JPH0631431A - 反重力鋳込み装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、溶融物で充填された鋳型をその溶
融物が内部で固化する前に溶融物ソースから引き出し、
溶融物が鋳型の窪みから流れ出さないようにして溶融物
で充填された鋳型を逆転できるようにするための方法お
よび装置を提供することを目的としている。 【構成】 このため、溶融物を重力に逆らって鋳込む方
法および装置は、耐火鋳型を、内部で鋳型をオプション
として真空室内で支持微粒子で取り囲むようにすること
もできる鋳造ボックス内に形成される真空室に耐火鋳型
を配置するステップを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は反重力鋳込み装置およ
び方法に係り、特に短いサイクル時間内での溶融物の鋳
型への差圧、反重力鋳込み装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】チャンドリーに１９９１年１月８日付け
で発行された米国特許Ｎｏ．４，９８２，７７７および
チャンドリーの本願と共通譲渡人と共同による同時係属
出願Ｎｏ．６２８，４７９は溶融した金属を溶融金属プ
ールから鋳造室あるいはボックス内に配置された、内部
でその鋳型がプールにはめ込まれ（例えば、浸され）、
溶融物を上方に動かして鋳型に押し込むための差圧がつ
くりだされ、充填された鋳型が金属がその内部で固化す
る前にプールから引き出され、そして充填された鋳型が
逆転されて、溶融した金属が逆転された自鋳型内部で固
化できるようにする、自己支持型でガス透過性鋳型に鋳
込む、差圧、反重力流し込みのための方法について述べ
ている。溶融した金属をプールから上方に動かして鋳型
に押し込み、そして充填された鋳型がプールから引き出
される時に溶融した金属がそこからこぼれないように、
鋳造室内部にはかなりの真空度が維持される。鋳型が逆
転されると、真空は中断される。

【０００３】こうした方法は、鋳型が溶融金属プールに
浸されねばならない時間が短縮され、さらに鋳造室内部
での差圧を維持しなければならない時間が短縮されるの
で、鋳造サイクル時間が短縮できるという利点がある。

【０００４】１９９１年１２月３日にチャンドリーに発
行された米国特許Ｎｏ．５，０６９，２７１は鋳造室あ
るいはボックス内で微粒子支持媒体（乾燥した鋳物用
砂）によって支えられる薄壁、ガス透過性鋳型を採用し
ており、この支持媒体は重力に逆らった鋳込みを行うた
めに鋳造室内部に差圧がつくりだされた場合、鋳型のま
わりに圧縮される。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去するために、鋳込みを行う際に、 ａ） 鋳造ボックス内部に内部に形成される真空室に鋳
型を置き、該鋳型は真空室内の鋳型中空部の下方に配置
された溶融物取り入れ用の蛇行通路と溶融物流連通状態
にあり鋳型中空部を有しており、 ｂ） 該鋳型中空部を該溶融物取り入れ用の蛇行通路を
通じて、鋳造室から下方の溶融物ソースの方向に延びて
いる充填管と連通させ、 ｃ） 充填管およびソースを係合するために鋳型／室お
よびソースを相対的に移動させ、 ｄ） 溶融物を充填管および溶融物取り入れ用の蛇行通
路を通じて鋳型中空部に引き上げるために、鋳型とソー
ス間に差圧をかけ、 ｅ） 鋳型中空部に溶融物が満たされた後、充填管およ
びソースの係合を外すために、鋳型／室およびソースを
相対的に動かし、そして ｆ） 蛇行溶融物通路が、鋳型／室が逆転されるまで、
鋳型中空部から鋳型の外れを阻止する方向に、鋳型／室
を回転させる、ステップで構成される溶融物の重力に逆
らった鋳込みを行うことを特徴する。

【０００６】また、鋳込みを行う際に、 ａ） 鋳造ボックス内に形成される真空室内に鋳型を置
き、該鋳型が鋳型中空部を持っており、第一と第二の耐
火部材が組み合わせられて、真空室内の鋳型中空部の下
方ににあり、鋳型中空部と溶融物流連通状態にある溶融
物取り入れ用の蛇行通路を形成するようになっており、 ｂ） 溶融物取り入れ用の蛇行通路を鋳造室から下方の
溶融物ソースの方向に延びた充填管と連通させ、 ｃ） その充填管とソースを係合するために鋳型／室お
よびソースを相対的に移動させ ｄ） 溶融物を充填管と溶融物取り入れ用の蛇行通路を
通じて鋳型中空部に引き上げるために、鋳型中空部とソ
ース間に差圧をかけ、 ｅ） 鋳型中空部が溶融物が満たされるたら、充填管お
よびソースを外すために鋳型／室とソースを相対的に移
動させ、そして ｆ） 鋳型／室が逆転されるまで、溶融物取り入れ用の
蛇行通路が鋳型中空部からの溶融物の外れを阻止する方
向に鋳型／室を回転する、ステップで構成される溶融物
の重力に逆らった鋳込みを行うことを特徴する。

