JP6304248B2 - 鋳造物品の製造方法及び鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、通気性鋳型に鋳造して所望の物品を得る鋳造物品の製造方法及び鋳造装置に関するものである。

重力注湯における鋳造物品の製造には、通気性鋳型である砂粒子を用いて造型された鋳型、いわゆる砂型が最も一般的に用いられている。このような通気性鋳型（以下、鋳型ともいう）を使用すれば、特定形状のキャビティに溶湯が充填される際に、残留する気体(一般には空気)がキャビティ表面から押し出されることになり、キャビティ全体に金属溶湯(以下、溶湯ともいう)が回り、キャビティと実質同一の鋳物を得ることができる。鋳型のキャビティは、一般に湯口部、湯道部、押湯部及び製品部を有しており、この順で溶湯が供給され、製品部を満たすだけの溶湯ヘッド高さを湯口部に形成して注湯が終了する。

こうして凝固した鋳造物品は、湯口部、湯道部、押湯部及び製品部が鋳物として連結した形態となっている。ここで、押湯部は製品の健全化のために設定されるキャビティであり不要な部分とはいえないが、湯口部や湯道部は製品部までの溶湯の経路に過ぎず、本来全く不要な部分である。従って、湯口部や湯道部に溶湯が充填された状態で凝固させる限り、注入歩留りの大幅な改善を図ることはできない。また、不要な部分が連結した鋳物であると、後工程である製品部の分離工程において製品部と不要な部分との仕分け作業に相当な工数を要し、生産効率の低下をきたす。従い、重力注湯において、鋳物として湯口部や湯道部の存在は大きな問題である。

上記のような問題を解決する画期的な手法が、特開2007-75862号及び特開2010-269345号に提案されている。その手法とは、通気性鋳型のキャビティのうちの一部である所望のキャビティ部分に金属溶湯を充填するため、通気性鋳型のキャビティ（以下、鋳型キャビティという場合もある。）全体の体積よりも小さく、所望のキャビティ部分とほぼ等しい体積の溶湯を重力注湯し、注湯された溶湯が所望のキャビティ部分に充填される前に、湯口部からガス(圧縮ガス)を送気して所望のキャビティ部分に溶湯を充填して凝固させるものである。この手法(以下、特開2007-75862号及び特開2010-269345号に共通して開示された手法を、加圧鋳造法という場合がある。)によれば、溶湯ヘッド高さによって必要であった圧力が、圧縮ガスによって補填されるため、湯口部はもちろん、湯道部の溶湯も、ほぼ不要とすることが可能になると期待されている。

本発明者らは、特開2007-75862号及び特開2010-269345号に記載された加圧鋳造法を実現化するために実験を行った。その結果、圧縮ガスを送気するときに圧縮ガスが湯口部から漏れないようにするために、特開2007-75862号に記載されているような送気管に設けられたフランジで湯口部を塞く方法を用いた場合、供給管から張り出したフランジにより湯口が隠れてしまうため、湯口と圧縮ガス供給管との位置合せが難しく、そのため、ガスの送気タイミングが遅くなり、製品に湯境が発生する場合があることが分かった。また、フランジが接触する湯口まわりは、注湯時に飛び散った湯玉が付着しやすいため、この付着した湯玉がフランジと湯口まわりとの間に隙間を形成し、多量のガス漏れを発生する場合があることが分かった。従って、ガスの送気を、注湯後速やかに確実に行うことができる手段の開発が望まれている。

