JPH0890205A - 減圧吸引鋳造方法および装置 - Google Patents

減圧吸引鋳造方法および装置

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JPH0890205A
JPH0890205A JP22948394A JP22948394A JPH0890205A JP H0890205 A JPH0890205 A JP H0890205A JP 22948394 A JP22948394 A JP 22948394A JP 22948394 A JP22948394 A JP 22948394A JP H0890205 A JPH0890205 A JP H0890205A
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JP
Japan
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molten metal
reaction chamber
mold
reduced pressure
suction casting
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JP22948394A
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English (en)
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Atsuhiro Matsuda
淳浩 松田
Kimio Kubo
公雄 久保
Hiroshi Onuma
寛 大沼
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄肉の球状黒鉛鋳鉄鋳物を、不廻り、湯境や
引け巣等の鋳造欠陥がなく、安定した球状化率で製造す
る減圧吸引鋳造方法および装置を得る。 【構成】 球状化剤を設けた反応室を有する鋳型を減圧
容器内に配設し、減圧容器を適切な減圧制御で減圧する
ことにより、吸引した溶湯を球状化剤で反応させて球状
化する。

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、より詳しくは薄肉の球状黒鉛鋳鉄鋳物
を、不廻り、湯境や引け巣等の鋳造欠陥なく、安定した
球状化率で製造できる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以下の肉厚を持つ薄肉鋳
物は、溶湯が注湯され鋳型と接触した後の凝固の進行が
早い。このため、溶湯の流動性が悪くなり、不廻り欠陥
等が発生し易くなる。
【0003】さらに複雑な形状をした薄肉鋳物の製造で
は、部位により溶湯の到着時間が異なるため、不廻り、
湯境や引け巣等が発生し易く、健全に鋳造することは極
めて困難である。
【0004】複雑な形状をした薄肉鋳物を製造する方法
の1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、セラッミクス鋳
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、球状黒鉛
鋳鉄の製造に適用した場合、高温鋳型に注湯することか
ら、厚肉部に粗大な黒鉛や、球状化の不十分な黒鉛が晶
出することが欠点である。また、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る。
【0005】また、溶湯の流動性を向上するものとし
て、減圧吸引鋳造法がある。特公昭60−35227号
公報には、減圧容器の下部開口部と鋳型をネジ込んで保
持し、鋳型仮面を溶湯に浸漬して鋳型キャビティを減圧
して溶湯を吸引鋳造する減圧吸引鋳造法の開示がある。
【0006】さらに、特開平2−303649号公報に
は、減圧容器内で、鋳型とこの鋳型周りの粒状物とを減
圧により保持し、鋳型を溶湯に浸漬することにより注湯
する減圧吸引鋳造法の開示がある。
【0007】これらの減圧吸引鋳造法で球状黒鉛鋳鉄を
製造する場合、プランジャーにて保持炉内に球状化剤を
挿入し球状化処理を行うプランジャー法を用いて鋳造す
るか、コンバータ法やサンドイッチ法にて球状化処理さ
れた溶湯を保持炉または取鍋に移し替えて鋳造されてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記プ
ランジャー法の場合には、マグネシュームの歩留が安定
しない。また、プランジャー法、溶湯移し替えいずれの
場合でも、保持中のマグネシュームのフェーディングが
問題となる。
【0009】そこで、鋳型内で球状化処理を行い、マグ
ネシュームのフェーディングを防止し、安定した球状化
処理を行うが、特公昭60−35227号公報のものは
鋳造方案が限定され、鋳型内で球状化処理を行う反応室
の設置が難しいという課題がある。
【0010】また、鋳型内で球状化処理するには、安定
した注湯、即ち減圧吸引鋳造法の場合には減圧度の安定
した制御が必要となるが、特開平2−303649号公
報のものは、鋳型を粒状物と共に吸引して保持するた
め、吸引する際の減圧度を安定して制御することが難し
いという課題がある。
【0011】本発明は、上記課題を解決し、薄肉の球状
黒鉛鋳鉄を、不廻り、湯境や引け巣等の鋳造欠陥がな
く、安定した球状化率で製造する減圧吸引鋳造方法およ
