端を溶融金属の湯面から離す。そして
チャンバー１０の締め具１６を解きチャンバー１０内か
ら縦割り鋳型６０を取りだす。この縦割り鋳型６０内に
エルボ２３が６個入っている。

【００１４】ここで縦割り鋳型６０内の溶融金属が凝固
しようとするとき、最終凝固となる湯口３２、湯道３３
がまだ凝固してない間にチャンバー１０内部の吸引を止
め、溶融金属の湯面から縦割り鋳型６０の下部先端を離
す、すなわちチャンバー１０を持ち上げると、湯道３
３、湯口３２内の未凝固金属が流れ出し、縦割り鋳型６
０から湯面へ落下するので注入歩留まりの向上になる。
このように本実施例の鋳造法は溶融金属の湯面上でチャ
ンバー１０内の吸引を止めても縦割り鋳型６０が落ちる
事がなく、シール性能を上げたチャンバー１０構造のた
め生産性の高い鋳物が問題なく可能である。

【００１５】次に、仕切弁弁箱をステンレスＳＣＳ１３
で鋳造したときの溶融温度、吸引速度、浸漬時間と仕切
弁弁箱の鋳造合格率についてまとめた結果を表１，２に
示す。

【表１】

【表２】 ここで、吸引速度は、真空度とガス発生量と湯口６３の
断面積とで決まる。このガス発生量は縦割り鋳型６０を
構成している砂の粘結剤、樹脂が溶融金属の熱によって
発生する気体、ガスの量である。この気体、ガスは真空
度を阻害するため、最小の強度を保つ程度の粘結剤、樹
脂を使用し、できるだけ少なくした縦割り鋳型６０とす
る事が望ましい。

【００１６】本実施例はチャンバー１０の内部に縦割り
鋳型６０が収容される構造であるから、縦割り鋳型６０
の強度が特公昭６０−３５２２７及び特公平４−８１３
６公報に開示されている鋳型の強度より小さくて済む。
また、同じくそれらの公報に開示されている鋳型より本
実施例の縦割り鋳型６０は溶融金属への浸漬深さが小さ
いため、粘結剤の破壊される量も少ない。さらに鋳型の
浸漬深さが小さいためと前述の理由により鋳型強度上の
粘結剤、樹脂の使用量が少なくてすみ、縦割り鋳型６０
からのガス発生量が少なくなる。また本実施例の鋳造法
では表１の結果より吸引速度が７ｃｍ／秒で合格率が最
も高く、この時の真空度上昇率は−７０ｍｍＨｇ／秒と
設定したときで、縦割り鋳型６０の鋳型空洞部の上部ま
で溶融金属が満たされるためには約３秒必要とした。

【００１７】図１０は他の実施例の一つで品質を向上さ
せた鋳造方法を示すためのもので無機硬化樹脂で作成し
た縦割りボス鋳型６６である。図９はこの改良前の縦割
りボス鋳型６５で、鋳型空洞部６２まわりの砂が不均一
な厚みを持ち、縦割りボス鋳型最上部の厚み７０が薄
い。そこでこの改良前の縦割りボス鋳型６５において溶
融金属が湯口６３、湯道６４を通り上中子６７の下方ま
で上昇したとき、鋳型空洞部６２が広くなり上中子６７
の横に位置する縦割りボス鋳型の厚み６９が最上部のボ
ス鋳型の厚み７０とほぼ同等で、薄いので溶融金属が下
方より満たされず通気性のあるその薄い部分の外部から
空気を巻き込み鋳型空洞部６２内で凝固し吹かれ不良と
なった。

【００１８】そこで図１０の縦割りボス鋳型６６の様
に、最上部の縦割りボス鋳型の厚み７０、および上中子
６７の横に位置する縦割りボス鋳型側面の厚み７１を約
２倍程厚くした。図１１は図１０の縦割りボス鋳型６６
を作成するための木型８０の斜視図である。縦割りボス
鋳型６６の側面の厚み７１は鋳型空洞部６２に沿った木
型８０を作成し、その側面の厚み７１を調節することが
出来、同様にチャンバーとの係止部８３、縦割りボス鋳
型下部８４も作成される。縦割りボス鋳型６６の作成は
模型金型（図示していない。）と木型８０の模型金型面
８２を合わせた空洞部に砂などを投入して行い、すなわ
ちブロー口８１より無機硬化性樹脂の混じった砂を空洞
部に投入し作成する。

