JPH09234555A - 低圧鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型キャビティ内の酸化を防止して溶湯を非
酸化状態に維持して高品質の鋳造品を得る。 【解決手段】 ポーラスプラグ１３を多孔質部材で形成
してポーラスプラグ１３を第１ガス供給管１１の先端に
取り付け、ポーラスプラグ１３を介して給湯管５内へ不
活性ガスを吹き込むようにした。これにより、ポーラス
プラグ１３の内周に不活性ガスのガス膜２７を生成して
溶湯２の逆流を阻止できるので、不活性ガスを連続して
供給しながら溶湯２を金型キャビティ２２内に給湯でき
る。これにより、金型キャビティ２２内を非酸化雰囲気
に維持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低圧鋳造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】マグネシウム合金材等を低圧鋳造装置で
鋳造する技術が特開平３−２５４３５２号公報「低圧鋳
造装置および低圧鋳造装置への希ガス供給方法」に開示
されている。同公報の第１図及び第２図を次図にて再掲
し、説明する。ただし、符号を振り直した。

【０００３】図９（ａ），（ｂ）は従来の低圧鋳造装置
の作用説明図であり、（ａ）は溶湯をキャビティ内に給
湯する場合を示す。低圧鋳造装置１００は、キャビティ
１０１に溶湯１０２を供給する給湯管１０３と、給湯管
１０３に希ガスを供給する第１の通路１０４及び第２の
通路１０５と、第１の通路１０４を開閉するロッド１０
６とを備える。溶湯１０２をキャビティ１０１内に給湯
するには、先ず、ロッド１０６を第１の通路１０４に嵌
入して希ガスの供給を停止し、この状態で、給湯管１０
３及び湯口１０７を介して溶湯１０２をキャビティ１０
１内に給湯する。

【０００４】（ｂ）は希ガスを給湯管内に供給する場合
を示す。キャビティ１０１内の溶湯１０２が凝固した
後、溶湯１０２を湯口１０７から切離して下降させるこ
とにより密閉容器（図示せず）内に戻す。溶湯１０２を
密閉容器内に戻した後、ロッド１０６を第１の通路１０
４から抜き出して希ガスを第２の通路１０５、第１の通
路１０４を通して給湯管１０３内に供給する。これによ
り、給湯管１０３の内周面を酸化から防止して溶湯１０
２を非酸化状態に保つ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記（ａ）に
示すように、キャビティ１０１内に溶湯１０２を給湯す
るときに、希ガスを給湯管１０３内に供給できないので
キャビティ１０１内を非酸化雰囲気にすることはできな
い。従って、キャビティ１０１の内周面が酸化しやすく
なり、溶湯１０２を非酸化状態に保つことが難しい。ま
た、第１の通路１０４をロッド１０６の出し入れで開閉
するため装置が大型になり、そのための制御手段が必要
になる。

【０００６】そこで、本発明の目的は、キャビティ内の
溶湯の酸化を防止し、装置の小型化を図り、希ガスの供
給通路を開閉する制御手段を必要としない技術を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項１は、溶湯溜部、給湯管、金型を下か
ら上へこの順序で配列し、前記給湯管に第１ガス供給管
を通じて不活性ガスを供給して、給湯管及び金型キャビ
ティの内面の溶湯の酸化を防止するとともに、溶湯溜部
に第２ガス供給管を通じて不活性ガスを供給して溶湯溜
部中の溶湯を供給管を介して金型キャビティへ注湯する
低圧鋳造装置において、前記第１ガス供給管の先端に多
孔質部材で形成したポーラスプラグを取り付け、このポ
ーラスプラグを介して給湯管内へ不活性ガスを吹き込む
ことを特徴とする。

【０００８】ポーラスプラグを介して給湯管内へ不活性
ガスを吹き込むようにしたので、鋳造開始前から鋳造終
了まで一貫して不活性ガスの供給をつづけることがで
き、供給管内の給湯のみでなく、金型キャビティのエア
を排除して、非酸化雰囲気とすることができる。従っ
て、酸化物やガスの混入のない健全な組織の鋳造品を得
ることができる。しかも、従来の「第１の通路１０４を
ロッド１０６の出し入れで開閉する装置」が不要となる
ので、設備の小型化と制御の簡素化とが容易に達成でき
る。