【０００７】更に、差圧式の反重力鋳込み装置が、 ａ） 内部に真空室を形成し、底部開口部を有する鋳造
ボックス ｂ） 真空室内に配置される耐火鋳型で、該鋳型が鋳型
中空部を有しているもの ｃ） それと溶融物流連通状態にある鋳型中空部の下方
に溶融物取り入れ用の蛇行通路を形成するための、真空
室内に配置される手段、そして ｄ） 溶融物取り入れ用の蛇行通路を下方の溶融物ソー
スに連通させるための底部開口部から延びた充填管、で
構成されることを特徴とする。

【０００８】更にまた、差圧式の反重力鋳込み装置が、 ａ） 内部で真空室を形成し、底部開口部を有する鋳造
ボックス ｂ） 真空室内に配置され、鋳型中空部を有する耐火鋳
型 ｃ） 組み合わせられて、鋳型中空部の下方にそれと溶
融物流連通にある溶融物取り入れ用の蛇行通路を形成す
る第一および第二の耐火部材、および ｄ） 溶融物取り入れ用の蛇行通路を下方の溶融物ソー
スに連通させるための底部開口部内に配置される充填
管、で構成されることを特徴とする。

【０００９】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１０】図面で、図１には中央の円筒型、上昇部形
成部分と、それぞれが対応する湯口形成部分１６によっ
て該上昇部形成部分１２に接続された複数の鋳型中空形
成部分１４で構成される延長可能原型アセンブリー（あ
るいはツリー）１０が示されている。鋳型中空形成部分
１４は鋳造される物品あるいは部品の形に構成されてお
り、図示されているように、上昇部形成部１２の周辺
に、その長さ方向に沿って相互に間隔を置いて配置され
ている。一般的には、各鋳型中空形成部１４およびそれ
に対応する湯口形成部１６は押出鋳込みされ、そして、
上昇部形成部１２に手作業で（例えばろう付け、あるい
は接着で）取りつけられる。この上昇部形成部１２は一
般的には別個のものとして押出鋳込みされる。

【００１１】第一および第二の耐火性部材１８ａ、１８
ｂで構成される耐火性カラー部１８は（例えば、ロウ付
け、あるいは接着で）上昇部形成部１２の下部端部に取
りつけられる。以下に明らかになるように、耐火部材１
８ａ、１８ｂは好ましくは構成、構造がまったく同じ
で、一緒に取りつけられて原型アセンブリー１０の周辺
に取りつけられた鋳型内で、図３に示されているよう
に、その間に蛇行する溶融取り入れ通路を形成する。第
一および第二の耐火部材は、上昇部形成部１２の下端に
カラー部１８を取りつける前に接着剤、あるいはセラミ
ック接着で、係合部４２に一緒に固定される。

【００１２】原型アセンブリー１０は一般的には溶融可
能素材でできており、その低コスト性および予測可能な
属性の故に、その溶融可能な素材としてはロウが好まし
い。通常、原型のロウは１３０ｏＦから１５０ｏＦ程度
の範囲の温度で溶ける。重要なことは、ロウの粘性が原
型除去作業中にひび割れしないように選択されることで
ある（例えば、１７０ｏＦでのロウの粘性は１３００セ
ンチポアズ以下であるべきである）。しかし、尿素およ
びスチロフォームなど、加熱、溶解などの方法で取り除
くことができる他の素材も原型素材として有益である。

【００１３】本発明の実施においては、原型アセンブリ
ーが加熱、溶解などの方法で後で取り除かれるのであれ
ば、原型アセンブリー１０の種々の部分１２、１４、１
６が同じ原型素材でできていることは必ずしも必要では
ない。スチーム・オートクレービングによる原型取り外
しを以下に述べるが、本発明はこの方法にだけ限定され
るものではない。

