JP4233351B2 - 低圧鋳造法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストークの上端に湯口を介して連続するキャビティが形成された金型を備え、金属溶湯をストークを介してキャビティ内に押し上げ供給して鋳造する低圧鋳造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、アルミニウム合金等の鋳造には、大量生産ができ、凝固過程も合理的で、緻密かつ寸法精度も良好であり、さらに設備費が比較的安価であることから低圧鋳造法が広く行われている。
【０００３】
この種の低圧鋳造法としては、上下方向に延在するストークの上端に湯口を介して連続するキャビティが形成された金型および金属溶湯が貯留される溶湯槽を備え、溶湯供給装置によって溶湯槽内の溶湯を圧送してストーク内に予め設定された定溶湯面位置に押し上げると共に逆流を防止して溶湯面を定溶湯面位置に保持し、その定溶湯面位置に溶湯面を保持した状態で溶湯槽内から１鋳造分毎の溶湯を順次圧送してストーク内の溶湯を押し上げてキャビティ内に充填して鋳造するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この低圧鋳造法について図６乃至８を参照して説明する。図６は、低圧鋳造装置１０１の概念図、図７は図６のＢ拡大図である。
【０００５】
低圧鋳造装置１０１は、アルミニウム合金等の金属溶湯１５０を保持する溶湯槽１０２を有し、溶湯槽１０２に溶湯供給装置１０３が設けられている。溶湯供給装置１０３は、上端が密閉され下部が溶湯槽１０２内に貯留された溶湯１５０に浸漬される有底筒状の加圧ポット１０４を有し、この加圧ポット１０４の底部に溶湯槽１０２内と連通する吸込口１０４ａが穿設され、かつ鋳造機１１０のストーク１１２に連通する給湯路１０５の吐出口１０５ａが加圧ポット１０４内に開口している。これら吸込口１０４ａと吐出口１０５ａはそれぞれ吸込口側弁体１０６および吐出口側弁体１０７によって開閉される。さらに、溶湯供給装置１０３には、加圧ポット１０４内を減圧および圧縮空気を送り込むことによって加圧する加圧ポット減圧加圧装置（図示せず）が設けられている。また、加圧ポット１０４内の溶湯１５０の溶湯面位置を検出するレベルセンサ１０８が設けられている。
【０００６】
一方、鋳造機１１０は、図示しないダイベースにストークプレート１１１を介して上端が取り付けられたストーク１１２を有し、ストーク１１２の下端に給湯路１０５の先端が接続され、ストークプレート１１１上に金型１３０が設置されている。金型１３０は、中空状のキャビティ１３３を形成する上型１３１と下型１３２を有し、型締装置によって上型１３１が下型１３２に対して接離可能に昇降して型開きおよび型締めする。
【０００７】
下型１３２には、上下方向に延在してストーク１１２側とキャビティ１３３側を連通し、かつ下方に移行するに従って次第に縮径される湯口１３４が形成されている。さらに、ストーク１１２の上端と下型１３２との間に、ストーク１１２と湯口１３４とを連通して上方に移行するに従って次第に縮径される溶湯誘導孔１２６が穿設された湯口カップ１２５が介装されている。
【０００８】
また、金型１３０は、ストーク１１２から湯口カップ１２５および湯口１３４を通してキャビティ１３３内に溶湯１５０が充填された際、先に給湯された湯口１３４から最も遠い上端から凝固が開始し、指向性凝固して最終的に湯口１３４の部分が凝固するように設定されている。
【０００９】
このように構成された低圧鋳造装置１０１による低圧鋳造法について図８に示す動作フローチャートを参照して説明する。
【００１０】
予め溶湯槽１０２内に溶湯１５０を注入して所定量貯留すると共に、金型１３０の上型１３１と下型１３２を閉じた状態で準備する。
【００１１】
そして、予め設定されたプログラムに従って吐出口側弁体１０７によって給湯路１０５の吐出口１０５ａを閉じる（ステップＳ１０１）。続いて吸込口側弁体１０６によって閉じていた加圧ポット１０４の吸込口１０４ａを開き溶湯槽１０２内と加圧ポット１０４内とを連通する（ステップＳ１０２）。次に 加圧ポット減圧加圧装置により加圧ポット１０４内を減圧（ステップＳ１０３）して、吸込口１０４ａから溶湯槽１０２内の溶湯１５０を加圧ポット１０４内の上端近傍まで吸い込む（ステップＳ１０４）。加圧ポット１０４の上端近傍まで溶湯１５０が吸い込まれると、加圧ポット減圧加圧装置による加圧ポット１０４内の減圧を停止し、かつ吸込口側弁体１０６により吸込口１０４ａを閉じて（ステップＳ１０５）加圧ポット１０４内に溶湯１５０を貯留する。
【００１２】
次に、加圧ポット減圧加圧装置によって加圧ポット１０４内に圧縮空気を供給して密閉された加圧ポット１０４内を加圧する（ステップＳ１０６）。この加圧状態で吐出口側弁体１０７により閉じられていた吐出口１０５ａを開く（ステップＳ１０７）。吐出口１０５ａが開かれると、加圧されていた加圧ポット１０４内の溶湯１５０が給湯路１０５を通してストーク１１２内に圧送され、湯口カップ１２５の溶湯誘導孔１２６および湯口１３４を介して金型１３０のキャビティ１３３内に充填され（ステップＳ１０８）、かつ吐出口１０５ａを吐出口側弁体１０７によって閉じてストーク１１２側からの溶湯１５０の逆流を防止して充填に要する充填圧力を維持する（ステップＳ１０９）。
【００１３】
そして、キャビティ１３３内に充填された溶湯１５０が湯口１３４から遠い上端から凝固を開始し、湯口１３４の部分まで凝固が進行（ステップＳ１１０）した時点で加圧ポット減圧加圧装置による加圧ポット１０４内の加圧を停止して充填圧力を解除し（ステップＳ１１１）、かつ吐出口側弁体１０７により閉じられていた吐出口１０５ａを開く（ステップＳ１１２）。
【００１４】
この吐出口１０５ａの開放によって、ストーク１１２内の未凝固状態の溶湯１５０が加圧ポット１０４側へ逆流するのが可能になり、ストーク１１２内の溶湯１５０が、その自重で図７に示すように下型１３２と湯口カップ１２５の隙間ｂおよびストーク１１２と湯口カップ１２５の隙間ｃから外気を吸い込みつつ溶湯面が降下し、キャビティ１３３内で凝固した凝固部分１５１と未凝固状態の溶湯１５０が湯口１３４の部分で分離、いわゆる湯切りが行われる（ステップＳ１１３）。
【００１５】
そして予め設定された経過時間、例えば数秒後、吐出口１０５ａを吐出口側弁体１０７によって再び閉じ（ステップＳ１１４）て、ストーク１１２から加圧ポット１０４側への溶湯１５０の逆流を防止し、ストーク１１２内の溶湯面１５０ａを定溶湯面位置Ｌに保持する（ステップＳ１１５）。
【００１６】
