WO1993007977A1 - Device and method of vacuum casting - Google Patents

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WO1993007977A1
WO1993007977A1 PCT/JP1992/001387 JP9201387W WO9307977A1 WO 1993007977 A1 WO1993007977 A1 WO 1993007977A1 JP 9201387 W JP9201387 W JP 9201387W WO 9307977 A1 WO9307977 A1 WO 9307977A1
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WO
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molten metal
cavity
gate
piston
reservoir
Prior art date
Application number
PCT/JP1992/001387
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Atsushi Ota
Minoru Uozumi
Shigeki Tamura
Hirokazu Onishi
Yasuyuki Arakawa
Original Assignee
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to DE69226353T priority patent/DE69226353T2/de
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/06—Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould

Definitions

  • the molten metal is stored in the molten metal reservoir by previously storing the molten metal in the molten metal reservoir and depressurizing the inside of the cavity, and opening a gate that shuts off the space between the molten metal reservoir and the cavity in this state.
  • the present invention relates to a method of sucking molten metal into a cavity and manufacturing it (hereinafter, this method is referred to as a reduced pressure manufacturing method) and an apparatus for performing the method.
  • This fabrication device includes a cavity 2 formed in a profile 1 and a vacuum pump 4 for reducing the pressure in the cavity 2.
  • the cavity 2 communicates with a hot water storage tank 8 that stores the molten metal 6 that has been heated and melted through a molten metal passage 10.
  • the gate 2a of the cavity 2 is provided with a gate mechanism 12 for switching between the molten metal passage 10 and the cavity 2 between a communication state and a cutoff state.
  • a passageway 12b communicating with the pressure reducing pump 20 is formed in the axial direction. The end of the passage 12b communicates with the molten metal passage 10 at a position closer to the hot water storage tank 8 than the gate mechanism 12 through a vent vent 12a.
  • a molten metal reservoir 14 having a predetermined capacity is provided in the molten metal passage 10 located closer to the hot water storage tank 8 than the gate mechanism 12.
  • the vacuum pump 4 is driven to reduce the pressure inside the cavity 2.
  • the decompression pump 20 is also driven, and the pressure inside the molten metal reservoir 14 and the molten metal passage 10 is reduced to a negative pressure.
  • the molten metal 6 is sucked to the tip of the gate mechanism 12. That is, the molten metal 6 is temporarily stored in the molten metal reservoir 14 and the molten metal passage 10.
  • the gate mechanism 12 is opened, the molten metal 6 stored in the molten metal reservoir 14 and the molten metal passage 10 is sucked into the cavity 2, and the molten metal 6 is filled into the cavity 2. .
  • the top level (height) of the molten metal reservoir 14 is set at a level lower than the level of the opening / closing position of the gate mechanism 12. For this reason, when the molten metal 6 stored in the molten metal reservoir 14 and the molten metal passage 10 is rapidly sucked into the cavity 2, gas and foreign matters floating on the upper part of the molten metal reservoir 14 enter the molten metal 6. Then it is sucked into the cavity 2 as it is. The gas once sucked into the cavity 2 cannot be removed even if the inside of the cavity 2 is kept in a high vacuum state, which causes a product defect.
  • a storage space for storing gas and foreign matters floating on the upper surface of the molten metal stored in the molten metal reservoir is added.
  • the accommodation space is provided at a position where the objects accommodated in the space do not move into the cavity.
  • the molten metal reservoir is formed in the molten metal passage by making the volume of the molten metal passage located above the height (level) opened and closed by the gate means larger than the capacity of the cavity.
  • the upper part of the molten metal reservoir serves as a space for accommodating gas and foreign matter, and effectively prevents gas and foreign matter from being sucked into the cavity.
  • a part of the molten metal passage is formed as a cylinder, and the first and second bistons are slidably accommodated therein.
  • the first piston is a gate piston that switches the communication state between the cavity and the molten metal passage.
  • the second screw A branch path that branches from the cylinder is formed in the middle of the ton stroke.
  • the space between the pistons should be such that the second piston is closest to the side of the first piston, and a space larger than the cavity volume is secured between the pistons.
  • the second piston when the second piston is brought close to the first piston with the gate closed by the first piston, the molten metal stored in the cylinder is pressurized, and gas and foreign matter are removed. It is discharged to the side of the fork. Then, when the second piston further approaches in this state, the gap between the cylinder and the branch path is cut off, and re-mixing of gas and foreign matter is prohibited. For this reason, the molten metal from which gas and foreign matter have been removed is temporarily stored in the space between the first and second bistons (this is the molten metal reservoir). When the gate is opened in this state, no gas or foreign matter is sucked into the cavity, and a high-quality product can be obtained.
  • FIG. 1 is a sectional view of a main part of a manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed sectional view of a gate chip used in the fabrication device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic view of a molten metal supply mechanism used in the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part illustrating an operation of the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part illustrating an operation of the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part illustrating an operation of the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part illustrating the operation of the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a sectional view showing the height (level) relationship between the cavity and the gate chip.
  • FIG. 9 is a graph comparing the state of generation of a pro-hole (bubble residue) of a product between a product using the manufacturing apparatus according to the present embodiment and a product using the conventional manufacturing apparatus.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of a manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a detailed sectional view of a gate chip used in the fabrication apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part showing the operation of the device according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part showing the operation of the manufacturing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a main part showing the operation of the manufacturing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a main part illustrating the operation of the manufacturing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a main part of a device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a main part showing the operation of the manufacturing apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a main part of a conventional manufacturing apparatus.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of the manufacturing apparatus according to the present embodiment.
  • This forging device is provided with a mold 50 composed of an upper mold 52 and a lower mold 5.
  • the mold 50 is A cavity 56 is formed in the center of the interior.
  • a spout portion 56a is formed via a weir portion 56b, and at the portion of the spout portion 56a, the cavity 56 communicates with the molten metal passageway 58. I do.
  • the molten metal passage 58 includes a passage 58 a formed in the center of the lower mold 54, and a cylindrical shape connected to the lower surface of the lower mold 54 while communicating with the passage 58 a. It consists of Stoke 5 8 b.
  • the tip of the Stoke 58 b is immersed in the molten aluminum alloy 62 (hereinafter, referred to as molten metal 62) stored in the melting furnace 60 during the production.
  • molten metal 62 molten aluminum alloy 62
  • a heat-resistant rubber O-ring 64 is provided on the mating surface of the lower mold 54 and the stock 58 b, thereby ensuring the airtightness of the molten metal passage 58.
  • the melting furnace 60 functions as a hot water storage tank for storing the molten metal.
  • reference numeral 61 denotes a heater for heating and melting the metal.
  • a gate mechanism 70 for opening and closing the above-mentioned gate section 56a is provided at a connection portion between the gate section 56a of the cavity 56 and the molten metal passage 58.
  • the gate mechanism 70 includes a cylindrical gate chip 70 a having a closed upper end, and a pin 7 for connecting the gate chip 70 a to a moving mechanism (not shown). Ob.
  • the gate chip 70a is housed in a state of being substantially in close contact with the inside of an opening 52a formed in the center longitudinal direction of the upper die 52, and the opening is formed by operating the moving mechanism. 5 Displace the inside of 2a vertically.
  • the gate chip 70a descends, and when the tip end surface of the gate chip 70a comes into contact with the surface of the lower mold 54, the gate portion 56a of the cavity 56 becomes the gate chip 7a.
  • the inside of the gate chip 70 a communicates with the molten metal passage 58 at the same time by being closed by the outer surface of 0 a.
  • the gate 56 a of the cavity 56 is opened, and the gate chip 7 a is opened.
  • the inside of 0a communicates with both the molten metal passage 58 and the cavity 56.
  • a heat-resistant rubber O-ring 72 is provided between the outer surface of the gate chip 70a and the inner wall surface of the opening 52a of the upper die 52, so that the gate chip 70a slides up and down. The seal performance is prevented from deteriorating due to movement.
  • a heat insulating layer 70 e is formed, and a sintered vent 70 d that allows only gas without passing through the molten metal 62 is attached to the center of the ceiling.
  • the lower end of a columnar pin 70b for connecting the gate chip 70a to the above-described moving mechanism is connected to the center of the upper end surface (ceiling surface) of the gate chip 70a. As shown in FIGS. 2 and 3, the pin 70b is installed so that the axis thereof coincides with that of the gate chip 70a. 0 c is formed.
  • the lower end of the exhaust passage 70c communicates with the inside of the gate chip 70a through the permeable sintered vent 70d.
  • the upper end of the exhaust passage 70c is connected to a pressure reducing device (not shown).
  • the pressure reducing device is driven with the gate tip 70a closing the gate section 56a of the cavity 56, the inside of the molten metal passage 58 becomes negative pressure and is stored in the melting furnace 60.
  • the molten metal 6 2 is sucked from the Stoke 5 8 b and the gate chip 7 0 Guided inside a.
  • the degree of decompression in the Stoke 58b is set to about 400 (5.332 xl O
  • a hot water temperature sensor 74 is installed at a predetermined position in the internal space of the gate chip 70a, and an output signal of the hot water temperature sensor 74 is supplied to the control device 76. Is input to In the control device 76, the temperature detected by the hot water temperature sensor 74 is compared with a reference temperature (set lower than the hot water temperature). If the detected temperature is equal to or higher than the reference temperature, it is determined that molten metal 62 has reached the position of hot water temperature sensor 74. When the molten metal 62 reaches the position of the hot water temperature sensor 74, the control device 76 outputs a signal for closing the valve 80 provided in the middle of the exhaust passage 70c.
  • the position of the hot water temperature sensor 74 is set such that the hot water reaches an appropriate range of the hot water position shown in FIG.
  • the appropriate range of the molten metal surface position is a level at which the molten metal 62 stored inside the gate chip 70 a does not contact the sintered vent 70 d and a position higher than the cavity 56. This is a level that can store more molten metal 62 than the amount of molten metal to be filled in the cavity 56.
  • there is a relationship in which a volume higher than the capacity of the cavity is secured at a level higher than the height (level) of the upper end of the gate section 56a which is opened and closed by the gate mechanism 70.
  • FIG. 8 shows a state inside the gate chip 70a in this state.
  • the internal space of the gate chip 70a functions as a molten metal reservoir, and the exhaust passage 70c, the condensing device, the hot water temperature sensor 74, the control device 76 and the valve 80 are connected to the molten metal reservoir. Functions as a molten metal supply mechanism for supplying the molten metal.
  • the molten metal supply mechanism In the molten metal supply mechanism according to the present embodiment, an example is shown in which the molten metal 62 is supplied while being sucked into the gate chip 70a.
  • the present invention is not limited to this, and the molten metal in the melting furnace 60 is not limited to this. It is also possible to pressurize 62 and supply it inside the gate chip 70a It is. This will be described in a second embodiment.
