(57)【要約】  溶湯２を蓄えた保持炉３と、中子４とともにキャビティ５を形成する金型６と、加圧用気体を供給する溶湯加圧手段７と、キャビティ５内を吸引排気する吸引排気手段８とを備えた鋳造装置１を用い、鋳造過程に応じて予め設定した設定減圧パターンと、実際の鋳造中に測定したキャビティ及び中子の測定圧力パターンとを比較して、双方の差分に基づいて補正減圧パターンを算出し、次回の鋳造時における設定減圧パターンを補正減圧パターンにより補正する吸引加圧鋳造方法とし、中子の水分量やバインダーによる硬化状態が異なる場合でも、湯周り不良やガス欠陥の発生を抑制する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯を蓄えた保持炉と、中子とともにキャビティを形成する金型と、保持炉内に加圧用気体を供給するための溶湯加圧手段と、キャビティ内を吸引排気するための吸引排気手段とを備えた鋳造装置を用い、金型のキャビティに溶湯を加圧充填するとともにキャビティを吸引排気する吸引加圧鋳造を行うに際し、
鋳造過程に応じて予め設定した吸引排気手段の設定減圧パターンと、実際の鋳造中に測定したキャビティ及び中子の測定圧力パターンとを比較して、双方の差分に基づいて吸引排気手段の補正減圧パターンを算出し、
次回の鋳造時における設定減圧パターンを補正減圧パターンにより補正することを特徴とする吸引加圧鋳造方法。
【請求項２】
キャビティ及び中子の測定圧力パターンが、溶湯の充填開始から充填完了までの第１時間帯と、溶湯の充填完了から中子の周囲に溶湯の凝固膜が形成されるまでの第２時間帯と、中子の周囲に溶湯の凝固膜から形成されてからキャビティの吸引排気を停止するまでの第３時間帯とを含み、
設定減圧パターンと測定圧力パターンとの差分に基づいて吸引排気手段の補正減圧パターンを算出すると共に、どの時間帯の測定圧力が設定減圧パターンから外れているかを表示手段により表示することを特徴とする請求項１に記載の吸引加圧鋳造方法。
【請求項３】
鋳造過程に応じて予め設定した溶湯加圧手段の設定加圧パターンを用い、
溶湯の充填完了から中子の周囲に溶湯の凝固膜が形成されるまでの第２時間帯において、
溶湯加圧手段の設定加圧パターンから求めた中子の周囲の溶湯圧力よりも、中子の測定圧力が高くなった場合に、鋳造品に異常が生じていると判断することを特徴とする請求項２に記載の吸引加圧鋳造方法。
【請求項４】
鋳造過程に応じて予め設定した溶湯加圧手段の設定加圧パターンを用い、
溶湯の充填完了から中子の周囲に溶湯の凝固膜が形成されるまでの第２時間帯において、
溶湯加圧手段の設定加圧パターンから求めた中子の周囲の溶湯圧力と、中子の測定圧力との差が所定値以下となるように補正減圧パターンを算出することを特徴とする請求項２に記載の吸引加圧鋳造方法。
【請求項５】
吸引排気手段が、真空タンクと、真空タンクからキャビティに至る吸引排気経路を開閉する排気バルブとを備えており、
設定減圧パターン及び補正減圧パターンが、排気バルブの開度を制御するパターンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の吸引加圧鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型のキャビティに溶湯を加圧充填するとともにキャビティを吸引排気するようにした吸引加圧鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶湯の充填時にキャビティの吸引排気を行う鋳造方法としては、鋳物の部分減圧注湯方法の名称で引用文献１に記載されているものがある。引用文献１に記載の鋳造方法は、中子とともにキャビティを形成する鋳型を用い、キャビティに溶湯を流し込むと共に、排気ポンプによってキャビティを吸引排気するものである。引用文献１の鋳造方法では、溶湯を重力により充填するのであるが、例えば、低圧鋳造装置を用いて、キャビティに溶湯を加圧充填する際に同キャビティを吸引排気する吸引加圧鋳造方法も周知である。【０００３】
