JPH03165961A - 加圧付加鋳造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，主としてアルミニウム合金，マグネシウム合
金．チタン合金等の金属を大気あるいは不活性雰囲気の
減圧下または加圧下において鋳造を行う鋳造方法および
その装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近時，信頼性の高いアルミニウム合金（以下アルミ合金
という）鋳物の製造法が種々開発され多様化しつつあり
，自動車部品の内の重要保安部品の材料も鉄鋼からアル
ミ合金鋳物に代えて軽量化が図られている。このため，
従来は比較的大型の製品まで寸法精度良く，能率的に生
産できる低圧鋳造法による鋳造が行なわれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記低圧鋳造法による鋳造においては，複雑な４ 形状の薄肉あるいは厚内鋳物を製造する場合，または難
鋳造材を適用する場合，鋳造欠陥を完全に防止すること
は困難である。そしてこれらを改善するための種々の使
用材料に対応する凝固制御手段がなく，さらに溶湯の乱
流等による酸化物の発生や，加圧空気による溶湯の酸化
等により鋳物に巻き込みが発生して．著しく機械的性質
，靭性の低下をきたしている。また，加圧中の空気によ
り水素ガスが溶湯に固溶し，ビンホール発生やミクロシ
ュリンケージ欠陥発生の要因となっているが，これらを
対策することが困難であった。

本発明は，注入された溶湯が鋳型内で凝固して行く過程
で，製品形状，重量ｋこ合わ・已適宜に圧力を加え，し
かもその加え方を制御することにより．例えば， ■凝固収縮時の空間部に，溶湯を適切に補給することが
できる。

■溶湯中のガスを凝固後の鋳物中に残さない。

■鋳型内の薄い隙間にも溶湯を十分に流入させることが
できる。

５ ■鋳型と溶湯の隙間の空気層が減少し，鋳物の冷却が促
進できる。

■形状複雑で溶湯が分岐しやすく，そのために起こりや
すい湯廻り不良を防止できる。

というように，上記従来の低圧鋳造法における問題点を
解消し，種々の使用材質に対応じて上記鋳造欠陥の発生
を抑制して，高品質の鋳物を高精度かつ高能率に製造す
ることができる鋳造方法と装置を提供することを目的と
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は，上記目的を達威するため種々検討の結果，大
気中あるいはＡｒ　，Ｎ２等の不活性ガス雰囲気中で時
間の経過につれて圧力を高め，従来の低圧鋳造法におけ
る加圧力（０〜ｌｋｇｆ／ｃｍ２）よりも高圧力下で圧
力制御し，かつ溶解炉または保持炉によって保持された
溶湯の温度を制御しつつ鋳造を行えば（大気あるいは不
活性ガスの濃度．圧力および溶湯の温度等は使用材質に
対応じた最適な範囲を予め設定してお＜），上記鋳造欠
陥の６ 抑制に対して効果的であることを知見し，これを行うた
めの鋳造方法を開発し，またその装置を得た。その具体
的な条件制御法としては，■注入された溶湯を，鋳型内
の隙間の注入口より遠い部位から順次凝固させるように
．鋳型の冷却能を連続的に制御する。また同時に鋳造方
案も適切にたてる。

■内圧変化が大きく鋳造欠陥の出やすい部位に適切に溶
湯を袖給するように，溶湯を注入後凝固が完了するまで
圧力をかけ，そのかけ方（時間当りの圧力上昇度）は欠
陥を発生さ・已ないように自在に調整する。

■加圧制御開始（以下スター１−という）時は減圧下あ
るいは加圧下とする。いずれにするかは対象物および要
求品質レヘル等により決めるが，特に熔渦中のガスを減
らす必要のある場合は，減圧下でスタートし，次第に加
圧していく。

ことが必要であり，特に■５■項が本発明のポイントで
ある。

本願の第１番目の発明は，圧力容器内に溶解炉または保
持炉および鋳型を設け．前記圧力容器内で鋳造し，鋳物
の凝固の進行に連動せしめて圧力制御を行うことを特徴
どする圧力付加鋳造方法である。

