(57)【要約】【課題】鋳鉄鋳造時に発生する鋳型の軟弱な部分の変形や、鋳物製品の寸法不良の発生及び引け巣の発生等を防止し、良好な鋳鉄鋳造品を製造できるようにした埋込み型押湯式の鋳造技術の提供を課題とする。【解決手段】製品キャビティ部６に連通させて設けた埋込み型の押湯部２を、本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、その外部にあり、溶湯凝固時に発生する増加圧力吸収用の圧力吸収部４とで構成し、溶湯充満部３と圧力吸収部４間に、増加圧力で圧力吸収部４側へ膨出可能又は割れて開口可能な隔壁５を設けて、溶湯充満部３内に発生する溶湯の増加圧力を圧力吸収部４へ逃がし、製品キャビティ部６に過度の圧力が加わらぬようにして鋳造する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋込み型押湯部２をもつ鋳型１を用いる鋳鉄鋳造方法において、
製品キャビティ部６と連通する押湯部２を、本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、その外部にあって、溶湯凝固時に発生する増加圧力吸収用の圧力吸収部４とで構成すると共に、
溶湯充満部３と圧力吸収部４間に、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ膨出可能な隔壁５を設けておき、
溶湯充満部３内へ鋳鉄溶湯を注湯して、その凝固時に溶湯充満部３内に発生する溶湯の増加圧力を圧力吸収部４へ逃がし、
これにより、製品キャビティ部６に過度の圧力が加わらぬようにして鋳造することを特徴とする、鋳鉄鋳造方法。
【請求項２】
埋込み型押湯部２をもつ鋳型１を用いる鋳鉄鋳造方法において、
製品キャビティ部６と連通する押湯部２を、本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、その外部にあって、溶湯凝固時に発生する増加圧力吸収用の圧力吸収部４とで構成すると共に、
溶湯充満部３と圧力吸収部４間に、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ割れて開口可能な隔壁５を設けておき、
溶湯充満部３内へ鋳鉄溶湯を注湯して、その凝固時に溶湯充満部３内に発生する溶湯の増加圧力を圧力吸収部４へ逃がし、
これにより、製品キャビティ部６に過度の圧力が加わらぬようにして鋳造することを特徴とする、鋳鉄鋳造方法。
【請求項３】
埋込み型の押湯部２において、
鋳鉄溶湯を充満させる製品キャビティ部６に連通する如く設ける該押湯部２として、
本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、その外部に、鋳鉄溶湯の凝固時の溶湯の増加圧力吸収用の圧力吸収部４を設けると共に、
溶湯充満部３と圧力吸収部４との間に、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ割れて開口可能な隔壁５を設けたことを特徴とする、鋳鉄鋳造用の押湯部。
【請求項４】
埋込み型の押湯部２であって、
鋳鉄溶湯を充満させる製品キャビティ部６に連通する如く設ける該押湯部２として、
本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、その外部に、鋳鉄溶湯の凝固時の溶湯の増加圧力吸収用の圧力吸収部４を設けると共に、
溶湯充満部３と圧力吸収部４との間に、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ膨出可能な隔壁５を設けたことを特徴とする、鋳鉄鋳造用の押湯部。
【請求項５】
埋込み型の押湯部２であって、
鋳鉄溶湯を充満する製品キャビティ部６に連通する如く設ける該押湯部２を、
本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、その外部に、鋳鉄溶湯の凝固時の溶湯の増加圧力吸収用の圧力吸収部４を設けるものとすると共に、
溶湯充満部３と圧力吸収部４との間に、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ割れて開口可能な隔壁５を設け、
かつ、該隔壁５の上部に、熱で消失可能な材質製の部材１７を設置して、その消失で形成される空所が上記圧力吸収部４となるようにしたことを特徴とする、鋳鉄鋳造用の押湯部。
【請求項６】
埋込み型の押湯部２であって、
鋳鉄溶湯を充満する製品キャビティ部６に連通する如く設ける該押湯部２を、
本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、その外部に、鋳鉄溶湯の凝固時の溶湯の増加圧力吸収用の圧力吸収部４を設けるものとすると共に、
