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技術 精密鋳造方法および装置

出願人 大同特殊鋼株式会社
発明者 出向井登一柳信吾
出願日 1993年3月9日 (27年9ヶ月経過) 出願番号 1993-048390
公開日 1994年9月20日 (26年3ヶ月経過) 公開番号 1994-262333
状態 特許登録済
技術分野 圧力または真空鋳造 鋳造前の予備処理と金属の鋳造 鋳型又は中子及びその造型方法
主要キーワード 通気性金属 セラミックス鋳型 湯だまり 減圧鋳造法 鋳型キャビティ 減圧鋳造 自転車部品 通気性鋳型
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この項目の情報は公開日時点(1994年9月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

目的

Ti合金のような活性金属から、薄肉や鋭い突起のある形状の鋳造品を高い良品率で製造する。

構成

通気性鋳型の背後から減圧して溶湯吸引鋳型キャビティ注入する精密鋳造において、キャビティより上方に湯だまりを形成して維持し、そこに存在する溶湯に押湯の作用をさせ湯回りを改善する。

概要

背景

たとえばTi合金は、軽量で耐食性がよく強度が高いという利点を活かし、種々の機械部品の製造に使用されていて、精密鋳造法はその加工技術において重要な地位を占めている。

Ti合金の鋳造製品の形状は一般に薄肉であり、その鋳造時には、湯回り不良による欠陥が生じやすい。 しかし、Ti合金は活性が高く鋳型材料と反応しやすいので、溶湯スーパーヒートを高くして湯回りをよくすることができない。

通気性を有する鋳型を使用し、その背後から真空吸引して鋳型キャビティに溶湯を注入する減圧鋳造法は、湯回りの改善に役立つ。 しかし、この方法をもってしても、きわめて薄肉のものや鋭い突起を有するものを鋳造するには、特別の工夫を要する。

概要

Ti合金のような活性金属から、薄肉や鋭い突起のある形状の鋳造品を高い良品率で製造する。

通気性鋳型の背後から減圧して溶湯を吸引し鋳型キャビティへ注入する精密鋳造において、キャビティより上方に湯だまりを形成して維持し、そこに存在する溶湯に押湯の作用をさせ湯回りを改善する。

目的

本発明の目的は、鋳型キャビティへの湯回りをよくする手法を提案し、Ti合金のような活性の高い金属から精密鋳造により薄肉および(または)鋭い突起をもつ製品を、高い良品歩留りで製造することのできる方法と装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
4件

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請求項1

下方に溶湯吸い上げノズルをそなえ、通気性の材料で製作した鋳型の周囲を減圧して金属溶湯を吸い上げ、鋳型のキャビティ中に溶湯を注入する精密鋳造において、キャビティより上方に位置し減圧により容易に溶湯が吸い上げられる湯だまりを設け、鋳造の間、湯だまりに吸い上げた溶湯をそこに保持して押湯として利用することを特徴とする精密鋳造方法。

請求項2

突起部および(または)薄肉部を有する製品を鋳造する請求項1の精密鋳造方法。

請求項3

TiまたはTi合金を対象に実施する請求項1または2の精密鋳造方法。

請求項4

溶湯のスーパーヒートを150℃以内にして実施する請求項3の精密鋳造方法。

請求項5

溶湯吸い上げノズル(3)をそなえ、通気性の材料で製作した鋳型(1)およびその周囲をとり囲む減圧室(4)に、金属溶湯供給手段および真空吸引手段を加えて構成される精密鋳造装置において、鋳型キャビティ(2)より上方に湯だまり(5)を置き、その上部に開口(6)を設けたことを特徴とする精密鋳造装置。

請求項6

鋳型として、ロストワックス法により製作した通気性セラミックス鋳型または金属粉末焼結した通気性金属鋳型を使用する請求項5の精密鋳造装置。

請求項7

金属溶湯供給手段として電磁誘導式コールドクルーシブルを使用した請求項5の精密鋳造装置。

技術分野

0001

本発明は、精密鋳造の方法および装置の改良に関し、改善された鋳造製品を与える。

背景技術

0002

たとえばTi合金は、軽量で耐食性がよく強度が高いという利点を活かし、種々の機械部品の製造に使用されていて、精密鋳造法はその加工技術において重要な地位を占めている。

0003

Ti合金の鋳造製品の形状は一般に薄肉であり、その鋳造時には、湯回り不良による欠陥が生じやすい。 しかし、Ti合金は活性が高く鋳型材料と反応しやすいので、溶湯スーパーヒートを高くして湯回りをよくすることができない。

