JPH08318361A - 差圧鋳造方法及びこの方法に用いる差圧鋳造鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】サイクルタイムの短縮と、確実かつ簡易な押し
湯とを実現可能とする。 【構成】上下に連通する小径かつ多数の連通孔が形成さ
れたプラグ部材７でストーク２を覆い、キャビティＣ内
の溶湯の固化進行時、プラグ部材７をヒータ線８により
加熱する。プラグ部材７の小径の連通孔による表面張力
と差圧とで溶湯の重力流降を防止しつつ、連通孔内に存
する溶湯の液体状を維持して押し湯を確実かつ自動的に
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は差圧鋳造方法及びこの方
法に用いる差圧鋳造鋳型に関する。この差圧鋳造方法及
び差圧鋳造鋳型は鋳鉄、アルミニウム合金等の鋳造に供
して好適である。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鋳鉄からなる鋳造品は、差圧鋳
造方法により鋳造され得る。この差圧鋳造方法の一例で
ある吸引鋳造方法（低圧鋳造方法）では、まず通気性を
有する砂型によりキャビティを画成する。そして、この
砂型を気密チャンバで密閉し、砂型を密閉状態の第１室
内に確保する。また、砂型の下方に大気に開放された状
態で溶湯を貯溜し、キャビティと溶湯とを連通させるス
トークを砂型から下方に延在させる。この状態で第１室
内を減圧すれば、溶湯がストークを介してキャビティ内
に重力に抗して充填される。このとき、溶湯の湯面を安
定的に保ちながら充填できるという利点がある。そし
て、キャビティ内に充填された溶湯を固化させれば、鋳
造品が得られる。

【０００３】また、他の差圧鋳造方法として、溶湯を密
閉状態の第２室内に確保すべく、溶湯を他の気密チャン
バで密閉し、この状態で第１室内を減圧するとともに第
２室内を加圧する吸引加圧鋳造法も知られている。さら
に、溶湯の凝固進行時にも第１室内の減圧又は第１、２
室の差圧を継続すれば、凝固に伴う収縮に応じて溶湯が
ストークを介してキャビティ内に補充されるため、押し
湯が可能となることも知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のよ
うに、押し湯のためにキャビティで溶湯等の液体状材料
が固化するまでストークによる連通を停止することがで
きない。このため、この場合には、一の差圧鋳造鋳型で
液体状材料の固化を行っている間に他の差圧鋳造鋳型で
液体状材料の充填を行うことができず、サイクルタイム
が長いものとなってしまう。特に、砂型等の通気性を有
する鋳型を使用する場合は、造型速度と鋳造速度とが異
なるため、鋳造時に造型能力を無駄にし、サイクルタイ
ムがより長いものとなる。そして、造型ラインに合わせ
て多数の鋳造ラインを設置するとすれば、設備の過大な
投資をもたらすことになってしまう。

【０００５】この点、特開昭６１−１８２８６７号公報
に記載されているように、液体状材料の固化進行時にお
いてストーク内で液体状材料を強制的に固化させれば、
ストークによる連通の停止からサイクルタイムの短縮が
可能とはなる。しかしながら、この手段では、収縮に応
じて液体状材料がキャビティ内に補充されず、押し湯が
得られなくなってしまう。

【０００６】また、特開昭６１−１９５７７０号公報に
記載されているように、液体状材料の固化進行時におい
てストークの一部を押し潰せば、ストークによる連通の
停止からサイクルタイムの短縮が可能になるとともに、
確実に押し湯をも行い得る。しかしながら、この手段で
は、ストークの押し潰し速度でその押し湯を行わなけれ
ばならないことから、同期制御等により、装置全体が複
雑化してしまう。

【０００７】さらに、特開平２−９９２５８号公報に記
載されているように、小径の連通孔をもつプラグ部材を
充填口に配するとともに、第１室内の減圧を継続しつつ
差圧鋳造鋳型の上下を反転させることとすれば、やはり
ストークによる連通の停止からサイクルタイムの短縮が
可能にはなる。しかしながら、この手段では、ストーク
による連通の停止時に大気に触れる連通孔内の液体状材
料がキャビティ内の液体状材料よりも固化しやすく、収
縮に応じて液体状材料がキャビティ内に補充されにくい
ことから、押し湯が得られにくくなってしまう。

【０００８】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たものであって、サイクルタイムの短縮と、確実かつ簡
易な押し湯とを実現可能な差圧鋳造方法及びこの方法に
用いる差圧鋳造鋳型を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

（１）請求項１の差圧鋳造方法は、キャビティを画成す
る砂型又は金型を第１室内に設け、該砂型又は金型の下
方の第２室内に液体状材料を貯溜し、かつ該キャビティ
と該液体状材料とを充填口により連通させる予備工程
と、該第１室内及び該第２室内の少なくとも一方を密閉
状態に維持し、該第２室内を該第１室内よりも高圧とす
る差圧を付与し、該充填口を介して該キャビティ内に該
液体状材料を重力に抗して充填させる充填工程と、該キ
ャビティ内に充填された該液体状材料を固化させる固化
工程と、を有する差圧鋳造方法において、前記予備工程
では、上下に連通する小径かつ多数の連通孔が形成され
たプラグ部材を前記充填口に設け、前記固化工程では、
前記キャビティ内の前記液体状材料の固化進行時、該プ
ラグ部材を加熱することにより該連通孔内に存する該液
体状材料の液体状を維持するとともに、前記差圧を維持
することを特徴とする。