溶湯充満部３と圧力吸収部４との間に、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ膨出可能な隔壁５を設け、
かつ、該隔壁５の上部に、熱で消失可能な材質製の部材１７を設置して、その消失で形成される空所が上記圧力吸収部４となるようにしたことを特徴とする、鋳鉄鋳造用の押湯部。
【請求項７】
埋込み型の押湯部２であって、
鋳鉄溶湯を充満する製品キャビティ部６に連通する如く設ける該押湯部２を、
本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、該溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で割れて開口可能な隔壁５とを設けると共に、
鋳型１内で上記隔壁５の外方に当たる箇所に圧力吸収部用の凹部１９を予め形成したものとし、
鋳鉄溶湯の凝固時の溶湯の増加圧力を、隔壁５を経て上記凹部１９による圧力吸収部４へ逃がし得るようにしたことを特徴とする、鋳鉄鋳造用の押湯部。
【請求項８】
埋込み型の押湯部２であって、
鋳鉄溶湯を充満する製品キャビティ部６に連通する如く設ける該押湯部２を、
本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、該溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で後記凹部１９側へ膨出可能な隔壁５とを設けると共に、
鋳型１内で上記隔壁５の外方に当たる箇所に圧力吸収部用の凹部１９を予め形成したものとし、
鋳鉄溶湯の凝固時の溶湯の増加圧力を、隔壁５を経て上記凹部１９による圧力吸収部４へ逃がし得るようにしたことを特徴とする、鋳鉄鋳造用の押湯部。
【請求項９】
埋込み型の押湯部２を用いる鋳型であって、
鋳鉄溶湯を充満させる製品キャビティ部６に連通する如く押湯部２を設け、
該押湯部２を、上記請求項３，４，５，６，７又は８に記載のものにしたことを特徴とする、鋳鉄鋳造用の鋳型。
【請求項１０】
鋳鉄鋳造用の鋳型の造型方法であって、
予め形成しておいた上記請求項３，４，５又は６に記載した押湯部２を、鋳型内に載置して鋳物砂を手込めで充填することにより、上型１ａを造型するようにしたことを特徴とする、鋳鉄鋳造用の鋳型の造型方法。
【請求項１１】
鋳鉄鋳造用の鋳型の造型方法であって、
生型自動造型機による造型にて予め鋳型１内に、スリーブ挿入用の空所であるスリーブ用巾木１８を形成しておき、
そのスリーブ用巾木１８内に、予め溶湯充満部３と、圧力吸収部４と、その間に、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ膨出可能な隔壁５とを設けたスリーブ２ａを挿入することにより、
圧力吸収部４付き押湯部２をもつ上型１ａを造型することを特徴とする、鋳鉄鋳造用の鋳型の造型方法。
【請求項１２】
鋳鉄鋳造用の鋳型の造型方法であって、
生型自動造型機による造型にて予め鋳型１内に、スリーブ挿入用の空所であるスリーブ用巾木１８を形成しておき、
そのスリーブ用巾木１８内に、予め溶湯充満部３と、圧力吸収部４と、その間に、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で割れて開口可能な隔壁５とを設けたスリーブ２ａを挿入することにより、
圧力吸収部４付き押湯部２をもつ上型１ａを造型することを特徴とする、鋳鉄鋳造用の鋳型の造型方法。
【請求項１３】
鋳鉄鋳造用の鋳型の造型方法であって、
生型自動造型機による造型にて予め鋳型１内に、上部に圧力吸収部用の凹部１９と、下部にスリーブ２ａを挿入可能な凹部２０を有するスリーブ用巾木１８を形成しておき、
溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で割れて開口可能な隔壁５を上部に形成したスリーブ２ａを、そのスリーブ用巾木１８内に挿入して、隔壁５上方の凹部１９が圧力吸収部４になるようにすることにより、
圧力吸収部４付き押湯部２をもつ上型１ａを造型することを特徴とする、鋳鉄鋳造用の鋳型の造型方法。
【請求項１４】
鋳鉄鋳造用の鋳型の造型方法であって、
生型自動造型機による造型にて予め鋳型１内に、上部に圧力吸収部用の凹部１９と、下部にスリーブ２ａを挿入可能な凹部２０を有するスリーブ用巾木１８を形成しておき、
溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で上記凹部１９側へ膨出可能な隔壁５を上部に形成したスリーブ２ａを、そのスリーブ用巾木１８内に挿入して、隔壁５上方の凹部１９が圧力吸収部４になるようにすることにより、