また、吸引加圧鋳造方法において、キャビティの吸引排気の制御では、真空タンクと、真空タンクからキャビティに至る吸引排気経路を開閉する排気バルブとを用い、排気バルブの開度を調整する方法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開平８−３３９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の吸引加圧鋳造方法では、真空タンク及び排気バルブを用いて吸引排気の制御を行うことから、排気ポンプに比べれば応答性が高くなるものの、溶湯の充填時間が短い場合、排気バルブの動作に遅れが生じ、キャビティ内の圧力に基づいて排気バルブの開度をリアルタイムでフィードバック制御することが難しい。そこで、一連の鋳造工程に応じて予め設定した設定減圧パターン（排気バルブの開度パターン）を用い、この設定減圧パターンに従って排気バルブの開度を制御していた。【０００６】
しかしながら、中子を使用する鋳造では、中子に含まれる水分量やバインダーによる硬化状態（バインダーの焼成状態や重合状態）などが異なり、中子の製造ロットや保管状態によっても、水分量や硬化状態が異なるものとなる。このため、従来の吸引加圧鋳造方法では、鋳造時に中子から発生するガス量が変化して、設定減圧パターンと、実際に発生したガス量を含めて吸引排気するのに必要な理想的な減圧パターンとの間に差が生じ、その差によって湯周り不良やガス欠陥が発生するおそれがあることから、このような問題点を解決することが課題であった。【０００７】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、中子を使用する吸引加圧鋳造方法において、鋳造時にキャビティ及び中子の圧力を測定し、その測定結果に基づいて次回の鋳造における設定減圧パターンを補正することにより、中子の水分量や硬化状態が異なる場合でも、湯周り不良やガス欠陥の発生を抑制することができる吸引加圧鋳造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係わる吸引加圧鋳造方法は、溶湯を蓄えた保持炉と、中子とともにキャビティを形成する金型と、保持炉内に加圧用気体を供給するための溶湯加圧手段と、キャビティ内を吸引排気するための吸引排気手段とを備えた鋳造装置を用い、金型のキャビティに溶湯を加圧充填するとともにキャビティを吸引排気する。【０００９】
この際、吸引加圧鋳造方法は、鋳造過程に応じて予め設定した吸引排気手段の設定減圧パターンと、実際の鋳造中に測定したキャビティ及び中子の測定圧力パターンとを比較して、双方の差分に基づいて吸引排気手段の補正減圧パターンを算出し、次回の鋳造時における設定減圧パターンを補正減圧パターンにより補正する構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係わる吸引加圧鋳造方法は、上記構成を採用したことにより、中子の水分量やバインダーによる硬化状態が異なる場合でも、設定減圧パターンと、実際に発生したガス量を含めて吸引排気するのに必要な理想的な減圧パターンとの間に差が小さくなり、湯周り不良やガス欠陥の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係わる吸引加圧鋳造方法が適用可能な吸引加圧鋳造装置を説明するシステム図である。
【図２】シェル中子を使用した鋳造における保持炉及び中子の圧力変化を示すグラフである。
【図３】無機中子を使用した鋳造における保持炉及び中子の圧力変化を示すグラフである。
【図４】吸引加圧鋳造方法の工程を説明するフローチャート（Ａ）、及び鋳造時におけるキャビティの減圧状態と減圧設定パターンを示すグラフ（Ｂ）である。
