(57)【要約】【課題】容易且つ効果的に行える鋳造方法および鋳型の中子分離装置を提供するにある。【解決手段】有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子３を鋳型１内に保持して中空の鋳造品を製造する鋳造方法において、中子３を保持して鋳型１の内外を連通する保持部５ａ〜５ｄを鋳型１に設けると共に、真空吸引ポンプ１２に接続される吸引管８ａ，８ｂを保持部５ａ〜５ｄの一部に接続し、鋳型１内に溶湯を注湯する過程で予め設定した時間の経過後に予め設定した時間真空吸引ポンプ１２で中子３が燃焼することにより発生するガスを吸引してこのガスを鋳型１外に排出する第一の吸引工程と、注湯が終了して溶湯の凝固完了後、且つ所定の時間の経過後にさらに真空吸引ポンプ１２で鋳型１内から中子３を吸引排出する第二の吸引工程とから構成されたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子を鋳型内に保持して中空の鋳造品を製造する鋳造方法において、上記中子を保持して上記鋳型の内外を連通する保持部を上記鋳型に設けると共に、真空吸引ポンプに接続される吸引管を上記保持部の一部に接続し、上記鋳型内に溶湯を注湯する過程で予め設定した時間の経過後に予め設定した時間上記真空吸引ポンプで上記中子が燃焼することにより発生するガスを吸引してこのガスを上記鋳型外に排出する第一の吸引工程と、注湯が終了して溶湯の凝固完了後、且つ所定の時間の経過後にさらに上記真空吸引ポンプで上記鋳型内から上記中子を吸引排出する第二の吸引工程とから構成されたことを特徴とする鋳造方法。
【請求項２】
有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子を鋳型内に保持して中空の鋳造品を製造する鋳造装置において、上記中子を保持して上記鋳型の内外を連通する複数の保持部を鋳型に設け、一部の上記保持部に真空吸引ポンプとこの真空圧を蓄圧する真空集塵タンクとに接続される吸引管を接続すると共に、残りの上記保持部に上記鋳型外に大気開放した開口部を設けたことを特徴とする鋳型の中子分離装置。
【請求項３】
上記保持部と、上記真空吸引ポンプおよび上記真空集塵タンクとを接続する上記吸引管を、上記真空吸引ポンプに直接接続される第一の吸引管路と、上記真空集塵タンクを介して上記真空吸引ポンプに接続される第二の吸引管路とに分岐し、これらの第一の吸引管路と第二の吸引管路とを切り換え可能な弁を設けた請求項２記載の鋳型の中子分離装置。
【請求項４】
上記保持部と、上記真空吸引ポンプおよび上記真空集塵タンクとを接続する上記吸引管は複数の上記保持部に接続され、上記吸引管の途中にそれぞれの流量を調整可能な流量調整弁を設けた請求項２または３記載の鋳型の中子分離装置。
【請求項５】
上記保持部と、上記真空吸引ポンプおよびこの真空吸引ポンプの真空圧を蓄圧する真空集塵タンクとを接続する上記吸引管を、上記真空吸引ポンプに直接接続される第一の吸引管路と、上記真空集塵タンクを介して上記真空吸引ポンプに接続される第二の吸引管路とに分岐し、上記第一の吸引工程は上記第一の吸引管路を介して吸引する一方、上記第二の吸引工程は上記第二の吸引管路を介して吸引するように構成した請求項１記載の鋳造方法。
【請求項６】
上記第二の吸引工程は注湯が終了して溶湯の凝固完了後、且つ上記中子の温度が最高温度に達する近傍で開始されるように設定した請求項１記載の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造方法および鋳型の中子分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車のエンジンを構成するシリンダヘッド等の鋳造品は内部に冷却水ジャケット等の中空部を一体に形成する必要から、中空部形成用の中子を鋳型内に保持して形成している。中子は、鋳造後に容易に分離除去できるよう、砂を例えば熱硬化性樹脂であるフェノールレジン等の有機バインダー（有機粘結剤）で結合させて形成している。
