JPS61206555A

JPS61206555A - 金属鋳造方法及びその鋳造プラント

Info

Publication number: JPS61206555A
Application number: JP61022789A
Authority: JP
Inventors: スベン‐エリツク　サムエルソン
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1985-02-06
Filing date: 1986-02-04
Publication date: 1986-09-12
Also published as: SE8500545L; EP0190680A2; SE8500545D0; US4676295A; EP0190680A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】イ、産業上の利用分野本発明は、加熱される容器から溶融状態の金属がコンジ
ットにより圧力発生装置へ送給される如き金Ｒ＃ＩＩ造
方法及びこの方法を実施するための鋳造プラントに関す
る。

口９発明の目的本発明の目的は、鋳造プラントの操作の信頼性を高め、
その寿命を長くし、そして通常行われる全ての鋳造方法
に使用できるようにすると同時に、最終製品の品質を優
れたものにするような条件を鋳造プラントに与えること
にある。

ハ、従来の技術ドイツ特許第１，０７６．３３４号と第１．０８３．０２５号及び米国特許第４．０１０．８７６号により、ダイカスト鋳造機械に
おいて、その充填ピストンと圧力室を加熱し、また溶融
金属を不活性ガスで保護することは知られている。

二０発明の新規性本発明による方法の新規性は主として、圧力発生装置と
管システム内の金Ｂｍ度が熱発生装置により制御される
ことによって該金属がこれの溶融点と同じかまたはそれ
を超える温度に維持され、そして該金属が該圧力発生装
置と管システムを通遇する間溶融状態にされていること
にある。

本発明による鋳造プラントは、圧力発生Ｖｌ置と管シス
テム内の金属の温度を制御して該金属をこれの溶融点と
同じかまたはそれを超える温度に維持するための熱発生
装置を備え、該金属が該圧力発生装置と管システムを通
過する間溶融状態にされており、保護媒質が少なくとも
該圧力発生装置の周囲に送られて操作中及び操作中止Ｗ
１間中のそれを保護することを特徴とする。好適に、ポ
ンプ装置の形の該圧力発生装置のための、トルクの限定
された駆動装置によってそのポンプ圧力が制御される。

保護媒質の実例としては不活性ガスがある。

本発明の鋳造プラントの特に好適な実施例において、少
なくとも該圧力発生装置、及び好適にはまた該コンジッ
ト（管システム）のような該溶融金属と接触するプラン
ト構造部材が、グラファイト、炭素Ｉｉｍ補強されるグ
ラファイト、またはセラミック材料で作られる。

本発明は特にアルミニウムの鋳造に適している。

ホ、実施例次に添付図面を参照して本発明の詳細な説明を行う。

第１図は、金属を溶融状態の正確な温度に保持する溶融
炉１の形の加熱される容器を備える鋳造プラントを概略
的に示す。この鋳造プラントは更に圧力発生装置２を備
える。この装置は溶融金属を型装置３ヘパイブ４によっ
て圧送する適当なポンプ装置とされ、そしてこのポンプ
２はパイプ５により溶融炉１につながる。パイプ５は炉
内の溶融金属６の中へ垂下し、図示の実施例では吸上げ
パイプとなる。この吸上げパイプ５とパイプ４とは、例
えば管型炉のような保温要素７と１９によって取囲まれ
、これによって操作開始時及び操作中の金属の正確な温
度が得られる。その最外側部に断熱層が備えられる。保
温要素７，１９は電気的に加熱される適当な標準型のも
のにできよう。

温度は非常に狭い限界内に保持される。その温度は金属
の溶融点を超えるものとされる。吸上げパイプ周りが良
好に断熱されているので、操作中エネルギー供給の必要
はない。パイプとその保温要素との間にはスペース８と
２０があり、これらスペースは好適に溶融炉１内の溶融
金属の上方のスペース９と連通している。溶融炉１は溶
融金属を貯蔵部からコンジット１０を通して充填される
。