【図５】基準となる中子の内圧を求めるための実験装置を示す断面図（Ａ）、及び中子の内圧の変化を示すグラフ（Ｂ）である。
【図６】溶湯により加圧された際の中子の内圧を求めるための実験装置を示す断面図（Ａ）、シェル中子の内圧の変化を示すグラフ（Ｂ）、及び無機中子の内圧の変化を示すグラフ（Ｃ）である。
【図７】溶湯の差し込みが発生する圧力を求めるための実験装置を示す断面図（Ａ）、及び圧力変化を示すグラフ（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示す吸引加圧鋳造装置１は、本発明に係わる吸引加圧鋳造方法が適用可能な装置であって、低圧鋳造装置を基本構成として、キャビティに溶湯を充填するための手段、キャビティを排気するための手段、これらの手段の制御系を備えたものである。
【００１３】
すなわち、吸引加圧鋳造装置１は、溶湯２を蓄えた保持炉３と、中子４とともにキャビティ５を形成する金型６と、保持炉３内に加圧用気体を供給するための溶湯加圧手段７と、キャビティ５内を吸引排気するための吸引排気手段８とを備えている。
【００１４】
また、吸引加圧鋳造装置１は、金型６及び保持炉３を上下に配置するための基盤９と、保持炉３からキャビティ５に至る溶湯２の上昇経路であるストーク１０と、基盤９上で金型６を気密的に包囲する減圧用筐体１１を備えている。
【００１５】
保持炉３は、上側の開放部３Ａにおいてストーク１０の上部を保持しており、溶湯２を加熱するためのヒーター（図示せず）などを備えている。ストーク１０は、上部に湯溜まりを有すると共に、下端部が保持炉３の溶湯２に浸漬した状態になっている。減圧用筐体１１は、図示を省略した複数のハウジングで形成され、金型６と同様に開閉可能である。
【００１６】
金型（成形型・鋳型）６は、基盤９に固定した下型６Ｌと、下型６Ｌに対向して昇降可能な上型６Ｕと、下型６Ｌと上型６Ｕの間に配置した進退可能な中型６Ｍとを備え、中子４とともに鋳造空間としてのキャビティ５を形成する。下型６Ｌは、ストーク１０の上側に連通する湯口１２を備えている。
【００１７】
中子４は、中子砂とバインダーとの混合物を用い、この混合物を成形型により所定形状に成形して硬化させたものであって、有機バインダーを用いたもの（以下、『シェル中子』とする。）と、無機バインダーを用いたもの（以下、『無機中子』とする。）とがある。また、図示例の中子４は、両側に巾木４Ａを有しており、金型６内においては、下型６Ｌと中型６Ｍとの間に巾木４Ａを挟んだ状態にして位置決めされている。
【００１８】
溶湯加圧手段７は、加圧用気体を充填した加圧ガスタンク７Ａと、加圧ガスタンク７Ａから保持炉３に至る給気配管７Ｂと、給気配管７Ｂの途中を開閉する給気バルブＶ１とを備えている。加圧用気体は、一例として空気である。また、保持炉３には、センサー用配管７Ｃを通して保持炉３内の圧力を検出する保持炉圧力センサーＳ１が設けてある。
【００１９】
吸引排気手段８は、真空タンク８Ａと、真空タンク８Ａ内を吸引排気する真空ポンプ８Ｂと、真空タンク８Ａ内の圧力を検出するタンク圧力センサーＳ２とを備えている。さらに、吸引排気手段８は、真空タンク８Ａから金型６のキャビティ５に至る第１排気配管８Ｃと、真空タンク８Ａから金型６内における中子４の巾木４Ａの部分に至る第２排気配管８Ｄと、真空タンク８Ａから減圧用筐体１１に至る第３排気配管８Ｅとを備えている。第１〜第３の排気配管８Ｃ〜８Ｅには、その途中を開閉する第１〜３の排気バルブＶ２〜Ｖ４が夫々設けてある。
【００２０】
また、吸引排気手段８は、センサー用配管８Ｆを通してキャビティ５内の圧力を検出するキャビティ圧力センサーＳ３と、別のセンサー用配管８Ｇを通して中子４の巾木４Ａの部分の圧力を検出する中子圧力センサーＳ４と、さらに別のセンサー用配管８Ｈを通して減圧用筐体１１内の圧力を検出する減圧用筐体圧力センサーＳ５とを備えている。さらに、各センサー用配管８Ｆ〜８Ｇには、夫々の圧力センサーＳ３〜Ｓ５に加えて、圧力計Ｍ１〜Ｍ３が設けてある。
