JPH0910904A - 水平式遠心力加圧鋳造用複合式鋳型およびその鋳型を用いる遠心力加圧鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 形状の異なる各種の鋳造品を効率的に製造し
うる水平式遠心力加圧鋳造用複合式鋳型とその遠心加圧
鋳造方法の提供。 【構成】 水平式遠心鋳造機に回転可能に配置した金属
製の円筒状外型１ａに、ドーナツ状に造型した砂型が複
数個接続された内型１ｂを内嵌保持させ、前記内型の外
径と内径との間に形成されたキャビティＣ１は管体外周
に形成されるヒレ部もしくはリブ部の形を成し、かつ、
内型の内径と一致する中央空道全長を管体のキャビティ
Ｃとして用い、又キャビティの左右両端にある流体の出
入口の中心線が砂型の中央空道の中心線と一致させた鋳
型。鋳型における内型の内周面及びその外径と内径との
間に形成した鋳造用キャビティに塗型材を塗布して内嵌
保持した後、駆動回転させつつその内型内に溶湯を鋳込
むようにした鋳造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳型を駆動回転させなが
ら内部に溶湯を鋳込んで、リブ付き管体、バルブケーシ
ング等中空や非中空の鋳物を鋳造するための水平式遠心
力加圧鋳造用の複合式鋳型およびその鋳型を用いて行う
遠心力加圧鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来には水平式遠心力加圧鋳造方法が未
開発で、一般の水平式遠心鋳造方法しかなかった。それ
で内管しか鋳造できなかった。この遠心鋳造に使用され
る鋳型としては、主として耐熱鋼製の金型が用いられて
いた。また、その鋳型を用いての水平式遠心鋳造方法と
しては、前述の金型の内周面に焼付き防止用の塗型材を
塗布した後、その金型を駆動回転させつつ内部に溶湯を
鋳込む方法が行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の金型は、強度も高く耐久性も優れているが、この金型
（鋳型）で従来の水平式遠心鋳造法によって管を鋳造す
る場合においては、直径が一定した直線状の管体一本し
か鋳造できなかったので複数個の製品や多様な製品が作
れなかった。また、鋳造時に、金型の内周面に塗型材を
塗布しただけなので、鋳造された管体の表面にピッグス
キンと呼ばれる肌荒れが生じる恐れもあり、表面緻密な
製品が鋳造できないものであった。

【０００４】本発明の目的は、前記実情に鑑み、外周に
ヒレやリブの付いた管体、バルブケーシングのような中
空鋳物、ピストンリング、単体的なフランジ、中空部品
等の鋳造が順調に行える水平式遠心力加圧鋳造用の複合
式鋳型及びその鋳型を用いる水平式遠心力加圧鋳造方法
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による水平式遠心
力加圧鋳造用の複合式鋳型の特徴構成は、特許請求の範
囲の請求項１および３乃至７に記載の如くであって、強
度の高い金型を外型とし、多様性なキャビティを有する
複数個の砂型を内型として前記の外型に内嵌保持させて
なる複合式鋳型にある。

【０００６】また、本発明による水平式遠心力加圧鋳造
方法の特徴は、特許請求の範囲の請求項２記載の如くで
あって、前記複合式鋳型を用い、鋳造時に該鋳型を駆動
回転させつつ、その型内に溶湯を鋳込んですべての内型
キャビティに充満させることにある。

【０００７】

【作 用】前記目的を達成すべく実験を重ねて行っ
た結果、造型が容易でキャビティの変化が多くて腰も強
い複数個のセルモルド砂型を内型として強度の高い金型
である外型に内嵌保持させてなる複合式鋳型を用いられ
得ることを見出したのである。

【０００８】鋳型として、外側に強度の高い金属製外型
を設け、その外型に内嵌保持させる形で複数の砂型（内
型）を設ける構成とすることで、型全体としては遠心力
加圧鋳造用に充分な強度を有し、かつ、内型を肉厚を比
較的厚くさせたドーナツ状砂型にしたことにより、多様
的なキャビティが容易に形成され、内型の中央空道をメ
インキャビティとして用いるか用いないかによって、よ
り広範囲の造型が期待される。

