JPS6134898B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は重力を利用して溶湯を落下させしめ、
注湯速度を絞りで制御するようにした鋳造装置に
関する。

更に詳細には、湯道をなす中空耐火部材を垂直
に備え、且つ該中空耐火部材には軸方向（上下方
向）に離間して複数の絞り孔を備える鋳造装置に
おいて、複数の絞り孔の断面積を最下位のものを
最小とし、この上の絞り孔のそれをこれより大と
し、上位にゆくに従つて順次大とし、最上位の湯
口の断面積を最下位の絞り孔の断面積より小と
し、収縮巣のない製品歩留りの高い鋳造品を得る
如くした鋳造装置に関するものである。

鋼鋳物や強靭鋳鉄の如き凝固収縮量の大きい金
属を鋳造する場合、凝固収縮巣の発生を防止する
ために大量の押湯を必要とし、これによると製品
歩留りが低く、材料経済上好ましくなく、且つ凝
固収縮巣の発生防止も充分になされ難い。

そこで本出願人は先に次の如き鋳造装置を提案
した。即ち湯道として中空耐火部材を鋳型空間
（製品キヤビテイ）と連通する如く配設し、この
部材の底に絞り孔を設け、溶湯を絞り孔で制御さ
れた緩慢な速度で静かに鋳型空間に充填する。こ
れと併せて中空耐火部材で構成される湯道内の湯
で押湯効果を保持せしめ、外側から内側へ、下か
ら上へ凝固原則通りの凝固を行わせ、凝固収縮
巣、気泡の巻き込み、ひけ等のない鋳造欠陥を可
及的に抑制した良好な鋳造品を得ることができ
る。

本発明者等は中空耐火部材により湯道を構成
し、絞り孔で注湯速度を制御しつつ鋳造を行う装
置の実効性を更に高めるべく本発明をなしたもの
である。

本発明の目的は、中空耐火部材よりなる湯道を
垂直に配設し、且つ上から下へ離間して複数の絞
り孔を湯道間を連通し、鋳型空間と連通する如く
配設し、最も下位の絞り孔の断面積を最小とし、
この絞り孔は上位へ順次その断面積を大となる如
くし、最も上位の湯口のそれを最下位の絞り孔の
それより小さくした鋳造装置を提供する。

従つて本発明の目的は、湯道内に注湯された溶
湯の加速度を考慮し、鋳型空間と連通する絞り孔
の最下位のものの断面積を最小とし、上位に順次
大きくし、注湯速度を最下位から上位へ均等とな
る如く制御し、鋳造空間の上下の各部において
も、緩慢に、静かに、円滑に溶湯の充填を行わ
せ、溶湯の指向性凝固を凝固原則通りに行わせ、
凝固収縮巣等の鋳造欠陥のない良好な鋳造品を得
せしめる如くした鋳造装置を提供する。

次に本発明の一実施例を添付図面に従つて詳述
する。

第１図は鋳造装置の具体的一実施例としてのク
ランクシヤフトの鋳造装置を示しているが、鋳造
品はこれに限られるものではない。又図示例では
クランクシヤフト鋳型空間内の軸部に中空耐火部
材を垂直に配設しているが、湯道をなす中空耐火
部材を鋳型空間外に配設し、鋳型空間をこれを中
心にして放射状に配設し、夫々に溶湯を供給して
も良いこと勿論で、本実施例に限られるものでは
ないことを予じめ付言するものである。

１は鋳型の半体で、鋳型は砂の如き中空耐火部
材で成形され、且つ左右の各半体で対をなす如く
成形され、これを合体して一個の鋳型を形成し、
各半体の合体は枠２で保持される。

鋳型１の型合せ面には製品形状、図示例ではク
ランクシヤフトの造型空間３が形成され、空間３
は縦に形成され、即ち鋳型１は縦型で構成され
る。鋳型１の空間３は上からジヤーナル部３ａ、
この下にピン部３ｂ、クランクウエイト部３ｃが
形成され、この下にピン部、クランクウエイト部
と連続して形成され、最終の最下位部にはジヤー
ナル部３ｄが形成されている。そして各ピン部、
ウエイト部は中間の複数のジヤーナル部３ｅ……
…で繋げられ、クランクウエイト部３ｃ………間
は連通孔５………がジヤーナル部３ｅ………と連
通する如く設けられ、更にピン部３ｂ………には
中子４………を縦設する如くセツトされている。

又連通孔５………に夫々連通する如くウエイト
部空間の先部方向にせき６………が設けられてい
る。

以上の鋳型１の造型空間３の上記連通孔５……
…の部分を有する軸方向中間部は垂直方向に成形
され、この部分に鋳型と同様の砂材で形成した中
空耐火部材を嵌挿セツトする。

