JP2012148328A - Casting method, and heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書では、鋳造方法及び加熱装置を開示する。 The present specification discloses a casting method and a heating apparatus.
鋳造工程では、鋳造型のキャビティ内に溶湯が注入され、溶湯が凝固することによって、鋳造製品が製造される。溶湯が凝固する際に鋳造型に焼き付くことによって、鋳造製品を鋳造型から取り出した後、鋳造材料の一部が鋳造型内に付着した状態で残存する場合がある。鋳造型に鋳造材料が付着した状態で鋳造工程が実行されると、その鋳造製品の品質が低下する。 In the casting process, the molten metal is poured into the cavity of the casting mold, and the molten metal is solidified to produce a cast product. When the molten metal solidifies, it is baked on the casting mold, and after the cast product is taken out from the casting mold, a part of the casting material may remain attached to the casting mold. When the casting process is performed with the casting material attached to the casting mold, the quality of the cast product is degraded.
特許文献1に、鋳造型に付着した物体を除去する技術が開示されている。特許文献1の技術では、鋳造型にチタニウム粉体を噴射することによって、鋳造型に付着した物体が除去される。 Patent Document 1 discloses a technique for removing an object attached to a casting mold. In the technique of Patent Document 1, an object attached to the casting mold is removed by injecting titanium powder into the casting mold.
特許文献1の技術では、鋳造型に付着した物体を除去するためには、粉体を高速で噴射する必要がある。このため、粉体が鋳造型の周辺に飛散する虞がある。従って、粉体を噴射する以外の方法で鋳造型に付着した物体を除去することが望ましい。 In the technique of Patent Document 1, it is necessary to inject powder at a high speed in order to remove an object attached to a casting mold. For this reason, there exists a possibility that powder may fly around a casting mold. Therefore, it is desirable to remove the object attached to the casting mold by a method other than spraying the powder.
他方、鋳造工程前の鋳造装置が低温であると、溶湯が鋳造装置内をスムーズに流れないために鋳造製品の品質が低下する。このため、溶湯を注入する前に、鋳造型やスリーブ等の鋳造装置を加熱する必要がある。本明細書は、粉体を鋳造型に噴射することなく鋳造型に付着した物体を除去することと、鋳造装置を加熱することの両者を巧みに解決する技術を提供する。 On the other hand, when the casting apparatus before the casting process is at a low temperature, the molten metal does not flow smoothly through the casting apparatus, so that the quality of the cast product is deteriorated. For this reason, it is necessary to heat casting apparatuses, such as a casting mold and a sleeve, before pouring a molten metal. The present specification provides a technique for skillfully solving both of removing an object attached to a casting mold without injecting powder into the casting mold and heating the casting apparatus.
本発明の発明者らは、鋳造製品の一種として、アルカリ性の溶媒と化学反応を起こす鋳造材料が用いられるものがあることに着目した。アルカリ性の溶媒と化学反応を起こす鋳造材料は、例えば、アルミニウム合金及びマグネシウム合金である。そのような鋳造材料では、アルカリ性の溶媒を用いることによって、鋳造型に付着した鋳造材料を除去することができる。他方、鋳造材料とアルカリ性の溶媒との化学反応によって生じた物質は、潜在的なエネルギを有しており、その潜在的エネルギは、燃焼熱として取り出すことができる。発明者らは、そのような知見から、次に述べるように、鋳造型に付着した物体を除去することの結果を利用して、鋳造装置を加熱するという技術を創作した。 The inventors of the present invention have noted that one type of casting product uses a casting material that causes a chemical reaction with an alkaline solvent. Casting materials that cause a chemical reaction with an alkaline solvent are, for example, aluminum alloys and magnesium alloys. In such a casting material, the casting material adhering to the casting mold can be removed by using an alkaline solvent. On the other hand, the substance generated by the chemical reaction between the casting material and the alkaline solvent has potential energy, and the potential energy can be extracted as combustion heat. Based on such knowledge, the inventors have created a technique for heating a casting apparatus using the result of removing an object attached to a casting mold, as described below.