第２番目の発明は，複数個に分離可能で加圧源と減圧源
とにそれぞれ必要に応じ連通ずる圧力容器内に１鋳型へ
の注湯量の制御手段および加熱・保温手段を有する溶解
炉または保持炉を設け，かつ前記圧力容器内の圧力を制
御する圧力制御手段と　前記溶解炉または保持炉内の溶
湯の温度を前記加熱・保温手段を介して制御する温度制
御手段を設けたことを特徴とする加圧付加鋳造装置であ
る。

第３番目の発明は，複数個に分離可能な圧力容器内を，
注湯口を有する遮断部材を介して加圧源に必要に応じ連
通ずる高圧室と減圧源に必要に応じ連通ずる低圧室とに
分割し，高圧室内に注湯量の制御手段および加熱・保温
手段を有する溶解炉または保持炉を設けるとともに，低
圧室内への鋳型の収容を可能にし，かつ前記高圧室およ
び低圧室の圧力を制御する圧力制御手段と，前記溶解炉
または保持炉内の溶湯の温度を前記加熱・保温手段を介
して制御する温度制御手段を設けたことを特徴とする加
圧｛＝Ｊ加鋳造装置である。

第４番目の発明は．複数個に分離可能で加圧源に必要に
応じ連通ずる高圧側圧力容器と，複数個に分離可能で減
圧源に必要に応じ連通ずる低圧側圧力容器とを併設し，
前記高圧側圧力容器内に加熱・保温手段を有する溶解炉
または保持炉を設けるとともに．前記低圧側圧力容器内
への鋳型の収容を可能にして．前記溶解炉または保持炉
の炉底部の近傍と前記鋳型の湯口の間を連通ずる注湯管
を設け，かつ前記高圧側圧力容器内および低圧側圧力容
器内の圧力を制御する圧力制御手段と，前記溶解炉また
は保持炉内の溶湯の温度を前記加熱・保温手段を介して
制御する温度制御手段を設けたことを特徴とする加圧付
加鋳造装置である。

第５番目の発明は２複数個に分離可能な圧力容器内を，
鋳型の載置可能な遮断部材によって．加９ 圧源に必要に応じ連通ずる上部高圧室と減圧源に必要に
応じ連通ずる下部低圧室とに分割し，前記遮断部材に鋳
型を載置したとき該鋳型を通してガス体の通過可能な開
口を前記遮断部材に設けるとともに，前記上部高圧室内
に注湯量の制御手段および加熱・保温手段を有する溶解
炉または保持炉を設け，かつ前記上部高圧室内および下
部低圧室内の圧力を制御する圧力制御手段と．前記溶解
炉または保持炉内の溶湯の温度を前記加熱・保温手段を
介して制御する温度制御手段を設けたことを特徴とする
加圧付加鋳造装置である。

第６番目の発明は．請求項２ないし５のいずれかに記載
の加圧付加鋳造装置を用いて金属を鋳造するに際し，注
湯時は鋳型内の圧力を減圧下または加圧下の状態とし，
時間経過とともに該鋳型内の圧力を高めて行くことを特
徴とする加圧付加鋳造方法である。

〔作用〕

上記各発明とも，従来の大気圧よりＯ〜１　ｋｇｆ１０ ／ｃｍ２高い圧力で行う低圧鋳造よりもスタートが負圧
である場合．高圧において圧力制御された不活性ガス等
を充填した圧力容器内の高圧室内に溶解炉または保持炉
を設置し，保持した溶湯の温度制御を行って低圧室内に
載置した鋳型内に注湯を行うことができるようになって
いる。従って．アルミ合金等の金属の溶湯が酸化されて
注湯時鋳型内に巻き込まれるのを防止することができ，
また高圧室側の溶解炉または保持炉から低圧室側の鋳型
に向かって注湯するので，鋳型からのガス抜きがよく，
また．圧力を凝固の進行につれて高めて行くことにより
，ピンホールやンユリンゲージ等の鋳物の欠陥を防止す
ることができる。