第２図は、第１図の原理による鋳造プラントを同じく概
略的に示すが、その相違点としてパイプ４が容器１７に
接続され、そしてこの容器によって、その放出弁１８が
開かれたとき、ダイカスト鋳造機械の圧力室への溶融金
属の充填が行われる。

容器１７は加熱してもよく、またガス２１の入口を備え
る。ガス２１は、これを不活性ガスにすれば、溶融金属
の酸化を防ぎ、また過圧すれば、圧力室の溶融金属充填
または装入の時間を短縮できる。容器１７の充填中に圧
力が過大になるのを防ぐため、容器１７は圧力限定弁２
２を備える。

圧力発生装置またはポンプ装置２は溶融金属の作る非常
に様々な操作条件に適合するように構成される。ポンプ
装置２は圧力を高める。この圧力はＯから最高２００バ
ールまで調節できるようにされる。ポンプ装置は全体的
に熱発生装置１１で加熱され、これによってその中の金
属が溶融点と同じか、それを超える制御された温度に保
持される。図示の好適な実施例における熱発生装置１１
は、圧力発生装置２を完全に取囲む標準的な例えば管型
炉のような保温炉で構成される。この保温炉１１は断熱
材で包んだ電熱要素を有し、また圧力発生装置２を完全
に取囲む内部スペース１２を画成する。鋳造プラントの
操作が開始されると、上記のように圧力発生装置２を完
全に取囲む炉１１によってその圧力発生装置は加熱され
る。冷却は不要である。類１１内の最初の温度が所要温
度になるように構成されている。

圧力発生装＠２の保温炉１１の内部スペース１２は不活
性ガス、好適には窒素ガスの貯蔵部１３にコンジット１
４で接続できる。その保温袋＠１１の内部スペース１２
は更に吸上げパイプ５のスペース８によって炉１のスペ
ース９と連通ずる。不活性ガスは保温炉１１内で好適に
は僅かな過圧を有し、圧力発生装置２を包む内部スペー
ス１２を充満してその酸化を防止する。この特殊な条件
は、圧力発生装置２が高温で空気の酸素と反応し易い材
料で作られている場合、特に重要である。吸上げパイプ
５も不活性ガスの満ちたスペース８で囲まれているから
、酸化を防がれる。同様に類１内の溶融金属の表面もス
ペース９内の不活性ガスと接触しているので酸化を防止
される。

圧力発生装置２は様々な型式の駆動装置１５によって駆
動できる。この駆動装置は、１つの好適な実施例におい
て、電位差計によりトルクを限定でき、従って圧力発生
装置２の作る圧力を限定できるような構成の直流モータ
とされよう。そこでそのトルクを限定されるモータによ
って圧力発生装置２からのポンプ圧力が制御されること
になる。

図示の鋳造プラントは更に、駆動装置１５、例えば直流
モータのトルクを過大にしないように、そしてパイプ４
．５及び圧力発生装置２内の温度を正確に維持するよう
に監視するυ制御装置１６を備える。この制御装置はま
た様々な機能を視覚表示するように構成してもよい。ま
たその他特殊ないろいろの鋳造を行うための別の機能も
追加されよう。

溶融アルミニウムは特に、それと接する構造部材に対す
る侵食性が強い。しかしそれら構造部材をグラファイト
、炭素繊維補強されたグラファイト、またはセラミック
材料で作ることによりその耐食性を著しく改善できるこ
とが証明された。ここで問題になる構造部材とは主とし
てポンプの可動部分とそのポンプハウジングであるが、
また溶融炉１からの送給パイプ５と圧力パイプ４も含ま
れる。上記材料は更に、所要高温にお【プる焼付きが生
じないという非常に重要な特性をもっている。

