JPH0628793B2 - 吸引式精密鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、金属性の身装具・工芸品・義歯工業用小物な
どを精密に鋳造する方法に関し、薄くて広い形や、細く
て長い形の細部までをも正確に美しく鋳造できるように
した鋳造方法に関する。

＜従来技術＞ 精密鋳造においては、溶融した材料の鋳込み温度及び鋳
込みタイミングが特にシビヤーに要求される。即ち、溶
湯の鋳込みに適正な温度範囲が狭く、これを越えると加
熱ぎみとなつて、酸化・窒化・肌荒れ・気泡などが生
じ、逆に、それに満たなければ加熱不足で湯回りが悪く
なり、薄くて広い形や細くて長い形の部分にまで充分に
流れ込まない。

また、鋳型への溶湯の流し込みが途切れたり、流れ込み
速度が遅かつたりすると、溶湯が流れ込みの途中で凝固
し始め、正しい形に鋳造できない。

そこで、上記のような難点を解消するものとして、従来
より溶解室とその下側に配設した鋳込室との間に、気密
膜を介在させて鋳込室を真空引きして、溶湯の湯まわり
を速やかに正しく鋳造するようにした方法が知られてい
る。

それは、鋳造装置内に鋳込室を形成し、鋳込室の上壁に
鋳込孔をあけ、鋳込室内で通気性の鋳型の湯口の周肉壁
上面を気密膜を介して鋳込孔の周肉壁下面に気密状に接
当し、鋳込室を真空引きし、溶湯を鋳込孔から注湯して
気密膜を破封し、鋳型の湯口から造形空洞に吸引させる
ようにした方法である。この場合、気密膜は金属材料で
形成されていた。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかし上記従来方法では、気密膜が金属材料で形成され
ているため、溶湯がその熱により気密膜を破封する際に
無視し得ないほどに熱をうばわれて冷え、適正な鋳込み
温度を維持することができないため、鋳込み不良の原因
になることがある。

また、金属製の気密膜が破封されるまでの間、溶湯の落
下が抵抗を受けることになるため、湯口への落下速度が
弱まり、造形空洞への湯まわりを速やかにする上で難点
があつた。

その上、気密膜を形成する金属が溶融すると、当該溶湯
の成分を異種合金に変質させることがあり、この場合に
は本来の鋳造装置そのものの価値を失わしめることとな
る。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明はこのような問題点を解消するために、上記従来
技術を次のように改良したものである。

即ち、気密膜を可燃性材料で造り、注湯時に溶湯の熱で
気密膜を燃焼させて破封する事を特徴とする方法であ
る。

＜作用及び効果＞ 鋳込み材料３５がるつぼ１３内で完全に溶融した状態で
鋳込み工程に移行するが、このとき、その溶湯３５ａは
その全部が一丸となつて鋳込孔１２を通り、気密膜１５
をその溶湯３５ａの熱で瞬時に燃焼して破封し、湯口２
２から造形空洞２３内に速やかに鋳込まれる。

即ち、気密膜１５は可燃性材料で形成されており、溶湯
３５ａがこの気密膜１５を燃焼して破封する際に損失す
る熱量は軽微かつ無視し得るもので、従来例のような鋳
込み温度の低下による鋳込み不良を解消することができ
る。しかも、気密膜１５は一瞬に破封されるので、落下
の際にほとんど抵抗を受けることがなく造形空洞２３へ
の速かな湯まわりを促進させることができる。また、気
密膜１５は金属材料ではないので、燃焼の際に溶湯３５
ａの成分が従来例のように異種合金に変質することもな
い。

従つて溶融材料は、常に適温でタイミング良く鋳込まれ
るから、温度不足による湯回りの悪化もなければ、過熱
による気泡や肌荒れ等の発生もなく、身装品・工芸品・
義歯などに多く見うけられる薄くて広い形や細くて長い
形の部分でも、隅隅まで正確に美しく、しかも滑らかな
肌に精密に鋳造する事ができる。

＜実施例＞ 以下、本発明の精密鋳造装置の実施例を、図面に基づい
て説明する。

第１図は本発明に係る鋳造装置の縦断面図、第２図はそ
の斜視図である。

図中、符号１は鋳造装置全体を示し、1aは密閉に形成さ
れた溶解室であり、その下側に密閉に形成された鋳込室
２が配置される。溶解室1aは密閉状の溶解ケース３内に
形成され、その横側面に開設された操作口４は蓋５で密
閉に閉じられる。鋳込室２は上面開口状の鋳込みケース
６内に形成され、連結ボルト７・高さ調節ナット８・揺
動式係止腕９により、鋳込みケース６が溶解ケース３に
圧接されて、鋳込室２がシールリング１０で密閉に保た
れる。係止腕９を水平に回転させてナット８から離脱さ
せると、鋳込みケース６を溶解ケース３から取外して、
鋳込室２の上面を開放できる。溶解ケース３の底壁１１
の中央部に鋳込孔１２が明けられる。

