(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比重量γの溶湯を通気性鋳型に重力注湯する鋳造法において、該通気性鋳型のキャビティーのうちの一部である少なくとも溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分の減圧度を、該所望のキャビティー部分への溶湯の流入口から該所望のキャビティー部分の最上部までの高さＨによって決まる溶湯静圧γＨの絶対値以上の値の負圧状態とし、前記所望のキャビティー部分の体積とほぼ等しい体積の溶湯を重力注湯し、該重力注湯された溶湯を前記所望のキャビティー部分のみに充填させ、前記所望のキャビティー部分への溶湯の流入口から該所望のキャビティー部分の最上部までの高さＨを保持した状態で凝固させることを特徴とする減圧鋳造法。
【請求項２】
請求項１記載の減圧鋳造法において、前記溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分の減圧度が溶湯静圧γＨの絶対値以上の値の負圧状態であり、かつその他のキャビティー部分の減圧度より高いことを特徴とする減圧鋳造法。
【請求項３】
比重量γの溶湯を通気性鋳型に重力注湯する鋳造法において、該通気性鋳型のキャビティーのうちの一部である溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分の体積とほぼ等しい体積の溶湯を注湯開始後、前記通気性鋳型のキャビティーのうち少なくとも溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分の減圧度を、該所望のキャビティー部分への溶湯の流入口から所望のキャビティー部分の最上部までの高さＨによって決まる溶湯静圧γＨの絶対値以上の値の負圧状態とし、前記重力注湯された溶湯を前記所望のキャビティー部分のみに充填させ、前記所望のキャビティー部分への溶湯の流入口から該所望のキャビティー部分の最上部までの高さＨを保持した状態で凝固させることを特徴とする減圧鋳造法。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の減圧鋳造法において、前記通気性鋳型の少なくとも１つの外表面に、該外表面から鋳型内部へ向かう直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴を設け、前記通気性鋳型の外表面から減圧して鋳型内の前記複数の通気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンを形成し、前記通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して溶湯を注湯することを特徴とする減圧鋳造法。
【請求項５】
請求項１乃至３いずれかに記載の減圧鋳造法において、前記通気性鋳型の少なくとも１つの外表面に、該外表面から鋳型内部へ向かう複数の通気穴を設け、該複数の通気穴に対し個別に吸引又は送気して鋳型内の前記複数の適気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンを形成し、前記通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して溶湯を注湯することを特徴とする減庄鋳造法。
【請求項６】
請求項１乃至３いずれかに記載の減圧鋳造法において、通気性鋳型の少なくとも１つの外表面に、該外表面から鋳型内部へ向かう複数の通気穴を設け、該通気性鋳型の外表面の全体又は一部を仮想的に複数の鋳型セグメントに分割し、該複数の鋳型セグメントに対し個別に吸引又は送気して前記複数の通気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンを形成し、前記通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して溶湯を注湯することを特徴とする減圧鋳造法。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の減圧鋳造法において、前記溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分とその他のキャビティー部分の境界部付近に、非通気性又は鋳型の通気度よりも低い通気度を有しかつ溶湯の熱によって消失又は融解する通気封止部材を設置して鋳型の減圧を行いながら溶湯を注湯することを特徴とする減圧鋳造法。
【請求項８】
請求項７記載の減圧鋳造法において、前記通気封止部材は溶湯と接した後、消失又は溶融までの時間が２秒以上５秒以下であることを特徴とする減圧鋳造法。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかに記載の減圧鋳造法において、前記溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分とその他のキャビティー部分の境界部付近に、溶湯よりも比重の小さい耐火材料よりなる溶湯遮断部材を前記境界部付近のキャビティー下部に設けた凹部に設置しておき、注湯完了後に前記溶湯遮断部材が浮力によって浮上し、前紀境界部付近の溶湯を遮断することを特徴とする減圧鋳造法。
【請求項１０】
請求項１乃至６いずれかに記載の減圧鋳造法において、前記溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分と前記その他のキャビティー部分の墳界部付近のキャビティー下部に設けた凹部に、非通気性又は鋳型の通気度よりも低い通気度を有しかつ溶湯の熱によって消失又は溶解する通気封止部材と溶湯よりも比重の小さい耐火材料よりなる溶湯遮断部材を−体化した封止遮断部材を設置して鋳型の減圧を行いながら溶湯を注湯することを特徴とする減庄鋳造法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれかに記載の減庄鋳造法において、前記通気性鋳型の外表面から前記溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分とその他のキャビティー部分の境界部付近に向けて通気穴及び／又は冷却穴を設けておき、注湯が完了した後、該通気穴及び／又は冷却穴から吸引又は送気することによって、前記境界部付近の凝固を促進させることを特徴とする減圧鋳造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は減圧鋳造法の汎用化、高精度化、及び高生産性化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は通気性鋳型を減圧装置によって減圧し、鋳型上部又は側部から重力注湯する鋳造法に関するものである。以下、本明細書ではこの鋳造法を減圧鋳造法と呼称する。【０００３】
ここで、通気性鋳型とは砂粒子を用いて造型された鋳型が最も一般的であるが、その他に、セラミックス粒子や金属粒子を用いて造型された鋳型も広く使われている。また、石膏などのほとんど通気性のない鋳型でも、通気性材料を混在させたり、部分的に用いて通気性を付与したものは通気性鋳型とみなせる。また、全く通気性のない金型の場合でも、複数の通気穴やベントホールを設けて通気性を付与したものは通気性鋳型とみなせる。本発明における通気性鋳型とは前記したこれらの通気性鋳型を含むものである。【０００４】
減圧鋳造法は鋳型キャビティーを大気圧よりも低い負圧状態として溶湯を注湯する鋳造法である。減圧の目的は、ひとつには注湯時にキャビティー内に存在する空気や、鋳型、中子から発生するガスなどのガス体（本発明においては空気と発生ガスを合せた総称とする）を吸引排出し、キャビティー細部への溶湯の充填を阻害する背圧を発生させないようにすることである。また、もうひとつは同じくガス体を吸引排出することによって、ガス体が溶湯に巻き込まれないようにすることである。これらの作用によって湯廻り不良やガス欠陥などを防止することを目的としている。【０００５】
一般に減圧鋳造法は鋳型を収容する気密容器や特殊な気密手段などを必要とするので無減圧の鋳造法に比べコスト高になることから、一般品にはあまり適用されず、主に特殊材質品、薄肉品、複雑品などに適用されている。勿論、一般品においても背圧を低減し、ガス体が溶湯に巻き込まないようにすることは重要で、減圧鋳造法は鋳物全般に適用可能な優れた鋳造法である。【０００６】
減圧鋳造法を減圧方式によって大別すると、鋳型全体を何らかの気密容器で囲って減圧する全体減圧法と、鋳型の一部を除いてほぼ全面を何らかの気密容器で囲って減圧するセミ全体減圧法と、鋳型のほとんどの部分は開放で一部分から減圧する部分減圧法に分類することができる。以下、これらについて説明するので、全体減圧法は記号Ｗを、セミ全体減圧法にはＳを、部分減圧法にはＰをつけて分類することにする。【０００７】
その他に、減圧鋳造法の一種であるが、キャビティーの減圧はほとんど考慮せず、鋳型からのガス体を排出することを目的とするものもある。これを分類記号Ｇとする。【０００８】
次に、各減圧法の特徴について説明する。【０００９】
まず全体減圧法では、最も一般的な方法としては減圧装置に連通された気密容器に鋳型を収容して減圧が行われる。したがって、基本的には鋳型キャビティー内は均一な減圧状態になっている。そして、この状態から湯口を通して注湯が行われる。（分類記号Ｗ１）【００１０】
このような気密容器を用いる全体減圧法では、減圧装置に連通された気密容器が必要なことや、鋳型を気密容器に収容し、また鋳造完了後に気密容器から鋳型を取り出すという工程が必要などの生産上の制約がある。【００１１】
全体減圧法の他の例としては、ビニール等の可撓性の樹脂材料で鋳型全体を覆って減圧を行う方法がある。この減圧法では、ビニールが消耗材となることや、ビニールを被覆する工程と除去する工程が必要となるという制約がある。（分類記号Ｗ２）【００１２】
全体減圧法のもう一つの例としては、上部開放の気密容器とビニール等を組合せて気密を保って減圧を行う方法がある。この方法は前記２つの方法の中間的特徴である。（分類記号Ｗ３）【００１３】
セミ全体減圧法は、一面を開放した減圧容器に鋳型を収容し、該鋳型の周りを砂で囲って減圧が行われる。（分類記号Ｓ）【００１４】
この方法は一面が開放されているのでキャビティーの減圧度は低いが、キャビティー全体はある程度均一な減圧になっている。主な目的は鋳型からの発生ガスの排出である。この方法では、全体減圧法と同じように減圧装置に連通された減圧容器が必要なことや、鋳型を減圧容器に収容し、また鋳造完了後に鋳型を取り出すという工程が必要などの生産上の制約がある。【００１５】
次に部分減圧法は、鋳型の一部分から減圧するもので、基本的にはその他の鋳型部分は大気に開放されている。したがって、開放部分からはキャビティー内に空気の流入が生じることになる。この方法の特徴は、低い減圧度でキャビティー内に一方向の空気の流れ又は減圧勾配をつくるように減圧して溶湯を充填させることである。【００１６】
部分減圧法の具体的な減圧方法について分類すると次のようになる。（１）鋳型の上下型合せ面に通気穴を設けてそこから吸引減圧する方法（分類記号Ｐ１）。  （２）吸引減圧したい個所に鋳型の外部から吸引穴を設けてそこから減圧する方法（分類記号Ｐ２）。  （３）吸引減圧したい個所に鋳型の外部から吸引ガイドを配置してそこから減圧する方法（分類記号Ｐ３）。  （４）鋳型の一部に鋳型よりも通気性のよい材料を配置してそこから吸引減圧する方法（分類記号Ｐ４）などである。これらについては具体的に特許文献に開示された従来技術で説明するが、使用する鋳型の制約や複数個込めへの対応性などの面で問題点がある。【００１７】
以上の減圧鋳造法の分類にもとづき、特許文献に開示されている減圧鋳造法及びその装置、鋳型について従来技術を説明する。【００１８】
特許文献１（特開昭６１−１８０６４２号公報）には、チャンバー内に通気性の鋳型を設置し、湯口穴を溶融しうる材料で塞いだ後、チャンバーを所定の圧力に減圧して注湯する減圧鋳造方法が開示されている。これは分類記号のＷ１に相当する。この方法では減圧が可能なチャンバーが必要で、また工程時間が長い。【００１９】
特許文献２（特開平７−２６５９９８号公報）には、減圧鋳造する常温硬化型鋳型において、製品及び方案キャビティーの鋳型の厚さを変化させた減圧鋳造用鋳型が開示されている。これは前記分類のＷ１に相当する。この方法は鋳型が常温硬化型鋳型という条件でのみ可能である。【００２０】
特許文献３（特開２００３−１７０２２６号公報）には全体減圧を行う鋳型において鋳型内にセンサーを配置し、溶湯が流入したことを検知した後に減圧動作を開始させる減圧鋳造方法が開示されている。これは前記分類のＷ１に相当する。この方法では注湯前から減圧しておくと溶湯の乱れが起こるので、その対策として溶湯の流入を検知してから減圧し、良好な湯流れを得ようとするものである。この場合は、何らかの気密手段が必要なことと、高価なセンサーを配置するのでたくさんの鋳型には適用できないなどの制約がある。【００２１】
特許文献４（特開平３−２１６２５８号公報）には鋳型の周囲の全面を樹脂フィルム製の砂型カバーで気密に覆うとともに、湯口から十分離間した部位に排気口を設けて、そこから減圧する減圧装置が開示されている。これは前記分類のＷ２に相当する。この装置では気密容器は不要であるが、ビニールという消耗品が必要で、またビニールの被覆、除去の工程が必要である。【００２２】
特許文献５（特開昭６０−１２４４３８号公報）には、無枠造型された石膏鋳型を通気孔を有する吸引箱上に載置するとともに、石膏鋳型をフィルムシートで覆って、吸引箱から減圧したのちに注湯を行う減圧鋳造方法が開示されている。これは前記分類のＷ２に相当する。この方法ではやはりビニールという消耗品が必要で、またビニールの被覆、除去の工程が必要である。【００２３】
特許文献６（特公平７−１１５１１９号公報）には、消失模型鋳造法のおいて、上下開放鋳枠の側壁に吸引機構を設け、鋳枠上下に気密シートを密着具備して吸引減圧する減圧鋳造法が開示されている。これは前記分類のＷ３に相当する。この方法では側壁に吸引機構を設けた特殊な鋳枠が必要であり、また上下の気密シートが消耗品で、かつ気密シートの被覆、除去の工程が必要である。【００２４】
特許文献７（特開平６−１２２０６０号公報）には、有機粘結剤鋳型を通気穴を有する鋳枠に造型し、これを上部が開放された鋼鈑製のチャンバー内にセットして減圧状態で注湯する減圧鋳造方法が開示されている。これは前記分類のＳに相当する。この方法では鋼鈑製の減圧チャンバーが必要なこと、及び有機粘結鋳型という制約がある。【００２５】
特許文献８（特開平８−１０３８６１号公報）には、上部開放型の減圧容器内の鋳物砂中に砂型を埋設し、吸引減圧状態下で注湯する減圧鋳造方法が開示されている。これは前記分類のＳに相当する。この方法では減圧容器が必要である。目的は注湯時の溶湯の吹き上がり現象の防止である。【００２６】
特許文献９（特開昭５７−３１４６３号公報）には、鋳型の湯口位置から最も遠く離れた位置に設けられた通気穴を介してキャビティー内を吸引注湯する薄肉鋳物の製造方法が開示されている。これは前記分類のＰ１に相当する。この方法では、鋳型合せ面に通気穴を設けるので、複数個込めには対応しにくい。また、鋳枠に吸引穴を設けるので設備的な問題もある。【００２７】
特許文献１０（特開平６−５５２５５号公報）には、鋳型の堰部から離隔した位置に押湯又ははかせを設け、その近くに外部と連通する空孔部を設け、その空孔部から減圧しながら鋳造する鉄鋼鋳物の製造方法が開示されている。これは前記分類のＰ２に相当する。【００２８】
この方法では、開放鋳型の局部減圧であるので減圧度は低く、一方向に空気流れが生じるような減圧によって溶湯を吸引充填するものである。しかし、鋳型の堰部から離隔した位置に必ず押湯又ははかせを設けなければならないという制約がある。【００２９】
また、同じく特許文献１０には減圧速度制御手段を設け、溶湯の注入速度が一定になるように減圧する方法や、堰部内に湯面検知センサーを設け、溶湯を検知した直後から減圧を開始する方法なども開示されている。この場合には、減圧速度制御手段や湯面検知センサーなどが必要になる。【００３０】
特許文献１１（特開平６−２２６４２３号公報）には、前記特許文献１０と同じ構成で、減圧吸引口と押湯又ははかせの間に鋳型よりも通気度の大きな吸引部材を設けて減圧吸引口側キャビティー内の減圧を湯口側キャビティーのそれよりも大きくする薄肉鋳物の製造方法が開示されている。これは前記分類のＰ２に相当する。この方法では、さらに特許文献１０の制約に加えてさらに吸引部材が必要である。【００３１】
特許文献１２（特開平９−８５４２１号公報）には、鋳型にセットされた中子巾木に外部と連通する空孔部を設け、減圧する減圧鋳造方法が開示されている。これは前記分類のＰ２に相当する。この方法は中子がある鋳物のみに適用できるものである。【００３２】
特許文献１３（特開平４−１４７７６０号公報）には、鋳型空間の減圧必要部位と鋳型外部との間で吸引通路を形成する吸引ガイドを設けた吸引鋳造用鋳型が開示されている。これは前記分類のＰ３に相当する。この方法では、吸引ガイドを鋳型に設ける工程が必要である。【００３３】
特許文献１４（特開昭６０−５６４３９号公報）には、石膏鋳型の最終充填部近傍から外表面にかけて、石膏より通気性が良好な耐火材料製フィルターを設けた減圧鋳造用石膏鋳型が開示されている。これは前記分類のＰ４に相当する。この鋳型を使った方法では、石膏鋳型製作に工数がかかり、生産性が低い。【００３４】
特許文献１５（特公平７−４１４００号公報）には、生型鋳型から発生するガスと中子から発生するガスを個別に吸引し、かつ吸引圧力を個別に調整自在とした吸引鋳造方法が開示されている。これは前記分類のＧに相当する。これはガスの吸引排出が目的である。【００３５】
以上の特許文献に開示されている減圧鋳造法並びにその装置、鋳型などの従来技術を総括すると次のようになる。【００３６】
まず全体減圧鋳造法においては、鋳型を減圧が可能な気密容器に収容して減圧を行う方法（Ｗ１）では、特殊な気密容器が必要なことや、鋳型を気密容器に収容したり取り出したりする工程が必要なことなどのため、鋳造タクトが長いという問題点があり高効率の生産が可能な連続ラインを構成することが難しい。【００３７】
また、鋳型をビニールなどの非通気性のカバー部材で被覆する方法（Ｗ２）では、ビニールを毎回消耗材として使用することになること、及びビニールを被覆、除去する工程が必要などのため、鋳造タクトが長いという問題点がありＷ１と同様に高効率の生産が可能な連続ラインを構成することが難しい。【００３８】
さらに、気密容器と非通気性のカバー部材を併用する方法（Ｗ３）も前記Ｗ１及びＷ２と同様である。【００３９】
以上の結果、全体減圧鋳造法は鋳型全体を均一に減圧できるという特徴を有しているが、（１）鋳型の気密化のために特殊な気密装置又は部材が必要で、また工数もかかるので、自動化された高効率の生産が可能な連続ラインを構成しにくい。そのため製造コストが高く、一般に高付加価値の鋳物に適用されているのが現状である。【００４０】
次にセミ全体減圧鋳造法（Ｓ）においてもほぼ全体減圧鋳造法と同じである。【００４１】
次に部分減圧鋳造法（Ｐ）においては、全体の減圧度は低い状態でキャビティー内に一方向の気流の流れをつくり溶湯を吸引誘導して充填することが特徴である。しかし、（２）鋳型中に通気穴、吸引穴、吸引ガイド、高通気性材料などを設けて部分的な減圧を行うので、製品種類毎の個別対応が面倒であるし、複数個込めに対応できない場合もある。【００４２】
次に従来の全体減圧鋳造法、セミ全体減圧鋳造法、及び部分減圧鋳造法に共通の問題点について述べる。【００４３】
ひとつは、（３）いずれの減圧鋳造法においても、全体を減圧して均一な減圧分布を創生するか、又は鋳型の局部の１個所から減圧して単純な一方向の減圧勾配を創生するかいずれかの減圧状態で注湯が行われている。すなわち、キャビティー内の減圧分布を高精度に制御して、対象の鋳物に適正な所定の減圧分布を創生した減圧状態で注湯することができていない。【００４４】
また、キャビティー内に高精度の所定の減圧分布を創生できていないということは、最も一般的に行われている１枠の中に複数の鋳物を込める複数個込めの鋳造において、各鋳物のキャビティーに対して適正な減圧分布を創生した状態で注湯ができていないことを意味している。このため湯廻り不良やガス欠陥の対策の面で不十分である。【００４５】
また、キャビティー内に高精度の所定の減圧分布を創生できていないため、本来、減圧鋳造法のもっている湯流れ性がよいという特徴が生かされていない。そのため、大きなコスト低減の要素を見逃している。【００４６】
次に、（４）いずれの減圧鋳造方法においても、注湯にあたって鋳型の全キャビティーを充填するので注入歩留りが低い。すなわち、鋳型キャビティーは一般に製品部、押湯部、湯道部、湯口部などのキャビティー部分で構成されているが、このうち鋳造後最終的に必要な部分は製品部のみである。その他の部分は注湯過程又は凝固過程で必要なだけで、本来は不必要な部分である。しかるに注湯にあたってこれをすべて充填しているのである。したがって、注入歩留りは低く、また解枠、仕上などの後工程も煩雑で、大きなコスト低減の要素を見逃している。【００４７】
次に、（５）いずれの減圧鋳造法においても、注湯完了後から凝固、冷却、解枠までの間の制御が行われていない。すなわち、注湯完了までは減圧状態の制御が行われているが、注湯完了後は減圧を止めるか、又は単に減圧を継続するかという程度の方法が行われている。つまり、注湯完了後に、（a）指向性凝固の制御が行われていない。（b）凝固組織の調整が行われていない。（c）溶湯の熱エネルギーの回収が行われていない。などの点で鋳物製造の低コスト化及び高精度化の要素を見逃している。【００４８】
以上のように、従来の減圧鋳造法は優れた特徴を有しているにもかかわらず、（１）乃至（５）のような問題点があり、その特徴が十分に活用されていない。【００４９】
以上のような理由から、従来の減圧鋳造法は特殊材質品や薄肉品、複雑品などを対象に、特殊鋳造法という位置付けで採用されているのが現状である。その結果、通気性鋳型を用いた減圧鋳造法による生産量は鋳物生産量全体の１％にも満たない状態である。減圧鋳造法の特徴を最大限に活用できる方法が発明できれば、鋳造技術の革新が図れ、鋳物が他の工法に対し極めて優位な製造法となるものと思われる。本発明はこのような観点からなされたものである。【００５０】
【特許文献１】特開昭６１−１８０６４２号公報
【特許文献２】特開平７−２６５９９８号公報
【特許文献３】特開平２００３−１７０２２６号公報
【特許文献４】特開平３−２１６２５８号公報
【特許文献５】特開昭６０−１２４４３８号公報
【特許文献６】特公平７−１１５１１９号公報
【特許文献７】特開平６−１２２０６０号公報
【特許文献８】特開平８−１０３８６１号公報
【特許文献９】特開昭５７−３１４６３号公報
【特許文献１０】特開平６−５５２５５号公報
【特許文献１１】特開平６−２２６４２３号公報
【特許文献１２】特開平９−８５４２１号公報
【特許文献１３】特開平４−１４７７６０号公報
【特許文献１４】特開昭６０−５６４３９号公報
【特許文献１５】特開平７−４１４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５１】
本発明は以上の従来技術の問題点に鑑み、次のような課題を解決しようとするものである。【００５２】
（１）通常の通気性鋳型を用いて高効率の生産が可能な連続ラインが構成できる減圧鋳造法を提供する。（２）鋳物製品毎の個別対応及び複数個込めへの対応が容易にできる減圧鋳造法を提供する。（３）鋳型キャビティー内に高精度な所定の減圧分布を創生した減圧鋳造法を提供する。（４）鋳型キャビティーのうちの一部である所望キャビティーのみに溶湯を充填する減圧鋳造法を提供する。（５）注湯後から凝固、冷却、解枠までの過程を制御する高効率、高精度な減圧鋳造法及び鋳造システムを提供する。
【００５３】
上記課題を解決する効果は次のようになる。（１）によって減圧鋳造法の汎用化が図れ、鋳物製造全般の高精度化が可能となる。（２）及び（３）によって多品種及び複数個込めの高効率連続ラインに適用できる高精度な減圧鋳造法が確立でき、薄肉品、複雑品の鋳造がさらに容易になる。（４）によって極めて高歩留りの減圧鋳造法が確立できるとともに、解枠後の後工程が大幅に簡略化される。（５）によって溶湯の熱エネルギーを利用及び回収して鋳造コストの大幅な改善が図れる。また、ＣＯ２削減などの環境面でも大きく貢献する。
【課題を解決するための手段】
【００５６】
従来の一般的な通気性鋳型を用いた全体減圧鋳造法では鋳型又は消失性模型を減圧可能な気密容器に収容するか、ビニールなどの非通気性部材で全体を覆って減圧して注湯が行われる。そのため、湯廻り性やガス欠陥対策の面では無減圧の通常の鋳造法に比べて優れている。【００５７】