  • the cavity 56 is formed with a depressurization passage 5 2 c formed inside the upper mold 52 through a gap 53 formed in a mating surface between the upper mold 52 and the lower mold 54.
  • the pressure reducing passage 52c is connected to a vacuum pump (not shown).
  • the edge of the mating surface between the upper mold 52 and the lower mold 54 is fitted with a heat-resistant rubber O-ring 53a. Is set up.
  • a pressurized biston 52 d for pressurizing the molten metal 62 filled in the cavity 56 is provided above the cavity 56.
  • the pressurizing button 52 d can slide vertically in a cylinder 52 e formed inside the upper mold 52, and is operated by a piston driving mechanism (not shown). .
  • pressure applied by the pressing Bisuton 5 2 d is set to 200 ⁇ 1 000KgZcnf (1. 96 X 1 0 7 ⁇ 9. 8 X 10 7 P a) a value of about.
  • the pressure reducing passage 52 c, the vacuum pump, and the like function as pressure reducing means for reducing the pressure in the cavity.
  • the vacuum pump is driven in a state where 56 a is closed, and the inside of the cavity 56 is depressurized.
  • the pressure reducing device is driven to reduce the pressure in the molten metal passage 58 and the internal space of the gate chip 70a, and the molten metal 62 stored in the melting furnace 60 as shown in FIG. Is sucked to the inside of the gate chip 70a through the inside.
  • the hot water temperature sensor 74, the control device 76, and the valve 80 are activated, and the level of the molten metal 62 sucked into the inside of the gate chip 70a is within an appropriate range. Will be retained. That is, as shown in FIG.
  • the molten metal 62 stored inside the gate chip 70a does not contact the sintering vent 70d, and the cavity 56 (more precisely, the The molten metal 62 is stored at a higher position than the molten metal 56 to be filled in the cavity 56.
  • the gate mechanism 70 is raised, and the gate section 56a of the cavity 56 is opened.
  • the molten metal 62 stored in the molten metal passage 58 and the gate chip 70a is quickly sucked into the cavity 56.
  • the suction from the cavity 56 is fast as in the manufacturing apparatus according to the present embodiment, the amount of molten metal supplied from the molten metal passage 58 is insufficient. It is caught by the molten metal stored inside a. As a result, the level of the molten metal inside the gate chip 70a decreases.
  • the gate chip 70a stores the molten metal 62 in an amount higher than the molten metal to be filled in the cavity 56 at a position higher than the gate portion 56a of the cavity 56. For this reason, even if a part of the molten metal stored inside the gate chip 70 a is supplied to the cavity 56, the surface of the gate chip 70 a has a spout 56 a in the cavity 56. It will never be lower.
  • the space above the inside of the gate chip 70a serves as a space for storing gas, foreign matter, and the like, and the gas and foreign matter stored here are not sucked into the cavity 56. ing.
  • FIG. 9 is a graph comparing the occurrence of blowholes (bubble residues) in the structure of the structure according to the present embodiment with the structure manufactured by the conventional structure.
  • the horizontal axis of the graph represents the number of feats, that is, the number of shots
  • the vertical axis represents the amount of blowholes. The occurrence of blowholes was evaluated by X-ray photography of each animal and the projected area of the blowholes.
  • a molten metal supply mechanism for introducing molten metal into the molten metal reservoir is different. That is, in the first embodiment, the molten metal 62 is introduced into the molten metal reservoir by the pressure reducing device connected to the upper part of the gate chip 70a, whereas in the second embodiment, the molten metal 6 By applying pressure to the surface of the molten metal 62 stored in 0, the molten metal 62 is introduced into the molten metal reservoir. Furthermore, the second embodiment differs from the first embodiment in the shape of the gate chip.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of the manufacturing apparatus according to the present embodiment.
  • This forging device is provided with a mold 150 composed of an upper mold 152 and a lower mold 1554.
  • a cavity 156 is formed at the center of the inside of the mold 150.
  • a gate part 15 56 a is formed via a weir part 15 56 b, and at the part of the gate part 15 56 a, the cavity 15 56 is molten metal. It is in communication with passages 1 5 and 8.
  • the molten metal passage 158 is provided on the lower surface of the lower mold 154 in a state of communicating with the passage 158 a formed in the center longitudinal direction of the lower mold 154 and the passage 158 a. It is composed of connected cylindrical Stokes 158 b. The tip of the Stoke 158b is immersed in the molten metal 162 stored in the melting furnace 160 during the production.
  • a heat-resistant rubber O-ring 1664a is provided on the mating surface of the lower die 1554 and the Stoke 1558b, thereby ensuring the airtightness of the molten metal passageway 158. ing.
  • the melting furnace 160 is covered with a lid 160 h for closing the upper opening.
  • a stock hole 160 k through which the stalk 158 b passes is formed in the center of the 6 oil.
  • a substantially cylindrical seal member 160 s is disposed between the lid 160 h and the lower surface of the lower mold 154 so as to cover the periphery of the stalk 158 b. .
  • a seal between the seal member 160 s and the lower mold 154 and between the seal member 160 s and the lid 160 h are sealed by a heat-resistant rubber O-ring 164 b.
  • the space between the lid 160 h and the upper surface of the melting furnace 160 is also sealed by a heat-resistant rubber O-ring 164 b.
  • reference numeral 161 denotes a heater for heating and melting the metal.
  • a pipe 160a communicating with a pressurizing device (not shown) is connected to the melting furnace 160.
  • a high-pressure gas is pressure-fed into the melting furnace 160 from the pressurizing device through a pipe 160a, a predetermined level is applied to the molten metal surface 162a in the melting furnace 160. Is applied, and a part of the molten metal 16 2 is pushed up from the Stoke 158 b into the molten metal passage 158.
  • the pressure applied to the molten metal 16 2 is set according to the height at which the molten metal is pushed up.
  • the pressurizing device is equipped with a pressure relief valve (not shown) inside, and a pressure of 0.45 kg / cnf (atmospheric pressure is assumed to be 0 kg / cnf) or more at the maximum.
  • the structure is such that it does not join the melting furnace 160. As described later, a pressure of about 0.25 kg / cnf is generally applied during construction.
  • a gate mechanism 170 for opening and closing the gate section 156a is provided at a connection portion between the gate section 156a of the cavity 156 and the molten metal passageway 158.
  • the gate mechanism 170 includes a cylindrical gate chip 172 and a moving mechanism (not shown) for displacing the gate chip 172 in the axial direction.
  • the gate chip 172 is housed in a state in which it is almost in close contact with the inside of the opening 152a formed in the center longitudinal direction of the upper mold 152, and the moving mechanism is operated. As a result, the gate chip 172 is displaced in the vertical direction inside the opening 152a.
  • the gate chip 17 2 descends, and when the tip surface 17 2 s of the gate chip 17 2 abuts on the surface of the lower mold 15 4, the gate 1 of the cavity 15 6 56 a is closed by the outer surface of the gate chip 17 2. More The inside of the heat tip 17 2 and the molten metal passage 158 are connected, and the molten metal passage 158 is opened to the atmosphere.
  • the gate chip 17 2 rises and the tip surface 17 2 s of the gate chip 17 2 separates from the surface of the lower mold 15 4, the gate 1 5 6 a of the cavity 15 6 When opened, the inside of the gate chip 17 2 communicates with both the molten metal passage 1 58 and the cavity 1 56.
  • a 0 ring 1 ⁇ 3 made of heat-resistant rubber is provided between the outer surface of the gate chip 172 and the inner wall surface of the opening 152a of the upper mold 152, and the small chip 1 ⁇ ⁇ The sealing performance is prevented from being deteriorated due to the vertical sliding of 2.
  • the gate chip 17 2 is a cylinder manufactured to a height of 700 mm, and as shown in FIG. 11, a metal outer cylinder 17 2 a and a ceramic inner cylinder 17 2 b It is composed of
  • the inner cylinder 17 2 b is a cylinder having a flange portion 17 2 f at the upper part, and the outer diameter thereof is larger than the inner diameter of the passage 15 58 a formed in the central longitudinal direction of the lower mold 15 4. It is made small. As a result, even when the tip surface 17 2 s of the gate chip 17 2 abuts on the surface of the lower mold 15 4, the inner cylinder 17 2 b does not abut on the lower mold 1 54. However, the inner cylinder 17 2b made of brittle ceramic is hardly damaged.
  • the outer cylinder 172a is a cylinder that covers the inner cylinder 172b, and is manufactured such that its inner diameter is substantially equal to the outer diameter of the inner cylinder 172b. Further, a concave portion 172m for accommodating the flange portion 172f of the inner cylinder 172b is formed on the upper end surface of the outer cylinder 172a. And, in a state where the flange portion 17 2 f of the inner cylinder 17 2 b is housed in the concave portion 17 2 m, the upper end surface of the outer cylinder 17 2 a is pressed with the flange portion 17 2 f. Ring material 17 2 r is fixed by bolts 17 2 ⁇ .
  • the inner cylinder 17 2 b is securely fixed to the outer cylinder 17 2 a by the flange portion 17 2 f.
  • a sealing gasket 17 2 c is provided between the flange portion 17 2 f of the inner cylinder 17 2 b and the ring material 17 2 and between the flange portion 17 2 f and the concave portion 17 2 m of the outer cylinder 17 2 a.
  • the inside of the gate chip 17 2 functions as a molten metal reservoir.
  • WO 93/07977 10-2—Cavity 15 6 formed inside PCT / JP92 / 01387 i 5 o has upper mold 15 2 and lower mold 15 4 as shown in FIG. 10.
  • the decompression circuit 152c is connected to a vacuum pump (not shown).
  • the heat-resistant rubber O-ring is attached to the edge of the mating surface between the upper mold 15 and the lower mold 15 4.
  • 15 3 a is provided.
  • a pressurizing piston 152d for pressurizing the molten metal 162 filled in the cavity 156 is provided above the cavity 156.
  • the pressurized biston 152 d can slide vertically in a cylinder 152 e formed inside the upper die 152, and is operated by a biston drive mechanism (not shown). Be moved.
  • the pressure applied by the pressurizing piston 15 2 d is set to a value of about 200 to 1000 kg cnf (1.96 ⁇ 10 7 to 9.8 lO 7 Pa).
  • FIG. 12 in a state where the gate part 156 a of the cavity 156 is closed by the gate mechanism 170, the pressure in the cavity 156 is reduced by the vacuum pump. Further, a gas is fed from the pressurizing device into the melting furnace 160, and a pressure of about 0.25 Kg / cnf is applied to the surface 162a of the molten metal 162 in the melting furnace 160. As a result, as shown in FIG. 13, the molten metal 162 is pushed up into the inside of the gate chip 172 via the stalk 158b.
  • the molten metal level in the gate chip 172 is about 250 height higher than the surface (parting surface) of the lower mold 1554. become.
