JP2003266168A - Vertical-type casting apparatus and vertical-type casting method - Google Patents
Vertical-type casting apparatus and vertical-type casting methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、凝固時にひけ巣の
発生がなくかつガスの巻込みのないアルミニウム合金等
の鋳造品を鋳造することができる、金型キャビティ内へ
溶湯を下から充填、特に電磁ポンプを用いて金型キャビ
ティ内へ溶湯を下方から供給充填する堅型鋳造装置やそ
れを用いた堅型鋳造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is capable of casting a cast product such as an aluminum alloy having no shrinkage cavities during solidification and no gas entrainment, and filling a mold cavity with molten metal from below. In particular, the present invention relates to a rigid casting apparatus for supplying and filling molten metal into a die cavity from below by using an electromagnetic pump, and a rigid casting method using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】軽合金製品等の鋳造品、特に強度が必要
とされる部品等を鋳造する場合、溶湯鋳込時におけるガ
スの巻込みを防止するため、堅型ダイカストマシンが一
般的に使用されている。例えば、自動車用アルミホイー
ル等を製造する方法については、特公平3−4297号
公報に記載されているように、金型キャビティ内へ溶湯
を導入するためのスリーブ径より小さい径の溶湯流入ゲ
ート、該ゲート内径よりわずかに小さい径の加圧ピンを
用いた鋳造方法は既に知られているが、溶湯凝固時に発
生するひけ巣を充分に防止することができない上に、酸
化物の混入、ガスの巻込みに対しても必ずしも充分に防
止しうるものではなかった。2. Description of the Related Art When casting light alloy products and other castings, especially parts requiring high strength, a rigid die casting machine is generally used to prevent gas entrainment during casting of molten metal. Has been done. For example, as to a method of manufacturing an aluminum wheel for an automobile, as described in JP-B-3-4297, a molten metal inflow gate having a diameter smaller than a sleeve diameter for introducing the molten metal into a mold cavity, A casting method using a pressure pin having a diameter slightly smaller than the inner diameter of the gate is already known, but it is not possible to sufficiently prevent shrinkage cavities generated during solidification of the molten metal, and also to mix oxides and gas. It was not always possible to sufficiently prevent the inclusion.
【0003】また、特表平8−509170号公報に記
載されているように、溶湯保持炉から金型キャビティに
溶湯を供給する手段として浸漬型の電磁ポンプを利用す
ることは既に知られている。しかし、電磁ポンプは溶湯
を定量的かつ迅速に供給するには有効であるが、単に電
磁ポンプを使用するだけでは、溶湯凝固時に発生するひ
け巣の防止や、酸化物の混入、ガスの巻込みの防止に対
して充分に対応しうるものではなかった。Further, as described in Japanese Patent Publication No. 8-509170, it is already known to use an immersion type electromagnetic pump as a means for supplying molten metal from a molten metal holding furnace to a mold cavity. . However, the electromagnetic pump is effective for quantitatively and quickly supplying the molten metal, but simply using the electromagnetic pump can prevent shrinkage cavities that occur during solidification of the molten metal, inclusion of oxides, and entrainment of gas. It was not possible to sufficiently cope with the prevention of.
【0004】本発明者は、一般的な部品を鋳造する場合
の酸化物の混入やガスの巻き込みを防止する竪型鋳込み
方法として、下側の固定金型と上側の可動金型と固定金
型の下側において射出装置を設け、固定金型に鋳込スリ
ーブの内径よりも小径の縦方向の円形ゲートを設け、円
形ゲートへの挿入部の直径が円形ゲート内径よりもわず
かに小さい径のピンを可動金型に摺動自在に設けてピン
を円形ゲート内を昇降させ得るように設け、可動金型の
円形ゲート上部に設けた円形の溜部の入口の直径を鋳込
時に円形ゲートから噴出する溶湯噴流の直径よりも大き
く、溜部の天井高さを前記溶湯噴流の到達高さよりも高
くした堅型鋳込装置を用いて、溶湯を金型のキャビティ
内へ鋳込み、溶湯がキャビティ内を充填したらピンを突
出させて押湯作用を行わせる方法を提案した(特開平1
0−146663号公報)。この方法は、酸化物の混入
やガスの巻き込みあるいは溶湯凝固時に発生するひけ巣
をある程度防止しうる点では優れているといえるもの
の、ガスの巻き込みや溶湯凝固時に発生するひけ巣を充
分に防止する点で全く問題がないとはいえなかった。The inventor of the present invention uses a lower fixed mold, an upper movable mold and a fixed mold as a vertical casting method for preventing the inclusion of oxides and the entrainment of gas when casting general parts. The injection device is installed on the lower side, the fixed mold is provided with a vertical circular gate with a diameter smaller than the inner diameter of the casting sleeve, and the diameter of the insertion part into the circular gate is slightly smaller than the inner diameter of the circular gate. Is slidably mounted on the movable mold so that the pins can be moved up and down inside the circular gate, and the diameter of the inlet of the circular reservoir provided on the circular gate of the movable mold is jetted from the circular gate during casting. Which is larger than the diameter of the molten metal jet, and the ceiling height of the reservoir is higher than the reaching height of the molten metal jet, the molten metal is cast into the cavity of the mold, and the molten metal flows inside the cavity. Once filled, the pin protrudes to act as a feeder Proposed a method to perform (JP-1
0-146663). This method can be said to be excellent in that it is possible to prevent the inclusion of oxides, the entrapment of gas, or the shrinkage cavities that occur during solidification of the molten metal to some extent, but it sufficiently prevents the shrinkage cavities that occur during the entrainment of gas and solidification of the molten metal. I couldn't say that there was no problem at all.
【0005】また、本発明者は、ガス排出通路を備えた
キャビティを形成することができる下側の固定金型と上
側の可動金型と、キャビティ内へ溶湯を下方から供給充
填するための真空吸引手段と、キャビティ内に鋳込まれ
た溶湯がキャビティ内を充填した後、固定金型に設けら
れている溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞ピンと、閉塞された
金型キャビティ内の溶湯を加圧する加圧システムとを備
えた竪型鋳造装置及びそれを用いた鋳造方法についても
提案した(特開2001−191170号公報)。この
方法は、ある範囲の鋳造品に対しては、酸化物の混入や
ガスの巻き込みあるいは溶湯凝固時に発生するひけ巣を
防止しうる点できわめて優れているといえるものの、薄
肉で大型の鋳造品の場合には、溶湯がキャビティ製品部
内を流れる速度が遅くなり、その間に冷却凝固が進むた
めに流速が一層低下してキャビティ製品部内への溶湯充
填が充分でなくなり、加圧しても圧力伝達が悪いために
ひけ巣発生の可能性が生じるという問題があった。ま
た、充填能力を大きくするために真空度を高くすると、
金型キャビティへの外気漏入の可能性が増加し、不良品
発生の可能性が生じるという問題があった。The inventor of the present invention also has a lower fixed mold capable of forming a cavity having a gas discharge passage, an upper movable mold, and a vacuum for supplying and filling molten metal into the cavity from below. Suction means, a closing pin that closes the molten metal inflow gate provided in the fixed mold after the molten metal cast into the cavity is filled, and pressurization that pressurizes the molten metal in the closed mold cavity A vertical casting apparatus provided with the system and a casting method using the same were also proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-191170). This method can be said to be extremely excellent for casting products in a certain range in that it can prevent sink marks generated when oxides are mixed in, gas is entrained or molten metal is solidified, but thin and large casting products In the case of, the flow rate of the molten metal in the cavity product part becomes slow, and during the solidification of cooling, the flow velocity further decreases and the filling of the melt in the cavity product part becomes insufficient. There was a problem that a shrinkage cavity might occur because it was bad. Also, if the degree of vacuum is increased to increase the filling capacity,
There is a problem that the possibility of outside air leaking into the mold cavity increases, and the possibility of defective products occurs.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】堅型ダイカストマシン
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
ティ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、キ
ャビティ内のガスをほぼ完全に排出すると同時に、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、稼動運転中のトラブルを少なくするために実用上
キャビティの構造や鋳造装置全体の構造を簡単にする必
要もある。本発明の課題は、溶湯を高速で金型キャビテ
ィへ充填することができ、キャビティ内のガスをほぼ完
全に排出すると同時に、閉塞されたキャビティ内の溶湯
を有効に加圧することができ、ひけ巣の発生がなくかつ
ガスの巻込みのない鋳造品を簡便に鋳造することができ
る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。In casting with a rigid die casting machine, in order to cast a high quality casting, particularly a thin and large casting, it is necessary to fill the mold cavity with the molten metal at a high speed. . In addition, in order to prevent oxide inclusion and gas entrapment that cause defective defects in cast products and to prevent shrinkage cavities caused by solidification shrinkage, the gas in the cavity is almost completely discharged and at the same time sufficient. It is necessary to effectively pressurize and replenish a certain amount of molten metal. At that time, it is also necessary to simplify the structure of the cavity and the structure of the entire casting apparatus for practical use in order to reduce troubles during operation. An object of the present invention is to be able to fill the mold cavity with the molten metal at a high speed, to almost completely discharge the gas in the cavity, and at the same time to effectively pressurize the molten metal in the closed cavity. It is an object of the present invention to provide a vertical casting apparatus that can easily cast a cast product that does not generate gas and does not involve gas, and a vertical casting method using the vertical casting apparatus.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意研究し、電磁ポンプを用いることによ
って溶湯を高速で供給し、鋳込まれた溶湯がキャビティ
内を充填した後、溶湯凝固ゾーン用空隙の先湯を凝固さ
せるという簡単な手段で溶湯をキャビティ内に閉じこ
め、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。Means for Solving the Problems The present inventor has conducted extensive studies to solve the above problems, and supplies the molten metal at high speed by using an electromagnetic pump, and after the cast molten metal fills the cavity, When the molten metal is confined in the cavity by a simple means of solidifying the pre-melt in the void for the molten metal coagulation zone, and the pressure of such blocked molten metal is shortened at multiple points to effectively pressurize it, shrinkage cavities occur. The present invention has been completed by finding that it is possible to cast a cast product that is free of an oxide film and free of gas entrainment.
【0008】すなわち本発明は、金型キャビティを形成
することができる下側の固定金型及び上側の可動金型
と、前記金型キャビティ内へ溶湯を下方から供給充填す
る鋳込手段と、該鋳込手段により金型キャビティ内に鋳
込まれた溶湯がキャビティ内を充填した後、固定金型に
設けられている溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段と、閉塞
された金型キャビティ内の溶湯を加圧する加圧手段とを
備えた竪型鋳造装置において、前記鋳込手段として電磁
ポンプを用いることを特徴とする竪型鋳造装置(請求項
1)や、金型キャビティがガス排出通路を備え、該ガス
排出通路に連通した溶湯凝固ゾーン用空隙が前記ガス排
出通路の近傍に設けられていることを特徴とする請求項
1記載の竪型鋳造装置(請求項2)や、金型キャビティ
内へ溶湯を下方から充填する鋳込手段として、前記電磁
ポンプに加えて、金型キャビティ内のガスを真空吸引す
ることによって、固定金型の下側に設けられた鋳込用ス
トークを通じて、下方の溶湯保持炉から溶湯を真空吸引
充填する真空吸引機構を備えていることを特徴とする請
求項2記載の竪型鋳造装置(請求項3)に関する。That is, according to the present invention, a fixed mold on the lower side and a movable mold on the upper side capable of forming a mold cavity, casting means for supplying and filling molten metal into the mold cavity from below, After the molten metal cast into the mold cavity by the pouring means fills the cavity, the closing means for closing the molten metal inflow gate provided in the fixed mold and the molten metal in the closed mold cavity are added. In a vertical casting apparatus provided with a pressurizing means for pressing, an electromagnetic pump is used as the pouring means (claim 1), or the mold cavity is provided with a gas discharge passage, The vertical casting apparatus (claim 2) according to claim 1, wherein a gap for molten metal coagulation zone communicating with the gas discharge passage is provided in the vicinity of the gas discharge passage, and the molten metal is introduced into the mold cavity. From below As a pouring means for filling, in addition to the electromagnetic pump, the gas in the die cavity is vacuum-sucked, and the molten metal is held in the molten metal holding furnace below through the pouring stalk provided on the lower side of the fixed die. A vertical casting apparatus (claim 3) according to claim 2, further comprising a vacuum suction mechanism for vacuum filling.
【0009】また本発明は、請求項1〜3のいずれか記
載の竪型鋳造装置を用いて、溶湯保持炉から電磁ポンプ
の連絡ダクトを通じて溶湯を金型のキャビティ内へ鋳込
み、溶湯がキャビティ内を充填した後、固定金型に設け
られている溶湯流入ゲートを塞ぎ、その後金型キャビテ
ィ内の溶湯を加圧して、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を鋳造することを特徴とす
る堅型鋳造方法(請求項4)や、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4
記載の堅型鋳造方法(請求項5)に関する。According to the present invention, the vertical casting apparatus according to any one of claims 1 to 3 is used to cast the molten metal into the cavity of the mold from the molten metal holding furnace through the connecting duct of the electromagnetic pump, and the molten metal is stored in the cavity. After filling, the molten metal inflow gate provided in the fixed mold is closed, and then the molten metal in the mold cavity is pressurized to cast a cast product with no shrinkage cavities during solidification and no gas entrainment. 5. The rigid casting method (claim 4) characterized by the above, and the cast product is a thin and large cast product of a light metal alloy.
The present invention relates to the rigid casting method (claim 5).
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明の竪型鋳造装置としては、
金型キャビティ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と、前記金型キャビティ内へ溶湯を
下方から供給充填する鋳込手段と、該鋳込手段により金
型キャビティ内に鋳込まれた溶湯がキャビティ内を充填
した後、固定金型に設けられている溶湯流入ゲートを塞
ぐ閉塞手段と、閉塞された金型キャビティ内の溶湯を加
圧する加圧手段とを備えた竪型鋳造装置において、前記
鋳込手段として電磁ポンプを用いる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を用いる
と、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、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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a vertical casting apparatus of the present invention,
A fixed mold on the lower side and a movable mold on the upper side capable of forming a mold cavity, pouring means for supplying and filling a molten metal into the mold cavity from below, and inside the mold cavity by the pouring means. After the molten metal cast into the cavity filled the cavity, a closing means for closing the molten metal inflow gate provided in the fixed mold and a pressurizing means for pressurizing the molten metal in the closed mold cavity were provided. In the vertical casting apparatus, it is not particularly limited as long as it is an apparatus that uses an electromagnetic pump as the pouring means, and when the vertical casting apparatus of the present invention is used, there is no occurrence of shrinkage cavities during solidification and gas winding. It is possible to favorably cast a cast product having no jam, particularly a thin and large cast product. The cast product is not particularly limited, but a light metal alloy, particularly an aluminum alloy having a large solidification shrinkage, is preferable. Since aluminum shrinks by about 7% when it solidifies, the casting apparatus and casting method of the present invention which can prevent the occurrence of shrinkage cavities are particularly thin and large in size from a molten metal made of a light metal alloy such as aluminum alloy having a large solidification shrinkage. It can be applied particularly advantageously when casting the above-mentioned casting.
【0011】上記金型キャビティとしては、下方から溶
湯を充填供給することができるものであれば特に制限さ
れるものではないが、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ィが好ましく、また、金型キャ
ビティ内への溶湯充填時にキャビティ内に存在するガス
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。さらに、キャビティ製品部とキャビティ湯溜部を
備え、該キャビティ湯溜部が溶湯流入ゲートの上方に位
置するキャビティ第1湯溜部と、前記キャビティ製品部
のキャビティ第1湯溜部と反対側の端部近傍上方に位置
する1又は2以上のキャビティ第2湯溜部とからなるも
のがより好ましい。そして、キャビティ製品部とキャビ
ティ第1湯溜部とはサイドゲートを介して連通し、キャ
ビティ第1湯溜部はキャビティ第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く、また、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、ガス排出空隙又はガス排出溝とから構成されるも
のが好ましい。The mold cavity is not particularly limited as long as the molten metal can be filled and supplied from below, but a mold cavity capable of casting a large-sized casting having a thin wall is preferable. Further, it is preferable that the mold cavity has a gas discharge passage capable of discharging the gas existing in the cavity at the time of filling the mold cavity with the molten metal and a molten metal coagulating zone void communicating with the gas discharge passage. Further, a cavity product part and a cavity hot water reservoir part are provided, and the cavity hot water reservoir part is located above the molten metal inflow gate, and a cavity hot water reservoir part of the cavity product part opposite to the cavity first hot water reservoir part. It is more preferable that it is composed of one or more cavity second hot water reservoirs located near the end portion. It is preferable that the cavity product portion and the cavity first hot water reservoir communicate with each other through a side gate, and the cavity first hot water reservoir has a larger volume than the cavity second hot water reservoir. Further, it is preferable that the gas discharge passage includes a gas discharge hole penetrating through the movable mold and a gas discharge gap or a gas discharge groove.
【0012】本発明の竪型鋳造装置における、前記金型
キャビティ内の下方から溶融アルミニウム等の溶湯を供
給充填する鋳込手段としての電磁ポンプは、溶湯保持炉
と流入ゲートとの間に設置される。かかる電磁ポンプと
しては、従来公知の浸漬型電磁ポンプを用いることがで
き、例えば、特開平6−189521号公報に記載され
ている浸漬型電磁ポンプや、特開平8−215830号
公報に記載されている市販の浸漬型電磁ポンプ(坂井商
事製)等を挙げることができる。電磁ポンプは、フレミ
ングの法則に従い、溶湯に電流と磁界とを作用させるこ
とによって駆動力を得るもので、定量的な溶湯の供給
や、供給スピード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
鋳造を可能とする。また、電磁ポンプを用いることによ
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。さらに、電磁ポンプは、通常、予熱ヒータ及び熱
電対を内臓し、溶湯を所定温度に保持しうることから、
凝固層の発生が少なく、凝固層混入による鋳造製品の不
良発生を極力抑制することが可能となる。In the vertical casting apparatus of the present invention, an electromagnetic pump as a casting means for supplying and filling a molten metal such as molten aluminum from below in the mold cavity is installed between the molten metal holding furnace and the inflow gate. It As such an electromagnetic pump, a conventionally known immersion type electromagnetic pump can be used. For example, the immersion type electromagnetic pump described in JP-A-6-189521 or JP-A-8-215830 can be used. There are commercially available immersion type electromagnetic pumps (made by Sakai Shoji Co., Ltd.) and the like. The electromagnetic pump obtains a driving force by applying an electric current and a magnetic field to the molten metal according to Fleming's law, and enables quantitative supply of the molten metal, speeding up the supply speed and shortening the shot time lag. It enables high quality casting and casting of thin and large castings. Further, since the production cycle time is shortened by using the electromagnetic pump, the productivity is also improved. Further, the electromagnetic pump usually has a preheater and a thermocouple built therein, and can hold the molten metal at a predetermined temperature.
