JPS61502245A

JPS61502245A - 金属製品の鋳造

Info

Publication number: JPS61502245A
Application number: JP60502448A
Authority: JP
Inventors: キヤンベル、ジヨン
Original assignee: コスワ−ス・リサ−チ・アンド・デベロプメント・リミテッド
Priority date: 1984-06-02
Filing date: 1985-06-03
Publication date: 1986-10-09
Also published as: JPH0450099B2; WO1985005583A1; EP0183761B1; GB8414129D0; DE3568263D1; US4693292A; EP0183761A1

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】名称：　金属製品の鋳造この発明は、金属製品の鋳造に関する。　特に、この発明は、溶融金属を粒状材料中に、模型の破壊により形成された型キャビティに注入する金属製品の鋳造に関する。

このような鋳造方法のすでに知られた例は、例えば、発泡ポリスチレンなどの発泡プラスチック材料の模型をバインダーフリーの鋳物砂に埋設し、該砂を固めて型を形成し、溶融金属（湯）を類型に注入して模型を燃焼または気化し、該金属を模型に置換し、模型の形状に相当する製品を模型によって占められていた型キヤビテイ内に鋳造するものである。

このような方法は、数多くの利点を有するニー１、Ｗぎ目なしに鋳造でき、上型と下型とからなる従来型に比較し、フラッシュが少なく、削りとつがいらない：２、鋳物砂のようなドライなバインダーフリーの粒状材料を模型まわりに充填する簡単な手順を含むものであるから自動化が容易；３、結合されていない粒状材料が鋳造物から除去されるので、ノックアウトや再コアリングが簡単。

しかしながら、自動車のサスペンションやステアリング部材などの安全性が重要である鋳造物に許容されない充填面での欠点がある。

したがって、この発明の目的は、前記欠点を解消した金属製品の鋳造方法を提供することにある。

この発明の最も広範なアスペクトによれば、溶融金属源から型キャピテイへ、重力に抗しながら溶融金属を上方へ供給し、該キャビティ内で該金属を固化し、前記溶融金属の供給を中断して鋳造物を型から取り出す工程からなる金属製品の鋳造方法を提供する。

この発明の第１の特定なアスペクトによれば、該方法は、破壊可能な模型を粒状成形材料に埋設して型キャビティを該成形材料の中に形成する工程を含む。

模型は、型キャピテイに注入される金属の熱により元の位置で破壊される。

さもなくば、模型は、型キャビティに注入される前に元の位置で破壊される。

模型は、キャピテイの鋳造部分となる鋳造部とキャビティのインゲート部となるインゲート部からなる。

模型には、キャビティのランナシステムとなるランナシステムとキャビティのランナインゲートとなるランナインゲート部が設けられている。

金属は、溶融金属源から型を支持する型基板のオリフィスを介して型に供給される。

模型の鋳造インゲート部は、型基板のオリフィスに配置され、粒状材料が鋳造部と鋳造インゲート部まわりに導入され、模型を粒状材料に埋設する。

模型は、型ボックスを形成する型基板から立ち上がる側壁内に配置され、粒状材料が導入されて模型を埋没させる。

模型は、例えば、水性セラミックスラリなとの−または、それ以上の薄い層でコートされ、乾燥後の鋳造工程中、型を支持する。

この発明の最大広範囲または第１の特定範囲によれば、溶融金属源は、ポンプを備えた溶融金属を貯溜する、キャどティのレベル以下のレベルにある槽であって、該ポンプは、溶融金属−を該槽から揚昇管を介してキャビティへポンプアップする。