【０００９】そして、前記複合式鋳型を用いて水平式遠
心力加圧鋳造を行うに際し、適当な塗型材を内型の内周
面やキャビティに塗布すると、溶湯に対して遠心力加圧
を行っても肌砂が浸透しないので、鋳肌が荒れることが
ない。なお、外型の内周面は砂型を介しているので、鋳
造時における外型の焼付きが起きないが故に内型の除去
がい易いものである。

【００１０】

【実 施 例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例
を説明する。本発明の水平式遠心力加圧鋳造方法に用い
る遠心力加圧鋳造装置は、外型（１ａ）と内型（１ｂ）
とで構成された複合式鋳型（１）を除けば、其の他のも
のは大体一般の水平遠心鋳造機と同じであり、図１に示
すように、軸芯（Ｆ）を水平方向に向けた肉厚が約２０
ｍｍ以上の円筒状鋼製の外型（１ａ）の下側に、一対の
駆動用ローラ（６）と一対の遊転ローラ（７）とを約６
０°開けて、外型（１ａ）の円周方向に分散配置し、前
記の駆動用ローラ（６）に連動連結したモータ（図示せ
ず）を設けて構成している。

【００１１】前記鋳型（１）は、図２及び図３に示すよ
うに、鋼製の外型（１ａ）に、セルモルド(Shell Moul
d) などの砂型（Ｍ₁ ）を内型（１ｂ）として複数個内
嵌保持させたことを特徴としているので、従来の水平式
遠心鋳造方法では鋳造できない形の複雑な鋳物が本発明
の方法によって製作することができるようになった。

【００１２】次にこれを実例を挙げて具体的に説明す
る。

【００１３】（実施例１）この実施例１では図４に示す
ように、管状鋳物の代表作として、外周面に断面がＴ字
状のリブ（５ａ）付直線状管体（５）の鋳造用複合式鋳
型（１）及びこの鋳型（１）を用いる水平式遠心力加圧
鋳造方法を、図１乃至図３を参照しながら説明する。

【００１４】内型（１ｂ）は、本実施例ではレジンサン
ド等でセルモルディング(Shell Moulding)した肉厚のド
ーナツ状砂型（Ｍ₁ ）（図３参照）を、分割線（Ｓ₁ ）
に沿って横に２つ割りして複数個造型した後、外型（１
ａ）に内嵌される。該内型（１ｂ）の外径（ｄｏ）は、
外型（１ａ）の内径よりもやや小さくて、しかも該内型
（１ｂ）の内径（ｄｉ）は、実質上一つの中央空道（Ｒ
ｈ）を形成し、鋳造される管体（５）の外径と一致して
いる。従って、図２に示すように、該内型（１ｂ）の外
径（ｄｏ）を内径（ｄｉ）との間に断面がＴ字状のリブ
（５ａ）に相当するサブキャビティ（Ｃ₁ ）を、前記の
中央空道（Ｒｈ）に相当するメインキャビティ（Ｃ）に
直交させて形成させる。

【００１５】このように形成された複数個の砂型（Ｍ
₁ ）は、鋳造される管体（５）の長さに相当する個数だ
けを、前記外型（１ａ）に内嵌させて内型（１ｂ）を構
成し、耐熱材（２）と端板（４ａ）を介して楔（４）で
固く保持させた鋳型（１）が構成される。

【００１６】この鋳型（１）を用いて遠心鋳造を行うに
際しては、まず、内型（１ｂ）の内周面に溶湯の浸透
（目さし）を防止するためにヂルコン粉末を用いた塗型
材を塗布するのが好ましい。