さらに、キャビティ１３３内の凝固部分１５１の凝固がさらに進行して鋳物となったものが金型１３０を離型しても変形やかじりが発生しない時点で金型１３０を開き、キャビティ１３３内で凝固した鋳製品を取り出し（ステップＳ１１６）て１鋳造サイクルが終了する。
【００１７】
しかる後、金型１３０を閉じ（ステップＳ１１７）て次の溶湯充填待機状態にし、再びステップＳ１０６による加圧ポット１０４内の加圧からステップＳ１１７の金型１３０を閉じるまでの鋳造サイクルが繰り返される。また、必要に応じて、あるいは定期的にステップＳ１０１からステップＳ１０５による加圧ポット１０４内への溶湯１５０の供給が行われる。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００２−２５４１５３号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記低圧鋳造法によると、金型１３０の湯口１３４の部分まで溶湯の凝固が進行した時点で吐出口側弁体１０７で閉じていた給湯路１０５の吐出口１０５ａを開くことによって、未凝固状態の溶湯１５０が加圧ポット１０４側へ逆流してストーク１１２内の溶湯面が降下して、キャビティ１３３内で凝固した凝固部分１５１と未凝固状態の溶湯１５０が湯口１３４の部分で分離して湯切りが行われ、かつ設定時間経過後に吐出口１０５ａを再び吐出口側弁体１０７で閉じてストーク１１２からの溶湯１５０の逆流を防止することによって、ストーク１１２内の溶湯面を定溶湯面位置Ｌに保持することができる。
【００２０】
しかし、湯口１３４まで凝固が進行した時点での吐出口１０５ａの開放によるストーク１１２内の溶湯１５０の降下は、溶湯１５０自体の自重で下型１３２と湯口カップ１２５の隙間ｂおよびストーク１１２と湯口カップ１２５の隙間ｃの僅かな隙間から外気を吸い込みながら溶湯面が降下するが、下型１３２と湯口カップ１２５の隙間ｂおよびストーク１１２と湯口カップ１２５の隙間ｃは各鋳造サイクル毎で変化し、吐出口１０５ａの開から吐出口１０５ａが再び閉じるまでの設定時間内におけるこれらの隙間ｂおよびｃから吸い込まれる外気の量が変化して溶湯面の下降量にばらつきが生じてストーク１１２内に保持される溶湯１５０の定溶湯面位置Ｌにばらつきが発生する。この定溶湯面位置Ｌの変化に起因して各鋳造サイクル毎の定溶湯面Ｌからキャビティ１３３までの距離が変化し、充填のための溶湯１５０の移動距離が変化して各鋳造サイクル毎に溶湯温度が変化して湯回りや湯境等による鋳造品の外観品質の低下が懸念される。
【００２１】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、各鋳造サイクル毎の定溶湯面位置を一定に保持することで、各鋳造サイクルにおける溶湯温度の変化を抑制して高品質の鋳造品が得られる低圧鋳造法を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の低圧鍛造法の発明は、溶湯を貯留する加圧ポットと、上下方向に延在するストークと、該ストークの上端に湯口を介して連続するキャビティが形成された金型と、開閉手段を介在して上記加圧ポットとストークを連通する給湯路と、上記加圧ポット内を加圧する加圧ポット加圧手段とを有し、上記加圧ポット加圧手段により加圧ポット内を加圧し、該加圧状態で上記開閉手段を開いて加圧ポット内の溶湯を給湯路およびストークを介してキャビティ内に圧送して充填し、かつ上記開閉手段を閉じて該充填圧力を保持すると共に加圧ポット加圧手段による加圧ポット内の加圧を解除して加圧ポット内を減圧し、上記キャビティ内に充填された溶湯の凝固が上記湯口部分まで進行した時点で上記開閉手段を開いてストーク内の溶湯を逆流せしめてストーク内の溶湯面の降下によりキャビティ内の凝固部分とストーク内の溶湯を分離し、かつ予め設定された時間経過後に上記開閉手段を閉じてストーク内の溶湯面を定溶湯面位置に保持する低圧鋳造法において、上記キャビティ内に充填された溶湯の凝固が湯口部分まで進行した時点で上記金型を型開きして上記湯口を大気開放することを特徴とする。
【００２６】
この発明によると、湯口部分まで凝固が進行した時点で金型を型開きして湯口を介してストークの上部が大気開放されると同時あるいは略同時に、開閉手段を開放してストーク内の未凝固状態の溶湯が加圧ポット側へ逆流することが可能になり、ストーク内の溶湯がその自重で開放された湯口から外気を吸い込みつつ降下し、予め設定された経過時間後、開閉手段を閉じることから各鋳造サイクルにおける開閉手段を閉じて逆流を防止するまでの設定時間内におけるストーク内に吸い込まれる外気量の変化が極めて少なくなり、各鋳造サイクル毎において降下するストーク内の溶湯面の降下量が一定に維持され、ストーク内に保持される溶湯の定溶湯面位置が一定に維持される。よって、各鋳造サイクル毎の定溶湯面からキャビティまでの距離が一定となり、充填のための溶湯の移動距離に変化がなく、各鋳造サイクル毎の溶湯温度の変化が抑制されて湯回り不具合や湯境等の発生が抑制されて鋳造品の外観品質の低下が回避されて安定した高品質の鋳造品を確保することができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１の低圧鋳造法において、上記金型は、上記ストークの上端に連続する湯口が形成されて固定された下型と、該下型と共に上記湯口に連続するキャビティを形成すると共に上記下型に対して上昇して型開きする上型とを有し、上記キャビティ内に充填された溶湯の凝固が湯口部分まで進行した時点で上型が型開きして上記湯口を大気開放することを特徴とする。
【００２８】
この発明によると、金型をストークの上端に連続する湯口が形成されて固定された下型と、この下型に対して上昇して型開きする上型とにより形成することによって、湯口部分まで凝固が進行した時点で上型を型開きすることで凝固部分が上型と共に上昇して凝固部分とストーク側の未凝固状態の溶湯が湯口部分で分離して湯口は確実に大気開放される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による低圧鋳造法の実施の形態をアルミニウム合金の鋳造を例に図１乃至図５を参照して説明する。
【００３２】
図１は、保持炉１０および鋳造機３０を備えた低圧鋳造装置１の概念図、図２は低圧鋳造装置１の要部概略図、図３は鋳造機３０の要部を示す図２のＡ部拡大図である。
【００３３】
保持炉１０は、溶湯保持炉１１に支持されてアルミニウム合金等の金属溶湯８０を保持する溶湯槽１２を有し、溶湯槽１２の上方に設けられた支持枠１３によって溶湯供給装置１５が吊り下げ支持されている。溶湯供給装置１５は、図２に示すように吊り下げ支持された基部１６に上端が密閉状態で支持され下部が溶湯槽１２内に貯留された溶湯８０に浸漬される有底筒状の加圧ポット１７が設けられている。
【００３４】