【０００９】請求項２は、前記溶湯は、アルミニウム合
金材又はマグネシウム合金材であることを特徴とする。
溶湯をアルミニウム合金材又はマグネシウム合金材に特
定する理由は、アルミニウム合金材又はマグネシウム合
金材が酸化されやすいので、これらの溶湯内に酸化物が
生成して鋳造成形品に悪影響を及ぼすことを防止するた
めである。このため、不活性ガスで酸化防止を図ること
により、アルミニウム合金材又はマグネシウム合金材の
溶湯内に酸化物が混入することを防止する。

【００１０】請求項３は、前記不活性ガスは、ＳＦ₄ガ
ス、ＳＦ₆ガス又はＡｒガスであることを特徴とする。
これらの不活性ガスは、型内及び金属の酸化防止を図る
ために使用する。特に、ＳＦ₄ガスは型内に残留したエ
アと接触する溶湯表面の洗浄化をおこない、ＳＦ₆ガス
は熱的化学的に安定で酸素（他に水素、ホウ素、ケイ
素、炭素、銅、塩化水素、アンモニア）と赤熱しても反
応しないほど安定なものである。また、ＡｒガスもＳＦ
₆ガスと同様な作用がある。

【００１１】請求項４は、前記ポーラスプラグを多孔質
のセラミックス材で形成したことを特徴とする。ポーラ
スプラグを多孔質のセラミックス材で形成したので、多
孔質の特性を高温の状態で維持することができる。従っ
て、鋳造中に金型キャビティ内に不活性ガスを安定的に
供給することができる。

【００１２】請求項５は、前記ポーラスプラグを円筒と
し、この円筒の内周を溶湯の進行方向に先細となる傾斜
面にしたことを特徴とする。ポーラスプラグの内周を溶
湯の進行方向に先細となる傾斜面にしたので、給湯管内
のエア抜きを効率良くおこなうことができ、かつ金型キ
ャビティ内へ溶湯をスムーズに注入することができる。

【００１３】請求項６は、前記ポーラスプラグを円筒と
し、この円筒の内周側の小孔の孔径を他の部位の小孔よ
り小径にしたことを特徴とする。ポーラスプラグの内周
側の小孔の孔径を他の部位の小孔より小径にしたので、
溶湯がポーラスプラグ内へと逆流することを効果的に阻
止できる。従って、ポーラスプラグの目詰りを防止で
き、金型キャビティ内に安定的に不活性ガスを供給する
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係る低圧鋳造装置（第１実
施例）の断面図である。低圧鋳造装置１は、溶湯２を蓄
える溶湯溜槽（溶湯溜部）３と、下端部５ａを溶湯溜槽
３内に開口すると共に上端部５ｂを溶湯溜槽３の蓋３ａ
に固定した給湯管５と、給湯管５の上端部５ｂに取り付
けたカラー８を備えた不活性ガス供給手段７と、カラー
８の上端部に配設した金型２０と、金型２０に備えた第
１、第２ガス抜き手段３０，３５とからなる。

【００１５】不活性ガス供給手段７は、高圧の不活性ガ
スを充填したボンベ９と、ボンベ９から吐出した不活性
ガスを加圧する加圧制御手段１０と、加圧制御手段１０
でＰ₁に加圧した不活性ガスをカラー８内に供給する第
１ガス供給管１１と、加圧制御手段１０でＰ₂に加圧し
た不活性ガスを溶湯溜槽３内に供給する第２ガス供給管
１２と、カラー８内に配置して給湯管５に連通するポー
ラスプラグ１３とからなる。なお、不活性ガスはエアよ
り重いＳＦ₄ガス、ＳＦ₆ガス及びＡｒガスが好適であ
る。すなわち、不活性ガスがエアより軽い場合は拡散が
早すぎて溶湯表面の酸化防止が充分に図れないうちに拡
散する。言い換えれば、エアより軽い不活性ガスはエア
と混合が早く生じてしまい、エア中の酸素と溶湯表面が
酸化反応する。

