JPS63501857A - 金属鋳物の製造方法及びモールド - Google Patents

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】 ■立ｌ 金属鋳物製造方法 この発明は、例えば膨張ポリスチレンの如き分解可能な型を用意し、非接着砂中 に型を、うめ込み、モールド凹部の限定されたモールドを形成するべく砂を固着 させ、溶解金属を凹部＾、供給し、鋳物を形成すべく溶解金属を凹部中に固め、 凹部への溶解金属の供給をやめ、凹部がら鋳物を取り出す全モールド処理を用い た金属鋳物製造方法に関する。ここで、上記型は、凹部へ供給される金属あるい は、金属の凹部への流入前の加熱によっ°て分解させられるものである。

背景技術 今まで、高品質のアルミニウムおよびアルミニウム合金の鋳物を製造するため全 モールド処理を用いる場合、不正確および劣等な表面仕上げとなってしまうとい う問題点があった。

発明の開示 この発明の目的は、この問題点を解決することにある。

この発明によれば、我々は以下のステップから成る金属鋳物製造方法を提供する ものである。すなわち、分解可能な型を用意し、上記型を非接看破の中にうめ込 み、モールド凹部を限定するモールドを形成するため砂を固め、上記凹部中に溶 解金属を供給し、鋳物を形成すべく溶解金属を凹部中で固め、凹部への溶解金属 の供給をやめ、鋳物を凹部から取り出すステップから成り、上記金属が、アルミ ニウムおよびアルミニウム合金から成り、モールドの少なくとも一部が、密度の 大きい少なくとも５０重量％の砂を含む砂によって形成されている。

、上記モールドの一部が、非接看破で出来た少なくとも１つのモールド形状から 成る。

上記モールドの一部が、非接看破から成り、モールドの全部あるいは大部分を占 める。

上記モールド凹部が、上記型の中に含まれる少なくとも１つの形成されたモール ド形状から成る。

上記モールドの一部が、上記型の中に含まれる少なくとも１つの形成されたモー ルドから成る。

上記モールド形状は、ここで限定可能である。

形成されたモールド形状を除くモールドの全体は、密度の大きい少なくとも５０ 重量％の砂を含む非接看破から成る。

１　他の態様による本発明の金属鋳物製造方法は、分解可能な型を用意し、上記 型を非接看破の中に゛うめ込み、モールド凹部を限定するモールドを形成するた め砂を固め、上記凹部中に溶解金属を供給し、鋳物を形成すべく溶解金属を凹部 中で固め、凹部への溶解金属の供給をやめ、鋳物を凹部から取り出すステップか ら成り、上記モールド凹部が密度の大きい少なくとも５０重量％の砂から成る規 定のモールド形状から成る。

上記モールド形状を、非接看破で形成することも可能であり、接着剤によって接 着された砂によって形成することも可能である。

この発明のどちらの態様においても、非接着の砂の全部あるいはほぼ全部は、通 常の不純物を除いてジルコン砂から成り、接着された砂の全部あるいはほぼ全部 は、ジルコン砂および接着剤から成る。

少なくとも５０重量％およびほとんど全部ジルコン砂を使用することによって、 我々は、モールドがシリカ砂の如き他の砂でできている時に全モールド処理を用 いて前述したモールド形状の金属鋳造を行う場合と比較して、鋳物の品質が大幅 に改善されることを発見した。

上記改善のしくみを解析すれば、砂の密度が、鋳造される溶解金属の密度とほぼ 同じであるためであることがわかる。これは、モールド形状に働く水圧が最小と なり、鋳造中にモールドの安定性が向上し、鋳造の最終精度が大幅に向上するた めである。

ここで規定されるモールド形状を有するモールドが、比較的薄く、片もち状にモ ールド凹部の残り部分から大きく離れて延びている部分を有しているため、この 部分には、最小の水圧が加わることとなり、モールドの安定性が大幅に向上する こととなる。従って、モールドか他の砂で出来ている場合にしばしば見受けられ るその様な部分の破壊は、回避される。

また、解析によれば、鋳物の品質は、ジルコン砂が他の砂に比べてよりコンバト クに固着性のよいモールドを作り出すため、より向上すると見られている。事実 ９コンバトク化の向上により、溶解金属の水圧負荷に対向するため従来の砂の場 合と同じモールド強度を得るために、砂の上部が少なくともよいものである。こ れは、ジルコン砂が、従来の砂に比べて約２倍の密度を持っているためである。

その方法は、型をコーティングしないままで砂の中へ直接にうめ込むことによっ て達成される。

また、我々は、ジルコン砂を用いる場合、型に非溶解メッキをする必要のないこ とを発見した。これは、非常に重要に効果である。なぜなら、シリカ砂の如き他 の砂を用いる場合に通常適用される非溶解メッキは、特に、コア部分にほどこす ことが非常にむずかしく、鋳物を取り外すこともたいへんむずかしいものである 。

さらに、従来の非溶解メッキは、破壊なしの製品の取り外しをむずかしくし、特 に、モールドの特に薄い部分をすばやく満す場合に、型の燃焼および蒸発によっ てむずかしくする。

また、砂の中にうめ込む前に、型に非溶解コーティングをほどこすこともできる 。例えば、ワニス、ペイント。

スターチの如き物が、鋳物の表面仕上げを向上させる。

また、非溶解コーティングは、モールドの薄い部分を補助するためのコーティン グとすることも出来る。

我々は、シリコン砂が、他の砂よりモールドのコンパクト化および専有性により すぐれていることを発見した。

これは、ジルコン砂が、他の砂より流れ易いより球状の形を持っているためであ ると思われる。

ジルコン砂は、その非溶解性に基づくその経済的な熱返遠性によって再度清浄さ れ返還され、その結果、ロス特表昭６３−５０１８５７　（４） およびちりの発生の問題も最小限となる。

