WO2016135843A1 - 鋳造装置及び鋳造方法 - Google Patents

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WO2016135843A1
WO2016135843A1 PCT/JP2015/055183 JP2015055183W WO2016135843A1 WO 2016135843 A1 WO2016135843 A1 WO 2016135843A1 JP 2015055183 W JP2015055183 W JP 2015055183W WO 2016135843 A1 WO2016135843 A1 WO 2016135843A1
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WO
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cavity
chamber
mold
molten metal
suction device
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PCT/JP2015/055183
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French (fr)
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智史 南口
儀一郎 岡村
土屋　真一
関口　裕之
雄大 杉山
カール シユベラ
Original Assignee
日産自動車株式会社
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Priority to PCT/JP2015/055183 priority patent/WO2016135843A1/ja
Priority to KR1020187035775A priority patent/KR101994062B1/ko
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06—Permanent moulds for shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06—Permanent moulds for shaped castings
    • B22C9/062—Mechanisms for locking or opening moulds
    • 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 present invention relates to a casting apparatus and a casting method. More specifically, the present invention relates to a casting apparatus and a casting method using a structure or the like in which a predetermined divided mold and a divided casing are combined when a cavity is filled with a molten metal.
  • the lower part of the stalk is immersed in a molten metal held in the lower part of a pressurizing sealed holding furnace, and opened and closed to the left and right above the stalk communicated above the stalk.
  • Install possible molds so that they can move up and down, and define a sealed chamber that covers the molds.
  • the suction open / close valve is opened through the communication pipe communicated with the sealed chamber, and the pressure in the sealed chamber is reduced to 100 Torr by a vacuum pump through the vacuum tank in a time of 1 second or less.
  • the molten metal surface is pressurized to 0.4 to 1 kg / cm 2 in a time of 1 second or less, The pressure is maintained, and when the casting is solidified, the pressure reduction and the pressure holding are released.
  • the air in the cavity is only sucked indirectly by the reduced pressure outside the cavity.
  • the degree of decompression or the decompression speed cannot be stabilized within an appropriate range, and the filling property of the molten metal may be lowered.
  • Patent Document 1 has a problem that the equipment cost increases because a sealed chamber is provided to cover the entire mold.
  • the present invention has been made in view of such problems of the conventional technology. Further, the present invention can reduce the equipment cost and improve the filling property of the molten metal even in the production of a molded product having a complicated shape formed by using, for example, a divided mold and a core.
  • An object is to provide an apparatus and a casting method.
  • the inventors of the present invention made extensive studies to achieve the above object. As a result, when the molten metal is filled in the cavity, it is found that the above object can be achieved by using a structure in which a predetermined divided mold and a divided casing are combined, and the present invention is completed. It came to.
  • the casting apparatus of the present invention includes a divided mold, a divided housing, a chamber suction device, and a cavity suction device.
  • the divided mold is used for forming a cavity, and includes a lower mold, an intermediate mold that slides horizontally on the lower mold, and an upper mold.
  • the divided casing is used for forming a chamber and includes a lower casing on which a lower mold is mounted and an upper casing on which an upper mold is mounted. Then, while the middle mold is closed on the lower mold and the divided housing is closed, the cavity and the chamber are formed.
  • the chamber suction device decompresses at least the inside of the chamber through a chamber pipe connected to the chamber and drawn out of the chamber.
  • the cavity suction device decompresses the cavity through a cavity pipe connected to the cavity and drawn out of the chamber.
  • the casting method of the present invention is used for forming a cavity, and is used for forming a lower mold, a split mold including a middle mold that slides horizontally on the lower mold, and an upper mold, and a chamber.
  • the lower casing having the upper mold and the divided casing including the upper casing having the upper mold mounted thereon are used to close the middle mold on the lower mold and to close the divided casing.
  • the present invention is used to form a cavity, and is used to form a lower mold, a middle mold that slides horizontally on the lower mold, and a divided mold including the upper mold, and a chamber.
  • the lower casing and the upper casing on which the upper mold is mounted are used, and the middle mold is closed on the lower mold and the split casing is closed.
  • at least the inside of the chamber is depressurized through the chamber piping drawn out of the chamber and connected to the chamber by the chamber suction device, and the cavity suction device
  • the cavity was decompressed via a cavity pipe connected to the tee and drawn out of the chamber.
  • a casting apparatus and a casting method that can reduce the equipment cost and improve the filling property of the molten metal. Can be provided.
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a casting apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the chamber piping and the chamber suction device shown in FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a casting apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory view schematically showing an example of a casting method using the casting apparatus according to the first or second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a molded product obtained by another example of the casting method using the casting apparatus according to the first or second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a casting apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the chamber piping and the chamber suction device shown in FIG.
  • the casting apparatus 1 of the present embodiment includes a divided mold 10, a divided housing 20, a chamber suction device 30, a cavity suction device 40, a cylinder 50, and a holding furnace 60. , Stoke 70, pressurizing device 80, sensor 90, and control device 100.
  • the casting apparatus 1 has a metal melt C such as aluminum or aluminum alloy in the cavity A in which the core B composed of the top core B1, the water jacket core B2 and the port core B3 is disposed, for example.
  • a molded product such as a cylinder head (not shown) is filled to manufacture.
  • the divided mold 10 is used for forming the cavity A, and includes a lower mold 11, a middle mold 13 that slides horizontally on the lower mold 11, and an upper mold 15.
  • template 10 is comprised by the conventionally well-known metal mold
  • the core B and the baseboard added to the core B are configured by conventionally known cores and baseboards that can be applied to the molten metal C such as aluminum or aluminum alloy.
  • the divided casing 20 is used for forming the chamber D and includes a lower casing 21 to which the lower mold 11 is mounted and an upper casing 23 to which the upper mold 15 is mounted.
  • a rubber seal member 25 is disposed at a contact portion between the lower housing 21 and the upper housing 23, and a sealing property between them is ensured.
  • casing 20 if it has the pressure
  • a divided housing made of the same material as the divided mold may be used, but a divided housing made of a different material may be used.
  • a divided housing made of different materials may be used depending on the environment to which each divided housing is applied.
  • the lower mold and the lower casing can be attached and detached, and the upper mold and the upper casing can also be attached and detached.
  • the cavity A and the chamber D are formed by closing the middle mold 13 on the lower mold 11 and closing the divided casing 20.
  • the chamber suction device 30 is connected to the chamber D and decompresses at least the inside of the chamber D via the chamber pipe 32 drawn out of the chamber D.
  • the chamber pipe 32 is disposed in the upper housing 23 that is not easily affected even when the molten metal leaks into the chamber D.
  • the chamber suction device 30 includes, for example, a pump 30A for sucking (depressurizing) the sealed space to a vacuum or the vicinity thereof.
  • the main pipe 32A provided with the chamber suction device 30 is a pressure sensor 31 for detecting the pressure inside the chamber D and the suction flow rate of the main pipe 32A.
  • the sub-pipe 32B branched from the main pipe 32A includes a throttle valve 34 that adjusts the suction flow rate through the sub-pipe 32B when opening to the atmosphere, and an open / close valve that controls suction through the sub-pipe 32B. 36 is arranged.
  • the cavity suction device 40 is connected to the cavity A and decompresses the cavity A through the cavity pipe 42 drawn out of the chamber D.
  • the cavity pipe and the cavity suction apparatus have the same configuration as the chamber pipe and the chamber suction apparatus described above.
  • invasion of a molten metal is arrange
  • the cylinder 50 is used to drive the middle mold 13 in the horizontal direction, and includes, for example, a cylinder rod 51, a cylinder 53, and a holding portion 55.
  • the holding unit 55 also functions as a unit that holds the divided mold 20.
  • the cylinder rod 51 penetrates the lower housing 21. This is because the lower housing 21 hardly moves as compared with the upper housing 23, and it is not necessary to move the cylinder together.
  • a seal member is provided between the cylinder rod and the lower housing so as to ensure a sealing property between them and to prevent the cylinder rod from sliding.
  • a similar cylinder used for sliding the upper mold in the vertical direction may be provided.
  • the holding furnace 60 is disposed outside the chamber D and below the divided mold 10 in the state where the cavity A is formed.
  • the holding furnace 20 holds the molten metal C.
  • the stalk 70 is a flow path of the molten metal C filled in the cavity A, the metal having the upper end portion 70 a connected to the gate 10 a of the divided mold 10 and the lower end portion 70 b held by the holding furnace 60. It is immersed in the molten metal C.
  • a conventionally known porous body is disposed at the gate.
  • the pressurizing device 80 pressurizes the inside of the holding furnace 60 through a pipe 82 connected to the holding furnace 60. At this time, the pressurizing device 80 may supply the molten metal C held in the holding furnace 60 to the gate 10a.