溶融金属はキャピテイの底部にポンプ供給される。

この発明の第２の特定の７スベクトによれば、また、その他の特徴によれば、鋳造すべき金属を固体の状態で槽へ供給し、該槽で金属を溶融する。

前記槽は、鋳造すべき金属が固体の状態で供給される供給領域と、液相で金属を前記ポンプで引き上げる鋳造領域とを有する。

前記槽は、供給領域と鋳造領域との間に加熱領域を有し、該加熱領域において槽内の金属を加熱する。

この発明の最大広範囲または第１の特定範囲によれば、鋳造すべき金属が前記槽と別個の溶融金属源から溶融状態で前記槽へ供給される。

溶融金属は、ひしゃくで前記槽に供給される。

溶融金属は、樋で前記槽に供給される。

溶融金属は、前記槽と別個の溶融ファーネスから前記槽へ供給される。

この発明の第１と第２の特定範囲によれば、溶融金属は、電磁ポンプまたは液体圧力ポンプにより揚昇される。

また、前記槽内にシールされたハウジングを形成し、このハウジング内部を加圧し、前記槽の溶融金属レベルの下位からハウジングを通る揚昇管により溶融金属が揚昇される。

溶融金属が固化された後、揚昇管の溶融金属のレベルが型の入口よりも低い位置となり、その後、型と鋳造物とが型基板とともに溶融金属源から除去される。

型は、粒状材料で形成され、鋳造物は、粒状材料を取りざるか、該粒状材料を流体化して、または、他の所望の手段で流して取り、型から取り出される。

鋳造物の除去後、インゲートと他のランナシステムならびに供給システムは、鋳造除去される。

型は、シリカ、オリパイン、クロマイト、ジルコン、シャモット、石英、またはシリコンカーバイドなどの合成材料、鉄またはスチールショットなどを含む鋳物砂のいずれか、または、それらの組みあわせからなる粒状型材料で作られる。

粒状型材料は、フェロマグネチック材料からなり、粒状材料は磁界の使用でコンパクトにされる。

大気圧以下の圧力が鋳造中、型に加えられ、模型のベーパまたは他の分解物の固化および／または除去がなされる。

型キャビティは、重力作用に抗する金属流れの上昇で充填される。

型キャビティは、重力作用で下方へ流れる金属流れがなく充填される。

溶融金属は、低圧供給システムで型キャビティに供給され、型キヤビテイ内の圧力と溶融金属源の圧力とに圧力差を生じさせる。

前記圧力差は、０．１〜１．０、好ましくは、０．２０〜０７０気圧の範囲である。

型キャビティは、少なくとも一つの鋳造部分を有し、そこで最終鋳造物が成形され、金属は、単一位置で鋳造部分に供給され、鋳造部分には、重力作用で落下する流路にそって鋳造部分の他の部分から供給される部分がないものである。

型キャビティは、少なくとも一つの鋳造部分を有し、そこで最終鋳造物が成形され、金属は、多数の位置から供給され、重力作用に抗しながら、重力作用で落下する流れがなしに、上昇する金属の流れにより充填される。

型キャビティは、鋳造インゲートを有し、これは、鋳造部分と直結している。

型キャビティの鋳造インゲート部分は、金属源と連通しているキャビティのランナインゲート部分を設けたキャビティのランナシステムと連通している。

鋳造インゲート部分は、ランナシステムなく金属源と連通している。

インゲートは、型基板のオリフィスに模型のインゲート部分を挿入、密着させることによって前記オリフィスに設置される。

オリフィスは、液体の金属に対抗できる熱絶縁の耐火性材料でライニングされ、または、一体成形される。

オリフィスは、多数回の鋳造に使用される。

また、オリフィスは、各鋳造操作の後に配置される。

オリフィスは、金属源と関連して配置され、金属源からのびた揚昇管とオリフィスを形成する材料との間にセラミックファイバガスケットを用いて供給が行なわれる。

溶融金属源から型キャピテイへの重力作用に抗する溶融金属の上昇供給は、該源とキャビティへの入口との間で、重力作用で下方へ流れる金属の流れがなく行なわれる。

前記公知における充填の欠点は、液体の金属が重力により下方へ流れることによって生ずる。　コントロールできないタンプリング、スブラッシング、サージングなどによって、酸素、ガス、および模型と型材料からの分解物が型内へ導入される。　流れがゆるやかであっても、金属のクールな流れは、スチレン・ベーパの分解でカーボンがデポジットし、鋳造部分における二つの流れが効果的にマージしない。

基の位＠における破壊できる模型という用語は、これが固体状態にあるとき、そのまわりに粒状材料を強く固めることができ、元の位置において破壊されて型キャビティを形成するということをさす。　例えば、模型は、粒状材料の内部において、加熱され気化し、燃焼し、加熱による化学変化を受けると、元の位置を保ちながらほぼ完全に気相となる。　適当な破壊可能な模型の一例は、発泡ポリスチレンで作られた模型であって、加熱されると燃焼して気相となる。　分解物は、すすなどの小さい粒である場合があるが、これらは、燃焼物の気相物とともに、例えば、粒状材料の間隙を抜は出す。　模型は、型内ｒ：鋳造すべき溶融金属による加熱により元の位置のまま破壊するのが好ましいが、所望により、例えば、鋳造前に模型を加熱して破壊してもよい。

