JPH07112593B2 - 金属の低圧多段鋳造を行うための方法、鋳型及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、片側だけ開放された多
段式砂型での金属の低圧鋳造に係わる。本発明は第１
に、片側だけ開放された多段式砂型の空洞に低圧下で溶
融金属を供給する方法に係わる。この供給は、鋳込み口
と、各段毎に前記鋳込み口から延びる少なくとも１つの
中間通路と、この通路を各空洞に接続する堰とを介して
実施される。低圧鋳造（例えば本出願人の仏国特許出願
ＦＲ−Ａ−２ ２９５ ８０８号、２ ３６７ ５６６
号及び２ ５５６ ９９６号参照）は、重力による鋳造
に比べると、壁の薄い及び／又は形状が複雑な及び／又
は寸法の大きい金属製品の製造では特に有利である。実
際、溶融金属を収容する気密性鋳鍋へのガスの注入の結
果として金属に加えられる圧力は、金属を空洞の隅々ま
で流動させるべく随意に制御することができる。

【従来の技術】従来の方法では、鋳型の各段毎に、横断
面積の大きい単一の中間通路又は互いに反対方向に延び
る横断面積の大きい２つの中間通路が鋳込み口を対応段
の一連の堰に接続するようになっている。このような構
造は、１つ以上の中間通路の大きな横断面積に起因し
て、下記の問題を有する。 （１）金属流に大きな乱れが発生し、その結果砂の侵食
及び気泡の吸蔵が促進されるため、形成される製品に欠
陥が生じる。 （２）金属を鋳込み口の最上部まで高速で上昇させるこ
とができず、充填が一段ずつ行われるため、低圧鋳造の
利点の総てを活かすことができない。 （３）堰が凝固して閉塞機能を果たすようになった後で
圧力を緩めると（前出のＦＲ−Ａ−２ ２９５ ８０８
号参照）、中間通路内の金属、即ち著しく冷却された比
較的大量の金属が鋳鍋に戻される。次の鋳込みではこの
冷却した金属が最初に鋳込み口内を上昇するため、鋳造
製品の一部に品質低下が生じる。同じ理由で、鋳込み毎
に過剰の金属移動が必要となる。

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はこれら
の問題を解決することにある。

【課題を解決するための手段】そのために本発明の方法
は、溶融金属の供給流量を各段毎に中間通路の入口で絞
ることを特徴とする。本発明の方法はその他に下記の特
徴を有する。 − 溶融金属が中間通路に流入した後で、特に堰に入る
時に、該金属への圧力が緩和され供給流量が小さくなる
ようにする。 − 溶融金属を総ての中間通路より上に上昇させるのに
適した供給流量で導入管に送給する。 − 鋳型の供給圧力を総ての中間通路が凝固するまで維
持し、その後この圧力を緩める。 本発明は、この方法を実施するための片側だけ開放され
た砂型にも係わる。この鋳型は、１つの鋳込み口と少な
くとも２つの段とを含み、各段毎に少なくとも１つの空
洞が具備されており、この空洞への供給が少なくとも１
つの中間通路によって鋳込み口に接続された複数の堰を
介して行われるようになっており、各段の中間通路の入
口の横断面積の合計が鋳込み口の横断面積より遥かに小
さいことを特徴とする。本発明の鋳型は下記の特徴も有
する。 − 同一の通路を介して供給が行われる複数の堰の横断
面積の合計がその通路の入口の横断面積以上である。 − 各空洞への供給が鋳込み口の両側に延びる少なくと
も２つの中間通路を介して行われる。 − 各段の中間通路の入口の横断面積の合計が鋳込み口
の横断面積の１０％以下である。 本発明は、片側だけ開放された多段式砂型で金属の低圧
鋳造を行うための装置にも係わる。この装置は、鋳鍋
と、該鋳鍋から上方に延びて上向きの開口を有する導入
管と、前記鋳鍋に接続された加圧ガス源と、下向きの開
口を有する鋳込み口の他に少なくとも２つの段を含み、
各段に少なくとも１つの空洞が具備されており、少なく
とも１つの中間通路により前記鋳込み口に接続された複
数の堰を介して前記空洞への供給が行われるようになっ
ている少なくとも１つの片側だけ開放された砂型と、鋳
込み口の底部を前記導入管の開口に当接させる手段とを
含むタイプであって、鋳型が前述の定義に従うものであ
ることを特徴とする。