従って本発明の目的は、ガスの送気時にガス漏れが発生しにくく、また注湯後、速やかに送気が可能な鋳造物品の製造方法及び鋳造装置を提供することである。

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、湯口部と送気ノズルとを嵌め合わせる構造により、ガスの送気を、注湯後速やかに確実に行うことができることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、鋳造物品を製造する本発明の方法は、金属溶湯を通気性鋳型に重力注湯して鋳造物品を得る鋳造物品の製造方法であって、前記通気性鋳型のキャビティは、湯口部、湯道部及び製品部を少なくとも有し、前記製品部を含む所望のキャビティ部分に金属溶湯を充填するため、前記通気性鋳型のキャビティ全体の体積よりも小さく、所望のキャビティ部分とほぼ等しい体積の溶湯を湯口部から注湯し、注湯された溶湯が所望のキャビティ部分に充填される前に、前記湯口部からガスを送気して所望のキャビティ部分に溶湯を充填して凝固させる工程を有し、前記ガスの送気は、ガスを吐出する送気ノズルを、前記湯口部に嵌め合わせることによって行い、前記送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の径が、ガスを吐出する向きに拡径している鋳造物品の製造方法である。

前記送気ノズルは、その外形がガスを吐出する向きに先細りになるようにテーパ状側面が形成されており、前記湯口部は、溶湯流の向きに先細りのテーパ状壁面が形成されており、前記送気ノズルのテーパ状側面を、前記テーパ状壁面が形成された湯口部に接触させることで嵌め合わせるのが好ましい。

ガスを吐出する際に、前記送気ノズルを、前記ガスの吐出方向に押圧するのが好ましい。

本発明の鋳造装置は、金属溶湯を注湯するための湯口部、前記湯口部から注湯した溶湯の流路を形成する湯道部、及び前記湯道部を通じて供給された溶湯が充填される製品部のキャビティを少なくとも有する通気性鋳型と、
前記通気性鋳型に重力注湯した金属溶湯が、前記製品部を含む所望のキャビティ部分のみに充填されるように、前記湯口部から前記通気性鋳型のキャビティにガスを送気するための送気ノズルと、
前記送気ノズルに前記ガスを供給するガス供給装置とを具備する鋳造装置であって、
前記送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の径が、ガスを吐出する向きに拡径しており、
前記送気ノズルは、前記湯口部に嵌合することにより、前記ガスを前記湯口部から前記キャビティに送気可能にする嵌合部を有する。

前記送気ノズルの前記嵌合部は、ガスを吐出する向きに先細りなるようにテーパ状側面が形成されているのが好ましい。

前記湯口部は、前記金属溶湯が流下する流路である導入管部と、前記導入管部に連結して前記導入管部よりも拡径して前記通気性鋳型の外側に開口する湯口カップ部とからなり、前記導入管部は、前記送気ノズルを嵌め合わせ可能な嵌合部を有するのが好ましい。

前記湯口部の一部を構成する前記嵌合部は、前記金属溶湯が流下する向きに先細りのテーパ状壁面が形成されているのが好ましい。

前記送気ノズルを、前記ガスの吐出方向に押圧する機構を有するのが好ましい。

本発明によれば、加圧鋳造法において、特に複雑な装置を使用することなく、ガスの送気時にガス漏れの発生を防止することができるとともに、注湯後、速やかに送気が可能な鋳造物品の製造方法を提供することができる。そのため、鋳造タクトが向上し、湯境の形成といった不良の発生が低減される。

本発明の参考形態1において、溶湯を注湯した直後の状態を示す模式図である。 本発明の参考形態1において、送気ノズルを湯口部に嵌め合わせた状態を示す模式図である。 本発明の参考形態1において、送気ノズルからガスを送気している状態を示す模式図である。 本発明の参考形態1において、所望のキャビティ部分に溶湯を充填した状態を示す模式図である。 本発明の参考形態2に係る、送気ノズル及び湯口部を示す模式断面図である。 本発明の参考形態3に係る、送気ノズル及び湯口部を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態4に係る、送気ノズル及び湯口部を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態5に係る、送気ノズル及び湯口部を示す模式断面図である。

