JP2019098361A - 低圧鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製品の堰入子からの離型性の悪化を抑制することが可能な、低圧鋳造方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる低圧鋳造方法は、堰入子１３を介して溶湯Ｍを金型１６に充填する充填工程と、堰入子１３の所定部位において溶湯Ｍを冷却し、部分的に凝固させる凝固部Ｓ形成工程と、冷却位置よりも下方から堰入子１３にガスを注入するガス注入工程と、凝固部Ｓの下方に注入されたガスの圧力により、凝固部Ｓを堰入子１３内の上方に押し上げて押し湯を行う押し湯工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、低圧鋳造方法に関する。

低圧鋳造方法として、一つの溶湯保持炉と複数の堰入子を有する鋳型を備え、各堰入子に不活性ガス供給手段を設けた低圧鋳造装置を用いる方法が知られている。特許文献１には、金型への注湯が終了した際に、堰入子に不活性ガスを注入し、注入された不活性ガスの圧力により、溶湯と製品部分とを分離させる湯切りを行う、低圧鋳造装置用湯切り方法が開示されている。

特開２００１−２８７０１５号公報

溶湯を金型へ注湯する際は、ストーク側から堰入子を介して鋳造圧を加える押し湯工程を行い、鋳巣の発生を防止する。しかしながら、押し湯を長時間行うと、堰入子部分の溶湯の凝固が進行しすぎてしまい、製品の堰入子からの離型性が悪化してしまうという問題があった。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、製品の堰入子からの離型性の悪化を抑制することが可能な、低圧鋳造方法を提供するものである。

本発明にかかる低圧鋳造方法は、堰入子を介して溶湯を金型に充填する充填工程と、前記堰入子の所定部位において溶湯を冷却し、部分的に凝固させる凝固部形成工程と、前記冷却位置よりも下方から前記堰入子にガスを注入するガス注入工程と、前記凝固部の下方に注入された前記ガスの圧力により、前記凝固部を前記堰入子内の上方に押し上げて押し湯を行う押し湯工程と、を備える。

本発明にかかる低圧鋳造方法では、冷却により凝固部を形成し、凝固部の下方に注入されたガスの圧力により、凝固部を堰入子内の上方に押し上げて押し湯を行っていることにより、押し湯時間を長く確保することができる。したがって、製品の堰入子からの離型性の悪化を抑制することができる。

本発明により、低圧鋳造において、製品の堰入子からの離型性の悪化を抑制することができる。

実施の形態にかかる低圧鋳造方法の一連の流れを示すフローチャートである。 実施の形態にかかる低圧鋳造装置を用いて、堰入子を介して溶湯を金型に充填する工程を示す概略断面図である。 図２の鎖線で示す領域ＩＩＩの拡大図である。

＜実施の形態＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態にかかる低圧鋳造方法の一連の流れを示すフローチャートである。まず、堰入子を介して溶湯を金型に充填する（ステップＳ１）。次に、堰入子の所定部位において溶湯を冷却し、部分的に凝固させる（ステップＳ２）。次に、溶湯の冷却位置よりも下方から堰入子にガスを注入する（ステップＳ３）。そして、凝固部の下方に注入されたガスの圧力により、凝固部を堰入子の上方に押し上げて押し湯を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４の後、押し湯を解除し、型開きを行い、製品を取出す。

次に、図１のフローチャートの一部に対応する図２及び図３を参照しつつ、各ステップについて詳細に説明する。
＜ステップＳ１：溶湯充填＞
ステップＳ１では、堰入子を介して溶湯を金型に充填する。
図２は、実施の形態にかかる低圧鋳造装置１を用いて、堰入子１３を介して溶湯Ｍを金型１６のキャビティＣに充填する充填工程を示す概略断面図である。本実施の形態では、溶湯Ｍは、例えばアルミの溶湯であり、低圧鋳造装置１の下部から上部へと供給される。まず、溶湯Ｍを収容する溶湯保持炉（不図示）より、給湯管であるストーク１１を介して溶湯Ｍが押し上げられる。さらに、押し上げられた溶湯Ｍは、湯口入子１２、堰入子１３を介し、金型１６のキャビティＣへ充填される。堰入子１３は、溶湯Ｍを冷却する冷却部１４と、堰入子内にガスを供給するガス供給部１５と、を備える。

＜ステップＳ２：凝固部形成＞
ステップＳ２では、堰入子１３の所定部位において溶湯Ｍを冷却し、部分的に凝固させる。
図３は、図２の鎖線で示す領域ＩＩＩの拡大図であり、堰入子１３の所定部位において溶湯Ｍを冷却し、部分的に凝固させた状態を示す概略断面図である。押し上げられた溶湯Ｍは、冷却部１４によって冷却され、少なくとも一部が凝固し、凝固部Ｓの形成が開始される。

