JP4076541B2 - Casting manufacturing method using chiller - Google Patents
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Description
本発明は、鋳型内に設置した冷やし金の冷却効果により、引け巣の防止、組織の緻密化を図る鋳物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a casting that prevents shrinkage and densifies the structure by the cooling effect of a cooling metal installed in a mold.
冷やし金は押し湯と同様に、鋳物の引巣防止する手段の一つとして用いられることが多い。押し湯が凝固に伴って不足する溶湯を補給して引け巣の発生を防止するのに対して、冷やし金は鋳物の高温部分から熱を奪うことにより冷却速度の均一化を計り、引け巣の発生を防止する。また、冷やし金は鋳造品の組織の微細化などにも用いられる。一般に冷やし金の素材には鋳鉄、鋳鋼、銅、黒鉛など熱伝導性が良い物が用いられ、引け巣が発生し易い鋳物の肉厚部に接した状態や離した状態で設置される。例えば、肉厚部に対して冷やし金を中子として用いる方法（特許文献１）や、鋳物体積の３０％以上の直接冷やし金を配置した砂型に鋳込む方法（特許文献２）などがある。
しかしながら鋳造しようとする鋳物によっては、形状などの制限により必要とする大きさの冷やし金を設置できない場合がある。例えば、周囲を鋳物で囲まれた中子のような場所では、埋設できる冷やし金は必然的に大きさの制限を受ける。このような場合には、その体積に見合った以上の熱量を冷やし金が受けるために温度が上昇し、冷やし金としての冷却能が低下してしまうことがある。その結果、溶湯から熱を奪う冷やし金の効果が薄れ、鋳物に引け巣等が発生することがある。また、冷やし金に鋳鉄や鋳鋼、銅などを用いると、溶湯からの熱によって冷やし金が溶けてしまうことさえある。 However, depending on the casting to be cast, there is a case where a cooling metal having a required size cannot be installed due to restrictions on the shape and the like. For example, in a place such as a core surrounded by a casting, the chiller that can be embedded is inevitably limited in size. In such a case, since the chiller receives more heat than the volume, the temperature rises and the cooling ability as the chiller may decrease. As a result, the effect of the cooling metal that removes heat from the molten metal is weakened, and shrinkage cavities and the like may occur in the casting. In addition, when cast iron, cast steel, copper, or the like is used for the chill metal, the chill metal may even be melted by the heat from the molten metal.
そこで従来は、冷やし金を鋳型外と通じさせることによって空冷したり、水の気化熱などを利用した水冷却などによって冷やし金の温度上昇を防ぐことにより冷却能を保つようにしたものもあるが（特開２００１−１７９３９２）、何れも効果が不十分だったり、冷やし金の設置や取り扱いが不便だったりした。 Therefore, conventionally, some cooling metal is kept air-cooled by passing it outside the mold, or water cooling using water vaporization heat, etc. is used to keep the cooling power high by preventing the temperature rise of the metal. (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-179392), all of the effects were insufficient, and the installation and handling of the cooling metal was inconvenient.
本発明では上記課題を解決するために、鋳物に対して常温での熱伝導率が０．０６ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の熱伝導性の良い物質からなる冷やし金を連結し、この冷やし金が暖まらないように凝固までの間、連続的に冷却することを目的として、常温での熱伝導率が冷やし金の０．３〜２倍である熱伝導材ブロックを溶湯とは接しないように冷やし金の両端に連結する。すなわち、冷やし金の両端を鋳物砂中に延長し、この端を冷やし金冷却用の熱伝導ブロックと連結させることにより、冷やし金が吸熱した熱量を熱伝導材ブロックへと移動させて冷やし金自体の温度が上昇するのを防ぐようにする。なお、熱伝導率は温度によって変化するため、常温での熱伝導率を基準とした。 In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, a cooling metal made of a material having a good thermal conductivity having a thermal conductivity of 0.06 cal / cm · s · ° C. or higher is connected to a casting. In order not to warm up until the solidification, keep the heat conduction material block whose thermal conductivity at room temperature is 0.3 to 2 times that of chilled metal so that it does not come into contact with the melt. Connect to both ends of chiller. That is, by extending both ends of the cooling metal into the foundry sand and connecting this end to the heat conduction block for cooling the gold, the amount of heat absorbed by the cooling metal is transferred to the heat conduction material block, and the cooling metal itself Try to prevent the temperature from rising. In addition, since thermal conductivity changes with temperature, the thermal conductivity at normal temperature was used as a reference.