び装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の減圧吸引鋳造方法は、(a) 底部に少なく
とも1箇所以上の開口部を有する減圧容器を準備する工
程、(b) 前記溶湯導入口と製品キャビティ部との間
に反応室を有する鋳型を、前記減圧容器の開口部内に前
記鋳型の溶湯導入口を開口させて配設する工程、(c)
前記鋳型の反応室内に球状化剤を設ける工程、(d)
前記溶湯導入口を溶湯保持炉内の溶湯に浸漬させた後
または浸漬する前から減圧容器内を減圧し、前記溶湯導
入口より吸引した溶湯を反応室で球状化処理して製品キ
ャビティに充填する工程、少なくとも以上の工程の組み
合わせからなることを特徴とする。そして、前記鋳型に
は、溶湯導入口に続く湯道より分岐する少なくとも2以
上の溶湯補給路を設け、製品キャビティ内に順次溶湯を
充填させる。また、前記反応室内に溶湯が到達するまで
減圧し、その後一定時間減圧度を保持して溶湯を停滞さ
せ、その後更に減圧吸引する。更に、前記反応室内に溶
湯が到達するまで減圧度を小さくし、反応室内に溶湯が
到達後減圧度を大きくする。
【0013】本発明の減圧吸引鋳造装置は、(a) 底
部に少なくとも1箇所以上の開口部を有する減圧容器
と、(b) 前記減圧容器内の開口部内に溶湯導入口を
開口させ、前記溶湯導入口と製品キャビティ部との間に
反応室を有し、該反応室内に球状化剤を設けてある鋳型
と、(c) 前記溶湯導入口を溶湯保持炉内の溶湯に浸
漬した後、前記減圧容器内を減圧し、前記溶湯導入口よ
り吸引した溶湯を反応室で球状化処理して製品キャビテ
ィに充填する、前記減圧容器に取り付けた減圧装置と、
からなることを特徴とする。そして、前記鋳型は溶湯導
入口に続く湯道より分岐する少なくとも2以上の溶湯補
給路を有する。
【0014】
【作用】溶湯導入口より吸引された未処理の鋳鉄溶湯は
反応室に流入し、反応室内の球状化剤と反応して球状黒
鉛鋳鉄溶湯となり、湯道を通り、先ず始めの溶湯補給路
を通して製品キャビティ部に導入される。その後順次溶
湯補給路から次の製品キャビティ部に導入される。溶湯
補給路からの溶湯補給は押湯効果を持たせ引け巣欠陥の
発生を防ぐ。そして、例えば肉厚が5mm以下の薄肉部
を持つ球状黒鉛鋳鉄鋳物を安定した球状化率で鋳造す
る。
【0015】
【実施例】以下、本発明の減圧吸引鋳造方法および装置
の一実施例を図面に基づき詳細に説明する。 (実施例1)図1は本発明の減圧吸引鋳造装置を内燃機
関部品に適用した例を示す断面図である。図1において
減圧容器2は減圧装置18にフレキシブル管19を介し
て連結され、減圧容器2内には反応室鋳型10aおよび
製品部鋳型10bが配設されている。
【0016】反応室鋳型10aは溶湯導入口と反応室4
cを有する。反応室4cには球状化反応剤9を予め設置
しておく。使用した球状化反応剤の化学組成を表1に示
す。
【0017】
【表1】 使用した球状化反応剤の化学組成(重量%) Mg Si Ca RE Al Fe 6.3 46.9 0.4 0.9 0.2 残部
【0018】溶湯導入口11は減圧容器2の開口部13
より突出している。溶湯導入口11から反応室4cへは
第1湯道4aで接続されている。また、製品部鋳型10
bは主要部の肉厚が4mmの、第1製品キャビティ部3
a、第2製品キャビティ部3b、第3製品キャビティ部
3c、および製品キャビティ部3dを有する。反応室4
c上部から、第1製品キャビティ部3a、第2製品キャ
ビティ部3b、第3製品キャビティ部3c、および製品
キャビティ部3dの側面に第2湯道4bを直線状に接続
し、第2湯道4bと第1製品キャビティ部3aとの間に
は最初の第1溶湯補給路4dが、第2湯道4bと第2製
品キャビティ部3b、第3製品キャビティ部3c、およ
び製品キャビティ部3dとの間には溶湯補給路4eが設
けてある。製品部鋳型10bの上部には吸引口14を設
けていると共に、仕切板15の開口部分は吸引口14に
係合している。製品部鋳型10bの第2湯道4bと反対
側の側面には吸引通路5を設け、吸引した溶湯が第2湯
道4b側から吸引通路5へ向かって流れ易いようにして
いる。
【0019】減圧吸引鋳造する際には、減圧容器2を下
降させて湯面センサ16が溶湯保持炉6内の溶湯7へ溶
湯導入口11および鋼製の導入口保護枠12の浸漬を感
知してから減圧を開始する。減圧度は、減圧吸引制御手
段17により減圧装置18の真空度を制御させて溶湯を
注入する。吸引した球状処理前の鋳鉄溶湯の化学組成成
分を表2に示す。
【0020】
【表2】 球状化処理前の鋳鉄溶湯の化学組成(重量%) Si Mn Cu Fe 3.80 1.8 0.4 0.021 0.01 0.45 残
【0021】上記により、内燃機関用コンロッドを鋳造
した際の減圧条件、および減圧容器2の重量をロードセ
ル(図示せず)にて測定することにより溶湯の注入重量
を測定した結果を図2に示す。減圧条件は、1秒間で反
応室4cを溶湯が満たすだけ吸引し、2秒間そのまま保
持して球状化反応させた後、2秒間で最上部の第3製品
キャビティ部3cを満たすまで吸引するものとした。ロ
ードセルによる測定で、溶湯は反応室を満たしてから2
秒間そのまま停滞し、その後減圧度が上昇するのに従っ
て、溶湯が充填されていく状況が判る。
【0022】図2の減圧条件で鋳造した製品のうち、第
1製品キャビティ部3a、第2製品キャビティ部3b、
および第3製品キャビティ部3cの球状化率測定結果を
図3に示す。球状化率測定は、日本鋳物協会法に従い画
