JPS6195760A

JPS6195760A - 鋳造方法及び鋳造装置

Info

Publication number: JPS6195760A
Application number: JP21888384A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Hayashi; 芳郎林; Akiyoshi Morita; 章義森田; Yoshio Ekino; 浴野　芳夫; Isamu Yuki; 勇結城; Masahiro Taguchi; 田口　正浩; Toshika Masaoka; 正岡　利鹿
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-10-18
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1986-05-14

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、差圧を利用する鋳造技術に係り、より詳しく
は従来の吸引鋳造法及びその装置を改良するべく図られ
た鋳造方法及び鋳造装置に関する。

〔従来の技術〕

差圧を利用する鋳造方法としては、密閉した炉内の溶湯
面に低い空気圧を加え、溶湯をストーク等を通じて押し
上げて炉上方の鋳型の中に注入、充填する低圧鋳造法や
、鋳型の内部を減圧し、型下方の炉中の溶湯をストーク
等を通じて吸い上げて鋳型内に注入、充填する吸引鋳造
法などがある。

低圧鋳造法は、１９１０年にＥ、　Ｆ、　Ｌａｋｅがそ
の原理を公表しその後数十年を経て実用に供され、現在
では相当に普及している鋳造法である。この方法では、
溶湯充填の際鋳型内部の空気が急速に効率良く外へ抜は
出ることが求められるた−め、従来より、ベントや空気
抜は等を設けて高い通気性を有するようにした鋳型や、
型自体の通気度が著しく高い鋳型などが使用されている
。即ち１通気度の低いｐＩ型、たとえばセラミックシェ
ル鋳型や石含鋳型等を用いて結電な鋳造品を製作するこ
とが極めて困難であった。

これに対して、吸引鋳造の技術においては、近年、特公
昭５２−３８９２４号公報等に記載されるように、セラ
ミックシェル鋳型等を使用するＣＬＡ法及びＣＬＶ法と
いう画期的な鋳造法がＧ、　Ｄ、　Ｃｈａｎｄｌｅｙや
Ｊ、　Ｎ、　Ｌａｍｂ等によって開発され、既に実用化
されている。即ち、これらの方法により、通気度の低い
鋳型を用いて効果的な吸引鋳造を行なうことができる。

その上、上記の方法は、溶湯を自由落下させて鋳型内に
上方より注入する普通の鋳造法と比較して、・ｊ）　鋳
造歩留が格段に高いこと、・■　　ブローホール、砂噛
み等の欠陥が少なく高品質であること、および・■　湯
廻りが良く薄肉品の製造が容易であることなどの利点を
有する。また、吸引鋳造法においては、高通気度の鋳型
（例えば、通常の砂型等）やベント等を設けた鋳型を利
用することができることは言うまでもない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、吸引鋳造法は、上記のように低圧鋳造法
に比して有利ではあるが、従来、鋳型内部を減圧して炉
中の溶湯を吸引するとき、溶湯中に溶存していた微細な
ガス気泡が、減圧により膨張しながら徐々に上昇し続い
て溶湯と共に鋳型内に入り、ｅ湯の凝固後も鋳型内にそ
のまま残留し、この結果製品内部に大小様々のピンホー
ルを形成する不良の鋳造製品を得ることが多かった。特
に、アルミニウム溶湯等を使用する場合に叫２溶湯中に
含有するガス量が多いため、鋳造製品のガス欠陥が非常
に甚しく、このため鋳造前に溶湯の脱ガス処理を十分に
ｈした上で該溶湯を鋳造に供する必要があった。

また、従来の吸引鋳造法は、真空ポンプ等を用いて鋳型
内部を連続的に減圧しながら炉中の溶湯を吸引し鋳型内
に充填する方法であったため、鋳型内部の減圧度を好ま
しいプロセスに従って変化するようにｙ４節することが
困難で、溶湯の吸引速度、即ち鋳込速度を自由に制御す
ることが困難であった。