Generation of a solidified layer is small, and it becomes possible to suppress the occurrence of defects in a cast product due to the inclusion of the solidified layer as much as possible.
【0013】金型キャビティ内の下方から溶融アルミニ
ウム等の溶湯を供給充填する鋳込手段として、上記電磁
ポンプに加えて、溶湯充填時のガスの巻き込み防止や、
低設備コストでかつ簡単な構造で構成することができる
真空吸引機構、すなわち、金型キャビティ内のガスを真
空吸引することによって、下側固定金型の下方に隣接し
て設けられた連絡ダクト(鋳込用ストーク又はスリー
ブ)を通じて、下方の溶湯保持炉から溶湯を真空吸引充
填する真空吸引機構を備えている鋳込手段がより好まし
い。また、電磁ポンプの駆動及び真空吸引による給湯の
充填は、湯面加圧による低圧鋳造のように溶湯保持炉を
密閉シールする必要が無く、溶湯保持炉の形状を自由な
ものとすることができ、連絡ダクトの周辺だけ幅の狭い
形状にすることにより溶湯の湯面を金型に近づけ、給湯
を容易にすることができる。As a pouring means for supplying and filling molten metal such as molten aluminum from below in the mold cavity, in addition to the electromagnetic pump, prevention of gas entrainment during filling of the molten metal,
A vacuum suction mechanism that can be configured with a low equipment cost and a simple structure, that is, a communication duct provided adjacently below the lower fixed mold by vacuum suctioning the gas in the mold cavity ( It is more preferable to use a pouring means provided with a vacuum suction mechanism that vacuum-fills the molten metal from the lower molten metal holding furnace through a pouring stalk or sleeve). Further, the driving of the electromagnetic pump and the filling of the hot water by vacuum suction do not require a hermetically sealing the molten metal holding furnace unlike the low-pressure casting by pressurizing the molten metal surface, and the molten metal holding furnace can have any shape. By making the shape of the width narrower only around the connecting duct, the molten metal surface can be brought closer to the mold and the hot water supply can be facilitated.
【0014】また、下側固定金型には、下方からキャビ
ティ内へ溶湯を充填供給するための上記鋳込用電磁ポン
プの連絡ダクトとキャビティ第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連
絡ダクト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ィ第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
不良の一因となる連絡ダクトに注湯された溶湯の表面に
ある酸化膜や連絡ダクトの内面で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。Further, the lower fixed mold is formed with a communication part between the communication duct of the electromagnetic pump for casting and the cavity first molten metal reservoir part for filling and supplying the molten metal into the cavity from below. A molten metal inflow gate is provided in the communication part. The shape of the molten metal inflow gate is not particularly limited, but a circular cross-sectional shape is usually preferable in view of easiness of processing, and in this case, the inner diameter of the circular molten metal inflow gate should be smaller than the inner diameter of the communication duct. It is preferable to be configured. With this structure, the molten metal that is filled and supplied from below can be ejected into the cavity first molten metal reservoir, and as will be described later, the molten metal is poured into the communication duct that causes defective cast products. It is possible to prevent the oxide film on the surface of the molten metal and the chill layer (solidified layer) generated by cooling on the inner surface of the communication duct from being mixed into the product.
【0015】前記鋳込手段により金型キャビティ内に鋳
込まれた溶湯がキャビティ内を充填した後、固定金型に
設けられている上記溶湯流入ゲートを塞ぐ本発明におけ
る閉塞手段としては、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、例
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。After the molten metal cast into the mold cavity by the casting means fills the cavity, the closing means in the present invention for closing the molten metal inflow gate provided in the fixed mold is the molten metal inflow. Any device may be used as long as it has a mechanism capable of closing the gate, and specific examples thereof include a closing pin arranged above the gate for opening and closing the circular molten metal inflow gate. In this case, it is preferable that the diameter of the insertion portion of the closing pin into the circular molten metal inflow gate is made slightly smaller than the inner diameter of the circular molten metal inflow gate, from the viewpoint of closed sealing. It is preferable to hold the closing pin so that it can be slidably and liquid-tightly moved in and out of the movable mold.
As will be described later, when the pressure stem is held so as to be slidable in a liquid-tight manner with respect to the movable mold, a closing pin is provided coaxially and slidably in a liquid-tight manner at the center of the pressure stem. You can also
【0016】上記のように、加圧ステム及び閉塞ピンが
円形溶湯流入ゲート上部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
ャビティ第1湯溜部の入口の直径を円形溶湯流入ゲート
の直径の1.4倍よりも大きくし、加圧ステム及び閉塞
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、キャビティ第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、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、キャビティ第1
湯溜部の天井高さを、例えば214mmにすれば、一般
的な範囲で鋳込速度を速い速度2.0m/secとした
とき、噴流高さはh=2.02/2g≒0.204m、
即ち204mmでありキャビティ第1湯溜部の天井は円
形溶湯流入ゲートから噴出する溶湯噴流の高さよりも1
0mm以上高くなることになり、溶湯噴流が天井面に衝
突することがなく、衝突によるガスの巻き込みも防止す
ることができる。As described above, when the pressure stem and the closing pin are arranged in the movable mold above the circular molten metal inflow gate,
Circular cavity formed in a state where these are ejected (raised) The diameter of the inlet of the first molten metal reservoir is made larger than 1.4 times the diameter of the circular molten metal inflow gate, and the pressure stem and the closing pin are ejected. It is preferable to configure the cavity first molten metal reservoir so that the height of the ceiling of the molten metal reservoir at the upper limit is 10 mm or more higher than the height of the molten metal jet ejected from the circular molten metal inflow gate described above. In this way, when the diameter of the entrance of the molten metal pool is 1.4 times the diameter of the circular gate or more, the height h of the molten metal jet is when the passing velocity of the molten metal at the circular gate is v and the acceleration of gravity is g. , H = v 2 / 2g, the cavity first
For example, if the ceiling height of the molten metal pool is set to 214 mm, the jet height is h = 2.02 / 2 g≈0.204 m when the casting speed is set to a high speed of 2.0 m / sec in a general range. ,
That is, it is 204 mm, and the ceiling of the cavity first molten metal reservoir is 1 more than the height of the molten metal jet ejected from the circular molten metal inflow gate.
The height is 0 mm or more, the molten metal jet does not collide with the ceiling surface, and gas entrapment due to the collision can be prevented.
【0017】例えば、溶湯の給湯・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通過速
度は1.0〜2.4m/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50〜300mm位にな
るが、キャビティ第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物も表面に残り、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き込む
こともない。他方、噴流速度が余り遅いと天井に衝突す
ることもなく、ガスの巻き込みは減少するが、鋳込み時
間が長くなり、溶湯がキャビティ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、流速が一層低下
してキャビティ製品部内への溶湯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、鋳込み速度はできるだけ速くなる
ように電磁ポンプの駆動力を調整することが好ましく、
キャビティ第1湯溜部の天井高さは高くする方が好まし
い。電磁ポンプにより溶湯を供給する場合には、その駆
動力によってキャビティ製品部内の狭い所への溶湯の充
填も可能となるが、仮に充填が不充分な場合が生じたと
しても、加圧ステム等の充分な加圧により補充充填する
ことができるので問題はない。For example, although the molten metal supply / filling speed varies depending on the shape of the product, it is generally preferable that the passing speed in the circular gate is 1.0 to 2.4 m / sec, in which case the jet height from the circular gate is high. The height is usually about 50 to 300 mm, but when the height of the ceiling of the cavity first molten metal reservoir is 10 mm or more higher than the height of the molten metal jet, a free surface is formed and oxides remaining on the molten metal surface are formed. Also remains on the surface, and the gas remaining in the upper part of the molten metal pool is not confined to the downward flow, and the gas is exhausted in a vacuum from the gap around the outer periphery of the pressurizing stem, so that the gas is added to the molten metal. I will not get involved. On the other hand, if the jet speed is too slow, it will not collide with the ceiling and the gas entrainment will decrease, but the casting time will become longer, the speed at which the molten metal will flow in the cavity product will be slower, and during that time cooling and solidification will progress and the flow velocity will increase. And the filling of molten metal into the cavity product becomes insufficient,
Even if pressure is applied, the pressure transmission is poor and the possibility of shrinkage cavities increases. Therefore, it is preferable to adjust the driving force of the electromagnetic pump so that the casting speed is as high as possible,
It is preferable that the ceiling height of the cavity first hot water reservoir is high. When supplying molten metal with an electromagnetic pump, it is possible to fill the molten metal into a narrow space inside the cavity product part by its driving force, but even if filling occurs insufficiently, the pressure stem etc. There is no problem because replenishment and filling can be performed by sufficient pressurization.
【0018】以上のようにキャビティ内にキャビティ第
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
る酸化物やガス巻込み層は押し出されることなくキャビ
ティ第1湯溜部に滞留し、キャビティ製品部に混入する
ことがない。また、浸漬型電磁ポンプを用いた鋳込みの
場合、前記のように、給湯口は溶湯保持炉の湯面の下に
入っており、湯面で発生した酸化膜は湯面に浮いている
ことから、電磁ポンプの連絡ダクトに入ることはない。
連絡ダクト内の湯面は、金型を通じて入ってくる空気に
よってわずかに酸化する恐れがあるが、この少量の酸化
膜は噴流の先端にあってキャビティ第1湯溜部の中に全
部飛び込み、サイドゲートを介してキャビティ製品部の
方に流出することはなく、鋳造製品に酸化物が混入する
ことはなくなり、このため鋳造製品の不良、強度のばら
つきもなくなることになる。By forming the cavity first molten metal reservoir in the cavity as described above, when the blocking pin or the pressure stem is advanced (lowered), the oxide or gas existing on the uppermost portion of the molten metal reservoir is used. The rolled layer stays in the cavity first molten metal reservoir without being extruded, and does not mix into the cavity product portion. Further, in the case of casting using the immersion type electromagnetic pump, as described above, the hot water inlet is below the molten metal holding furnace, and the oxide film generated on the molten metal surface floats on the molten metal surface. , Do not enter the communication duct of the electromagnetic pump.
There is a risk that the surface of the molten metal in the communication duct will be slightly oxidized by the air entering through the mold, but this small amount of oxide film will be at the tip of the jet flow and will all jump into the cavity 1st pool, It does not flow out to the cavity product portion through the gate, and the oxide is not mixed in the cast product, so that the cast product is free from defects and variations in strength.
【0019】次に、閉塞された金型キャビティ内に充填
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、しかも噴流によりガスを巻き込みのない
鋳造品を鋳造することができる。閉塞された金型キャビ
ティ内の溶湯を加圧するための加圧手段としては、キャ
ビティ第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、キャビティ第1湯溜部とはキャビティ製品
部を介して離れた位置にある前記キャビティ第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、キャビティ第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、キャビティ内の溶湯へ
の圧力伝達距離を短くすることにより、キャビティ製品
部に均一に圧力を伝えることができ、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。その結果、小さな型締力の鋳造装置で緻密な組織
の鋳造品を鋳造することが可能となる。また、加圧ステ
ム及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、キャビティ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。Next, by pressurizing the molten metal filled in the closed mold cavity, it is possible to cast a cast product which does not generate shrinkage cavities during solidification and which is not entrained with gas by a jet flow. The pressurizing means for pressurizing the molten metal in the closed mold cavity is slidably provided in the movable mold above the cavity first molten metal reservoir, and the closing pin is slidable in the center thereof. The pressurizing stem provided and the cavity first hot water reservoir are slidably arranged in a movable mold above the cavity second hot water reservoir located at a position separated by a cavity product portion. The pressure pin can be specifically exemplified. It is preferable to provide a plurality of pressure pins, and the diameter thereof is preferably 2/3 to 1 times the depth of the cavity second hot water reservoir. Furthermore, it is preferable to use these pressure stems and pressure pins together. In this way, by pressurizing the molten metal from the pressure stem and the plurality of pressure pins located at distant positions, the pressure transmission distance to the molten metal in the cavity is shortened, and the pressure is evenly transmitted to the cavity product portion. Therefore, it is possible to cast a cast product that does not generate shrinkage cavities during solidification with a small pressure. As a result, it becomes possible to cast a cast product having a fine structure with a casting device with a small mold clamping force. Further, by arranging the pressure stem and the pressure pin at appropriate positions according to the form of the product, it is possible to further shorten the pressure transmission distance of the molten metal in the cavity product part and make the pressure transmission more uniform and sufficient. The generation of shrinkage cavities can be prevented with a smaller pressure.
【0020】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、型締め力も大きく
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、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
ので、型開き力を検出して加圧速度を所定の速度に調節
して、バリ吹きを防止しうる小さい型締め力でも均一か
つ充分な圧力伝達を行うことができる。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
度をキャビティ製品部内の溶湯の凝固収縮速度に適応し
た速度と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、小さい型締め力のプレス装置で
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、酸化物、凝固層の混入やガスの巻き込みのない緻密
な組織の鋳造品を得ることができる。In the conventional casting apparatus, generally, in order to cast a cast product having no shrinkage cavities at the time of solidification, the pressurization speed of the molten metal by the pressurizing means is increased and the pressurization is performed rapidly. However, in this case, the pressure transmission is too good, the mold opening force becomes large, and burrs are blown, and the mold clamping force must be increased. However, on the contrary, when the pressurizing speed is slowed, shrinkage cavities occur because the solidification shrinkage of the molten metal cannot be caught up. On the other hand, according to the present invention, it is possible to cast a cast product having no shrinkage cavity at the time of solidification with a small pressurizing pressure. Therefore, the die opening force is detected and the pressurizing speed is adjusted to a predetermined speed to perform burr blowing. Even with a small mold clamping force capable of preventing the above, uniform and sufficient pressure transmission can be performed. As described above, in the present invention, the pressurizing speed is controlled by performing program control such that the advancing speed of the pressurizing stem and the pressurizing pin at the time of pressurizing becomes a speed adapted to the solidification contraction speed of the molten metal in the cavity product portion. By adjusting it, it is possible to prevent the occurrence of shrinkage cavities while preventing burr blow with a press device with a small mold clamping force. For example, the pressing force and pressurizing speed for the molten metal during solidification shrinkage where the Pascal principle does not work. Is controlled in accordance with the solidification rate in a range where burr does not blow, so that a device with a small mold clamping force of 1/3 to 1/5 as compared with the conventional high pressure method can mix oxides and solidified layers. It is possible to obtain a cast product having a fine structure without gas entrapment.
【0021】また、スクイズ鋳造等の竪型ダイカスト法
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ー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、キャビティ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。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、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も短く、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、金型の型締め
力も小さくて済み、型締め装置や金型のコストを低廉に
抑えることができる。またこの鋳込み速度及び加圧開始
速度がスクイズ鋳造よりも早いので、生産サイクルタイ
ムは短くなり、生産性も向上する。Further, in the case of the vertical die casting method such as squeeze casting, if the pressure applied by the acurad pin (center pin) is accelerated, the casting plunger is pushed down, so that the time is delayed a little, that is, the solidification of the gate portion. As the pressure transmission to the casting plunger decreases and the pressure is applied, the molten metal in the cavity also solidifies, and a large pressure is required to replenish the molten metal. May occur. On the other hand, in the present invention, since the means for closing the molten metal inflow gate is provided, it is possible to replenish and fill the molten metal by applying pressure from a stage where the progress of solidification is still small.
Since pressure is applied by the pressure stem and a plurality of pressure pins arranged at predetermined positions, the pressure transmission distance is short and uniform and sufficient refilling can be performed with a small pressure. As a result of making the pressurizing pressure low, the mold clamping force of the mold is also small, and the cost of the mold clamping device and the mold can be kept low. Further, since the pouring speed and the pressurizing start speed are faster than those in squeeze casting, the production cycle time is shortened and the productivity is improved.
【0022】本発明は、溶湯凝固ゾーン用空隙を該ガス
排出通路の近傍に設けること、特に加圧手段に近接して
ガス排出通路に連通した溶湯凝固ゾーン用空隙を設ける
ことが好ましい。かかる溶湯凝固ゾーン用空隙として
は、例えばキャビティ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
ティ内を密封・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、前記エアベントバルブやフィルタ
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、簡単にキャビティ内を密封・閉塞することができ、
また鋳造装置の稼動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いえる。In the present invention, it is preferable that the molten metal coagulation zone void be provided near the gas discharge passage, and particularly that the molten metal solidification zone void be provided near the pressurizing means and communicate with the gas discharge passage. The molten metal coagulating zone void, for example, after the gas in the cavity is discharged from the gas discharge passage, the molten metal can be solidified in the void to be the molten metal coagulating zone, and in cooperation with the closing means, it is easy to Any kind of void can be used as long as it can seal or block the inside of the cavity. By simply providing such a void for the molten metal solidification zone, the air vent valve, the filter, etc. can be arranged and a complicated switching valve can be provided. You can easily seal and block the inside of the cavity without using a valve or
In addition, since complicated operations such as pressure adjustment are not required when the casting apparatus is operated, and further, there is no failure or the like, so the casting apparatus of the present invention can be said to be extremely practical.