加圧ポット１７の底部には溶湯槽１２内と連通する吸込口１７ａが穿設されている。加圧ポット１７内に、基部１６を経由して鋳造機３０のストーク３３に連通する給湯路１９の基端に穿設された吐出口１９ａが開口している。これら吸込口１７ａと吐出口１９ａはそれぞれ加圧ポット１７内に設けられた吸込口側弁体１８および開閉手段である吐出口側弁体２０によって開閉される。
【００３５】
さらに、溶湯供給装置１５には、吸引兼送気管２１を介して加圧ポット１７内を減圧する真空ポンプ２２および加圧ポット１７内に圧力ガス体、一般的には圧縮空気を送り込むことによって加圧ポット１７内を加圧する加圧ポット加圧手段である加圧ポンプ２３等によって構成される加圧ポット減圧加圧装置２４が設けられている。また、加圧ポット１７内には溶湯８０の液面を検出するレベルセンサ２５が設けられている。なお、吸込口側弁体１８、吐出口側弁体２０、真空ポンプ２２、加圧ポンプ２３等の各作動制御は、制御部（図示せず）によってなされる。
【００３６】
一方、鋳造機３０は、ダイベース３１にストークプレート３２を介して上端が取り付けられて上下方向に延在する筒状のストーク３３を有し、ストーク３３の下端に保持炉１０から導かれた給湯路１９の先端が接続され、ストークプレート３２上に金型４０が設置されている。
【００３７】
金型４０は、図３に示すように上型４１と下型４２を有し、上型４１と下型４２の各キャビティサイド４１ａと４２ａによって中空状のキャビティ４３を形成し、かつ油圧シリンダ等によって構成された型締装置３８によってストークプレート３２に結合された下型４２に対して接離可能に上型４１が昇降して型開きおよび型閉じ、すなわち型締めする。
【００３８】
下型４２には、上下方向に延在してストーク３３側とキャビティ４３側を連通し、かつ下方に移行するに従って次第に縮径される湯口４４が形成されている。さらに、ストーク３３の上端と下型４２との間に、ストーク３３と湯口４４とを連通し、かつ上方に移行するに従って次第に縮径される溶湯誘導孔３５が穿設された湯口カップ３４が介装されている。
【００３９】
また、金型４０は、ストーク３３から湯口カップ３４および湯口４４を経てキャビティ４３内に充填された溶湯８０が、先に注湯された湯口４４から最も遠いキャビティ４３の上端側から凝固が開始し、指向性凝固して最終的に湯口４４の部分が凝固するように設定され、かつ、金型４０は必要に応じて冷却制御される。
【００４０】
さらに、金型４０の上型４１には、キャビティ４３内を貫通して先端が下型４２の湯口４４内の上部に達する長さの鋳抜きピン４５が取り付けられている。この鋳抜きピン４５には、その先端近傍に対応して温度測定点ａが設定された温度測定手段、例えば熱電対温度計４６が内装され、湯口４４内の上部位置の温度測定を可能にしている。この温度測定点ａの温度は、キャビティ４３内に注湯された溶湯８０の溶湯熱によって次第に上昇し、その後最高値に達した後に、溶湯８０が先に注湯された湯口４４から最も遠い上端側から凝固を開始して降下することから、湯口４４まで凝固が進行した時点の温度測定点ａの温度を予め実験的あるいはシミュレーションにより確認して設定しておき、この温度に達した時点で熱電対温度計４６から注湯時間解除信号として制御部に発信する。また、さらに凝固が進行して温度測定点ａの温度が降下し続けて、凝固して鋳物となったものが金型４０を離型しても変形やかじりが発生しない温度まで降下した時点の温度を予め実験的あるいはシミュレーションにより確認して設定しておき、この温度に達した時点で熱電対温度計４６から凝固時間解除信号として制御部に発信する。
【００４１】
このように構成された低圧鋳造装置１による低圧鋳造法について図４に示す動作フローチャートを参照して説明する。
【００４２】
予め保持炉１０の溶湯槽１２内にアルミニウム合金を溶解した溶湯８０を注入して所定量貯留すると共に、金型４０の上型４１と下型４２を閉じた状態で準備する。
【００４３】
そして、予め設定されたプログラムに従って制御部からの指示により吐出口側弁体２０によって給湯路１９の加圧ポット１７内に開口する吐出口１９ａを閉じる（ステップＳ１）。続いて、吸込口側弁体１８によって閉じていた加圧ポット１７の吸込口１７ａを開き溶湯槽１２内と加圧ポット１７内とを連通する（ステップＳ２）。次に吸引兼送気管２１を介して真空ポンプ２２により加圧ポット１７内を減圧（ステップＳ３）して、吸込口１７ａから溶湯槽１２内の溶湯８０を加圧ポット１７内の上端近傍まで吸い込み、加圧ポット１７内に溶湯８０を供給する（ステップＳ４）。加圧ポット１７の予め設定された上端近傍まで溶湯８０が吸い込まれたことがレベルセンサ２５で検知されると、真空ポンプ２２による加圧ポット１７内の減圧を停止し、かつ吸込口側弁体１８により吸込口１７ａを閉じて貯留する（ステップＳ５）。
【００４４】
次に、加圧ポンプ２３によって吸引兼送気管２１から加圧ポット内に圧縮空気を供給して加圧ポット１７内を加圧し、加圧ポット１７内の貯留された溶湯８０の溶湯面を加圧する（ステップＳ６）。その加圧ポット１７内が加圧状態で吐出側弁体２０により閉じられていた吐出口１９ａを開く（ステップＳ７）。この吐出口１９ａが開かれると、開放された吐出口１９ａから圧縮空気によって加圧されていた加圧ポット１７内の溶湯８０が給湯路１９を通してストーク３３内に圧送され、ストーク３３内の溶湯８０が湯口カップ３４の溶湯誘導孔３５および湯口４４を介してキャビティ４３内に押し上げ、金型４０のキャビティ４３内に充填し（ステップＳ８）、かつ吐出口１９ａを吐出口側弁体２０によって閉じてストーク３３から溶湯８０の逆流を防止して充填に要する圧力、すなわち充填圧力を維持する（ステップＳ９）。このキャビティ４３内に充填された溶湯８０の溶湯熱により鋳抜きピン４５に設定された温度測定点ａの温度が上昇を開始し、熱電対温度計４６の検出温度が上昇する。
【００４５】
さらに、溶湯８０の溶湯熱によって温度測定点ａの温度が上昇し、最高点、例えば６００℃に達した後、キャビティ４３内に充填された溶湯８０が湯口４４から遠い上端側から凝固を開始し、この凝固が次第に進行して温度測定点ａの温度は降下を開始する。
【００４６】
湯口４４の部分まで溶湯８０の凝固が進行し、温度測定点ａの温度が予め設定された温度測定点ａまで凝固が進行した時点の温度、すなわち加圧停止温度、例えば５３０℃を熱電対温度計４６が検知する（ステップＳ１０）と、熱電対温度計４６から注湯時間解除信号を制御部に送り、加圧ポンプ２３による加圧ポット１７内の加圧を停止して充填圧力を解除する（ステップＳ１１）。そして、型締装置３８等によって図５に示すように金型４０の上型４１を上昇させて型開きし、かつ同時に吐出口側弁体２０により閉じられていた吐出口１９ａを開く（ステップＳ１２）。
【００４７】