  • examples of the sensor 90 include a sensor having a mold closing sensor 91 for detecting mold closing, but the sensor 90 is not limited to this. That is, although not shown, in addition to this, a molten metal spout arrival sensor for detecting the arrival of the molten metal to the spout, a cavity metal melt filling sensor for detecting the filling of the molten metal in the cavity, and the cavity It is also possible to apply one having a cavity molten metal solidification sensor for detecting solidification of the molten metal.
  • Examples of the mold closing sensor 91 include a mold closing sensor to which a conventionally known positioning sensor is applied.
  • the temperature sensor arrange
  • positioned in a holding furnace are applicable.
  • Examples of the cavity metal melt filling sensor include, for example, a temperature sensor and a pressure sensor disposed in a cavity pipe in the vicinity of the cavity, and a molten metal height sensor disposed in a holding furnace.
  • a pressure sensor or the like can be applied.
  • the cavity metal melt solidification sensor for example, a temperature sensor disposed in a cavity pipe in the vicinity of the cavity can be applied.
  • control device 100 controls the pressurizing device 80 according to an input from the mold closing sensor 91, and according to an input from at least one of the mold closing sensor 91 and the pressurizing device 80.
  • control data for controlling pressurization and suction according to the position, pressure, temperature, elapsed time from mold closing, and the like acquired in advance by a preliminary experiment are stored in the control device. Store it.
  • control device is not limited to the one described above. That is, although not shown in the figure, as a control device, for example, input from at least one of a mold closing sensor, a pressurizing device, a molten metal arrival sensor, a cavity metal melt filling sensor, and a cavity metal melt solidification sensor And controlling the pressurizing device in response to an input from at least one of a mold closing sensor, a pressurizing device, a molten metal spout arrival sensor, a cavity metal melt filling sensor, and a cavity metal melt solidification sensor.
  • a control device for example, input from at least one of a mold closing sensor, a pressurizing device, a molten metal arrival sensor, a cavity metal melt filling sensor, and a cavity metal melt solidification sensor.
  • An integral or separate control device for controlling the tee suction device can also be applied.
  • control data for controlling pressurization and suction may be stored in the control device according to the pressure or temperature acquired in advance by a preliminary experiment.
  • each control data mentioned above can be suitably set by the preliminary experiment using various sensors, such as the mold closing sensor mentioned above, a molten metal pouring arrival sensor, a cavity metal molten metal filling sensor, a cavity metal molten metal solidification sensor. .
  • the cylinder 50 or the like is divided into a lower mold 11, a divided mold 10 including a middle mold 13 that slides horizontally on the lower mold 11, and an upper mold 15, and a lower mold.
  • the cavity A and the chamber D are formed with the housing 20 closed.
  • the chamber suction device 30 is connected to the chamber D, and the inside of the chamber D is decompressed via the chamber pipe 32 drawn out of the chamber D. To do.
  • the cavity suction device 40 is connected to the cavity A, and the cavity A is drawn through the cavity pipe 42 drawn out of the chamber D. Depressurize the vacuum. At this time, the cavity suction device 40 itself may supply the molten metal C to the entire cavity A. Further, as described above, the cavity suction device 40 may supply the molten metal C supplied to at least the gate 10a by the pressurizing device 80 to the entire cavity A.
  • the pressurizing apparatus 40 pressurizes the inside of the holding furnace 60 via the pipe 82 connected to the holding furnace 60, and the molten metal held in the holding furnace 60. You may make it supply C to the gate 10a.
  • a predetermined divided mold, a divided housing, a chamber suction device, and a cavity suction device are provided, the middle mold is closed on the lower mold of the predetermined divided mold, and the predetermined divided housing is provided.
  • the body closed With the body closed, a cavity and a chamber are formed, and the inside of the chamber is decompressed using a predetermined chamber suction device, and a cavity is formed using the predetermined cavity suction device.
  • a divided mold including a lower mold, a middle mold that slides horizontally on the lower mold, and an upper mold, a lower casing to which the lower mold is mounted, and an upper casing to which the upper mold is mounted.
  • a chamber volume by using a predetermined structure in which a cavity and a chamber are formed when the middle mold is closed on the lower mold and the divided casing is closed. Can be reduced. Thereby, the filling property of the molten metal can be improved, such as reducing defects due to air entrainment and increasing the casting speed.
  • the degree of decompression and the depressurization speed depend on the clearance of the dividing surface of the dividing mold and the chamber volume outside the cavity. Can also be reduced. Therefore, the degree of decompression and the decompression speed can be stabilized within an appropriate range.
  • a suitable example of the appropriate gap size on the side surface of the divided mold in the chamber is a size that allows the molded product to be taken out when the middle mold is slid in the horizontal direction. Can be mentioned. Further, the equipment cost can be reduced by reducing the chamber volume in this way.
  • the size of the chamber suction device or the like can be made smaller than before, and the facility cost can be further reduced. Furthermore, it is possible to dispose the cylinder outside the chamber. In this case, for example, the workability of a mold internal cleaning process, a core set preparation work process, a core air blow process, etc. described later is improved. You can also.
  • the cavity suction device using the cavity suction device, the cavity is directly depressurized through the cavity pipe connected to the cavity and drawn out of the chamber, so that the division in the degree of decompression and the decompression speed is achieved. It is possible to reduce the dependence on the separation surface of the mold, the cavity volume, and the chamber volume outside the cavity. Therefore, the degree of decompression and the decompression speed can be stabilized within an appropriate range. Thereby, the filling property of the molten metal can be improved, for example, the casting speed can be increased.
  • the suction device for the chamber only the suction device for the cavity is used by decompressing the inside of the chamber through the piping for the chamber connected to the chamber and drawn out to the outside of the chamber. Inflow of air from the clearance of the split surface of the split mold, which can occur when the cavity is directly decompressed, is suppressed or prevented. Thereby, the filling property of a molten metal can be improved, such as being able to reduce the defect by air entrainment.
  • the molten metal held in the holding furnace disposed at the lower part of the divided mold is inserted into the cavity formed by the divided mold, and the upper end portion of the divided mold is used.
  • the holding furnace is pressurized by the inside of the holding furnace. It is preferable that a pressurizing device that supplies the held molten metal to at least the pouring gate is provided, and the suction device for the cavity supplies at least the molten metal supplied to the pouring gate to the entire cavity. Thereby, the filling property of the molten metal can be further improved.
  • the pressurizing device to pressurize the inside of the holding furnace, supplying the molten metal to at least the gate, the molten metal held in the holding furnace can be divided using the divided mold and the core.
  • suction resistance in the cavity having a complicated shape which is an impediment to improving the filling property.
  • the inflow of air from the clearance of the split surface of the split mold which can occur when the cavity is directly decompressed using only the cavity suction device, is suppressed or prevented. This reduces energy loss used in manufacturing and reduces defects due to air entrainment, compared to supplying molten metal to the entire cavity using only the cavity suction device. This makes it possible to improve the filling property of the molten metal.
  • the present invention is a low-pressure casting method in which the molten metal is filled into the cavity at low speed and low pressure, rather than being applied to the die casting method in which the molten metal is filled into the cavity at high speed and high pressure. It is effective to apply to. This is because the air flowing in the low-pressure casting method and the air that originally exists are easier to reduce the filling property of the molten metal than the air flowing in the die-casting method.
  • the mold closing sensor for detecting mold closing and the pressurizing device are controlled in accordance with the signal from the mold closing sensor, and the mold closing sensor and the pressurizing device are controlled.
  • the chamber suction device is controlled in response to a signal from at least one of the pressure devices, and the cavity suction device is controlled in response to a signal from at least one of the mold closing sensor and the pressure device. It is preferable to provide an integral or separate control device.
  • the predetermined suction is performed by the chamber suction device, and the predetermined suction (decompression) is performed by the cavity suction device. It is possible to further reduce the energy loss used at the time, further stabilize the casting speed within an appropriate range, and reduce defects due to air entrainment. Thereby, the filling property of the molten metal can be further improved.
  • FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a casting apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • symbol same as them is attached
  • subjected and description is abbreviate
  • the casting apparatus 1 ⁇ / b> A of the present embodiment uses a split mold 10 having a communication path 10 b that communicates the cavity A and the space Da of the chamber D that is outside the split mold 10. Is different.
  • 10b shown by the dotted line in FIG. 3 is a communication path arranged at a position where it does not interfere with the chamber pipe 42.
  • a top core B1 and a port core B3 are disposed with respect to the suction port 10c of the communication path 10b.
  • 13A and 15A which are each shown with the continuous line and dotted line in a figure are the steel materials similar to the middle mold 13 and the upper mold 15 used in order to form the very thin communication path
  • the molten metal is contained in the middle.
  • the core gas generated by combustion or the like can be released through the communication path, and the rise in pressure in the cavity can be reduced.
  • the core gas or the like can be discharged through the communication path, so that gas defects can be reduced.
  • the filling property of the molten metal can be improved.
  • examples of the communication path include an extremely narrow passage resistance and a large passage resistance as compared with the cavity pipe.
  • the pressure is not reduced immediately after the pressure inside the chamber.
