(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型キャビテイを形成することができる下側の固定金型及び上側の可動金型、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段、並びに閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を有する装置本体と、
前記金型キャビテイ内へ溶湯を下方から供給充填する、ガス加圧注湯鍋を備えた鋳込手段と、
を備えた竪型鋳造装置であって、
前記ガス加圧注湯鍋は、水平方向に長い鍋本体の一端に、上方に延設された給湯部が設けられると共に、鍋本体の他端に、上方に突出して取り付けられた前記金型キャビテイに連通する鋳込みストークが設けられ、鋳込み前後を通じて溶湯が給湯部に存在し、鍋本体に加圧ガスが導入されないよう構成され、
前記ガス加圧注湯鍋及び装置本体が装脱着可能であって、ガス加圧注湯鍋に設けられた鋳込みストークの先端を固定金型の溶湯流入ゲート入口に挿入、装置本体に装着することにより密閉構造を形成する
ことを特徴とする竪型鋳造装置。
【請求項２】
溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段が、加圧ステムと一体化して構成され、先端に溶湯流入ゲートを塞ぐ小径部を有していることを特徴とする請求項１に記載の竪型鋳造装置。
【請求項３】
固定金型及び可動金型の型開量を測定する型開量測定手段を備えると共に、該型開量が所定量以下になるように、加圧手段による溶湯の加圧速度を制御する加圧速度制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の竪型鋳造装置。
【請求項４】
鋳込手段が、加圧注湯鍋の加圧ガスを導入するためのガスシリンダー及びピストンを有した加圧ガス導入手段を備え、ピストン速度を制御することにより、溶湯の金型キャビテイ内の充填速度を制御するよう構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の竪型鋳造装置。
【請求項５】
鋳込ストークが、加熱手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の竪型鋳造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の竪型鋳造装置を用いた、ガス加圧注湯鍋から鋳込ストークを通じて溶湯を金型キャビテイ内へ鋳込み、溶湯がキャビテイ内を充填した後、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞し、その後金型キャビテイ内の溶湯を加圧手段で加圧する鋳造方法であって、
溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞した後、直ちにガス加圧溶湯鍋内のガス圧を大気解放すると共に装置本体から脱着して、次回に必要な溶湯をガス加圧溶湯鍋に供給し、再び装置本体に装着して、次回の鋳造に備えることを特徴とする竪型鋳造方法。
【請求項７】
ガス加圧注湯鍋内のガス圧を１ｋｇ／ｃｍ２以上に調整して、高速で短時間に鋳込むことを特徴とする請求項６に記載の竪型鋳造方法。
【請求項８】
鋳造品が、軽金属合金の薄肉で大型の鋳造品であることを特徴とする請求項６又は７に記載の竪型鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金等の鋳造品を鋳造することができる、金型キャビテイ内へ溶湯を下方から充填する竪型鋳造装置、特にガス加圧注湯鍋を用いて金型キャビテイ内へ溶湯を下方から供給充填する竪型鋳造装置やこれを用いた竪型鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽合金製品等の鋳造品、特に強度が必要とされる部品などを鋳造する場合、溶湯鋳込時におけるガスの巻込みを防止するため、竪型鋳造装置が使用されている。
【０００３】
そして、かかる竪型鋳造装置において、酸化物の混入や、ガスの巻込みを防止しながら、溶湯保持炉から金型キャビテイに溶湯を供給する手段としては、低圧ガスを利用する事が既に知られている（特許文献１参照）。しかしながら、低圧ガスは溶湯を金型に定量的に供給するには有効であるが、単に低圧ガスを使用するだけでは、鋳込速度は遅く、圧力も低いので、溶湯凝固時に発生するひけ巣の防止や、薄肉製品に対して充分に対応しうるものではなかった。また、従来の装置は、装置本体に固定された溶湯保持炉に大量の溶湯が収容され、装置が大型化していた。さらに、装置本体に固定された溶湯保持炉への溶湯の補充は容易ではなく、また、装置本体の流入ゲートの清掃や潤滑のためのスプレー作業が非常に困難であった。
【０００４】
本発明者らは、上記問題点を解決すべく、金型キャビテイに溶湯を供給する手段として高圧ガス加圧を用いる方法を提案した（特許文献２参照）。しかしながら、鋳込みストークが装置本体に設けられている場合、給湯のために注湯鍋を移動した時、鋳込ストークが外気に曝され、酸化膜や凝固膜を発生させて、不良品を発生させる原因を残していた。また、鋳込みストークの温度変化が大きく、疲労破壊のおそれもある。他方、鋳込みストークがガス加圧注湯鍋に設けられている場合、従来の縦断面Ｕ字状の注湯鍋は密閉状態での鋳込みストークの取り付けが非常に困難であると共に移動による振動でその耐久性にも問題があり、また、鍋上部の横断面積は比較的大きいのでかかる部分に外気が溜まり、酸化膜や凝固膜の発生を招いていた。
【特許文献１】特開昭５８−５５１６６号公報
【特許文献２】特許第４０５４０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
竪型鋳造装置による鋳造において、高品質の鋳造品、特に薄肉で大型の鋳造品を鋳造するためには、溶湯を高速で金型キャビテイに充填する必要がある。また、鋳造品の不良欠陥の原因となる酸化物の混入やガスの巻き込みを防止し、凝固収縮によって発生するひけ巣を防止するためには、下方から溶湯を充填すると共に充分量の溶湯を有効に加圧して補充する必要がある。また、その際、稼働運転中のトラブルを少なくするために実用上キャビテイの構造や鋳造装置全体の構造を簡単にする必要がある。そして、作業効率やメンテナンスの容易さも非常に重要な要素である。
【０００６】