この発明の二つの実施例を添附の図面により説明する。

第１図は、この発明を構成する方法を遂行する装置の略図的断面図である：第２図は、第１図に示した鋳造用の模型とインゲートの斜視図である：第３図は、第１図に示したＨＭに用いる低圧＃Ｉｔ造機械の縮小した略図的断面図である。

第４図は、この発明の第２実施例における第１図と第２図の装置ならびに模型を使用した溶融／保持ファーネスの縮小の略図的断面図である。

図面を参照すると、発泡ポリスチレンからなる模型は、１０で示され、二つの部分、すなわち、成形すべき完成鋳造品の所望の形状をもつ鋳造部分１１と鋳造インゲート１２とからなる。　模型１０は、ポリスチレン粒を成形礪の金型に注入し、ついでスチームを注入してポリスチレン粒を発泡、溶融する通常の方法で成形される。

このようにして作られた発泡ポリスチレン模型は、水で冷却され、成形型から取り出される。

図示の実施例に示された模型は、完成鋳造品の形状とインゲートまたはインゲートとランナー・システムとに応じた、一体になった鋳造部分１１．１２をもつワンピースの型であるが、二つ、または、三つの別体の部分を適当な接着剤または他の手段で接ぎ合わせたものでもよい。

前記した模型は、一旦、貯蔵され、実用されるに先立ち、通常の収縮が生じる。

　勿論、模型を製造する型は、模型と完成鋳造品との両者よりも大きな寸法で、前記ののように収縮してもよいようになっている。

ついで模型には、水様の耐火性スラリーが浸漬または塗布により被覆され、乾燥される。

ついで模型１０は、位置決めされ、インゲート１２が軽量耐火セメントなどの適当な絶縁耐火材からなるインサート１４に形成された円筒状のオリフィス１３にぴったり嵌合され、該インサートは、型基板１８の孔部１７に嵌合され、ボルト１６により固定された板材１５により着脱自由に装着される。ついで、頂部と底部が開放された容器１９が型基板１８の上に載置され、容器１９内に粒状の鋳造材料２ｏが注入され、模型１ｏを囲み、模型１０を粒状材料２ｏ内に埋設し、型キャビティＣを形成する。

本実施例において１粒状材料は、ジルコン砂からなるが、シリカ、ｗＩＷ１石、クロム鉄鉱、シャモット、石英砂またはシリコンカーバイドなどの合成材料またはアイアンショッ１−あるいはスチールショットのような他の適当な粒状材料でもよい。

本実施例においては、型基板１８、容器１９などを振動することによって、粒状材料は、模型１ｏを囲みながら固められるが、型内の粒状材料の内部を減圧したり、他の手段またはこれらの組み合わせなどの手段によっても固められる。

型材料２０と、その内部の模型とを支持する型基板１８は、ついで低圧鋳造機械Ｍに対し鋳造関係位置に設置され、該機械の揚昇管２１がセラミック・ファイバ・ガスケット２２を介してインサート１４に液密に密着される。

低圧ダイキャスト１１１Ｍは、別個の溶融炉から例えば、杓などの手段で溶融金属が供給される密閉槽２５を内蔵する、電熱部材２４を備えた炉２３からなる。

溶融金属の供給手段は、樋などの他の手段でもよい。

溶融金属の充填後、槽２５は、密閏され、ついで機械Ｍが作動して、ガス、例えば、空気または窒素を加圧状態、例えば、０．２〜０．７気圧で供給して常法により槽２５を加圧し、溶融金属を揚昇管２１を介して型キャどティＣへ揚昇する。　本実施例では、金属は、アルミニウム合金であるが、アルミニウム、マグネシウム、銅、これら金属をベースとする合金、鋳鉄またはスチールなどの他の金属でもよい。　溶融金属は、鋳造機械により揚昇管２１を介してインサート１４のオリフィスに入り、金属の熱がインゲート部１２と鋳造部１１との前進的な分解を惹起し、その結果、模型１ｏは、粒状材料２ｏの粒の間の間隙から逃げるガスおよび／または小さな固体または液体粒に分解されることによって破壊される。　かくして、溶融金属は、模型１ｏがそれまで占有していた粒状材料２０における型キャビティＣを占有する。　スラリによる耐火性コーティングは、鋳造の間、成形材料を支持し、良好な表面仕上げをもつキャビティを形成する。