  • this makes it impossible to directly discharge the core gas and the like from the cavity through the cavity pipe, and can discharge the core gas and the like through the communication path when the pressure of the cavity increases. .
  • the core or the baseboard added to the core is disposed with respect to the suction port of the communication path.
  • the core and the baseboard with respect to the suction port of the communication path, the core generated by burning the adhesive contained in the core when the molten metal contacts the core Gas can be efficiently released through the communication path and the chamber piping.
  • the filling property of the molten metal can be further improved, for example, gas defects can be further reduced.
  • the communication path is formed in at least one of the middle mold, the upper mold, and between the middle mold and the upper mold.
  • the core gas generated by the burning of the adhesive contained in the core when the molten metal contacts the core is generated. It is possible to escape efficiently through the communication path and the chamber piping. In addition, it is possible to further stabilize the casting speed within an appropriate range and reduce defects due to air entrainment. Thereby, the filling property of the molten metal can be further improved, for example, gas defects can be further reduced.
  • the casting method of this embodiment includes a step (1), a step (3), and a step (4).
  • the step (1) is used for forming the cavity, and is used for forming the lower mold, the divided mold including the middle mold that slides horizontally on the lower mold, and the upper mold, and the chamber.
  • the lower casing having the upper mold and the divided casing including the upper casing having the upper mold mounted thereon are used to close the middle mold on the lower mold and to close the divided casing.
  • This is a step of forming a cavity and a chamber.
  • Step (3) is a step in which, after step (1), at least the inside of the chamber is decompressed through a chamber pipe connected to the chamber by a chamber suction device and drawn out of the chamber. .
  • the step (4) after the step (1), preferably after the step (3), the cavity pipe connected to the cavity by the cavity suction device and drawn out of the chamber is provided. The cavity is depressurized.
  • the lower mold which is used for forming the cavity
  • the middle mold which slides horizontally on the lower mold, and the upper mold, and the chamber, and the lower mold is mounted.
  • the divided casing including the upper casing with the side casing and the upper mold the middle mold is closed on the lower mold, and the cavity and chamber are closed with the divided casing closed.
  • the inside of the chamber is depressurized via the chamber piping connected to the chamber by the chamber suction device and drawn out of the chamber, and the cavity suction device
  • the cavity suction device For example, by dividing the cavity through a cavity pipe connected and drawn out of the chamber, for example, a divided mold Also in the production of molded articles having a complicated shape so as to form with the core, as well as to reduce the facility cost, it is possible to improve the filling property of the molten metal.
  • the molten metal held in the holding furnace disposed at the lower part of the divided mold is connected to the cavity formed by the divided mold, and the upper end portion is connected to the gate of the divided mold.
  • the step (1) and after the step (3) and the step ( 4) includes a step (2) of supplying the molten metal held in the holding furnace to at least the gate by pressurizing the inside of the holding furnace by the pressurizing device, and in step (4), the molten metal is supplied to at least the gate. It is preferable to supply the molten metal to the entire cavity. Thereby, the filling property of the molten metal can be further improved.
  • the pressurizing device to pressurize the inside of the holding furnace, supplying the molten metal to at least the gate, the molten metal held in the holding furnace can be divided using the divided mold and the core.
  • suction resistance in the cavity having a complicated shape which is an impediment to improving the filling property.
  • the inflow of air from the clearance of the split surface of the split mold which can occur when the cavity is directly decompressed using only the cavity suction device, is suppressed or prevented. This reduces energy loss used in manufacturing and reduces defects due to air entrainment, compared to supplying molten metal to the entire cavity using only the cavity suction device. This makes it possible to improve the filling property of the molten metal.
  • the predetermined suction is performed by the chamber suction device and the predetermined suction (decompression) is performed by the cavity suction device. It is preferable to
  • the predetermined pressurization by the pressurizing device means that pressurization of the inside of the holding furnace by the pressurizing device is started, and then the inside of the holding furnace by the pressurizing device is increased until the molten metal reaches the gate.
  • the pressure is continued, and pressurization inside the holding furnace by the pressurizing device is continued or maintained until the molten metal is supplied to the entire cavity, and further, the molten metal is solidified until the molten metal in the entire cavity is solidified. It means that the pressurization inside the holding furnace is continued or held by the pressure device, and then the pressurization inside the holding furnace by the pressurization device is terminated.
  • the predetermined suction (decompression) by the chamber suction device is connected to the chamber by the chamber suction device from the start of pressurization inside the holding furnace by the pressurization device until the molten metal reaches the gate.
  • the decompression of the inside of the chamber through the chamber pipe is started, and then the decompression of the inside of the chamber through the chamber pipe by the chamber suction device is continued until the molten metal is supplied to the entire cavity or And hold or hold the pressure inside the chamber through the chamber pipe by the chamber suction device until the molten metal in the entire cavity is solidified, and then the inside of the holding furnace by the pressure device.
  • the pressurization is completed, the internal pressure reduction of the chamber via the chamber piping by the chamber suction device must be terminated.
  • the internal pressure of the chamber is lower than the internal pressure of the cavity described later at the final ultimate pressure.
  • the predetermined suction (decompression) by the cavity suction device is the pressure reduction of the cavity via the cavity piping connected to the cavity by the cavity suction device when the molten metal reaches the gate. Then, until the molten metal is supplied to the entire cavity, the decompression of the cavity is continued through the cavity piping by the suction device for the cavity, and then the molten metal is supplied to the entire cavity. The end of the decompression of the cavity through the cavity piping by the cavity suction device after the end of the decompression of the inside of the chamber through the chamber piping by the chamber suction device. .
  • the predetermined suction is performed by the chamber suction device, and the predetermined suction (decompression) is performed by the cavity suction device. It is possible to further reduce the energy loss used at the time, further stabilize the casting speed within an appropriate range, and reduce defects due to air entrainment. Thereby, the filling property of the molten metal can be further improved.
  • the metal decompression is continued or held through the chamber piping by the chamber suction device until the molten metal is supplied to the entire cavity, or the entire cavity
  • the above-described communication path by the chamber suction device and the cavity through the chamber piping are used.
  • the pressurization of the inside of the holding furnace by the pressurizer is finished, the decompression of the cavity through the communication path and the chamber pipe is terminated by the chamber suction device. Is preferred.
  • the core gas generated by burning the adhesive contained in the core when the molten metal contacts the core is connected to the communication path and the chamber piping. Can be escaped through.
  • the filling property of the molten metal can be further improved, for example, gas defects can be reduced.
  • FIG. 4 is an explanatory view schematically showing an example of a casting method using a casting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a conventionally known mold internal cleaning step step (A)
  • core set preparation work step step ( B)
  • a core air blow process process (C)
  • a mold closing process process (D)
  • a conventionally known cooling process process (F)
  • mold opening process as a subsequent process of the casting process.
  • L1 indicates the pressure inside the holding furnace, and for example, a value detected by a pressure sensor disposed in the pipe can be applied.
  • the value of the pressurization force by a pressurization apparatus can also be applied.
  • L2 indicates the pressure inside the chamber, and for example, a value detected by a pressure sensor provided in the chamber piping can be applied.
  • the value of the decompression force by the chamber suction device can also be applied.
  • L3 indicates the pressure of the cavity, and for example, a value detected by a pressure sensor disposed in the cavity pipe can be applied.
  • the value of the decompression force by a cavity suction device can also be applied.
  • T1 indicating when the mold is closed
  • pressurization of the inside of the holding furnace by the pressurizer is started.
  • pressurization of the inside of the holding furnace by the pressurizer is continued until T2 indicating when the molten metal reaches the gate.
  • pressurization of the inside of the holding furnace by the pressurizing device is continued or held until T3 indicating when the molten metal is supplied to the entire cavity.
  • the internal pressure of the holding furnace by the pressurizer is continued or held until T4, which indicates when the molten metal in the entire cavity is solidified, and then the internal pressurization of the hold furnace by the pressurizer is terminated.
  • T5 indicates the time when the pressurization by the pressurization device (and the decompression by the chamber suction device described later) is released
  • T6 indicates the time when the temperature of the molded product is lowered to a mold-releasing strength.
  • the chamber suction chamber is used for the chamber between T1 indicating the start of pressurization inside the holding furnace by the pressurizing device and T2 indicating the time when the molten metal reaches the gate.
  • Depressurization inside the chamber is started via the connected chamber piping.
  • the vacuum inside the chamber is continued through the chamber piping by the chamber suction device until T3 indicating that the molten metal is supplied to the entire cavity, and further, the molten metal in the entire cavity is solidified.
  • the pressure inside the chamber is continued through the chamber piping by the chamber suction device until T4 indicates.
  • T5 indicating the end of pressurization of the inside of the holding furnace by the pressurizer
  • the decompression of the interior of the chamber via the chamber pipe by the chamber suction device is terminated.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a molded product obtained by another example of the casting method using the casting apparatus according to the first or second embodiment of the present invention.