本発明の課題は、溶湯を高速で金型キャビテイに充填し、閉塞されたキャビテイ内の溶湯を有効に加圧して、ひけ巣の発生がなくかつガスの巻き込みをなくすと共に、注湯鍋移動時に鋳込ストーク表面で発生する酸化膜、凝固膜の発生がなく、欠陥のない鋳造品を簡便に鋳造することのできる、作業効率がよくメンテナンスの容易な設備費の安い竪型鋳造装置及び該竪型鋳造装置を用いる竪型鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究した結果、ガス加圧注湯鍋の形状を改良することによって酸化膜、凝固膜の発生をなくし、これらの混入及びガスの巻込みのない鋳造品を鋳造することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。また、装置本体と装脱着可能なガス加圧注湯鍋を用いることにより、作業効率がよくメンテナンスの容易な設備費の安い竪型鋳造装置とすることができると共に、かかるガス加圧注湯鍋のガス圧力を高くすることによって溶湯を高速で供給することができ、さらに、鋳込まれた溶湯がキャビテイ内を充填した後、かかる閉塞状態の溶湯を複数箇所で圧力伝達距離を短くして有効に加圧すると、ひけ巣の発生がなくかつ酸化膜の混入及びガスの巻込みのない鋳造品を鋳造することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、（１）金型キャビテイを形成することができる下側の固定金型及び上側の可動金型、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段、並びに閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を有する装置本体と、前記金型キャビテイ内へ溶湯を下方から供給充填する、ガス加圧注湯鍋を備えた鋳込手段と、を備えた竪型鋳造装置であって、前記ガス加圧注湯鍋は、水平方向に長い鍋本体の一端に、上方に延設された給湯部が設けられると共に、鍋本体の他端に、上方に突出して取り付けられた前記金型キャビテイに連通する鋳込みストークが設けられ、鋳込み前後を通じて溶湯が給湯部に存在し、鍋本体に加圧ガスが導入されないよう構成され、前記ガス加圧注湯鍋及び装置本体が装脱着可能であって、ガス加圧注湯鍋に設けられた鋳込みストークの先端を固定金型の溶湯流入ゲート入口に挿入、装置本体に装着することにより密閉構造を形成することを特徴とする竪型鋳造装置や、（２）溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段が、加圧ステムと一体化して構成され、先端に溶湯流入ゲートを塞ぐ小径部を有していることを特徴とする上記（１）に記載の竪型鋳造装置や、（３）固定金型及び可動金型の型開量を測定する型開量測定手段を備えると共に、該型開量が所定量以下になるように、加圧手段による溶湯の加圧速度を制御する加圧速度制御手段を備えたことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の竪型鋳造装置や、（４）鋳込手段が、加圧注湯鍋の加圧ガスを導入するためのガスシリンダー及びピストンを有した加圧ガス導入手段を備え、ピストン速度を制御することにより、溶湯の金型キャビテイ内の充填速度を制御するよう構成されたことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の竪型鋳造装置や、（５）鋳込ストークが、加熱手段を備えていることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の竪型鋳造装置に関する。
【０００９】
また、本発明は、（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の竪型鋳造装置を用いた、ガス加圧注湯鍋から鋳込ストークを通じて溶湯を金型キャビテイ内へ鋳込み、溶湯がキャビテイ内を充填した後、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞し、その後金型キャビテイ内の溶湯を加圧手段で加圧する鋳造方法であって、溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞した後、直ちにガス加圧溶湯鍋内のガス圧を大気解放すると共に装置本体から脱着して、次回に必要な溶湯をガス加圧溶湯鍋に供給し、再び装置本体に装着して、次回の鋳造に備えることを特徴とする竪型鋳造方法や、（７）ガス加圧注湯鍋内のガス圧を１ｋｇ／ｃｍ２以上に調整して、高速で短時間に鋳込むことを特徴とする上記（６）に記載の竪型鋳造方法や、（８）鋳造品が、軽金属合金の薄肉で大型の鋳造品であることを特徴とする上記（６）又は（７）に記載の竪型鋳造方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の竪型鋳造装置としては、金型キャビテイを形成することができる下側の固定金型及び上側の可動金型、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段、並びに閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧する加圧手段を有する装置本体と、前記金型キャビテイ内へ溶湯を下方から供給充填する、ガス加圧注湯鍋を備えた鋳込手段と、を備えた竪型鋳造装置であって、前記ガス加圧注湯鍋は、鍋本体の一方に、上方に延設された給湯部が設けられると共に、鍋本体の他方に、上方に突出して取り付けられた前記金型キャビテイに連通する鋳込みストークが設けられ、鋳込み前後を通じて溶湯が給湯部に存在するよう構成されている竪型鋳造装置であれば特に制限されるものではなく、本発明の竪型鋳造装置は酸化膜、凝固膜の発生が抑制され、これらの混入及びガスの巻込みのない鋳造品、特に薄肉で大型の鋳造品を好適に鋳造することができる。そして、かかる鋳造品としては特に限定されるものではないが、軽金属合金、特に凝固収縮が大きいアルミニウム合金が好ましい。アルミニウムは凝固するとき約７％収縮することから、ひけ巣の発生を防止しうる本発明の鋳造装置や鋳造方法は、アルミニウム合金等の凝固収縮が大きい軽金属合金からなる溶湯から、特に薄肉で大型の鋳造品を鋳造する場合に、特に有利に適用することができる。
【００１１】