  • the gate chip 17 2 has a position higher than the upper end level of the spout 15 6 a of the cavity 15 6.
  • more molten metal 162 than the amount of molten metal to be filled in the cavity is stored. If a pressure of 0.45 kg / erf (maximum pressure) is applied, the level of the molten metal will be 450 dragons above the surface of the lower mold 154.
  • the gate chip 17 2 is made 700mm high Therefore, even when the maximum pressure is applied in the melting furnace 160, the molten metal 162 does not overflow from the upper portion of the gate chip 172.
  • the gate is then moved to a gate as shown in FIG.
  • the tip 17 2 rises and the spout 1 56 a of the cavity 1 56 is opened.
  • the molten metal 162 stored in the molten metal passage 158 and the gate chip 172 is quickly sucked into the cavity 1556.
  • the level of the molten metal inside the gate chip 12 decreases.
  • this gate chip 17 2 has a higher level of molten metal 16 2 than the amount of molten metal to be filled in the cavity 15 6, which is stored at a position higher than the gate 15 6 a of the cavity 15 6. I have. For this reason, even if a part of the molten metal stored inside the gate chip 17 2 is supplied to the cavity 15 6, the surface of the gate chip 17 2 will be filled with the spout 1 of the cavity 1 56. No lower than 5 6a.
  • the space above the surface of the molten metal in the gate chip 17 2 is a space for accommodating gas and foreign matter.
  • the containment space does not necessarily have to be isolated from the atmosphere.
  • the gate piston 17 2 descends again as shown in FIG. 15 and the gate 15 of the cavity 15 6 6a is closed. Then, the molten metal 162 in the cavity 1556 is pressurized at a predetermined pressure by the pressurizing piston 152d. In parallel with this, the inside of the melting furnace 160 is opened to the atmosphere, and the molten metal 162 stored in the molten metal passageway 158 and the molten metal reservoir 180 r is filled in the melting furnace 160. Is returned to.
  • the molten metal surface in the gate chip 17 2 is simplified.
  • the structure of the gate chip 17 2 is simplified, the cost of the gate chip 17 2 is reduced.
  • the gate chip Since the gate chip 172 can be removed from above the upper mold 152 when replacing the gate 172, the replacement operation is also simplified.
  • FIG. 16 a third embodiment that embodies the present invention will be described with reference to FIGS. 16 and 17.
  • FIG. 16 a third embodiment that embodies the present invention will be described with reference to FIGS. 16 and 17.
  • reference numeral 201 denotes a decompression structure, and this structure 201 is mainly configured by a structure composed of an upper mold 210 and a lower mold 220.
  • a cavity 230 having a shape corresponding to the outer shape of the animal is dug.
  • a decompression port 236 is provided through the joint of the upper die 210 and the lower die 220, and the decompression port 2336 has a vacuum pipe 237
  • the vacuum pump 240 is connected via the. By operating the vacuum pump 240, the vacuum pipe 230, the pressure reducing port 230, and the joint between the upper mold 210 and the lower mold 220 are connected to the cavity 230. Can be sucked and exhausted.
  • a leak valve 238 for returning the inside of the vacuum pipe 237 to normal pressure is provided in the middle of the vacuum pipe 237.
  • the lower die 220 is provided with a plurality of push-out pins 24 to 24 and an push-out plate 24 for pushing up the push-out pins 24 to 24 simultaneously.
  • the tip of the extrusion pin 2 4 2 to 2 4 2 penetrates into the cavity 2 30, and when the extrusion plate 2 4 is pushed up by an unillustrated extrusion extruder, the product in the cavity 2 30 is pushed up. It is pushed up by the protruding pins 2 4 2 to 2 4 2.
  • An O-ring 234 for hermetic sealing is provided at the joint between the upper mold 210 and the lower mold 220 so as to cover the cavity 230. This prevents the air outside the ⁇ -types 210 and 220 from entering the cavity 230.
  • the upper cylinder 21 and the lower cylinder 2 24 are fixed to the upper mold 21 and the lower mold 220 in the vicinity of the cavity 230.
  • the upper cylinder 2 18 and the lower cylinder 2 224 form a square pillar-shaped space that vertically penetrates the ⁇ -type 210 and 220 by combining the upper mold 210 and the lower mold 220. Form.
  • a gate portion 232 that communicates from the cavity 230 to the lower cylinder 224 is formed.
  • a gate piston (first piston) 222 having a shape obtained by diagonally cutting a square pole is slidably fitted to the lower cylinder 224.
  • a gate piston shaft 226 is fixed to the gate piston 222, and the gate piston shaft 226 is moved in the axial direction by the actuation of the actuator (not shown).
  • Gate piston 2 2 2 moves forward and backward (moves up and down).
  • the inner surface of the upper cylinder 2 18 has a structure in which the inner diameter changes in the middle as shown in FIG.
  • the inner surface 2 18 a of the upper cylinder 2 18 in contact with the lower cylinder 2 224 has an inner diameter that is one step larger, and the square pillar of the gate piston 222 is cut diagonally.
  • the shape c of which the head of the shape is fitted, that is, the stepped portion on the inner surface of the upper cylinder 218 plays a role of positioning for determining the rising end of the gate piston 222.
  • the plunger piston 2 16 also has a shape obtained by diagonally cutting a quadrangular prism, and its front end surface is fitted to the front end surface of the gate biston 222 without any gap.
  • a plunger piston shaft 2 12 is fixed to the plunger piston 2 16, and the plunger piston shaft 2 12 is moved in the axial direction by the actuation of the actuator (not shown) to thereby move the plunger piston 2 16. Moves forward and backward (moves up and down)
  • the branch path 214 is also a molten metal pouring port, and is also an opening for discharging gas and foreign matter as described later.
  • Each of the gate piston 222 and the plunger piston 216 has a shape and arrangement such that the oblique surface at the tip is substantially parallel to the inclination of the pouring port 214.
  • the upper cylinder 2 18 and the lower cylinder 2 2 4 are molten metal reservoirs for temporarily storing molten metal, and are provided with a pouring port 2 14 for communicating the molten metal reservoir with a molten metal supply source (not shown). Have been.
  • the gate piston 222 is slidably fitted into the molten metal cylinders 218, 224.
  • the gate 232 is closed by moving forward and the gate 232 is opened by retreating. Functions as one biston.
  • the plunger piston 2 16 is slidably fitted into the melt cylinders 2 18, 2 2 4 facing the first piston 2 2, and advances to the first piston 2 2 2 side. This closes the pouring spout 214 and retreats to the opposite side of the first biston 222 to function as a second biston that opens the pouring spout 214.
  • the upper mold 210 When the top product is taken out after the previous construction, the upper mold 210 is located above the lower mold 220, as shown in Fig. 17 (E). .
  • the gate biston 2 222 once protrudes the solidified material and then retracts (falls down) to allow the cavities 230 to communicate with the upper cylinder 2 18 and the lower cylinder 2 224. 3 2 is open.
  • the plunger piston 2 16 is in the forward (down) position, and the pouring port 2 1 4 for connecting the upper cylinder 2 18 and the lower cylinder 2 24 to the external molten metal supply source is the plunger piston 2 1. Closed by 6.
  • the upper mold 210 is lowered by the ⁇ -type drive mechanism (not shown) to fit the lower mold 220, and then, as shown in FIG.
  • the gate piston shaft 226 rises, the gate piston 222 moves forward (ascends), and the gate portion 232 is closed.
  • the gate piston 222 is stopped from rising at the stepped portion on the inner surface of the upper cylinder 218.
  • Ki The vacuum pump 240 communicating with the cavity 230 is operated, and the inside of the cavity 230 is sucked and evacuated.
  • the plunger piston 2 16 retreats (ascends) to the opposite side of the gate piston 2 2 2 by the operation of the actuator (not shown), and the pouring port 2 14 is opened. Then, the molten metal 202 is poured from an external molten metal supply source (not shown) into the pouring port 2 14 a of the pouring port 2 14, and the plunger piston 2 16 in the upper cylinder 2 18 and the gate piston. The molten metal 202 is supplied between the molten metal 202 and the molten metal 202.
  • the plunger piston 2 16 moves forward (down) to the gate biston 22 2 side, and the plunger piston 2 16 moves between the gate piston 22 and the plunger piston 21.
  • the molten metal 202 and air are pressurized.
  • the air remaining between the upper cylinder 2 18 and the lower cylinder 2 24 is pushed by the plunger piston 2 16, and the branch air flows from between the plunger piston 2 16 and the pouring port 2 14. It is discharged to the side of 2 14. Subsequently, when the plunger biston 2 16 further descends, the discharge of the residual air is completed and the pouring port 2 14 is closed.
  • suction and exhaust of the cavity 230 are performed by the vacuum pump 240.
  • the amount of molten metal 202 supplied from the pouring port 2 14 is determined by the plunger piston 2 16 when the pouring port 2 14 is closed by the plunger piston 2 16. It is adjusted to almost fill the space between the gate piston and the gate piston.
  • the plunger piston 2 16 is further lowered and the gate piston 2 22 is lowered to open the gate 2 32, and the pressurized molten metal 20 2 is supplied to the cavity 230 through the gate section 32, and the forging is performed.
  • the molten metal 202 can be continuously pressurized by the plunger piston 216, so that the molding deficiency due to the cooling shrinkage of the material is generated. Falling is also prevented.
  • the vacuum pump 240 is stopped, the leak valve 238 is opened, and the inside of the cavity 230 is returned to normal pressure.
  • the upper die 210 is lifted away from the lower die 220 by a not-shown driving mechanism (not shown). Then, the extruding plate 244 is pushed up by the operation of an extruding mechanism (not shown), and the product 204 in the cavity 230 is pushed up by the pushing pins 242 to 242. .
  • the gate piston 2 2 2 also rises by the same stroke as the extrusion plate 2 4 4, and the solidified material 2 08 in the upper cylinder 2 18 is removed from the gate section 2 3 2 Push up with 2 and 6 materials.
  • the push pins 242 to 242, the push plate 244, and the gate piston 222 are returned to the positions before the push. In this way, the structure of one process is completed.
  • the molten metal is filled into the evacuated cavity 230.
  • the first piston and the second piston a gate-ston and a plunger-stone are used in which a square pillar is cut obliquely.
  • other shapes of the piston can also be used.
  • the arrangement of the first biston and the second bistone and the arrangement of the pouring ports and the like associated therewith may be upside down, or may be provided in a horizontal direction.
  • the inner diameters of the upper cylinder and the lower cylinder are different in this embodiment, they may be the same.
  • the O-ring for the hermetic seal provided at the joint between the upper and lower dies is not essential.
  • the shape, size, material, arrangement, and the like of other parts of the vacuum apparatus are not limited to the present embodiment.
