JP2011016163A - Casting apparatus - Google Patents

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Kuniaki Miura
邦明 三浦
Makoto Asaha
信 浅葉
Tatsuo Machida
辰雄 町田
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Sukegawa Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To cast a casting wherein the temperature of a molten metal is rapidly dropped after filling the molten metal in a die, thereby the casting cycle can be shortened, any so-called shrinkage cavity or shrinkage looseness easy to be formed during the solidification of the molten metal is not formed, and the surface of the casting is excellent.SOLUTION: A casting apparatus is constituted so that a molten metal is filled in a die 4 from a molten metal tank where the metal is stored in a molten state via a stoke 8, and the molten metal is solidified in the die 4 to form a casting. In the casting apparatus, a cooling means is provided on the die 4. A mist cooling means is provided, which forcibly feeds the mist to mist pipes 26, 27 embedded in the die 4 from an atomizer 19. The cooling means is provided only on an upper die 6 opposite to a sprue 9, out of the die 4. In addition, a heating means for heating the die 4 is provided in order to form the temperature gradient from the sprue 9 to the side opposite thereto in the die 4.

Description

本発明は金属が溶融状態で収納された溶融金属槽から溶融金属を金型に充填した後、この金型内で溶融金属を凝固させて鋳物を成型する鋳造装置に関し、特に金型に充填された溶融金属の冷却、硬化時に溶融金属の部分的な凝縮により生じるいわゆる引け巣や引け緩みが生じにくくした鋳造装置に関する。   The present invention relates to a casting apparatus that fills a mold with molten metal from a molten metal tank in which the metal is stored in a molten state, and then solidifies the molten metal in the mold to form a casting, and in particular, the mold is filled. The present invention relates to a casting apparatus in which so-called shrinkage cavities and loosening caused by partial condensation of molten metal during cooling and hardening of the molten metal are difficult to occur.

溶湯と鋳物形状のキャビティとの間の圧力差を利用して、キャビティ内に溶湯を充填して鋳造する方法に、低圧鋳造法、差圧鋳造法及び減圧鋳造法等がある。このうち低圧鋳造法は、溶解金属を収納した密閉炉に不活性ガスや二酸化炭素等のガスによる比較的低い圧力を付加し、この圧力で密閉炉内の溶融金属をストークを介して上方に押し上げ、密閉炉の上位に配置された鋳型に溶融金属を充填し、鋳物を製造する方法である。この低圧鋳造法は、車輌の部材等に使用されるアルミニウム合金等の鋳物製品を製造するのに広く利用されている。   There are a low pressure casting method, a differential pressure casting method, a reduced pressure casting method, and the like as a method of casting by filling a molten metal into a cavity using a pressure difference between a molten metal and a casting-shaped cavity. Among these, the low-pressure casting method applies a relatively low pressure by a gas such as an inert gas or carbon dioxide to a closed furnace containing molten metal, and this pressure pushes the molten metal in the closed furnace upward through stalk. This is a method of manufacturing a casting by filling molten metal into a mold placed above a closed furnace. This low-pressure casting method is widely used for producing cast products such as aluminum alloys used for vehicle members and the like.

図６は従来の低圧鋳造装置を示す断面図である。気密に密閉された密閉炉１の上部に設けたガス注入口２０に不活性ガスや二酸化炭素等のガスの図示してない供給源が接続され、密閉炉１の中にガスが圧送される。密閉炉１の内部に上面が開口した耐熱黒鉛容器であるルツボ２が収納され、このルツボ２の外壁に沿ってヒータ３が配設されている。このルツボ２の中央部に密閉炉１の蓋に取付けられたストーク８の下端が浸漬されている。密閉炉１の上に下金型５と上金型６とからなる金型４が配置されている。下金型５と上金型６との合わせ面にそれぞれ凹部が形成されており、この下金型５と上金型６とを重ね合わせたときに、前記凹部により鋳物形状のキャビティ１０が形成される。またこのキャビティ１０内には必要に応じて中子７が収納される。前記ストーク８の上端は金型４の底部に設けられたキャビティ１０に通じる湯口９に接続されている。   FIG. 6 is a sectional view showing a conventional low-pressure casting apparatus. A supply source (not shown) of a gas such as an inert gas or carbon dioxide is connected to a gas inlet 20 provided at the top of the hermetically sealed hermetic furnace 1, and the gas is pumped into the hermetic furnace 1. A crucible 2, which is a heat-resistant graphite container having an upper surface opened, is accommodated in the closed furnace 1, and a heater 3 is disposed along the outer wall of the crucible 2. The lower end of the stalk 8 attached to the lid of the closed furnace 1 is immersed in the center of the crucible 2. A mold 4 including a lower mold 5 and an upper mold 6 is disposed on the closed furnace 1. Concave portions are respectively formed on the mating surfaces of the lower die 5 and the upper die 6, and when the lower die 5 and the upper die 6 are overlapped, a casting-shaped cavity 10 is formed by the concave portions. Is done. A core 7 is accommodated in the cavity 10 as necessary. The upper end of the stalk 8 is connected to a gate 9 that leads to a cavity 10 provided at the bottom of the mold 4.