【００１７】次に、水平式遠心鋳造機を起動して、上記
鋳型（１）を所定の回転数で駆動回転させつつ、内型
（１ｂ）内に一定量の溶湯（Ｍｅ）を鋳込むと、円周に
Ｔ字状リブ（５ａ）付きの管体（５）が一定の肉厚で鋳
造される（図４参照）。なお、この鋳込み方法自体につ
いては従来と変わるところがないので詳細を省略する。

【００１８】このようにして鋳造した製品は、遠心力の
加圧で湯の廻りがよいから肉厚の薄いリブ部分でも完全
に鋳造でき、しかも内型（１ｂ）がセルモルドであるの
で、外型（１ａ）への焼付きがなく、鋳物の表面が美し
い上に寸法も正確で表面の清潔処理等も容易にできる。

【００１９】（応用例）前記の実施例１においては、内
型（１ｂ）のサブキャビティの断面がＴ字状リブ（５
ａ）になっているが、これを図５に示すような円盤状リ
ブのキャビティ（Ｃｄ）に変更すると、ディスク状リブ
（５ｂ）の付いた管体（１５）が図６に示すような形に
鋳造される。また、上記内型（１ｂ）のサブキャビティ
（Ｃ₁ ）の断面を図７に示すようなＩ字状キャビティ
（Ｃｐ）に変更すると、細長い薄ヒレ（５ｃ）の付いた
管体（２５）が図８に示すような形状に鋳造される。

【００２０】前記実施例１における管体の応用例は、内
型（１ｂ）のサブキャビティの形状を必要に応じて変更
するだけで、それに応じた形状のリブ付き管体或いはヒ
レ付き管体が鋳造され、その種類は前記応用例の２種類
に限定されるものではない。

【００２１】（実施例２）前記実施例１は、リブあるい
はヒレ付き管体を主としたものでしたが、この実施例で
は、図９及び図１０に示すような流体の出入口が砂型
（Ｍ₂ ）の中央空道（Ｒｈ）と同心円になる代表作とし
てのバルブケーシング（６）等の鋳造について説明す
る。

【００２２】図１０に示すようなバルブケーシング
（６）に用いる内型（１ｂ）としての砂型（Ｍ₂ ）はセ
ルモルドを採用し、分割線（Ｓ₂ ）に沿って縦に２つ割
りした表面部（Ｍ₂₁）と内面部（Ｍ₂₂）から構成されて
いる。ここでは一つの砂型（Ｍ₂）が一つのバルブケー
シング（６）の内型（１ｂ）になっているから、例えば
一回６個のバルブケーシング（６）を鋳造する場合は、
６個の砂型（Ｍ₂ ）を全部一つの外型（１ａ）に内嵌保
持させておけばよい。また、砂型（Ｍ₂ ）の中央空道
（Ｒｈ）の一部が図１０に示したように、右側の一部だ
けを鋳口（Ｒｉ）にしているので、この鋳造方法におい
ては、明らかなように別に他の鋳口や湯道を設ける必要
がない。

【００２３】この内型（１ｂ）を用いて水平式遠心力加
圧鋳造を行うには、一般の遠心鋳造を行うと同じよう
に、まず、鋳型（１）を所定の回転数で回転させつつ、
溶湯（Ｍｅ）を内型（１ｂ）に鋳込むと、鋳込まれた溶
湯（Ｍｅ）は前記鋳口（Ｒｉ）から入って素早く全キャ
ビティ（Ｃ₂ ）に充満される。それで、同一遠心半径に
位置するバルブケーシング（６）の肉厚は同心遠心力の
加圧を受けるので、バルブケーシング（６）全体として
は、均一で緻密な結晶組織のある高品質の鋳物ができ
る。なお、冷却勾配も遠心半径の大きい所から小さい所
に向って次第に冷えていくので、熱応力の不均一による
亀裂は全く発生しない。従って、歩留まりを９５％以上
に向上させることができる。