本明細書が開示する技術は、アルカリ性の溶媒と化学反応を起こす鋳造材料の鋳造製品を製造する鋳造方法である。この鋳造方法は、塗布工程と回収工程と加熱工程とを備える。塗布工程では、鋳造型のキャビティ形成面の少なくとも一部にアルカリ性の溶媒を塗布する。回収工程では、アルカリ性の溶媒とキャビティ形成面上の鋳造材料とが化学反応を起こして発生する成分を含む気体を回収する。加熱工程では、回収工程によって回収された気体を燃焼させることによって発生する熱を用いて、鋳造装置の少なくとも一部を加熱する。 The technology disclosed in this specification is a casting method for producing a cast product of a casting material that chemically reacts with an alkaline solvent. This casting method includes a coating process, a recovery process, and a heating process. In the applying step, an alkaline solvent is applied to at least a part of the cavity forming surface of the casting mold. In the recovery step, a gas containing a component generated by causing a chemical reaction between the alkaline solvent and the casting material on the cavity forming surface is recovered. In the heating step, at least a part of the casting apparatus is heated using heat generated by burning the gas recovered in the recovery step.
上記の鋳造方法では、鋳造型に付着した鋳造材料とアルカリ性の溶媒とが化学反応を起こすことによって、鋳造型に付着した鋳造材料が除去される。この構成によれば、粉体を鋳造型に噴射させることなく、鋳造型に付着した鋳造材料を除去することができる。上記の鋳造方法では、鋳造材料と溶媒との化学反応によって発生した気体の燃焼熱を利用して、鋳造装置が加熱される。この構成によれば、鋳造型に付着した鋳造材料を除去することによって発生した気体を有効に利用することができる。なお、加熱工程は、鋳造装置のうち、スリーブ及び鋳造型の少なくとも一方を加熱することが好ましい。 In the above casting method, the casting material adhering to the casting mold is removed by causing a chemical reaction between the casting material adhering to the casting mold and the alkaline solvent. According to this structure, the casting material adhering to the casting mold can be removed without spraying the powder onto the casting mold. In the above casting method, the casting apparatus is heated using the combustion heat of the gas generated by the chemical reaction between the casting material and the solvent. According to this configuration, the gas generated by removing the casting material adhering to the casting mold can be used effectively. In the heating step, it is preferable to heat at least one of the sleeve and the casting mold in the casting apparatus.
上記の鋳造方法は、回収工程によって回収される気体の回収量を特定する特定工程をさらに備えていてもよい。気体の回収量から、鋳造型に付着した鋳造材料の付着量を推定することができ、その結果からさらには鋳造の状態を推定することができる。 The above casting method may further include a specific step of specifying the amount of gas recovered by the recovery step. The amount of cast material adhering to the casting mold can be estimated from the amount of gas recovered, and the casting state can be further estimated from the result.
上記の鋳造方法は、回収工程によって回収される気体に含まれる成分を特定する特定工程をさらに備えていてもよい。気体の成分からも、鋳造の状態を推定することができる。例えば、鋳造材料以外の異物が鋳造型に付着しており、異物と溶媒との化学反応によっても、気体が発生する場合がある。回収工程によって回収される気体に含まれる物質を特定することによって、鋳造型に異物が付着しているのか否かを判断することができる。なお、成分の特定は、典型的には、気体に含まれると想定される複数の成分の夫々に反応するガスセンサを用いる。ガスセンサに替えて、臭気センサを採用し、気体の臭気から成分を特定(推定を含む)するものであってもよい。 Said casting method may further comprise the specific process which specifies the component contained in the gas collect | recovered by a collection process. The state of casting can also be estimated from the gas component. For example, foreign matters other than the casting material may adhere to the casting mold, and gas may be generated by a chemical reaction between the foreign matter and the solvent. By specifying the substance contained in the gas recovered by the recovery process, it is possible to determine whether or not foreign matter is attached to the casting mold. Note that the component is typically identified by using a gas sensor that reacts to each of a plurality of components that are assumed to be contained in the gas. Instead of the gas sensor, an odor sensor may be adopted to specify (including estimation) a component from the gaseous odor.
