JPH0757416B2 - 鋳砂スト−クを用いた吸引鋳造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、鋳型のキャビティーの内部を減圧すること
により溶湯をキャビティー内に吸い上げて充填し、かつ
凝固させる吸引鋳造法に関するものである。

従来の技術 吸引鋳造法は、湯まわりが良く、また介在物や気泡のま
き込みが少ないなどの特長があるため、主に高品質の鋳
物を鋳造する場合に、従来から実施されている鋳造方法
である。この方法は、気密状態に保持した鋳型のうち下
型の湯口部に取付けたストークをキャビティーに連通さ
せる一方、ストークの下端部を溶解炉や取鍋内の溶湯中
に浸漬し、その状態で鋳型を減圧することにより、溶湯
をストークを介してキャビティー内に吸い上げ、充填す
る方法である。これを具体的に説明すると、第２図に示
すように上型１と下型２とによって構成した通気性のあ
る鋳型３は、鋳型定盤４に載せるとともに、減圧口５を
有するチャンバー６によって鋳型３を密閉状態に被う。
また下型２の湯口部７には、鋳型定盤４に取付けてある
湯道となるストーク８を連通させる。そしてチャンバー
６の内部をその減圧口５に接続した真空ポンプ（図示せ
ず）によって減圧し、その状態でストーク８を溶解炉も
しくは取鍋９内の溶湯10に浸漬すると、吸気が止まるた
めにチャンバー６ならびにキャビティー11の内部の圧力
が下がり、それに伴う内外の差圧によって溶湯10をスト
ーク８を介してキャビティー11内に吸い上げ、充填す
る。こうしてキャビティー11内に充填した溶湯10が凝固
した後、鋳型３をチャンバー６から取出して型ばらしを
行なうことにより鋳物を取出す。

しかるに、上記の説明からも明らかなように、キャビテ
ィー11内の気密性は、チャンバー６のシールおよびスト
ーク８が溶湯10に浸漬していることの両者によって保持
されるのであり、したがってキャビティー11内の溶湯が
未凝固の状態でストーク８を溶解炉または取鍋９内の溶
湯10から引き上げてしまうと、キャビティー11の気密性
が破れてしまうから、第３図に示すように未凝固溶湯が
キャビティー11から流出してしまう。従来、このような
事態を防ぐために、キャビティー11内の溶湯が完全に凝
固するまで鋳型３を溶解炉や取鍋９の上方に保持し、ス
トーク８を溶湯10に浸漬しており、その結果溶解炉や取
鍋９の上方での鋳型３の停滞時間が長くなり、ひいては
鋳物１個当りのサイクルタイムが長くかかり生産性が悪
いという問題があった。

この様な問題を解決するための方法として、鋳型内のキ
ャビティーへの溶湯の充填完了直後に、ストーク内の少
なくとも一部の溶湯を圧潰などにより強制的に冷却凝固
させてストークを閉塞させる方法が本出願人により提案
されている（特願昭60−23744号）。

すなわち、キャビティーに充填した溶湯の凝固は、要す
るに放冷などの適当な方法で冷却すればよいのであっ
て、本来、場所を選ばない工程であり、溶湯の充填完了
直後にストーク内で溶湯を強制的に冷却凝固させること
によりストークを閉鎖させ、これによりキャビティーか
らの未凝固溶湯を落下を防ぎ、このようにすることによ
り鋳型を直ちに所定の個所へ移動させてキャビティー内
の溶湯の冷却凝固を行なわせることができるのである。
したがってこの方法によれば、鋳型を溶解炉や取鍋など
の溶湯容器の上方に長時間停滞させておく必要がないの
で、多数の鋳型に連続して溶湯の充填を行なうことがで
き、その結果サイクルタイムが短くなって生産性が向上
する。

ストークを冷却、閉鎖させる方法としては、第１図には
第４図に示されるように溶湯10の充填が完了した直後
に、圧潰用の所定の治具12を油圧あるいは空気で動作す
るシリンダー（図示せず）によってストーク８の左右両
側から前進させ、その１対の治具12によって鉄製のスト
ーク８の一部を圧潰し、その圧潰部分での放熱面積の増
大およびそれに伴う抜熱の増大によって、ストーク８内
の一部の溶湯10を強制的かつ急速に冷却凝固させてプラ
グ13を形成させ、これによりストーク８を閉塞させる。
さらに第２の方法は、第５図に示されるように溶湯10に
浸漬したストーク８の中間部近傍にノズル14を配置して
おき、キャビティー11への溶湯10の充填完了後に、ノズ
ル14からストーク８に向けて空気や窒素、アルゴンガス
などの気体もしくは液体窒素などの液化ガスを冷却媒体
として吹き付け、ストーク８内の溶湯の凝固を促進して
プラグ13を形成してストーク８を閉塞させる。