必要に応じ、少なくとも金属を型に供給する最初の段階に型を減圧し、模型のベーパまたは他の分解物を固めたり、または除去する。

型キャビティＣに液体金属が充填された後は、金属は固化するか、または、少なくとも自己支持ができる程度に固化する。　ついで、圧力が解除または一部解除され、溶融金属は、インゲートのレベルがら揚昇管を経て槽に向は落下し、ついで、型と型内の鋳造物は、型基板１８と共に鋳造ＩＭから取り外され、ついで、鋳造物にに付看している鋳造材料を鋳造物から取り去るか、または、鋳造材料を流体化し、これを流し取るなどの手段で鋳造物を鋳造材料から取り出す。

ついでインゲートが鋳造物から除去される。

本実施例では、オリフィス１３が除去可能なインサート１４に形成されているものの、必要に応じ、このオリフィスは、絶縁耐火材料以外の他の物に形成できるが、絶縁耐火材料でライニングされる。　例えば、絶縁耐火材料からなるスリーブの上に装着したアルミニウム板に形成することもでき、また、型基板１８に形成できる。

インサート１４は、鋳造する金属とオリフィスが形成される材料に応じ、数多くの鋳造に使用でき、または各鋳造の度毎または少ない回数の鋳造の後に交換する。、本実施例では、鋳造インゲートは、揚昇管に直接関連させて位置させている。　しかしながら、多数の位置に溶融金属を供給し、この供給が重力作用に抗しながら上方へ供給されることを保証するため、多数の鋳造インゲートを重力作用に抗しながら溶融金属が、重力作用により下方へ流れないように流れるランナシステムに連結させることもでき、ランナシステムは、揚昇管に直接配置されるランナ・インゲートをもつものでもよい。

さもなくば、各鋳造の型キャビティの鋳造インゲートへ供給インゲートから伸びる類似の供給システムにより溶融金属を供給することによって同時に別個の鋳造物を得ることもできる。　さらに、あるいは、一つ以上の揚昇管を用いて、これら揚昇管の数に対応する供給インゲートへ溶融金属を供給できる。　各供給インゲートは、鋳造インゲートからなるか、または、各供給インゲートは、ランナシステムにより複数の鋳造インゲートと接続してもよい。

この発明の第２実施例においては、溶融金属を第３図に示した機械で型へ供給する代りに第４図に示す装置を用いる点を除き、模型と装置は、第１実施例に間遠して説明したものと同様である。

この実施例においては、第４図に示すように、はぼ矩形の底部３２と縦側壁３３．３４それぞれを有する耐火材がライニングされた槽３１からなる溶融／保持ファーネス３０が設けられている。　ルーフ３５が槽３１の全幅にわたり設けられているが、両側壁３４の手前で終っており、槽の対向両側に充填ウェル３６とポンプウェル３７トガ形成されるようになっている。

ルーフ３５は、水平で矩形の頂部３８と縦側壁３９．４０を有している。　ルーフ３８は、適当な耐火材からなり、このルーフの内部には、輻射電気ヒータ４１が設置されている。

ヒータ４１の温度と数、ならびにルーフの頂部３８の領域は、充填ウェル３６から槽３１へ供給された溶融インゴットを加熱し、槽内で溶融金属を維持するに充分なものであるように配慮されている。　下方に垂下した耐火壁４２が槽３１の充填ウェルの端部側に配置され、これによって、充填ウェルを主要加熱部から区分し、また、一方、垂下した耐火壁４３と立ち上がる耐火壁４４とをポンプウェルの端部に設け、ポンプ４６が設置される鋳造領域４５を置設している。　この実施例においては、ポンプ４６は、Ｎ磁ポンプであって、溶融金属を領域４５から型基板１８に接続する揚昇管４７へ、第１図に示した揚昇管２１と同様な方法でポンプアップする。