上記の鋳造方法を実現するための加熱装置も新規で有用である。この加熱装置は、回収部と加熱部とを備える。回収部は、鋳造型のキャビティ形成面にアルカリ性の溶媒が塗布されることによって、アルカリ性の溶媒とキャビティ形成面上の鋳造材料とが化学反応を起こして発生する物質を含む気体を回収する。加熱部は、回収された気体を燃焼させることによって発生する熱を用いて、鋳造装置の少なくとも一部を加熱する。 A heating apparatus for realizing the above casting method is also novel and useful. This heating apparatus includes a recovery unit and a heating unit. The recovery unit recovers a gas containing a substance generated by causing a chemical reaction between the alkaline solvent and the casting material on the cavity forming surface by applying an alkaline solvent to the cavity forming surface of the casting mold. The heating unit heats at least a part of the casting apparatus by using heat generated by burning the collected gas.
本明細書に開示される技術によれば、鋳造型に付着した鋳造材料を除去すると共に、除去によって発生した気体を用いて、鋳造装置を加熱することができる。即ち、本明細書が開示する技術は、鋳造材料を除去する工程から、鋳造装置を加熱するために必要なエネルギ(燃料)の一部を得る。このため、鋳造装置を加熱するために外部から供給すべき燃料を低減することができる。 According to the technique disclosed in this specification, the casting material attached to the casting mold can be removed, and the casting apparatus can be heated using the gas generated by the removal. That is, the technique disclosed in this specification obtains a part of energy (fuel) necessary for heating the casting apparatus from the process of removing the casting material. For this reason, the fuel which should be supplied from the outside in order to heat a casting apparatus can be reduced.
鋳造装置10は、アルミニウム合金の鋳造製品を製造するための装置である。図1に示すように、鋳造装置10は、可動型12、固定型14及びスリーブ18を備える。可動型12は、固定型14に圧着及び離間する。可動型12が固定型14に圧着すると、可動型12のキャビティ形成面12aと固定型14のキャビティ形成面14aとによって、キャビティが形成される。固定型14には、アルミニウム合金の溶湯をキャビティ内に注入するためのスリーブ18が取り付けられている。
The
加熱装置50は、カバー52、通過管54、気体測定部56、加熱部58及び塗布装置70を備える。塗布装置70は、作業者によって操作される。塗布装置70は、可動型12と固定型14とが離間している状態で、アルカリ性の溶媒(例えば水酸化ナトリウム水溶液)をキャビティ形成面12a、14aに塗布する。なお、塗布装置70は、加熱装置50と別体で構成されていてもよい。また、図1の符号Xが示す小片は、鋳造の際、型に付着・固化した溶湯(アルミニウム合金)を模式的に表している。
The
カバー52は、中空の部分球面形状を有しており、下端と上端とは開口している。カバー52は、塗布装置70によって溶媒が塗布される際に、可動型12と固定型14との隙間の上方に配置される。
The
カバー52の上端の開口には、通過管54の一端が接続されている。通過管54は円筒形状を有しており、通過管54の他端には、加熱部58が接続されている。加熱部58は、通過管54から流入する気体を貯留し、貯留された気体を燃焼させる。
One end of a
通過管54の中間位置には、気体測定部56が取り付けられている。気体測定部56は、ガスセンサ56a、流量計56b及び制御部56cを備える。ガスセンサ56aは、通過管54を通過する気体に含まれる成分を特定する。流量計56bは、通過管54に流れる気体の流量(即ち体積)を測定する。ガスセンサ56a及び流量計56bは、それぞれ制御部56cに接続されている。制御部56cには、データベース56dが格納されている。データベース56dには、鋳造に用いられるアルミニウム合金と同種のアルミニウム合金とアルカリ性溶媒との反応における、反応に費やされるアルミニウム合金の質量と、反応によって発生する気体の成分及び体積との対応関係が記録されている。