しかし、生産性の面では特殊な気密容器や消耗材のビニールなどの非通気性部材を必要とすることから、工程が複雑で時間も長く、また製造コストも高い。このことから全体減圧鋳造法は特殊材質品、薄肉品、及び複雑品などを対象に採用されている。従来技術の最も一般的な気密容器を使った全体減圧鋳造法の一例を図４０に示す。【００５８】
本手段では、まず通常の鋳枠の上面及び／又は下面に空気の流入を防ぐエヤーシール部材を設ける。そして、その鋳枠に粒状材料よりなる鋳型材で通気性鋳型を造型し、上下鋳型を型合せして定盤上に置く。定盤の代わりに台車などでもよい。要は鋳枠のエヤーシール部材と接して気密が保てるものであればよい。【００５９】
次に前記通気性鋳型の上枠の上面に同じく空気の流入を防ぐ非通気性の材料よりなる気密部材を載置し、その気密部材の少なくとも１個所に設けられた吸引穴を通して減圧を行いながら注湯を行うものである。【００６０】
本手段では、通常の鋳枠及びエヤーシール部材と気密部材によって、従来の全体減圧鋳造法における気密容器と同様な機能を構成している。【００６１】
すなわち、下枠の下面は定盤と接しているが、この部分は下枠下面に設けたエヤーシール部材によって気密が保持されている。また、上下鋳枠の合せ面は同じくエヤーシール部材によって気密が保持されている。また、上枠上面は気密部材と接しているが、この部分は同じく上枠に設けたエヤーシール部材によって気密が保持されている。つまり、鋳枠のエヤーシール部材によって鋳枠同士、定盤及び気密部材との間の気密が保たれているのである。【００６２】
そして、通気性鋳型が外部の大気と通じているのは、気密部材に設けた吸引穴のみであって、これを一般的な減圧装置に連通させて減圧を行う。勿論、注湯のための穴を気密部材に設けるが、ここは減圧時には適宜の非通気性部材、好ましくは溶湯の熱で消失又は融解する非通気性部材で封止しておけば気密を保つことができる。【００６３】
エヤーシール部材としては耐熱性のパッキン等の非通気性部材を使用する。又は若干の空気流入を許容できる場合は通気性の低い部材も使用可能である。【００６４】
気密部材は非通気性であって、吸引穴を設けることができる材料であれば、いずれも使用可能である。例えば、金属製の減圧フードや、鉄製で鋳型の重錘と兼用で用いるものなどがあげられる。また、可撓性のビニール等の樹脂材料などを用いることもできる。【００６５】
気密部材に設ける吸引穴は少なくとも１個所あれば鋳型全体を減圧することができる。また、２個所以上設けてより速やかに鋳型全体を均一な減圧状態にすることもできる。【００６６】
以上説明したごとく、本手段は、一般に高効率の生産が可能な連続ラインに用いられている鋳枠付の通気性鋳型において、エヤーシール部材と気密部材を適用することによって、従来の特殊な気密容器を用いた減圧鋳造法と同じ作用、効果を可能にした。すなわち、高効率の生産が可能な連続ラインに容易に適用できる減圧鋳造法を提供するものである。詳細は実施例１乃至３で説明する。【００６７】
（手段１）
通気性鋳型の少なくとも１つの外表面に、該外表面から鋳型内部へ向かう直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴を設け、通気性鋳型の外表面から減圧して鋳型内の複数の通気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンを形成し、通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して溶湯を注湯することを特徴とする減圧鋳造法である。
【００６８】
本手段では、全体減圧法において、鋳型キャビティー内に高精度に所定の減圧分布を創生した減圧鋳造法を提供する。【００６９】
本手段ではまず通気性鋳型の少なくとも１つの外表面に、該外表面から内部へ向かう直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴を設ける。少なくとも１つの外表面とは、鋳枠付の鋳型の場合は鋳型の上面及び／又は下面である。また、鋳枠なしの鋳型の場合は鋳型の外表面のうち少なくともひとつの面に通気穴を設け、その他の面は適宜の非通気性部材で覆って気密を保つようにする。なお、通気穴はドリル等で穿孔してもよいし、造型によって成型してもよい。一般の多品種生産への対応を考慮すると穿孔の方が効率的であるので、以下、本発明では通気穴は穿孔するものとして説明する。【００７０】
鋳型の外表面から内部へ向かって設ける直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴は、鋳型の通気度を高めるとともに通気穴の周囲の鋳型内に異なる複数の部分減圧ゾーンを形成することによって、その複合として鋳型キャビティーに所定の減圧分布を創生するためのものである。なお、本発明において周囲とは通気穴の外周及び先端部付近を意味する。以後、単に周囲と記す。また部分減圧ゾーンとは、複数の通気穴を設けることによって、鋳型外表面からの減圧、すなわち全体減圧であっても、通気穴の周囲にはその部分が優先的に減圧される一種の部分減圧と同じような領域が形成されるので、その部分減圧の作用のおよぶ領域を部分減圧ゾーンと称するものである。【００７１】
複数の直径及び／又は深さの異なる通気穴の作用について詳述する。そのひとつの作用は、複数の通気穴を設けることによって鋳型全体の通気性が向上するので、キャビティーの減圧度を速やかに高めることができることである。すなわち、減圧作用の迅速化である。【００７２】
もうひとつの作用は、複数の通気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンが形成されることである。そして、通気穴先端とその近傍のキャビティーとの間の鋳型厚みは薄くなっているので、そのキャビティー部分では部分減圧ゾーンの減圧作用が反映された減圧度が得られることになる。その結果、キャビティー全体ではそれぞれの通気穴に対応したキャビティー部分の減圧度の複合として所定の減圧分布が創生される。すなわち、複数の直径及び／又は深さの異なる通気穴によって複数個所の部分減圧作用が得られていることになる。したがって、本手段は全体減圧と部分減圧が複合された減圧鋳造法であるとも言える。【００７３】
したがって、通気穴の直径、深さ、及び位置は所定の減圧分布の創生に極めて重要である。第一義的には位置が最も重要である。すなわち、減圧度を高めたい部分の近傍に多く設けるようにする。【００７４】
次に、通気穴の直径は大きいほどその周囲から多量の空気を吸引するので強い部分減圧ゾーンが形成され、その通気穴の周囲で高い減圧度を得ることができる。【００７５】
また、通気穴の深さはできるだけ深く、キャビティーに近いところまで穿孔することによって、その通気穴の減圧作用をキャビティーに強く反映させることができる。通気穴は通常はキャビティーに連通しないようにするが、中子の巾木部分や、鋳型合せ面などの湯が直接浸入しない部分については連通した通気穴としてもよい。【００７６】
したがって、所望の減圧分布を得るためには、適切な位置にできるだけ直径の大きな深い通気穴を設けることが要点である。そして、減圧度を低めにしたい部分には、小さく浅い通気穴を設けるか、又は全く設けないようにする。【００７７】
このように、複数の通気穴を位置、直径、深さを変えて設けることによって、減圧度の高い部分と低い部分を明確に区分して形成することができ、その複合として鋳型キャビティーに高精度な減圧分布を創生することができるのである。【００７８】
複数の通気穴は直径を変えてもよいし、深さを変えてもよい。複数の通気穴を穿孔する作業性を考慮すると直径を一定にしておき、深さと数を変える方が望ましい。また、通気穴は減圧度を高めたいキャビティー部分にできる限り近い位置に設けることが効果的である。通常は通気穴を製品部キャビティー付近に多く設け、そのキャビティー部分の減圧度を他の部分より高くするような減圧分布にすることが注湯の安定の面から好ましい。【００７９】
また、湯口側から見て製品部より先に押湯やはかせを設けた方案では、押湯やはかせ部の減圧度を高くしたいので、この付近に通気穴を多く、深く設ける。製品部付近にも通気穴を設けてもよいが、押湯やはかせ部に比べて減圧度がやや低くなるように設けるようにする。【００８０】
なお、実際の生産ラインにおける通気穴の穿孔にあたっては、多品種の鋳物生産に対応できることが必要なので、通気穴の穿孔装置は一般的にはドリルなどの穿孔具を１乃至複数本備えた構成とし、鋳型上部に設置する。そして、上記のような適正な減圧分布が得られるように可能な限り最適な位置に各穿孔具を移動させて通気穴を穿孔する方法が望ましい。すなわち、穿孔装置は所望の位置に位置決めが可能な何らかの手段を有するようにする。勿論、製品種類が限定される場合は穿孔装置を固定式としてもよい。【００８１】
ここで、減圧鋳造法におけるキャビティーの減圧状態を考察し、本手段と従来の全体減圧鋳造法の違いを説明する。【００８２】
一般に用いられる鋳型の場合、鋳型の外表面はほぼフラットな面となっており、製品形状や鋳造方案によって決まる鋳型キャビティーによって、鋳型各部の厚みは異なっている。この鋳型を外表面から減圧すると、鋳型の薄い部分は通気抵抗が小さいのでその部位のキャビティー部分は減圧され易く、逆に鋳型の厚い部分は通気抵抗が大きいのでその部位のキャビティー部分は減圧されにくいという現象がおこる。つまり、鋳型キャビティーの各部で減圧度に差が生じることになる。しかも、その減圧分布は製品形状、鋳造方案などによって決まり、必ずしも溶湯の充填に適正な減圧分布は得られるとは限らない。この現象に対する改善策を開示した一例が前記特許文献２である。【００８３】
ここで、気密が完全であればキャビティー全体は速やかに均一な減圧度に達するが、通常はある程度の空気の流入があるので、 減圧作用はこれとバランスしながら進行する。また、空気の流入量が多い場合は、均一な減圧度にはならず、空気の流入部及び空気の流れに沿った部分に減圧度の低い部分が発生する。【００８４】
また、注湯にあたって、キャビティー内の減圧度が均一なことが本当に最善かどうかは現在までの研究では明確になっていない。例えば、均一な減圧度が得られていても、注湯の開始とともに湯口部付近で気密は破れるので減圧度は大きく変化し、これが湯流れの乱れの原因であると言われている。【００８５】
また、均一な減圧度は全体減圧鋳造法においてのみ得られるのであるが、一方において、前述の従来技術で述べたように、均一な減圧度は求めず局部から一方向の減圧を行う部分減圧鋳造法も盛んに研究されている。しかも、それは鋳型内への空気の流入を許容しているのである。このことはキャビティー全体の均一な減圧状態が必ずしも最善ではないことを意味している。いずれが良いかは対象とする鋳物の種類によるので一概には言えないが、今後さらに薄肉かつ複雑な鋳物を鋳造するにあたっては、キャビティー内の減圧分布を高精度に制御して、対象の鋳物に適正な所定の減圧分布を創生することが必要である。【００８６】
この部分減圧鋳造法の思想に従えば、空気の流入をある程度許容しても方向性のある減圧分布又は減圧勾配を創生する方がよいということになる。【００８７】
この点から本手段を考察すると、本手段では前述のように鋳型の外表面から内部へ向かって直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴を設けることによって、通気穴の周囲の鋳型内に複数の部分減圧ゾーンを形成し、その複合としてキャビティー全体の減圧分布を創生している。したがって、この減圧分布は従来技術の特許文献に開示されている部分減圧による単純な一方向の減圧分布、すなわち減圧勾配とは異なり、複数の部分減圧ゾーンによって創生されたより高精度な減圧分布である。そして、通気穴の位置と直径及び／又は深さを適宜に選ぶことによって、特定の部位を高い減圧度にするような減圧分布も容易に創生することが可能である。【００８８】
本手段の効果は直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴を設け、通気性鋳型の外表面から減圧して鋳型キャビティー内に高精度に所定の減圧分布を創生し、その結果、乱れのないスムースな湯流れをつくれることである。次にその詳細を述べる。【００８９】
従来の全体減圧鋳造法では、前述のようにたとえ注湯前に均一な減圧分布が得られていても、注湯開始とともに減圧度は大きく変化し、その変動が溶湯に作用し湯流れの乱れが発生すると考えられる。このように鋳型キャビティーの減圧度が変化すると、全体減圧では単に減圧分布を均一化する方向に減圧が働くので、必ずしも製品部のキャビティー部分を充填するのに適正な減圧分布が得られるとは限らない。【００９０】
本手段においても、注湯開始後の減圧度の変化は避けられない。しかし、本手段では、注湯開始前に製品部などの所望のキャビティー部分が高い減圧度になり、湯口部付近が低い減圧度になるような減圧分布が創生できるので、従来の全体減圧鋳造法に比べて、所定の減圧分布を維持する又は回復するという作用の点では明らかに優れていることになる。【００９１】
本手段によって、基本的には全体減圧でも、複数の直径及び／又は深さの異なる通気穴によってその周囲に部分減圧ゾーンを形成することによって、注湯前から所定の減圧分布を創生しておけば、注湯開始後の減圧変化にも対応する機能があり、湯の乱れも少なく、湯廻り不良やガス欠陥を減少させる効果がある。【００９２】
ところで、特許文献１０には図４１に示すように本手段と類似の作用をする空孔部を設けてこれから吸引減圧する鋳造法が開示されている。しかし、その方法では必ず鋳型の堰部から離隔した位置に押湯又ははかせを設け、その近くに空孔部を設けなければならないという制約がある。本手段ではこのような制約は全くなく、どのような方案の鋳型キャビティーのレイアウトに対しても対応可能である。【００９３】
また、特許文献１０では空孔部一つの製品キャビティーに対して１個となっている。しかし、本手段では通気穴は複数で鋳型全体に配置されており、その直径と深さも所定の減圧分布を得るように変える点で異なっている。また、特許文献１０は一方向の減圧勾配を一つの通気穴で創生しようとしているが、本手段では複数の直径及び／又は深さの異なる通気穴を通して部分減圧を行い、その複合として鋳型全体にわたって高精度な減圧分布を創生している点で根本的に異なっている。【００９４】
本手段は複数個込めの鋳型に対しても、通気穴を鋳型の全体にわたって適宜に設けることによって、容易に所定の減圧分布を創生することができる。この点も従来技術にはない特徴である。【００９５】
また、本手段を拡張展開すると、吸引による減圧のみでなく、部分的に圧縮空気による送気も併用してさらに高精度に減圧分布を創生する減圧鋳造法とすることができる。これについては手段３において説明する。【００９６】
なお、減圧分布とは鋳型キャビティー内全体の各場所の減圧度の分布を意味し、減圧勾配とは単に２つの場所の間の減圧度の差を意味している。したがって、本発明で述べている減圧分布の方が減圧勾配よりも高精度に鋳型キャビティーの圧力分布を表現したものである。なお、従来技術では鋳型キャビティーの減圧勾配について述べているのみであって、減圧分布について述べられた開示文献はない。【００９７】
以上のように全体減圧において、鋳型キャビティーに対応した適宜の複数の通気穴を設けて減圧することによって形成される部分減圧作用を利用して、高精度な減圧分布を創生した減圧鋳造法を提供した。詳細は実施例４で説明する。【００９８】
（手段２）
通気性鋳型の少なくとも１つの外表面に、該外表面から鋳型内部へ向かう複数の通気穴を設け、該複数の通気穴に対し個別に吸引又は送気して鋳型内の複数の通気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンを形成し、通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して溶湯を注湯することを特徴とする減圧鋳造法である。
【００９９】
本手段では、手段１よりもさらに高精度に鋳型キャビティー内に所定の減圧分布を創生した減圧鋳造法を提供する。
【０１００】
本手段では手段１と同じように複数の通気穴を設け、その複数の通気穴に対して個別に吸引又は送気を行ってより高精度に所定の減圧勾配を創生して注湯するものである。
【０１０１】
すなわち、手段１では複数の直径及び／又は深さの異なる通気穴を設け、鋳型外表面から全体減圧で所定の減圧分布を得るようにしたが、本手段では各通気穴に対し個別に吸引又は送気を行って，さらに明確に部分減圧を行い、より高精度に所定の減圧分布を得るようにしたのである。なお、本手段では各通気穴に対し個別に吸引又は送気することによって減圧を制御するので、複数の通気穴の直径及び深さは同じでも異なるものであってもよい。
【０１０２】
なお、吸引に加えて送気も併用したことに関しては、本手段も基本は減圧であるので吸引が主となるが、複数の通気穴のうち減圧度を下げたい（弱くしたい）キャビティー付近の通気穴に対して圧縮空気又は大気圧レベルの空気を送気して、積極的に減圧度を下げるようにしたものである。勿論、減圧度を下げたい部位に対して吸引も送気も行わないでもよいが、吸引を行っている通気穴の周囲の部分減圧ゾーンの影響はその他の通気穴の周囲にも現れるので、この部分もある程度の減圧度となる。この対策としてその部位に送気することで減圧度を積極的に下げるようにしたものである。【０１０３】
これによって、強い吸引を行っている通気穴に近いキャビティー部分は高い減圧度になり、送気を行う通気穴付近のキャビティー部分はより低い（弱い）減圧度になり、この両キャビティー部分間の減圧勾配をより大きくすることができる。つまり、各通気穴の吸引又は送気の流量によって、各通気穴の周囲の部分減圧ゾーンに対応する減圧度が鋳型キャビティーの各部に形成され、その複合としてキャビティー全体の減圧分布が創生されるのである。その結果、手段１よりもさらに高精度に所定の減圧分布を創生でき、湯流れの乱れの少ない状態でスムースな注湯を行うことができる。
【０１０４】
通気穴から個別に吸引又は送気する方法としては、鋳型外表面の複数の通気穴に対応して複数の減圧ボックスを当接し、該減圧ボックスに吸引口と送気口を設け、該吸引口を流量制御手段を介して減圧装置に連通させ、また送気口を流量制御手段を介して空気圧縮装置に連通させることによって行うことができる。詳細は実施例５及び６において説明する。なお、本手段においては吸引送気装置である複数の減圧ボックスは設けられた複数の通気穴に当接して用いられるので、通気穴の位置に合せるための何らかの位置決め手段を有するようにする。【０１０５】
本手段によって、注湯開始に伴う減圧分布の変動にもさらに速やかに作用して所定の減圧分布を創生し、湯流れの乱れが少ない状態で注湯することができる【０１０６】
以上のように、複数の通気穴を設けそれに対して個別に吸引又は送気することによって、明確な部分減圧作用を有する減圧鋳造法を提供した。詳細は実施例５及び６で説明する。【０１０７】
（手段３）
通気性鋳型の少なくとも１つの外表面に、該外表面から鋳型内部へ向かう複数の通気穴を設け、該通気性鋳型の外表面の全体又は一部を仮想的に複数の鋳型セグメントに分割し、該複数の鋳型セグメントに対し個別に吸引又は送気して前記複数の通気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンを形成し、前記通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して溶湯を重力注湯することを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１０８】
本手段も複数の通気穴を設け、個別に吸引又は送気して複数の通気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンを形成し、通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して溶湯を注湯することは手段２と同じである。また、複数の通気穴の直径及び／又は深さは手段２と同じように必ずしも異なる必要はない。手段２と異なる点は、通気穴を設ける位置の決め方と個別に吸引又は送気する位置の決め方である。
【０１０９】
手段２では複数の通気穴は鋳型キャビティーに合せて所定の減圧分布を得易い適正な任意の位置に設けられた。また、個別に吸引又は送気するための吸引送気装置である複数の減圧ボックスは複数の通気穴の位置に対応して鋳型表面に当接して用いられる。したがって、実際の生産ラインにおける多品種の製品の鋳造に対応するためには、通気穴を穿孔する穿孔装置は任意の位置に位置決めが可能な何らかの手段を必要とする。また、吸引送気装置である複数の減圧ボックスも同じく任意の位置に位置決めが可能な何らかの手段を必要とする。つまり、手段２においては、通気穴の穿孔装置及び複数の減圧ボックスともに何らかの位置決め手段が必要で、装置が複雑になったり、位置決めのための時間がかかって生産タクトへの対応が十分でない場合もある。
【０１１０】
本手段では、この点を考慮して次のようにした。まず通気穴を設ける位置の決め方については、鋳型外表面の全体又は一部を仮想的に複数の鋳型セグメントに分割し、その複数の鋳型セグメントのうち選択された位置に複数の通気穴を設ける。ここで仮想的に複数の鋳型セグメントに分割するとは、後述の実施例７の図８に示すように、鋳型外表面を例えば適宜の間隔の複数の縦横の直線で分割することによって区切られたセグメントを仮に設定することを意味する。また選択された位置とは、鋳型キャビティーに対応した所定の減圧分布を得るために可能な限り適正な位置である。この場合、通気穴の穿孔装置の穿孔具は各鋳型セグメントのすべての位置に配置しておき、選択された位置の穿孔具によって所望の深さの通気穴を設けることができる。これによって穿孔装置は固定式とすることができる。また、穿孔装置を位置決めする必要がないので、生産タクトに対応することも容易である。【０１１１】
本手段によるこの通気穴の位置は、定められた複数の鋳型セグメントの中から選択して決められるので、手段２の場合のように全く任意の最適位置とはならないため、鋳型キャビティーに対応した所定の減圧分布を得るという点では手段２よりも若干劣る。しかし、この点は、分割する鋳型セグメントの大きさを鋳型大きさに対応して可能な限り小さく分割することによって手段２に近づけることができる。また、すべての鋳型セグメントに対して個別に吸引又は送気するので、この吸引量及び送気量を高精度に制御することによって手段２と同程度以上の精度で所定の減圧分布を得ることができる。
【０１１２】
次に個別に吸引送気する装置の位置の決め方について説明する。本手段では通気穴の穿孔の際に設定した鋳型セグメントと同じすべての位置に個別に吸引送気する装置である複数の減圧ボックスを配置する。そして、吸引送気にあたっては各減圧ボックスに対応する位置に通気穴がある又はなしにかかわらずその複数の減圧ボックスをすべて鋳型の外表面に当接する。勿論、複数の減圧ボックスを連接させて一体の装置とし、装置全体を当接してもよい。または、複数の減圧ボックスを別々に昇降可能にして、通気穴がある位置の減圧ボックスのみを当接してもよい。そして、減圧のための吸引又は送気は通気穴のあるセグメントは勿論であるが、通気穴のないセグメントについても必要に応じて吸引又は送気を行う。したがって、通気穴を通しての吸引又は送気に加えて通気穴のないフラットな鋳型部分についても吸引又は送気を行うことによって、より高精度に所定の減圧分布を得ることができる。【０１１３】
このように仮想的に分割した鋳型セグメントに対応して複数の減圧ボックスを設けることによって、各鋳型セグメントに対して個別に吸引又は送気する装置は各通気穴に合せるという位置決め動作が必要なくなり、装置がシンプルになる。また、位置決めの時間が必要ないので、生産タクトに対応することも容易である。【０１１４】
なお、鋳型セグメントを１つの鋳型外表面の全体又は一部に設定した理由は、望ましくは全体とした方が鋳型外表面の全面をカバーできて気密が容易になる。しかし、注湯口の位置などによって全体に設定できない場合には、その部分を除いた鋳型の一部に鋳型セグメントを設定するようにする。その場合には、鋳型セグメントを設定できない部分に対しては、適宜の非通気性部材によって被覆して気密を確保する。または、若干の空気の流入を許容できる時はその部分が開放されていてもよい。【０１１５】
