JPH07224B2 - 鋳造冷却方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属湯が任意条件で冷却しながら凝固されるこ
とが可能な鋳造冷却方法に関する。

（従来の技術） 一般に鋳造して良質な鋳物を得るためには、予め加熱し
た鋳型内に金属湯を注入して充填させている。この注湯
時に発生するガスを金属湯に巻き込むことなく排除する
ために、予め鋳型の下方に吸引手段を設け、該吸引手段
で発生したガスを排出させながら鋳造していた。この場
合の冷却は、金属湯の熱と共に発生したガスも一緒に吸
引手段によって排出されるが、一定時間経過すると鋳型
内のエアーが殆ど排出されて真空状態に近くなり、その
後は金属湯の熱が排出されずに鋳型内にこもってしま
い、冷却効果が殆ど無くなる。従ってガスの巻き込み等
による外部要因で発生するピンホールは防止出来るが、
内部要因である粗大化した金属組織が冷却時に凝固する
際、その組織が収縮して発生するピンホール、特に金属
湯が周囲から凝固して内部が最終凝固される場所、例え
ば第６図に示す図中の斜線部が凝固する時にピンホール
は発生し易かった。この防止法としては冷し金を用いて
冷却速度がコントロールされる方法もあるが、冷し金が
さびていたり、湿気が付着していたりすると、金属湯に
触れて水蒸気やガスを発生し、不良品を生ずる恐れがあ
り、また冷し金が大きすぎると材質が不均一になり易
く、且つ当てる場所を誤ると割れなどを生じる恐れもあ
る。更に冷し金を当てた箇所は凹凸が鋳肌に出るので、
後加工が必要となる等の問題点があった。

このため、近年においては図５に示す如く鋳物砂等を用
いて作られた鋳型（１）内に冷却用パイプ部材（２）を
埋設し、その冷却用パイプ部材（２）内に冷却媒体を流
通させる鋳造冷却方法が、特開昭57-85636号「減圧造型
鋳型の冷却法」において開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記特開昭57-85636号は金属湯が凝固し
ながら冷却される際に、金属湯の熱は発生したガスと共
に吸引手段（４）によって排出され、前記金属湯が下型
（1b）側から凝固し始めるが、一定時間経過すると鋳型
（１）内のエアーが殆ど排出されて真空状態に近くな
り、その後は熱を媒介させるエアーが鋳物砂間に殆ど無
くなる。この時点で、エアーの吸引による冷却効果は殆
どなくなり、鋳型（１）内に熱がこもってしまう。この
熱は供給手段（３）によって供給口（2d）から冷却用パ
イプ部材（２）内に冷却媒体が流入し排出口（2e）から
排出されて多くの量を循環しても、冷却用パイプ部材
（２）と接触するエアーが殆どないため冷却効果は殆ど
期待できなくなる。従って、従来技術において鋳型
（１）内の有効な冷却条件をコントロールする方法は無
かった。

本発明は金属湯の最適な冷却条件を任意的にコントロー
ルすることにより、鋳物が最良な組織に形成されると共
にピンホールの発生を殆ど無くすことが可能な鋳造冷却
方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、鋳型中に埋設した冷却用パイプ部材の噴出パ
イプ先端から冷却用ガス体を鋳物砂間に噴出し続け、金
属湯の熱を吸収した冷却用ガス体が鋳物砂間を通過して
外部にエアーと共に排出し続け、更に鋳型内の温度セン
サーの検知によって、冷却用パイプ部材内に供給する冷
却用ガス体の量を調節することによって、前記金属湯が
任意な冷却条件下で冷却しながら凝固され、鋳物の組織
がコントロール可能である冷却方法と成す。

（作用） 次に本発明の作用を第１図に基づいて説明すると、予め
鋳物砂等を用いて鋳型（１）を作ると共に、該鋳型
（１）に冷却用パイプ部材（２）と温度センサー（６）
を埋設し、且つ前記冷却用パイプ部材（２）と供給手段
（３）とを接続させると共に吸引手段（４）を鋳型
（１）下方に設けておく。また前記鋳型（１）を加熱さ
せておく。先ず吸引手段（４）を作動させると共に金属
湯を前記鋳型（１）内に注ぐ。この注湯時に発生するガ
スは吸引手段（４）によって鋳型（１）から排出される
のである。前記注湯と同時に供給手段（３）によって冷
却用ガス体の供給を開始する。すると、鋳型（１）に埋
設した冷却用パイプ部材（２）の噴出パイプ（2a）先端
の噴出孔（2c）から冷却用ガス体が噴出されて鋳物砂の
間に放出される。このため、鋳型（１）にこもった金属
湯の熱は冷却用ガス体によって吸収すると共に図中の矢
印の如く鋳物砂間を通過して鋳型（１）の外部へ排出し
続けるのである。この時、上型（1a）側の供給手段
（３）から噴出された冷却用ガス体は熱を吸収しながら
上型（1a）上方から鋳型（１）の外側を通って吸引手段
（４）で吸収されると共に、下型（1b）側の供給手段
（３）から噴出された冷却用ガス体も金属湯の熱を吸収
しながら鋳型（１）の下方から排出し、温度センサー
（６）の検知温度を見ながら冷却用パイプ部材（２）内
へ冷却用ガス体の供給量も増減調節すれば良い。従っ
て、鋳肌面側が噴出孔（2c）から噴出し続ける冷却用ガ
ス体によって冷却され続けるので、その面は急冷され緻
密な鋳肌を形成し、且つ美麗となるのである。また鋳物
（５）の内部組織は、冷却用ガス体の供給量及び時間的
な可変調節や冷却用ガス体の供給時の温度を任意的にコ
ントロールすることで、最良な冷却条件で金属湯が凝固
され、その組織を予め設定することが可能となる。