鋳物の最終精度もまた、ジルコン砂の低い熱膨張率によって向上されると考えら れる。これは、モールド形状とモールドの主壁との間の位置ずれを無視できる値 に抑え、本発明で達成される特別な精度および再現性を与える。また、これは、 金属固着の間におけるモールド形状と鋳造金属との間の圧れきを抑え、それによ 、す、他の砂の場合と比べ大幅に表面仕上げを向上させることができる。

また、本発明に従って作られた鋳物の機械特性は、伯の砂の場合のものと比べ向 上している。これは、より速い鋳造冷却率を与えるジルコン砂の熱容量による。

形成されたモールド形状は、フラッシュの発生防止、経済性等の分解可能の型を 用いた従来の鋳造のすべての効果を持つと共に、以下の効果をも有する。すなわ ち、これまで、比較的複雑な凹部を有する鋳造の型を用いる場合、その型は、そ れぞれ凹部の一部をなす複数の薄い型のスライスをお互いに接着剤によって固着 することによって作られていた。一般的には、複雑な型は、５つのスライスによ って構成される。

そして、これらの個々のスライスを調整して、にかわでお互いに組み立てること が必要である。しかし、それを達成することは、非常に大変な問題であった。な ぜなら、個々のスライスは、そのエツジングおよび調整において形を変えること があり、正確に組み立てることが不可能であった、また、適量の接着剤を供給す ることがむずかしく、もし多量の接着剤を供給した場合、それは、ジヨイントラ インからはみ出してしまい、そのはみ出したにかわを取り除くことが必要である 。そのにかわは、鋳物に欠陥を与え、そして、凹部内部からはみ出したにかわを 取り去ることは困難であった。また、供給した接着剤が少量だった場合、接着力 が充分ではなく、スライスが分離してしまう危険があった。

さらに、多くの問題が、非接看破で凹部が満される場合に発生した。

コアの如き前もって形成されたモールド形状は、正確に寸法法めされ、鋳物の精 度が、凹部の内部の精度によって決められるため、鋳物の精度をモールド形状に よってコントロールすることができる。加えて、多量のにかわによる問題や凹部 が砂で満される場合の問題が回避される。

さらに、上記分解可能な型は、フローイングした後にただちに使用することが出 来る。これは、エツジングや調整の必要がな（、鋳物の精度が、前もって形成さ れたモールド形状によってコントロールされるためである。

この発明の他の特徴は、以下の如く説明される。

型は、金属がモールド凹部に供給された時に金属の熱によって分解される。

または、型は、モールド凹部に金属が供給される前に分解される。

型は、凹部のキャスティング部分を形成するキャスティング部を有し、凹部のキ ャスティング入口部分を形成する入口部を有している。

型は、凹部の走行システム部分を形成する走行システム部を有し、凹部の走行入 口部分を形成する走行入口部を有している。

金属は、モールド容器のオリフィスを通してソースからモールドへ供給される。

型のキャスティング入口部は、オリフィスとのキャスティング位置に配置され、 砂がキャスティング部およびキャスティング入口部の回りへ流れ込まれ、型が、 砂の中へうめ込まれる。

型の走行入口部は、オリフィスとのキャスティング位置に配置され、砂が、キャ スティング部、走行システム、および走行入口部の回りへ流し込まれ、型が砂の 中へうめ込まれる。

型を、容器中に載置された供給部材によって容器中に支持することも可能であり 砂が、容器中に流し込まれ、型がうめ込まれる。その後、金属は、供給部材によ って備えられた通路を通してモールド凹部へ供給される。

型は、モールドボックスあるいはコンテナーを形成するため、モールドベースか ら上方ら延びる円周壁の中に載置することも可能であり、そのモールドボックス あるいはコンテナー中に、砂が流し込まれ、型がうめ込まれる。

型は、その表面仕上げを向上させるため非溶解コーティングすることも可能であ る。

型は、その表面仕上げを向上させるため、コーティングしないか、ペイント、ス ターチの如き溶解コーティングすることガ望ましい。

型がうめ込まれる砂は、振動や真空にすることや他の手段を組み合わせることに よって固められる。

大気圧より低い圧力が、鋳造中にモールドへ供給され、固体化を助長し、型の分 解廃物や蒸気を排出させる。

金属が、重力によって溶解金属の源からモールド凹部へ下方へ供給される。

あるいは、金属を、重力に対向して溶解金属の源からモールド凹部へ上方へ供給 することが望ましい。

溶解金属の源は、凹部の位置より低い位置におかれた貯蔵類から成ることが望ま しい。

金属は、通路を通ってモールド凹部へ供給され、その通路の一端は、上記源の溶 解金属の中に入っており、その他端は、モールド凹部に接続されており、その中 間部は、溶解金属の自由端が通過する様に伸びている。