へ０発明の効果上記のように、圧力発生装置２内の溶融金属の温度を制
御し、また構造部材を環境による酸化及び溶融金属によ
る侵食から保護することによって、鋳造プラントを信頼
性が高く、寿命が長く、そして有り得る全ての鋳造方法
に適用可能なものにすることができる。従って本発明に
よる鋳造プラントは、その適用がそれぞれの＆Ｖ造方法
にだけ限定されていた従来の鋳造プラントに勝るもので
ある。

以上の説明及び図面から明瞭なように、溶融金属は閉鎖
されたシステム内で貯蔵され、そしてこの中で前方へ送
られる。

本発明の鋳造プラントと鋳造方法の重装な特徴は、圧力
発生装置２またはポンプ装置内で冷却が生じないことで
ある。従って圧力発生装置は冷却しない。この結果、金
属の冷却は圧力発生装置２を出てから始まり、好適には
その冷却は圧力発生装置に接続した型装置の中で開始さ
れる。

何等かの変更を加えることによって本発明による鋳造プ
ラントは全ての鋳造方法に合理的に応用することができ
る。

−（７）Ｉｌｌ　　従来のアルミニウム形材またはプロ
フィル材の製造は、アルミニウムを油圧でノズルから押
出すことによって行われる。可塑性状態のアルミニウム
のブランクが、約４５０℃の湿度のプレスの「容器」内
に置かれる。歩留りは悪く約５０％であり、不良率は高
く約３０％である。

確かに比較的大きい強度の押出し棒材が得られるが、し
かし９０％程度の多くの場合、アルミニウムはモールデ
ィング等のような装飾品として使われるから、大きい強
度は必要でない。

本発明の鋳造プラントでは、例えばアルミニウム棒材の
鋳造は完全に連続的に行われ、そして溶融アルミニウム
が溶融炉１から直接ポンプ２その他の圧力発生装置へ吸
入され、そして溶融状態でノズルから押出される。ノズ
ルの内部は棒材の所要の断面形に応じた形状に成形され
ている。実際のノズルではその周囲に冷却管が装架され
、これによってノズルのマントルが水冷される。この冷
却により材料がノズルの中で凝固するが、しかしその材
料セクションの内部にはなお溶融金属が残っていること
もある。そこでノズルの後に更に追加の冷却区域を備え
ておかなければならない。セクションの引出しを容易に
するため、その冷却区域の後に引出しユニットが設けら
れ、これによって棒材がノズルから引出される。

ポンプ２のモータ１５はトルク限定され、且つそのトル
クは調節可能であるから、ポンプ内の圧力は制御できる
。また引出しユニットを駆動するモータは速度制御され
る。そこで棒材鋳造速度は引出しユニットモータによっ
て決定され、そしてポンプモータのトルクは、引出しユ
ニットが棒材を引出していく後からだけポンプが注入を
行うように設定される。

棒材が引出しユニットより離れた時点から、鋳造機械の
操作はコンベヤ及び同期カーに移る。このカーは「ソー
」を装架し、このソーによって、棒材が所要の長さに切
断され、そしてその個々の棒材は計数器で数えられる。

この後棒材は側方へ動かされ、それから通常の延伸ミル
で延伸される。

このように全製造工程は連続的に行われる。これは効率
的な製造を行うための条件である。

砂型鋳造　砂型鋳造はアルミニウムをとりべによって型
内へ注入して行われる。本発明による鋳造機械を用いる
ことにより、その鋳造工程は著しく合理化され、そして
鋳造品の品質も向上する。従来の鋳造方法によれば空気
の酸素が炉内及びとりべ内の溶融アルミニウムに接触し
、また型への注入が行われるときにも接触する。本発明
の鋳造機械を使用した場合、鋳造機械を可動なユニット
上に設置し、そしてこの可動ユニットの中に、溶融金属
を容れた炉その他の必要な諸要素を収納できる。そこで
その可動ユニットを例えばレール上で走行させて各型の
ところへ移動させればよい。型のところで機械の出口管
が型のゲートに結合される。こうして鋳造は、溶融アル
ミニウムと空気酸素との間の接触を最小限度にして行う
ことができる。ポンプモータの速度が制御されるので型
の充填は非常に均等に行われ、これが製品の良好な品質
を確保する。作業者が始動ボタンを押してポンプを始動
させ、そして型が充満したらボタンを放す。