本発明の方法は、金属溶湯を通気性鋳型に重力注湯して鋳造物品を得る鋳造物品の製造方法であって、図1(a)に示すように、前記通気性鋳型のキャビティ5は、湯口部12、湯道部7、押湯部8及び製品部9を有し、前記製品部9及び押湯部8からなる所望のキャビティ部分10に金属溶湯Mを充填するため、鋳型キャビティ5の全体の体積よりも小さく、所望のキャビティ部分10とほぼ等しい体積の溶湯Mを湯口部12から注湯し、注湯された溶湯Mが所望のキャビティ部分10に充填される前に、前記湯口部12からガスを送気して所望のキャビティ部分10に溶湯Mを充填して凝固させる工程を有し、前記ガスの送気は、ガスを吐出する送気ノズル15を、前記湯口部12に嵌め合わせることによって行う鋳造物品の製造方法である。前記湯口部12は、通気性鋳型の外側に開口するテーパ形状の湯口カップ部12aと、前記金属溶湯が流下する流路である導入管部12bとからなる。なお図1(a)においては、押湯部8が設けられているが、不要の場合は設けなくてもよい。

注湯後の湯口部は直前に高温の溶湯流に曝されているので、その内壁の表面は荒れて脆くなっていると考えられ、そのため、当初は嵌め合わせ構造は全く想定していなかったが、本発明者は、種々の実験により、上記の嵌め合わせる構成が実現可能であることを見出した。

上記に説明したとおり、本発明の重要な特徴は、ガスを吐出する送気ノズル(以下、送気ノズルともいう)を、溶湯流路を形成する湯口部(以下、湯口部ともいう)に嵌め合わせることによってガスの送気を行うことにある。詳しくは、前記ガスを吐出する送気ノズルを、前記湯口部に差し込み、前記送気ノズルの先端部側面を、前記湯口部の内壁面に接触させて固定した状態でガスの送気を行う。前記送気ノズルの先端部側面と、前記湯口部の内壁面とは必ずしも密着している必要はなく、ガスの送気によって所望のキャビティ部分に溶湯を充填して凝固させることができる程度のガス圧を供給できれば、多少のクリアランスがあってもよい。

本発明の送気ノズルは、本発明の鋳造装置を構成するものであって、湯口部に嵌め合わせる構成とすることで、フランジのような湯口の開口部を覆う部材が不要となり、かつ位置合せを容易に行うことができる。また、嵌め合わせ完了からすぐにガスを送気することも可能となる。これにより、ガスの送気タイミングを早くすることができ、鋳造タクトの向上、製品への湯境発生の防止に役立つ。また、湯口の周囲に飛び散って付着する湯玉の影響を受けにくくすることができるという利点もある。

送気ノズルを構成する材料は、鉄鋼、アルミニウム合金、銅合金などの金属材料、アルミナ、炭化ケイ素などのセラミックス材料、金属とセラミックスの複合材料、またはグラファイトなどを使用することができる。また、送気ノズルは、ガス供給装置に対して着脱自在な構造をもつことが望ましい。

前記嵌め合わせ時においては、ノズルを湯口部に対して擦り合わせるように回動させることでより密着性を上げて、シール効果を高めるようにしてもよい。なお、前記嵌め合い部分は、完全に気密を保つ必要はなく、ガスの送気によって所望のキャビティ部分に溶湯を充填して凝固させることができるならば、クリアランスがあってもよい。

湯口部に対してノズルを深く嵌め合わせるほど、ノズル側面と湯口部の接触面積が大となるため、シール効果は高くなり、湯口部からのガス漏れを防ぐという点では有利となる。また、湯口部に対してノズルを深く嵌め合わせることは、ノズル先端が製品部に近づくことになり、通気性鋳型の内部を通って逃げるガスを少なくできるという利点もある。

一方、深く嵌め合わせる場合は、ノズルの設置に時間がかかる点で不利となる。そのため、鋳型や溶湯の性状に合わせて、嵌め合わせる形態は適宜選択するのが好ましい。

前記送気ノズルは、その外形がガスを吐出する向きに先細りになるようにテーパ状側面が形成されているのが好ましい。一方、前記湯口部は、溶湯流の向きに先細りのテーパ状壁面が形成されているのが好ましく、前記テーパ状壁面は、前記送気ノズルのテーパ状側面に倣うようなほぼ等しいテーパ形状であるのがより好ましい。送気ノズル及び湯口部が前述のような形状を有することにより、前記送気ノズルのテーパ状側面を、前記テーパ状壁面が形成された湯口部に接触させての嵌め合わせが容易になる。例えば、ストレートな側面、すなわちテーパのない側面を有するノズルでは、適度なクリアランスによって湯口部と嵌め合わせることになるが、嵌め合い部分の深さ方向の位置決めが難しい。一方、前記送気ノズルに形成されたテーパ状側面を、前記テーパ状壁面が形成された湯口部に接触させることで所定位置に、かつ確実に嵌め合わせが可能となる。また、この構造により、ノズルの自重を湯口部との接触圧力の一部としても使用することができ、シール性の向上に有利である。