  • the molded product E is a cylinder head made of aluminum alloy, and has a shape corresponding to the shape of the cavity of the divided mold.
  • Ea in a figure shows the burr
  • the present invention is not limited to this, and for example, iron, copper, brass, and the like can be applied.
  • the cylinder head is exemplified as a molded product having a complicated shape that is formed by using a divided mold and a core.
  • the present invention is not limited to this, and the cylinder block is not limited thereto. Can also be applied.
  • the cylinder is disposed outside the chamber, but the present invention is not limited to this, and the cylinder may be disposed inside the chamber.
  • the pressurizing device that pressurizes the inside of the holding furnace is used when supplying the molten metal to the pouring gate is illustrated, but the present invention is not limited to this. Instead, the molten metal may be supplied to at least the gate using an electromagnetic pump.

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Abstract

　鋳造装置は、キャビティーの形成に用いられ、下鋳型、下鋳型上で水平方向にスライドする中鋳型、及び上鋳型を含む分割鋳型と、チャンバーの形成に用いられ、下鋳型が装着された下側筐体、及び上鋳型が装着された上側筐体を含む分割筐体と、チャンバーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたチャンバー用配管を介して少なくともチャンバーの内部を減圧するチャンバー用吸引装置と、キャビティーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたキャビティー用配管を介してキャビティーを減圧するキャビティー用吸引装置とを備える。下鋳型上で中鋳型を閉じた状態とするとともに、分割筐体を閉じた状態とすると、キャビティーとチャンバーとが形成される。

Description

鋳造装置及び鋳造方法
　本発明は、鋳造装置及び鋳造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、キャビティーに金属溶湯を充填する際に、所定の分割鋳型と分割筐体とを組み合わせた構造体などを用いた鋳造装置及び鋳造方法に関する。
　従来、薄肉部品の鋳造を可能としたまま、さらに、金属溶湯の加熱度及び鋳型温度も低く抑えて鋳造する吸引差圧鋳造方法が提案されている（特許文献１参照。）。
　この吸引差圧鋳造方法においては、まず、加圧可能な密閉型の保持炉の下部に保持された金属溶湯にストークの下部を浸漬させ、ストークの上方に連通されたストークの上に左右に開閉可能な金型を上下移動可能に設置し、金型を覆う密閉室を画成する。次に、この密閉室に連通された連通管を通して吸引開閉弁を開くことにより真空タンクを介して真空ポンプにより密閉室内の圧力を１秒以下の時間で１００Ｔｏｒｒまで減圧する。そして、その直後加圧装置で圧縮空気を加圧開閉弁を開いて保持炉内に送り、金属溶湯の湯面を１秒以下の時間で０．４乃至１Ｋｇ／ｃｍ２に加圧した後、その圧力で保持し、鋳物が凝固した時点で減圧および加圧保持を解除する。
日本国特許第２９３３２５５号
　しかしながら、特許文献１に記載された吸引差圧鋳造方法にあっては、キャビティーの空気を、その外側の減圧によって間接的に吸引しているため、キャビティーの減圧度ないし減圧速度が、分割鋳型の分割面のクリアランスやキャビティー体積、分割鋳型の全体を覆う分割鋳型の外側における密閉室体積に依存してしまう。
　そのため、例えば、分割鋳型と中子とを用いて形成するような複雑な形状を有する成形品の製造において、キャビティー内の空気をその外側の減圧により間接的に吸引するだけでは、キャビティーにおける減圧度ないし減圧速度を適切な範囲に安定させることができず、金属溶湯の充填性が低下することがあるという問題点があった。
　また、特許文献１に記載された鋳造装置にあっては、金型全体を覆う密閉室を設けているため、設備費用が高くなるという問題点もあった。
　本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明は、例えば、分割鋳型と中子とを用いて形成するような複雑な形状を有する成形品の製造においても、設備費用を低減させるとともに、金属溶湯の充填性を向上し得る鋳造装置及び鋳造方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、キャビティーに金属溶湯を充填する際に、所定の分割鋳型と分割筐体とを組み合わせた構造体を用いる構成とすることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明の鋳造装置は、分割鋳型と、分割筐体と、チャンバー用吸引装置と、キャビティー用吸引装置とを備える。そして、分割鋳型は、キャビティーの形成に用いられ、下鋳型と、下鋳型上で水平方向にスライドする中鋳型と、上鋳型とを含む。また、分割筐体は、チャンバーの形成に用いられ、下鋳型が装着された下側筐体と、上鋳型が装着された上側筐体とを含む。そして、下鋳型上で中鋳型を閉じた状態とするとともに、分割筐体を閉じた状態とすることで、キャビティーとチャンバーとが形成される。さらに、チャンバー用吸引装置は、チャンバーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたチャンバー用配管を介して少なくともチャンバーの内部を減圧する。また、キャビティー用吸引装置は、キャビティーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたキャビティー用配管を介してキャビティーを減圧する。
　また、本発明の鋳造方法は、キャビティーの形成に用いられ、下鋳型、下鋳型上で水平方向にスライドする中鋳型、及び上鋳型を含む分割鋳型と、チャンバーの形成に用いられ、下鋳型が装着された下側筐体及び上鋳型が装着された上側筐体を含む分割筐体とを用いて、下鋳型上で中鋳型を閉じた状態とするとともに、分割筐体を閉じた状態として、キャビティーとチャンバーとを形成する工程（１）と、工程（１）の後にチャンバー用吸引装置によりチャンバーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたチャンバー用配管を介して少なくともチャンバーの内部を減圧する工程（３）と、工程（１）の後にキャビティー用吸引装置によりキャビティーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたキャビティー用配管を介してキャビティーを減圧する工程（４）とを含む。
　本発明によれば、キャビティーの形成に用いられ、下鋳型、下鋳型上で水平方向にスライドする中鋳型、及び上鋳型を含む分割鋳型と、チャンバーの形成に用いられ、下鋳型が装着された下側筐体及び上鋳型が装着された上側筐体を含む分割筐体とを用いて、下鋳型上で中鋳型を閉じた状態とするとともに、分割筐体を閉じた状態として、キャビティーとチャンバーとを形成し、さらに、チャンバー用吸引装置によりチャンバーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたチャンバー用配管を介して少なくともチャンバーの内部を減圧するとともに、キャビティー用吸引装置によりキャビティーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたキャビティー用配管を介してキャビティーを減圧する構成とした。そのため、例えば、分割鋳型と中子とを用いて形成するような複雑な形状を有する成形品の製造においても、設備費用を低減させるとともに、金属溶湯の充填性を向上し得る鋳造装置及び鋳造方法を提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る鋳造装置を模式的に示す説明図である。 図２は、図１に示すチャンバー用配管及びチャンバー用吸引装置を模式的に示す説明図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係る鋳造装置を模式的に示す説明図である。 図４は、本発明の第１又は第２の実施形態に係る鋳造装置を使用した鋳造方法の一例を模式的に示す説明図である。 図５は、本発明の第１又は第２の実施形態に係る鋳造装置を使用した鋳造方法の他の一例により得られた成形品を模式的に示す斜視図である。
　以下、本発明の一実施形態に係る鋳造装置及び鋳造方法について詳細に説明する。なお、以下で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
