JP2005125401A - Vertical type casting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルミニウム合金等の鋳造品を鋳造することができる堅型鋳造装置やそれを用いた堅型鋳造方法に関する。 The present invention relates to a solid casting apparatus capable of casting a casting such as an aluminum alloy and a solid casting method using the same.
軽合金製品等の鋳造品、特に強度が必要とされる部品等を鋳造する場合、溶湯鋳込時におけるガスの巻込みを防止するため、竪型鋳造装置が一般的に使用されている。そして、かかる竪型鋳造装置においては、鋳造品のひけ巣の発生を防止するため、金型キャビティに溶湯を充填後、充填された溶湯を加圧しながら、溶湯を凝固硬化させている。 When casting a cast product such as a light alloy product, particularly a part that requires strength, a vertical casting apparatus is generally used in order to prevent gas entrainment during casting of the molten metal. In such a vertical casting apparatus, in order to prevent the occurrence of a sinkhole in the cast product, the molten metal is solidified and hardened while pressurizing the molten metal after filling the mold cavity.
このような竪型鋳造装置としては、例えば、金型キャビテイを形成することができる下側の固定金型及び上側の可動金型と、前記金型キャビテイ内へ溶湯を下方から供給充填する鋳込手段と、該鋳込手段により金型キャビテイ内に鋳込まれた溶湯がキャビテイ内を充填した後、固定金型に設けられている溶湯流入ゲートを塞ぐプランジャーと、閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段とを備えて、前記プランジャーの周りに配設された加圧ステムと前記加圧手段によって、金型キャビティに充填された溶湯の加圧を行う装置がある。（例えば、特許文献１参照）。
堅型鋳造装置による鋳造においては、溶湯の表面にある酸化物、溶湯が冷却されて発生するチル層すなわち凝固層の製品への混入を防止しすると共に溶湯流入ゲート部におけるガスの巻込みを防止し、更には溶湯凝固時のひけ巣の発生を防止する必要がある。このように、様々な要求を満たす必要がある竪型鋳造装置においては、稼動運転中のトラブルを少なくするために、実用上、鋳造装置全体の構造をできるだけ簡単にすることが望まれる。 In casting with a solid casting machine, the oxide on the surface of the molten metal, the chill layer generated when the molten metal is cooled, that is, the solidified layer, is prevented from entering the product, and the entrainment of gas at the molten metal inflow gate is prevented. In addition, it is necessary to prevent the formation of sink marks when the molten metal is solidified. As described above, in a vertical casting apparatus that needs to satisfy various requirements, in order to reduce trouble during operation, it is practically desirable to make the structure of the entire casting apparatus as simple as possible.
しかしながら、上記特許文献１に記載の竪型鋳造装置においては、プランジャーで溶湯流入ゲートを塞いだ後に、別途、その周囲に配設させた加圧ステムを動作させて金型キャビティの溶湯を加圧する方式であり、鋳造装置全体の構造が複雑となってその制御等も複雑で稼動運転中のトラブルの原因となっていた。また、プランジャーと加圧ステムの間に溶湯が入り込んで、それが故障の一因となるという問題もあった。また、装置のコスト高にもつながっていた。 However, in the vertical casting apparatus described in Patent Document 1, after the molten metal inflow gate is closed with a plunger, a pressure stem disposed around the molten metal is operated to add molten metal in the mold cavity. The structure of the entire casting apparatus is complicated and its control is complicated, causing troubles during operation. In addition, there is a problem that molten metal enters between the plunger and the pressure stem, which causes a failure. Moreover, it led to the high cost of the apparatus.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、低コストかつ構造が簡単で稼動運転中のトラブルが少なく、閉塞されたキャビテイ内の溶湯を有効に加圧してひけ巣の発生のない鋳造品を鋳造することのできる竪型鋳造装置、及びかかる該竪型鋳造装置を用いた鋳造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to effectively pressurize the molten metal in the closed cavity and reduce the cost, the structure is simple, and there are few troubles during operation. It is an object of the present invention to provide a vertical casting apparatus capable of casting a cast product without generation of a nest and a casting method using the vertical casting apparatus.
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究し、プランジャーの先端部に凸起部を形成することにより、かかるプランジャーに、溶湯流入ゲートを閉塞するという機能のほかに、金型キャビティに充填された溶湯を加圧する機能を同時に付与し、これにより、低コストでかつ構造が簡単で稼動運転中のトラブルが少ない装置で、ひけ巣の発生のない鋳造品を鋳造することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。 The present inventor has eagerly studied to solve the above problems, and by forming a protruding portion at the tip of the plunger, in addition to the function of closing the molten metal inflow gate to the plunger, the mold cavity The ability to pressurize the molten metal filled in is simultaneously provided, which enables casting of cast products that do not cause sink marks with a low-cost, simple structure, and less trouble during operation. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、金型キャビテイを形成することができる下側の固定金型及び上側の可動金型と、前記金型キャビティに連通する前記固定金型に形成された溶湯流入ゲートに連通して設けられた鋳込ストークと、該鋳込ストークを通して下方から溶湯保持炉の溶湯を前記金型キャビテイ内へ供給充填する鋳込手段と、前記溶湯流入ゲートを上方から塞ぐことができるプランジャーとを備えた竪型鋳造装置であって、前記プランジャーが先端部に凸起部を有して、該プランジャーの凸起部が前記溶湯流入ゲートに挿入して該溶湯流入ゲートを塞ぐと共に、プランジャーの凸起部の周囲部が金型キャビティ内に充填された溶湯を加圧するよう構成されていることを特徴とする竪型鋳造装置（請求項１）やプランジャーの先端部に形成された凸起部の先端部が、テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の竪型鋳造装置（請求項２）やプランジャーにより閉塞された金型キャビティ内の溶湯を加圧する加圧手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の竪型鋳造装置（請求項３）や金型キャビテイがキャビテイ製品部とキャビテイ湯溜部とを備え、該キャビテイ湯溜部が、鋳込ストークの上方に位置するキャビテイ第１湯溜部と、キャビテイ製品部の端部近傍上方に位置する１又は２以上のキャビテイ第２湯溜部とからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の竪型鋳造装置（請求項４）や加圧手段が、第２湯溜部の上方の可動金型に摺動自在に配設された加圧ピンであることを特徴とする請求項４に記載の竪型鋳造装置（請求項５）や金型キャビティがガス排出通路を備え、該ガス排出通路に連通した溶湯凝固ゾーン用空隙がキャビテイ湯溜部に設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の竪型ダイカスト鋳造装置（請求項６）や溶湯凝固ゾーン用空隙が、プランジャー及び／又は加圧ピンの外周面と可動金型内周面との間に形成されるガス排出空隙又はガス排出溝を介してガス排出通路に連通していることを特徴とする請求項６記載の竪型鋳造装置（請求項７）や溶湯凝固ゾーン用空隙が、プランジャー及び／又は加圧ピンと同芯に設けられ、プランジャー及び／又は加圧ピンの直径よりも１〜５mm大きい内径で１０〜４０mm程度の深さを有すると共に、ガス排出空隙が、プランジャー及び／若しくは加圧ピンと同芯に設けられ、プランジャー及び／若しくは加圧ピンの直径より０．４〜１．０mm大きい内径であることを特徴とする請求項７記載の竪型鋳造装置（請求項８）や鋳込手段が、金型キャビテイ内のガスを真空吸引することによって下方の溶湯保持炉から溶湯を充填する真空吸引機構を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の竪型鋳造装置（請求項９）や鋳込手段が、電磁ポンプによって下方の溶湯保持炉から溶湯を押上げる機構を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の竪型鋳造装置（請求項１０）や鋳込手段が、密閉された溶湯保持炉に低圧、圧縮ガスを供給し溶湯を押上げる機構を備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の竪型鋳造装置（請求項１１）や溶湯流入ゲートの内径が、鋳込ストークの内径よりも小さく構成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の竪型鋳造装置（請求項１２）や円形溶湯流入ゲート及びプランジャーを複数設けたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の堅型鋳造装置（請求項１３）や 各プランジャーを同調させて作用するよう構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の堅型鋳造装置（請求項１４）に関する。
That is, the present invention communicates with a lower fixed mold and an upper movable mold capable of forming a mold cavity, and a molten metal inflow gate formed on the fixed mold communicating with the mold cavity. A casting stalk, a casting means for supplying the molten metal of the molten metal holding furnace into the mold cavity from below through the casting stalk, and a plunger capable of closing the molten metal inflow gate from above. The plunger has a protruding portion at the tip, and the protruding portion of the plunger is inserted into the molten metal inflow gate to close the molten metal inflow gate, The peripheral portion of the protruding portion of the plunger is configured to pressurize the molten metal filled in the mold cavity, and is formed in a vertical casting apparatus (Claim 1) or at the distal end portion of the plunger. Convex The tip of the part is formed in a taper shape. 2. The vertical casting apparatus according to claim 1 (Claim 2) or the pressurizing of the molten metal in the mold cavity closed by the plunger. A vertical casting apparatus (Claim 3) or a mold cavity according to