このような鋳造装置においては、不活性ガスをガス注入口２０から密閉炉１内に注入する。このガス圧力により、ルツボ２内の溶融金属の湯面が加圧されて、溶融金属溶湯が押し上げられ、ストーク８を介して金型のキャビティ１０内に充填される。キャビティ１０に充填した溶融金属が冷却されて凝固した後、図示していない油圧機構により上金型６を上昇させてキャビティ１０を開き、下金型５から鋳物を取り出す。   In such a casting apparatus, an inert gas is injected into the closed furnace 1 from the gas injection port 20. With this gas pressure, the molten metal surface in the crucible 2 is pressurized and the molten metal is pushed up and filled into the mold cavity 10 via the stalk 8. After the molten metal filled in the cavity 10 is cooled and solidified, the upper mold 6 is raised by a hydraulic mechanism (not shown) to open the cavity 10 and take out the casting from the lower mold 5.

図７は密閉炉１’に収納した溶融金属をストーク８’を通して湯溜め１２に送り、この湯溜め１２から金型４のキャビティ１０内に充填する例である。密閉炉１’の中の溶融金属は浸漬ヒータ１３で加熱され、溶融状態が維持される。密閉炉１’の中へは溶湯供給口１１から溶融金属が供給される。ストーク８’から湯溜めに至る部分は溶融金属の温度低下による凝固を防ぐためヒータ３で加熱される。その他の構成は基本的に図６の従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。   FIG. 7 shows an example in which the molten metal stored in the closed furnace 1 ′ is sent to the sump 12 through the stalk 8 ′ and filled into the cavity 10 of the mold 4 from the sump 12. The molten metal in the closed furnace 1 ′ is heated by the immersion heater 13 to maintain the molten state. Molten metal is supplied from the molten metal supply port 11 into the closed furnace 1 ′. The portion from the stalk 8 'to the hot water reservoir is heated by the heater 3 to prevent the molten metal from solidifying due to a decrease in temperature. Other configurations are basically the same as those of the conventional example of FIG. 6, and the same portions are indicated by the same reference numerals.

図８は図６により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわちストーク（ダクト）８の中間部の外側に溶融金属電磁ポンプの誘導子１４を設け、これに対応してストーク８の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８の中の溶融金属に上方の推力を与え、溶融金属を金型４のキャビティ１０内に充填する。その他の構成は基本的に図６の従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。   FIG. 8 shows the conventional casting apparatus described above with reference to FIG. 6, in which the molten metal is pumped into the mold 4 by a molten metal electromagnetic pump regardless of the gas pressure. That is, an inductor 14 of a molten metal electromagnetic pump is provided outside the intermediate portion of the stalk (duct) 8, and a core 15 for forming a magnetic path of a magnetic field generated by the inductor 14 in the stalk 8 correspondingly. Is arranged. A three-phase current is passed through the inductor 14, thereby generating a moving magnetic field between the inductor 14 and the core 15, giving an upward thrust to the molten metal in the stalk 8. The cavity 10 is filled. Other configurations are basically the same as those of the conventional example of FIG. 6, and the same portions are indicated by the same reference numerals.

図９は図７により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわちストーク（ダクト）８‘の中間部の外側に溶融金属電磁ポンプの誘導子１４を設け、これに対応してストーク８’の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８‘の中の溶融金属に上方の推力を与え、溶融金属を金型４のキャビティ１０内に充填する。その他の構成は基本的に図７の従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。   FIG. 9 shows the conventional casting apparatus described above with reference to FIG. 7, in which the molten metal is pumped into the mold 4 by a molten metal electromagnetic pump regardless of the gas pressure. That is, an inductor 14 of a molten metal electromagnetic pump is provided outside the middle portion of the stalk (duct) 8 ', and a magnetic path for a magnetic field generated by the inductor 14 is formed in the stalk 8' correspondingly. A core 15 is arranged. A three-phase current is passed through the inductor 14, thereby generating a moving magnetic field between the inductor 14 and the core 15, and applying an upward thrust to the molten metal in the stalk 8 ′. 4 cavities 10 are filled. Other configurations are basically the same as those of the conventional example of FIG. 7, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