溶融炉１が空になったら、鋳！Ｉｌｌ械を充填個所へ動
かし、そして新しい溶融金属がその溶融炉１に補充され
る。

金型鋳造　金型鋳造はＩｉｉ理的には砂型鋳造と同様に
行われるが、相違点として鋳造機械が固定され、そして
型の方が鋳造路に沿って移動するようにされる。そこで
それら型は搬送ライン上に設置され、固定の鋳造機械の
ところへ自動的に搬送される。

作業者が型のゲートの上方で機械の出口を操作し、始動
ボタンを押して型に溶融金属を充填する。周知の技術で
全工程を自動化でき、そして溶融金属の所！！量が同じ
であれば充填も自動化できる。

Ｕ　　本発明による鋳造機械を使用する低圧鋳造におい
ては、ポンプモータのトルクを調整することによって所
要のポンプ圧力が作られる。また＆ＩＪ　ＩＩＩ装Ｗ１
６によって鋳造工程の各時点において異なる所要圧力を
作ることができる。

高圧鋳造　ダイカスト鋳造または高圧鋳造において本発
明の鋳造機械を使用すれば、そのポンプによって、ダイ
カスト鋳造機械の圧力室の１方の容器への溶融金属充填
量を正確にすることができる。

充填は制御装置により完全に自動化される。溶融金属の
正確な」は例えばポンプの回転形によって確保される。

容器に充填された金属は次いで放出弁を通して圧力至へ
放出される。

形棒材（プロフィル棒材）の押出しは低歩留り高不良率
の非連続的方法で行われるから、高歩留り低不良率の連
続的な方法を採用することは当該技術分野に大きな進歩
をもたらすものである。鋳造プロセスは多分工業におい
て最も遅れている方法である。本発明によれば、鋳造工
場で今なお行われている多くの手作業を減らして仕事環
境を安全と健康によいものにすることができる。経済的
にも形材製造のための投資コストは油圧プレスの場合よ
り著しく低くできよう。また必要な労働力もより少なく
できよう。もちろん鋳造機械のための余分な投資が必要
になるが、そのためのコストは非常に小さいものでしか
ないであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による鋳造プラントの概略図、第２図は
第１図の原理を備えた鋳造プラントの概略図である。１・・・・・・溶融炉、２・・・・・・圧力発生装置、
３・・・・・・型装置、４・・・・・・圧力パイプ、５
・・・・・・吸上げパイプ、６・・・・・・溶融金属、
７，１９・・・・・・保温要素、８．９゜１２．２０・
・・・・・スペース、１１・・・・・・熱発生装置、１
３・・・・・・不活性ガス貯蔵部、１５・・・・・・駆
動装置、１６・・・・・・制御装置、１７・・・・・・
容器、１８・・・・・・放出弁、２１・・・・・・不活
性ガス、２２・・・・・・圧力限定弁。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加熱される容器（１）から溶融状態の金属（６）
が吸入パイプ（５）、圧力発生装置（２）、及び圧力パ
イプ（４）により型（３）またはより小さい容器（１７
）へ送給される如き金属鋳造方法において、該圧力発生
装置（２）内の該金属の温度が熱発生装置（１１）によ
り制御されることによつて該金属がこれの溶融点と同じ
かまたはそれを超える温度に維持され、該金属が該圧力
発生装置（２）と管システムを通過する間溶融状態にあ
り、保護媒質が少なくとも該圧力発生装置（２）の周囲
に送られて操作中及び操作中止期間中のそれを保護する
ことを特徴とする方法。
（２）特許請求の範囲第１項の方法において、該保護媒
質が不活性ガスであることを特徴とする方法。
（３）特許請求の範囲第２項の方法において、操作中及