0004

通気性を有する鋳型を使用し、その背後から真空吸引して鋳型キャビティに溶湯を注入する減圧鋳造法は、湯回りの改善に役立つ。 しかし、この方法をもってしても、きわめて薄肉のものや鋭い突起を有するものを鋳造するには、特別の工夫を要する。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、鋳型キャビティへの湯回りをよくする手法を提案し、Ti合金のような活性の高い金属から精密鋳造により薄肉および(または)鋭い突起をもつ製品を、高い良品歩留りで製造することのできる方法と装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の精密鋳造方法は、下方に溶湯吸い上げノズルをそなえ、通気性の材料で製作した鋳型の周囲を減圧して金属溶湯を吸い上げ、鋳型のキャビティ中に溶湯を注入する精密鋳造において、キャビティより上方に位置し減圧により容易に溶湯が吸い上げられる湯だまりを設け、鋳造の間、湯だまりに吸い上げた溶湯をそこに保持して押湯として利用することを特徴とする。

0007

Ti合金を対象にこの鋳造方法を実施するときは、溶湯のスーパーヒートを150℃以内にすることができる。

0008

上記の方法を実施するための本発明の精密鋳造装置は、図1に示すように、溶湯吸い上げノズル(3)をそなえ、通気性の材料で製作した鋳型(1)およびその周囲をとり囲む減圧室(4)に、金属溶湯供給手段および真空吸引手段を加えて構成される精密鋳造装置において、鋳型キャビティ(2)より上方に湯だまり(5)を置き、その上部に開口(6)を設けたことを特徴とする。

0009

鋳型としては、減圧鋳造常用されている、ロストワックス法により製作した通気性セラミックス鋳型や、金属粉末焼結した通気性金属鋳型を使用すればよい。 それらの製造法は、この分野で知られている。

0010

金属溶湯供給手段としては、電磁誘導式コールドクルーシブルを使用して、図1に示すように、炉壁と溶湯との接触を避けて汚染を防止することが好ましい。

0011

減圧により溶湯を吸い上げたとき、溶湯は鋳型キャビティ(2)中に注入されるとともに鋳型上部の湯だまり部(5)にも滞留し、そこに保持される。 図示した例では、鋳型中央上部の開口を通じて空気が吸引され溶湯の上昇が容易になり、保持が確実になる。

0012

湯だまり部は容積にくらべて伝熱面積が小さく高温に保たれるから、この部分にある溶湯は鋳造中凝固せず、キャビティに注入された浴湯に対して、押湯としての効果を有する。 それによって、キャビティの薄肉部や先端部への湯回りが良好になる。

0013

押湯効果は、湯だまり部の上端とキャビティ上端との高低差、つまり押湯ヘッドに比例する。減圧によりそのヘッドを維持できることが前提条件であること、いうまでもない。

0014

図1に示す構成の装置を用いて、Ti合金で自転車部品を鋳造した。自転車の軽量化にはTi合金がうってつけであり、図示した、円筒がT型に交差したチーズなどの薄肉の製品の鋳造が試みられている。

0015

鋳型は、難反応性ジルコニアで、ロストワックス法により製作した。湯だまり部の頂には通気のための開口を設け、その位置と鋳型キャビティと上端との高さの差すなわち押湯ヘッドHを20mmとした。

0016

比較のため、通気口はあるがその高さが鋳型キャビティ上端と同じもの(従って、湯だまりが形成されないもの−比較例1)、および湯だまりはあるが通気口がないもの(従って湯だまりに溶湯が保持され難いもの−比較例2)、を用いた場合についても鋳造を行なった。

0017

それぞれの条件と結果をまとめれば、つぎのとおりである。

0018

実施例 比較例1 比較例2
通気孔mm径5mm径 なし
押湯ヘッド20mm 0 0
良品率95 70 10

発明の効果

0019

本発明の精密鋳造技術によれば高い湯回りが確保され、薄肉や鋭い突起のある形状をもった鋳造品も、高い良品率をもって鋳造できる。 湯回り良好なため溶湯スーパーヒートが低くてもよく、Ti合金のような高活性金属の鋳造も不利なく行なえる。

図面の簡単な説明

0020

図1本発明の精密鋳造技術を説明するための、装置の概念的な構成を示す図。

--

0021

1鋳型
2キャビティ
3溶湯吸い上げノズル
4減圧室
5湯だまり
6 開口

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