このような低圧鋳造装置において、金型４のキャビティ１０内で溶融金属が凝固したとき、凝固収縮した容積分の溶融金属が金型４の湯口９を通して常に供給されなければならない。そのために図５や図７で示すように、湯口９に接続されたストーク８がそれぞれルツボ２側から熱輻射で加熱されたり、ヒータ３‘で直接加熱されるようにしている。また図６や図８で示すように密閉炉１から離して金型４を配置しているものでは金型４の下に湯溜め１２を設け、この湯溜め１２をヒータ３で加熱している。このような構造とすることにより、金型４は温度が高い順に湯口９、下金型５、上金型６の順で温度勾配が形成され、キャビティ１０内の溶融金属は上から下へと凝固していき、最後に湯口９の溶融金属が凝固するという指向性凝固がなされる。この間に凝固収縮した容積分の溶融金属は湯口９側からキャビティ１０内に供給される。これによりいわゆる引け巣や引け緩みの無い鋳物を鋳造することが出来る。   In such a low-pressure casting apparatus, when the molten metal is solidified in the cavity 10 of the mold 4, the molten metal corresponding to the solidified and contracted volume must always be supplied through the gate 9 of the mold 4. For this purpose, as shown in FIGS. 5 and 7, the stalks 8 connected to the gate 9 are heated by heat radiation from the crucible 2 side or directly by the heater 3 '. As shown in FIG. 6 and FIG. 8, in the case where the mold 4 is arranged apart from the sealed furnace 1, a hot water reservoir 12 is provided under the mold 4, and the hot water reservoir 12 is heated by the heater 3. . By adopting such a structure, the mold 4 is formed with a temperature gradient in the order of the gate 9, the lower mold 5, and the upper mold 6 in descending order of temperature, and the molten metal in the cavity 10 flows from top to bottom. Directional solidification is performed in which the molten metal at the gate 9 is solidified. During this time, a volume of molten metal solidified and contracted is supplied into the cavity 10 from the gate 9 side. Thereby, it is possible to cast a casting having no so-called shrinkage nest or shrinkage.

低圧鋳造法は、ガスを巻き込まずにルツボ２や密閉炉１’内の酸化物の少ない溶融金属を静かに金型４のキャビティ１０内に下から上へと充填することにより、気泡や酸化物を含まない鋳物を容易に鋳造出来る利点がある。さらに前記のような温度勾配により、キャビティ１０内で上から下へと溶融金属の凝固が起こり、最後に湯口９の部分の溶融金属が凝固することにより、キャビティ１０内で溶融金属が凝固して収縮した容積分だけ湯口９から溶融金属を追加して充填される。これによりキャビティ１０内で溶融金属が凝固中に引け巣や引け緩みが起こらない。これらの理由から低圧鋳造法では重力鋳造法やダイカスト法等の他の鋳造法に比べて良質の鋳物を鋳造することが出来る。   In the low-pressure casting method, bubbles and oxides are formed by gently filling the crucible 2 and the molten metal with a small amount of oxide in the closed furnace 1 ′ from the bottom into the cavity 10 of the mold 4 without entraining gas. There is an advantage that a casting containing no can be easily cast. Furthermore, due to the temperature gradient as described above, solidification of the molten metal occurs from the top to the bottom in the cavity 10, and finally the molten metal in the portion of the gate 9 solidifies, so that the molten metal solidifies in the cavity 10. The molten metal is additionally filled from the gate 9 by the contracted volume. Thus, no shrinkage or shrinkage occurs during the solidification of the molten metal in the cavity 10. For these reasons, the low-pressure casting method can cast a high quality casting as compared with other casting methods such as the gravity casting method and the die casting method.

低圧鋳造において重要なのは前述した金型の温度勾配である。すなわち鋳物に引け巣や引け緩みを生じさせないようにするためにはキャビティ１０の中に充填された溶融金属がまず湯口９から最も遠い位置から凝固を始め、最後に湯口９の部分で凝固することが必要となる。そのためには温度の高い順に湯口９、下金型５、上金型６の順で温度勾配を形成することが特に重要である。例えばストーク８を交換した後、その予熱が十分で無い場合には湯口９の温度が下がり、溶融金属が凝固してキャビティ１０を塞いでしまうこともある。これを防ぐためには湯口９やストーク８の上端部の温度測定を行う必要がある。しかし温度測定に一般に使用される熱電対は溶融アルミニウム等の溶融金属に弱く、保護管で覆って測定をしなければならないため、湯口９やストーク８の上端部の温度を直接且つリアルタイムで測定することが出来ず、温度測定値に誤差やタイムラグが入ってしまう。   What is important in low-pressure casting is the above-described temperature gradient of the mold. That is, in order not to cause shrinkage or shrinkage in the casting, the molten metal filled in the cavity 10 starts to solidify first from a position farthest from the gate 9 and finally solidifies at the portion of the gate 9. Is required. For that purpose, it is particularly important to form a temperature gradient in the order of the gate 9, the lower mold 5, and the upper mold 6 in descending order of temperature. For example, after the stalk 8 is replaced, if the preheating is not sufficient, the temperature of the gate 9 is lowered, and the molten metal may solidify and block the cavity 10. In order to prevent this, it is necessary to measure the temperature at the upper end of the gate 9 and the stalk 8. However, since thermocouples generally used for temperature measurement are weak against molten metal such as molten aluminum and must be covered with a protective tube, the temperature at the upper end of the gate 9 and stalk 8 is measured directly and in real time. Cannot be performed, and the temperature measurement value has an error or a time lag.