冷やし金の両端に熱伝導材ブロックを連結する理由は、冷やし金の冷却能力を高める目的もあるが、片側のみに熱伝導材ブロックを連結すると引け巣が発生する最終凝固部がブロックの反対側へ移動するのみで、引け巣をなくすことができないことを発見したからである。 The reason for connecting the heat conductive material block to both ends of the chill metal is to increase the cooling capacity of the chill metal, but if the heat conductive material block is connected to only one side, the final solidified part where shrinkage nests occur is on the opposite side of the block It was because it was discovered that it was not possible to eliminate the shrinkage nest only by moving to.
また、熱伝導材ブロックの熱伝導性が良すぎると、ブロック自体が暖まりすぎて、冷やし金を冷却する効果がなくなってしまうことを発見した。言い換えるならば、ブロックと冷やし金に温度勾配がなくなると、冷やし金の冷却効果が急激に低下し、冷やし金の効果がなくなってしまうことを発見した。このために、常温での熱伝導材ブロックの熱伝導性は冷やし金の０．３〜２倍でなくてはならないことを発見した。 It was also discovered that if the thermal conductivity of the heat conducting material block is too good, the block itself becomes too warm and the effect of cooling the cooling metal is lost. In other words, when the temperature gradient between the block and the chiller disappears, the cooling effect of the chiller decreases rapidly, and the effect of the chiller disappears. For this reason, it discovered that the heat conductivity of the heat conductive material block at normal temperature must be 0.3 to 2 times that of the chill metal.
鋳物に連結する冷やし金は、直接溶湯と接するようにした方が熱伝導性が良くなるが、金属系の冷やし金では溶湯と反応して冷やし金が除去できなくなるという問題がある。この問題を解決するために、冷やし金の材質を黒鉛もしくは黒鉛系混合物とした。このことにより、冷やし金と溶湯が直接連結できるようになり、熱拡散が容易となった。ただし、黒鉛系の冷やし金を使用しなくても、金属系冷やし金の周りに塗型などの耐火物を塗布してもよい。 The chill metal connected to the casting has better thermal conductivity if it is in direct contact with the molten metal, but there is a problem that the chill metal cannot react with the molten metal and cannot be removed. In order to solve this problem, the material of the cooling metal was graphite or a graphite-based mixture. As a result, the chiller and the molten metal can be directly connected, and thermal diffusion becomes easy. However, a refractory material such as a coating mold may be applied around the metal chiller without using a graphite chiller.
冷やし金の両端に連結させる熱伝導材ブロックの材質については、黒鉛、黒鉛系混合物、鉄系金属、銅系金属、アルミ系金属のいずれかであれば問題はない。しかしながら、熱伝導材ブロックを例えば純銅などで製作すると、熱伝導性が良すぎるためにブロックが早く暖まりすぎて、冷やし金とブロックの温度差がなくなり、結果として冷やし金の冷却効果がなくなることを発見した。種々の実験を行った結果、常温でのブロックの熱伝導率は、冷やし金の０．３〜２倍でなくてはならないことを発見した。 There is no problem as long as the material of the heat conductive material block connected to both ends of the chiller is graphite, graphite-based mixture, iron-based metal, copper-based metal, or aluminum-based metal. However, if the heat conduction material block is made of pure copper, for example, the heat conductivity is too good and the block warms up too quickly, eliminating the temperature difference between the cooling metal and the block, resulting in the cooling effect of the cooling metal being lost. discovered. As a result of various experiments, it was discovered that the thermal conductivity of the block at room temperature must be 0.3 to 2 times that of chilled gold.