【００１４】図２で、原型アセンブリー１０には複数の
層の耐火素材が形成され、その周辺にシェル・モールド
が形成されている。この原型アセンブリー１０はエチル
・シリケート、あるいはコロイド性シリカ・ゾルなどの
バインダー溶液内に耐火性粉末（例えば、ジルコン、ア
ルミナ、溶融シリカ、その他）に懸濁させたもの、およ
び少量の有機性薄膜形成素材、加湿剤、および泡消し剤
で構成される耐火性ルラリー（図示されていない）の中
に何度も浸すことによって、包まれる。一回浸す度に、
過剰のスラリーは排出され、原型アセンブリーをコーテ
ィングしているスラリーが乾燥した、荒い耐火性微粒子
でスタッコあるいは砂仕上げされる。スタッコ加工のた
めに適した耐火性素材としては、粒状ジルコン、溶融シ
リカ、ムライト、溶融アルミナ、および類似の素材など
種々のケイ酸アルミニウムト・グループなどを含んでい
る。

【００１５】スラリーに浸し、スタッコ加工するための
手順が実行される度に、スラリー・コーティングが、原
型アセンブリー１０あるいはそれまでに形成されている
耐火層上に耐火層を形成するために、強制空気乾燥ある
いは他の手段で乾燥、あるいは硬化される。浸し、スタ
ッコ加工し、そして乾燥するこの手順は原型アセンブリ
ーの周辺に望ましい壁厚の多層シェル・モールドが形成
されるまで繰り返される。

【００１６】このシェル・モールド３０は約０．１２イ
ンチから約０．５０インチの範囲の種々の厚さに形成す
ることができる。本発明のひとつの実施例で、シェル・
モールドはその内容が本文書にも取り入れられているチ
ャンドリーの米国特許Ｎｏ．５，０６９，２７１に従っ
て０．１２インチ程度を越えない最大壁厚を持つように
形成される。一般的に、０．１２インチ程度を越えない
シェルの壁厚が形成され、上に述べた浸し、スタッコ加
工、および乾燥手順を繰り返すことによって、符号４、
５の耐火層が形成、あるいは構成される。例えば、その
特許で述べられているようなスチーム・オート・クレー
ビング中にその上にかかる応力を吸収するため能力にお
いては、薄壁シェル・モールド３０が有利である。しか
しながら、本発明は通常のより厚い壁のシェル・モール
ドによっても実施することができる。

【００１７】シェル・モールド３０は一般的に形成され
た鋳型と一体でカラー部１８を組み込み、あるいは取り
つけるために、耐火性部材１８ａ、１８ｂを含む原型ア
センブリー１０の周辺に形成される。特に、シェル・モ
ールド３０は部材１８ａ、１８ｂの間のジョイントの周
辺に形成される。

【００１８】以下は説明のためであって、発明を限定す
るためのものではないが、シェル・モールド３０は図１
に示されているのと同じように原型アセンブリー１０上
で形成される。なお、図１ではその部分は原型用ロウで
構成されている。この原型アセンブリー１０は２００
メッシュ溶融シリカ（１５．２重量％）、３２５ メッ
シュ溶融シリカ（５６．９重量％）、コロイド性シリカ
・バインダー（１７．８重量％）、そして水（１０．１
重量％）で構成される最初のスラリーに浸される。過剰
なスラリーは排出され、１００メッシュ・ジルコンを施
しながら、スラリーのスタッコ加工が行われた。次に、
原型アセンブリーがマルグレインＭ−４７ムライト（１
５．１重量％）、２００メッシュ溶融シリカ（２５．２
重量％）、および６００メッシュ・ジルコン（３５．３
重量％）、ケイ酸エチル・バインダー（１５．５重量
％）、イソプロパノール（８．８重量％）で構成される
第二のスラリーに浸され、スラリーに浸し排出する度に
６０メッシュ・マルグレイン・ムライトでスタッコ加工
が行われ、残りは２５メッシュ程度のマルグレインＭ−
４７ムライトでスタッコ加工される。シェル・モールド
が上に述べた方法で、四、五回スラリーに浸し、スタッ
コ加工を行う手順を凝る返すことで形成される。