【００１０】プラグ部材の連通孔の長さは必要な押し湯
分以上は必要である。また、連通孔の直径は、その上に
あるキャビティ内の液体状材料の重力が作用するため、
重力加速度下における液体状材料の表面張力を考慮し、
小さい程液体状材料の重力流降に対して有効である。し
かし、かかる直径があまりに小さいと、全体の開口面積
の減少により充填時の抵抗が増大する。例えば、鉄系の
溶湯数１０ｃｍ分を毛細管のみで支える場合には１００
μｍ以下の間隙でなければならず、これでは充填時の抵
抗が大きすぎ、実用に耐えない。このため、この場合に
は、液体状材料のキャビティ内への廻りに悪影響を及ぼ
すとともに、充填時間の延長をももたらす。つまり、連
通孔の直径は、維持される差圧により液体状材料が重力
流降しない範囲で可及的に大きいことが好ましい。した
がって、連通孔の直径及び数等は鋳造せんとする液体状
材料及びキャビティの形状等により実験等で選定するこ
とが有効である。

【００１１】プラグ部材を加熱する手段としては、ヒー
タ線、バーナ等を採用することができる。 （２）請求項２の差圧鋳造方法は、請求項１記載の差圧
鋳造方法において、固化工程では、キャビティ内の液体
状材料の固化進行時、第１室内を大気圧よりも低圧とす
る差圧を維持して充填口による連通を停止した直後、内
部を大気圧よりも高圧に維持した加圧チャンバにより該
充填口を閉塞することを特徴とする。

【００１２】請求項１、２における充填口としては、砂
型又は金型に直接設ける開口や、砂型又は金型の底面に
気密定盤とともに設けるストークを採用することができ
る。 （３）請求項３の差圧鋳造方法に用いる差圧鋳造鋳型
は、キャビティを画成し、下面に該キャビティと連通す
る開口をもつ砂型又は金型と、該開口内に設けられ、上
下に連通する小径かつ多数の連通孔が形成されたプラグ
部材と、該プラグ部材の近傍に設けられ、該プラグ部材
を加熱することにより該連通孔内に存し得る液体状材料
の液体状を維持可能な加熱手段と、該砂型又は金型の上
面及び側面の少なくとも一部を密閉する気密チャンバ
と、該砂型又は金型の側面の残部及び該プラグ部材を除
く底面に形成され、該気密チャンバとともに該砂型又は
金型を密閉状態の第１室内に確保する気密性の被膜と、
からなることを特徴とする。

【００１３】気密性の被膜としては、鋳造すべき液体状
材料の融点により種々のものが選択される。例えば、鋳
鉄の鋳造品を得るのであれば、セラミックスコート等を
採用することができ、アルミニウム合金の鋳造品を得る
のであれば、鉄箔、セラミックスコート、ガラスコート
等を採用することができる。

【００１４】

【作用】

（１）請求項１の差圧鋳造方法では、まず予備工程にお
いて、キャビティを画成する砂型又は金型を第１室内に
設け、砂型又は金型の下方の第２室内に液体状材料を貯
溜する。また、プラグ部材を充填口に設け、プラグ部材
の上下に連通して多数形成された連通孔を介してキャビ
ティと液体状材料とを連通させる。

【００１５】次いで、充填工程において、第１室内及び
第２室内の少なくとも一方を密閉状態に維持し、第２室
内を第１室内よりも高圧とする差圧を付与する。このと
き、吸引鋳造方法（低圧鋳造方法）を行うのであれば、
砂型又は金型を密閉状態の第１室内に確保すべく、砂型
又は金型を気密チャンバで密閉し、この状態で第１室内
を減圧する。また、吸引加圧鋳造法を行うのであれば、
液体状材料を密閉状態の第２室内に確保すべく、液体状
材料を他の気密チャンバで密閉し、この状態で第１室内
を減圧するとともに第２室内を加圧する。こうして、液
体状材料がプラグ部材の連通孔を介してキャビティ内に
重力に抗して充填される。このとき、液体状材料の液面
を安定的に保ちながら充填できるという利点がある。

【００１６】そして、固化工程において、キャビティ内
に充填された液体状材料を固化させる。かかるキャビテ
ィ内の液体状材料の固化進行時、プラグ部材を加熱する
ことにより連通孔内に存する液体状材料の液体状を維持
するとともに、差圧を維持する。このとき、プラグ部材
の連通孔は小径であるため連通孔内の液体状材料には表
面張力が作用している。このため、キャビティで液体状
材料が固化していなくても、その重力流降が表面張力と
差圧とにより抑制され、充填口による連通を停止するこ
とができる。このため、一の差圧鋳造鋳型で液体状材料
の固化を行っている間に他の差圧鋳造鋳型で液体状材料
の充填を行うことができる。

【００１７】また、連通孔内の液体状材料は液体状を維
持しているため、収縮に応じて液体状材料がキャビティ
内に自動的に補充され、複雑な同期制御等を行わなくて
も押し湯が得られる。また、第１室内を減圧することに
より差圧を維持するのであれば、砂型中子の燃焼ガスを
外部に排出できるため、キャビティ内の液体状材料に混
入してガス気泡となることを防止する効果もある。こう
して、内部欠陥のない鋳造品が得られる。