本発明においては、ガスの送気により、湯口部から湯道部にかけて満たされたガスによって、前記送気ノズルの嵌め合せが緩む方向に圧力がかかる。ノズルの自重やノズルと湯口部壁面との摩擦力で、この圧力に対抗できる場合もあるが、確実に嵌め合わせ状態を維持するためには、ガスを送気する期間において、送気ノズルを送気方向に押圧することが好ましい。前述のように、送気ノズル側面及び湯口部の壁面がお互いに対応するテーパ状とすることにより、送気ノズルをガスが吐出する方向へ押圧した場合に、送気ノズルと湯口部との密着性が高まり、シール性の向上に有利である。

本発明では、送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の径は、湯口部の径よりも小さくなってしまうため、湯口部の導入管部にある溶湯面の中心付近に対して集中的に送気ガスが当たる。特に、送気速度が大きい場合は、溶湯面の縁付近の溶湯が巻き上がりやすくなり、溶湯を効率よく圧送できないことがある。このため送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の径を、ガスを吐出する向きに拡径する形状とすることにより、導入管部内の送気ガスの流速が一様になって、上記の溶湯が巻き上がる傾向が抑制され、送気ガスによる溶湯の圧送効率が向上する。

以下、本発明の基本技術について説明する。本発明は、特開2007-75862号及び特開2010-269345号が提案する、ガスを適用する加圧鋳造法を用いた鋳造物品の製造方法を基本技術とするものであり、これらの特許文献に開示される技術に適用される。ただし、これらの特許文献の開示範囲に限定されるものではない。

本発明は、金属溶湯を注湯するための湯口部、前記湯口部から注湯した溶湯の流路を形成する湯道部、及び前記湯道部を通じて供給された溶湯が充填される製品部を少なくとも有する通気性鋳型のキャビティのうち、その一部である前記製品部を含む所望のキャビティ部分のみに金属溶湯を充填する技術に適用する。前記通気性鋳型のキャビティには、必要に応じて押湯部を形成することができる。その場合、前記所望のキャビティ部分は前記製品部及び押湯部を含む。

通気性鋳型とは生砂型、シェル型、自硬性型その他の砂粒子を用いて造型された、通常いずれの箇所でもまんべんなく一定の範囲で通気性のある鋳型が一般的であるが、前記砂粒子の代わりにセラミックス粒子や金属粒子を用いて造型された鋳型も適用できる。石膏などのほとんど通気性のない材料によっても、通気性材料を混在させる、又は部分的に通気性材料を用いて十分な通気性をもたせるように造型することによって通気性鋳型として使用可能である。また金型のように全く通気性のない材料を用いた鋳型であっても、ベントホール等その他の通気孔を設けて通気性をもたせた場合には通気性鋳型として使用可能である。

本発明では、鋳型キャビティの全体の体積よりも小さく、前記製品部を含む所望のキャビティ部分とほぼ等しい体積の溶湯を重力注湯する。

このように注湯する溶湯の体積を制限するのは、鋳型キャビティ体積をすべて充填する量を注湯することは、注入歩留りの向上に寄与しないためである。従来の通気性鋳型を用いた重力注湯による鋳造法では、製品部だけでなく、一般に製品部以外の全キャビティにも溶湯を充填して凝固させることが健全な製品を得るために不可欠であることから、注入歩留りは高々70％程度に留まって、それ以上に大幅な向上は見込めなかった。これに対して本発明の基本技術を用いれば、原理的には注入歩留りをほぼ100％にできる可能性がある。