  • the tip surfaces of the gate piston 22 and the plunger piston 2 16 are parallel to each other and almost parallel to the inclination of the pouring port 2 14. As a result, gas and foreign matter are discharged more effectively by the pressing force of the plunger piston 2 16.
  • the melt cylinders (upper cylinder 2 18 and lower cylinder 2 2 4) are arranged vertically, and the pouring port 2 14 is set diagonally upward, so that air can easily escape from the melt. There are always benefits.

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Description

明 細 書 減圧铸造装置と減圧铸造方法
[技術分野]
この発明は、 予め溶湯リザーバ内に溶湯を貯留しておく とともにキヤビティ内 を減圧しておき、 この状態で溶湯リザーバとキヤビティ間を遮断していたゲート を開けることによって、 溶湯リザーバ内に貯留されていた溶湯をキヤビティ内に 吸引して铸造する方法 （以下これを減圧铸造方法という） とその方法を実施する ための装置に関するものである。
[背景技術]
減圧铸造方法によると、 溶湯中に空気が巻きこまれることを抑制できるために、 巣やブローホール （気泡） あるいはミクロポロシティ といった铸造欠陥の少ない 高品質の铸物を得ることができる。 このための装置の一例が実開平 3— 3 1 0 5 8号公報に開示されている。 この装置を図 1 8に示す。
この鎵造装置は、 錚型 1内に形成されたキヤビティ 2と、 このキヤビティ 2内 を減圧する真空ポンプ 4を備えている。 このキヤビティ 2は、 加熱されて溶融さ れた溶湯 6を蓄える貯湯槽 8に溶湯通路 1 0を介して連通している。 そして前記 キヤビティ 2の湯口部 2 aには、 溶湯通路 1 0とキヤビティ 2との間を連通状態 と遮断状態との間で切換えるゲ一ト機構 1 2が設けられている。 このゲート機構 1 2の内部には、 減圧ポンプ 2 0と連通している通路 1 2 bがその軸心方向に形 成されている。 この通路 1 2 bの端部は通気性の排気ベント 1 2 aを介してゲー ト機構 1 2よりも貯湯槽 8の側の位置で溶湯通路 1 0と連通している。
また、 ゲート機構 1 2よりも貯湯槽 8の側に位置する溶湯通路 1 0の途中に、 所定の容積を有する溶湯リザーバ 1 4が設けられている。
この铸造装置においてキヤビティ 2内に溶湯を導くには次の手順による。
先ず、 ゲート機構 1 2によって湯口部 2 aが閉鎖された状態で、 真空ポンプ 4 が駆動されてキヤビティ 2内が減圧される。 この時に減圧ポンプ 2 0も駆動され て溶湯リザーバ 1 4および溶湯通路 1 0の内部が負圧とされ、 貯湯槽 8に蓄えら れている溶湯 6がゲート機構 1 2の先端位置まで吸引される。 即ち、 溶湯リザ一 パ 1 4と溶湯通路 1 0とに溶湯 6が一時蓄えられる。
次に、 この状態でゲート機構 1 2が開放されて、 溶湯リザーバ 1 4および溶湯 通路 1 0に蓄えられた溶湯 6が前記キヤビティ 2内に吸引されて、 キヤビティ 2 内に溶湯 6が充填される。
[発明の開示]
しかしながら上記した従来の铸造装置によると、 溶湯リザーバ 1 4の最上部の レベル （高さ） がゲート機構 1 2の開閉位置のレベルよりも低いレベルに設置さ れている。 このため溶湯リザーバ 1 4および溶湯通路 1 0に蓄えられていた溶湯 6が急速にキヤビティ 2内に吸引されると、 溶湯リザーパ 1 4の上部に浮上して いた気体や異物等が溶湯 6に混入してそのままキヤビティ 2内に吸い込まれてし まう。 一旦、 キヤビティ 2内に吸引された気体は、 キヤビティ 2内を高真空状態 にしておいても除去することはできず製品不良を引き起こす要因となる。
そこで本発明では、 キヤビディに溶湯を吸引する際に、 リザーバ内上部に浮上 していたガスや異物までがキャビティ内に吸引されてしまうことを防止する技術 を開発した。
本発明に係わる錚造装置では、 溶湯リザーバに貯留された溶湯の上面に浮上す るガスや異物を収容しておく収容スペースを付加する。 しかもこの収容スペース は、 このスペース内に収容された収容物が前記キヤビティ内に移動しない位置に 設けられる。 この収容スペースを設けることによって、 ガスや異物がキヤビティ 内に吸引されてしまうことか、効果的に抑制される。
本発明の第 1の態様では、 ゲート手段で開閉する高さ （レベル） よりも上方に 位置する溶湯通路の容積をキヤビティの容積よりも大きくすることによって溶湯 通路中に溶湯リザーバを形成する。 このようにすると溶湯リザーバの上部がガス や異物の収容スペースとなって、 ガスや異物がキヤビティに吸引されてしまうこ とが効果的に抑制される。
本発明の第 2の態様によると、 溶湯通路の一部がシリンダとされ、 ここに第 1 と第 2ビストンがスライ ド可能に収容される。 ここで第 1のビストンはキヤビテ ィと溶湯通路間の連通状態を切換えるゲートピストンとされる。 また第 2のビス トンのストロークの途中にシリンダから分岐する分岐路が形成される。 そして第
1のピストンの側に第 2のビストンが最大に接近した状態でなおかつビストン間 にキヤビティ容積よりも大容積の空間が確保されるようにする。
この構成によると、 第 1のピストンでゲ一トを閉じた状態で第 2のビストンを 第 1のビストンに接近させると、 シリンダ内に貯留されている溶湯が加圧され、 ガスや異物等は分岐路の側に排出される。 そしてこの状態でさらに第 2ピストン が接近するとシリンダと分岐路間が遮断され、 ガスや異物が再混入することが禁 止される。 このため第 1のビストンと第 2のビストン間の空間 （これが溶湯リザ ーバとなる） に、 ガスや異物が排除された溶湯が一時貯留されることになる。 こ の状態でゲ一トを開けるとガスや異物がキヤビティ内に吸引されることがなく、 高品質の铸造品が得られる。
上述の铸造装置によると、 溶湯を溶湯リザーバ内に収容している間に、 キヤビ ティ内に吸引されることのない位置に設けられている収容スペース内にガスゃ異 物を収容する工程が営まれ、 その後キヤビティ内に溶湯が吸引されることになる。 このためこの方法によるとキヤビティ内にガスや異物が吸引されてしまうことを 効果的に抑制することができる。
[図面の簡単な説明]
図 1は本発明の第一実施例に係る铸造装置の要部断面図である。
図 2は第一実施例に係る铸造装置で使用されるゲ一トチップの詳細断面図であ る。
図 3は第一実施例に係る铸造装置で使用される溶湯供給機構の概略図である。 図 4は第一実施例に係る鐯造装置の作動を表す要部断面図である。
図 5は第一実施例に係る鍀造装置の作動を表す要部断面図である。
図 6は第一実施例に係る铸造装置の作動を表す要部断面図である。
図 7は第一実施例に係る铸造装置の作動を表す要部断面図である。
図 8はキヤビティ とゲートチップとの高さ （レベル） 関係を表す断面図である。 図 9は铸物のプロ一ホール （気泡残り） 発生状況を、 本実施例に係る錶造装置 による铸物と従来の铸造装置による铸物とで比較したグラフである。
図 1 0は本発明の第二実施例に係る铸造装置の要部断面図である。 図 1 1は第二実施例に係る铸造装置で使用されるゲートチップの詳細断面図で ある。
図 1 2は第二実施例に係る錚造装置の作動を表す要部断面図である。
図 1 3は第二実施例に係る铸造装置の作動を表す要部断面図である。
図 1 4は第二実施例に係る鎳造装置の作動を表す要部断面図である。
図 1 5は第二実施例に係る铸造装置の作動を表す要部断面図である。
図 1 6は本発明の第三実施例に係る錚造装置の要部断面図である。
図 1 7は本発明の第三実施例に係る铸造装置の作動を表す要部断面図である。 図 1 8は従来の铸造装置の要部断面図である。
[発明を実施するための最良の形態]
以下、 図面に基づいて本発明の第一実施例を説明する。
図 1は、 本実施例に係る铸造装置の要部断面図を表している。 この铸造装置は 上型 5 2と下型 5 とから構成される铸型 5 0を備えており、 この上型 5 2と下 型 5 4とが係合された状態で前記铸型 5 0の内部中央にキヤビティ 5 6が形成さ れる。 さらに前記キヤビティ 5 6の中央部には、 堰部 5 6 bを介して湯口部 5 6 aが形成されており、 この湯口部 5 6 aの部分で前記キヤビティ 5 6は溶湯通路 5 8と連通する。
前記溶湯通路 5 8は、 前記下型 5 4の中央に穿設された通路 5 8 aと、 その通 路 5 8 aに連通した状態で前記下型 5 4の下面に接続された円筒状のストーク 5 8 bとから構成される。 そして前記ストーク 5 8 bの先端部分は、 铸造中に、 溶 解炉 6 0に貯留されるアルミニウム合金溶湯 6 2 (以下、 溶湯 6 2という） 内に 浸漬される。 また下型 5 4とスト一ク 5 8 bとの合わせ面には耐熱ゴム製の 0リ ング 6 4が設けられており、 これによつて溶湯通路 5 8の気密性が確保される。 上記溶解炉 6 0は溶湯を貯留する貯湯槽として機能する。 なお、 図中 6 1は金属 を加熱して溶融するためのヒータを示している。
前記キヤビティ 5 6の湯口部 5 6 aと前記溶湯通路 5 8との接続部分には、 前 記湯口部 5 6 aを開閉するためのゲート機構 7 0が設置されている。 このゲート 機構 7 0は上端が閉鎖された円筒形状のゲートチップ 7 0 aと、 このゲートチッ ゲートチップ 7 0 aと移動機構 （図示されていない） とを連結するためのピン 7 O bを備えている。
前記ゲートチップ 7 0 aは上型 5 2の中央縦方向に形成された開孔 5 2 aの内 部にほぼ密着した状態で収納されており、 前記移動機構が作動されることにより 前記開孔 5 2 aの内部を上下方向に変位する。