圧力吸収部４付き押湯部２をもつ上型１ａを造型することを特徴とする、鋳鉄鋳造用の鋳型の造型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳鉄鋳造において発生する「型張り」、「収縮巣」（引け巣ともいう）、及び「焼付き」等を防止する鋳造方法、その実施に用いる押湯部、その押湯部をもつ鋳型、及びその鋳型の造型方法に関するもので、押湯の内で埋込み型押湯（盲押湯ともいう）に属する技術に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳造において、金属は一般に凝固時に収縮を伴うため、良好な湯口方案で完全に鋳型内を溶湯で満たしても、凝固後の鋳物には「収縮巣」が生じることになる。その防止のために、液体収縮と凝固収縮とで不足する溶湯を補う押湯が必要となるので、そのための手段（以下押湯部という）の設置が不可欠となっている。押湯を用いない方法も提案されているが（例えば特開平１０−８５９２４号公報参照）、造型作業や鋳造後の砂との分離に手間がかかる。
【０００３】
そこで、押湯を用いる方法が一般的に行われているが、特に鋳鉄は凝固時に黒鉛が晶出することで、他の金属や合金に比べて凝固収縮率は小さいけれども、黒鉛の晶出による溶湯の体積膨張が大きい。そのため、鋳鉄を用いる鋳造では押湯部の設置方法や大きさ等が他金属や合金の鋳物鋳造と異なることになる。
【０００４】
押湯部の設置方法を大別すると、開放型押湯と非開放型即ち埋込み型押湯がある。前者は、図１１で示したような構造で密閉状態でないため、溶湯の体積膨張や鋳物砂の体積膨張（キャビティ容積の減少）により、溶湯圧力が増加しようとしても溶湯の圧力増加分は開放型押湯部の開放部分へ逃げる。そのため、鋳型内の溶湯圧力を増加させることがなくて、鋳型の軟弱な部分を変形させるようなことは少ないが、上部からの放熱があるので、押湯量を多くするか、又はフリカケ保温剤にて押湯表面を保温する必要がある等の問題点がある。
【０００５】
他方、後者の埋込み型押湯は、図１２で示したような構造で密閉状態であるが故に、溶湯の体積膨張と鋳物砂の体積膨張が鋳型内の溶湯圧力を増加させて、鋳型の軟弱な部分を変形させることが多い。密閉された鋳型内での溶湯圧力の増加が想像以上に強大であることは、鋳造現場でよく知られていることである。溶湯の増加圧力によるこの現象を、上記の「型張り」と称し、鋳物製品の寸法不良をもたらすだけでなく、鋳物製品に「収縮巣」を発生させて、製品不良の要因となっている。
【０００６】
また、「型張り」が生じない強固な鋳型とした場合には、溶湯の体積膨張と鋳物砂の体積膨張により鋳型内の溶湯圧力が強まって、鋳型の形状によっては鋳型の砂粒間に溶湯がしみ込み、上記「焼付き」現象が生じることになる。
【０００７】
それでは、圧力を逃がして不良品の発生を防止するために、開放型押湯にすればよいとも考えられる。しかし上記問題点の外に、鋳型の造形は手込めによる場合は勿論のこと、生型自動造型機によっても鋳型の強度を強めるのに上型側から油圧等で圧力を加える必要があるため、開放型押湯部の設置には手数がかかる。
【０００８】
これらの事柄に関しては、後記非特許文献１や、非特許文献２等が、鋳造工学や鋳鉄鋳物に関して詳しく記載された文献で、開放型押湯や埋込み型押湯の長所・欠点等についても詳しい記載がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】中江秀雄著「鋳造工学」（産業図書株式会社発行，２００８年４月新版，なお特にＰ．１０４，１０９等に詳しい）。
【非特許文献２】加山延太郎著「鋳造鋳物教本」（１９６８年初版３刷，なお特にＰ．２１７等に詳しい）。
【特許文献】
【００１０】
必ずしも鋳鉄鋳物に関するものではないが、鋳造における問題点の解決のために特許出願されたものとして、以下のようなものがある。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−９０２０４号公報  その明細書の従来の技術の項で、ウイリアムズコアを用いる方法やロストワックス鋳造方法その他を挙げると共に、それらの問題点を解決する手段として、溶融金属の最終充満部近傍の鋳型表面に吸引口を設け、この吸引口から減圧・加圧することで、「収縮巣」、その他の鋳造欠陥の無い製品を得られる鋳造方法及び鋳造設備の提案がなされている。
【００１２】
【特許文献２】特許第４１５０７６４号公報  通気型鋳型のキャビティの体積よりも小さい所望のキャビティ部分とほぼ等しい体積の溶湯を注湯開始後、注湯された溶湯が所望のキャビティに充満される前に、湯口部から圧縮ガスを送気して所望のキャビティ部分に溶湯を充満して凝固させるようにする技術が提案されている。
【００１３】
