(57)【要約】【課題】鋳鉄鋳造時に生じる鋳型キャビティ部の型張り、収縮巣、焼付き等の発生を防止し、かつ製品用キャビティ部内も適正な圧力状態として良好な製品を鋳造可能とする。【解決手段】鋳鉄鋳造において、上型４の押湯部５内又は近接した外部に、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧以上になった状態で割れ又は凹み得る強度をもつ中空状の圧力吸収用部６を設け、或いは押湯部６の外部に、増加圧力が一定圧以上になった際に割れ又は凹み得る強度をもつ隔壁を隔てて空所状の圧力吸収用部６を設けて、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、圧力吸収用部６或いは隔壁８が割れ又は凹んで、鋳型キャビティ部内の容積を増大させ増加圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内が過度の圧力を受けない状態で鋳造可能とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１を用いる鋳鉄鋳造方法において、
上記押湯部５の内部又は近接して外側に、鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又は凹み得る程度の強度をもつ中空状の圧力吸収用部６を１つ以上設けておき、
鋳造時に、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、上記圧力吸収用部６が割れ又は凹んで内部に溶湯７の一部を逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積を増加させることより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内も過度の圧力を受けない状態にして、製品を鋳造するようにした、鋳鉄鋳造方法。
【請求項２】
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１において、
上記押湯部５の内部又は近接して外側に、鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又は凹み得る程度の強度をもつ中空状の圧力吸収用部６を１つ以上設けてなり、
鋳造時に、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、上記圧力吸収用部６が割れ又は凹んで内部に溶湯７の一部を逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積を増加可能に構成することにより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内が過度の圧力を受けない状態で製品を鋳造可能とした、鋳型。
【請求項３】
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１で用いる圧力吸収用部６であり、
上記押湯部５内又は近接して外側に１個以上を設け得る大きさ・形状を有すると共に、中空状であって、鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又は凹み得る強度を有するものとし、
鋳造時に、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、上記圧力吸収用部６が割れ又は凹んで内部に溶湯７の一部を逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積を増加可能に構成したことにより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内が過度の圧力を受けない状態で製品を鋳造可能とする、圧力吸収用部。
【請求項４】
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１を用いる鋳鉄鋳造方法において、
上記押湯部５の外側に、鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又は凹み得る程度の強度をもつ隔壁８を隔てて空所状の圧力吸収用部６を設けておき、
鋳造時に、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、上記隔壁８が割れ又は凹んで溶湯７の一部を上記圧力吸収用部６へ逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積を増加させるように構成したことより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内も過度の圧力を受けない状態にして製品を鋳造するようにした、鋳鉄鋳造方法。
【請求項５】
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１において、
上記押湯部５の外側に、鋳型キャビティ部内で鋳鉄溶湯７の増加圧力が一定圧を越えた状態時に割れ又は凹み得る程度の強度をもつ隔壁８を隔てて空所状の圧力吸収用部６を設けてなり、
鋳造時に溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、上記隔壁８が割れ又は凹んで溶湯７の一部を圧力吸収用部６へ逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積が増加可能に構成したことにより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内が過度の圧力を受けない状態で製品を鋳造可能とした、鋳型。