前記鋳込み手段におけるガス加圧注湯鍋としては、上記のように、鍋本体の一方に、上方に延設された給湯部が設けられると共に、鍋本体の他方に、上方に突出して取り付けられた前記金型キャビテイに連通する鋳込みストークが設けられ、鋳込み前後を通じて溶湯が給湯部に存在するよう構成されているものであり、給湯部先端の給湯口を密閉する蓋を備えている。ガス加圧注湯鍋及び装置本体が装脱着可能な構成である場合には、ガス加圧注湯鍋に設けられた鋳込みストークの先端を固定金型の溶湯流入ゲート入口に挿入、装置本体に装着することにより密閉構造を形成する。
【００１２】
鍋本体に設けられた給湯部は、鍋本体と一体成形であってもよいし、鍋本体の上部に取り付けられる給湯管であってもよい。鍋本体と一体成形の場合、給湯部は、鍋本体の断面形状と同一のものであってもよいが、鍋本体の断面積より小さいものであることが好ましい。すなわち、図１を用いて説明すると、鍋本体７ａの紙面と垂直の縦断面と給湯部７ｂの横断面が同一形状のものであってもよいが、給湯部の横断面積が鍋本体の縦断面積より小さいものであることが好ましい。なお、上方に延設されるとは、好ましくは３０°以上、より好ましくは４５°以上、特に好ましくは９０°の角度で上方に延設されることを意味する。かかる給湯部の横断面積は、従来の縦断面Ｕ字状の注湯鍋に比して小さく、ガス部の体積を小さくできるので、ガス圧の高圧化を可能にし、また、金型キャビテイへの定量的な溶湯の供給や供給速度の高速化及びショットタイムラグの短縮化を可能とし、高品質な鋳造や薄肉で大型の鋳造品の鋳造が可能となる。さらに、このような注湯鍋を用いることにより、生産サイクルタイムが短くなるので、生産性も向上する。
【００１３】
また、鍋本体に設けられた鋳込みストークは、好ましくは前記給湯部と反対側（他方）の端に設けられており、鋳込みストークの下端は、鍋本体の下部に位置する。また、鋳込みストーク及び鍋本体の取付け位置は、給湯部先端の給湯口と比較して下方に位置する。このように、給湯部と鋳込みストークとが離れて設けられており、給湯口から鋳込みストーク下端までの距離が長いので、鋳込みストーク内へのガスや酸化膜等の混入の可能性がほとんどない。
【００１４】
また、本発明のガス加圧注湯鍋は、鋳込み前後を通じて溶湯が給湯部に存在するよう構成されており、鍋本体にはガスが導入されず、上記のように、給湯部の横断面積は、従来の縦断面Ｕ字状の注湯鍋に比して小さいことから、酸化膜の発生を極力抑えることができる。
【００１５】
上記のようなガス加圧注湯鍋においては、蓋を開いた（取り外した）ガス加圧注湯鍋の給湯口から溶湯を、例えば給湯ラドルを用いて導入することができるので、非常に容易に溶湯の補充を行なうことができる。また、ガス加圧注湯鍋を脱着して、装置本体の流入ゲートの清掃や潤滑のためのスプレー作業を行なうことができるので非常にメンテナンスを行いやすい。
【００１６】
かかるガス加圧注湯鍋及び／又は鋳込みストークには、溶湯温度保持のために、加熱手段を備えていることが好ましく、これにより、凝固層の発生を抑制し、湯廻りが良好で鋳造製品の不良発生を極力抑制することが可能となる。
【００１７】
また、ガス加圧注湯鍋の容量としては、上記のように、鋳込み前後を通じて溶湯が給湯部に存在するような容量であり、装置大型化の防止やガス加圧注湯鍋の搬送の容易さの点から、例えばガス加圧注湯鍋への溶湯の１回の導入で、１〜３回の鋳込みが可能な容量であることが好ましく、１回の鋳込みが可能な容量であることがより好ましい。１回の鋳込みが可能な容量とすることにより、各鋳込み時の注湯鍋内の溶湯量が常に一定なので圧力補正を行う必要がなく、より簡便に連続して充填を行うことができると共に、酸化物の混入やガスの巻き込みを抑制して安定した運転が可能となる。すなわち、複数回分の容量の場合には、各鋳込み時の液面レベルが異なり、圧力の微妙な調整を行なう必要があるが、１回の鋳込みが可能な容量とすることにより、このような微妙な調整を行なう必要がない。
【００１８】
また、鋳込手段は、前記ガス加圧注湯鍋に加えて、金型キャビテイ内のガスを真空吸引してガス加圧注湯鍋の溶湯を真空吸引充填する真空吸引機構を有することが好ましい。これにより、金型キャビテイへの溶湯の高速充填を可能とすると共に、金型キャビテイ内のガスを排出しガスの巻込みを防止することができる。なお、この真空吸引は、後述するガス排出通路を通じて行なうことができる。
【００１９】
金型キャビテイとしては、薄肉で大型の鋳造品を鋳造することができる金型キャビテイが好ましく、キャビテイ製品部とキャビテイ湯溜部を備え、該キャビテイ湯溜部が溶湯流入ゲートの上方に位置するキャビテイ第１湯溜部と、前記キャビテイ製品部のキャビテイ第１湯溜部と反対側の端部近傍上方に位置する１又は２以上のキャビテイ第２湯溜部からなるものがより好ましい。そして、キャビテイ製品部とキャビテイ第１湯溜部とはサイドゲートを介して連通し、キャビテイ第１湯溜部はキャビテイ第２湯溜部に比べて、より大きい容積を有しているものが好ましい。
【００２０】
下側固定金型には、下方の注湯鍋から溶湯を充填供給するための鋳込用ストークとキャビテイ第１湯溜部との連通部が形成され、該連通部には溶湯流入ゲートが設けられている。かかる溶湯流入ゲートの形状としては特に制限されないが、加工の容易さ等からして通常断面が円形の形状が好ましく、この場合、円形溶湯流入ゲートの内径はストークの内径よりも小さくなるように構成しておくことが好ましい。このように構成しておくことにより、下方から充填供給されてくる溶湯をキャビテイ第１湯溜部内へ噴出させることができ、後述するように、鋳造製品不良の一因となるストーク内に注湯された溶湯表面にある酸化膜や、注湯鍋脱着時ストークの内面で外気と接触し発生する酸化膜及び冷却され発生するチル層（凝固層）の製品への混入を防止することができる。
【００２１】
固定金型に形成された溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段としては、溶湯流入ゲートを閉塞しうる機構を備えているものであればどのようなものでもよく、たとえば円形溶湯流入ゲートを開閉することができる該ゲート上方に配設される閉塞ピンを具体的に挙げることができ、この場合、該閉塞ピンの円形溶湯流入ゲートへの挿入部の直径を円形溶湯流入ゲート内径よりもわずかに小さくしておくことが閉塞密封性の点で好ましい。この閉塞ピンは可動金型に対して液密的に摺動自在に進退出することができるように保持することが好ましく、また、後述するように、加圧ステムが可動金型に対して液密的に摺動自在に保持される場合は、該加圧ステムの中心に同軸かつ液密的に摺動自在に閉塞ピンを設けることもできる。また、閉塞手段は、加圧ステムと一体化して構成され、先端に溶湯流入ゲートを塞ぐ小径部を有しているものであってもよい。