前記移動機構の作動により前記ゲートチップ 7 0 aが下降し、 このゲートチッ プ 7 0 aの先端面が下型 5 4の表面に当接すると、 キヤビティ 5 6の湯口部 5 6 aがゲートチップ 7 0 aの外側面によって閉鎖され、 同時にゲートチップ 7 0 a の内部が溶湯通路 5 8と連通する。
また、 前記ゲートチップ 7 0 aが上昇して、 ゲートチップ 7 0 aの先端面が下 型 5 4の表面から離れると、 キヤビティ 5 6の湯口部 5 6 aが開放されて、 前記 ゲートチップ 7 0 aの内部は溶湯通路 5 8およびキヤビティ 5 6の双方に連通す る。 なおゲートチップ 7 0 aの外側面と上型 5 2の開孔 5 2 aの内壁面との間に は耐熱ゴム製の 0リング 7 2が設けられており、 ゲートチップ 7 0 aの上下摺動 に起因するシール性の悪化防止を図っている。
前記ゲートチップ 7 0 aは、 その詳細断面図が図 2に示されるように、 円筒 (内径 D = 80關， 高さ H = 220mm ) の内壁面にセラミ ックが溶射されることによ り断熱層 7 0 eが形成されており、 さらにその天井部中央には、 溶湯 6 2を通過 させることなく気体のみを通過させることができる焼結ベント 7 0 dが取り付け られている。
また前記ゲートチップ 7 0 aの上端面 （天井面） 中央には、 このゲートチップ 7 0 aを前述の移動機構に連結するための円柱状のピン 7 0 bの下端が接続され ている。 このピン 7 0 bは、 図 2、 図 3に示されるように、 前記ゲートチップ 7 0 aと軸心を一致した状態で設置されており、 内部には軸心方向に沿って排気通 路 7 0 cが形成されている。 そしてこの排気通路 7 0 cの下端部が通気性の前記 焼結ベント 7 0 dを介して前記ゲートチップ 7 0 aの内部に連通している。 そし て前記排気通路 7 0 cの上端は図示されていない減圧装置に接続されている。 前記ゲートチップ 7 0 aがキヤビティ 5 6の湯口部 5 6 aを閉鎖した状態で前 記減圧装置が駆動されると前記溶湯通路 5 8の内部は負圧となり、 前記溶解炉 6 0に蓄えられている溶湯 6 2はストーク 5 8 bから吸引されてゲートチップ 7 0 aの内部にまで導かれる。 なお、 前記ストーク 5 8 b内の減圧度は 400關 （5. 332 x l O4 Pa) 程度に設定される。
ここで図 3 (A) に示すように前記ゲートチップ 7 0 aの内部空間には所定位置 に湯温センサー 7 4が設置されており、 この湯温センサー 7 4の出力信号が制御 装置 7 6に入力される。 前記制御装置 7 6では、 湯温センサー 7 4によって検出 された温度が基準温度 （湯温よりも低く設定されている） と比較される。 そして 前記検出温度が基準温度以上であれば、 溶湯 6 2がこの湯温センサー 7 4の位置 まで到達したと判定される。 溶湯 6 2がこの湯温センサー 7 4の位置まで到達す ると、 制御装置 7 6は排気通路 7 0 cの途中に設けられたバルブ 8 0を閉鎖する 信号を出力する。 前記バルブ 8 0が排気通路 7 0 cを閉鎖すると、 減圧装置が作 動中であってもストーク 5 8 bからの溶湯 6 2の吸引が停止して、 図 3 (0 に示 すようにゲートチップ 7 0 aの内部の湯面レベルは湯温センサー 7 4の位置に保 持され <© 0
前記湯温センサー 7 4の位置は、 図 2に示す湯面位置適正範囲内に湯面が到達 するように設定される。 ここで前記湯面位置適正範囲とは、 ゲートチップ 7 0 a の内部に蓄えられた溶湯 6 2が焼結ベント 7 0 dに接触しないレベルであるとと もに、 キヤビティ 5 6よりも高い位置にそのキヤビティ 5 6内に充填されるべき 溶湯量以上の溶湯 6 2を蓄えることができるレベルである。 より正確にいうと、 ゲート機構 7 0で開閉する湯口部 5 6 aの上端の高さ （レベル） よりも高いレべ ルに、 キヤビティ容積以上の容積が確保される関係におかれている。
このように、 湯面レベルが適正範囲内に保たれるために、 溶湯 6 2が焼結ベン ト 7 0 dに接触することがなく、 焼結ベン卜 7 0 dに詰まりが発生することがな い。 この状態におけるゲートチップ 7 0 a内の様子が図 8に示されている。
即ち、 ゲートチップ 7 0 aの内部空間が溶湯リザーバとして機能し、 排気通路 7 0 c、 凝圧装置、 湯温センサ— 7 4、 制御装置 7 6およびバルブ 8 0が溶湯リ ザ一バに溶湯を供給する溶湯供給機構として機能する。
なお、 本実施例に係る溶湯供給機構では、 ゲートチップ 7 0 aの内部に溶湯 6 2を吸引しながら供給する例を示したが、 これに限られるものではなく、 溶解炉 6 0内の溶湯 6 2を加圧してゲートチップ 7 0 aの内部に供給する方法でも可能 である。 これについては第 2実施例で説明する。
前記キヤビティ 5 6は、 図 1に示すように、 上型 5 2と下型 5 4との合わせ面 に生じた隙間 5 3を介して上型 5 2の内部に形成された減圧通路 5 2 cに連通し ている。 そしてこの減圧通路 5 2 cが図示されていない真空ポンプに接続されて いる。 なお、 前記キヤビティ 5 6と铸型 5 0の外部との気密性を確保するために、 上型 5 2と下型 5 4との合わせ面の縁部分には耐熱ゴム製の 0リング 5 3 aが設 けられている。
この構造により、 前記ゲート機構 7 0が湯口部 5 6 aを閉鎖した状態で前記真 空ポンプが駆動されるとキヤビティ 5 6の内部が規定の減圧度 〔20T o r r ( 2. 666 X 1 0 ° P a) 以下〕 まで減圧される。
さらにキヤビティ 5 6の上部には、 このキヤビティ 5 6に充填された溶湯 6 2 を加圧するための加圧ビス トン 5 2 dが設置されている。 この加圧ビス トン 5 2 dは、 上型 5 2の内部に形成されたシリンダ 5 2 e内を上下方向に摺動できるよ うになつており、 図示されていないピス トン駆動機構によって作動される。 なお、 前記加圧ビストン 5 2 dによる加圧力は 200 〜 1 000KgZcnf ( 1. 96 X 1 07 〜9. 8 X 107 P a) 程度の値に設定される。
即ち、 前記減圧通路 5 2 c、 真空ポンプ等がキヤビティ内を減圧する減圧手段 として機能する。
次に、 図 4〜図 8を参照してこの铸造装置の作動の様子を説明する。
先ず、 図 4に示されるようにゲート機構 7 0によってキヤビティ 5 6の湯口部
5 6 aが閉鎖された状態で真空ポンプが駆動されて、 前記キヤビティ 5 6の内部 が減圧される。
さらに減圧装置が駆動されて溶湯通路 5 8およびゲートチップ 7 0 aの内部空 間が減圧されて、 図 5に示されるように溶解炉 6 0に蓄えられている溶湯 6 2が ストーク 5 8 bを介してゲ一トチップ 7 0 aの内部まで吸引される。 この時、 前 述のように湯温センサー 7 4、 制御装置 7 6およびバルブ 8 0が作動してゲ一ト チップ 7 0 aの内部に吸引された溶湯 6 2の湯面が適正範囲内に保持される。 即 ち、 図 8に示すようにゲ一トチップ 7 0 aの内部に蓄えられた溶湯 6 2が焼結べ ン卜 7 0 dに接触することがなく、 さらにキヤビティ 5 6 (より正確には湯口部 5 6 aの上端高さ） よりも高い位置にそのキヤビティ 5 6内に充填されるべき溶 湯量以上の溶湯 6 2が蓄えられる。
次にこの状態で、 図 6に示されるようにゲ一ト機構 7 0が上昇して前記キヤビ ティ 5 6の湯口部 5 6 aが開放される。 これによつて溶湯通路 5 8およびゲート チップ 7 0 aの内部に蓄えられていた溶湯 6 2は速やかにキヤビティ 5 6の内部 に吸引される。
ここで前記キヤビティ 5 6内に溶湯が吸引される際に、 この吸引が緩やかであ ればキヤビティ 5 6に供給される溶湯は溶湯通路 5 8によって溶解炉 6 0から吸 引されるために、 ゲートチップ 7 0 aの内部の湯面の低下はほとんどない。 しか しながら本実施例に係る铸造装置のように、 キヤビティ 5 6からの吸引が速い場 合には、 溶湯通路 5 8から供給される溶湯量では不足するため、 この不足分がゲ ートチップ 7ひ aの内部に蓄えられている溶湯によって捕われる。 このためにゲ ートチップ 7 0 aの内部の湯面は低下する。 しかしながら、 このゲートチップ 7 0 aには、 キヤビティ 5 6の湯口部 5 6 aよりも高い位置にそのキヤビティ 5 6 内に充填されるべき溶湯量以上の溶湯 6 2が蓄えられている。 このためゲートチ ップ 7 0 aの内部に蓄えられている溶湯の一部がキヤビティ 5 6に供給されたと しても、 ゲートチップ 7 0 a内の湯面はキヤビティ 5 6の湯口部 5 6 aよりも低 くなることはない。
したがって溶湯 6 2がキ.ャビティ 5 6内に急速に吸引されても、 ゲートチップ 7 0 a内の湯面上方に位置する気体や湯面に浮遊する異物等がキヤビティ 5 6内 に吸入されることはない。 即ち、 本実施例では、 ゲートチップ 7 0 aの内部の上 方の空間がガスや異物等を収容しておくスペースとなり、 ここに収容されたガス や異物はキヤビティ 5 6内に吸引されなくなつている。
このようにしてキヤビティ 5 6の内部に溶湯 6 2が充填されると、 図 7に示さ れるようにゲート機構 7 0が下降してキヤビティ 5 6の湯口部 5 6 aが再び閉鎖 される。 そして、 加圧ビストン 5 2 dによってキヤビティ 5 6内の溶湯 6 2が所 定圧力で加圧される。 また、 これと平行して前記排気通路 7 0 cが大気に開放さ れ、 溶湯通路 5 8およびゲートチップ 7ひ aの内部に蓄えられていた溶湯 6 2が 溶解炉 6 0内に戻される。 図 9は、 铸物のブローホール （気泡残り） 発生状況を、 本実施例に係る铸造装 置で铸造した铸物と従来の铸造装置で铸造した铸物とで比較したグラフである。 ここでグラフの横軸には、 錚造回数、 即ち、 ショッ ト数を表しており、 縦軸には ブローホール量を表している。 なおブローホール発生状況は、 各々の铸物に対し て X線撮影を行い、 このブローホールの投影面積によつて評価した。