【００１９】ここで無機硬化性樹脂の混じった砂の代わ
りに有機熱硬化性樹脂の混じった砂を使用する場合、木
型８０に代えて金型で同様な構造のものを作成しガスバ
ーナの熱に十分耐える様にする。

【００２０】図８は縦割り鋳型６０の合わせ面、すなわ
ち片側縦割り鋳型３０同志の合わせ面の外周面に溶融金
属とほぼ似た材質の金属フィルムを張り合わせ気密にし
た縦割り鋳型で、合わせ面に水ガラスを用いたものより
作業性が良い。この縦割り鋳型を溶融金属に浸漬する
と、縦割り鋳型下部の先端が溶融金属に浸漬するまで金
属フィルムが溶融しないため溶融金属湯面のノロが湯口
より入らないのでノロ不良は皆無になった。さらに合わ
せ面外周面の金属フィルムの密閉は水ガラスより密閉状
態が良くなり、吹かれ不良も少なくなった。ステンレス
ＳＣＳ１４の鋳造の場合には、湯流れ性の向上と溶融金
属の脱酸性の効果よりステンレスフィルムより安価なア
ルミニュウムフィルムも使用している。

【００２０】

【発明の効果】本発明の鋳造方法は、縦割り鋳型に溶融
金属を吸引する際にその湯面の揺れがなく、その湯面に
浮遊するスラグ等を吸い上げず、さらに縦割り鋳型の強
度が小さくて済み、縦割り鋳型の粘結剤の量が少なくて
済む効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例で、縦割り鋳型を内部に取りつけたチ
ャンバーの正面図。

【図２】図１の側面図。

【図３】図２の下側からみた底面図。

【図４】実施した管継手であるエルボの鋳放し品の正面
図および側面図。

【図５】図６の片側縦割り鋳型に合う中子の正面図およ
び側面図。

【図６】図１の片側縦割り鋳型の正面図で図４のエルボ
用もの。

【図７】図６の側面図。

【図８】金属フィルムを張り合わせた縦割り鋳型の斜視
図。

【図９】縦割りボス鋳型の一実施例。

【図１０】図９の縦割りボス鋳型を改良した一実施例。

【図１１】図１０の縦割りボス鋳型を作成するための木
型の斜視図。

【符号の説明】

１０ チャンバー １１ チャンバー胴体 １２ チャンバー蓋 １３ パッキン １４ 吸引口 １５ チャンバー開口部 １７ フィルター ２３ エルボ ３０ 片側縦割り鋳型 ３２ 湯口 ３３ 湯道 ３４ 堰 ３５ 堰折れ部 ３６ 幅木 ３９ 片側縦割り鋳型空洞部 ５０ 中子 ６０ 縦割り鋳型 ６２ 鋳型空洞部 ６７ 上中子 ６８ 下中子 ６９ 縦割りボス鋳型の厚み ８０ 木型 ８１ ブロー口 ８２ 模型金型面 ８３ 係止部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非可撓性、自立性、通気性を持ち、内部
   に外部まで開放された湯道と製品部などとからなる鋳型
   空洞部を有する粘結剤の混じった砂よりなる縦割り鋳型
   に溶融金属を反重力で鋳込む鋳造方法において、 前記縦割り鋳型は中間部に下側の細い段差部を形成し、
   この縦割り鋳型を、開口部のあいた底部を有しこの開口
   部を除きシール性能を有するチャンバー内に入れ、さら
   に前記縦割り鋳型の段差部は前記チャンバーの開口部周
   辺底部に支持されており、その段差部下側は前記チャン
   バーの底部から突出しており、 前記縦割り鋳型の下部先端を前記溶融金属に浸漬し、 その後、前記チャンバー内を吸引し前記縦割り鋳型の鋳
   型空洞部に前記溶融金属を満たし、前記鋳型空洞部内の
   溶融金属が凝固するまで吸引を継続し、 前記縦割り鋳型の入ったチャンバーを前記溶融金属の湯
   面から引き離すことを特徴とする鋳造方法。
2. 【請求項２】 前記縦割り鋳型と前記チャンバーとの間
   に砂を設けたことを特徴とする請求項１に記載の鋳造方
   法。
3. 【請求項３】 前記縦割り鋳型はその合わせ面外周に、
   前記溶融金属と類似材質金属またはアルミニウムのフィ
   ルムを設けたことを特徴とする請求項１に記載の鋳造方
   法。