【特許文献３】特公平６−９６１８６号公報  低圧鋳造金型の溶湯供給路からキャビティに溶湯を充満した後、キャビティに隣接する溶湯供給路箇所を急冷して該箇所の溶湯を凝固させ、次いで押湯部に設けた圧力手段によって型開き前までキャビティ内の溶湯に圧力をかけつつキャビティ壁面に接する溶湯の表層を急冷し、該溶湯の表層が殻状の凝固層に変える機能をもつようにする技術が提案されている。
【００１４】
その他、鋳鉄の鋳造技術で押湯部を有するものに関する特許文献には、クルマのホイール、クローラ車両のトラックシューあるいはディーゼル車両のシリンダピストンの鋳造のように、特殊な製品に限定される技術に関して、例えば次のようなものもある。
【特許文献４】特開平５−６９１０８号公報
【特許文献５】特開平７−１３２８６４号公報
【特許文献６】特開平１０−８５９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところが、上記従来から行われている方法や先行技術文献に記載の方法は、開放型押湯と非開放型即ち埋込み型押湯とは、それぞれ上記の問題点を有している。また上記各特許文献に記載のものは、用途が限定されると共に、押湯部に冷却回路や加熱回路、圧縮ガスの送気手段等の特別な付属装置を設ける必要があり、構造が大型化したり複雑化したりする。
【００１６】
本発明は、上記問題点の解消を課題として鋭意検討を重ねた結果、完成を得たものである。その目的とするところは、開放型押湯と埋込み型押湯がもつ双方の長所を生かし、互いの欠点を克服し、シンプルな構成で装置が大型化したり複雑化することなく、鋳型の造型が安易であると共に、型張り・収縮巣・焼付き等の発生を低減でき、かつ押湯の保温性も向上させることができる鋳鉄用鋳造方法、それに使用する押湯部、その押湯部をもつ鋳型、及びその鋳型の造型方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
Ａ．本発明に係る鋳鉄鋳造方法は、
埋込み型押湯部２をもつ鋳型１を用いるものであり、
上型１ａ内で製品キャビティ部６と連通する押湯部２を、
本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、その外部にあって、鋳鉄溶湯の凝固時に発生する増加圧力吸収用の圧力吸収部４とで構成すると共に、
溶湯充満部３と圧力吸収部４との間に、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ膨出可能又は割れて開口可能な隔壁５を設けておき、
溶湯充満部３内へ鋳鉄溶湯を注湯して、その凝固時に溶湯充満部３内に発生した溶湯の増加圧力を圧力吸収部４へ逃がすことにより、製品キャビティ部６に過度の圧力が加わらぬようにして鋳造するものである。
【００１８】
Ｂ．本発明に係る鋳鉄鋳造方法の実施に用いる押湯部の第１は、
埋込み型の押湯部２であって、
鋳鉄溶湯を充満させる製品キャビティ部６に連通する如く設ける該押湯部２として、
本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、その外部に、鋳鉄溶湯の凝固時の溶湯の増加圧力吸収用の圧力吸収部４を設けると共に、
溶湯充満部３と圧力吸収部４との間に、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ膨出可能又は割れて開口可能な隔壁５を設けたものである。
【００１９】
Ｃ．本発明に係る鋳鉄鋳造方法の実施に用いる押湯部の第２は、
埋込み型の押湯部２であって、
鋳鉄溶湯を充満する製品キャビティ部６に連通する如く設ける該押湯部２を、
本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、その外部に、鋳鉄溶湯の凝固時の溶湯の増加圧力吸収用の圧力吸収部４を設けると共に、
溶湯充満部３と圧力吸収部４との間に、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ膨出可能又は割れて開口可能な隔壁５を設け、
かつ該隔壁５の上部に、熱で消失可能な材質製の部材１７を設置して、その消失で形成される空所が上記圧力吸収部４となるようにしたものである。
【００２０】
Ｄ．本発明に係る鋳鉄鋳造方法の実施に用いる押湯部の第３は、
埋込み型の押湯部２であって、
鋳鉄溶湯を充満する製品キャビティ部６に連通する如く設ける該押湯部２を、
本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、該溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で後記凹部１９側へ膨出可能又は開口可能な隔壁５とを設けたものにすると共に、
鋳型１内で上記隔壁５の外方に当たる箇所に圧力吸収部用の凹部１９を予め形成したものとし、