金属を、貯蔵類から凹部へ通路を通して上方へくみ上げるためポンプを備えるこ とも可能である。

金属は、凹部の低部にくみ上げられる。

鋳造される金属は、貯蔵類に固体のままで供給され、貯蔵類で溶解される。

貯蔵類は、金属が固体で供給される供給領域および溶解金属がポンプですくい上 げられるキャスティング領域とを有する。

貯蔵類は、供給領域とキャスティング領域との間に加熱領域を有しており、その 加熱領域において金属に熱が加えられる。

また、鋳造される金属を、貯蔵類から離れて設けられた源から溶解状態で貯蔵類 へ供給することも可能である。

金属は、貯蔵類へひしゃくを使って供給される。

金属は、貯蔵類へ、ラウンダーを使って供給される。

金属は、貯蔵類から分離した溶解炉から貯蔵類へ供給される。

金属は、電磁ポンプあるいは液圧ポンプによってくみ上げられる。

シールされたハウジング中に貯蔵類を設け、そのハウジング内に圧力をかけて金 属を上方へ付勢し、貯蔵炉内の金属のレベル以下に伸びている直立チューブを通 してくみ上げることも可能である。

金属が固った後、直立チューブ中の金属は、モールドの入口位置より下に下り、 その後、モールドおよび鋳物は、モールドベースと共に金属源からとき放たれる 。

鋳物は、モールドから砂を傾けて排出するか、流動化して排出することができる 。

モールドから鋳物を取り外した後、入口部、走行システム、供給システムが、鋳 物から取り外される。

モールド凹部は、重力に対向して上方に流れる金属で満される。

モールド四部は、モールド凹部内において重力の影響による金属の下方への流れ なしに満される。

金属が、低圧力供給システムによってモールド凹部中へ供給され、低圧力供給シ ステムが、モールド凹部中の圧力と溶解金属源の圧力との間の差圧力を発生する 。

上記差圧力は、０．１〜１．０大気圧および０．２０〜０．７０大気圧の範囲内 である。

モールド凹部は、最終キャスティングが製造され、金属が１つの場所でキャステ ィング部へ供給され少なくとも１つのキャスティング部から成り、そのキャステ ィング部は、重力の影響で下方への流れのない通路に沿ってキャスティング部の 他の部分からその１部への供給のない様になっている。

モールド凹部は、最終キャスティングが製造され、金属が複数の場所でキャステ ィング部へ供給される少なくとも１つのキャスティング部から成り、そのキャス ティング部は、重力の影響による金属の下方への流れなしに、重力に対向して複 数の場所から上方へ金属を供給することによって満される。

゛　モールド凹部は、キャスティング部分と直接に連通されたキャスティング入 口部分を有している。

凹部のキャスティング入口部分は、金属源と連通した凹部の走行入口部を有する 凹部の走行システム部と連通している。

キャスティング入口部分は、走行システムなしに、金属源と連通している。

入口部分は、オリフィスに対して、型の入口部をオリフィスに密封状態に挿入す ることにより、キャスティング状態に置かれる。

オリフィスは、溶解金属に対し抵抗力を持っている熱遮断非溶解材料によって裏 付けされあるいは作られている。

オリフィスは、複数の鋳造に再使用される。

あるいは、オリフィスは、各鋳造動作の後に配置される。

オリフィスは、モールドベースに挿入することによって形成される。

オリフィスは、金属源とキャスティング状態に置かれ、金属源とオリフィスの形 成される部材との間に伸びる直立チューブとその部材との間にセラミック繊維ガ スケットを用いることによって金属供給が行われる。

溶解金属源からモールド凹部への重力に対向した上方への溶解金属の供給は、金 属源と凹部への入口との間における重力の影響による金属の下方への流れなしに 達成される。

金属が、重力によってモールド凹部を満すために下方に下る場合におこる欠点は 、重力で落ちている間の金属の動作による。制御不可能な飛びはね、はね返し、 うねり等は、酸素、ガス、および型およびモールド材料からの分解物を金属中に 入れることとなる。たとえは、金属の流れがより静かな場合でも、金属の冷たい 流れは、分解スチレン蒸気からの炭素欠陥を作り、それは、鋳物の部分における 効果的な２つの流れの合流を防げる。

金属を重力に逆って上方へ供給することによって、我々は、上述の如き問題が解 決され減少されることを見い出した。なぜなら、水平に金属の表面が静かに上昇 することにより、金属は、分解可能な型および分解物と混合せずに分解される。

これは、型の分解は、前進する金属表面の前で起こるからである。

分解可能な型により、我々は、型とは、固体となっている時は、その周りの砂を ささえるほどに十分に強く、モールド凹部から排出されるべく分解可能であるも のを意味するとする。例えば、型は、砂の中にあってガス状に変換することによ って分解することができ、砂は、変換された物質を凹部の外へ排出する。型に熱 を加えることが可能であり、それにより、型は、蒸発するか燃焼するか他の化学 反応を起こす。適当な分解可能な型としては、加熱によりガスに変換して分解す る膨張されたポリスチレンがあげられる。そのような型は、蒸発型として一般に 知られている。もちろん、分解物のいくばくかは、すすの如き微小固体物質とな るが、これらは、ガスと共にモールド凹部の外へ排出することができる。例えば 、微小物質間の孔を通して排出することができる。型は、モールド中で鋳物とな る溶解金属の熱によって分離されているが、例えばキャスティングに先立って熱 を加えることにより前もって分解することも可能である。

我々は、モールド形状とは、金属と接触する上面および下面を有し、その主壁か ら内側へ突出しており、そして、モールドが、通常の不純物を除いて１００％シ リカ砂から成り、ＬＭ２５アルミニウム合金が鋳造金属である場合、モールド形 状によって出来た鋳物が、凹部の主壁で規定された鋳物部分に最も近い部分にお ける設計値から少なくとも５％変位するものとした。例えば、モールド形状のど のセクションの長さも、その最も薄い部分の厚さの少なくとも２倍あり、それに より、そのセクションは、モールド凹部の主壁に接続されている。