【００１９】また、カラー部１８のない原型アセンブリ
ー１０（例えば、カラー部１８の回りに形成される下端
を含んでいない鋳型）の回りに通常の外皮シェル・モー
ルドを形成することもできる。その場合、カラー部１８
はカラー部表面１８ｅ上にセラミック・パッチあるいは
接着剤（図示されていない）を適用し、カラー部１８を
セラミック・パッチ経由でそこに結合できるようにする
ためにカラー部表面と相補的な表面を持った底部表面と
共に形成されるシェル・モールドの解放底部端に挿入す
ることによってシェル・モールドに固定することができ
る。また、その間に接着するためのセラミック・パッチ
を用いずに、図９に示されているような評価鋳造ボック
ス７１内に配置される支持メディア６０（例えば鋳造用
砂）によってシェル・モールドの底部端表面に押しつけ
ることもできる。

【００２０】耐火性部材１８ａ、１８ｂは好ましくは構
成が同じで、図３に最もよく図示されているように、逆
転され、下側部材１８ｂに係合された上側部材１８ａと
共に固定されて、溶融物取り入れ用の蛇行通路３９を形
成している。

【００２１】図５〜図８で、単一の耐火性部材１８ある
いは１８ｂが詳細に示されている。部材１８ａ、１８ｂ
のうちのひとつだけ示されているのは、この実施例にお
いてはそれらは構成も構造も同じだからである。各耐火
性部材１８ａあるいは１８ｂは環状の縦断面を有する、
プレス加工された耐火粘土セラミックなど、ボール型の
耐火部材で構成されている。各体４０は第一の側４２と
第二の側４４を有している。特に、各体４０の第一の側
４２は翼弦壁５０と、ボウル型凹部領域５４のさしわた
し方向で一定の間隔を置いた翼弦溝５２を含んでおり、
図３で上側の部材が逆転されてその側４２が下側部材１
８ｂの側４２と係合、定着されると、上側（第一）の部
材１８ａの翼弦壁５０が下側（第二）の耐火部材１８ｂ
の翼弦溝５２に受け入れられ、上側（第一）の耐火部材
１８ａの翼弦溝５２が下側（第二）の耐火部材１８ｂの
翼弦壁５０を受け入れるようになっている。翼弦壁５０
は垂直方向で重なり合い、向き合って、係合耐火部材の
対応溝５２に受け入れられた結果として、溶融物取り入
れ用の蛇行通路３９の中央部分３９ａを形成するように
なっている。鋳型が、図１〜図３に示されている立った
（垂直の）方向にある時に、明らかに、水平方向に向い
たＳ字形の溶融物取り入れ用の蛇行通路３９が耐火部材
１８ａと１８ｂの間に形成される。

【００２２】蛇行通路３９は中央上昇部分１２と下側耐
火部材１８ｂの下部円錐台表面１８ｄに係合された充填
管あるいはパイプ９０に連通するための下部開口端末に
連通した上部開口端末３９ｂを含んでいる。

【００２３】蛇行通路３９を形成するためにはまったく
同じ耐火部材１８ａ、１８ｂを用いるのが好ましく、ま
た、ただひとつの耐火部材構成をつくればよく、そして
蛇行通路３９が耐火部材のひとつ（例えば、上側部材１
８ａ）を逆転して、その側４２２を下側耐火部材１８ｂ
の側４２と組み合わせるだけで蛇行経路３９が形成でき
るという点で有利である。

【００２４】図２はスチーム・オートクレービングによ
り原型素材を取り除いた後の、カラー部１８を含む耐火
シェル・モールド３０を示している。特に、上に述べた
薄壁（例えば、０．１２インチを越えない厚さの鋳型
壁）シェル・モールドから原型を取り外すためには、耐
火シェル・モールド３０は通常の構造（例えば、Ｌｅｅ
ｄｓ ａｎｄ Ｂｒａｄｆｏｒｄ Ｃｏ．から入手でき
るモデル２８６ＰＴ）のスチーム・オートクレービング
（図示せず）の内側に配置され、２７５程度から３５０
ｏＦ程度の温度（スチーム圧力は８０ｐｓｉから１１０
ｐｓｉ程度）で、原型素材が原型アセンブリー１０の周
囲に形成された耐火シェル・モールドから溶け出すのに
十分な時間、スチームにかけられる。原型素材を取り除
くと、それぞれの湯口４１経由で中央の上昇部３８に接
続された鋳型中空部３６を有する薄い耐火シェル・モー
ルドが残される。上昇部３８の下端はカラー部、例え
ば、第一と第二の耐火部材１８ａ、１８ｂの間に形成さ
れる蛇行通路３９に連通されている。加工工程のこの段
階では、上昇部３８がその上部端で開いている。