溶湯との反応性や作業性および熱伝導材ブロックの冷却効果などを調べた結果、効果の高い冷やし金と熱伝導材ブロックの組み合わせは、冷やし金に黒鉛を用い、熱伝導材ブロックに鉄系金属を用いることであることを見出した。 As a result of investigating the reactivity with the molten metal, workability, and the cooling effect of the heat conduction material block, the effective combination of the cooling metal and the heat conduction material block uses graphite for the cooling metal, and the heat conduction material block is iron-based. It has been found that using metal.
鋳物の近傍に設置した冷やし金は、注湯時に溶湯の熱を受けて冷やし金自体の温度が上昇するため、時間経過とともに鋳物との温度差が小さくなり、冷却効果が低下してくる。特に鋳物の形状的な制約により、小さな冷やし金しか連結できないような場合、冷やし金の冷却能が足りずに、引け巣の発生を招くことがある。そこで、このような場合、冷やし金の両端に同じ鋳型内に設置してはあるが溶湯とは直接接しない熱伝導材ブロックを連結させ、冷やし金が溶湯から受けた熱量をこのブロックに移動させる。熱伝導材ブロックが溶湯と直接接すると、この溶湯の熱によりブロック自体が暖まり、冷やし金を冷却する効果がなくなってしまう。冷やし金を冷却するためのブロックを冷やし金に連結することにより、冷やし金の冷却能が持続するとともに温度上昇が妨げられて、組織の緻密化や引け巣の発生を防止することができる。 The cooling metal installed in the vicinity of the casting receives the heat of the molten metal at the time of pouring, and the temperature of the cooling metal itself rises. Therefore, the temperature difference from the casting becomes small with time, and the cooling effect decreases. In particular, when only a small chiller can be connected due to restrictions on the shape of the casting, the cooling ability of the chiller is not sufficient, which may cause shrinkage. Therefore, in such a case, a heat conducting material block that is installed in the same mold at both ends of the cooling metal but is not in direct contact with the molten metal is connected, and the heat received by the cooling metal from the molten metal is transferred to this block. . When the heat conductive material block is in direct contact with the molten metal, the heat of the molten metal heats the block itself, and the effect of cooling the cooling metal is lost. By connecting the block for cooling the chill metal to the chill metal, the cooling ability of the chill metal is maintained and the temperature rise is hindered, so that the densification of the tissue and the occurrence of shrinkage can be prevented.
鋳物を冷却するための冷やし金と、これに連結させる熱伝導材ブロックについては、いずれも常温での熱伝導率０．０６ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の物質を用いる。冷やし金とこれに連結させる熱伝導材ブロックの熱伝導率が０．０６ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以下の物質であった場合、溶湯と冷やし金、冷やし金と熱伝導材ブロック間における熱量の移動が遅くなり過ぎる。その結果、冷やし金が暖まり、鋳物組織の緻密化や引け巣の発生を防止するために必要な冷却効果が得られなくなる。 For the cooling metal for cooling the casting and the heat conductive material block connected thereto, a material having a thermal conductivity of 0.06 cal / cm · s · ° C. or higher at normal temperature is used. When the heat conductivity of the cooling metal block and the heat conducting material block connected to the cooling metal is 0.06 cal / cm · s · ° C. or less, the amount of heat transferred between the molten metal and the cooling metal, or between the cooling metal and the heat conducting material block. Is too slow. As a result, the cooling metal is warmed, and the cooling effect necessary for preventing the densification of the cast structure and the generation of shrinkage cavities cannot be obtained.