図から明らかなように、 従来の銬造装置では铸物のブローホール量が多くまた かなりのバラツキが認められるが、 本実施例に係る铸造装置ではキヤビティ内に 気体がほとんど吸い込まれないために、 铸物のブローホール量が低いレベルで安 定している。
次に、 図 1 0から図 1 5を参照して本発明の第二実施例を説明する。
この第二実施例においては、 その溶湯リザーバへ溶湯を導入するための溶湯供 給機構が異なっている。 即ち、 第一の実施例においては、 ゲートチップ 7 0 aの 上部に接続された減圧装置によって溶湯 6 2が溶湯リザーバに導入されているの に対して、 第二実施例においては、 溶解炉 6 0に蓄えられている溶湯 6 2の表面 に圧力を加えることにより、 溶湯 6 2が溶湯リザーバに導入されている。 さらに、 第一実施例と比較して第二実施例はゲートチップの形状が異なっている。
図 1 0は、 本実施例に係る铸造装置の要部断面図を表している。 この铸造装置 は上型 1 5 2と下型 1 5 4とから構成される铸型 1 5 0を備えており、 この上型 1 5 2と下型 1 5 4とが係合された状態で前記铸型 1 5 0の内部中央にキヤビテ ィ 1 5 6が形成される。 さらに前記キヤビティ 1 5 6の中央部には、 堰部 1 5 6 bを介して湯口部 1 5 6 aが形成されており、 この湯口部 1 5 6 aの部分で前記 キヤビティ 1 5 6は溶湯通路 1 5 8と連通している。
前記溶湯通路 1 5 8は、 前記下型 1 5 4の中央縦方向に穿設された通路 1 5 8 aと、 その通路 1 5 8 aに連通した状態で前記下型 1 5 4の下面に接続された円 筒状のストーク 1 5 8 bとから構成される。 そして前記ストーク 1 5 8 bの先端 部分が、 铸造中、 溶解炉 1 6 0に貯留された溶湯 1 6 2内に浸潰される。 なお、 下型 1 5 4とストーク 1 5 8 bとの合わせ面には耐熱ゴム製の 0リング 1 6 4 a が設けられており、 これによつて溶湯通路 1 5 8の気密性が確保されている。
前記溶解炉 1 6 0には上部開口を塞ぐ蓋 1 6 0 hが被せられており、 この蓋 1 6 O ilの中央部に前記ストーク 1 5 8 bを通すスト一ク孔 1 6 0 kが形成されて いる。 さらに前記蓋 1 6 0 hと前記下型 1 5 4の下面との間には、 ストーク 1 5 8 bの周囲を覆うように、 略筒状のシール部材 1 6 0 sが配設されている。 そし てこのシール部材 1 6 0 sと下型 1 5 4との間およびシール部材 1 6 0 sと蓋 1 6 0 hとの間が耐熱ゴム製の 0リング 1 6 4 bによってシールされている。 また、 蓋 1 6 0 hと溶解炉 1 6 0の上面との間も耐熱ゴム製の 0リング 1 6 4 bによつ てシールされている。 この構造によって、 溶解炉 1 6 0の内部は気密状態に保持 される。 なお、 図 1 0中 1 6 1は金属を加熱して溶融するためのヒータを示して いる。
さらに前記溶解炉 1 6 0には、 加圧装置 （図示されていない） と連通する配管 1 6 0 aが接続されている。 前記加圧装置から配管 1 6 0 aを介して高圧の気体 が溶解炉 1 6 0内に圧送されると、 この溶解炉 1 6 0内の溶湯 1 6 2の湯面 1 6 2 aに所定の圧力が加えられ、 溶湯 1 6 2の一部はストーク 1 5 8 bから溶湯通 路 1 5 8内に押し上げられる。 ここで溶湯 1 6 2に加えられる圧力は溶湯を押し 上げる高さに応じて設定される。
また、 前記加圧装置には、 内部に圧力逃がし弁 （図示されていない） が装着さ れており、 最大でも 0. 45 kg/cnf (大気圧を 0 kg/cnfとする） 以上の圧力が溶解炉 1 6 0に加わらないような構造になっている。 なお、 後記するように、 铸造時に は一般的に 0. 25 kg/cnf程度の圧方が加えられる。
前記キヤビティ 1 5 6の湯口部 1 5 6 aと前記溶湯通路 1 5 8との接続部分に は、 前記湯口部 1 5 6 aを開閉するためのゲート機構 1 7 0が設置されている。 このゲート機構 1 7 0は、 円筒形のゲートチップ 1 7 2とこのゲートチップ 1 7 2を軸方向に変位させる移動機構 （図示されていない） を備えている。 そしてこ のゲートチップ 1 7 2が上型 1 5 2の中央縦方向に形成された開孔 1 5 2 aの内 部にほぼ密着した状態で収納されており、 前記移動機構が作動されることにより 前記ゲートチップ 1 7 2は開孔 1 5 2 aの内部を上下方向に変位する。
前記移動機構の作動により前記ゲートチップ 1 7 2が下降し、 このゲートチッ プ 1 7 2の先端面 1 7 2 sが下型 1 5 4の表面に当接すると、 キヤビティ 1 5 6 の湯口部 1 5 6 aがゲートチップ 1 7 2の外側面によって閉鎖される。 さらにゲ ートチップ 1 7 2の内部と溶湯通路 1 5 8とが接続されて溶湯通路 1 5 8は大気 に開放される。
また、 前記ゲートチップ 1 7 2が上昇してこのゲートチップ 1 7 2の先端面 1 7 2 sが下型 1 5 4の表面から離れると、 キヤビティ 1 5 6の湯口部 1 5 6 aが が開放されて、 ゲートチップ 1 7 2の内部は溶湯通路 1 5 8およびキヤビティ 1 5 6の双方に連通する。
なおゲートチップ 1 7 2の外側面と上型 1 5 2の開孔 1 5 2 aの内壁面との間 には耐熱ゴム製の 0リング 1 Ί 3が設けられており、 ゲー小チップ 1 Ί 2の上下 摺動に起因したシール性の悪化防止が図られている。
前記ゲートチップ 1 7 2は高さ 700mmに製作された円筒であり、 図 1 1に示さ れているように、 金属製の外筒 1 7 2 aとセラミ ック製の内筒 1 7 2 bとから構 成されている。
前記内筒 1 7 2 bは、 上部にフランジ部 1 7 2 f を備える円筒であり、 その外 径が前記下型 1 5 4の中央縦方向に形成された通路 1 5 8 aの内径よりも小さく 製作されている。 これによつて、 ゲートチップ 1 7 2の先端面 1 7 2 sが下型 1 5 4の表面に当接する場合でも、 この内筒 1 7 2 bは下型 1 5 4に当接すること はなく、 脆いセラミ ック製の内筒 1 7 2 bが破損し難い構造となっている。
前記外筒 1 7 2 aは前記内筒 1 7 2 bを覆う円筒であり、 その内径が内筒 1 7 2 bの外径にほぼ等しくなるように製作されている。 さらにその外筒 1 7 2 aの 上端面には、 前記内筒 1 7 2 bのフランジ部 1 7 2 f を収納するための凹部 1 7 2 mが形成されている。 そして、 前記凹部 1 7 2 mに内筒 1 7 2 bのフランジ部 1 7 2 f が収納された状態で、 外筒 1 7 2 aの上端面には前記フランジ部 1 7 2 f を押さえるためのリング材 1 7 2 rがボルト 1 7 2 ηにより固定される。
この構造により、 内筒 1 7 2 bはそのフランジ部 1 7 2 f によって外筒 1 7 2 aに確実に固定される。 なお、 内筒 1 7 2 bのフランジ部 1 7 2 f とリング材 1 7 2との間および前記フランジ部 1 7 2 f と外筒 1 7 2 aの凹部 1 7 2 mとの間 には、 シール用のパッキン 1 7 2 cが設けられている。
この実施例の場合には、 ゲートチップ 1 7 2の内側が溶湯リザーバとして機能 する。 WO 93/07977 一丄 2— PCT/JP92/01387 i 5 oの内部に形成されたキヤビティ 1 5 6は、 図 1 0に示されるように ように、 上型 1 5 2と下型 1 5 4との合わせ面に生じた隙間 1 5 3を介して上型 1 5 2の内部に形成された減圧通路 1 5 2 cと連通している。 そしてこの減圧通 路 1 5 2 cが図示されていない真空ポンプに接続されている。 なお、 キヤビティ 1 5 6と鐯型 1 5 0の外部との気密性を確保するために、 上型 1 5 2と下型 1 5 4との合わせ面の縁部分には耐熱ゴム製の 0リング 1 5 3 aが設けられている。 この構造により、 前記ゲートチップ 1 7 2が湯口部 1 5 6 aを閉鎖した状態で前 記真空ポンプが駆動されるとキヤビティ 1 5 6の内部が所定の減圧度 〔20To r r (2. 666 X 103 Pa) 以下〕 まで減圧される。
さらにキヤビティ 1 5 6の上部には、 このキヤビティ 1 5 6に充填された溶湯 1 6 2を加圧するための加圧ピストン 1 5 2 dが設置されている。 この加圧ビス トン 1 5 2 dは、 上型 1 5 2の内部に形成されたシリンダ 1 5 2 e内を上下方向 に摺動できるようになつており、 図示されていないビストン駆動機構によって作 動される。 なお、 前記加圧ピストン 1 5 2 dによる加圧力は 200 〜1000Kg cnf (1. 96 X 107 〜9. 8 l O 7 Pa) 程度の値に設定される。
次に、 図 1 2から図 1 5を参照してこの铸造装置の作動の様子を説明する。 先ず、 図 1 2に示されるように、 ゲート機構 1 7 0によってキヤビティ 1 5 6 の湯口部 1 5 6 aが閉鎖された状態で、 真空ポンプによりキヤビティ 1 5 6内の 滅圧が行われる。 さらに加圧装置から溶解炉 1 6 0内に気体が圧送されて、 溶解 炉 1 6 0内の溶湯 1 6 2の湯面 1 6 2 aに約 0. 25 Kg/cnfの圧力が加えられる。 こ れによって、 図 1 3に示されるように、 溶湯 1 6 2がストーク 1 5 8 bを介して ゲートチップ 1 7 2の内部に押し上げられる。 ここで溶解炉 1 6 0内に 0. 25 Kg/ erfの圧力が加えられた場合、 ゲートチップ 1 7 2内の湯面は下型 1 5 4の表面 (見切り面） から約 250 の高さになる。 前記湯面が下型 1 5 4の表面から 250m m の高さにある状態では、 このゲートチップ 1 7 2内にはキヤビティ 1 5 6の湯 口部 1 5 6 aの上端レベルよりも高い位置 （レベル） にそのキヤビティに充填さ れるべき溶湯量以上の溶湯 1 6 2が蓄えられる。 なお、 仮に 0. 45 kg/erfの圧力 (最大圧力) が加えられた場合には、 湯面は下型 1 5 4の表面から 450龍 の高さ になる。 し力、しながら、 前述のように、 ゲートチップ 1 7 2は高さ 700mmに製作 されているために、 溶解炉 1 6 0内に最大圧力が加えられた場合にも、 溶湯 1 6 2はゲートチップ 1 7 2の上部から溢れ出ることはない。