また、本発明は、請求項１〜１４のいずれか記載の竪型鋳造装置を用いて、溶湯保持炉から鋳込ストークを通じて溶湯を金型のキャビテイ内へ鋳込み、溶湯がキャビテイ内を充填した後、固定金型に設けられている溶湯流入ゲートを塞ぎ、その後、金型キャビテイ内の溶湯を加圧して、凝固時にひけ巣の発生がなくかつガスの巻込みのない鋳造品を鋳造することを特徴とする堅型鋳造方法（請求項１５）や加圧ピンの後退位置で、金型キャビテイ内への溶湯の充填を開始し、先湯の流速をキャビテイ第２湯溜部で減速させ、ガス排出空隙を介して金型キャビテイ内のガスを排出させながら、溶湯凝固ゾーン用空隙の溶湯を冷却凝固させ、金型キャビテイ内に溶湯が充填密封された後、加圧ピンを前進させてキャビテイ第２湯溜部の溶湯を加圧することを特徴とする請求項１５記載の堅型鋳造方法（請求項１６）や複数の溶湯凝固ゾーンに隣接するガス排出空隙から真空ガス抜きを行うことによってガスの巻き込みをより減少せしめると共に、プランジャー及び複数の加圧ピンから溶湯を加圧することによって圧力伝達距離を短くすることを特徴とする請求項１５又は１６記載の堅型鋳造方法（請求項１７）や鋳造品が軽金属合金の鋳造品であることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか記載の堅型鋳造方法（請求項１８）に関する。
In addition, the present invention uses the vertical casting apparatus according to any one of claims 1 to 14 to cast a molten metal from a molten metal holding furnace into a mold cavity through casting stalk, and the molten metal fills the cavity. The molten metal inflow gate provided in the fixed mold is closed, and then the molten metal in the mold cavity is pressurized to cast a cast product that does not cause shrinkage and does not entrain gas during solidification. At the retreat position of the solid casting method (Claim 15) or the pressure pin, the filling of the molten metal into the mold cavity is started, and the flow rate of the hot water is decelerated at the cavity 2nd hot water reservoir. While discharging the gas in the mold cavity through the discharge gap, the molten metal in the molten metal solidification zone is cooled and solidified. After the molten metal is filled and sealed in the mold cavity, the pressure pin is advanced to advance the cavity. 2Pressurizing the molten metal in the
本発明の竪型鋳造装置によれば、低コストかつ構造が簡単で稼動運転中のトラブルが少なく、閉塞されたキャビテイ内の溶湯を有効に加圧してひけ巣の発生のない鋳造品を鋳造することができる。 According to the vertical casting apparatus of the present invention, a low cost, simple structure, less trouble during operation, and effectively pressurizing the molten metal in the closed cavity to cast a cast product free from the occurrence of shrinkage. be able to.
本発明の竪型鋳造装置は、金型キャビテイを形成することができる下側の固定金型及び上側の可動金型と、前記金型キャビティに連通する前記固定金型に形成された溶湯流入ゲートに連通して設けられた鋳込ストークと、該鋳込ストークを通して下方から溶湯保持炉の溶湯を前記金型キャビテイ内へ供給充填する鋳込手段と、前記溶湯流入ゲートを上方から塞ぐことができるプランジャーとを備えた竪型鋳造装置であって、前記プランジャーが先端部に凸起部を有して、該プランジャーの凸起部が前記溶湯流入ゲートに挿入して該溶湯流入ゲートを塞ぐと共に、プランジャーの凸起部の周囲部が金型キャビティ内に充填された溶湯を加圧するよう構成されていれば特に制限されるものではなく、本発明の竪型鋳造装置によれば、低コストでかつ構造が簡単で稼動運転中のトラブルが少ない装置でありながら、金型キャビティ内の溶湯を有効に加圧してひけ巣の発生を防止することができる。本発明の竪型鋳造装置により製造される鋳造品としては特に限定されるものではないが、薄肉で大型の鋳造品であっても好適に鋳造することができ、軽金属合金、特に凝固収縮が大きいアルミニウム合金であっても好適に鋳造することができる。アルミニウムは凝固するとき約７％収縮することから、ひけ巣の発生を防止しうる本発明の鋳造装置や鋳造方法は、アルミニウム合金等の凝固収縮が大きい軽金属合金の鋳造に特に有利に適用することができる。 The vertical casting apparatus of the present invention includes a lower fixed mold and an upper movable mold capable of forming a mold cavity, and a molten metal inflow gate formed in the fixed mold communicating with the mold cavity. The casting stalk provided in communication with the casting stalk, the casting means for supplying and filling the molten metal in the molten metal holding furnace into the mold cavity from below through the casting stalk, and the molten metal inflow gate can be closed from above. A vertical casting apparatus including a plunger, wherein the plunger has a protruding portion at a tip portion, and the protruding portion of the plunger is inserted into the molten metal inflow gate to It is not particularly limited as long as it is configured to pressurize the molten metal filled in the mold cavity with the peripheral portion of the protruding portion of the plunger, and according to the vertical casting apparatus of the present invention, Low cost Yet trouble less device in the structure is simple running operation, shrinkage by applying effective pressure to the molten metal in the mold cavity can be prevented nest. The cast product produced by the vertical casting apparatus of the present invention is not particularly limited, but even a thin and large cast product can be suitably cast, and light metal alloys, especially solidification shrinkage is large. Even an aluminum alloy can be suitably cast. Since aluminum shrinks by about 7% when it solidifies, the casting apparatus and casting method of the present invention that can prevent the formation of shrinkage nests should be applied particularly advantageously to the casting of light metal alloys having a large solidification shrinkage such as aluminum alloys. Can do.
上記金型キャビテイとしては、キャビテイ製品部とキャビテイ湯溜部とを備えていることが好ましく、該キャビテイ湯溜部は、鋳込ストークの上方に位置するキャビテイ第１湯溜部と、キャビテイ製品部の端部近傍上方に位置する１又は２以上のキャビテイ第２湯溜部とからなることが好ましい。キャビテイ製品部とキャビテイ第１湯溜部とは直接あるいはサイドゲートを介して連通しており、キャビテイ第１湯溜部はキャビテイ第２湯溜部に比べて、通常より大きい容積を有している。 The mold cavity preferably includes a cavity product portion and a cavity hot water reservoir portion, and the cavity hot water reservoir portion includes a cavity first hot water reservoir portion located above the cast stalk and a cavity product reservoir portion. It is preferable that it consists of 1 or 2 or more cavity 2nd hot water reservoirs located in the upper vicinity of the edge part. The cavity product section communicates with the cavity first hot water reservoir directly or through a side gate, and the cavity first hot water reservoir has a larger volume than that of the cavity second hot water reservoir. .
下側固定金型には、前記金型キャビティに連通する溶湯流入ゲートが形成されており、この溶湯流入ゲートの下方に鋳込ストークが垂設されていることが好ましい。かかる溶湯流入ゲートの形状としては特に制限されないが、加工の容易さ等からして通常断面が円形の形状が好ましく、鋳込ストークの形状としては、溶湯流入ゲートの形状に合わせて円筒状のものが好ましい。この場合、円形溶湯流入ゲートの内径は鋳込用ストークの内径よりも小さくなるように構成しておくことが好ましい。このように構成しておくことにより、下方から充填供給されてくる溶湯をキャビテイ第１湯溜部内へ噴出させることができ、後述するように、鋳造製品不良の一因となる鋳込用ストークに注湯された溶湯の表面にある酸化膜やストーク内面で冷却され発生するチル層（凝固層）の製品への混入を防止することができる。 It is preferable that a molten metal inflow gate communicating with the mold cavity is formed in the lower fixed mold, and a casting stalk is vertically provided below the molten metal inflow gate. The shape of the molten metal inflow gate is not particularly limited. However, a shape having a circular cross section is usually preferable from the viewpoint of ease of processing and the like, and the shape of the cast stalk is a cylindrical shape in accordance with the shape of the molten metal inflow gate. Is preferred. In this case, the inner diameter of the circular molten metal inflow gate is preferably configured to be smaller than the inner diameter of the casting stalk. By configuring in this way, the molten metal filled and supplied from below can be ejected into the cavity first hot water reservoir, and, as will be described later, in the casting stalk that contributes to defective casting products. It is possible to prevent the oxide film on the surface of the molten metal or the chill layer (solidified layer) generated by cooling on the inner surface of the stalk from entering the product.
