JPH08150461A - 減圧吸引鋳造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に複雑形状や薄肉のステンレス鋳鋼、耐熱
鋳鋼など、鋳造性に劣る鋳物の製造に適した減圧吸引鋳
造方法および装置を得る。 【構成】 鋳型のキャビティ、押湯や吐かせの近傍、特
に溶湯最終充填部近傍に被吸引口を設けることによっ
て、キャビティへの吸引効果を大きくし、キャビティの
溶湯最終充填部までへの注湯が促進し、その結果、湯廻
り不良等の欠陥の発生を抑制する。また、前記被吸引口
と溶湯最終充填部間に、鋳型より通気度の大きい多孔性
部材を介装して、キャビティ、押湯および吐かせの部位
ごとに減圧度を制御して、キャビティ内への溶湯の注入
速度を調節する。本発明の減圧吸引鋳造方法および装置
によれば、著しく肉薄な鋳鋼製の鋳造品を作製するのに
好適であり、特にマニホールド等の排気系機器等を鋳造
するのに適する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、減圧吸引鋳造方法およ
び装置に関し、特に複雑形状や薄肉のステンレス鋳鋼、
耐熱鋳鋼など、鋳造性に劣る鋳物の製造に適した減圧吸
引鋳造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、５ｍｍ以下というような薄い部
分をを有する薄肉鋳物を鋳造する場合、鋳型との接触に
よって注湯された溶湯の冷却凝固が促進されるため、溶
湯の流動性が悪くなり、湯回り不良等の欠陥が発生し易
くなる。また、複雑な形状をした薄肉鋳物では、鋳造
時、空気や鋳型から発生するガスを溶湯中に巻き込み易
く、凝固後の鋳物にブローホール等のガス欠陥が発生し
て、健全な鋳造製品を得ることが極めて困難である。

【０００３】複雑な形状をした薄肉鋳物を製造する方法
の一つとして、ロストワックス鋳造法が知られている。
このロストワックス鋳造法においては、セラミックス鋳
型を用い、鋳造時に鋳型を７００℃〜９００℃に加熱す
ることにより充填時の溶湯の冷却速度を遅くし、溶湯の
流動性を良くするものである。しかしながら、高価なセ
ラミックス鋳型を使用するため、鋳型の造型に費用がか
かり、複雑形状で薄肉の鋳物を鋳造するには製造コスト
が相当に高くなる。

【０００４】また、特開昭６０−５６４３９号には、キ
ャビティと湯道等が形成された石膏鋳型において、キャ
ビティにおける溶湯の最終充填部近傍から石膏鋳型の外
表面にかけて、石膏より通気性が良好な耐火製フィルタ
を設けてキャビティの排気能力を高め、溶湯の流動性の
向上とガス欠焔の防止を図る技術が開示されている。こ
の技術は、石膏の水和凝結作用を利用して、スラリーを
硬化、乾燥させて鋳型を製造するものであり、前記のロ
ストワックス鋳造法等と同様に、寸法精度の高い鋳造品
を得る精密鋳造法の一つとして、金型類、一般機械部
品、美術工芸品等に適用されている。

【０００５】しかし、石膏鋳型を製作するための石膏混
練、流し込み、凝結硬化、脱型、乾燥等の工程に４８時
間以上と長時間を必要とするために生産性が悪く、また
鋳型の通気度が非常に低いため、鋳込み時の加圧、減圧
に際しての鋳造方案が難しいという問題がある。更に、
鋳型の冷却速度が遅いことにより、金属の凝固速度が非
常に遅く、複雑形状で薄肉の鋳物では、収縮欠陥が発生
しやすく、鋳造歩留が悪くなり易い。

【０００６】また、このような薄肉鋳物の鋳造方法とし
て、例えば、特公昭６０−３５２２７号で開示されるよ
うに、鋳型内キャビティを減圧して溶湯を鋳型空洞部に
吸引鋳造する減圧吸引鋳造方法が最近用いられるように
なった。しかしながら、この方法では、溶湯に浸漬され
ない鋳型部分から空気を巻き込み易く、減圧吸引効果が
不十分である。また、高さが小さく単純形状のものは鋳
造できるが、高さや肉厚部があり、複雑形状である場合
には適用するのが難しい。

【０００７】特開平２−３０３６４９号には、鋳型と鋳
型周囲につき固めた粒状物とを減圧によりチャンバー内
に保持し、これを溶湯に浸漬して注湯する減圧吸引鋳造
方法の開示がある。しかし、この方法では、鋳型を粒状
物と共に吸引して保持し、そのまま浸漬するために、浸
漬前後に溶湯が乱れ、空気を巻き込み易く、更に、粒状
物と鋳型を減圧容器から突出させて保持するために、底
からの空気の巻き込みが問題となる。

