(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳物砂を充填する減圧容器と、該鋳物砂中に埋設される砂型から構成される鋳造装置であって、
上記減圧容器は、頂部を除く各壁面が中空２重壁で構成されていると共に、それらの内壁面が多孔状通気板にて構成され、かつその中空部分は吸引手段に連通した構成を有し、
上記砂型は、シェル砂で鋳造部材と同形の鋳造空間を造型したシェル型、中子、押湯中子および湯口中子からなる構成部品全体を複数個のガス吸引孔を適所に穿設した金枠により外側から拘束したものによって構成されていることを特徴とする薄肉部材の減圧鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、減圧鋳造装置に関し、特に、鋳鉄や鋳鋼などの鉄系材料をはじめアルミニウムや銅などの非鉄材料にも適用し得る薄肉部材の減圧鋳造装置について提案する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、鋳物製品は、主型と中子、中子と中子の模型（木型）を組み合わせて、この製品と同形の鋳造空間を形造った砂型内に、溶湯を注湯して凝固させることによって鋳造されている。
ところが、このような鋳造法では、
(1) 溶湯に含有されているガスが凝固時に放出されて、鋳物にブローホールやピンホールなどの欠陥が発生する。
(2) 薄肉部位がある鋳物を鋳造する際、その薄肉部位に型内のガスが押し込められて型外に逃げきらず、その結果、その薄肉部位に湯が回らない「湯回り不良」という欠陥が発生する。そのため、鋳物製品の肉厚は、４〜５ｍｍ位までが限度であった。
(3) 注湯の際、鋳型から発生する水蒸気その他のガスおよび鋳型内に押し込められたガスが、型外に逃げきらず注湯の湯圧に抵抗するため、砂型が部分的に膨張し鋳物製品が部分的に膨れる「張り」などの種々の欠陥が発生する。そのため、鋳造品の寸法精度が悪く、特に、円形鋳物については、真円度の確保が難しいことから、爾後に加工しているのが実情であった。
【０００３】
このような問題点を克服する方法として、鋳型内を減圧し、大気圧によって溶湯を型内に注入して鋳造する減圧鋳造法が提案されている。この減圧鋳造法によれば、上記(1) および(2) で述べた問題点を防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、薄肉部材の減圧鋳造では、砂型の薄肉空間を減圧することになるので、鋳物製品への砂の混入や型くずれ、さし込み等の欠陥が生じ易く、製品品質（寸法精度）を悪化させるという致命的な欠点があった。たとえ、このような欠点が生じなくても、砂型内を減圧することから寸法変化等が起こりやすく、そのためにこの方法で鋳造した製品についても、加工が不可欠であった。さらに、この減圧鋳造法では、注湯時の吹き上がり現象や可燃性ガスの吸引等を招く恐れがあり、薄肉部材への量産実用化には多くの課題を残していた。
【０００５】
本発明の目的は、従来技術が抱える上記の問題を解消することにあり、特に、鋳造金属の注湯時の吹き上がり現象等を招くことなく好条件にて、寸法精度に優れる薄肉部材を減圧鋳造することができる鋳造技術を提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記目的実現に向けて鋭意研究した結果、砂型をさらに鋳物砂の中に埋設し、その砂型内部のガスをゆるやかにかつ全体に均等に吸引減圧しながら鋳造すること、特に、前記砂型としてその構成部品を含めたその全体を、複数個のガス吸引孔を適所に設けた金枠で拘束したものとして減圧鋳造することにより、上述した各種の問題を解消できることを見出し、以下に示す内容を発明の要旨とする寸法精度に優れる薄肉部材の新たな減圧鋳造技術を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、鋳物砂を充填する減圧容器と、該鋳物砂中に埋設される砂型から構成される鋳造装置であって、上記減圧容器は、頂部を除く各壁面が中空２重壁で構成されていると共に、それらの内壁面が多孔状通気板にて構成され、かつその中空部分は吸引手段に連通した構成を有し、上記砂型は、シェル砂で鋳造部材と同形の鋳造空間を造型したシェル型、中子、押湯中子および湯口中子からなる構成部品全体を、複数個のガス吸引孔を適所に穿設した金枠により外側から拘束したものによって構成されていることを特徴とする薄肉部材の減圧鋳造装置である。
【０００８】
【作用】
本発明の特徴は、砂型全体をさらに鋳物砂の中に埋設し、この鋳物砂を介して該砂型のゆるやかでかつ均等な減圧吸引を図ることにあり、これにより、金属溶湯の注湯時の吹き上がり現象等を招くことなく好条件にて砂型の特に鋳造空間内部を均等に減圧することができる。従って、鋳物製品への砂の混入や型くずれ、さし込み等の欠陥も生じない。
さらに、本発明の他の特徴は、砂型を複数個のガス吸引孔を適所に穿設した金枠により外側から拘束した点にある。これにより、鋳物製品が部分的に膨れる「張り」などの欠陥を生じることなく、寸法精度に優れる薄肉部材を安定して減圧鋳造することができる。