【００２２】
上述のように、加圧ステムおよび閉塞ピンが円形溶湯流入ゲート上方の可動金型に配設される場合、これらを退出（上昇）させた状態で形成される円形のキャビテイ第１湯溜部の入口の直径を円径溶湯流入ゲートの直径の１．４倍よりも大きくし、加圧ステムおよび閉塞ピンの退出上限時における湯溜部の天井の高さを前述した円形溶湯流入ゲートから噴出する溶湯噴流の高さよりも１０ｍｍ以上高くなるように、キャビテイ第１湯溜部を構成することが好ましい。このように湯溜部の入口の直径を円形ゲート直径の１．４倍以上とした場合、溶湯噴流の高さｈは、近似的に円形ゲートにおける溶湯の通過速度をｖ、重力の加速度をｇとしたとき、ｈ＝ｖ２／２ｇの計算式により求めることができるので、一般的な範囲で鋳込速度を早い速度のｖ＝１．４ｍ／ｓｅｃとしたとき、噴流高さｈ＝１．４２／２ｇ＝０．１＝１００ｍｍとなる。
【００２３】
即ち、天井高さを１００＋１０＝１１０ｍｍにしておけば先湯の噴流が天井に衝突することなく、自由表面を形成し、溶湯表面の酸化膜が逆流することなく閉じこめられ、また、衝突によるガスの巻込みも防止できる。
【００２４】
例えば、溶湯の注湯・充填速度は製品の形状によっても異なるが、一般的に円形ゲート内の最初の通過速度は１．０〜１．４ｍ／ｓｅｃが好ましく、その場合円形ゲートからの噴流高さは通常５０〜１００ｍｍ位になるが、キャビテイ第１湯溜部の天井の高さが溶湯噴流の高さよりも１０ｍｍ以上も高くなっている場合、自由表面が形成され、湯面に残っていた酸化膜も表面に残り、そして上記湯溜部の上部に残っているガスも封じ込められたままで下降流とはならず、更にガスは加圧ステムの外周の空隙から真空で排出されるので溶湯にガスを巻込むこともない。他方、噴流速度が遅いと天井に衝突することもなく、ガスの巻込みはなくなるが、鋳込時間が長くなり、溶湯がキャビテイ製品部内を流れる速度が遅くなり、その間に冷却凝固が進み、抵抗が増加し、流速が一層低下してキャビテイ製品部内への溶湯の充填が不充分となり、加圧しても圧力伝達が悪くひけ巣の発生の可能性が大きくなる。したがって、溶湯が第１湯溜部を充満し、製品部に入り始めると、鋳込速度はできるだけ早くなるように注湯鍋内のガス圧を上昇させ、鋳込速度を調整することが好ましい。この時点においては第１湯溜部には溶湯が充満しており、これが抵抗となって流入ゲートの流れがその天井に残った酸化膜やガスを巻き込むことはない。この連度制御を行うためにガスシリンダーを用いる方法もある。
【００２５】
高圧ガスにより溶湯を供給する場合には、鋳込速度が早くなりキャビテイ内における溶湯の冷却凝固が少なく、その駆動力によって抵抗の大きいキャビテイ製品部の狭い所への溶湯の充填も可能になるが、仮に充填が不充分な場合が生じたとしても、その体積は小さく加圧ステム等の充分な加圧により補充充填できるので問題はない。
【００２６】
以上のように、キャビテイ内にキャビテイ第１湯溜部を形成することにより、閉塞ピンや加圧ステムを進出（下降）させる場合に、湯溜部の最上部に存在する酸化膜やガス巻込み層は押出されることなくキャビテイ第１湯溜部の上端に滞留し、キャビテイ製品部に混入することがない。ストーク内湯面で発生したわずかな酸化膜は噴流の先端にあってキャビテイ第１湯溜部に全部飛び込み、サイドゲートを介してキャビテイ製品部の方に流出することはなく、鋳造製品に酸化膜が混入することはなくなり、このため鋳造製品の不良、強度のばらつきはなくなることになる。
【００２７】
次に、閉塞された金型キャビテイ内に充填されている溶湯を加圧することにより、凝固時にひけ巣の発生しない、しかも噴流によるガスの巻き込みのない鋳造品を鋳造することができる。閉塞された金型キャビテイ内の溶湯を加圧するための加圧手段としては、キャビテイ第１湯溜部の上方の可動金型に摺動自在に設けられ、その中心に閉塞ピンを摺動自在に設けている前記加圧ステムや、キャビテイ第１湯溜部とはキャビテイ製品部を介して離れた位置にある前記キャビテイ第２湯溜部の上方の可動金型に摺動自在に配設された加圧ピンを具体的に例示することができる。加圧ピンは複数設けることが好ましく。またその直径は、キャビテイ第２湯溜部の深さの２／３〜１倍が好ましい。さらに、これら加圧ステムと加圧ピンは併用することが好ましい。このように、離れた位置にある加圧ステムと複数の加圧ピンとから溶湯を加圧することによって、キャビテイ内の溶湯への圧力伝達距離を短くすることにより、キャビテイ製品部に均一に圧力を伝えることができ、小さい加圧圧力で凝固時にひけ巣の発生しない鋳造品を鋳造することが可能となる。また、加圧ステムおよび加圧ピンを製品の形態に応じて適当な位置に配置することによって、キャビテイ製品部の溶湯の圧力伝達距離をさらに短くし、圧力伝達をより均一かつ充分なものとすると、より小さな加圧圧力でひけ巣の発生を防止することができる。
【００２８】
従来の鋳造装置においては、一般に、凝固時にひけ巣の発生しない鋳造品を鋳造するため、加圧手段による溶湯の加圧速度を大きくし、かつ急速に加圧することが行われているが、この場合、圧力伝達が良すぎて型開き力が大きくなりバリを吹き、型締力も大きくする必要がある。しかし、反対に加圧速度を遅くすると、溶湯の凝固収縮に追いつかず、ひけ巣が発生することになる。他方、本発明によると、バリ吹きを防止しうる小さい型締力でも均一かつ充分な圧力伝達を行うことができるので、小さな加圧圧力で凝固時にひけ巣の発生しない鋳造品を鋳造することができる。このように本発明においては、加圧時の加圧ステムや加圧ピンの進出速度をキャビテイ製品部内の溶湯の凝固収縮速度に適応した速度になるようにプログラム制御を行う等、加圧速度を調節することにより、小さい型締力のプレス装置でバリ吹きを防止しながらひけ巣の発生を防止することができ、例えば、パスカルの原理が働かない凝固収縮中の溶湯に対する加圧力及び加圧速度を、バリの吹かない範囲で凝固速度に応じて制御することによって、従来の高圧法に比較して１／３〜１／５の小さい型締力の装置で、酸化膜、凝固層の混入やガスの巻込みのない緻密な組織の鋳造品を得ることができる。
【００２９】
なお、微小型開き量検出の方法の一例として、型締力を確保するために、図８に示すようなゲートロック方式等の短いストロークの型締シリンダー３０を用いた例を挙げることができる。この場合、型締ピストン３１の先端と型締シリンダー３０の底面との距離をｈと短くし、溶湯を充填し加圧した時、型開き量がδに達したとすると、その型開き量は型締装置のタイバーの伸びやプラテンの変形量と、型締シリンダー３０のピストン３１の後退量で吸収される。仮に、ピストン３１の後退量の比率をαとすると、型締シリンダー３０内の油はα×δ÷ｈだけ圧縮されたことになる。