また本手段において、通気穴の穿孔は手段２と同じように最適な位置に位置決め可能な穿孔装置を用いて行い、一方個別に吸引又は送気する吸引送気装置はである複数の減圧ボックスだけを上述のように複数の鋳型セグメント上に固定式に配置することも可能である。この場合には複数の通気穴は鋳型外表面のいずれの場所に設けても、設定された複数の鋳型セグメントのいずれかと対応しており、また複数の減圧ボックスは同じ鋳型セグメントに対応して配置されているので、複数の通気穴は複数の減圧ボックスのいずれかと連通することになり、通気穴を通して吸引又は送気による減圧が可能である。
【０１１６】
以上のように、鋳型の外表面を仮想的に鋳型セグメントに分割し、複数の通気穴をこの鋳型セグメントに対応させて穿孔して設け、かつ個別に吸引又は送気する複数の減圧ボックスを各鋳型セグメントに対応して設けることによって、上記のような顕著な効果を得ることができる。すなわち、通気穴の穿孔装置及び個別に吸引又は送気する装置は位置決めが不要な固定式とすることができ、大幅に単純化される。また、位置決め動作が不要なので生産タクトにも容易に対応ができる。これらの効果は高速化が強く求められる実際の生産ラインへ適用する際の実用性の点で重要なことである。【０１１７】
また、吸引又は送気を鋳型の下部又は側面部から行っても同様な作用、効果を得ることができる。勿論、複数面から減圧すればさらに高精度に所望の減圧勾配を得ることができるが、それだけ工程、装置が複雑になるので１面で十分である。【０１１８】
具体的な吸引又は送気の方法の一例としては、複数の減圧ボックスを側面で連接して鋳型外表面に載置し、その複数の減圧ボックスに吸引口と送気口を設け、吸引口を流量制御手段を介して減圧装置に連通させ、また送気口を流量制御手段を介して空気圧縮装置に連通させることによって行うことができる。【０１１９】
また、本手段では特殊な場合として鋳型に必ずしも通気穴を設けない場合でもほぼ同じような作用、効果を得ることができる。その理由は、手段２では通気穴のある位置のみ減圧ボックスを当接して吸引又は送気しており、鋳型外表面のその他の部分は開放又は全体の気密が可能なチャンバー等に囲われた全体減圧の状態である。すなわち、鋳型キャビティーの減圧分布の創生は通気穴の位置のみで行なわれている。これに対し本手段では、複数の減圧ボックスが各鋳型セグメントのすべてに配置されているので、これらの減圧ボックスで鋳型外表面のほぼ全面をカバーしており、鋳型外表面全体を分割して高精度に吸引又は送気できる。したがって、通気穴がない場合でも鋳型キャビティーに所定の減圧分布に近いものを創生することができる。
【０１２０】
以上のように本手段によって通気穴の穿孔装置及び個別に吸引送気するための複数の減圧ボックスの装置が大幅に単純化されるとともに、位置決めが不要になることから生産タクトへの対応も容易になる。したがって、本発明を実際の高効率の生産が可能な連続ラインに適用することが極めて容易になる。また、各セグメントに対応した複数の減圧ボックスで鋳型の１つの外表面全体又は一部を覆って個別に吸引又は送気するので、鋳型キャビティーの減圧分布の創生を極めて高精度に行うことができる。詳細は実施例７及び８において説明する。【０１２１】
（手段４）
比重量γの溶湯を通気性鋳型に重力注湯する鋳造法において、該通気性鋳型のキャビティーのうちの一部である少なくとも溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分の減圧度を、該所望のキャビティー部分への溶湯の流入口から該所望のキャビティー部分の最上部までの高さＨによって決まる溶湯静圧γＨの絶対値以上の値の負圧状態とし、前記所望のキャビティー部分の体積とほぼ等しい体積の溶湯を重力注湯し、該重力注湯された溶湯を前記所望の溶湯を充填させ、前記所望のキャビティー部分への溶湯の流入口から該所望のキャビティー部分の最上部までの高さＨを保持した状態で凝固させることを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１２２】
本手段では所望の鋳型キャビティー部分のみに溶湯を充填させる減圧鋳造法を提供する。【０１２３】
通常の鋳型キャビティーは一般に製品部、押湯部、湯道部及び湯口部から構成されている。また、必要に応じて、不要な溶湯を製品部から排出するためのはかせ部などを設けることもあるが、ここでは説明を簡単にするために、基本的な製品部、押湯部、湯道部及び湯口部から構成されているとする。【０１２４】
減圧鋳造法のみでなく、無減圧の一般鋳造法においても注湯はこれらの４つのキャビティー部分を充填して完了する。そして、凝固完了後これら４部分のうち必要な製品部のみを分離して取り出し、仕上を行って最終製品にする。【０１２５】
つまり、製品部を除く押湯部、湯道部及び湯口部は最終的には不要な部分として製品から分離され、再びリターン材として再溶解に供されるのである。この不要な部分のうち押湯部は製品部の健全性を補償するために凝固過程では必要なものであるが、湯道と湯口は注湯中にキャビティーの充填のためにのみ必要なものである。【０１２６】
また、鋳鉄鋳物などでは凝固過程で黒鉛が晶出して体積膨張が生じるため、溶湯の収縮分の一部を補償するので、ある条件下では押湯なしでも健全性の高い鋳物を鋳造できることがわかっている。つまり、押湯も不要な場合がある。【０１２７】
以上のように従来のいずれの鋳造法においても、本来目的とする製品を作るために、最終的には不必要な湯口部、湯道部及び押湯部にも溶湯を充填するという注湯過程をとっている。これは極めて不合理なことである。これに対し、減圧鋳造法の特性を生かした何らかの方法によって、製品部のみ又は製品部と押湯部などの必要な所望のキャビティー部分のみに溶湯を充填できれば、注入歩留りが大幅に向上することはもとより、解枠、仕上などの後工程も大幅に簡略化することも可能となる。【０１２８】
そこで本手段では減圧鋳造法の特徴を生かして、所望のキャビティー部分のみ、例えば、製品部と押湯部、又は製品部のみに溶湯を充填する方法を提供するものである。【０１２９】
本手段ではまず比重量γの溶湯を注湯するにあたり、少なくとも溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分、例えば製品部と押湯部の減圧度を、該所望のキャビティー部分への溶湯の流入口から最上部までの高さＨによって決まる溶湯静圧γＨの絶対値以上の値の負圧状態とする。【０１３０】
そして充填させたい所望のキャビティー部分の体積とほぼ等しい体積の溶湯を注湯する。本発明において、ほぼ等しい体積とは所望のキャビティー部分の体積と等しいかもしくは若干大きな体積を意味する。これは所望のキャビティー部分の体積は鋳型材料の性質の変化、例えば水分量の変化などで上下型合せの密着度によっても変動するし、溶湯の充填にともなってキャビティーの膨張する程度が変動したりすることを考慮して決めるべきことを意味する。変動を補償するために若干大きな体積の溶湯を注湯することが望ましい。【０１３１】
そうすると、少なくとも所望キャビティー部分は溶湯静圧γＨの絶対値以上の減圧度になっているので、溶湯は所望キャビティー部分の最上部まで吸引されて、所望キャビティー部分を充填することができる。溶湯はこのキャビティー部分を充填する体積しかないので、その他の部分の湯口部と湯道部は充填されないことになる。【０１３２】
この状態でもし減圧度をγＨより下げれば当然所望キャビティー部分の製品部と押湯部の溶湯はその他のキャビティー部分に流出し、ある高さレベルで全キャビティーを部分的に充填した状態になり目的は達成できない。【０１３３】
しかし、所望キャビティー部分に充填した状態で減圧度をγＨ以上に保持することによって、溶湯は所望キャビティー部分に固定されたまま所望のキャビティー部分への溶湯の流入口から該所望のキャビティー部分の最上部までの高さＨを保持した状態で凝固が進行する。そして、少なくとも所望キャビティー部分とその他のキャビティー部分の境界部分付近、すなわち、充填された溶湯の湯口側の端部が凝固して流動しなくなるまで減圧を保持すれば、最終的に所望キャビティー部分のみに溶湯が充填された状態で鋳造を完了することができる。なお本手段においては、凝固とは組織の１００％が固相になることを意味するものではなく、ある比率の固相の出現によって減圧を止めても溶湯が流出しない状態になることを意味している。
【０１３４】
その結果、不要な湯口部と湯道部には溶湯は存在せず、必要部分として充填した製品部と押湯部のみに溶湯が充填された鋳造品を得ることができるのである。【０１３５】
また、鋳鉄鋳物では前述のように条件によっては押湯も不要な場合があるので、この場合には方案的に押湯なしとして、製品部のみを充填させたい所望のキャビティー部分として設定することができる。【０１３６】
以上によって、従来、鋳物製品を得るのに不可欠と考えられていた湯口部、湯道部、場合によっては押湯部もキャビティー部分はあるが溶湯は充填されずに、製品部と押湯部、又は製品部のみに溶湯が充填された鋳造品を得ることができる。【０１３７】
この結果、全注湯重量に対する製品重量の割合を示す注入歩留りが大幅に改善される。これを一般的なレベルで推定すると、本手段を用いない鋳造法で約５０〜６０％程度のものが本手段の鋳造法では８０％以上、又は製品部のみの場合は９０％以上になると推定され、極めて大きな効果を生み出すことができる。【０１３８】
またさらには、凝固、冷却が完了した後の解枠工程においても、不要な部分がないので、製品の分離、取り出しが極めて容易になり、多大の工数低減又は工程省略となるものである。【０１３９】
なお、γＨ以上の値の減圧度の意味であるが、γは比重量であるのでkgf／cm３の単位を有し、Ｈは高さであるので単位はｃｍである。すなわち、γＨはkgf／cm２の単位で圧力を意味する。つまり、γＨは所望キャビティー部分への溶湯の流入口から最上部までの溶湯静圧に相当する圧力である。所望キャビティー部分をこれ以上の負の圧力つまり減圧度に保てば溶湯を高さＨの状態に保持できるのである。【０１４０】
本手段の構成についてさらに詳細に述べる。まず、少なくとも所望キャビティー部分の減圧度を溶湯静圧γＨの絶対値以上の値にすることであるが、注意すべきことは注湯前にこの減圧状態を創生していても、注湯開始とともに湯口部で減圧度は変化するので、その影響は所望キャビティー部分にも何らかの影響が現れ、当該部の減圧度も変化する。したがって、この変化を予測して注湯中にも注湯完了後にも所望キャビティー部分の減圧度をγＨ以上にすることが必要である。なお、実際的には注湯後には所望のキャビティー部分は溶湯で充填されているので、所望のキャビティー部分の圧力とは正確には所望のキャビティー部分の周囲の鋳型内の減圧度を意味する。【０１４１】
次に、本手段は全体減圧にも、部分減圧にも適用可能である。まず全体減圧に適用する場合については、鋳型は本発明の通気穴を有する鋳型及び通気穴を有しない通常の鋳型ともに用いることができる。いずれの場合も手段１で述べたように注湯開始にともなう減圧変化を考慮した上で、少なくとも所望のキャビティー部分はγＨ以上の減圧度に保つようにすることが必要である。この点では通気穴を設けた鋳型の方が高精度に鋳型キャビティーの圧力分布を創生しているので対応が容易である。通気穴なしの鋳型では減圧変化に対応するために、部分減圧を併用するなどの付加的な減圧制御を行うようにすることが望ましい。
【０１４２】
次に、本手段には所望キャビティー部分を重点的に減圧する部分減圧も適用できる。その際はその他の部分を非通気性の部材でカバーして減圧度を上げるようにすることが望ましい。所望のキャビティー部分のみへの溶湯の充填に関しては、部分減圧の方が全体減圧よりも安定している。【０１４３】
なお、本手段は複数個込めの鋳造においては、手段１乃至３を適用することで各製品毎のキャビティー部分に所定の減圧分布を創生することによって実現できる。この場合、注湯にあたっては複数の所望のキャビティー部分の合計の体積量を注湯するが、複数込めでは注湯する湯口から複数の湯道に分岐するので、溶湯の分配を均等に行えるように湯道系の工夫が必要である。均等配分の精度が不十分な場合には、所望のキャビティー部分の体積の合計よりも少し余裕をみた多めの体積の溶湯を注湯することによって本手段を実施できる。
【０１４４】
本手段において、注湯完了後に凝固を待つ時間は工程タクトの面でロスタイムであるので、できるだけ短縮したい要因である。これについては後ほど手段１２乃至１４でその解決手段を説明する。
【０１４５】
以上を整理すると、本手段によって極めて高い注入歩留りが得られるとともに、解枠工程が大幅に簡略化される。また、従来技術の減圧鋳造法に比して本手段の特徴は次のようになる。（１）所望のキャビティー部分の減圧度を適正なγＨ以上と規定した。（２）所望のキャビティー部分とほぼ等しい体積の溶湯を注湯する。（３）注湯後、凝固まで減圧を保持する。詳細は実施例１０において説明する。【０１４６】
（手段５）  
手段４記載の減圧鋳造法において、溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分の減圧度が溶湯静圧γＨの絶対値以上の値の負圧状態であり、かつその他のキャビティー部分の減圧度より高いことを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１４７】
本手段は手段４とほぼ同じ構成で、所望のキャビティー部分の減圧度が溶湯静圧γＨの絶対値以上の負圧状態であり、かつその他のキャビティー部分より高くしたものである。
【０１４８】
手段４で説明したように注湯開始にともなって湯口近傍に発生する減圧度変化は、所望のキャビティー部分にも減圧度変化として現れる。そこで、本手段では、注湯開始に伴う減圧度変化が起こっても、所望のキャビティー部分の減圧度がγＨ以上に保てるように、所望のキャビティー部分の減圧度をあらかじめその他の部分よりも高くしたものである。
【０１４９】
本手段によって、所望のキャビティー部分の減圧度が高く、湯口部附近が低い減圧分布になっているので、注湯にともなう減圧変化は小さく、また回復する作用も大きいので、より安定した注湯が可能になる。詳細は実施例９において説明する。【０１５０】
（手段６）
比重量γの溶湯を通気性鋳型に重力注湯する鋳造法において、該通気性鋳型のキャビティーのうちの一部である溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分の体積とほぼ等しい体積の溶湯を注湯開始後、通気性鋳型のキャビティーのうち少なくとも溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分の減圧度を、該所望のキャビティー部分への溶湯の流入口から所望のキャビティー部分の最上部までの高さＨによって決まる溶湯静圧γＨの絶対値以上の値の負圧状態とし、前記重力注湯された溶湯を略前記所望のキャビティー部分のみに溶湯を充填させ、前記所望のキャビティー部分への溶湯の流入口から該所望のキャビティー部分の最上部までの高さＨを保持した状態で凝固させることを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１５１】
本手段は手段４及び５と類似しているが、本手段では所望のキャビティー部分の体積とほぼ等しい体積の溶湯をまず注湯開始し、その後、減圧して所望のキャビティー部分のみに溶湯を充填する減圧鋳造法を提供する。
【０１５２】
本手段では注湯開始前には減圧を行わずに、まず所望のキャビティー部分の体積とほぼ等しいか又は若干大きな体積の溶湯を注湯開始する。その後適宜のタイミングで減圧を行い、少なくとも所望のキャビティー部分を溶湯静圧γＨ以上の負圧にすることによって、所望のキャビティー部分以外の部分に充填された溶湯を吸引して所望のキャビティー部分に充填させるものである。【０１５３】
そして、手段４及び５と同じように境界部が凝固して溶湯が流動しなくなるまでこの減圧度を保持する。かくして、本手段によっても手段４及び５と同じように所望のキャビティー部分への溶湯の流入口から該所望のキャビティー部分の最上部までの高さＨを保持した状態で所望のキャビティー部分のみに溶湯を充填できる。
【０１５４】
本手段は、手段４及び５において注湯前から減圧したことによって生じる注湯開始にともなう減圧変化に対する改善策を提供するものである。すなわち、本手段の特徴は注湯前には減圧を行わないで重力注湯し、溶湯がキャビティー内に入った後に減圧を開始する。
【０１５５】
このことによって、注湯開始にともなう鋳型キャビティーの減圧度の大きな変化は発生せず、静かに注湯し、その後に減圧して注湯された溶湯を吸引し、最終的に所望のキャビティーのみに溶湯を充填するのである。【０１５６】
溶湯が注湯開始にともなう減圧変化を受けないでキャビティーを充填することができることは、注湯の初期に起こり易い溶湯の乱れや、ガスの巻き込みなどの危険性が大幅に低減できることを意味している。したがって、減圧鋳造法に特有な欠陥を防止できる条件が整い易いことになる。【０１５７】
本手段は減圧を開始するタイミングと減圧度の上昇速度が重要である。注湯後可能な限り速やかに減圧を開始し、できる限りゆるやかな減圧の上昇速度で所望のキャビティー部分に充填を完了するようにする。減圧を開始するタイミングは必ずしも溶湯が静止するのを待つ必要はない。製品形状、キャビティー形状に応じて適宜のタイミングで減圧を開始することができる。鋳型条件や溶湯の温度、耐酸化性などの条件がよい場合には、溶湯を注湯後一度静止させた後に減圧して所望のキャビティー部分のみに充填することも可能である。【０１５８】
所望のキャビティー部分のみへの溶湯の充填は本手段でも手段４及び５でも可能であるが、いずれが適切であるかは、溶湯材質や、溶湯が酸化し易いかどうか、又は溶湯の過熱度などによって判断して用いるようにする。詳細は実施例１５において説明する。
【０１５９】
（手段７）
手段４乃至６いずれかに記載の減圧鋳造法において、通気性鋳型の少なくとも１つの外表面に、該外表面から鋳型内部へ向かう直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴を設け、通気性鋳型の外表面から減圧して鋳型内の前記複数の通気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンを形成し、通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して溶湯を注湯することを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１６０】
本手段は手段４乃至６いずれかに記載の減圧鋳造法において溶湯を所望のキャビティー部分のみに充填するにあたり、手段１の複数の通気穴を用いた減圧法を適用したものである。複数の通気穴による複数の部分減圧ゾーンを形成して、高精度な所定の減圧分布を創生しているので、所望のキャビティー部分のみへの溶湯の充填がより容易になる。詳細は実施例９、１３及び１４において説明する。
【０１６１】
（手段８）
手段４乃至６いずれかに記載の減圧鋳造法において、前記通気性鋳型の少なくとも１つの外表面に、該外表面から鋳型内部へ向かう複数の通気穴を設け、該複数の通気穴に対し個別に吸引又は送気して鋳型内の複数の通気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンを形成し、通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して溶湯を注湯することを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１６２】
本手段は手段４乃至６いずれかに記載の減圧鋳造法において溶湯を所望のキャビティー部分のみに充填するにあたり、手段２の複数の通気穴を用い個別に吸引又は送気した減圧法を適用したものである。これによって、より高精度な減圧分布が創生され、さらに所望のキャビティー部分のみへの溶湯の充填が容易になる。詳細は実施例１1において説明する。
【０１６３】
（手段９）
手段４乃至６いずれかに記載の減圧鋳造法において、通気性鋳型の少なくとも１つの外表面に、該外表面から鋳型内部へ向かう複数の通気穴を設け、該通気性鋳型の外表面の全体又は一部を仮想的に複数の鋳型セグメントに分割し、該複数の鋳型セグメントに対し個別に吸引又は送気して前記複数の通気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンを形成し、前記通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して溶湯を注湯することを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１６４】
本手段は手段４乃至６いずれかに記載の減圧鋳造法において溶湯を所望のキャビティー部分のみに充填するにあたり、複数の通気穴と手段３の仮想的に設けた型セグメントとを用いて個別に吸引又は送気した減圧法を適用したものである。これによって、複数の鋳型セグメントによる高精度な減圧分布が創生でき、所望のキャビティー部分のみへの溶湯の充填が容易になる。詳細は実施例１２において説明する。
【０１６５】
（手段１０）
手段４乃至９いずれかに記載の減圧鋳造法において、溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分とその他のキャビティー部分の境界部付近に、非通気性又は鋳型の通気度よりも低い通気度を有しかつ溶湯の熱によって消失又は融解する通気封止部材を設置して通気性鋳型の減圧を行いながら溶湯を注湯することを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１６６】
本手段では手段４乃至９に記載の減圧鋳造法において、所望のキャビティー部分の減圧度を安定して高めるために、境界部付近に非通気性又は鋳型よりも通気性が低く、かつ溶湯の熱によって消失又は融解する通気封止部材を設置して鋳型の減圧を行うようにする。
【０１６７】
通気封止部材は例えば樹脂材料や金属材料などの非通気性材料でかつ溶湯の熱によって消失又は融解する材料を用いる。また、鋳型よりも低い通気性を有する材料、例えば布、紙などでもよい。【０１６８】
通気封止部材の配置する位置は境界部付近としたが、その位置を湯口側又は製品側に適宜に変えることは差し支えない。要は通気封止部材で所望のキャビティー部分とその他のキャビティー部分を減圧時に圧力的に分離することである。【０１６９】
消失又は溶解するとは、溶湯温度よりも低い融点のものである。有害なガス等を発生しない、また溶解残渣が残りにくいものであればよい。【０１７０】
本手段の通気封止部材の作用、効果は、ひとつには注湯前の所望のキャビティー部分の減圧度を速やかにかつ安定に保つことと、もうひとつは注湯開始にともなう湯口付近の減圧変化が少なくとも溶湯が通気封止部材に到達するまでは所望のキャビティー部分の減圧度に影響しないようにすることである。この結果、所望のキャビティー部分の減圧度を安定してγＨ以上に保つことができるのである。詳細は実施例１６において説明する。【０１７１】
（手段１１）
手段１０記載の減圧鋳造法において、通気封止部材は溶湯と接した後、消失又は融解までの時間が２秒以上５秒以下であることを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１７２】
本手段では手段１０において用いた通気封止部材が溶湯と接した後、消失又は融解までの時間が２秒以上５秒以下である部材を用いる。
【０１７３】
この意味は、先にも述べたように減圧状態から注湯を開始すると、減圧度が大きく変化するので、その影響を防止するために、注湯した溶湯が所望のキャビティー部分以外の部分を充填した状態で２秒〜５秒の間一度溶湯を静止させ、その後、通気封止部材の消失又は融解を待って、静かにγＨに減圧された所望のキャビティー部分に流入するようにしたものである。【０１７４】
これによって、最初から減圧した鋳型に注湯しても、注湯開始にともなって溶湯が受けた減圧変化の影響を一度溶湯を静止させることによって静圧状態に回復させ、静かに所望のキャビティー部分を充填することができるのがひとつの作用である。また、もうひとつの作用は、溶湯を静止させることによって、この間に溶湯中の介在物やガスを浮上分離することである。通気封止部材が消失するまでの時間を２秒以上とした理由は、この静圧状態の回復と介在物及びガスの浮上のための時間をとるためである。また、５秒以下としたのは、これ以上長くなると溶湯の温度低下による湯廻り性が悪化すること、及び溶湯の酸化による酸化物が発生するためである。詳細は実施例１７において説明する。【０１７５】
（手段１２）
手段４乃至１１いずれかに記載の減圧鋳造方法において、溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分とその他のキャビティー部分の境界部付近に、溶湯よりも比重の小さい耐火材料よりなる溶湯遮断部材を境界部付近のキャビティー下部に設けた凹部に設置しておき、注湯完了後に溶湯遮断部材が浮力によって浮上し、境界部付近の溶湯を遮断することを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１７６】