このように本発明によれば、薄肉部材の隅々にまで湯が回り、注湯時の砂型内のガスも枠外に均等に排出され、寸法精度が優れた健全な鋳物を安定して鋳造することができる。
【０００９】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施例を説明する。
図１は、この実施例で鋳造したエレベータ用ワイヤドラムの断面図であり、図２は、そのワイヤドラムのロープ巻取部の寸法と要求精度を示す図である。すなわち、鋳造するワイヤドラムは、ロープ巻取部の山が1.4 mmと細く、かつセンターからの真円度が±１mm、と公差の厳しい製品である。
【００１０】
図３は、本発明にかかる減圧鋳造装置の１例を示す概略断面図である。
すなわち、本発明にかかる減圧鋳造装置は、鋳物砂４を充填する減圧容器２と、該減圧容器内に充填した鋳物砂４中に埋設される砂型から構成される鋳造装置である。この装置において、前記減圧容器２は、頂部を除く各壁面が中空２重壁で構成されていると共に、それらの内壁面が多孔状通気板（例えば、スクリーンなど）３にて構成され、かつその中空部分は吸引手段１（例えば、ポンプなど）に連通した構成を有し、上記砂型は、シェル砂で鋳造部材（製品15）と同形の鋳造空間を造型した鋳型である。
特に、この実施例での砂型は、図示したように、シェル型８、中子７，９、押湯中子11および湯口中子12を組み合わせて、製品化するドラムと同形の鋳造空間を形造り、湯口14と押湯13をナイロンフィルム５で塞いだ状態とした。さらに、この砂型は、複数個のガス吸引孔６が適所に穿設してある金枠10によって、組立構成部品全体を拘束したものである。
なお、本発明で用いる鋳物砂４は、その径が、上記多孔状通気板３，例えばスクリーンを用いる場合、それの穴径よりも大きいことが望ましく、例えば、70 meshオーバーの鋳物砂に対して、穴径が 200〜280 meshのスクリーンを用いることが望ましい。
【００１１】
このような減圧鋳造装置を用いて行う鋳造法は、上部開放型の減圧容器２内に充填した鋳物砂４中に、砂型を埋設し、吸引減圧状態下にあるこの砂型内の鋳造空間に溶湯を注湯し凝固させる方法であり、例えば、図１，２に示すようなワイヤドラムを以下に示す方法にて減圧鋳造した。
(1) まず、金枠10によって拘束された砂型を減圧容器２内に収容し、通気度の良い乾いた鋳物砂４を入れ、この容器２に振動を与えながらコンパクションを実施することにより、上部開放型の減圧容器２内に充填した鋳物砂４中に、砂型を埋設した。
(2) 次に、注湯に当たって、真空ポンプ１の元圧で−300 mmHg 〜−500 mmHg に減圧した。これにより、注湯時のガスが金枠10のガス吸引孔６を通じて鋳物砂４に入り、多孔状通気板（スクリーン）３を通じて吸引され、砂型内部が均等に減圧される。
(3) そして、表２に示す黒鉛球状化剤および接種剤の溶湯処理剤により処理された表１に示す成分組成の鋳鉄を、上記吸引減圧状態下にある砂型に注湯し、エレベータ用ワイヤドラムを鋳造した。
この鋳造においては、Bi系の接種剤を取鍋出湯後の溶湯中に添加する１次接種と、Fe−Si系の接種剤を砂型内への注湯時の注湯流中に添加する２次接種により、1.4 mmと細いロープ巻取部の白銑化を防止した。
【００１２】
このようにして鋳造したエレベータ用ワイヤドラムは、薄肉部であるロープ巻取部においても寸法精度に優れ、かつ、真円度も公差内にあり、加工することなく製品化することができる。
なお、この実施例は、鋳鉄の鋳造に関するものであるが、他の鉄系材料、ならびにアルミニウムや銅などの非鉄材料についても、同様に寸法精度に優れた薄肉部材の鋳造品を得ることができた。
【００１３】
【表１】
0003741454.tif 000002
【００１４】
【表２】
0003741454.tif 000003
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、注湯時の吹き上がり現象等を招くことなく好条件にて、寸法精度に優れる薄肉部材を減圧鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で鋳造したエレベータ用ワイヤドラムの断面図である。
【図２】エレベータ用ワイヤドラムのロープ巻取部の寸法と要求精度を示す図である。
【図３】本発明にかかる減圧鋳造装置の１例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  吸引手段
２  減圧容器
３  多孔状通気板
４  鋳物砂
５  ナイロンフィルム
６  ガス吸引孔
７，９  中子
８  シェル型
10  金枠
11  押湯用中子
12  湯口用中子
13  押湯
14  湯口
15  製品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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