【請求項６】
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１で用いる圧力吸収用部６であり、
上記押湯部５の外側に、鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又は凹み得る強度を有する隔壁８を隔てて空所状に形成したものであって、
鋳造時に溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、その圧力で上記隔壁８が割れ又は凹んでそこへ溶湯７の一部を逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積を増加可能に構成したことにより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内が過度の圧力を受けない状態で製品を鋳造可能とした、圧力吸収用部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋込み型押湯（非開放型押湯）による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）、或いは「焼付き」などの発生を防止する鋳造方法、その実施に用いる鋳型、及び鋳型キャビティ部内の圧力吸収用部に係るものである（本件出願中で「鋳型キャビティ部」というのは、製品用キャビティ部や押湯部以外にも、湯口、湯道、揚り用孔等の全てのキャビティ部を含むものとする）。
【背景技術】
【０００２】
鋳造において、周知の如く金属は一般に凝固時に収縮を伴う。鋳型内を良好な湯口方案によって溶湯で満たしたとしても、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、液体収縮と凝固収縮とにより不足する溶湯を補う「押湯」が必要となり、その手段として押湯部の設置が不可欠となってくる。
【０００３】
もっとも押湯を用いない鋳造法も提案されているが（例えば特開平１０−８５９２４号公報参照）、これでは造型作業や鋳造後の砂の分離に手間や時間を要するという問題点があった。そこで鋳造では一般に、上記の押湯を用いる方法が行われている。しかし鋳鉄では、他の金属や合金に比べると凝固収縮率は小さいものの、凝固時に黒鉛が晶出することで溶湯の体積膨張が大きい。そのため鋳鉄鋳造では、押湯の方法やその大きさ等が他金属の鋳造と異なることになる。
【０００４】
ここで押湯を大別すれば、開放型押湯と非開放型押湯（埋込み型押湯）とがある。前者は密閉状態でないため、溶湯の体積膨張や、溶湯で熱せられた鋳物砂の体積の熱膨張（以下鋳物砂の体積膨張という）による鋳型キャビティ部の容積減少で溶湯圧力が増加しても、溶湯の圧力増加分は開放型押湯部の開放部分へ逃げる。鋳型内の溶湯圧力が増加することは無いから、鋳型の軟弱部分を変形させることは少ないが、上部から放熱されるので押湯部の数を増やすか又は大きくし、或いは「フリカケ保温剤」を用いて押湯表面を保温する必要が生じてしまう。
【０００５】
他方、後者の埋込み型押湯は、密閉状態であるので保温性が良く、開放型押湯と比較して押湯効果も高い。そのため、押湯重量が少なくて済み、製品歩留り率も高いし、鋳型を造型する際の手間も開放型と比べて容易である、等の利点がある。
【０００６】
しかし埋込み型押湯の欠点として、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ので、鋳型の軟弱部分を変形させる等の現象を生じることが多い。溶湯の増加圧力による影響が想像以上に強力であることは、鋳造現場でよく知られている。この溶湯の増加圧力で生じる現象は、上記「型張り」と称しており、鋳物製品の寸法不良をもたらしたり、鋳物製品に上記「収縮巣」を発生させたりして、製品不良の一大要因になっている。
【０００７】
また、強固な鋳型として「型張り」が生じなくしたものでも、溶湯の体積膨張と鋳物砂の体積膨張によって鋳型内の圧力が高まり、鋳型の形状によっては鋳型の砂粒間に溶湯がしみ込み、上記の「焼付き」現象が生じることになる。
【０００８】
それなら、不良品の発生防止のためにも、圧力を逃がせる開放型押湯にすれば良いとも考えられるが、それは上記問題点の外に、開放型押湯部の設置には手間や時間がかかる。これは鋳型の造形を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同様である。
【０００９】
上記の鋳造工学や鋳鉄鋳物、開放型押湯や埋込み型押湯の長所・欠点等については、後記非特許文献１や非特許文献２に詳しい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【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，特にＰ１０４，Ｐ１０９を参照）。
【非特許文献２】加山延太郎著「鋳造鋳物教本」（財団法人日本規格協会社発行，１９６８年初版３刷，特にＰ２１７を参照）。
【特許文献】
【００１１】
必ずしも鋳鉄鋳物に関するものではないが、鋳造における諸問題点の解決のための発明として、以下のようなものがある。
【特許文献１】特開平８−９０２０４号公報  ここには、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掲げるとともに、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  これは、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  これは、低圧鋳造金型の溶湯供給路からキャビティに溶湯を供給した後、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、次いで溶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、該溶湯の表層を殻状の凝固層に変える機能をもつようにする技術を提案している。