本発明の竪型鋳造装置における鋳込手段としては、鋳込ストークを通して下方から溶湯保持炉の溶湯を前記金型キャビテイ内へ供給充填することができるものであれば特に制限されるものではなく、従来公知の鋳込手段を用いることができるが、金型キャビテイ内のガスを真空吸引することによって下方の溶湯保持炉から溶湯を充填する真空吸引機構や、電磁ポンプによって下方の溶湯保持炉から溶湯を押上げる機構、密閉された溶湯保持炉に低圧、圧縮ガスを供給し溶湯を押上げる機構（低圧鋳造方式）を備えているものが好ましく、適宜これらを併用することができる。この場合、鋳込ストーク内の溶湯の先端は注入開始まで溶湯保持炉の溶湯の湯面と同じ高さにあり、鋳込手段によって鋳込みを開始してもストークの長さは短く、かつ加熱してあるので凝固層の発生は少なく、凝固層混入による不良の発生がない。また、真空吸引や電磁ポンプによる給湯の充填は、湯面加圧による低圧鋳造のように溶湯保持炉を密閉シールする必要が無く、溶湯保持炉の形状を自由なものとすることができ、溶湯補給が随時できるのでストークの周辺だけ幅の狭い小さい体積の形状にすることができる。低圧鋳造方式の場合は、途中に閉塞栓を有する２槽式の溶湯保持炉とし、１回及び数回の鋳造毎に溶湯補給ができる構造が望ましい。 The casting means in the vertical casting apparatus of the present invention is not particularly limited as long as it can supply and fill the molten metal of the molten metal holding furnace into the mold cavity from below through casting stalk, Conventionally known casting means can be used, but a vacuum suction mechanism that fills the molten metal from the lower molten metal holding furnace by vacuum sucking the gas in the mold cavity, and the molten metal from the lower molten metal holding furnace by an electromagnetic pump. And a mechanism (low pressure casting method) for supplying a low-pressure, compressed gas to a sealed molten metal holding furnace to push up the molten metal, and these can be used in combination as appropriate. In this case, the molten metal tip in the casting stalk is at the same height as the molten metal surface of the molten metal holding furnace until the start of pouring, and the stalk length is short and is heated even when casting is started by the casting means. Therefore, there is little generation of a solidified layer, and there is no occurrence of defects due to mixing of the solidified layer. In addition, filling of hot water using vacuum suction or an electromagnetic pump does not require a hermetic sealing furnace to be hermetically sealed unlike low pressure casting by pressurization of the molten metal, and the shape of the molten metal holding furnace can be made free. Since replenishment can be performed at any time, the shape of a small volume with a narrow width only around the stalk can be obtained. In the case of the low pressure casting method, it is desirable to use a two-tank type molten metal holding furnace having a plug in the middle so that the molten metal can be replenished once and several times.
電磁ポンプ又は低圧鋳込みを採用した場合であっても、キャビテイ内にキャビテイ第１湯溜部を形成することにより、凸起部を備えたプランジャーを進出（下降）させる場合に、湯溜部の最上部に存在する酸化物やガス巻込み層は押し出されることなくキャビテイ第１湯溜部に滞留し、キャビテイ製品部に混入することがない。鋳込ストークは溶湯保持炉の湯面の下に入っており、湯面で発生した酸化膜は湯面に浮いていることから、鋳込ストークに入ることはないものの、鋳込ストーク内の湯面は金型を通じて入ってくる空気によってわずかに酸化する恐れがあるが、この少量の酸化膜は噴流の先端にあってキャビテイ第１湯溜部の中に全部飛び込み、サイドゲートを介してキャビテイ製品部の方に流出することはなく、鋳造製品に酸化物が混入することはなくなり、このため鋳造製品の不良、強度のばらつきもなくなることになる。 Even when an electromagnetic pump or low pressure casting is employed, when the plunger having the protruding portion is advanced (lowered) by forming the cavity first hot water reservoir in the cavity, The oxide or gas entraining layer present at the uppermost portion stays in the cavity first hot water reservoir without being pushed out, and does not enter the cavity product portion. Cast stalk is located below the surface of the molten metal holding furnace, and the oxide film generated on the surface of the molten metal floats on the surface of the molten metal. Although the surface may be slightly oxidized by the air entering through the mold, this small amount of oxide film is at the tip of the jet and all dives into the cavities first hot water reservoir, and through the side gate, the cavity products It does not flow out toward the part, and oxides are not mixed into the cast product, so that there are no defects in the cast product and variations in strength.
前記プランジャーとしては、先端部に凸起部を有するものであれば特に制限されるものではなく、これにより、プランジャーの凸起部が前記溶湯流入ゲートに挿入して溶湯流入ゲートを塞ぐことができると共に、プランジャーの凸起部の周囲部が金型キャビティ内に充填された溶湯を加圧することができる。すなわち、凸起部を溶湯流入ゲートに挿入して溶湯流入ゲートを閉塞し、引続きプランジャーを前進させてその凸起部周囲部の前面で溶湯を押して加圧する。プランジャーの凸起部の挿入によって閉塞された金型キャビテイ内に充填されている溶湯を引続き加圧することにより、凝固時にひけ巣の発生しない、しかも噴流によりガスを巻き込みのない鋳造品を鋳造することができる。 The plunger is not particularly limited as long as it has a protruding portion at the tip, and thereby the protruding portion of the plunger is inserted into the molten metal inflow gate to block the molten metal inflow gate. In addition, it is possible to pressurize the molten metal filled in the mold cavity around the protruding portion of the plunger. That is, the protruding portion is inserted into the molten metal inflow gate to close the molten metal inflow gate, the plunger is continuously advanced, and the molten metal is pushed and pressurized on the front surface around the protruding portion. By continuously pressurizing the molten metal filled in the mold cavity closed by the insertion of the protruding portion of the plunger, a cast product in which no shrinkage occurs at the time of solidification and no gas is entrained by the jet is cast. be able to.
前記凸起部としては、溶湯流入ゲートの形状に合わせた断面円形、多角形等の凸起部であり、溶湯流入ゲートを閉塞後溶湯の加圧に必要なプランジャー移動距離に対応する長さを有していれば特に制限されるものではなく、具体的に円形溶湯流入ゲートの場合には、その径よりもわずかに小さい径の円柱状凸起部であることが好ましい。また、凸起部はプランジャーの前面（下面）の面積より小さい断面のものであればよく、必ずしも中心部に設けられる必要はないが、前面の中心部に設けられることが好ましい。また、凸起部は、その先端部がテーパ状に形成されていることが好ましい。これにより、下方から噴出（流入）される溶湯と凸起部が衝突する場合でも、抵抗とならずに溶湯をスムーズに流入することができ、ガスの巻き込みを抑制することができる。そして、これにより、プランジャーの退出上限（最上位）を下方に位置させることが可能となりプランジャーの進退移動距離を短くすることができる。具体的には、凸起部先端が円形ゲート入口近傍に位置させることができる。なお、先端部をテーパ状に構成しない場合、例えば、円柱状の凸起部の場合には、下方から噴出（流入）される溶湯が凸起部に衝突しないように、より高い位置にプランジャーを配置すればよい。 The projecting portion is a projecting portion having a circular cross section, a polygonal shape, or the like that matches the shape of the molten metal inflow gate, and has a length corresponding to the plunger moving distance required for pressurizing the molten metal after closing the molten metal inflow gate. In particular, in the case of a circular molten metal inflow gate, a cylindrical protruding portion having a diameter slightly smaller than the diameter is preferable. Further, the protruding portion only needs to have a cross section smaller than the area of the front surface (lower surface) of the plunger, and is not necessarily provided at the central portion, but is preferably provided at the central portion of the front surface. Moreover, it is preferable that the front-end | tip part is formed in the taper shape. Thereby, even when the molten metal ejected (inflowed) from below and the protruding portion collide, the molten metal can flow smoothly without causing resistance, and the entrainment of gas can be suppressed. Thus, the upper limit (uppermost position) of the plunger can be positioned downward, and the forward / backward movement distance of the plunger can be shortened. Specifically, the tip of the protruding portion can be positioned in the vicinity of the circular gate entrance. In the case where the tip is not tapered, for example, in the case of a cylindrical protruding portion, the plunger is placed at a higher position so that the molten metal ejected (inflow) from below does not collide with the protruding portion. May be arranged.