第２図はオープン鋳造の場合に用いる本発明の鋳造冷却
方法を示す説明図であり、この方法について説明する。
予め鋳物砂等を用いて鋳型（１）を作ると共に、該鋳型
（１）に冷却用パイプ部材（２）と温度センサー（６）
を埋設し、上記場合と同様に前記冷却用パイプ部材
（２）と供給手段（３）とを接続させると共に吸引手段
（４）を鋳型（１）下方に設けておく。また鋳型（１）
は加熱させずにおく。先ず吸引手段（４）を作動させて
注湯時に発生するガスの排出準備を行う。次に金属湯を
鋳型（１）上方から注ぎ充填するのである。他の作業は
上記と同様に行う。すると、金属湯は従来の如き鋳型
（１）内が真空状態に近付くことなく常に噴出孔（2c）
から冷却用ガス体を噴出し続けて冷却が行われる。この
結果、鋳肌面側から上方に向って金属湯が強制的に凝固
するため、鋳肌が緻密でピンホールの少ない良質の鋳物
（５）を得ることが可能となる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、
（１）は上型（1a），下型1b），金属製枠体（1c）とか
ら成る鋳型であり、前記上型（1a）と下型（1b）には鋳
物砂，セラミックス粒子等を用いる。（２）は鋳型
（１）に埋設させる冷却用パイプ部材であり、該冷却用
パイプ部材（２）には、鋳型（１）内に立設する多数本
の噴出パイプ（2a）と、該各噴出パイプ（2a）の下端側
と連通するように接続した冷却パイプ（2b）とから構成
する（第３図参照）。前記噴出パイプ（2a）の上端は塞
がれ、該各噴出パイプ（2a）の上部には噴出孔（2c）が
多数穿設されている。この噴出パイプ（2a）の配置は、
第１図に示す如く上型（1a）と下型（1b）に、それぞれ
に適した形状の冷却用パイプ部材（２）を配置する場合
と、第２図に示す如くオープン鋳造する際に下型（1b）
だけに配置し、鋳肌面側が均等に冷却出来るようにする
場合とがある。又、各噴出パイプ（2a）には噴出孔（2
c）に砂等が入らぬように図示しない布等を被覆させ
る。前記冷却パイプ（2b）の一端は金属製枠体（1c）側
面から外部へ突出させて供給口（2d）と成している。
尚、前記冷却用パイプ部材（２）の配置形状は鋳物形状
に合わせて立設させる。（３）は各供給口（2d）と接続
する供給手段であり、この供給手段（３）は一般的なコ
ンプレッサーなどの圧縮装置を利用し、エアー或は窒素
ガス等の冷却用ガス体を供給する。尚、供給口（2d）か
ら冷却用ガス体を供給する量は、鋳型（１）の大きさや
形状、金属湯の種類等を考慮して決定され、且つ供給す
る冷却用ガス体の温度も金属湯の種類等を考慮して決定
される。また冷却用ガス体の供給量及び温度が調節可能
な構造を備えたものを用いる。（４）は鋳型（１）の下
方に設けた吸引手段であり、該吸引手段（４）には上型
（1a）側に設けた吸引口（4a）と、下型（1b）側に設け
た吸引口（4b）とがあり、その吸引手段（４）としては
コンプレッサーや真空ポンプ等を用い、その吸引能力は
前記供給手段（３）の供給能力よりも大きなものを用い
る。又、この吸引力が前記冷却用ガス体の供給量に応じ
て可変出来る構造のものを用いる。（６）は鋳型（１）
内の温度を検知する温度センサーであり、鋳型（１）で
用いる一般的なもので良い。