ここでは、砂として、我々は、ジルコン砂あるいは、モールドを作るのに適して おり、２〜３　ｇｍ／　ｃｃの密度を有するものとした。

他の態様では、我々は、分解可能な型をうめ込む砂が固められた非接看破からな るモールドを備え、このモールド凹部中に上記モールド形状を備え、ここで規定 した少なくとも５０％の砂を用いた。

この発明の実施例は、添付の図面により以下で説明する。

図面の簡単な説明 第１図は、この発明を実施した方法を達成させるための装置の一部断面図： 第２図は、第１図に示す鋳物のための型の斜視図：第３図は、第１図に示す装置 に用いられる低圧キャスティング装置の縮小断面図： 第４図は、この発明の第２実施例に係る第１図および第２図の型および装置に用 いられる溶解保持炉の縮小断面図： 第５図は、この発明の第３実施例を達成させるための装置の断面図： 第６図は、この発明の第４実施例を達成させるための型の断面図である。

叉１１１Δ１ｆｌｌ１ 図面に示す如く、膨張したポリスチレンでできた型は、参照番号１０で示され、 この型は、製造される最終鋳造の形状を有するキャスティング部１１と、キャス ティング入口部１２との２つの部分からなつっている。上記型１０は、モールド 装置へポリスチレンの微粒子を従来と同じ方法で流し込むことによって作られる 。すなわち、モールド装置において、それらは所望の形状のダイの中へ噴射され る様になっている。

その微粒子を溶けさせて膨張させるためスチームが噴射され、その膨張したポリ スチレンの型は水で冷却され、ダイから取り外される。

図示した例によれば、型は、キャスティング部１１および１２が１つのモールド から成っているが、最終鋳造および入口および入口走行システムの形状に従って 、２つ以上の分離された部分を適当な接着手段によって結合されたモールドでも よい。

その型は、保持される前、通常の型の収縮が使用前に発生する。もちろん、型お よび最終鋳造の収縮のため、型の作られるダイはあらかじめ大きめになっている 。

型１０は、挿入部１４に形成された円筒状のオリフィス１３に対しその入口部１ ２がぴったりと係合する様に位置決めされる。そして、挿入部１４は軽量セメン トの如き適当な遮断非溶解材料によって作られ、モールドベースポード１８の開 口１７に、ボルト１６とプレート１５とによって着脱自在に位置決め固定されて いる。底面と上面とが開口した壁部材が、モールドベース１８上に位置しており 、型１０は、オリフィス１３と係合したその入口部１２によってコンテナー１９ 内に支持されている。それから、砂２０が、型１０の回りのコンテナ１９中に流 し込まれ、型１０は、砂２０中にうめ込まれ、モールド凹部Ｃを決定するモール ドＭが形成される。

キャスティング部１１は、モールド形状９を有するモールド凹部Ｃを備える様に 形成され、モールド形状９は、メイン壁８から凹部Ｃの内側に突出し、この実施 例においては、形状９の部分の最小の厚さの３倍の距離りを有する様になってい る。そして、上記部分７によって、形状９は、メイン壁８とつながっている。

この実施例においては、砂は、１００％のジルコン砂から成り、その砂には、通 常の不純物を除くバインダ等の要素は含有されてはいない。要望によっては、そ の砂を、ジルコン砂以外に５０％以上の他の砂、すなわち、シリカ砂、オルバイ ン砂の如き２〜３　Ｑｍ／　ｃｃ範囲の容積密度を有する適当材料をまぜること も可能である。しかしながら、ジルコン砂が全部あるいはほとんど全部をしめる ことが望ましい。

ジルコン砂は、５０〜５００μｍの範囲のサイズを有し、その平均サイズは１５ ０μｍであるが、７５μｍ以下が望ましい。

この実施例においては、砂は、モールドベース１８およびコンテナー１９等を振 動させることによって型１０の周囲で固められる。ここで、他の適当な手段すな わち、モールド材料の内部側砂を吸引すること、あるいは、そ、れを組み合せる こと等に゛よって砂を固めることも可能であり、砂がコンテナ１９中に流し込ま れた後と同様に流し込まれている間に固めることも可能である。

それから、モールド材料２０および型１０の載置されたモールドベース１８は、 従来の如き低圧キャスティング装置Ｍに対して鋳造位置に置かれ、装置Ｍの直立 チューブ２１が、液止めシールを備えるため陶磁器のガスケット２２を挿入部１ ４と密封状態で係合する。

低圧ダイキャスティング装置Ｍは、電熱エレメント２４を有するシールされた貯 蔵器２５を有しており、その貯蔵器２５には、離れた溶鉱炉から例えば、ひしや くの如き手段によって溶けた金属が流し込まれる。直立チューブ２１は、通路を 有しており、その通路の下端は、炉中の溶けた金属中に沈められ、その通路の上 端は、モールドに挿入部１４を通して密封状態で接続されており、その通路の中 央部は、溶解金属の上端が通過するように延びている。また、溶解金属は、例え ば、ラアウンダーの如き他の手段によって搬送することもできる。溶解金属で満 された後、貯蔵器２５は、密封され、溶解金属がチューブ２１を上方に移動して 、キャスティング入口部１２に設けられたフィード部材を通過してモールド凹部 Ｃへ流入する様に貯蔵器２５に、０．２〜０．７大気圧でガス、空気、または窒 素が供給される。