この金型４０の上型４１の型開きによりキャビティ４３内で凝固した凝固部分８１が下型４２から離型して凝固部分８１と未凝固状態の溶湯８０が湯口４４の部分で分離し、いわゆる湯切りが行われる（ステップＳ１３）と共に湯口４４が大気開放される。
【００４８】
この吐出口１９ａの開放によって、ストーク３３内の未凝固状態の溶湯８０が給湯路１９を経て加圧ポット１７側への逆流が可能になり、ストーク３３内の溶湯８０がその自重で図５に示すように開放された湯口４４から外気を吸い込みつつ溶湯面が降下する。
【００４９】
そして予め設定された経過時間、例えば数秒後、吐出口１９ａを吐出口側弁体２０によって再び閉じて（ステップＳ１４）、ストーク３３側から加圧ポット１７側への溶湯８０の逆流を防止し、ストーク３３内の溶湯面を定溶湯面位置Ｌに保持する（ステップＳ１５）。
【００５０】
一方、ステップＳ１３において上型４１の型開きにより下型４２から離型された凝固部分８１は、さらに上型４１のキャビティサイド４１ａ内において凝固が進行し鋳物となったものが上型４１を離型しても変形やかじりが発生しない離型温度、例えば４９０℃を熱電対温度計４６が検出すると、熱電対温度計４６から凝固時間解除信号を制御部に送り、上型４１から鋳造品として取り出され（ステップＳ１６）て１鋳造サイクルが終了する。
【００５１】
しかる後、金型４０を閉じ（ステップＳ１７）て次の溶湯充填待機状態にし、再びステップＳ６による加圧ポット１７内の加圧からステップＳ１７による金型４０を閉じる型閉じが繰り返されて鋳造サイクルが繰り返される。また、必要に応じて、あるいは定期的にステップＳ１からステップＳ５による加圧ポット１７内への溶湯８０の供給が行われる。
【００５２】
従って、本実施の形態によると、湯口４４まで凝固が進行した時点で金型４０の上型４１を型開きすることによってキャビティ４３内で凝固した凝固部分８１が下型４２から離型して凝固部分８１と未凝固状態の溶湯８０が湯口４４の部分で分離し、湯口４４を介してストーク３３の上部が十分に大気開放されると同時あるいは略同時に吐出口１９ａを開放してストーク３３内の未凝固状態の溶湯８０が給湯路１９を介して加圧ポット１７側に逆流することが可能になり、ストーク３３内の溶湯８０がその自重で図５に示すように開放された湯口４４から外気を吸い込みつつ溶湯面が降下し、そして予め設定された経過時間後、吐出口１９ａを吐出口側弁体２０によって閉じることから各鋳造サイクルにおいて一定の開口面積を有する湯口４４から外気がストーク３３内に吸い込まれる。これにより各鋳造サイクルにける上型４１の型開きから吐出口１９ａを閉じて逆流を防止するまでの設定時間内におけるストーク３３内に吸い込まれる外気量の変化が極めて少なくなり、各鋳造サイクル毎において降下するストーク３３内の溶湯面の降下量が一定に維持され、ストーク３３内に保持される溶湯の定溶湯面位置Ｌが一定に維持される。
【００５３】
よって、各鋳造サイクル毎の定溶湯面位置Ｌからキャビティ４３までの距離が一定となり、充填のための溶湯８０の移動距離に変化がなく、各鋳造サイクル毎の溶湯温度の変化が抑制されて湯回り不具合や湯境等の発生が抑制されて鋳造品の外観品質の低下が回避されて、安定した高品質の鋳造品を確保することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では湯口４４の部分に設定した温度測定点ａの温度変化に基づいて湯口４４部分まで凝固が進行した時点を検知したが、予め実験的あるいはシミュレーション等によって湯口３４まで凝固が進行するに要する時間を確認して設定することによって、ステップＳ１１による充填圧力解除、ステップＳ１２による上型４１の型開きおよび吐出口１９ａの開放等を時間的に設定することもできる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明した本発明の低圧鋳造法によると、湯口部分まで凝固が進行した時点で金型を型開きして湯口を介してストークの上部が十分に大気開放し、かつ開閉手段を開放してストーク内の未凝固状態の溶湯を、給湯路を介して加圧ポット側に逆流することを可能にすることから、ストーク内の溶湯がその自重で開放された湯口から外気を吸い込みつつ溶湯面が降下し、予め設定された経過時間後、開閉手段を閉じることによって各鋳造サイクルにおける開閉手段を閉じて逆流を防止するまでの設定時間内におけるストーク内に吸い込まれる外気量の変化が極めて少なくなり、各鋳造サイクル毎において降下するストーク内の溶湯面の降下量が一定に維持され、各鋳造サイクル毎の定溶湯面からキャビティまでの距離が一定となる。従って、充填のための溶湯の移動距離に変化がなく、各鋳造サイクル毎の溶湯温度の変化が抑制されて湯回り不具合や湯境等の発生が抑制されて鋳造品の外観品質の低下が回避されて安定した高品質の鋳造品を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による低圧鋳造法の実施の形態を説明するための低圧鋳造装置の概念図である。
【図２】同じく、低圧鋳造装置の要部概略図である。
【図３】同じく、鋳造機の要部を示す図２のＡ部拡大図である。
【図４】同じく、動作フローチャートである。
【図５】同じく、作動説明図である。
【図６】従来の低圧鋳造法の概要を説明するための低圧鋳造装置の概念図である。
【図７】同じく、鋳造機の要部を示す図６のＢ部拡大図である。
【図８】同じく、動作フローチャートである。
【符号の説明】
１ 低圧鋳造装置
１２ 溶湯槽
１５ 溶湯供給装置
１７ 加圧ポット
１７ａ 吸込口
１８ 吸込口側弁体
１９ 給湯路
１９ａ 吐出口
２０ 吐出口側弁体（開閉手段）
２１ 吸引兼送気管
２２ 真空ポンプ
２３ 加圧ポンプ（加圧ポット加圧手段）
２４ 加圧ポット減圧加圧装置
３０ 鋳造機
３３ ストーク
３４ 湯口カップ
３８ 型締装置
４０ 金型
４１ 上型
４２ 下型
４３ キャビティ
４４ 湯口
８０ 金属溶湯
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストークの上端に湯口を介して連続するキャビティが形成された金型を備え、金属溶湯をストークを介してキャビティ内に押し上げ供給して鋳造する低圧鋳造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、アルミニウム合金等の鋳造には、大量生産ができ、凝固過程も合理的で、緻密かつ寸法精度も良好であり、さらに設備費が比較的安価であることから低圧鋳造法が広く行われている。
【０００３】