具体的に、先端部がテーパ状に形成された断面円形の凸起部を備えたプランジャーが円形溶湯流入ゲート上方の可動金型に配設される場合、これらを退出（上昇）させた状態で、形成される円形のキャビテイ第１湯溜部の入口の直径を円形溶湯流入ゲートの直径の約２倍よりも大きくし、プランジャーの退出上限時における第１湯溜部の天井（ブランジャーの凸起部の周囲の面）の高さを、前述した円形溶湯流入ゲートから噴出する溶湯噴流の高さよりも高くなるように、キャビテイ第１湯溜部を構成することが好ましい。このように湯溜部の入口の直径を円形溶湯流入ゲート直径の約２倍以上とし、凸起部の先端と円形溶湯流入ゲート出口との隙間を大きくした場合、溶湯噴流の高さｈは、円形溶湯流入ゲートにおける溶湯の通過速度をｖ、重力の加速度をｇとしたとき、ｈ＝ｖ2／２ｇの計算式により求めることができるので、キャビテイ第１湯溜部の天井高さを湯溜部の入口直径の約２倍以上にすれば、一般的な範囲で鋳込速度を早くしても、キャビテイ第１湯溜部の天井は円形溶湯流入ゲートから噴出する溶湯噴流の高さよりも高くなることになり、溶湯噴流が天井面に衝突することがなく、衝突によるガスの巻き込みも防止することができる。 Specifically, when a plunger having a projecting portion having a circular cross section with a tip formed in a tapered shape is disposed in a movable mold above the circular molten metal inflow gate, these are retracted (raised) The diameter of the inlet of the first circular cavities formed is larger than about twice the diameter of the circular molten metal inflow gate, and the ceiling of the first basin (the blanker at the upper limit of the plunger retreat). It is preferable that the cavity first hot water reservoir is configured so that the height of the peripheral surface of the protruding portion is higher than the height of the molten metal jet ejected from the circular molten metal inflow gate described above. Thus, when the diameter of the inlet of the hot water reservoir is about twice or more the diameter of the circular molten metal inflow gate and the gap between the tip of the raised portion and the circular molten metal inflow gate outlet is increased, the height h of the molten metal jet is: Assuming that the molten metal passage speed at the circular molten metal inflow gate is v and the acceleration of gravity is g, it can be obtained by the equation of h = v 2 / 2g. If the inlet diameter of the part is about twice or more, the ceiling of the cavity 1st hot water reservoir is higher than the height of the molten metal jet spouted from the circular molten metal inflow gate even if the casting speed is increased in the general range. As a result, the molten metal jet does not collide with the ceiling surface, and gas entrainment due to the collision can be prevented.
例えば、溶湯の給湯・充填速度は、製品の形状によっても異なるが、一般的に円形溶湯流入ゲート内の通過速度は１．０〜２．０ｍ／ｓｅｃが好ましく、その場合円形溶湯流入ゲートからの噴流高さは通常５０〜２００ｍｍ位になるが、キャビテイ第１湯溜部の天井の高さが溶湯噴流の高さよりも以上高くなっている場合、自由表面が形成され湯面に残っていた酸化物も表面に残り、そして上記湯溜部の上部に残っているガスも封じ込められたままで下降流とはならず、更に、後述するようにガス排出通路等を設けた場合には、ガスはプランジャーの外周の空隙から真空で排出されるので溶湯にガスを巻き込むこともない。他方、噴流速度が余り遅いと天井に衝突することもなく、ガスの巻き込みは減少するが、鋳込み時間が長くなり、溶湯がキャビテイ製品部内を流れる速度が遅くなり、その間に冷却凝固が進み、流速が一層低下してキャビテイ製品部内への溶湯充填が不充分となり、加圧しても圧力伝達が悪くひけ巣の発生の可能性が大きくなる。したがって、鋳込み速度はできるだけ速くする方が好ましく、このためにもキャビテイ第１湯溜部の天井高さは高くする方が好ましい。しかし、キャビテイ第１湯溜部の天井を高くしてその体積を大きくしておくと、真空吸引力が弱くなり、キャビテイ製品部内の狭い所への溶湯の充填が不充分な場合が生じる可能性があるが、プランジャー等の充分な加圧により補充充填することが可能であると共に、本発明においてプランジャーの先端部にテーパ状の凸起部が設けられている場合には、第１湯溜部の天井高さは従来と同様の高さとすることができ、その場合、凸起部の体積分、その体積を小さくすることが可能となって、真空吸引する場合も有利である。 For example, although the hot water supply / filling speed of the molten metal varies depending on the shape of the product, generally, the passing speed in the circular molten metal inflow gate is preferably 1.0 to 2.0 m / sec. The height of the jet is usually about 50 to 200 mm. However, when the height of the ceiling of the first reservoir is higher than the height of the molten metal jet, the free surface is formed and the oxidation remaining on the hot water surface. The object remains on the surface, and the gas remaining in the upper part of the hot water reservoir is contained and does not flow downward, and if a gas discharge passage is provided as will be described later, the gas is not planned. Gas is not involved in the molten metal because it is discharged in vacuum from the gap around the outer periphery of the jar. On the other hand, if the jet velocity is too slow, it will not collide with the ceiling and gas entrainment will decrease, but the casting time will become longer, the velocity at which the molten metal will flow through the cavity product will become slower, during which cooling solidification will progress, However, even if the pressure is applied, the pressure transmission is poor and the possibility of occurrence of shrinkage is increased. Therefore, it is preferable to make the casting speed as fast as possible. For this reason, it is preferable to increase the ceiling height of the cavity first hot water reservoir. However, if the ceiling of the cavity 1st hot water reservoir is raised and its volume increased, the vacuum suction force will be weakened, and there may be a case where the molten product is insufficiently filled in the narrow space in the cavity product section. However, if the plunger can be replenished and filled with sufficient pressure, and the tip of the plunger is provided with a tapered protruding portion in the present invention, the first hot water is used. The height of the ceiling of the reservoir can be the same as the conventional height. In this case, the volume of the protruding portion and its volume can be reduced, which is also advantageous in vacuum suction.
本発明の竪型鋳造装置は、前記プランジャーにより閉塞された金型キャビティ内の溶湯を加圧する加圧手段を備えたことが好ましく、該加圧手段としては、前記キャビテイ第２湯溜部の上方の可動金型に摺動自在に配設された加圧ピンを具体的に例示することができる。なお、前述のように、本発明においては、プランジャーも加圧手段の役割を果たす。加圧ピンは複数設けることが好ましく、その直径は、キャビテイ第２湯溜部の深さの２／３〜１倍が好ましい。このように、離れた位置にあるプランジャーと複数の加圧ピンとから溶湯を加圧することによって、キャビテイ内の溶湯への圧力伝達距離を短くすることにより、キャビテイ製品部に均一に圧力を伝えることができ、小さな加圧圧力で凝固時にひけ巣の発生しない鋳造品を鋳造することができる。その結果、小さな型締力の鋳造装置で緻密な組織の鋳造品を鋳造することが可能となる。また、プランジャー及び加圧ピンを製品の形態に応じて適当な位置に配置することによって、キャビテイ製品部の溶湯の圧力伝達距離をさらに短くし、圧力伝達をより均一かつ充分なものとすると、より小さな加圧圧力でひけ巣の発生を防止することができる。また、製品が大きい場合には、湯流れ及び圧力伝達距離を短くするために、円形溶湯流入ゲート及びプランジャーを製品形状に応じて複数配置し使用するとよい。この場合、各プランジャーは同調させて作用させることが好ましい。 The vertical casting apparatus of the present invention preferably includes a pressurizing means for pressurizing the molten metal in the mold cavity closed by the plunger, and the pressurizing means includes the cavity second hot water reservoir portion. A specific example is a pressure pin slidably disposed on the upper movable mold. As described above, in the present invention, the plunger also serves as the pressurizing means. It is preferable to provide a plurality of pressure pins, and the diameter is preferably 2/3 to 1 times the depth of the cavity second hot water reservoir. In this way, pressurizing the molten metal from the plunger and the plurality of pressure pins located at separate positions reduces the pressure transmission distance to the molten metal in the cavity, thereby transmitting the pressure uniformly to the cavity product part. Therefore, it is possible to cast a cast product in which no shrinkage occurs during solidification with a small pressure. As a result, it becomes possible to cast a cast product having a dense structure with a casting apparatus having a small mold clamping force. Further, by disposing the plunger and the pressure pin at an appropriate position according to the form of the product, further reducing the pressure transmission distance of the molten metal in the cavity product part, and making the pressure transmission more uniform and sufficient, It is possible to prevent the formation of a sinkhole with a smaller pressure. When the product is large, a plurality of circular molten metal inflow gates and plungers may be arranged and used in accordance with the product shape in order to shorten the hot water flow and the pressure transmission distance. In this case, each plunger is preferably operated in synchronism.
また、本発明の竪型鋳造装置は、金型キャビティがガス排出通路を備え、該ガス排出通路に連通した溶湯凝固ゾーン用空隙が、キャビテイ湯溜部に（加圧手段に近接して）設けられていることが好ましい。具体的には、溶湯凝固ゾーン用空隙が、プランジャー及び／又は加圧ピンの外周面と可動金型内周面との間に形成されるガス排出空隙又はガス排出溝を介してガス排出通路に連通していることが好ましい。かかる溶湯凝固ゾーン用空隙を単に設けておくだけで、エアベントバルブやフィルター等を配設しかつ複雑な切替弁やバルブを用いることなく、簡単にキャビテイ内を密封・閉塞することができ、また鋳造装置の稼動に際して圧力調節等の複雑な操作も不要となり、さらに故障等の発生がないことから、本発明の鋳造装置は極めて実用的であるといえる。 In the vertical casting apparatus of the present invention, the mold cavity includes a gas discharge passage, and a molten metal solidification zone gap communicating with the gas discharge passage is provided in the cavity hot water reservoir (close to the pressurizing means). It is preferable that Specifically, the molten metal solidification zone gap is a gas discharge passage through a gas discharge gap or gas discharge groove formed between the outer peripheral surface of the plunger and / or the pressure pin and the inner peripheral surface of the movable mold. It is preferable to communicate with. By simply providing a gap for the molten metal solidification zone, it is possible to easily seal and close the interior of the cavities without using a complicated switching valve or valve by installing an air vent valve or a filter. When the apparatus is in operation, complicated operations such as pressure adjustment are not required, and no failure occurs. Therefore, it can be said that the casting apparatus of the present invention is extremely practical.