【００２５】鋳込みを行う前に、シェル・モールド３０
／カラー部１８を１８００ｏＦ程度で２時間加熱する。
シェル・モールド３０がカラー１８なしで形成された場
合、シェル・モールドとカラーは別々に加熱され、図９
に示される通り充填パイプ９０と組み合わせられる。

【００２６】本発明のひとつの実施例によれば、溶融さ
れた金属は図９に示すように、加熱されたシェル・モー
ルド３０に差圧により、重力に逆らって流し込まれる。
特に、加熱されたシェル・モールド３０は、それ自体鋳
造ボックス７１の真空室７０内に入れられている緩め
の、耐火支持メディア６０内に支持される。鋳造ボック
ス７１は底部支持壁７２、垂直側壁７３、およびその内
側で真空室を形成している可動上部端壁７４を含んでい
る。底部壁７２および側壁７３は金属などガスが透過で
きない素材でつくられているのに対して、可動上部端壁
７４はそれに接続された真空スペース７７を有するガス
透過性（多孔性）プレート７５で形成されて、ガス透過
性プレート７５の上方に真空室７８を形成している。こ
の真空室７８は伝導管８２によって、真空ポンプなど、
真空ソース８０に接続されている。可動上部端壁７４は
垂直側壁７３の内部にぴったり係合して、その間に真空
シールを維持しながら、上部端壁７４が側壁７３に対し
て動けるようにしている。

【００２７】鋳込み装置１００を形成するために図９に
示す構成部材を組み立てる際、セラミック製管あるいは
パイプは底部壁７２から下方の溶融金属のソース１０２
の方向に延びた下部溶融物取り入れ用の蛇行通路９２を
設けるために、底部壁７２の底部開口部７２ａ内のガス
ケット（図示されず）経由でぴったり受け入れられる。
下側カラー部材１８ｂの下部円錐台表面１８ｄはセラミ
ック接着剤によって、充填管９０の同様の形状のフラン
ジ９０ａにぴったり係合される。耐火キャップ１２０は
シェル・モールドの上部に置かれ、上昇部３８の上部末
端を閉鎖している。緩めの耐火微粒子支持媒体６０（例
えば、６０メッシュ程度の緩めの鋳造シリカ・サンド）
が真空室７０（端壁７４は取り外される）内の鋳型３０
の周辺に導入され、支持媒体６０の端が室７０の鋳型の
周辺に落ち着くのを援助するために鋳造ボックスが揺す
られる。そして、可動上部端壁７４が鋳造ボックスの開
口上部端内に位置され、周辺シール８４が側壁７３とぴ
ったり係合し、また、ガス透過性プレート７５の内側が
支持媒体６０に向き合い、それと接触する。

【００２８】組立後、鋳込み装置１００は鋳込まれる溶
融金属のソース１０２（例えば、プール）上方に位置さ
れる。一般的には、溶融金属は鋳造器１０６内に入れら
れる。起動装置アーム１１４によって鋳造ボックス７１
に作動可能に接続された鋳込み装置１００は水圧、気
圧、電気、あるいはその他の起動装置によって、下方に
移動される。鋳込み装置１００はプ−ル１０２の方向に
鋳造位置まで降ろされ、そこで充填管９０の下方開口端
がプール内に浸される。充填管が浸された後、真空ポン
プ８０の起動によって、真空スペース７７の真空室が真
空にされ、したがって、プレート７５を通じて真空室７
０内部も真空にされる。真空室７０が真空化されると、
次に、薄いガス透過性シェル・モールド壁を通じて、鋳
型中空部が真空化される。室７０内の真空のレベルは、
充填管９０が図９に示されるようにプール１０２内に浸
された場合に、溶融金属が充填管９０、蛇行通路３９、
および上昇部３８を通じてプール１０２から鋳型中空部
３６内部に引き上げられるのに十分になるように選定さ
れる。

【００２９】真空室７０、７８内部が真空化されると、
上部端壁７４はシール８４の外側の側が大気圧にさらさ
れ、プレート７５の内側が相対的真空にさらされる。こ
の上部端壁７４の圧力差により、鋳型３０の回りの支持
媒体が圧縮、あるいは固化され鋳造応力にさからって鋳
型を支持する。

【００３０】溶融金属１０４は充填管９０、蛇行通路３
９、および上昇部３８を通じて、湯口４１経由で鋳型中
空部３６内に引き込まれる。これによって、溶融金属は
差圧により、重力にさからって鋳型中空部３６内に鋳込
まれる。