最も上の部材１０は円筒部１１の上端部の湯口
１２を除いて塞がれ、下端部１３は絞り孔１４を
除いて塞がれる。湯口１２上には漏斗状の受口１
５が連設され、受口１５を含む部材１０の上部は
型上部に形成した凹部１ａに嵌合し、中間部はジ
ヤーナル部３ａを縦通し、下端部はクランクウエ
イト３ｃに設けた連通孔５の上端周辺部に支持さ
れる。

この下のジヤーナル部に次の円筒状中空耐火部
材２０を嵌挿し、部材２０の上端は開口されて上
の円筒部１１下端部１３と対向して連通孔５下端
周辺部に臨み、部材円筒部１２と部材２０とは同
心的に配される。そして部材２０の円筒部本体１
１の下端は次の連通孔上端周辺部に臨み、底２３
には絞り孔２４を備える。

この部材の下及びその下には同様の中空耐火部
材３０及び４０を夫々の上下端が向い合い、且つ
同心となる如く配設され、これらの本体３１及び
４１は円筒状をなし、夫々の底３３及び４３には
絞り孔３４及び４４が設けられている。

最も下のジヤーナル３ｄには部材２０，３０，
４０と同心的にカツプ状の空間５１を有する部材
を嵌挿し、これの底５３は下方へ延出し、支持杆
７で支持する。

以上において、湯口１２を最も小径とし、その
断面積を最小とし、これを基準とする。そして最
も下位の絞り孔４４の断面積をこれより大きく
し、絞り孔の中で最も小さく設定する。この最下
位の絞り孔４４の上の絞り孔３４の断面積はこれ
より大きくする。次にこの上の絞り孔２４は絞り
孔３４の断面積より大きくする。そして最も上の
絞り孔１４は絞り孔２４よりその断面積を大きく
する。

即ち、絞り孔は最下位のものの断面積を最小と
し、上に行くに従つてその断面積を順次大きく
し、最も上の湯口を絞り孔の最小のものより更に
小さくする。

例えば図示例の如きクランクシヤフトの鋳造装
置では、湯口１２を例えばその径を１とすれば、
最下位の絞り孔４４を1.06、絞り孔３４を1.29、
絞り孔２４を1.50、絞り孔１４を1.77とした。

以上において、受口１５から溶湯を注湯する
と、湯は湯口１２で制御され、部材１０の円筒部
１１内の湯道に注湯され、重力作用で落下し、底
１３の絞り孔１４で制御される。そしてこの下の
部材２０の入口２２から円筒部２１内に落下流入
し、このさい絞り孔１４は入口２２より充分に小
さいため、湯は周囲の壁に飛散し、付着すること
はなく、部材２０の外壁を伝つて流れることはな
い。このように部材３０，４０の各入口部３２，
４２、絞り孔２４，３４，４４を経て溶湯は重力
で落下して部材２０，３０，４０の円筒部２１，
３１，４１を湯道として落下し、絞り孔２４，３
４，４４で注湯速度は制御され、連通孔５………
周囲のせき６………を介して空間内に湯を充填す
る。

特に湯は湯道内の落下過程において、湯そのも
のが有する粘性でもつて湯口１２の直下から膨ら
む如く拡がりつつ落下するため、次の絞り孔１４
周に触れて滞溜しながら下位の絞り孔２４に落下
する。即ち上位の絞り孔１４周に湯が一旦滞溜し
てから落下するため、この滞溜時間分だけ下位の
絞り孔２４への落下が遅延する。

このように遅延して絞り孔２４に落下した湯
は、該絞り孔２４の口径が上位の絞り孔１４のそ
れよりも小さいため、孔２４周に一旦滞溜してか
ら落下することとなり、以下絞り孔３４及び最下
位の絞り孔４４でも同様にして湯の注湯速度が制
御される。尚この注湯速度（落下速度）の制御は
湯道内での湯の僅少なる温度降下に伴う粘性増に
より更に助長される。

従つて湯は湯道内を以上の如く制御されながら
落下して最下部の部材５０の空間５１から溢流
し、下から湯を空間に充填し、周囲へ流れて空間
を充填する。即ち下から上へ、内側の部材から外
側へ湯は充填され、内側は部材が湯道であるため
流動性は確保され、最下位のジヤーナル、クラン
クウエイト、ピンの各部を充填し、部材４０の内
部容積が充満するとこの上に移行して充填し、最
終的には最も上位の空間迄充填する。そして湯は
上から下へ、内側から外側へ充填され、外側から
内側へ、下から上へ凝固し、中央部は部材による
湯道で保温されて液相流動性を確保し、凝固収縮
分はこれにより確保され、補償される。