本手段では溶湯よりも比重の小さい耐火材料よりなる溶湯遮断部材を前記境界部分付近のキャビティー下部に設けた凹部に設置しておき、注湯完了後に溶湯遮断部材が浮力によって浮上し、境界部分付近の溶湯を遮断するようにする。【０１７７】
この溶湯遮断部材は溶湯が所望のキャビティー部分に充填が完了した後、境界付近が凝固して流出しなくなるまでの減圧保持時間を短縮するために設けるものである。【０１７８】
すなわち、この溶湯遮断部材は注湯中は溶湯の流れを妨げないようにキャビティー下部の凹部に設置しておき、注湯完了後に浮力で浮き上がり、その部分を遮断するものである。これによって、所望のキャビティー部分に溶湯を充填した後に減圧を下げる又は止めた場合でも、γＨの溶湯静圧がこの溶湯遮断部材を押して鋳型に密着させて溶湯の流出を防ぐのである。【０１７９】
この溶湯遮断部材によって注湯完了後に即時に減圧を完全に止めることはできないとしても、溶湯は溶湯遮断部材と接することによって急速に凝固して表皮を形成して、減圧保持時間を大幅に短縮できる。【０１８０】
この溶湯遮断部材にはできるだけ熱容量の大きな材料を使うことによって、凝固速度を速めることが可能である。例えば、通常のけい砂に比べ比重の大きなジルコン砂などを用いると、凝固速度を２倍程度に早めることもできる。【０１８１】
以上のように、溶湯遮断部材を設置することによって、所望のキャビティー部分に充填した溶湯の減圧保持時間を短縮することができる。詳細は実施例１８において説明する。【０１８２】
（手段１３）
手段４乃至９いずれかに記載の減圧鋳造法において、溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分とその他のキャビティー部分の境界部付近のキャビティー下部に設けた凹部に、非通気性又は鋳型の通気度よりも低い通気度を有しかつ溶湯の熱によって消失又は融解する通気封止部材と溶湯よりも比重の小さい耐火材料よりなる溶湯遮断部材を一体化した封止遮断部材を設置して鋳型の減圧を行いながら溶湯を注湯することを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１８３】
本手段では、手段４乃至９の減圧鋳造法において、所望のキャビティー部分の減圧度を効率的に高めるために用いた手段１０及び１１の鋳造法における通気封止部材と、手段１２の減圧鋳造法において用いた溶湯遮断部材を一体化した封止遮断部材を境界部付近に設置した。
【０１８４】
すなわち、例えば、上部を通気封止部材とし、下部を溶湯遮断部材として境界部付近の凹部に設置するのである。そして、通気封止部材は減圧中の通気を封止して所望のキャビティーの減圧を安定して高め、溶湯遮断部材は注湯後に浮上して境界付近を遮断する作用をするのである。【０１８５】
以上のように、両部材を一体化したので、２つの機能を具備した部材を凹部に設置するだけで、通気封止と湯道遮断の両作用を行わせることができる。これによって通気封止と湯道遮断に必要な部材の設置が容易になる。詳細は実施例１９において説明する。【０１８６】
（手段１４）
手段４乃至１３いずれかに記載の減圧鋳造法において、通気性鋳型の外表面から溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分とその他のキャビティー部分の境界部付近に向けて通気穴及び／又は冷却穴を設けておき、注湯が完了した後、該通気穴及び／又は冷却穴から吸引又は送気することによって、前記境界部付近の凝固を促進させることを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１８７】
本手段では手段１２と同じ目的で所望のキャビティー部分に充填した溶湯を速やかに凝固させるために、境界部付近に通気穴及び／又は冷却穴を設けておき、注湯完了後にこの通気穴及び／又は冷却穴を通して吸引又は送気することによって、境界付近の凝固を促進する減圧鋳造法を提供する。
【０１８８】
この通気穴及び／又は冷却穴は鋳型外表面から境界部付近に向かって又は境界部付近の近傍に設けるものである。通気穴は減圧用に用いるもので、冷却穴は冷却用に用いるものである。通気穴と冷却穴は別々に設けてもよいし、兼用にしてもよい。通気穴と冷却穴の直径は可能な限り大きく、また深さは境界付近のキャビティーに貫通しない程度にできる限り深く設ける方が吸引又は送気による冷却効果が大きい。【０１８９】
なお、吸引又は送気することで冷却するが、できれば圧縮空気を送気する方が単位時間あたりに多量の空気を送気できるので凝固までの時間を短縮できる。【０１９０】
また、手段１２の溶湯遮断部材と併用すれば個々の手段よりも迅速に境界付近の凝固を完了させることができる。
【０１９１】
本手段及び手段１２によって注湯完了後、境界付近を速やかに凝固させることが可能となり、減圧保持時間を短縮でき、所望のキャビティー部分のみへ溶湯を充填する減圧鋳造法の生産効率を高めることができる。詳細は実施例２０において説明する。
【０１９２】
（手段１５）
手段１乃至１４いずれかに記載の減圧鋳造法において、前記通気性鋳型の外表面から、鋳型内にセットした中子の巾木部分及び／又は鋳型の合せ面に連通する送気穴を設け、該送気穴に圧縮空気を送気しながら溶湯を注湯することを特徴とする減圧鋳造法である。
【０１９３】
一般に減圧鋳造法においては、キャビティーが減圧されることによって、中子巾木部や上下型合せ面の隙間に溶湯が浸入し、バリが発生し易いという問題がある。特に中子の巾木部は巾木クリアランスが大きいときや、中子セットが片寄ったりしたときなどには発生し易い。本手段は鋳型の隙間に発生するバリの対策を備えた減圧鋳造法を提供するものである。【０１９４】
本手段においては通気性鋳型の外表面から、鋳型内にセットした中子の巾木部及び／又は上下型合せ面に連通する送気穴を設け、この送気穴を通して圧縮空気を送気することによって溶湯の該部隙間への浸入を防止する。【０１９５】
その作用を説明する。通常の減圧鋳造法ではキャビティーのすべての部分が減圧状態になるので、中子巾木部及び鋳型合せ面の隙間に溶湯が吸引されて浸入し易い。これに対し、この部分に圧縮空気を送気して隙間が負圧にならないように、また圧縮空気を隙間からキャビティーに吹き出すことによって、若干正圧状態として積極的に溶湯の浸入を止めるのようにするものである。【０１９６】
隙間へ侵入する溶湯の駆動力は、溶湯の静圧による圧力と減圧度を加えたものである。したがって、これ以上の正圧を送気して浸入防止の力を作用させれば溶湯の浸入は阻止できることになる。また、圧縮空気の冷却作用によって溶湯先端は冷されて、溶湯の流動性が低下し隙間に侵入しにくくなる。【０１９７】
圧縮空気の圧力は、大きすぎるとキャビティー内の溶湯に空気の巻き込みを生じ、鋳造欠陥の原因となるので、減圧による吸い込みを消し、かつ溶湯静圧に打ち勝つ程度の適度な正圧とする。【０１９８】
本手段によって、減圧鋳造法におけるバリの発生を防止することができる。この結果、手段４乃至９によって得られる所望のキャビティー部分のみの鋳造品と相俟って、バリの少ない又はバリのない鋳造品が得られ、後工程での仕上作業が大幅に削減されるものである。詳細は実施例１８において説明する。
【０１９９】
（手段１６）
手段１乃至１５いずれかに記載の減圧鋳造法において、鋳鉄溶湯を注湯するにあたり、注湯温度を１３００℃以下としたことを特徴とする減圧鋳造法である。 
【０２００】
本手段では、凝固時の黒鉛化膨張によって押湯なしで健全な鋳物を鋳造できる可能性がある鋳鉄溶湯を注湯する場合に、押湯なし鋳造を確実にする減圧鋳造法を提供する。【０２０１】
一般に減圧鋳造法は湯流れ性がよいのであるから、通常の無減圧の鋳造法よりも低温で注湯して十分に鋳型キャビティーを充填できるはずであるが、実際は無減圧の鋳造方法と同程度の温度で注湯が行われているのが現状である。そのため、大きなコスト低減の要素を見逃している。【０２０２】
そこで手段１乃至１３の減圧鋳造法によって、注湯中に溶湯の乱れのない安定した湯流れが得られたので、注湯温度を下げても湯廻り不良やガス欠陥の危険性少ない状態で溶湯の充填が可能となったことから、注湯温度を低くしたのである。すなわち、鋳鉄鋳物の場合、注湯温度は一般に１４００〜１４５０℃であるが、本手段の減圧鋳造法においては１３００℃以下とした。
【０２０３】
この低い注湯温度の効果は次のような凝固時の収縮と膨張の収支計算によって明らかになる。ＣＥ値＝４.５付近の球状黒鉛鋳鉄溶湯の場合、注湯温度の融液状態から共晶凝固点である約１１５０℃まで、液体収縮（負の値で示す）する。その値は１００℃につき約−１.５％である。すなわち、１４００℃での注湯では（１４００−１１５０）×（−１.５）／１００＝−３.７５％である。１３００℃での注湯では（１３００−１１５０）×（−１.５）／１００＝−２.２５％である。つまり、注湯温度を１００℃下げることによって１.５％分だけ液体収縮を減らすことができる。【０２０４】
一方、鋳鉄は共晶凝固にともなって黒鉛晶出による約６.００％の膨張と、オーステナイト晶出による約３.３０％の収縮が発生する。【０２０５】
以上の収縮と膨張をすべて合計すると、１４００℃注湯では−３.７５％＋６.００％−３.３０％＝−１.０５％である。すなわち、１.０５％の収縮となる。つまり、鋳物製品部は何らかの溶湯補給をしないと引け巣欠陥が残ることを意味している。このように、通常の注湯温度ではこの収縮分を補うための押湯が必要である。【０２０６】
次に本手段による１３００℃注湯の場合を計算してみる。この場合は、−２.２５％＋６.００％−３.３０％＝＋０.４５％である。すなわち、０.４５％の膨張となる。つまり、鋳物製品は何らの溶湯の補給を受けないでも引け巣は発生しないことになり、押湯なしで健全な鋳物が得られる鋳造が可能ということである。【０２０７】
なお、収縮と膨張の上記計算は単純に溶湯のみの収縮と膨張をもとに計算したもので、実際の鋳造では、鋳型の膨張や鋳物製品の形状などによって、上記計算通りにはならない。しかし、通常の１４００〜１４５０℃の注湯温度を１３００℃以下に下げることにより、１.５〜２.２５％以上の液体収縮分補給をしたことと同等の効果があるという事実は、引け巣のない健全な鋳物の製造に極めて重要なことである。注湯温度の下限値は材質や鋳物形状、大きさにもよるが、１２５０℃程度までは可能である。【０２０８】
以上のように、適正な減圧分布を創生し、安定した湯流れを実現した上で、注湯温度を通常の１４００〜１４５０℃から１３００℃以下にすることによって、押湯なしで健全な鋳物の鋳造が可能となるので、先の所望のキャビティー部分として製品部のみに溶湯を充填すればよいことになり、大幅な溶湯節減になる。また、押湯なしでよいということは、押湯があった空間に製品を余分に込めることができ、さらに高い注入歩留りが得られる。また、注湯温度を従来より下げられるということは、それに対応した温度分だけ溶解温度が下げられることになるので、溶解費の面でも大幅な原価低減となるものである。詳細は実施例２２において説明する。【０２０９】
（手段１７）
手段２、３及び８乃至１６いずれかに記載の減圧鋳造法において、注湯後に通気性鋳型の外表面から内部へ向けて設けられた複数の通気穴、冷却穴及び鋳型セグメント等の各部を通して吸引又は送気されるガス体の流量を制御して、充填された溶湯の所望の部位から順次凝固を進行させることを特徴とする減圧鋳造法である。
【０２１０】
本手段では注湯時に使用した減圧手段をそのまま利用して、注湯後に冷却の制御を行う減圧鋳造法を提供する。【０２１１】
通常の減圧鋳造法では注湯完了後は減圧を止めるか、又は単に吸引を続けるかのいずれかである。つまり注湯後の冷却制御はまったく行なわれていない。本手段では減圧に用いた前記通気穴、冷却穴及び鋳型鋳型セグメント（以下通気穴等と称する）を利用して積極的に吸引又は送気を行って冷却を制御し、所望の部位から順次凝固を進行されるようにする。【０２１２】
すなわち、早く凝固させたい部分の通気穴等に強い吸引又は送気を行って、他の部分よりも早く凝固を進行させる。また、遅く凝固させたい部分の通気穴等に弱い吸引又は送気を行う、又は吸引も送気も行わないようにする。これによって、各部の凝固順序を制御することができる。【０２１３】
この場合、通気穴等の位置、大きさ、深さを勘案してそれぞれの通気穴の吸引又は送気の強さを決定する。これが通気穴等の穿孔時に位置、大きさ、深さを変えておいたもうひとつの理由である。【０２１４】
注湯後の冷却過程での各通気穴等からの吸引又は送気の流量は、減圧時の減圧のための吸引又は送気とは異なる。つまり、減圧の時に強い吸引又は送気を行なった通気穴等が必ずしも注湯後に強い吸引又は送気を行うとは限らない。注湯後の吸引又は送気の目的は冷却による望ましい凝固順序をつくることであるので、早く凝固させたい部分の通気穴等に強い吸引又は送気を行うのである。【０２１５】
また、鋳型の穿孔時に、減圧に用いる通気穴と冷却に用いる通気穴及び／又は冷却穴を別々に穿孔しておき、減圧時には減圧用の通気穴を利用し、冷却時には冷却用の通気穴及び／又は冷却穴を利用するようにすれば、極めて効率よく減圧と冷却を行うことができる。【０２１６】
吸引と送気では、送気の方が高い圧縮空気を使って多量の送気ができるので、吸気よりも高速の冷却が可能である。【０２１７】
この手段によって、早く凝固させたい所望のキャビティー部分の凝固を進行させることが可能となるので、例えば、引け巣が残り易い孤立厚肉部を優先的に凝固させて引け巣を減少させることができる。【０２１８】
また、製品の一方の端から押湯側又は湯口側へ順次凝固させる、いわゆる指向性凝固も可能である。この指向性凝固によって、収縮の不足分が順次補給されることになり、押湯からの給湯はわずかでも又はなくとも製品の健全性は確保され易い条件を得ることができる。【０２１９】
このような所望の部位から順次凝固させる方法としては、従来はチラー（冷し金）によって局部的に冷却する程度であって、十分な指向性凝固は得られていなかった。【０２２０】
本手段によって、高精度に制御された状態で所望の部位から順次凝固が可能となり、鋳物の健全性が大幅に向上する。また、押湯なしで健全な鋳物を鋳造できる可能性も大いに高めることができる。これは任意の位置に、直径と深さの異なる複数の通気穴等を設けて各通気穴から吸引又は送気を行った効果である。詳細は実施例２３において説明する。【０２２１】
（手段１８）
手段２、３及び手段８乃至１６いずれかに記載の減圧鋳造法において、注湯後に通気性鋳型の複数の通気穴、冷却穴及び鋳型セグメント等の各部から吸引排出されるそれぞれのガス体の温度、又は温度と流量のデータをもとに、前記通気性鋳型に充填された溶湯の冷却状態を推算し、通気性鋳型の各部への吸引流量及び／又は送気流量を制御することによって溶湯の冷却状態を制御することを特徴とする減圧鋳造法である。
【０２２２】
本手段では手段１７に続き、さらに高精度の凝固制御を行う減圧鋳造法を提供する。すなわち、鋳型の各通気穴等から吸引排出されるガス体の温度、又は温度と流量のデータによって充填された溶湯の冷却状態を推算し、その結果にもとづいて各通気穴等の吸引又は送気の流量を制御して、溶湯の冷却状態を制御する減圧鋳造法である。
【０２２３】
本手段に利用するガス体は減圧時に吸引されるもの及び注湯後に冷却過程で吸引されるものの両方である。これらのガス体の温度のみでも各部の凝固状態をある程度の精度で推算することは可能である。これに流量のデータを加えればさらに高精度な推算が可能である。【０２２４】
従来の減圧鋳造法における通気穴等のない鋳型では、鋳型全体から吸引するので、全体としての平均温度はわかっても、キャビティー各部の温度分布又は冷却状態を推算することはできなかった。【０２２５】
本手段では鋳型に複数の通気穴等を設け、又は鋳型外表面をセグメントに分割して個別に吸引を行うことによって、各部のガス体の温度及び流量のデータが得られることが、このような冷却制御法を適用した減圧鋳造法を可能にしたのである。このような減圧鋳造法は全く新規なものである。これによって従来技術では注湯後には減圧を止めるか又は単に吸引をして鋳型内で無制御に冷却がなされていたものが、上記のように高精度に制御された冷却過程によって鋳造技術の革新がなされる。詳細は実施例２４において説明する。【０２２６】
（手段１９）
手段２、３及び手段８乃至１７いずれかに記載の減圧鋳造法において、注湯後に前記通気性鋳型の複数の通気穴、冷却穴及び鋳型セグメント等の各部から吸引排出されるそれぞれのガス体の温度、又は温度と流量のデータをもとに、前記通気性鋳型に充填された溶湯の冷却状態を推算し、前記通気性鋳型の各部への吸引流量及び／又は送気流量を制御することによって溶湯の冷却状態を制御して、前記充填された溶湯の最終凝固組織を調整することを特徴とする減圧鋳造法である。
【０２２７】
本手段では手段１８によって温度、又は温度と流量のデータによって高精度な冷却制御を適用した減圧鋳造法が可能になったので、これを利用して凝固領域とその後の組織的な変態領域の冷却を制御して、最終の凝固組織を調整する減圧鋳造法を提供する。
【０２２８】
例えば、鋳鉄では共晶凝固速度によって黒鉛粒数やオーステナイト結晶粒が変化し、また共析変態領域の冷却制御によってパーライトの組織変化や、パーライト／フェライト量比の変化などが起こる。【０２２９】
従来からこのような組織調整は溶湯の化学成分を変えたり、又は一度鋳物を凝固完了させ、再加熱して所定の温度に保持した後、所定の冷却速度で冷却することによって行なわれていた。【０２３０】
本手段では注湯完了後の鋳型内の冷却過程で、例えば鋳鉄では共晶凝固領域及び／又は共析変態領域を、通気穴を利用して吸引又は送気することによって冷却制御を行い、従来の化学成分の調整や熱処理によって得られるものと同様な組織を得るようにしたものである。【０２３１】
この結果、同じ化学成分の溶湯を注湯しても、本手段により冷却速度を制御することによって、異なった所望の金属組織の鋳物を得ることができる。つまり、少ない種類の元湯成分で各種グレードの材質が生産できることになり、操業上多大の効果をもたらすことである。また、熱処理も不要に成り、エネルギーコスト低減及び工程省略が可能となる。詳細は実施例２５において説明する。【０２３２】
（手段２０）
手段１乃至１９いずれかに記載の減圧鋳造法において、注湯後、注湯口又は湯口部を、非通気性部材又は鋳型よりも通気性の低い部材で塞いで溶湯の凝固まで減圧を行うことを特徴とする減圧鋳造法である。
【０２３３】
減圧鋳造法では注湯前の状態から注湯後の溶湯充満までの間、減圧度を安定に保つことが重要である。しかし、前述の通り、注湯にともなって注湯口又は湯口部が大気に開放されるのでその部分の減圧度が大きく低下し、鋳型キャビティーの減圧度も変化を受け易くなる。【０２３４】
本手段では、その改善方法を付加した鋳造法を提供する。すなわち、注湯後、注湯口又は湯口部を、非通気性部材又は鋳型よりも通気性の低い部材で塞いで溶湯の凝固まで減圧を行うようにする。これによって、鋳型キャビティーは再度注湯前とほぼ同じ密閉状態になり、その結果、減圧度を安定に保つことができる。また減圧装置の容量を小さくすることもできる。【０２３５】
特に所望のキャビティーのみに溶湯を充填する手段４乃至１４いずれかに記載の減圧鋳造法においては、注湯後も所望のキャビティーの減圧度をγＨ以上に保持する必要があるので本手段は有効である。詳細は実施例２６において説明する。
【０２３６】
（手段２１）
手段１乃至２０いずれかに記載の減圧鋳造法において、通気性鋳型から吸引排出されたガス体を、熱交換器で熱交換させる、及び／又は溶解材料の予熱に供することによって溶湯の熱を回収することを特徴とする鋳造システムである。
【０２３７】
本手段では注湯から冷却の過程を通じて吸引排出されるガス体のもつ熱を回収して利用する鋳造システムを提供する。【０２３８】
本手段では、鋳型から吸引排出されるガス体を熱交換器に導き別の流体に熱交換して回収するようにする及び／又はガス体を直接、溶解原材料の予熱に利用することによって回収するようにする。【０２３９】
従来、一般の無減圧鋳造法及び減圧鋳造法のいずれの場合でも、注湯された溶湯のもっている熱のほとんどは鋳型材に与えられている。そのため、鋳型材は高温になり、これを再利用するには水や空気で冷却する工程が必要である。また、高温の鋳物も冷却が必要である。つまり、溶解過程で溶湯に与えられた熱は全く回収されずに最終的には空気中に放散されている。つまり、現在のどの鋳造法においても溶湯の熱の回収率はほとんどゼロである。【０２４０】
本発明の減圧鋳造法においては、注湯完了後も冷却を制御するためにガス体の吸引排出を続けるので、溶湯の熱のかなりの部分はこのガス体の熱として排出される。したがって、この熱を熱交換器を通して、及び／又は直接、溶解原材料の予熱に利用することによって、従来空気中に放散されていた熱の一部が回収できるようにする。【０２４１】
以上のように、本手段によって、鋳物工場全体をエネルギー効率の高い生産形態にすることができ、生産コストの面でも、また近年とみに問題となっているＣＯ2の削減の面でも、多大の効果をもたらすものである。詳細は実施例２７において説明する。【０２４２】
（手段２２）
鋳型の外表面に載置して吸引減圧を行う装置であって、鋳型外表面に当接させる開口端を有する複数の減圧ボックスを鋳型の外表面に対して垂直方向に昇降する手段に取付けるとともに、前記複数の減圧ボックスのそれぞれに減圧装直に連通した吸引口、又は該吸引口と空気圧縮装置に連通した送気口を設け、該吸引口、又は該吸引口と送気口を流れるガス体の流量を個別に制御する流量制御手段を有し、該流量制御手段によって所定の減圧分布を創生することを特徴とする減圧鋳造装置である。
【０２４３】
本手段では手段１乃至２０に用いる鋳型外表面からの減圧鋳造装置を提供する。
【０２４４】
まず本装置の構成について述べる。本装置は鋳型外表面に当接させる開口端を有する複数の減圧ボックス、これを昇降する手段、複数の減圧ボックスのそれぞれに具備された減圧装置に連通した吸引口又は／及び空気圧縮装置に連通した送気口、及び吸引口と送気口を流れるガス体の流量を個別に制御する流量制御手段から構成されている。【０２４５】
次に構成要素の態様について述べる。複数の減圧ボックスは一端を開口し、鋳型に対し垂直方向に昇降する昇降手段に取り付けられている。複数の減圧ボックスを昇降手段によって鋳型外表面に載置し、その開口端を鋳型外表面に当接して用いる。この際、鋳型外表面の通気穴の有無は問はないが、好ましい減圧分布を得やすくするためには通気穴がある方が望ましい。【０２４６】
複数の減圧ボックスはそれぞれが離隔していてもよいし、連接していてもよい。離隔した場合は手段１及び２に記載した減圧鋳造法に適用し、連接した場合は手段３に記載した減圧鋳造法に適用する。
【０２４７】
また、それぞれ減圧ボックスには減圧装置に連通した吸引口又は／及び空気圧縮装置に連通した送気口が設けられている。そして、その吸引口と送気口を流れるガス体の流量を個別に制御する流量制御手段が設けられている。【０２４８】
次に本装置の作用について述べる。本装置は主として吸引によって注湯前から注湯完了までの減圧を行う装置であるとともに、注湯完了後に吸引及び／又は送気によって充填された溶湯の冷却制御を行う装置である。【０２４９】
まず、減圧する時は、複数の減圧ボックスを昇降手段によって鋳型外表面に載置し、その開口端を鋳型外表面に当接する。そして、所望の減圧ボックスの吸引口及び／又は送気口から吸引及び／又は送気を行って鋳型の減圧をする。この工程は減圧が目的であるので、吸引が主となる。送気はより好ましい減圧分布を得たい時に、減圧を下げたい部位に対して行う程度で、主として吸引によって減圧する。【０２５０】
注湯完了後はこのまま鋳型に載置し当接して冷却制御に用いることができる。すなわち、早く凝固させたい部位の吸引及び／又は送気を強くし、その他の部位を弱く又は吸引送気なしとすることによって、所望の凝固順序を得ることができるのである。これによって、いわゆる指向性凝固が可能となる。【０２５１】
また、凝固が完了した後は、引き続き少なくとも金属組織的な変態領域を通過する温度まで、金属組織の調整のために吸引及び／又は送気を行うことができる。すなわち、特に金属組織の変態が起こる温度領域に対して吸引送気の流量を制御して、適宜の冷却速度で冷却を進行させるのである。例えば、鋳鉄鋳物の場合は、共析変態の起こる８３０〜７００℃の範囲の冷却制御が重要で、これによってパーライト及びフェライトの組織調整が可能である。【０２５２】
