(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を溶解し、溶湯を保持する溶解保持炉（３０）と、
前記溶解保持炉（３０）の上方に配設された金型（１２）と、
上下方向に延在し、上端が前記金型（１２）の湯口に接続されたストーク（２１）と、
原料投入口の開閉機構（５１）と
を備え、
前記ストーク（２１）を介して、前記溶解保持炉（３０）内の溶湯を前記金型（１２）に注入して鋳物部品を製造する低圧鋳造機において、
前記ストーク（２１）と前記溶解保持炉（３０）の炉体（３１）が接合されており、
前記原料投入口の開閉機構（５１）は、前記溶解保持炉（３０）の炉体（３１）とベローズ（６２）を介して接続され、
前記炉体（３１）の鉛直方向、及び水平方向に、熱応力を吸収するための応力吸収機構（４１，８２）を備える
ことを特徴とする低圧鋳造機。
【請求項２】
請求項１に記載の低圧鋳造機を用いて鋳物部品を製造することを特徴とする鋳物部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムや亜鉛製品等の製造に使用される、低圧鋳造機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられている低圧鋳造機として、例えば、特許文献１には、金型に充填する溶湯を保持する溶湯保持部と、外部に溶解機能を有する溶解炉を設置した低圧鋳造機が開示されている。
【０００３】
この構造の低圧鋳造機は、溶解部と、溶湯保持部の２つの設備を持つため、設備のサイズが大きくなり、生産コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
また、特許文献２では、鋳造設備内に溶解機能を持ち、溶解部と溶湯保持部をわけた構造を有する低圧鋳造機が開示されている。
【０００５】
この構造の低圧鋳造機は、溶解部と溶湯保持部が１つの設備内にあるため、設備のサイズが小さくできる利点がある。しかし、溶解部と溶湯保持部を分ける弁の摩耗や、溶湯保持部での金属酸化物の堆積により、経時的に弁部分のシール性が劣化するので、設備のメンテナンスが必要になる。
【０００６】
また、上記のような従来の低圧鋳造機は、溶湯保持量が大きいので、エネルギー効率が悪く、さらに、溶湯の空気に触れる面積が大きく、毎ショットの湯面の上下移動量も大きいので、溶湯表面で酸化物が発生しやすく、溶湯品質の悪化に繋がっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２９７１２９号公報
【特許文献２】特開平８−９９１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記の問題にかんがみ、低圧鋳造機に必要な金型とストークのシール性を保ちつつ、設備を小型化し、かつ、溶湯品質の向上を可能とする低圧鋳造機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、従来は別体であったストークと溶解保持炉を一体化することを特徴とする。
【００１０】
すなわち、請求項１の発明は、金属を溶解し、溶湯を保持する溶解保持炉３０と、前記溶解保持炉３０の上方に配設された金型１２と、上下方向に延在し、上端が前記金型１２の湯口に接続されたストーク２１とを備え、前記ストーク２１を介して、前記溶解保持炉３０内の溶湯を前記金型１２に注入して鋳物部品を製造する低圧鋳造機において、前記ストーク２１と前記溶解保持炉３０の炉体３１が接合されていることを特徴とする低圧鋳造機である。
【００１１】
溶解炉と溶湯保持炉を一体とした、弁を使用しない溶解保持炉３０を用い、さらにストーク２１と溶解保持炉３０の炉体３１を一体化したことにより、溶湯の保持量を最小限にできるので、溶湯を保持するために必要なエネルギーが小さくなる。さらに、溶湯が空気と接触する面積が小さくなるので、溶湯表面での酸化物の発生が少なくなり、溶湯の品質が向上する。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記炉体３１と、前記溶解保持炉３０の筐体３２との間に、応力吸収機構４１を備えたことを特徴とする。
【００１３】