【０００８】特公平６−８５９９０号公報には、通気性
鋳型内に鋳型空隙部と連通している充填流路を形成し
て、充填流路の上部を鋳型を取り巻く真空室内圧力より
も低い圧力に維持することにより、鋳型壁の移動、鋳型
面内への金属浸透、及び鋳型の破損の防止を可能にする
吸引鋳造装置及び方法がある。しかし、この特公告平６
−８５９９０公報では、選択的に差圧発生手段を用いる
ことにより、充填流路から、鋳型内空隙部へ溶融金属が
充填する際に、溶融金属の自由表面に重力方向と逆向き
でない余分な力が作用して、その結果、充填中の溶融金
属は乱されて、ピンホール欠陥が発生してしまう。ま
た、この方法では、選択的に差圧発生手段を設けること
によって、減圧手段の構成が複雑になり、薄肉鋳物を鋳
造する為に必要な高い減圧速度が得られない。また、溶
融金属が充填流路を充填してから、鋳型空隙部に充填を
始めるので、溶融金属の温度低下が生じ、鋳型空隙部が
薄肉形状である時は特に、不廻り、吹かれ、湯じわ等の
欠陥が生じて問題となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の鋳造方法では、いずれも鋳型キャビテイ末端部への注
湯が不十分であり、５ｍｍ以下、特に３ｍｍ以下という
薄肉かつ複雑形状の鋳物を鋳造することは困難であっ
た。従って、本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決し、湯廻り不良やブローホール等の鋳造欠陥の発生を
防止するとともに、生産性の良好な、特に薄肉鋳物の製
造に最適な減圧吸引鋳造装置を提供することである。本
発明のもう１つの目的は、かかる効果を発揮する減圧吸
引鋳造装方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、鋳型収納室内に配置された鋳型
のキャビティ、押湯や吐かせの近傍に被吸引口を設ける
ことによって吸引効果が著しく高められ、またキャビテ
ィと湯道とを２つ以上の溶湯補給路で接続することによ
って押湯効果が著しく高められ、複雑な形状をした高品
質の薄肉鋳物を、低コストで生産性良く製造できること
を発見し、本発明に想到した。

【００１１】即ち、本発明の第１の減圧吸引鋳造方法
は、（ａ）底部に少なくとも１つ以上の開口部を有する
鋳型収納室内に、湯道と、前記湯道に連通するキャビテ
ィとを有する鋳型を、前記湯道が前記減圧容器の開口部
内に開口するように配置し、（ｂ）前記キャビティのう
ち前記湯道から最も遠くて前記溶融金属が最後に充填さ
れる部分の近傍に、鋳型表面に開口する被吸引口を形成
して前記被吸引口における前記キャビティと鋳型表面と
の距離を鋳型の他の部分より小さくし、（ｃ）前記鋳型
収納室に取り付けた減圧装置により鋳型内を減圧するこ
とにより、前記キャビティ内に前記溶融金属を急速に注
湯することを特徴とする。

【００１２】また、本発明の第１の減圧吸引鋳造装置
は、（ａ）底部に少なくとも１つ以上の開口部を有する
鋳型収納室と、（ｂ）前記鋳型収納室内に配設され、前
記鋳型収納室の底部開口部に開口する湯道と、前記湯道
に連通するキャビティとを有する鋳型と、（ｃ）前記鋳
型収納室に連通する減圧装置とを有し、前記キャビティ
のうち前記湯道の開口部から離れ前記溶融金属が最後に
充填される部分の近傍に、鋳型表面に開口する被吸引口
が形成されており、もって前記被吸引口における前記キ
ャビティと鋳型表面との距離が鋳型の他の部分より小さ
くなり、前記キャビティ内への前記溶融金属の急速な湯
回りが可能となることを特徴とする。

【００１３】更に、本発明の第２の減圧吸引鋳造方法
は、（ａ）底部に少なくとも１つ以上の開口部を有する
鋳型収納室内に、ほぼキャビティ側面の一部に沿い設け
る湯道と、複数の補給路を介して前記湯道に連通するキ
ャビティと、前記キャビティのうち前記湯道の開口部か
ら離れて前記溶融金属が最後に充填される部分の近傍に
形成された被吸引口とを有する鋳型を、前記湯道が前記
減圧容器の開口部内に開口するように設け、（ｂ）前記
キャビティのうち前記湯道から離れて前記溶融金属が最
後に充填される部分の近傍に、鋳型表面に開口する被吸
引口を形成し、もって前記被吸引口における前記キャビ
ティと鋳型表面との距離を鋳型の他の部分より小さく
し、（ｃ）前記減圧容器に取り付けた減圧装置により鋳
型内を減圧することにより、前記キャビティ内に前記溶
融金属を急速に注湯することを特徴とする。

【００１４】更に、本発明の第２の減圧吸引鋳造装置
は、（ａ）底部に少なくとも１つ以上の開口部を有する
鋳型収納室と、（ｂ）前記鋳型収納室内に配設され、前
記鋳型収納室の開口部に開口し鋳型内をほぼキャビティ
側面の一部に沿い設ける設ける湯道と、複数の補給路を
介して前記湯道に連通するキャビティと、前記キャビテ
ィのうち前記湯道の開口部から離れて前記溶融金属が最
後に充填される部分の近傍に形成された被吸引口とを有
する鋳型と、（ｃ）前記鋳型収納室に連通する減圧装置
とを有し、前記減圧装置により鋳型収納室内を減圧する
と、前記キャビティ内は前記被吸引口により他の鋳型部
分よりも急速に減圧され、もって前記キャビティ内への
前記溶融金属の急速な湯回りが可能となることを特徴と
する。