溶解金属は、貯蔵器とは別に設けられた例えば電磁ポンプあるいは液圧ポンプの 如きポンプによって、大気から密封されていない保持炉から供給することも可能 である。

この実施例においては、金属は、ＬＭ２５アルミニウム合金であるが、他のアル ミニウム合金や純粋なアルミニウムで行うことも可能である。溶解金属は、直立 チューブ２１を通って、挿入部１４のオリフィスへ搬送されるが、ここで、溶解 金属の熱は、キャスティング部１１および入口部１２を徐々に溶かし始める。そ の熱により型１０は、ガスおよび／あるいは固形あるいは液体粒子に溶解され、 砂２０の粒子の間を通って凹部から排出される。従って、溶解金属は、型１０が 専有していた砂２０中のモールド凹部Ｃを専有することとなる。

モールド中へ溶解金属を搬送する最初の段階で、型の溶解蒸気あるいは他の溶解 物質の排出を助けるべくモールドの中を部分的に真空にすることも可能である。

モールド凹部Ｃが溶解金属で満された後、溶解金属は、自らを支持する様に固体 化して行く。それから、入口部の位置以下の溶解金属が貯蔵器へ戻る様に圧力が 除去される。そして、モールドおよび鋳物が、モールドベース１８と共に、キャ スティング装置Ｍとのキャスティング動作関係から解除され、その鋳物は、砂を 鋳物から注ぎ出すことよにって、あるいは、砂を流し出すこと等によって、モー ルド材料から解放される。そして、入口部が、鋳物から取り外される。

この実施例においては、オリフィス１３は、着脱自在の挿入部１４に形成されて いるが、オリフィス１３は、遮断非溶解材料以外でかつ遮断非溶解材料系列の材 料で形成することも可能である。例えば、オリフィスは、モールドベース１８を 形成するか、あるいはモールドベース１８上に載置されたアルミニウム板の開口 部に設けられた遮断非溶解材料の管とすることも可能である。挿入部１４は、鋳 造される金属およびオリフィス材料によって相当回数のキャスティングに使用す ることも、少ない回数のキャスティングに使用することも、１回ごとに取り変え ることもありうる。

この実施例においては、キャスティング入口部は、直立チューブと直接にキャス ティング動作に係わっている。

しかしながら、凹部の形状に対抗して溶解金属を上方に確実に送るため、複数の 場所から溶解金属の供給を行うキャスティングにおいては、複数のキャスティン グ入口部に、溶解金属が凹部の影響で下方に流れることなく凹部の面に対抗して 通るための走行システムを設けることも可能である。そして、その走行システム は、直立チューブと直接にキャスティング動作に関係すると共に、コンテナー内 に型を支持する機能を果す走行入口部を有している。

また、複数の別々のキャスティングを、おのおののキャスティングのための供給 入口部からキャスティング入口部まで伸びる供給システムによって同時にそれぞ れに溶解金属を供給することによって行うこともできる。また、溶解金属を供給 入口部へ供給するため１つ以上の直立チューブを設けることも可能である。おの おのの供給入口部は、キャスティング入口部で構成することも可能であり、走行 システムによって複数のキャスティング入口部に接続させることも可能である。

本発明の第２実施例においては、金属、方法、型および装置については、第１実 施例のものと関連して説明されるが、第１実施例が溶解金属をモールドへ供給す るため第３図に示す装置を用いていたのに対し、ここでは、第４図に示す如き装 置が用いられており、型の形状も異なっている。

この実施例においては、Ｍ４図に示す如くに、溶解保持炉３０が設けられており 、この溶解保持炉３０は、−膜長方形のベース３２および垂直方向の側壁および 端壁３３．３４を有する溶解しにくい容器３１によって構成される。ルーフ３５ は、容器３１の全幅にわたって伸びているが、容器３１の両端において挿入ウェ ル３６およびポンプウェル３７を形成すべく端壁３４の少し手前で止まっている 。ルーフ３５は、正方形の水平上端部３８と、垂直の側壁および端壁３９，４０ とから成っている。

そして、ルーフ３８は、溶解しにくい材料でできており、そのルーフ中には、熱 電ヒータ４１が設けられている。

ヒータ４１の温度と数およびルーフの上部３８の面積は、挿入ウェル３６におい て容器に挿入された鋳塊を溶解し、容器中に溶解金属を得る様に決められている 。下方に伸びる非溶解壁４２は、容器３１の挿入ウェルの端部に設けられており 、容器の主加熱部から挿入ウェルを分離している。そして、下方および上方に伸 びる非溶解１４３．４４が、水ンブ４６の設けられるキャスティング容器部分４ ５を形成するために容器のポンプウェルの端部に設けられている。この実施例で は、ポンプ４６は、第１図に示した直立チューブ２１の場合と同じ方法でモール ドベース１８に接続された直立チューブ４７を介して部分４５から金属をくみ上 げる電磁ポンプから成っている。また、キャスティング容器部分４５へ入る金属 を濾過するために壁４３．４４の間にフィルタ４８を設けることも可能である。

垂直チューブ４７とポンプ４６とによって通路が形成され、その通路の下端は、 炉の中の溶解金属中に沈められ、その上端は、挿入部１４と密封状態で係合する ことによってモールドと接続され、その中央部は、溶解金属の自由端が通る様に 伸長されている。また、炉に分離して他のタイプのポンプを用いることも可能で ある。例えば、液圧ポンプを用いるとか、モールド凹部に金属を供給するため第 １実施例の如くに炉自身に圧力を加えることも可能である。

この実施例においては、型は、第４図に示す如き形状を有しており、ＬとＴの比 は、５：１となっている。他の部分については、型は、第１実施例の場合と同じ であり、同じ要素に同じ参照番号が付けられている。