発明が解決しようとする問題点 ところで吸引鋳造法は、種々の金属の鋳造に応用可能で
あり、融点が高く高温の金属溶湯を扱う場合には溶損を
防ぐためにストークなどに鋳砂製のものを使用してい
る。

しかしながら、前述した従来のストークの閉塞方法で
は、鉄などの可撓性のあるストークには応用できるもの
の、鋳砂で造型されたストークは脆く、圧潰すると破壊
されて落下してしまう。また鉄などの熱伝導率の高い材
質からなるストークでは冷却媒体の吹き付けによりスト
ーク内の溶湯を冷却凝固させることは可能であるが、鋳
砂は熱伝導率が低く、冷却媒体の吹き付けによっても冷
却効果は少なくストーク内の溶湯を凝固させることも容
易ではないという問題点がある。

この発明は上記問題点を解決することを基本的な目的と
し、鋳造サイクルタイムを短縮し、生産性の向上を図る
ことのできる鋳砂ストロークを用いた吸引鋳造法を提供
することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 すなわちこの発明は、密閉構造のチャンバー内に配置し
た鋳型のキャビティーを、湯道となる鋳砂ストークを介
してその下方の溶湯に連通させ、前記チャンバー内を減
圧することに伴って前記キャビティー内に鋳砂ストーク
を介して溶湯を吸い上げかつ充填する鋳砂ストークを用
いた吸引鋳造法において、鋳砂からなるストーク壁に冷
却パイプを埋め込むよう鋳砂ストークを造型しておき、
この鋳砂ストークを用いてキャビティー内に溶湯を吸い
上げて充填するとともに、前記冷却パイプに冷却媒体を
長し込んで鋳砂ストーク内の少なくとも一部で溶湯を強
制的に凝固させて鋳砂ストーク閉塞させることを特徴と
するものである。

作用 すなわち、この発明によれば、鋳砂からなるストーク壁
に冷却パイプを埋め込ので鋳砂ストークを造型すること
により、冷却パイプが一体に組込まれた鋳砂ストークが
容易に得られ、この鋳砂ストークを用いてキャビティー
内に金属溶湯を吸い上げて充填するとともにストーク壁
に埋め込まれた冷却パイプに冷却媒体を流し込む。この
冷却パイプはストーク壁に埋め込まれていることにより
ストーク内の溶湯に近接しており、充分な冷却効果をも
ってこの溶湯を効率よく冷却する。この冷却により冷却
パイプの内周側に位置する溶湯を部分的に冷却し、スト
ークを閉鎖してストークからの溶湯の落下を防止する。

実施例 以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。

なお、実施例において従来例と同様の構成については同
一の符号を用いて説明を省略もしくは簡略化する。

第１図はこの発明に係る鋳造方法を示す略解図であり、
先ず上型１と下型２とにより通気性のある鋳型３を形成
し、チャンバー６により密閉状態にし、あわせて下型２
の湯口部７を鋳型定盤４に垂下した鋳砂ストーク14に連
通させる。

鋳砂ストーク14は鋳砂からなり、造型の際にそのストー
ク壁14aに冷却パイプ13をスパイラル状に配置して埋め
込んだものである。

この状態でチャンバー６の減圧口５に接続した真空ポン
プ（図示せず）によってチャンバー６の内部を減圧し、
かつストーク14の下端部を例えば取鍋９内の溶湯10に浸
漬する。その結果、鋳型３のキャビティー11が大気から
遮断されるためにキャビティー11の内部の圧力が低下
し、それに伴って溶湯10をストーク14を介してキャビテ
ィー11の内部に吸い上げ、溶湯10の充填が行なわれる。