（第１の実施形態）
　まず、本発明の第１の実施形態に係る鋳造装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る鋳造装置を模式的に示す説明図である。また、図２は、図１に示すチャンバー用配管及びチャンバー用吸引装置を模式的に示す説明図である。
　図１に示すように、本実施形態の鋳造装置１は、分割鋳型１０と、分割筐体２０と、チャンバー用吸引装置３０と、キャビティー用吸引装置４０と、シリンダー５０と、保持炉６０と、ストーク７０と、加圧装置８０と、センサー９０と、制御装置１００とを備えるものである。なお、鋳造装置１は、例えば、トップ中子Ｂ１、ウォータージャケット中子Ｂ２及びポート中子Ｂ３から構成される中子Ｂを配設したキャビティーＡに、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属溶湯Ｃを充填して図示しないシリンダーヘッドなどの成形品を製造するものである。
　そして、分割鋳型１０は、キャビティーＡの形成に用いられ、下鋳型１１と、下鋳型１１上で水平方向にスライドする中鋳型１３と、上鋳型１５とを含むものである。また、分割鋳型１０は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属溶湯Ｃに対して適用可能な従来公知の金型で構成されている。さらに、中子Ｂやそれに付加される巾木についても、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属溶湯Ｃに対して適用可能な従来公知の中子や巾木により構成されている。
　また、分割筐体２０は、チャンバーＤの形成に用いられ、下鋳型１１が装着された下側筐体２１と、上鋳型１５が装着された上側筐体２３とを含むものである。なお、下側筐体２１と上側筐体２３との接触部にはゴム製シール部材２５が配設されており、これらの間のシール性が確保されている。また、分割筐体２０としては、例えば、鋳造工程における圧力や温度などの変化に対する耐圧性や耐熱性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、分割鋳型と同じ材料により構成された分割筐体を用いてもよいが、異なる材料により構成された分割筐体を用いてもよい。また、例えば、各分割筐体が適用される環境に応じて異なる材料で構成した分割筐体を用いてもよい。なお、図示しないが、下鋳型と下側筐体は装脱可能であり、上鋳型と上側筐体も装脱可能である。
　ここで、キャビティーＡとチャンバーＤとは、下鋳型１１上で中鋳型１３を閉じた状態とするとともに、分割筐体２０を閉じた状態とすることにより形成される。
　また、チャンバー用吸引装置３０は、チャンバーＤに接続され、かつ、チャンバーＤの外部に引き出されたチャンバー用配管３２を介して少なくともチャンバーＤの内部を減圧するものである。なお、特に限定するものではないが、チャンバー用配管３２は、チャンバーＤへ金属溶湯が漏洩した場合であっても影響を受けにくい上側筐体２３に配設することが好適である。
　ここで、チャンバー用配管及びチャンバー用吸引装置について図面を用いて詳細に説明する。
　図２に示すように、チャンバー用吸引装置３０は、例えば、密閉空間を真空ないしその近傍まで吸引（減圧）するためのポンプ３０Ａを備えている。また、図２に示すように、チャンバー用配管のうち、チャンバー用吸引装置３０が設けられている主配管３２Ａには、チャンバーＤの内部の圧力を検出する圧力センサー３１、主配管３２Ａの吸引流量を調整する絞りバルブ３３、主配管３２Ａの吸引を制御する開閉バルブ３５、チャンバー用吸引装置３０の吸引圧力を検出する圧力センサー３７、吸引の際に吸引される異物等を除去するためのタンク３９が配設されている。さらに、図２に示すように、主配管３２Ａから分岐した副配管３２Ｂには、大気開放する際に、副配管３２Ｂによる吸引流量を調整する絞りバルブ３４、副配管３２Ｂによる吸引を制御する開閉バルブ３６が配設されている。
　さらに、キャビティー用吸引装置４０は、キャビティーＡに接続され、かつ、チャンバーＤの外部に引き出されたキャビティー用配管４２を介してキャビティーＡを減圧するものである。なお、図示しないが、キャビティー用配管及びキャビティー用吸引装置についても、上述したチャンバー用配管及びチャンバー用吸引装置と同様の構成を有している。また、図示しないが、キャビティー用配管のキャビティー接続部には金属溶湯の侵入を抑制する多孔質体が配設されている。
　一方、シリンダー５０は、中鋳型１３の水平方向へのスライド駆動に用いられるものであり、例えば、シリンダーロッド５１とシリンダー５３と保持部５５とを含むものである。なお、これに限定されるものではなく、従来公知のアクチュエータを利用することができる。また、この保持部５５は、分割鋳型２０を保持するものとしても機能している。また、特に限定するものではないが、シリンダーロッド５１は下側筐体２１を貫通していることが好適である。これは、下側筐体２１は、上側筐体２３と比較して殆ど移動させることがなく、シリンダーを併せて移動させる必要がないためである。また、図示しないが、シリンダーロッドと下側筐体との間には、これらの間のシール性を確保するとともに、シリンダーロッドのスライドを阻害しにくいシール部材が配設されている。さらに、図示しないが、上鋳型の垂直方向へのスライド駆動に用いられる同様のシリンダーを備えていてもよい。
　そして、保持炉６０は、チャンバーＤの外部であって、かつ、キャビティーＡが形成された状態の分割鋳型１０の下部に配設されている。なお、保持炉２０は、金属溶湯Ｃを保持している。
　また、ストーク７０は、キャビティーＡに充填される金属溶湯Ｃの流路であり、上端部７０ａが分割鋳型１０の湯口１０ａに接続され、かつ、下端部７０ｂが保持炉６０に保持された金属溶湯Ｃに浸漬されている。なお、図示しないが、湯口には従来公知の多孔質体が配設されている。
　さらに、加圧装置８０は、保持炉６０に接続された配管８２を介して保持炉６０の内部を加圧するものである。このとき、加圧装置８０は、保持炉６０に保持された金属溶湯Ｃを湯口１０ａまで供給するようにしてもよい。
　また、センサー９０としては、例えば、型閉じを検知するための型閉じセンサー９１を有するものを挙げることができるが、これに限定されるものではない。すなわち、図示しないが、これに加えて、湯口への金属溶湯の到達を検知するための金属溶湯湯口到達センサーやキャビティーにおける金属溶湯の充填を検知するためのキャビティー金属溶湯充填センサー、キャビティーにおける金属溶湯の凝固を検知するためのキャビティー金属溶湯凝固センサーを有するものを適用することもできる。
　上記型閉じセンサー９１としては、例えば、従来公知の位置決めセンサーを適用した型閉じセンサーを挙げることができる。
　そして、上記金属溶湯湯口到達センサーとしては、例えば、湯口近傍に配設される温度センサー、さらには、保持炉内に配設される湯面高さセンサーや圧力センサーなどを適用することができる。
　また、上記キャビティー金属溶湯充填センサーとしては、例えば、キャビティー近傍のキャビティー用配管に配設される温度センサーや圧力センサー、さらには、保持炉内に配設される湯面高さセンサーや圧力センサーなどを適用することができる。
　さらに、上記キャビティー金属溶湯凝固センサーとしては、例えば、キャビティー近傍のキャビティー用配管に配設される温度センサーなどを適用することができる。
　そして、制御装置１００としては、例えば、型閉じセンサー９１からの入力に応じて、加圧装置８０を制御し、型閉じセンサー９１及び加圧装置８０のうちの少なくとも１つからの入力に応じて、チャンバー用吸引装置３０を制御し、型閉じセンサー９１及び加圧装置８０のうちの少なくとも１つからの入力に応じて、キャビティー用吸引装置４０を制御する一体又は別体の制御装置を適用することができる。
　このような制御装置を適用する場合には、例えば、予備実験によって予め取得した、位置や、圧力、温度、型閉じからの経過時間等によって、加圧及び吸引を制御する制御データを制御装置に格納しておけばよい。
　しかしながら、制御装置は、上述のものに限定されるものではない。すなわち、図示しないが、制御装置としては、例えば、型閉じセンサーと、加圧装置、金属溶湯湯口到達センサー、キャビティー金属溶湯充填センサー及びキャビティー金属溶湯凝固センサーのうちの少なくとも１つとからの入力に応じて、加圧装置を制御し、型閉じセンサー、加圧装置、金属溶湯湯口到達センサー、キャビティー金属溶湯充填センサー及びキャビティー金属溶湯凝固センサーのうちの少なくとも１つからの入力に応じて、チャンバー用吸引装置を制御し、型閉じセンサー、加圧装置、金属溶湯湯口到達センサー、キャビティー金属溶湯充填センサー及びキャビティー金属溶湯凝固センサーのうちの少なくとも１つからの入力に応じて、キャビティー用吸引装置を制御する一体又は別体の制御装置を適用することもできる。
　このような制御装置を適用する場合には、例えば、型閉じからの経過時間を考慮しないで、実際の位置や、温度、圧力等によって、加圧及び吸引を制御すればよい。もちろん、予備実験によって予め取得した圧力や温度によって、加圧及び吸引を制御する制御データを制御装置に格納してもよい。なお、上述した各制御データは、上述した型閉じセンサー、金属溶湯湯口到達センサー、キャビティー金属溶湯充填センサー、キャビティー金属溶湯凝固センサーなどの各種センサーを用いた予備実験により適宜設定することができる。
　そして、鋳造装置１は、成形品を製造するに際して、シリンダー５０などが、下鋳型１１、下鋳型１１上で水平方向にスライドする中鋳型１３、及び上鋳型１５を含む分割鋳型１０と、下鋳型１１が装着された下側筐体２１及び上鋳型１５が装着された上側筐体２３を含む分割筐体２０とを用いて、下鋳型１１上で中鋳型１３を閉じた状態とするとともに、分割筐体２０を閉じた状態として、キャビティーＡとチャンバーＤとを形成する。