〔実施例〕

以下，第１図ないし第７図により本発明の実施例を説明
する。

（実施例１） 第ｌ図は本発明の第１実施例を示す断面図であり，第２
図は制御系統を示す図である。

第１図において，１は中央部にて上下２個に分離可能な
圧力容器で，給気管１１と排気管１２とにより加圧源と
減圧源（いずれも図示せず）とにそれぞれ連通し，減圧
源を介して内部の空気を排除して必要により大気圧より
も低圧に減圧するとともに，加圧源を介して．大気ある
いはＡｒまたはＮ２等の不活性ガスを供給し，例えば内
部容積の８０％を置換して，大気圧以上３　０　ｋｇｆ
／ｃｍ２程度の圧力まで加圧して充填することができる
ものである。２は．るつぼ状をしたアルミ合金の溶湯の
保持炉で，圧力容器ｌ内の比較的上方の部分に設けられ
ており，外側に加熱と保温との温度制御が可能なヒータ
ー３を有するとともに，内部には例えばレハー装置４ａ
によって上下動し，下方に載置した鋳型ｌＯへの注湯量
を制御するストッパー４を有している。さらに第２図に
示すように圧力容器ｌ内の圧力を制御する圧力制御装置
５とヒーター３を介して保持炉２内の溶湯の温度を制御
する温度制御装置６とが設けられている。

上記構造の鋳造装置により．例えば砂型の鋳型１０でア
ル宅合金鋳物を鋳造するに当たっては圧力容器１の上部
を中央部で分離し．フック掛けｌ３を利用してクレーン
等で吊り揚げて取り除き，圧力容器１の下部に鋳型１０
を載置する。

次に，外側にヒーター３を有する保持炉２を鋳型１０上
に設置する（予め鋳型ｌＯ上に保持炉２を設置しておき
，鋳型１０を載置するとき同時に設置しても良い）。な
おごの際２　ス１・ンバー４とこれを操作するレハー装
置４ａも同時に設置する。

ついで，別途溶解したアルミ合金の溶湯を保持炉２内に
注入し，温度制御装置６を介して所定の温度に溶湯を保
持せしめるとともに，取り除いた圧力容器ｌの上部を再
び被せて下部と強固に結合する。

次に，第２図に示すように，真空ポンプ１６によりＩ　
Ｏ　””ｍｍｌｌｇ程度まで真空になった真空タンクｌ
７により．排気管１２を介して圧力容器１内の空気を排
除するとともに，Ａｒガスを２０ｋｇｆ／Ｃ一程度の高
圧で封入した加圧タンク１８から，給気管１１を介して
圧力容器ｌ内に供給し．圧力１３ 容器１の内部容積の８０％程度を高圧のＡｒガスと置換
する。その後，このＡｒガスの圧力を圧力制御装置５に
より所定の圧力に制御しつつストッパー４を上昇させて
保持炉２の下方の出湯口を開き，鋳型１０に注湯する。

その後．凝固の進行とともに必要に応じて圧力を高めて
行く。なお，この状況は圧力容器１の上部に設けた照明
用窓１４から照明し．観察用窓ｌ５から観察できるよう
になっている（しかしこれらの窓はなくても良い）。

上記のようにして鋳造したアルミ合金鋳物は検査の結果
，後述のように酸化物の巻き込みやピンホールあるいは
シュリンケージ等の欠陥がなく，品質の優れたものであ
った。

なお，本実施例では圧力容器１を上・下２個に分離可能
なものにした例について説明したが，これは３個以上に
分離できるようにしてもよく，以下の実施例についても
同様である。また，注湯量の制御はストッパー４により
行なう例について示したが．これはスライド式のゲート
を用いたりあるいは保持炉２を傾転したりする等，他の
手段ｌ４ によっても良いことは勿論であり，以下の実施例につい
ても同様である。