冷やし金と連結させる熱伝導材ブロックには、常温での熱伝導率が冷やし金の０．３〜２倍である材質を用いる。熱伝導材ブロックの熱伝導率が高すぎると、冷やし金からの熱伝達が速いためにブロックの温度は直ぐに上昇してしまい、冷やし金とブロックの温度差がなくなり、ブロックが冷やし金を冷却する効果が弱まってしまう。これに対して、常温での熱伝導材ブロックの熱伝導率が冷やし金の０．３〜２倍の材料の場合は、ブロックと冷やし金の温度差が十分大きくなるために、冷やし金の冷却効果を凝固終了までの間長時間に渡って持続させることができる。これにより冷やし金の冷却効果が常に維持され、鋳造品に引け巣が発生するのを防ぐことができる。 For the heat conductive material block to be connected to the chiller, a material having a thermal conductivity at room temperature of 0.3 to 2 times that of the chiller is used. If the thermal conductivity of the heat conduction material block is too high, the heat transfer from the chiller is fast, so the temperature of the block rises immediately, there is no temperature difference between the chiller and the block, and the block cools the chiller The effect will be weakened. On the other hand, in the case where the thermal conductivity of the heat conducting material block at room temperature is 0.3 to 2 times that of the chilled metal, the temperature difference between the block and the chilled metal becomes sufficiently large. The effect can last for a long time until the end of solidification. As a result, the cooling effect of the cooling metal is always maintained, and it is possible to prevent the formation of shrinkage cavities in the cast product.
冷やし金に対する熱伝導材ブロックは、必ず冷やし金の両端にこのブロックを連結させることが重要である。冷やし金の片端だけに熱伝導材ブロックを連結させた場合は、冷やし金からブロックに向かう熱量の流れが一方向のみとなり、冷やし金全体の熱量をスムーズに熱伝道材ブロックに移動させることができない。これに対して冷やし金の両端に熱伝導材ブロックを連結させた場合は、冷やし金からこのブロックに向かう熱量の流れは二方向に分散されるため、冷やし金とその両端で連結する熱伝導材ブロックとの間の熱量移動はスムーズに進み、冷やし金の冷却効果も維持される。 It is important that the heat conducting material block for the chiller is connected to both ends of the chiller. When the heat conduction material block is connected to only one end of the chill metal, the flow of heat from the chill metal to the block is only in one direction, and the heat quantity of the entire chill metal cannot be smoothly transferred to the heat transfer material block. . On the other hand, when the heat conduction material block is connected to both ends of the chiller, the heat flow from the chiller toward this block is dispersed in two directions, so the heat transfer material connected to the chiller and both ends thereof. The heat transfer between the blocks proceeds smoothly and the cooling effect of the cooling metal is maintained.
上述したように、熱伝導材ブロックを冷やし金の両端に連結すると、冷やし金から熱伝導材ブロックに向かう熱量の流れは二方向に分散されるため冷却効率が増す効果がある。本発明の特徴はこの冷却効率効果だけでなく、１カ所に集中した最終凝固部を２つに分割することにより、引け巣を防止する効果が含まれることにある。熱伝導材ブロックを冷やし金の片側のみに連結した場合、最終凝固部は一端のブロックと反対側の方向に移動するだけで、最終凝固部を２つに分割することができない。冷やし金の両端にブロックを連結することにより、最終凝固部を２つに分割することができる。その結果、引け巣の発生を防止することができるようになる。 As described above, when the heat conducting material block is connected to both ends of the cooling metal, the flow of heat from the cooling metal toward the heat conducting material block is dispersed in two directions, which has an effect of increasing the cooling efficiency. The feature of the present invention is that not only the cooling efficiency effect but also the effect of preventing the shrinkage nest by dividing the final solidified portion concentrated in one place into two. When the heat conducting material block is connected to only one side of the cooling metal, the final solidified portion only moves in the direction opposite to the block at one end, and the final solidified portion cannot be divided into two. By connecting the blocks to both ends of the chiller, the final solidified part can be divided into two. As a result, shrinkage nests can be prevented from occurring.
本発明の冷やし金を用いた鋳造方法によれば、溶湯より冷やし金が受けた熱量を熱伝導材ブロックに逃がすことにより、冷やし金自体の温度上昇を防ぎ、鋳物に対する冷却効果を連続的に継続させることができるため、引け巣のない良好な鋳物を形成することができる。 According to the casting method using the cooling metal of the present invention, the amount of heat received by the cooling metal from the molten metal is released to the heat conductive material block, thereby preventing the temperature increase of the cooling metal itself and continuously cooling the casting. Therefore, a good casting without shrinkage can be formed.