ゲートチップ 1 7 2内の所定のレベルまで溶湯 1 6 2が供給され、 さらにキヤ ビティ 1 5 6内が規定の減圧度まで減圧されると、 次に、 図 1 4に示されるよう に、 ゲートチップ 1 7 2が上昇してキヤビティ 1 5 6の湯口部 1 5 6 aが開放さ れる。 これによつて溶湯通路 1 5 8およびゲートチップ 1 7 2の内部に蓄えられ ていた溶湯 1 6 2が速やかにキヤビティ 1 5 6の内部に吸引される。
ここで、 前記溶湯通路 1 5 8およびゲートチップ 1 7 2内の溶湯 1 6 2がキヤ ビティ 1 5 6に吸引されるとゲ一トチップ 1 Ί 2の内部の湯面は低下する。 しか しながら、 このゲートチップ 1 7 2はキヤビティ 1 5 6の湯口部 1 5 6 aよりも 高い位置にそのキヤビティ 1 5 6内に充填されるべき溶湯量以上の溶湯 1 6 2が 蓄えられている。 このためゲートチップ 1 7 2の内部に蓄えられている溶湯の一 部がキヤビティ 1 5 6に供給されたとしても、 ゲ一トチップ 1 7 2内の湯面はキ ャビティ 1 5 6の湯口部 1 5 6 aよりも低くなることはない。 したがってゲート チップ 1 7 2内の湯面上方に位置する気体や湯面に浮遊する異物等がキヤビティ 1 5 6内に吸入されることはない。 この場合は、 ゲートチップ 1 7 2内の湯面上 方空間がガスや異物の収容スペースとなるのである。 このように収容スペースは 必ずしも大気から遮断されている必要はない。
このようにしてキヤビティ 1 5 6の内部に溶湯 1 6 2が充填されると、 図 1 5 に示されるように、 ゲートピストン 1 7 2が再び下降してキヤビティ 1 5 6の湯 口部 1 5 6 aが閉鎖される。 そして、 加圧ピストン 1 5 2 dによってキヤビティ 1 5 6内の溶湯 1 6 2が所定圧力で加圧される。 また、 これと平行して前記溶解 炉 1 6 0の内部が大気に開放されて、 溶湯通路 1 5 8および溶湯リザーバ 1 8 0 rに蓄えられていた溶湯 1 6 2が溶解炉 1 6 0内に戻される。
このように本実施例によると、 ゲートチップ 1 7 2内 （溶湯リザーバ） の容積 および高さが十分あるために、 第一実施例の場合と比較して、 ゲートチップ 1 7 2内の湯面位置の制御がラフでよく、 溶湯 1 6 2を溶湯リザーバ内に送りこむた めの溶湯供給機構の構造が簡単になる。 また、 ゲートチップ 1 7 2の構造も簡単 になるために、 ゲートチップ 1 7 2のコストが低減される。 さらに、 ゲートチッ プ 1 7 2の交換に際し、 上型 1 5 2の上方からゲートチップ 1 7 2を抜く ことが できるために、 交換作業も簡単になる。
次に、 本発明を具現化した第 3実施例について、 図 1 6および図 1 7を参照し て説明する。
図 1 6において参照符号 2 0 1は減圧铸造装置であり、 この铸造装置 2 0 1は 上型 2 1 0および下型 2 2 0からなる铸型を中心として構成されている。
この上型 2 1 0， 下型 2 2 0の内部には、 錶物の外形に相当する形状を有する キヤビティ 2 3 0が掘設されている。 同キヤビティ 2 3 0からは、 上型 2 1 0お よび下型 2 2 0の合わせ目を介して減圧口 2 3 6が設けられており、 この減圧口 2 3 6には真空配管 2 3 7を介して真空ポンプ 2 4 0が接続されている。 この真 空ポンプ 2 4 0を作動させることによって、 真空配管 2 3 7， 減圧口 2 3 6 , お よび上型 2 1 0と下型 2 2 0の合わせ目を介して、 キヤビティ 2 3 0内を吸引排 気することができる。
なお、 前記真空配管 2 3 7の途中には、 真空配管 2 3 7内を常圧に戻すための リークバルブ 2 3 8が設けられている。
前記下型 2 2 0には、 複数本の押し出しピン 2 4 2〜2 4 2と、 これらの押し 出しピン 2 4 2〜 2 4 2を同時に押し上げるための押し出しプレート 2 4 4が設 けられている。 押し出しピン 2 4 2〜2 4 2の先端は前記キヤビティ 2 3 0内に 貫通しており、 図示しない'押し出しァクチユエ一夕によって押し出しプレート 2 4が押し上げられると、 キヤビティ 2 3 0内の鐯物製品が掙し出しピン 2 4 2 〜2 4 2によって押し上げられる。
また、 上型 2 1 0と下型 2 2 0の合わせ目には、 前記キヤビティ 2 3 0を丽む ようにして気密シール用の 0リング 2 3 4が設けられている。 これによつて、 铸 型 2 1 0 , 2 2 0の外部の空気がキヤビティ 2 3 0内に入ることが防止されてい る。
さらに、 上型 2 1 ひおよび下型 2 2 0には、 前記キヤビティ 2 3 0の近傍に上 型シリンダ 2 1 8および下型シリンダ 2 2 4が固定されている。 上型シリンダ 2 1 8と下型シリンダ 2 2 4は、 上型 2 1 0と下型 2 2 0が合わさることによって 鐯型 2 1 0， 2 2 0を上下方向に貫通する四角柱状の空間を形成する。 そして、 下型 2 2 0にはキヤビティ 2 3 0から下型シリンダ 2 2 4までを連通させる湯口 部 2 3 2が掘設されている。
下型シリンダ 2 2 4には、 四角柱を斜めに切断した形状を有するゲートビスト ン （第 1ピストン） 2 2 2が、 スライ ド可能に嵌合している。 このゲートビスト ン 2 2 2にはゲートピストンシャフ ト 2 2 6が固定され、 このゲートビストンシ ャフ ト 2 2 6が図示しないァクチユエ一夕の作動で軸方向に移動することによつ て、 ゲートピストン 2 2 2が前後進 （上下動） する。
このゲートピストン 2 2 2が前進 （上昇） することによって前記湯口部 2 3 2 が閉じられ、 ゲートピス トン 2 2 2が後退 （下降） することによって前記湯口部 2 3 2が開かれる。
—方、 上型シリンダ 2 1 8の内面は、 図 1 6に示されるように内径が途中で変 化した構造となっている。 そして、 上型シリンダ 2 1 8の下型シリンダ 2 2 4と 接する側の内面 2 1 8 aは、 その内径が一段大きくなつており、 前記ゲートピス トン 2 2 2の四角柱が斜めに切断された形状の頭部が嵌合する形状になっている c すなわち、 この上型シリンダ 2 1 8の内面の段違いの部分は、 ゲートピストン 2 2 2の上昇端を決める位置決めの役割をしている。
そして上型シリンダ 2 1 8には、 内径が一段小さい上型シリ ンダ 2 1 8の上部 に嵌合する外径を有するプランジャピス トン （第 2ピス トン） 2 1 6が、 スライ ド可能に嵌合している。 このプランジャピス トン 2 1 6も四角柱を斜めに切断し た形状を有しており、 その先端面がゲートビストン 2 2 2の先端面と隙間なく合 わさるようになつている。
プランジャ ピス トン 2 1 6にはブランジャ ピストンシャフ ト 2 1 2が固定され、 このプランジャピストンシャフ ト 2 1 2が図示しないァクチユエ一夕の作動で軸 方向に移動することによって、 プランジャ ピス トン 2 1 6が前後進 （上下動） す
O o
このプランジャピストン 2 1 6のストロークの途中に、 上型シリンダ 2 1 8か ら分岐する分岐路 2 1 4が設けられている。 この分岐路 2 1 4は溶湯注湯口でも あり、 また後述のようにガスや異物を排出するための開孔でもある。 プランジャ ピストン 2 1 6が前進 （下降） することによって前記注湯口 2 1 4が閉じられ、 プランジャビストン 2 1 6が後退 （上昇） することによって前記注湯口 2 1 4は 開力、れる。
なお、 前記ゲートピストン 2 2 2および前記プランジャピストン 2 1 6は、 い ずれもその先端の斜めの面が注湯口 2 1 4の傾きとほぼ平行になるような形状と 配置を有している。
上型シリンダ 2 1 8および下型シリンダ 2 2 4は、 溶湯が一時的に蓄えられる 溶湯リザーパであり、 該溶湯リザーバと溶湯供給源 （図示省略） とを連通させる 注湯口 2 1 4とが設けられている。
ゲートピストン 2 2 2は、 溶湯シリンダ 2 1 8， 2 2 4内にスライ ド自在に嵌 合し、 前進することによって湯口部 2 3 2を閉じ、 後退することによって湯口部 2 3 2を開く第 1ビストンとして機能する。
また、 プランジャピストン 2 1 6は、 第 1ピストン 2 2 2に対向して溶湯シリ ンダ 2 1 8 , 2 2 4内にスライ ド自在に嵌合し、 第 1ビストン 2 2 2側に前進す ることによって注湯口 2 1 4を閉じ、 第 1ビストン 2 2 2と反対側に後退するこ とによって注湯口 2 1 4を開く第 2ビストンとして機能する。
さて、 以上の構成を有する減圧錶造装置 2 0 1による铸造方法について、 図1 7を参照して説明する。
前回の铸造が終了して錚物製品が取り出された時点では、 図 1 7 (E) に示され るように、 上型 2 1 0は下型 2 2 0から離れて上方に位置している。 ゲートビス トン 2 2 2は、 固化した錚物材料を一旦突き出した後に後退 （下降） して、 キヤ ビティ 2 3 0と上型シリンダ 2 1 8と下型シリンダ 2 2 4とを連通させる湯口部 2 3 2は開かれている。 一方、 プランジャピストン 2 1 6は前進 （下降） 位置に あり、 上型シリンダ 2 1 8と下型シリンダ 2 2 4と外部の溶湯供給源とを連通さ せる注湯口 2 1 4はプランジャピストン 2 1 6によつて閉じられている。
この状態から、 まず図示しない鐯型駆動機構によって上型 2 1 0が下降して下 型 2 2 0に合わさった後、 図示しないァクチユエ一夕の作動で、 図 1 7 (A) に示 されるようにゲートピストンシャフ ト 2 2 6が上昇し、 ゲートピストン 2 2 2が 前進 （上昇） して湯口部 2 3 2が閉じられる。 ゲートピストン 2 2 2は、 上型シ リンダ 2 1 8の内面の段違いの部分においてその上昇が停止される。 そして、 キ ャビティ 2 3 0に連通した真空ポンプ 2 4 0が作動して、 キヤビティ 2 3 0内が 吸引排気される。