【００１８】（２）請求項２の差圧鋳造方法では、請求
項１の固化工程におけるキャビティ内の液体状材料の固
化進行時、第１室内を大気圧よりも低圧とする差圧を維
持し、充填口による連通を停止する。ここで、第１室を
気密チャンバで構成すれば、砂型又は金型が気密チャン
バ内であるため、固化進行時、砂型又は金型の冷却等を
全てこの気密チャンバを介して行なう必要があり、品質
向上のための固化の促進の実現が難しかった。

【００１９】この点、請求項２の差圧鋳造方法では、こ
うして充填口による連通を停止した直後、内部を大気圧
よりも高圧に維持した加圧チャンバにより充填口を閉塞
する。このため、プラグ部材の連通孔は下端が大気圧よ
りも高圧に維持され、小型の設備でキャビティ内の液体
状材料が固化するまでの時間の経過を待つことができ
る。このため、砂型又は金型を大気下に露出可能とな
り、水冷、特にシャワー等の直接水冷等の手段の付加が
容易になる。また、この間、プラグ部材の連通孔から付
与される高圧は、キャビティ内の液体状材料が含有し得
る気泡の成長を抑制し、ひいては気泡を押し潰す。こう
して、より内部欠陥のない鋳造品が得られる。

【００２０】（３）請求項３の差圧鋳造鋳型を用いて差
圧鋳造方法を行う場合、鋳造すべき液体状材料を用意
し、差圧鋳造鋳型の下端を液体状材料の液面以下にし、
第１室内を減圧すれば、液体状材料がプラグ部材を介し
てキャビティ内に充填される。また、液体状材料の液面
よりもキャビティを下方に位置させれば、第１室内を減
圧しなくても、液体状材料がプラグ部材を介してキャビ
ティ内に充填される。

【００２１】そして、第１室内を減圧しておれば、液体
状材料の重力流降は連通孔による表面張力と差圧とによ
り抑制され、開口による連通を停止することができる。
このため、一の差圧鋳造鋳型で液体状材料の固化を行っ
ている間に他の差圧鋳造鋳型で液体状材料の充填を行う
ことができる。また、連通孔内の液体状材料は液体状を
維持しているため、収縮に応じて液体状材料がキャビテ
ィ内に自動的に補充され、複雑な同期制御等を行わなく
ても押し湯が得られる。また、第１室内を減圧すること
により差圧を維持すれば、砂型中子の燃焼ガス等の液体
状材料内への混入を防止できる効果もある。こうして、
内部欠陥のない鋳造品が得られる。

【００２２】さらに、この差圧鋳造鋳型を用いれば、形
状の自由度が高い被膜により砂型又は金型を密閉状態に
確保可能であるため、砂型又は金型の底面に予め気密定
盤を設ける必要がなく、作業を簡易に行うことができ
る。なお、特開平６−１５４９９３号公報において、底
面に直接開口を設けた鋳型が開示されている。しかし、
この鋳型は、開口以外の部分を気密性の被膜で覆うこと
としておらず、かつ開口が直接液体状材料の充填を行っ
ているため、開口部の第２の容器からの離脱時に液体状
材料の差圧の作用が不十分であり、重力流降の抑制には
開口面積等を一定範囲に制限し、早期の固化を必要とす
る。これに対し、請求項３の差圧鋳造鋳型は、開口以外
の部分を気密チャンバ及び気密性の被膜で覆い、かつ液
体状材料を充填する開口に小径の連通孔をもつプラグ部
材を設けているため、連通孔の表面張力と、他の部分の
密閉性とにより差圧の作用が十分であり、液体状材料の
重力流降を抑制することができる。このため、請求項３
の差圧鋳造鋳型では、開口自体の開口面積等を制限する
必要がなく、幅広い設計を可能とする。

【００２３】また、砂型は、液体状材料としての溶湯内
に浸漬する時間が長ければ、形状保持が困難であった。
これに対し、請求項３の差圧鋳造鋳型では、充填時のみ
の浸漬でよく、この問題を解消できる。また、請求項３
の差圧鋳造鋳型では、固化までの差圧保持も被膜による
砂型の形状保持により安定する。

【００２４】

【実施例】以下、各請求項１〜３の発明を差圧鋳造方法
に具体化した実施例１〜９を図面を参照しつつ説明す
る。 （実施例１）実施例１では鋳鋼部品を得る吸引鋳造方法
により請求項１を具体化している。

【００２５】まず、実施例１の吸引鋳造方法に用いた図
１に示す吸引鋳造鋳型について説明する。かかる吸引鋳
造鋳型では、気密定盤１の中央に貫通孔１ａが上下に貫
設されており、この貫通孔１ａ内にはそのフランジによ
りストーク２が気密に挿通されている。気密定盤１上に
は通気性を有する砂型３が載置されている。この砂型３
は下型４と上型５と中子６とにより構成されており、こ
れら下型４、上型５及び中子６によりキャビティＣが画
成されている。上型５にはキャビティＣ（容量３０００
ｃｃ）と連通する湯道５ａが形成され、下型４には湯道
５ａと連通し、下面に開いてストーク２内と連通する開
口４ａが形成されている。