なお、注湯完了後の冷却制御においては、吸引よりも送気の方が冷却効果を大きくすることができる。それは、圧縮空気の方が簡単に高圧で多量の空気を鋳型内へ供給できるからである。したがって、冷却過程では送気を主として用い、吸引を補助具的に用いるようにすれば所望の冷却パターンを得ることが容易になる。【０２５３】
吸引口及び送気口を流れる流量は、それぞれに設けられた流量制御装置によって制御される。この際、制御方法は簡単には前もって決められた各減圧ボックスの吸引送気量に従って行うことができる。また、もっと高精度に制御したい場合は、手段１８に記載の冷却制御方法によって、各減圧ボックスからのガス体の温度、又は温度と流量の値にもとづいて制御することもできる。
【０２５４】
本装置によって吸引排出されるガス体は、手段２１に記載の溶湯の熱を有効に利用する鋳造システムに用いられる。
【０２５５】
以上のように、本装置は鋳型の選択された部位から吸引及び／又は送気を行うことができる装置であり、注湯時にはキャビティー内に所定の減圧分布を創生し、かつ冷却過程では所望の冷却パターンを得ることができるものである。この結果、従来の減圧鋳造法が単に減圧して注湯するという鋳造法であったものが、本装置と前記各手段を用いることによって、減圧と冷却が制御できる鋳造法へと大きく革新することができるのである。詳細は実施例２８において説明する。【０２５６】
（手段２３）
手段２２記載の減圧鋳造装置において、前記複数の減圧ボックスの位置が鋳型の外表面に対し平行な面で自在に変えられるようにしたことを特徴とする減圧鋳造装置である。
【０２５７】
本手段では手段２１の吸引送気装置の複数の減圧ボックスの位置が鋳型の外表面に対し平行な面で自在に変えられるようにした。すなわち、複数の減圧ボックスを鋳型外表面に対しＸＹＺの３方向に自在に動かせるようにしたものである。
【０２５８】
手段２１の装置では複数の減圧ボックスは鋳型外表面に垂直方向のみ昇降できるようになっており、鋳型外表面に平行な面での自在性は規定していなかった。すなわち、通気穴を鋳型外表面の固定した位置に設ける場合に適用するものであった。
【０２５９】
本手段によって、複数の減圧ボックスは鋳型外表面の任意の位置に当接できるようになったので、鋳型外表面に設ける通気穴は任意の個所に設けることができるようになった。【０２６０】
本手段によって、鋳型外表面の通気穴を設ける位置の自由度は大きくなり、所望の減圧勾配を得るのには便利になる。しかし、装置面では手段２２の装置に比べて複雑になり、また複数の減圧ボックスを鋳型外表面に載置する際に、任意の位置に設けられた複数の通気穴に合せる必要があり、そのための作動時間を要するという短所もあることを考慮して用いるべきである。【０２６１】
その点、手段２１記載の吸引送気装置は固定した位置に複数の減圧ボックスを設けており、それに対応した位置に設けられた通気穴に当接して用いるので簡便である。いずれがよいかは製造する鋳物の大きさ、形状、材質、数量等の条件によって決めるべきである。詳細は実施例２６において説明する。
【発明の効果】
【０２６２】
本発明によって次のような効果が得られた。【０２６３】
通常の通気性鋳型を用いて簡単に高効率の生産が可能な連続ラインが構成できる減圧鋳造法を提供した。これによって減圧鋳造法の汎用化が図れ、鋳物製造全般の高精度化が可能となった。
【０２６４】
手段１乃至３及び手段７乃至９によって、（１）製品毎の個別対応及び複数個込めへの対応が容易にでき、高効率連続ラインに適応可能な減圧鋳造法を提供した。
【０２６５】
手段１乃至３によって、（２）鋳型キャビティー内に高精度な所定の減圧分布を創生した減圧鋳造法を提供した。これによって高精度な減圧鋳造法が確立でき、薄肉品、複雑品の鋳造がさらに容易になった。また、複数個込めにも容易に対応できるようになった。
【０２６６】
変更
手段４乃至１４、及び手段２０によって、（３）鋳型キャビティーのうち、所望キャビティーのみに溶湯を充填する減圧鋳造法を提供した。これによって極めて高歩留りの減圧鋳造法が確立できるとともに、解枠以降の後工程が大幅に簡略化された。
【０２６７】
変更
手段１６乃至１９及び手段２１によって、（４）注湯後から凝固、冷却、解枠までの過程を制御して高効率、高精度な減圧鋳造法を提供した。これによって溶湯の熱エネルギーを十分回収して鋳造コストの低減に大きく貢献した。また、環境面で大幅な改善が図れた。
【０２６８】
さらに手段１５及び１６によって、（５）バリを防止できる減圧鋳造法並びに低温注湯する減圧鋳造法を提供した。これによって、バリが発生しない、又は押湯の不要な減圧鋳造法が確立された。
【０２６９】
また手段２２及び２３によって、（６）本発明の減圧鋳造法に用いる装置を提供した。これによって本発明の減圧鋳造法が容易に実施できるようになった。
【０２７０】
以上の結果、従来特殊な鋳造法としてほとんど特殊材質、薄肉品、及び複雑品のみ適用されていた減圧鋳造法が一般の製品にも簡単に適用できるようになった。また、従来の減圧鋳造法が単に減圧して注湯するという鋳造法であったものが、本発明を用いることによって、減圧して注湯し、さらに凝固及び冷却も制御できる鋳造法へと大きく革新することができた。【０２７１】
また、本発明によって、鋳造は他の工法に比べコスト面及び品質面で優れた製造法として広く活用できるようになった。また、従来から危惧されていた鋳造技術の後進性を打破し、注湯から冷却、解枠まで一貫した制御によって、高効率かつ高品質な鋳物製造が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０２７２】
発明を実施するための最良の形態は、手段１記載のように鋳枠の上面及び／又は下面にエヤーシール部材を設けた鋳枠に造型された通気性鋳型を定盤上に置き、手段４記載のように該通気性鋳型の少なくとも１つの外表面の全体又は一部を仮想的に複数のセグメントに分割して、該複数のセグメントのうち選択された位置に鋳型の外表面から内部へ向かう直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴を設け、手段２３記載の吸引送気装置によって該複数のセグメントに対し個別に吸引又は送気して該複数の通気穴の周囲に複数の部分減圧ゾーンを形成し、前記通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して、手段１７に記載のように低温で、かつ手段５乃至１０記載のように溶湯を所望キャビティーのみに注湯し、その後、手段１８乃至２０記載のように指向性凝固、冷却制御、凝固組織調整、及び溶湯の熱を回収することを行う減圧鋳造法である。【０２７３】
以下実施例により本発明を詳細に説明するが、これら実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【０２７４】
図１に実施例１を示す。本実施例では、エヤーシール部材と気密部材として減圧フードを使用した減圧鋳造法を説明する。
【０２７５】
発明を実施するための最良の形態は、鋳枠の上面及び／又は下面にエヤ−シール部材を設けた鋳枠に造型された通気性鋳型を定盤上に置き、手段３記載のように該通気性鋳型の少なくとも１つの外表面の全体又は一部を仮想的に複数のセグメントに分割して、該複数のセグメントのうち選択された位置に鋳型の外表面から内部へ向かう直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴を設け、手段２２記載の減圧鋳造装置によって該複数のセグメントに対し個別に吸引又は送気して該複数の通気穴の周囲に複数の部分減圧ゾーンを形成し、前記通気性鋳型のキャビティーに所定の減圧分布を創生して、手段１６に記載のように低温で、かつ手段４乃至９記載のように溶湯を所望キャビティーのみに注湯し、その後、手段１７乃至１９記載のように指向性凝固、冷却制御、凝固組織調整、及び溶湯の熱を回収することを行う減圧鋳造法である。
【０２７６】
鋳型４のキャビティー１１は製品部１２、押湯部１３、湯道部１４、及び湯口部１５から構成されている。【０２７７】
型合せされた鋳型４の上枠２の上面に非通気性材料よりなる気密部材として減圧フード１６を載置する。減圧フード１６には１個所吸引穴１７が設けられており、ここに減圧装置６９に連通された吸引管１８を昇降手段１９によって挿入して減圧を行う。なお、鋳型砂の吸い込みを防止するために吸引管の途中に適宜のフィルター（図示せず）を設けることが望ましい。【０２７８】
また、吸引穴１７と吸引管１８との間の気密を保つために耐熱性のパッキン２０が取付けられている。減圧フード１６の注湯口２１に相当する部分も開口されており、気密を保つため発泡樹脂２２で覆われている。【０２７９】
次に本構成で作用、効果を説明する。まず、鋳型全体の気密性については、定盤１０と下枠３の接面はエヤーシール部材９によって気密が保たれている。また、上下鋳型５、６の合せ面もエヤーシール部材８によって気密が保たれている。また、上枠２と減圧フード１６の接面も同じくエヤーシール部材７によって気密が保たれている。【０２８０】
そして、吸引穴１７と吸引管１８の間はパッキン２０によって気密が保たれている。また、減圧フード１６のもうひとつの開口した部分である注湯口２１は発泡樹脂２２で塞がれて気密が保たれている。【０２８１】
したがって、鋳型全体は上下鋳枠２、３、定盤１０、減圧フード１６及びその接面のエヤーシール部材７、８、９、並びに吸引穴１７と吸引管１８の接面のパッキン２０及び注湯口２１の発泡樹脂２２によって気密が保たれている。すなわち、これらの構成要素で従来の全体減圧鋳造法に用いられる気密容器と同様の気密機能を有するものが得られたことになる。なお、パッキン２０及び発泡樹脂２２は一般的なシール部材であって、本発明の不可欠の構成要素ではない。【０２８２】
そこで、この状態で吸引穴１７を通して減圧を行えば、鋳型内のキャビティー１１は所定の減圧が得られる。その減圧状態で注湯口２１から溶湯２３を注湯すると、発泡樹脂２２は消失し、溶湯２３は湯口部１５からキャビティー１１を順次充填する。【０２８３】
なお、本実施例では吸引管１８と減圧フード１６は別体としたが、吸引管１８と減圧フード１６を一体構造として昇降させてもよい。【０２８４】
以上のように通常の鋳枠の上下面にエヤーシール部材を設け、上枠の上に減圧フードを載置し、その吸引穴から減圧して注湯することによって、何ら特殊な気密容器を用いずに全体減圧鋳造法を行うことが可能になった。【０２８５】
本実施例は量産を目的とした高効率連続ラインに最も一般的に用いられている通常の鋳枠にエヤーシール部材と減圧フードを組合せることによって、気密容器を構成しているので、容易に既存のラインにも適用できるという特徴を有するものである。勿論、新規のラインに適用できることは言うまでもない。すなわち、本実施例の減圧鋳造法によって、従来、専用の気密容器を用いることから、特殊鋳造方法として特殊材質、薄肉品、複雑品などを対象に適用されていた減圧鋳造法が、一般の鋳造品を生産する高効率の生産が可能な連続ラインに容易に適用できるようになった。
【実施例２】
【０２８６】
図２に実施例２を示す。本実施例では、実施例１とほぼ同じ構成で、気密部材として鋳型の浮上防止に用いる重錘を利用した減圧鋳造法を説明する。
【０２８７】
一般に重錘２４は注湯後の鋳型の膨張による上型５及び上枠２の浮上現象を防止するために上型５又は上枠２の上に載せるものである。本実施例ではこの重錘２４を気密部材として上枠２の上に載せた。重錘２４には吸引穴１７と注湯口２１が設けられており、この部分の気密方法は実施例１と同じである。【０２８８】
実施例１における減圧フード１６の代わりに重錘２４を用いただけであって、鋳型全体の気密性は全く同じである。この構成で同じく吸引穴１７から減圧を行って注湯すれば実施例１と同様な減圧鋳造法を行うことができる。【０２８９】
本実施例では、鋳造において一般的に使用される重錘を気密部材として用いることによって、簡単に減圧鋳造法を行うことができた。作用、効果は実施例１と同じである。
【実施例３】
【０２９０】
図３に実施例３を示す。本実施例では、実施例１及び実施例２とほぼ同じ構成で、気密部材として可擦性のビニールを使用した減圧鋳造法を説明する。
【０２９１】
本実施例では、気密部材として薄い可撓性のビニール２５を上型５の上に被せることによって鋳型４の気密を得るようにした。そして吸引管１８をビニール２５の吸引穴１７を通して上型５の外表面に当接する。【０２９２】
この状態から減圧するとビニール２５は上型５に吸着され鋳型全体の気密が保たれる。そして所定の減圧が得られた後、注湯を行う。本実施例によっても容易に減圧鋳造法を実施することができた。【０２９３】
本実施例では、実施例１及び実施例２のように減圧フードや重錘を用いないので減圧のための構成要素は簡単になった。しかし、ビニールを消耗材として使うので経済性の面では実施例１及び実施例２よりも劣る。【０２９４】
なお、ビニールを用いる減圧鋳造法は特許文献６他に消失模型の減圧鋳造法として開示されているが、その場合には、消失模型を一面が開口した減圧容器に収容してビニールを開口部に被せ鋳型内部又は鋳枠側壁から減圧するものである。本実施例は鋳型を収容する減圧容器はまったく用いず、またビニール２５の吸引穴１７を通して鋳型外部から吸引減圧する点において異なっている。【０２９５】
以上のように、本実施例も気密部材としてビニールを用いることによって、本発明の減圧鋳造法を行うことができた。実施例１、実施例２、実施例３ともにエヤーシール部材と気密部材を用いることによって、高効率の生産が可能な連続ラインに適用できる減圧鋳造法を提供した。【０２９６】
このように実施例１乃至３によって減圧鋳造法が高効率の生産が可能な連続ラインに容易に適用できるようになったということは、これを基本に、後述する実施例と組合せて、高精度の減圧分布が創生された鋳造法、所望のキャビティー部分のみに溶湯を充填する鋳造法、及び冷却制御を行う鋳造法などの技術を含む本発明の減圧鋳造法が一般品にも広く適用できるのでその意義は大きい。
【実施例４】
【０２９７】
図４に実施例４を示す。本実施例では手段１を用いて、鋳型外表面から内部へ向かう直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴を設け、鋳型外表面から吸引減圧することによって所定の減圧分布を創生して溶湯を注湯する減圧鋳造法を説明する。
【０２９８】
まず、鋳型外表面２６から内部へ向かって、キャビティー１１の製品部１２、押湯部１３、湯道部１４の上部に４つの通気穴２７を設けた。各通気穴の直径及び深さは、製品部１２と押湯部１３は高い減圧度になるように大きく又は深く設けている。また、湯口部１５側の減圧度が低くなるように湯道部１４の上部の２つの通気穴は浅く設けている。【０２９９】
次に、実施例１と同じ構成で、上枠２の上面に減圧フード１６を載置し、減圧フード１６に設けた吸引穴１７を通して吸引管１８によって減圧を行うようにした。【０３００】
本構成で作用、効果を説明する。減圧装置６９によって所定の減圧を行うと、減圧は鋳型の外表面２６から鋳型粒子を通して内部へ作用し、キャビティー１１が所定の減圧度になる。したがって、鋳型外表面２６とキャビティー１１の間の鋳型厚みが厚い部位の下にあるキャビティー部分は鋳型粒子の通気抵抗が大きいので減圧作用が届きにくく、鋳型厚みが薄い部位のキャビティー部分は通気抵抗が小さいので減圧作用が届きやすい。すなわち、鋳型各部の鋳型厚さの違いによってキャビティー各部の減圧度に差が生じることになる。【０３０１】
勿論、鋳型全体が完全に気密が保たれておれば、キャビティー全体は一定時間の後には均一な減圧度となる。しかし、完全な気密を行おうとすると各部のエヤーシールに多大の費用を要することになるので、一般的にはある程度の気密度で減圧が実施されている。つまり、鋳型内部へある程度の空気の流入を許容して減圧鋳造が行われているのである。【０３０２】
したがって、実際的な減圧鋳造ではある程度の空気の流入と減圧による吸引がバランスして減圧が行われている。そうすると、前述の各部位の鋳型厚みの差によって各キャビティー部分の減圧され易さに差が生じることになる。【０３０３】
本実施例ではこの原理を利用して、減圧度を高めたいキャビティー部分に向かって大きな、深い通気穴を設け、その部分の鋳型厚みを局部的ではあるが薄くして通気抵抗を下げることによって減圧度を高めるようにした。【０３０４】
すなわち、本実施例の減圧は基本的には全体減圧であるが、複数の通気穴２７を通して減圧することによって、各通気穴２７の周囲は選択的に減圧され、部分減圧と同じ状態になっている。つまり、本実施例の減圧方法は全体減圧と部分減圧の複合されたものとみなすことができる。【０３０５】
さらに詳述すると、各通気穴２７の周囲には部分減圧作用によってそれぞれの部分減圧ゾーンが形成されており、それらの複合としてキャビティー１１全体の減圧分布が創生されている。したがって、各通気穴２７の大きさ、深さ及び位置を変えることによってキャビティー１１に所定の減圧分布を創生することができる。本実施例で設けた通気穴２７はこの考えにもとづいて、製品部１２及び押湯部１３の減圧度が高く、湯口部１５側の減圧度が低い減圧分布になるように設けられている。【０３０６】
次に、所定の減圧を行った後、注湯を開始する。ここで注意すべきことは、注湯にともなって減圧された鋳型の気密は湯口部１５付近で破れ、鋳型内の減圧度は大きく変化する。その結果、キャビティー１１の減圧分布が変化することになる。これが全体減圧の問題点のひとつである。【０３０７】
しかし、本実施例では複数の通気穴２７によって減圧度は最初から湯口部１５側が低く、製品部１２と押湯部１３が高い減圧分布が創生されているので、湯口部１５付近の減圧変化は小さい。しかも最初から湯口部１５側から製品部１２へ向かって減圧度が高くなるような減圧分布が創生されるように複数の通気穴２７が設けられているので、湯口部１５付近で発生した減圧変化はすみやかに解消されてもとの減圧分布を回復するように作用する。【０３０８】
この結果、キャビティー１１は初期の減圧分布に近い状態が保たれ、注湯された溶湯は大きな減圧変化の影響を受けることが少ない。したがって、溶湯の流れは乱れ少なく、かつ創生された減圧分布に吸引誘導されてスムースに製品部を充填することができる。【０３０９】
ここで、複数の通気穴２７を設けていない通常の鋳型を用いた従来の全体減圧鋳造法ではどのような注湯状況になるかを説明する。この場合は、全体がほぼ均一な減圧分布になっている状態で注湯をすることを目的としている。しかし、注湯開始とともに減圧分布は上記のように湯口部１５付近で大きく変化するので、まずこれだけでも初期の目的は達成できていない。また、減圧度はキャビティー１１全体で均一になっているので、湯口部１５付近の減圧度は本実施例の場合よりも高いので、その減圧変化は大きい。したがって、溶湯は大きな減圧変化の影響を受け、流れが乱れ易いことになる。【０３１０】
さらに、この発生した減圧変化に対して、従来の全体減圧鋳造法では減圧はあくまで均一化の方向に作用するので、注湯過程で再度創生される減圧分布は均一に近いものである。つまり、溶湯をスムースに製品部へ吸引誘導するような減圧分布にはならない。溶湯の充填は大気圧と溶湯の静圧（一部は動圧に変換される）に押された形で行われるだけである。【０３１１】
この状態は単にキャビティー内の圧力が低いというだけで、何ら溶湯を目的の製品部に乱れ少なくスムースに吸引誘導する作用はない。しかも、大きな減圧変化は残ったまま注湯は進行するので、もし薄肉で複雑な形状の製品を鋳造するような場合には溶湯を完全に充填することができない場合も生じる。【０３１２】
なお、本実施例は１枠に複数個の製品を込めるいわゆる複数個込め鋳造においても全く同様に有効である。すなわち、減圧度を高めたい各製品部又は製品部と押湯部のキャビティー部分付近に深く、大きい通気穴を設けることによって、容易に所定の減圧分布を創生することができる。【０３１３】
一方、前述の特許文献のいくつかには部分減圧を用いて減圧勾配を創生する鋳造法が種々開示されているが、それらはいずれも一端から減圧して単純な一方向の減圧勾配を創生するものである。また、対象とする製品の込め数に関しても、１個込めを対象にしているものがほとんどである。もし複数個込めが可能であっても、部分減圧のための何らかの補助部材を所要部位に設ける必要があり、多大の工数と費用を要するもので複数個込めの鋳造に対しては実用性に欠ける。【０３１４】
また、本実施例では減圧フードを鋳型上部に載置したが、鋳型下部に設けて減圧することも可能である。この場合には、鋳型上部は何らかの気密部材を載置して気密を保つようにする。さらに、鋳型の種類によっては鋳型側面に当接して減圧しても作用、効果は同じである。【０３１５】
なお、本実施例では実施例１と同じ鋳枠、鋳型の構成で実施した例を示したが、本発明の鋳枠、鋳型はこれに限定されるものではない。すなわち、無枠鋳型及び上部を開口した鋳枠チャンバーに造型された鋳型などにおいても複数の通気穴を設けて本実施例と同様な減圧鋳造法を行うことができる。また、本実施例では減圧フードを用いた減圧方法を示したが、これに限定されるものではなく、鋳型外表面から減圧する方法であれば作用、効果は同じである。【０３１６】
以上のように、本実施例では直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴を設けて減圧することによって、複数の通気穴の周囲にそれぞれ部分減圧ゾーンを形成し、その複合としてキャビティー内に所定の減圧分布を創生して、溶湯の乱れの少ないスムースな注湯が可能となった。【０３１７】
本実施例において、鋳型外表面から直径及び／又は深さの異なる複数の通気穴を設けて減圧することによって、全体減圧と部分減圧を組合せた一種の複合減圧法とも言える高精度な減圧鋳造法を提供した。
【実施例５】
【０３１８】
図５に実施例５を示す。本実施例では手段２を用いて、複数の通気穴に対し個別に吸引して減圧を行う減圧鋳造法を説明する。
【０３１９】
まず、鋳枠、鋳型の構成は実施例４と同じである。鋳型外表面２６から同じく複数の通気穴２７を設けている。【０３２０】
複数の通気穴２７から個別に吸引減圧するため、鋳型と接する開口端を有する複数の減圧ボックス２８を昇降手段１９によって各通気穴２７の上に当接して載置した。そして、その複数の減圧ボックス２８はそれぞれ吸引流量制御手段２９を介して減圧装置６９に連通されている。また、鋳型外表面２６の気密を保つために気密フード３０が減圧ボックス２８の外側に連接されて設けられており、その気密フード３０は上枠２の上に載置されている。【０３２１】
本構成で作用、効果を説明する。鋳型外表面２６に設けられた複数の通気穴２７は実施例４で示したと同じように、製品部１２が高い減圧度になり、湯口部１５側が低い減圧度になるように設けられている。実施例４では鋳型上面全体を覆う減圧フード１６で全体減圧を行ったが、本実施例では各通気穴２７に対して複数の減圧ボックス２８を通して個別に吸引流量を制御して減圧するようにした。【０３２２】
つまり、減圧を高めたい部位の通気穴に対応する減圧ボックスの吸引流量を多くすることによって、その通気穴の周囲に形成される部分減圧ゾーンを強くすることができる。また逆に、減圧度を下げたい（弱くしたい）部位に対応する減圧ボックスの吸引流量を少なくすることによって、その通気穴の周囲に形成される部分減圧ゾーンを弱くすることができる。すなわち、各減圧ボックス２８の吸引流量を個別に制御することによって各通気穴２７の周囲の部分減圧ゾーンの強さを制御することができるようにした。【０３２３】
すなわち、本実施例では個別に制御された複数の部分減圧を行っていることになる。つまり本実施例では、実施例４で説明した各通気穴２７の直径と深さを変えて得られる一種の部分減圧の作用に加え、各通気穴２７から個別に吸引流量を制御して減圧することによってさらに明確な部分減圧が行えるようにした。その結果、本実施例は鋳型に設けた複数の通気穴２７によるものと、複数の減圧ボックス２８によるものの２種類の部分減圧の作用を有するより高精度な減圧鋳造法となった。【０３２４】
以上の結果、本実施例はキャビティー１１に所定の減圧分布をより高精度に創生できるようになり、実施例４に説明した原理によって、注湯にあたっての減圧変化に対してもさらに速やかに対応ができ、よりスムースな注湯が実現できるようになった。【０３２５】
なお、各通気穴２７の直径と深さを同一として、複数の減圧ボックス２８の吸引流量を制御する方法でも同じ作用、効果を得ることができる。この場合には、通気穴２７の穿孔装置を簡単化することができるメリットがある。【０３２６】
また、気密フード３０は鋳型全体の気密を保つために設けたが、減圧ボックス２８の数を多くしてひとつの鋳型外表面２６を覆うことができる場合や、鋳型内へある程度の空気の流入を許容できる場合には、気密フード３０は設置せずに減圧してもほぼ同様な作用、効果を得ることができる。【０３２７】
以上のように、複数の通気穴と個別に吸引流量を制御した複数の減圧ボックスを組合せることによって、より高精度な所定の減圧分布を創生した減圧鋳造法を提供した。