—方、 図示しないァクチユエ一夕の作動でプランジャピストン 2 1 6がゲート ピストン 2 2 2と反対側に後退 （上昇） して注湯口 2 1 4が開かれる。 そして、 外部の溶湯供給源 （図示省略） から注湯口 2 1 4の注ぎ口 2 1 4 aに溶湯 2 0 2 が注がれ、 上型シリンダ 2 1 8内のプランジャピストン 2 1 6とゲートビストン 2 2 2との間に溶湯 2 0 2が供給される。
次に、 図 1 7 (B) に示されるように、 プランジャピストン 2 1 6がゲートビス トン 2 2 2側に前進 （下降） して、 ゲートピストン 2 2 2とプランジャピストン 2 1 6との間の溶湯 2 0 2と空気が加圧される。 これによつて、 上型シリンダ 2 1 8， 下型シリンダ 2 2 4間の残留空気はプランジャピストン 2 1 6に押されて、 プランジャピス トン 2 1 6と注湯口 2 1 4の間から分岐路 2 1 4の側に排出され る。 続いて、 プランジャビストン 2 1 6がさらに下降すると、 残留空気の排出が 完了するとともに注湯口 2 1 4が閉じられる。
なお、 この間も真空ポンプ 2 4 0によるキヤビティ 2 3 0内の吸引排気が行わ れている。
ここで、 ゲートピス トン 2 2 2およびブランジャピストン 2 1 6の先端面がい ずれも注湯口 2 1 4の傾きとほぼ平行になっているために、 プランジャビストン 2 1 6の押圧力による残留空気やガスならびに異物の排出がより有効に行われる。 また、 図 1 7 (A) において注湯口 2 1 4から供給される溶湯 2 0 2の量は、 ブラ ンジャピストン 2 1 6によって注湯口 2 1 4が閉じられた時点で、 プランジャピ ストン 2 1 6とゲートピストン 2 2 2の間にできる空間をほぼ満たすように調節 されている。
そして、 図 1 7 (C) に示されるように、 さらにプランジャピストン 2 1 6が下 降するとともにゲートピス トン 2 2 2が下降して湯口部 2 3 2が開放され、 加圧 された溶湯 2 0 2が湯口部 2 3 2を経てキヤビティ 2 3 0内に供給され、 铸造が 行われる。
この铸造の間、 図 1 7 (D) に示されるように、 プランジャピストン 2 1 6によ つて溶湯 2 0 2を加圧し続けることができるため、 铸物の冷却収縮に伴う成形欠 陥も防止される。 鍀造が完了して錚物が冷却固化した時点で、 真空ポンプ 2 4 0 が停止されリークバルブ 2 3 8が開放されて、 キヤビティ 2 3 0内が常圧に戻さ ォ Iる
そして、 図 1 7 (E) に示されるように、 上型 2 1 0が図示しない錚型駆動機構 によって下型 2 2 0から離れて上昇する。 続いて、 図示しない押し出しァクチュ ェ一夕が作動することによって押し出しプレート 2 4 4が押し上げられ、 キヤビ ティ 2 3 0内の铸物製品 2 0 4が押し出しピン 2 4 2〜2 4 2によって押し上げ られる。 これと同時に、 ゲートピストン 2 2 2も押し出しプレート 2 4 4と同程 度のストロークだけ上昇し、 上型シリンダ 2 1 8内の固化した铸物材料 2 0 8を 湯口部 2 3 2部分の銬物材料 2ひ 6とともに押し上げる。
铸物製品 2 0 4が取り出された後、 押し出しピン 2 4 2〜2 4 2 , 押し出しプ レート 2 4 4 , およびゲートピストン 2 2 2は、 押し出し前の位置に戻される。 このようにして、 一工程の铸造が完了する。
以上説明したように、 本実施例によると、 溶湯上部に浮上していたガスや異物 がプランジャピストン 2 1 6によって強制的に排除された後に、 溶湯が真空排気 されたキヤビティ 2 3 0内へ充填されるため、 溶湯内に空気が巻き込まれること がなくなり、 巣やミクロポロシティ等の錚造欠陥の発生が確実に防止される。 なお本実施例においては、 第 1ピストンおよび第 2ビストンとして四角柱を斜 めに切断した形状のゲート-ビストンおよびブランジャビストンを用いているが、 他の形状のビストンを用いることもできる。 また、 第 1ビストンおよび第 2ビス トンの配置そしてそれに付随する注湯口等の配置についてほ、 上下逆でもよく、 さらには水平方向に相対して設けても構わない。
さらに、 上型シリンダと下型シリンダの内径を本実施例では異なる大きさとし ているが、 同じ大きさとしてもよい。 また、 上型と下型の合わせ目に設けられた 気密シール用の 0リングは、 必須のものではない。
真空錚造装置の他の部分の形状， サイズ， 材質， 配置等についても、 本実施例 に限定されるものではない。
さらに本実施例に固有の効果として、 ゲ一トピストン 2 2 2およびプランジャ ピストン 2 1 6の先端面が互いに平行でかつ注湯口 2 1 4の傾きともほぼ平行に なっているために、 ブランジャピストン 2 1 6の押圧力によるガスや異物の排出 がより有効に行われる。 また、 溶湯シリンダ （上型シリンダ 2 1 8および下型シ リンダ 2 2 4 ) を上下方向に配置し、 さらに注湯口 2 1 4を斜め上方に向けて設 けたことによって、 溶湯から空気が抜けやすくなるといつた利点も得られる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 鐯型内に形成されたキヤビティと、 そのキヤビティ内を減圧する減圧手段と、 そのキヤビティに連通して溶湯を導く溶湯通路と、 そのキヤビティと前記溶湯通 路との間を連通状態と遮断状態との間で切換えるゲート手段と、 前記溶湯通路に 連通しかつ前記キヤビティ内に吸引される溶湯を一時的に貯留する溶湯リザーバ とを備えた减圧铸造装置において、
該溶湯リザ一バに貯留された溶湯の上面に浮上するガスと異物を収容する収容 スペースを、 該溶湯リザーバに貯留された溶湯を前記キヤビティ内に吸引する際 に前記収容スペース内の収容物が前記キャビティ内に移動しない位置に付設した ことを特徴とする減圧錶造装置。
2. 請求の範囲 1に記載の減圧鐯造装置であり、
前記溶湯通路の前記ゲート手段のレベルよりも高いレベルに位置する部分の容 積をキヤビティ容積よりも大きくすることで前記溶湯リザーバと前記収容スぺー スが形成されていることを特徵とする減圧錚造装置。
3. 請求の範囲 1に記載の減圧鎵造装置であり、
前記溶湯通路の一部が溶湯シリンダであり、
この溶湯シリンダ内に第 1と第 2のビストンがスライ ド可能に収容されており、 前記第 1のピストンがゲート手段を構成しており、
前記第 1のピストンでキヤビティ と溶湯通路との間を遮断したときに、 前記第 1のピストンと第 2のビストン間の空間によって溶湯リザーバが形成され、 さら に
前記第 2ピストンのストロークの途中に前記溶湯シリンダから分岐する分岐路 が形成されていることで前記収容スペースが形成されていることを特徴とする減 圧錚造装置。
4. 溶湯リザーパ内に溶湯を貯留しかつキヤビティ内を減圧した状態で、 溶湯リ ザーバとキヤビティ間を遮断していたゲー卜を開けてキヤビティ内に溶湯を吸引 して鐯造する減圧錶造方法において、
前記溶湯リザーバ内に溶湯を貯留している間に、 貯留中の溶湯上面に浮上する ガスと異物をキヤビティ内に吸引されない収容スペースに収容する工程を付加し たことを特徴とする減圧铸造方法。
5 . 請求の範囲 4に記載の減圧铸造方法であり、
前記ガスと異物を収容スペースに収容する工程が貯留された溶湯をビストンで 押圧することで実施されることを特徴とする減圧铸造方法。
捕正された請求の範囲
【1993年 3月 29日 (29.03.93)国際事務局受理;出願当初の請求の範囲 5は取り下げられた;出 願当初の請求の範囲 1一 4は捕正された。 （2頁)]
( 1 ) (捕正後） 錚型内に形成されたキヤビティと、 そのキヤビティ内を減圧 する減圧手段と、 そのキヤビティに連通して溶湯を導く溶湯通路と、 そのキヤビ ティと前記溶湯通路との間を連通状態と遮断状態との間で切換えるゲート手段と、 前記溶湯通路に連通しかつ前記キヤビティ内に吸引される溶湯を一時的に貯留す る溶湯リザーバとを備えた弒圧錶造装置において、
前記溶湯通路の前記ゲート手段のレベルよりも高いレベルに位置する部分の容 積をキヤビティ容積よりも大きくすることで前記溶湯リザーバが形成されており、 前記溶湯リザーバに貯留されていた溶湯の大部分が前記キヤビティ内に吸引さ れてもなお前記溶湯リザーバに貯留されていた溶湯の上面に浮上したガスと異物 が前記キャビティ内に移動しないことを特徴とする減圧铸造装置。
( 2 ) (捕正後） 前記溶湯リザーバが上端が解放された筒で構成されており、 その筒がゲート手段を兼ねていることを特徵とする請求の範囲 1に記載の減圧鐯
( 3 ) (捕正後） 請求の範囲 1に記載の減圧铸造装置であり、
前記溶湯通路の一部が溶湯シリンダであり、
この溶湯シリンダ内に第 1と第 2のビストンがスライ ド可能に収容されており、 前記第 1のピストンがゲート手段を構成しており、
前記第 1のビストンでキヤビティと溶湯通路との間を遮断したときに、 前記第 1のピストンと第 2のピストン間の空間によって溶湯リザーバが形成され、
前記第 2ビストンのストロークの途中に前記溶湯シリンダから分岐する分岐路 が形成され、 さらに
前記第 2ビストンのビストン端面は前記分岐路に向って傾斜しており、 前記第 2ビストンのストローク中に前記傾斜面に案内されて前記ガスと異物が分岐路に 追出され、 ストロークェンドで分岐路と溶湯シリンダが遮断されることを特徵と する減圧铸造装置。
( 4 ) (捕正後） 溶湯リザーバ内に溶湯を貯留しかつキヤビティ内を減圧した 状態で、 溶湯リザーバとキヤビティ間を遮断していたゲートを開けてキヤビティ 内に溶湯を吸引して铸造する減圧铸造方法において、
前記溶湯リザーバ内に溶湯を貯留している間に、 貯留中の溶湯上面に浮上する ガスと異物を、 溶湯リザーバから分岐した分岐空間に追出した後前記分岐空間と 溶湯リザーバとを遮断する工程を付加したことを特徴とする減圧铸造方法。
( 5 ) (削除）
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