本実施の形態では、図３に示すように、堰入子１３のネック部分に円筒状の冷却部１４が配設されているが、冷却部１４の位置はこれに限定されない。例えば、堰入子１３の上方部、より金型に近い位置に冷却部１４を配設することも可能であるし、逆に、堰入子１３の下方部、より金型から遠い位置に冷却部１４を配設することも可能である。冷却部１４として、例えば、冷却管（水冷または空冷）等を用いることができる。

＜ステップＳ３：ガス注入＞
ステップＳ２の溶湯Ｍの冷却を引き続き行いつつ、ステップＳ３を行う。
ステップＳ３では、溶湯Ｍの冷却位置よりも下方から堰入子１３にガスを注入する。
図３に示すように、ガスを堰入子に注入するガス供給部１５の供給口１５ａは、冷却部１４よりも下方に配設されている。すなわち、ガスは、供給口１５ａを介し、凝固部Ｓの下方に注入される（黒矢印）。堰入子１３に注入するガスとしては、例えば、不活性ガスを用いることができる。

また、ガス供給部１５の供給口１５ａは、例えば、側面等に０．１〜０．２ｍｍ程度の穴を複数有していることが好ましい。供給口１５ａに複数の穴を設けることにより、溶湯の浸入を防ぎつつ、不活性ガスを通すことができる。供給口１５ａとして、例えば、焼結ベント（登録商標）を用いることができる。

＜ステップＳ４：押し湯＞
ステップＳ２から引き続き行われていた溶湯Ｍの冷却によって、凝固部Ｓは板状に近い形状となる。
ステップＳ４では、凝固部Ｓの下方に注入されたガスの圧力により、凝固部Ｓを堰入子１３の上方に押し上げて押し湯を行う。
図３に示すように、板状に近い形状を有する凝固部Ｓは、凝固部Ｓの下方に注入されたガスの圧力により、凝固部Ｓは堰入子１３の上方に押し上げられ、押し湯が行われる（白抜き矢印）。すなわち、ガスの注入により、堰入子１３内の溶湯Ｍは、凝固部Ｓより上方の上側と、ガス供給部１５の供給口１５ａより下側とに分離した状態となる。

このときのガスの圧力は、凝固部Ｓを形成せずに押し湯を行う場合の圧力以上の大きさの圧力とすることが好ましい。また、堰入子１３の下部に分離された溶湯Ｍは、溶湯保持炉からストーク及び湯口入れ子を介して伝わる熱伝導により、溶湯Ｍの状態を保っているため、冷却部１４による冷却では凝固しない。なお、ガスによる押し湯を行う際、ガスが凝固部Ｓを貫通することはない。

本実施の形態では、溶湯Ｍの冷却によって凝固部Ｓを形成し始めてから、板状に近い形状を有する凝固部Ｓが形成されるまでの凝固時間を事前に計測し、凝固時間をガス供給時間としている。溶湯Ｍの凝固開始時からガスを供給することによって、より長い時間の間、押し湯を行うことができる。なお、板状に近い形状を有する凝固部Ｓが形成されてからガスを注入し、押し湯を行うこともできる。

ステップＳ４の終了後、押し湯を解除し、金型の型開きをして、製品Ｐを取り出す。
以上が、本実施の形態にかかる低圧鋳造方法の一連の流れである。

従来のように、堰入子を介して鋳造圧を加える押し湯工程では、押し湯に長時間を要していた。押し湯を長時間行うと、堰入子部分の溶湯の凝固が進行しすぎてしまい、製品の堰入子からの離型性が悪化してしまうという問題があった。

本実施の形態では、堰入子を介して溶湯を金型に充填し、堰入子の所定部位において溶湯を冷却し、部分的に凝固させ、冷却位置よりも下方から堰入子にガスを注入し、凝固部の下方に注入されたガスの圧力により、凝固部を堰入子内の上方に押し上げて押し湯を行っている。冷却部を用いて溶湯を凝固させると、通常の凝固時間よりも短時間で凝固部を形成することができるため、押し湯の時間を長く確保することができる。そして、当該凝固部を押し湯に用いることによって、離型性が向上し、製品の品質を向上させることができる。また、堰入子内の溶湯を、冷却部を用いて凝固させ、不活性ガスを注入すると、堰入子内の溶湯を上下に分離させることができる。したがって、堰入子の下方まで指向性凝固が進行することを防ぐこともできる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１：低圧鋳造装置
１１：ストーク
１２：湯口入子
１３：堰入子
１４：冷却部
１５：ガス供給部
１５ａ：供給口
１６：金型
Ｃ：キャビティ
Ｇ：不活性ガス
Ｍ：溶湯
Ｐ：製品
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３：ステップ

Claims (1)

1. 堰入子を介して溶湯を金型に充填する充填工程と、
   前記堰入子の所定部位において溶湯を冷却し、部分的に凝固させる凝固部形成工程と、
   前記冷却位置よりも下方から前記堰入子にガスを注入するガス注入工程と、
   前記凝固部の下方に注入された前記ガスの圧力により、前記凝固部を前記堰入子内の上方に押し上げて押し湯を行う押し湯工程と、を備える、
   低圧鋳造方法。

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