【００２６】開口４ａにはプラグ部材７が設けられてい
る。このプラグ部材７は、アルミナ製ハニカム体（直径
６０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）からなり、上下に連通する
小径かつ多数の連通孔（孔の直径１０ｍｍ、孔数１９
個、孔内の容量１５０ｃｃ）が形成されている。また、
下型４の開口４ａの周囲にはヒータ線８が埋設され、こ
のヒータ線８は図示しない電源と接続されている。

【００２７】気密定盤１上には砂型３を第１室Ｒ₁ 内に
確保する気密チャンバ９が気密に載置されており、気密
チャンバ９には低圧管路１０が取り付けられている。低
圧管路１０は図示しない真空ポンプと接続されている。 「予備工程」上記吸引鋳造鋳型を組付けつつ吸引鋳造方
法を行う場合、まず図２（Ａ）に示すように、気密定盤
１を用意し、図２（Ｂ）に示すように、気密定盤１にス
トーク２及びプラグ部材７を組付ける。次いで、図２
（Ｃ）に示すように、気密定盤１上に砂型３を載置し、
図２（Ｄ）に示すように、気密定盤１上に気密チャンバ
９を載置する。

【００２８】一方、吸引鋳造鋳型の下方において、大気
（第２室）に開放された溶湯をルツボ１１により貯溜す
る。そして、図２（Ｅ）に示すように、吸引鋳造鋳型の
ストーク２をルツボ１１内の溶湯に漬け、プラグ部材７
を介してキャビティＣと溶湯とを連通させる。 「充填工程」次いで、低圧管路１０で第１室Ｒ₁ 内を減
圧して差圧を付与する。こうして、溶湯がプラグ部材７
の連通孔を介してキャビティＣ内に重力に抗して充填さ
れる。このとき、溶湯の湯面を安定的に保ちながら充填
できるという利点がある。

【００２９】「固化工程」そして、図２（Ｆ）に示すよ
うに、差圧を維持しつつ、吸引鋳造鋳型を溶湯から引き
上げる。このとき、ストーク２内の溶湯はルツボ１１内
に戻されるものの、プラグ部材７の連通孔は小径である
ため連通孔内の溶湯には表面張力が作用している。この
ため、キャビティＣで溶湯が凝固していなくても、その
重力流降が差圧でキャビティＣ内の溶湯のヘッド圧を補
償するとともに表面張力の作用で抑制され、ストーク２
による連通を停止することができる。このため、実施例
１の吸引鋳造方法では、一の吸引鋳造鋳型で溶湯の凝固
を行っている間に他の吸引鋳造鋳型を組付け、その後に
溶湯の充填を行うことができる。

【００３０】また、図２（Ｇ）に示すように、差圧を維
持しつつ時間の経過を待ち、キャビティＣ内に充填され
た溶湯を凝固させる。かかるキャビティＣ内の溶湯の凝
固進行時、ヒータ線８でプラグ部材７を加熱することに
より連通孔内に存する溶湯の液体状を維持する。このと
き、連通孔内の溶湯は液体状を維持しているため、収縮
に応じて溶湯がキャビティＣ内に自動的に補充され、複
雑な同期制御等を行わなくても押し湯が得られる。ま
た、第１室Ｒ₁ 内を減圧することにより差圧を維持して
いるため、中子６等の燃焼ガスが外部に排出され、溶湯
内に混入することはない。

【００３１】キャビティＣ内の溶湯の凝固が完了すれ
ば、ヒータ線８による加熱及び第１室Ｒ₁ 内の減圧を停
止する。そして、図２（Ｈ）に示すように、気密チャン
バ９を気密定盤１から外す。気密チャンバ９は図２
（Ｄ）に搬送される。また、図２（Ｉ）に示すように、
砂型３を気密定盤１から外す。こうして、内部欠陥のな
い鋳造品が得られる。気密定盤１は図２（Ａ）に搬送さ
れる。

【００３２】このように、実施例１の吸引鋳造方法で
は、充填時にのみルツボ１１上に吸引鋳造鋳型を停止さ
せておれば足りる。このため、凝固まで吸引鋳造鋳型を
ルツボ１１上に停止させていた従来と比べれば、停止時
間を単位として設定した全体のラインのタクトを１０倍
以上も早くすることができた。実際上、約２０ｋｇの鋳
鋼部品を鋳造したところ、上記従来の約１８０秒から約
１０秒へと短縮することができた。かかる１０秒間は生
砂からの造型タクトに匹敵し、ライン全体で無駄な時間
をほとんど無くすことができた。

【００３３】したがって、実施例１の吸引鋳造方法で
は、サイクルタイムの短縮と、確実かつ簡易な押し湯と
を実現できることがわかる。また、凝固まで吸引鋳造鋳
型をルツボ１１上に停止させていた従来では、ストーク
内で溶湯が凝固しやすく、この分だけ歩留まりが低下し
ていた。これに対し、実施例１の吸引鋳造方法では、ス
トーク２内の溶湯をルツボ１１内に戻し、歩留まりを向
上させることができる。実際上、従来では歩留まりが約
４０％であったのに対し、実施例１の吸引鋳造方法で
は、開口（湯口）４ａ内で凝固する溶湯の重量が約１０
ｋｇ、製品重量が約１２ｋｇであり、歩留まりが約６０
％に向上した。このため、実施例１の吸引鋳造方法で
は、同一量の溶湯からの製品数が１．５倍程度増加し
た。

