(57)【要約】【課題】重量のバラツキの少ない鋳物を得ることのできる鋳造装置を提供する。【解決手段】容器状の鋳枠２２と、鋳枠２２内に、周方向に所要間隔をおいて配設され、所要高さ位置に抜気口２５が開口された複数の抜気部２４と、鋳枠２２内に、周方向に所要間隔をおいて配置される、加熱により可燃性ガスを発生する複数の消失性模型３０と、鋳枠２２内に消失性模型３０を覆って、かつ抜気部２４に接して抜気部２４の抜気口２５よりも高い位置まで充填される不燃性の充填物３２と、消失性模型３０に連通する湯道２６と、抜気口２５から進入し抜気部２４内を熱上昇気流により上昇する可燃性ガスに着火する着火装置３６を具備し、抜気部２４の抜気口２５が、消失性模型３０の少なくとも下部半分の高さ位置よりも高い位置となるように設定されていることを特徴とする。【選択図】図１
2020131230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器状の鋳枠と、該鋳枠内に、周方向に所要間隔をおいて配設され、所要高さ位置に抜気口が開口された複数の抜気部と、前記鋳枠内に、周方向に所要間隔をおいて配置される、加熱により可燃性ガスを発生する複数の消失性模型と、前記鋳枠内に前記消失性模型を覆って、かつ前記抜気部に接して前記抜気部の前記抜気口よりも高い位置まで充填される不燃性の充填物と、湯口を有し、前記消失性模型に連通する湯道と、前記抜気口から進入し前記抜気部内を熱上昇気流により上昇する前記可燃性ガスに着火する着火装置を具備し、
前記抜気部の前記抜気口が、前記消失性模型の少なくとも下部半分の高さ位置よりも高い位置となるように設定されていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
前記抜気口が、前記消失性模型全体よりも高い位置となるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の鋳造装置。
【請求項３】
前記抜気部が、外周に前記抜気口を有する筒状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の鋳造装置。
【請求項４】
前記抜気部が上下方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項３記載の鋳造装置。
【請求項５】
容器状の鋳枠と、該鋳枠内に、周方向に所要間隔をおいて配設され、所要高さ位置に抜気口が開口された複数の抜気部を具備する鋳造装置を用いる鋳造方法であって、
前記鋳枠内に、周方向に所要間隔をおいて、加熱により可燃性ガスを発生する複数の消失性模型を、前記抜気部の前記抜気口が、前記消失性模型の少なくとも下部半分の高さ位置よりも高い位置となるように配置する工程と、
前記鋳型内に、前記消失性模型を覆って、かつ前記抜気部に接して前記抜気部の前記抜気口よりも高い位置まで不燃性の充填物を充填する工程と、
湯口を有し、前記消失性模型に連通する湯道を通じて、前記消失性模型の部位に溶融金属を流し込み、前記消失性模型をガス化させ、かつ前記溶融金属を前記消失性模型と入れ替わらせる工程と、
ガス化し前記抜気口から進入して前記抜気部内を熱上昇気流により上昇する可燃性ガスに着火して燃焼させる工程と含むことを特徴とする鋳造方法。
【請求項６】
前記抜気部に上下方向の複数箇所に前記抜気口が開口されており、
前記不燃性の充填物を前記鋳枠内に充填する際、前記不燃性の充填物を、複数の前記抜気口のうち前記消失性模型の少なくとも下部半分の高さよりも低い位置にある前記抜気口を閉塞する位置まで前記抜気部内にも充填することを特徴とする請求項５記載の鋳造方法。
【請求項７】
前記消失性模型を、前記消失性模型の全体が、前記抜気部の前記抜気口よりも低い位置となるように前記鋳枠内に配置することを特徴とする請求項５記載の鋳造方法。
【請求項８】
前記抜気部に上下方向の複数箇所に前記抜気口が開口されており、
前記不燃性の充填物を前記鋳枠内に充填する際、前記不燃性の充填物を、複数の前記抜気口のうち前記消失性模型全体の高さよりも低い位置にある前記抜気口を閉塞する位置まで前記抜気部内にも充填することを特徴とする請求項７記載の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加熱により可燃性ガスを発生する消失性模型を用いる鋳造方法および鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱により可燃性ガスを発生する消失性模型を用いる鋳造方法は、例えば特許文献１（特開昭６２−２１４８４８号公報）に示されている。