【００３１】鋳型中空部３６が溶融金属で満たされる
と、アーム１１４が起動装置１０８によって上昇して鋳
込み装置１００をプール１０２から十分な距離だけ持ち
上げ、充填管９０をプール１０２から引き出す（外
す）。鋳込み装置１００を持ち上げる際、真空ポンプ８
０によって、室７０、７８内部の真空は維持される。

【００３２】プール１０２から充填管９０が引き出され
ると、充填管内の溶融金属が図１０に示されるように、
重力で誘発される動きによって管外に出ていく。しかし
ながら、蛇行通路３９内の溶融金属は図示されるように
下部開口端と直接に連通したその下流領域３９ｄから排
出するだけである。（垂直翼弦壁５０の間に形成され
る）蛇行通路３９の中央領域３９ａおよび上昇部３８の
方向に向かって上流の領域３９ｅ内部の溶融金属は図１
０に明確に示されているように、翼弦壁５０によって重
力による動きに対抗して保持される。充填管９０および
蛇行通路３９から排出する溶融金属はプール１０２に還
流して、別の鋳型への鋳込みに再び用いられる。

【００３３】引き出された鋳込み装置１００は次に歯車
列１１６によって支持アーム１１４の延長１１４に作動
可能に接続された通常のタイプの回転起動装置１０８を
用いて回転される。鋳込み装置１００は図１０の垂直位
置から、充填管９０が鋳型３０の上方に配置される図１
１に示される逆転位置まで、水平軸Ｈの回りに回転され
る。

【００３４】鋳込み装置１００は図１０の矢印の方向、
つまり、図１０で反時計方向に回転される。この回転の
方向は翼弦壁５０が蛇行通路３９内の静止した溶融金属
と鋳型３０の傾け操作中の重力による動きを防げるよう
にする。実際、翼弦壁５０は通路３９内にバルブを設け
なくても重力による動きに抗して溶融金属を閉じ込める
ためのダムとして機能する；つまり、鋳型の回転中の溶
融物の重力による動きを防止するためのバルブレス蛇行
通路３９が設けられる。鋳込み装置１００が時計方向に
（つまり水平方向に）９０度傾けられると、蛇行通路３
９はＳ字形通路を形成するように向けられる。図１１に
示されるように鋳込み装置が逆転されると、図から明ら
かなように、鋳型からの金属の重力による流出の問題は
起こらない。

【００３５】アーム１１４、アーム延長部１１４ａおよ
び歯車列１１６は図９−１１では便宜上、通常の位置外
に示されている。図１０に示される方向への鋳型の傾斜
ができるように、実際の位置が図示されている位置とは
直角の方向にあることは、当業者には自明のことであろ
う。

【００３６】鋳込み装置１００が逆転された後、鋳型３
０内の溶融金属が逆転された鋳型内部で周辺（大気）圧
下で固化できるように、室７０、７８内の真空が（室７
０、７８内に大気圧を導入するのに適したバルブ１２０
によって）解除される。

【００３７】本発明は高収縮度金属および合金（例え
ば、鉄鋼、ステンレス・スティール、およびＮｉ、Ｃ
ｏ、およびＦｅに基づく合金および耐熱合金）を重力に
逆らって鋳込むのに特に有益である。高収縮度という用
語は溶融された金属がプロセスノの固化ステップ中に鋳
造温度から周辺温度に冷却された場合の、溶融金属の体
積上の収縮を意味している。一定の鉄鋼は鋳造温度から
周辺温度に冷却すると１０％程度という高い体積収縮を
示し、一方、灰色あるいは球状鋳鉄は１％程度という比
較的低い体積収縮を示す。高収縮度金属および合金は、
鋳型傾斜操作中に鋳型から溶融物の有害なはみ出しを起
こさずに、本発明によって重力に逆らって鋳込むことが
可能である。低収縮度および合金もこうした方法で重力
に逆らって鋳込むことができる。しかしながら、本発明
は鋳型傾斜操作中に鋳型のはみ出しを起こしやすい高収
縮度および合金の鋳込みにおいて特に有益である。