　また、鋳造装置１は、成形品を製造するに際して、チャンバー用吸引装置３０が、チャンバーＤに接続され、かつ、チャンバーＤの外部に引き出されたチャンバー用配管３２を介してチャンバーＤの内部を減圧する。
　さらに、鋳造装置１は、成形品を製造するに際して、キャビティー用吸引装置４０が、キャビティーＡに接続され、かつ、チャンバーＤの外部に引き出されたキャビティー用配管４２を介してキャビティーＡの減圧を減圧する。このとき、キャビティー用吸引装置４０自体が、金属溶湯ＣをキャビティーＡ全体に供給するようにしてもよい。また、上述したように、加圧装置８０により少なくとも湯口１０ａまで供給された金属溶湯Ｃをキャビティー用吸引装置４０がキャビティーＡ全体に供給するようにしてもよい。
　また、鋳造装置１は、成形品を製造するに際して、加圧装置４０が、保持炉６０に接続された配管８２を介して保持炉６０の内部を加圧し、保持炉６０に保持された金属溶湯Ｃを湯口１０ａまで供給するようにしてもよい。
　上述のように、所定の分割鋳型、分割筐体、チャンバー用吸引装置及びキャビティー用吸引装置を備え、所定の分割鋳型の下鋳型上で中鋳型を閉じた状態とするとともに、所定の分割筐体を閉じた状態として、キャビティーとチャンバーとを形成し、さらに、所定のチャンバー用吸引装置を利用して、チャンバーの内部を減圧するとともに、所定のキャビティー用吸引装置を利用して、キャビティーを直接減圧する構成とすることにより、設備費用を低減させるとともに、金属溶湯の充填性を向上させることができる。
　つまり、下鋳型、下鋳型上で水平方向にスライドする中鋳型、及び上鋳型を含む分割鋳型と、下鋳型が装着された下側筐体及び上鋳型が装着された上側筐体を含む分割筐体とを備え、下鋳型上で中鋳型を閉じた状態とするとともに、分割筐体を閉じた状態とすると、キャビティーとチャンバーとが形成される所定の構造体を利用することにより、チャンバー体積を小さくすることができる。これにより、空気巻き込みによる欠陥を低減することや鋳込み速度を速くすることが可能となるなど金属溶湯の充填性を向上させることができる。
　また、後述するように、キャビティー用吸引装置を利用してキャビティーを直接減圧する際にも、減圧度や減圧速度における分割鋳型の分割面のクリアランスやキャビティーの外側におけるチャンバー体積への依存も小さくすることができる。そのため、減圧度や減圧速度を適切な範囲に安定させることができる。なお、特に限定されるものではないが、チャンバーにおける分割鋳型の側面側の適切な間隙サイズとしては、中鋳型を水平方向にスライドさせたときに、成形品を取り出すことが可能なサイズを好適例として挙げることができる。さらに、このように、チャンバー体積を小さくすることによって、設備費用を低くすることが可能となる。また、チャンバー体積が小さくなることに伴って、チャンバー吸引装置等のサイズを従来よりも小さくすることが可能となり、設備費用をさらに低くすることが可能となる。さらに、シリンダーをチャンバーの外部に配設することも可能であり、この場合には、例えば、後述する金型内部清掃工程や中子セット準備作業工程、中子エアブロー工程などの作業性を向上させることもできる。
　そして、キャビティー用吸引装置を利用して、キャビティーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたキャビティー用配管を介してキャビティーを直接減圧することにより、減圧度や減圧速度における分割鋳型の分割面のクリアランスやキャビティー体積、キャビティーの外側におけるチャンバー体積への依存を小さくすることができる。そのため、減圧度や減圧速度を適切な範囲に安定させることができる。これにより、鋳込み速度を速くすることが可能となるなど金属溶湯の充填性を向上させることができる。
　また、チャンバー用吸引装置を利用して、チャンバーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたチャンバー用配管を介してチャンバーの内部を減圧することにより、キャビティー用吸引装置のみを利用してキャビティーを直接減圧した場合に起こり得る分割鋳型の分割面のクリアランスなどからの空気の流入が抑制ないし防止される。これにより、空気巻き込みによる欠陥を低減することが可能となるなど金属溶湯の充填性を向上させることができる。
　また、本実施形態の鋳造装置においては、上述のように、分割鋳型で形成されたキャビティーに、分割鋳型の下部に配設された保持炉に保持された金属溶湯を、上端部が分割鋳型の湯口に接続され、かつ、下端部が保持炉に保持された金属溶湯に浸漬されたストークを介して充填して成形品を製造する鋳造装置において、保持炉の内部の加圧により保持炉に保持された金属溶湯を少なくとも湯口まで供給する加圧装置を備え、キャビティー用吸引装置が、少なくとも湯口まで供給された金属溶湯をキャビティー全体に供給するものであることが好適である。これにより、金属溶湯の充填性をさらに向上させることができる。
　つまり、加圧装置を利用して、保持炉の内部を加圧することにより、金属溶湯を少なくとも湯口まで供給することによって、保持炉に保持された金属溶湯を、分割鋳型と中子とを用いて形成するような複雑な形状を有するキャビティーを介して湯口まで吸引により供給する必要がない。そのため、充填性向上の阻害要因となる複雑な形状を有するキャビティーにおける吸引抵抗を考慮する必要がない。また、キャビティー用吸引装置のみを利用してキャビティーを直接減圧した場合に起こり得る分割鋳型の分割面のクリアランスなどからの空気の流入が抑制ないし防止される。これにより、キャビティー用吸引装置のみを利用してキャビティー全体に金属溶湯を供給する場合と比較して、製造する際に使用するエネルギーロスを低減するとともに、空気巻き込みによる欠陥を低減することが可能となるなど金属溶湯の充填性を向上させることができる。
　なお、特に限定されるものではないが、本発明は、高速・高圧で金属溶湯をキャビティーに充填するダイカスト法に適用するよりも、低速・低圧で金属溶湯をキャビティーに充填する低圧鋳造法に適用することが効果的である。これは、ダイカスト法において流入する空気よりも低圧鋳造法において流入する空気及び元々存在する空気の方が、金属溶湯の充填性を低減させ易いためである。
　また、本実施形態の鋳造装置においては、上述のように、型閉じを検知するための型閉じセンサーと、型閉じセンサーからの信号に応じて、加圧装置を制御し、型閉じセンサー及び加圧装置のうちの少なくとも１つからの信号に応じて、チャンバー用吸引装置を制御し、型閉じセンサー及び加圧装置のうちの少なくとも１つからの信号に応じて、キャビティー用吸引装置を制御する一体又は別体の制御装置とを備えることが好適である。
　このように、加圧装置による所定の加圧をするに際して、チャンバー用吸引装置による所定の吸引（減圧）をするとともに、キャビティー用吸引装置による所定の吸引（減圧）をすることにより、製造する際に使用するエネルギーロスのさらなる低減化、鋳込み速度の適切な範囲でのさらなる安定化、空気巻き込みによる欠陥の低減化などが可能になる。これにより、金属溶湯の充填性をさらに向上させることができる。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態に係る鋳造装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る鋳造装置を模式的に示す説明図である。なお、上記の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
　図３に示すように、本実施形態の鋳造装置１Ａは、分割鋳型１０として、キャビティーＡと、分割鋳型１０の外部であるチャンバーＤの空間Ｄａとを連通する連通経路１０ｂを有するものを用いている点が相違する。なお、図３中点線で示す１０ｂは、チャンバー用配管４２に干渉しない位置に配設されている連通経路である。また、図３に示すように、連通経路１０ｂの吸引口１０ｃに対して、トップ中子Ｂ１やポート中子Ｂ３が配設されている。また、図中実線及び点線でそれぞれ示す１３Ａ及び１５Ａは、極めて細い連通経路１０ａを形成するために用いた中鋳型１３及び上鋳型１５と同様の鋼材である。
　特許文献１に記載された吸引差圧鋳造方法にあっては、分割鋳型とともに中子を用いて形成するような複雑な形状を有する成形品の製造について何ら検討がなされていない。そのため、分割鋳型とともに中子を用いて形成するような複雑な形状を有する成形品の製造において、溶湯が中子に接触した際に中子に含まれる粘着剤等が燃焼して発生する中子ガスによってガス欠陥が生じ、これによっても金属溶湯の充填性が低下する場合がある。
　これに対して、本実施形態の鋳造装置においては、上述のように、キャビティーと、分割鋳型の外部であるチャンバーの空間とを連通する連通経路を有する分割鋳型を用いることにより、溶湯が中子に接触した際に中子に含まれる粘着剤が燃焼等して発生する中子ガスを連通経路を通じて逃がすことが可能となり、キャビティーの圧力上昇を低減させることが可能となる。これにより、たとえ、キャビティー用配管から中子ガス等を排出することができない場合であっても、連通経路を通じて中子ガス等を排出することができるため、ガス欠陥を低減することが可能となるなど金属溶湯の充填性を向上させることができる。
　ここで、連通経路としては、例えば、キャビティー用配管と比較して極めて細くした、通過抵抗が大きいものを挙げることができる。これにより、チャンバーの内部の減圧直後に連動して減圧されることはない。その一方で、これにより、キャビティー用配管を通じてキャビティーから中子ガス等を直接排出することができず、キャビティーの圧力が上昇した場合に中子ガス等を連通経路を通じて排出することができる。
　また、本実施形態の鋳造装置においては、上述のように、連通経路の吸引口に対して、中子又は中子に付加された巾木が配設されていることが好適である。