【００３０】
油の圧縮率が５．６×１０−５／（ｋｇ／ｃｍ３）であるので、
Δｐ＝α×δ÷（ｈ×５．６×１０−５）だけ圧力が上昇する。
仮に、変形分担率α＝１／３、型開き量δ＝０．１ｍｍ、ピストン３１の先端から型締シリンダー３０の底面までの距離ｈ＝３０ｍｍとすると、
Δｐ＝（１／３）×０．１÷（３０×５．６×１０−５）≒２０ｋｇ／ｃｍ２
となり、油の圧力変動で０．１ｍｍの型開き量を充分に検出できる。他にも型開き量の検出方法は多数あり、この方法に限定されるものではない。
【００３１】
また、スクイズ鋳造等の竪型鋳造法の場合、アキュラッドピン（センターピン）による加圧を早くすると鋳込みプランジャを押し下げることになるので、少し時間を遅らせて、すなわちゲート部の凝固が進み、鋳込みプランジャーへの圧力伝達が小さくなってから加圧するので、その間にキャビテイ内の溶湯の凝固も進行し、溶湯補充には大きい圧力を必要とし、場合によってはそのタイミングが合わず、ひけ巣が発生することがあるが、これに対して、本発明においては、溶湯流入ゲートの閉塞手段を備えているので、ゲート閉塞直後のまだ凝固の進行の少ない段階から加圧して溶湯を補充充填することができ、また、加圧ステムと所定の位置に配設した複数の加圧ピンによって加圧するので圧力伝達距離は短く、小さい圧力で均一かつ充分な補充充填を行うことができる。このように加圧圧力を低圧とすることができる結果、金型の型締力も小さくて済み、型締装置や金型のコストを低廉に抑えることができる。またこの鋳込速度は及び加圧開始速度がスクイズ鋳造よりも早く、薄肉鋳造も可能になり、また、溶湯の金型表面との接触維持で良好な熱伝達を保ち、冷却時間も短く、結晶も小さく、品質が向上、生産サイクルタイム短くなり、生産性も向上する。
【００３２】
また、本発明の竪型鋳造装置においては、金型キャビテイ内への溶湯充填時にキャビテイ内に存在するガスを排出することができるガス排出通路と、該ガス排出通路に連通した溶湯凝固ゾーン用空隙を有するものが好ましい。ガス排出通路としては、可動金型中を貫通しているガス排出孔と、ガス排出空隙とから構成されているものが好ましい。溶湯凝固ゾーン用空隙は、ガス排出通路の近傍に設けることが好ましく、特に加圧手段に近接していることが好ましい。かかる溶湯凝固ゾーン用空隙としては、例えばキャビテイ内のガスをガス排出通路から排出した後に、溶湯凝固ゾーンとなる空隙で先湯を凝固させることができ、前記閉塞手段と相俟って、簡単にキャビテイ内を密封・閉塞することができる空隙であればどのようなものでもよく、かかる溶湯凝固ゾーン用空隙を単に設けておくだけで、エアベントバルブやフイルター等を配設しかつ複雑な切替弁やバルブを用いることなく、簡単にキャビテイ内を密封・閉塞することができ、また鋳造装置の稼働に際して圧力調節等の複雑な操作も不要となり、さらに故障等の発生がないことから、本発明の鋳造装置は極めて実用的であると言える。また、注湯鍋の給湯口は専用の蓋でガスが洩れないように圧力シールは容易にでき、鋳込ストーク上面と固定金型の流入ゲート入口下面とのドッキング当たり面の面積は小さく、注湯時加圧ガスが漏れないようにする圧力シールは容易にできる。
【００３３】
具体的に、溶湯凝固ゾーン用空隙としては、前記加圧ステム及び／又は加圧ピンの外周面と可動金型内周面との間に形成されるガス排出空隙を介してガス排出通路に連通している溶湯凝固ゾーン用空隙を例示することができ、かかる溶湯凝固ゾーン用空隙としては、加圧ステム／又は加圧ピンと同芯に設けられ、加圧ステム及び／又は加圧ピンの直径よりも１〜５ｍｍ大きい内径で１０〜４０ｍｍ程度の深さ（長さ）を有する溶湯凝固ゾーンとなる空隙を具体的に例示することができる。このように、それぞれの湯溜部の外径を加圧ステム及び加圧ピンの外形よりもわずかに大きくしておくことにより、各湯溜部の外周壁に生じた凝固層が加圧ステム／加圧ピンによって製品の中に押し込まれることを防止すると共に、加圧ステム及び加圧ピンの加圧抵抗を少なくすることができる。そして、上記のように、溶湯凝固ゾーン用空隙を溶湯の温度や鋳込速度に適合した寸法に設計しておくと、溶湯が充填された時に先湯がこの空隙部分で冷却凝固しガス排出空隙に侵入することはない。
【００３４】
また、上記ガス排出空隙は先湯が流入しない構造や大きさのものが好ましく、例えば、ガス排出空隙としては、加圧ステム及び／又は加圧ピンと同芯に設けられ、加圧ステム及び／又は加圧ピンの直径より０．４〜１．０ｍｍ程度大きい内径のガス排出空隙を具体的に挙げることができる。そして、金型キャビテイを真空にする際、空気の侵入を防止するために、パーテイング面にはガス排出孔、及びガス排出空隙からなるガス排出通路は設けずにできればシールパッキングを設置するか、漏入空気をガス排出口に連結されたガス排出溝を設け、金型外部からの金型キャビテイへの空気の漏入を防止する。
【００３５】
ところで、ガス加圧注湯鍋と真空吸引機構との併用による溶湯の鋳込み開始速度を最適値の１．０〜１．４ｍ／ｓｅｃとすると、加圧ステムや加圧ピンの外周に近接設けられた溶湯凝固ゾーン用空隙やガス排出空隙等の２段空隙部における空気抵抗が大きくなるが、加圧ピンの数及び配置を適宜選択することにより、上記溶湯凝固ゾーン用空隙やガス排出空隙の設置も目的を達成することができる。すなわち、先湯が２段空隙の溶湯凝固ゾーン用空隙で冷却凝固し、溶湯凝固ゾーン空隙より狭いガス排出空隙に侵入しない構造に、当業者であれば容易に設計することができる。また、溶湯凝固ゾーン用空隙で先湯を確実に冷却凝固するために、加圧ステムや加圧ピンにベリリューム銅など熱伝導の良い材料を用い、その内部を水冷することができる構造とすることもできる。
【００３６】
以上、説明した本発明の竪型鋳造装置は、加圧ステム及び加圧ピン外周のガス排出系の構造は簡単であり、運転中のトラブルの発生は少なくなる。また、密閉された小さい体積の注湯鍋内のガス加圧と真空吸引機構の併用で、溶湯を高速で金型キャビテイへ充填することにより、大型の薄肉製品の鋳造を可能にすると共に、溶湯の先湯は狭い溶湯凝固ゾーン空隙に流入するのでそこで凝固し停止して、ガス排出空隙通路に侵入することはない。また、キャビテイ第１湯溜部の深さを深くしたことにより、加圧ステムのストロークを長くすることができ、キャビテイ製品部内の補充充填及び凝固収縮に対して充分な体積の溶湯を加圧ステムによって圧入し、冷却速度を早くして結晶を小さくすることも加え、より緻密な組織で強度のある鋳造品を得ることができる。また、円形ゲートの内径よりもわずかに小径の閉塞ピンで円形ゲートを閉塞させ、注湯鍋内のガス圧を大気解放し、早く引き下げ、円形ゲート入口の鋳込ストークの先端から大気を流入させることによりストーク内の溶湯を早く注湯鍋に戻しストーク内での凝固固着によるトラブルの発生を防止する。