【００１４】
また、本件発明の先行技術として最も近いと思われるのは、本願と同一の発明者及び出願人に係る次のものである。
【特許文献４】特開２０１０−２４７２１１号公報  ここでは、製品キャビティ部に連通させて設けた埋込み型の押湯部を、本来の押湯効果を発揮するための溶湯充満部と、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とで構成し、上記溶湯充満部と圧力吸収部間に、増加圧力で圧力吸収部側へ膨出可能又は割れて開口可能な隔壁を設けることにより、溶湯充満部内に発生する溶湯の増加圧力を圧力吸収部へ逃がし、製品キャビティ部に過度の圧力が加わらぬようにして鋳造する技術を提案している。
【００１５】
なお、鋳鉄鋳造の技術で押湯部を有するものの特許文献としては上記以外に、特開平５−６９１０８号公報、特開平７−１３２８６４号公報、特開平１０−８５９２４号公報等もあるが、これらはクルマのホイール、クローラ車両のトラックシュー、ディーゼル車両のシリンダピストンの鋳造等、特殊な製品に限定される技術である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記従来から行われている方法や非特許技術文献に記載のものは、開放型押湯、非開放型押湯（埋込み型押湯）のいずれのものも、上記のような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、特許文献４に記載のものを除いて、押湯部に冷却回路や過熱回路、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ったり、構造が複雑化したり大型化したりし、また用途が限定される技術であったりした。
【００１７】
上記特許文献４に記載のものは、それまでのものの問題点を解決し、シンプルな構成で装置の大型化や複雑化を無くし、鋳型の造型が容易であると共に、型張り・収縮巣・焼付き等の発生を低減でき、かつ押湯の保温性を向上できるものである。
【００１８】
しかし、この特許文献４に記載の技術は、造型機の種類によっては市販の押湯スリーブは勿論のこと、特許文献４で示したスリーブも後入れで使用できない場合が多くあり、したがって焼付きや型張りによる不良品を生じる可能性も残っていた。
【００１９】
本発明は、非開放型押湯即ち埋込み型押湯において、上記従来技術が有する各欠点・問題点の解消を課題として検討の結果、完成したものである。その目的の第１は、本願と同一の発明者及び出願人に係る上記特許文献４のものと同様に、開放型押湯と埋込み型押湯がもつ双方の長所を生かして互いの欠点を克服し、シンプルな構成で、装置の大型化や複雑化を無くし、鋳型の造型が容易であると共に、型張り・収縮巣・焼付き等の発生を低減でき、かつ押湯の保温性を向上させることである。
【００２０】
そして第２の目的は、上記特許文献４に記載のものが有する問題点の解決しようとするものであり、シンプルな構成ながら、どのような造型機による鋳型にも対応でき、また市販の押湯スリーブは勿論のこと上記特許文献４に記載のスリーブを用いる場合でも、先入れ又は後入れで使用可能とすることによって、上記第１の目的を達成できる、鋳鉄用鋳造方法及びその実施に使用する鋳型、及びそれに使用する圧力吸収用部を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
Ａ  本発明に係る鋳鉄鋳造方法の第１は、
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１を用いる鋳鉄鋳造方法において、
上記押湯部５の内部又は近接して外側に、鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又は凹み得る程度の強度をもつ中空状の圧力吸収用部６を１つ以上設けておき、
鋳造時に、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、上記圧力吸収用部６が割れ又は凹んで内部に溶湯７の一部を逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積を増加させることより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内も過度の圧力を受けない状態にして、製品を鋳造するようにしたものである。
【００２２】
Ｂ  本発明に係る鋳型の第１は、上記鋳鉄鋳造方法の第１のものを実施するのに使用するものである。
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１において、
上記押湯部５の内部又は近接して外側に、鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又は凹み得る程度の強度をもつ中空状の圧力吸収用部６を１つ以上設けてなり、
鋳造時に、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、上記圧力吸収用部６が割れ又は凹んで内部に溶湯７の一部を逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積を増加可能に構成することにより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内が過度の圧力を受けない状態で製品を鋳造可能としたものである。
【００２３】