【0023】また、上記加圧手段に近接して設けられる
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
れるガス排出空隙又はガス排出溝を介してガス排出孔に
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
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
の外径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製品の中に入ることを防
止することができるとともに、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製作しておくと、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てガス排出空隙
やガス排出溝に浸入することはない。Further, as the gap for the molten metal solidification zone provided in the vicinity of the pressurizing means, the pressurizing stem and / or
Alternatively, a gas discharge gap formed between the outer peripheral surface of the pressurizing pin and the inner peripheral surface of the movable mold or a gap for a molten metal solidification zone communicating with the gas discharge hole via a gas discharge groove can be exemplified. The molten metal coagulation zone void is provided concentrically with the pressure stem and / or pressure pin and has an inner diameter of 1 to 5 mm larger than the diameter of the pressure stem and / or pressure pin.
A specific example of the void is a molten metal coagulation zone having a depth (length) of about 40 mm. In this way, by making the outer diameter of each basin slightly larger than the outer diameter of the pressure stem and the pressure pin, the solidified layer generated on the outer peripheral wall of each basin is The pressure resistance of the pressure stem and the pressure pin can be reduced. Then, as described above, if the voids for the molten metal solidification zone are designed and manufactured to have a size suitable for the temperature and the casting speed of the molten metal, when the molten metal is filled, the preceding molten metal is cooled and solidified in this void portion to form a gas. It does not enter the discharge gap or the gas discharge groove.
【0024】溶湯凝固ゾーン用空隙と隣接する上記ガス
排出空隙やガス排出溝としては、先湯が流入しない大き
さや先湯が流入しない構造のものが好ましく、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、上記ガス排出溝としては
加圧ステム及び/又は加圧ピンの外周面に軸線状に伸び
たガス排出溝を具体的に挙げることができる。そして、
金型キャビティを真空にする際、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
空隙若しくはガス排出溝等からなるガス排出通路を設け
ずにシールパッキングを設置し、ガスの残存しやすいキ
ャビティの高い位置、例えば湯溜部の上方にガス排出通
路を設置することが好ましい。また、加圧ステムや加圧
各ピンの摺動部等には凡てシールパッキングを設置し金
型外部からの空気の漏入を防止することが好ましい。It is preferable that the gas discharge gap and the gas discharge groove adjacent to the melt solidification zone have a size such that the preheated liquid does not flow in or a structure in which the preheated metal does not flow.
As the gas discharge gap, a gas discharge gap that is provided concentrically with the pressure stem and / or the pressure pin and has an inner diameter larger than the diameter of the pressure stem and / or the pressure pin by about 0.4 to 1.0 mm is specifically mentioned. As the gas discharge groove, a gas discharge groove extending axially on the outer peripheral surface of the pressure stem and / or the pressure pin can be specifically mentioned. And
In order to prevent air from entering when the mold cavity is evacuated, a seal packing is installed on the parting surface without providing a gas discharge hole and a gas discharge passage consisting of a gas discharge gap or a gas discharge groove. It is preferable to install the gas discharge passage at a high position of the cavity where gas easily remains, for example, above the hot water reservoir. In addition, it is preferable that seal packing is installed in all of the sliding portions of the pressure stem and the pressure pins to prevent air from leaking from the outside of the mold.
【0025】ところで、前記のように、電磁ポンプや、
電磁ポンプと真空吸引機構との併用による溶湯の鋳込み
速度を最適値の1.0〜2.4m/秒とすると、加圧ス
テムや加圧ピンの外周に近接して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
湯凝固ゾーン用空隙より狭いガス排出空隙やガス排出溝
に浸入しない構造に、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。By the way, as described above, the electromagnetic pump,
For the molten metal coagulation zone provided close to the outer circumference of the pressure stem and pressure pin, if the molten metal casting speed by using the electromagnetic pump and the vacuum suction mechanism together is set to the optimum value of 1.0 to 2.4 m / sec. The air resistance in the two-stage voids such as voids and gas exhaust voids increases, but by appropriately selecting the number and arrangement of the pressure pins, it is possible to achieve the above-mentioned purpose of installing the voids for the molten metal coagulation zone and the gas exhaust voids. You can That is, a person skilled in the art can easily design a structure in which the preheated metal is cooled and solidified in the gap for the molten metal solidification zone of the two-stage void and does not enter the gas discharge void or the gas discharge groove narrower than the gap for the molten metal solidification zone. it can. In order to surely cool and solidify the preheated metal in the molten metal coagulation zone, a material with good thermal conductivity such as beryllium copper should be used for the pressure stem and pressure pin, and the structure should be water cooled. You can also
【0026】本発明の堅型鋳造方法は、本発明の竪型鋳
造装置を用いて、溶湯保持炉から電磁ポンプの連絡ダク
トを通じて溶湯を金型のキャビティ内へ鋳込み、溶湯が
キャビティ内を充填した後、固定金型に設けられている
溶湯流入ゲートを塞ぎ、その後金型キャビティ内の溶湯
を加圧して、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鋳造方法であれば特に制限されるも
のではないが、加圧ピンの後退位置で、金型キャビティ
内への溶湯の充填を開始し、先湯の流速をキャビティ第
2湯溜部で減速させ、ガス排出空隙又はガス排出溝から
金型キャビティ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、金型キャビティ内に
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又はガス排出
溝から真空ガス抜きを行うことによってガスの巻き込み
をより減少せしめると共に、加圧ステム及び複数の加圧
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。そして、溶湯が凝固しこれに
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
上げられて製品素材を加圧ステム並びに加圧ピン及び押
し出しピンで可動金型から押し出し、更に押し出しピン
で突き出して加圧ステム、加圧ピンから抜き出して製品
素材を取り出し、常法により整形することによりひけ巣
の発生やガス巻込みがなく、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、ガス排出用通路に目詰まりを起こすことがない。In the die casting method of the present invention, the vertical casting apparatus of the present invention is used to cast the molten metal from the molten metal holding furnace into the cavity of the mold through the connecting duct of the electromagnetic pump, and the molten metal fills the cavity. After that, the molten metal inflow gate provided in the fixed mold is closed, and then the molten metal in the mold cavity is pressurized so that there are no shrinkage cavities during solidification and no gas entrainment, preferably a light metal alloy. It is not particularly limited as long as it is a casting method for casting a large-sized thin-walled cast product, but at the retracted position of the pressure pin, filling of the molten metal into the mold cavity is started, While decelerating in the cavity second hot water reservoir and discharging the gas in the mold cavity from the gas discharge gap or the gas discharge groove, the molten metal is filled in the mold cavity by cooling and solidifying the front melt in the gap for the melt solidification zone. Was done It is preferable that one or a plurality of pressurizing pins be advanced to pressurize the molten metal in the molten metal reservoir, and the gas is discharged by vacuum degassing from the gas discharge gaps or gas discharge grooves adjacent to the plurality of molten metal solidification zones. It is preferable to further reduce the entrainment of the molten metal and to shorten the pressure transmission distance by pressurizing the molten metal with the pressure stem and the plurality of pressure pins. When the molten metal solidifies and the replenishment and filling of the molten metal is completed, the movable platen is moved up by the movable platen after a short cooling time, and the product material is lifted up along with it and the product material is moved by the pressure stem and the pressure pin and the extrusion pin. The product is extruded from the pressurizing pin, then ejected from the pressurizing pin and ejected from the pressurizing pin and the pressurizing pin, and the product material is taken out. be able to. Further, since such an operation is repeated every time, the solidified molten metal in the void for the molten metal solidification zone is removed each time, and the gas discharge passage is not clogged.
【0027】[0027]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により具体的に
説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定
されるものではない。なお、図1は本発明の竪型鋳造装
置の概略縦断面図、図2は図1のA−A’断面図、図3
は溶湯の吸引状態を示す説明図、図4は図3に続く作動
状態を示す説明図である。また図1〜図4中、1は固定
金型、2は可動金型、9はキャビティ製品部、10は円
形ゲート、11はキャビティ第1湯溜部、13は閉塞ピ
ン、14は加圧ステム、17は溶湯凝固ゾーン用空隙
(加圧ステム外周)、19はキャビティ第2湯溜部、2
0は加圧ピン、21は溶湯凝固ゾーン用空隙(加圧ピン
外周)、29は加圧ステムガス排出孔、34は加圧ピン
ガス排出孔、40は電磁ポンプ、41は連絡ダクトを示
す。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings, but the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments. 1 is a schematic vertical sectional view of the vertical casting apparatus of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1, and FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing a sucked state of molten metal, and FIG. 4 is an explanatory view showing an operating state following FIG. 1 to 4, 1 is a fixed mold, 2 is a movable mold, 9 is a cavity product part, 10 is a circular gate, 11 is a cavity first molten metal reservoir part, 13 is a closing pin, and 14 is a pressure stem. , 17 is a void for the molten metal coagulation zone (outer periphery of the pressure stem), 19 is a cavity second hot water reservoir, 2
Reference numeral 0 is a pressure pin, 21 is a space for melt solidification zone (outer periphery of the pressure pin), 29 is a pressure stem gas discharge hole, 34 is a pressure pin gas discharge hole, 40 is an electromagnetic pump, and 41 is a communication duct.
【0028】図1〜図4に示される本発明の鋳造装置
は、上下に移動して型閉型開を行うことができる、鋳造
装置下部の水平な固定プラテン3に取り付けられた固定
金型1と鋳造装置上部の水平な可動プラテン4に取り付
けられた可動金型2と、固定金型1の下方に取り付けら
れ、溶湯保持炉6内の溶湯7に浸漬されている電磁ポン
プ40と流入ゲートとの連絡ダクト41とを備えてい
る。そして、かかる固定金型1と可動金型2とのシール
パッキング35を介しての型閉により、キャビティ製品
部9とキャビティ第1湯溜部11とキャビティ第2湯溜
部19の他、キャビティ製品部9とキャビティ第1湯溜
部11とを連通するサイドゲート12とを備えた金型キ
ャビティが形成されるようになっている。また、金型の
取り付けは、型締めプレス装置(図示せず)の可動プラ
テン4を引き上げた状態で、シールパッキング38を介
して、電磁ポンプ40及び連絡ダクト41を取りつけた
固定金型1と可動金型2からなる金型のセットを装入
し、固定プラテン3上に置き、可動プラテン4を可動金
型2の上面に接触するまで下降させ、固定金型1を固定
プラテン3に、可動金型2を可動プラテン4に取り付
け、電磁ポンプによる駆動力で加圧状態の溶湯が金型キ
ャビティ内に供給されたときの反力によって型が開かな
いような型締力を持った油圧シリンダーで可動プラテン
4を押圧することにより行うようになっている。The casting apparatus of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 is a fixed mold 1 attached to a horizontal fixed platen 3 at the bottom of the casting apparatus, which can be moved up and down to perform mold closing. And a movable mold 2 attached to a horizontal movable platen 4 above the casting apparatus, an electromagnetic pump 40 attached below the fixed mold 1 and immersed in the molten metal 7 in the molten metal holding furnace 6, and an inflow gate. And a communication duct 41. Then, by closing the fixed mold 1 and the movable mold 2 via the seal packing 35, the cavity product part 9, the cavity first hot water reservoir 11, the cavity second hot water reservoir 19, and the cavity product. A mold cavity including a side gate 12 that communicates the portion 9 and the cavity first molten metal reservoir 11 is formed. Further, the mold is attached by moving the movable platen 4 of the mold clamping press device (not shown) in a movable state with the fixed mold 1 to which the electromagnetic pump 40 and the communication duct 41 are attached via the seal packing 38. A set of dies consisting of dies 2 is loaded, placed on the fixed platen 3, and the movable platen 4 is lowered until it comes into contact with the upper surface of the movable die 2, and the fixed die 1 is placed on the fixed platen 3 and the movable die. The mold 2 is attached to the movable platen 4 and is moved by a hydraulic cylinder having a mold clamping force that prevents the mold from opening due to the reaction force when the molten metal under pressure is supplied into the mold cavity by the driving force of the electromagnetic pump. This is done by pressing the platen 4.
【0029】固定金型1には、電磁コイル39の作用に
よる電磁ポンプ40の駆動力により溶湯を連絡ダクト4
1から送出すると共に、金型キャビティ内を真空にして
溶湯を吸引し、湯先を噴出させるための円形ゲート10
が設けられている。電磁ポンプ40が駆動し、キャビテ
ィ内が減圧されると、溶湯保持炉6内の溶湯7は、電磁
ポンプ40の駆動力と大気圧との圧力差によって連絡ダ
クト41内に押し上げられ、固定金型1の円形ゲート1
0を通じてキャビティ製品部9内に充填される。この時
の鋳込み速度は、溶湯の円形ゲート10の通過速度が早
く噴流となって上方に噴出するように、電磁ポンプの駆
動力とキャビティ内の真空度を調整することにより制御
されている。また、図3に示すように、キャビティ第1
湯溜部11の入口直径d1が円形ゲート10の径dの
1.4倍以上に構成され、また加圧ステム14の外径d
sは湯溜部11の入口直径d1よりもわずかに小さく構
成され、さらにキャビティ第1湯溜部11の天井高さは
式;h=v2/2g(式中、hは噴流到達高さ、vは円
形ゲート通過速度、gは重力の加速度を示す。)で計算
される円形ゲート10を通過した溶湯噴流15が到達す
る高さhよりも高く構成されている。したがって、充填
初期において噴流がキャビティ第1湯溜部11の天井に
衝突することなく、その上部には溶湯噴流15の自由表
面が形成され、この部分の下降流はなくなるので、溶湯
表面のわずかの酸化物は静止状態を保ち、また湯溜部1
1の上部に残ったガスを溶湯16に巻き込むこともなく
なる結果、これら円形ゲート10を通過した溶湯噴流1
5の先端にあるわずかな酸化膜、凝固層は全部キャビテ
ィ第1湯溜部11中に残留し、酸化物やガスの巻き込み
のない清浄な溶湯のみがサイドゲート12を通過してキ
ャビティ製品部9内に充填されることになる。In the fixed mold 1, the molten metal is connected to the connecting duct 4 by the driving force of the electromagnetic pump 40 by the action of the electromagnetic coil 39.
A circular gate 10 for discharging the molten metal from the mold 1, sucking the molten metal by evacuating the mold cavity, and ejecting the molten metal tip.
Is provided. When the electromagnetic pump 40 is driven and the inside of the cavity is depressurized, the molten metal 7 in the molten metal holding furnace 6 is pushed up into the communication duct 41 by the pressure difference between the driving force of the electromagnetic pump 40 and the atmospheric pressure, and the fixed mold is formed. Circular gate 1
It is filled in the cavity product part 9 through 0. The pouring speed at this time is controlled by adjusting the driving force of the electromagnetic pump and the degree of vacuum in the cavity so that the molten metal passes through the circular gate 10 quickly and becomes a jet flow and is jetted upward. In addition, as shown in FIG.
The inlet diameter d 1 of the hot water reservoir 11 is configured to be 1.4 times or more the diameter d of the circular gate 10, and the outer diameter d of the pressurizing stem 14 is set.
s is configured to be slightly smaller than the inlet diameter d 1 of the hot water reservoir 11, and the ceiling height of the first cavity hot water reservoir 11 is given by the formula: h = v 2 / 2g (where h is the jet arrival height) , V is the circular gate passage speed, and g is the acceleration of gravity.) The height is higher than the height h reached by the molten metal jet 15 passing through the circular gate 10. Therefore, in the initial stage of filling, the jet flow does not collide with the ceiling of the cavity first molten metal reservoir 11, a free surface of the molten metal jet 15 is formed on the upper portion thereof, and the descending flow of this portion disappears, so that the molten metal surface Oxide remains stationary and pool 1
As a result of eliminating the gas remaining in the upper part of No. 1 from getting into the molten metal 16, the molten metal jet flow 1 passing through these circular gates 1
The slight oxide film and solidified layer at the tip of 5 all remain in the cavity first molten metal reservoir 11, and only clean molten metal without entrapment of oxide or gas passes through the side gate 12 and the cavity product portion 9 Will be filled inside.
【0030】円形ゲート10上方の可動金型2には、シ
ールパッキング27を介して油圧シリンダ25が液密に
配設されており、該油圧シリンダ25には油圧により加
圧ステム14をキャビティ第1湯溜部11へ進退させる
ことができる加圧ステム用ピストン23がシールパッキ
ング27を介して収納されており、該加圧ステム用ピス
トン23には円形ゲート10を閉塞することができる閉
塞ピン13を進退させることができる閉塞ピン用ピスト
ン24が、加圧ステム用ピストン23と同軸的に収納さ
れている。金型キャビティに溶湯の充填が完了した後、
閉塞ピン13をピストン24によって前進させ、円形ゲ
ート10を閉塞し、その後直ちに加圧ステム14をピス
トン23によって前進させ、キャビティ製品部9内の未
充填空隙の体積分及び凝固収縮体積分の溶湯をキャビテ
ィ第1湯溜部11から加圧補給する。その時、加圧ステ
ム14のストークが大きいので充分量の溶湯を補充及び
加圧充填することができる。A hydraulic cylinder 25 is liquid-tightly disposed in the movable mold 2 above the circular gate 10 via a seal packing 27, and the pressurizing stem 14 is hydraulically attached to the hydraulic cylinder 25 by the cavity first. A pressurizing stem piston 23 capable of advancing and retracting to and from the hot water reservoir 11 is housed via a seal packing 27, and the pressurizing stem piston 23 is provided with a closing pin 13 capable of closing the circular gate 10. A closing pin piston 24 that can be advanced and retracted is accommodated coaxially with the pressure stem piston 23. After the mold cavity is filled with molten metal,
The closing pin 13 is moved forward by the piston 24 to close the circular gate 10, and immediately thereafter, the pressure stem 14 is moved forward by the piston 23, and the volume of the unfilled void in the cavity product portion 9 and the molten metal corresponding to the solidification shrinkage volume are melted. Pressure is supplied from the cavity first hot water reservoir 11. At this time, since the stalk of the pressure stem 14 is large, a sufficient amount of molten metal can be replenished and pressure-filled.