注湯するだけで所望のキャビティ部分に溶湯が充填してしまうキャビティ構成では、充填のためにガスを送気する必要はないが、本発明のように前記製品部を含む（必要に応じて、さらに押湯部を含む）所望のキャビティ部分とほぼ等しい体積の溶湯を注湯する場合、注湯された溶湯が所望のキャビティ部分に充填される前に、湯口部からガスを送気して所望のキャビティ部分に溶湯を充填して凝固させることが必要である。

溶湯を充填するために送気するガスはコスト面からは空気を使用してもよく、溶湯の酸化防止という面からは非酸化性ガス、例えば、アルゴン、窒素、二酸化炭素等を使用してもよい。送気するガスの流束は、ファン、ブロワ等による旋風を用いてもよいが、溶湯を均一に加圧することのできる点でコンプレッサー等を用いるのが好ましい。

[参考形態1]
本発明の参考形態1について説明する。図1(a)〜図1(d)は、参考形態1に係る、鋳造物品の製造方法を工程毎に示す模式図である。本実施形態は、送気ノズルが、ストレートな側面、すなわちテーパのない側面からなる形状を有し、通気性鋳型の湯口部が、通気性鋳型の外側に開口するテーパ形状の部分と、それに連結し前記送気ノズルを嵌め合せ可能な直管状の導入管部とからなる形状を有する鋳造装置を用いる。

鋳型1は、生砂型を使用した通気性鋳型であり、図1(a)〜図1(d)に示すように、上枠2及び下枠3に型合せされて定盤4の上に配置される。鋳型キャビティ5は、湯口部12、湯道部7、押湯部8、及び製品部9から構成され、このうち前記製品部9及び押湯部8が所望のキャビティ部分10を構成する。湯口部12は、通気性鋳型1の外側に開口し、鉛直下向きに先細りのテーパ状壁面14を有するカップ状の湯口カップ部12aと、湯口カップ部12a直下に連結し、送気ノズル15を嵌め合せ可能な直管状の嵌合部13を有する導入管部12bとからなる。なお本参考形態においては、押湯部8が設けられているが、不要の場合は設けなくてもよい。

図1(a)は、所望のキャビティ部分10の体積とほぼ等しい体積の溶湯Mを、注湯取鍋11から鋳型1の湯口部12に注湯した直後の状態を示す。

次いで、図1(b)に示すように、送気ノズル15を湯口部12の嵌合部13に嵌め合わせることによってガスの送気を行う。参考形態1における送気ノズル15は、テーパがないストレートな側面形状を有するので、送気ノズル15が接触して嵌め合う部分は湯口カップ部12aではなく、直管状の嵌合部13である。この方法により、湯玉等によって密着性が損なわれることがなく、また湯口部12に対する位置合せを容易に行うことができるので、嵌め合わせ完了からすぐにガスGを確実に送気することが可能となる。嵌め合い部の密着性を高め、シール効果を高めるため、嵌め合わせ時に、送気ノズル15を湯口部12の直管状の嵌合部13の壁面に擦り合わせるように回動させるのが好ましい。さらに密着性を高めるため、送気ノズル15の外径を、直管状の嵌合部13の径よりもやや大きくし、直管状の嵌合部13に圧入して嵌め合わせた状態で、ガスの送気方向（矢印Aで示す方向）に送気ノズル15を押圧するのが好ましい。

次いで、図1(c)に示すように、溶湯Mの凝固が開始する前に、ガスG（複数の矢印線で示す）を送気ノズル15から鋳型キャビティ5内に送気する。この操作により、溶湯Mが、ガスGによる風圧を受けて所望のキャビティ部分10の方向に押されて、所望のキャビティ部分10へ溶湯Mの充填が進行する。

その後、図1(d) に示すように、溶湯Mの所望のキャビティ部分10への充填が完了し溶湯Mが凝固して鋳造が完了する。

[参考形態2]
送気ノズルと湯口部との好ましい嵌め合わせの形態として、送気ノズルに形成したテーパ状側面を、溶湯流の方向にテーパ状壁面を形成した湯口部に接触させることで嵌め合わせる形態をさらに図面を用いて説明する。