像解析装置で行った。図3により、第1製品キャビティ
部3a、第2製品キャビティ部3b、および第3製品キ
ャビティ部3c共に球状化率80%以上を示しており、
安定した鋳型内球状化処理が行われていることが判る。
また、不廻り、湯境や引け巣等の鋳造欠陥もなく減圧吸
引鋳造法の特性が発揮されている。
【0023】(実施例2)上記の内燃機関用のコンロッ
ドを別の減圧条件で鋳造した場合の実施例を以下に示
す。
【0024】図4に減圧条件を示す。 図4で示す減圧
条件は、1秒間で反応室4cを溶湯が満たすだけ吸引し
球状化反応させた後、停滞させることなく、2秒間で最
上部の第3製品キャビティ部3cを満たすまで吸引する
ものとした。本実施例においても、安定した球状化率
で、不廻り、湯境や引け巣等の鋳造欠陥のない健全な鋳
物が得られた。
【0025】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明の減圧吸引鋳造
方法および装置によれば、溶湯導入口より導入された未
処理の鋳鉄溶湯が、湯道途中の反応室に流入し、反応室
内の球状化剤と反応して球状黒鉛鋳鉄溶湯となり、湯道
を通り製品キャビティ部に導入される。以上のことが、
安定した減圧度の制御により安定した湯流れにて行われ
るため、球状化率がばらつくことなく、かつ減圧吸引鋳
造によるため薄肉鋳物でも不廻り、湯境なく鋳造でき
る。また、2以上の溶湯補給路からの溶湯補給で押湯効
果を持たせ、引け巣欠陥の発生を防ぎ、例えば、肉厚が
5mm以下の薄肉部を持つ球球状黒鉛鋳鉄鋳物を健全に
製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の減圧吸引鋳造装置により内
燃機関用部品を鋳造している要部断面図である。
【図2】図1の実施例での減圧条件および溶湯の充填状
況を示す図である。
【図3】図1の実施例で鋳造した内燃機関用部品の製品
キャビティ部ごとの球状化率を示す図である。
【図4】別の実施例の減圧条件を示す図である。
【符号の説明】
1:減圧吸引鋳造装置、 2:減圧容器、 3:
製品キャビティ、4a,4b:湯道、 4d,4e:
溶湯補給路、 5:吸引通路、6:溶湯保持炉、
7:溶湯、 9:反応室、13:開口部、
14:吸引口、 18:減圧装置。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a) 底部に少なくとも1箇所以上の開
    口部を有する減圧容器を準備する工程、(b) 前記溶
    湯導入口と製品キャビティ部との間に反応室を有する鋳
    型を、前記減圧容器の開口部内に前記鋳型の溶湯導入口
    を開口させて配設する工程、(c) 前記鋳型の反応室
    内に球状化剤を設ける工程、(d) 前記溶湯導入口を
    溶湯保持炉内の溶湯に浸漬させた後または浸漬する前か
    ら減圧容器内を減圧し、前記溶湯導入口より吸引した溶
    湯を反応室で球状化処理して製品キャビティに充填する
    工程、少なくとも以上の工程の組み合わせからなること
    を特徴とする減圧吸引鋳造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の減圧吸引鋳造方法におい
    て、前記鋳型に溶湯導入口に続く湯道より分岐する少な
    くとも2以上の溶湯補給路により、製品キャビティ内に
    順次溶湯を充填させ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記載の減圧吸引
    鋳造方法において、前記反応室内に溶湯が到達するまで
    減圧し、その後一定時間減圧度を保持して溶湯を停滞さ
    せ、その後更に減圧吸引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いずれか記載の減
    圧吸引鋳造方法において、前記反応室内に溶湯が到達す
    るまで減圧度を小さくし、反応室内に溶湯が到達後減圧
    度を大きくする減圧吸引鋳造方法。
  5. 【請求項5】(a) 底部に少なくとも1箇所以上の開
    口部を有する減圧容器と、(b) 前記減圧容器内の開
    口部内に溶湯導入口を開口させ、前記溶湯導入口と製品
    キャビティ部との間に反応室を有し、該反応室内に球状
    化剤を設けてある鋳型と、(c) 前記溶湯導入口を溶
    湯保持炉内の溶湯に浸漬した後、前記減圧容器内を減圧
    し、前記溶湯導入口より吸引した溶湯を反応室で球状化
    処理して製品キャビティに充填する、前記減圧容器に取
    り付けた減圧装置と、からな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5記載の減圧吸引鋳造装置におい
    て、前記鋳型は溶湯導入口に続く湯道より分岐する少な
    くとも2以上の溶湯補給路を有する減圧吸引鋳造装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109014134A (zh) * 2017-06-12 2018-12-18 科华控股股份有限公司 一种耐热钢涡壳壳型叠箱真空吸铸工艺方法
CN117399593A (zh) * 2023-11-03 2024-01-16 河北顺达铸造有限公司 一种高效型的球墨铸铁件的铸造方法

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