【0031】加圧ステム14による加圧の際にも、電磁
ポンプ40の連絡ダクト41内の湯面にわずかに発生す
る酸化物、円形ゲート10入口で冷却されて形成される
湯先表面の凝固層や噴流によって発生するガス巻き込み
層は、ゲート噴流15によって全部湯溜部11の最上部
に集まり、加圧ステム14によって押し出されることな
くキャビティ第1湯溜部11に残留し、キャビティ製品
部9に流入することはなく、その結果、これらを原因と
する鋳造不良は皆無になる。また、加圧ステム14の外
周には、ガス排出孔29に連通するガス排出空隙18や
溶湯凝固ゾーン用空隙17からなる2段空隙が設けられ
ている。このガス排出空隙18は、図4dに示されるよ
うに、溶湯凝固ゾーン用空隙17で形成された凝固層が
製品素材と共に取り出されるので、鋳造の度に確保され
る。Even during pressurization by the pressurizing stem 14, a slight amount of oxide is generated on the molten metal surface in the communication duct 41 of the electromagnetic pump 40, and the solidification of the surface of the molten metal formed by cooling at the inlet of the circular gate 10 The gas entrained layer generated by the layer or the jet flow gathers at the uppermost part of the hot water reservoir 11 by the gate jet flow 15, remains in the cavity first hot water reservoir 11 without being extruded by the pressure stem 14, and the cavity product portion 9 As a result, there are no casting defects caused by these. Further, on the outer periphery of the pressurizing stem 14, there is provided a two-stage space including a gas discharge space 18 communicating with the gas discharge hole 29 and a melt solidification zone space 17. As shown in FIG. 4d, the gas discharge void 18 is secured every time the casting is performed because the solidified layer formed in the molten metal solidification zone void 17 is taken out together with the product material.
【0032】また、キャビティ製品部9の端部上方に
は、1又は2以上の小さなキャビティ第2湯溜部19が
形成されており、該湯溜部19の上方の可動金型2に
は、油圧シリンダ31が配設されており、該油圧シリン
ダ31には油圧により2つの加圧ピン20をキャビティ
第2湯溜部19へ進退させることができる加圧ピン用ピ
ストン30が収納されている。上記1又は2以上の加圧
ピン20は、型開閉方向と平行で型パーテイング面と直
交する方向の軸芯を有し、シールパッキング33を介し
て可動金型2に液密に設けられている。これら加圧ピン
20の外周にも、ガス排出孔34に連通するガス排出空
隙22や溶湯凝固ゾーン用空隙21からなる2段空隙が
設けられている。そして、加圧ステム14によってキャ
ビティ製品部9内の補充充填を行った後、これら加圧ピ
ン20を押し出し、キャビティ第2湯溜部19を介して
キャビティ製品部9の溶湯を加圧するようになってい
る。また、加圧ピン20の外径はキャビティ第2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。これら加圧ピン20も毎回摺動するので溶湯凝固ゾ
ーン用空隙21で形成された凝固層は製品素材についた
状態で図示されていない押出ピンによって押し出されガ
ス通路穴に残らず、ガスの排出通路は確保されるように
なっている。Further, one or two or more small cavity second hot water reservoirs 19 are formed above the ends of the cavity product portion 9, and the movable mold 2 above the hot water reservoir 19 is provided with: A hydraulic cylinder 31 is provided, and the hydraulic cylinder 31 accommodates a pressure pin piston 30 that can move the two pressure pins 20 back and forth to and from the cavity second hot water reservoir 19. The one or more pressing pins 20 have an axis in a direction parallel to the mold opening / closing direction and orthogonal to the mold parting surface, and are liquid-tightly provided to the movable mold 2 via the seal packing 33. . Also on the outer circumference of these pressurizing pins 20, there are provided two-stage voids, which are a gas exhaust void 22 communicating with the gas exhaust hole 34 and a molten metal solidification zone void 21. Then, after replenishing and filling the inside of the cavity product portion 9 with the pressure stem 14, these pressure pins 20 are pushed out to pressurize the molten metal of the cavity product portion 9 through the cavity second molten metal reservoir portion 19. ing. Further, the outer diameter of the pressurizing pin 20 is configured to be slightly smaller than the diameter of the inlet of the cavity second hot water reservoir 19. Since these pressurizing pins 20 also slide every time, the solidified layer formed in the molten metal solidification zone voids 21 is extruded by an extruding pin (not shown) in a state of being attached to the product material and does not remain in the gas passage holes, and the gas discharge passage Is being secured.
【0033】次に作用について説明する。型締完了後、
電磁ポンプ40の駆動力及びキャビティ内への真空吸引
力により、溶湯16をキャビティ第1湯溜部11に吸い
上げる。溶湯16は連絡ダクト41内を上昇し固定金型
1の円形ゲート10を通過して噴出し(図3)、次いで
キャビティ製品部9内に充填される。一般的に、キャビ
ティ製品部9内の流動抵抗があるので、加圧ピン下方の
キャビティ第2湯溜部19に溶湯が到達する前に、円形
ゲート10の上部にあるキャビティ第1湯溜部11が溶
湯で充填される(図4a)が、先湯が2段空隙の溶湯凝
固ゾーン用空隙17,21に入ってくると、通路が狭
く、溶湯の熱容量が少なく、反対に冷却面積が大きいの
で冷却速度が大きく、凝固が進み流動性が低下すること
から、溶湯の先端は溶湯凝固ゾーン用空隙17の途中で
停止し、凝固してガス排出空隙18に浸入することはな
い。Next, the operation will be described. After mold clamping is completed,
The molten metal 16 is sucked up into the cavity first molten metal reservoir 11 by the driving force of the electromagnetic pump 40 and the vacuum suction force into the cavity. The molten metal 16 rises in the communication duct 41, passes through the circular gate 10 of the fixed mold 1 and is ejected (FIG. 3), and then is filled in the cavity product portion 9. Generally, since there is a flow resistance in the cavity product portion 9, before the molten metal reaches the cavity second molten metal reservoir portion 19 below the pressurizing pin, the cavity first molten metal reservoir portion 11 above the circular gate 10 is provided. Is filled with the molten metal (Fig. 4a), but when the preceding molten metal enters the two-stage voids 17 and 21 for the molten metal coagulation zone, the passage is narrow, the heat capacity of the molten metal is small, and conversely the cooling area is large. Since the cooling rate is high, the solidification progresses, and the fluidity decreases, the tip of the molten metal does not stop in the middle of the gap 17 for the molten metal solidification zone and does not solidify and enter the gas discharge void 18.
【0034】キャビティ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
進させて円形ゲート10を挿入閉塞する(図4b)。こ
のようにキャビティ製品部9及びキャビティ第1湯溜部
11内の溶湯が連絡ダクト41に逆流しないように閉塞
した後、直ちに加圧ステム14を進出させ加圧し、キャ
ビティ第1湯溜部11内の半凝固状態の溶湯をキャビテ
ィ製品部9に補充充填する(図4c)。充填が完了し冷
却が始まると、溶湯16の凝固収縮が生起するため、加
圧ステム14に高圧力を加えて進出させ、凝固収縮体積
に応じた補充を行う。閉塞ピン13による円形ゲート1
0の閉塞時、閉塞ピン13と円形ゲート10との接触が
仮に完全で無くても、小さい空隙に存在する溶湯は早く
冷却凝固し、溶湯が円形ゲート10から連絡ダクト内4
1に逆流することなく、また、ゲート10及び連絡ダク
ト41内の溶湯は上昇することができなくなり、電磁コ
イル39に電流を逆流させることにより連絡ダクト41
に残っている溶湯に下向きの力を加え保持炉に落下させ
る。When the flow of the molten metal in the cavity is stopped, it is detected as a signal indicating the completion of filling, and the closing pin 13 is immediately advanced to insert and close the circular gate 10 (FIG. 4b). In this way, after the molten metal in the cavity product portion 9 and the cavity first molten metal portion 11 is blocked so as not to flow back into the communication duct 41, the pressure stem 14 is immediately advanced to pressurize the molten metal in the cavity first molten metal portion 11. The molten metal in the semi-solidified state is refilled into the cavity product portion 9 (FIG. 4c). When the filling is completed and cooling is started, solidification shrinkage of the molten metal 16 occurs. Therefore, high pressure is applied to the pressurizing stem 14 to advance it, and replenishment is performed according to the solidification shrinkage volume. Circular gate 1 with blocking pin 13
Even if the contact between the closing pin 13 and the circular gate 10 is not perfect at the time of 0 closing, the molten metal existing in the small voids quickly cools and solidifies, and the molten metal flows from the circular gate 10 into the communication duct 4
1, the molten metal in the gate 10 and the communication duct 41 cannot rise, and the current is flown back to the electromagnetic coil 39, so that the communication duct 41
A downward force is applied to the remaining molten metal and the material is dropped into a holding furnace.
【0035】加圧ステム14による補充充填の場合は抵
抗も小さく、加圧ステム14の加圧シリンダーの力も小
さくて済み、油圧シリンダー内の油圧も低い状態で進出
させることができる。この加圧ステム14の進出による
補充充填により、溶湯がキャビティ製品部9及びキャビ
ティ第2湯溜部19を補充充填した後、加圧ピン20を
進出させることになる。かかる加圧ピン20による加圧
は、加圧ステム14による充填完了とともに流動抵抗が
増大し油圧が上昇するので、これを検知して開始され
る。加圧ステム14の進出による凝固収縮体積に応じた
補充は、キャビティ製品部9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
て加圧し、全面的に凝固凝縮によるひけ巣のない緻密な
組織の製品を得ることができる。キャビティ製品部9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
金型で持ち上げられた製品素材は各加圧ピン及び押し出
しピンによって押し出され取り出すことができる(図4
d)。In the case of replenishment and filling by the pressure stem 14, the resistance is small, the force of the pressure cylinder of the pressure stem 14 is small, and the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder can be advanced in a low state. By the refilling and filling by the advance of the pressure stem 14, the molten pin refills and fills the cavity product part 9 and the cavity second hot water reservoir part 19, and then the pressurizing pin 20 is advanced. The pressurization by the pressurizing pin 20 is started by detecting the fact that the flow resistance increases and the hydraulic pressure rises with the completion of the filling by the pressurizing stem 14. Replenishment according to the solidification shrinkage volume due to the advancing of the pressure stem 14 is difficult to transmit pressure up to the opposite end of the cavity product portion 9. Therefore, the pressurizing pin 20 around the end is actuated to pressurize the entire surface. As a result, it is possible to obtain a densely structured product without shrinkage cavities due to coagulation and condensation. After the cooling and solidification of the molten metal in the cavity product portion 9 is completed, the mold material is opened and the product material lifted by the movable mold can be extruded and taken out by the pressure pins and the extruding pins (FIG. 4).
d).
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明の鋳込装置を用いる場合、加圧ス
テム及び加圧ピン外周のガス排出系の構造は単純であ
り、運転中のトラブルの発生は少なくなる。また、電磁
ポンプと真空吸引機構を用い、溶湯を高速で金型キャビ
ティへ充填することにより、溶湯の先湯は狭い溶湯凝固
ゾーン用空隙に流入するのでそこで凝固し停止して、ガ
ス排出空隙通路に浸入することはない。また、キャビテ
ィ第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、キャビティ製品部
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て、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、電磁コイルに電流を逆流させることによって、連絡
ダクト内の溶湯を早く保持炉に戻すとともに製品の取り
出しを容易にすることができる。When the casting apparatus of the present invention is used, the structure of the gas discharge system around the pressure stem and the pressure pin is simple, and troubles during operation are reduced. Also, by using an electromagnetic pump and a vacuum suction mechanism to fill the mold cavity with the molten metal at high speed, the molten metal precursor flows into the narrow gap for the molten metal solidification zone, where it solidifies and stops there. Never infiltrate. Also, by making the depth of the cavity first molten metal reservoir deeper, the stroke of the pressure stem can be lengthened, and a sufficient volume of molten metal for replenishment filling and solidification contraction in the cavity product portion can be obtained. By press-fitting, it is possible to obtain a cast product having a finer structure and strength. In addition, by closing the circular gate with a blocking pin slightly smaller than the inner diameter of the circular gate, and causing the current to flow backwards through the electromagnetic coil, the molten metal in the communication duct can be quickly returned to the holding furnace and the product can be taken out easily. be able to.
【0037】また、電磁ポンプと真空吸引機構を備えた
本発明の鋳込装置では、金型キャビティに溶湯を充填す
るとき、キャビティ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、鋳造品のコストを大幅に引き下げるこ
とができる。また、溶湯を保持炉から直接供給するので
酸化物が発生することもなく、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
高さを持つキャビティ第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、ガスの巻き込みをな
くすとともに、わずかに残った酸化物や凝固層をキャビ
ティ第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、低圧鋳造のように溶湯保持炉を密閉することもない
ので、溶湯補充も容易で、設備費が安くなるだけでな
く、湯面を高くし連絡ダクトを短くできるなど装置の配
置、運転も容易になる。Further, in the casting apparatus of the present invention equipped with the electromagnetic pump and the vacuum suction mechanism, when the mold cavity is filled with the molten metal, the gas in the cavity is almost completely discharged, and at the same time, the circular gate is opened after the filling. Since it can be closed and the necessary and sufficient pressure can be applied with a small pressure, it can be
A mold clamping force of ⅓ to ⅕ can be used, the cost of the casting apparatus can be significantly reduced, and the cost of the cast product can be significantly reduced. In addition, since the molten metal is directly supplied from the holding furnace, no oxide is generated, and the passage is short, so that the solidified layer is less likely to be generated, and the cavity first molten metal part having an appropriate height at the outlet of the circular gate. Since the jet flow does not collide with the ceiling, the gas entrainment can be eliminated, and a small amount of oxide or solidified layer that remains may be retained in the cavity first molten metal reservoir, resulting in a dense structure with no impurities. It is possible to obtain a cast product having a different structure. Furthermore, unlike the low pressure casting, the molten metal holding furnace is not closed, so it is easy to replenish the molten metal and not only the equipment cost is low, but also the arrangement and operation of the equipment such as raising the molten metal surface and shortening the communication duct are possible. It will be easier.
【図1】本発明の竪型鋳造装置の概略縦断面図である。FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a vertical casting apparatus of the present invention.
【図2】図1のA−A'断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
【図3】本発明の竪型鋳造装置における溶湯の吸引状態
を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a suction state of molten metal in the vertical casting apparatus of the present invention.
【図4】図3に続く本発明の竪型鋳造装置における作動
状態を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing an operating state in the vertical casting apparatus of the present invention following FIG.
1 固定金型 2 可動金型 3 固定プラテン 4 可動プラテン 6 溶湯保持炉 7,16 溶湯 8 湯面 9 金型キャビティ 10 円形ゲート 11 キャビティ第1湯溜部 12 サイドゲート 13 閉塞ピン 14 加圧ステム 15 噴流 17 加圧ステム溶湯凝固ゾーン用空隙 18 加圧ステムガス排出空隙 19 キャビティ第2湯溜部 20 加圧ピン 21 加圧ピン溶湯凝固ゾーン用空隙 22 加圧ピン外周ガス排出空隙 23 加圧ステム用ピストン 24 閉塞ピン用ピストン 25 油圧シリンダ 26 圧力油入口 a,b,c 27 加圧ステム シールパッキング 28 閉塞ピン シールパッキング 29 加圧ステム 排出通路 30 加圧ピン ピストン 31 加圧ピン 油圧シリンダ 32 圧力油入口 33 加圧ピン シールパッキング 34 加圧ピン ガス排出通路 35 金型シールパッキング 36 加圧ステム冷却水穴 37 加圧ピン冷却水穴 39 電磁コイル 40 電磁ポンプ 41 連絡ダクト 1 Fixed mold 2 movable mold 3 Fixed platen 4 movable platen 6 Molten metal holding furnace 7,16 molten metal 8 Hot water surface 9 Mold cavity 10 round gate 11 Cavity 1st hot water reservoir 12 side gates 13 Blocking pin 14 Pressure stem 15 jets 17 Pressurized stem molten metal coagulation zone void 18 Pressurized stem gas discharge space 19 Cavity No. 2 hot water reservoir 20 pressure pin 21 Pressurizing Pin Void for molten metal coagulation zone 22 Gas discharge space around pressurizing pin 23 Piston for pressure stem 24 Piston for closing pin 25 hydraulic cylinder 26 Pressure oil inlet a, b, c 27 Pressure stem Seal packing 28 Blocking pin Seal packing 29 Pressure stem Discharge passage 30 Pressure pin Piston 31 Pressure pin Hydraulic cylinder 32 Pressure oil inlet 33 Pressure pin Seal packing 34 Pressurizing pin Gas discharge passage 35 mold seal packing 36 Pressure stem cooling water hole 37 Pressure pin cooling water hole 39 electromagnetic coil 40 electromagnetic pump 41 Communication duct
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成14年4月11日(2002.4.1
1)[Submission date] April 11, 2002 (2002.4.1)
1)
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【書類名】 明細書[Document name] Statement
【発明の名称】 竪型鋳造装置及び竪型鋳造方法Title: Vertical casting apparatus and vertical casting method
【特許請求の範囲】[Claims]
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、凝固時にひけ巣の
発生がなくかつガスの巻込みのないアルミニウム合金等
の鋳造品を鋳造することができる、金型キャビティ内へ
溶湯を下から充填、特に電磁ポンプを用いて金型キャビ
ティ内へ溶湯を下方から供給充填する竪型鋳造装置やそ
れを用いた竪型鋳造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is capable of casting a cast product such as an aluminum alloy having no shrinkage cavities during solidification and no gas entrainment, and filling a mold cavity with molten metal from below. in particular to vertical casting method using vertical casting apparatus and it is supplied filled with molten metal from below into the mold cavity by using an electromagnetic pump.
【0002】[0002]
【従来の技術】軽合金製品等の鋳造品、特に強度が必要
とされる部品等を鋳造する場合、溶湯鋳込時におけるガ
スの巻込みを防止するため、竪型ダイカストマシンが一
般的に使用されている。例えば、自動車用アルミホイー
ル等を製造する方法については、特公平3−4297号
公報に記載されているように、金型キャビティ内へ溶湯
を導入するためのスリーブ径より小さい径の溶湯流入ゲ
ート、該ゲート内径よりわずかに小さい径の加圧ピンを
用いた鋳造方法は既に知られているが、溶湯凝固時に発
生するひけ巣を充分に防止することができない上に、酸
化物の混入、ガスの巻込みに対しても必ずしも充分に防
止しうるものではなかった。2. Description of the Related Art A vertical die casting machine is generally used to prevent gas entrainment during casting of molten metal when casting light alloy products and the like, especially parts requiring high strength. Has been done. For example, as to a method of manufacturing an aluminum wheel for an automobile, as described in JP-B-3-4297, a molten metal inflow gate having a diameter smaller than a sleeve diameter for introducing the molten metal into a mold cavity, A casting method using a pressure pin having a diameter slightly smaller than the inner diameter of the gate is already known, but it is not possible to sufficiently prevent shrinkage cavities generated during solidification of the molten metal, and also to mix oxides and gas. It was not always possible to sufficiently prevent the inclusion.