図８は、特許文献１に示される鋳造装置１０を示す。
１１は鋳枠、１２は鋳枠１１内に下部から上部に亘って立設される筒状の抜気部であり、外周に多数の抜気口１３を有する。１４は発泡ポリスチロール等の発泡合成樹脂製の消失性模型、１５は砂等の不燃性の充填物である。消失性模型１４は充填物１５中に埋没した状態で配置される。１６は湯口１７を上部に有する湯道であり、消失性模型１４に接して設けられる。
【０００３】
湯道１６を通じて溶融金属が注入される。
溶融金属は消失性模型１４を加熱し、ガス化させ、消失性模型１４に入れ替わって、所要形状の鋳物として鋳造される。
ガス化した可燃性ガス１８は、充填物１５中を伝わり、抜気口１３から抜気部１２に入り、熱上昇気流として筒状の抜気部１２を上昇し、排気される。そして、抜気部１２外部において、着火装置１９により着火され、燃焼される。ガス化した可燃性ガスは、抜気部１２中を熱上昇気流として上昇する吸引力により、充填物１５を通じて抜気部１２内に連続して吸引され、効率よく燃焼し、無害化して排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２１４８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
消失性模型を用いる鋳造方法は、シェルモールド法等に比して、鋳型の製造が容易で、低コストで鋳造が行える利点がある。
しかしながら、１つの鋳枠内で、複数個の鋳物の鋳造を行う場合には、鋳枠内に、複数個の消失性模型を配置し、また、鋳枠内に、適宜複数の抜気部を配置して鋳造を行うことになるが、得られる複数の鋳造品における寸法、特に重量にバラツキが生じるという課題が生じた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、複数個の鋳物の鋳造を行う場合にあっても、重量のバラツキの少ない鋳物を得ることのできる鋳造方法および鋳造装置を提供することにある。
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明に係る鋳造装置は、容器状の鋳枠と、該鋳枠内に、周方向に所要間隔をおいて配設され、所要高さ位置に抜気口が開口された複数の抜気部と、前記鋳枠内に、周方向に所要間隔をおいて配置される、加熱により可燃性ガスを発生する複数の消失性模型と、前記鋳枠内に前記消失性模型を覆って、かつ前記抜気部に接して前記抜気部の前記抜気口よりも高い位置まで充填される不燃性の充填物と、湯口を有し、前記消失性模型に連通する湯道と、前記抜気口から進入し前記抜気部内を熱上昇気流により上昇する前記可燃性ガスに着火する着火装置を具備し、前記抜気部の前記抜気口が、前記消失性模型の少なくとも下部半分の高さ位置よりも高い位置となるように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
前記抜気口が、前記消失性模型全体よりも高い位置となるように設定することができる。
前記抜気部を、外周に前記抜気口を有する筒状に形成することができる。
前記抜気部を上下方向に移動可能に設けることができる。
【０００９】
また本発明に係る鋳造方法は、容器状の鋳枠と、該鋳枠内に、周方向に所要間隔をおいて配設され、所要高さ位置に抜気口が開口された複数の抜気部を具備する鋳造装置を用いる鋳造方法であって、前記鋳枠内に、周方向に所要間隔をおいて、加熱により可燃性ガスを発生する複数の消失性模型を、前記抜気部の前記抜気口が、前記消失性模型の少なくとも下部半分の高さ位置よりも高い位置となるように配置する工程と、前記鋳型内に、前記消失性模型を覆って、かつ前記抜気部に接して前記抜気部の前記抜気口よりも高い位置まで不燃性の充填物を充填する工程と、湯口を有し、前記消失性模型に連通する湯道を通じて、前記消失性模型の部位に溶融金属を流し込み、前記消失性模型をガス化させ、かつ前記溶融金属を前記消失性模型と入れ替わらせる工程と、ガス化し前記抜気口から進入して前記抜気部内を熱上昇気流により上昇する可燃性ガスに着火して燃焼させる工程と含むことを特徴とする。