【００３７】
また、型開時、注湯鍋を移動させることにより、流入ゲートの掃除や、金型表面の冷却、潤滑のためのスプレー作業を容易に安全にできるようにする。
【００３８】
また、ガス加圧注湯鍋と真空吸引機構を備えた本発明の鋳込装置では、金型キャビテイに溶湯を充填するとき、キャビテイ内のガスをほぼ完全に排出すると同時に、充填後、円形ゲートを閉塞して小さな圧力で必要充分な加圧をすることができるので、従来の高圧法の１／３〜１／５の型締力で対応でき、鋳造装置のコストが大幅に安くなり、生産性も良いので、鋳造品のコストを大幅に引き下げることができる。また、溶湯を注湯鍋の湯面の下から直接供給するので酸化膜が混入することもなく、その通路が短いことによって凝固層の発生も少なく、円形ゲートの出口に適当な高さを持つキャビイテイ第１湯溜部を設けることによって、噴流が天井に衝突することもなく、ガスの巻込みをなくすとともに、わずかに残った酸化膜や凝固層をキャビテイ第１湯溜部に滞留させることができ、その結果不純物の無い緻密な組織の鋳造品を得ることができる。さらに注湯鍋が小さくガス圧を高くすることができる結果、高速の鋳込み速度を確保でき、薄肉鋳造が可能になり、注湯鍋を移動することにより、溶湯補充も容易で、設備費が安くなるだけでなく、装置の配置、運転も容易になる。
【００３９】
また、本発明の竪型鋳造方法としては、上記竪型鋳造装置を用いる鋳造方法であって、ガス加圧注湯鍋から鋳込ストークを通じて溶湯を金型キャビテイ内へ鋳込み、溶湯がキャビテイ内を充填した後、固定金型に形成された溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞し、その後金型キャビテイ内の溶湯を加圧手段で加圧する竪型鋳造方法であれば特に制限されるものではなく、例えば、注湯量１回分以上の溶湯を受け取ったガス加圧注湯鍋の給湯口を専用の蓋でシール密閉し、注湯鍋に好ましくは１ｋｇ／ｃｍ２以上のガス圧を加え、注湯鍋内の湯面を加圧して鋳込ストークを通じて溶湯を金型のキャビテイ内へ鋳込む。続いて、溶湯でキャビテイ内を充填した後、固定金型に設けられている溶湯流入ゲートを閉塞手段で塞ぎ、その後金型キャビテイ内の溶湯を加圧手段（加圧ピン）で加圧して、凝固時にひけ巣の発生がなく、かつガスの巻込みのない鋳造品、好ましくは軽金属合金の薄肉で大型の鋳造品を鋳造する。
【００４０】
加圧ピンの後退位置で、金型キャビテイ内への溶湯の充填を開始し、先湯の流速をキャビテイ第２湯溜部で減速させ、ガス排出空隙から金型キャビテイ内のガスを排出させながら、溶湯凝固ゾーン用空隙の先湯を冷却凝固させ、金型キャビテイ内に溶湯が充填された後、１又は複数の加圧ピンを前進させて湯溜部の溶湯を加圧することが好ましく、また、複数の溶湯凝固ゾーンに隣接するガス排出空隙から真空ガス抜きを行うことのよってガスの巻込みをより減少させるとともに、加圧ステムおよび複数の加圧ピンにより溶湯を加圧することによって圧力伝達距離を短くすることが好ましい。この補充充填によって、溶湯の金型表面との接触は維持され、良好な熱伝達を保ち、冷却速度が早く、結晶の粗大化を防ぎ、小さな結晶の組織となる。そして、溶湯が凝固時これに対する補充充填が完了したら短い冷却時間を経て可動プラテンによって可動金型を上昇させ、これとともに持ち上げられた製品素材を加圧ステム並びに加圧ピン及び押出ピンで可動金型から押出し、さらに押出ピンで突き出して加圧ステム、加圧ピンから抜き出して製品素材を取り出すことによりひけ巣の発生やガスの巻込みがなく、酸化膜や凝固膜の混入のない緻密な組織の鋳造製品を得ることができる。また、かかる動作を毎回繰り返すために、溶湯凝固ゾーン用空隙の凝固溶湯は毎回取り除かれて、ガス排出通路に目詰まりを起こすことはない。また、移動式ガス加圧注湯鍋の鋳込ストーク上面と固定金型の円形ゲート入口の下面を押付けてシールする場合、接触面積は小さくシールは容易にできる。
【００４１】
溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞した後、直ちにガス加圧溶湯鍋内のガス圧を大気解放すると共に装置本体から脱着して、次回に必要な溶湯を供給し、再び装置本体に装着して、次回の鋳造に備えることが好ましい。これにより、１つのガス加圧注湯鍋を用いて非常に効率的に鋳造を行なうことができる。なお、注湯鍋を脱着せずに蓋を開いて次回の溶湯を供給することができるが、通常は流入ゲートの掃除も必要であり、溶湯鍋は脱着し移動する方が好ましい。また、溶湯流入ゲートを閉塞手段で閉塞した後、ガス圧を大気開放した後、溶湯鍋を引下げ、鋳込ストークの先端から大気を流入させ、鋳込ストーク内の溶湯をより早く落下させることにより、流入ゲート入口での溶湯の冷却凝固固着を防止し、より効率的に作業を行うことができる。
【００４２】
以下、アルミホイールを製造する竪型鋳造装置により本発明をより具体的に説明するが、本発明の竪型鋳造装置はアルミホイール以外の鋳造品の製造にも用いることができるものであり、本発明の技術的範囲はこの例示に限定されるものではない。本発明は、例えば、特開２００３−２６６１６８号公報に記載のようなサイドゲートを介してキャビテイ製品部が設けられた竪型鋳造装置にも適用可能である。
【００４３】
図１は本発明の竪型鋳造装置の概略縦断面図であり、図２は図１の閉塞ピンと加圧ステムを一体化した特殊型加圧ステムを用いた場合の図であり、図３〜図７は図１に示す本発明の竪型鋳造装置の作業状態を示す説明図である。
【００４４】
図１に示される本発明の鋳造装置は、鋳造装置下部の水平な固定盤３に取り付けられた固定金型１と、固定金型１に固定された横型５と、上下に移動して型閉型開を行うことができる、鋳造装置上部の水平な可動盤４に、可動金型ホルダー６を介して取り付けられた可動金型２と、固定盤３の下方に位置するガス加圧注湯鍋７とを備えている。固定金型１、固定金型１に固定された横型５及び可動金型２により、金型キャビテイ１０が形成される。
【００４５】