この種の低圧鋳造法としては、上下方向に延在するストークの上端に湯口を介して連続するキャビティが形成された金型および金属溶湯が貯留される溶湯槽を備え、溶湯供給装置によって溶湯槽内の溶湯を圧送してストーク内に予め設定された定溶湯面位置に押し上げると共に逆流を防止して溶湯面を定溶湯面位置に保持し、その定溶湯面位置に溶湯面を保持した状態で溶湯槽内から１鋳造分毎の溶湯を順次圧送してストーク内の溶湯を押し上げてキャビティ内に充填して鋳造するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この低圧鋳造法について図６乃至８を参照して説明する。図６は、低圧鋳造装置１０１の概念図、図７は図６のＢ拡大図である。
【０００５】
低圧鋳造装置１０１は、アルミニウム合金等の金属溶湯１５０を保持する溶湯槽１０２を有し、溶湯槽１０２に溶湯供給装置１０３が設けられている。溶湯供給装置１０３は、上端が密閉され下部が溶湯槽１０２内に貯留された溶湯１５０に浸漬される有底筒状の加圧ポット１０４を有し、この加圧ポット１０４の底部に溶湯槽１０２内と連通する吸込口１０４ａが穿設され、かつ鋳造機１１０のストーク１１２に連通する給湯路１０５の吐出口１０５ａが加圧ポット１０４内に開口している。これら吸込口１０４ａと吐出口１０５ａはそれぞれ吸込口側弁体１０６および吐出口側弁体１０７によって開閉される。さらに、溶湯供給装置１０３には、加圧ポット１０４内を減圧および圧縮空気を送り込むことによって加圧する加圧ポット減圧加圧装置（図示せず）が設けられている。また、加圧ポット１０４内の溶湯１５０の溶湯面位置を検出するレベルセンサ１０８が設けられている。
【０００６】
一方、鋳造機１１０は、図示しないダイベースにストークプレート１１１を介して上端が取り付けられたストーク１１２を有し、ストーク１１２の下端に給湯路１０５の先端が接続され、ストークプレート１１１上に金型１３０が設置されている。金型１３０は、中空状のキャビティ１３３を形成する上型１３１と下型１３２を有し、型締装置によって上型１３１が下型１３２に対して接離可能に昇降して型開きおよび型締めする。
【０００７】
下型１３２には、上下方向に延在してストーク１１２側とキャビティ１３３側を連通し、かつ下方に移行するに従って次第に縮径される湯口１３４が形成されている。さらに、ストーク１１２の上端と下型１３２との間に、ストーク１１２と湯口１３４とを連通して上方に移行するに従って次第に縮径される溶湯誘導孔１２６が穿設された湯口カップ１２５が介装されている。
【０００８】
また、金型１３０は、ストーク１１２から湯口カップ１２５および湯口１３４を通してキャビティ１３３内に溶湯１５０が充填された際、先に給湯された湯口１３４から最も遠い上端から凝固が開始し、指向性凝固して最終的に湯口１３４の部分が凝固するように設定されている。
【０００９】
このように構成された低圧鋳造装置１０１による低圧鋳造法について図８に示す動作フローチャートを参照して説明する。
【００１０】
予め溶湯槽１０２内に溶湯１５０を注入して所定量貯留すると共に、金型１３０の上型１３１と下型１３２を閉じた状態で準備する。
【００１１】
そして、予め設定されたプログラムに従って吐出口側弁体１０７によって給湯路１０５の吐出口１０５ａを閉じる（ステップＳ１０１）。続いて吸込口側弁体１０６によって閉じていた加圧ポット１０４の吸込口１０４ａを開き溶湯槽１０２内と加圧ポット１０４内とを連通する（ステップＳ１０２）。次に 加圧ポット減圧加圧装置により加圧ポット１０４内を減圧（ステップＳ１０３）して、吸込口１０４ａから溶湯槽１０２内の溶湯１５０を加圧ポット１０４内の上端近傍まで吸い込む（ステップＳ１０４）。加圧ポット１０４の上端近傍まで溶湯１５０が吸い込まれると、加圧ポット減圧加圧装置による加圧ポット１０４内の減圧を停止し、かつ吸込口側弁体１０６により吸込口１０４ａを閉じて（ステップＳ１０５）加圧ポット１０４内に溶湯１５０を貯留する。
【００１２】
次に、加圧ポット減圧加圧装置によって加圧ポット１０４内に圧縮空気を供給して密閉された加圧ポット１０４内を加圧する（ステップＳ１０６）。この加圧状態で吐出口側弁体１０７により閉じられていた吐出口１０５ａを開く（ステップＳ１０７）。吐出口１０５ａが開かれると、加圧されていた加圧ポット１０４内の溶湯１５０が給湯路１０５を通してストーク１１２内に圧送され、湯口カップ１２５の溶湯誘導孔１２６および湯口１３４を介して金型１３０のキャビティ１３３内に充填され（ステップＳ１０８）、かつ吐出口１０５ａを吐出口側弁体１０７によって閉じてストーク１１２側からの溶湯１５０の逆流を防止して充填に要する充填圧力を維持する（ステップＳ１０９）。
【００１３】
そして、キャビティ１３３内に充填された溶湯１５０が湯口１３４から遠い上端から凝固を開始し、湯口１３４の部分まで凝固が進行（ステップＳ１１０）した時点で加圧ポット減圧加圧装置による加圧ポット１０４内の加圧を停止して充填圧力を解除し（ステップＳ１１１）、かつ吐出口側弁体１０７により閉じられていた吐出口１０５ａを開く（ステップＳ１１２）。
【００１４】
この吐出口１０５ａの開放によって、ストーク１１２内の未凝固状態の溶湯１５０が加圧ポット１０４側へ逆流するのが可能になり、ストーク１１２内の溶湯１５０が、その自重で図７に示すように下型１３２と湯口カップ１２５の隙間ｂおよびストーク１１２と湯口カップ１２５の隙間ｃから外気を吸い込みつつ溶湯面が降下し、キャビティ１３３内で凝固した凝固部分１５１と未凝固状態の溶湯１５０が湯口１３４の部分で分離、いわゆる湯切りが行われる（ステップＳ１１３）。
【００１５】
そして予め設定された経過時間、例えば数秒後、吐出口１０５ａを吐出口側弁体１０７によって再び閉じ（ステップＳ１１４）て、ストーク１１２から加圧ポット１０４側への溶湯１５０の逆流を防止し、ストーク１１２内の溶湯面１５０ａを定溶湯面位置Ｌに保持する（ステップＳ１１５）。
【００１６】
さらに、キャビティ１３３内の凝固部分１５１の凝固がさらに進行して鋳物となったものが金型１３０を離型しても変形やかじりが発生しない時点で金型１３０を開き、キャビティ１３３内で凝固した鋳製品を取り出し（ステップＳ１１６）て１鋳造サイクルが終了する。
【００１７】
しかる後、金型１３０を閉じ（ステップＳ１１７）て次の溶湯充填待機状態にし、再びステップＳ１０６による加圧ポット１０４内の加圧からステップＳ１１７の金型１３０を閉じるまでの鋳造サイクルが繰り返される。また、必要に応じて、あるいは定期的にステップＳ１０１からステップＳ１０５による加圧ポット１０４内への溶湯１５０の供給が行われる。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００２−２５４１５３号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記低圧鋳造法によると、金型１３０の湯口１３４の部分まで溶湯の凝固が進行した時点で吐出口側弁体１０７で閉じていた給湯路１０５の吐出口１０５ａを開くことによって、未凝固状態の溶湯１５０が加圧ポット１０４側へ逆流してストーク１１２内の溶湯面が降下して、キャビティ１３３内で凝固した凝固部分１５１と未凝固状態の溶湯１５０が湯口１３４の部分で分離して湯切りが行われ、かつ設定時間経過後に吐出口１０５ａを再び吐出口側弁体１０７で閉じてストーク１１２からの溶湯１５０の逆流を防止することによって、ストーク１１２内の溶湯面を定溶湯面位置Ｌに保持することができる。