【００１５】本発明の減圧吸引鋳造装置および方法は、
溶湯温度が高く、薄肉鋳物を製造するのが困難な鋳鋼等
に利用するのが好ましい。このような鋳鋼は、高い耐熱
性および耐酸化性を有するが、その組成の一例は以下の
通りである。Ｃ：０．０５〜０．４５重量％、Ｓｉ：
０．４ 〜２重量％、Ｍｎ：０．３ 〜１重量％、Ｃ
ｒ：１６〜２５重量％、Ｗ：０〜３重量％、Ｎｉ：０〜
２重量％、Ｎｂおよび／またはＶ：０．０１〜１重量
％、Ｆｅおよび不可避的不純物：残部、上記組成の鋳鋼
は、通常のα相の他にγ相から転移した相（α相＋炭化
物）でα’相と呼ばれる相を有する。α’相の（α相＋
α’相）に対する面積率は２０〜９０％であるのが好ま
しい。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の減圧吸引鋳造方法および装置
を図面を用いて詳細に説明する。実施例１：第１の減圧吸引鋳造方法および 装置 図１は、本発明の第１の実施例による減圧吸引鋳造装置
を示す概略断面図である。本発明の減圧吸引鋳造装置１
は、底部に開口部を有する鋳型収納室２内に、キャビテ
ィと湯道等を有する鋳型を配設し、前記鋳型収納室に上
方から減圧吸引力を作用させて、鋳型下端の湯口から溶
湯を吸引して注湯をおこなう方式のものである。具体的
には、減圧吸引鋳造装置１は、鋳型収納室（例えば、内
径６００ｍｍ、高さ８００ｍｍを有する鉄製の減圧容
器）２を有し、鋳型収納室２の底部には開口部３が設け
られている。また、鋳型収納室２の上部には蓋部材２ａ
が密封状態で係合しており、蓋部材２ａの上端部にはフ
レキシブル管９が取り付けられている。フレキシブル管
９は、減圧制御手段１０を介し、真空ポンプ等の減圧装
置１１に接続される。

【００１７】鋳型収納室２内には、砂鋳型４が収容され
る。本発明では、造型性および通気性の点からけい砂等
を用いた砂鋳型が好適である。例えば、けい砂７号を材
料として、縦方向２分割で造型したコールドボックス型
が好ましい。砂鋳型４には、砂鋳型下面より下方に突出
した溶湯導入部５が設けられており、砂鋳型４は溶湯導
入部５が開口部３より下方に突出するように鋳型収納室
２内に配置される。

【００１８】砂鋳型４内には、湯道６（例えば、縦１０
ｍｍ、横１００ｍｍの断面を有する）が溶湯導入部５か
ら垂直方向に延在し、湯道６にはキャビティ７が連通し
ている。キャビティ７としては、例えば、外径６０ｍ
ｍ、長さ２００ｍｍ、肉厚２．５ｍｍのパイプ部７ａ、
外径８０ｍｍ、幅３ｍｍのフランジ部７ｂおよびパイプ
部より突き出た外径１０ｍｍ、直径２０ｍｍのボス部７
ｃからなる形状の例が挙げられるが、勿論これに限定さ
れるものではない。キャビティ内面には塗型剤を０．０
１〜０．４ｍｍ、例えば０．１５ｍｍの厚さに塗布する
のが好ましい。キャビティ７の上端には、押湯８ａ（吐
かせを兼ねる）および堰８ｂが設けられている。なお、
鋳型収納室２と、蓋部材２ａと、鋳型４との間にはそれ
ぞれパッキン２３が配置されており、鋳型収納室２の密
封状態の低下を防止するとともに、鋳型４のキャビティ
７の減圧度が低下するのも防止している。

【００１９】減圧側に臨む鋳型４の上面には、前記キャ
ビティ７の押湯８ａ等に向かって凹部状に切り込まれた
被吸引口１２が形成されている。被吸引口１２は、押湯
８ａとの間に介在する鋳砂が鋳造時の機械的、熱的衝撃
によって破砕しない程度に、押湯８ａに近接しているの
が好ましい。具体的には、被吸引口１２の底部から押湯
８ａまでの距離は約１５〜３０ｍｍとするのが好まし
い。また、被吸引口１２の直径は鋳型４の機械的強度が
低下しない程度であれば特に限定されず、キャビティ７
および押湯８ａ等のサイズに応じて適宜設定することが
できる。具体的例として、３００ｍｍ程度の被吸引口１
２の直径とすることができる。

【００２０】鋳型収納室２の外側面には、減圧吸引鋳造
装置１が溶湯保持炉１４内の溶湯１５に浸漬されたこと
を検知する湯面センサ−１３が取り付けられている。図
１の減圧吸引鋳造装置１により鋳造を行う場合、まず鋳
型４の溶湯導入部５を溶湯保持炉１４内の溶湯１５に浸
漬する。鋳型収納室２の側面に取り付けた湯面センサー
１３により、溶湯導入部５の浸漬を感知すると、鋳型収
納室２の下降を停止し、同時に減圧装置１１を作動させ
て減圧を開始する。鋳型収納室２内を減圧すると、被吸
引口１２を介してキャビティ７内の空気は吸引されるの
で、湯道６内に入った溶湯はキャビティ７内に急速に充
填される。キャビティ７内の減圧度は被吸引口１２と押
湯８ａとの距離を適宜調節することにより制御すること
ができる。

【００２１】図２は、図１の減圧吸引鋳造装置の変更例
を示す概略断面図であり、基本的な構成は図１の減圧吸
引鋳造装置と同じである。従って、図１と同じ部材には
同じ番号を付してある。図２に示す減圧吸引鋳造装置に
おいては、被吸引口１２と、溶湯最終充填部としての押
湯８ａとの間に、鋳型４本体よりも大きな通気度を有す
る多孔性部材１６が設けられている。多孔性部材１６
は、例えば鋳型より粒度の粗い鋳砂を円板状に、平板状
等につき固めて形成したものが好ましい。この多孔性部
材１６は、造型時に、鋳型４に一体的に埋設しても良い
が、別体として形成し、鋳造時に鋳型４に嵌め込んで使
用することもできる。

【００２２】鋳型４と多孔性部材１６との通気度の関係
は、後者が前者よりも大きければ効果はあるが、後者が
前者の約３〜３０倍であるのが好ましい。この通気度の
例として、例えば鋳型を珪砂６号として通気度を２６
１、多孔性部材１６を珪砂５号として通気度を７８５か
ら、鋳型をジルコンとして通気度を４８、多孔性部材１
６を珪砂４号として通気度を１１３０とるのが好まし
い。ただし、通気度は（ＪＩＳ）Ｚ２６０３−１９７６
「鋳物砂の通気度試験方法」により測定したものであ
る。