【００１６】金型２０は、カラー８の上端部に固定して
湯口２１ａがポーラスプラグ１２に連通した固定金型２
１と、固定金型２１と型組みして湯口２１ａに連通する
金型キャビティ２２を形成する可動金型２３とからな
る。２５は排気用ダスト、２６は排気用ファンである。

【００１７】図２は本発明に係るポーラスプラグの斜視
図である。ポーラスプラグ１３は多孔質のセラミックス
材（Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ_３）で形成し、筒型の
周壁１４と、中央に開口１５ａを備えた天井壁１５とか
らなる。ポーラスプラグ１３は、Ｓｉ_３Ｎ₄のとき孔径
ｄが０．１ｍｍ≦ｄ≦０．３ｍｍ以下、ＳｉＣのとき孔
径ｄが０．０５ｍｍ≦ｄ≦０．２ｍｍ以下、Ａｌ₂Ｏ₃の
とき孔径ｄが０．１ｍｍ≦ｄ≦０．３ｍｍ以下である。
上述したポーラスプラグ１３の孔径の最小値は、溶湯と
の濡れ性を考えた場合、不活性ガスを効果的に供給して
溶湯の飛散を防止しながらガス圧を充分にコントロール
できる孔径の下限値である。また、ポーラスプラグの孔
径の最大値は、ポーラスプラグのガス供給孔に対する溶
湯の進入を阻止して目詰まりを防ぐことのできる孔径の
上限値である。ポーラスプラグ１３の周壁１４とカラー
８とで環状のガス案内路１６を形成し、ガス案内路１６
は第１ガス供給管１１と連通するものである。なお、天
井壁１５の開口１５ａは固定金型２１の湯口２１ａ（図
１参照）に連通するものである。

【００１８】図３は本発明に係る第１ガス抜き手段を示
す側面図である。第１ガス抜き手段３０は、固定金型２
１の湯口２１ａに連通する第１ガス抜き穴３１と、第１
ガス抜き穴３１内に引抜き・押込み自在に嵌入した第１
湯ばり除去部材３２と、第１湯ばり除去部材３２を引抜
き・押込み方向に移動する第１シリンダ３３とからな
る。Ｓ₁，Ｓ₁は第１ガス抜き穴３１と第１湯ばり除去部
材３２との隙間であり、隙間Ｓ₁，Ｓ₁から給湯管５内の
過剰ガスを外部に流出することができる。

【００１９】図４は本発明に係る第２ガス抜き手段を示
す側面図である。第２ガス抜き手段３５は、金型キャビ
ティ２２に連通する第２ガス抜き穴３６…と、第２ガス
抜き穴３６…内に引抜き・押込み自在に嵌入した第２湯
ばり除去部材３７…と、第２湯ばり除去部材３７…を引
抜き・押込み方向に移動するシリンダ３８…とからな
る。Ｓ₂…は第２ガス抜き穴３６…と第２湯ばり除去部
材３７…との隙間であり、隙間Ｓ₂…から金型キャビテ
ィ２２内のエアやガスを外部に流出することができる。

【００２０】本発明に係る低圧鋳造装置の作用を説明す
る。図５（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る低圧鋳造装置の
第１作用説明図である。（ａ）において、第１ガス供給
管１１に圧力Ｐ₁の不活性ガスを供給し、この不活性ガ
スをガス案内路１６及びポーラスプラグ１３を介して給
湯管５の内部に封入する。この不活性ガスで、給湯管５
内側の溶湯２の上面の酸化防止を図ると共に第２ガス抜
き穴３６…と第２湯ばり除去部材３７…の隙間Ｓ₂…
（図４参照）からエアを外部に流出させることにより金
型キャビティ２２内のエアを不活性ガスに置換し溶湯の
注湯に備える。また、第２ガス供給管１２に圧力Ｐ₂の
不活性ガスを供給し、溶湯溜槽３内の溶湯２の上面の酸
化防止を図る。