さらに，保持炉２は別途溶解した溶湯を受湯して所定の
温度に保持するものについて説明したが，この保持炉２
は溶解炉を兼ねたもの（逆に言えば保持炉を兼ねた溶解
炉）でも良い。すなわち，例えばヒーター３の代わりに
誘導加熱炉としてアルミ合金を溶解し．その後所定の温
度に溶湯を保持するものでも良い。そしてこれは以下の
実施例についても同様であり５また本明細書における「
保持炉」は全てこのこと，すなわち「溶解炉または保持
炉」を意味するものである。

次に上記鋳造装置を使用してアルミ合金鋳物を鋳造し．
鋳造欠陥５機械的性質その他について評価した結果につ
いて詳細に記述する。

第３図は試験片の模型を示す平面図，第４図は第３図の
Ｄ方向矢視側面図である。両図において２１ないし２４
は夫々試験片であり，平面形状において１　０　０ｍｍ
Ｘ　１　０　０ｍｍの正方形に形戒すると共に，厚さを
夫々順に３ｍｍ．　　１　０ｍｍ，　　１　５ｍｍ，３
０ｍｍに形威し，湯口２５から湯道２６を経て堰２７に
よって接続する鋳造方案とした。すなわち試験片２１は
アルミ合金鋳物の最小肉厚３ｍｍ，試験片２４は同最大
肉厚３０ｍｍを．試験片２２．２３は各々中庸の肉厚１
　０ｍｍ，　　１　５ｍｍを想定したものである。次に
２８ないし３３は夫々ボスであり，例えば自動車用鋳物
に頻繁に使用される形状を模したものであり，夫々表に
示す寸法に形威した。また３４ないし３７は夫々押湯で
あり，試験片２ｌないし２４の凝固時における収縮によ
るシュリンケージ防止のために設けたものであり，夫々
表に示す寸法に形威した。

上記試験片の模型により， ＣＯ２鋳型を造型し アルξ合金溶湯を注湯した。この場合押湯３４ないし３
７の外周に断熱材を設けて押湯効果を助長するようにし
た。なおアルご合金としてはＡＣ１Ｂを使用した。この
合金はＡ　１２　−　Ｃｕ系合金であり，熱処理により
強度を高め得るが，鋳造性が極めて悪いために，従来に
おいては健全な鋳物ができなかった難鋳造材料である。

鋳造後押湯部およびボス部を縦断した後，それらの破面
について浸透探傷試験によりピンホールその他の欠陥を
調査した。

第５図ないし第７図は夫々試験片の破面の浸透深傷試験
結果を模式的に示す図であり，第５図に示すものは大気
圧下で鋳造したもの，第６図および第７図は各々６　ｋ
ｇｆ／ｃｍ２および９　ｋｇｆ／ｃｍ”の加圧状態で鋳
造したものに対応する。まず第５図において，試験片２
１〜２４にはすべてピンホールないし巣が発生している
ことが認められ，特にボス２８〜３３内には多数の欠陥
が発生しており，到底鋳物製品としては使用に耐えない
状態である。これはＡＣＩＢ材が前記のように難鋳造材
１　７ー であり，大気圧下の鋳造すなわち従来の鋳造方法によっ
ては健全な鋳物を鋳造することが全く不可能であるとい
うことを如実に示している。次に第６図においては，６
　ｋｇｆ／ｃｍ”の加圧状態で鋳造したものであり，肉
薄の試験片２１においては，平板部には殆どビンホール
の発生が認められず，僅かにボス２８．２９の頂部近傍
にピンホールの発生が認められる。試験片２２．２３に
おいては，ピンホールの存在は認められるものの，押湯
３５，３６に比較的大なる引け巣が認められ，試験片２
２．２３への溶湯補給作用が良好に行なわれていると解
される。なお肉厚を略極限に形威した試験片２４内には
依然として多数のピンホールないしは巣が認められるも
のの，前記第５図に示すものより面積率が減少している
。このことから，鋳造時において圧力を印加することが
ピンホール若しくはポロシティの減少に有効であると解
される。