金型４のキャビティ１０に充填された溶融金属は自然放熱により冷却して凝固するように金型４は放熱面積を大きくし、その結果体積が大きくなっている。低圧鋳造では金型４の内圧が０．０１〜０．０２ＭＰａ（０．１〜０．２Ｋｇ／ｃｍ２）程度とダイカスト金型の内圧が７０ＭＰａ（７００Ｋｇ/ｃｍ２）に比べて低い圧力しか作用させないので、低圧鋳造用の金型４は耐圧性の観点からは薄肉でもよい。しかし放熱性の確保と熱変形防止の目的で肉厚で大型となっている。   The mold 4 has a large heat radiation area so that the molten metal filled in the cavity 10 of the mold 4 is cooled and solidified by natural heat radiation, resulting in a large volume. In low pressure casting, the inner pressure of the mold 4 is about 0.01 to 0.02 MPa (0.1 to 0.2 Kg / cm 2), and the inner pressure of the die casting mold is only lower than 70 MPa (700 Kg / cm 2). The die 4 for low pressure casting may be thin from the viewpoint of pressure resistance. However, it is thick and large for ensuring heat dissipation and preventing thermal deformation.

金型４が肉厚で大型になると、その熱容量が大きい。さらにストーク８や湯溜め１２にある溶融金属からの熱伝導により金型４には絶えず熱供給される。また溶融金属が凝固するときに放出される凝固潜熱により鋳造サイクル毎に金型４が温度上昇する。これらが原因でキャビティ１０内に充填した溶融金属が凝固しにくい。キャビティ１０内で溶融金属が凝固し、それが或る程度の強度になる温度、例えばアルミニウムの場合では４００℃以下にならないと変形させずに鋳物を金型から取り出すことが出来ないので、１サイクルの鋳造時間が長くなってしまう。   When the mold 4 is thick and large, its heat capacity is large. Furthermore, heat is constantly supplied to the mold 4 by heat conduction from the molten metal in the stalk 8 or the hot water reservoir 12. Further, the temperature of the mold 4 rises every casting cycle due to solidification latent heat released when the molten metal solidifies. For these reasons, the molten metal filled in the cavity 10 is difficult to solidify. Since the molten metal is solidified in the cavity 10 and becomes a certain strength, for example, in the case of aluminum, the casting cannot be taken out from the mold without being deformed unless the temperature is 400 ° C. or less. The casting time will be longer.

鋳造サイクルが短く、量産性が高いダイカストの例では、金型のキャビティに溶融金属を射出、充填し、これを凝固させた後、金型を開いて鋳物を取り出し、キャビティの内面に離型剤を塗布し、金型を閉めるまでの１鋳造サイクルは小さい鋳物で数十秒程度であり、大きい鋳物でも数分以内である。これに対し、一般的に低圧鋳造では１鋳造サイクルが７分〜１０数分かかる。   In the case of die casting with a short casting cycle and high mass productivity, molten metal is injected and filled into the mold cavity, solidified, then the mold is opened, the casting is taken out, and a mold release agent is formed on the inner surface of the cavity. 1 casting cycle until the mold is closed is about several tens of seconds for a small casting, and within several minutes for a large casting. On the other hand, generally, in low pressure casting, one casting cycle takes 7 to 10 minutes.

特開２００９−１０１３９０号公報JP 2009-101390 A 特開２００２−１６０２６０号公報JP 2002-160260 A 特開平１１−２１６５５５号公報JP-A-11-216555

本発明は前記従来の鋳造装置における課題に鑑み、溶融金属を金型のキャビティに充填した後の溶融金属の降温が速く、これにより鋳造サイクルを短くすることが可能であり、加えて溶融金属の凝固時に生じやすいいわゆる引け巣や引け緩みが無く、表面の地肌も良好な鋳物を鋳造することが出来る鋳造装置を提供することを目的とする。   In view of the problem in the conventional casting apparatus, the present invention can quickly cool the molten metal after filling the cavity of the mold with the molten metal, thereby shortening the casting cycle. It is an object of the present invention to provide a casting apparatus capable of casting a casting that does not have so-called shrinkage cavities or loosening that tend to occur during solidification and that has a good surface texture.

本発明では金型の降温を速くし、鋳造サイクルの時間の短縮、特に金型のキャビティに溶融金属を充填した後、冷却して凝固する時間の短縮を図るために、金型にミスト冷却器を取り付け、溶融金属を金型のキャビティ内に充填した後、金型を冷却するときに金型に霧を吹き付け、小さな水滴の大きな蒸発潜熱を利用して金型を急速冷却出来るようにした。特にミスト冷却は気相冷却に近く、金型を３００℃〜４００℃に保ちながら冷却出来るので、金型の過冷却に伴う再加熱時間がなくなり鋳造サイクルが短くなる。   In the present invention, in order to shorten the temperature of the mold and shorten the time of the casting cycle, in particular, to shorten the time for cooling and solidifying after filling the mold cavity with molten metal, After the molten metal was filled in the cavity of the mold, when the mold was cooled, mist was sprayed on the mold so that the mold could be rapidly cooled using the large latent heat of evaporation of small water droplets. In particular, mist cooling is close to gas phase cooling and can be performed while keeping the mold at 300 ° C. to 400 ° C. Therefore, the reheating time associated with overcooling of the mold is eliminated and the casting cycle is shortened.