図2は、参考形態2に係る、送気ノズルと湯口部との嵌め合い部分を模式的に示す。通気性鋳型21の湯口部22は、通気性鋳型21の外側に開口し、重力注湯時の溶湯流の向き（矢印Bで示す方向）に先細りのテーパ状壁面24が形成された湯口カップ部22aと、その下に連結する導入管部22bとを有しており、前記湯口カップ部22aのテーパ状壁面24とほぼ同じ角度のテーパ状側面26が形成された送気ノズル25を、湯口カップ部22aのテーパ状壁面24に接触させることで嵌め合わせることができる。参考形態2は、送気ノズルと湯口部との嵌め合い部分を上記のように変更した以外、参考形態1と同様の構成で鋳造物品を製造する方法である。

参考形態2によれば、送気ノズル25を湯口部22に深く嵌め合わせる構造ではないために、位置合せをより容易に行うことができ、重力注湯完了からガスを送気開始するまでの期間をより短縮できる。また重力注湯時に生じる湯玉は、テーパ状壁面24には付着し難いため、送気ノズル25と湯口カップ部22aのテーパ状壁面24との接触面の密着性は損なわれ難い。嵌め合い部の密着性を高め、シール効果を高めるため、嵌め合わせ時に、送気ノズル25のテーパ状側面26を湯口カップ部22aのテーパ状壁面24に擦り合わせるように回動させるのが好ましい。さらに密着性を高めるため、送気ノズル25を、ガスの送気方向（矢印Aで示す方向）に押圧するのが好ましい。

[参考形態3]
図3は、参考形態3に係る、送気ノズルと湯口部との嵌め合い部を模式的に示す。通気性鋳型31の湯口部32は、通気性鋳型31の外側に開口し、テーパ状壁面34aが形成された湯口カップ部32aと、その直下に連結して形成された、重力注湯時の溶湯流の向き（矢印Bで示す方向）に先細りのテーパ状壁面34bが形成された嵌合部33を有する導入管部32bとからなり、前記嵌合部33のテーパ状壁面34bとほぼ同じ角度のテーパ状側面36が形成された送気ノズル35を、前記嵌合部33のテーパ状壁面34bに接触させることで嵌め合わせることができる。参考形態3は、送気ノズルと湯口部との嵌め合い部を上記のように変更した以外、参考形態1と同様の構成で鋳造物品を製造する方法である。

参考形態3によれば、図1で示したテーパのない側面を有するノズルの場合に比べて、湯口部32への嵌め合わせの深さを一定に保ちやすく、また、重力注湯時に生じる湯玉はテーパ状壁面34に付着しないため、送気ノズル35と嵌合部33のテーパ状壁面34bとの接触面の密着性が湯玉等によって損なわれることがない。嵌め合い部の密着性を高め、シール効果を高めるため、嵌め合わせ時に、送気ノズル35のテーパ状側面36を嵌合部33のテーパ状壁面34bに擦り合わせるように回動させるのが好ましい。さらに密着性を高めるため、送気ノズル35を、ガスの送気方向（矢印Aで示す方向）に押圧するのが好ましい。

参考形態3の湯口部32における嵌合部33のテーパ状壁面34bは、参考形態2のテーパ状壁面24よりも、送気の向き（矢印Aの方向）に対して小さい角度に形成されているため、送気ノズル35の中心軸と湯口部32の中心軸とが一致しやすく、参考形態3は参考形態2よりも位置合せをより正確に行うことができる。

[実施の形態4]
本実施の形態は、送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の形状を、図4に示すように、送気ガスの向きに対して拡径するように変更した以外、通気性鋳型の湯口部の形態、送気ノズルの側面の形態、及び送気ノズルと通気性鋳型の湯口部との嵌め合い部の形態は前記参考形態3と同様の構成である。