更に第７図に示すものは印加圧力を９　ｋｇｆ／ｃｍ”
に増大させたものであり，全体的にビンホール若しくは
ポロシティが大幅に減少していることが認１８ められる。特に試験片２１．２２．２３においては微細
なピンホールが若干認められるのみに留まる。試験片２
４内には依然としてピンホールが多数存在するが，前記
第５図および第６図に示すものと比較すると面積率が激
減していることが認められる。このような現象は難鋳造
材であるＡＣＩＢの従来の鋳造においては全く経験され
なかったことであり．鋳造時における圧力印加が鋳物の
健全化に大きく貢献しているものと解される。すなわち
鋳造時における鋳型およびアルご合金溶湯への圧力印加
若しくは加圧付加がピンホール，巣若しくはポロシティ
の発生を抑制し．若しくは圧潰し，更には収縮時におけ
る押湯からの溶湯補給を助長する作用があると推定され
る。

第８図（ａ）（ｂ）は各々ＡＣ４Ｂについての加圧圧力
と引張り強さおよび伸びとの関係を示す図第９図（ａ）
（ｂ）は各々ＡＣ４Ｃ｝｛についての加圧圧力と引張り
強さおよび伸びとの関係を示す図第ｌＯ図（ａ）（ｂ）
は各々ＡＣＩＢについての加圧圧力と引張り強さおよび
伸びとの関係を示す図でｌ９ あり，前記第３図および第４図に示す試験片２３，２４
の平板部から採取したテストビースによる値を示してい
る。これらの図においてＦは鋳放しＴ６は熱処理したも
のについての値，（）内は試験片２３．２４の平板部の
厚さ（単位ｍｍ）である。これらの図において，熱処理
したものＴ６は第９図（ｂ）に示す伸びを除いて何れも
鋳放しのものＦよりも数値が上回っており，溶体化処理
および時効処理によるＭｇｚＳｉ　の析出硬化等による
当然の結果を示している。また厚さ３０ｍｍのものより
厚さ１５ｍｍのものの方が何れも高い数値を示している
が．肉厚の小なるものの方が凝固冷却速度が比較的大で
あるため，結晶粒径が比較的微細になる結果と認められ
る。次に鋳造時に圧力を印加することにより，またその
加圧圧力が大である程引張り強さおよび伸びが増大する
傾向が認められる。第８図（ａ）（ｂ）および第９図（
ａ）（ｂ）に示すＡＣ４Ｂ，ＡＣ４ＣＨにおいては増大
の傾向が比較的緩やかであるが．これは上記両合金が本
来的に鋳造性の良好な合金であり．大気圧２０ 下の鋳造によっても所定の機械的性質を得られるもので
あることによる。これに対して第１０図（ａ）（ｂ）に
示すＡＣＩＢにおいては，加圧圧力の影響が極めて顕著
である。これはＡＣＩＢが前述のように難鋳造材であり
，大気圧下における鋳造によっては前記第５図に示すよ
うに多数の巣，ピンホール，ポロシティを内在するため
である。しかしながら圧力印加および加圧圧力の増大に
より前記のような内部欠陥が大幅に減少し（第６図およ
び第７図参照）．健全性を増大するものと認められ．圧
力の印加が多大に貢献するものと解される。

第１１図（ａＨｂ＞は各々加圧圧力とポロシティ面積率
との関係を示す図であり，前記第３図および第４図に示
す試験片２４の平板部（肉厚３０１ｌｌＩ）から採取し
たテストビースによるものである。

なお第１１図（ａ）は大気圧下で注湯して急速加圧した
もの，第１１図（ｂ）は一定加圧圧力に到達後において
鋳造したものに各々対応する。両図から明らかなように
，圧力の印加および加圧圧力の増大に伴ってボロシティ
面積率の減少が認められ　加圧圧力９ｋｇｆ／ｃｍ２の
印加によりポロシティ面積率は０．５％を下回る値を示
し７健全性が大幅に向上している。比較的鋳造性が良好
であるとされているＡＣ４Ｂ，ＡＣ４ＣＨにおいても圧
力の印加および加圧圧力の増大が有効であることが認め
られる。圧力の印加態様については，ＡＣＩＢについて
は一定加圧圧力に到達後に鋳造した場合（第１１図（ｂ
）参照）の方がポロシティ面積率減少のために有効であ
ると認められるが，ＡＣ４Ｂ，ＡＣ４ＣＨについては第
１１図（ａ）（ｂ）間において顕著な相違が認められな
い。