溶解室1a内の底壁１１上にるつぼ１３が載置され、鋳込
室２内の上壁（即ち上記底壁）１１の下側に鋳型１４が
配置されて気密膜１５で気密接当される。

そして、この鋳型１４は受台１６と高さ調節ボルト１７
を介して鋳込みケース６で支持される。

つるぼ１３は銅又は銅合金で円盤形に形成され、その中
央部に溶室１８がすり鉢形に形成され、その底部に溶湯
通過孔１９が明けられ、この溶湯通過孔１９の周囲を取
囲む形で溶室１８の底部に材料受け面２０が扁平に形成
され、溶室１８の壁面上にカーボンやグラフアイト等の
耐熱断熱絶縁性を有する材料で保熱表層４９が形成され
る。

前記気密膜１５は、例えばセロファン紙等の可燃性材料
で形成され、銅板等で形成された上下一組の挟持部材１
5a・１5bで挟持される。

鋳型１４は義歯用であり、鉄製筒枠２１内に石膏と砂と
からなる形材２1aが形成され、この形材２1a内に湯口２
２及び造形空洞２３が連通して形成される。

そして、造形空洞２３は形材２1aの粒子間隙で形成され
るガス抜き路・及び受台１６に設けられた多数のガス抜
き孔１6aを順に経て鋳込室２に連通される。

溶解室1aの上面の一側部に圧力不活性ガス注入口２５Ａ
が明けられ、この注入口２５Ａが開閉弁２６Ａを介して
不活性ガスの一種であるアルゴンガスの容器２７に接続
される。溶解室1aの一側下部に真空引き口２８が明けら
れ、この真空引き口２８が開閉弁２9aを介して真空ポン
プ３０に接続される。

鋳込室２の下部に圧力不活性ガス注入口２５Ｂが明けら
れ、この注入口２５Ｂが開閉弁２６Ｂを介して前記アル
ゴンガスの容器２７に接続される。

鋳込室２の上面の一側部に不活性ガス排出口３１が明け
られ、この排出口３１が絞り調節用の弁３２及び開閉弁
２9bを経て真空ポンプ３０に接続される。

つるぼ１３の溶室１８の底部に形成した材料受け面２０
上に円柱形の単体の鋳込み材料３５が立てて置かれ、こ
の材料３５の底部で溶湯通過孔１９がほぼ塞がれる。溶
解室1a内で、材料３５の上側にタングステン製のアーク
放電電極３６が適当間隔距てて配置され、このアーク放
電電極３６と材料３５とに亘つて電源３７から直流電圧
又は交流電圧が電圧調節器３８・昇圧器３９・溶解ケー
ス３・及びるつば１３を経て印加されるように構成され
る。アーク放電電極３６は、高さ調節ネジ４０で高さ調
節可能に、溶解ケース３に固定される。なお符号４１は
のぞき窓である。

次に、上記構成の精密鋳造装置を用いて、本発明の精密
鋳造方法の実施手順の一例を説明する。

この精密鋳造方法は、不活性雰囲気形成工程、雰囲
気圧力形成工程、材料溶解工程、及び鋳込み工程の
順から成る。

不活性雰囲気形成工程では、材料３５の酸化及び窒化
を防ぐために、溶解室1a及び鋳込室２を不活性雰囲気に
する。即ち、開閉弁２9a・２9bを開き、真空ポンプ３０
を作動させると、溶解室1a及び鋳込室２が真空にされ
る。十分に真空になつたところで開閉弁２9a・２9bを閉
じ真空ポンプ３０を停止する。

次いで、開閉弁２６Ａ・２６Ｂを開き、アルゴンガス容
器２７から、アルゴンガスを溶解室1a及び鋳込室２に注
入する。気密膜１５の上側ではアルゴンガスが溶解室1a
から、材料３５とるつぼ１３の材料受面２０との隙間、
るつぼ１３と下壁１１との隙間、鋳込孔１２に入り込
む。気密膜１５の下側ではアルゴンガスが鋳込室２か
ら、ガス抜き孔１６a、形材２１ａの粒子間隙から成るガ
ス抜き路、造形空洞２３、湯口２２に入り込む。上記真
空引きとアルゴンガス注入の操作を必要に応じて数回繰
り返えすことにより、溶解室1a・鋳型１４内・及び鋳込
室２がアルゴンガスで不活性雰囲気に保たれる。