【0003】また、特表平8−509170号公報に記
載されているように、溶湯保持炉から金型キャビティに
溶湯を供給する手段として浸漬型の電磁ポンプを利用す
ることは既に知られている。しかし、電磁ポンプは溶湯
を定量的かつ迅速に供給するには有効であるが、単に電
磁ポンプを使用するだけでは、溶湯凝固時に発生するひ
け巣の防止や、酸化物の混入、ガスの巻込みの防止に対
して充分に対応しうるものではなかった。Further, as described in Japanese Patent Publication No. 8-509170, it is already known to use an immersion type electromagnetic pump as a means for supplying molten metal from a molten metal holding furnace to a mold cavity. . However, the electromagnetic pump is effective for quantitatively and quickly supplying the molten metal, but simply using the electromagnetic pump can prevent shrinkage cavities that occur during solidification of the molten metal, inclusion of oxides, and entrainment of gas. It was not possible to sufficiently cope with the prevention of.
【0004】本発明者は、一般的な部品を鋳造する場合
の酸化物の混入やガスの巻き込みを防止する竪型鋳込み
方法として、下側の固定金型と上側の可動金型と固定金
型の下側において射出装置を設け、固定金型に鋳込スリ
ーブの内径よりも小径の縦方向の円形ゲートを設け、円
形ゲートへの挿入部の直径が円形ゲート内径よりもわず
かに小さい径のピンを可動金型に摺動自在に設けてピン
を円形ゲート内を昇降させ得るように設け、可動金型の
円形ゲート上部に設けた円形の溜部の入口の直径を鋳込
時に円形ゲートから噴出する溶湯噴流の直径よりも大き
く、溜部の天井高さを前記溶湯噴流の到達高さよりも高
くした竪型鋳込装置を用いて、溶湯を金型のキャビティ
内へ鋳込み、溶湯がキャビティ内を充填したらピンを突
出させて押湯作用を行わせる方法を提案した(特開平1
0−146663号公報)。この方法は、酸化物の混入
やガスの巻き込みあるいは溶湯凝固時に発生するひけ巣
をある程度防止しうる点では優れているといえるもの
の、ガスの巻き込みや溶湯凝固時に発生するひけ巣を充
分に防止する点で全く問題がないとはいえなかった。The inventor of the present invention uses a lower fixed mold, an upper movable mold and a fixed mold as a vertical casting method for preventing the inclusion of oxides and the entrainment of gas when casting general parts. The injection device is installed on the lower side, the fixed mold is provided with a vertical circular gate with a diameter smaller than the inner diameter of the casting sleeve, and the diameter of the insertion part into the circular gate is slightly smaller than the inner diameter of the circular gate. Is slidably mounted on the movable mold so that the pins can be moved up and down inside the circular gate, and the diameter of the inlet of the circular reservoir provided on the circular gate of the movable mold is jetted from the circular gate during casting. greater than the diameter of the melt jet is, using a vertical casting apparatus ceiling height higher than reach the height of the melt jet reservoir, pouring the molten metal into the mold cavity, the molten metal in the cavity Once filled, the pin protrudes to act as a feeder Proposed a method to perform (JP-1
0-146663). This method can be said to be excellent in that it is possible to prevent the inclusion of oxides, the entrapment of gas, or the shrinkage cavities that occur during solidification of the molten metal to some extent, but it sufficiently prevents the shrinkage cavities that occur during the entrainment of gas and solidification of the molten metal. I couldn't say that there was no problem at all.
【0005】また、本発明者は、ガス排出通路を備えた
キャビティを形成することができる下側の固定金型と上
側の可動金型と、キャビティ内へ溶湯を下方から供給充
填するための真空吸引手段と、キャビティ内に鋳込まれ
た溶湯がキャビティ内を充填した後、固定金型に設けら
れている溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞ピンと、閉塞された
金型キャビティ内の溶湯を加圧する加圧システムとを備
えた竪型鋳造装置及びそれを用いた鋳造方法についても
提案した(特開2001−191170号公報)。この
方法は、ある範囲の鋳造品に対しては、酸化物の混入や
ガスの巻き込みあるいは溶湯凝固時に発生するひけ巣を
防止しうる点できわめて優れているといえるものの、薄
肉で大型の鋳造品の場合には、溶湯がキャビティ製品部
内を流れる速度が遅くなり、その間に冷却凝固が進むた
めに流速が一層低下してキャビティ製品部内への溶湯充
填が充分でなくなり、加圧しても圧力伝達が悪いために
ひけ巣発生の可能性が生じるという問題があった。ま
た、充填能力を大きくするために真空度を高くすると、
金型キャビティへの外気漏入の可能性が増加し、不良品
発生の可能性が生じるという問題があった。The inventor of the present invention also has a lower fixed mold capable of forming a cavity having a gas discharge passage, an upper movable mold, and a vacuum for supplying and filling molten metal into the cavity from below. Suction means, a closing pin that closes the molten metal inflow gate provided in the fixed mold after the molten metal cast into the cavity is filled, and pressurization that pressurizes the molten metal in the closed mold cavity A vertical casting apparatus provided with the system and a casting method using the same were also proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-191170). This method can be said to be extremely excellent for casting products in a certain range in that it can prevent sink marks generated when oxides are mixed in, gas is entrained or molten metal is solidified, but thin and large casting products In the case of, the flow rate of the molten metal in the cavity product part becomes slow, and during the solidification of cooling, the flow velocity further decreases and the filling of the melt in the cavity product part becomes insufficient. There was a problem that a shrinkage cavity might occur because it was bad. Also, if the degree of vacuum is increased to increase the filling capacity,
There is a problem that the possibility of outside air leaking into the mold cavity increases, and the possibility of defective products occurs.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】竪型ダイカストマシン
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
ティ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、キ
ャビティ内のガスをほぼ完全に排出すると同時に、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、稼動運転中のトラブルを少なくするために実用上
キャビティの構造や鋳造装置全体の構造を簡単にする必
要もある。本発明の課題は、溶湯を高速で金型キャビテ
ィへ充填することができ、キャビティ内のガスをほぼ完
全に排出すると同時に、閉塞されたキャビティ内の溶湯
を有効に加圧することができ、ひけ巣の発生がなくかつ
ガスの巻込みのない鋳造品を簡便に鋳造することができ
る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。In casting with a vertical die casting machine, in order to cast a high quality casting, particularly a thin and large casting, it is necessary to fill the mold cavity with the molten metal at a high speed. .. In addition, in order to prevent oxide inclusion and gas entrapment that cause defective defects in cast products and to prevent shrinkage cavities caused by solidification shrinkage, the gas in the cavity is almost completely discharged and at the same time sufficient. It is necessary to effectively pressurize and replenish a certain amount of molten metal. At that time, it is also necessary to simplify the structure of the cavity and the structure of the entire casting apparatus for practical use in order to reduce troubles during operation. An object of the present invention is to be able to fill the mold cavity with the molten metal at a high speed, to almost completely discharge the gas in the cavity, and at the same time to effectively pressurize the molten metal in the closed cavity. It is an object of the present invention to provide a vertical casting apparatus that can easily cast a cast product that does not generate gas and does not involve gas, and a vertical casting method using the vertical casting apparatus.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意研究し、電磁ポンプを用いることによ
って溶湯を高速で供給し、鋳込まれた溶湯がキャビティ
内を充填した後、溶湯凝固ゾーン用空隙の先湯を凝固さ
せるという簡単な手段で溶湯をキャビティ内に閉じこ
め、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。Means for Solving the Problems The present inventor has conducted extensive studies to solve the above problems, and supplies the molten metal at high speed by using an electromagnetic pump, and after the cast molten metal fills the cavity, When the molten metal is confined in the cavity by a simple means of solidifying the pre-melt in the void for the molten metal coagulation zone, and the pressure of such blocked molten metal is shortened at multiple points to effectively pressurize it, shrinkage cavities occur. The present invention has been completed by finding that it is possible to cast a cast product that is free of an oxide film and free of gas entrainment.
【0008】すなわち本発明は、金型キャビティを形成
することができる下側の固定金型及び上側の可動金型
と、前記金型キャビティ内へ溶湯を下方から供給充填す
る鋳込手段と、該鋳込手段により金型キャビティ内に鋳
込まれた溶湯がキャビティ内を充填した後、固定金型に
設けられている溶湯流入ゲートを塞ぐ閉塞手段と、閉塞
された金型キャビティ内の溶湯を加圧する加圧手段とを
備えた竪型鋳造装置において、前記鋳込手段として電磁
ポンプを用いることを特徴とする竪型鋳造装置(請求項
1)や、金型キャビティがガス排出通路を備え、該ガス
排出通路に連通した溶湯凝固ゾーン用空隙が前記ガス排
出通路の近傍に設けられていることを特徴とする請求項
1記載の竪型鋳造装置(請求項2)や、金型キャビティ
内へ溶湯を下方から充填する鋳込手段として、前記電磁
ポンプに加えて、金型キャビティ内のガスを真空吸引す
ることによって、固定金型の下側に設けられた鋳込用ス
トークを通じて、下方の溶湯保持炉から溶湯を真空吸引
充填する真空吸引機構を備えていることを特徴とする請
求項2記載の竪型鋳造装置(請求項3)に関する。That is, according to the present invention, a fixed mold on the lower side and a movable mold on the upper side capable of forming a mold cavity, casting means for supplying and filling molten metal into the mold cavity from below, After the molten metal cast into the mold cavity by the pouring means fills the cavity, the closing means for closing the molten metal inflow gate provided in the fixed mold and the molten metal in the closed mold cavity are added. In a vertical casting apparatus provided with a pressurizing means for pressing, an electromagnetic pump is used as the pouring means (claim 1), or the mold cavity is provided with a gas discharge passage, The vertical casting apparatus (claim 2) according to claim 1, wherein a gap for molten metal coagulation zone communicating with the gas discharge passage is provided in the vicinity of the gas discharge passage, and the molten metal is introduced into the mold cavity. From below As a pouring means for filling, in addition to the electromagnetic pump, the gas in the die cavity is vacuum-sucked, and the molten metal is held in the molten metal holding furnace below through the pouring stalk provided on the lower side of the fixed die. A vertical casting apparatus (claim 3) according to claim 2, further comprising a vacuum suction mechanism for vacuum filling.
【0009】また本発明は、請求項1〜3のいずれか記
載の竪型鋳造装置を用いて、溶湯保持炉から電磁ポンプ
の連絡ダクトを通じて溶湯を金型のキャビティ内へ鋳込
み、溶湯がキャビティ内を充填した後、固定金型に設け
られている溶湯流入ゲートを塞ぎ、その後金型キャビテ
ィ内の溶湯を加圧して、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を鋳造することを特徴とす
る竪型鋳造方法(請求項4)や、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4
記載の竪型鋳造方法(請求項5)に関する。According to the present invention, the vertical casting apparatus according to any one of claims 1 to 3 is used to cast the molten metal into the cavity of the mold from the molten metal holding furnace through the connecting duct of the electromagnetic pump, and the molten metal is stored in the cavity. After filling, the molten metal inflow gate provided in the fixed mold is closed, and then the molten metal in the mold cavity is pressurized to cast a cast product with no shrinkage cavities during solidification and no gas entrainment. The vertical casting method (claim 4) characterized by the above, or the cast product is a thin and large cast product of a light metal alloy.
The present invention relates to the vertical casting method (claim 5).
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明の竪型鋳造装置としては、
金型キャビティ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と、前記金型キャビティ内へ溶湯を
下方から供給充填する鋳込手段と、該鋳込手段により金
型キャビティ内に鋳込まれた溶湯がキャビティ内を充填
した後、固定金型に設けられている溶湯流入ゲートを塞
ぐ閉塞手段と、閉塞された金型キャビティ内の溶湯を加
圧する加圧手段とを備えた竪型鋳造装置において、前記
鋳込手段として電磁ポンプを用いる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を用いる
と、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、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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a vertical casting apparatus of the present invention,
A fixed mold on the lower side and a movable mold on the upper side capable of forming a mold cavity, pouring means for supplying and filling a molten metal into the mold cavity from below, and inside the mold cavity by the pouring means. After the molten metal cast into the cavity filled the cavity, a closing means for closing the molten metal inflow gate provided in the fixed mold and a pressurizing means for pressurizing the molten metal in the closed mold cavity were provided. In the vertical casting apparatus, it is not particularly limited as long as it is an apparatus that uses an electromagnetic pump as the pouring means, and when the vertical casting apparatus of the present invention is used, there is no occurrence of shrinkage cavities during solidification and gas winding. It is possible to favorably cast a cast product having no jam, particularly a thin and large cast product. The cast product is not particularly limited, but a light metal alloy, particularly an aluminum alloy having a large solidification shrinkage, is preferable. Since aluminum shrinks by about 7% when it solidifies, the casting apparatus and casting method of the present invention which can prevent the occurrence of shrinkage cavities are particularly thin and large in size from a molten metal made of a light metal alloy such as aluminum alloy having a large solidification shrinkage. It can be applied particularly advantageously when casting the above-mentioned casting.
【0011】上記金型キャビティとしては、下方から溶
湯を充填供給することができるものであれば特に制限さ
れるものではないが、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ィが好ましく、また、金型キャ
ビティ内への溶湯充填時にキャビティ内に存在するガス
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。さらに、キャビティ製品部とキャビティ湯溜部を
備え、該キャビティ湯溜部が溶湯流入ゲートの上方に位
置するキャビティ第1湯溜部と、前記キャビティ製品部
のキャビティ第1湯溜部と反対側の端部近傍上方に位置
する1又は2以上のキャビティ第2湯溜部とからなるも
のがより好ましい。そして、キャビティ製品部とキャビ
ティ第1湯溜部とはサイドゲートを介して連通し、キャ
ビティ第1湯溜部はキャビティ第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く、また、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、ガス排出空隙又はガス排出溝とから構成されるも
のが好ましい。The mold cavity is not particularly limited as long as the molten metal can be filled and supplied from below, but a mold cavity capable of casting a large-sized casting having a thin wall is preferable. Further, it is preferable that the mold cavity has a gas discharge passage capable of discharging the gas existing in the cavity at the time of filling the mold cavity with the molten metal and a molten metal coagulating zone void communicating with the gas discharge passage. Further, a cavity product part and a cavity hot water reservoir part are provided, and the cavity hot water reservoir part is located above the molten metal inflow gate, and a cavity hot water reservoir part of the cavity product part opposite to the cavity first hot water reservoir part. It is more preferable that it is composed of one or more cavity second hot water reservoirs located near the end portion. It is preferable that the cavity product portion and the cavity first hot water reservoir communicate with each other through a side gate, and the cavity first hot water reservoir has a larger volume than the cavity second hot water reservoir. Further, it is preferable that the gas discharge passage includes a gas discharge hole penetrating through the movable mold and a gas discharge gap or a gas discharge groove.
【0012】本発明の竪型鋳造装置における、前記金型
キャビティ内の下方から溶融アルミニウム等の溶湯を供
給充填する鋳込手段としての電磁ポンプは、溶湯保持炉
と流入ゲートとの間に設置される。かかる電磁ポンプと
しては、従来公知の浸漬型電磁ポンプを用いることがで
き、例えば、特開平6−189521号公報に記載され
ている浸漬型電磁ポンプや、特開平8−215830号
公報に記載されている市販の浸漬型電磁ポンプ(坂井商
事製)等を挙げることができる。電磁ポンプは、フレミ
ングの法則に従い、溶湯に電流と磁界とを作用させるこ
とによって駆動力を得るもので、定量的な溶湯の供給
や、供給スピード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
鋳造を可能とする。また、電磁ポンプを用いることによ
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。さらに、電磁ポンプは、通常、予熱ヒータ及び熱
電対を内臓し、溶湯を所定温度に保持しうることから、
凝固層の発生が少なく、凝固層混入による鋳造製品の不
良発生を極力抑制することが可能となる。In the vertical casting apparatus of the present invention, an electromagnetic pump as a casting means for supplying and filling a molten metal such as molten aluminum from below in the mold cavity is installed between the molten metal holding furnace and the inflow gate. It As such an electromagnetic pump, a conventionally known immersion type electromagnetic pump can be used. For example, the immersion type electromagnetic pump described in JP-A-6-189521 or JP-A-8-215830 can be used. There are commercially available immersion type electromagnetic pumps (made by Sakai Shoji Co., Ltd.) and the like. The electromagnetic pump obtains a driving force by applying an electric current and a magnetic field to the molten metal according to Fleming's law, and enables quantitative supply of the molten metal, speeding up the supply speed and shortening the shot time lag. It enables high quality casting and casting of thin and large castings. Further, since the production cycle time is shortened by using the electromagnetic pump, the productivity is also improved. Further, the electromagnetic pump usually has a preheater and a thermocouple built therein, and can hold the molten metal at a predetermined temperature.
Generation of a solidified layer is small, and it becomes possible to suppress the occurrence of defects in a cast product due to the inclusion of the solidified layer as much as possible.