より具体的に溶湯凝固ゾーン用空隙としては、プランジャー及び／又は加圧ピンと同芯に設けられ、プランジャー及び／又は加圧ピンの直径よりも１〜５mm大きい内径で１０〜４０mm程度の深さ（長さ）を有する溶湯凝固ゾーンとなる空隙を具体的に例示することができる。このように、それぞれの湯溜部の外径をプランジャー及び加圧ピンの外径よりもわずかに大きくしておくことにより、各湯溜部の外周壁に生じた凝固層が製品の中に入ることを防止することができるとともに、プランジャー及び加圧ピンの加圧抵抗を少なくすることができる。そして、上記のように、溶湯凝固ゾーン用空隙を溶湯の温度や鋳込速度に適合した寸法に設計製作しておくと、溶湯が充填された時に先湯がこの空隙部分で冷却凝固してガス排出空隙に浸入することはない。 More specifically, the molten metal solidification zone gap is provided concentrically with the plunger and / or the pressure pin, and has an inner diameter of 1 to 5 mm larger than the diameter of the plunger and / or the pressure pin and a depth of about 10 to 40 mm. The space | gap used as the molten metal solidification zone which has thickness (length) can be illustrated concretely. In this way, by setting the outer diameter of each hot water pool part to be slightly larger than the outer diameter of the plunger and the pressure pin, the solidified layer generated on the outer peripheral wall of each hot water pool part is contained in the product. While being able to prevent entering, the pressurization resistance of a plunger and a pressurization pin can be decreased. As described above, if the gap for the molten metal solidification zone is designed and manufactured to a size suitable for the temperature of the molten metal and the casting speed, the hot water is cooled and solidified in the gap when the molten metal is filled. It does not enter the discharge gap.
溶湯凝固ゾーン用空隙と隣接する上記ガス排出空隙としては、先湯が流入しない大きさや先湯が流入しない構造のものが好ましく、例えば、ガス排出空隙としては、プランジャー及び／又は加圧ピンと同芯に設けられ、プランジャー及び／又は加圧ピンの直径より０．４〜１．０mm程度大きい内径のガス排出空隙を具体的に挙げることができる。そして、金型キャビテイを真空にする際、空気の侵入を防止するために、パーテイング面にはガス排出孔、及びガス排出空隙等からなるガス排出通路を設けずにシールパッキングを設置し、ガスの残存しやすいキャビテイの高い位置、例えば湯溜部の上方にガス排出通路を設置することが好ましい。また、プランジャーや加圧各ピンの摺動部等には凡てシールパッキングを設置し金型外部からの空気の漏入を防止することが好ましい。しかし、電磁ポンプあるいは低圧鋳造方式を用いて鋳込む場合は、金型キャビテイ内の真空度を高くする必要がないので、簡単な構造のシールで充分である。 The gas discharge gap adjacent to the molten metal solidification zone gap is preferably of a size that does not allow the hot water to flow or a structure that does not allow the hot water to flow. For example, the gas discharge gap is the same as the plunger and / or the pressure pin. Specific examples include gas discharge gaps provided in the core and having an inner diameter that is approximately 0.4 to 1.0 mm larger than the diameter of the plunger and / or the pressure pin. When vacuuming the mold cavities, in order to prevent air from entering, seal packing is provided on the parting surface without providing gas discharge passages such as gas discharge holes and gas discharge gaps. It is preferable to install a gas discharge passage at a position where cavities tend to remain, for example, above the hot water reservoir. Moreover, it is preferable to install seal packing on the plunger and the sliding part of each pressure pin to prevent air leakage from the outside of the mold. However, when casting using an electromagnetic pump or a low-pressure casting method, it is not necessary to increase the degree of vacuum in the mold cavity, so a simple structure seal is sufficient.
ところで、キャビテイ内の圧力と溶湯湯面にかかる圧力の差を水柱２０００〜４０００ｍｍ程度に設定することにより、前記のように溶湯の充填速度を１．０〜２．０ｍ／秒とすることができ、かかる圧力差の場合、プランジャーや加圧ピンの外周に近接して設けられた溶湯凝固ゾーン用空隙やガス排出空隙等の２段空隙部における空気抵抗が大きくなるが、吸引側の真空度を高くすることや加圧ピンの数及び配置を適宜選択することにより、上記溶湯凝固ゾーン用空隙やガス排出空隙の設置目的を達成することができる。すなわち、先湯が２段空隙の溶湯凝固ゾーン用空隙で冷却凝固し、溶湯凝固ゾーン用空隙より狭いガス排出空隙やガス排出溝に浸入しない構造に、当業者であれば容易に設計することができる。また、溶湯凝固ゾーン用空隙で先湯を確実に冷却凝固するために、プランジャーや加圧ピンの内部を水冷することができる構造とすることもでき、更に、ベリリューム銅などの熱伝導の良い材料を用いればその効果は大きい。 By the way, by setting the difference between the pressure in the cavity and the pressure applied to the molten metal surface to about 2000 to 4000 mm, the molten metal filling speed can be set to 1.0 to 2.0 m / second as described above. In the case of such a pressure difference, the air resistance in the two-stage gap portion such as the molten metal solidification zone gap and the gas discharge gap provided close to the outer periphery of the plunger or the pressure pin increases, but the vacuum degree on the suction side The purpose of installing the molten metal solidification zone gap and the gas discharge gap can be achieved by increasing the pressure and appropriately selecting the number and arrangement of the pressure pins. In other words, those skilled in the art can easily design a structure in which the hot water is cooled and solidified in the melt solidification zone gap of the two-step gap and does not enter the gas discharge gap or gas discharge groove narrower than the melt solidification zone gap. it can. In addition, in order to cool and solidify the hot water in the molten metal solidification zone, the structure of the plunger and the pressure pin can be cooled with water, and heat conduction such as beryllium copper is good. The effect is great if materials are used.
従来の鋳造装置においては、一般に、凝固時にひけ巣の発生しない鋳造品を鋳造するため、加圧手段による溶湯の加圧速度を大きくし、かつ急速に加圧することが行われているが、この場合、圧力伝達が良すぎて型開き力が大きくなりバリを吹き、型締め力も大きくする必要がある。しかし、反対に加圧速度を遅くすると、溶湯の凝固収縮に追いつかずひけ巣が発生することになる。他方、本発明において真空吸引を用いると、小さな加圧圧力で凝固時にひけ巣の発生しない鋳造品を鋳造することができるので、型開き力あるいは型開き量を検出して加圧速度を所定の速度に調節して、バリ吹きを防止しうる小さい型締め力でも均一かつ充分な圧力伝達を行うことができる。このように本発明において真空吸引を用いた場合においては、加圧時のプランジャーや加圧ピンの進出速度をキャビテイ製品部内の溶湯の凝固収縮速度に適応した速度となるようにプログラム制御を行う等、加圧速度を調節することにより、小さい型締め力のプレス装置でバリ吹きを防止しながらひけ巣の発生を防止することができ、例えば、パスカルの原理が働かない凝固収縮中の溶湯に対する加圧力及び加圧速度を、バリの吹かない範囲で凝固速度に応じて制御することによって、従来の高圧法に比較して１／３〜１／５の小さい型締力の装置で、酸化物、凝固層の混入やガスの巻き込みのない緻密な組織の鋳造品を得ることができる。 In conventional casting apparatuses, in general, in order to cast a cast product in which no shrinkage occurs during solidification, the pressurizing means of the molten metal by the pressurizing means is increased and rapidly pressurized. In this case, the pressure transmission is too good, the mold opening force becomes large, burrs are blown, and the mold clamping force needs to be increased. On the other hand, if the pressurization rate is slowed down, a shrinkage nest will occur without catching up with the solidification shrinkage of the melt. On the other hand, when vacuum suction is used in the present invention, a cast product that does not generate a shrinkage nest at the time of solidification can be cast with a small pressurizing pressure. By adjusting the speed, uniform and sufficient pressure transmission can be performed even with a small clamping force that can prevent burr blowing. As described above, when vacuum suction is used in the present invention, the program control is performed so that the advancement speed of the plunger or the pressure pin during pressurization is adapted to the solidification contraction speed of the molten metal in the cavity product section. By adjusting the pressurization speed, it is possible to prevent the occurrence of sink marks while preventing burrs from being blown with a press device with a small clamping force. For example, for the melt during solidification shrinkage where Pascal's principle does not work By controlling the pressurizing force and pressurizing speed according to the solidification rate within the range where burrs do not blow, it is possible to reduce the oxide with a device with a small clamping force of 1/3 to 1/5 compared with the conventional high pressure method. In addition, it is possible to obtain a cast product having a dense structure without mixing of a solidified layer and entrainment of gas.