第１２図（ａ）（ｂ）は各々加圧圧力と密度との関係を
示す図であり，前記第１１図（ａ）（ｂ）と各々対応す
る。すなわち第１２図（ａ）は大気圧下で注湯して急速
加圧したもの．第ｌ２図（ｂ）は一定加圧圧力に到達後
において鋳造したものに各々対応する。両図から明らか
なように．圧力の印加および加圧圧力の増大により，大
気圧下において鋳造したものより密度が向上することが
認められる。なおＡＣＩＢおよびＡＣ４ＣＨについて２
２ は，一定加圧圧力に到達後において鋳造したものの方が
密度が若干大であると認められるが，ＡＣ４Ｂについて
は顕著な相違が認められない。溶湯注人後加圧開始まで
に若干の時間が経過し２鋳型キャビティと接触する部位
においては凝固が開始し，皮膜を形戊することを勘案す
れば，肉厚の小なる鋳物に対しては第１２図（ｂ）に示
す態様，すなわち一定加圧圧力に到達してから鋳造する
方が好ましいと解される。

次に第１３図（ａＨｂ）（ｃ）は夫々ＡＣ４ＢＡＣ４Ｃ
ＨおよびＡＣＩＢに対する加圧時期と密度との関係を示
す図，第１３図（（１）は熔湯の冷却曲線を示す図であ
る。まず第１３図（Ｌ）においてＴ．，Ｔ．，Ｔ３，Ｔ
．は夫々注湯時，溶湯の成固開始時，固液５０％時およ
び凝固終了時を表わし−．第１３図（ａ）（ｂ）（ｃ）
における横軸上の符号と対応じ５何れも厚さ３０ｍｍの
試験片から採取したテストピースによる値である。まず
第１３図（ａ）に示すＡＣ４Ｂにおいては２注湯時Ｔ１
において加圧すると．大気圧下のものより密２３ 度が大となり，加圧時期が以後に遅延するに従って密度
が低下して行く。第１３図（ｂ）に示すＡＣ４ＣＨにお
いても第１３図（ａ）に示すものと同様な傾向である。

次に第１３図（ｃ）に示す難鋳造材であるＡＣＩＢにつ
いても，圧力印加によって密度の向上が期待できるが．
時期Ｔ４すなわち溶湯の凝固終了時に圧力印加した場合
には密度の向上が期待できない。第１３図（ａ）（ｂ）
（ｃ）を総して圧力の印加時期は注湯時とするのが密度
向上のために好ましいと認められる。

第１４図（ａ）（ｂ）（ｃ）は夫々ＡＣ４Ｂ　　ＡＣ４
ＣＨおよびＡＣＩＢに対する加圧時期とポロシティ面積
率との関係を示す図であり，何れも厚さ３０ＩｎｌＩ１
の試験片を加圧圧力９　ｋｇｆ／ｃｍ２で鋳造したもの
から採取したテストビースによる値である。

これらの図から明らかなように加圧時期が遅延するにつ
れてポロシティ面積率が増大し，鋳物の健全性を阻害す
ることがわかる。特に第１４図（ｃ）に示すＡＣＩＢに
ついては圧力印加が注湯時Ｔ１である場合には０．５％
であるのに対し．凝２４ 固終了時Ｔ４である場合には３％を超える値に増大する
。従って圧力印加によるポロシティ防止作用を期待する
ためには，加圧時期を注湯時とすることが好ましいと認
められる。