固定金型１、溶湯流入ゲート１１の入口には、固定盤３を貫通して、鋳込ストーク１５が挿入され、押付けられており、かかる鋳込ストーク１５の上方には、鋳込ストーク１５からの溶湯８を噴出させるための溶湯流入ゲート（円形ゲート）１１が設けられている。加圧ガスが加圧ガス入口２７から送入されると共に、図示しない真空吸引機構により、金型キャビテイ１０内が減圧されると、注湯鍋７内の溶湯８は鋳込ストーク１５内を押し上げられ、固定金型１の溶湯流入ゲート１１を通じて金型キャビテイ１０内に充填される。なお、この時の鋳込速度は、溶湯の溶湯流入ゲート１１の通過速度が早く噴流となって上方に噴出するように、注湯鍋７内のガス圧と金型キャビテイ１０内の真空度を調整することにより制御されている。
【００４６】
注湯鍋７は、水平方向に長い鍋本体７ａの一方に給湯部７ｂが垂直上方に延設されており、かかる給湯部７ｂの先端の給湯口を密閉する蓋３４を有している。また、鍋本体７ａの給湯部７ｂが設けられた側とは反対の端に、金型キャビテイ１０に連通する鋳込みストーク１５が垂直上方に設けられている。このとき、鋳込みストーク１５の下端は、鍋本体７ａの下部に位置し、ガスや酸化膜等がストーク内に進入するのを防止している。また、鋳込み前（図１）から鋳込み後（図５）を通じて、給湯部７ｂに溶湯が存在するような構成となっている。
【００４７】
また、溶湯流入ゲート１１の上方には、油圧シリンダー２４により駆動する閉塞ピン１３及び油圧シリンダー１７により駆動する加圧プランジャー（加圧ステム）１４が設けられている。ガス加圧注湯鍋７及び真空吸引機構によって、金型キャビテイ１０内に完全に溶湯８を充填（充満）した後、閉塞ピン１３を油圧シリンダー２４により前進させ、溶湯流入ゲート１１を閉塞し、その後直ちに加圧プランジャー１４を油圧シリンダー１７によって前進させ、金型キャビテイ１０内の凝固収縮体積分の溶湯をハブ部湯溜部（キャビテイ第１湯溜部）１２から加圧補給する。この場合、加圧プランジャー１４を用いることなく、鋳込み手段によって金型キャビテイ１０内は溶湯８で満たされているので、加圧プランジャー１４及び後述する加圧ピン２０のストロークは非常に短いものとなると共に、この鋳込み方法であると、溶湯を金型キャビテイ１０まで高速で供給することができ、凝固層の混入、酸化膜の混入及びガスの巻込みのない鋳造品を鋳造することができる。
【００４８】
また、金型キャビテイ１０の上方端部には、１又は２以上の小さなリム部湯溜部（キャビテイ第２湯溜部）１９が形成されており、かかるリム部湯溜部１９には、油圧シリンダー２６により駆動するリム加圧ピン２０が導入され、金型キャビテイ１０内の溶湯を加圧する。すなわち、加圧プランジャー１４と共に、これら加圧ピン２０を押出、キャビテイ第２湯溜部１９を介して金型キャビテイ１０の溶湯を加圧するようになっている。この加圧ピン２０の外径はリム部湯溜部１９の入口の直径よりもわずかに小さく構成されている。
【００４９】
また、可動金型２の下面には、金型キャビテイ１０の外周を包囲するように、周囲ガス通路（溝）２２ａが設けられて、可動金型２及び横型５の合わせ面から流入する機外からのガスを導入する。この周囲ガス通路２２ａは、その一方において、オーバーフロー湯溜１０ｄ及び薄い間隙からなる溶湯凝固用空隙を介して金型キャビテイ１０と連通しており、他方においては、ガス通路２２を介して、可動金型２の内部に設けられた真空室２１に連通している。真空室２１には、可動金型ホルダー６を貫通するガス通路２３が設けられており、このガス通路２３から真空吸引を行うことができる。
【００５０】
次に、上記説明した竪型鋳造装置の動作について説明する。
図１に示すように、ガス加圧注湯鍋７が、蓋３４によって密閉され、鋳込ストーク１５の先端を固定金型に密着すると、加圧ガス入口２７を通じガス加圧注湯鍋７内に送入された加圧ガスの溶湯湯面にかかるガス圧、及びガス通路２３からの真空吸引機構による吸引によって、ガス加圧注湯鍋７内の溶湯が鋳込ストーク１５を通って金型キャビテイ１０へ充填される（図３）。金型キャビテイ１０内の溶湯の流れが停止すると充填完了の信号として検知して、直ちに閉塞ピン１３を前進させて溶湯流入ゲート１１に挿入し、これを閉塞する（図４）。この時、溶湯は高温で完全溶融されており、給湯部７ｂのガス体積が小さいので、加圧ガスは高圧が使用でき、鋳込み速度は早く、途中停滞もないので短時間に完全に充填完了するので、流れの途中での凝固層の発生はなく、ガスを真空排出するので金型キャビテイ１０内には残存酸素は少なく、酸化膜の発生も少なく、溶湯のガスの巻き込みもない。
【００５１】
また、周囲ガス通路２２ａが金型キャビテイ１０の全外周に設けてあり、これが真空吸引機構に連通した真空室２１に通じており、金型の合わせ面から漏入する外気は真空吸引機構による吸引により吸収され金型キャビテイ１０に入ることはなく、また、金型キャビテイ１０に連通している加圧ピン２０、押出ピンの周囲の隙間も、真空室２１に連通しており、ここから金型キャビテイ１０に外気が漏入して欠陥を発生させることもない。この真空吸引は、金型キャビテイ１０内の溶湯が冷却凝固するまで行われ、これにより、より確実に溶湯への外気の混入を防止することができる。
【００５２】
閉塞ピン１３で溶湯流入ゲート１１を閉塞した後、溶湯８の凝固収縮が生起するため、加圧プランジャー１４及び加圧ピン２０を進出させ、凝固収縮体積に応じた補充を行う。この時、溶湯と金型表面との接触は維持されると共に、真空吸引により、外気の混入は確実に防止される。加圧プランジャー１４の進出による凝固収縮体積に応じた補充は、金型キャビテイ１０の反対側の端部までは圧力伝達が難しいので、端部周辺の加圧ピン２０を作動させて加圧することにより、全面的に凝固収縮によるひけ巣の無い緻密な組織の製品を得ることができる。そして、図７に示すように、金型キャビテイ１０内の溶融金属の冷却凝固が完了した後、型開きを行い、可動金型２で持上げられた製品素材２８は各加圧ピン及び押出ピンによって押出され取り出される。
【００５３】
一方、図５に示すように、閉塞ピン１３で溶湯流入ゲート１１を閉塞後、直ちに注湯鍋７内のガス圧を大気解放し、更に注湯鍋７の蓋３４を開いて、危険のない圧力に下がった状態で注湯鍋７を少し低い位置まで垂直移動装置（図示せず）を用いて下降させ、鋳込ストーク１５の先端から外気を導入、鋳込ストーク１５内に残っていた溶湯を注湯鍋７内に落下させる（図５）。下降させた注湯鍋７は水平移動装置（図示せず）で流入ゲート１１を掃除する時、鋳込ストーク１５に異物が入らない位置まで移動させ次回に必要な溶湯を給湯ラドル２９で給湯し、再び蓋をして装置本体に装着し次回の鋳造に備える。
【００５４】