また、スクイズ鋳造等の竪型ダイカスト法の場合、アキュラッドピン（センターピン）による加圧を早くすると鋳込みプランジャーを押し下げることになるので、少し時間を遅らせて、すなわち溶湯流入ゲート部の凝固が進み、プランジャーへの圧力伝達が小さくなってから加圧するので、キャビテイ内の溶湯の凝固も進行し、溶湯補充には大きい圧力を必要とし、場合によってはそのタイミングが合わず、ひけ巣が発生することがある。これに対して、本発明においては、プランジャーが溶湯流入ゲートの閉塞手段としての役割と充填された溶湯を加圧する加圧手段の役割を果たすので、まだ凝固の進行の少ない段階から加圧して溶湯を補充充填することができ、また、プランジャーと所定の位置に配設した複数の加圧ピンによって加圧することにより、圧力伝達距離も短く、小さい圧力で均一かつ充分な補充充填を行うことができる。このように加圧圧力を低圧とすることができる結果、金型の型締め力も小さくて済み、型締め装置や金型のコストを低廉に抑えることができる。また、この鋳込み速度及び加圧開始速度がスクイズ鋳造よりも早いので、薄肉鋳造が可能になり、更に生産サイクルタイムは短くなり、生産性も向上する。また、上述したように、円形溶湯流入ゲート及びプランジャーを複数配置することにより、従来よりも大きい製品を鋳造することができる。 In addition, in the case of vertical die casting such as squeeze casting, if the pressure by the acurad pin (center pin) is accelerated, the casting plunger is pushed down, so that the time is delayed a little, that is, the molten metal inflow gate part is solidified. Since the pressure is applied after the pressure is reduced to the plunger, the solidification of the molten metal in the cavity progresses, and a large pressure is required to replenish the molten metal. There are things to do. On the other hand, in the present invention, the plunger serves as a closing means for the molten metal inflow gate and a pressing means for pressurizing the filled molten metal. The molten metal can be replenished and filled with a plunger and a plurality of pressure pins arranged at predetermined positions, so that the pressure transmission distance is short and uniform and sufficient replenishment can be performed with a small pressure. Can do. As a result of the pressurization pressure being reduced in this way, the mold clamping force of the mold can be reduced, and the cost of the mold clamping apparatus and the mold can be kept low. In addition, since the casting speed and the pressure start speed are faster than the squeeze casting, the thin-wall casting can be performed, the production cycle time is further shortened, and the productivity is improved. Moreover, as above-mentioned, a larger product than before can be cast by arrange | positioning multiple circular molten metal inflow gates and plungers.
本発明の堅型鋳造方法は、本発明の竪型鋳造装置を用いて、溶湯保持炉から鋳込ストークを通じて溶湯を金型のキャビテイ内へ鋳込み、溶湯がキャビテイ内を充填した後、固定金型に設けられている溶湯流入ゲートを塞ぎ、その後、金型キャビテイ内の溶湯を加圧して、凝固時にひけ巣の発生がなくかつガスの巻込みのない鋳造品を鋳造することを特徴とするが、加圧ピンの後退位置で、金型キャビテイ内への溶湯の充填を開始し、先湯の流速をキャビテイ第２湯溜部で減速させ、ガス排出空隙を介して金型キャビテイ内のガスを排出させながら、溶湯凝固ゾーン用空隙の溶湯を冷却凝固させ、金型キャビテイ内に溶湯が充填密封された後、加圧ピンを前進させてキャビテイ第２湯溜部の溶湯を加圧することが好ましく、また、複数の溶湯凝固ゾーンに隣接するガス排出空隙から真空ガス抜きを行うことによってガスの巻き込みをより減少せしめると共に、プランジャー及び複数の加圧ピンから溶湯を加圧することによって圧力伝達距離を短くすることが好ましい。そして、溶湯が凝固しこれに対する補充充填が完了したら短い冷却時間を経て可動プラテンによって可動金型を上昇させ、これとともに持ち上げられて製品素材をプランジャー並びに加圧ピン及び押し出しピンで可動金型から押し出し、更に押し出しピンで突き出してプランジャー、加圧ピンから抜き出して製品素材を取り出し、上法により成型することによりひけ巣の発生やガス巻込みがなく、緻密な組織の鋳造製品を得ることができる。また、かかる動作を毎回繰り返すために、溶湯凝固ゾーン用空隙の凝固溶湯は毎回取り除かれ、ガス排出用通路に目詰まりを起こすことがない。 The solid casting method of the present invention uses the vertical casting apparatus of the present invention to cast the molten metal from the molten metal holding furnace through the casting stalk into the cavity of the mold, and after the molten metal fills the cavity, the stationary mold The molten metal inflow gate provided in the mold cavity is closed, and then the molten metal in the mold cavities is pressurized to cast a cast product that does not cause shrinkage and does not entrain gas during solidification. In the retreat position of the pressurizing pin, the filling of the molten metal into the mold cavity is started, the flow rate of the hot water is decelerated in the cavity 2nd hot water reservoir, and the gas in the mold cavity is discharged through the gas discharge gap. It is preferable that the molten metal in the molten metal solidification zone is cooled and solidified while being discharged, and after the molten metal is filled and sealed in the mold cavity, the pressure pin is advanced to pressurize the molten metal in the second hot water reservoir. More than one molten metal From the gas discharge gap which is adjacent to the zone with allowed to reduce further the entrainment of gas by performing vacuum degassing, it is preferable to shorten the pressure transmission distance by pressurizing the molten metal from the plunger and a plurality of pressure pins. When the molten metal is solidified and replenishment filling is completed, the movable mold is lifted by the movable platen after a short cooling time, and the product material is lifted together with the plunger, the pressure pin and the push pin from the movable mold. Extrusion, extruding with an extruding pin, extraction from the plunger and pressure pin, taking out the product material, and molding by the above method, it is possible to obtain a cast product with a dense structure without generation of shrinkage and gas entrainment it can. Further, in order to repeat this operation every time, the molten metal in the molten metal solidification zone gap is removed every time, and the gas discharge passage is not clogged.
以下、本発明の実施例を図面により具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。図１は本発明の竪型鋳造装置の概略縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は溶湯の鋳込み状態を示す説明図、図４は図３に続く作動状態を示す説明図、図５は加圧ピンの作動状態のうち溶湯流入前の状態を示す説明図、図６は図５に続く作動状態を示す説明図である。また図１〜図６中、１は固定金型、２は可動金型、５は鋳込ストーク、９はキャビテイ製品部、１０は円形溶湯流入ゲート、１１はキャビテイ第１湯溜部、１３はプランジャー先端の凸起部、１４はプランジャー、１７は溶湯凝固ゾーン用空隙（プランジャー外周）、１９はキャビテイ第２湯溜部、２０は加圧ピン、２１は溶湯凝固ゾーン用空隙（加圧ピン外周）、２９はプランジャーガス排出孔、３４は加圧ピンガス排出孔を示す。 Examples of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a vertical casting apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1, FIG. 3 is an explanatory view showing a cast state of molten metal, and FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the state before the molten metal flows in the operating state of the pressure pin, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operating state following FIG. 1 to 6, 1 is a fixed mold, 2 is a movable mold, 5 is cast stalk, 9 is a cavity product section, 10 is a circular molten metal inflow gate, 11 is a cavity first hot water reservoir, and 13 is Projection at the tip of the plunger, 14 is a plunger, 17 is a gap for molten metal solidification zone (plunger outer circumference), 19 is a cavity second hot water reservoir, 20 is a pressure pin, and 21 is a gap for molten metal solidification zone (acceleration). Pressure pin outer periphery), 29 is a plunger gas discharge hole, and 34 is a pressure pin gas discharge hole.