【００２１】（ｂ）において、圧力Ｐ₂を圧力Ｐ₁よりは
るかに高い所定圧まで高め、溶湯溜槽３内の溶湯２を押
し下げて、結果として溶湯２を給湯管５を介して金型キ
ャビティ２２内に充填する。この溶湯２は不活性ガス２
９を上方に押し上げ、押し上げられた不活性ガスを、第
２ガス抜き穴３６…と第２湯ばり除去部材３７…の隙間
Ｓ₂…（図４参照）から外部に流出する。

【００２２】このときに、ポーラスプラグ１３の内周面
を不活性ガスのガス膜２７でポーラスプラグ１３の内周
及び湯口２１ａをカバーする。このガス膜２７を形成す
る不活性ガスは、第１ガス抜き穴３１と第１湯ばり除去
部材３２との隙間Ｓ₁，Ｓ₁（図３参照）を通して外部へ
流出する。

【００２３】（ｃ）において、金型キャビティ２２に溶
湯２が完全に充填したときをもって、第２ガス供給管１
２での不活性ガスの供給を停止して溶湯２を凝固させ
る。

【００２４】図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る低圧鋳
造装置の第２作用説明図である。（ａ）において、金型
キャビティ２２内の溶湯２が凝固した後、金型２０を型
開きし、溶湯溜槽３内の不活性ガスの圧力Ｐ₂を下げて
湯口２１ａから溶湯２を下降させる。

【００２５】（ｂ）において、第１ガス抜き手段３０の
第１シリンダ３３…を操作して第１湯ばり除去部材３２
…を第１ガス抜き穴３１内に押し込み、第１ガス抜き穴
３１内に付着した湯ばり（図示しない）を除去する。

【００２６】（ｃ）において、第２ガス抜き手段３５の
第２シリンダ３８…を操作して第２湯ばり除去部材３７
…を第２ガス抜き穴３６…内に押し込んで、第２ガス抜
き穴３６…内に付着した湯ばり（図示しない）を除去す
る。

【００２７】図７は本発明に係るポーラスプラグ（第２
実施例）を示す断面図である。ポーラスプラグ４０は略
円筒の周壁からなり、この周壁の内周４０ａを溶湯２の
進行方向（矢印方向）に先細となる傾斜面にしたもので
ある。これにより、ポーラスプラグ４０内のエア抜きを
効率良くおこなうことができ、かつポーラスプラグ４０
から湯口４１側にスムーズに溶湯２を進入させることが
できる。

【００２８】図８は本発明に係るポーラスプラグ（第３
実施例）を示す断面図である。ポーラスプラグ４５は略
円筒の周壁からなり、この周壁の内周部４５ａを溶湯２
の進行方向（矢印方向）に先細となる傾斜面にしたもの
である。また、ポーラスプラグ４５は、周壁の外周部位
４５ｂの外孔４６ａ…を大径とし、周壁の中部位の中孔
４６ｂ…を中径とし、周壁の内周部位４５ａの内孔４６
ｃ…を小径としたものである。

【００２９】これにより、ポーラスプラグ４５の内周側
の内孔４６ｃ…を他の部位の外孔４６ａ…及び中孔４６
ｂ…より小径にしたので、溶湯２がポーラスプラグ４５
内へと逆流することを効果的に阻止できる。従って、ポ
ーラスプラグ４５の目詰りを防止できる。４７は湯口で
ある。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、ポーラスプラグを介して給湯管内へ
不活性ガスを吹き込むようにしたので、鋳造開始前から
鋳造終了まで一貫して不活性ガスの供給をつづけること
ができ、供給管内の給湯のみでなく、金型キャビティの
エアを排除して、非酸化雰囲気とすることができる。従
って、酸化物やガスの混入のない健全な組織の鋳造を得
ることができる。しかも、設備の小型化と制御の簡素化
とが容易に達成できる。

