JPH06344124A - 鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の主要な目的は、簡単な手段により注湯
理想曲線に近い鋳込み速度が得られるような鋳造装置を
得ることにある。 【構成】溶湯２０を収容する炉１２にフロート１１が設
けられている。、炉１２の底部側に設けられた湯出口２
１と鋳型１３のキャビティ底部に設けられた湯口３０と
が連通管１４によってつながれている。フロート１１
は、炉１２の上方から炉内に出し入れでき、溶湯２０に
対する挿入深さに応じて湯面の高さを変化させることが
できる。また、フロート１１を所定速度で溶湯２０に挿
入するフロート駆動機構４０が設けられている。フロー
ト１１が溶湯２０に一定速度で挿入される際に、初めは
湯面がゆっくりと上昇したのち湯面の上昇速度が速くな
り鋳込み終期に再び湯面の上昇速度が減じるように、フ
ロート１１の断面積をフロート１１の軸線方向に変化さ
せている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フロート炉を有する鋳
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばエンジン部品などアルミニウム合
金等の金属製品を鋳造する場合に、高品質な鋳物を得る
のに適した手段として、従来は低圧鋳造法が適用されて
いた。低圧鋳造法は、炉内の溶湯をストークスを通して
低圧ガスによって押上げ、ストークスの上に設置した鋳
型の底部側から注湯する方法であり、溶湯を鋳型に充満
させて加圧した状態で凝固させたのち、圧力を抜くこと
によりストークス内の溶湯を降下させるようにしてい
る。この場合、加圧状態で鋳物が固まるため、健全な鋳
物ができるという利点があるが、その反面、加圧制御に
格別な配慮が必要であり、加圧のしかたが悪いと製品が
うまくできないという問題がある。

【０００３】そこで、フロート炉を用いた鋳造装置が使
われてきた。フロート炉を用いた鋳造装置は、図２に概
念的に示したように、溶湯１を収容した炉２と、この炉
２に挿入される円柱状のフロート３と、鋳型４と、連通
管５などを備えており、溶湯１に対するフロート３の挿
入量（フロート３の軸線方向の位置）を変化させること
によって湯面高さを制御するようにしている。この場
合、炉２内の溶湯１が連通管５を介して鋳型４に供給さ
れるとともに、ラドル６によって炉２に溶湯が補給され
る。このため、ラドル６による補給量を制御することに
よっても湯面高さを制御することができる。

【０００４】上述のフロート炉２を用いた鋳造装置にお
いて、健全な鋳物を得るためには、注湯時の鋳込み速度
をいかに制御するかが重要な課題である。例えばエンジ
ンのシリンダヘッドなどのような箱形の鋳造製品の場合
に、健全な鋳物を得るための鋳込み速度は、例えば図３
に２点鎖線で示した注湯理想曲線Ａのように、注湯初期
においては比較的ゆっくりと湯面が上昇し、鋳型内にあ
る程度の湯が注入されたのちは可及的速やかに注湯を行
い、注湯終了直前で再び注湯速度を減じることが望まし
いことが経験的にわかっている。従って従来のフロート
炉２において、上述の理想曲線Ａに沿って湯面が上昇す
るようにフロート３の移動速度を連続的に制御すれば好
ましい結果が得られる可能性はある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら実際に
は、前述のフロート炉２を用いた鋳造装置においてフロ
ート３を制御することによって理想曲線Ａに近付けよう
とすると、フロート駆動系の構造や制御プログラム等が
きわめて複雑になる。このため通常は、図３に破線Ｂで
示すように、フロートを実質的に一定速度で移動させる
ようにしている。その場合、フロートによる湯面制御だ
けでは理想曲線Ａから大きくずれてしまうから、図３に
１点鎖線Ｃで示すように、ラドルによる溶湯の補給タイ
ミングと補給量を制御することにより、実線で示した合
成曲線Ｄのように、なるべく理想曲線Ａに近い状態で注
湯を行うことができるようにしている。それでも、ハッ
チングで示すように理想曲線Ａとの間にかなりのずれが
生じる。このようなずれをフロート制御やラドル制御に
よって補うことは、制御の複雑化をまねくため、実用的
でない。

【０００６】従って本発明の目的は、比較的簡単な手段
によって鋳込み速度をコントロールすることができ、注
湯理想曲線に近い状態でフロート炉による鋳造が行える
ようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を果たすため
に開発された本発明は、溶湯を収容する炉と、炉の底部
側に設けられた湯出口と鋳型のキャビティ底部に設けら
れた湯口とをつなぐ連通管と、上記炉の上方から炉内に
出し入れ可能に設けられかつ溶湯に対する挿入深さに応
じて溶湯面の高さを変化させるフロートと、上記フロー
トを所定速度で溶湯に挿入するフロート駆動手段とを具
備し、かつ上記フロートは、このフロートが溶湯に挿入
される際に初めは湯面がゆっくりと上昇したのち湯面の
上昇速度が速くなり鋳込み終期に再び湯面の上昇速度が
減じるようにフロートの断面積をフロートの軸線方向に
変化させたことを特徴とする鋳造装置である。