【実施例６】
【０３２８】
図６に実施例６を示す。本実施例では同じく手段２を用いて，複数の通気穴に対し個別に吸引又は送気して減圧を行う減圧鋳造法を説明する。
【０３２９】
本実施例においては鋳枠、鋳型の構成は実施例５と同じである。鋳型外表面２６から同じく複数の通気穴２７を設けている。【０３３０】
複数の通気穴２７から個別に吸引又は送気するため、鋳型と接する開口端を有する複数の減圧ボックス２８を昇降手段１９によって各通気穴２７の上に当接して載置した。そして、本実施例では、その複数の減圧ボックス２８にはそれぞれ吸引口３１と送気口３２が設けられている。各吸引口３１は吸引流量制御手段２９を介して減圧装置６９に連通されており、また各送気口３２は送気流量制御手段３３を介して空気圧縮装置７０に連通されている。【０３３１】
また、鋳型外表面２６の気密を保つために気密フード３０が複数の減圧ボックス２８の外側に連接されて設けられており、該気密フード３０は上枠２の上に載置されている。【０３３２】
本構成で作用、効果を説明する。鋳型外表面２６に設けられた複数の通気穴２７の作用は実施例５と全く同じである。本実施例では、実施例５で行った吸引のみによる減圧に加えて各減圧ボックス２８で送気も行えるようにした。【０３３３】
吸引に加えて送気ができるようにした目的は、所望の減圧分布をさらに高精度で得るようにするためである。すなわち、減圧度を下げたい部位の通気穴に連通する減圧ボックス２８から少量の圧縮空気を送気することによって積極的に減圧度を下げることができるようにした。【０３３４】
これは、ひとつの通気穴からの吸引によるその周囲の部分減圧ゾーンの影響は鋳型の各部に及ぶので、減圧を下げたい部位も減圧されることになる。そこで、少量の圧縮空気を送気してその部位の減圧度を積極的に下げることができるようにしたものである。なお、送気にあたっては流量が多すぎると空気が溶湯に巻き込んでガス欠陥等の原因になるので適宜な流量とする。【０３３５】
本実施例では製品部１２と押湯部１３の上部に設けた３つの通気穴には吸引を行って減圧度を高め、湯口部１５に近い通気穴には送気を行って減圧度を下げた。吸引と送気の状態を減圧ボックス２８の中の矢印の向きと大きさで示した。この結果、鋳型キャビティー１１の減圧分布がさらに高精度に創生できるようになった。【０３３６】
以上のように、複数の通気穴に対して個別に吸引と送気が併用して行えるようになったので、実施例５よりさらに高精度に所定の減圧分布を創生して注湯ができる減圧鋳造法を提供した。
【実施例７】
【０３３７】
図７に実施例７を示す。本実施例では手段３を用いて、複数の通気穴を設けるとともに、鋳型の外表面のひとつを仮想的に複数の鋳型セグメントに分割し、その複数の鋳型セグメントに対し個別に吸引又は送気して部分減圧を行って重力注湯する減圧鋳造法を説明する。
【０３３８】
本実施例においては鋳枠、鋳型の構成は実施例６と同じである。また、鋳型外表面２６に複数の通気穴２７を設けている。この複数の通気穴２７は鋳型外表面２６を仮想的に鋳型セグメントに分割し、その中の選択された位置に設けられている。【０３３９】
本実施例においても鋳型と接する開口端を有する複数の減圧ボックス２８を用いるが、複数の減圧ボックス２８は側面で連接されており、全体でほぼひとつの鋳型外表面２６を覆うようになっている。つまり、ひとつの鋳型外表面２６を仮想的に所定の大きさの鋳型セグメントに分割し、各鋳型セグメントに対応するすべての位置に複数の減圧ボックス２８が連接されて配置された構成となっている。つまり、複数の通気穴２７と複数の減圧ボックス２８は同一の鋳型セグメントに対応した位置に穿孔及び設置されており、複数の通気穴２７と複数の減圧ボックス２８は連通されることになる。【０３４０】
そして、鋳型全体の気密を保つために複数の減圧ボックス２８の周囲に気密フード３０が取付けられている。複数の減圧ボックス２８は昇降手段１９によって鋳型外表面２６に当接して載置されている。なお、本実施例の構成では、複数の減圧ボックス２８でひとつの鋳型外表面２６のほぼ全体を覆っているので、気密フード３０は必ずしも必要としない場合もある。【０３４１】
複数の減圧ボックス２８には実施例６と同様にそれぞれ吸引口３１と送気口３２が設けられている。各吸引口３１は吸引流量制御手段２９を介して減圧装置６９に連通されており、また各送気口３２は送気流量制御手段３３を介して空気圧縮装置７０に連通されている。【０３４２】
この構成で作用、効果を説明する。複数の減圧ボックス２８は鋳型外表面２６のほぼ全体を覆っているので、各減圧ボックス２８から個別に吸引又は送気することによって、各鋳型セグメントに部分減圧を行うことができる。そしてこの複数の部分減圧の複合として鋳型全体の減圧分布、すなわちキャビティー１１の減圧分布が創生されることになる。【０３４３】
複数の減圧ボックス２８は通気穴２７が設けられている鋳型セグメントにも、通気穴が設けられていない鋳型セグメントにも配置されており、通気穴の有無にかかわらずすべての減圧ボックス２８で吸引又は送気が可能である。したがって、鋳型外表面２６のほぼ全体がセグメントに分割されて個別に部分減圧されるので、極めて高精度にキャビティー１１全体の減圧分布を創生できる。【０３４４】
複数の通気穴２７の配置、直径、及び深さは実施例５、６と同様に所定の減圧分布が得られる適正な構成としている。通気穴２７の設けられている部位は減圧によって通気穴２７の周囲に強い部分減圧ゾーンを形成し、当然キャビティー11の減圧分布に強く影響する。したがって、通気穴２７の有無、配置、キャビティー１１の形状等を考慮して各減圧ボックス２８の吸引及び／又は送気の流量を制御することによって高精度な部分減圧を行うことができる。その結果、鋳型キャビティー１１に高精度な所定の減圧分布を創生することができる。これが本実施例の大きな特徴のひとつである。【０３４５】
本実施例のもうひとつの大きな特徴は、ひとつの鋳型外表面の全体を仮想的に鋳型セグメントに分割したことによって、実際に本発明を高効率の生産が可能な連続ラインに適用するにあたって、複数の通気穴の穿孔装置及び複数の減圧ボックスの装置が大幅にシンプルになることである。【０３４６】
まず通気穴の穿孔については、穿孔具は各鋳型セグメントに対応したすべての位置に配置させておき、所望の部位を選んで穿孔することができる。これによって、実施例５、６では選ばれた通気穴の位置に穿孔装置の穿孔具を移動する手段及び位置決めする手段が必要であったが、本実施例では不要になる。したがって、実際の高効率の生産が可能な連続ラインのタクトへの対応性が向上した。【０３４７】
また、減圧ボックスの装置についても、実施例５、６では設けられた通気穴の位置に複数の減圧ボックスを移動する手段と位置決めする手段が必要であるが、本実施例では複数の減圧ボックスは鋳型セグメントに対応して連接して設けられており、かつひとつの鋳型外表面を覆うように配置されているので、通気穴に合せるための移動と位置決めは全く不要で、減圧ボックス全体を鋳型上面に載置するだけである。この点でも、本実施例は高効率の生産が可能な連続ラインのタクトへの対応性が高いといえる。【０３４８】
またさらに本実施例のもうひとつの特徴は、鋳型を仮想的に鋳型セグメントに分割して吸引又は送気を行うことにより、図８に示すようなキャビティー配置の複数個込めの鋳型においても容易に本実施例を適用が可能で、所定の減圧分布を得ることができることである。【０３４９】
すなわち、図８では鋳型外表面は縦４×横４＝１６個の仮想的な鋳型セグメント３４に分割して吸引又は送気されるようになっており、各製品部とその端面側を強く吸引し（記号Ｓで示す）、押湯部を中程度に吸引し（記号Ｍで示す）、湯口部付近を弱く吸引する（記号Ｗで示す）ことで、各製品ブロックとも、低減圧の湯口部から高減圧の製品部へ向かう減圧分布を容易に創生できる。このような複数個込めの鋳型に対する本実施例のような高精度な減圧分布は、従来の減圧鋳造法では、まったく実現できていなかったことである。なお、複数個込めの鋳型に対しては、実施例５、６でも対応は可能であるが、前述のように本実施例の方が高効率の生産が可能な連続ラインにへの対応性が高い。【０３５０】
以上のように、鋳型外表面のひとつを仮想的に複数の鋳型セグメントに分割し、その各鋳型セグメントに対応した位置に通気穴を選択して設け、同じく各鋳型セグメントに対応した位置に複数の減圧ボックスを連接して配置して吸引又は送気して減圧を行いながら注湯することによって、高精度な減圧分布を創生でき、かつ実際の高効率の生産が可能な連続ラインへの対応性が高い減圧鋳造法を提供した。
【実施例８】
【０３５１】
図９に実施例８を示す。本実施例では手段３を用いて、鋳型外表面に通気穴を設けていない場合に、鋳型の外表面のひとつを仮想的に複数の鋳型セグメントに分割し、その複数の鋳型セグメントに対し個別に吸引又は送気して減圧して重力注湯する減圧鋳造法を説明する。
【０３５２】
本実施例においては鋳枠、鋳型、複数の減圧ボックス、気密ボックスの構成は実施例４と同じである。但し、鋳型外表面２６には通気穴は設けていない。つまり、手段３の特殊な実施例である。
【０３５３】
この構成で作用、効果を説明する。本実施例では通気穴は設けられていないが、鋳型外表面２６はほぼ全体が複数の減圧ボックス２８によって覆われているので、各減圧ボックス２８から吸引又は送気することによって、各鋳型セグメントに対して部分減圧を行うことができる。この場合には、各減圧ボックス２８の下部の鋳型内にはそれぞれの減圧ボックス２８の吸引流量又は送気流量に応じた複数の部分減圧ゾーンが形成されることになる。【０３５４】
そしてその結果、キャビティー１１にその複数の部分減圧ゾーンの複合としての減圧分布が創生される。本実施例では通気穴が設けられていないので、上型５の各部の厚みは所定の減圧分布を得易い形にはなっていない。しかし、鋳型のほぼ全体を複数の減圧ボックス２８で覆っているので、減圧度を高めたい部位の減圧ボックスの吸引流量を多くし、中程度の減圧度としたい部位の吸引流量を少なくし、減圧度を低くしたい部位には少量の送気を行うなど吸引と送気を適正に調整することによって、所定の減圧分布を得ることができる。【０３５５】
本実施例では通気穴が設けられていないので、上記のように所定の減圧分布を得るのに、各減圧ボックスの吸引流量及び送気流量の制御に依存することになるが、その代わり通気穴を設ける必要がないので、鋳型の製作が容易になるという利点がある。すなわち、通常の鋳型をそのまま使用することができる。【０３５６】
以上のように、通気穴のない鋳型においても鋳型外表面を仮想的に複数の鋳型セグメントに分割し、それぞれの鋳型セグメント対して連接された複数の減圧ボックスを当接して吸引又は送気して減圧し、高精度に所定の減圧分布を得ることができた。この減圧状態で注湯し、湯流れの乱れ少なくスムースにキャビティーを充填することができるようになった。【０３５７】
本実施例の効果は、鋳型に何ら通気穴を設けることなく、全くの通常の鋳型に対して、セグメント状の連接された複数の減圧ボックスによって吸引又は送気することによって、高精度な減圧分布が得られるようになり、減圧鋳造法の汎用化が容易になったことである。
【実施例９】
【０３５８】
図１０と図１１に実施例９を示す。図１０は注湯中の状態を、図１１は注湯後の状態を示す。本実施例では手段５を用いて、鋳型キャビティーのうち製品部と押湯部を充填させたい所望のキャビティー部分として、その部分のみに溶湯を充填させ凝固させる減圧鋳造法を説明する。
【０３５９】
鋳枠、鋳型、及び減圧方法の構成は実施例４と同じである。本実施例では所望のキャビティー部分３５の減圧度がその他のキャビティー部分３８より高くなるように複数の通気穴２７を配置して設けている。なお、本発明の鋳枠及び鋳型は本実施例の鋳枠及び鋳型に限定されるものではない。以下の実施例においても同じである。【０３６０】
まず、キャビティー１１の減圧度を、充填したい所望キャビティー部分３５への溶湯の流入口３６から該キャビティー部分の最上部３７までの高さＨによって決まる溶湯静圧γＨの絶対値以上の減圧度の負圧状態にする。ここで、γは溶湯の比重量である。この減圧度は少なくとも充填したい所望キャビティー部分３５のみでよいが、本実施例では全体減圧であるのでキャビティー全体はほぼこの減圧度以上になっている。【０３６１】
γＨの値は例えば比重量γ＝０.００７kgf/cm3の鋳鉄溶湯の場合、所望のキャビティー部分への流入口３６から最上部３７までの高さを例えばＨ＝１０cmとすると、γＨ＝０.００７×１０＝０.０７kgf/cm２＝６８６５Ｐa＝５２.５mmHg  の減圧度となる。したがって、これ以上に減圧すれば所望のキャビティー部分３５のみに溶湯を充填することができる。実操業においては、注湯にともなう減圧変化、キャビティー形状及び溶湯材質などの諸条件を考慮して適宜の安全率を乗じた減圧度とする。【０３６２】
次に、所望のキャビティー部分３５の体積とほぼ等しいか、又は若干大きな体積の溶湯２３を注湯すると、溶湯２３は湯口部１５から湯道部１４を流れ所望のキャビティー部分３５である製品部１２と押湯部１３に充填される。少なくとも製品部１２と押湯部１３は減圧度がγＨ以上になっているので、溶湯２３は所望のキャビティー部分３５の最上部３７まで充填される。注湯した溶湯量は製品部１２と押湯部１３の体積の量しかないので、当然、この部分のみが充填され、湯道部１４と湯口部１５には溶湯はない。なお、本実施例では注湯にあたり、１枠分を計量した小さな取鍋を用いたが、数枠分の溶湯を入れた大きな取鍋で所望量を計量して注湯することも当然可能である。以下の実施例においても同様である。【０３６３】
その後、充填された溶湯２３が凝固するまでこの減圧を保持して所望のキャビティー部分３５である製品部１２と押湯部１３のみの鋳造品を得ることができる。溶湯２３が凝固するまでとは、必ずしも充填した溶湯２３が完全に凝固する必要はなく、少なくとも所望のキャビティー部分３５とその他の部分３８の境界部３９付近の溶湯が、減圧を止めても湯口部１５側に流出しない程度に凝固するまで減圧を保持すればよい。【０３６４】
ここで、減圧度γＨの意味は、製品部１２と押湯部１３に充填された溶湯２３が前述の境界部３９付近から流出しようとする溶湯圧力である。したがって、これ以上の減圧度に保持すれば溶湯２３は流出することはない。【０３６５】
ところで、この減圧度γＨであるが、注湯前にこの減圧度以上に保たれていても、注湯開始とともに鋳型内の減圧は湯口部１５付近で破れ、キャビティー１１の減圧度も変化することになる。したがって、減圧度をγＨ以上に保つにはこの減圧変化を考慮して減圧を行う必要がある。【０３６６】
一般に、通常の全体減圧の鋳造法では、注湯にともなって減圧が変化した後は、全体を均一な減圧度にするように減圧が作用するので、溶湯を所望のキャビティーに積極的に吸引誘導する減圧分布は創生されない。したがって、この点を考慮して減圧を制御する必要がある。【０３６７】
しかし、本実施例では全体減圧ではあるが、複数の通気穴２７によって溶湯を充填したい所望のキャビティー部分３５である製品部１２と押湯部１３の減圧度が高く、湯口部１５側が低い減圧分布が創生されているので、注湯にともなう減圧変化にも対応が可能である。なお、本実施例は図１０に示すように複数の通気穴２７の直径及び深さを変えているので、手段７にも対応している。
【０３６８】
以上のように、少なくとも所望のキャビティー部分の減圧度をγＨ以上にして、所望のキャビティー部分とほぼ等しい体積の溶湯を注湯し、凝固までその減圧を保持することによって、所望のキャビティー部分のみの鋳造品を得ることができた。【０３６９】
この結果、製品重量／注入重量で示される注入歩留りが大幅に向上する。また湯口部と湯道部はキャビティーはあるが溶湯は充填されていないので、解枠時には全く存在しないことになり、解枠工程及びリターン材の処置も大幅に簡略化される。【０３７０】
以上のように本実施例によって、従来の鋳造法に比べ、注入歩留り及び後工程の面などで革新的な向上効果をもたらし、製造コストを大幅に低減できる減圧鋳造法を提供した。
【実施例１０】
【０３７１】
図１２と図１３に実施例１０を示す。図１２は注湯中の状態を、図１３は注湯後の状態を示す。本実施例では手段４を用いて、通気穴を設けていない鋳型の場合について、キャビティーのうち製品部と押湯部を所望のキャビティー部分として、その部分のみに溶湯を充填させ凝固させる減圧鋳造法を説明する。  
【０３７２】
鋳枠、鋳型、及び減圧方法の構成は実施例１と同じである。本実施例では通気穴は設けていない。【０３７３】
本実施例でも減圧方法は実施例９と全く同じである。まず、キャビティー１１の減圧度を、充填したい所望キャビティー部分３５への溶湯の流入口３６から該キャビティー部分の最上部３７までの高さＨによって決まる溶湯静圧γＨの絶対値以上の減圧度の負圧状態にする。次に、所望のキャビティー部分３５の体積とほぼ等しい体積の溶湯２３注湯すると、溶湯２３は湯口部１５から湯道部１４を流れ所望のキャビティー部分３５である製品部１２と押湯部１３に充填される。そして、所望のキャビティー部分３５とその他のキャビティー部分３８の境界部３９付近が凝固するまで減圧を保持することによってよって、所望のキャビティー部分３５のみに溶湯が充填された鋳造品を得ることができる。【０３７４】
このように本実施例でも実施例９と同じように所望のキャビティー部分３５のみに溶湯を充填することができる。しかし、実施例９と本実施例では注湯の安定性に若干の相違がある。すなわち、先に述べたように、このような全体減圧では注湯開始にともなって湯口部１５付近で減圧は破れ、減圧分布が大きく変化することに対する対応性に差がある。実施例９では複数の通気穴を所望のキャビティー部分３５の減圧度が他のキャビティー部分３８よりも高くなるように設けているので、注湯開始にともなう減圧変化に対してもこれを補正して適正な減圧分布を回復することが容易である。【０３７５】
本実施例では通気穴が設けられていないので、鋳型キャビティー全体は均一な減圧分布に近いものが創生されており、減圧変化に対して溶湯の充填に適正な減圧分布に回復させる作用は弱い。しかし、減圧を適正に調整することによって所望のキャビティー部分のみの充填は可能である。本実施例の特徴は通気穴なしの通常の鋳型が適用できることで、その点では実施例９よりも汎用性が高い。【０３７６】
また、本実施例の注湯時の安定性の問題は一例として次のようにして改善することができる。例えば、全体減圧に加えて所望のキャビティー部分付近に別の吸引減圧手段を設けることが有効である。つまり、注湯にともなって減圧度が変化した時に、この別の吸引減圧手段によって少なくとも所望のキャビティー部分付近の減圧分布を適正に保つようにするのである。これによって注湯の安定性は大幅に改善される。【０３７７】
以上のように本実施例の特徴は、鋳型に何らの通気穴を設けることなく、すなわち通常の鋳型を用いて、少なくとも所望のキャビティー部分の減圧度をγＨの値以上に安定に保ち、所望のキャビティー部分とほぼ等しい体積の溶湯を注湯することによって、所望のキャビティー部分のみに溶湯が充填された鋳造品を得ることができることである。
【実施例１１】
【０３７８】
図１４と図１５に実施例１１を示す。図１４は注湯中の状態を、図１５は注湯後の状態を示す。本実施例では手段８を用いて、実施例６と同じ構成で所望のキャビティー部分のみに注湯する減圧鋳造法を説明する。
【０３７９】
本実施例では複数の通気穴２７が設けられており、所望のキャビティー部分３５である製品部１２と押湯部１３の減圧度を高くするように、該部の通気穴は大きく、深く穿孔されている。また、各通気穴２７は吸引又は送気が可能な複数の減圧ボックス２８に連通されており、その吸引流量及び送気流量は個別に制御されているので、各通気穴２７からの減圧は個別に制御できるようになっている。【０３８０】
つまり、各通気穴２７の大きさと深さによる各部位の減圧度の調整と、各減圧ボックス２８の吸引流量及び送気流量の制御による減圧度の調整という２種類の調整手段で各部位の減圧度を調整することができる。【０３８１】
まず上記の減圧手段を用いて製品部１２と押湯部１３の減圧度をγＨ以上とし、湯口部１５の減圧度をこれより低く、できるだけ大気圧に近い減圧度とする。湯口部１５の減圧度を低くするために該部の通気穴には少量の圧縮空気の送気を行っている。つまり、湯口部１５側から製品部１２へ向かって減圧度が高くなるような減圧分布を創生している。【０３８２】
そして、製品部１２と押湯部１３の体積とほぼ等しい体積の溶湯２３を注湯する。溶湯２３はキャビティー１１の減圧分布に吸引誘導されて製品部１２と押湯部１３に充填される。当然、湯道部１４と湯口部１５には溶湯は充填されない。つまり、製品部１２と押湯部１３のみの鋳造品が得られる。【０３８３】
ここで、注湯過程を考察する。注湯開始とともに湯口部１５付近で初期状態の減圧は破れ、キャビティー１１の減圧度も変化する。しかし、本実施例では初期状態から湯口部１５付近は減圧度を低くして大気圧に近い減圧度にしているので、キャビティー１１の減圧度変化は小さい。【０３８４】
この点が前の実施例１０と異なるところである。すなわち、実施例１０では全体減圧を用いていたため、注湯開始にともなう減圧度の変化がやや大きかった。しかるに本実施例では最初から湯口部１５付近の減圧度は低く設定されているので、減圧度の変化は小さいのである。【０３８５】
この結果、本実施例では溶湯が受ける減圧変化が小さく、湯流れの乱れが少なく、より静かにスムースな充填が可能となる。【０３８６】
以上のように、複数の通気穴と複数の減圧ボックスによる２種類の減圧度調整によって、所望のキャビティー部分の減圧度を高く、湯口部付近を低くするような減圧分布を設けて注湯することによって、所望のキャビティー部分のみにより容易に溶湯を充填することができた。【０３８７】
なお、本実施例では複数の通気穴と複数の減圧ボックスによる減圧度調整を併用したが、所望のキャビティー部分の減圧度を高く、その他の部分を低くするような減圧分布を創生できればほぼ同じ作用、効果が得られる。【０３８８】
例えば、通気穴付鋳型と全体減圧の組合せ、通気穴なし鋳型と実施例７で用いたセグメント状の減圧ボックスの組合せ、通気穴なし鋳型で部分減圧と全体減圧の組合せなど、前述のような減圧分布を創生できる減圧方法であればほぼ同様な作用、効果を得ることができる。
【実施例１２】
【０３８９】
図１６と図１７に実施例１２を示す。図１６は注湯中の状態を、図１７は注湯後の状態を示す。本実施例では手段９を用いて、実施例４と同じ構成で仮想的に設けた複数の鋳型セグメントから減圧して所望のキャビティー部分のみに注湯する減圧鋳造法を説明する。
【０３９０】
本実施例では鋳枠、鋳型の構成は実施例７と同じである。また所望のキャビティー部分３５の減圧度が高くなるように複数の通気穴２７を設けている。本実施例では実施例７において用いた仮想的に分割した複数の鋳型セグメント３４の上に載置された複数の減圧ボックス２８によって吸引又は送気することによって減圧しながら所望のキャビティー部分３５のみへの注湯を行った。【０３９１】
本実施例では実施例７で述べたように複数の減圧ボックス２８によってひとつの鋳型外表面２６が覆われているので、鋳型の各セグメントを分割して部分減圧を行うことができ、より高精度にキャビティーの減圧分布を創生できる。したがって、所望のキャビティー部分３５のみへの注湯がさらに確実になった。
【実施例１３】
【０３９２】
図１８と図１９に実施例１３を示す。図１８は注湯中の状態を、図１９は注湯後の状態を示す。本実施例では同じく手段７を用いて、型合せ面が垂直な鋳型を用いるいわゆる縦型鋳造において所望のキャビティー部分のみに溶湯を充填する減圧鋳造法を説明する。
【０３９３】
まず、本実施例の鋳型４の構成を述べる。鋳型キャビティーは４個の製品部１２とそれぞれの上部に設けられた４個の押湯部１３、それに溶湯を充填するための湯口部１５と湯道部１４より構成されている。そして、製品部１２は各２個ずつ上段と下段に配置されている。ここで、通常の縦型鋳造と異なる点は、湯道部１４と湯口部１５は上段用と下段用の２組が独立して配置されていることである。【０３９４】
次に、減圧を行うための通気穴の配置を説明する。通気穴２７は上段に対しては鋳型上面４２から各押湯部１３の上部に向かって設けられている。また、下段に対しては各押湯部１３の上部から水平にのびる通気穴４０と垂直にのびる通気穴４１によって鋳型上面４２と連通している。縦型鋳型ではこれらの通気穴は造型によって成型することができる。【０３９５】
また、各通気穴には減圧装置６９に連通された減圧ボックス２８が当接して載置されており、各通気穴を通して減圧できるようになっている。【０３９６】
鋳型の外面の状態を説明する。一般に縦型鋳造に用いられる鋳型４は、上面は開放、下面は鋳型搬送具４３が設けられており、ある程度の隙間がある。また、側面は鋳型のクランプ部材４４が設けられており、これもある程度の隙間がある。【０３９７】