【００３８】例えば、図面に示されているようなタイプ
の鋳型３０には３０５０ｏＦの溶融物鋳造温度で５８ポ
ンドの４１３０スティール合金が鋳込まれた。溶融物
を、それぞれ０．８ポンドの溶融物を受け入れる２４個
の鋳型中空部に溶融物を引き上げるために充填管９０が
溶融物プール１０２内に浸されている間、真空室７０に
は水銀柱１８インチ相当の真空がつくりだされる。鋳型
には８秒間で鋳込まれ、鋳込み装置を持ち上げることに
よって、充填管９０が溶融物から引き出される。引き上
げると、充填管９０は図１０に示すように、充填管９０
と蛇行通路３９の領域３９ｄから流出して、溶融物プー
ルに戻った。充填管からの溶融物排出が止まると（２秒
間程度）、鋳込み装置は水平軸の回りを回転して逆転さ
れる。傾斜操作中、鋳込み装置から溶融物は流出しなか
った。

【００３９】本発明はその上にカラー部１８を有するセ
ラミック外被シェル・モールドに関して説明されている
が、本発明はこうしたシェル・モールドの使用に限定さ
れるものではなく、米国特許Ｎｏ．４，７９１，９７７
に示されているような公知の結合砂型を用いてでも実施
でき、その場合は、本発明の目的と利点を達成するため
に、カラー部１８がその上に固定される。米国特許Ｎ
ｏ．４，７９１，９７７の開示は本発明の目的のため、
ここに引例として組み込まれている。特許請求の範囲で
用いられている『鋳型』という用語は、セラミック・シ
ェル・モールド、結合砂型、および他の鋳型を含んでい
る。

【００４０】本発明について具体的実施例との関連で説
明してきたが、限定する意図はなく、その範囲は特許請
求の範囲に規定される通りである。

【００４１】

【発明の効果】以上詳細に説明した如くこの発明の反重
力鋳込み装置および方法においては、高収縮度金属およ
び合金（例えば、鉄鋼、ステンレス・スティール、およ
びＮｉ、Ｃｏ、およびＦｅに基づく合金および耐熱合
金）を重力に逆らって鋳込むのに特に有益である。高収
縮度という用語は溶融された金属がプロセスノの固化ス
テップ中に鋳造温度から周辺温度に冷却された場合の、
溶融金属の体積上の収縮を意味している。一定の鉄鋼は
鋳造温度から周辺温度に冷却すると１０％程度という高
い体積収縮を示し、一方、灰色あるいは球状鋳鉄は１％
程度という比較的低い体積収縮を示す。高収縮度金属お
よび合金は、鋳型傾斜操作中に鋳型から溶融物の有害な
はみ出しを起こさずに、重力に逆らって鋳込むことが可
能である。低収縮度および合金もこうした方法で重力に
逆らって鋳込むことができる。しかしながら、鋳型傾斜
操作中に鋳型のはみ出しを起こしやすい高収縮度および
合金の鋳込みにおいて特に有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】原型装置の側立面図である。

【図２】耐火微粒子鋳型材の投入および原型の除去後の
切断、側立面図図である。

【図３】溶融物取り入れ用の蛇行通路を形成する第一
（上部）および第二（下部）の耐火部材の拡大側面断面
図である。

【図４】図３の矢視〓による耐火部材アセンブリーの一
方の側の平面図である。

【図５】ひとつの耐火部材のひとつの側の平面図であ
る。

【図６】図５の線〓−〓に沿った断面図である。

【図７】図５の線〓−〓に沿った断面図である。

【図８】図５の線〓−〓に沿った断面図である。

【図９】鋳造ボックス内部の真空室内で微粒子支持媒体
内に鋳型が配置され、充填管が下方の溶融物プール（ソ
ース）に浸されている様子を示す、本発明のひとつの実
施例による反重力鋳込み装置の概略立断面図である。