A
作業者は、加熱装置50を実際の鋳造装置10に使用する前に、制御部56cにデータベース56dを格納させておく。具体的には、作業者は、質量が既知であるアルミニウム合金に、アルカリ性の溶媒を塗布する。作業者は、アルミニウム合金と溶媒とが化学反応を起こして、アルミニウム合金が全て溶解するまでに発生した気体(即ち水素)の体積を測定する。作業者は、質量が異なる複数個のアルミニウム合金に同様の実験を実施して、発生した気体の体積を測定する。作業者は、実験結果をデータベース56dに記録する。これにより、反応に費やされるアルミニウム合金の質量と、反応によって生じる気体の成分及び体積との対応関係が、データベース56dに記録される。
The operator stores the
次いで、鋳造方法について説明する。鋳造方法のフローチャートを図2に示す。なお、図2のフローチャートの処理は、前回の鋳造工程(図2のS34及びS36)にて鋳造製品が型から取り出された後に開始されることを前提としている。即ち、図2のフローチャートの処理は、可動型12と固定型14が開いている状態から開始される。なお、以下の処理は、鋳造製品を鋳造する毎に実施してもよいし、複数個の鋳造製品を連続して鋳造した後に実施してもよい。
Next, the casting method will be described. A flowchart of the casting method is shown in FIG. 2 is premised on starting after the cast product is taken out of the mold in the previous casting step (S34 and S36 in FIG. 2). That is, the process of the flowchart of FIG. 2 starts from a state where the
S16では、塗布装置70が、キャビティ形成面12a、14aに、アルカリ性の溶媒を塗布する。より詳細には、作業者は、可動型12と固定型14との隙間の上方に、カバー52を配置した後、塗布装置70を操作することによって、キャビティ形成面12a、14aに、アルカリ性の溶媒を塗布する。
In S16, the
キャビティ形成面14aに付着したアルミニウム合金X(図1参照)に溶媒が塗布されると、アルミニウム合金Xと溶媒とが化学反応を起こして、水素が発生する。この水素には、アルミニウム成分(即ちアルミニウムの蒸気)が含まれる。発生した水素は、大気よりも軽いために、上方に向かって流れる。発生した水素は、カバー52で集められ、通過管54内に回収される(S18)。通過管54内に回収された水素は、通過管54に配置されているガスセンサ56a及び流量計56bを通過して、加熱部58に貯留される。
When a solvent is applied to the aluminum alloy X (see FIG. 1) attached to the
塗布装置70による溶媒の塗布が開始されると、ガスセンサ56aによって、気体に含まれる成分を分析(特定)する(S20)。ガスセンサ56aは、成分の特定結果を制御部56cに供給する。ガスセンサ56aは、制御部56cから停止の指示を取得するまで、所定の時間間隔で、成分を特定する処理を実行する。
When the application of the solvent by the
S22では、制御部56cは、ガスセンサ56aから取得された特定結果、即ち、通過管54を通過した気体の成分を表示する。S24において、制御部56cは、成分特定の結果、回収気体にアルミニウムが含まれることが判明した場合、流量計56bによって測定される単位時間当たりの気体の流量(即ち通過管54を通過する気体の体積)の積算を開始する。制御部56cは、ガスセンサ56aの特定結果にアルミニウムが含まれなくなるまで、流量計56bによって測定される気体の流量を積算する。制御部56cは、流量計56bによって測定される気体の流量が減少すると、作業者に報知する。例えば、制御部56cは、ブザーを鳴らすことによって、作業者に報知してもよい。作業者は、制御部56cから報知されると、塗布装置70を操作して、キャビティ形成面12a、14aへの溶媒の塗布を終了する。
In S22, the
制御部56cは、ガスセンサ56aから取得された特定結果に、アルミニウムが含まれなくなると、ガスセンサ56aに、停止の指示を供給する。これにより、ガスセンサ56aは、気体の成分の特定を停止する。S26において、制御部56cは、流量計56bで測定された流量の積算結果を、アルミニウム合金と溶媒とが化学反応を起こして発生した水素の体積として特定する。
When the specific result acquired from the