鋳鉄溶湯の凝固時の溶湯の増加圧力を、隔壁５を経て上記凹部１９による圧力吸収部４へ逃がし得るようにしたものである。
【００２１】
Ｅ．本発明に係る鋳鉄鋳造方法の実施に用いる鋳型は、
埋込み型の押湯部２をもつ鋳型１であって、
鋳鉄溶湯を充満させる製品キャビティ部６に連通する如く押湯部２を設け、
その押湯部として、上記第１の押湯部２、第２の押湯部２、又は第３の押湯部を用いるようにしたものである。
【００２２】
Ｆ．本発明に係る鋳鉄鋳造方法の実施に用いる鋳型の造型方法の第１は、
予め形成しておいた上記第１の押湯部２又は第２の押湯部２を、鋳型１内に載置して鋳物砂を手込めで充填することにより、上型１ａを形成するようにしたものである。
【００２３】
Ｇ．本発明に係る鋳鉄鋳造方法の実施に用いる鋳型の造型方法の第２は、
生型自動造型機による造型にて予め鋳型１内に、スリーブ挿入用の空所であるスリーブ用巾木１８を形成しておき、
そのスリーブ用巾木１８内に、予め溶湯充満部３と圧力吸収部４と、両者３，４間に溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ膨出又は開口可能な隔壁５とを設けたスリーブ２ａを挿入することにより、
圧力吸収部４付きの押湯部２をもつ上型１ａを造型するようにしたものである。
【００２４】
Ｈ．本発明に係る鋳鉄鋳造方法の実施に用いる鋳型の造型方法の第３は、
生型自動造型機による造型にて予め鋳型１内に、上部に圧力吸収部用の凹部１９を、下部にスリーブ２ａを挿入可能な凹部２０を有するスリーブ用巾木１８を形成しておき、
溶湯充満部３内が一定圧を越えた際にその増加圧力で上記凹部１９側へ膨出可能又は開口可能な隔壁５を予め上部に形成したスリーブ２ａを、上記スリーブ用巾木１８内に挿入して、隔壁５上方の凹部１９が圧力吸収部４となるようにすることにより、
圧力吸収部４付きの押湯部２をもつ上型１ａを造型するようにしたものである。
【００２５】
上記の構成において、押湯部２とは単に円筒状のスリーブ２ａを指すのではなく、溶湯充満部３と隣接して設けた圧力吸収部４とその間の隔壁５を含むものを指すものとする。圧力吸収部４の容積は、溶湯が膨張して増加した体積よりも大きめに形成しておくことは勿論である。隔壁５は鋳型１の強度よりも弱く形成して、鋳型１の損壊より先に隔壁５が膨出し、又は割れて開口７が形成されるようにしてある。該隔壁５は１枚でもよいし、２枚以上であってもよい。
【００２６】
また該隔壁５が膨出する方向や開口７が形成される方向は、上方であればよいが（例えば図１ないし図８参照）、それに限らず側方でもよい。上記圧力吸収部４は、押湯部２内で溶湯充満部３に隣接して設けておく。熱で消失可能な材質製の部材１７とは、例えば発砲スチロールのように熱で溶解し消失する材質で厚めの板状としたものが望ましい。なお隔壁５は、割れて開口可能にしてもよいし、圧力吸収部４又はそれ用の凹部１９側へ膨出可能にしてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
上記構成の本発明によれば、シンプルな構成ながら、鋳鉄鋳造において従来大きな問題である「型張り」、「収縮巣」及び「焼付き」等の発生を大幅に減少させて、良好な品質の鋳物製品１６を製造することができるし、押湯の保温性も向上できる。
これを従来のものと対比しながら説明する。
【００２８】
埋込み型押湯は密閉状態であるが故に、溶湯の体積膨張と鋳物砂の体積膨張が鋳型内の溶湯圧力を増加させる。そのため、従来の埋込み型押湯をもつものでは、鋳型の軟弱な部分を変形させて「型張り」現象を生じ、鋳物製品の寸法不良をもたらしたり、鋳物製品に「収縮巣」を発生させて、製品不良の要因となっていた。
【００２９】
また「型張り」が生じない強固な鋳型でも、同じく溶湯の体積膨張と鋳物砂の体積膨張により鋳型内の溶湯圧力が強まり、鋳型の形状によっては鋳型の砂粒間に溶湯がしみ込んで、「焼付き」現象が発生していた。さらに、「収縮巣不良」（引け巣不良）が発生した場合には、押湯部を大きくするなどしてそれらの不良対策とすることが多く、それがさらに歩留率の悪化を招いていた。
【００３０】
これに対して本発明は、上記の如く、鋳型１内で製品キャビティ部６に連通する如く設けた埋込み型の押湯部２を、本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、その内部の増加圧力吸収用の圧力吸収部４とで構成して、それらを隣接して設けると共に、溶湯充満部３と圧力吸収部４間に、溶湯充満部３内の増加圧力で圧力吸収部４側へ開口し、または膨出する隔壁５を設けたものである。
【００３１】
したがって、本発明によれば、
イ）埋込み型押湯式の長所をもつ鋳型１を、シンプルな構成により、従来法とほぼ同等のコストで容易・迅速に造型することができる。