【００２４】（応用例）前記実施例２の応用例として
は、図１１に示すように中間部に段付きのあるコントル
ラーのケーシング（７）を取り上げたが、この内型（１
ｂ）もセルモルドを採用した砂型（Ｍ₃ ）が使われてい
る。この砂型（Ｍ₃ ）は、縦に２つ割りした表面部（Ｍ
₃₁）と左右両側の内面部（Ｍ₃₂）から構成されることに
よって、前記ケーシング（７）のキャビティを形成して
いる。そして、この砂型（Ｍ₃ ）の中央空道（Ｒｈ）の
中間部を僅か一部分だけを鋳口（Ｒｉ）にしているか
ら、別に鋳口や湯道を設ける必要がない。従って、この
砂型（Ｍ₃ ）を内型（１ｂ）とした鋳型（１）を用いて
鋳造すると、前記のように高品質で９５％以上の歩留ま
りが向上した鋳物を得ることができる。

【００２５】その他の応用例は、図示していないが、例
えばフランジ、ピストンリング、ユニオン等が前記の実
施例２と同じ要領で作られることが考えられる。

【００２６】（実施例３）図１３に示すようにこの実施
例３では、四つの小型円筒の鋳物が一組になっている鋳
造例であり、その内型（１ｂ）を構成する砂型（Ｍ₄ ）
は、図１２及び図１３に示すように、中子（８）を組込
んで分割線（Ｓ₄ ）に沿って横に２つ割りしたセルモル
ドを採用し、その一つの砂型（Ｍ₄ ）が一つの独立した
内型（１ｂ）として用いられるので、これを複数個、ま
たは実施例２の砂型（Ｍ₂ ）と共に適当な個数で外型
（１ａ）内に組入れて共同使用することもできる。な
お、この砂型（Ｍ₄ ）を造型するに際しては、回転中
（鋳込み中）のダイナミックバランスを第一に考慮すべ
きことから、前記四つの小型円筒のキャビティ（Ｃ₄ ）
及びその湯道（Ｒ）は、図１３に示すようにお互いに対
称する位置に配置され、中央空道（Ｒｈ）に対して放射
線状になっている。なお、この砂型（Ｍ₄ ）における中
央空道（Ｒｈ）は、全然キャビティとして用いられず
に、溶湯を鋳込む際の通路に利用されるだけである。

【００２７】このように造型された鋳型（１）を用い
て、水平式遠心鋳造を行うと、この内型（１ｂ）内に鋳
込まれた溶湯は遠心力に加圧されて、素早くすべてのキ
ャビティ（Ｃ₄ ）に充満される。それで、比較的小さい
小物あるいは薄い物でも湯廻りがよいので、普通の鋳造
方法による場合よりも品質がよくて歩留りも高い、な
お、このような鋳物は一般の水平式遠心鋳造方法では前
記のような内型（１ｂ）が開発されていないから、鋳造
が不可能である。

【００２８】（応用例）前記実施例３では、砂型のキャ
ビティ構成に中子を使用したが、中子を使用しない他の
鋳物にも勿論応用でき、しかも、１組４個と限らず、バ
ランスさえよければ１組３個或いは１組２個でもよい
が、１組が４個以上の場合でも適用できるものである。

【００２９】尚前記の諸実施例及び応用例の説明及び添
付図面は、本発明を分かり易く説明するためのものであ
り、決して本発明を限定するものではない。

【００３０】

【発明の効果】本発明の水平式遠心力加圧鋳造用複合式
鋳型を用いれば以下のような顕著な効果が発揮される。

【００３１】(イ) 複数個の横割り厚肉のドーナツ状砂型
で内型を構成するので、該砂型の内径と外径との間に各
種の異なるサブキャビティの形成が可能であり、かつ該
内型の中央空道の全長をメインキャビティに利用するこ
とができるので、外周面にヒレ或いはリブの付いた管体
のキャビティが完成される（即ち内型の中央空道をメイ
ンキャビティにしてその外周にリブ或いはヒレ部になる
サブキャビティを付設させる造型方法）。