【００２１】
さらに、吸引加圧鋳造装置１は、コンピュータで構成される主制御装置１３と、各種データ類を表示する表示手段としてのモニター１４を備えている。主制御装置１３は、各圧力センサーＳ１〜Ｓ５からの検出信号を入力すると共に、真空ポンプ８Ｂ、給気バルブＶ１、及び第１〜３の排気バルブＶ２〜Ｖ４に駆動用の指令信号を出力する。
【００２２】
この主制御装置１３は、上記の吸引加圧鋳造装置１を用いて本発明に係わる吸引加圧鋳造方法を実行するものであり、一連の鋳造工程に応じて予め設定した吸引排気手段８の設定減圧パターンが入力されている。この設定減圧パターンは、実験的に求めることが可能であり、その具体例は後述する。
【００２３】
ここで、図１に示す吸引加圧鋳造装置１における中子４では、含有する水分量やバインダーによる硬化状態（焼成状態や重合状態）などが異なり、製造ロットや保管状態によっても水分量や硬化状態が異なる。このため、鋳造時に溶湯２が中子４に接触した際、中子４から発生するガス量が変化し、設定減圧パターンとの差により、湯周り不良やガス欠陥が発生するおそれがある。
【００２４】
図２及び図３には、保持炉３の圧力変化に伴う中子４の圧力変化を示す。図２には、中子４が前述のシェル中子である場合の圧力変化を示し、図３には、中子４が前述の無機中子である場合の圧力変化を示す。保持炉３の圧力は、直接的には加圧用気体の供給圧力であるが、間接的には溶湯２の充填圧力やキャビティ５内の溶湯圧力を示す。
【００２５】
これに対して、主制御装置１３は、吸引加圧鋳造方法を実行する機能として、設定減圧パターンと、実際の鋳造中に測定したキャビティ５及び中子４の測定圧力パターンとを比較して、双方の差分に基づいて吸引排気手段８の補正減圧パターンを算出し、次回の鋳造時における設定減圧パターンを補正減圧パターンにより補正する機能を有している。
【００２６】
すなわち、吸引加圧鋳造方法は、図３（Ａ）に示すように、ステップＳＴ１において鋳造を開始すると、ステップＳＴ２において設定減圧パターンを設定し、ステップＳＴ３において設定減圧パターンに従って鋳造を行う。
【００２７】
具体的には、溶湯加圧手段７により、保持炉３内に加圧用気体（空気）を加圧供給することで、溶湯２をストーク１０に通して金型６のキャビティ５に充填すると共に、吸引排気手段８により、各排気バルブＶ２〜Ｖ４を動作させて、キャビティ５内及び減圧用筐体１１内を吸引排気する。この際、設定減圧パターンは、排気バルブＶ２〜Ｖ４の開度を制御するパターンであり、図３（Ｂ）には、キャビティ５を吸引排気する第１排気バルブＶ２の開度パターンを代表的に示している。
【００２８】
また、ステップＳＴ３における鋳造時には、キャビティ圧力センサーＳ３、中子圧力センサーＳ４、及び減圧用筐体センサーＳ５の測定値に基づいて、測定圧力パターンを算出する。その後、ステップＳＴ４において、設定減圧パターンと測定圧力パターンとの差より補正すべき吸引排気量を算出し、真空タンク８Ａの容量や内部圧力により、排気バルブＶ２〜Ｖ４の必要な開度を算出する。これにより、ステップＳＴ５において補正減圧パターンを算出する。この際、補正減圧パターンは、先の設定減圧パターンと同様に、排気バルブＶ２〜Ｖ４の開度を制御するパターンである。
【００２９】
そして、吸引加圧鋳造方法は、ステップＳＴ６において初期の設定減圧パターンを補正減圧パターンで補正（更新）し、ステップＳＴ７において次の鋳造サイクルに移行する。これにより、次回からの鋳造はステップＳＴ８における前サイクルから開始され、また、ステップＳＴ２の設定減圧パターンはステップＳＴ６で更新されたものとなり、以下、同様の工程を繰り返し行うこととなる。
【００３０】