【００２０】
しかし、湯口１３４まで凝固が進行した時点での吐出口１０５ａの開放によるストーク１１２内の溶湯１５０の降下は、溶湯１５０自体の自重で下型１３２と湯口カップ１２５の隙間ｂおよびストーク１１２と湯口カップ１２５の隙間ｃの僅かな隙間から外気を吸い込みながら溶湯面が降下するが、下型１３２と湯口カップ１２５の隙間ｂおよびストーク１１２と湯口カップ１２５の隙間ｃは各鋳造サイクル毎で変化し、吐出口１０５ａの開から吐出口１０５ａが再び閉じるまでの設定時間内におけるこれらの隙間ｂおよびｃから吸い込まれる外気の量が変化して溶湯面の下降量にばらつきが生じてストーク１１２内に保持される溶湯１５０の定溶湯面位置Ｌにばらつきが発生する。この定溶湯面位置Ｌの変化に起因して各鋳造サイクル毎の定溶湯面Ｌからキャビティ１３３までの距離が変化し、充填のための溶湯１５０の移動距離が変化して各鋳造サイクル毎に溶湯温度が変化して湯回りや湯境等による鋳造品の外観品質の低下が懸念される。
【００２１】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、各鋳造サイクル毎の定溶湯面位置を一定に保持することで、各鋳造サイクルにおける溶湯温度の変化を抑制して高品質の鋳造品が得られる低圧鋳造法を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の低圧鍛造法の発明は、溶湯を貯留する加圧ポットと、上下方向に延在するストークと、該ストークの上端に湯口を介して連続するキャビティが形成された金型と、開閉手段を介在して上記加圧ポットとストークを連通する給湯路と、上記加圧ポット内を加圧する加圧ポット加圧手段とを有し、上記加圧ポット加圧手段により加圧ポット内を加圧し、該加圧状態で上記開閉手段を開いて加圧ポット内の溶湯を給湯路およびストークを介してキャビティ内に圧送して充填し、かつ上記開閉手段を閉じて該充填圧力を保持すると共に加圧ポット加圧手段による加圧ポット内の加圧を解除して加圧ポット内を減圧し、上記キャビティ内に充填された溶湯の凝固が上記湯口部分まで進行した時点で上記開閉手段を開いてストーク内の溶湯を逆流せしめてストーク内の溶湯面の降下によりキャビティ内の凝固部分とストーク内の溶湯を分離し、かつ予め設定された時間経過後に上記開閉手段を閉じてストーク内の溶湯面を定溶湯面位置に保持する低圧鋳造法において、上記キャビティ内に充填された溶湯の凝固が湯口部分まで進行した時点で上記金型を型開きして上記湯口を大気開放することを特徴とする。
【００２６】
この発明によると、湯口部分まで凝固が進行した時点で金型を型開きして湯口を介してストークの上部が大気開放されると同時あるいは略同時に、開閉手段を開放してストーク内の未凝固状態の溶湯が加圧ポット側へ逆流することが可能になり、ストーク内の溶湯がその自重で開放された湯口から外気を吸い込みつつ降下し、予め設定された経過時間後、開閉手段を閉じることから各鋳造サイクルにおける開閉手段を閉じて逆流を防止するまでの設定時間内におけるストーク内に吸い込まれる外気量の変化が極めて少なくなり、各鋳造サイクル毎において降下するストーク内の溶湯面の降下量が一定に維持され、ストーク内に保持される溶湯の定溶湯面位置が一定に維持される。よって、各鋳造サイクル毎の定溶湯面からキャビティまでの距離が一定となり、充填のための溶湯の移動距離に変化がなく、各鋳造サイクル毎の溶湯温度の変化が抑制されて湯回り不具合や湯境等の発生が抑制されて鋳造品の外観品質の低下が回避されて安定した高品質の鋳造品を確保することができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１の低圧鋳造法において、上記金型は、上記ストークの上端に連続する湯口が形成されて固定された下型と、該下型と共に上記湯口に連続するキャビティを形成すると共に上記下型に対して上昇して型開きする上型とを有し、上記キャビティ内に充填された溶湯の凝固が湯口部分まで進行した時点で上型が型開きして上記湯口を大気開放することを特徴とする。
【００２８】
この発明によると、金型をストークの上端に連続する湯口が形成されて固定された下型と、この下型に対して上昇して型開きする上型とにより形成することによって、湯口部分まで凝固が進行した時点で上型を型開きすることで凝固部分が上型と共に上昇して凝固部分とストーク側の未凝固状態の溶湯が湯口部分で分離して湯口は確実に大気開放される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による低圧鋳造法の実施の形態をアルミニウム合金の鋳造を例に図１乃至図５を参照して説明する。
【００３２】
図１は、保持炉１０および鋳造機３０を備えた低圧鋳造装置１の概念図、図２は低圧鋳造装置１の要部概略図、図３は鋳造機３０の要部を示す図２のＡ部拡大図である。
【００３３】
保持炉１０は、溶湯保持炉１１に支持されてアルミニウム合金等の金属溶湯８０を保持する溶湯槽１２を有し、溶湯槽１２の上方に設けられた支持枠１３によって溶湯供給装置１５が吊り下げ支持されている。溶湯供給装置１５は、図２に示すように吊り下げ支持された基部１６に上端が密閉状態で支持され下部が溶湯槽１２内に貯留された溶湯８０に浸漬される有底筒状の加圧ポット１７が設けられている。
【００３４】
加圧ポット１７の底部には溶湯槽１２内と連通する吸込口１７ａが穿設されている。加圧ポット１７内に、基部１６を経由して鋳造機３０のストーク３３に連通する給湯路１９の基端に穿設された吐出口１９ａが開口している。これら吸込口１７ａと吐出口１９ａはそれぞれ加圧ポット１７内に設けられた吸込口側弁体１８および開閉手段である吐出口側弁体２０によって開閉される。
【００３５】
さらに、溶湯供給装置１５には、吸引兼送気管２１を介して加圧ポット１７内を減圧する真空ポンプ２２および加圧ポット１７内に圧力ガス体、一般的には圧縮空気を送り込むことによって加圧ポット１７内を加圧する加圧ポット加圧手段である加圧ポンプ２３等によって構成される加圧ポット減圧加圧装置２４が設けられている。また、加圧ポット１７内には溶湯８０の液面を検出するレベルセンサ２５が設けられている。なお、吸込口側弁体１８、吐出口側弁体２０、真空ポンプ２２、加圧ポンプ２３等の各作動制御は、制御部（図示せず）によってなされる。