応力吸収機構４１により、熱膨張率の異なる材料や各部の温度差によって発生する熱応力を吸収することができるので、溶湯や加圧空気に対するシール性を確保しつつ、熱応力により炉が破壊されるのを防止することが可能となる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は２の低圧鋳造機を用いて鋳物部品を製造することを特徴とする鋳物部品の製造方法である。
【００１５】
上述した装置により鋳物部品を製造することにより、溶湯の品質が向上するので、その結果、鋳物部品の品質を向上させることが可能となる。
【００１６】
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の低圧鋳造機の構成の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１を参照して、本発明の低圧鋳造機の一実施形態を説明する。
【００１９】
本発明の低圧鋳造機は、溶解保持炉３０内に、例えば、アルミニウム等の金属の溶湯を保持し、配管７１から空気を導入して加圧し、金型１２へ溶湯を充填し、鋳造を行うものである。
【００２０】
本発明の低圧鋳造機は、従来の低圧鋳造機と異なり、ストーク２１と溶解保持炉３０の炉体３１のが接合され、一体化した構造である。ここで、炉体３１の内径は、ストーク２１の内径と同程度の大きさである。その結果、低圧鋳造機が小型化でき、溶湯の保持量を最小限にできるので、溶湯を保持するために必要なエネルギーが少なくなる。さらに、溶湯が空気と接触する面積が小さくなるので、酸化物の発生が少なくなり、溶湯の品質が向上し、その結果、製造される鋳物部品の品質も向上する。
【００２１】
さらに、炉体３１やその支持部の各所に、応力を吸収する構造を取り入れることで、熱膨張率の異なる材料や各部の温度差によって発生する熱応力を吸収することができる。これにより、溶湯や加圧空気に対するシール性を確保しつつ、炉の破壊を防止することが可能となる。
【００２２】
以下、図１に示した、本発明の低圧鋳造機の一実施形態について、詳しく説明する。
【００２３】
金型開閉装置１１、及び、金型１２は、溶解保持炉３０の上方に配設されている。金型開閉装置１１、及び、金型１２は、従来の低圧鋳造機で用いるものと同様のものを使用することができる。
【００２４】
ストーク２１には、例えば、窒化珪素管を用いることができる。溶解保持炉３０内の溶湯は、ストーク２１を通じて、金型１２の内部に注入される。
【００２５】
ストーク２１は上下方向に延在し、ストーク２１の上端は、金型１２の湯口と、通常、シール材を挟み、面当てにより接続される。金型１２とストーク２１との間の面圧は、溶湯を金型１２に注入する際の加圧よりも大きな圧力で、炉体３１を破壊しない程度の圧力とする必要がある。これにより、溶湯や加圧空気に対するシール性を確保することができる。
【００２６】
溶解保持炉３０は、炉体３１、筐体３２からなり、炉体３１内に溶湯が保持される。炉体３１と筐体３２の間は、空間３３である。この空間３３には、断熱材を充填してもよい。
【００２７】
炉体３１には、例えば、キャスタブル耐火物が使用できる。ストーク２１と炉体３１は、例えば、無機系の耐熱接着剤を使用して接合されている。筐体３２は、例えば、ＳＵＳ３０４やＳＳ４００などの金属製とすることができる。
【００２８】
通常、金型開閉装置１１は、床面に対して固定され、金型１２は金型開閉装置１１に対して固定される。また、筐体３２も床面に対して固定される。ただし、金型開閉装置１１、金型１２と、筐体３２の間、また、金型開閉装置１１、金型１２と、炉体３１のあいだは直接固定されていない。したがって、金型開閉装置１１の開閉による振動が、直接、炉体３１や筐体３２に伝わることはない。
【００２９】
ストーク２１の上面は、上述したとおり、金型１２の湯口に面当てされている。そのため、ストーク２１及び炉体３１が、熱膨張により上下方向に伸びるときに、炉体３１が筐体３２に対して完全に固定されていると、炉体３１に過剰な力が加わり、炉体３１が破壊するおそれがある。
【００３０】