図4に示すように、送気ノズル45のガス吐出口を形成する内孔の径は、ガス吐出口の端面Cから送気ガスの流れの上流方向（矢印Aで示す方向とは反対の方向）に距離L1までの部分がD2であり、ガス吐出口の端面Cから距離L1の位置よりもさらに上流側の部分がD3（ただし、D2＞D3）である。つまり送気ガスの流れる方向（矢印A方向）に段階的に内孔が拡径する形状とすることによって、ガス吐出口付近における送気ガスの流速が内孔断面に対して一様になるので好ましい。湯口部32の、ガス吐出口近傍の径をD1とするとき、D1、D2、D3及びL1の好ましい関係は、
0.7×D1≦D2≦1.0×D1、
0.3×D2≦D3≦0.5×D2、及び
2.5×D1≦L1≦4.0×D1
である。

[実施の形態5]
本実施の形態は、送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の形状を、図5に示すように、送気ガスの向きに対してテーパ状に拡径するように変更した以外、通気性鋳型の湯口部の形態、送気ノズルの側面の形態、及び送気ノズルと通気性鋳型の湯口部との嵌め合い部の形態は前記参考形態3と同様の構成である。

図5に示すように、送気ノズル55のガス吐出口を形成する内孔の径は、ガス吐出口の端面Cから送気ガスの流れの上流方向（矢印Aで示す方向とは反対の方向）に距離L2の位置から、ガス吐出口の端面Cにわたって、D3からD2へ連続的に（テーパ状に）拡径している。このような形状とすることによって、ガス吐出口付近における送気ガスの流速が内孔断面に対して一様になるので好ましい。湯口部32の、ガス吐出口C近傍の径をD1とするとき、D1、D2、D3及びL2の好ましい関係は、
0.9×D1≦D2≦1.0×D1、
0.5×D2≦D3≦0.8×D2、及び
1.1×D1≦L2≦1.2×D1
である。

Claims (12)

