JPH0788623A - 射出成形用簡易型の精密鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピンホールや巣の発生が極めて少なく、寸法
精度の極めて優れた射出成形用簡易型を得る。 【構成】 真空ポンプ２が接続された鋳造室１内の基盤
４上には鋳型３が置かれている。鋳造室１の内部は加熱
装置７と熱電対８とにより温度制御回路９を介して温度
制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形用金型を減圧
中で精密鋳造するための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋳造物を減圧中で製造する方法と
これを実施するための装置として、例えば特公平２−２
５７０１号公報に開示された鋳造物を製造する方法およ
び装置がある。この装置は、内部に炉を有する鋳造室
と、鋳型とルツボが通る入口と、鋳込まれた鋳型を冷却
するために炉から引込可能な引込空間と、鋳造室および
引込空間が減圧となるように上記入口をシールする装置
と、鋳造室および炉を減圧にするための吸引ポンプと、
鋳型およびルツボ内の溶融金属を加熱するための加熱装
置とから構成されている。

【０００３】上記構成の装置を用いての製造工程は、空
の鋳型および溶融金属を鋳造室の炉に入れる工程と、鋳
造室を外気からシールする工程と、鋳型および溶融金属
を加熱する工程と、鋳造物を鋳造してこの鋳造物を冷や
す工程と、鋳造物が空気にさらされても傷まない程度に
固化させ、しかも炉が著しく冷える前の時期に炉の内部
に空気を入れて鋳造物および溶融金属を入れ替える工程
とからなっている。

【０００４】また、従来射出成形用の金型を安価かつ短
時間で製作する方法として、例えば特開昭６０−６２４
４号公報に開示された合成樹脂射出成形用簡易型の作成
方法がある。この作成方法によれば、製品の原型をシリ
コーンゴムで型取りした後に硬化させてシリコーンゴム
型を形成する工程と、シリコーンゴム型に耐火物粉末の
配合された石膏スラリーを注入した後に硬化させて石膏
生型を形成する工程と、石膏生型を焼成して石膏鋳型を
形成する工程と、石膏鋳型を下方部の吸引排気口とその
上方の通気生棚板をもつ型枠の棚板上に載置し、吸引排
気口より吸引排気しつつ溶融金属の溶湯を型枠内に注入
して石膏鋳型を基に鋳造する工程と、鋳造された溶融金
属が冷却固化した後に型枠を取り外すとともに石膏鋳型
を取り除き、原型を型取りした射出成形用簡易型を得る
工程とからなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記各従来
技術においては、減圧中で鋳造した後は溶融金属を満た
した鋳型を自然冷却させるものであるが、以下の点にお
いて欠点があった。すなわち、作製される鋳造物の肉厚
に差がある場合、鋳型に接触している付近と鋳型から離
れている内部とでは溶融金属の冷却状態が大きく異な
る。従って、この鋳造物の冷却速度の違いにより発生す
る内部の残留応力が反りやヒケの原因となり、鋳造品と
しての寸法精度の悪化を招いていた。

【０００６】因って、本発明は前記従来技術の欠点に鑑
みてなされたもので、溶融金属の融点付近まで加熱され
て減圧された鋳造室内の鋳型に溶融炉内の溶融金属を流
入させ、鋳造室を減圧したまま鋳型の温度を最適に制御
しつつ除冷して鋳造物を得るもので、溶融金属が凝固す
るときに発生するガスにより、ピンホールや巣が発生す
ることを抑えるとともに、溶融金属の均一な収縮により
寸法精度が悪化しない射出成形用簡易型の精密鋳造方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋳型が固定さ
れた鋳造室内を溶融金属の融点付近に加熱して鋳型を前
記融点付近に加熱し、鋳造室内を減圧した後、溶融金属
を鋳造室内の鋳型に注入し、溶融金属の融点付近の鋳造
室内を制御しつつ徐冷する方法である。

【０００８】

【作用】本発明では、溶融金属を鋳造室内の鋳型に注入
した後、溶融金属の融点付近かの鋳造室内を鋳造物の内
部の残留応力が最小となる温度勾配にコントロールしな
がら徐冷することで、溶融金属の急冷が防止され、鋳型
と接触している部分と離れている部分とにおける溶融金
属の冷却速度の違いが大きくなることを阻止できる。