【０００８】

【作用】炉内の溶湯に対してフロートを一定速度で挿入
する際に、フロートの挿入量が増加するにつれて湯面高
さが増大するが、その場合にフロートの軸線方向各部の
断面積に応じて湯面高さの増加速度が変化する。例え
ば、湯内に入ってゆく箇所の断面積が大きければ湯面高
さの増加分は断面積一定のフロートに比べて大となるか
ら、湯面の上昇が速い分だけ鋳込み速度が速くなる。こ
れに対し、湯内に入ってゆく箇所の断面積が小さければ
湯面高さの増加分が少なくなるから、鋳込み速度も遅く
なる。こうして、フロートの断面形状の変化に応じて鋳
込み速度をコントロールできるから、フロートの移動速
度が一定であっても、注湯理想曲線に近い鋳込み速度を
実現できる。このため注湯条件が安定なものとなり、エ
アベント等への湯まわりも防止されて健全な鋳物が得ら
れる。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図１に示した鋳造装置１０は、フロー
ト１１を備えた炉１２と、鋳型１３と、連通管１４など
を備えて構成されている。溶湯２０を収容している炉１
２は、図示しない加熱手段によって溶湯２０を所定温度
に保持できるようになっている。炉１２の底部側に湯出
口２１が設けられている。この炉１２の上方から、ラド
ル２２によって溶湯２０を補給することができる。

【００１０】鋳型１３の一例は、湯口３０を有する下型
３１と、左右および前後方向に分割可能な寄せ型３２
と、上型３３と、入り子型３４などを備えて構成され、
内側に鋳物成形用のキャビティ３５を有している。キャ
ビティ３５の内面は、成形すべき鋳物製品に応じた形状
である。連通管１４は、炉１２の湯出口２１と下型３１
の湯口３０とをつないでいる。

【００１１】フロート１１は、フロート駆動機構４０に
よって所定速度で上下方向に往復移動させることが可能
であり、炉１２の上方から溶湯２０に出し入れすること
ができ、溶湯２０に対する挿入深さに応じて溶湯面の高
さを変化させるようになっている。フロート駆動機構４
０は、フロート１１の移動速度を可変設定できるもので
もよいが、フロート１１を一定速度で移動させるもので
もよい。フロート駆動機構４０の駆動源は油圧シリンダ
等の直動形アクチュエータが適しているが、ラック・ピ
ニオンなどの適当な動力伝達機構を介してモータによっ
てフロート１１を上下動させるようにしてもよい。

【００１２】このフロート１１の軸線方向各部の断面積
は、フロート１１が一定速度で溶湯２０に挿入される際
に、前述した注湯理想曲線Ａのように、初めは湯面がゆ
っくりと上昇したのち湯面の上昇速度が速くなり、鋳込
み終期に再び湯面の上昇速度が減じるよう、フロート１
１の軸線方向に断面積が変化する形状としてある。すな
わち、図３において、従来のフロートとラドルによる湯
面高さの合成曲線Ｄと理想曲線Ａとの差（ハッチングを
施した領域）を補えるようなフロート形状とする。

【００１３】上記構成の鋳造装置１０は、フロート駆動
機構４０によってフロート１１を炉１２内の溶湯２０に
挿入すると、フロート１１の断面形状に応じて湯面の高
さが上昇してゆき、それに伴って溶湯２０が湯出口２１
から連通管１４を経て、湯口３０から鋳型１３のキャビ
ティ３５に流入する。この時の鋳込み速度は、炉１２の
湯面高さに左右される。

【００１４】溶湯２０に対してフロート１１を一定速度
で挿入する際に、フロート１１の挿入量が増加するにつ
れて湯面高さが増大するが、その場合にフロート１１の
軸線方向各部の断面積に応じて湯面高さの増加速度が変
化する。すなわち、湯内に入ってゆく箇所の断面積が大
きければ湯面高さの増加分は断面積一定のフロートに比
べて大となるから、湯面の上昇が速い分だけ鋳込み速度
が速くなる。これに対し、湯内に入ってゆく箇所の断面
積が小さければ湯面高さの増加分が少なくなるから、鋳
込み速度も遅くなる。

【００１５】また、所定のタイミングでラドル２２を傾
けてフロート炉１２に規定量の注湯を行うことにより、
炉１２に溶湯２０が補給される。キャビティ３５内の湯
面は炉１２の湯面よりも例えば１００mm〜１４０mm程度
遅れて上昇し、次第にキャビティ３５内に溶湯が充満し
てゆく。キャビティ３５内のガスは、図示しないエアベ
ントを通じて外部に逃がされる。

【００１６】キャビティ３５の上面まで溶湯が達した状
態で所定時間保持することにより、加圧状態で凝固させ
たのちフロート１１を上昇させ、溶湯２０の湯面を下げ
るとともに、鋳型１３を離型させることにより、キャビ
ティ３５の形状に応じた鋳物製品が得られる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、フロートの移動速度が
一定であっても理想的な鋳込み速度に近い安定した条件
で溶湯を鋳型に供給することができ、フロートやラドル
の制御を複雑化させることなく健全な鋳物を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すフロート炉を用いた鋳
造装置の断面図。

【図２】従来のフロート炉を用いた鋳造装置の断面図。

【図３】フロートとラドルを用いた場合の注湯理想曲線
を示す図。

【符号の説明】

１０…鋳造装置、１１…フロート、１２…炉、１３…鋳
型、１４…連通管、２０…溶湯、２１…湯出口、２２…
ラドル、３０…湯口、４０…フロート駆動機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶湯を収容する炉と、炉の底部側に設けら
   れた湯出口と鋳型のキャビティ底部に設けられた湯口と
   をつなぐ連通管と、上記炉の上方から炉内に出し入れ可
   能に設けられかつ溶湯に対する挿入深さに応じて溶湯面
   の高さを変化させるフロートと、上記フロートを所定速
   度で溶湯に挿入するフロート駆動手段とを具備し、かつ
   上記フロートは、このフロートが溶湯に挿入される際に
   初めは湯面がゆっくりと上昇したのち湯面の上昇速度が
   速くなり鋳込み終期に再び湯面の上昇速度が減じるよう
   にフロートの断面積をフロートの軸線方向に変化させた
   ことを特徴とする鋳造装置。