冷やし金は熱伝導材ブロックにより連続的に冷却される条件になっているため、冷やし金自体は小さくても十分に冷却効果を発揮することができる。このため、従来は鋳造品の形状要因より製品に対して大きな冷やし金が設置できず、十分な冷却ができなかった鋳造品に対しても、小さな冷やし金により効率良く冷却することができる。 Since the chill metal is continuously cooled by the heat conductive material block, the cooling effect can be sufficiently exhibited even if the chill metal itself is small. For this reason, conventionally, a large cooling metal cannot be installed on the product due to the shape factor of the casting, and even a casting that cannot be sufficiently cooled can be efficiently cooled with a small cooling metal.
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on a specific Example, this invention is not limited to these Examples.
図１に本発明による鋳造方法の一実施形態を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of a casting method according to the present invention.
図１に示すように、鋳型１は、鋳枠２の内部に鋳物砂３が充填され、鋳造品形状である空間（キャビティー）４が鋳物砂３内に形成されている。キャビティー４には湯口５からの湯道６が連通し、またキャビティー４の中央には鋳造品の形状により、肉厚部を上下に貫通する穴４ａが開いている。この穴４ａには内壁面に連結して熱伝導率０．０６ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の冷やし金７が埋設してあり、その両端には熱伝導材ブロック８、９がそれぞれ冷やし金７と連結し、かつキャビティー４とは連結しないように埋設してある。熱伝導材ブロック８、９は、常温での熱伝導率が冷やし金７の０．３〜２倍の材料からなる。なお、キャビティー４は、消失性模型でもよい。
As shown in FIG. 1, the casting
溶湯を湯口５から注湯すると、湯道６を通ってキャビティー４の内部に充填される。このとき、冷やし金７が設置してある穴４ａの内壁面では、冷やし金７により溶湯が他の箇所よりも早く冷却される。しかし、冷やし金７が設置してある穴４ａの部分が肉厚であるため、冷やし金７のみでは冷却効果が足りずに引け巣が発生してしまう。本発明では冷やし金７の両端に熱伝導材ブロック８、９が連結してあるため、冷やし金７の熱はこのブロック８、９に移動し、注湯により上昇した冷やし金７の温度が低下する。従って、冷やし金７が溶湯の熱を吸熱する作用が持続し、冷やし金７の高い冷却効果により引け巣の発生を防止することができる。
When the molten metal is poured from the
次に、本発明に至るまでの鋳造実験として、冷やし金と熱伝導材ブロックの連結の仕方を変更して行った鋳造実験の一例を示す。 Next, as a casting experiment up to the present invention, an example of a casting experiment performed by changing the connection method of the cooling metal and the heat conductive material block is shown.
実験では図２に示すように、一辺が３００ｍｍの立方体で直径５０ｍｍの穴４ａが上下面の中心を縦に貫通しているキャビティー４を鋳型内に形成し、温度計１０を穴４ａの部分の鋳造品の表面温度が計測できるように設置した。冷やし金７は直径５０ｍｍの黒鉛棒とし、この穴４ａの上下面より５０ｍｍずつはみ出すように通した。熱伝導材ブロック８，９は何れも重量約３０ｋｇの鋳鉄とし、キャビティー４の上下面よりはみ出した冷やし金７の片側７ａもしくは両側７ａ、７ｂに連結するように設置した。実験ではこの鋳型に合金系ダクタイルの溶湯を鋳込み、鋳込み後の鋳造品の温度推移を比較するとともに、内部に発生する引け巣の有無を調査した。また、各実験についての凝固解析を合わせて行い、実験結果との整合性を図った。
In the experiment, as shown in FIG. 2, a
冷やし金と熱伝導材ブロックとの組み合わせについては、
Ａ：冷やし金を設置しない場合（図２において７、８、９がない場合）
Ｂ：冷やし金のみを設置した場合（図２において８、９がない場合）
Ｃ：冷やし金の片端のみにブロックを連結した場合（図２において９がない場合）
Ｄ：冷やし金の両端にブロックを連結した場合（図２に示したもの）
このとき、Ｃで連結した１個のブロックの体積はＤで連結したブロック２個分と同
じ体積とした。
For the combination of chiller and heat conductive material block,
A: When no cooling metal is installed (when there is no 7, 8, 9 in FIG. 2)
B: When only the cooling metal is installed (when there is no 8, 9 in FIG. 2)
C: When the block is connected to only one end of the cooling metal (when there is no 9 in FIG. 2)
D: When a block is connected to both ends of the chiller (shown in FIG. 2)
At this time, the volume of one block connected by C was the same as that of two blocks connected by D.