【０００９】

【実施例１】図１〜図９は本実施例を示し、図１は鋳造
方法に用いる装置の縦断面図、図２〜図８は鋳型の作製
工程を示す断面図、図９はグラフである。１は鋳造室
で、この鋳造室１には真空ポンプ２が接続され、鋳造室
１内を減圧する事ができる。鋳造室１の内部には、鋳型
３が基盤４上に置かれ、鋳型３と基盤４はともに昇降装
置５により鋳造室１から出し入れができる。昇降装置５
は、鋳造室１に接する部分に、鋳造時の鋳造室１内の気
密を保つためのシール部材６を有する。鋳造室１を構成
する炉体の内部には、加熱装置７を有し、鋳造室１内に
設置された熱電対８において感知された温度により、温
度制御回路９を介して加熱装置７を作動させ、鋳造室１
内の温度制御ができる。

【００１０】鋳造室１の上方には溶融室１１があり、溶
融室１１は鋳造室１の温度とは独立して温度制御し得る
溶融炉１２を有し、溶融炉１２の内部には溶融金属１３
を保持するルツボ１４を有する。ルツボ１４の下部には
注湯口１５があり、溶融金属１３は注湯口１５から湯道
１６を経て鋳造室１内の鋳型３に注入される。湯道１６
の鋳造室１内の先端には、溶融金属１３の流量を調節で
きるノズル１７を有する。溶融金属１３が鋳型３に注入
されないときは、溶融室１１の上方にある上部固定盤１
８に載置されたモーター１９により制御棒２０が注湯口
１５を閉じるこことができる。任意の操作によりモータ
ー１９を作動させ、溶融金属１３を鋳型３に注入するこ
とができる注湯口１５はルツボ１４の底面から少し上方
にあり、溶融金属１３の下部にある不純物を注湯口１５
から流れ出ないようにできる。

【００１１】鋳造室１内には鋳造開始時に、注湯口１
５，湯道１６およびノズル１７に付着していた不純物を
含んだ溶融金属１３を鋳型３に注入せず、鋳造室１内の
基盤４に設置した受け皿２１に注入するトイ２２を有す
る。湯道１６と鋳造室１との接する部分は鋳造室１内の
気密を保つためのシール部材２３を有する。溶融炉室１
１の上部固定盤１８は溶融金属１３に浮いた不純物を取
り除くための開口部２４を有する。鋳造室１と溶融室１
１とはそれぞれ内部の状態を観察できる窓２５を有して
いる。また、基盤４には鋳型３が動かないようにするた
めのノックピン２８が設置されている。

【００１２】以上の構成から成る装置を用いての鋳造方
法を以下に説明する。溶融金属１３を融点より高い温度
に加熱し、安定した温度でルツボ１４に保持する。それ
と同時に、昇降装置５により鋳型３と基盤４とを鋳造室
１に設置したのち、鋳造室１内を溶融金属１３の融点付
近まで加熱して鋳型３を融点付近に加熱し、真空ポンプ
２により鋳造室１を少なくとも水銀柱１００ｍｍＨｇ以
下の減圧状態にする。

【００１３】ここで、たとえば鋳型３は図２〜図８に示
す方法により作製される。まず、図２に示す如く、製品
の原型５１のパーティングラインを決めてブロック５２
上に固定する。続いて、ブロック５２の四周を図３に示
す如く型枠５３で囲み、その型枠５３内にシリコーンゴ
ム５４を注入し、２５度で１２時間程度放置して硬化さ
せた後、型枠５３を外して製品の原型５１を抜き取るこ
とにより、図４に示すシリコーンゴム型５５を得る。

【００１４】次に、シリコーンゴム型５５の四周を図５
に示す如く型枠５６で囲み、その型枠５６内に耐火粉末
を混入した石膏スラリー５７を注入し、室温で１時間程
度放置して硬化させる。ここで、石膏スラリー５７に
は、耐火粉末の石膏ＪＫ−２（大成化学（株）製）１０
０ｗｔ％を水５０ｗｔ％に混入して得た泡の出ない充填
性タイプのものを用いた。その後、型枠５６を外してシ
リコーンゴム型５５から抜き取って石膏生型５８を得
る。続いて、図６に示す如く石膏生型５８に型枠５９を
組み立て、これを前述の鋳型３とするが、この鋳型３は
鋳造室１を溶融金属１３の融点付近まで加熱することに
よって石膏生型５８を焼成し、石膏鋳型６０とする。