び操作中止期間中該媒質が該パイプ（４、５）周りへ送
られてこれらを酸化から保護することを特徴とする方法
。
（４）特許請求の範囲第１項または第２項の方法におい
て、ポンプ装置の形の該圧力発生装置（２）のための、
トルクの限定された駆動装置（１５）によつてそのポン
プ圧力が制御されることを特徴とする方法。
（５）特許請求の範囲第４項の方法において、該ポンプ
装置（２）の該駆動装置（１５）に設定されるトルクが
制御装置（１６）によつて制御されることを特徴とする
方法。
（６）特許請求の範囲第１項の方法において、該溶融金
属が該圧力発生装置（２）により加圧されて金属棒材製
造用または鋳物物品低圧鋳造用の型（３）へ送られるこ
とを特徴とする方法。
（７）特許請求の範囲第１項の方法において、該溶融金
属が該圧力発生装置（２）により加圧されて、ダイカス
ト鋳造時に圧力室の充填を行うための、放出弁（１８）
を備えた容器（１７）へ送られることを特徴とする方法
。
（８）特許請求の範囲第７項の方法において、該容器（
１７）からの放出流率が、その容器内の溶融金属の表面
の上方へ加圧ガス（２１）を導入することによつて増大
されることを特徴とする方法。
（９）特許請求の範囲第８項の方法において、該容器（
１７）内の該溶融金属表面の酸化が該ガス（２１）を不
活性ガスにすることによつて防止されることを特徴とす
る方法。
（１０）特許請求の範囲第８項の方法において、該溶融
金属表面上の該ガスの最高圧力が圧力限定弁（２２）に
よつて限定されることを特徴とする方法。
（１１）特許請求の範囲第１０項の方法において、該放
出流率が該溶融金属表面上への該ガス圧力の設定次第で
制御されることを特徴とする方法。
（１２）特許請求の範囲第１項から第６項まで及び第８
項のいずれか一項の溶融金属鋳造方法を実施するための
、溶融金属（６）のための加熱される容器（１）、及び
該容器（１）から該溶融金属をパイプ（５）により送給
される圧力発生装置（２）を備える鋳造プラントにおい
て、該圧力発生装置（２）内の該金属の温度を制御して
該金属をこれの溶融点と同じかまたはそれを超える温度
に維持するための熱発生装置（１１）を備えることを特
徴とする鋳造プラント。
（１３）特許請求の範囲第１２項の鋳造プラントにおい
て、該熱発生装置が、該圧力発生装置（２）を完全に取
囲む保温炉（１１）で構成され、該保温炉（１１）のス
ペース（１２）が不活性ガス供給源（１３）と接続され
、そこで該スペース（１２）内に入つた該不活性ガスが
該圧力発生装置（２）を取囲んでこれを酸化から保護す
ることを特徴とする鋳造プラント。
（１４）特許請求の範囲第１２項または第１３項の鋳造
プラントにおいて、少なくとも該圧力発生装置（２）、
及び好適にはまた該パイプ（５）のような該溶融金属と
接触するプラント構造部材が、グラファイト、炭素繊維
補強されるグラファイト、またはセラミックで構成され
ることを特徴とする鋳造プラント。
（１５）特許請求の範囲第１項から第３項まで及び第７
項から第１１項までのいずれか一項のダイカスト鋳造時
に圧力室に充填する方法を実施するための、溶融金属（
６）のための加熱される容器（１）、該容器（１）から
該溶融金属をパイプ（５）により送給される圧力発生装
置（２）、及び該圧力発生装置（２）から該溶融金属を
圧力パイプ（４）により送給される容器（１７）を備え
る鋳造プラントにおいて、該圧力発生装置（２）、該パ
イプ（５）、及び該圧力パイプ（４）内の該金属の温度
を制御して該金属をこれの溶融点と同じかまたはそれを
超える温度に維持するための熱発生装置（７、１１、１
９）を備えることを特徴とする鋳造プラント。