Ｃ  本発明に係る圧力吸収用部の第１は、上記鋳型の第１のものにおいて使用するものである。
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１で用いる圧力吸収用部６であり、
上記押湯部５内部又は近接して外側に１個以上を設け得る大きさ・形状を有すると共に、中空状であって、鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又は凹み得る強度を有するものとし、
鋳造時に、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、上記圧力吸収用部６が割れ又は凹んで内部に溶湯７の一部を逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積を増加可能に構成したことにより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内が過度の圧力を受けない状態で製品を鋳造可能とするものである。
【００２４】
Ｄ  本発明に係る鋳鉄鋳造方法の第２は、
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１を用いる鋳鉄鋳造方法において、
上記押湯部５の外側に、鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又は凹み得る程度の強度をもつ隔壁８を隔てて空所状の圧力吸収用部６を設けておき、
鋳造時に、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、上記隔壁８が割れ又は凹んで溶湯７の一部を上記圧力吸収用部６へ逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積を増加させるように構成したことより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内も過度の圧力を受けない状態にして、製品を鋳造するようにしたものである。
【００２５】
Ｅ  本発明に係る鋳型の第２は、上記鋳鉄鋳造方法の第２のものを実施するのに使用するものである。
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１において、
上記押湯部５の外側に、鋳型キャビティ部内で鋳鉄溶湯７の増加圧力が一定圧を越えた状態時に割れ又は凹み得る程度の強度をもつ隔壁８を隔てて空所状の圧力吸収用部６を設けてなり、
鋳造時に溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、上記隔壁８が割れ又は凹んで溶湯７の一部を圧力吸収用部６へ逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積が増加可能に構成したことにより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内が過度の圧力を受けない状態で製品を鋳造可能としたものである。
【００２６】
Ｆ  本発明に係る圧力吸収用部の第２は、上記鋳型の第２のものにおいて使用するものである。
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１で用いる圧力吸収用部６であり、
上記押湯部５の外側に、鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又凹み得る強度を有する隔壁８を隔てて空所状に形成したものであって、
鋳造時に溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、その圧力で上記隔壁８が割れ又は凹んでそこへ溶湯７の一部を逃がして、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積を増加可能に構成したことにより、
該鋳型キャビティ部内の溶湯７の過大な圧力を吸収させると共に、製品用キャビティ部３内が過度の圧力を受けない状態で製品を鋳造可能としたものである。
【００２７】
上記構成において、鋳型キャビティ部とは上記のように、下型２と上型４からなる鋳型１で、製品用キャビティ部３や押湯部５以外にも、湯口９、湯道１０や揚り用孔等の全てのキャビティ部を含む。製品用キャビティ部３は下型２内だけではなく、上型４内にも形成してあり、また押湯部５も上型４内だけに限らず、下型２内の一部にも形成してある場合が多い（例えば図１，図２，図３，４，図５，図６，図７等参照）。
【００２８】
圧力吸収用部６は、上記Ａ，Ｂ，Ｃの項で記載の如く、下型２や上型４とは別個の部品として形成しておき、それを先入れ又は後入れで押湯部５内または近接して外側に設けるようにすればよい（例えば図２ないし図７参照）。また上記Ｄ，Ｅ，Ｆの項で記載したように、上型４を造型時に押湯部５の外部に、鋳物砂１７或いは上記別個の部品として形成した物と同じ素材で隔壁８を形成することで、空所状の圧力吸収用部６としてもよい（例えば図２３参照）。
【００２９】
いずれの圧力吸収用部６も、鋳造時に溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、即ち、溶湯７が凝固時の黒鉛晶出による体積膨張や鋳物砂の体積膨張による鋳型キャビティ部の容積減少に伴って溶湯圧力が増加した際、その増加圧力が一定圧以上になった状態時に、その圧力を受けて割れ又は凹み得る程度の強度をもつように設定しておき、増加圧力を該圧力吸収部６へ逃がすようにしておく。
【００３０】