【００１５】鋳造室１内が減圧状態になり鋳造を開始す
る直前に、溶融室１１の上部固定盤１８にある開口部２
４を開き、ルツボ１４内の溶融金属１３の不純物を除去
するための添加剤を投入して攪拌を行う。攪拌後、溶融
金属１３に浮きあがった不純物を取り除き、開口部２４
を閉じる。その後、モーター１９を作動させて制御棒２
０を上方に動かす。流れ出た溶融金属１３はルツボ１４
の底面の少し上方にある注湯口１５から湯道１６および
ノズル１７の経路をたどる。鋳造開始時の溶融金属１３
は、ルツボ１４からの経路における不純物を含むので、
トイ２２を介して受け皿２１に注入される。不純物を含
む溶融金属１３を受け皿２１に注入したのち、トイ２２
を退避させて図７に示す如く、ノズル１７から直接鋳型
３に溶融金属１３を注入して鋳造する。

【００１６】鋳型３に溶融金属１３の注入が完了したの
ち、図９のグラフに示す温度勾配となるよう、温度制御
回路９によって鋳造室１の温度制御を行う。本実施例で
は溶融金属１３として亜鉛合金を用い、その融点は約３
８０度である。鋳造直後は、鋳造室１を４００度で３０
分保ち、その後２時間に５０度の割合で鋳造室１内の温
度を下げるとともに、５０度下がった時点で３０分保
つ。以下同様に温度を下げ、２００度になったら温度制
御回路９からの通電を切り、加熱装置の作動を止めて自
然冷却を行う。また、鋳造室１の減圧は３５０度になっ
た時点で解く。

【００１７】ここで、温度制御を２００度までとしたの
は、この後鋳造物を自然冷却としても、鋳造物の内部の
残留応力は問題となるほど発生しないからである。自然
冷却後、鋳造室１から鋳型３ごと鋳造物を取り出し、型
枠５９および石膏鋳型６０を取り除くと、図８に示す如
く射出成形用簡易型６１が得られる。

【００１８】本実施例によれば、鋳造室のみを減圧する
簡単な構造の鋳造装置で鋳造を行い、冷却速度をプログ
ラム制御することにより、溶融金属が凝固するときに発
生するガスにより生じるピンホールや巣などの欠陥をな
くすことができるとともに、溶融金属の均一な収縮によ
り寸法精度が悪化しない、極めて高精度な射出成形用簡
易型を得ることができた。

【００１９】

【実施例２】図１０および図１１は本実施例を示し、図
１０は鋳造方法に用いる装置の縦断面図、図１１はグラ
フである。本実施例は、前記実施例１と異なる点のみを
記載し、同一構成部分には同一番号を付してその説明を
省略する。上部固定盤１８の開口部２４と溶融室１１と
へ接する部分にはシール材２６があり、溶融室１１が外
気と遮断できて気密を保つことができる。また、溶融室
１１は接続された不活性ガス注入装置２７によって、ア
ルゴンなどの不活性ガスを満たすことができる。

【００２０】上記構成の装置を用いての鋳造方法を以下
に説明する。本実施例では溶融金属１３として融点が３
８０度の亜鉛合金を用いた。鋳造する直前までの不純物
を除去するまでの工程は前記実施例１と同様である。開
口部２４を閉じた後は、不活性ガス注入装置２７によっ
て溶融室１１内を不活性ガスで満たし、溶融金属１３が
主に酸素によって劣化しないようにする。その後はま
た、前記実施例１と同様に溶融金属１３を鋳型３に注入
する。鋳造後は図１１に示す冷却プログラムによって鋳
造室１の温度制御を行う。鋳造直後は、鋳造室１を４０
０度で３０分保ち、その後１５分で１０度下げるととも
に、１０度下がった時点で１０分保つ。以下同様に温度
を下げ、２００度になったら温度制御基盤からの通電を
切り自然冷却を行う。

【００２１】本実施例によれば、溶融金属が不活性ガス
雰囲気中でルツボに保持されることによって溶融金属の
劣化が抑えられ、前記実施例１にも増してより欠陥のな
い射出成形用簡易型を得ることができた。