【００３２】
ロ）鋳鉄溶湯を製品キャビティ部６と共に押湯部２の溶湯充満部３へ充満させた際、溶湯の凝固による体積膨張と鋳物砂の体積膨張で鋳型１内の溶湯圧力が増加しても、隔壁５が圧力吸収部４側へ開口し、または圧力吸収部４側へ膨出し、または熱で溶解可能な材質の部材１７が消失して圧力吸収部４を形成する（例えば図２，図３，図４参照）。そのため、溶湯充満部３の容積が増大することになり、溶湯による溶湯充満部３内の圧力を下げる。
【００３３】
ハ）それゆえ、密閉型の埋込み型押湯式でありながら、押湯部２や製品キャビティ部６に過度の圧力が加わらないから、鋳型１の軟弱な部分の変形・損壊を防止でき、鋳物製品１６の寸法不良を無くし、また収縮巣の発生も押さえられて、良好な鋳物製品１６を製造することができる。
【００３４】
ニ）また溶湯充満部３内の圧力が過大にならないので、鋳型１の砂粒間に溶湯がしみ込むことを防止でき、「焼付き」現象も無くすことができる。
【００３５】
ホ）さらに、上方からの放熱を避けられるから、押湯の保温性を向上できて、押湯量を少なくして溶湯量が削減できる。それによって、製品の歩留り率を向上させることもできて、省エネ効果を発揮すると共に、ひいては環境問題にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る鋳鉄用鋳造方法の実施に用いる埋込み型押湯部をもつ鋳型の実施例を示す縦断正面図である。
【図２】押湯部の実施例で、隔壁が開口した状態を示す縦断正面図である。
【図３】押湯部の他の実施例の押湯部で、隔壁が膨出した状態を示す縦断正面図である。
【図４】押湯部の別の実施例の押湯部で、熱により消失可能な材質製の部材を設けたものを示す縦断正面図である。
【図５】予めスリーブ用巾木を造型した状態の鋳型を示す縦断正面図である。
【図６】図５で示した鋳型の巾木内に、圧力吸収部を有するスリーブを挿入した状態を示す縦断正面図である。
【図７】上部に圧力吸収部に対応する凹部を、下部にスリーブを挿入可能な凹部を有するスリーブ用巾木を予め形成した状態の鋳型を示す縦断正面図である。
【図８】図７で示した鋳型の巾木内の下部に、上部に隔壁をもつスリーブを挿入した状態を示す縦断正面図である。
【図９】鋳物製品の評価試験時における縦断正面図である。
【図１０】図５で示したものの平面図である。
【図１１】開放型押湯部をもつ鋳型を示す概略縦断面図である。
【図１２】埋込み押湯部をもつ鋳型を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明は、製品キャビティ部６に連通する如く設けた押湯部２として、本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３と、鋳鉄溶湯の凝固時の溶湯の増加圧力吸収用の圧力吸収部４を隣接して設けると共に、その間に設けた隔壁５を、溶湯充満部３内で一定圧を越えた際にその増加圧力で圧力吸収部４側へ開口７を形成し、又は圧力吸収部４側へ膨出し、あるいは熱で溶解可能な材質製の部材が熱で消失して圧力吸収部４が形成されるようにし、溶湯充満部３内の増加圧力を逃がすことにより、製品キャビティ部６に過度の圧力が加わらぬようにして鋳造する。
【実施例１】
【００３８】
Ａ．図１は、本発明の押湯部２の実施例を備えた鋳型１を示すものである。
この鋳型１は、公知のものと同様に上型１ａと下型１ｂとからなるが、ここでの下型１ｂは手込め造型による生型とし、製品キャビティ部６としての凹所が形成されている。下型１ｂを生型としたのは、「型張り」が発生し易くするためである。
【００３９】
上型１ａは、ここでは手込め造型によるフラン型としてあるが、これは下型１ｂよりも強度を高くするためである。この上型１ａは公知のものと同様に上部で開口する湯口１２を有し、そこから下方を伸びており、下型１ｂとの境界部を経て上記製品キャビティ部６へ連通する湯道１１が形成されている。
【００４０】
イ）第１の実施例
図１及び図２に示したものがそれで、２が押湯部を示す。該押湯部２は、下型１ｂの製品キャビティ部６の上方で上型１ａ内に、押湯部用に断熱性材によるスリーブ２ａを設置してある。該スリーブ２ａは、ここでは硅砂や古紙等に樹脂剤をバインダーとして成形している。該スリーブ２ａのサイズは、外径×内径×高さが１２５ｍｍ×９０ｍｍ×１４５ｍｍにしてある。８はスリーブ２ａの下端部に設けたドーナツ状のネックダウンコアーを示し、ここでは外径１２５ｍｍで厚さ１１ｍｍのシェル板製である。
【００４１】
上記スリーブ２ａには隔壁５を有する。上記図２からも明らかなように、ここでは上記スリーブ２ａ内の上部寄り位置に設けてある。これで、スリーブ２ａ内の下部寄りが本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３となり、該隔壁５とスリーブ２ａ上部に設置した上蓋１０との間の空間が増加圧力を吸収する圧力吸収部４となるようにしてある。