このように、上記の吸引加圧鋳造方法では、設定減圧パターンと、測定圧力パターンとを比較して、双方の差分に基づいて補正減圧パターンを算出し、次回の鋳造時における設定減圧パターンを補正減圧パターンにより補正することから、中子４の水分量やバインダーによる硬化状態が異なる場合でも、設定減圧パターン（排気バルブの開度パターン）と、実際に発生したガス量を含めて吸引排気するのに必要な理想的な減圧パターンとの差を小さくして、湯周り不良やガス欠陥の発生を抑制することができる。
【００３１】
なお、上記吸引加圧鋳造方法で鋳造品を連続的に大量生産する場合、中子４も同様に連続的に生産される。このため、中子４は、個々の水分量や硬化状態が著しく異なる可能性は低く、連続的に生産されたものでは水分量や硬化状態の差が比較的小さく、製造ロットや保管状態が異なるものでは水分量や硬化状態の差が比較的大きくなる。したがって、吸引加圧鋳造方法では、各中子４の状態が著しく異なる訳ではないから、算出した補正減圧パターンを次回の鋳造に反映させことで、パターンの誤差を小さくして湯周り不良やガス欠陥の発生を抑制し得る。
【００３２】
また、吸引加圧鋳造方法では、より好ましい実施形態として、図４（Ｂ）に示すように、キャビティ５及び中子４の測定圧力パターンが、溶湯２の充填開始から充填完了までの第１時間帯と、溶湯２の充填完了から中子４の周囲に溶湯２の凝固膜が形成されるまでの第２時間帯と、中子４の周囲に溶湯２の凝固膜から形成されてからキャビティ５の吸引排気を停止するまでの第３時間帯とを含むものとする。そして、吸引加圧鋳造方法では、設定減圧パターンと測定圧力パターンとの差分に基づいて吸引排気手段８の補正減圧パターンを算出すると共に、どの時間帯の測定圧力が設定減圧パターンから外れているかをモニター（表示手段）１４により表示する。
【００３３】
上記の第１〜第３の時間帯において、溶湯２の充填開始から充填完了までの第１時間帯は、主に中子４の水分量に影響を受ける時間帯である。また、溶湯２の充填完了から中子４の周囲に溶湯２の凝固膜が形成されるまでの第２時間帯は、主に、中子４のバインダーによる硬化状態（焼成度や重合度）の影響を受ける時間帯である。さらに、中子４の周囲に溶湯２の凝固膜から形成されてからキャビティ５の吸引排気を停止するまでの第３時間帯は、金型６のシール劣化によるリークの影響を受ける時間帯である。
【００３４】
さらに、吸引加圧鋳造方法では、より好ましい実施形態として、一連の鋳造過程に応じて予め設定した溶湯加圧手段７の設定加圧パターンを用い、上記の第２時間帯において、溶湯加圧手段７の設定加圧パターンから求めた中子４の周囲の溶湯圧力よりも、中子４の測定圧力が高くなった場合に、鋳造品に異常が生じていると判断する。この異常の判断結果もモニター１４に表示することができる。
【００３５】
そしてさらに、吸引加圧鋳造方法では、より好ましい実施形態として、一連の鋳造過程に応じて予め設定した溶湯加圧手段７の設定加圧パターンを用い、上記の第２時間帯において、溶湯加圧手段７の設定加圧パターンから求めた中子４の周囲の溶湯圧力と、中子４の測定圧力との差が所定値以下となるように補正減圧パターンを算出する。
【００３６】
ここで、図２及び図３において、中子４の周囲の溶湯圧力は、キャビティ５への溶湯２の充填完了まで（第１時間帯）はキャビティ５内の圧力とほぼ同等である。また、中子４の周囲の溶湯圧力は、溶湯２の充填後（第２時間帯）は、保持炉３内の圧力から、保持炉３内の湯面から中子４の中心に至る高さに相当する溶湯圧力を差し引いた圧力である。
【００３７】
溶湯２の充填前において、キャビティ５に噴出する中子４からのガスは、主として中子４に含まれる水分が蒸発したもので、鋳造品に取り込まれてガス欠陥になることは少ないが、キャビティ５及び減圧用筐体１１内の吸引排気すべき気体量を変化させる。このため、中子４に含まれる水分量が多い場合は吸引減圧手段８による吸引量を高くし、水分量が少ない場合は吸引量を低く設定しないと、所期の設定減圧パターンを維持できず、薄肉部等に充填不良を生じる可能性が高くなる。
【００３８】