【００２２】

【実施例３】図１２および図１３は本実施例を示し、図
１２は鋳造方法に用いる装置の縦断面図、図１３はグラ
フである。本実施例においても、鋳造室３０の構造は、
前記実施例１と同様である。鋳造室３０の上方には溶融
室３１があり、溶融室３１は吸引ポンプ３２に接続さ
れ、鋳造室３０とともに溶融室３１も減圧できる。溶融
室３１は溶融室３０の温度とは独立して温度制御し得る
溶融炉３３を有し、溶融炉３３の内部には溶融金属３４
を保持するルツボ３５を有する。ルツボ３５は支持装置
３６によって溶融室３１内に設置される。

【００２３】任意の操作により、ルツボ３５が傾斜する
ことによって溶融金属３４は、湯流しガイド３７を介し
て鋳造室３０の内部の鋳型３８に注入できる。溶融室３
１の上部には開口部３９があり、そこから溶融金属３４
に浮いた不純物を取り除くことができる。湯流しガイド
３７および開口部３９が鋳造室３０および溶融室３１に
接する部分にはシール材４０があり、シール材４０によ
り鋳造室３０および溶融室３１の減圧状態を保つことが
できる。鋳造室３０および溶融室３１はそれぞれ内部の
状態を観察する窓４１を有している。

【００２４】上記構成の装置を用いての鋳造方法を以下
に説明する。本実施例では溶融金属１３として融点が３
８０度の亜鉛合金を用いた。鋳造室３０を溶融金属３４
の融点付近まで加熱するまでは、前記実施例１と同様で
ある。その後、開口部３９からルツボ３５内の不純物を
取り除いた後、開口部３９を閉じて吸引ポンプ３２によ
って、鋳造室３０と溶融室３１内を減圧する。次に、ル
ツボ３５を傾斜させ、溶融金属３４を湯流しガイド３７
を介して鋳造室３０内の鋳型３８に注入する。その後、
図１３の冷却プログラムに従って鋳造室３０の温度制御
を行う。鋳造直後は、鋳造室１を３６０度で３０分保
ち、その後４時間に１００度の割合で温度を下げるとと
もに、１００度下がった時点で３０分保つ。以下同様に
温度を下げ、１６０度になったら温度制御を止めて自然
冷却する。

【００２５】本実施例によれば、鋳造室と溶融室との圧
力降下を少なくする事で、鋳造する際の空気の巻き込み
もいっそう少なくなり、溶融金属の劣化が抑えられ、よ
り欠陥のない射出成形用簡易型を得る事ができる。

【００２６】尚、各実施例においては、溶融金属１３，
３４として全て融点が３８０度の亜鉛合金を用い、その
冷却プログラムについて説明したが、言うまでもなく溶
融金属はアルミ，錫やそれらの合金でもよく、また温度
制御は溶融金属により鋳造直後の鋳造室の温度や、冷却
プログラムを変えうる事は明白である。また、鋳型３，
３８については、前記実施例１で前述した方法に限定す
るものではなく、例えば溶融金属１３，３４の融点まで
加熱されても充分耐えうる物質で製品の原型を作り、図
６と同様に型枠５９で囲うことにより鋳型３，３８とし
ても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る射出成
形用簡易型の精密鋳造方法によれば、ピンホールや巣の
発生が極めて少なく、寸法精度の極めて優れた射出成形
用簡易型を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す縦断面図である。

【図２】実施例１を示す断面図である。

【図３】実施例１を示す断面図である。

【図４】実施例１を示す断面図である。

【図５】実施例１を示す断面図である。

【図６】実施例１を示す断面図である。

【図７】実施例１を示す断面図である。

【図８】実施例１を示す断面図である。

【図９】実施例１を示すグラフである。

【図１０】実施例２を示す縦断面図である。

【図１１】実施例２を示すグラフである。

【図１２】実施例３を示す縦断面図である。

【図１３】実施例３を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 鋳造室 ２ 真空ポンプ ３ 鋳型 ４ 基盤 ５ 昇降装置 ７ 加熱装置 ８ 熱電対 ９ 温度制御回路 １１ 溶融室 １２ 溶融炉 １３ 溶融金属 １４ ルツボ １６ 湯道 １８ 上部固定盤 １９ モーター ２０ 制御棒 ２２ トイ ２４ 開口部 ２５ 窓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型が固定された鋳造室内を溶融金属の
   融点付近に加熱して鋳型を前記融点付近に加熱し、鋳造
   室内を減圧した後、溶融金属を鋳造室内の鋳型に注入
   し、溶融金属の融点付近の鋳造室内を制御しつつ徐冷す
   ることを特徴とする射出成形用簡易型の精密鋳造方法。