第４図に示した溶融／保持ファーネスは、破壊可能な模型として製造された型へ溶融金属を供給１−るものであるが、第４図に示した装置は、他の方法または他の適当な材料で作られた片キャビティに重力に抗しながら溶融金属を押し上げることに使用できる。　その他すべての点に関し、該方法と装置は、前記したものと同様である。

前記の説明または添附の図面に示し、特殊な形で、あるいは、記述した作用を遂行する手段で表現された特徴、または、記述された結果を得る方法またはプロセスは、別々にまたは、これら特徴の結合として異なった形における発明を実施するため利用することができる。

国際調査報告１＃ｌ＃１１−＾−ｍｍ、ＰＣＴ／ＧＢ　８５１００２３５入ＮＮＥＸ　Ｔｏ　 τＥＸ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＺＯＮＡＬ　５ＷＣ（ＲＥ？ＯＲＴ　ＯＮ

Claims

【特許請求の範囲】

１．溶融金属源から型キャビティヘ、重力に抗しながら溶融金属を上方へ供給し、該キャビティ内で該金属を固化し、前記溶融金属の供給を中断して鋳造物を型から取り出す工程からなる金属製品の鋳造方法。
２．破壊可能な模型を粒状成形材料に埋設して型キャビティを該成形材料の中に形成する工程を含む請求の範囲１による方法。
３．型キャビティに供給される金属の熱で模型が元の位置のまま破壊される請求の範囲２による方法。
４．型キャビティに金属が供給される前に模型が元の位置のまま破壊される請求の範囲２による方法。
５．模型が型キャビティの鋳造部と、インゲート部からなる請求の範囲２乃至４による方法。
６．模型にランナシステム部分とランナインゲート部が設けられている請求の範囲５による方法。
７．型が支持されている型基板のオリフィスから金属がその源から型へ供給される請求の範囲２乃至６による方法。
８．模型のインゲート部分が型基板のオリフィスに配置され、粒状材料が鋳造部分とインゲートまわりに導入され、模型を粒状材料の内部に埋設する請求の範囲５に基づく請求の範囲７による方法。
９．模型のランナインゲート部分が型基板のオリフィスに配置され、粒状材料が鋳造部分とランナインゲートまわりに導入され、模型を粒状材料の内部に埋設する請求の範囲６に基づく請求の範囲７による方法。
１０．模型が型基板の側壁内に配置され、これが片ボックスを形成し、これに粒状材料が導入されて模型を埋設する請求の範囲２から９のいずれかによる方法。
１１．模型は、水性セラミックスラリなどの薄い膜でコートされ、乾燥後、鋳造中、型を支持する請求の範囲２から１０のいずれかによる方法。
１２．模型が埋設された粒状材料は、振動または減圧その他の手段、または、これらの組み合わせで固められる請求の範囲２から１０のいずれかによる方法。
１３．溶融金属源は、ボンブを備えた溶融金属を貯溜する、キャビティのレベル以下のレベルにある槽であって、該ボンブは、溶融金属を該槽から揚昇管を介してキャビティヘボンブアッブする前記請求の範囲いずれかによる方法。
１４．溶融金属をキャビティの底部にボンブ供給する請求の範囲１３による方法。
１５．鋳造すべき金属を固体の状態で槽へ供給し、該槽で金属を溶融する請求の範囲１３または請求の範囲１４による方法。
１６．鋳造すべき金属を固体の状態で槽へ供給し、液相で金属を鋳造領域から前記水ンプで引き上げる請求の範囲１５による方法。
１７．前記槽は、供給領域と鋳造領域との間に加熱領域を有し、該加熱領域において槽内の金属を加熱する請求の範囲１６による方法。
１８．鋳造すべき金属が前記槽から別個の溶融金属源から溶融状態で前記槽へ供給される請求の範囲１３または請求の範囲１４による方法。
１９．金属がひしゃくで槽へ供給される請求の範囲１８による方法。
２０．金属が樋で槽へ供給される請求の範囲１８による方法。
２１．槽と別個の溶融ファーナエスから槽へ金属が供給される請求の範囲１８から２０のいずれかによる方法。
２２．溶融金属が電磁ボンブまたは液体圧力ボンブにより揚昇される請求の範囲３から請求の範囲８のいずれかによる方法。