ところで一般に上からの注湯で溶湯は下方へ重
力で落下供給され、下方へ行くに従つて加速度が
増す。ところが本発明に係る絞り孔は上記の如く
最も下位のものの断面積が小さく、且つ上位に漸
次各絞り孔の断面積を大としたため、溶湯は各絞
り孔で夫々加速度の増加が相殺されてその注湯速
度は制御され、緩慢に、静かな、そして気泡を巻
き込むような乱流を防止する円滑な溶湯の空間へ
の充填がなされる。そしてこの上の絞り孔３４，
２４，１４は高さに応じて絞り孔の断面積を設定
しているため、各高さに応じた制御がなされ、均
一な同一速度による注湯がなされ、高低差が大き
くても各部に同一条件で溶湯を供給し、充填す
る。

尚前記湯口１２は溶湯の流量調整孔であり、絞
り孔１４………４４より小径であるが、湯は粘性
を有するため該湯口１２から部材１０内に落下流
入する際に部材１０の円筒部１１内壁に飛散して
付着する虞れはなくても部材１０の絞り孔１４周
に触れる如くしてその粘性でもつて若干量滞溜し
つつ下位の絞り孔２４，３４及び４４により同様
に落下加速度を増すことなく、いわば遅延する如
くして緩慢に部材１０………４０内を順次下方へ
流れる。又最下位の絞り孔４４の断面積を湯口１
２の断面積より大としたため以上の如く緩慢に部
材１０………４０内を順次下方へ流れた湯が部材
４０から溢流することはない。従つて湯は凝固原
則通りに部材５０の空間５１から先ず溢流して下
から空間を充填し、順次部材４０………１０から
溢流して空間を流動性良く充填することとなる。

かくして高低差のある各空間に同一条件で緩慢
に、静かに、円滑に湯を充填し、湯道部は高温に
保持されて凝固収縮分を補償し、鋳造を行う。

得られた鋳造クランクシヤフトＷを第２図に示
した。クランクシヤフトＷは中心部に前記湯道を
なす中空耐火部材による中空孔W₁を、クランク
ジヤーナル部W₂、ピン部W₃、クランクウエイト
部W₄を備え、図示は４気筒内燃機関のクランク
シヤフトを示す。

第３図は中空耐火部材の変更実施例を示す。

上記実施例は部材を分割して設けたが、本実施
例は受口１０１、円筒部１０２を一体に成形し、
円筒部１０２を長く設定し、内部に上下に離間し
て隔壁１０３，１０４，１０５，１０６及び底１
０７を設けた。隔壁の最も上のもの１０３には湯
口１０８を、隔壁１０４，１０５，１０６には絞
り孔１０９，１１０，１１１を設け、湯口１０８
を最小とし、最下位の絞り孔１１１をそれより大
きく、そして上位の絞り孔１１０，１０９とその
断面積を順次大きくした。尚図面中１１３………
はせきで、絞り孔の直下に設けた。

以上の部材１００は例えば二つ割で一組Ａ，Ｂ
用意し、接合して円筒状中空耐火部材を形成す
る。

以上図示例ではクランクシヤフトの鋳造装置を
述べたが、上記の如く諸種の縦型の鋳型に用い得
ること勿論である。

以上で明らかな如く本発明によれば、湯道をな
す中空耐火部材を縦に配設し、絞り孔の断面積を
上下に異る如く設定したため、重力落下式注湯充
填を採用しつつ注湯速度は絞り孔で制御され、且
つ緩慢に、静かに円滑に注湯される。そして高低
差があり、注湯速度が下位の部分では加速度で速
くなつても、絞り孔の断面積制御で最下位、中
間、上位、最上位の各部分でも均等な速度で緩
慢、静かな充填が保障され、凝固原則通りの、指
向性凝固を促進する鋳造を一層円滑に行わせ、凝
固収縮巣のない、ひけ、気泡巻込等のない、鋳造
欠陥のない良好な鋳造を行え、以上を絞り孔の設
定という簡易な手段で図ることができる。そして
更に加うるに湯道が押湯を兼ねるため材料経済上
も好ましく、上記と相俟つて歩留りの高い鋳造が
行え、実用的効果頗る甚大である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
は鋳造装置の一例としてのクランクシヤフト鋳造
装置の鋳型の半体を示す図、第２図は得られたク
ランクシヤフトの断面図、第３図は中空耐火部材
の変更実施例図である。 尚図面中１０，２０，３０，４０，１００は中
空耐火部材、１４，２４，３４，４４，１０９，
１１０，１１１は絞り孔、１２，１０８は湯口で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 湯道をなす中空耐火部材を縦設し、中空耐火
   部材には軸方向（上下方向）に離間して複数の絞
   り孔を備え、複数の絞り孔の最下位のものの断面
   積を最小とし、この上の絞り孔を上位に順次下位
   のものよりその断面積を大きく設定するととも
   に、最上位の湯口の断面積を最下位の絞り孔の断
   面積より小さく設定するように構成した鋳造装
   置。