鋳造品の温度測定結果を図３に示す。 The temperature measurement result of the cast product is shown in FIG.
図３から、冷やし金を用いない場合Ａや冷やし金のみを設置した場合Ｂと比較して、冷やし金に熱伝導材ブロックを組み合わせた場合Ｃ、Ｄはいずれも鋳造品の冷却が速くなっていることが分かる。また、冷やし金と熱伝導材ブロックの組み合わせでは、冷やし金の片端だけにブロックを連結した場合よりも、両端に連結した場合の方が冷却速度が大幅に速くなっている。 From FIG. 3, when cooling metal is not used, when A or only cooling metal is installed, when C is combined with a heat conduction material block, both C and D are cooled faster. I understand that. Further, in the combination of the cooling metal and the heat conducting material block, the cooling rate is significantly faster when the block is connected to both ends than when the block is connected to only one end of the cooling metal.
鋳造品内部の引け巣の状況を表１に、凝固解析の結果を図４に示す。 Table 1 shows the condition of the shrinkage cavity inside the cast product, and FIG. 4 shows the result of solidification analysis.
図４の凝固解析の結果を見ると、冷やし金を連結しない場合（ａ）や冷やし金２２のみを連結した場合（ｂ）には、鋳造品の中心である穴の表面付近に引け巣が発生する最終凝固部２１が存在する。冷やし金２２の片端のみに熱伝導材ブロック２３を連結した場合（ｃ）には、最終凝固部２１は高さ方向でブロックを連結していない側へ移動するものの、横方向への変化はわずかであり、穴の表面付近からはほとんど移動していない。これに対して冷やし金２２の両端に熱伝導材ブロック２３を連結した場合（ｄ）には、最終凝固部２１は高さ方向には変化がないものの、横方向に対して変化が大きく、穴の表面付近より外側に向かって大きく移動している。また移動した最終凝固部２１の大きさも他の場合（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と比べると小さくなっており、引け巣の発生する可能性は極めて小さくなっていることが分かる。この結果から、冷やし金２２に熱伝導材ブロック２３を連結して冷却する場合には、冷やし金２２の両端にブロック２３を連結するのが効果的であることが分かる。
As shown in the solidification analysis result of FIG. 4, when the chiller is not connected (a) or when only the
次に、冷やし金の両端に連結させる熱伝導材ブロックの材質を変更して行った鋳造実験の一例を示す。 Next, an example of a casting experiment performed by changing the material of the heat conductive material block connected to both ends of the chiller will be described.
実験は、図２に示すように、一辺が３００ｍｍの立方体で直径５０ｍｍの穴４ａが上下面の中心を貫通しているキャビティー４を鋳型内に形成し、温度計１０を穴４ａの部分の鋳造品の表面温度が計測できるように設置した。冷やし金７は直径５０ｍｍの黒鉛棒とし、この穴４ａに上下面より５０ｍｍずつはみ出すように通して、その両端に熱伝導材ブロック８、９を連結した。実験ではこの鋳型に合金系ダクタイルの溶湯を鋳込み、鋳込み後の鋳造品の温度推移を比較するとともに、内部に発生する引け巣の有無を調査した。また、各実験についての凝固解析を合わせて行い、実験結果との整合性を図った。
In the experiment, as shown in FIG. 2, a
冷やし金の両端に連結する熱伝導材ブロックは次の３種類とした。
Ａ：黒鉛製ブロック（常温の熱伝導率０．３１ ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃、重量
約８ｋｇ／個）
Ｂ：鋳鉄製ブロック（常温の熱伝導率０．１８ ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃、重量
約３０ｋｇ／個）
Ｃ：銅製ブロック（常温の熱伝導率０．９５ ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃、重量約
４０ｋｇ／個）
このとき各材質のブロックとも同じ体積とした。
The following three types of heat conductive material blocks were connected to both ends of the chiller.