1. 金属溶湯を通気性鋳型に重力注湯して鋳造物品を得る鋳造物品の製造方法であって、前記通気性鋳型のキャビティは、湯口部、湯道部及び製品部を少なくとも有し、前記製品部を含む所望のキャビティ部分に金属溶湯を充填するため、前記通気性鋳型のキャビティ全体の体積よりも小さく、所望のキャビティ部分とほぼ等しい体積の溶湯を湯口部から注湯し、注湯された溶湯が所望のキャビティ部分に充填される前に、前記湯口部からガスを送気して所望のキャビティ部分に溶湯を充填して凝固させる工程を有し、
   前記ガスの送気は、ガスを吐出する送気ノズルを、前記湯口部に嵌め合わせることによって行い、
   前記送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の径が、ガスを吐出する向きに拡径していることを特徴とする鋳造物品の製造方法。
2. 請求項1に記載の鋳造物品の製造方法において、前記送気ノズルは、その外形がガスを吐出する向きに先細りになるようにテーパ状側面が形成されており、前記湯口部は、溶湯流の向きに先細りのテーパ状壁面が形成されており、前記送気ノズルのテーパ状側面を、前記テーパ状壁面が形成された湯口部に接触させることで嵌め合わせることを特徴とする鋳造物品の製造方法。
3. 請求項1又は2に記載の鋳造物品の製造方法において、前記送気ノズルを、前記ガスの吐出方向に押圧することを特徴とする鋳造物品の製造方法。
4. 請求項1〜3のいずれかに記載の鋳造物品の製造方法において、前記送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の径が、ガスを吐出する向きに段階的に拡径しており、
   前記送気ノズルの前記ガス吐出口を形成する内孔の径は、前記ガス吐出口の端面から送気ガスの流れの上流方向に距離L1までの部分がD2であり、前記ガス吐出口の端面から距離L1の位置よりもさらに上流側の部分がD3であり、前記湯口部の前記ガス吐出口近傍の径をD1とするとき、D1、D2、D3及びL1の関係は、
   0.7×D1≦D2≦1.0×D1、
   0.3×D2≦D3≦0.5×D2、及び
   2.5×D1≦L1≦4.0×D1
   であることを特徴とする鋳造物品の製造方法。
5. 請求項1〜3のいずれかに記載の鋳造物品の製造方法において、前記送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の径が、ガスを吐出する向きにテーパ状に拡径しており、
   前記ガス吐出口の端面から送気ガスの流れの上流方向に距離L2の位置から、前記ガス吐出口の端面にわたって、D3からD2へ連続的に拡径しており、前記湯口部の前記ガス吐出口近傍の径をD1とするとき、D1、D2、D3及びL2の関係は、
   0.9×D1≦D2≦1.0×D1、
   0.5×D2≦D3≦0.8×D2、及び
   1.1×D1≦L2≦1.2×D1
   であることを特徴とする鋳造物品の製造方法。
6. 金属溶湯を注湯するための湯口部、前記湯口部から注湯した溶湯の流路を形成する湯道部、及び前記湯道部を通じて供給された溶湯が充填される製品部のキャビティを少なくとも有する通気性鋳型と、
   前記通気性鋳型に重力注湯した金属溶湯が、前記製品部を含む所望のキャビティ部分のみに充填されるように、前記湯口部から前記通気性鋳型のキャビティにガスを送気するための送気ノズルと、
   前記送気ノズルに前記ガスを供給するガス供給装置とを具備する鋳造装置であって、
   前記送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の径が、ガスを吐出する向きに拡径しており、
   前記送気ノズルは、前記湯口部に嵌合することにより、前記ガスを前記湯口部から前記キャビティに送気可能にする嵌合部を有することを特徴とする鋳造装置。
7. 請求項６に記載の鋳造装置において、
   前記送気ノズルの嵌合部は、ガスを吐出する向きに先細りなるようにテーパ状側面が形成されていることを特徴とする鋳造装置。
8. 請求項６又は７に記載の鋳造装置において、
   前記湯口部は、前記金属溶湯が流下する流路である導入管部と、前記導入管部に連結して前記導入管部よりも拡径して前記通気性鋳型の外側に開口する湯口カップ部とからなり、
   前記導入管部は、前記送気ノズルを嵌め合わせ可能な嵌合部を有することを特徴とする鋳造装置。
9. 請求項８に記載の鋳造装置において、
   前記湯口部の一部を構成する前記嵌合部は、前記金属溶湯が流下する向きに先細りのテーパ状壁面が形成されていることを特徴とする鋳造装置。
10. 請求項６〜９のいずれかに記載の鋳造装置において、
    前記送気ノズルを、前記ガスの吐出方向に押圧する機構を有することを特徴とする鋳造装置。
11. 請求項６〜10のいずれかに記載の鋳造装置において、前記送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の径が、ガスを吐出する向きに段階的に拡径しており、
    前記送気ノズルの前記ガス吐出口を形成する内孔の径は、前記ガス吐出口の端面から送気ガスの流れの上流方向に距離L1までの部分がD2であり、前記ガス吐出口の端面から距離L1の位置よりもさらに上流側の部分がD3であり、前記湯口部の前記ガス吐出口近傍の径をD1とするとき、D1、D2、D3及びL1の関係は、
    0.7×D1≦D2≦1.0×D1、
    0.3×D2≦D3≦0.5×D2、及び
    2.5×D1≦L1≦4.0×D1
    であることを特徴とする鋳造装置。
12. 請求項６〜10のいずれかに記載の鋳造装置において、前記送気ノズルのガス吐出口を形成する内孔の径が、ガスを吐出する向きにテーパ状に拡径しており、
    前記ガス吐出口の端面から送気ガスの流れの上流方向に距離L2の位置から、前記ガス吐出口の端面にわたって、D3からD2へ連続的に拡径しており、前記湯口部の前記ガス吐出口近傍の径をD1とするとき、D1、D2、D3及びL2の関係は、
    0.9×D1≦D2≦1.0×D1、
    0.5×D2≦D3≦0.8×D2、及び
    1.1×D1≦L2≦1.2×D1
    であることを特徴とする鋳造装置。
    

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