【００２３】図２に示す減圧吸引鋳造装置では、更に被
吸引口１２と吸引経路が連通するように接する吸引口１
８が配設されている。吸引口１８は、減圧吸引力を被吸
引口１２の限定部分、特に溶湯最終充填部に対向する被
吸引口１２の底部に作用させるためのものである。

【００２４】この吸引口１８、は蓋部材２ａ摺動可能に
配設され、さらに吸引口１８には鋳型４を抑える手段
（図示せず）が設けられている。

【００２５】また、本実施例では、鋳型４の下面より下
方に突設された溶湯導入部５の側面および鋳型下面を覆
う保護枠２４（例えば鋼製）が設けられている。保護枠
２４の下部は減圧容器２の底部開口部３より下方に突出
しているので、減圧吸引時に溶湯導入部５とともに溶湯
保持炉１４内の溶湯１５に浸漬される。この保護枠２４
によって、溶湯導入部５の強度が確保されるとともに、
湯道６に作用する減圧の低下が防止され、更には溶湯導
入部５の側面等を通じての空気の巻き込みが防止され
る。

【００２６】更に本実施例では、鋳型収納室２に不活性
ガス供給手段２５が接続されている。不活性ガス供給手
段２５は、不活性ガスを鋳型収納室２内に圧入し、鋳型
収納室４の空気をパ−ジして不活性ガスにより置換す
る。不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス等が
好ましい。

【００２７】図２の減圧吸引鋳造装置の操作は基本的に
図１のものと同じであるが、不活性ガス供給手段２５を
有するので、まず鋳型収納室２内の雰囲気を不活性ガス
で置換する工程を行う。そのためには、不活性ガス供給
手段２５を作動させて鋳型収納室２内の空気をパージ
し、不活性ガスで充満する。その後、鋳型４を収納した
鋳型収納室２を下降させて、溶湯導入部５を溶湯保持炉
１４内の溶湯１５に浸漬し、減圧して溶湯の吸引を行
う。

【００２８】図３は、図１の減圧吸引鋳造装置の更に別
の変更例を示す概略断面図であり、基本的な構成は図１
および図２で示すものと同様である。従って、同じ部分
については説明を省略する。この実施例においては、キ
ャビティ７内に配置する中子２６を中空とする。中子２
６内の中空部２６ａは、被吸引口１２に開口する小径の
被吸引口２７を介して減圧室１８と連通している。その
ため、減圧吸引力は直接中子２６内に及ぶ。また、鋳型
４内には、被吸引口１２から、押湯８ａ以外のキャビテ
ィ末端部８ｄおよび８ｄの近傍まで延在する小径の被吸
引口２８が設けられている。この構成によって、中子２
６周縁部およびキャビティ末端部８ｄおよび８ｄへの溶
湯の急速な湯回りが可能となる。なお、図３の減圧吸引
鋳造装置の操作は、図２のものと全く同じでよい。

【００２９】実施例２：第２の減圧吸引鋳造装置および
方法 図４は、本発明の第２実施例による減圧吸引鋳造装置を
示す概略断面図である。本実施例においては、鋳型４
に、溶湯導入部５の底面からキャビティ７側面の一部に
沿い被吸引口１２近傍まで延在する湯道６０が設けられ
ており、この湯道６０は３本の溶湯補給路６１ａ、６１
ｂおよび６１ｃを介してキャビティ７と接続している。
各溶湯補給路６１ａ、６１ｂおよび６１ｃは、その湯道
６０との接続位置よりキャビティ７との接続位置が上方
にくるように、湯道６０からキャビティ７にかけて上方
に次第に傾斜している。このような構成により、キャビ
ティ７内に入る溶湯の先端面に乱れが少なく、かつ急速
な充填が可能となる。なお、湯道は６０に限らず、必要
に応じてキャビティ７の底部に直接連通する別の湯道を
設けてもよい。

【００３０】図４に示す第２の実施例の減圧吸引鋳造装
置の操作は、基本的に第１の実施例のものと同じである
が、キャビティ側面の一部に沿い設ける湯道６０から溶
湯補給路６１ａ、６１ｂおよび６１ｃを介してキャビテ
ィ７に溶湯が急速に入る点が異なる。なお、このとき、
湯道６０とキャビティ７の減圧度は同じであるとは限ら
ず、好ましい一実施例では、例えば、減圧過程の中間点
にある瞬間に湯道６内の減圧度をキャビティ７内より約
５０ｍｍＨｇ大きくするのが好ましい。

【００３１】図５は、図４の減圧吸引鋳造装置の変更例
を示す概略断面図である。この実施例における基本的な
構成は、図４の実施例と同様であるので、同１符号を付
した部分については、その説明を省略する。この実施例
においては、キャビティ７内に中空の中子６２を有する
鋳型４を使用する。中子６２内の中空部６２ａは、被吸
引口１２内に開口する小径の吸引口６３を介して吸引口
１８と連通し、減圧吸引力が直接中子６２内に及ぶ。ま
た鋳型４内には、被吸引口１２から、押湯８ａ以外のキ
ャビティ末端部６５の近傍まで延在する小径の被吸引口
６４が設けられている。この構成によって、キャビティ
内への注湯が促進される。図５の減圧吸引鋳造装置の操
作は図４のものと同じでよい。