【実施例】ここで、添付図面を参照しながら非限定的実
施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。図１に示し
た装置は、溶融金属２を収容する鋳鍋又はリザーバを構
成する容器１と、鋳型支持フレーム３と、砂型４とを含
む。この装置は、鋳鉄（ねずみ鋳鉄もしくは球状黒鉛鋳
鉄）、鋼鉄又は超合金を鋳型４で低圧鋳造するのに使用
される。鋳型の内部構造を除けば、この装置は前出のＦ
Ｒ−Ａ−２ ２９５ ８０８号に記載の装置と同じであ
る。固定鋳鍋１は、側壁に気密的に固定され且つ適当な
手段（図示せず）によってロックされた上方蓋５を含
む。この蓋５には孔７が設けられており、この孔に鋳込
みノズル６が挿入されている。このノズル６は、孔７の
直径に対応する外径を有する管状下方部分８と、全体的
に円錐台形の上方部分９とを含み、この上方部分が大き
い方の平面状底部１０を介して前記孔の周縁に気密的に
当接している。このノズルの底部１０には溝が設けられ
ており、その中に石綿の紐からなる密封パッキン１１が
配置されている。耐熱材からなる導入管１２はノズル６
を貫通し、鋳鍋１の底部の近傍まで延びている。導入管
１２の上方部分はノズル６の平面状上表面の中央部に連
通している。鋳鍋１は管１４を介して加圧ガス源１３に
接続されており、鋳鍋１と圧力源１３又は大気との連通
は鋳鍋外部の適当な手段１５を介して実施される。鋳込
み時の鋳鍋内の圧力はマノメータ１６によって観察され
る。フレーム３は、２つのレール１９の上を走るローラ
１８を底部に備えた側柱１７を含む。側柱１７は上端部
で天井部分２０を介して互いに接続されている。この天
井部分には下向きに延びるジャッキ２１が取付けられて
おり、該ジャッキのピストンロッド２２の下端部には当
接プレート２３が枢着されている。各側柱１７はつば２
４も有し、このつばにコイルばね２５が当接している。
水平支持プレート２６は側柱１７のつば２４より上の部
分に沿って垂直に滑動し得る。このプレート２６は常に
ばね２５の上端部に当接しており、このばねにより上向
きの応力を受ける。プレート２６に下方への圧力が全く
加えられていない時は、該プレートがノズル６の上表面
より上の位置にある。プレート２６には、ノズル６を通
すのに十分な大きさの直径を有する円形孔２７が設けら
れている。鋳型４は、図２に示すように、例えば３つの
段を含む多段式の片側だけ解放された均質の鋳型であ
る。この鋳型は、導入管１２とほぼ同じ直径の円形断面
をもつ垂直鋳込み口２８を有する。この鋳込み口は底部
が開放されており、この底部がノズル６の形状と合致す
る末広状の円錐台形状の収容部２９を有する。この鋳込
み口は鋳型の上端部から幾らか距離をおいた地点まで延
びる。３つの段はいずれも同じであり、図３のような構
造を有する。この構造では、鋳込み口２８から２つの通
路３０Ａ及び３０Ｂが鋳込み口２８を挟んで互いの延長
部をなすように水平に延びている。各段は更に同一の細
長い形状をした空洞３１を２つ含む。これらの空洞は鋳
込み口２８の両側に存在し、３つの堰を介して溶融金属
を受給する。この実施例では、各空洞毎に鋳込み口を挟
んで片側に１つの堰３２Ａ又は３２Ｂ、反対側に２つの
堰３２Ｂ又は３２Ａが具備されている。３つの堰３２Ａ
は空洞を通路３０Ａに接続し、３つの堰３２Ｂは空洞を
通路３０Ｂに接続する。従って各通路３０Ａ又は３０Ｂ
は、鋳込み口２８を該鋳込み口２８を挟んで同じ側に位
置する総ての堰に接続し、その段の２つの空洞への供給
に使用される。通路３０Ａ及び３０Ｂは横断面積が比較