【0013】金型キャビティ内の下方から溶融アルミニ
ウム等の溶湯を供給充填する鋳込手段として、上記電磁
ポンプに加えて、溶湯充填時のガスの巻き込み防止や、
低設備コストでかつ簡単な構造で構成することができる
真空吸引機構、すなわち、金型キャビティ内のガスを真
空吸引することによって、下側固定金型の下方に隣接し
て設けられた連絡ダクト(鋳込用ストーク又はスリー
ブ)を通じて、下方の溶湯保持炉から溶湯を真空吸引充
填する真空吸引機構を備えている鋳込手段がより好まし
い。また、電磁ポンプの駆動及び真空吸引による給湯の
充填は、湯面加圧による低圧鋳造のように溶湯保持炉を
密閉シールする必要が無く、溶湯保持炉の形状を自由な
ものとすることができ、連絡ダクトの周辺だけ幅の狭い
形状にすることにより溶湯の湯面を金型に近づけ、給湯
を容易にすることができる。As a pouring means for supplying and filling molten metal such as molten aluminum from below in the mold cavity, in addition to the electromagnetic pump, prevention of gas entrainment during filling of the molten metal,
A vacuum suction mechanism that can be configured with a low equipment cost and a simple structure, that is, a communication duct provided adjacently below the lower fixed mold by vacuum suctioning the gas in the mold cavity ( It is more preferable to use a pouring means provided with a vacuum suction mechanism that vacuum-fills the molten metal from the lower molten metal holding furnace through a pouring stalk or sleeve). Further, the driving of the electromagnetic pump and the filling of the hot water by vacuum suction do not require a hermetically sealing the molten metal holding furnace unlike the low-pressure casting by pressurizing the molten metal surface, and the molten metal holding furnace can have any shape. By making the shape of the width narrower only around the connecting duct, the molten metal surface can be brought closer to the mold and the hot water supply can be facilitated.
【0014】また、下側固定金型には、下方からキャビ
ティ内へ溶湯を充填供給するための上記鋳込用電磁ポン
プの連絡ダクトとキャビティ第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連
絡ダクト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ィ第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
不良の一因となる連絡ダクトに注湯された溶湯の表面に
ある酸化膜や連絡ダクトの内面で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。Further, the lower fixed mold is formed with a communication part between the communication duct of the electromagnetic pump for casting and the cavity first molten metal reservoir part for filling and supplying the molten metal into the cavity from below. A molten metal inflow gate is provided in the communication part. The shape of the molten metal inflow gate is not particularly limited, but a circular cross-sectional shape is usually preferable in view of easiness of processing, and in this case, the inner diameter of the circular molten metal inflow gate should be smaller than the inner diameter of the communication duct. It is preferable to be configured. With this structure, the molten metal that is filled and supplied from below can be ejected into the cavity first molten metal reservoir, and as will be described later, the molten metal is poured into the communication duct that causes defective cast products. It is possible to prevent the oxide film on the surface of the molten metal and the chill layer (solidified layer) generated by cooling on the inner surface of the communication duct from being mixed into the product.
【0015】前記鋳込手段により金型キャビティ内に鋳
込まれた溶湯がキャビティ内を充填した後、固定金型に
設けられている上記溶湯流入ゲートを塞ぐ本発明におけ
る閉塞手段としては、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、例
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。After the molten metal cast into the mold cavity by the casting means fills the cavity, the closing means in the present invention for closing the molten metal inflow gate provided in the fixed mold is the molten metal inflow. Any device may be used as long as it has a mechanism capable of closing the gate, and specific examples thereof include a closing pin arranged above the gate for opening and closing the circular molten metal inflow gate. In this case, it is preferable that the diameter of the insertion portion of the closing pin into the circular molten metal inflow gate is made slightly smaller than the inner diameter of the circular molten metal inflow gate, from the viewpoint of closed sealing. It is preferable to hold the closing pin so that it can be slidably and liquid-tightly moved in and out of the movable mold.
As will be described later, when the pressure stem is held so as to be slidable in a liquid-tight manner with respect to the movable mold, a closing pin is provided coaxially and slidably in a liquid-tight manner at the center of the pressure stem. You can also
【0016】上記のように、加圧ステム及び閉塞ピンが
円形溶湯流入ゲート上部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
ャビティ第1湯溜部の入口の直径を円形溶湯流入ゲート
の直径の1.4倍よりも大きくし、加圧ステム及び閉塞
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、キャビティ第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、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、キャビティ第1
湯溜部の天井高さを、例えば214mmにすれば、一般
的な範囲で鋳込速度を速い速度2.0m/secとした
とき、噴流高さはh=2.02/2g≒0.204m、
即ち204mmでありキャビティ第1湯溜部の天井は円
形溶湯流入ゲートから噴出する溶湯噴流の高さよりも1
0mm以上高くなることになり、溶湯噴流が天井面に衝
突することがなく、衝突によるガスの巻き込みも防止す
ることができる。As described above, when the pressure stem and the closing pin are arranged in the movable mold above the circular molten metal inflow gate,
Circular cavity formed in a state where these are ejected (raised) The diameter of the inlet of the first molten metal reservoir is made larger than 1.4 times the diameter of the circular molten metal inflow gate, and the pressure stem and the closing pin are ejected. It is preferable to configure the cavity first molten metal reservoir so that the height of the ceiling of the molten metal reservoir at the upper limit is 10 mm or more higher than the height of the molten metal jet ejected from the circular molten metal inflow gate described above. In this way, when the diameter of the entrance of the molten metal pool is 1.4 times the diameter of the circular gate or more, the height h of the molten metal jet is when the passing velocity of the molten metal at the circular gate is v and the acceleration of gravity is g. , H = v 2 / 2g, the cavity first
For example, if the ceiling height of the molten metal pool is set to 214 mm, the jet height is h = 2.02 / 2 g≈0.204 m when the casting speed is set to a high speed of 2.0 m / sec in a general range. ,
That is, it is 204 mm, and the ceiling of the cavity first molten metal reservoir is 1 more than the height of the molten metal jet ejected from the circular molten metal inflow gate.
The height is 0 mm or more, the molten metal jet does not collide with the ceiling surface, and gas entrapment due to the collision can be prevented.
【0017】例えば、溶湯の給湯・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通過速
度は1.0〜2.4m/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50〜300mm位にな
るが、キャビティ第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物も表面に残り、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き込む
こともない。他方、噴流速度が余り遅いと天井に衝突す
ることもなく、ガスの巻き込みは減少するが、鋳込み時
間が長くなり、溶湯がキャビティ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、流速が一層低下
してキャビティ製品部内への溶湯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、鋳込み速度はできるだけ速くなる
ように電磁ポンプの駆動力を調整することが好ましく、
キャビティ第1湯溜部の天井高さは高くする方が好まし
い。電磁ポンプにより溶湯を供給する場合には、その駆
動力によってキャビティ製品部内の狭い所への溶湯の充
填も可能となるが、仮に充填が不充分な場合が生じたと
しても、加圧ステム等の充分な加圧により補充充填する
ことができるので問題はない。For example, although the molten metal supply / filling speed varies depending on the shape of the product, it is generally preferable that the passing speed in the circular gate is 1.0 to 2.4 m / sec, in which case the jet height from the circular gate is high. The height is usually about 50 to 300 mm, but when the height of the ceiling of the cavity first molten metal reservoir is 10 mm or more higher than the height of the molten metal jet, a free surface is formed and oxides remaining on the molten metal surface are formed. Also remains on the surface, and the gas remaining in the upper part of the molten metal pool is not confined to the downward flow, and the gas is exhausted in a vacuum from the gap around the outer periphery of the pressurizing stem, so that the gas is added to the molten metal. I will not get involved. On the other hand, if the jet speed is too slow, it will not collide with the ceiling and the gas entrainment will decrease, but the casting time will become longer, the speed at which the molten metal will flow in the cavity product will be slower, and during that time cooling and solidification will progress and the flow velocity will increase. And the filling of molten metal into the cavity product becomes insufficient,
Even if pressure is applied, the pressure transmission is poor and the possibility of shrinkage cavities increases. Therefore, it is preferable to adjust the driving force of the electromagnetic pump so that the casting speed is as high as possible,
It is preferable that the ceiling height of the cavity first hot water reservoir is high. When supplying molten metal with an electromagnetic pump, it is possible to fill the molten metal into a narrow space inside the cavity product part by its driving force, but even if filling occurs insufficiently, the pressure stem etc. There is no problem because replenishment and filling can be performed by sufficient pressurization.
【0018】以上のようにキャビティ内にキャビティ第
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
る酸化物やガス巻込み層は押し出されることなくキャビ
ティ第1湯溜部に滞留し、キャビティ製品部に混入する
ことがない。また、浸漬型電磁ポンプを用いた鋳込みの
場合、前記のように、給湯口は溶湯保持炉の湯面の下に
入っており、湯面で発生した酸化膜は湯面に浮いている
ことから、電磁ポンプの連絡ダクトに入ることはない。
連絡ダクト内の湯面は、金型を通じて入ってくる空気に
よってわずかに酸化する恐れがあるが、この少量の酸化
膜は噴流の先端にあってキャビティ第1湯溜部の中に全
部飛び込み、サイドゲートを介してキャビティ製品部の
方に流出することはなく、鋳造製品に酸化物が混入する
ことはなくなり、このため鋳造製品の不良、強度のばら
つきもなくなることになる。By forming the cavity first molten metal reservoir in the cavity as described above, when the blocking pin or the pressure stem is advanced (lowered), the oxide or gas existing on the uppermost portion of the molten metal reservoir is used. The rolled layer stays in the cavity first molten metal reservoir without being extruded, and does not mix into the cavity product portion. Further, in the case of casting using the immersion type electromagnetic pump, as described above, the hot water inlet is below the molten metal holding furnace, and the oxide film generated on the molten metal surface floats on the molten metal surface. , Do not enter the communication duct of the electromagnetic pump.
There is a risk that the surface of the molten metal in the communication duct will be slightly oxidized by the air entering through the mold, but this small amount of oxide film will be at the tip of the jet flow and will all jump into the cavity 1st pool, It does not flow out to the cavity product portion through the gate, and the oxide is not mixed in the cast product, so that the cast product is free from defects and variations in strength.
【0019】次に、閉塞された金型キャビティ内に充填
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、しかも噴流によりガスを巻き込みのない
鋳造品を鋳造することができる。閉塞された金型キャビ
ティ内の溶湯を加圧するための加圧手段としては、キャ
ビティ第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、キャビティ第1湯溜部とはキャビティ製品
部を介して離れた位置にある前記キャビティ第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、キャビティ第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、キャビティ内の溶湯へ
の圧力伝達距離を短くすることにより、キャビティ製品
部に均一に圧力を伝えることができ、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。その結果、小さな型締力の鋳造装置で緻密な組織
の鋳造品を鋳造することが可能となる。また、加圧ステ
ム及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、キャビティ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。Next, by pressurizing the molten metal filled in the closed mold cavity, it is possible to cast a cast product which does not generate shrinkage cavities during solidification and which is not entrained with gas by a jet flow. The pressurizing means for pressurizing the molten metal in the closed mold cavity is slidably provided in the movable mold above the cavity first molten metal reservoir, and the closing pin is slidable in the center thereof. The pressurizing stem provided and the cavity first hot water reservoir are slidably arranged in a movable mold above the cavity second hot water reservoir located at a position separated by a cavity product portion. The pressure pin can be specifically exemplified. It is preferable to provide a plurality of pressure pins, and the diameter thereof is preferably 2/3 to 1 times the depth of the cavity second hot water reservoir. Furthermore, it is preferable to use these pressure stems and pressure pins together. In this way, by pressurizing the molten metal from the pressure stem and the plurality of pressure pins located at distant positions, the pressure transmission distance to the molten metal in the cavity is shortened, and the pressure is evenly transmitted to the cavity product portion. Therefore, it is possible to cast a cast product that does not generate shrinkage cavities during solidification with a small pressure. As a result, it becomes possible to cast a cast product having a fine structure with a casting device with a small mold clamping force. Further, by arranging the pressure stem and the pressure pin at appropriate positions according to the form of the product, it is possible to further shorten the pressure transmission distance of the molten metal in the cavity product part and make the pressure transmission more uniform and sufficient. The generation of shrinkage cavities can be prevented with a smaller pressure.
【0020】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、型締め力も大きく
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、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
ので、型開き力を検出して加圧速度を所定の速度に調節
して、バリ吹きを防止しうる小さい型締め力でも均一か
つ充分な圧力伝達を行うことができる。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
度をキャビティ製品部内の溶湯の凝固収縮速度に適応し
た速度と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、小さい型締め力のプレス装置で
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、酸化物、凝固層の混入やガスの巻き込みのない緻密
な組織の鋳造品を得ることができる。In the conventional casting apparatus, generally, in order to cast a cast product having no shrinkage cavities at the time of solidification, the pressurization speed of the molten metal by the pressurizing means is increased and the pressurization is performed rapidly. However, in this case, the pressure transmission is too good, the mold opening force becomes large, and burrs are blown, and the mold clamping force must be increased. However, on the contrary, when the pressurizing speed is slowed, shrinkage cavities occur because the solidification shrinkage of the molten metal cannot be caught up. On the other hand, according to the present invention, it is possible to cast a cast product having no shrinkage cavity at the time of solidification with a small pressurizing pressure. Therefore, the die opening force is detected and the pressurizing speed is adjusted to a predetermined speed to perform burr blowing. Even with a small mold clamping force capable of preventing the above, uniform and sufficient pressure transmission can be performed. As described above, in the present invention, the pressurizing speed is controlled by performing program control such that the advancing speed of the pressurizing stem and the pressurizing pin at the time of pressurizing becomes a speed adapted to the solidification contraction speed of the molten metal in the cavity product portion. By adjusting it, it is possible to prevent the occurrence of shrinkage cavities while preventing burr blow with a press device with a small mold clamping force. For example, the pressing force and pressurizing speed for the molten metal during solidification shrinkage where the Pascal principle does not work. Is controlled in accordance with the solidification rate in a range where burr does not blow, so that a device with a small mold clamping force of 1/3 to 1/5 as compared with the conventional high pressure method can mix oxides and solidified layers. It is possible to obtain a cast product having a fine structure without gas entrapment.
【0021】また、スクイズ鋳造等の竪型ダイカスト法
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ー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、キャビティ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。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、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も短く、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、金型の型締め
力も小さくて済み、型締め装置や金型のコストを低廉に
抑えることができる。またこの鋳込み速度及び加圧開始
速度がスクイズ鋳造よりも早いので、生産サイクルタイ
ムは短くなり、生産性も向上する。Further, in the case of the vertical die casting method such as squeeze casting, if the pressure applied by the acurad pin (center pin) is accelerated, the casting plunger is pushed down, so that the time is delayed a little, that is, the solidification of the gate portion. As the pressure transmission to the casting plunger decreases and the pressure is applied, the molten metal in the cavity also solidifies, and a large pressure is required to replenish the molten metal. May occur. On the other hand, in the present invention, since the means for closing the molten metal inflow gate is provided, it is possible to replenish and fill the molten metal by applying pressure from a stage where the progress of solidification is still small.
Since pressure is applied by the pressure stem and a plurality of pressure pins arranged at predetermined positions, the pressure transmission distance is short and uniform and sufficient refilling can be performed with a small pressure. As a result of making the pressurizing pressure low, the mold clamping force of the mold is also small, and the cost of the mold clamping device and the mold can be kept low. Further, since the pouring speed and the pressurizing start speed are faster than those in squeeze casting, the production cycle time is shortened and the productivity is improved.
【0022】本発明は、溶湯凝固ゾーン用空隙を該ガス
排出通路の近傍に設けること、特に加圧手段に近接して
ガス排出通路に連通した溶湯凝固ゾーン用空隙を設ける
ことが好ましい。かかる溶湯凝固ゾーン用空隙として
は、例えばキャビティ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
ティ内を密封・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、前記エアベントバルブやフィルタ
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、簡単にキャビティ内を密封・閉塞することができ、
また鋳造装置の稼動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いえる。In the present invention, it is preferable that the molten metal coagulation zone void be provided near the gas discharge passage, and particularly that the molten metal solidification zone void be provided near the pressurizing means and communicate with the gas discharge passage. The molten metal coagulating zone void, for example, after the gas in the cavity is discharged from the gas discharge passage, the molten metal can be solidified in the void to be the molten metal coagulating zone, and in cooperation with the closing means, it is easy to Any kind of void can be used as long as it can seal or block the inside of the cavity. By simply providing such a void for the molten metal solidification zone, the air vent valve, the filter, etc. can be arranged and a complicated switching valve can be provided. You can easily seal and block the inside of the cavity without using a valve or
In addition, since complicated operations such as pressure adjustment are not required when the casting apparatus is operated, and further, there is no failure or the like, so the casting apparatus of the present invention can be said to be extremely practical.
【0023】また、上記加圧手段に近接して設けられる
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
れるガス排出空隙又はガス排出溝を介してガス排出孔に
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
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
の外径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製品の中に入ることを防
止することができるとともに、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製作しておくと、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てガス排出空隙
やガス排出溝に浸入することはない。Further, as the gap for the molten metal solidification zone provided in the vicinity of the pressurizing means, the pressurizing stem and / or
Alternatively, a gas discharge gap formed between the outer peripheral surface of the pressurizing pin and the inner peripheral surface of the movable mold or a gap for a molten metal solidification zone communicating with the gas discharge hole via a gas discharge groove can be exemplified. The molten metal coagulation zone void is provided concentrically with the pressure stem and / or pressure pin and has an inner diameter of 1 to 5 mm larger than the diameter of the pressure stem and / or pressure pin.
A specific example of the void is a molten metal coagulation zone having a depth (length) of about 40 mm. In this way, by making the outer diameter of each basin slightly larger than the outer diameter of the pressure stem and the pressure pin, the solidified layer generated on the outer peripheral wall of each basin is The pressure resistance of the pressure stem and the pressure pin can be reduced. Then, as described above, if the voids for the molten metal solidification zone are designed and manufactured to have a size suitable for the temperature and the casting speed of the molten metal, when the molten metal is filled, the preceding molten metal is cooled and solidified in this void portion to form a gas. It does not enter the discharge gap or the gas discharge groove.