本実施例では下面と側面のこれら周辺部材の隙間からのある程度の空気流入を許容しながら所望のキャビティー部分である製品部１２と押湯部１３を所定の減圧度γＨ以上にするようにした。ここでγは注湯する溶湯の比重量、Ｈは製品部１２への溶湯の流入口３６から押湯部１３の最上部３７までの高さである。【０３９８】
この構成で作用効果を説明する。まず、減圧ボックス２８によって減圧し、製品部１２と押湯部１３の減圧度をγＨ以上にする。そして、最初に下段の２組の製品部１２と押湯部１３とほぼ等しい体積の溶湯を注湯すると、製品部１２と押湯部１３はγＨ以上の減圧度に保たれているので、溶湯は湯口部１５から湯道部１４を通って製品部１２と押湯部１３のみを充填される。次に、同じようにして、上段の２組の製品部１２と押湯部１３にももうひとつの湯口部１５から溶湯を充填する。【０３９９】
かくして、所望のキャビティー部分３５である上下各２組の製品部１２と押湯部１３のみに溶湯を充填することができた。なお、上下の注湯する順序はいずれが先であっても作用は同じである。【０４００】
溶湯の充填完了後は製品部１２への溶湯の流入口３６が凝固するまで減圧を保持することによって、製品部１２と押湯部１３のみに溶湯が充填された鋳造品を得ることができる。【０４０１】
なお、本実施例では下段の減圧も鋳型上面４２から行ったが、側面のクランプ部材４４の部分に減圧ボックス２８を配置して減圧することも可能である。【０４０２】
以上のように、水平割鋳型のみでなく、縦型鋳型においても通気穴と減圧ボックスを用いることによって所望のキャビティー部分のみに溶湯を充填することができた。なお、鋳型の下面及び側面の隙間をなくして気密性を上げれば、減圧が容易になり、本実施例をさらに容易に実施することができる。
【実施例１４】
【０４０３】
図２０と図２１に実施例１４を示す。図２０は注湯中の状態を、図２１は注湯後の状態を示す。本実施例では同じく手段７を用いて、鋳型が金型の場合に通気穴を設けて所望のキャビティー部分のみに溶湯を充填する減圧鋳造法を説明する。
【０４０４】
まず、金型４５の所望のキャビティー部分３５である製品部１２と押湯部１３付近に上型の上面から通気穴２７を設ける。この通気穴２７は金型に外表面から穿孔された穿孔穴４６と、その先端に設けられた溶湯が通過しない程度の隙間を有するベント４７から構成されている。したがって、金型本体は通気性がないが、この通気穴２７を通してキャビティー１１を減圧ができるようになっている。【０４０５】
また、金型の上下の合せ面にはエヤーシール部材８が配置されており、気密が保持できるようになっている。【０４０６】
金型は気密容器４８に収容されている。また、気密容器４８には1個所吸引穴１７が設けられており、その吸引穴１７から減圧装置６９に連通された吸引管１８を挿入し、その先端に取付けられた減圧ボックス２８を通気穴２７に当接して吸引減圧ができるようになっている。【０４０７】
本構成で作用、効果を説明する。まず、減圧装置６９を作動し、少なくとも所望のキャビティー部分３５である製品部１２と押湯部１３の減圧度をγＨ以上にする。本実施例では、製品部１２と押湯部１３から減圧しているので該部の減圧度が高く、湯口部１５側が低い減圧分布が創生されている。【０４０８】
この状態で所望のキャビティー部分３５とほぼ同体積の溶湯を注湯すると、溶湯は減圧分布に吸引誘導されて製品部１２と押湯部１３を充填する。当然、湯道部１４と湯口部１５には溶湯は存在しない。つまり、所望のキャビティー部分３５のみに溶湯の充填ができた。その後、少なくとも充填された溶湯の境界部３９付近が凝固するまで減圧を保持する。【０４０９】
なお、本実施例では鋳型全体を覆う気密容器を用いて減圧したが、これに限定されるものではなく、実施例１のように減圧フードを用いて減圧しても作用、効果はほぼ同じである。【０４１０】
以上のように、金型においても通気穴と適宜の減圧方法を組合せて用いることによって、所望のキャビティー部分のみに溶湯を充填することが可能である。【０４１１】
本実施例の意味するところは、いかなる鋳型であっても複数の通気穴を適宜に設けることによって、一般の通気性鋳型と同じように本発明の所望のキャビティー部分のみへ溶湯を充填する減圧鋳造法を適用できるということである。  
【実施例１５】
【０４１２】
図２２と図２３に実施例１５を示す。図２２は注湯中の状態を、図２３は注湯後の状態を示す。本実施例では手段６を用いて、注湯開始後に減圧して所望のキャビティー部分のみに注湯する減圧鋳造法を説明する。
【０４１３】
鋳枠、鋳型、の構成は実施例５と同じである。減圧は減圧装置６９に連通された複数の減圧ボックス２８を上型５に載置して行った。【０４１４】
今までの実施例では減圧して所定の減圧度になってから注湯を行ったが、本実施例ではその順序を逆にした。つまり、最初は減圧をせず、所望のキャビティー部分３５とほぼ同体積の溶湯２３を注湯する。すると、溶湯２３は図２２のようにキャビティー１１全体に分散して充填される。【０４１５】
次に、減圧を開始し、所望のキャビティー部分３５の減圧度をγＨ以上まで高めると、溶湯２３は所望のキャビティー部分３５である製品部１２と押湯部１３に吸引誘導されて充填される。この状態で凝固するまで減圧度をγＨ以上に保持すれば製品部１２と押湯部１３のみの鋳造品が得られる。【０４１６】
なお、図２２は説明上、溶湯２２が静止した状態を示したものであるが、減圧開始は必ずしも溶湯２３の静止を待つ必要はなく、注湯開始後の適宜のタイミングで開始することができる。【０４１７】
このように注湯後に減圧しても前述の注湯前に減圧する実施例９乃至１４と同じように所望のキャビティー部分のみに充填が可能である。次にその違いについて説明する。【０４１８】
まず、減圧を行った後に注湯する場合は、注湯開始とともに減圧は湯口部１５付近で破れ、減圧変化が生じる。この作用で溶湯の流れは乱れを生じ易い。次に注湯後に減圧する場合は、注湯にともなう減圧変化はないので溶湯は何らの減圧変化による作用を受けることはない。つまり、注湯にともなう減圧変化について言えば、注湯後に減圧した方が溶湯の流れの乱れは少なく好ましいことになる。【０４１９】
しかし、注湯後に減圧する方法では、初期の減圧がされていないので、注湯速度は減圧後に注湯する方法よりも低い。また、減圧を開始するタイミングが遅れると、溶湯の酸化や温度低下が発生し、鋳造欠陥の原因となる。したがって、酸化し易い溶湯や低温注湯するような場合、また製品の形状、肉厚、さらにはキャビティーのレイアウトなどの条件によっては適用が難しい場合がある。【０４２０】
以上のように、減圧して注湯する方法でも注湯開始後に減圧する方法でも、いずれによっても所望のキャビティー部分のみの充填が可能である。どちらを適用するかは上記のように溶湯及び鋳型の諸条件を考慮して用いることが望ましい。
【実施例１６】
【０４２１】
図２４に実施例１６を示す。本実施例では手段１０を用いて、減圧して所望のキャビティー部分に注湯する鋳造法において、所望のキャビティー部分の減圧度を安定して高めるために所望のキャビティー部分とその他のキャビティー部分の境界部付近に非通気性又は鋳型の通気度よりも低い通気度を有し、かつ溶湯の熱によって消失又は融解する通気封止部材を設置した減圧鋳造法を説明する。
【０４２２】
鋳型、鋳枠及び減圧手段の構成は実施例５と同じである。すなわち、鋳型外表面２６から複数の通気穴２７を設け、これに対応する複数の減圧ボックス２８によって減圧した。本構成では所望のキャビティー部分３５である製品部１２と押湯部１３の減圧度が高い減圧分布が創生されている。【０４２３】
そして、所望のキャビティー部分３５とその他のキャビティー部分３８の境界部３９付近の鋳型上下に凹部４９を成型し、そこに通気封止部材として５０mm×５０mm×厚さ１５mmの発泡樹脂５０を設置した。【０４２４】
この状態で減圧を開始すると、キャビティー１１は発泡樹脂５０によって所望のキャビティー部分３５とその他のキャビティー部分３８に分割されているので、所望のキャビティー部分３５の減圧度をその他のキャビティー部分３８の影響を受けることが少ない状態で速やかに安定して高めることができる。これが通気封止部材のひとつの作用である。【０４２５】
次に所望のキャビティー部分３５が所定の減圧度γＨ以上になった後に、所望のキャビティー部分３５とほぼ等しい体積の溶湯２３を注湯すると、溶湯２３は発泡樹脂５０に到達し瞬時にこれを消失させ、所望のキャビティー部分３５を充填する。【０４２６】
注湯にともなって湯口部１５側で減圧変化が起こるが、少なくとも溶湯が発泡樹脂５０に到達するまでの間、その減圧変化の影響は所望のキャビティー部分３５には現れない。したがってこの間、所望のキャビティー部分３５は安定して所定の減圧度を保つことができる。これが通気封止部材のもうひとつの作用である。【０４２７】
以上のように、通気封止部材は注湯前後において所望のキャビティー部分の減圧度を安定化させる作用を有するものである。これによって、所望のキャビティー部分への溶湯の充填が、複数の通気穴と減圧ボックスによる好ましい減圧分布に加えて、さらに安定して実施できるようになった。【０４２８】
なお、本実施例では減圧に複数の減圧ボックスを用いたが、所望のキャビティー部分に対する部分減圧の場合及び全体減圧の場合においても、通気封止部材は同様に作用する。【０４２９】
また、通気封止部材は所望のキャビティー部分を湯口部側と分離してその減圧度を安定に保つことが機能であるので、金属片、板材等の非通気性部材又は鋳型より通気性の低い部材であれば同じ作用、効果を得ることができる。
【実施例１７】
【０４３０】
図２５に実施例１７を示す。本実施例では手段１１を用いて、減圧して所望のキャビティーに注湯する減圧鋳造法において、実施例１６に記載したように境界部付近に設ける通気封止部材を、溶湯が該部材に接してから消失又は融解するまでの時間が２秒以上５秒以下である部材とした減圧鋳造法を説明する。
【０４３１】
鋳型、鋳枠及び減圧手段の構成は実施例１６と同じである。すなわち、鋳型外表面２６から複数の通気穴２７を設け、それに対応する複数の減圧ボックス２８によって減圧した。そして、凹部４９に通気封止部材として５０mm×５０mm×厚さ４mmの鋼板５１を設置した。【０４３２】
本構成で作用、効果を説明する。この鋼板５１は減圧の安定化の面では実施例１１の発泡樹脂と全く同じ作用である。しかし本実施例では溶湯が鋼板５１に到達してから、鋼板５１が融解して溶湯が所望のキャビティー部分３５に流入し始めるまでに約３秒かかるようにした。【０４３３】
溶湯が鋼板５１に到達した状態を図２５に示している。すなわち、溶湯はこの約３秒の間、図のように所望のキャビティー部分３５を除いた部分を充填して静止している。したがって、注湯にともなって溶湯の流れが乱れても、この状態で溶湯は一度静止することによって、溶湯の流れの乱れはほとんど完全に解消される。つまり、注湯にともなう溶湯の動圧は静圧に変換される。これがこの通気封止部材である鋼板５１のひとつの作用である。【０４３４】
そして、鋼板５１の融解によって溶湯が所望のキャビティー部分３５に流入が可能になると、所望のキャビティー部分３５の減圧と溶湯の静圧によって溶湯の流れの乱れ少なく、スムースに充填が行われるのである。【０４３５】
また、溶湯がこのように一度静止することのもうひとつの作用は、注湯にともなって溶湯の中に巻き込まれた介在物及び空気などが、溶湯との比重差で浮上して分離する時間が与えられることである。このことによって、鋳物製品の健全性を高めることができる。本実施例では溶湯が静止する時間を約３秒としたが、２秒以上５秒以下が適正である。下限の２秒は溶湯の静圧回復と介在物等の浮上のために最低必要な時間である。また上限の５秒は溶湯の温度低下や酸化を防止するために設定したものである。【０４３６】
以上のように、本実施例の通気封止部材は、溶湯を一時静止させることによって静圧状態での充填を可能とするとともに、注湯初期に溶湯へ混入した介在物等を浮上させ欠陥を減少させる作用を有するものである。その結果、所望のキャビティー部分への充填がさらに安定して実施できるようになった。
【実施例１８】
【０４３７】
図２６と図２７に実施例１８を示す。図２６は注湯前の状態を、図２７は注湯後の状態を示す。本実施例では手段１２を用いて、減圧して所望のキャビティーに注湯する減圧鋳造法において、所望のキャビティー部分に充填された溶湯が早く凝固するように、境界部付近のキャビティーの凹部に溶湯遮断部材を設置した減圧鋳造法を説明する。
【０４３８】
鋳型、鋳枠及び減圧手段の構成は実施例５と同じである。すなわち、鋳型の外表面２６から複数の通気穴２７を設け、それに対応する複数の減圧ボックス２８によって減圧した。【０４３９】
本実施例では、所望のキャビティー部分３５とその他のキャビティー部分３８の境界部３９付近の下部及び上部に凹部４９を設け、溶湯遮断部材としてシェル砂で成型した５０mm×５０mm×厚み１５mmのシェル片５２をキャビティー下部の凹部４９に納まるように設置した。【０４４０】
本構成で作用、効果を説明する。所定の減圧を行った後、所望のキャビティー部分３５とほぼ等しい体積の溶湯２３を注湯すると、溶湯２３は前記実施例に示したように所望のキャビティー部分３５を充填する。注湯中、キャビティー下部の凹部４９に設置されたシェル片５２は、溶湯の流れを邪魔することなく凹部４９に留まっている。注湯が完了後、シェル片５２は図２７に示すように浮力によってキャビティー上部の凹部まで上昇して静止する。【０４４１】
この状態で減圧を保持すると溶湯の凝固が進行するが、シェル片５２に接した溶湯はシェル片５２に熱を奪われるので、シェル片５２がない場合よりも速やかに凝固が進行する。したがって、減圧を保持する時間を短縮することができる。【０４４２】
また、注湯が完了してシェル片５２が浮上した後、減圧がγＨ以下に下がった場合でも、溶湯の静圧によってシェル片５２はキャビティー上下の凹部４９の中で湯口部１５側へ押付けられ、溶湯の流出を防ぐように作用する。この押付け力は溶湯の流出を完全に止め得るものではないが、若干の減圧低下であれば流出を防止できる。【０４４３】
なお、この溶湯遮断部材は溶湯よりも比重が小さく、耐火性のものであればその作用、効果は同じである。溶湯遮断部材及び凹部の形状は本実施例に限定されるものではなく、適宜の形状の組合せで同じ作用、効果を得ることができる。【０４４４】
以上のように、溶湯遮断部材を境界部付近のキャビティーの凹部に設置することによって注湯後の減圧保持時間を短縮することができ、生産効率を高めることができた。本実施例によって、所望のキャビティー部分のみへ溶湯の充填を行う本発明の減圧鋳造方法において、一つの課題である注湯後、凝固するまで一定の減圧保持時間を必要とする問題を解決又は低減することができた。
【実施例１９】
【０４４５】
図２８に実施例１９を示す。本実施例では手段１３を用いて、減圧して所望のキャビティーに注湯する減圧鋳造法において、減圧を安定して行い、かつ所望のキャビティー部分に充填された溶湯が早く凝固するように、所望のキャビティー部分とその他のキャビティー部分の境界部付近に前記実施例１６及び１８で用いた通気封止部材と溶湯遮断部材を一体化した封止遮断部材を設置する減圧鋳造法を説明する。
【０４４６】
鋳型、鋳枠及び減圧手段の構成は実施例１６と同じである。すなわち、鋳型外表面２６から複数の通気穴２７を設け、それに対応する複数の減圧ボックス２８によって減圧した。【０４４７】
本実施例では、通気封止部材として発泡樹脂５０を、溶湯遮断部材としてシェル片５２を用い、発泡樹脂５０を上部に、シェル片５２を下部にして一体化した封止遮断部材５３を所望のキャビティー部分３５とその他のキャビティー部分３８の境界部３９付近のキャビティーの凹部４９に設置した。【０４４８】
この封止遮断部材５３の作用、効果は実施例１６及び１８に示した通気封止部材と溶湯遮断部材の２つの部材の効果を複合させたものである。すなわち、減圧時は発泡樹脂５０でキャビティーの減圧の安定化をはかり、注湯後はシェル片５２が浮上して境界部３９付近の凝固を促進する。なお、発泡樹脂５０の代わりに実施例１７の鋼板５１を用いても作用、効果は同じである。【０４４９】
この結果、２つの作用をもつ部材を一体として設置でき、作業性が改善された。そして、注湯時の溶湯の流れの乱れを少なくでき、また、注湯後の減圧保持時間を短縮して生産効率を高めることができるようになった。
【実施例２０】
【０４５０】
図２６に実施例２０を示す。本実施例では手段１４を用いて、減圧して所望のキャビティーに注湯する減圧鋳造法において、所望のキャビティー部分に充填された溶湯が早く凝固するように、境界部付近の通気穴及び／又は冷却穴から強い送気を行って急冷する減圧鋳造法を説明する。
【０４５１】
鋳型、鋳枠及び減圧手段の構成は実施例６と同じである。すなわち、鋳型外表面２６から複数の通気穴２７を設け、それに対応する複数の減圧ボックス２８によって減圧した。【０４５２】
本実施例では、鋳型外表面２６から溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分３５とその他のキャビティー部分３８の境界部３９付近に向けて他の部位よりも大きく、深い冷却穴５４を設けた。【０４５３】
所定の減圧を行った後、所望のキャビティー部分３５とほぼ等しい体積の溶湯を注湯すると、溶湯は前記実施例に示したように所望のキャビティー部分３５を充填する。その後、各通気穴２７を通して吸引又は送気して冷却することができるが、その際、境界部３９付近に設けた大きな、深い冷却穴５４対しては大量の圧縮空気を送気して境界部３９付近を速やかに冷却するようにした。なお、冷却穴５４に対して強い吸引を行って冷却速度を高めることもできるが、一般には圧縮空気を送気する方が冷却速度を高めることができる。【０４５４】
このように、境界部３９付近に大きな、深い冷却穴５４を設け、減圧ボックス２８から大量の送気を行うことによって、境界部３９付近を速やかに凝固させ、減圧保持時間を短縮することができる。【０４５５】
なお、境界部付近に設ける冷却穴はキャビティー形状の制約等がある場合は必ずしも大きく、深い必要はなく、適宜の大きさと深さとし、該部の冷却の速さは減圧ボックスからの吸引又は送気の流量で調節することもできる。また、冷却穴が設けられない場合は、境界部付近の通気穴から吸引又は送気して冷却することもできる。【０４５６】
以上のように、実施例１８の溶湯遮断部材及び本実施例の境界部付近の通気穴及び／又は冷却穴から冷却することによって、所望のキャビティー部分のみへ溶湯を充填する減圧鋳造法のひとつの課題であった減圧保持時間が大幅に短縮された。
【実施例２１】
【０４５７】
図３０に実施例２１を示す。本実施例では手段１５を用いて、減圧鋳造法において鋳型隙間に発生しやすいバリを防止する減圧鋳造法を説明する。
【０４５８】
鋳型及び鋳枠の基本構成は実施例１と同じである。本実施例ではバリの防止方法の原理がわかり易いように、鋳型上部に減圧フード１６を載置して鋳型を全体減圧する場合について説明する。【０４５９】
鋳型には中子の巾木部５５に連通する送気穴５７と、上下鋳型の合せ面５６に連通する送気穴５８を設ける。そして、減圧フード１６の２個所に設けた給気穴５９を通して送気管６０を送気穴５７、５８に連通させて圧縮空気を送気するようにした。【０４６０】
本構成で作用、効果を説明する。一般に減圧鋳造法では鋳型を減圧すると、中子の巾木部５５や上下鋳型の合せ面５６などの隙間も減圧状態になり、溶湯が浸入しやすく、バリが発生する可能性が高くなる。【０４６１】
そこで、本実施例では前述のように２つの送気穴５７及び５８からこれらの隙間に圧縮空気を送気して、浸入する溶湯を止めるようにした。すなわち、圧縮空気の送気によって、これらの隙間の圧力は減圧による負圧にならずに正圧に保たれるので、溶湯の浸入を阻止する作用を働かせることができる。また、圧縮空気が浸入してくる溶湯を冷却して流動性を低下させるので、溶湯はさらに隙間へ浸入しにくくなる。【０４６２】
以上のように、バリが発生しやすい減圧鋳造法においても、バリの発生しやすい部位に送気穴を設け、そこに圧縮空気を送気することによってバリを防止できた。バリの発生がなくなったことは、従来一般的に行っている後工程でのバリ除去作業がなくなり、大幅なコスト低減と工程短縮の効果をもたらすものである。【０４６３】
なお、本実施例では１個の製品を鋳造する場合について示したが、複数個の場合も同様に、必要部位に外表面に連通した送気穴を設けて圧縮空気を送気してバリを防止できる。
その場合には、実施例７で用いたようなセグメント状の複数の減圧ボックスを用いて、送気を行うことが最も有効である。
【実施例２２】
【０４６４】
図３１に実施例２２を示す。本実施例では手段１６を用いて、減圧鋳造法において球状黒鉛鋳鉄を注湯するにあたり、実施例１乃至２１によってキャビティーに高精度の所定の減圧分布を創生した減圧鋳造法が得られたことから、注湯温度を１３００℃以下とした減圧鋳造法を説明する。
【０４６５】
鋳型及び鋳枠の基本構成は実施例１５と同じである。本実施例では、引け巣に対する注湯温度の効果を明確にするために、２つの鋳型、ＡとＢを用意し、両鋳型とも押湯なしで注湯した。Ａは通常の鋳造で無減圧で注湯し、Ｂは本発明による減圧鋳造法で減圧して注湯した。また、注湯温度はＡでは一般的な１４００℃、Ｂでは本発明によって高精度な減圧分布が創生でき安定した湯廻りが得られることから１３００℃とした。【０４６６】
溶湯は球状黒鉛鋳鉄で化学成分はＣ３.７０％、Ｓｉ２.６２％、Ｍｎ０.３０％、Ｃｕ０.０５％、Ｐ０.０３２％、Ｓ０.００８％、Ｍｇ０.０４５％である。球状化はＦｅＳｉＭｇ合金を用いて行った。また、製品の重量は５.２kgである。【０４６７】
鋳造後、製品を切断し、引け巣の面積を浸透探傷法により測定した結果、Ａでは７８５mm２、Ｂでは５２mm２であった。つまり、注湯温度を１４００℃から１３００℃へ１００℃下げることによって、引け巣を約１／１５に減少させることができた。Ｂは完全な無欠陥ではないが、実用的な強度ではほとんど無欠陥品とほぼ同等のものである。【０４６８】
この結果を考察する。球状黒鉛鋳鉄では注湯後、共晶温度１１５０℃での凝固完了までの間に、液体収縮、黒鉛化による膨張及びオーステナイト晶出による収縮が生じる。詳細の計算は前述の手段１４に記載した通りであるが、これら膨張と収縮の合計は、Ａの１４００℃注湯では−１．０５％であり、Ｂの１３００℃注湯では＋０．４５％である。
【０４６９】
したがって、Ａでは合計が収縮となり引け巣が残ることになるので、引け巣をなくすためには押湯が必要であることを意味する。一方、Ｂでは合計が膨張となり押湯がなくても引け巣は発生しないことを意味している。【０４７０】
ただし、これは単純な溶湯の膨張と収縮の計算のみからの判断である。引け巣の発生にはその他に、鋳型の膨張、凝固表皮の形成の速さ及び発生ガスなどの影響がある。これらの要因が前述の溶湯の膨張と収縮の合計値に加算されて作用し、このような結果になったものと思われる。【０４７１】
しかし、注湯温度を１００℃下げることは収縮率で１.５％の差に相当し、これを単純計算すると、５.２kgの製品においてＡとＢの場合の引け巣の体積差は、溶湯の比重を７.０とすると、５２００／７.０×１.５／１００＝１１.１cm３となる。つまり、例えば１ｃｍ３の立方体で約１１個分に相当するほど大きな引け巣の差となる。注湯温度を１００℃下げる効果はこれほど大きいのである。【０４７２】
本実施例の結果は、Ｂの減圧鋳造法での１３００℃注湯では引け巣は皆無にはならなかったが、Ａの無減圧での１４００℃注湯に比べ引け巣の面積はは約１／１５になり、ほとんど引け巣ゼロに近いものが得られた。これは本発明の減圧鋳造法によって湯廻りがよくなり、注湯温度を１００℃下げることが可能になったことによる効果である。本発明者の実験では、複数の減圧ボックスを用いる減圧方法などで、減圧を適正に行えば１２５０℃でも湯廻り不良なく注湯が可能であることを確認している。このような低温注湯ではさらに引け巣欠陥を減少させることができる。【０４７３】
なお、本実施例に加えて、後述する実施例２３及び２４などの冷却制御を併用することによって、さらに引け巣欠陥の少ない鋳造法とすることができる。【０４７４】
以上のように、本発明の減圧鋳造法と低温注湯を組合せることによって、球状黒鉛鋳鉄では押湯なしで無欠陥に近い鋳物製品を得ることができた。なお、これは普通鋳鉄（ねずみ鋳鉄）、特殊鋳鉄などを含め、鋳鉄全般に適用することができる。特に普通鋳鉄においては、凝固形態が球状黒鉛鋳鉄のマッシー型凝固に比べて、表皮生成型凝固となるのでさらに引け巣の発生は少なくなり、本実施例がより容易に適用できる。【０４７５】
このように、押湯なしで鋳物が製造できることになれば、まず、必要な溶湯量を低減できるという直接効果が得られる。さらに、もとのキャビティーで押湯があった場所がスペースになるので、製品を追加して込めることができ、生産効率を向上することができる。また、押湯がないので解枠後の工程も製品部のみとなり、単純化されるという効果も得られる。【０４７６】