【００３４】さらに、鋳鋼部品を鋳造品として鋳造する
場合、従来はストークとして消耗性の鉄パイプを採用し
ていたが、実施例１の吸引鋳造方法では、ストーク２内
の溶湯をルツボ１１内に戻すため、ストーク２の再使用
が可能である。さらに、凝固まで吸引鋳造鋳型をルツボ
１１上に停止させていた従来では、ルツボ１１からの熱
の対流で凝固が遅れてキャビティＣ内の組織が過大とな
り、品質面で問題であった。これに対し、実施例１の吸
引鋳造方法では、押し湯に必要な熱量でプラグ部材７の
みを加熱できるため、不必要にキャビティＣ内を加熱す
ることがなく、凝固も早くなってその組織は微細かつ均
一なものとなり、高い品質の鋳造品が得られた。 （実施例２）実施例２では鋳鋼部品を得る吸引鋳造方法
（但し、凝固時に加圧）により請求項１、２を具体化し
ている。

【００３５】まず、実施例２の吸引鋳造方法に用いた図
３に示す吸引鋳造鋳型について説明する。かかる吸引鋳
造鋳型では、気密定盤１の下面にストーク７を囲む加圧
チャンバ１２が気密に取り付けられ、加圧チャンバ１２
には高圧管路１３が取り付けられている。高圧管路１３
は図示しない加圧ポンプと接続されている。他の構成は
実施例１の吸引鋳造鋳型と同一であるため、同一の構成
については同一符号を付して説明を省略する。

【００３６】「予備工程・充填工程」上記吸引鋳造鋳型
を組付けつつ吸引鋳造方法を行う場合、実施例１と同様
に図４（Ａ）〜（Ｅ）を行う。 「固化工程」そして、差圧を維持しつつ、吸引鋳造鋳型
を溶湯から引き上げる。この直後、図４（Ｆ）に示すよ
うに、気密定盤１の下面に加圧チャンバ１２を気密に取
り付ける。また、気密チャンバ９を気密定盤１から外し
て第１室Ｒ₁ 内の減圧を大気圧に開放する。そして、図
４（Ｇ）に示すように、高圧管路１３により加圧チャン
バ１２内を大気圧よりも高圧に維持する。

【００３７】これにより、プラグ部材７の連通孔は下端
が大気圧よりも高圧に維持され、小型の設備でキャビテ
ィＣ内の溶湯が凝固するまでの時間の経過を待つことが
できる。この間、実施例１と同様、キャビティＣ内の溶
湯の凝固進行時、ヒータ線８でプラグ部材７を加熱する
ことにより連通孔内に存する溶湯の液体状を維持する。
また、この間、プラグ部材７の連通孔から付与される高
圧は、キャビティＣ内の溶湯が含有し得る気泡の成長を
抑制し、ひいては気泡を押し潰す。さらに、この間、大
気圧より減圧された状態で溶湯が凝固する実施例１と比
較し、キャビティＣ内の溶湯が大気圧で押圧されるた
め、キャビティＣ内の溶湯が気泡を含有しにくい。

【００３８】この後、図４（Ｈ）に示すように、加圧チ
ャンバ１２を気密定盤１から外す。加圧チャンバ１２は
図４（Ｆ）に搬送される。また、図４（Ｉ）に示すよう
に、砂型３を気密定盤１から外す。こうして、より内部
欠陥のない鋳造品が得られる。したがって、実施例２の
吸引鋳造方法においては、上記実施例１と同様の作用及
び効果を奏することができるとともに、より高品質の鋳
造品を得ることができる。 （実施例３）実施例３ではアルミニウム合金の鋳造品を
得る吸引加圧鋳造方法により請求項１を具体化してい
る。

【００３９】まず、実施例３の吸引加圧鋳造方法に用い
た図５に示す吸引加圧鋳造装置について説明する。かか
る吸引加圧鋳造装置は鋳造鋳型１４と貯溜装置１５とか
らなる。鋳造鋳型１４では、気密定盤１６の中央に貫通
孔１６ａが上下に貫設されており、この貫通孔１６ａの
下面側周囲には実施例１と同様のヒータ線１７が埋設さ
れ、貫通孔１６ａ内には実施例１と同様のプラグ部材１
８が上面にやや突出されて挿入されている。

【００４０】気密定盤１６上には上下分割金型１９が載
置されている。この金型１９は下型２０と上型２１と中
子２２とにより構成されており、これら下型２０、上型
２１及び中子２２によりキャビティＣが画成されてい
る。下型２０には、キャビティＣと連通する湯道２０ａ
が形成されているとともに、湯道２０ａと連通し、プラ
グ部材１８を介して貫通孔１６ａと連通する開口２０ｂ
が形成されている。