【００１０】
前記抜気部に上下方向の複数箇所に前記抜気口が開口されており、前記不燃性の充填物を前記鋳枠内に充填する際、前記不燃性の充填物を、複数の前記抜気口のうち前記消失性模型の少なくとも下部半分の高さよりも低い位置にある前記抜気口を閉塞する位置まで前記抜気部内にも充填するようにすることができる。
前記消失性模型を、前記消失性模型の全体が、前記抜気部の前記抜気口よりも低い位置となるように前記鋳枠内に配置するようにすることができる。
前記抜気部に上下方向の複数箇所に前記抜気口が開口されており、前記不燃性の充填物を前記鋳枠内に充填する際、前記不燃性の充填物を、複数の前記抜気口のうち前記消失性模型全体の高さよりも低い位置にある前記抜気口を閉塞する位置まで前記抜気部内にも充填するようにすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の消失性模型を用いる場合において、抜気部の抜気口と各消失性模型との間の可燃性ガスの移動経路を長くしてその差を少なくできるので、各消失性模型の部位に流入する溶融金属の流入時間差を少なくでき、鋳造条件の差がなくなるので、重量差の少ない鋳造品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１Ａは鋳造装置の平面図である。図１Ｂは鋳造装置の断面図である。
【図２】図２Ａは図１Ａとは異なる方向からの平面図である。図２Ｂは図１ＡにおけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図３Ａは従来の原理に基づく鋳造装置の平面図である。図３Ｂはその断面図である。
【図４】図４Ａは従来方法により得られた鋳造品の重量の分布図である。図４Ｂは実施例方法により得られた鋳造品の重量の分布図である。
【図５】図５Ａは抜気部に充填物を充填して用いる例を示す平面図である。図５Ｂはその断面図である。
【図６】図６Ａは抜気部に充填物を充填して用いるさらに他の例の平面図である。図６Ｂはその断面図である。
【図７】図７Ａは可動筒を下方に延ばした状態の説明図である。図７Ｂは可動筒を固定筒内に移動させた状態を示す説明図である。
【図８】従来の鋳造装置の説明断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る鋳造装置２０を示す。図１Ａはその平面図、図１Ｂはその断面図である。図２Ａは、図１とは異なる方向から見た平面図、図２Ｂは図１ＡにおけるＸ方向断面図である。
図１および図２は、複数個（１２個）の鋳物の鋳造を行う鋳造装置２０となっている。
【００１４】
２２は容器状の鋳枠、２４は筒状の抜気部である。抜気部２４は上下方向に位置する複数箇所に抜気口２５を有する。抜気部２４は、平面視、四角形状の鋳枠２２の各辺の中央部に、各辺の内壁に近接して配設されている。
本実施の形態においては、抜気部２４は、鋳枠２２の上部から鋳枠２２の中途部にまで伸びるように設けられている。抜気部２４は図示しない支持部により鋳枠２２に支持されている。
抜気口２５を有する抜気部２４の構成は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、複数のリング状部材を所定間隔をおいて連結部材により上下方向に連結して形成されている。あるいは抜気部２４は、単なるパイプに抜気口となる多数の透孔を設けたものでもよい。
抜気口２５は、砂等の不燃性の粒状の充填物を通過させない大きさに形成される。
【００１５】
２６は湯道で上部に湯口１７を有し、鋳枠１２の中央部に上下方向に亘って配置される。湯道２６は、シェルモールド法によって形成したものでもよいし、発泡ポリスチロール等の消失性材料によって形成したものでもよい。
湯道２６の内壁となる部位には、公知の手法によって保護層となる塗型２８が形成される。
【００１６】
鋳枠２２内には、発泡ポリスチロール等の発泡合成樹脂製の消失性模型３０が配置される。
消失性模型３０は、鋳枠２２内の底部に充填された砂等の不燃性の充填物３２上に載置される。その際、図１および図２に示すように、消失性模型３０はその全体が、抜気部２４の最下端の抜気口２５よりも低い位置となるようになされる。消失性模型３０は、その湯溜り部３３および接続部３４を介して湯道２６の下部に接続される。油溜り部３３、接続部３４を含む消失性模型３０の外面全体に、保護層となる塗型（図示せず）が形成されている。