溶湯10の充填が完了した直後に、鋳砂ストーク14内に埋
め込んだ冷却パイプ15に冷却媒体として冷却水を流し込
む。この冷却水はストーク14内の溶湯10の近傍を流れる
ため溶湯10を部分的かつ強制的に急速に冷却して凝固さ
せ、プラグ13が形成される。鋳砂ストーク14はプラグ13
により閉塞され、キャビティー11内の未凝固溶湯のスト
ーク14からの漏出が防止される。そのため鋳型３を鋳型
定盤４やチャンバー６と共に取鍋９の上方位置から所定
の個所へ移動させてキャビティー11内の溶湯の凝固を行
なわせることができるので、溶湯の充填後、極めて短時
間で鋳型の移動が可能となる。

上述のようにして閉塞させたストーク内に残存する未凝
固溶湯は、キャビティー11内での凝固収縮に対する押湯
として作用する。またこの発明の方法は、取鍋９に限ら
ず、溶解炉や保持炉内の溶湯を使用して鋳造できること
は勿論である。

また、前記実施例では鋳砂ストークへ冷却パイプをスパ
イラル状に配置して埋め込んだが、配置方法が特にこれ
に限定されるものではなく、冷却効率などを考慮して適
宜配置するものであればよい。

また、前記実施例では、冷却パイプへの冷却媒体の流し
込みはキャビティーへの充填直後に行なったが、充填完
了前に徐々に冷却水を流し込むことも可能であり、要は
充填完了直後にストークが閉塞されるよう冷却媒体を流
し込めばよい。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の吸引鋳造方法
によれば、鋳砂ストークに埋め込まれた冷却パイプに冷
却媒体を送り込むことにより鋳砂ストーク内で溶湯を強
制的に凝固させてストークを閉塞させるから、溶湯の充
填の際、短い停止時間の後に鋳型を溶湯容器の上方から
移動させることができ、本発明者等の測定によれば、従
来、３〜５分であったサイクルタイムを0.5〜１分に大
幅に短縮でき、生産性が大きく向上した。また溶湯上方
での停止時間を短くできることに伴い、チャンバーや鋳
型定盤への熱影響が少なくなるため、気密性を保持する
必要のあるチャンバーのシールの信頼性が向上し、また
耐熱材料を特に使用する必要性が殆んどなくなった。ま
た、鋳砂ストークの溶湯への浸漬時間をみじかくできる
ので、高温強度に優れてはいるものの生産性に劣るCO₂
砂に代え、高温強度はCO₂砂よりも劣るものの生産性に
優れたレジンコーテッドサンドなどの使用が可能とな
り、ストーク材料の適用種が増大し、鋳砂ストークの生
産性向上の効果も得られる。

さらにダクタイル鋳鉄のように溶湯保持に伴う成分のフ
ェーディングがあるために、短時間に鋳造を完了する必
要のある材質についての連続的な鋳造が可能になる。

総じてこの発明によれば、吸引鋳造法の本来の特長を損
うことなく、効率的な鋳造を行なうことができ、特に酸
化物などの介在物のまき込みが生じ易い耐熱鋳鋼に対し
て大きな効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法による鋳造方法を示す略解図、
第２図は一般的な吸引鋳造法においてキャビティーに溶
湯を吸い上げて充填した状態を示す略解図、第３図は未
凝固溶湯のキャビティーからの流出状況を示す略解図、
第４図はストークを閉塞させる従来方法を示す略解図、
第５図は同じく他の方法を示す略解図である。 ３……鋳型、４……鋳型定盤、６……チャンバー、８…
…ストーク、10……溶湯、11……キャビティー、12……
治具、13……プラグ、14……鋳砂ストーク、15……冷却
パイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉構造のチャンバー内に配置した鋳型の
   キャビティーを、湯道となる鋳砂ストークを介してその
   下方の溶湯に連通させ、前記チャンバー内を減圧するこ
   とに伴って前記キャビティー内に鋳砂ストークを介して
   溶湯を吸い上げかつ充填する鋳砂ストークを用いた吸引
   鋳造法において、 鋳砂からなるストーク壁に冷却パイプを埋め込むよう鋳
   砂ストークを造型しておき、この鋳砂ストークを用いて
   キャビティー内に溶湯を吸い上げて充填するとともに、
   前記冷却パイプに冷却媒体を流し込んで鋳砂ストーク内
   の少なくとも一部で溶湯を強制的に凝固させて鋳砂スト
   ークを閉塞させることを特徴とする鋳砂ストークを用い
   た吸引鋳造法。