【００３２】図６は、複数個の鋳造製品を同時に作製す
ることができる所謂複数個取りの鋳型を有するととも
に、前記鋳型が複数の分割鋳型からなる組立鋳型を用い
た減圧吸引鋳造装置を示す概略断面図であり、図７はそ
のＡ−Ａ断面図である。図６および図７においては、４
個取りの鋳型が示されているが、勿論それ以外の数の鋳
型からなる組立鋳型としてもよい。図６に示す減圧吸引
鋳造装置においては、被吸引口１２と、溶湯最終充填部
としての押道６０との間に、鋳型４本体よりも大きな通
気度を有する多孔性部材１６が設けられている。

【００３３】各々のキャビティ７および押湯８ａは、図
４に示したものと同一形状を有していてもよい。多各キ
ャビティ７は、垂直な中心線に沿って延在する共通の湯
道６０と、３本の溶湯補給路６１ａ〜６１ｃによって連
通している。見切り面９０は、湯道６０内の垂直中心線
を通って各キャビティを２分割する垂直面と一致してい
れる。図７から分かるように、本実施例の組立鋳型９１
では、直交する２つの垂直面と一致する見切り面９０に
よって４つの同一形状の鋳型９２に分割される。同様の
原理によって、ｎ個取り鋳型を、ｎ個の分割鋳型よりな
る組立鋳型として形成することができる。上記構成によ
り、模型製作、造型等のコストを低減することができ
る。なお、図６の減圧吸引鋳造装置の操作は、図４のも
のと同じでよい。

【００３４】図８は、鋳型収納室の一部を鋳枠として一
体に造型してなる鋳型収納室を用いた減圧吸引装置を示
す概略断面図であり図９はそのＡ−Ａ断面図である。各
々のキャビティ７および押湯８ａは、図４に示したもの
と同一形状を有していてもよい。図８および図９には鋳
型収納室２には空隙が存在せず鋳型４内には、被吸引口
１２から、押湯８ａ以外のキャビティ末端部６５の近傍
まで延在する小径の被吸引口６４が設けられている。こ
の構成によって、キャビティ内への注湯が促進される。
また図８の減圧吸引鋳造装置の操作は、図４のものと同
じでよい。

【００３５】図１０は、鋳型収納室の一部を鋳枠として
一体に造型してなる鋳型収納室を２段重ねて用いた減圧
吸引装置を示す概略断面図であり図１１はそのＡ−Ａ断
面図である。各々のキャビティ７および押湯８ａは、図
４に示したものと同一形状を有していてもよい。図１０
および図１１には鋳型収納室２には空隙が存在せず鋳型
４内には、被吸引口１２から、押湯８ａ以外のキャビテ
ィ末端部６５の近傍まで延在する小径の被吸引口６４が
設けられている。図１１に示す減圧吸引鋳造装置断面概
略図のにおいて、多各キャビティ７は、垂直な中心線に
沿って延在する共通の湯道６０と、３本の溶湯補給路６
１ａ〜６１ｃによって連通している。また、被吸引口１
２と、溶湯最終充填部としての押湯８ａとの間に、鋳型
４本体よりも大きな通気度を有する多孔性部材１６が設
けられている。この構成によって、キャビティ内への注
湯が促進される。また図１０の減圧吸引鋳造装置の操作
は、図４のものと同じでよい図１０および図１１には鋳
型収納室２には空隙が存在しない。本発明を以下の実施
例により更に詳細に説明するが、本発明はそれらに限定
されるものではない。

【００３６】実施例３ 下記の表１に示す組成の鋳鋼の溶湯（１５５０℃）を用
いて、図１および図２に示す減圧吸引鋳造装置により、
鋳造実験を行ったところ、肉厚２．５ｍｍまで不廻り等
の鋳造欠陥のない鋳造品が得られた。 （表１） （重量％） Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｎｉ Ｃｒ Ｆｅ 0.08 1.8 0.6 8.0 18.0 残部

【００３７】実施例４ 上記表１に示す組成の鋳鋼の溶湯（１５８０℃）を用い
て、図４に示す減圧吸引鋳造装置により、鋳造実験を行
ったところ、肉厚２．０ｍｍまで不廻りやフローバック
等の鋳造欠陥のない鋳造品が得られた。

【００３８】実施例５ 上記表１に示す組成の鋳鋼の溶湯（１６１０℃）を用い
て、図５に示す減圧吸引鋳造装置により、鋳造実験を行
ったところ、肉厚１．５ｍｍまで不廻りやフローバック
等の鋳造欠陥のない鋳造品が得られた。

【００３９】実施例６ 図４の構成の減圧吸引鋳造装置における湯流れ状態を調
べるために、図８に示すマニホールド鋳造用キャビティ
７と湯道６０を接続する６本の溶湯補給路６６ａ〜６６
ｆを有する鋳型を用いて、コンピューター・シミュレー
ションおよび実際の湯流れ測定を行った。結果を図１２
に併せて示す。図中の数値は、充填開始からの経過時間
を表し、単位は秒である。図１２から分かるように、溶
湯は、まず湯道６０から第１の溶湯補給路６６ａを通り
キャビティ７の下部に充填される。キャビティ７の下部
に充填される溶湯の湯先が第２の溶湯補給路６６ｂの上
端部と同じ高さに達する直前に、溶湯補給路６６ｂから
溶湯のキャビティ７への注入が開始される。その後、順
次キャビティ７に充填された溶湯の湯先が各溶湯補給路
の高さに達する直前にその溶湯補給路から溶湯の注入が
開始される。このような溶湯の湯先の進行状態は図１２
に点線で示されている。このように、キャビティ７内に
充填された溶湯の湯先に、温度低下の少ない溶湯が注湯
されていくため、湯廻り不良、リーク発生、空気の巻き
込みやブローホール発生等の鋳造欠陥を防止するのに極
めて有効である。