【００１７】
消失性模型３０は、全体として、図１Ａ、図２Ａに明確なように、模型部分が各３個ずつとなる４つのブロックに形成されている。すなわち各ブロックは、３つの模型とこれらを連結する１つずつの湯溜り部３３、接続部３４から構成されている。そして各ブロックは、２つの抜気部２４間に位置するように鋳枠２２内に配置される。
【００１８】
上記のように消失性模型３０を鋳枠２２内に配置した後、消失性模型３０を覆うように、かつ抜気部２４の外周面に接するように充填物３２を鋳枠２内に充填する。その際、充填物３２を、抜気部２４の最上部の抜気口２５よりも高くなる位置まで鋳枠２２内に充填する。
上記のように、消失性模型３０を鋳枠２２内にセットした後、湯口２７から溶融金属を湯道２６を通じて消失性模型３０の部位に注入する。
【００１９】
溶融金属を注入することにより、消失性模型３０は熱分解し、ガス化する。このようにガス化した可燃性ガスは、粒状の充填物３２内を移動し、抜気口２５から筒状の抜気部２４内に進入する。抜気部２４内に進入した可燃性ガスは熱上昇により抜気部２４内を上昇する。可燃性ガスが熱上昇により抜気部２４内を上昇することから、抜気部２４内は負圧になり、吸引力が生じ、煙突効果により充填物３２中の可燃性ガスがますます抜気部２４中に吸引され、抜気部２４中を熱上昇することになる。
抜気部２４の出口において、着火装置により可燃性ガスに着火することにより、可燃性ガスは燃焼し、無害化されて大気に排出される。
このようにして鋳造は終了する。
【００２０】
本実施の形態では、上記のように、消失性模型３０が、抜気部２４（具体的には抜気口２５）よりも下方となるように充填物３２内に埋没して配置される。
上記構成を採用することによって、本実施の形態では、特に複数個の消失性模型を用いて、同一の鋳枠内で同時に鋳造を行っても、得られる鋳造品の特に重量のバラツキを小さくできるという効果を奏する。
以下、その理由について説明する。
【００２１】
１．従来の方法による不具合の原因
本実施の形態で説明した、上記１２個取りの消失性模型３０を用いて、従来の原理による鋳造装置により鋳造を行う場合を例として説明する。
図３は、従来の鋳造原理による鋳造装置２０を示す。
この従来の鋳造装置２０では、抜気部２４が、鋳枠２２の上部から底部にまで至る筒状に形成され、抜気口２５を、消失性模型３０の可燃性ガスを効率良く吸引するため、抜気部１４の下部から上部の広い範囲に亘って多数箇所に設けている。
そして、この従来の装置を用いる従来方法の場合、消失性模型３０は、抜気部２４の抜気口２５と同じ高さ位置に配置される。したがって、多数の抜気口２５が消失性模型３０の側方全体に亘って対応している。
【００２２】
この従来装置の場合、図３から明らかなように、抜気口２５が消失性模型３０の側方に位置していることから、消失性模型３０の各ブロックにおける３個の模型３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおいて、抜気部２４に隣接する模型３０ａ、模型３０ｃから発生する可燃性ガスの抜気部２４に至る移動経路は短く、抜気部２４から遠い、中央に位置する模型３０ｂから発生する可燃性ガスの抜気部２４に至る移動経路は長くなる。
【００２３】
発明者は、可燃性ガスの充填物中での移動距離に差があると、鋳造品の重さに差がでることを見いだした。
すなわち、移動経路が短い場合には、可燃性ガスが抜気部２４に到達する時間が短くなり、可燃性ガスがそれだけ早く吸引されることになる。一方、移動経路が長くなると、可燃性ガスの吸引が遅くなる。
【００２４】
可燃性ガスが早く吸引されると、消失性模型３０の部位が早く負圧になり、溶融金属がそれだけ高い圧力で流れ込みやすくなり、空間が膨らみ、注入される溶融金属の量が多くなる。
一方、可燃性ガスの吸引が遅くなると、消失性模型３０の部位への溶融金属の流れ込みが遅くなり、注入される溶融金属の量が少なくなる傾向になる。
その結果、鋳造品の重さや、寸法にバラツキが生じやすくなる。
【００２５】
２．本実施の形態における原理
本実施の形態では、上記のように、消失性模型３０が、抜気部２４（具体的には抜気口２５）よりも下方となるように充填物３２内に埋没して配置される。