【００３６】
一方、鋳造機３０は、ダイベース３１にストークプレート３２を介して上端が取り付けられて上下方向に延在する筒状のストーク３３を有し、ストーク３３の下端に保持炉１０から導かれた給湯路１９の先端が接続され、ストークプレート３２上に金型４０が設置されている。
【００３７】
金型４０は、図３に示すように上型４１と下型４２を有し、上型４１と下型４２の各キャビティサイド４１ａと４２ａによって中空状のキャビティ４３を形成し、かつ油圧シリンダ等によって構成された型締装置３８によってストークプレート３２に結合された下型４２に対して接離可能に上型４１が昇降して型開きおよび型閉じ、すなわち型締めする。
【００３８】
下型４２には、上下方向に延在してストーク３３側とキャビティ４３側を連通し、かつ下方に移行するに従って次第に縮径される湯口４４が形成されている。さらに、ストーク３３の上端と下型４２との間に、ストーク３３と湯口４４とを連通し、かつ上方に移行するに従って次第に縮径される溶湯誘導孔３５が穿設された湯口カップ３４が介装されている。
【００３９】
また、金型４０は、ストーク３３から湯口カップ３４および湯口４４を経てキャビティ４３内に充填された溶湯８０が、先に注湯された湯口４４から最も遠いキャビティ４３の上端側から凝固が開始し、指向性凝固して最終的に湯口４４の部分が凝固するように設定され、かつ、金型４０は必要に応じて冷却制御される。
【００４０】
さらに、金型４０の上型４１には、キャビティ４３内を貫通して先端が下型４２の湯口４４内の上部に達する長さの鋳抜きピン４５が取り付けられている。この鋳抜きピン４５には、その先端近傍に対応して温度測定点ａが設定された温度測定手段、例えば熱電対温度計４６が内装され、湯口４４内の上部位置の温度測定を可能にしている。この温度測定点ａの温度は、キャビティ４３内に注湯された溶湯８０の溶湯熱によって次第に上昇し、その後最高値に達した後に、溶湯８０が先に注湯された湯口４４から最も遠い上端側から凝固を開始して降下することから、湯口４４まで凝固が進行した時点の温度測定点ａの温度を予め実験的あるいはシミュレーションにより確認して設定しておき、この温度に達した時点で熱電対温度計４６から注湯時間解除信号として制御部に発信する。また、さらに凝固が進行して温度測定点ａの温度が降下し続けて、凝固して鋳物となったものが金型４０を離型しても変形やかじりが発生しない温度まで降下した時点の温度を予め実験的あるいはシミュレーションにより確認して設定しておき、この温度に達した時点で熱電対温度計４６から凝固時間解除信号として制御部に発信する。
【００４１】
このように構成された低圧鋳造装置１による低圧鋳造法について図４に示す動作フローチャートを参照して説明する。
【００４２】
予め保持炉１０の溶湯槽１２内にアルミニウム合金を溶解した溶湯８０を注入して所定量貯留すると共に、金型４０の上型４１と下型４２を閉じた状態で準備する。
【００４３】
そして、予め設定されたプログラムに従って制御部からの指示により吐出口側弁体２０によって給湯路１９の加圧ポット１７内に開口する吐出口１９ａを閉じる（ステップＳ１）。続いて、吸込口側弁体１８によって閉じていた加圧ポット１７の吸込口１７ａを開き溶湯槽１２内と加圧ポット１７内とを連通する（ステップＳ２）。次に吸引兼送気管２１を介して真空ポンプ２２により加圧ポット１７内を減圧（ステップＳ３）して、吸込口１７ａから溶湯槽１２内の溶湯８０を加圧ポット１７内の上端近傍まで吸い込み、加圧ポット１７内に溶湯８０を供給する（ステップＳ４）。加圧ポット１７の予め設定された上端近傍まで溶湯８０が吸い込まれたことがレベルセンサ２５で検知されると、真空ポンプ２２による加圧ポット１７内の減圧を停止し、かつ吸込口側弁体１８により吸込口１７ａを閉じて貯留する（ステップＳ５）。
【００４４】
次に、加圧ポンプ２３によって吸引兼送気管２１から加圧ポット内に圧縮空気を供給して加圧ポット１７内を加圧し、加圧ポット１７内の貯留された溶湯８０の溶湯面を加圧する（ステップＳ６）。その加圧ポット１７内が加圧状態で吐出側弁体２０により閉じられていた吐出口１９ａを開く（ステップＳ７）。この吐出口１９ａが開かれると、開放された吐出口１９ａから圧縮空気によって加圧されていた加圧ポット１７内の溶湯８０が給湯路１９を通してストーク３３内に圧送され、ストーク３３内の溶湯８０が湯口カップ３４の溶湯誘導孔３５および湯口４４を介してキャビティ４３内に押し上げ、金型４０のキャビティ４３内に充填し（ステップＳ８）、かつ吐出口１９ａを吐出口側弁体２０によって閉じてストーク３３から溶湯８０の逆流を防止して充填に要する圧力、すなわち充填圧力を維持する（ステップＳ９）。このキャビティ４３内に充填された溶湯８０の溶湯熱により鋳抜きピン４５に設定された温度測定点ａの温度が上昇を開始し、熱電対温度計４６の検出温度が上昇する。
【００４５】
さらに、溶湯８０の溶湯熱によって温度測定点ａの温度が上昇し、最高点、例えば６００℃に達した後、キャビティ４３内に充填された溶湯８０が湯口４４から遠い上端側から凝固を開始し、この凝固が次第に進行して温度測定点ａの温度は降下を開始する。
【００４６】
湯口４４の部分まで溶湯８０の凝固が進行し、温度測定点ａの温度が予め設定された温度測定点ａまで凝固が進行した時点の温度、すなわち加圧停止温度、例えば５３０℃を熱電対温度計４６が検知する（ステップＳ１０）と、熱電対温度計４６から注湯時間解除信号を制御部に送り、加圧ポンプ２３による加圧ポット１７内の加圧を停止して充填圧力を解除する（ステップＳ１１）。そして、型締装置３８等によって図５に示すように金型４０の上型４１を上昇させて型開きし、かつ同時に吐出口側弁体２０により閉じられていた吐出口１９ａを開く（ステップＳ１２）。
【００４７】
この金型４０の上型４１の型開きによりキャビティ４３内で凝固した凝固部分８１が下型４２から離型して凝固部分８１と未凝固状態の溶湯８０が湯口４４の部分で分離し、いわゆる湯切りが行われる（ステップＳ１３）と共に湯口４４が大気開放される。
【００４８】
この吐出口１９ａの開放によって、ストーク３３内の未凝固状態の溶湯８０が給湯路１９を経て加圧ポット１７側への逆流が可能になり、ストーク３３内の溶湯８０がその自重で図５に示すように開放された湯口４４から外気を吸い込みつつ溶湯面が降下する。
【００４９】
そして予め設定された経過時間、例えば数秒後、吐出口１９ａを吐出口側弁体２０によって再び閉じて（ステップＳ１４）、ストーク３３側から加圧ポット１７側への溶湯８０の逆流を防止し、ストーク３３内の溶湯面を定溶湯面位置Ｌに保持する（ステップＳ１５）。
【００５０】