ミスト冷却器は前述したような金型の温度勾配を形成する目的から、特に上金型に設けることが好ましい。具体的には上金型の内部にミスト配管を埋め込み、このミスト配管に外部の霧化器で発生したミストを通し、霧の蒸発潜熱を利用して上金型を冷却する。金型の内部のミスト配管に送り込んだミストは同ミスト配管の中で蒸発し、金型の熱を奪うと共に、急激に膨張する。そのためミスト配管は高圧となるがルーツブロア、ベローズやダイアフラム等を用いた高圧ブロアで圧縮空気と共に霧をミスト配管に送る。   The mist cooler is particularly preferably provided in the upper mold for the purpose of forming the mold temperature gradient as described above. Specifically, a mist pipe is embedded in the upper mold, and the mist generated by an external atomizer is passed through the mist pipe, and the upper mold is cooled using the latent heat of vaporization of the mist. The mist fed into the mist pipe inside the mold evaporates in the mist pipe, takes away heat of the mold, and expands rapidly. For this reason, the mist pipe has a high pressure, but the mist is sent to the mist pipe together with the compressed air by a high-pressure blower using a roots blower, bellows, diaphragm or the like.

さらに上金型と下金型に温度勾配を形成するため、上金型と下金型をそれぞれ個別に独立して加熱するヒータを設ける。例えば棒状のカートリッジヒータを上金型と下金型に埋め込む。これらのヒータにより上金型と下金型の過冷却を防止し、キャビティ内の溶融金属の凝固時の好ましい温度勾配を形成する。またこのヒータは溶融金属の凝固時の温度勾配の形成のみならず、金型の予熱時の昇温を速やかに行うためにも使用出来る。   Furthermore, in order to form a temperature gradient in the upper mold and the lower mold, a heater is provided for heating the upper mold and the lower mold individually and independently. For example, a rod-shaped cartridge heater is embedded in the upper mold and the lower mold. These heaters prevent overcooling of the upper mold and the lower mold, and form a preferable temperature gradient during solidification of the molten metal in the cavity. This heater can be used not only to form a temperature gradient during solidification of the molten metal, but also to quickly raise the temperature during the preheating of the mold.

以上説明した通り、本発明による鋳造装置では熱容量の大きな鋳型を使用した場合でも、溶融金属をキャビティに充填した後の金型の降温を速やかに行うことが出来、能率よく短時間に鋳物の鋳造を行うことが出来る。また、溶融金属を金型に充填した後の金型の好ましい温度勾配を容易に形成することが出来、キャビティ内での溶融金属の指向性凝固が可能となる。   As described above, the casting apparatus according to the present invention can quickly lower the temperature of the mold after filling the cavity with molten metal even when a mold having a large heat capacity is used. Can be done. In addition, a preferable temperature gradient of the mold after filling the molten metal into the mold can be easily formed, and the directional solidification of the molten metal in the cavity becomes possible.

本発明による鋳造装置の一実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Example of the casting apparatus by this invention. 本発明による鋳造装置の他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example of the casting apparatus by this invention. 本発明による鋳造装置の他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example of the casting apparatus by this invention. 本発明による鋳造装置の他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example of the casting apparatus by this invention. 本発明による鋳造装置の時間−温度の関係の例を示すチャート図である。It is a chart figure which shows the example of the time-temperature relationship of the casting apparatus by this invention. 鋳造装置の従来例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the prior art example of a casting apparatus. 鋳造装置の他の従来例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other conventional example of a casting apparatus. 鋳造装置の他の従来例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other conventional example of a casting apparatus. 鋳造装置の他の従来例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other conventional example of a casting apparatus.

本発明ではその目的を達成するため、金型を急速冷却するための気相に近いミストの蒸発潜熱を利用した冷却器を使用し、併せて金型の温度勾配を形成するため前記ミスト冷却器と共に加熱手段を併用した。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。 In order to achieve the object, the present invention uses a cooler that uses the latent heat of vaporization of the mist close to the gas phase for rapidly cooling the mold, and also forms the temperature gradient of the mold in order to form the temperature gradient of the mold. Together with the heating means.
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.