ここでいう一定圧とは、鋳型や鋳造製品の種類・大きさ等によって異なるが、鋳造時に鋳型キャビティ部内が溶湯７の黒鉛晶出による体積膨張や鋳物砂の体積膨張によって、「型張り」現象が生じてしまう程度の溶湯の圧力を意味する。本発明は鋳型キャビティ部内がそれ以上の圧力にならないようにするものである。
【００３１】
該圧力吸収用部６を設ける位置は、上記Ａ，Ｂ，Ｃ中で記載のように下型２や上型４とは別個の部品として形成したものでは、押湯部５内で下部（例えば図２，図３参照）、上部（例えは図８参照）又は側部（例えば図９参照）等の位置とする。また押湯部５外で近接して設ける場合は、下部（例えば図４参照）、上部（例えば図５参照）又は側部（例えば図６参照）等の位置としてもよい。該圧力吸収用部６内に設けるものは必ずしも固定しておく必要はなく、注湯後に押湯５内で浮いていてもよいし、沈んでいてもよい。
【００３２】
上記の別個の部品として形成した圧力吸収用部６の形状は、中空状であれば外形が直方体状（例えば上記図２，図４，図５，図６等参照）、立方体状（例えば図７参照）、台形状、或いは球形状（例えば図３参照）、楕円形状、その他の形状であってもよい。該圧力吸収用部６の内部は一つの空間でよいが、複数個に別れていてもよい。また一体成形されたものでもよいし、２以上の部品を合体させ一体化したものでもよい。
【００３３】
上記いずれの圧力吸収用部６も、その材質は鋳鉄の溶湯温度では溶解しない耐火性を有して、上記のような中空状に成形可能なものであればよい。素材としては、例えば天然硅砂、人口砂、クロマイトサンド、ジルコンサンド、オリビンサンド、アルミナの単一又は複数種により成形すればよく、また押湯部５の保温に利用される発熱スリーブや断熱スリーブと同様の材質としてもよい。特に上記Ｄ，Ｅ，Ｆの項で記載した圧力吸収部６は、上記の如く上型４を造型時に同時に鋳物砂で隔壁８を間にして空所状に形成すればよい。
【００３４】
またこれら圧力吸収用部６の数は、鋳型１や鋳造製品の種類、押湯部５の大きさ、該圧力吸収用部６の大きさ・形状等によっても異なり、必要に応じて１個以上を設けるようにすればよい。
【００３５】
なお、上記別個の部品である圧力吸収用部６は、造型された鋳型１の押湯部５内に後入れしてもよいし（例えば上記図２，図３，図８，図９等参照）、押湯部５をもつ上型４又は下型２を造型時に、予め押湯部５に近接して外側に設けておくようにしてもよい（例えば図４、図５，図６，図７等参照）。
【発明の効果】
【００３６】
上記構成の本発明によれば、シンプルな構成ながら、どのような造型機による鋳型に対応できるし、鋳鉄鋳造において従来から大きな問題の「型張り」、「収縮巣」又は「焼付き」等の発生を大幅に減少させ、かつ良好な品質の鋳物製品を製造することができるようになる。なお、市販の押湯スリーブ１６や（例えば図３参照）、上記特許文献４に記載のスリーブを用いる場合にも対応できる。
【００３７】
即ち、１）本発明では、押湯部５内に又は外側に近接して、鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時にその圧力で割れ、又は凹み得る程度の強度をもつ中空状の圧力吸収用部６を１つ以上設けておく。或いは、押湯部５の外部に、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、その圧力で割れ又は凹み得る程度の強度をもつ隔壁８を隔てて、空所状の圧力吸収用部６を設けるだけのシンプルな構成である。
【００３８】
これにより、鋳造時に鋳鉄溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧以上になった際に、その圧力を受けて圧力吸収用部６が割れ又は凹み、或いは隔壁８が割れ又は凹むことになる。
【００３９】
上記で、圧力吸収用部６が割れた場合には、その中に鋳鉄溶湯７の一部が逃げるから（例えば図１２参照）、その分だけ割れる前（例えば図１１参照）に比べると鋳型キャビティ部内の容積が増加する。これで、鋳型キャビティ部内の圧力の一部が吸収されるから、鋳型キャビティ部の「型張り」、「収縮巣」又は「焼付き」等の発生を大幅に減少し、かつ製品用キャビティ部３内の圧力が減少して過度の圧力を受けないことになり、適正な圧力状態で製品を鋳造ができることになる。
【００４０】
また、圧力吸収用部６が凹んだ場合には、そこへ鋳鉄溶湯７の一部が逃げるから（例えば図１３参照）、凹む前（例えば上記図１１参照）に比べてその分だけ鋳型キャビティ部内の容積が増加する。これで、鋳型キャビティ部内の圧力の一部が吸収されるから、鋳型キャビティ部の「型張り」、「収縮巣」又は「焼付き」等の発生を大幅に減少し、かつ製品用キャビティ部３内の圧力も減少して過度の圧力を受けないことになり、適正な圧力状態で製品を鋳造できることになる。
【００４１】
さらに、隔壁８が割れ又は凹んだ場合には、溶湯７の一部が、空所状の圧力吸収用部６へ逃げるから（例えば図２７，図２８参照）、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積が増加する。これで、鋳型キャビティ部内の圧力の一部が吸収されるから、上記場合と同様に鋳型キャビティ部の「型張り」、「収縮巣」又は「焼付き」等の発生を大幅に減少し、かつ製品用キャビティ部３内の圧力も減少して過度の圧力を受けないことになり、適正な圧力状態で製品を鋳造できることになる。
【００４２】
２）他面で本発明は上記の如く、圧力吸収用部６を、押湯部５内又は近接して外側に１つ以上設けるか、或いは押湯部５の外部に隔壁８を介して設けておくだけのシンプルな構成である。
その圧力吸収用部６は、押湯部５内部に設けるものは、上型４に押湯部５を造型した後から入れればよいし（後入れ）、押湯部５外に近接して設けるものは、予め押湯部５付きの上型４又は下型２の造型時に同時に設けておくようにすればよい。また上型の造型時に空所状の圧力吸収用部６を設けるものは、同時に隔壁８を隔てて形成しておけばよい。