【０００３】
中子のバインダーは、鋳造時に注湯される溶湯によってある程度燃焼されてその結合力が低下して鋳造後の中子の分離をある程度容易にはするが、完全に燃焼させるには至らず、中子内に残ることが多い。特に、軽合金の場合その溶湯の温度が鉄系の金属と比較して低く、バインダーの残量が多い。そこで、完成後の鋳造品から中子を分離して除去する方法が別途用いられている。
【０００４】
鋳造後に鋳造品から中子を分離除去する方法としては、従来から鋳造品を５００度前後に加熱することにより中子のバインダーを完全に燃焼して砂同士の結合力を失わせた後、鋳造品に繰り返し衝撃を与えて中子を崩して除去する方法が一般的である。
【０００５】
ところが、鋳造品の加熱はコストがかかり、また長時間の加熱冷却時間（通常４〜５時間）を要するため効率が悪い。また、鋳造品に繰り返し衝撃を与えると製品に割れが発生しやすく、特にアルミニウムの鋳造品には好ましくない。
【０００６】
そこで、近年、バインダー燃焼ガス（たとえば空気や酸素等）を巾木から中子に供給する方法や（例えば特許文献１参照）、さらに高温の燃焼ガスを巾木から中子に供給する方法（例えば特許文献２参照）等が提案されている。
【特許文献１】特開昭６３−２２４８６２号公報
【特許文献２】特開平１−１８５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、巾木から中子に燃焼ガス等を供給する方法の場合、鋳型から製品を取り出したときに崩された中子の砂が鋳型内に大量に残って飛散し、砂噛み不良の発生や作業環境を悪化させる虞がある。
【０００８】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、容易且つ効果的に行える鋳造方法および鋳型の中子分離装置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】
本発明に係る鋳造方法および鋳型の中子分離装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子を鋳型内に保持して中空の鋳造品を製造する鋳造方法において、上記中子を保持して上記鋳型の内外を連通する保持部を上記鋳型に設けると共に、真空吸引ポンプに接続される吸引管を上記保持部の一部に接続し、上記鋳型内に溶湯を注湯する過程で予め設定した時間の経過後に予め設定した時間上記真空吸引ポンプで上記中子が燃焼することにより発生するガスを吸引してこのガスを上記鋳型外に排出する第一の吸引工程と、注湯が終了して溶湯の凝固完了後、且つ所定の時間の経過後にさらに上記真空吸引ポンプで上記鋳型内から上記中子を吸引排出する第二の吸引工程とから構成されたものである。
【００１０】
また、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子を鋳型内に保持して中空の鋳造品を製造する鋳造装置において、上記中子を保持して上記鋳型の内外を連通する複数の保持部を鋳型に設け、一部の上記保持部に真空吸引ポンプとこの真空圧を蓄圧する真空集塵タンクとに接続される吸引管を接続すると共に、残りの上記保持部に上記鋳型外に大気開放した開口部を設けたものである。
【００１１】
さらに、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、上記保持部と、上記真空吸引ポンプおよび上記真空集塵タンクとを接続する上記吸引管を、上記真空吸引ポンプに直接接続される第一の吸引管路と、上記真空集塵タンクを介して上記真空吸引ポンプに接続される第二の吸引管路とに分岐し、これらの第一の吸引管路と第二の吸引管路とを切り換え可能な弁を設けたものである。