上述の如き実施例においては、以下の如き方法によって、重力に対抗して上方の モールド凹部へ供給される。

また、モールド凹部を、金属が重力の下で下方に流れて凹部を満す様に配置する ことも可能である。

第３実施例においては、型の形状が異なるだけで、金属および型の他の部分は、 第１実施例の場合と同じである。この実施例の場合、型は、第５図に示す如き形 状を有している。すなわち、モールド部９は、凹部の主壁８の対向する側面の間 に橋渡しされており、ＬｌおよびＬ２の長さを持つ２つのセクションを形成して いる。そして、おのおののセクションは、それぞれ最小厚Ｔ１およびＴ２を持つ ボート７により主壁８の側面に接続されている。この実施例においては、Ｌ１対 Ｔ＋の比は、９：１であり、Ｌ２対Ｔ２の比は２である。

この実施例においても、型１０は、第１実施例の如くに１００％のジルコン砂に うめられており、砂は、後述する如くにふたたび型のまわりに固められる。この 場合、型のキャスティング入口部１２は、型の上端にあり、金属が、キャスティ ング入口部１２を通してひしゃくＬからモールド中へ下方向に注がれる。もちろ ん、砂は、コンテナ１９中に保持されている。また、同じ形状のモールド凹部を 第１および第２実施例に適用することも可能である。

上述したすべての実施例のモールドの形状は、もし、モールドが不純物を有して いない１００％のケイ土砂でできている場合、Ｄ＋　、Ｄ２　、およびＤ３で示 す如くに凹部の主壁の最も近い部分に対して設計値から少なくとも５％変位する 。これに対し、本発明の場合は、例で後述する如くにそのような変位はおこらな い。

医−二し 第１図〜第３図に開示した装置は、第１図および第２図に示された形状の鋳物１ ０を作ることに使用した。１００％の未接着ジルコン砂が、モールドを形成する 砂２０として使用された。モールド部９の表面５１に対応する鋳物の表面と、型 の上面５２に対応する鋳物の表面との間の距離Ｄ＋は、おのおののキャスティン グごとに測定され、所望の値から平均で２．４％だけ変位していることが判明し た。

−Ｌ モールド１０の材料２０として１００％の非接着ケイ土を用いたモールドを使用 して、例・１の場合と同様の測定が行なわれた。この場合、上記距離Ｄ１は所望 の値から平均で１５．２％変位していることが判明した。

モールドの材料２０として１００％の非接着かんらん６砂を用いたモールドを使 用して、前の例の場合と同様の測定が行なわれた。この場合、上記距ＭＤ１は、 所望の値から平均で１１％変位していることが判明した。

九−先 例、１〜３の鋳物が、表面仕上げについて計測された。

例、１によって作られた鋳物は、型の表面を正確に再生し、砂による標準以上の 仕上げの劣化は見られなかった。

例、２および３の場合、すべての鋳物に表面仕上げの悪さが明らかに観測された 。

また、上記すべての例において、用いられた型には、表面仕上げを向上させるた めの非溶解コーティングおよびワッシャーも、溶解ワッシャーも用いられていな かった。すなわち、上記結果は、完全に被膜なしの型で得られたものである。

以下に示す鋳物の機械的特性は、例。１〜５から得られたものであり、おのおの の例の平均となっている。

例　０．２％Ｐ、Ｓ、伸長％　プリンウェルＭ、Ｐ、Ａ、　強度　ＨＢ ｌ　２７０　３　１１０ 他の例に比べて、非常によりよい機械特性が、例、１より得られることがわかる 。

上記すべての例において、鋳造金属は、１Ｍ２５アルミニウムであり、この材料 を同じ熱処理することにより、作られている。

第６図において、第１図〜第５図に用いたのと同じ要素には″を付けた同じ参照 番号が付けられている。

この実施例においては、モールド部分は、コア９”からなり、このコアは、通常 の不純物を除いた１００％ジルコン砂中に従来の方法で形成されている。前述し た如く他の砂を用いることも可能であり、少なくとも砂の５０％以下の部分がジ ルコン砂あるいは他の砂によって占められる。すなわち、上記コアを、シリカあ るいは混合砂の如き他の砂で構成することができる。ジルコンあるいは他の砂は 、従来のバインダあるいは接着剤によってコアに形成される。

上述の様に形成されたコア９″は、膨張されたポリスチレンの如き分散材料の型 １０”内に位置決めされる。

この実施例においては、上記位置決めは、前述した実施例の場合と同様にモール ド装置のダイの中においてポリスチレンを膨張させることにより行われる。すな わち、上記モールド装置のダイの中には形成されたコアが有り、そのため、コア が型の中の所望の位置に位置決めされる。

結合された型１０’と形成されたコア９″とは、通常の不純物の除かれた１００ ％ジルコン砂で出来たモールドＭ″のモールド凹部Ｃ″を形成するために用いら れる。

（本発明の第２の態様によればモールドＭ　ｌ）は適切な特定材料で形成するこ とも可能である。）そして、鋳造が、前述した実施例と同様に行われる。すなわ ち、前述した方法、装置によって第１図〜第３図あるいは第４図に記載した如く に金属を上方のモールド凹部中に供給することもできる、第５図に示す如くに下 方のモールドＭ　ＩＩ中に供給することもできる。また、１つ以上のコアを用い てモールディングを行うことも可能である。