　このように、連通経路の吸引口に対して、中子や巾木を配設することによって、溶湯が中子に接触した際に中子に含まれる粘着剤等が燃焼して発生する中子ガスを連通経路及びチャンバー用配管を通じて効率良く逃がすことができる。また、鋳込み速度の適切な範囲でのさらなる安定化、空気巻き込みによる欠陥の低減化などが可能になる。これにより、ガス欠陥をより低減することが可能となるなど金属溶湯の充填性をさらに向上させることができる。
　さらに、本実施形態の鋳造装置においては、連通経路が、中鋳型、上鋳型、及び中鋳型と上鋳型との間のうちの少なくとも１つに形成されていること好適である。
　このように、連通経路を中鋳型や上鋳型、これらの間などに形成することによって、溶湯が中子に接触した際に中子に含まれる粘着剤等が燃焼して発生する中子ガスを連通経路及びチャンバー用配管を通じて効率良く逃がすことができる。また、鋳込み速度の適切な範囲でのさらなる安定化、空気巻き込みによる欠陥の低減化などが可能になる。これにより、ガス欠陥をより低減することが可能となるなど金属溶湯の充填性をさらに向上させることができる。
（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態に係る鋳造方法、具体的には、本発明の第１又は第２の実施形態に係る鋳造装置を使用した鋳造方法について詳細に説明する。なお、本発明の鋳造方法は、必ずしも本発明の鋳造装置を使用する必要はないが、本発明の鋳造装置を使用することが好ましい。
　本実施形態の鋳造方法は、工程（１）と、工程（３）と、工程（４）とを含む。ここで、工程（１）は、キャビティーの形成に用いられ、下鋳型、下鋳型上で水平方向にスライドする中鋳型、及び上鋳型を含む分割鋳型と、チャンバーの形成に用いられ、下鋳型が装着された下側筐体及び上鋳型が装着された上側筐体を含む分割筐体とを用いて、下鋳型上で中鋳型を閉じた状態とするとともに、分割筐体を閉じた状態として、キャビティーとチャンバーとを形成する工程である。また、工程（３）は、工程（１）の後に、チャンバー用吸引装置によりチャンバーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたチャンバー用配管を介して少なくともチャンバーの内部を減圧する工程である。さらに、工程（４）は、工程（１）の後に、好ましくは工程（３）の後に、キャビティー用吸引装置によりキャビティーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたキャビティー用配管を介してキャビティーを減圧する工程である。
　このように、キャビティーの形成に用いられ、下鋳型、下鋳型上で水平方向にスライドする中鋳型、及び上鋳型を含む分割鋳型と、チャンバーの形成に用いられ、下鋳型が装着された下側筐体及び上鋳型が装着された上側筐体を含む分割筐体とを用いて、下鋳型上で中鋳型を閉じた状態とするとともに、分割筐体を閉じた状態として、キャビティーとチャンバーとを形成し、さらに、チャンバー用吸引装置によりチャンバーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたチャンバー用配管を介して少なくともチャンバーの内部を減圧するとともに、キャビティー用吸引装置によりキャビティーに接続され、かつ、チャンバーの外部に引き出されたキャビティー用配管を介してキャビティーを減圧することによって、例えば、分割鋳型と中子とを用いて形成するような複雑な形状を有する成形品の製造においても、設備費用を低減させるとともに、金属溶湯の充填性を向上させることが可能となる。
　そして、本実施形態の鋳造方法においては、分割鋳型で形成されたキャビティーに、分割鋳型の下部に配設された保持炉に保持された金属溶湯を、上端部が分割鋳型の湯口に接続され、かつ、下端部が保持炉に保持された該金属溶湯に浸漬されたストークを介して充填して成形品を製造するに際して、工程（１）の後で、かつ、工程（３）及び工程（４）の前に、加圧装置による保持炉の内部の加圧により保持炉に保持された金属溶湯を少なくとも湯口まで供給する工程（２）を含み、工程（４）において、少なくとも湯口まで供給された金属溶湯を上記キャビティー全体に供給することが好適である。これにより、金属溶湯の充填性をさらに向上させることができる。
　つまり、加圧装置を利用して、保持炉の内部を加圧することにより、金属溶湯を少なくとも湯口まで供給することによって、保持炉に保持された金属溶湯を、分割鋳型と中子とを用いて形成するような複雑な形状を有するキャビティーを介して湯口まで吸引により供給する必要がない。そのため、充填性向上の阻害要因となる複雑な形状を有するキャビティーにおける吸引抵抗を考慮する必要がない。また、キャビティー用吸引装置のみを利用してキャビティーを直接減圧した場合に起こり得る分割鋳型の分割面のクリアランスなどからの空気の流入が抑制ないし防止される。これにより、キャビティー用吸引装置のみを利用してキャビティー全体に金属溶湯を供給する場合と比較して、製造する際に使用するエネルギーロスを低減するとともに、空気巻き込みによる欠陥を低減することが可能となるなど金属溶湯の充填性を向上させることができる。
　そして、本実施形態の鋳造方法においては、加圧装置による所定の加圧をするに際して、チャンバー用吸引装置による所定の吸引（減圧）をするとともに、キャビティー用吸引装置による所定の吸引（減圧）をすることが好適である。
　ここで、加圧装置による所定の加圧とは、加圧装置による保持炉の内部の加圧を開始し、次いで、湯口に金属溶湯が到達するまで、加圧装置による保持炉の内部の加圧を継続し、さらに、キャビティー全体に金属溶湯が供給されるまで、加圧装置による保持炉の内部の加圧を継続又は保持し、さらに、キャビティー全体の金属溶湯が凝固するまで、加圧装置による保持炉の内部の加圧を継続又は保持し、しかる後、加圧装置による保持炉の内部の加圧を終了することをいう。
　また、チャンバー用吸引装置による所定の吸引（減圧）とは、加圧装置による保持炉の内部の加圧の開始から湯口に金属溶湯が到達するまでの間に、チャンバー用吸引装置によるチャンバーに接続されたチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を開始し、次いで、キャビティー全体に金属溶湯が供給されるまで、チャンバー用吸引装置によるチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を継続又は保持し、さらに、キャビティー全体の金属溶湯が凝固するまで、チャンバー用吸引装置によるチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を継続又は保持し、しかる後、加圧装置による保持炉の内部の加圧を終了する際に、チャンバー用吸引装置によるチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を終了することをいう。なお、特に限定されるものではないが、最終到達圧力において、後述するキャビティーの内部圧力よりチャンバーの内部圧力を低くすることが好適である。このような構成とすると、空気巻き込みによる欠陥の低減化などが可能となり、金属溶湯の充填性をさらに向上させることが可能となる。
　さらに、キャビティー用吸引装置による所定の吸引（減圧）とは、湯口に金属溶湯が到達したときに、キャビティー用吸引装置によるキャビティーに接続されたキャビティー用配管を介したキャビティーの減圧を開始し、次いで、キャビティー全体に金属溶湯が供給されるまで、キャビティー用吸引装置によるキャビティー用配管を介したキャビティーの減圧を継続し、しかる後、キャビティー全体に金属溶湯が供給されてからチャンバー用吸引装置によるチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を終了するまでの間に、キャビティー用吸引装置によるキャビティー用配管を介したキャビティーの減圧を終了することをいう。
　このように、加圧装置による所定の加圧をするに際して、チャンバー用吸引装置による所定の吸引（減圧）をするとともに、キャビティー用吸引装置による所定の吸引（減圧）をすることにより、製造する際に使用するエネルギーロスのさらなる低減化、鋳込み速度の適切な範囲でのさらなる安定化、空気巻き込みによる欠陥の低減化などが可能になる。これにより、金属溶湯の充填性をさらに向上させることができる。
　また、本実施形態の鋳造方法においては、キャビティー全体に金属溶湯が供給されるまで、チャンバー用吸引装置によるチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を継続若しくは保持する際、又はキャビティー全体の金属溶湯が凝固するまで、チャンバー用吸引装置によるチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を継続若しくは保持する際に、チャンバー用吸引装置による上述した連通経路及びチャンバー用配管を介したキャビティーの減圧を開始し、しかる後、加圧装置による保持炉の内部の加圧を終了する際に、チャンバー用吸引装置による上述した連通経路及びチャンバー用配管を介したキャビティーの減圧を終了することが好適である。
　このように、上述した連通経路を有する分割鋳型を用いることにより、溶湯が中子に接触した際に中子に含まれる粘着剤等が燃焼して発生する中子ガスを連通経路及びチャンバー用配管を通じて逃がすことができる。これにより、ガス欠陥を低減することが可能となるなど金属溶湯の充填性をさらに向上させることができる。
　以下、本実施形態の鋳造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る鋳造装置を使用した鋳造方法の一例を模式的に示す説明図である。