（実施例２） 第１５図および第１６図は各々本発明の第２実施例を示
す断面図である。

両図において，上下に分離可能な圧力容器１の中央部に
遮断部材７を設け，−・方を高圧室１ａ（第１５図は上
部，第１６図は下部）とし，他を低圧室ｌｂ（第ｌ５図
は下部，第１６図は上部）としてそれぞれ加圧源と減圧
源とに必要に応じ連通ずる。そして高圧室ｌａ内に温度
制御された保持炉２を設置し，低圧室ｌｂ内には鋳型１
０を収容して載置できるようになっている。また，図示
を省略したが温度と圧力との制御装置が実施例１と同様
に設けられている。鋳造を行なうときは，低圧室ｉｂ内
の空気を排除して減圧するとともに高圧室ｌａ内に高圧
のＡｒガスを供給して加圧し２実施例ｌと同様に保持炉
２内の溶湯の温度と各室２５ ｌａ，ｌｂ内の圧力を制御しつつ，スライド式ゲート４
′を開き．第１６図のように保持炉２を下部に設置した
場合はストーク８を介して加圧力により注湯を行なう。

その後，凝固の進行とともに必要に応じて低圧室ｌｂ側
の圧力を高めていく。

本実施例においても，鋳造後のアルミ合金鋳物は実施例
ｌと同様の高品質のものが得られた。

（実施例３） 第１７図は本発明の第３実施例を示す断面図である。本
実施例のものは高圧側圧力容器ＩＡと低圧側圧力容器Ｉ
Ｂとを併設し，加圧源と減圧源にそれぞれ必要に応じ連
通させ．高圧側圧力容器ＩＡ内に温度制御された保持炉
２を設置するとともに，低圧側圧力容器ＩＢ内は鋳型１
０の収容載置ができるようになっている。さらに，保持
炉２の炉底部近傍と鋳型１０の湯口との間を連通ずるセ
ラξツク製の注湯管９を設けている。また，図示を省略
したが温度と圧力の制御装置が実施例１と同様に設けら
れている。鋳造を行なうときは．実施例１と同様に保持
炉２内の溶湯の温度を制御しつつ，低圧側圧力容器ＩＢ
内の減圧と高圧側圧力容器ＩＡ内のＡｒガスによる加圧
とを，圧力を制御しながら行ない２注湯管９を介して保
持炉２内の溶湯を鋳型１０に注湯する。その後．スライ
ド式ゲート４′を閉して凝固の進行とともに必要に応じ
低圧側圧力容器ＩＢ側の圧力を高めていく。

本実施例においても，鋳造後のアルミ合金鋳物は吏施例
ｌと同様の高品質のものが得られた。

（実施例４） 第１８図は本発明の第４実施例を示す断面図である。本
実施例のものは第１８図に示すように，遮断部材７によ
って圧力容器１内に上部が高圧室１ａになり，下部が低
圧室１ｂになるように分割しており．加圧源と減圧源と
にそれぞれ連通する。

しかし遮断部材７は，中心部が下方に下がって鋳型１０
を載置するようになっており，鋳型１０を載置した時こ
の鋳型１０を通し，また鋳枠１０ａの底の孔１０ｂを通
して，高圧室Ｉａ内のガス体が矢印方向に通過できるよ
うな開口７ａが設けられている。また，図示を省略した
が温度と圧力の制御装置が実施例ｌと同様に設けられて
いる。

鋳造を行うときは，遮断部材７の下がった部分に鋳型１
０を載置し，その上に保持炉２を設置する。そしてこの
保持炉２内の溶湯の温度を制御しつつ，低圧室ｌｂ内の
減圧と高圧室ｌａ内の加圧とを行ない，さらにこれらの
圧力の制御を行ないつつスライド式ゲート４′を開いて
保持炉２内の溶湯を鋳型１０に注湯する。この時高圧室
ｌａ内のＡｒガスおよび鋳造により発生したガスは鋳型
１０を通り．さらに鋳枠１０ａの底の孔１０ｂを通って
遮断部材７０開口７ａから低圧室ｌｂ内に抜ける。その
後，鋳物の凝固の進行とともに必要に応じて高圧室ｌａ
側の圧力を高めて行く。