図１は本発明による低圧鋳造装置の一実施例を示す断面図である。この低圧鋳造装置の構成は基本的に図６により前述した従来例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。
気密に密閉された密閉炉１の上部に設けたガス注入口２０に不活性ガスや二酸化炭素等のガスの供給源が接続され、密閉炉１の中にガスが圧送される。密閉炉１の内部に上面が開口した耐熱黒鉛容器であるルツボ２が収納され、このルツボの外壁に沿ってヒータ３が配設されている。このルツボ２の中央部に密閉炉１の蓋に取付けられたストーク８の下端が浸漬されている。密閉炉１の上に下金型５と上金型６とからなる金型４が配置されている。下金型５と上金型６との合わせ面にそれぞれ凹部が形成されており、この下金型５と上金型６とを重ね合わせたときに、前記凹部により鋳物形状のキャビティ１０が形成される。またこのキャビティ１０内には必要に応じて中子７が収納される。前記ストーク８の上端は金型４の底部に設けられたキャビティ１０に通じる湯口９に接続されている。 FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a low-pressure casting apparatus according to the present invention. The configuration of the low-pressure casting apparatus is basically the same as that of the conventional example described above with reference to FIG. 6, and the same parts are denoted by the same reference numerals.
A gas supply source 20 such as an inert gas or carbon dioxide is connected to a gas inlet 20 provided in an upper portion of the hermetically sealed hermetic furnace 1, and the gas is pumped into the hermetic furnace 1. A crucible 2, which is a heat-resistant graphite container having an open top surface, is accommodated inside the closed furnace 1, and a heater 3 is disposed along the outer wall of the crucible. The lower end of the stalk 8 attached to the lid of the closed furnace 1 is immersed in the center of the crucible 2. A mold 4 including a lower mold 5 and an upper mold 6 is disposed on the closed furnace 1. Concave portions are respectively formed on the mating surfaces of the lower die 5 and the upper die 6, and when the lower die 5 and the upper die 6 are overlapped, a casting-shaped cavity 10 is formed by the concave portions. Is done. A core 7 is accommodated in the cavity 10 as necessary. The upper end of the stalk 8 is connected to a gate 9 leading to a cavity 10 provided at the bottom of the mold 4.

上金型６には３系統のミスト配管２６、２７が埋め込まれている。１系統のミスト配管２６は上金型６の上面から上部中央を通るように埋め込まれている。他の２系統のミスト配管２７は上金型６の上面両側から上部両側を通り側面に至るよう上金型６の上部両側に埋め込まれている。
なお、図１ではミスト配管２６、２７が上金型６にのみ埋め込まれているが、必要に応じて下金型５にもミスト配管２６、２７を埋め込んでもよい。 Three systems of mist pipes 26 and 27 are embedded in the upper mold 6. One system of mist piping 26 is embedded from the upper surface of the upper mold 6 through the upper center. The other two systems of mist pipes 27 are embedded on both upper sides of the upper mold 6 so as to reach the side surfaces from both sides of the upper mold 6 through the upper sides.
In FIG. 1, the mist pipes 26 and 27 are embedded only in the upper mold 6, but the mist pipes 26 and 27 may be embedded in the lower mold 5 as necessary.

これらミスト配管２６、２７には霧化器１９からミストが圧送される。霧化器１９の中に収納した水が超音波振動子２５により霧化され、これにより発生したミストがポンプ２１の加圧により送り出される。ミスト配管２６にはバルブ２４を介してミストが圧送され、ミスト配管２７にはバルブ２３を介してミストが圧送される。ミスト配管２６、２７に圧送されるミストは上金型６を冷却するが、ミストであるため蒸発潜熱を利用して上金型６を効率的に冷却することが出来る。上金型６の熱を奪ったミストは蒸発し、膨張し、ミスト配管２６、２７の内部で高圧となる。これに対し霧化器２５内はポンプ２１によりミスト配管２６、２７の内部以上の圧力に加圧され、これにより霧化器２５内で発生したミストがミスト配管２６、２７に圧送される。   Mist is pumped from the atomizer 19 to these mist pipes 26 and 27. The water stored in the atomizer 19 is atomized by the ultrasonic vibrator 25, and the mist generated thereby is sent out by the pressurization of the pump 21. Mist is pumped to the mist pipe 26 via the valve 24, and mist is pumped to the mist pipe 27 via the valve 23. The mist pumped to the mist pipes 26 and 27 cools the upper mold 6, but since it is a mist, the upper mold 6 can be efficiently cooled using latent heat of vaporization. The mist that has taken the heat of the upper mold 6 evaporates and expands, and becomes a high pressure inside the mist pipes 26 and 27. On the other hand, the inside of the atomizer 25 is pressurized to a pressure higher than the inside of the mist pipes 26 and 27 by the pump 21, whereby the mist generated in the atomizer 25 is pumped to the mist pipes 26 and 27.