的小さい。より正確には、１つの段の中間通路３０Ａ及
び３０Ｂの横断面積の合計は鋳込み口２８の横断面積よ
り遥かに小さく、例えばその１０％以下である。これら
の通路の横断面積が変化する場合は、これらの通路の入
口の横断面積がこの条件を満たすようにする。また、同
一の通路を介して供給を受ける複数の堰の横断面積の合
計は、少なくともその通路の入口の横断面積と同じにす
る。この装置は下記のように操作する。フレーム３を鋳
鍋１から離した状態で、適当な耐熱性シール３３を鋳型
４の収容部２９の底部に適用する。各空洞内に中子（図
示せず）を入れた鋳型４をプレート２６上に配置し、該
プレートの中央孔２７に対して調心する。次いでフレー
ム３をレール１９上で滑動させて溶融鋳鉄の鋳鍋１の上
方に移動させ、ノズル６と鋳型の収容部２９とが向かい
合うようにする。この状態でジャッキ２１を伸ばすこと
により、ばね２５の力に逆らいながらプレート２３を介
して鋳型４及び支持体２６を下降させる。この操作の結
果シール３３が収容部２９の底部とノズル６との間で締
付けられ、鋳込み口と導入管とが気密的に接続される。
次いで、装置１５の操作により鋳鍋１を圧力源１３に接
続する。その結果、鋳鉄の自由面に作用する圧力によ
り、鋳鉄が管１２内を上昇して鋳型の鋳込み口２８と通
路３０Ａ及び３０Ｂと空洞３１とを満たす。前記圧力は
製造すべき製品の大きさ及び形状に応じて決定した所定
の時間にわたって維持する。その間、鋳込み口２８は、
鋳縮みを補正するための補足用溶融鋳鉄を空洞に供給す
るリザーバ又は湯口（ｍａｓｓｅｌｏｔｔｅ）の役割を
果たす。次いで、堰及び中間通路が凝固したら装置１５
の操作によって鋳鍋１内のガス圧を大気圧に戻し、鋳込
み口２８内及び管１２内の液状鋳鉄をこれら２つの管路
から流出させて鋳鍋１内に戻す。次いでジャッキ２１の
作用を除いて、鋳型−支持プレートアセンブリ２６がば
ね２５の作用でノズル６から離れるようにし、フレーム
３全体をレール１９上での滑動により鋳鍋１から水平に
移動させる。通路３０Ａ及び３０Ｂが前述の大きさを有
し且つ管１４を介して適当な流量のガスが導入されるた
め、溶融金属は鋳込み口２８内を高速で上昇し、各段の
通路に金属静圧（Ｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｅｔａｌｌｏｓ
ｔａｔｉｑｕｅ）が樹立され、各段の２つの空洞に一対
の対応通路３０Ａ及び３０Ｂを介して溶融金属が供給さ
れる。このような構造では総ての空洞がその形状に関係
なく同時に充填される。また、中間通路が細いためにそ
の中を流れる金属の流量が制限され、従って充填が各段
の各空洞毎により十分な制御下でより静かに且つ再現性
をもって行われると共に、各鋳込み操作時の金属の移動
が最小限に抑えられる。これは、前述のような堰の寸法
に起因してこれらの堰の入口で溶融金属に対する圧力が
緩むため更に促進される。これはまた、鋳造製品の品質
の改善にもつながる。一変形例として、金属の圧力緩和
効果は、中間通路の横断面積を上流から下流に向けて漸
増させることにより促進させてもよい。また、中間通路
が閉塞手段として使用されるため、金属の歩留り低下を
伴わずに、著しく冷却された金属の鋳鍋内への返送が回
避される。これは、鋳造条件の再現性にとって極めて有
利なことである。また、鋳込み口内のやや冷却した金属
は、次の鋳込み操作時に鋳型の総ての空洞の間で分配さ
れることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋳造装置を簡単に示す縦断面図であ
る。