【００４０】図１２の溶湯充填方式を達成するための減
圧吸引鋳造装置の各部の減圧度は図１３に示す通りであ
る。図１３から明らかなように、キャビティ７への溶湯
の充填は、約１秒以内の時間で完了する。この時間内で
は、吸引口１８（即ち被吸引口１２）の減圧吸引力は、
キャビティ７よりも湯道６０に対し強く作用しているこ
とが分かる。つまり、湯道６０の減圧度が、キャビティ
７の減圧度よりも大きくなっている。湯道６０内にこの
ような大きな減圧吸引力を発生させるため、キャビティ
側面の一部に沿い設ける湯道６０の上端が、被吸引口１
２の近傍にまで達するのが好ましい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の減圧吸引鋳
造方法および装置によれば、鋳型のキャビティ、押湯や
吐かせの近傍、特に溶湯最終充填部近傍に被吸引口を設
けることによって、キャビティへの吸引効果が一層大き
くなり、キャビティの溶湯最終充填部までへの注湯が促
進され、その結果湯廻り不良等の欠陥の発生を抑制する
ことができる。また、前記被吸引口と溶湯最終充填部間
に、鋳型より通気度の大きい多孔性部材を介装したこと
により、キャビティ、押湯および吐かせの部位ごとに減
圧度を制御して、キャビティ内への溶湯の注入速度を調
節することができる。 更に、湯道とキャビティとを複
数の溶湯補給路で連通したことによって、キャビティに
注湯された溶湯の湯先に溶湯補給路を経由した溶湯が供
給されるため、キャビティに充填中の湯先の温度低下を
防ぎ、湯廻り不良、湯境欠陥の発生を効果的に防止する
ことができ、また、引け巣欠陥の発生を防止することが
できる。 このような利点を有する本発明の減圧吸引鋳
造方法および装置は、著しく肉薄な鋳鋼製の鋳造品を作
製するのに好適であり、特にマニホールド等の排気系機
器等を鋳造するのに適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の減圧吸引鋳造装置を示す
概略断面図である。

【図２】図１の減圧吸引鋳造装置の変更例を示す概略断
面図である。

【図３】図１の減圧吸引鋳造装置の別の変更例を示す概
略断面図である。

【図４】本発明の第２実施例の減圧吸引鋳造装置を示す
概略断面図である。

【図５】図４の減圧吸引鋳造装置の変更例を示す概略断
面図である。

【図６】複数の鋳型よりなる組立鋳型を有する減圧吸引
鋳造装置を示す概略断面図である。

【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。

【図８】鋳枠よりなる鋳型収納室を有する減圧吸引鋳造
装置を示す概略断面図である。

【図９】図８のＡ−Ａ断面図である。

【図１０】鋳枠を２段積んでなる鋳型収納室を有する減
圧吸引鋳造装置を示す概略断面図である。

【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図である。

【図１２】第２実施例による減圧吸引鋳造装置における
注湯時の湯流れの実測値とコンピューター・シミュレー
ションと結果を示す図である。

【図１３】減圧吸引鋳造装置における各部の減圧度を示
すグラフである。

【符号の説明】

１：減圧吸引鋳造装置、 ２：鋳型収納室、
３：開口部、４：鋳型、 ５：溶湯導
入口、 ６：湯道、９：フレキシブル管、
１０：減圧制御手段、 １１：減圧装置、１２：被
吸引口、 １３：湯面センサー、 １４：
溶湯保持炉、１５：溶湯、 １６：多孔性
部材、 １８：吸引口、２１：フランジ、
２２：鋳型挟持手段、 ２３：気密部材、２
４：保護枠、 ２５：不活性ガス供給手段、
２６：中子、２６ａ：中空部、 ２７、２８：
吸引口、 ６０：湯道、６１：溶湯補給路、
６３、６４：吸引口、 ６６：溶湯補給路、９
０：見切り面、 ９１：組立鋳型、
９２：鋳型。