また、図２に示すようにシェル中子を用いた場合、溶湯２をキャビティ５に充填した後に中子４から発生するガスは、主にバインダーが熱変性することにより生じたもので、中子４のバインダー添加量の変動や焼成度により変動する。中子４の周囲に凝固膜が形成されるまで（第２時間帯）は、中子４の周囲の溶湯圧力よりも中子４内のガス圧力が高くなると、溶湯２内にガスが噴出し、そのガスが鋳造品に取り込まれてガス欠陥となる。中子４内のガスは、巾木４Ａ等を介して吸引排気手段８に導かれている。
【００３９】
したがって、吸引排気手段８の圧力をモニターし、その圧力が所期の設定圧力よりも高い場合は、中子４からのガス発生量が吸引量に対して多く、中子４から溶湯２内にガスが噴出してガス欠陥を生じている可能性が高い。
【００４０】
さらに、吸引排気手段８の圧力をモニターし、その圧力が所期の設定圧力よりも低い場合は、吸引量より中子４からのガス発生量が少ない場合であり、中子４の周囲の溶湯圧力に対して低くなると、中子４の砂間に溶湯２が侵入する差し込みが生じて、焼き付き不良になる。
【００４１】
さらに、中子４の周囲の溶湯２が凝固膜を形成した後（第３時間帯）の減圧用筐体１１やキャビティ５の圧力は、減圧用筐体１１のシールからのリーク量によって変動する。この第３時間帯で、吸引排気手段８の圧力をモニターし、その圧力が所期の設定圧力まで下がらない場合は、リークが増大している可能性が高い。
【００４２】
このような状況に対して、吸引加圧鋳造方法では、先述したように、吸引排気手段８の補正減圧パターンを算出すると共に、第１〜第３の時間帯のうちのどの時間帯の測定圧力が設定減圧パターンから外れているかをモニター１４で表示する。これにより、吸引加圧鋳造方法では、中子４の水分量やバインダーによる硬化状態（焼成度や重合度）、若しくはシール劣化によるガスリーク等の状況を速やかに把握して、例えばオペレータに異常を速やかに知らせることができ、吸引排気手段８のより正確な制御を実現すると共に、設備保全の早期対処などを図ることができる。
【００４３】
また、吸引加圧鋳造方法では、先述したように、溶湯加圧手段７の設定加圧パターンを用い、第２時間帯において、溶湯加圧手段７の設定加圧パターンから求めた中子４の周囲の溶湯圧力よりも、中子４の測定圧力が高くなった場合、鋳造品に異常が生じていると判断する。つまり、吸引加圧鋳造方法では、中子４の周囲の溶湯圧力よりも中子４の測定圧力が高くなった場合には、ガス欠陥を生じている可能性が非常に高いので、それを異常処理することで、不良品の流出を防止できる。
【００４４】
さらに、吸引加圧鋳造方法では、先述したように、溶湯加圧手段７の設定加圧パターンを用い、第２時間帯において、設定加圧パターンから求めた中子４の周囲の溶湯圧力と、中子４の測定圧力との差が所定値以下となるように補正減圧パターンを算出する。これにより、吸引加圧鋳造方法では、過剰な圧力を加えることが未然に阻止され、溶湯２が中子砂間に浸透（差し込み）することがなく、焼き付き不良の発生を防ぐことができる。
【００４５】
図５〜図７は、吸引排気手段８の設定減圧パターン（排気バルブの開度パターン）を設定するために行われる実験装置を説明する図である。
【００４６】
図５（Ａ）に示す実験装置Ｅ１は、基準となる中子の内圧を求めるための装置であり、中心に測圧用パイプ２１を設けた中子４を、巾木４Ａを保持する形で真空チャンバー２２に収容し、真空チャンバー２２内を減圧して、真空チャンバー２２内の圧力Ｐ１−１、中子４の巾木４Ａの圧力Ｐ１−２、及び中子４の中心の圧力Ｐ２を求める。
【００４７】
その結果は、図５（Ｂ）に示すように、真空チャンバー２２の圧力Ｐ１−１及び中子４の巾木４Ａの圧力Ｐ１−２にあっては、吸引排気とともに圧力値が低下して、一定の圧力を維持する。また、中子４の中心圧力Ｐ２にあっては、次第に減少してキャビティ５の圧力に達する。
【００４８】