【００４２】
該隔壁５は、ここでは外径１２０ｍｍで厚さ７ｍｍのシェル板製として、通常時は図２の点線で示す状態にあるが、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際に同図の実線で示すように上側へ割れて開口７が形成される。隔壁５の上面中央部には深さ２ｍｍのノッチ（切欠き溝）９を形成してあるが、このノッチ９は不可欠ではなく、隔壁５の強度によっては必ずしも設ける必要はない。また上蓋１０は、ここでは外径１２５ｍｍで厚さ１５ｍｍのシェル板製であるが、スリーブ２ａと同材質でもよいし、フラン樹脂等によって造型された硅砂等の材質であっても構わない。
【００４３】
１３はガス抜き孔を示し、上型１ａ内で押湯部２の圧力吸収部４から上方へ開口されるように形成してある。１４は揚り部を示す。
【００４４】
ロ）第２の実施例
図３は、他の実施例の押湯部２を示し、上記実施例と同様に、下型１ｂの製品キャビティ部６の上方で上型１ａ内に、断熱性材によるスリーブ２ａを設けてある。８は押湯部２の下端部に設けたドーナツ状のネックダウンコアーを示し、ここでもシェル板製としてある。
【００４５】
５は隔壁を示し、ここでも上記スリーブ２ａ内の下部が本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３となり、上部が圧力増加を吸収する圧力吸収部４に形成されるように、スリーブ２ａ内の上部寄りに設置してある。該隔壁５はシェル板製としてあり、通常時は図３で点線で示す状態であるが、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際に、同図で実線で示したように上方の圧力吸収部４側へ膨出して、溶湯充満部３内の容積が増加するように形成したものである。
【００４６】
ハ）第３の実施例
図４は、さらに別の実施例の押湯部２を示し、下型１ｂの製品キャビティ部６の上方で上型１ａ内に、断熱性材によるスリーブ２ａを設けてある。８は押湯部２の下端部に設けたドーナツ状のネックダウンコアーを示し、ここでもシェル板製としてある。
【００４７】
５は隔壁を示し、上記スリーブ２ａ内が本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部３になるように、その上部に該隔壁５を設置してある。該隔壁５も溶湯充満部３内が一定圧を越えた際に、ここでは上方の圧力吸収部４側へ膨出可能又は開口可能なものとした。そして該隔壁５の上部に、熱で溶解し消失可能な材質として、ここでは発砲スチロール製で板状の部材１７を設置してある。
【００４８】
これは、該発砲スチロール製部材１７の体積分が圧力吸収部４となるようにしたものであって、溶湯充満部３内に注湯された溶湯の熱により、該部材１７が消失して空所が形成されるから、そこが圧力吸収部４となる。この圧力吸収部４が増加圧力を受け入れることで、溶湯充満部３内が過大な圧力にならぬようにしたものである。
【００４９】
Ｂ．図５から図８は、本発明を特に生型自動造型機による造型に適するようにしたものを示す。
イ）第４の実施例
図５及び図６で示すもので、圧力吸収部４をスリーブ２ａ内に形成する点では上記第１及び第２の実施例と共通し、その変形例とも言えるものである。
【００５０】
上記第１及び第２の実施例で、予め形成しておいたスリーブ２ａを、上型１ａ内に載置して鋳物砂を手込めで充填することにより、鋳型１の上型１ａを形成するものであった。これに対してこの実施例では、上型１ａ内に生型自動造型機による造型にて、スリーブ挿入用の空所であるスリーブ用巾木１８を予め形成しておく（図５参照）。その巾木１８内に、内部に溶湯充満部３と圧力吸収部４と、溶湯充満部３内が一定圧を越えた際に上方の圧力吸収部４側へ膨出可能又は開口可能な隔壁５とを形成したスリーブ２ａを挿入し、併せてネックダウンコアー８も挿入する（図６参照）。これにより、圧力吸収部４付きの押湯部２をもつ鋳型１（上型１ａ）が形成される。その他の点は、上記第１又は第２の実施例とほぼ同様である。
【００５１】
この実施例で、上型１ａに予めスリーブ挿入用巾木１８を造型しておき、抜型後にスリーブ２ａを挿入することまでは、従来から行われている手法と同じであるが、本発明ではそのスリーブ２ａに予め圧力吸収部４や隔壁５をも形成してあるものを用いており、そのスリーブ２ａを巾木１８内に挿入することで、内部に圧力吸収部４をもつ押湯部２付きの鋳型１を造型している点で、従来法とは異なるものである。
【００５２】
ロ）第５の実施例
図７及び図８で示すもので、圧力吸収部４をスリーブ２ａ外に形成する点では上記第３の実施例と共通し、その変形例とも言えるものである。