【0024】溶湯凝固ゾーン用空隙と隣接する上記ガス
排出空隙やガス排出溝としては、先湯が流入しない大き
さや先湯が流入しない構造のものが好ましく、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、上記ガス排出溝としては
加圧ステム及び/又は加圧ピンの外周面に軸線状に伸び
たガス排出溝を具体的に挙げることができる。そして、
金型キャビティを真空にする際、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
空隙若しくはガス排出溝等からなるガス排出通路を設け
ずにシールパッキングを設置し、ガスの残存しやすいキ
ャビティの高い位置、例えば湯溜部の上方にガス排出通
路を設置することが好ましい。また、加圧ステムや加圧
各ピンの摺動部等には凡てシールパッキングを設置し金
型外部からの空気の漏入を防止することが好ましい。It is preferable that the gas discharge gap and the gas discharge groove adjacent to the melt solidification zone have a size such that the preheated liquid does not flow in or a structure in which the preheated metal does not flow.
As the gas discharge gap, a gas discharge gap that is provided concentrically with the pressure stem and / or the pressure pin and has an inner diameter larger than the diameter of the pressure stem and / or the pressure pin by about 0.4 to 1.0 mm is specifically mentioned. As the gas discharge groove, a gas discharge groove extending axially on the outer peripheral surface of the pressure stem and / or the pressure pin can be specifically mentioned. And
In order to prevent air from entering when the mold cavity is evacuated, a seal packing is installed on the parting surface without providing a gas discharge hole and a gas discharge passage consisting of a gas discharge gap or a gas discharge groove. It is preferable to install the gas discharge passage at a high position of the cavity where gas easily remains, for example, above the hot water reservoir. In addition, it is preferable that seal packing is installed in all of the sliding portions of the pressure stem and the pressure pins to prevent air from leaking from the outside of the mold.
【0025】ところで、前記のように、電磁ポンプや、
電磁ポンプと真空吸引機構との併用による溶湯の鋳込み
速度を最適値の1.0〜2.4m/秒とすると、加圧ス
テムや加圧ピンの外周に近接して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
湯凝固ゾーン用空隙より狭いガス排出空隙やガス排出溝
に浸入しない構造に、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。By the way, as described above, the electromagnetic pump,
For the molten metal coagulation zone provided close to the outer circumference of the pressure stem and pressure pin, if the molten metal casting speed by using the electromagnetic pump and the vacuum suction mechanism together is set to the optimum value of 1.0 to 2.4 m / sec. The air resistance in the two-stage voids such as voids and gas exhaust voids increases, but by appropriately selecting the number and arrangement of the pressure pins, it is possible to achieve the above-mentioned purpose of installing the voids for the molten metal coagulation zone and the gas exhaust voids. You can That is, a person skilled in the art can easily design a structure in which the preheated metal is cooled and solidified in the gap for the molten metal solidification zone of the two-stage void and does not enter the gas discharge void or the gas discharge groove narrower than the gap for the molten metal solidification zone. it can. In order to surely cool and solidify the preheated metal in the molten metal coagulation zone, a material with good thermal conductivity such as beryllium copper should be used for the pressure stem and pressure pin, and the structure should be water cooled. You can also
【0026】本発明の竪型鋳造方法は、本発明の竪型鋳
造装置を用いて、溶湯保持炉から電磁ポンプの連絡ダク
トを通じて溶湯を金型のキャビティ内へ鋳込み、溶湯が
キャビティ内を充填した後、固定金型に設けられている
溶湯流入ゲートを塞ぎ、その後金型キャビティ内の溶湯
を加圧して、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鋳造方法であれば特に制限されるも
のではないが、加圧ピンの後退位置で、金型キャビティ
内への溶湯の充填を開始し、先湯の流速をキャビティ第
2湯溜部で減速させ、ガス排出空隙又はガス排出溝から
金型キャビティ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、金型キャビティ内に
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又はガス排出
溝から真空ガス抜きを行うことによってガスの巻き込み
をより減少せしめると共に、加圧ステム及び複数の加圧
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。そして、溶湯が凝固しこれに
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
上げられて製品素材を加圧ステム並びに加圧ピン及び押
し出しピンで可動金型から押し出し、更に押し出しピン
で突き出して加圧ステム、加圧ピンから抜き出して製品
素材を取り出し、常法により整形することによりひけ巣
の発生やガス巻込みがなく、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、ガス排出用通路に目詰まりを起こすことがない。In the vertical casting method of the present invention, the vertical casting apparatus of the present invention is used to cast the molten metal into the cavity of the mold from the molten metal holding furnace through the connecting duct of the electromagnetic pump, and the molten metal fills the cavity. After that, the molten metal inflow gate provided in the fixed mold is closed, and then the molten metal in the mold cavity is pressurized so that there are no shrinkage cavities during solidification and no gas entrainment, preferably a light metal alloy. Although it is not particularly limited as long as it is a casting method for casting a large-sized thin-walled cast product, at the retracted position of the pressure pin, filling of the molten metal into the mold cavity is started, While decelerating in the cavity second hot water reservoir and discharging the gas in the mold cavity from the gas discharge gap or the gas discharge groove, the melt in the mold solidification zone is cooled and solidified, and the mold cavity is filled with the melt. Was done It is preferable that one or a plurality of pressurizing pins be advanced to pressurize the molten metal in the molten metal reservoir, and the gas is discharged by vacuum degassing from the gas discharge gaps or gas discharge grooves adjacent to the plurality of molten metal solidification zones. It is preferable to further reduce the entrainment of the molten metal and to shorten the pressure transmission distance by pressurizing the molten metal with the pressure stem and the plurality of pressure pins. When the molten metal solidifies and the replenishment and filling of the molten metal is completed, the movable platen is moved up by the movable platen after a short cooling time, and the product material is lifted up along with it and the product material is moved by the pressure stem and the pressure pin and the extrusion pin. The product is extruded from the pressurizing pin, then ejected from the pressurizing pin and ejected from the pressurizing pin and the pressurizing pin, and the product material is taken out. be able to. Further, since such an operation is repeated every time, the solidified molten metal in the void for the molten metal solidification zone is removed each time, and the gas discharge passage is not clogged.
【0027】[0027]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により具体的に
説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定
されるものではない。なお、図1は本発明の竪型鋳造装
置の概略縦断面図、図2は図1のA−A’断面図、図3
は溶湯の吸引状態を示す説明図、図4は図3に続く作動
状態を示す説明図である。また図1〜図4中、1は固定
金型、2は可動金型、9はキャビティ製品部、10は円
形ゲート、11はキャビティ第1湯溜部、13は閉塞ピ
ン、14は加圧ステム、17は溶湯凝固ゾーン用空隙
(加圧ステム外周)、19はキャビティ第2湯溜部、2
0は加圧ピン、21は溶湯凝固ゾーン用空隙(加圧ピン
外周)、29は加圧ステムガス排出孔、34は加圧ピン
ガス排出孔、40は電磁ポンプ、41は連絡ダクトを示
す。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings, but the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments. 1 is a schematic vertical sectional view of the vertical casting apparatus of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1, and FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing a sucked state of molten metal, and FIG. 4 is an explanatory view showing an operating state following FIG. 1 to 4, 1 is a fixed mold, 2 is a movable mold, 9 is a cavity product part, 10 is a circular gate, 11 is a cavity first molten metal reservoir part, 13 is a closing pin, and 14 is a pressure stem. , 17 is a void for the molten metal coagulation zone (outer periphery of the pressure stem), 19 is a cavity second hot water reservoir, 2
Reference numeral 0 is a pressure pin, 21 is a space for melt solidification zone (outer periphery of the pressure pin), 29 is a pressure stem gas discharge hole, 34 is a pressure pin gas discharge hole, 40 is an electromagnetic pump, and 41 is a communication duct.
【0028】図1〜図4に示される本発明の鋳造装置
は、上下に移動して型閉型開を行うことができる、鋳造
装置下部の水平な固定プラテン3に取り付けられた固定
金型1と鋳造装置上部の水平な可動プラテン4に取り付
けられた可動金型2と、固定金型1の下方に取り付けら
れ、溶湯保持炉6内の溶湯7に浸漬されている電磁ポン
プ40と流入ゲートとの連絡ダクト41とを備えてい
る。そして、かかる固定金型1と可動金型2とのシール
パッキング35を介しての型閉により、キャビティ製品
部9とキャビティ第1湯溜部11とキャビティ第2湯溜
部19の他、キャビティ製品部9とキャビティ第1湯溜
部11とを連通するサイドゲート12とを備えた金型キ
ャビティが形成されるようになっている。また、金型の
取り付けは、型締めプレス装置(図示せず)の可動プラ
テン4を引き上げた状態で、シールパッキング38を介
して、電磁ポンプ40及び連絡ダクト41を取りつけた
固定金型1と可動金型2からなる金型のセットを装入
し、固定プラテン3上に置き、可動プラテン4を可動金
型2の上面に接触するまで下降させ、固定金型1を固定
プラテン3に、可動金型2を可動プラテン4に取り付
け、電磁ポンプによる駆動力で加圧状態の溶湯が金型キ
ャビティ内に供給されたときの反力によって型が開かな
いような型締力を持った油圧シリンダーで可動プラテン
4を押圧することにより行うようになっている。The casting apparatus of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 is a fixed mold 1 attached to a horizontal fixed platen 3 at the bottom of the casting apparatus, which can be moved up and down to perform mold closing. And a movable mold 2 attached to a horizontal movable platen 4 above the casting apparatus, an electromagnetic pump 40 attached below the fixed mold 1 and immersed in the molten metal 7 in the molten metal holding furnace 6, and an inflow gate. And a communication duct 41. Then, by closing the fixed mold 1 and the movable mold 2 via the seal packing 35, the cavity product part 9, the cavity first hot water reservoir 11, the cavity second hot water reservoir 19, and the cavity product. A mold cavity including a side gate 12 that communicates the portion 9 and the cavity first molten metal reservoir 11 is formed. Further, the mold is attached by moving the movable platen 4 of the mold clamping press device (not shown) in a movable state with the fixed mold 1 to which the electromagnetic pump 40 and the communication duct 41 are attached via the seal packing 38. A set of dies consisting of dies 2 is loaded, placed on the fixed platen 3, and the movable platen 4 is lowered until it comes into contact with the upper surface of the movable die 2, and the fixed die 1 is placed on the fixed platen 3 and the movable die. The mold 2 is attached to the movable platen 4 and is moved by a hydraulic cylinder having a mold clamping force that prevents the mold from opening due to the reaction force when the molten metal under pressure is supplied into the mold cavity by the driving force of the electromagnetic pump. This is done by pressing the platen 4.
【0029】固定金型1には、電磁コイル39の作用に
よる電磁ポンプ40の駆動力により溶湯を連絡ダクト4
1から送出すると共に、金型キャビティ内を真空にして
溶湯を吸引し、湯先を噴出させるための円形ゲート10
が設けられている。電磁ポンプ40が駆動し、キャビテ
ィ内が減圧されると、溶湯保持炉6内の溶湯7は、電磁
ポンプ40の駆動力と大気圧との圧力差によって連絡ダ
クト41内に押し上げられ、固定金型1の円形ゲート1
0を通じてキャビティ製品部9内に充填される。この時
の鋳込み速度は、溶湯の円形ゲート10の通過速度が早
く噴流となって上方に噴出するように、電磁ポンプの駆
動力とキャビティ内の真空度を調整することにより制御
されている。また、図3に示すように、キャビティ第1
湯溜部11の入口直径d1が円形ゲート10の径dの
1.4倍以上に構成され、また加圧ステム14の外径d
sは湯溜部11の入口直径d1よりもわずかに小さく構
成され、さらにキャビティ第1湯溜部11の天井高さは
式;h=v2/2g(式中、hは噴流到達高さ、vは円
形ゲート通過速度、gは重力の加速度を示す。)で計算
される円形ゲート10を通過した溶湯噴流15が到達す
る高さhよりも高く構成されている。したがって、充填
初期において噴流がキャビティ第1湯溜部11の天井に
衝突することなく、その上部には溶湯噴流15の自由表
面が形成され、この部分の下降流はなくなるので、溶湯
表面のわずかの酸化物は静止状態を保ち、また湯溜部1
1の上部に残ったガスを溶湯16に巻き込むこともなく
なる結果、これら円形ゲート10を通過した溶湯噴流1
5の先端にあるわずかな酸化膜、凝固層は全部キャビテ
ィ第1湯溜部11中に残留し、酸化物やガスの巻き込み
のない清浄な溶湯のみがサイドゲート12を通過してキ
ャビティ製品部9内に充填されることになる。In the fixed mold 1, the molten metal is connected to the connecting duct 4 by the driving force of the electromagnetic pump 40 by the action of the electromagnetic coil 39.
A circular gate 10 for discharging the molten metal from the mold 1, sucking the molten metal by evacuating the mold cavity, and ejecting the molten metal tip.
Is provided. When the electromagnetic pump 40 is driven and the inside of the cavity is depressurized, the molten metal 7 in the molten metal holding furnace 6 is pushed up into the communication duct 41 by the pressure difference between the driving force of the electromagnetic pump 40 and the atmospheric pressure, and the fixed mold is formed. Circular gate 1
It is filled in the cavity product part 9 through 0. The pouring speed at this time is controlled by adjusting the driving force of the electromagnetic pump and the degree of vacuum in the cavity so that the molten metal passes through the circular gate 10 quickly and becomes a jet flow and is jetted upward. In addition, as shown in FIG.
The inlet diameter d 1 of the hot water reservoir 11 is configured to be 1.4 times or more the diameter d of the circular gate 10, and the outer diameter d of the pressurizing stem 14 is set.
s is configured to be slightly smaller than the inlet diameter d 1 of the hot water reservoir 11, and the ceiling height of the first cavity hot water reservoir 11 is given by the formula: h = v 2 / 2g (where h is the jet arrival height) , V is the circular gate passage speed, and g is the acceleration of gravity.) The height is higher than the height h reached by the molten metal jet 15 passing through the circular gate 10. Therefore, in the initial stage of filling, the jet flow does not collide with the ceiling of the cavity first molten metal reservoir 11, a free surface of the molten metal jet 15 is formed on the upper portion thereof, and the descending flow of this portion disappears, so that the molten metal surface Oxide remains stationary and pool 1
As a result of eliminating the gas remaining in the upper part of No. 1 from getting into the molten metal 16, the molten metal jet flow 1 passing through these circular gates 1
The slight oxide film and solidified layer at the tip of 5 all remain in the cavity first molten metal reservoir 11, and only clean molten metal without entrapment of oxide or gas passes through the side gate 12 and the cavity product portion 9 Will be filled inside.
【0030】円形ゲート10上方の可動金型2には、シ
ールパッキング27を介して油圧シリンダ25が液密に
配設されており、該油圧シリンダ25には油圧により加
圧ステム14をキャビティ第1湯溜部11へ進退させる
ことができる加圧ステム用ピストン23がシールパッキ
ング27を介して収納されており、該加圧ステム用ピス
トン23には円形ゲート10を閉塞することができる閉
塞ピン13を進退させることができる閉塞ピン用ピスト
ン24が、加圧ステム用ピストン23と同軸的に収納さ
れている。金型キャビティに溶湯の充填が完了した後、
閉塞ピン13をピストン24によって前進させ、円形ゲ
ート10を閉塞し、その後直ちに加圧ステム14をピス
トン23によって前進させ、キャビティ製品部9内の未
充填空隙の体積分及び凝固収縮体積分の溶湯をキャビテ
ィ第1湯溜部11から加圧補給する。その時、加圧ステ
ム14のストークが大きいので充分量の溶湯を補充及び
加圧充填することができる。A hydraulic cylinder 25 is liquid-tightly disposed in the movable mold 2 above the circular gate 10 via a seal packing 27, and the pressurizing stem 14 is hydraulically attached to the hydraulic cylinder 25 by the cavity first. A pressurizing stem piston 23 capable of advancing and retracting to and from the hot water reservoir 11 is housed via a seal packing 27, and the pressurizing stem piston 23 is provided with a closing pin 13 capable of closing the circular gate 10. A closing pin piston 24 that can be advanced and retracted is accommodated coaxially with the pressure stem piston 23. After the mold cavity is filled with molten metal,
The closing pin 13 is moved forward by the piston 24 to close the circular gate 10, and immediately thereafter, the pressure stem 14 is moved forward by the piston 23, and the volume of the unfilled void in the cavity product portion 9 and the molten metal corresponding to the solidification shrinkage volume are melted. Pressure is supplied from the cavity first hot water reservoir 11. At this time, since the stalk of the pressure stem 14 is large, a sufficient amount of molten metal can be replenished and pressure-filled.
【0031】加圧ステム14による加圧の際にも、電磁
ポンプ40の連絡ダクト41内の湯面にわずかに発生す
る酸化物、円形ゲート10入口で冷却されて形成される
湯先表面の凝固層や噴流によって発生するガス巻き込み
層は、ゲート噴流15によって全部湯溜部11の最上部
に集まり、加圧ステム14によって押し出されることな
くキャビティ第1湯溜部11に残留し、キャビティ製品
部9に流入することはなく、その結果、これらを原因と
する鋳造不良は皆無になる。また、加圧ステム14の外
周には、ガス排出孔29に連通するガス排出空隙18や
溶湯凝固ゾーン用空隙17からなる2段空隙が設けられ
ている。このガス排出空隙18は、図4dに示されるよ
うに、溶湯凝固ゾーン用空隙17で形成された凝固層が
製品素材と共に取り出されるので、鋳造の度に確保され
る。Even during pressurization by the pressurizing stem 14, a slight amount of oxide is generated on the molten metal surface in the communication duct 41 of the electromagnetic pump 40, and the solidification of the surface of the molten metal formed by cooling at the inlet of the circular gate 10 The gas entrained layer generated by the layer or the jet flow gathers at the uppermost part of the hot water reservoir 11 by the gate jet flow 15, remains in the cavity first hot water reservoir 11 without being extruded by the pressure stem 14, and the cavity product portion 9 As a result, there are no casting defects caused by these. Further, on the outer periphery of the pressurizing stem 14, there is provided a two-stage space including a gas discharge space 18 communicating with the gas discharge hole 29 and a melt solidification zone space 17. As shown in FIG. 4d, the gas discharge void 18 is secured every time the casting is performed because the solidified layer formed in the molten metal solidification zone void 17 is taken out together with the product material.