図１〜図６に示される本発明の一実施形態に係る鋳造装置は、上下に移動して型閉型開を行うことができる、鋳造装置下部の水平な固定プラテン３に取り付けられた固定金型１と鋳造装置上部の水平な可動プラテン４に取り付けられた可動金型２と、固定金型１の下方に取り付けられ、その下端が溶湯保持炉６内の溶湯７の湯面８の下に入っている鋳込ストーク５とを備えている。そして、かかる固定金型１と可動金型２との型閉により、キャビテイ製品部９とキャビテイ第１湯溜部１１とキャビテイ第２湯溜部１９の他、キャビテイ製品部９とキャビテイ第１湯溜部１１とを連通するサイドゲート１２とを備えた金型キャビテイが形成されるようになっている。また、金型の取り付けは、型締めプレス装置（図示せず）の可動プラテン４を引き上げた状態で、鋳込ストーク５を取りつけた固定金型１と可動金型２からなる金型のセットを装入し、固定プラテン３上に置き、可動プラテン４を可動金型２の上面に接触するまで下降させ、固定金型１を固定プラテン３に、可動金型２を可動プラテン４に取り付け、金型キャビテイ内の溶湯に圧力を加えたときの反力によって型が開かない型締力を持った油圧シリンダーで可動プラテン４を押圧することにより行うようになっている。尚、図示されているシールパッキング３５，３８は真空吸引鋳込の場合のみ必要なものである。
A casting apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 6 is a fixed metal attached to a horizontal fixed platen 3 at the bottom of the casting apparatus that can move up and down to open the mold. The mold 1 and the
固定金型１には、金型キャビテイに溶湯を供給して湯先を噴出させるための円形溶湯流入ゲート１０が設けられている。そして、この円形溶湯流入ゲート１０上方の可動金型２には、油圧シリンダ２５が配設されており、該油圧シリンダ２５には油圧によりプランジャー１４を進退させることができるプランジャー用ピストン２３が収納されている。プランジャー１４は円柱状部材であって、先端部に凸起部１３を備えている。この凸起部１３は、プランジャー１４の昇降移動距離に対応する長さを有していると共に、その先端部は曲面状かつテーパ状に形成されており、その先端は円形溶湯流入ゲート１０付近まで達している。凸起部１３がテーパー状に形成されていることにより、先端が円形溶湯流入ゲート１０付近まで達していても溶湯が流入時に抵抗とならず、ガスの巻き込みを防止することができる。金型キャビテイに溶湯の充填が完了した後、プランジャー１４をピストン２４によって前進させ、プランジャー１４の先端部の凸起部１３によって円形溶湯流入ゲート１０を閉塞し、その後引続いてプランジャー１４をピストン２３によって前進させ、キャビテイ製品部９内の未充填空隙の体積分及び凝固収縮体積分の溶湯をキャビテイ第１湯溜部１１から加圧補給する。その時、プランジャー１４の直径、ストロークが大きいので充分量の溶湯を補充及び加圧充填することができる。
The fixed mold 1 is provided with a circular molten
プランジャー１４による加圧の際にも、鋳込ストーク５内の湯面にわずかに発生する酸化物、円形溶湯流入ゲート１０入口で冷却されて形成される湯先表面の凝固層や噴流によって発生するガス巻き込み層は、ゲート噴流１５によって全部湯溜部１１の最上部に集まり、プランジャー１４によって押し出されることなくキャビテイ第１湯溜部１１に残留し、キャビテイ製品部９に流入することはなく、その結果、これらを原因とする鋳造不良は皆無になる。また、プランジャー１４の外周には、ガス排出孔２９に連通するガス排出空隙１８や溶湯凝固ゾーン用空隙１７からなる２段空隙が設けられている。このガス排出孔２９は、注湯時に真空吸引を行うための真空装置（図示せず）に流量制御バルブ（図示せず）を有する配管を介して連結されている。さらに、溶湯凝固ゾーン用空隙１７で形成された凝固層は、図４ｄに示されるように、製品素材と共に取り出されるので、ガスの真空吸引通路は鋳造の度に確保される。
Even when pressure is applied by the
真空吸引法の場合、キャビテイ内が減圧されると溶湯保持炉６内の溶湯７は大気圧によって鋳込ストーク５内に押し上げられ、固定金型１の円形溶湯流入ゲート１０を通じてキャビテイ製品部９内に充填される。この時のキャビテイ内の真空度は、溶湯の円形溶湯流入ゲート１０の通過速度が早く噴流となって上方に噴出するように設定されている。また、図３に示すように、一般的にキャビテイ第１湯溜部１１の入口直径ｄ1が円形溶湯流入ゲート１０の径ｄの約２倍以上に構成され、またプランジャー１４の外径ｄｓは、湯溜部１１の内壁に発生した凝固層を押出さないように湯溜部１１の入口直径ｄ1よりもわずかに小さく構成され、さらにキャビテイ第１湯溜部１１の天井高さ（プランジャーの凸起部の周囲部（前面））は式；ｈ＝ｖ2／２ｇ（式中、ｈは噴流到達高さ、ｖは円形溶湯流入ゲート通過速度、ｇは重力の加速度を示す。）で計算される円形溶湯流入ゲート１０を通過した溶湯噴流１５が到達する高さｈよりも高く構成されている。したがって、充填初期において噴流がキャビテイ第１湯溜部１１の天井に衝突することなく、また、前述のように、凸起部１３の先端部がテーパ状に形成されスムーズな溶湯の流入を可能としているので、その上部には溶湯噴流１５の自由表面が形成され、この部分の下降流はなくなるので、溶湯表面のわずかの酸化物は静止状態を保ち、また湯溜部１１の上部に残ったガスを溶湯１６に巻き込むこともなくなる結果、これら円形溶湯流入ゲート１０を通過した溶湯噴流１５の先端にあるわずかな酸化膜、凝固層は全部キャビテイ第１湯溜部１１中に残留し、酸化物やガスの巻き込みのない清浄な溶湯のみがサイドゲート１２を通過してキャビテイ製品部９内に充填されることになる。
In the case of the vacuum suction method, when the inside of the cavities is depressurized, the
またキャビテイ製品部９の端部上方には、１つまたは２つ以上の小さなキャビテイ第２湯溜部１９が形成されており、該湯溜部１９の上方の可動金型２には、油圧シリンダ３１が配設されており、該油圧シリンダ３１には油圧により加圧ピン２０をキャビテイ第２湯溜部１９へ進退させることができる加圧ピン用ピストン３０が収納されている。上記２つの加圧ピン２０は、型開閉方向と平行で型パーテイング面と直交する方向の軸芯を有し、シールパッキング３３を介して可動金型２に液密に設けられている。これら加圧ピン２０の外周にも、ガス排出孔３４に連通するガス排出空隙２２や溶湯凝固ゾーン用空隙２１からなる２段空隙が設けられている。このガス排出孔３４も、注湯時に真空吸引を行うための真空装置に、流量制御バルブを有する配管を介して連結されている。そして、プランジャー１４によってキャビテイ製品部９内の補充充填を行うと共に、これら加圧ピン２０を押し出し、キャビテイ第２湯溜部１９を介してキャビテイ製品部９の溶湯を加圧するようになっている。また、加圧ピン２０の外径はキャビテイ第２湯溜部１９の入口の直径よりもわずかに小さく構成されている。これら加圧ピン２０も毎回摺動するので溶湯凝固ゾーン用空隙２１で形成された凝固層は製品素材についた状態で図示されていない押出ピンによって押し出されガス通路穴に残らず、ガスの真空吸引通路は確保されるようになっている。
One or two or more small cavity second
次に作用について説明する。型締完了後キャビテイ内を、プランジャー１４及び加圧ピン２０の外周に近接して設けられた溶湯凝固ゾーン用空隙１７，２１、ガス排出空隙１８，２２及びガス排出孔２９，３４を通じて真空吸引することにより減圧し、溶湯１６を鋳込ストーク５を通じてキャビテイ第１湯溜部１１に吸い上げる。溶湯１６は鋳込ストーク５を上昇し固定金型１の円形溶湯流入ゲート１０を通過して噴出し（図３）、次いでキャビテイ製品部９内に充填される。また、鋳込手段として電磁ポンプ、低圧鋳造方式を用いる時は真空吸引力は小さくてよい。一般的に、キャビテイ製品部９内の流動抵抗があるので、加圧ピン下方のキャビテイ第２湯溜部１９に溶湯が到達する前に、円形溶湯流入ゲート１０の上部にあるキャビテイ第１湯溜部１１が溶湯で充填される（図４ａ）が、ガス排出孔２９，３４を通じての真空吸引により、先湯が２段空隙の溶湯凝固ゾーン用空隙１７，２１に入ってくると、通路が狭く、溶湯の熱容量が少なく、反対に冷却面積が大きいので冷却速度が大きく、凝固が進み流動性が低下し、加えて、真空吸引による力はそれ程大きくないことから、溶湯の先端は溶湯凝固ゾーン用空隙１７の途中で停止し、凝固してガス排出空隙１８に浸入することはない。
Next, the operation will be described. After completion of mold clamping, the inside of the cavity is vacuumed through molten metal
キャビテイ内の溶湯の流れが停止すると、吸引ガスの流れも停止してガス排出通路等の真空度が高くなるので、これを充填完了の信号として検知して、直ちにプランジャー１４を前進させ、その先端凸起部１３を円形溶湯流入ゲート１０に挿入閉塞する（図４ｂ）。このようにキャビテイ製品部９及びキャビテイ第１湯溜部１１内の溶湯が鋳込ストーク５に逆流しないように閉塞した後、引続きプランジャー１４を進出させ加圧し、キャビテイ第１湯溜部１１内の半凝固状態の溶湯をキャビテイ製品部９に補充充填する（図４ｃ）。充填が完了し冷却が始まると、溶湯１６の凝固収縮が生起するため、プランジャー１４に高圧力を加えて進出させ、凝固収縮体積に応じた補充を行う。プランジャー１４の先端凸起部１３による円形溶湯流入ゲート１０の閉塞時、プランジャー１４の先端凸起部１３と円形溶湯流入ゲート１０との接触が仮に完全で無くても、小さい空隙に存在する溶湯は早く冷却凝固し、溶湯が円形溶湯流入ゲート１０からの鋳込ストーク５に逆流することなく、また、ゲート１０及び鋳込ストーク５内の溶湯は真空による引き上げ力がなくなるか、電磁ポンプの場合は電流を逆流させ、低圧鋳造方式の場合は溶湯炉内圧を開放することで、溶湯保持炉に落下する。
When the flow of the molten metal in the cavity stops, the flow of the suction gas also stops and the degree of vacuum in the gas discharge passage etc. increases, so this is detected as a filling completion signal, and the
プランジャー１４による補充充填の場合は、湯溜内壁に発生している凝固層を加圧することなく、圧力伝達距離も短くすることで抵抗も小さく、プランジャー１４の加圧シリンダーの力も小さくて済み、油圧シリンダー内の油圧も低い状態で進出させることができる。このプランジャー１４の進出による補充充填により、溶湯がキャビテイ製品部９及びキャビテイ第２湯溜部１９を補充充填した後（図６ａ）、加圧ピン２０を進出させることになる（図６ｂ）。かかる加圧ピン２０による加圧は、プランジャー１４による充填完了、加圧とタイミング良く連動して行う。プランジャー１４の進出による凝固収縮体積に応じた補充は、キャビテイ製品部９の反対側の端部までは圧力伝達が難しいので、端部周辺の加圧ピン２０を作動させて加圧し、全面的に凝固凝縮によるひけ巣のない緻密な組織の製品を得ることができる。キャビテイ製品部９内の溶融金属の冷却凝固が完了した後、型開きを行い可動金型で持ち上げられた製品素材は各加圧ピン及び押し出しピンによって押し出され取り出すことができる（図４ｄ、図６ｃ）。
In the case of replenishment filling with the