【００４３】
そのため、密閉型の埋込み型押湯式の鋳鉄鋳造において、どのような造型機を用いる場合にも対応できるし、シンプルな構成でありながら、従来から問題の「型張り」、「収縮巣」又は「焼付き」等の発生を大幅に減少でき、かつ良好な品質の鋳物製品を製造することができる。これは、市販の押湯スリーブ１６で形成する押湯部５の鋳型１でも（例えば上記図３参照）、また上記特許文献４に記載のスリーブで形成する押湯部をもつ鋳型の場合でも同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明で用いる鋳型の実施例であるが、圧力吸収用部を入れる前の縦断正面図である。
【図２】押湯部内の下部に、外形が直方体状の圧力吸収用部を、後入れで設けた鋳型の実施例を示す縦断正面図である。
【図３】押湯部内の下部に、外形が球形状の圧力吸収用部を、後入れで設けた鋳型の実施例を示す縦断正面図である。
【図４】押湯部外の下部に近接して、外形が直方体状の圧力吸収用部を、先入れで設けた鋳型の実施例を示す縦断正面図である。
【図５】押湯部外の上部に近接して、外形が直方体状の圧力吸収用部を、先入れで設けた鋳型の実施例を示す縦断正面図である。
【図６】押湯部外の側部に近接して、外形が直方体状の圧力吸収用部を、先入れで設けた鋳型の実施例を示す縦断正面図である。
【図７】押湯部外の下部に近接して、外形が立方体状の圧力吸収用部を、先入れで設けた鋳型の実施例を示す縦断正面図である。
【図８】押湯部内の上部に、外形が直方体状の圧力吸収用部を、後入れで設けた上型の実施例を示す縦断正面図である。
【図９】押湯部内の側部に、外形が直方体状の圧力吸収用部を、後入れで設けた上型の実施例を示す縦断正面図である。
【図１０】押湯部内に一部が露呈するように、圧力吸収用部を先入れで設けた上型の実施例を示す縦断正面図である。
【図１１】押湯部内で外形が直方体状の圧力吸収用部が、溶湯の圧力で変形する前の状態を示す拡大縦断正面図である。
【図１２】押湯部内で外形が直方体状の圧力吸収用部が、溶湯の圧力で割れた状態を示す拡大縦断正面図である。
【図１３】押湯部内で外形が直方体状の圧力吸収用部が、溶湯の圧力で凹んだ状態を示す拡大縦断正面図である。
【図１４】他の実施例として、図４で示した鋳型を作成する工程で、定盤上に押湯部等の木型を設けた状態の縦断正面図である。
【図１５】図１４で示したものを用いて、鋳物砂で下型を造型中の状態の縦断正面図である。
【図１６】図１４で示したものから定盤や木型を抜いた際の縦断正面図である。
【図１７】図１６で示したものを上下反転して下型とした状態の縦断正面図である。
【図１８】図１７で示した下型の押湯部の一部に圧力吸収用部を後入れした状態の縦断正面図である。
【図１９】更に他の実施例として、図７で示した鋳型を作成する工程で、定盤上に押湯部等の木型を設けた状態の縦断正面図である。
【図２０】図１９で示したものを用いて、鋳物砂で下型を造型中の状態の縦断正面図である。
【図２１】図２０で示したものから定盤や木型を抜いた際の縦断正面図である。
【図２２】図２０で示したものを上下反転して下型とした状態の縦断正面図である。
【図２３】別の実施例としての鋳型を示す縦断正面図である。
【図２４】図２３で示した鋳型の上型を造型のため、定盤上に木型を設けた状態の縦断正面図である。
【図２５】図２４で示した木型により、鋳物砂で上型を造型時の縦断正面図である。
【図２６】図２５で示したものから、定盤や木型を抜き出した状態の上型の縦断正面図である。
【図２７】図２３で示した鋳型を用いて鋳造時に、増加圧力が一定圧以上になって隔壁が割れた状態を示す拡大縦断側面図である。
【図２８】図２３で示した鋳型を用いて鋳造時に、増加圧力が一定圧以上になって隔壁が凹んだ状態を示す拡大縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
内部に埋込み型押湯部５をもつ鋳型１を用いる鋳鉄鋳造において、埋込み型押湯部５内又はそれに近接して外側に、鋳造時に溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又は凹み得る程度の強度をもつ中空状の圧力吸収用部６を設ける。或いは押湯部５の外部に、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、その圧力で割れ又は凹み得る程度の強度をもつ隔壁８を隔てて空所状の圧力吸収用部６を設ける。これによって、鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に圧力吸収用部６が割れ又は凹んで溶湯７の一部をそこへ逃がし、その分だけ鋳型キャビティ部内の容積を増大可能とする。
【実施例１】
【００４６】
本発明における圧力吸収用部６を、鋳型１の押湯部５に後入れで設けた実施例であり、図２で示した鋳型１を使用する場合で説明する。
ａ）この実施例で用いた圧力吸収用部６は、内部が中空状で、外形は直方体状のものである。その材質は、鋳鉄の溶湯温度では溶解しない耐火性を有し、かつ中空状に成形可能なものとして、ここでは天然硅砂製で、それにレジン樹脂をコーティングし、金型内で加熱し造型したものを用いている。
【００４７】
また該圧力吸収用部６の強度は、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、上記圧力吸収用部６がここでは割れ得る程度の強度になるように設定し成形してある。即ち、鋳型キャビティ部内で溶湯７による圧力は、鋳型や製品の種類・大きさ等に応じて異なるが、それが鋳型キャビティ部に「型張り」、「収縮巣」或いは「焼付き」等の現象を生じる程の一定以上の圧力に増加した状態時に、該圧力吸収用部６が割れる程度の強度になるように、材質・厚み等を設定して成形してある。