【００４１】また、気密定盤１６上には金型１９を第１
室Ｒ₁ 内に確保する気密チャンバ２３が気密に載置され
ており、気密チャンバ２３には低圧管路２４が取り付け
られている。低圧管路２４は図示しない真空ポンプと接
続されている。一方、貯溜装置１５では、ルツボ２５内
に溶湯が貯溜されており、ルツボ２５の上面には溶湯を
密閉状態の第２室Ｒ₂ 内に確保すべく、気密定盤２６が
気密に載置されている。ルツボ２５の上方には高圧管路
２８が取り付けられ、高圧管路２８は図示しない加圧ポ
ンプと接続されている。気密定盤２６の中央には貫通孔
２６ａがすりこぎ状に上下に貫設されており、この貫通
孔２６ａ内にはその円錐状のフランジによりストーク２
７が気密に挿通されている。このストーク２７は下端が
溶湯内に漬かっている。

【００４２】「予備工程」上記鋳造鋳型１４を組付けつ
つ吸引加圧鋳造方法を行う場合、まず図６（Ａ）に示す
ように、気密定盤１６を用意し、図６（Ｂ）に示すよう
に、気密定盤１６上にプラグ部材１８を載置する。次い
で、図６（Ｃ）に示すように、気密定盤１６上に金型１
９を載置し、図６（Ｄ）に示すように、気密定盤１６上
に気密チャンバ２３を載置する。

【００４３】一方、鋳造鋳型１４の下方に貯溜装置１５
を用意し、図６（Ｅ）に示すように、鋳造鋳型１４の気
密定盤１６と貯溜装置１５の気密定盤２６とを気密に合
わせ、プラグ部材１８を介してキャビティＣと溶湯とを
連通させる。 「充填工程」次いで、低圧管路２４で第１室Ｒ₁ 内を減
圧するとともに高圧管路２８で第２室Ｒ₂ 内を加圧して
差圧を付与する。こうして、溶湯がプラグ部材１８の連
通孔を介してキャビティＣ内に重力に抗して充填され
る。

【００４４】「固化工程」そして、図６（Ｆ）に示すよ
うに、第１室Ｒ₁ 内の減圧を維持しつつ鋳造鋳型１４を
貯溜装置１５から離す。また、図６（Ｇ）に示すよう
に、差圧を維持しつつ時間の経過を待ち、キャビティＣ
内に充填された溶湯を凝固させる。かかるキャビティＣ
内の溶湯の凝固進行時、やはりヒータ線１７でプラグ部
材１８を加熱することにより連通孔内に存する溶湯の液
体状を維持する。

【００４５】この後、図６（Ｈ）に示すように、気密チ
ャンバ２３を気密定盤１６から外す。また、図６（Ｉ）
に示すように、金型１９を気密定盤１６から外す。こう
して、内部欠陥のない鋳造品が得られる。実際上、約６
ｋｇの自動車用アルミニウム合金部品を２個取りで鋳造
したところ、凝固まで吸引鋳造鋳型を溶湯上に停止させ
ていた従来の約８分から、約３０秒へと約１６倍短縮し
て鋳造品を得ることができた。

【００４６】したがって、実施例３の吸引加圧鋳造方法
においても、実施例１と同様の作用及び効果を奏するこ
とができる。また、実施例３の吸引加圧鋳造方法では、
ストーク２７をルツボ２５内で継続して使用できるた
め、作業が簡単である。 （実施例４）実施例４ではアルミニウム合金の鋳造品を
得る吸引鋳造方法により請求項１、３を具体化してい
る。

【００４７】まず、実施例４の吸引鋳造方法に用いた図
７に示す吸引鋳造鋳型について説明する。かかる吸引鋳
造鋳型では、下型３０と上型３１とにより通気性を有す
る砂型２９が構成されており、これら下型３０及び上型
３１によりキャビティＣが画成されている。下型３０に
は、キャビティＣと連通し、下面に開く開口３０ａが複
数個形成されている。

【００４８】開口３０ａには実施例１と同様のプラグ部
材３２が閉塞されている。但し、このプラグ部材３２の
材質は実施例１と異なり、アルミナ−シリカ製のもので
ある。下型３０の開口３０ａの周囲には実施例１と同様
のヒータ線３３が埋設されている。また、上型３１の上
面及び側面並びに下型３０の側面の上方側には気密チャ
ンバ３４が取り付けられており、気密チャンバ３４には
低圧管路３５が取り付けられている。低圧管路３５は図
示しない真空ポンプと接続されている。

【００４９】さらに、下型３０の側面の残部及び底面に
はガラス製の被膜３６が形成されており、被膜３６は気
密チャンバ３４とともに砂型２９を密閉状態の第１室Ｒ
₁ 内に確保している。但し、被膜３６はプラグ部材３２
には形成していない。 「予備工程」上記吸引鋳造鋳型を組付けつつ吸引鋳造方
法を行う場合、まず図８（Ａ）に示すように、砂型２９
に気密チャンバ３４を被せる。そして、図８（Ｂ）に示
すように、溶融状態のガラスを貯溜したルツボ３７を用
意し、下型３０の側面の残部及び底面に溶融状態のガラ
スを付着させる。このとき、プラグ部材３２にガラスが
付着しないように金属製の蓋等によりマスキングを施し
ておく。この後、マスキングを外し、図８（Ｃ）に示す
ように、冷却装置３８によりガラスを固化させ、被膜３
６を形成する。かかる作業は大気下において容易に行い
得る。