金属が鋳造される場合、膨張されたポリスチレンは、溶解金属にとって変わられ 、形成された砂のコアは、鋳物の内部形状を規定すると共に、鋳物が固まった後 に、従来の方法で取り除かれる。

第６図には、モールド凹部Ｃ″を横切るコア９″のモールド形状が示されている が、モールド形状は、上述した限界を超えないかぎりどのような形状でもよく、 凹部ＣＩＩの主壁に１点で接続されることも可能である。゛モールド形状が、モ ールドの非接着砂中に到ることは、上述した発明の範囲を超えており、不可能で ある。

上述した開示された方法や機能および結果を達成させるための特徴あるいは図面 あるいは方法は、本発明をいろいろな形で適用した結果である。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和６２年　７ 月２９日

Claims (47)

【特許請求の範囲】
1. １．金属鋳物製造方法にして、分解可能な型を用意し、上記型を非接着砂の中に うめ込みモールド凹部を限定するモールドを形成するため砂を固め、上記凹部中 に溶解金属を供給し、鋳物を形成すべく溶解金属を凹部中で固め、凹部への溶解 金属の供給をやめ、鋳物を凹部から取り出すステップから成り、上記金属が、ア ルミニウムおよびアルミニウム合金から成り、モールドの少なくとも一部が、密 度の大きい少なくとも５０重量％の砂を含む砂によって形成されている方法。
2. ２．特許請求の範囲第１項記載の方法にして、上記モールドの一部が、非接着砂 で出来た少なくとも１つのモールド形状から成っている。
3. ３．特許請求の範囲第１項記載の方法にして、上記モールドの一部が、非接着砂 から成り、モールドの全部ある　いは大部分を占めている。
4. ４．特許請求の範囲第１項記載の方法にして、上記モールド凹部が、上記型の中 に含まれる少なくとも１つの形成されたモールド形状から成る。
5. ５．特許請求の範囲第１項記載の方法にして、上記モールドの一部が、上記型の 中に含まれるる少なくとも１つの形成されたモールド形状から成る。
6. ６．特許請求の範囲第４あるいは５項記載の方法にして、上記モールド形状は、 ここで限定可能である。
7. ７．特許請求の範囲第４項ないし第６項のいづれか１つに記載の方法にして、形 成されたモールド形状を除くモ　ールドの全体は、少なくとも５０重量％の密度 の大きい砂を含む非接着の砂から成る。
8. ８．金属鋳物製造方法にして、分解可能な型を用意し、上記型を非接着砂の中に うめ込み、モールド凹部を区画するモールドを形成するため砂を固め、上記凹部 中に溶　解金属を供給し、鋳物を形成すべく溶解金属を凹部中で固め、凹部への 溶解金属の供給をやめ、鋳物を凹部から取り出すステップから成り、上記モール ド凹部が、少なくとも５０重量％の密度の大きい砂から成るモールド形状から成 る方法。
9. ９．特許請求の範囲第８項記載の方法にして、上記モールド形状が、非接着砂で 形成される。
10. １０．特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１つに記載の方法にして、 非接着の砂の全部あるいはほぼ全部は、通常の不純物を除いてジルコン砂から成 る。
11. １１．特許請求の範囲第８項記載の方法にして、上記モールド形状が接着剤によ って接着された砂によって形成される。
12. １２．特許請求の範囲第４項ないし第７項のいずれかあるいは特許請求の範囲第 １１項に記載の方法にして、接着された砂の全部あるいはほぼ全部は、ジルコン 砂および接着剤から成る。
13. １３．特許請求の範囲第１項ないし第１２項のいずれか１つに記載の方法にして 、型は、凹部のキャスティング部分を形成するキャスティング部を有し、凹部の キャスティング入口部分を形成する入口部を有している。
14. １４．特許請求の範囲第１３項に記載の方法にして、型は、凹部の走行システム 部分を形成する走行システム部を有し、凹部の走行入口部分を形成する走行入口 部を有している。
15. １５．特許請求の範囲第１項ないし第１４項のいずれか１つに記載の方法にして 、金属は、モールド容器のオリフィスを通してソースからモールドへ供給される 。
16. １６．特許請求の範囲第１３項あるいは１４項に従属する場合の特許請求の範囲 第１５項に記載の方法にして、型のキャスティング入口部は、オリフィスとのキ ャスティング位置に配置れ、砂がキヤスティング部およびキャスチング入口部の 回りへ流し込まれ、型が、砂の中へうめ込まれる。
17. １７．特許請求の範囲第１項ないし第１６項のいずれか１つに記載の方法にして 、型は容器中に載置された供給部材によって容器中に支持され、金属が、モール ド凹部中の供給部材によって備えられた通路を通してモールド凹部へ供給される 。
18. １８．特許請求の範囲第１項ないし第１７項のいずれか１つに記載の方法にして 、型は、コーティングされないか、溶解コーティングされる。
19. １９．特許請求の範囲第１項ないし第１８項のいずれか１つに記載の方法にして 、金属が、重力によって溶解金属の源からモールド凹部へ下方へ供給される。
20. ２０．特許請求の範囲第１項ないし第１８項のいずれかに記載の方法にして、金 属が、重力に対向して溶解金属の源からモールド凹部へ上方へ供給され、溶解金 属の源が、凹部の位置より低い位置におかれた貯蔵炉から成る。
21. ２１．特許請求の範囲第２０項に記載の方法にして、金属は、通路を通ってモー ルド凹部へ供給され、その通路の−端は、上記源の溶解金属の中に入っており、 その他端は、モールド凹部に接続されており、その中間部は、溶解金属の自由端 が通過する様に伸びている。