以上のような、本発明の一実施形態に係る鋳造装置によれば、低コストかつ構造が簡単で稼動運転中のトラブルが少なく、閉塞されたキャビテイ内の溶湯を有効に加圧してひけ巣の発生のない鋳造品を鋳造することのできる。また、プランジャー及び加圧ピン外周のガス排出系の構造は単純であり、運転中のトラブルの発生は少なくなる。特に真空吸引機構を用いると、金型キャビテイ内の湯流れが良く薄肉鋳造を可能にし、溶湯の先湯が狭い溶湯凝固ゾーン用空隙に流入すると熱量量が小さく冷却面積が大きく、そこで直ちに凝固し停止して、ガス排出空隙通路に浸入することはない。また、キャビテイ第１湯溜部の深さを深くしたことにより、プランジャーのストロークを長くすることができ、キャビテイ製品部内の補充充填及び凝固収縮に対して充分な体積の溶湯をプランジャーによって圧入して、より緻密な組織で強度のある鋳造品を得ることができる。また、円形溶湯流入ゲートの内径よりもわずかに小径のプランジャーの先端凸起部で円形溶湯流入ゲートを閉塞させることによって、ストーク内の溶湯を早く保持炉に戻すとともに製品の取り出しを容易にすることができる。 According to the casting apparatus according to one embodiment of the present invention as described above, the cost is low, the structure is simple, there are few troubles during operation, and the molten metal in the closed cavity is effectively pressurized to reduce the shrinkage. It is possible to cast castings that do not generate. Further, the structure of the gas discharge system around the plunger and the pressure pin is simple, and the occurrence of trouble during operation is reduced. Especially when a vacuum suction mechanism is used, the molten metal flow in the mold cavities is good and thin wall casting is possible. When the molten metal flows into the narrow space for the molten metal solidification zone, the amount of heat is small and the cooling area is large. It stops and does not enter the gas discharge gap passage. Also, by increasing the depth of the cavity 1st hot water reservoir, the stroke of the plunger can be lengthened, and a sufficient volume of molten metal for refilling and coagulation shrinkage in the cavity product section is press-fitted by the plunger. Thus, it is possible to obtain a cast product having a dense structure and strength. In addition, the molten metal in the stalk is returned to the holding furnace quickly and the product can be easily taken out by closing the circular molten metal inflow gate with the protruding portion of the plunger slightly smaller than the inner diameter of the circular molten metal inflow gate. be able to.
さらに、金型キャビテイに溶湯を充填するとき、溶湯保持炉から直接充填するために高圧射出装置を必要とせず、充填後、円形溶湯流入ゲートを閉塞して小さな圧力で必要充分な加圧をすることができるので、従来の高圧法の１／３〜１／５の型締力で対応でき、鋳造装置のコストが大幅に安くなり、ゲート部分の肉厚が薄く冷却時間が短く、サイクルタイムが短くなり鋳造品のコストを大幅に引き下げることができる。また、溶湯を保持炉から直接供給するので酸化物が発生することもなく、その通路が短いことによって凝固層の発生も少なく、円形溶湯流入ゲートの出口に適当な高さを持つキャビテイ第１湯溜部を設けることによって噴流が天井に衝突することもなく、ガスの巻き込みをなくすとともに、わずかに残った酸化物や凝固層をキャビテイ第１湯溜部に滞留させることができ、その結果不純物の無い緻密な組織の鋳造品を得ることができる。また、溶湯のキャビテイへの充填を真空吸引のみや低圧鋳造方式で行う場合は、設備費が安くなるだけでなく、炉の湯面を広くしストークを２つ以上複数配置し、大型の鋳造品を鋳造することもできる。 Furthermore, when filling the mold cavities with the molten metal, a high pressure injection device is not required to fill the molten metal directly from the molten metal holding furnace, and after filling, the circular molten metal inflow gate is closed and sufficient pressure is applied with a small pressure. Therefore, the mold clamping force of 1/3 to 1/5 that of the conventional high pressure method can be used, the cost of the casting equipment is greatly reduced, the gate part is thin and the cooling time is short, and the cycle time is short. It becomes shorter and the cost of the casting can be greatly reduced. In addition, since the molten metal is supplied directly from the holding furnace, no oxide is generated, and since the passage is short, the generation of a solidified layer is small, and the cavity 1st hot water having an appropriate height at the outlet of the circular molten metal inflow gate. The provision of the reservoir prevents the jet from colliding with the ceiling, eliminates entrainment of gas, and allows a slight remaining oxide or solidified layer to stay in the cavity 1 hot water reservoir. It is possible to obtain a cast product having no dense structure. In addition, when filling molten metal into the cavity only by vacuum suction or low-pressure casting, not only the equipment cost is reduced, but also the furnace surface is widened and two or more stalks are arranged to provide a large casting. Can also be cast.
１ 固定金型
２ 可動金型
３ 固定プラテン
４ 可動プラテン
５ 鋳込ストーク
６ 溶湯保持炉
７，１６ 溶湯
８ 湯面
９ 金型キャビテイ
１０ 円形溶湯流入ゲート
１１ キャビテイ第１湯溜部
１２ サイドゲート
１３ 凸起部
１４ プランジャー
１５ 噴流
１７ 溶湯凝固ゾーン用空隙
１８ ガス排出空隙
１９ キャビテイ第２湯溜部
２０ 加圧ピン
２１ 加圧ピン溶湯凝固ゾーン用空隙
２２ 加圧ピン外周ガス排出空隙
２３ プランジャー用ピストン
２５ 油圧シリンダ
２７ プランジャー シールパッキング
２９ プランジャー 排出通路
３０ 加圧ピン ピストン
３１ 加圧ピン 油圧シリンダ
３２ 圧力油入口
３３ 加圧ピン シールパッキング
３４ 加圧ピン ガス排出通路
３５ 金型シールパッキング
３６ プランジャー冷却水穴
３７ 加圧ピン冷却水穴
３８ ストークシールパッキング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (18)
前記金型キャビティに連通する前記固定金型に形成された溶湯流入ゲートに連通して設けられた鋳込ストークと、
該鋳込ストークを通して下方から溶湯保持炉の溶湯を前記金型キャビテイ内へ供給充填する鋳込手段と、
前記溶湯流入ゲートを上方から塞ぐことができるプランジャーとを備えた竪型鋳造装置であって、
前記プランジャーが先端部に凸起部を有して、該プランジャーの凸起部が前記溶湯流入ゲートに挿入して該溶湯流入ゲートを塞ぐと共に、プランジャーの凸起部の周囲部が金型キャビティ内に充填された溶湯を加圧するよう構成されていることを特徴とする竪型鋳造装置。 A lower fixed mold and an upper movable mold capable of forming a mold cavity;
Cast stalk provided in communication with a molten metal inflow gate formed in the fixed mold communicating with the mold cavity;
Casting means for supplying and filling molten metal of the molten metal holding furnace into the mold cavity from below through the casting stalk,
A vertical casting apparatus provided with a plunger capable of closing the molten metal inflow gate from above,
The plunger has a protruding portion at the tip, and the protruding portion of the plunger is inserted into the molten metal inflow gate to close the molten metal inflow gate, and the peripheral portion of the protruding portion of the plunger is a metal. A vertical casting apparatus configured to pressurize molten metal filled in a mold cavity.
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