【００５０】一方、吸引鋳造鋳型の下方において、大気
（第２室）に開放された溶湯をルツボ３９により貯溜す
る。 「充填工程」次いで、図８（Ｄ）に示すように、吸引鋳
造鋳型の下端を溶湯の湯面以下にし、低圧管路３５で第
１室Ｒ₁ 内を減圧する。これにより溶湯がプラグ部材３
２を介してキャビティＣ内に充填される。

【００５１】「固化工程」そして、図８（Ｅ）に示すよ
うに、差圧を維持しつつ、吸引鋳造鋳型を溶湯から引き
上げる。また、図８（Ｆ）に示すように、差圧を維持し
つつ時間の経過を待ち、キャビティＣ内に充填された溶
湯を凝固させる。かかるキャビティＣ内の溶湯の凝固進
行時、やはりヒータ線３３でプラグ部材３２を加熱する
ことにより連通孔内に存する溶湯の液体状を維持する。

【００５２】この後、第１室Ｒ₁ 内の減圧を開放し、図
８（Ｇ）に示すように、気密チャンバ３４を砂型２９か
ら外す。こうして、内部欠陥のない鋳造品が得られる。
したがって、実施例４の吸引加圧鋳造方法においても、
実施例１と同様の作用及び効果を奏することができる。
また、実施例４の吸引鋳造鋳型を用いれば、形状の自由
度が高い被膜３６により砂型２９を密閉状態に確保でき
るため、砂型２９の底面に予め気密定盤を設ける必要が
なく、作業を簡易に行うことができる。

【００５３】さらに、実施例４の吸引鋳造鋳型は、開口
３０ａ以外の部分を気密チャンバ３４及び気密性の被膜
３６で覆い、かつ溶湯を充填する開口３０ａに小径の連
通孔をもつプラグ部材３２を設けているため、連通孔に
よる表面張力と、他の部分の密閉性とにより溶湯の重力
流降を抑制することができる。このため、実施例４の吸
引鋳造鋳型では、開口３０ａ自体の開口面積等を制限す
る必要がなく、幅広い設計が可能である。 （実施例５）実施例５の吸引鋳造鋳型では、図９に示す
ように、プラグ部材として上方に開く連通孔４０ａをも
つ鋳鉄製入れ子４０を採用し、この入れ子４０を気密定
盤４１に組付けている。砂型４２、ヒータ線４３等は実
施例１の吸引鋳造鋳型と同様である。

【００５４】実施例５の吸引鋳造鋳型を用いても実施例
１と同様の作用及び効果を奏することができる。 （実施例６）実施例６の吸引鋳造鋳型では、図１０に示
すように、プラグ部材として上方に開く連通孔４４ａを
砂型４４に一体に形成している。ヒータ線４５、被膜４
６等は実施例１、４の吸引鋳造鋳型と同様である。

【００５５】実施例６の吸引鋳造鋳型を用いても実施例
１と同様の作用及び効果を奏することができる。 （実施例７）実施例７の吸引鋳造鋳型では、図１１に示
すように、キャビティＣを画成する砂型４７が上型４８
と下型４９とにより構成されており、上型４８にはキャ
ビティＣの上端と連通する補助空間５０が形成されてい
る。気密定盤５１、ストーク５２、プラグ部材５３、ヒ
ータ線５４、気密チャンバ５５、低圧管路５６、第１室
Ｒ₁ 等は実施例１と同様である。

【００５６】上記実施例１〜６の吸引鋳造鋳型では、図
１２（Ａ）に示すように、充填完了時に溶湯５７がプラ
グ部材７等の下端に位置して各連通孔を跨いでしまい、
表面張力による重力流降抑制効果が低下している。これ
に対し、実施例７の吸引鋳造鋳型では、図１１に示すキ
ャビティＣの充填のみが完了した時点でストーク５２の
連通を停止すれば、第１室Ｒ₁ の減圧の継続でプラグ部
材５３内の溶湯５７で補助空間５０が充填されることと
なる。このため、実施例７の吸引鋳造鋳型では、図１２
（Ｂ）に示すように、溶湯５７がプラグ部材５３の各連
通孔内に止まり、表面張力による重力流降抑制効果を最
大限発揮することができる。また、実施例１と同様の作
用及び効果を奏することもできる。 （実施例８）実施例８の吸引鋳造鋳型では、図１３に示
すように、キャビティＣを画成する砂型５８が上型５９
と下型６０とにより構成されており、上型５９にはキャ
ビティＣの上端と連通する貫通孔６１が貫設されてい
る。貫通孔６１内には下端に引抜入れ子６２をもつロッ
ド６３が上下動可能に設けられ、ロッド６３は第１室Ｒ
₁ 内を気密に保持しつつ気密チャンバ６８を貫通してい
る。気密定盤６４、ストーク６５、プラグ部材６６、ヒ
ータ線６７、気密チャンバ６８、低圧管路６９、第１室
Ｒ₁ 等は実施例１と同様である。

【００５７】実施例８の吸引鋳造鋳型では、キャビティ
Ｃの充填のみが完了した時点でストーク６５の連通を停
止し、その後にロッド６３を介して引抜入れ子６２を上
昇させる。これにより、第１室Ｒ₁ の減圧の継続でプラ
グ部材６６内の溶湯が貫通孔６１内に充填される。この
ため、実施例８の吸引鋳造鋳型を用いても実施例７と同
様の作用及び効果を奏することができる。 （実施例９）実施例９の吸引鋳造鋳型では、図１４
（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、実施例１の吸引鋳造鋳
型における気密定盤２の下面に距離センサ７０が設けら
れている。他の構成は実施例１と同様である。