次いで、S28では、制御部56cは、キャビティ形成面12a、14aに付着していたアルミニウム合金の質量を推定する。具体的には、制御部56cは、データベース56dを参照し、S26で特定された水素の体積に対応するアルミニウム合金の質量を特定する。制御部56cは、特定されたアルミニウム合金の質量を、キャビティ形成面12a、14aに付着していたアルミニウム合金の推定質量として決定する。なお、S26で特定された水素の体積がデータベース56dに記録されていない場合、制御部56cは、以下の処理を実行する。即ち、制御部56cは、データベース56dに記録されている水素の体積のうち、S26で特定された水素の体積に近い値の水素の体積に対応付けられているアルミニウム合金の質量を特定する。次いで、制御部56cは、特定された質量を用いて、アルミニウム合金の質量を推定する。S30では、制御部56cは、推定されたアルミニウム合金の質量を表示する。
Next, in S28, the
この構成によれば、作業者は、流量計56bに表示されたアルミニウム合金の質量、即ち、キャビティ形成面12a、14aに付着していたアルミニウム合金の質量の推定値を確認することができる。作業者は、アルミニウム合金の付着量を確認することによって、離型剤を塗布すべきか否かを適切に判断することができる。例えば、アルミニウム合金の付着量が通常よりも多くなれば、作業者は、離型剤を塗布すべきであると判断することができる。また、キャビティ形成面12a、14aに、焼付きを防止するための表面処理を実施している場合、作業者は、アルミニウム合金の付着量が通常よりも多くなれば、表面処理が劣化していると判断することができる。
According to this configuration, the operator can check the estimated value of the mass of the aluminum alloy displayed on the
なお、キャビティ形成面12a、14aに塗布され、鋳造装置10の下方まで流れた溶媒は、回収されて再利用される。このため、溶媒に含まれるアルカリ成分が減少して、アルミニウム合金と化学反応を起こさなくなる可能性がある。S28で推定されるアルミニウム合金の付着量が通常よりも少ない場合、作業者、溶媒が劣化しアルミニウム合金と化学反応を起こさなくなっていると判断することができる。
In addition, the solvent applied to the
次いで、S32において、加熱部58は、貯留された水素を燃焼させて、スリーブ18を加熱する。別の実施例では、加熱部58は、可動型12及び固定型14を加熱してもよい。あるいは、加熱部58は、溶湯をスリーブ18に注ぐための容器を加熱してもよい。
Next, in S <b> 32, the
スリーブ18など鋳造装置の一部を加熱した後、可動型12と固定型14を圧着する。その後、アルミニウム合金をスリーブ18からキャビティ内に注入する(S34)。次いで、予め決められた時間が経過した後、可動型12を固定型14から離間させて、鋳造製品をキャビティ内から取り出す(S36)。こうして、鋳造製品が製造される。
After a part of the casting apparatus such as the
上記の鋳造方法では、キャビティ形成面12a、14aにアルカリ性の溶媒を塗布することによって、キャビティ形成面12a、14aに付着したアルミニウム合金と溶媒とを反応させて、アルミニウム合金を除去する。この構成によれば、キャビティ形成面12a、14aに付着したアルミニウム合金に粉体を噴射させることなく、アルミニウム合金を除去することができる。このため、噴射された粉体が人体に当たる心配がない。また、この構成によれば、アルミニウム合金に粉体を噴射させて除去する構成と比較して、アルミニウム合金をきれいに除去することができる。
In the above casting method, an alkaline solvent is applied to the
また、上記の鋳造方法では、アルミニウム合金と溶媒との反応によって発生した水素を燃焼させることによって、鋳造装置10を加熱する。この構成によれば、鋳造装置10を加熱するために供給すべき燃料を低減することができる。
Moreover, in said casting method, the
キャビティ形成面12a、14aにゴミ等の異物が付着していると、異物と溶媒とが化学反応を起こして、気体が発生する場合がある。この場合、ガスセンサ56aでは、アルミニウム以外の成分が特定される。作業者は、制御部56cに表示される気体の成分を確認することによって、キャビティ形成面12a、14aに異物が付着しているのか否かを確認することができる。
If foreign matter such as dust adheres to the
上記の実施例の変形例を以下に列挙する。
(1)変形例の加熱装置150(図3)について、実施例の加熱装置50と異なる点を説明する。図3に示すように、変形例の加熱装置150は、キャビティ形成面12a、14aのうち、図示省略した塗布装置によって溶媒が塗布される部分(図3では、アルミニウム合金Xが付着している部分)の上方に配置されるカバー152を備えている。また、加熱装置150は、キャビティ形成面14a側から、スリーブ18内に配置される加熱部158を備えている。カバー152と加熱部158とは通過管154で接続されている。なお、図示されていないが、加熱装置150は、加熱装置50と同様の気体測定部を備えていてもよい。
The modifications of the above embodiment are listed below.