【図１０】図９と類似しているが、鋳型に溶融物が満た
され、鋳型がプールから外された様子を示す図である。

【図１１】図９および図１０と類似しているが、溶融物
が真空が解除された後、逆転された位置で内部で固化で
きるように逆転された後の様子を示す図である。

【符号の説明】

１０ 原型アセンブリー １２ 上昇部形成部分 １４ 鋳型中空形成部分 １６ 湯口形成部分 １８ カラー部 １８ａ、１８ｂ 第一および第二の耐火性部材 ３０ シェル・モールド ３６ 鋳型中空部 ３８ 上昇部 ３９ 溶融物取り入れ用の蛇行通路 ３９ｂ 上部開口端末 ４０ 各体 ４１ 湯口 ４２ 第一の側 ４４ 第二の側 ５０ 翼弦壁 ５２ 翼弦溝 ５４ ボウル型凹部領域 ６０ 支持メディア ７０ 真空室 ７１ 評価鋳造ボックス ７２ 底部支持壁 ７３ 垂直側壁 ７４ 可動上部端壁 ７５ ガス透過性（多孔性）プレート ７７ 真空スペース ７８ 真空室 ８０ 真空ソース ８２ 伝導管 ９０ 充填管 ９２ 蛇行通路 １００ 鋳込み装置 １０２ 溶融金属のソース １０６ 鋳造器 １０８ 起動装置 １１４ 起動装置アーム １１６ 歯車列 １２０ 耐火キャップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳込みを行う際に、 ａ） 鋳造ボックス内部に内部に形成される真空室に鋳
   型を置き、該鋳型は真空室内の鋳型中空部の下方に配置
   された溶融物取り入れ用の蛇行通路と溶融物流連通状態
   にあり鋳型中空部を有しており、 ｂ） 該鋳型中空部を該溶融物取り入れ用の蛇行通路を
   通じて、鋳造室から下方の溶融物ソースの方向に延びて
   いる充填管と連通させ、 ｃ） 充填管およびソースを係合するために鋳型／室お
   よびソースを相対的に移動させ、 ｄ） 溶融物を充填管および溶融物取り入れ用の蛇行通
   路を通じて鋳型中空部に引き上げるために、鋳型とソー
   ス間に差圧をかけ、 ｅ） 鋳型中空部に溶融物が満たされた後、充填管およ
   びソースの係合を外すために、鋳型／室およびソースを
   相対的に動かし、そして ｆ） 蛇行溶融物通路が、鋳型／室が逆転されるまで、
   鋳型中空部から鋳型の外れを阻止する方向に、鋳型／室
   を回転させる、ステップで構成される溶融物の重力に逆
   らった鋳込みを行うことを特徴する反重力鋳込み方法。
2. 【請求項２】 鋳込みを行う際に、 ａ） 鋳造ボックス内に形成される真空室内に鋳型を置
   き、該鋳型が鋳型中空部を持っており、第一と第二の耐
   火部材が組み合わせられて、真空室内の鋳型中空部の下
   方ににあり、鋳型中空部と溶融物流連通状態にある溶融
   物取り入れ用の蛇行通路を形成するようになっており、 ｂ） 溶融物取り入れ用の蛇行通路を鋳造室から下方の
   溶融物ソースの方向に延びた充填管と連通させ、 ｃ） その充填管とソースを係合するために鋳型／室お
   よびソースを相対的に移動させ ｄ） 溶融物を充填管と溶融物取り入れ用の蛇行通路を
   通じて鋳型中空部に引き上げるために、鋳型中空部とソ
   ース間に差圧をかけ、 ｅ） 鋳型中空部が溶融物が満たされるたら、充填管お
   よびソースを外すために鋳型／室とソースを相対的に移
   動させ、そして ｆ） 鋳型／室が逆転されるまで、溶融物取り入れ用の
   蛇行通路が鋳型中空部からの溶融物の外れを阻止する方
   向に鋳型／室を回転する、ステップで構成される溶融物
   の重力に逆らった鋳込みを行うことを特徴する反重力鋳
   込み方法。
3. 【請求項３】 差圧式の反重力鋳込み装置が、 ａ） 内部に真空室を形成し、底部開口部を有する鋳造
   ボックス ｂ） 真空室内に配置される耐火鋳型で、該鋳型が鋳型
   中空部を有しているもの ｃ） それと溶融物流連通状態にある鋳型中空部の下方
   に溶融物取り入れ用の蛇行通路を形成するための、真空
   室内に配置される手段、そして ｄ） 溶融物取り入れ用の蛇行通路を下方の溶融物ソー
   スに連通させるための底部開口部から延びた充填管、で
   構成されることを特徴とする反重力鋳込み装置。
4. 【請求項４】 差圧式の反重力鋳込み装置が、 ａ） 内部で真空室を形成し、底部開口部を有する鋳造
   ボックス ｂ） 真空室内に配置され、鋳型中空部を有する耐火鋳
   型 ｃ） 組み合わせられて、鋳型中空部の下方にそれと溶
   融物流連通にある溶融物取り入れ用の蛇行通路を形成す
   る第一および第二の耐火部材、および ｄ） 溶融物取り入れ用の蛇行通路を下方の溶融物ソー
   スに連通させるための底部開口部内に配置される充填
   管、で構成されることを特徴とする反重力鋳込み装置。