一方、ステップＳ１３において上型４１の型開きにより下型４２から離型された凝固部分８１は、さらに上型４１のキャビティサイド４１ａ内において凝固が進行し鋳物となったものが上型４１を離型しても変形やかじりが発生しない離型温度、例えば４９０℃を熱電対温度計４６が検出すると、熱電対温度計４６から凝固時間解除信号を制御部に送り、上型４１から鋳造品として取り出され（ステップＳ１６）て１鋳造サイクルが終了する。
【００５１】
しかる後、金型４０を閉じ（ステップＳ１７）て次の溶湯充填待機状態にし、再びステップＳ６による加圧ポット１７内の加圧からステップＳ１７による金型４０を閉じる型閉じが繰り返されて鋳造サイクルが繰り返される。また、必要に応じて、あるいは定期的にステップＳ１からステップＳ５による加圧ポット１７内への溶湯８０の供給が行われる。
【００５２】
従って、本実施の形態によると、湯口４４まで凝固が進行した時点で金型４０の上型４１を型開きすることによってキャビティ４３内で凝固した凝固部分８１が下型４２から離型して凝固部分８１と未凝固状態の溶湯８０が湯口４４の部分で分離し、湯口４４を介してストーク３３の上部が十分に大気開放されると同時あるいは略同時に吐出口１９ａを開放してストーク３３内の未凝固状態の溶湯８０が給湯路１９を介して加圧ポット１７側に逆流することが可能になり、ストーク３３内の溶湯８０がその自重で図５に示すように開放された湯口４４から外気を吸い込みつつ溶湯面が降下し、そして予め設定された経過時間後、吐出口１９ａを吐出口側弁体２０によって閉じることから各鋳造サイクルにおいて一定の開口面積を有する湯口４４から外気がストーク３３内に吸い込まれる。これにより各鋳造サイクルにける上型４１の型開きから吐出口１９ａを閉じて逆流を防止するまでの設定時間内におけるストーク３３内に吸い込まれる外気量の変化が極めて少なくなり、各鋳造サイクル毎において降下するストーク３３内の溶湯面の降下量が一定に維持され、ストーク３３内に保持される溶湯の定溶湯面位置Ｌが一定に維持される。
【００５３】
よって、各鋳造サイクル毎の定溶湯面位置Ｌからキャビティ４３までの距離が一定となり、充填のための溶湯８０の移動距離に変化がなく、各鋳造サイクル毎の溶湯温度の変化が抑制されて湯回り不具合や湯境等の発生が抑制されて鋳造品の外観品質の低下が回避されて、安定した高品質の鋳造品を確保することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では湯口４４の部分に設定した温度測定点ａの温度変化に基づいて湯口４４部分まで凝固が進行した時点を検知したが、予め実験的あるいはシミュレーション等によって湯口３４まで凝固が進行するに要する時間を確認して設定することによって、ステップＳ１１による充填圧力解除、ステップＳ１２による上型４１の型開きおよび吐出口１９ａの開放等を時間的に設定することもできる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明した本発明の低圧鋳造法によると、湯口部分まで凝固が進行した時点で金型を型開きして湯口を介してストークの上部が十分に大気開放し、かつ開閉手段を開放してストーク内の未凝固状態の溶湯を、給湯路を介して加圧ポット側に逆流することを可能にすることから、ストーク内の溶湯がその自重で開放された湯口から外気を吸い込みつつ溶湯面が降下し、予め設定された経過時間後、開閉手段を閉じることによって各鋳造サイクルにおける開閉手段を閉じて逆流を防止するまでの設定時間内におけるストーク内に吸い込まれる外気量の変化が極めて少なくなり、各鋳造サイクル毎において降下するストーク内の溶湯面の降下量が一定に維持され、各鋳造サイクル毎の定溶湯面からキャビティまでの距離が一定となる。従って、充填のための溶湯の移動距離に変化がなく、各鋳造サイクル毎の溶湯温度の変化が抑制されて湯回り不具合や湯境等の発生が抑制されて鋳造品の外観品質の低下が回避されて安定した高品質の鋳造品を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による低圧鋳造法の実施の形態を説明するための低圧鋳造装置の概念図である。
【図２】同じく、低圧鋳造装置の要部概略図である。
【図３】同じく、鋳造機の要部を示す図２のＡ部拡大図である。
【図４】同じく、動作フローチャートである。
【図５】同じく、作動説明図である。
【図６】従来の低圧鋳造法の概要を説明するための低圧鋳造装置の概念図である。
【図７】同じく、鋳造機の要部を示す図６のＢ部拡大図である。
【図８】同じく、動作フローチャートである。
【符号の説明】
１ 低圧鋳造装置
１２ 溶湯槽
１５ 溶湯供給装置
１７ 加圧ポット
１７ａ 吸込口
１８ 吸込口側弁体
１９ 給湯路
１９ａ 吐出口
２０ 吐出口側弁体（開閉手段）
２１ 吸引兼送気管
２２ 真空ポンプ
２３ 加圧ポンプ（加圧ポット加圧手段）
２４ 加圧ポット減圧加圧装置
３０ 鋳造機
３３ ストーク
３４ 湯口カップ
３８ 型締装置
４０ 金型
４１ 上型
４２ 下型
４３ キャビティ
４４ 湯口
８０ 金属溶湯
Claims (2)
- 溶湯を貯留する加圧ポットと、上下方向に延在するストークと、該ストークの上端に湯口を介して連続するキャビティが形成された金型と、開閉手段を介在して上記加圧ポットとストークを連通する給湯路と、上記加圧ポット内を加圧する加圧ポット加圧手段とを有し、上記加圧ポット加圧手段により加圧ポット内を加圧し、該加圧状態で上記開閉手段を開いて加圧ポット内の溶湯を給湯路およびストークを介してキャビティ内に圧送して充填し、かつ上記開閉手段を閉じて該充填圧力を保持すると共に加圧ポット加圧手段による加圧ポット内の加圧を解除して加圧ポット内を減圧し、上記キャビティ内に充填された溶湯の凝固が上記湯口部分まで進行した時点で上記開閉手段を開いてストーク内の溶湯を逆流せしめてストーク内の溶湯面の降下によりキャビティ内の凝固部分とストーク内の溶湯を分離し、かつ予め設定された時間経過後に上記開閉手段を閉じてストーク内の溶湯面を定溶湯面位置に保持する低圧鋳造法において、
上記キャビティ内に充填された溶湯の凝固が湯口部分まで進行した時点で上記金型を型開きして上記湯口を大気開放することを特徴とする低圧鋳造法。 - 上記金型は、上記ストークの上端に連続する湯口が形成されて固定された下型と、該下型と共に上記湯口に連続するキャビティを形成すると共に上記下型に対して上昇して型開きする上型とを有し、
上記キャビティ内に充填された溶湯の凝固が湯口部分まで進行した時点で上型が型開きして上記湯口を大気開放することを特徴とする請求項１に記載の低圧鋳造法。
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