【００１２】
さらにまた、上述した課題を解決するために、請求項４に記載したように、上記保持部と、上記真空吸引ポンプおよび上記真空集塵タンクとを接続する上記吸引管は複数の上記保持部に接続され、上記吸引管の途中にそれぞれの流量を調整可能な流量調整弁を設けたものである。
【００１３】
そして、上述した課題を解決するために、請求項５に記載したように、上記保持部と、上記真空吸引ポンプおよびこの真空吸引ポンプの真空圧を蓄圧する真空集塵タンクとを接続する上記吸引管を、上記真空吸引ポンプに直接接続される第一の吸引管路と、上記真空集塵タンクを介して上記真空吸引ポンプに接続される第二の吸引管路とに分岐し、上記第一の吸引工程は上記第一の吸引管路を介して吸引する一方、上記第二の吸引工程は上記第二の吸引管路を介して吸引するように構成したものである。
【００１４】
そしてまた、上述した課題を解決するために、請求項６に記載したように、上記第二の吸引工程は注湯が終了して溶湯の凝固完了後、且つ上記中子の温度が最高温度に達する近傍で開始されるように設定したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る鋳造方法および鋳型の中子分離装置によれば、鋳造欠陥のない高品質な鋳物製品の生産が可能になると共に、崩壊された中子の砂を容易に、また効率よく排出できる。
【００１６】
また、鋳型内から排出される中子の砂が鋳型内や周囲に飛散せず、鋳型の砂噛み不良の発生や作業環境の悪化が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、この発明を適用した鋳型の中子分離装置の概略図である。図１に示すように、鋳型１は複数個の、本実施形態においては四個のパーツ２ａ〜２ｄを組み合わせて構成され、その内部空間に中空部形成用の中子３（網かけ部分）が配置される。中子３は、鋳造後に容易に分離除去できるよう、砂を例えば熱硬化性樹脂であるフェノールレジン等の有機バインダー（有機粘結剤）で結合させて形成される。
【００１９】
中子３は、複数本の、本実施形態においては四本の巾木４ａ〜４ｄによって鋳型１の内部空間に保持される。また、巾木４ａ〜４ｄは鋳型１に形成された複数の、本実施形態においては四箇所の保持部５ａ〜５ｄによって保持されると共に、これらの保持部５ａ〜５ｄは鋳型１の内外を連通する。そして、鋳型１と中子３との間に溶湯が満たされる空間、いわゆるキャビティ６が形成される。
【００２０】
鋳型１に形成される巾木４ａ〜４ｄの保持部５ａ〜５ｄのうち、一部の保持部５ａ，５ｂの外側開口部７ａ，７ｂにはそれぞれ吸引管８ａ，８ｂが接続される一方、残りの保持部５ｃ，５ｄの外側開口部７ｃ，７ｄは大気に開放される。各吸引管８ａ，８ｂの途中にはそれぞれの流量を調整可能な流量調整弁９ａ，９ｂがそれぞれ設けられると共に、各吸引管８ａ，８ｂは流量調整弁９ａ，９ｂより上流側で合流して一本の吸引本管１０に接続される。
【００２１】
吸引本管１０はその上流端で二本の分岐管１１ａ，１１ｂに再び分岐され、第一の吸引管路である一方の分岐管１１ａは真空吸引ポンプ１２に接続されると共に、この分岐管１１ａの途中には流量調整弁９ｃおよび開閉弁１３ａが設けられる。また、第二の吸引管路である他方の分岐管１１ｂは真空圧を蓄圧する真空集塵タンク１４に接続されると共に、この分岐管１１ｂの途中には開閉弁１３ｂが設けられ、さらにこの真空集塵タンク１４の上流側には吸引管１５を介して真空吸引ポンプ１２が接続される。
【００２２】
次に、本発明を適用した鋳造方法について説明する。
【００２３】
鋳造方法は第一の吸引工程および第二の吸引工程から構成される。第一の吸引工程は鋳型１のキャビティ６内に注湯された溶湯が時間の経過と共に凝固していく過程において、予め設定した時間の経過後、例えば溶湯の注湯開始から十秒後に予め設定した時間、例えば三分間、真空吸引ポンプ１２に直接接続されている分岐管１１ａの開閉弁１３ａを開く。