雰囲気圧力形成工程、溶融した材料の鋳込みに適正な
温度範囲を拡げ、かつ溶融材料の鋳込み速度を適正にす
るために、溶解室1a内を加圧状態にするとともに、鋳込
室２及び鋳型１４内を負圧にして、その差圧を２〜３気
圧に保つ。即ち、開閉弁２６Ａを開き、２９ａは閉じて
溶解室1aを加圧状態にするとともに、開閉弁２６Ｂを閉
じて２９ｂを開き鋳込室２を負圧状態にする。この状態
は、鋳込みが完了するまで継続する。

次に、材料溶解工程に入る。即ち、アーク放電電極３
６と材料３５との間に所定値の電圧を印加して、アーク
放電を起こさせると、このアーク放電の熱で、材料３５
がその上端部からその底部材に向つて次第に溶解されて
流れ落ちる、つるぼ１３の溶室１８に受け溜められて、
保熱表層４９で保熱される。このとき、材料３５が上か
ら順に溶解される事と、材料３５の底部の熱量がるつぼ
１３に吸収される事から、その材料底部が最後まで溶け
残り、材料底部で溶融通過孔１９が塞ぎ続けられる。溶
解された材料３５ａは、溶解室1a内の加圧力でその沸点
が高められて、沸騰が抑止され続ける。

材料３５がその上部から底部まで完全に溶解してるつぼ
１３内に流れ落ちた状態に至ると、アーク放電が放電限
界値に達して途切れて自動停止する。これにより、完全
に溶融した材料３５ａは鋳込みに適正な温度範囲内に自
動的に入る。このとき、溶湯３５ａでの溶湯通過孔１９
の閉塞が解かれて、鋳込み工程に自動的に移行する。

その材料３５ａがニッケル合金・クロム合金・コバルト
合金・又はチタン合金などの高融点（約１４００〜１９
００℃）の場合でも、るつぼ１３は銅乃至銅合金製の低
融点（約１１００℃）ではあるが、熱伝導性が高くて熱
を速やかに拡算させて低温に保たれるから、その溶湯３
５ａでるつぼ１３が溶損される事はない。

鋳込み工程では、るつぼ１３内の溶湯３５ａが適正な
温度範囲内に保たれながら、その全部が一丸となつて、
溶湯通過孔１９を通り抜け、鋳込孔１２を通つて、気密
膜１５をその溶湯３５ａの熱で瞬時に燃焼して破封し、
湯口２２から造形空洞２３内に鋳込まれる。このとき、
溶湯３５ａは溶解室1aの加圧力で加圧され、その沸騰を
抑止され続ける。

また、溶湯３５ａは溶解室1aの加圧力と、気密膜１５の
破封に伴なう鋳込室２の負圧とによつて、鋳込み層度を
加速し、適正な速度で造形空洞２３内に鋳込まれる。こ
のとき鋳込室２が真空引きしてあるため、通気性の形材
２１ａ内に発生するガスは鋳型１４の外に向けて瞬時に
吸引排出され、しかも造形空洞２３内に鋳込まれた溶湯
３５ａは速やかに冷却固型化する。

第３図は気密膜１５の形状を鋳型１４の湯口２２に沿わ
せて形成した別実施例を示し、これにより、鋳込みの際
の空気の混入を最小限にとどめ、造形空洞２３のすみず
みまで速やかに溶湯が行きわたるようにするので効果的
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る吸引式鋳造装置の縦断面図、第２
図はその外観斜視図、第３図は気密膜の別実施例を示す
要部断面図である。 １……鋳造装置、２……鋳込室、１１……鋳込室の上
壁、１２……鋳込孔、１２ａ……鋳込孔の周肉壁下面、
１４……鋳型、１５……気密膜、２２……湯口、２２ａ
……湯口の周肉壁上面、３５……鋳込材料、３５ａ……
溶湯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳造装置１内に鋳込室２を形成し、鋳込室
   ２の上壁１１に鋳込孔１２をあけ、鋳込室２内で通気性
   の鋳型１４の湯口２２の周肉壁上面２２ａを気密膜１５
   を介して鋳込孔１２の周肉壁下面１２ａに気密状に接当
   し、鋳込室２を真空引きし、溶湯３５ａを鋳込孔１２か
   ら注湯して気密膜１５を破封し、鋳型１４の湯口２２か
   ら造形空洞２３に吸引させるようにした吸引式精密鋳造
   方法において、気密膜１５を可燃性材料で造り、注湯時
   に溶湯３５ａの熱で気密膜１５を燃焼させて破封する事
   を特徴とする吸引式精密鋳造方法