図６に示す実験装置Ｅ２は、溶湯２により加圧された際の中子４の内圧を求めるための装置であり、中心に測圧用パイプを設けた中子４を、巾木４Ａを保持する形にして、ヘッド圧がかかるように容器２３内の溶湯２に浸漬し、この際、巾木４Ａは中空体２４により保持して大気圧相当に晒し、中子４の中心圧力Ｐ３及び巾木４Ａの圧力Ｐ１−２を測定する。
【００４９】
図６（Ｂ）は、中子４がシェル中子である場合（図２参照）の圧力変化であって、水蒸気の発生によるピークを経た後、バインダーの熱変性で発生したガスによるピークを有し、その後に減少する。図６（Ｃ）は、中子４が無機中子である場合（図３参照）の圧力変化であって、水蒸気の発生によるピークを経た後に減少する。対マシンでは、中子４に溶湯２が触れるタイミングから使用する。
【００５０】
図７に示す実験装置Ｅ３は、溶湯２の差し込みが発生する圧力を求めるための装置であり、真空ボックス２５の底面に中子材料２６が露出するように設置し、真空ボックス２５内の圧力を変化させて、図中仮想線で示すように、容器２７内の溶湯２に中子材料２６を接触させる実験を行い、中子材料２６の表面に差し込みが生じない圧力Ｐ４を測定する。その結果は、図７（Ｂ）に示すように、急激に低下した後に緩やかに減少する。
【００５１】
設定減圧パターンや設定加圧パターンに用いる中子４の中心圧力は、上記の中心圧力Ｐ２と溶湯圧力Ｐ３の和を用いる。また、中子４の中心圧力には、巾木４Ａの圧力から推定される補正分を加味してもよい。
【００５２】
中子４の周囲の溶湯圧力は、溶湯２の充填中はキャビテイ５の圧力とし、溶湯２の充填完了時点で、保持炉３の圧力から、保持炉３内の湯面からゲートに至る高さと、中子中心から鋳造品上面までの高さを加えた溶湯高さ分の圧力を差し引いたものとする。
【００５３】
焼き付き限界圧は、中心圧力Ｐ２と溶湯圧力Ｐ３の和から、差し込みが生じない圧力Ｐ４を引いた圧力を用いる。若しくは、保持炉３の圧力から、保持炉３内の湯面からゲートに至る高さと、中子中心から鋳造品上面までの高さを加えた溶湯高さ分の圧力を差し引いたものと、差し込みが生じない圧力Ｐ４との差でも良い。
【００５４】
そして、溶湯充填完了の直前（例えば数秒前）から溶湯充填完後（例えば数秒後）において、中子４の表面から所定厚さの凝固膜が形成されるまでの間、中子４の周囲の溶湯圧力が、中子４の中心圧力を上回り、且つ焼き付き限界圧を下回るように、保持炉３の圧力をコントロールする。
【００５５】
このような考え方で、吸引排気手段８の設定減圧パターン（排気バルブの開度パターン）を作成する。バルブ制御は、フィードバック制御ではなく、パターン制御とする。また、鋳造のサイクル中は、キャビティ５の圧力や巾木４Ａの圧力をモニターし、設定減圧パターンとのずれ量を評価する。
【００５６】
そして、上記の評価値を使用して、次の鋳造サイクルの設定減圧パターンを補正（更新）する。また、実測値と設定減圧パターンとのずれ量評価法として、中子浸漬直後の区間、バインダーの変性時間帯、及び中子ガス安定の区間に注目し、パターン制御の際には、同一系統に、複数のバルブを設け、それぞれに優先順位等をつけて制御の応答速度の改善が図れる様にすることがより好ましい。
【００５７】
本発明に係わる吸引加圧鋳造方法は、その具体的構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更することが可能である。  
【符号の説明】
【００５８】
１  吸引加圧鋳造装置
２  溶湯
３  保持炉
４  中子
５  キャビティ
６  金型
７  溶湯加圧手段
８  吸引排気手段
８Ａ  真空タンク
Ｖ２〜Ｖ４  排気バルブ
【図１】
2016189580.tif 000003
【図２】
2016189580.tif 000004
【図３】
2016189580.tif 000005
【図４】
2016189580.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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