【００４８】
ｂ）上記圧力吸収用部６を用いて、図２で示した鋳型１を造型する場合について説明する。
下型用の定盤１１上に、製品用キャビティ部を形成用の木型１２、押湯部の一部を形成用の木型１３、湯口の一部を形成用の木型１４等を固定・一体化したものを（図１４参照）、鋳型造型機（図示略）を用いて鋳物砂１７により下型を造型する（図１５参照）。その後に上記定盤１１と上記各木型１２，１３，１４等を抜き出して（図１６参照）、これを上下反転することで、上面に製品用キャビティ部３、押湯部５や湯口９等の一部が形成された下型２が造型される（図１７参照）。上記で、鋳型１を製造する際の模型のことを木型と称しているが、木製に限らず、金型、樹脂型、発泡型など他の材質のものを用いてもよい。
【００４９】
他方で、上記と同様に鋳型造型機（図示略）を用いて鋳物砂１７により、下方に開口した押湯部５、湯口９、湯道１０等をもつ上型４を形成しておく。
【００５０】
そして上記下型２に形成した押湯部５内に、別途形成しておいた圧力吸収用部６を、後入れした状態で（図１８参照）、該下型２の上部に上型４を、上・下の押湯部５や製品用キャビティ部３が連通するように載置して一体化する。これにより、上記図２で示したように、圧力吸収用部６を後入れで設けた鋳型１が形成される。
【００５１】
ｃ）上記鋳型１を用いての鋳造方法は以下の如くである。この状態の鋳型１に、上型４の湯口９から溶融鋳鉄を注ぎ込むと、溶湯７は湯道１０を経て、連通する製品用キャビティ部３と押湯部５へ流入し、両者３，５を含む鋳型キャビティ部内に充満する。溶湯７はその後に、凝固時の黒鉛晶出等により体積膨張し、また鋳物砂も膨張するので鋳型キャビティ部内の容積が減少して、鋳型キャビティ部内の圧力が増加する。そのため、従来のものでは、鋳型キャビティ部に「型張り」、「収縮巣」又は「焼付き」等の現象が生じ易くなる。
【００５２】
しかしこの実施例では、押湯部５の下部に圧力吸収用部６を設けてある。該圧力吸収用部６は中空状で、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、ここでは割れが生じるような強度に形成してある。そのため、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際には、上記圧力吸収用部６が割れることになる（図１２参照）。
【００５３】
これにより、溶湯７の一部即ち鋳型キャビティ部内で一定圧を越えた分の溶湯７が、圧力吸収用部６内へ流れ込んで逃げる状態になり（上記図１２参照）、割れる前の状態（図１１参照）に比べると、その分だけ鋳型キャビティ部の容積が増大することになり、過大な圧力はそこで吸収されて減少する。
【００５４】
上記の如く鋳型キャビティ部内の圧力が減少する結果、鋳型キャビティ部に「型張り」現象等が生じなくなると共に、該製品用キャビティ部３内も過度の圧力を受けないことになり、適正な圧力状態で良好な製品を鋳造できる。
【実施例２】
【００５５】
本発明における圧力吸収用部６を鋳型１の押湯部５に先入れで設けた実施例を、上記図４で示した鋳型１を使用する場合で説明する。上記実施例と共通する部分は略述する。
ａ）この実施例で用いた圧力吸収用部６も、上記と同様に内部が中空状であるが、ここでは外形が立方体状のものを用いている（上記図７，図２０参照）。その材質は、ここではジルコンサンド製で、それをフラン樹脂と硬化剤を混練後、固形化したものを用いている。
【００５６】
また、該圧力吸収用部６の強度は、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に、上記圧力吸収用部６がここでは凹み得る程度の強度に設定して成形してある。
【００５７】
ｂ）上記圧力吸収用部６を用いて鋳型１を造型する場合は、製品用キャビティ部を形成用の木型１２、押湯部の一部を形成用の木型１３、湯口９の一部を形成用の木型１４を下型用の定盤１１上に固定・一体化して、押湯部の一部を形成用の木型１３の上部に、上記圧力吸収用部６を載置する（図１９参照）。次に、鋳型造型機を用いて鋳物砂１７により下型用に造型するが、その際、圧力吸収用部６は、上記押湯部５の一部の上部で鋳物砂１７に内包された状態となっている（図２０参照）。
【００５８】
その後、上記定盤１１と上記各木型１２，１３，１４等を抜き出して（図２１参照）、これを上下反転することで、上面に製品用キャビティ部３、押湯部５や湯口９等の一部が形成された下型２が造型され（図２２参照）、その際に上記圧力吸収用部６は、下型２の押湯部５の一部内で、鋳物砂１７に内包されている（上記図２２参照）。
【００５９】
他方で、上記と同様に鋳型造型機を用いて、鋳物砂１７により、下方に開口した押湯部５と湯口９、湯道１０をもつ上型４を形成しておき、該上型４を上記下型２上に、両者の押湯部５や製品用キャビティ部３が連通するように載置し一体化する。これにより、上記図７で示したように、圧力吸収用部６を先入れで設けた鋳型１が形成されることになる。１８は下型２と上型４の重合せ面となるパーティングラインを示す。
【００６０】
ｃ）上記鋳型１を用いての鋳造方法は以下の如くである。
この鋳型１に、上記と同様に鋳型１の湯口９から溶融鋳鉄を注ぎ込み、製品用キャビティ部３や押湯部５等の鋳型キャビティ内へ溶湯７を充満させる。
【００６１】
鋳型キャビティ部内で充満した溶湯７は、その後の凝固時に体積膨張し、また鋳物砂も膨張するので、鋳型キャビティ部内の容積が減少して、鋳型キャビティ部内は圧力が増大する。しかし、ここでも押湯部５外に近接して圧力吸収用部６を設けてある。該圧力吸収用部６は中空状で、鋳型キャビティ部内の溶湯７の増加圧力が一定圧を越えた状態時に凹み得る程度の強度のものである。充満した溶湯７の増加圧力が一定圧を越えた状態になると、該圧力吸収用部６は凹むことになる（図１３参照）。