これを防ぐために、本発明の低圧鋳造機においては、図１に示したように、炉体３１の底面と筐体３２との間に、応力吸収機構４１を設け、ストーク２１及び炉体３１の熱膨張による応力を吸収する構造とすることが好ましい。応力吸収機構４１としては、例えば、ばねなどの弾性体を用いることができる。これにより、上下方向に数ｍｍ程度の熱膨張を生じても、炉体３１にかかる応力を吸収し、炉体３１の破壊を防ぐことができる。
【００３１】
原料投入口の開閉機構５１は、溶湯の原料である金属塊が投入される投入口の開閉機構である。金属塊の投入は、例えば、溶解保持炉３０にレベルセンサを設け、溶湯が一定の量を下回ったら行う等の運用ができる。レベルセンサには、例えばレーザセンサ式やフロート式などが使用できる。
【００３２】
本発明の低圧鋳造機では、装置の小型化の観点から、炉体３１と原料投入口の開閉機構５１を、金属製又はセラミック製の管６１を介して直接固定するのが好ましい。このとき、原料投入口の開閉機構５１から原料を投入する際の振動による炉体３１への負荷を軽減するために、原料投入口の開閉機構５１と炉体３１との接続部に、金属製のベローズ６２等を設け、振動による影響を吸収することが好ましい。
【００３３】
配管７１は、加圧のための空気の給気、排気のための配管である。図１の装置では、配管７１の先に三方弁（図示せず）を設置し、空気の給気、排気を同じ箇所から行っているが、給気、排気のための配管をそれぞれ設けてもかまわない。また、配管７１の設置位置は、溶湯を金型１２に充填するための加圧が可能な位置であれば、特に限定されるものではない。また、空気に代えて、アルゴンなどの不活性ガスを用いて加圧してもかまわない。
【００３４】
なお、溶湯時の充填は数十ｋＰａ程度の空気圧で行うので、加圧の際に振動が生じることはほとんどなく、加圧時の振動による炉体３１への負荷は、特に考慮しなくともよい。
【００３５】
タップコーンストッパー８１は、湯抜き用の穴を塞ぐために設けられている。タップコーンストッパー８１は、筐体３２にボルトで締め付けて固定されている。さらに、例えばばねのような、応力吸収機構８２を設け、炉体３１と筐体３２の熱膨張率が異なることにより生じる熱応力を吸収し、また、タップコーンストッパー８１と炉体３１との面圧を確保することが好ましい。
【００３６】
本発明の低圧鋳造機では、溶解保持炉３０の容積が従来の低圧鋳造機の溶湯保持部に対して格段に小さくなる。そのため、溶解保持炉３０への原料の投入回数は多くなるが、例えば、ショットごとに投入することにより溶湯の温度の急激な低下を防止する等の方法により、安定した鋳造が可能でなる。
【００３７】
また、溶解保持炉３０が小さくなったため、生産性を落とさないためには、溶解保持炉３０の溶解能力を従来よりも大きくする必要があるが、溶融状態で保持される金属の量が少なくなるので、全体としては、使用するエネルギーを低減することが可能である。
【００３８】
また、溶解能力は、金属管６１の下方にヒータを巻いたり、溶湯内に浸漬ヒータを設置したりすることにより、効率よく上げることができる。
【００３９】
以上説明したように、本発明によれば、低圧鋳造機を小型化することができる。さらに、その結果、溶湯が空気に触れる面積を小さくでき、鋳造時の溶湯面の上下移動量も小さくできるので、溶湯表面に酸化物ができにくく、溶湯の品質が向上する。その結果、製造される鋳物の品質も向上する。
【００４０】
なお、低圧鋳造機の一例を挙げて、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記発明の実施の形態の説明に限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も、本発明に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１１    金型開閉装置
１２    金型
２１    ストーク
３０    溶解保持炉
３１    炉体
３２    筐体
３３    空間
４１    応力吸収機構
５１    原料投入口の開閉機構
６１    金属製又はセラミック製の管
６２    ベローズ
７１    配管
８１    タップコーンストッパー
８２    応力吸収機構
【図１】
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