本発明は、従来の吸引鋳造法奎改良するべくなされたも
ので、その−の目的は、上述した吸引鋳造法の利点を有
する他に、ガス欠陥が無い良質な鋳造品を製作すること
ができ、しかも鋳込速度を自由に制御でき鋳造操作が容
易な鋳造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記の鋳造方法を効果的に
実施することができ、しかも構造が簡単な鋳造装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の鋳造方法は、吸引鋳造法を基本とし、溶湯の吸
引前に、減圧により溶湯の脱ガス処理を行ない、吸引時
には所謂背圧が全くがからないようにした方法であり、
一般に開学な減圧度低下操作によって溶湯に吸引速度を
調節することができるようにした方法である。すなゎち
、溶湯が入った溶解炉または保温炉を収容した炉チャン
バと、ストーク等を用いて、該溶解炉または保温炉と連
通しかつ高低を問わず通気性を有する鋳型を収容した鋳
型チャンバとを夫れ密閉してその内部を減圧し、その後
炉チャンバ内部の減圧度を低下させて両チャンバ内部間
に適当な圧力差を生じさせ、該圧力差により前記溶解炉
または保温炉内の溶湯を吸引して前記鋳型内に充填して
鋳造することを特徴とするものである。なお、本発明に
おいて、減圧度の低下とは、真空度を低減してより大気
圧寄りの圧力にすることを意味する。

さらに、本発明の方法において、好ましくは炉チャンバ
内部の減圧度を低下させ続いて該内部を大気圧を越える
圧力１例えば約２〜３気圧以上に加圧して、溶湯に加わ
る押圧力を一層増大せしめるとよく、また好ましくは、
炉チャンバ内部の減圧度を低下させるとき、空気の代わ
りに不活性ガスを炉チャンバ内に導入するようにすると
よい。

また１本発明の鋳造装置は、溶湯が入った溶解炉または
保温炉と、該炉の上方に設置した通気性を有する鋳型と
、前記炉と鋳型を連通ずるように設けたストークと、前
記炉を収容する密閉可能な炉チャン／へと、前記鋳型を
収容する密閉可能な鋳型チャン／へと、前記両チャンバ
と接続しその内部を夫れ減圧する減圧装置と、前記両チ
ャンバ内部の減圧度を夫れ低下させる減圧度低下手段と
を備えてなり、好ましくは、炉チャンへの内部を大気圧
を越える圧力に加圧する加圧装置、またはアルゴンガス
等の不活性ガスを炉チャンバ内に導入するガス導入装置
を備えてなることを特徴とするものである。

〔作用〕

次に１本発明の詳細な説明すると、まず、本発明の鋳造
方法では、溶湯の吸引前に、鋳型内部に加えて、炉を収
容した炉チャンバを好ましくは１０Ｔｏｒｒ以下の真空
度まで減圧しその状態をある時間保たせる。このとき、
溶湯中に溶存していたガス、例えば酸素ガス、水素ガス
、窒素ガス′等の気泡が膨張しなから溶湯中を上昇し、
溶湯面の上方に出て、その後排気される。

従って、溶湯を鋳型内に注入充填する前に、予め溶湯中
の溶存ガスを完全に外へ除去しておくことができる。減
圧の継続時間は溶湯の種類や性状等に応じて適宜設定す
ればよく１例えば溶存ガス量が多いアルミニウム溶湯等
を使用する場合には長時間減圧状態を保つことが必要と
される。

また、本発明の鋳造法は、炉チャンバ内部の減圧度を好
ましくは徐々に低下させることによって、差圧を生じさ
せ、溶湯を吸引し鋳型内に充填する方法である。すなわ
ち、炉チャンバ内部の減圧度の下降具合によって溶湯の
吸引速度が変化する。従って１本発明では、簡単な減圧
度低下操作１例えばバルブを開けてリークさせる操作に
よって溶湯の注入充填速度を自由に調節することができ
る。さらに、例えば減圧計を炉チャンバに取り付はチャ
ンバ内部の減圧を実測しながら減圧度低下操作を行なう
ことにより、あるいはコンピュータをバルブ等の減圧り
段に接続し所定のプログラムに従って減圧度低下操作を
自動制御することにより、溶湯の充填速度をより一層正
確に調節することができる。

さらに、従来の吸引鋳造法では、場合により若干の所謂
背圧が加わる。しかし、本発明の方法では、溶湯の充填
時、減圧処理によって空気が鋳型内部に残留していない
だけでなく、上記の脱ガス処理によって溶湯中の溶存ガ
スが溶湯と共に鋳型内に運ばれてくることもない。従っ
て、所謂背圧が吸引された溶湯に全く加わることなく、
高い圧力差により吸引鋳造することができる。

また１本発明の鋳造方法において、必要により炉チャン
バ内部の減圧度低下に続いて該内部を大気圧を越える圧
力に加圧すると、炉チャンバと鋳型チャンバの内部圧力
差が一層増大し、溶湯の鋳込速度が著しく上昇する。ま
た、炉チャンバ内部の減圧度低下の際空気の代わりに溶
湯に対して不活性なガスを炉チャンバ内に導入すれ′ば
、溶湯の酸化、変質等の不具合を回避でき、清浄な溶湯
を鋳型内に充填させることができる。