２３．前記槽内にシールされたハウジングを形成し、このハウジング内部を加圧し、前記槽の溶融金属レベルの下位からハウジングを通る揚昇管により溶融金属が揚昇される請求の範囲１３から請求の範囲２１のいずれかによる方法。
２４．溶融金属が固化された後、揚昇管の溶融金属のレベルが型の入口よりも低い位置となり、その後、型と鋳造物とが型基板とともに溶融金属源から除去される請求の範囲１３から請求の範囲２３のいずれかによる方法。
２５．型が粒状材料からなり、型から鋳造物が粒状材料のチッピングまたは該材料を流体化して流すことにより取り出される前記請求の範囲いずれかによる方法。
２６．鋳造物を型から出したあと、インゲートとランナとを鋳造物から除去する前記請求の範囲いずれかによる方法。
２７．型は、シリカ、ジルコン、オリパイン、クロマイト、クオーツ、シリコンカーバイドなどの合成材料、鉄またはスチールショットなどの鋳物砂からなる前記請求の範囲いずれかによる方法。
２８．型材料は、フェロマグネチックで、磁界の使用ででコンパクトにされる前記請求の範囲いずれかによる方法。
２９．大気圧以下の圧力が鋳造中に型へ加えられる前記請求の範囲各項のいずれかによる方法。
３０．重力作用に抗しながら流れる溶融金属により型内全体が充填される前記請求の範囲各項のいずれかによる方法。
３１．型キャビティ内で重力作用で下方へ流れる金属流れがなく型キャビティが充填される請求の範囲３０による方法。
３２．低圧供給システムで溶融金属が型キャビティに供給され、型キャビティと溶融金属源との間に圧力差がある前記請求の範囲いずれかによる方法。
３３．圧力差が０．１〜１．０気圧である請求の範囲３２による方法。
３４．型キャビティは、最終鋳造物が成形される鋳造部を少なくとも有し、金属が一つのところから供給され、重力作用により下方へ流れさる金属流れがなく溶融金属により充填される前記請求の範囲いずれかによる方法。
３５．型キャビティは、最終鋳造物が成形される鋳造部を少なくとも有し、金属が多数のところから供給され、重力作用により下方へ流れさる金属流れがなく、重力作用に抗しながら上昇する溶融金属により充填される前記請求の範囲１乃至１６いずれかによる方法。
３６．型キャビティは、鋳造部に連通するインゲート部を有する前記請求の範囲いずれかによる方法。
３７．型キャビティのインゲート部が金属源に連通のキャビティのランナ部をもつキャビティのランナシステムと連通する請求の範囲３６による方法。
３８．鋳造インゲート部は、ランナシステムを介さずに金属源と連通している請求の範囲１乃至３６のいずれかによる方法。
３９．インゲートは、型基板のオリフィスに、模型のインゲートを挿入、密着させることにより形成する請求の範囲７の基づく請求の範囲３６から３８いずれかによる方法。
４０．オリフィスが熱絶縁耐火性材料でライニングされているか、一体成形され、鋳造される液体金属に対抗できる請求の範囲７または請求の範囲８乃至３９のいずれかによる方法。
４１．オリフィスが多数回の鋳造に使用される請求の範囲７または請求の範囲８乃至４０のいずれかによる方法。
４２．オリフィスが各鋳造後配置される請求の範囲７または請求の範囲８乃至４２のいずれかによる方法。
４３．オリフィスが型基板のインサートとして形成されている請求の範囲７または請求の範囲８乃至４２のいずれかによる方法。
４４．オリフィスは、金属源と関連して配置され、金属源からのびた揚昇管とオリフィスを形成する材料との間にセラミックファイバガスケットを用いて供給が行なわれる請求の範囲７または請求の範囲８乃至４３のいずれかによる方法。
４５．溶融金属源から型キャビティヘの重力作用に抗する溶融金属の上昇供給は、該源とキャビティヘの入口との間で、重力作用で下方へ流れる金属の流れがなく行なわれる前記請求の範囲いずれかによる方法。
４６．前記請求の範囲いずれかの方法により成形された金属製品。
４７．前記請求の範囲いずれかの方法を実施する装置。