【００６２】
そのため、圧力吸収用部６が凹んだ分だけ、溶湯７の一部がそこへ逃げて圧力が吸収されることになるから、圧力吸収用部６が凹む前に比べると、鋳型キャビティ部の容積が増加する。これで、鋳型キャビティ部内は溶湯７による圧力が減少し、上記と同様に鋳型キャビティ部に「型張り」現象等が生じなくなり、かつ、製品用キャビティ部３も過度の圧力を受けなくなって、適正な圧力状態で製品が鋳造されることになる。
【実施例３】
【００６３】
鋳型１の押湯部５の外部に、圧力吸収用部６を隔壁８を隔てて空所状に形成した実施例を説明する。上記実施例と共通する部分は略述する。
ａ）この実施例で用いた圧力吸収用部６は、鋳型１の上型４を鋳物砂１７で造型時に同時に、押湯部を形成用の木型１３と、少し隙間をおいて隔壁を形成用の木型１５を、定盤１１上に固定・一体化し（図２４参照）、この状態で造型機により造型することで、押湯部５の外部に、鋳物砂１７による隔壁８を隔てて空所状の圧力吸収用部６をもつ上型４が形成される（図２６参照）。
【００６４】
上記圧力吸収用部６や隔壁８は、鋳型１の種類や、製品用キャビティ部３・押湯部５等の大きさや形状、鋳物砂１７の種類等に応じて適切な大きさ・形状に設定しておく。該隔壁８の強度は、鋳型キャビティ部内に充満させた溶湯７の凝固による体積膨張や鋳物砂の体積張等により、鋳型キャビティ部内が一定圧以上の圧力に達した状態時に、その圧力を受けた隔壁８がここでは割れ得る程度のものとして、それに適した厚さに設定しておく。  そして、上記上型４を別に造型した下型２上に載置して一体化することで、鋳型１が形成される（上記図２３参照）。
【００６５】
ｂ）上記鋳型１を用いての鋳造方法は以下の如くである。
上記と同様に鋳型１の湯口９から溶融鋳鉄を注ぎ込み、製品用キャビティ部３や押湯部５等の鋳型キャビティ内へ溶湯７を充満させる。
【００６６】
鋳型キャビティ部内で充満した溶湯７は凝固時に体積膨張し、また鋳物砂も体積膨張するので、鋳型キャビティ部内の容積が減少し、鋳型キャビティ部内で圧力が過大に増大する。しかしここでは、押湯部５の外部に、隔壁８を隔てて空所状の圧力吸収用部６を設けてある。上記隔壁８は、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた状態時に割れ得る程度の強度にしてある。そのため、溶湯７の増加圧力で鋳型キャビティ部内が一定圧を越えた際に、隔壁８が割れて圧力吸収用部６が鋳型キャビティ部に通じることになる（図２８参照）。
【００６７】
これで、上記と同様に、溶湯７の一部即ち鋳型キャビティ部内で一定圧を越えた分の溶湯７が、圧力吸収用部６内へ逃げる状態になり（上記図２８参照）、隔壁８が割れる前に比べると鋳型キャビティ部内の容積が増大するから、過大な圧力の一部はそこで吸収されて減少する。したがって上記と同様に、鋳型キャビティ部内は溶湯７による圧力が減少して、鋳型キャビティ部に「型張り」現象等が生じなくなり、かつ、製品用キャビティ部３も過度の圧力を受けなくなって、適正な圧力状態で製品が鋳造されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、密閉型の埋込み型押湯式の鋳鉄鋳造において、鋳型キャビティ部に「型張り」、「収縮巣」あるいは「焼付き」等の現象が生じないようにできると共に、鋳型キャビティ部内の圧力が減少して、製品用キャビティ部３内も過度の圧力を受けないことになり、適正な圧力状態で良好な製品が鋳造でき、きわめて良好な鋳物製品を製造できるようになる。
【符号の説明】
【００６９】
１−鋳型
２−下型
３−製品用キャビティ部
４−上型
５−押湯部
６−圧力吸収用部
７−溶湯
８−隔壁
９−湯口
１０−湯道
１１−定盤
１２−木型
１３−木型
１４−木型
１５−木型
１６−スリーブ
１７−鋳物砂
１８−パーティングライン
【図１】
2014083581.tif 000003
【図２】
2014083581.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014083581.tif 000006
【図５】
2014083581.tif 000007
【図６】
2014083581.tif 000008
【図７】
2014083581.tif 000009
【図８】
2014083581.tif 000010
【図９】
2014083581.tif 000011
【図１０】
2014083581.tif 000012
【図１１】
2014083581.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2014083581.tif 000015
【図１４】
2014083581.tif 000016
【図１５】
2014083581.tif 000017
【図１６】
2014083581.tif 000018
【図１７】
2014083581.tif 000019
【図１８】
2014083581.tif 000020
【図１９】
2014083581.tif 000021
【図２０】
2014083581.tif 000022
【図２１】
2014083581.tif 000023
【図２２】
2014083581.tif 000024
【図２３】
2014083581.tif 000025
【図２４】
2014083581.tif 000026
【図２５】
2014083581.tif 000027
【図２６】
2014083581.tif 000028
【図２７】
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【図２８】
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