これにより、本実施の形態では、模型３０ａ、模型３０ｃから発生する可燃性ガスの抜気部２４に至る移動経路は、図３における従来の場合に比して長くなる。同様に、中央に位置する模型３０ｂから発生する可燃性ガスの抜気部２４に至る移動経路も従来の場合に比して長くなる。
【００２６】
これにより、模型３０ａ、模型３０ｃに溶融金属が流れ込む時間および圧力と、模型３０ｂに溶融金属が流れ込む時間および圧力との差が少なくなり、鋳造条件のバラツキが少なくなり、その結果鋳造品の寸法や重量のバラツキが小さくなった。
図４は、全く同じ消失性模型３０を用いて、図１に示す本実施の形態の鋳造装置２０を用いて鋳造した場合（図４Ｂ：実施例）と、図３に示す従来装置を用いて鋳造した場合（図４Ａ：従来例）の、得られた鋳造品の重量の分布を示す。
図４に示すように、得られた鋳造品の重量の平均値はほぼ同じであるが、実施例の方が、重量の軽い・重い側がカットされた重量のバラツキの小さい鋳造品が得られた。従来例の方が、鋳造品の重量のバラツキが大きい。
【００２７】
図５は、本発明方法を実施する場合の他の実施の形態を示す。
本実施の形態では、図３に示す従来の鋳造装置２０をそのまま用いることができる。
本実施の形態では、不燃性の充填物３２を鋳枠２２内に充填する際、抜気部２４における複数の抜気口２５のうち、消失性模型３０全体の高さよりも低い位置にある抜気口２５を閉塞する位置まで（図５における斜線部）、不燃性の充填物３２を抜気部２４内にも充填するようにしている。
なお、抜気部２４内に充填物３２を充填する場合、所定の高さまで充填物３２を充填した後、抜気部２４の上部を蓋（図示せず）により閉塞し、引き続いて、鋳枠２２内に充填物３２を供給すればよい。
本実施の形態において、実際に機能する抜気口２５は、消失性模型３０よりも上方に位置する抜気口２５のみとなるから、上記実施の形態と同様の効果を奏する。
【００２８】
図６は、本発明方法を実施するさらに他の実施の形態を示す。
抜気部２４に充填物３２を充填する場合、上記のように、抜気口２５が消失性模型３０の上方のみの抜気口２５が機能するようにするのが最適である。
しかしながら、消失性模型３０の形状や大きさによっては、図６に示すように不燃性の充填物３２を、複数の抜気口２５のうち消失性模型３０の少なくとも下部半分の高さよりも低い位置にある抜気口２５を閉塞する位置（図６の斜線部）まで抜気部２４内にも充填するのであってもよい。すなわち、消失性模型３０の上部側方の抜気口２５は開口されていてもよい。
この場合にあっても、可燃性ガスの移動経路を長くすることができるので、鋳造物の重さのバラツキを少なくできる。
【００２９】
図７は、抜気部２４の他の実施の形態を示す説明図である。
本実施の形態では、抜気部２４として、図示しない支持部により鋳枠２２に固定される固定筒２４ａと、抜気口２５を有する可動筒２４ｂとで構成し、可動筒２４ｂを固定筒２４ａ内に進退動可能に設けている。そして、可動筒２４ｂの任意の移動位置で、ネジ２４ｃにより可動筒２４ｂを固定筒２４ａに固定できるようにしている。
上記の構成により、可動筒２４ｂを図１に示すような、配置される消失性模型３０の上方の位置に位置するように調整できる。あるいは、可動筒２４ｂを、例えば、配置される消失性模型３０の上半分の位置に対応する位置まで下降させて使用するようにすることができる。
【００３０】
上記各実施の形態では、１２個取りの消失性模型３０を用いる場合について説明したが、本発明において、１２個とは限られず、適宜複数個取りの消失性模型の場合に適用できることはもちろんである。
【符号の説明】
【００３１】
２０  鋳造装置
２２  鋳枠
２４  抜気部
２４ａ  固定筒
２４ｂ  可動筒
２４ｃ  ネジ
２５  抜気口
２６  湯道
２７  湯口
２８  塗型
３０  消失性模型
３０ａ  模型
３０ｂ  模型
３０ｃ  模型
３２  充填物
３３  湯溜り部
３４  接続部
３６  着火装置
【図１】
2020131230.tif 000003
【図２】
2020131230.tif 000004
【図３】
2020131230.tif 000005
【図４】
2020131230.tif 000006
【図５】
2020131230.tif 000007
【図６】
2020131230.tif 000008
【図７】
2020131230.tif 000009
【図８】
2020131230.tif 000010