【００５３】
上記第３の実施例では、スリーブ２ａの上部の隔壁５上に、熱で溶解し消失可能な発砲スチロール製の部材１７を設置したものを用意しておき、それを上型１ａ内に載置して鋳物砂を手込めにより充填することで、鋳型１を造型するものであった。
【００５４】
これに対してこの実施例では、上型１ａ内に予め生型自動造型機による造型にて、上部が圧力吸収部４に対応する凹部即ち圧力吸収部用の凹部１９となり、また下部がスリーブ２ａを挿入可能な凹部２０となるスリーブ用巾木１８を形成しておく（図７参照）。その巾木１８内に隔壁５を上部にもつスリーブ２ａを挿入すると共に、ネックダウンコアー８を挿入する（図８参照）が、該隔壁５も溶湯充満部３内が一定圧を越えた際に上方の圧力吸収部４側へ膨出可能又は開口可能なものである。これにより、隔壁５上部でスリーブ２ａ外に圧力吸収部４が形成された押湯部２付きの鋳型１が造型される。その他の点は上記第４の実施例とほぼ同様である。
【００５５】
この実施例でも、鋳型１に予めスリーブ挿入用巾木１８を造型しておき、抜型後にスリーブ２ａを挿入することは、従来から行われている手法と同じである。しかし本発明のスリーブ用巾木１８は、上部が圧力吸収部用の凹部１９となり、下部がスリーブ２ａを挿入可能な凹部２０となるスリーブ用巾木１８を形成してある。その巾木１８内に、上部に隔壁５をもつスリーブ２ａを挿入して、隔壁５上方の凹部１９が圧力吸収部４となるようにしている点で、従来法とは異なる。
【００５６】
なお、上記各実施例中で示した各部の材質・寸法等は例示であり、これに限定するものではない。上記実施例の内、スリーブ２ａをスリーブ挿入用巾木１８へ挿入する場合は、トップ押湯方式でもサイド押湯方式でも構わない。なお、サイド押湯方式の場合は、ネックダウンコアーを使用しないことが多い。
【００５７】
Ｃ．本発明の効果を確認する比較試験
本発明として上記実施例の第１で示したものを用い、それを圧力吸収部をもたない従来のもの（以下の表２，３で比較例として記載したもの）と比較した。ここで用いた鋳鉄溶湯は、下記表１に示す２種類のものを、１３７０±２０℃にて各々５機の鋳型に鋳込み、その後十分に冷却した後に各鋳物製品１６の上型面と下型面に均等にショットブラスト処理を行った。これら鋳物製品１６を定盤１５に載置して検品を行ったところ、鋳物製品１６の下型面中央付近で厚いなだらかな凸状の変形があることを確認した（図５参照）。
【００５８】
そこで、図９及び図１０で示す如く各鋳物製品１６について、Ｔa ，Ｔb ，Ｔc ，Ｔd
で示す４か所でシックネスゲージにて測定し、その合計値（Ｔa 〜  d ）を求めた。その価結果を下記表２及び表３で示すが、前者は溶湯の材質がＦＣ−２００の場合の結果で、後者はＦＣＤ−４５０の場合の結果である。
【００５９】
2010247211.tif 000003
【００６０】
上記の結果、本発明の実施例の鋳型を用いて鋳造した製品には、各表の上段で示す如く殆ど変形が認められなかったが、本発明を用いない鋳型によるもの（比較例）では、各表の下段で示すように、鋳物製品１６の下型面に変形が認められた。この変形は「型張り」によりもたらされた寸法不良である。
【００６１】
また上記本発明の押湯部２をもつ実施例の鋳型１で、鋳造後の押湯部２内で隔壁５が上方に膨らんで破れ、開口７が形成されていることが確認できた。これは、溶湯による圧力増加分を圧力吸収部４へ逃がし、吸収したことを意味しており、これにより良好な鋳物製品１６が鋳造されることが実証された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、密閉型の埋込み型押湯式を用いる鋳鉄鋳造において、発生する鋳型の軟弱な部分の変形防止、鋳物製品１６の寸法不良の発生防止、「収縮巣」の発生も押さえて、良好な鋳物製品１６を製造しようとする場合に、きわめて有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１−鋳型
１ａ−上型
１ｂ−下型
２−押湯部
２ａ−スリーブ
３−溶湯充満部
４−圧力吸収部
５−隔壁
６−製品キャビティ部
７−開口
８−ネックダウンコアー
９−ノッチ
１０−上蓋
１１−湯道
１２−湯口
１３−ガス抜き孔
１４−揚り部
１５−定盤
１６−鋳物製品
１７−発砲スチロール
１８−スリーブ用巾木
１９−凹部
２０−凹部
【図１】
2010247211.tif 000004
【図２】
2010247211.tif 000005
【図３】
2010247211.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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