また１本発明の鋳造装置は１本発明の鋳造方法を実施す
るのに必要な要素や部材を備えてなり、上記の諸作用を
有効に発揮することができる。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面により説明する。

第１図ないし第４図において、■は１通気性を有する鋳
型を示し、４は、溶湯５が入った溶解炉または保温炉を
示す、鋳型１は、その通気性の高低が任意であり、通気
度の高い砂型等でも、通気度の低いセラミックシェル鋳
型や石膏鋳型等でもよい。また、鋳型１は、一体成形し
てなる一体タイブの型でも、各型分割部材を結合してな
る分割タイプの型でもよい。なお、分割タイプの型であ
る場合には、溶湯の漏出を防止するため、見切り部に適
当なシールが必要である。

また、上方の鋳型ｌと下方の炉４は、スｂ　−り２を介
して連通しており、炉中の溶湯５をストーク２を通じて
吸い上げ鋳型１のキャビティ３に注入することができる
ようになっている。

ストーク２は、通常使用されている通気性が無いもので
もよい。

また、６は、鋳型ｌを収容した気密の鋳型チャンバを示
し、７は炉４を収容した気密の炉チャンバを示す。鋳型
チャンバ６および炉チャンバ７は、図示しないが夫れ蓋
を備えてなり。

鋳型ｌおよび炉４を入れ替えることができるようになっ
ている。鋳型チャンバ６の排気口８および炉チャンバ７
の排気口９は、バルブａおよびバルブｂを介して、続い
て共用のバルブＣを介して真空ポンプ（図示せず）と接
続されており、該ポンプの作動によりチャンバ６，７内
の空気を外へ排気し各チャンバ内部を減圧することがで
きるようになっている０両チャンへ６゜７の排気系は別
個独立に設けてもよい。また、鋳型チャンバ６の吸気口
＋１はバルブｅを介して、かつ炉チャンバ７の吸気口１
０はバルブｄを介して、夫れ外気と連通している。従っ
て、バルブａないしｅを全て閉じることにより、鋳型チ
ャンバ６および炉チャンバ７を共に密閉することができ
る。さらに、炉チャンバ７の吸気口１０には、必要によ
り、エアーポンプ等の加圧装置または不活性ガスボンベ
等のガス導入装置を接続することもできる。

次に、ｈ記の構成をなす鋳造装置を使用しての鋳造工程
を説明すると、まず第１図に示すように、バルブａ、ｂ
、ｃを開いたままでバルブｄ、ｅを閉じ、真空ポンプを
作動させ、鋳型チャンバ６内および炉チャンバ７内の空
気を排気して、両チャンバ内部の減圧を開始する。なお
、両チャンバ６．７内の減圧速度がほぼ同一になるよう
に排気するのが好ましい。そして、両チャン／へ内部が
１０Ｔｏｒｒ以下の真空度になるまで減圧を進め、その
後その減圧状態を保つ。

この場合、両チャンバ６．７の真空度がある程度になっ
たとき、ガス気泡が溶湯５中に現われ始め、その後該真
空度の上昇につれてカス気泡の数は増加した。発生した
ガス気泡は、膨張しながら徐々に溶湯５中を上昇し、溶
湯面の上方に出て、その後排気された。

次に、バルブｂを閉じた後、ノヘルブｄを徐々に開けて
空気あるいは不活性ガスを炉チャンバ７内に吸気し、炉
チャンバ内部に減圧度すなわち真空度を緩やかに低下さ
せ続ける。この結果、鋳型１のキャビティ３と炉チャン
バ７の内部との間に圧力差が生じ、この圧力差により、
炉４中の溶湯５が、第２図に示すようにスｈ　−り２内
を通じて吸い上げられていき、続いて第３図に示すよう
に鋳型ｌのキャビティ３に注入、充填された。この場合
、バルブｄの簡単な開閉操作によって、炉チャンバ７の
真空度低下の進捗具合を任意に調節することができ、従
って溶湯５の注入、充填速度を自由に制御することがで
きた。また、Ｎ圧解除に続いて炉チャンバ内部を大気圧
を越える圧力に加圧すると、溶湯５の吸引速度が格段に
増大し、鋳造を迅速に行なうことができた。