(1) About the heating apparatus 150 (FIG. 3) of a modification, a different point from the
(2)上記の鋳造方法は、アルミニウム合金の鋳造製品を製造するための鋳造型に付着したアルミニウム合金Xを除去するために用いられている。しかしながら、対象とする鋳造材料はアルミニウム合金に限られない。上記の鋳造方法は、アルカリ性の溶媒と化学反応を起こす他の材料(例えばマグネシウム合金)の鋳造製品を製造するための鋳造型に対しても用いることができる。 (2) The above casting method is used to remove the aluminum alloy X adhering to a casting mold for producing an aluminum alloy casting product. However, the target casting material is not limited to an aluminum alloy. The above casting method can also be used for a casting mold for producing a casting product of another material (for example, magnesium alloy) that causes a chemical reaction with an alkaline solvent.
(3)上記の加熱装置50、150は、スリーブ18又は可動型12、固定型14を加熱する。即ち、加熱装置50、150は、鋳造装置10の少なくとも一部を加熱する。加熱装置50、150は、アルミニウム合金が除去される鋳造装置10、即ち、アルカリ性の溶媒が塗布される鋳造装置10以外の鋳造装置を加熱してもよい。
(3) The
(4)上記の加熱装置50、150は、カバー52、152を介して気体を通過管54、154に吸引する吸引部を備えていてもよい。
(4) The
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
10:鋳造装置
12:可動型
12a、14a:キャビティ形成面
14:固定型
18:スリーブ
50:加熱装置
52:カバー
54:通過管
56:気体測定部
56a:ガスセンサ
56b:流量計
56c:制御部
58:加熱部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Casting apparatus 12: Movable type |
Claims (5)
鋳造型のキャビティ形成面の少なくとも一部にアルカリ性の溶媒を塗布する塗布工程と、
アルカリ性の溶媒とキャビティ形成面上の鋳造材料とが化学反応を起こして発生する成分を含む気体を回収する回収工程と、
回収工程によって回収された気体を燃焼させることによって発生する熱を用いて、鋳造装置の少なくとも一部を加熱する加熱工程と、を備える鋳造方法。 A casting method for producing a casting product of a casting material that chemically reacts with an alkaline solvent,
An application step of applying an alkaline solvent to at least a part of the cavity forming surface of the casting mold;
A recovery step of recovering a gas containing components generated by a chemical reaction between the alkaline solvent and the casting material on the cavity forming surface;
And a heating step of heating at least a part of the casting apparatus using heat generated by burning the gas recovered in the recovery step.
回収された気体を燃焼させることによって発生する熱を用いて、鋳造装置の少なくとも一部を加熱する加熱部と、を備える加熱装置。 A recovery unit that recovers a gas containing a substance generated by causing a chemical reaction between the alkaline solvent and the casting material on the cavity forming surface by applying an alkaline solvent to the cavity forming surface of the casting mold,
A heating apparatus comprising: a heating unit that heats at least a part of the casting apparatus using heat generated by burning the collected gas.
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