さらに上金型６と下金型５に個別にそれぞれ独立して加熱するヒータ１８、１８を設ける。例えば図１に示すように棒状のカートリッジヒータ１８、１８を上金型６と下金型５に埋め込む。
前述のミスト冷却手段とこのヒータ１８、１８による加熱手段とを併用することにより、金型４は温度の高い順に湯口９、下金型５、上金型６の順で温度勾配を容易に形成することが出来る。これによりキャビティ１０内の溶融金属は上から下へと凝固していき、最後に湯口９の溶融金属が凝固するという指向性凝固が行われる。キャビティ１０内の溶融金属が凝固するとき、凝固収縮した容積分の溶融金属を湯口９側からキャビティ１０内に追加供給することが出来る。これによりいわゆる引け巣や引け緩みの無い鋳物を鋳造することが出来る。 Further, heaters 18 and 18 for individually heating the upper mold 6 and the lower mold 5 are provided. For example, as shown in FIG. 1, rod-shaped cartridge heaters 18 and 18 are embedded in the upper mold 6 and the lower mold 5.
By using the mist cooling means and the heating means by the heaters 18 and 18 together, the mold 4 easily forms a temperature gradient in the order of the gate 9, the lower mold 5, and the upper mold 6 in descending order of temperature. I can do it. Thereby, the molten metal in the cavity 10 is solidified from the top to the bottom, and finally, the directional solidification is performed in which the molten metal in the gate 9 is solidified. When the molten metal in the cavity 10 is solidified, the molten metal corresponding to the solidified and contracted volume can be additionally supplied into the cavity 10 from the side of the gate 9. Thereby, it is possible to cast a casting having no so-called shrinkage nest or shrinkage.

この鋳造装置で鋳物を鋳造する場合は不活性ガスをガス注入口２０から密閉炉１内に注入する。このガス圧力により、ルツボ２内の溶融金属の湯面が加圧されて、溶融金属溶湯が押し上げられ、ストーク８を介して金型のキャビティ１０内に充填される。キャビティ１０に充填した溶融金属が冷却されて凝固した後、図示していない油圧機構により上金型６を上昇させてキャビティ１０を開き、下金型５から鋳物を取り出す。   When casting a casting with this casting apparatus, an inert gas is injected into the closed furnace 1 from the gas inlet 20. With this gas pressure, the molten metal surface in the crucible 2 is pressurized and the molten metal is pushed up and filled into the mold cavity 10 via the stalk 8. After the molten metal filled in the cavity 10 is cooled and solidified, the upper mold 6 is raised by a hydraulic mechanism (not shown) to open the cavity 10 and take out the casting from the lower mold 5.

図２は密閉炉１’に収納した溶融金属をストーク８’を通して湯溜め１２に送り、この湯溜め１２から金型４のキャビティ１０内に充填する例である。密閉炉１’の中の溶融金属は浸漬ヒータ１３で加熱され、溶融状態が維持される。密閉炉１’の中へは溶湯供給口１１から溶融金属が供給される。ストーク８’から湯溜めに至る部分は溶融金属の温度低下による凝固を防ぐためヒータ３で加熱される。その他の構成は基本的に図１の実施例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。   FIG. 2 shows an example in which the molten metal stored in the closed furnace 1 ′ is sent to the sump 12 through the stalk 8 ′ and filled into the cavity 10 of the mold 4 from the sump 12. The molten metal in the closed furnace 1 ′ is heated by the immersion heater 13 to maintain the molten state. Molten metal is supplied from the molten metal supply port 11 into the closed furnace 1 ′. The portion from the stalk 8 'to the hot water reservoir is heated by the heater 3 to prevent the molten metal from solidifying due to a decrease in temperature. Other configurations are basically the same as those of the embodiment of FIG. 1, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

図３は図１により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわちストーク（ダクト）８の中間部の外側に溶融金属の誘導子１４を設け、これに対応してストーク８の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８の中の溶融金属に上方の推力を与え、溶融金属を金型４のキャビティ１０内に充填する。その他の構成は基本的に図１の実施例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。   FIG. 3 shows a conventional casting apparatus described above with reference to FIG. 1, in which the molten metal is pumped into the mold 4 by a molten metal electromagnetic pump regardless of the gas pressure. That is, a molten metal inductor 14 is provided outside the middle portion of the stalk (duct) 8 and a core 15 for forming a magnetic path of the magnetic field generated in the inductor 14 is disposed in the stalk 8 correspondingly. is doing. A three-phase current is passed through the inductor 14, thereby generating a moving magnetic field between the inductor 14 and the core 15, giving an upward thrust to the molten metal in the stalk 8. The cavity 10 is filled. Other configurations are basically the same as those of the embodiment of FIG. 1, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