以上のように、本実施例の鋳鉄の減圧鋳造法は、世界の自動車、建設、機械などの分野で年間約５０００万トン生産されている鋳鉄部品の製造効率を大幅に高めることができるものである。
【実施例２３】
【０４７７】
図３２に実施例２３を示す。本実施例では手段１７を用いて、減圧鋳造法において注湯後に複数の通気穴、冷却穴及び鋳型セグメントを通して吸引又は送気されるガス体の流量を制御して、充填された溶湯の所望の部位から順次凝固を進行させる減圧鋳造法を説明する。
【０４７８】
鋳型、鋳枠及び減圧手段の基本構成は実施例７と同じである。本実施例では、セグメントの選択された部位に複数の通気穴２７を設け、鋳型上に載置された複数の減圧ボックス２８によって吸引又は送気を行って注湯中及び注湯後の冷却を行った。【０４７９】
まず、注湯前の減圧は前記実施例で述べたと同様に、製品部１２と押湯部１３の減圧度を高く、湯口部１５側の減圧度を低い減圧分布を設定した。所定の減圧後、所望のキャビティー部分３５とほぼ等しい体積の溶湯を注湯して、所望のキャビティー部分３５のみに充填した。【０４８０】
ところで、一般に鋳造において引け巣を防止する方法のひとつとして、製品部１２の冷却を押湯部１３から遠い部分から順次押湯に向かって冷却される、いわゆる指向性凝固となるように押湯や冷し金などの位置、大きさ及び数が工夫されている。しかし、これらの方法は製品形状からくる制約があり、必ずしも望ましい指向性凝固は得られていない。【０４８１】
本実施例では注湯完了後、高精度な指向性凝固を可能にするため、鋳型外表面２６から複数の通気穴２７を設け、注湯後、製品部１２の押湯部１３から最も遠い部位へ多量の圧縮空気を送気し、以下順次製品部１２、押湯部１３に流量を下げた圧縮空気を送気した。そして、湯口部１５付近は弱い吸引を行った。また、溶湯を充填したい所望のキャビティー部分３５とその他のキャビティー部分３８の境界部３９付近は減圧保持時間を短縮させるため、早く凝固させるように冷却の初期に多量の圧縮空気を送気した。【０４８２】
この結果、各部位の冷却速度は図３２の最下段に示したようになり、押湯部１２から最も遠い部分から順次凝固するような指向性凝固を行うことができた。これによって、製品部１２は端面側から凝固して収縮分が順次隣接部位から供給されて健全性が向上した。場合によっては、押湯を小さく又は除去することも可能である。【０４８３】
なお、溶湯を充填したい所望のキャビティー部分３５とその他のキャビティー部分３８の境界部３９付近は初期の急冷によって冷却速度が上がるので、境界部３９の急冷は押湯部１３の冷却速度が上がらないように、境界部３９付近が凝固するまでの最小の時間とする。【０４８４】
なお、本実施例では減圧と送気に同一の通気穴を使用したが、可能であれば、通気穴は望ましい減圧分布を得るためのものと、本実施例に示すような指向性凝固を得るための冷却穴との両方を設けておくことが望ましい。また、各通気穴及び冷却穴からの吸引又は送気の流量は製品各部の肉厚やその位置関係などを考慮して決めるようにする。【０４８５】
以上のような高精度の指向性凝固が可能となったのは、通気穴及び冷却穴の位置、大きさ、深さなどをキャビティーのレイアウトに応じて適切に設け、複数の減圧ボックスによって適性に吸引又は送気を行ったことによるものである。通常の押湯や冷し金などによる対策では決して得られないものである。【０４８６】
なお、本実施例は複数込めの場合にも大きな効果をもたらす。つまり、複数込めの場合に通常の押湯や冷し金で指向性凝固を得ようとすると、押湯や冷し金をたくさん用いることになり、溶湯量及び工数が多大になる傾向がある。しかし、本実施例を用いれば、実施例７の図８に示したように、キャビティーの複数の製品ブロック毎に本実施例のような通気穴及び／又は冷却穴を設け、減圧ボックスによって吸引又は送気を行えばよいので、容易に指向性凝固を得ることができる。【０４８７】
以上のように、本発明の減圧鋳造法は注湯過程とともに、冷却過程も高精度に制御可能で、鋳造の最も望ましい指向性凝固を容易に行うことができる。この結果、欠陥を低減し、また押湯を削減又は省略できるという多大の効果を提供するものである。
【実施例２４】
【０４８８】
図３３に実施例２４を示す。本実施例では手段１８を用いて、減圧鋳造法において注湯後に通気性鋳型の複数の通気穴、冷却穴及び鋳型セグメント等の各部から吸引排出されるそれぞれのガス体の温度、又は温度と流量のデータをもとに、溶湯の冷却状態を制御する減圧鋳造法について説明する。
【０４８９】
鋳型、鋳枠及び減圧手段の基本構成は実施例２３と同じである。本実施例では、鋳型ＭＬ各部から吸引排出されるガス体の流れ７９及び送気される圧縮空気の流れ８０、並びに制御信号の流れ８１及びデータ信号の流れ９１を図３３に示すように構成した。図では１個の減圧ボックスＶＢについて示している。【０４９０】
すなわち、鋳型ＭＬ各部から吸引排出されるガス体は各減圧ボックスＶＢを通って吸引流量・温度測定手段ＶＭに導かれて流量と温度が測定され、そのデータ信号９１は演算手段ＣＬに送られる。そして、演算手段ＣＬで各部の冷却状態が推算される。【０４９１】
一方、送気される圧縮空気は送気流量・温度測定手段ＣＭによって流量と温度が測定され、そのデータ信号９１は演算手段ＣＬに送られる。そして、演算手段ＣＬで各部の冷却状態の推算のための補助データとなる。【０４９２】
このようにして、複数の減圧ボックスＶＢからのガス体及び圧縮空気の温度と流量のデータにもとづいて、演算手段ＣＬで各部の凝固状態を推算する。その結果にしたがって、望ましい冷却状態に近づけるための制御信号８１が吸引流量制御手段ＶＣ及び送気流量制御手段ＣＣに送られる。そして、各制御手段によって流量が制御されて吸引又は送気が行われる。【０４９３】
このように、複数の通気穴と減圧ボックスＶＢを通るガス体と圧縮空気の温度と流量を測定することによって、鋳型各部の冷却状態が推算でき、その結果にしたがってさらに吸引及び／又は送気の流量を制御して望ましい冷却状態を得ることができた。【０４９４】
このような冷却制御された減圧鋳造法が可能となったのは、基本的には鋳型に設けた複数の通気穴とそれに対応する複数の減圧ボックスの効果である。本実施例は複数の減圧ボックスを用いることによって可能であるが、特に実施例７のようなセグメント状の減圧ボックスを用いる方法が最適である。すなわち、この場合には鋳型の一面全体を分割して吸引又は送気し、各部位から多くのデータが得られるので、高精度に冷却状態の推算ができ、その結果、高精度に冷却制御ができるようになった。【０４９５】
なお、本実施例ではガス体及び圧縮空気の温度と流量の両方のデータを測定したが、温度のみでもほぼ同じような作用、効果を得ることができる。【０４９６】
以上のように本発明によって、従来全く実施されていなかった注湯後の冷却制御を高精度にかつ容易に適用した減圧鋳造法が可能になった。このことは、従来、鋳造一般において、注湯後は自然冷却に依存していた鋳造技術の空白部分に対して、自由に冷却制御ができる技術を提供したことになり、鋳造技術の進歩の面でその意義は大きい。
【実施例２５】
【０４９７】
図３４及び図３５に実施例２５を示す。本実施例では手段１９によって実施例２４に示した冷却制御方法を適用した減圧鋳造法において、充填された溶湯の最終凝固組織を調整する減圧鋳造法を説明する。
【０４９８】
鋳型、鋳枠及び減圧手段の基本構成は実施例２３と同じである。本実施例では、減圧して球状黒鉛鋳鉄を注湯した後、解枠までの過程で重要な凝固領域又は変態領域の冷却を制御して所望の最終凝固組織を得るようにした。溶湯は実施例２２と同じ成分の球状黒鉛鋳鉄で、通常の自然冷却ではＦＣＤ５００相当の材質が得られるものである。【０４９９】
本実施例では注湯後、複数の通気穴及びこれに対応する複数の減圧ボックスからのガス体及び圧縮空気の温度及び流量のデータにもとづき、実施例２４に示した冷却制御方法によって、通常よりも高速の冷却を行った。【０５００】
図３４に本実施例の冷却曲線を示した。図には上記の鋳鉄溶湯において通常の無減圧の鋳造を行って鋳型内で自然冷却したときの自然冷却曲線８４と、本実施例による制御冷却をしたときの制御冷却曲線８５を示した。鋳鉄の場合、共晶温度で全体の凝固が完了するまでの領域と、その後、オーステナイトがパーライトとフェライトに変態する共析変態領域８３の冷却速度が最終凝固組織を決める重要な要因である。【０５０１】
図３４からわかるように、本実施例の制御冷却では通常冷却に比べ、共晶温度領域及び共析変態領域８３の冷却速度が大きくなっている。【０５０２】
両冷却の最終凝固組織及び機械的性質を図３５及び表１に示す。制御冷却したときの金属組織８７は自然冷却したときの金属組織８６に比べ、パーライトが多くフェライトが少ない組織になっている。また、機械的性質は自然冷却がＦＣＤ５００相当であるのに対して、制御冷却ではＦＣＤ７００相当で、引張強さ及び耐力が高く、かつ伸びも自然冷却と同程度の数値を示している。一般に引張強さが上がると伸びは低下するのであるが、制御冷却によってパーライトが緻密になっているので、このような伸びが得られたものである。【０５０３】
すなわち、同じ溶湯を注湯して解枠までの過程を冷却制御することによって、通常の鋳造よりも高強度高靭性の材質を得ることができた。【０５０４】
表１
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【０５０５】
一般に鋳物材質のつくり分けは、溶湯成分の変更や、凝固した鋳物を熱処理することなどによって行われている。しかし、前者では準備する溶湯の種類が多くなり作業上の煩雑さをまねいている。また、後者では再度の加熱のための大量の熱エネルギーを消費することになるし、熱処理という余分な工程が必要になることなどから、大きなコスト増加の要因となっている。【０５０６】
本実施例に示すような、注湯から解枠までの間に鋳型内で冷却制御することによって、最終の凝固組織を調整して所望の材質を得る鋳造法は全く実施されていなかった。したがって本実施例は、現状技術における準備する溶湯の種類の多さや、熱処理工程の問題を解決するものである。
【実施例２６】
【０５０７】
図３６に実施例２６を示す。本実施例では手段２０を用いて、注湯後、注湯口又は湯口部を、非通気性部材又は鋳型よりも通気性の低い部材で塞いで溶湯の凝固まで減圧を行う減圧鋳造法を説明する。
【０５０８】
鋳枠、鋳型、及び減圧方法の構成は実施例９と同じである。注湯前の状態は実施例９の図１０と同じである。図３６は注湯後の状態を示す。本実施例では鋳型キャビティーのうち製品部と押湯部を充填させたい所望のキャビティー部分として、その部分のみに溶湯を充填させ凝固させる場合において、注湯後の減圧度を安定に保つ効果が大きい減圧鋳造法を説明する。【０５０９】
実施例９で説明したように、注湯後、溶湯を充填させたい所望のキャビティー部分の減圧度をγＨ以上に保持すれば所期の目的を達成することができる。しかし、注湯にともなって注湯口又は湯口部が大気に開放されるのでその部分の減圧度が大きく低下し、鋳型キャビティーの減圧度も変化を受け易くなる。【０５１０】
そこで、本実施例では、注湯後、注湯口２１を非通気性部材９２で塞いで溶湯の凝固まで減圧を行うようにした。これによって、鋳型キャビティーは注湯前とほぼ同じ密閉状態になり、その結果、減圧度を安定に保つことができる。また減圧装置の容量を小さくすることもできる。なお、非通気性部材９２で塞ぐ場所は、本実施例のように注湯口２１でもよいし、湯口部１５でも効果は同じである。【０５１１】
非通気性部材としては、金属、樹脂、ゴム、板等が適当である。また、ある程度の空気の流入が許容できるときは、鋳型よりも通気性の低い部材、例えば布、細粒鋳型などでも一定の効果を得ることができる。【０５１２】
以上のように減圧鋳造法において、注湯後に適切な非通気性部材又は鋳型よりも通気性の低い部材で注湯口又は湯口部を塞いで密閉状態をつくることによって、安定した減圧状態を保持できるようになった。この鋳造法は減圧鋳造法全般に有効であるが、特に所望のキャビティー部分のみに溶湯を充填させ凝固させる減圧鋳造法には効果が大きい。
【実施例２７】
【０５１３】
図３７に実施例２７を示す。本実施例では手段２１を用いて、鋳型から吸引排出されたガス体を、熱交換装置７２で熱交換させる、及び／又は原材料予熱装置７１に供給することによって溶湯の熱を回収して有効に利用する鋳造システムについて説明する。鋳型、鋳枠及び減圧手段の基本構成は実施例２３と同じである。
【０５１４】
従来、鋳造法一般において、注湯された溶湯はその熱を鋳型に与えて凝固し、最終的に溶湯に残った熱と鋳型の熱は空気又は水によって冷却される。したがって、溶解に要した熱量は全く回収されることなく空中に放散されているのである。つまり、鋳造におけるエネルギー回収率はほとんどゼロということである。【０５１５】
本実施例では図３７に示すように鋳型の上部に載置された吸引送気手段６１によって吸引排出されたガス体を、熱交換装置７２で熱交換させる、及び／又は原材料予熱装置７１に供給するように配管を行った。これによってキャビティーに注湯された溶湯の熱を有効に利用することができるようになった。【０５１６】
従来、減圧鋳造法は高効率連続ラインには適用されることが少なかったこと、及び減圧鋳造方法を採用していても注湯後には吸引減圧を止めていたことなどのため、このような溶湯の熱の回収はほとんど考えられなかった。本発明によって減圧鋳造方法が高効率連続ラインにも容易に適用できるようになり、また、注湯後の冷却制御が実施可能になったことから、このように吸引排出される多量のガス体を介して溶湯の熱を回収できるようになったのである。【０５１７】
以上のように、本発明の鋳造システムは前述の高精度な減圧制御、冷却制御とあいまって溶湯の熱エネルギーの回収の面でも多大の効果を提供するもので、総合的な高精度、高効率の減圧鋳造法を提供した。【０５１８】
このように溶湯の熱を回収できることは、省エネルギーやＣＯ２の削減が地球規模で求められる２１世紀の鋳造工場にとって、大きな革新技術のひとつとなるものである。
【実施例２８】
【０５１９】
図３８に実施例２８を示す。本実施例では手段２２を用いて、本発明に用いる注湯時の減圧と注湯後の冷却のための減圧鋳造装置について説明する。
【０５２０】
本実施例では、まず鋳型外表面２６に当接させる開口端６２を有する複数の減圧ボックス２８を鋳型外表面２６に対して垂直方向に昇降する昇降手段１９に取付けた。複数の減圧ボックス２８は側面で連接させて１つの鋳型外表面２６の湯口部１５を除く全面を覆うようにした。すなわち、一つの鋳型外表面２６を仮想的に複数の鋳型セグメントに分割し、その各部から吸引又は送気ができるようにした。【０５２１】
次に、複数の減圧ボックス２８には開口端６２の反対側に吸引口３１と送気口３２が設けられており、これらが複数の減圧ボックス２８の上部に設けられた吸引室６３と送気室６４にそれぞれ連通されている。なお、吸引口３１は吸引室６３と直接連通しているが、送気口３２は吸引室６３を通った連通管６５によって送気室６４に連通している。【０５２２】
また、吸引室６３と送気室６４には、それぞれ吸引量と送気量を個別に制御する吸引流量制御手段２９及び送気流量制御手段３３が押付け弁の機構で昇降自在手段６６に設けられている。そして、吸引室６３は減圧装置に、送気室６４は空気圧縮装置に連通されている。なお、吸引流量制御手段２９及び送気流量制御手段３３は必ずしも本実施例に示す押付け弁機構のものに限定されるものではなく、いかなる制御手段でも作用、効果は同じである。【０５２３】
本構成で装置の作用、効果を説明する。複数の減圧ボックス２８は１つの鋳型外表面２６を覆うように配置されており、これをその鋳型外表面２６に当接して載置し減圧を行う。その際、鋳型には選択された位置に複数の通気穴２７を設けておき、所定の減圧分布が得られるように、各減圧ボックス２８の吸引流量及び送気流量を流量制御手段２９及び３３で制御する。【０５２４】
複数の減圧ボックス２８のうちの幾つかは通気穴がない部位に当接されることになるが、その部位に対しても必要であれば吸引又は送気を行うことができる。これが、複数の減圧ボックス２８を連接して鋳型外表面２６を覆うようにした効果である。【０５２５】
注湯時の減圧の場合には、吸引を主とし、送気は減圧度を下げたい部位に補助的に用いる。また、注湯後の冷却においては、吸気と送気を組合せて用いる。特に強い冷却を与えたい部位には送気を行った方が冷却効果は大きい。【０５２６】
なお、本装置と同様な構成は既に実施例７で示している。実施例７では吸引及び送気の流量制御手段は、本実施例のような吸引室６３と送気室６４を設けず、各減圧ボックスの吸引口と送気穴にそれぞれ直接に設けている。実施例７の吸引送気装置も作用、効果は本実施例と全く同じである。また、実施例５のように送気口を設けないで吸気口のみで吸引減圧を行なうこともできる。【０５２７】
また、本実施例では複数の減圧ボックスを側面で連接して鋳型の外表面を覆うようにしたが、実施例１１に示したように連接させないで離隔した複数の減圧ボックスとして用いることもできる。この場合には、複数の減圧ボックスを鋳型外表面に設けた複数の通気穴に合せて当接し吸引又は送気を行うようにする。【０５２８】
この場合には吸引又は送気する減圧ボックスの数が少ないので、本実施例よりも吸引又は送気の総合的な制御精度はやや劣るが、通気穴の位置、大きさ及び深さ等を適正にすることによってほぼ同様な減圧と冷却の効果を得ることができる。【０５２９】
以上のように、本実施例の吸引送気装置によって、高精度な減圧制御と冷却制御が可能になった。本装置は本発明の高精度な減圧鋳造方法の基本要素のひとつである。
【実施例２９】
【０５３０】
図３９に実施例２９を示す。本実施例では手段２３を用いて、実施例２８に示した減圧鋳造装置において、複数の減圧ボックスの位置が鋳型外表面に対し平行な面で自在に変えられるようにした減圧鋳造装置を説明する。
【０５３１】
本実施例では、複数の減圧ボックスが離隔して用いられる場合であって、各減圧ボックスの位置が鋳型に設けられた複数の通気穴に当接できるように、鋳型外表面に対し平行な面で自在に変えられるようにした。【０５３２】
すなわち、図３９に示すように２本の横桁６６の上に４本の縦桁６７を載置し、各縦桁６７が横桁６６の上をＸ方向８８に自在に移動可能の構成にした。また、４個の減圧ボックス２８は縦桁６７の上に取付けられており、縦桁６７に沿ってＹ方向８９に自在に移動可能の構成にした。【０５３３】
これによって、４個の減圧ボックス２８はＸＹ方向に自在に位置決めが可能になり、鋳型に設ける複数の通気穴がどの位置であっても、容易に当接して載置できるようになった。なを、減圧ボックスの移動手段は本実施例に示した横桁及び縦桁を用いた手段に限定されるものではなく、ＸＹ方向に自在に移動できる手段であれば作用、効果は同じである。
【図面の簡単な説明】
【０５３４】
【図１】本発明の実施例１を示す図である。
【図２】本発明の実施例２を示す図である。
【図３】本発明の実施例３を示す図である。
【図４】本発明の実施例４を示す図である。
【図５】本発明の実施例５を示す図である。
【図６】本発明の実施例６を示す図である。
【図７】本発明の実施例７を示す図である。
【図８】本発明の実施例７の複数個込めのセグメントを示す図である。
【図９】本発明の実施例８を示す図である。
【図１０】本発明の実施例９の注湯中の状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施例９の注湯後の状態を示す図である。
【図１２】本発明の実施例１０の注湯中の状態を示す図である。
【図１３】本発明の実施例１０の注湯後の状態を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１１の注湯中の状態を示す図である。
【図１５】本発明の実施例１１の注湯後の状態を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１２の注湯中の状態を示す図である。
【図１７】本発明の実施例１２の注湯後の状態を示す図である。
【図１８】本発明の実施例１３の注湯中の状態を示す図である。
【図１９】本発明の実施例１３の注湯後の状態を示す図である。
【図２０】本発明の実施例１４の注湯中の状態を示す図である。
【図２１】本発明の実施例１４の注湯後の状態を示す図である。
【図２２】本発明の実施例１５の注湯中の状態を示す図である。
【図２３】本発明の実施例１５の注湯後の状態を示す図である。
【図２４】本発明の実施例１６を示す図である。
【図２５】本発明の実施例１７を示す図である。
【図２６】本発明の実施例１８の注湯中の状態を示す図である。
【図２７】本発明の実施例１８の注湯後の状態を示す図である。
【図２８】本発明の実施例１９を示す図である。
【図２９】本発明の実施例２０を示す図である。
【図３０】本発明の実施例２１を示す図である。
【図３１】本発明の実施例２２を示す図である。
【図３２】本発明の実施例２３を示す図である。
【図３３】本発明の実施例２４を示す図である。
【図３４】本発明の実施例２５の冷却曲線を示す図である。
【図３５】本発明の実施例２５の凝固組織を示す図である。
【図３６】本発明の実施例２６を示す図である。
【図３７】本発明の実施例２７を示す図である。
【図３８】本発明の実施例２８を示す図である。
【図３９】本発明の実施例２９を示す図である。
【図４０】従来技術の気密容器を用いた全体減圧鋳造法を示す図である。
【図４１】従来技術の空孔部を用いた部分減圧鋳造法を示す図である。
【符号の説明】
【０５３５】
１  鋳枠
２  上枠
３  下枠
４  鋳型
５  上型
６  下型
７  エヤーシール部材（上）
８  エヤーシール部材（中）
９  エヤーシール部材（上）
１０  定盤
１１  キャビティー
１２  製品部
１３  押湯部
１４  湯道部
１５  湯口部
１６  減圧フード
１７  吸引穴
１８  吸引管
１９  昇降手段
２０  パッキン
２１  注湯口
２２  発泡樹脂
２３  溶湯
２４  重錘
２５  ビニール
２６  鋳型外表面
２７  通気穴
２８  減圧ボックス
２９  吸引流量制御手段
３０  気密フード
３１  吸引口
３２  送気口
３３  送気流量制御手段
３４  鋳型セグメント
３５  所望のキャビティー部分
３６  所望のキャビティー部分への流入口
３７  所望のキャビティー部分の最上部
３８  その他のキャビティー部分
３９  境界部
４０  水平にのびる通気穴
４１  垂直にのびる通気穴
４２  鋳型上面
４３  鋳型搬送具
４４  クランプ部材
４５  金型
４６  穿孔穴
４７  ベント
４８  気密容器
４９  凹部
５０  通気封止部材としての発泡樹脂
５１  通気封止部材としての鋼板
５２  湯道遮断部材としてのシェル片
５３  封止遮断部材
５４  冷却穴
５５  中子の巾木部
５６  鋳型の合せ面
５７  巾木部に連通する送気穴
５８  合せ面に連通する送気穴
５９  給気穴
６０  送気管
６１  吸引送気手段
６２  開口端
６３  吸引室
６４  送気室
６５  連通管
６６  昇降自在手段
６７  横桁
６８  縦桁
６９  減圧装置
７０  空気圧縮装置
７１  原材料予熱装置
７２  熱交換装置
７３  気密カバー材
７４  押湯又は吐かせ
７５  空孔部
７６  中子
７７  フィルター
７８  仮想の鋳型分割線
７９  吸引排出されるガス体の流れ
８０  圧縮空気の流れ
８１  制御信号の流れ
８２  共晶温度線
８３  共析変態領域
８４  自然冷却曲線
８５  制御冷却曲線
８６  自然冷却したときの金属組織
８７  制御冷却したときの金属組織
８８  Ｘ方向
８９  Ｙ方向
９０  昇降手段の昇降方向
９１  データ信号の流れ
９２  非通気性部材
Ｓ    強い減圧をするセグメント
Ｍ    中程度の減圧をするセグメント
Ｗ    弱い減圧をするセグメント
Ｅ    冷却速度
Ｆ    鋳枠内面からの距離
ＭＬ  鋳型
ＶＢ  減圧ボックス
ＣＭ  送気流量・温度測定手段
ＣＣ  送気流量制御手段
ＣＥ  空気圧縮装置
ＶＭ  吸引流量・温度制御手段
ＶＣ  吸引流量制御手段
ＶＥ  減圧装置
ＣＬ  演算手段
ＴＰ  温度（℃）
ＴＭ  時間
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４    鋳型のＸ方向の分割
Ｙ１，Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４    鋳型のＹ方向の分割
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図３５】
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