第４図は本発明の鋳造冷却方法によって鋳造された銅製
の鋳物を示す説明図であり、この冷却方法について詳細
に説明する。予め鋳型（１）を加熱させておき、先ず吸
引手段（４）を作動させて注湯時に発生するガスの排出
準備を行う。この場合、吸引手段（４）を予め作動させ
ておくと、金属湯の湯回りが良好となる。次に溶解した
銅を鋳型（１）内に注ぎ始め、注湯時に発生したガスは
吸引手段（４）で鋳型（１）外部に排出される。また注
湯と同時に冷却用ガス体の供給を開始し、噴出孔（2c）
から冷却用ガス体が噴出されて鋳物砂間に放出され続け
ることによって、金属湯の熱を冷却用ガス体が吸収し、
その冷却用ガス体は外側の鋳物砂間を通過して鋳型
（１）内にこもる熱も吸収しながら吸引口（4a），（4
b）を経て吸引手段（４）で鋳型（１）外部に排出され
る。この時の冷却用ガス体の供給量は、温度センサー
（６）の検知によって冷却用パイプ部材（２）内の供給
量を増減調節され最適冷却条件下で、鋳肌面側が急冷さ
れて緻密な鋳肌を形成する。つまり、前記供給量は、始
めの約20〜30分間は多めに供給し、その後は約20〜30％
減らして金属湯が緩やかに冷却されるように設定するこ
とにより、金属湯を鋳肌面側か順次内部に向かって適宜
な冷却条件で冷却しながら凝固させることが可能となる
のである。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載されるような効果を奏する。

本発明の鋳造冷却方法を用いれば、従来の如き鋳型
（１）内のエアーが殆ど排出されて真空状態に近付くこ
となく、冷却用ガス体が噴出パイプ（2a）から鋳物砂の
間に放出され続け、常に金属湯の熱が効率良く吸収して
冷却出来るので、内部に向かって緻密な組織に凝固した
鋳物（５）を得る。

金属湯の凝固が従来の如き自然放熱による凝固と異な
り、任意的に最良冷却条件をコントロールすることが可
能であるので、ピンホールの発生が殆ど無くなる。

また金属湯の冷却条件が任意にコントロールできるの
で、組織の緻密化や鋳肌の美麗化が可能となり、特に表
面が皮模様や木目模様の製品を形成させることが出来る
と共にその仕上作業が不要である。

組織が緻密化されるため、鋳物（５）の硬度、引張り
強さ等が従来のものより約30％近くも向上する。

冷却時間が従来の場合よりも約半分となるので、鋳造
作業の効率が良くなる。

従来使用していた冷し金が不要であるので、不良品が
激減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋳造冷却方法に係る実施例を示す要部
断面図、第２図はオープン鋳造を行う場合の鋳造冷却方
法を示す要部断面図、第３図は本実施例の冷却用パイプ
部材の要部を示す説明図、第４図は本発明の冷却方法に
よって鋳造された鋳物を示す説明図、第５図は従来の鋳
造冷却方法を説明する要部断面図、第６図は従来の冷却
方法によって鋳造された鋳物を示す説明図である。 （１）……鋳型 （２）……冷却用パイプ部材 （2a）……噴出パイプ、（2b）……冷却パイプ （2c）……噴出孔、（2d）……供給口 （３）……供給手段、（４）……吸引手段 （６）……温度センサー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳物砂等を用いて鋳型（１）を作り、該鋳
   型（１）内に冷却用パイプ部材（２）を埋設し、その冷
   却用パイプ部材（２）内に冷却媒体を流通させる鋳造冷
   却方法に於いて、下記のようにして金属湯が任意な冷却
   条件下で冷却されながら凝固したことを特徴とする鋳造
   冷却方法。 イ）前記冷却用パイプ部材（２）が、先端側に噴出孔
   （2c）を有して前記鋳型（１）内に立設させた多数本の
   噴出パイプ（2a）と、該各噴出パイプ（2a）の後端側と
   連通するように接続した冷却パイプ（2b）とから構成さ
   れると共に前記冷却用パイプ部材（２）がその内部にエ
   アー或は窒素ガス等の冷却用ガス体を供給するための供
   給手段（３）と接続され、更に前記鋳型（１）の下方に
   は、前記供給手段（３）からの冷却用ガス体の供給量以
   上に吸引量が大きな吸引手段（４）を設けると共に前記
   鋳型（１）内の温度が検知される温度センサー（６）を
   埋設して予め設定させたこと。 ロ）先ず前記鋳型（１）内に金属湯を注ぐと同時に前記
   吸引手段（４）を作動させ、且つ前記供給手段（３）に
   よって冷却用ガス体が前記冷却パイプ（2b）から前記噴
   出パイプ（2a）を通過してその先端側の前記噴出孔（2
   c）から前記鋳型（１）内の鋳物砂間に直接噴出し続け
   て前記金属湯の温度を冷却用ガス体で吸収し冷却させた
   こと。 ハ）前記金属湯の温度を吸収した冷却用ガス体が、鋳物
   砂の間を通過して前記鋳型（１）の外部へ前記吸引手段
   （４）で排出され続けたこと。 ニ）前記鋳型（１）内の温度を前記温度センサー（６）
   で検知し、それを基に前記供給手段（３）で冷却用ガス
   体の供給量を調節することにより、前記金属湯の最適冷
   却条件下で冷却しながら凝固されたこと。