【００３１】請求項２は、アルミニウム合金材又はマグ
ネシウム合金材を低圧鋳造装置で鋳造することにより、
アルミニウム合金材又はマグネシウム合金材の溶湯に酸
化物が混入することを防止して高品質の軽量な鋳造品を
得る。

【００３２】請求項３は、不活性ガスにＳＦ₄ガス、Ｓ
Ｆ₆ガス又はＡｒガスを使用することにより、溶湯を洗
浄化して型内及び金属の酸化防止を図ることにより高品
質の鋳造品を得る。

【００３３】請求項４は、ポーラスプラグを多孔質のセ
ラミックス材で形成したので、多孔質の特性を高温の状
態で維持することができる。従って、鋳造中に金型キャ
ビティ内に不活性ガスを安定的に供給することができ
る。

【００３４】請求項５は、ポーラスプラグの内周を溶湯
の進行方向に先細となる傾斜面にしたので、給湯管内の
エア抜きを効率良くおこなうことができ、かつ金型キャ
ビティ内へ溶湯をスムーズに進入することができる。

【００３５】請求項６は、ポーラスプラグの内周側の小
孔の孔径を他の部位の小孔より小径にしたので、溶湯が
ポーラスプラグ内へと逆流することを効果的に阻止でき
る。従って、ポーラスプラグの目詰りを防止でき、金型
キャビティ内に安定的に不活性ガスを供給することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る低圧鋳造装置（第１実施例）の断
面図

【図２】本発明に係るポーラスプラグの斜視図

【図３】本発明に係る第１ガス抜き手段を示す側面図

【図４】本発明に係る第２ガス抜き手段を示す側面図

【図５】本発明に係る低圧鋳造装置の第１作用説明図

【図６】本発明に係る低圧鋳造装置の第２作用説明図

【図７】本発明に係るポーラスプラグ（第２実施例）を
示す断面図

【図８】本発明に係るポーラスプラグ（第３実施例）を
示す断面図

【図９】従来の低圧鋳造装置の作用説明図

【符号の説明】

１…低圧供給装置、２…溶湯、３…溶湯溜槽（溶湯溜
部）、５…給湯管、１１…第１ガス供給管、１２…第２
ガス供給管、１３，４０，４５…ポーラスプラグ、２０
…金型、２２…金型キャビティ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶湯溜部、給湯管、金型を下から上へこ
   の順序で配列し、前記給湯管に第１ガス供給管を通じて
   不活性ガスを供給して、給湯管及び金型キャビティの内
   面の溶湯の酸化を防止するとともに、溶湯溜部に第２ガ
   ス供給管を通じて不活性ガスを供給して溶湯溜部中の溶
   湯を供給管を介して金型キャビティへ注湯する低圧鋳造
   装置において、前記第１ガス供給管の先端に多孔質部材
   で形成したポーラスプラグを取り付け、このポーラスプ
   ラグを介して給湯管内へ不活性ガスを吹き込むことを特
   徴とする低圧鋳造装置。
2. 【請求項２】 前記溶湯は、アルミニウム合金材又はマ
   グネシウム合金材であることを特徴とする請求項１記載
   の低圧鋳造装置。
3. 【請求項３】 前記不活性ガスは、ＳＦ₄ガス、ＳＦ₆ガ
   ス又はＡｒガスであることを特徴とする請求項１記載の
   低圧鋳造装置。
4. 【請求項４】 前記ポーラスプラグを多孔質のセラミッ
   クス材で形成したことを特徴とする請求項１記載の低圧
   鋳造装置。
5. 【請求項５】 前記ポーラスプラグを円筒とし、この円
   筒の内周を溶湯の進行方向に先細となる傾斜面にしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の低圧鋳造装置。
6. 【請求項６】 前記ポーラスプラグを円筒とし、この円
   筒の内周側の小孔の孔径を他の部位の小孔より小径にし
   たことを特徴とする請求項１又は請求項５記載の低圧鋳
   造装置。