22. ２２．特許請求の範囲第２１項に記載の方法にして、金属を、貯蔵炉から凹部へ 通路を通して上方へくみ上げるためポンプが備えられている。
23. ２３．特許請求の範囲第２２項に記載の方法にして、金属は凹部の砥部にくみ上 げられている。
24. ２４．特許請求の範囲第２０項あるいは特許請求の範囲第２０項に従属する特許 請求の範囲第２１項ないし第２３項のいずれかに記載の方法にして、鋳造される 金属は、貯蔵炉に固体のままで供給され、貯蔵炉で溶解される。
25. ２５．特許請求の範囲第２２項ないし第２４項のいずれかに記載の方法にして、 金属は、電磁ポンプあるいは液圧ポンプの如き、貯蔵炉から分離されたポンプで くみ上げられる。
26. ２６．特許請求の範囲第２２項ないし第２４項のいずれかに記載の方法にして、 シールされたハウジング中に貯蔵炉を設け、そのハウジング内に圧力をかけて金 属を上方へ付勢し、ハウジングを通して伸びている直立チューブを通してくみ上 げる。
27. ２７．特許請求の範囲第１項ないし第２６項のいずれか１つに記載の方法にして 、モールド凹部は、重力に対向して上方に流れる金属で満される。
28. ２８．特許請求の範囲第２７項に記載の方法にして、モールド凹部は、モールド 凹部内において重力の影響による金属の下方への流れなしに満される。
29. ２９．特許請求の範囲第１項ないし第２８項のいずれか１つに記載の方法にして 、モールド凹部は、最終キャスティングが製造され、金属が１つの場所でキャス ティング部へ供給される少なくとも１つのキャスティング部から成り、そのキャ スティング部は、重力の影響で下方への流れのない通路に沿ってキャスティング 部の他の部分からその１部への供給のない様になっている。
30. ３０．特許請求の範囲第１項ないし第２９項のいずれかに記載の方法にして、モ ールド凹部は、最終キャスティングが製造され、金属が複数の場所でキャスティ ング部へ供給される少なくとも１つのキャスティングから成り、そのキャスティ ング部は、重力の影響による金属の下方への流れなしに、重力に対向して複数の 場所から上方へ金属を供給することによって満される。
31. ３１．特許請求の範囲第１項ないし第３０項のいずれか１つの記載の方法にして 、溶解金属源からモールド凹部への重力に対向した上方への溶解金属の供給は、 金属源と凹部への入口との間における重力の影響による金属の下方への流れなし に達成される。
32. ３２．金属鋳物の製造方法にして、第１図〜第３図、あるいは第４図または第５ 図、あるいは第６図において説明されている方法。
33. ３３．特許請求の範囲第１項ないし第３２項のいずれか１つに記載されている方 法によって作られる金属物。
34. ３４．第１図ないし第３図あるいは第４図あるいは第５図あるいは第６図を参照 して説明される前記特許請求の範囲のいずれか１つに記載された方法によって作 られる鋳物のための装置。
35. ３５．金属鋳造のためのモールドにして、分解可能な型からうめ込まれる砂が、 固められた非接着砂からなり、このモールド凹部に上記モールド形状を備え、少 なくとも５０重量％の密度の大きい砂が用いられている。
36. ３６．特許請求の範囲第３５に記載のモールドにして、モールド形状が非接着砂 から成っている。
37. ３７．特許請求の範囲第３５あるいは３６項記載のモールドにして、上記非接着 砂の全部あるいはほとんどが、通常の不純物を除いてジルコン砂からなる。
38. ３８．特許請求の範囲第３５項に記載のモールドにして、モールド形状が、接着 剤によって接着された砂から成る。
39. ３９．特許請求の範囲第３８項に記載のモールドにして、接着された砂の全部あ るいはほとんどが通常の不純物を除いてジルコン砂および接着剤から成る。
40. ４０．特許請求の範囲第３５項ないし第３９項のいずれかに記載のモールドにし て、型は、凹部のキャスティング部分を形成するキャスティング部を有し、凹部 のキャスティング入口部分を形成する入口部を有している。
41. ４１．特許請求の範囲第４０項に記載のモールドにして、型は、凹部の走行シス テム部分を形成する走行システム部を有し、凹部の走行入口部分を形成する走行 入口部を有している。
42. ４２．特許請求の範囲第３５項ないし第４１項のいずれかに記載のモールドにし て、モールドが、モールドへ金属を供給するためのオリフィスを有する容器内に 設けらけている。
43. ４３．特許請求の範囲第４０項に従属する場合の特許請求の範囲第４２項あるい は特許請求の範囲第４１項に記載のモールドにして、型のキャスティング入口部 は、オリフィスとのキャスティング位置に配置される。
44. ４４．特許請求の範囲第３５項ないし第４３項のいずれか１つに記載のモールド にして、型は容器内に配置された供給部材によって容器中に支持され、型をうめ 込むため容器中に砂が供給され、金属が、モールド凹部中の供給部によって備え られた通路を通してモールド凹部へ供給される。
45. ４５．特許請求の範囲第３５項ないし第４４項のいずれか１つに記載のモールド 型は、コーティングされないか、溶解コーティングされる。
46. ４６．特許請求の範囲第３５項ないし第４５項のいずれか１つに記載のモールド にして、モールドが、凹部の位置より低い位置に溶解金属の貯蔵炉の上方に配置 され、貯蔵炉からモールド凹部へ重力に対向する上方へ金属を供給する手段が設 けられている。
47. ４７．参照図面に従って開示されているモールド。