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属を減圧吸引により鋳型に注湯す
   る減圧吸引鋳造方法であって、（ａ） 底部に少なくと
   も１つ以上の開口部を有する鋳型収納室内に、湯道と、
   前記湯道に連通するキャビティとを有する鋳型を、前記
   湯道が前記鋳型収納室の開口部内に開口するように配置
   し、（ｂ） 前記キャビティのうち前記湯道から離れ前
   記溶融金属が最後に充填される部分の近傍に、鋳型表面
   に開口する被吸引口を形成して前記被吸引口における前
   記キャビティと鋳型表面との距離を鋳型の他の部分より
   小さくし、（ｃ） 前記鋳型収納室に取り付けた減圧装
   置により鋳型内を減圧することにより、前記キャビティ
   内に前記溶融金属を急速に注湯することを特徴とする減
   圧吸引鋳造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の減圧吸引鋳造方法にお
   いて、前記被吸引口のうち前記キャビティに近接する部
   分に、鋳型の他の部分より通気性が良い材料からなる多
   孔性部材を設け、もって前記キャビティ内に前記溶融金
   属をより急速に注湯することを特徴とする減圧吸引鋳造
   方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の減圧吸
   引鋳造方法において、前記減圧装置に連通する前記鋳型
   収納室部分に吸引口が形成され、前記吸引口が鋳型部分
   の前記被吸引口に連接させて、もって前記被吸引口から
   の減圧効果を向上させることを特徴とする減圧吸引鋳造
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３いずれかに記載の
   減圧吸引鋳造方法において、前記キャビティ内に通気性
   の中空中子を配置し、前記中空中子の開口端を前記被吸
   引口の近傍に位置することにより、前記キャビティ内を
   前記中空中子を介して急速に減圧することを特徴とする
   減圧吸引鋳造方法。
5. 【請求項５】 請求項８乃至請求項４いずれかに記載の
   減圧吸引鋳造方法において、前記キャビティに複数の押
   湯を設け、前記被吸引口に開口する少なくとも１つの穴
   を前記被吸引口近傍以外の押湯の近傍まで延在させ、も
   って前記被吸引口近傍以外の押湯からも減圧することを
   特徴とする減圧吸引鋳造方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５いずれかに記載の
   減圧吸引鋳造方法において、前記鋳型収納室に不活性ガ
   スを供給し、減圧前に前記鋳型収納室内を不活性ガスで
   置換することを特徴とする減圧吸引鋳造方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６いずれかに記載の
   減圧吸引鋳造方法において、前記湯道の開口部を溶融金
   属保持炉内の溶融金属に浸漬した後で、前記鋳型収納室
   内を減圧することを特徴とする減圧吸引鋳造方法。
8. 【請求項８】 溶融金属を減圧吸引により鋳型に注湯す
   る減圧吸引鋳造装置であって、（ａ） 底部に少なくと
   も１つ以上開口部を有する鋳型収納室と、（ｂ） 前記
   鋳型収納室内に配設され、前記減圧容器の底部開口部に
   開口する湯道と、前記湯道に連通するキャビティとを有
   する鋳型と、（ｃ） 前記鋳型収納室に連通する減圧装
   置とを有し、前記キャビティのうち前記湯道の開口部か
   ら離れ前記溶融金属が最後に充填される部分の近傍に、
   鋳型表面に開口する被吸引口が形成されており、もって
   前記被吸引口における前記キャビティと鋳型表面との距
   離が鋳型の他の部分より小さくなり、前記キャビティ内
   への前記溶融金属の急速な湯回りが可能となることを特
   徴とする減圧吸引鋳造装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の減圧吸引鋳造装置にお
   いて、前記被吸引口のうち前記キャビティに近接する部
   分に、鋳型の他の部分より通気性が良い材料からなる多
   孔性部材を設けたことを特徴とする減圧吸引鋳造装置。
10. 【請求項１０】 請求項８または請求項９に記載の減圧
    吸引鋳造装置において、前記減圧装置に連通する前記鋳
    型収納室部分に吸引口が形成され、前記吸引口が鋳型部
    分の前記被吸引口に連接していることを特徴とする減圧
    吸引鋳造装置。
11. 【請求項１１】 請求項８乃至請求項１０いずれかに記
    載の減圧吸引鋳造装置において、前記鋳型の下面に逆円
    錐台状または円筒状に形成された下方突出部は前記鋳型
    収納室の底部開口部から突出しており、前記突出部の底
    部に前記湯道の開口部があるとともに、前記突出部が底
    部を除いて保護枠で覆われていることを特徴とする減圧
    吸引鋳造装置。
12. 【請求項１２】 請求項８乃至請求項１１いずれかに記
    載の減圧吸引鋳造装置において、前記キャビティ内に通
    気性の中空中子が配置されており、前記中空中子は前記
    被吸引口に開口する小径の第２の被吸引口に連通してい
    ることを特徴とする減圧吸引鋳造装置。
13. 【請求項１３】 請求項８乃至請求項１２いずれかに記
    載の減圧吸引鋳造装置において、前記キャビティは複数
    の押湯を有し、前記被吸引口に開口する少なくとも１つ
    の穴が前記被吸引口近傍以外の押湯の近傍まで延在して
    いることを特徴とする減圧吸引鋳造装置。
14. 【請求項１４】 請求項８乃至請求項１３いずれかに記
    載の減圧吸引鋳造装置において、前記減圧容器に不活性
    ガスを供給するガス源が連通し、減圧前に前記減圧容器
    内を不活性ガスで置換することを特徴とする減圧吸引鋳
    造装置。
15. 【請求項１５】 溶融金属を減圧吸引により鋳型に注湯
    する減圧吸引鋳造方法であって、（ａ）底部に少なくと
    も１つ以上の開口部を有する鋳型収納室内に、ほぼキャ
    ビティ側面の一部に沿い設ける湯道と、複数の補給路を
    介して前記湯道に連通するキャビティと、前記キャビテ
    ィのうち前記湯道の開口部から離れ前記溶融金属が最後
    に充填される部分の近傍に形成された被吸引口とを有す