【００５８】実施例９の吸引鋳造鋳型では、実施例１と
同様、図１４（Ａ）に示すように、溶湯７１内にストー
ク２を漬けてキャビティ内への溶湯の充填を行なう。そ
して、充填の完了直前になれば、図１４（Ｂ）に示すよ
うに、距離センサ７０により測定される溶湯７１との距
離ｌが所定値になるように吸引鋳造鋳型を引き上げる。
これによりストーク２の連通が停止され、第１室の減圧
の継続でプラグ部材内の溶湯７１が各連通孔の下端から
上昇する。

【００５９】このため、実施例９の吸引鋳造鋳型を用い
ても実施例７と同様の作用及び効果を奏することができ
る。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、各請求項記載の差
圧鋳造方法又は差圧鋳造鋳型では、各請求項記載の構成
を採用しているため、サイクルタイムの短縮と、確実か
つ簡易な押し湯とを実現することができる。したがっ
て、この差圧鋳造方法又は差圧鋳造鋳型では、最小の設
備投資で優れた鋳造品を鋳造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係り、吸引鋳造鋳型を示す断面図で
ある。

【図２】実施例１に係り、吸引鋳造方法を示す模式図で
ある。

【図３】実施例２に係り、吸引加圧鋳造鋳型を示す断面
図である。

【図４】実施例２に係り、吸引加圧鋳造方法を示す模式
図である。

【図５】実施例３に係り、吸引加圧鋳造装置を示す断面
図である。

【図６】実施例３に係り、吸引加圧鋳造方法を示す模式
図である。

【図７】実施例４に係り、吸引鋳造鋳型を示す断面図で
ある。

【図８】実施例４に係り、吸引鋳造方法を示す模式図で
ある。

【図９】実施例５に係り、差圧鋳造鋳型の要部を示す断
面図である。

【図１０】実施例６に係り、差圧鋳造鋳型の要部を示す
断面図である。

【図１１】実施例７に係り、差圧鋳造鋳型を示す断面図
である。

【図１２】（Ａ）は実施例１〜６に係り、（Ｂ）は実施
例７に係る充填中のプラグ部材の断面図である。

【図１３】実施例８に係り、差圧鋳造鋳型を示す断面図
である。

【図１４】実施例９の差圧鋳造鋳型に係り、（Ａ）は充
填中、（Ｂ）は充填完了直前の断面図である。

【符号の説明】

Ｃ…キャビティ ３、２９、４２、４４、４７…
砂型 １９…金型 Ｒ₁ …第１室 ４ａ、２０ｂ、３０ａ、２、２７、５２、６５…充填口
（４ａ、２０ｂ、３０ａ…開口、２、２７、５２、６５
…ストーク） ７、１８、３２、４０、５３、６６…プラグ部材 ８、１７、３３、４３、４５、５４、６７…加熱手段
（ヒータ線） １２…加圧チャンバ ９、２３、３４、５５、６８…
気密チャンバ ３６、４６…被膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャビティを画成する砂型又は金型を第１
   室内に設け、該砂型又は金型の下方の第２室内に液体状
   材料を貯溜し、かつ該キャビティと該液体状材料とを充
   填口により連通させる予備工程と、 該第１室内及び該第２室内の少なくとも一方を密閉状態
   に維持し、該第２室内を該第１室内よりも高圧とする差
   圧を付与し、該充填口を介して該キャビティ内に該液体
   状材料を重力に抗して充填させる充填工程と、 該キャビティ内に充填された該液体状材料を固化させる
   固化工程と、を有する差圧鋳造方法において、 前記予備工程では、上下に連通する小径かつ多数の連通
   孔が形成されたプラグ部材を前記充填口に設け、 前記固化工程では、前記キャビティ内の前記液体状材料
   の固化進行時、該プラグ部材を加熱することにより該連
   通孔内に存する該液体状材料の液体状を維持するととも
   に、前記差圧を維持することを特徴とする差圧鋳造方
   法。
2. 【請求項２】固化工程では、キャビティ内の液体状材料
   の固化進行時、第１室内を大気圧よりも低圧とする差圧
   を維持して充填口による連通を停止した直後、内部を大
   気圧よりも高圧に維持した加圧チャンバにより該充填口
   を覆うことを特徴とする請求項１記載の差圧鋳造方法。
3. 【請求項３】キャビティを画成し、下面に該キャビティ
   と連通する開口をもつ砂型又は金型と、 該開口内に設けられ、上下に連通する小径かつ多数の連
   通孔が形成されたプラグ部材と、 該プラグ部材の近傍に設けられ、該プラグ部材を加熱す
   ることにより該連通孔内に存し得る液体状材料の液体状
   を維持可能な加熱手段と、 該砂型又は金型の上面及び側面の少なくとも一部を密閉
   する気密チャンバと、 該砂型又は金型の側面の残部及び該プラグ部材を除く底
   面に形成され、該気密チャンバとともに該砂型又は金型
   を密閉状態の第１室内に確保する気密性の被膜と、から
   なることを特徴とする差圧鋳造方法に用いる差圧鋳造鋳
   型。