　図４に示すように、本例の鋳造方法は、工程（Ｅ）の鋳造工程の前工程として、従来公知の金型内部清掃工程（工程（Ａ））、中子セット準備作業工程（工程（Ｂ））、中子エアブロー工程（工程（Ｃ））及び型閉じ工程（工程（Ｄ））を有し、鋳造工程の後工程として、従来公知の冷却工程（工程（Ｆ））及び型開き工程（工程（Ｇ））を有する。
　ここで、Ｌ１は、保持炉の内部の圧力を示し、例えば、配管に配設される圧力センサーにより検知される値を適用することができる。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、加圧装置による加圧力の値を適用することもできる。また、Ｌ２は、チャンバーの内部の圧力を示し、例えば、チャンバー用配管に配設される圧力センサーにより検知される値を適用することができる。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、チャンバー用吸引装置による減圧力の値を適用することもできる。さらに、Ｌ３は、キャビティーの圧力を示し、例えば、キャビティー用配管に配設される圧力センサーにより検知される値を適用することができる。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、キャビティー吸引装置による減圧力の値を適用することもできる。
　まず、Ｌ１で示すように、型閉じされたときを示すＴ１において、加圧装置による保持炉の内部の加圧を開始する。次いで、湯口に金属溶湯が到達するときを示すＴ２まで、加圧装置による保持炉の内部の加圧を継続する。さらに、キャビティー全体に金属溶湯が供給されるときを示すＴ３まで、加圧装置による保持炉の内部の加圧を継続又は保持する。さらに、キャビティー全体の金属溶湯が凝固するときを示すＴ４まで、加圧装置による保持炉の内部の加圧を継続又は保持し、しかる後、加圧装置による保持炉の内部の加圧を終了する。なお、Ｔ５は、加圧装置による加圧（及び後述するチャンバー用吸引装置による減圧）が解除されたときを示し、Ｔ６は、離型可能な強度まで成形品の温度が低下したときを示す。
　また、Ｌ２で示すように、加圧装置による保持炉の内部の加圧の開始のときを示すＴ１から湯口に金属溶湯が到達するときを示すＴ２までの間に、チャンバー用吸引装置によるチャンバーに接続されたチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を開始する。次いで、キャビティー全体に金属溶湯が供給されるときを示すＴ３まで、チャンバー用吸引装置によるチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を継続し、さらに、キャビティー全体の金属溶湯が凝固するときを示すＴ４まで、チャンバー用吸引装置によるチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を継続する。しかる後、加圧装置による保持炉の内部の加圧を終了するときを示すＴ５の際に、チャンバー用吸引装置によるチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を終了する。
　さらに、Ｌ３で示すように、湯口に金属溶湯が到達したときを示すＴ２において、キャビティー用吸引装置によるキャビティーに接続されたキャビティー用配管を介したキャビティーの減圧を開始する。次いで、キャビティー全体に金属溶湯が供給されるときを示すＴ３まで、キャビティー用吸引装置によるキャビティー用配管を介したキャビティーの減圧を継続する。しかる後、キャビティー全体に金属溶湯が供給されたときを示すＴ３からチャンバー用吸引装置によるチャンバー用配管を介したチャンバーの内部の減圧を終了するまでの間に、キャビティー用吸引装置によるキャビティー用配管を介したキャビティーの減圧を終了する。
　次に、鋳造により得られる成形品について図面を参照しながら詳細に説明する。図５は、本発明の第１又は第２の実施形態に係る鋳造装置を使用した鋳造方法の他の一例により得られた成形品を模式的に示す斜視図である。
　図５に示すように、成形品Ｅは、アルミニウム合金製のシリンダーヘッドであり、分割鋳型のキャビティーの形状に相当する形状を有している。なお、図中のＥａは連通経路やキャビティー用配管に由来するバリを示す。
　以上、本発明を若干の実施形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
　例えば、上記実施形態においては、金属溶湯として、アルミニウムやアルミニウム合金を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、鉄や銅、真鍮などについても適用することができる。
　そして、例えば、上記実施形態においては、分割鋳型と中子とを用いて形成するような複雑な形状を有する成形品として、シリンダーヘッドを例示したが、これに限定されるものではなく、シリンダーブロックについても適用することができる。
　また、例えば、上記実施形態においては、シリンダーをチャンバーの外部に配設した場合を例示したが、これに限定されるものではなく、シリンダーをチャンバーの内側に配設してもよい。
　さらに、例えば、上述した実施形態においては、金属溶湯を湯口まで供給する際に、保持炉の内部を加圧する加圧装置を利用する場合を例示したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、電磁ポンプを利用して少なくとも湯口まで金属溶湯を供給してもよい。
　　１，１Ａ　鋳造装置
　１０　分割鋳型
　１０ａ　湯口
　１０ｂ　連通経路
　１０ｃ　吸引口
　１１　下鋳型
　１３　中鋳型
　１３Ａ，１５Ａ　鋼材
　１５　上鋳型
　２０　分割筐体
　２１　下側筐体
　２３　上側筐体
　２５　ゴム製シール部材
　３０　チャンバー用吸引装置
　３０Ａ　ポンプ
　３１，３７　圧力センサー
　３２　チャンバー用配管
　３２Ａ　主配管
　３２Ｂ　副配管
　３３，３４　絞りバルブ
　３５，３６　開閉バルブ
　３９　タンク
　４０　キャビティー用吸引装置
　４２　キャビティー用配管
　５０　シリンダー
　５１　シリンダーロッド
　５３　シリンダー
　５５　保持部
　６０　保持炉
　７０　ストーク
　７０ａ　上端部
　７０ｂ　下端部
　８０　加圧装置
　８２　配管
　９０　センサー
　９１　型閉じセンサー
１００　制御装置
　　Ａ　キャビティー
　　Ｂ　中子
　　Ｂ１　トップ中子
　　Ｂ２　ウォータージャケット中子
　　Ｂ３　ポート中子
　　Ｃ　金属溶湯
　　Ｄ　チャンバー
　　Ｄａ　空間
　　Ｅ　成形品
　　Ｅａ　バリ
　

Claims (4)

  1. 　キャビティーの形成に用いられ、下鋳型と、該下鋳型上で水平方向にスライドする中鋳型と、上鋳型とを含む分割鋳型と、
    　チャンバーの形成に用いられ、上記下鋳型が装着された下側筐体と、上記上鋳型が装着された上側筐体とを含む分割筐体であって、該下鋳型上で上記中鋳型を閉じた状態とするとともに、該分割筐体を閉じた状態とすることで、上記キャビティーと上記チャンバーとを形成する分割筐体と、
    　上記チャンバーに接続され、かつ、該チャンバーの外部に引き出されたチャンバー用配管を介して少なくとも該チャンバーの内部を減圧するチャンバー用吸引装置と、
    　上記キャビティーに接続され、かつ、上記チャンバーの外部に引き出されたキャビティー用配管を介して該キャビティーを減圧するキャビティー用吸引装置と、を備えた、
    ことを特徴とする鋳造装置。
  2. 　分割鋳型で形成されたキャビティーに、該分割鋳型の下部に配設された保持炉に保持された金属溶湯を、上端部が該分割鋳型の湯口に接続され、かつ、下端部が該保持炉に保持された該金属溶湯に浸漬されたストークを介して充填して成形品を製造する鋳造装置であって、
    　上記保持炉の内部の加圧により該保持炉に保持された上記金属溶湯を少なくとも上記湯口まで供給する加圧装置を備え、
    　上記キャビティー用吸引装置が、少なくとも上記湯口まで供給された上記金属溶湯を上記キャビティー全体に供給する
    ことを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
  3. 　キャビティーの形成に用いられ、下鋳型、該下鋳型上で水平方向にスライドする中鋳型、及び上鋳型を含む分割鋳型と、チャンバーの形成に用いられ、該下鋳型が装着された下側筐体及び該上鋳型が装着された上側筐体を含む分割筐体とを用いて、該下鋳型上で該中鋳型を閉じた状態とするとともに、該分割筐体を閉じた状態として、該キャビティーと該チャンバーとを形成する工程（１）と、
    　上記工程（１）の後に、チャンバー用吸引装置により上記チャンバーに接続され、かつ、該チャンバーの外部に引き出されたチャンバー用配管を介して少なくとも該チャンバーの内部を減圧する工程（３）と、
    　上記工程（１）の後に、キャビティー用吸引装置により上記キャビティーに接続され、かつ、上記チャンバーの外部に引き出されたキャビティー用配管を介して該キャビティーを減圧する工程（４）と、を含む
    ことを特徴とする鋳造方法。
  4. 　分割鋳型で形成されたキャビティーに、該分割鋳型の下部に配設された保持炉に保持された金属溶湯を、上端部が該分割鋳型の湯口に接続され、かつ、下端部が該保持炉に保持された該金属溶湯に浸漬されたストークを介して充填して成形品を製造するに際して、
    　上記工程（１）の後で、かつ、上記工程（３）及び上記工程（４）の前に、加圧装置による上記保持炉の内部の加圧により該保持炉に保持された上記金属溶湯を少なくとも上記湯口まで供給する工程（２）を含み、
    　上記工程（４）において、少なくとも上記湯口まで供給された上記金属溶湯を上記キャビティー全体に供給する
    ことを特徴とする請求項３に記載の鋳造方法。
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