【００３２】(ロ) １個の単独ドーナツ状砂型の内径と外
径との間に例えば１個のバルブケーシング状キャビティ
を形成し、該砂型の内径に当る中央空道の僅か一少部分
を溶湯の鋳込み用ゲートとすることにより、バルブケー
シング鋳込み用の全キャビティが完成される（即ちバル
ブケーシング両端部にある流体入出口の中心線が砂型の
中央空道の中心線と一致させた造型方法）。

【００３３】(ハ) １個の単独厚肉ドーナツ状砂型の内径
と外径との間に、複数個の小物鋳造用のキャビティをダ
イナミックバランスが取れるように対称的（放射線状）
にして、かつ溶湯の湯道を該砂型の中央空道に直交させ
ることにより複数個小物鋳造用のキャビティが完成され
る（即ち複数個の小物キャビティを砂型のキャビティと
して用いない中央空道の中心に向って放射線状に配置す
る造型方法）。

【００３４】(ニ) 単独ドーナツ状砂型を２種類以上とも
に同一の外型に複数個内嵌保持させた複合式鋳型の使用
もできる。

【００３５】又、本発明の水平式遠心力加圧鋳造方法に
よれば、以下の如き顕著な効果を発揮しうるものであ
る。該遠心力加圧鋳造用複合式鋳型として外型が金属製
で内型が複数個の厚肉ドーナツ状砂型からなる複合式鋳
型を用いていることから、内型のキャビティの形状等を
変えることによって多品種、例えば断面がＴ形を呈する
リブ付高圧管、ヒレ付熱交換用管、バルブケーシング、
フランジ、ピストンリング、ユニオン、その他小型鋳物
等の遠心力加圧鋳造が、一般の水平遠心鋳造機で行え
る。従って、特別な鋳造機械を必要とせずに、組織が緻
密でひけ巣の少ない高質な鋳物が得られ、コストの高い
外型の種類を頻繁に取換える必要がない。

【００３６】また、本発明の鋳造方法を用いると、鋳込
中に鋳型と共に回転される溶湯は遠心力の作用を受けて
素早く内型のキャビティに充満するので、型内の気体は
追い出され、冷却に際しては外周から冷えるので、収縮
に伴なって溶湯の補給が続けられるから、鋳物の組織が
より緻密で、ひけ巣やピンホールが殆んど生じない。

【００３７】なお、多品種少量生産の場合は、長い管体
を除けば、中央空道をキャビティとしない砂型を２種以
上複数個外型に内嵌保持させて、複種類少量の鋳造を施
すことができるので、生産性を向上させると共にランニ
ングコストの低減を図ることができる。

【００３８】その結果、従来の遠心鋳造方法では鋳造不
可能な鋳物、例えばリブ付管体、バルブケーシング、フ
ランジ等の多品種少量生産が、一般の水平遠心鋳造機で
可能になり、コストや品質の向上に欠かせない水平式遠
心力加圧鋳造用の複合式鋳型及びその鋳型を用いる鋳造
方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る水平式遠心力加圧鋳造用複合式鋳型
及びその鋳型を用いる水平式遠心力加圧鋳造方法におけ
る実施例を示している。