A: Graphite block (room temperature thermal conductivity 0.31 cal / cm · s · ° C., weight
About 8kg / piece)
B: Cast iron block (room temperature thermal conductivity 0.18 cal / cm · s · ° C., weight
About 30kg / piece)
C: Copper block (normal thermal conductivity 0.95 cal / cm · s · ° C, weight approx.
40kg / piece)
At this time, the blocks of each material had the same volume.
鋳造品の温度測定結果を図５に、引け巣の発生状況を表２に示す。 The temperature measurement result of the cast product is shown in FIG.
実験に使用した各熱伝導材ブロックの熱伝導率を表３に示す。 Table 3 shows the thermal conductivity of each thermal conductive material block used in the experiment.
図５と表３から、冷やし金に熱伝導率の高いブロックを組み合わせた場合ほど鋳造品の冷却が遅くなっていることが分かる。これは冷やし金よりも熱伝導率が高いブロックを用いると、冷やし金からの熱移動が速いためにブロック自体が速く暖まってしまうため、短時間しか冷やし金を冷却する能力を維持できないことに原因がある。 From FIG. 5 and Table 3, it can be seen that the cooling of the cast product becomes slower as the cooling metal is combined with the block having high thermal conductivity. This is because using a block with higher thermal conductivity than chilled metal, the heat transfer from the chilled metal is fast and the block itself warms up quickly, so the ability to cool the chilled metal can only be maintained for a short time. There is.
凝固解析の結果を図６に示す。 The result of the coagulation analysis is shown in FIG.
図６から、引け巣が発生する最終凝固部の位置を比較すると、最終凝固部２１が鋳造品の中心より最も離れているのが鋳鉄製ブロック２３を用いた場合（ｂ）であり、次いで黒鉛製ブロック２４を用いた場合（ａ）、銅製ブロック２５を用いた場合（ｃ）の順である。特に銅製ブロック２５を用いた場合（ｃ）に至っては、最終凝固部２１は鋳造品の中心より殆ど移動していないことが分かる。この結果は鋳造実験の結果とよく一致している。
From FIG. 6, when the position of the final solidified portion where the shrinkage cavity is generated is compared, the case where the final solidified
図５および図６から、冷やし金の両端に連結するブロック材は、冷やし金よりも熱伝導率が低い材料を用いる方が冷やし金との温度差が十分大きくなり、冷やし金の冷却効果を凝固終了までの間長時間に渡って持続させることができる。これにより冷やし金の冷却効果が常に維持され、鋳造品に引け巣が発生するのを防ぐことができることが分かる。ただし、冷やし金に連結する熱伝導材ブロックについては、必ずしも冷やし金より熱伝導率が低い必要はなく、常温での熱伝導率が冷やし金の０．３〜２倍の材料であればよい。 From FIG. 5 and FIG. 6, the block material connected to both ends of the chiller uses a material having a lower thermal conductivity than the chiller, so that the temperature difference from the chiller is sufficiently large, and the cooling effect of the chiller is solidified It can last for a long time until the end. Thus, it can be seen that the cooling effect of the cooling metal is always maintained, and it is possible to prevent the formation of shrinkage cavities in the cast product. However, the heat conductive material block connected to the chiller does not necessarily need to have a lower thermal conductivity than the chiller, and may be a material whose thermal conductivity at room temperature is 0.3 to 2 times that of the chiller.
１ 鋳型
２ 鋳枠
３ 鋳物砂
４ 鋳造品形状
５ 湯口
６ 湯道
７ 冷やし金
８、９ 熱伝導材ブロック
１０ 温度計
２１ 最終凝固部
２２ 冷やし金（黒鉛）
２３ 鋳鉄製ブロック
２４ 黒鉛製ブロック
２５ 銅製ブロック
1 Mold
2 Cast frame
3 Foundry sand
4 Cast product shape
5 entrance
6
23
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