図４は図２により前述した従来の鋳造装置において、金型４への溶融金属の汲み上げをガスの圧力によらず、ストーク８‘の途中に設けた溶融金属電磁ポンプにより行うものである。すなわちストーク（ダクト）８’の中間部の外側に溶融金属の誘導子１４を設け、これに対応してストーク８‘の中に誘導子１４で発生した磁界の磁路を形成するためのコア１５を配置している。誘導子１４に三相電流を通電し、これにより誘導子１４とコア１５との間で移動磁界を発生させて、ストーク８’の中の溶融金属に上方の推力を与え、溶融金属を金型４のキャビティ１０内に充填する。その他の構成は基本的に図２の実施例と同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。   FIG. 4 shows the conventional casting apparatus described above with reference to FIG. 2, in which the molten metal is pumped into the mold 4 by a molten metal electromagnetic pump provided in the middle of the stalk 8 'regardless of the gas pressure. That is, a molten metal inductor 14 is provided outside the intermediate portion of the stalk (duct) 8 ', and a core 15 for forming a magnetic path of a magnetic field generated by the inductor 14 in the stalk 8' correspondingly. Is arranged. A three-phase current is passed through the inductor 14, thereby generating a moving magnetic field between the inductor 14 and the core 15, and applying an upward thrust to the molten metal in the stalk 8 ′. 4 cavities 10 are filled. Other configurations are basically the same as those in the embodiment of FIG. 2, and the same portions are denoted by the same reference numerals.

図５は前述した鋳造装置における時間と金型温度との関係の例を示すチャート図である。まず前述したヒータにより金型を予熱し、所定の定常温度に達したところで、金型を開き、キャビティの内面に離型剤を塗布する。このとき一時的に温度が下がるが、その後金型を閉じ、予熱をするとすぐに定常温度に戻る。そこで金型のキャビティ内への溶融金属の充填が行われ、金型温度はピークに達する。続いて前述した冷却手段によるミストにより金型が冷却され、定常温度に戻るここで。金型を開き、鋳物を取り出した後、キャビティの内面に離型剤を塗布する。このとき一時的に温度が下がるが、その後金型を閉じ、予熱をするとすぐに定常温度に戻る。以降、溶融金属の充填、ミスト冷却、脱型、離型剤塗布を繰り返す。   FIG. 5 is a chart showing an example of the relationship between time and mold temperature in the above-described casting apparatus. First, the mold is preheated by the heater described above, and when the predetermined steady temperature is reached, the mold is opened and a release agent is applied to the inner surface of the cavity. At this time, the temperature drops temporarily, but then the mold is closed and immediately after preheating, the temperature returns to the steady temperature. Therefore, filling of the molten metal into the mold cavity is performed, and the mold temperature reaches a peak. Subsequently, the mold is cooled by the mist by the cooling means described above and returns to the steady temperature. After the mold is opened and the casting is taken out, a release agent is applied to the inner surface of the cavity. At this time, the temperature drops temporarily, but then the mold is closed and immediately after preheating, the temperature returns to the steady temperature. Thereafter, filling with molten metal, mist cooling, demolding, and release agent application are repeated.

本発明は、鋳造準備及び鋳造サイクルの時間を短くして鋳物の鋳造を行うことが出来るので、車輌の部材等に使用されるアルミニウム合金等の鋳物製品を能率よく製造するのに利用することが可能である。   Since the present invention can perform casting by shortening the time of casting preparation and casting cycle, it can be used for efficiently producing casting products such as aluminum alloys used for vehicle members and the like. Is possible.

１ 密閉炉
１’ 密閉炉
２ るつぼ
４ 金型
５ 下金型
６ 上金型
８ ストーク
８’ ストーク
９ 金型の湯口
１２ 湯溜め
１８ ヒータ
１９ 霧化器
２６ ミスト配管
２７ ミスト配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sealed furnace 1 'Sealed furnace 2 Crucible 4 Mold 5 Lower mold 6 Upper mold 8 Stoke 8' Stoke 9 Mold gate 12 Reservoir 18 Heater 19 Atomizer 26 Mist piping 27 Mist piping

Claims (4)

金属が溶融状態で収納された溶融金属槽から溶融金属をストーク８を介して金型４に充填した後、この金型４内で溶融金属を凝固させて鋳物を成型する鋳造装置において、金型４に冷却手段を設けたことを特徴とする鋳造装置。 In a casting apparatus in which molten metal is filled in a mold 4 through a stalk 8 from a molten metal tank in which a metal is stored in a molten state, and then the molten metal is solidified in the mold 4 to mold a casting. 4. A casting apparatus comprising a cooling means 4. 冷却手段が霧化器１９から金型４に埋め込んだミスト配管２６、２７にミストを圧送するミスト冷却手段であることを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。 The casting apparatus according to claim 1, wherein the cooling means is a mist cooling means for pressure-feeding the mist from the atomizer 19 to the mist pipes 26, 27 embedded in the mold 4. 冷却手段が金型４のうち湯口９と反対側の上金型６のみに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造装置。 The casting apparatus according to claim 1 or 2, wherein the cooling means is provided only in the upper mold 6 on the opposite side of the mold 4 from the mold 4. 金型４内で湯口９からその反対側へと温度勾配を形成するため、金型４を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の鋳造装置。 The casting apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a heating means for heating the mold 4 in order to form a temperature gradient from the gate 9 to the opposite side in the mold 4.
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