【0032】また、キャビティ製品部9の端部上方に
は、1又は2以上の小さなキャビティ第2湯溜部19が
形成されており、該湯溜部19の上方の可動金型2に
は、油圧シリンダ31が配設されており、該油圧シリン
ダ31には油圧により2つの加圧ピン20をキャビティ
第2湯溜部19へ進退させることができる加圧ピン用ピ
ストン30が収納されている。上記1又は2以上の加圧
ピン20は、型開閉方向と平行で型パーテイング面と直
交する方向の軸芯を有し、シールパッキング33を介し
て可動金型2に液密に設けられている。これら加圧ピン
20の外周にも、ガス排出孔34に連通するガス排出空
隙22や溶湯凝固ゾーン用空隙21からなる2段空隙が
設けられている。そして、加圧ステム14によってキャ
ビティ製品部9内の補充充填を行った後、これら加圧ピ
ン20を押し出し、キャビティ第2湯溜部19を介して
キャビティ製品部9の溶湯を加圧するようになってい
る。また、加圧ピン20の外径はキャビティ第2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。これら加圧ピン20も毎回摺動するので溶湯凝固ゾ
ーン用空隙21で形成された凝固層は製品素材についた
状態で図示されていない押出ピンによって押し出されガ
ス通路穴に残らず、ガスの排出通路は確保されるように
なっている。Further, one or two or more small cavity second hot water reservoirs 19 are formed above the ends of the cavity product portion 9, and the movable mold 2 above the hot water reservoir 19 is provided with: A hydraulic cylinder 31 is provided, and the hydraulic cylinder 31 accommodates a pressure pin piston 30 that can move the two pressure pins 20 back and forth to and from the cavity second hot water reservoir 19. The one or more pressing pins 20 have an axis in a direction parallel to the mold opening / closing direction and orthogonal to the mold parting surface, and are liquid-tightly provided to the movable mold 2 via the seal packing 33. . Also on the outer circumference of these pressurizing pins 20, there are provided two-stage voids, which are a gas exhaust void 22 communicating with the gas exhaust hole 34 and a molten metal solidification zone void 21. Then, after replenishing and filling the inside of the cavity product portion 9 with the pressure stem 14, these pressure pins 20 are pushed out to pressurize the molten metal of the cavity product portion 9 through the cavity second molten metal reservoir portion 19. ing. Further, the outer diameter of the pressurizing pin 20 is configured to be slightly smaller than the diameter of the inlet of the cavity second hot water reservoir 19. Since these pressurizing pins 20 also slide every time, the solidified layer formed in the molten metal solidification zone voids 21 is extruded by an extruding pin (not shown) in a state of being attached to the product material and does not remain in the gas passage holes, and the gas discharge passage Is being secured.
【0033】次に作用について説明する。型締完了後、
電磁ポンプ40の駆動力及びキャビティ内への真空吸引
力により、溶湯16をキャビティ第1湯溜部11に吸い
上げる。溶湯16は連絡ダクト41内を上昇し固定金型
1の円形ゲート10を通過して噴出し(図3)、次いで
キャビティ製品部9内に充填される。一般的に、キャビ
ティ製品部9内の流動抵抗があるので、加圧ピン下方の
キャビティ第2湯溜部19に溶湯が到達する前に、円形
ゲート10の上部にあるキャビティ第1湯溜部11が溶
湯で充填される(図4a)が、先湯が2段空隙の溶湯凝
固ゾーン用空隙17,21に入ってくると、通路が狭
く、溶湯の熱容量が少なく、反対に冷却面積が大きいの
で冷却速度が大きく、凝固が進み流動性が低下すること
から、溶湯の先端は溶湯凝固ゾーン用空隙17の途中で
停止し、凝固してガス排出空隙18に浸入することはな
い。Next, the operation will be described. After mold clamping is completed,
The molten metal 16 is sucked up into the cavity first molten metal reservoir 11 by the driving force of the electromagnetic pump 40 and the vacuum suction force into the cavity. The molten metal 16 rises in the communication duct 41, passes through the circular gate 10 of the fixed mold 1 and is ejected (FIG. 3), and then is filled in the cavity product portion 9. Generally, since there is a flow resistance in the cavity product portion 9, before the molten metal reaches the cavity second molten metal reservoir portion 19 below the pressurizing pin, the cavity first molten metal reservoir portion 11 above the circular gate 10 is provided. Is filled with the molten metal (Fig. 4a), but when the preceding molten metal enters the two-stage voids 17 and 21 for the molten metal coagulation zone, the passage is narrow, the heat capacity of the molten metal is small, and conversely the cooling area is large. Since the cooling rate is high, the solidification progresses, and the fluidity decreases, the tip of the molten metal does not stop in the middle of the gap 17 for the molten metal solidification zone and does not solidify and enter the gas discharge void 18.
【0034】キャビティ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
進させて円形ゲート10を挿入閉塞する(図4b)。こ
のようにキャビティ製品部9及びキャビティ第1湯溜部
11内の溶湯が連絡ダクト41に逆流しないように閉塞
した後、直ちに加圧ステム14を進出させ加圧し、キャ
ビティ第1湯溜部11内の半凝固状態の溶湯をキャビテ
ィ製品部9に補充充填する(図4c)。充填が完了し冷
却が始まると、溶湯16の凝固収縮が生起するため、加
圧ステム14に高圧力を加えて進出させ、凝固収縮体積
に応じた補充を行う。閉塞ピン13による円形ゲート1
0の閉塞時、閉塞ピン13と円形ゲート10との接触が
仮に完全で無くても、小さい空隙に存在する溶湯は早く
冷却凝固し、溶湯が円形ゲート10から連絡ダクト内4
1に逆流することなく、また、ゲート10及び連絡ダク
ト41内の溶湯は上昇することができなくなり、電磁コ
イル39に電流を逆流させることにより連絡ダクト41
に残っている溶湯に下向きの力を加え保持炉に落下させ
る。When the flow of the molten metal in the cavity is stopped, it is detected as a signal indicating the completion of filling, and the closing pin 13 is immediately advanced to insert and close the circular gate 10 (FIG. 4b). In this way, after the molten metal in the cavity product portion 9 and the cavity first molten metal portion 11 is blocked so as not to flow back into the communication duct 41, the pressure stem 14 is immediately advanced to pressurize the molten metal in the cavity first molten metal portion 11. The molten metal in the semi-solidified state is refilled into the cavity product portion 9 (FIG. 4c). When the filling is completed and cooling is started, solidification shrinkage of the molten metal 16 occurs. Therefore, high pressure is applied to the pressurizing stem 14 to advance it, and replenishment is performed according to the solidification shrinkage volume. Circular gate 1 with blocking pin 13
Even if the contact between the closing pin 13 and the circular gate 10 is not perfect at the time of 0 closing, the molten metal existing in the small voids quickly cools and solidifies, and the molten metal flows from the circular gate 10 into the communication duct 4
1, the molten metal in the gate 10 and the communication duct 41 cannot rise, and the current is flown back to the electromagnetic coil 39, so that the communication duct 41
A downward force is applied to the remaining molten metal and the material is dropped into a holding furnace.
【0035】加圧ステム14による補充充填の場合は抵
抗も小さく、加圧ステム14の加圧シリンダーの力も小
さくて済み、油圧シリンダー内の油圧も低い状態で進出
させることができる。この加圧ステム14の進出による
補充充填により、溶湯がキャビティ製品部9及びキャビ
ティ第2湯溜部19を補充充填した後、加圧ピン20を
進出させることになる。かかる加圧ピン20による加圧
は、加圧ステム14による充填完了とともに流動抵抗が
増大し油圧が上昇するので、これを検知して開始され
る。加圧ステム14の進出による凝固収縮体積に応じた
補充は、キャビティ製品部9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
て加圧し、全面的に凝固凝縮によるひけ巣のない緻密な
組織の製品を得ることができる。キャビティ製品部9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
金型で持ち上げられた製品素材は各加圧ピン及び押し出
しピンによって押し出され取り出すことができる(図4
d)。In the case of replenishment and filling by the pressure stem 14, the resistance is small, the force of the pressure cylinder of the pressure stem 14 is small, and the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder can be advanced in a low state. By the refilling and filling by the advance of the pressure stem 14, the molten pin refills and fills the cavity product part 9 and the cavity second hot water reservoir part 19, and then the pressurizing pin 20 is advanced. The pressurization by the pressurizing pin 20 is started by detecting the fact that the flow resistance increases and the hydraulic pressure rises with the completion of the filling by the pressurizing stem 14. Replenishment according to the solidification shrinkage volume due to the advancing of the pressure stem 14 is difficult to transmit pressure up to the opposite end of the cavity product portion 9. Therefore, the pressurizing pin 20 around the end is actuated to pressurize the entire surface. As a result, it is possible to obtain a densely structured product without shrinkage cavities due to coagulation and condensation. After the cooling and solidification of the molten metal in the cavity product portion 9 is completed, the mold material is opened and the product material lifted by the movable mold can be extruded and taken out by the pressure pins and the extruding pins (FIG. 4).
d).
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明の鋳込装置を用いる場合、加圧ス
テム及び加圧ピン外周のガス排出系の構造は単純であ
り、運転中のトラブルの発生は少なくなる。また、電磁
ポンプと真空吸引機構を用い、溶湯を高速で金型キャビ
ティへ充填することにより、溶湯の先湯は狭い溶湯凝固
ゾーン用空隙に流入するのでそこで凝固し停止して、ガ
ス排出空隙通路に浸入することはない。また、キャビテ
ィ第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、キャビティ製品部
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て、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、電磁コイルに電流を逆流させることによって、連絡
ダクト内の溶湯を早く保持炉に戻すとともに製品の取り
出しを容易にすることができる。When the casting apparatus of the present invention is used, the structure of the gas discharge system around the pressure stem and the pressure pin is simple, and troubles during operation are reduced. Also, by using an electromagnetic pump and a vacuum suction mechanism to fill the mold cavity with the molten metal at high speed, the molten metal precursor flows into the narrow gap for the molten metal solidification zone, where it solidifies and stops there. Never infiltrate. Also, by making the depth of the cavity first molten metal reservoir deeper, the stroke of the pressure stem can be lengthened, and a sufficient volume of molten metal for replenishment filling and solidification contraction in the cavity product portion can be obtained. By press-fitting, it is possible to obtain a cast product having a finer structure and strength. In addition, by closing the circular gate with a blocking pin slightly smaller than the inner diameter of the circular gate, and causing the current to flow backwards through the electromagnetic coil, the molten metal in the communication duct can be quickly returned to the holding furnace and the product can be taken out easily. be able to.
【0037】また、電磁ポンプと真空吸引機構を備えた
本発明の鋳込装置では、金型キャビティに溶湯を充填す
るとき、キャビティ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、鋳造品のコストを大幅に引き下げるこ
とができる。また、溶湯を保持炉から直接供給するので
酸化物が発生することもなく、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
高さを持つキャビティ第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、ガスの巻き込みをな
くすとともに、わずかに残った酸化物や凝固層をキャビ
ティ第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、低圧鋳造のように溶湯保持炉を密閉することもない
ので、溶湯補充も容易で、設備費が安くなるだけでな
く、湯面を高くし連絡ダクトを短くできるなど装置の配
置、運転も容易になる。Further, in the casting apparatus of the present invention equipped with the electromagnetic pump and the vacuum suction mechanism, when the mold cavity is filled with the molten metal, the gas in the cavity is almost completely discharged, and at the same time, the circular gate is opened after the filling. Since it can be closed and the necessary and sufficient pressure can be applied with a small pressure, it can be
A mold clamping force of ⅓ to ⅕ can be used, the cost of the casting apparatus can be significantly reduced, and the cost of the cast product can be significantly reduced. In addition, since the molten metal is directly supplied from the holding furnace, no oxide is generated, and the passage is short, so that the solidified layer is less likely to be generated, and the cavity first molten metal part having an appropriate height at the outlet of the circular gate. Since the jet flow does not collide with the ceiling, the gas entrainment can be eliminated, and a small amount of oxide or solidified layer that remains may be retained in the cavity first molten metal reservoir, resulting in a dense structure with no impurities. It is possible to obtain a cast product having a different structure. Furthermore, unlike the low pressure casting, the molten metal holding furnace is not closed, so it is easy to replenish the molten metal and not only the equipment cost is low, but also the arrangement and operation of the equipment such as raising the molten metal surface and shortening the communication duct are possible. It will be easier.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の竪型鋳造装置の概略縦断面図である。FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a vertical casting apparatus of the present invention.
【図2】図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図3】本発明の竪型鋳造装置における溶湯の吸引状態
を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a suction state of molten metal in the vertical casting apparatus of the present invention.
【図4】図3に続く本発明の竪型鋳造装置における作動
状態を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing an operating state in the vertical casting apparatus of the present invention following FIG.
【符号の説明】 1 固定金型 2 可動金型 3 固定プラテン 4 可動プラテン 6 溶湯保持炉 7,16 溶湯 8 湯面 9 金型キャビティ 10 円形ゲート 11 キャビティ第1湯溜部 12 サイドゲート 13 閉塞ピン 14 加圧ステム 15 噴流 17 加圧ステム溶湯凝固ゾーン用空隙 18 加圧ステムガス排出空隙 19 キャビティ第2湯溜部 20 加圧ピン 21 加圧ピン溶湯凝固ゾーン用空隙 22 加圧ピン外周ガス排出空隙 23 加圧ステム用ピストン 24 閉塞ピン用ピストン 25 油圧シリンダ 26 圧力油入口 a,b,c 27 加圧ステム シールパッキング 28 閉塞ピン シールパッキング 29 加圧ステム 排出通路 30 加圧ピン ピストン 31 加圧ピン 油圧シリンダ 32 圧力油入口 33 加圧ピン シールパッキング 34 加圧ピン ガス排出通路 35 金型シールパッキング 36 加圧ステム冷却水穴 37 加圧ピン冷却水穴 39 電磁コイル 40 電磁ポンプ 41 連絡ダクト[Explanation of symbols] 1 Fixed mold 2 movable mold 3 Fixed platen 4 movable platen 6 Molten metal holding furnace 7,16 molten metal 8 Hot water surface 9 Mold cavity 10 round gate 11 Cavity 1st hot water reservoir 12 side gates 13 Blocking pin 14 Pressure stem 15 jets 17 Pressurized stem molten metal coagulation zone void 18 Pressurized stem gas discharge space 19 Cavity No. 2 hot water reservoir 20 pressure pin 21 Pressurizing Pin Void for molten metal coagulation zone 22 Gas discharge space around pressurizing pin 23 Piston for pressure stem 24 Piston for closing pin 25 hydraulic cylinder 26 Pressure oil inlet a, b, c 27 Pressure stem Seal packing 28 Blocking pin Seal packing 29 Pressure stem Discharge passage 30 Pressure pin Piston 31 Pressure pin Hydraulic cylinder 32 Pressure oil inlet 33 Pressure pin Seal packing 34 Pressurizing pin Gas discharge passage 35 mold seal packing 36 Pressure stem cooling water hole 37 Pressure pin cooling water hole 39 electromagnetic coil 40 electromagnetic pump 41 Communication duct
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B22D 35/00 B22D 35/00 C 41/18 41/18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B22D 35/00 B22D 35/00 C 41/18 41/18
Claims (5)
下側の固定金型及び上側の可動金型と、前記金型キャビ
ティ内へ溶湯を下方から供給充填する鋳込手段と、該鋳
込手段により金型キャビティ内に鋳込まれた溶湯がキャ
ビティ内を充填した後、固定金型に設けられている溶湯
流入ゲートを塞ぐ閉塞手段と、閉塞された金型キャビテ
ィ内の溶湯を加圧する加圧手段とを備えた竪型鋳造装置
において、前記鋳込手段として電磁ポンプを用いること
を特徴とする竪型鋳造装置。1. A fixed mold on the lower side and a movable mold on the upper side capable of forming a mold cavity, pouring means for supplying and filling molten metal into the mold cavity from below, and the pouring means. After the molten metal cast in the mold cavity is filled by the, the closing means for closing the molten metal inflow gate provided in the fixed mold, and the pressurization for pressurizing the molten metal in the closed mold cavity In the vertical casting apparatus provided with a means, an electromagnetic pump is used as the casting means.
該ガス排出通路に連通した溶湯凝固ゾーン用空隙が前記
ガス排出通路の近傍に設けられていることを特徴とする
請求項1記載の竪型鋳造装置。2. The mold cavity comprises a gas discharge passage,
The vertical casting apparatus according to claim 1, wherein a molten metal coagulation zone void communicating with the gas discharge passage is provided in the vicinity of the gas discharge passage.
する鋳込手段として、前記電磁ポンプに加えて、金型キ
ャビティ内のガスを真空吸引することによって、固定金
型の下側に設けられた鋳込用ストークを通じて、下方の
溶湯保持炉から溶湯を真空吸引充填する真空吸引機構を
備えていることを特徴とする請求項2記載の竪型鋳造装
置。3. As a casting means for filling the mold cavity with molten metal from below, in addition to the electromagnetic pump, it is provided below the fixed mold by vacuum suction of gas in the mold cavity. The vertical casting apparatus according to claim 2, further comprising a vacuum suction mechanism that vacuum-fills the molten metal from the lower molten metal holding furnace through the casting stalk.
装置を用いて、溶湯保持炉から電磁ポンプの連絡ダクト
を通じて溶湯を金型のキャビティ内へ鋳込み、溶湯がキ
ャビティ内を充填した後、固定金型に設けられている溶
湯流入ゲートを塞ぎ、その後金型キャビティ内の溶湯を
加圧して、凝固時にひけ巣の発生がなくかつガスの巻込
みのない鋳造品を鋳造することを特徴とする堅型鋳造方
法。4. The vertical casting apparatus according to claim 1, wherein the molten metal is cast from a molten metal holding furnace into a cavity of a mold through a connecting duct of an electromagnetic pump, and the molten metal fills the cavity. After that, the molten metal inflow gate provided in the fixed mold is closed, and then the molten metal in the mold cavity is pressurized to cast a cast product with no shrinkage cavities during solidification and no gas entrapment. Characteristic solid casting method.
造品であることを特徴とする請求項4記載の堅型鋳造方
法。5. The casting method according to claim 4, wherein the casting is a thin and large casting of a light metal alloy.
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