その後、キャビティ３に充填された溶湯５の凝固が完了
したとき、バルブａを閉じ、バルブｅを開けて鋳型チャ
ンバ６内の減圧を解除する。なお、炉チャンバ内部を加
圧している場合には、鋳型チャンバ内部の減圧解除と同
時に炉チャンバ内部の加圧を解除する。すると、第４図
に示すようにストーク２内の未凝固の溶湯５が落下し再
び炉４内に戻った。その後、鋳型チャンバ６内より鋳型
ｌあるいはストーク２と一体になった鋳型１を取り出す
。

而して、得られた製品は、ガス欠陥が全く無い清浄な鋳
造品であった。勿論、ブローポール欠陥等も無く、極め
て良質であった。また、不要な未凝固溶湯の回収により
鋳造歩留りが著しく高かった。

上記実施例では、真空ポンプおよびバルブを用いている
が、これらには限定されず、チャンバ内部を減圧する他
の減圧装置、およびその減圧度を低下させる他の減圧度
低下手段１例えば電磁比例弁等を使用してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の鋳造方法は、次のような効果を有
する。

（イ）溶湯の吸引、充填前に、炉全体を減圧下好ましく
は１０Ｔｏｒｒ以下の真空度の下において溶湯の脱ガス
処理を行なうことにより、ガス欠陥の全く無い鋳造品を
製作することができる。

（ロ）一般に簡単な減圧度低下操作によって、両チャン
Ａ内部間の差圧、すなわち溶湯の吸引充填速度を自由に
調節することができ、従来の吸引鋳造法に比して鋳造の
作業性が向上する。

（ハ）また、上記の溶湯の脱ガス処理等により。

溶湯の充填時所謂背圧が吸引された溶湯に全く加わるこ
とがなく、高い圧力差により吸引鋳造することができ、
よって湯廻りが極めて良好となり、薄肉品を容易に製造
することかできる。

（ニ）さらに、セラミックシェル鋳型等の通気度の低い
鋳型を利用することができ、精密鋳造品の製作が可能で
ある。また、上記のＣＬＡ法等と同様に、未凝固の溶湯
を再び炉に回収することにより、鋳造歩留を格段に高め
ることができる。

（ホ）場合により、減圧度低下に続いて炉チャンへの内
部を大気圧を越える圧力に加圧することにより、溶湯の
充填速度を一層高め、鋳造品の生産性を向上させること
ができる。また、減圧度低下の際不活性ガスを炉チャン
へ内に導入させることにより、極２めて清浄な溶湯を鋳
型内に充填することができ、真空溶解および真空鋳造を
必要とする材料よりなる製品の製造に容易に適用するこ
とができる。

また、本発明の鋳造装置は、上述の如き効果を奏する本
発明の鋳造方法を最も効果的に実施することができ、し
かも構造が簡単で経済的に有利であるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例の鋳造装置を使用
しての鋳造工程を示す図である。図中。１・・・鋳型　　　　　　　　　　２・・・ストーク４
・・・溶解炉または保温炉　　５ｊ・・溶湯６・・・鋳
型チャンバ　　　　　７・・・炉チャンバ特許出願人　
　トヨタ自動車株式会社（ほか１名）第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶湯が入った溶解炉または保温炉を収容した炉チ
ャンバと、該溶解炉または保温炉と連通しかつ通気性を
有する鋳型を収容した鋳型チャンバとを夫々密閉してそ
の内部を減圧し、その後炉チャンバ内部の減圧度を低下させて両チャ
ンバ内部間に適当な圧力差を生じさせ、該圧力差により
前記溶解炉または保温炉内の溶湯を吸引して前記鋳型内
に充填して鋳造することを特徴とする鋳造方法。
（２）炉チャンバ内部の減圧度を低下させ続いて該内部
を大気圧を越える圧力に加圧して、溶湯に加わる押圧力
を一層増大せしめたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の方法。
（３）炉チャンバ内部の減圧度を低下させるとき、不活
性ガスを炉チャンバ内に導入するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
（４）溶湯が入った溶解炉または保温炉と、該炉の上方
に設置した通気性を有する鋳型と、前記炉と鋳型を連通
するように設けたストークと、前記炉を収容する密閉可
能な炉チャンバと、前記鋳型を収容する密閉可能な鋳型
チャンバと、前記両チャンバと接続しその内部を夫れ減
圧する減圧装置と、前記両チャンバ内部の減圧度を夫々
低下させる減圧度低下手段とを備えてなることを特徴と
する鋳造装置。
（５）炉チャンバの内部を大気圧を越える圧力に加圧す
る加圧装置を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
４項記載の装置。
（６）不活性ガスを炉チャンバ内に導入するガス導入装
置を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
の装置。