【図２】図１の装置で使用される鋳型を図３の線ＩＩ−
ＩＩに沿った縦断面図で示す説明図である。

【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った横断面図であ
る。

【符号の説明】

４ 鋳型（砂型） ２８ 鋳込み口 ３０Ａ、３０Ｂ 中間通路 ３１ 空洞 ３２Ａ、３２Ｂ 堰

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直鋳込み口と少なくとも二段にわたっ
   て分布する複数の空洞とを規定する砂型に低圧力下で金
   属を鋳込む方法であって、前記垂直の鋳込み口は下方向
   に開放し、その底部で溶融金属導入管の上端と結合され
   ており、前記鋳込み口から少なくとも一つの中間通路
   と、前記空洞と前記少なくとも一つの中間通路との間の
   堰とを介して溶融金属がそれぞれの空洞へ供給され、前
   記方法が、溶融金属を初期の供給流量と初期の供給圧力
   との下で前記鋳込み口へ導入し、溶融金属が前記鋳込み
   口から前記中間通路、前記堰、前記空洞へ侵入し、前記
   鋳込み口から前記中間通路へ侵入するときの供給流量が
   前記初期の供給流量よりも小さくなるようにすることを
   特徴とする金属の鋳込み方法。
2. 【請求項２】 溶融金属を中間通路のそれぞれの奥まで
   導入することによって溶融金属の供給流量を減少させる
   過程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 溶融金属を堰のそれぞれに導入すること
   によって溶融金属の供給流量を減少させる過程をさらに
   含む、請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 溶融金属を全ての中間通路より上に上昇
   させるのに適した供給流量で導入管に供給する、請求項
   １から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 【請求項５】 すべての中間通路において溶融金属が凝
   固するまで溶融金属を鋳型供給する圧力を一定に維持
   し、その後この圧力を低下させる、請求項１から請求項
   ４のいずれか一項に記載の方法。
6. 【請求項６】 垂直の鋳込み口と少なくとも二段にわた
   って分布する複数の空洞とを規定する砂型であって、前
   記垂直の鋳込み口は下方向に開放し、その底部で溶融金
   属導入管の上端と結合されており、前記鋳込み口から少
   なくとも一つの中間通路と、前記空洞と前記少なくとも
   一つの中間通路との間の堰とを介して溶融金属がそれぞ
   れの空洞へ供給される、砂型であって、格段における中
   間通路の入口における断面積の合計を前記垂直の鋳込み
   口の断面積よりも十分に小さくして前記中間通路の入口
   で溶融金属の供給流量を減少させるようにした砂型。
7. 【請求項７】 中間通路の一つから溶融金属が供給され
   る複数の堰の断面積の合計が前記中間通路の一つの入口
   における断面積以上である、請求項６に記載の砂型。
8. 【請求項８】 鋳込み口から反対方向に伸びる少なくと
   も二つの中間通路から空洞のそれぞれに溶融金属が供給
   される、請求項６又は請求項７に記載の砂型。
9. 【請求項９】 格段における中間通路の断面積の合計が
   前記鋳込み口の断面積の１０％よりも小さい、請求項６
   から請求項８のいずれか一項に記載の砂型。
10. 【請求項１０】 垂直の鋳込み口と少なくとも二段にわ
    たって分布する複数の空洞とを規定する砂型であって、
    前記垂直の鋳込み口は下方向に開放し、その底部で溶融
    金属導入管の上端と結合されており、前記鋳込み口から
    少なくとも一つの中間通路と、前記空洞と前記少なくと
    も一つの中間通路との間の堰とを介して溶融金属がそれ
    ぞれの空洞へ供給される、砂型と、前記鋳込み口の底部
    を溶融金属導入管の上端に当接させる手段とを含む装
    置。