また、上記のように、閉塞ピン１３で溶湯流入ゲート１１を閉塞後、注湯鍋７内のガス圧を大気解放し、危険のない圧力に下がった状態でも、鋳込ストーク１５内は、真空圧で保持されており、それまで溶湯が注湯鍋７内に落下しないので、その時間内に溶湯流入ゲート１１、鋳込ストーク１５の溶湯が冷却されて凝固層が発生することがまれにあり、これを防止するために、注湯鍋７を少し下げて、鋳込ストーク１５の先端に隙間を作り、外気を流入させて鋳込ストーク１５内の溶湯を即座に落下させて、溶湯流入ゲート１１の入口部分、及び鋳込ストーク１５での、この凝固層の発生を防止して、その製品への混入を防止することができる。その際、図１１に示すように、外気の代わりに不活性ガスを導入すると鋳込みストーク１５内の湯面９ａの酸化を防止することができる。
【００５５】
更に、ガスの巻き込みを防止するために鋳込速度を制御して溶湯を金型キャビテイ１０内に充填する時、図９に示すような、ガスシリンダーによるガス導入手段を用いることにより、図１０に示すような鋳込み速度に正確に制御することができる。
【００５６】
すなわち、溶湯の鋳込み段階においては、溶湯８が冷却凝固しない短時間内に金型キャビテイ１０への充填を完了する必要があるので、溶湯９ａが溶湯流入ゲート１１に到達するまでは早く押し上げるが、湯先が溶湯流入ゲート１１を通り過ぎる時には、鋳込み速度を遅くし、溶湯が溶湯流入ゲート１１の周辺の底面から離れることなく、また、先湯がハブ部湯溜１２の上部に残ったガスを巻き込まないようにする。仮に、この時の速度が速いと、溶湯８は噴流となって、溶湯流入ゲート１１周辺の底面から離れ、その溶湯の先端は、ハブ部湯溜１２の天井に衝突してガスを巻き込む。さらに、溶湯８がハブ部湯溜１２を満たした後、溶湯８の先端が加圧プランジャー溶湯凝固ゾーン用空隙に導入されるまでは、鋳込み速度を急激に上げることなく、溶湯流入ゲート１１到達前の最高鋳込み速度と同等又は低い速度となるように制御する。これにより、ガスが、加圧プランジャー溶湯凝固ゾーン用空隙、加圧プランジャーガス排出空隙を通じ、チャンバーに排出されると共に、溶湯８の先端は、加圧プランジャー溶湯凝固ゾーン用空隙で冷却凝固して流れを停止し、溶湯８が加圧プランジャーガス排出用空隙１８には入らず、装置トラブルの原因にならない。これに対して、溶湯８がハブ部湯溜１２を満たした後に鋳込み速度を急激に上げると、溶湯の先湯が加圧プランジャー溶湯凝固ゾーン用空隙で凝固することなく、狭い加圧プランジャーガス排出空隙にまで入り込み、装置トラブルを招き、運転に支障をきたす場合がある。
【００５７】
即ち、溶湯８の先端湯面９ａが鋳込みストーク１５内を上昇する時、できるだけ速く押し込むが、溶湯流入ゲート１１の手前に到達した時、先湯が慣性で飛び出すことがない程度にまで減速し、溶湯流入ゲート１１の通過速度を遅くし、溶湯下面が溶湯流入ゲート１１周辺の底面から浮き上がることがない速度で溶湯８を通過させ、徐々に速度を上げ、リム部１０ｃを充填する時は、鋳込み速度を速くして、全体の充填時間を短く、充填を完了する。この充填完了時、ガス加圧注湯鍋７内のガス圧が１ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力となって溶湯８を加圧していることが完全充填、ひけ巣発生防止の上で有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の竪型鋳造装置の概略縦断面図で、鋳込前の状態を示す図である。
【図２】図１の閉塞ピンと加圧ステムを一体化した場合の図である。
【図３】図１に示す本発明の竪型鋳造装置の作業状態を示す説明図であり、溶湯を金型キャビテイ内へ充填した状態を示す。
【図４】図１に示す本発明の竪型鋳造装置の作業状態を示す説明図であり、溶湯を金型キャビテイ内へ充填し、流入ゲートを閉塞した状態を示す。
【図５】図１に示す本発明の竪型鋳造装置の作業状態を示す説明図であり、溶湯を金型キャビテイ内へ充填し、流入ゲートを閉塞、鋳込ストークを少し引下げ、溶湯を落下させた状態を示す。
【図６】図１に示す本発明の竪型鋳造装置の作業状態を示す説明図であり、金型キャビテイ内の溶湯が加圧された状態を示す。
【図７】図１に示す本発明の竪型鋳造装置の作業状態を示す説明図であり、溶湯の冷却凝固が完了し、型を開き、製品を取り出す状態、及び鋳込ストークを加熱する状態を示す。
【図８】図１に示す本発明の竪型鋳造装置の型締シリンダーの一例を示す説明図である。
【図９】図１に示す本発明の竪型鋳造装置の加圧ガスの供給にガスシリンダーを用いた場合を示す説明図である。
【図１０】図９のガスシリンダーを用いた場合の溶湯充填速度の変化を示す説明図である。
【図１１】図４及び図５の状態の間に不活性ガスを導入し、湯面の酸化を防止する場合の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  固定金型
２  可動金型
３  固定盤
４  可動盤
５  横型
６  可動金型ホルダー
７  注湯鍋（ガス加圧注湯鍋）
７ａ鍋本体
７ｂ給湯部
８  溶湯
９  給湯部の湯面
９ａ鋳込ストーク内の湯面
１０  金型キャビテイ
１０ａ金型キャビテイ  ハブ部
１０ｂ金型キャビテイ  スポーク部
１０ｃ金型キャビテイ  リム部
１０ｄオーバーフロー湯溜
１１  溶湯流入ゲート（円形ゲート）
１２  ハブ部湯溜（キャビテイ第１湯溜部）
１３  閉塞ピン
１４  加圧プランジャー（加圧ステム）
１５  鋳込ストーク
１６  注湯鍋シールパッキング
１７  加圧プランジャー用油圧シリンダー
１８  加圧プランジャー取付ヨーク
１９  リム部湯溜
２０  リム加圧ピン
２１  真空室
２２  ガス通路
２２ａ周囲ガス通路
２３  ガス通路
２４  閉塞ピン用油圧シリンダー
２５  加圧ピン用取付板
２６  加圧ピン油圧シリンダー
２７  加圧ガス入口
２８  製品
２９  給湯ラドル
３０  型締シリンダー（油圧シリンダー）
３１  型締ピストン
３２  ロックゲート
３３  リヤプラテン
３４  注湯鍋蓋
３５  鋳込ストーク加熱ヒーター
３６  注湯鍋ガス加圧用ガスシリンダー
３７  駆動用スクリュー
３８  駆動用パルスモーター
３９  不活性ガス導入口
４０  不活性ガス
【図１０】
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【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１１】
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