【図１】本発明の実施例１における複合鋳型（一部切
欠）を適用した水平式遠心鋳造機の鋳造直前説明用正面
図。

【図２】本発明の実施例１に適用した複合式鋳型の正面
縦断面図。

【図３】実施例１に適用した複合式鋳型の分割斜視図。

【図４】実施例１の複合式鋳型によって鋳造した製品
（リブ付き管体）の斜視図。

【図５】実施例１の一応用例になる複合式鋳型の正面縦
断面図。

【図６】応用例の複合式鋳型によって鋳造された製品の
斜視図。

【図７】実施例１の他の一応用例になる複合式鋳型の部
分正面縦断面図。

【図８】他の一応用例になる複合式鋳型によって鋳造さ
れた製品の斜視図。

【図９】本発明の実施例２に適用される複合式鋳型の説
明用斜視図。

【図１０】実施例２の複合式鋳型における砂型の平面縦
断面図。

【図１１】実施例２の一応用例になる複合式鋳型の砂型
の平面縦断面図。

【図１２】本発明の実施例３に適用する複合式鋳型の説
明用斜視図。

【図１３】実施例３の複合式鋳型における砂型の平面断
面図。

【符号の説明】

１ 複合式鋳型 １ａ 外型 １ｂ 内型 Ｍ₁,Ｍ₂,Ｍ₃,Ｍ₄ 砂型 Ｃ メインキャビティ Ｃ₁,Ｃd,Ｃp サブキャビティ Ｒｈ 中央空道 ５，１５，２５ 管体 ５ａ，５ｂ リブ ５ｃ ヒレ Ｓ₁,Ｓ₂,Ｓ₄ 分割線 Ｒ 湯道 Ｃ₄ キャビティ ８ 中子 Ｆ 中心線

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平式遠心鋳造機に回転可能に配置した
   金属製の円筒状外型（１ａ）に、ドーナツ状に造型した
   砂型が複数個接続された内型（１ｂ）を内嵌保持させて
   なることを特徴とした水平式遠心力加圧鋳造用の複合式
   鋳型。
2. 【請求項２】 水平式遠心力加圧鋳造用の複合式鋳型
   （１）を、金属製の円筒状外型（１ａ）と、その外型
   （１ａ）内に一直線状に内嵌保持させた複数個の砂型か
   らなる内型（１ｂ）とで構成し、その内型（１ｂ）の内
   周面及びその外径と内径との間に形成した鋳造用キャビ
   ティに塗型材を塗布して内嵌保持した後、前記鋳型
   （１）を駆動回転させつつその内型（１ｂ）内に溶湯を
   鋳込むことを特徴とした水平式遠心力加圧鋳造方法。
3. 【請求項３】 前記複数個の砂型よりなる内型（１ｂ）
   の外径と内径との間に形成されたキャビティは管体外周
   に形成されるヒレ部、もしくはリブ部の形を成し、か
   つ、内型（１ｂ）の内径と一致する中央空道（Ｒｈ）全
   長を管体のキャビティとして用いることを特徴とした請
   求項１記載の水平式遠心力加圧鋳造用の複合式鋳型。
4. 【請求項４】 前記砂型の一つが独立された一つの内型
   （１ｂ）をなし、かつこの内型（１ｂ）に形成された単
   一のキャビティの左右両端にある流体の出入口の中心線
   が前記砂型の中央空道（Ｒｈ）の中心線と一致し、しか
   もこの中央空道（Ｒｈ）をキャビティとして使用しない
   ことを特徴とした請求項１記載の水平式遠心力加圧鋳造
   用の複合式鋳型。
5. 【請求項５】 前記砂型の一つが独立された一つの内型
   （１ｂ）をなし、この内型（１ｂ）の内径と外径との間
   に形成された複数個の独立したキャビティが、中央空道
   （Ｒｈ）を中心として放射線状に対称的に分配され、か
   つこの中央空道（Ｒｈ）をキャビティとして使わないこ
   とを特徴とした請求項１記載の水平式遠心力加圧鋳造用
   の複合式鋳型。
6. 【請求項６】 前記鋳型（１）の内型（１ｂ）が２種以
   上の独立された異なる複数個の砂型で構成してもよいこ
   とを特徴とした請求項１記載の水平式遠心力加圧鋳造用
   の複合式鋳型。
7. 【請求項７】 前記砂型は鋳物砂にレジンを粘結剤とし
   てセルモルディング(Shell Moulding)し、もしくはセル
   モルディングプロセス(Shell Moulding Process)以外の
   鋳型で高遠心力に耐えうる強度としたことを特徴とした
   請求項１記載の水平式遠心力加圧鋳造用の複合式鋳型。