    る鋳型を、前記湯道が前記鋳型収納室の開口部内に開口
    するように設け、（ｂ）前記キャビティのうち前記湯道
    から最も遠くて前記溶融金属が最後に充填される部分の
    近傍に、鋳型表面に開口する被吸引口を形成し、もって
    前記被吸引口における前記キャビティと鋳型表面との距
    離を鋳型の他の部分より小さくし、（ｃ） 前記鋳型収
    納室に取り付けた減圧装置により鋳型内を減圧すること
    により、前記キャビティ内に前記溶融金属を急速に注湯
    することを特徴とする減圧吸引鋳造方法。
16. 【請求項１６】 請求項２５に記載の減圧吸引鋳造方法
    において、前記被吸引口のうち前記キャビティに近接す
    る部分に、鋳型の他の部分より通気性が良い材料からな
    る多孔性部材を設け、もって前記キャビティ内に前記溶
    融金属をより急速に注湯することを特徴とする減圧吸引
    鋳造方法。
17. 【請求項１７】 請求項１５または請求項１６に記載の
    減圧吸引鋳造方法において、前記減圧装置に連通する前
    記鋳型収納室部分に吸引口が形成され、前記吸引口が鋳
    型部分の前記被吸引口に連接させて、もって前記被吸引
    口からの減圧効果を向上させることを特徴とする減圧吸
    引鋳造方法。
18. 【請求項１８】 請求項１５乃至請求項１７いずれかに
    記載の減圧吸引鋳造方法において、前記キャビティ内に
    通気性の中空中子を配置し、前記中空中子を前記被吸引
    口に開口する小径の第２の被吸引口に連通させることに
    より、前記キャビティ内を前記中空中子を介して急速に
    減圧することを特徴とする減圧吸引鋳造方法。
19. 【請求項１９】 請求項１５乃至請求項１８いずれかに
    記載の減圧吸引鋳造方法において、前記キャビティに複
    数の押湯を設け、前記被吸引口に開口する少なくとも１
    つの穴を前記被吸引口近傍以外の押湯の近傍まで延在さ
    せ、もって前記被吸引口近傍以外の押湯からも減圧する
    ことを特徴とする減圧吸引鋳造方法。
20. 【請求項２０】 請求項１５乃至請求項１９いずれかに
    記載の減圧吸引鋳造方法において、前記鋳型収納室に不
    活性ガスを供給し、減圧前に前記鋳型収納室内を不活性
    ガスで置換することを特徴とする減圧吸引鋳造方法。
21. 【請求項２１】 請求項１５乃至請求項２０いずれかに
    記載の減圧吸引鋳造方法において、前記湯道の開口部を
    溶融金属保持炉内の溶融金属に浸漬した後で、前記鋳型
    収納室内を減圧することを特徴とする減圧吸引鋳造方
    法。
22. 【請求項２２】 溶融金属を減圧吸引により鋳型に注湯
    する減圧吸引鋳造装置であって、（ａ） 底部に少なく
    とも１つ以上の開口部を有する鋳型収納室と、（ｂ）
    前記鋳型収納室内に配設され、前記減圧容器の開口部に
    開口し鋳型内をほぼキャビティ側面の一部に沿い設ける
    湯道と、複数の補給路を介して前記湯道に連通するキャ
    ビティと、前記キャビティのうち前記湯道の開口部から
    離れ前記溶融金属が最後に充填される部分の近傍に形成
    された被吸引口とを有する鋳型と、（ｃ） 前記鋳型収
    納室に連通する減圧装置とを有し、前記減圧装置により
    鋳型収納室内を減圧すると、前記キャビティ内は前記被
    吸引口により他の鋳型部分よりも急速に減圧され、もっ
    て前記キャビティ内への前記溶融金属の急速な湯回りが
    可能となることを特徴とする減圧吸引鋳造装置。
23. 【請求項２３】 請求項２２に記載の減圧吸引鋳造装置
    において、前記補給路は前記湯道に沿って複数設けられ
    ているとともに、前記湯道から前記キャビティにかけて
    次第に傾斜しており、先の補給路から前記キャビティ内
    に入ってキャビティ内を上昇する溶融金属の液面と、後
    の補給路から前記キャビティ内に入る溶融金属の液面と
    がほぼ一致するように、各補給路の位置および形状が定
    められていることを特徴とする減圧吸引鋳造装置。
24. 【請求項２４】 請求項２２または請求項２３に記載の
    減圧吸引鋳造装置において、前記湯道の上端は前記被吸
    引口に近接する位置まで延在し、もって溶融金属がキャ
    ビティ内のみならず湯道内も急速に上昇することを特徴
    とする減圧吸引鋳造装置。
25. 【請求項２５】 請求項２２乃至請求項２４いずれかに
    記載の減圧吸引鋳造装置において、前記鋳型は、前記被
    吸引口のうち前記キャビティに近接する部分に、鋳型の
    他の部分より通気性が良い材料からなる多孔性部材を有
    することを特徴とする減圧吸引鋳造装置。
26. 【請求項２６】 請求項２２乃至請求項２５いずれかに
    記載の減圧吸引鋳造装置において、前記減圧装置に連通
    する前記鋳型収納室部分に吸引口が形成され、前記吸引
    口が鋳型部分の前記被吸引口に連接していることを特徴
    とする減圧吸引鋳造装置。
27. 【請求項２７】 請求項２２乃至請求項２６いずれかに
    記載の減圧吸引鋳造装置において、前記鋳型の下面に逆
    円錐台状または円筒状に形成された下方突出部は前記鋳
    型収納室の底部開口部から突出しており、前記突出部の
    底部に前記湯道の開口部があるとともに、前記突出部が
    底部を除いて保護枠で覆われていることを特徴とする減
    圧吸引鋳造装置。
28. 【請求項２８】 請求項２２乃至請求項２７いずれかに
    記載の減圧吸引鋳造装置において、前記キャビティ内に
    通気性の中空中子が配置されており、前記中空中子は前
    記被吸引口に開口する小径の第２の被吸引口に連通して
    いることを特徴とする減圧吸引鋳造装置。
29. 【請求項２９】 請求項２２乃至請求項２８いずれかに
    記載の減圧吸引鋳造装置において、前記キャビティは複
    数の押湯を有し、前記被吸引口に開口する少なくとも１
    つの穴が前記被吸引口近傍以外の押湯の近傍まで延在し
    ていることを特徴とする減圧吸引鋳造装置。
30. 【請求項３０】 請求項２２乃至請求項２９いずれかに
    記載の減圧吸引鋳造装置において、前記鋳型収納室に不
    活性ガスを供給するガス源が連通し、減圧前に前記鋳型
    収納室内を不活性ガスで置換することを特徴とする減圧
    吸引鋳造装置。