【００２４】
第二の吸引工程は、予め真空吸引ポンプ１２を用いて真空集塵タンク１４内を高真空、例えば３０〜５０Ｔｏｒｒに設定した状態で、注湯が終了して溶湯の凝固完了後、且つ所定の時間が経過して中子３が溶湯から顕熱と凝固潜熱を充分に受け止めて最高温度に達した時点、例えば注湯開始の五分後にで、真空集塵タンク１４に直接接続されている分岐管１１ｂの開閉弁１３ｂを開く。
【００２５】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２６】
鋳型１のキャビティ６内に溶湯が注湯されると、中子３は溶湯から熱を受けてガスを発生し、このガスが注湯から凝固にかけてキャビティ６内に充満し、その結果湯廻り不良の発生やポロシティー等による鋳造欠陥が発生する虞があったが、第一の吸引工程において中子３が発生するガスを吸引するようにしたことにより、上述した問題に起因する鋳造欠陥のない高品質な鋳物製品の生産が期待できる。
【００２７】
一方、中子３のバインダーは、鋳造時に注湯される溶湯によって燃焼されてその結合力が低下するため、第二の吸引工程において予め高真空に設定された真空集塵タンク１４を用いて中子３の巾木ＡＢから直接中子３を負圧にすることにより、結合力が低下した中子３の砂の崩壊が促進され、崩壊された中子３の砂は巾木ＡＢの保持部５ａ，５ｂから吸引されて真空集塵タンク１４に導かれる。このとき、大気に開放されている巾木ＣＤの保持部５ｃ，５ｄからは中子３内に外気が取り入れられるので、中子３のバインダーの燃焼が促進され、中子３の砂の崩壊がさらに促進される。これらの結果、鋳型１内から排出される中子３の砂が鋳型１内や周囲に飛散せず、鋳型１の砂噛み不良の発生や作業環境の悪化が防止される。
【００２８】
ところで、第一の吸引工程において吸引する中子３のガスにはタール分が多く含まれている。そこで、保持部５ａ，５ｂの外側開口部７ａ，７ｂに接続され、吸引本管１０に一本化される吸引管８ａ，８ｂを再び二本の分岐管１１ａ，１１ｂに分岐し、一方の分岐管１１ａは真空吸引ポンプ１２に直接接続すると共に、他方の分岐管１１ｂは真空集塵タンク１４を介して真空吸引ポンプ１２に接続し、これらの分岐管１１ａ，１１ｂを、例えば開閉弁１３ａ，１３ｂを用いて切り換え可能にしたことにより、タール分が含まれたガスを真空集塵タンク１４に導かずに真空吸引ポンプ１２で外部に放出可能である。その結果、真空集塵タンク１４のメンテナンス費用を削減できる。
【００２９】
さらに、吸引管８ａ，８ｂの途中や分岐管１１ａの途中に流量調整弁９ａ〜９ｃを設けたことにより、吸引量および吸引力の適正化とバランスとをとることが可能になる。その結果、注湯中の過剰な吸引力による溶融金属の中子３への焼き付き、すなわち砂噛み欠陥が防止され、また、適正にガス吸引を行うことにより鋳造欠陥が防止され、さらに効率よく複数の吸引管８ａ，８ｂから中子３を吸引することが期待できる。
【００３０】
そして、真空集塵タンク１４を設けたことにより、小容量の真空吸引ポンプ１２であっても時間をかけて吸引すれば能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る鋳造方法および鋳型の中子分離装置の一実施形態を示す鋳造方法および鋳型の中子分離装置の概略図。
【符号の説明】
【００３２】
１  鋳型
３  中子
４ａ〜４ｄ  巾木
５ａ〜５ｄ  巾木の保持部
８ａ，８ｂ  吸引管
９ａ〜９ｃ  流量調整弁
１１ａ  分岐管（第一の吸引管路）
１１ｂ  分岐管（第二の吸引管路）
１２  真空吸引ポンプ
１３ａ，１３ｂ  開閉弁（第一の吸引管路と第二の吸引管路とを切り換え可能な弁）
１４  真空集塵タンク
【図１】
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