本実施例により得られたアルご合金鋳物も，実施例ｌと
同様の高品質のものであった。

（実施例５） 第１９図は上記実施例ｌ〜４で説明した鋳造装置を用い
て鋳造を行うときの圧力制御パターンの一例を示す図で
ある。金属の鋳造番こ際しては．圧力容器内の空気を所
要の時間Ｌ１をかけて減圧源を介して排除し５内部の圧
力を大気圧以下（本実施例では−１　　ｋｇｆ／ｃｍ２
）の真空にして，この状態を適当な時間ｔ２保持した後
．Ａ点において，大気あるいはＡｒガスまたはＮ２ガス
等の不活性ガスと置換し，次に加圧源を介して所定の圧
力（本実施例では４　ｋｇｆ／ｃｍ”　）まで所要の時
間Ｌ，をかけて加圧し，若干の時間内にＢ点にて注湯を
行う。その後は，時間の経過とともに，鋳型内の冫容渇
の凝固が進行するので，この進行にともなって鋳型を載
置した圧力容器内の圧力を第１９図中の矢印ＣＩまたは
Ｃ２で示すように必要に応じて適当な時間ｔ４をかけて
高めていく（本実施例では約１　０　ｋｇｆ／ｃｎ＋２
まで）か．あるいは矢印Ｃ４で示すように注湯時の圧力
を維持する。

なお．注湯時の加圧力は，第１９図中に点線で示すよう
に，　　２　ｋｇｆ／ｃｍ２程度と比較的低くても良く
，またｌｌｋｇｆ／ｃｍ２のようにかなり高くても良い
。また図示していないが，大気圧以下の負圧下あるいは
大気圧下でもよい。

しかして，例えば第１９図に示すようなパクー２９ ンによる圧力の制御は，使用材料や鋳造しようとする鋳
物の形状．寸法，方案等により決定する。

上記の通り圧力制御することにより，高品質の鋳物を製
造することができた。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によると，使用材質に制限されるこ
となく，それぞれの材質に対応じて酸化物の巻き込み，
ビンホール，シュリンケージ等の鋳造欠陥の発生を抑制
することができ．例えば自動車用の重要保安部品として
軽量で信頼性の高い優れた品質を有し．かつ高精度のも
のを能率よく製造できうるものである。なお，本発明は
アルミ合金に限らずマグネシウム合金，チタン合金等の
鋳造に用いても上記同様の効果を達或することができる
，

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図．第２図は制
御系統図，第３図は試験片の模型を示す３　０一 平面図，第４図は第３図のＤ方向矢視側面図，第５図な
いし第７図は夫々試験片の破面の浸透深傷試験結果を模
式的に示す図，第８図（ａ）（ｂ）は各々ＡＣ４Ｂにつ
いての加圧圧力と引張り強さおよび伸びとの関係を示す
図，第９図（ａ）（ｂ）は各々Ａ　Ｃ　４　Ｃ　Ｈにつ
いての加圧圧力と引張り強さおよび伸びとの関係を示す
図，第ｌＯ図（ａ）（ｂ）は各々ＡＣＩＢについての加
圧圧力と引張り強さおよび伸びとの関係を示す図，第ｌ
１図（ａ）（ｂ）は各々加圧圧力とボロシティ面積率と
の関係を示す図，第１２図（ａ）（ｂ）は各々加圧圧力
と密度との関係を示す図．第１３図（ａ）（ｂ）（Ｃ）
は夫々ＡＣ４Ｂ，ＡＣ４ＣＨおよびＡＣＩＢに対する加
圧時期と密度との関係を示す図，第１３図（ｄ）は溶湯
の冷却曲線を示す図，第１４図（ａ）（ｂ）（ｃ）は夫
々ＡＣ４Ｂ，ＡＣ４ＣＨおよびＡＣ１Ｂに対する加圧時
期とボロシティ面積率との関係を示す図，第１５図およ
び第１６図は各々本発明の第２実施例を示す断面図，第
１７図は本発明の第３実施例を示す断面図，第１８図は
本発明の第３１ ４実施例を示す断面図，第１９図は本発明の鋳造装置を
用いて鋳造を行うときの圧力制御パターンの一例を示す
図である。 １：圧力容器　　　　　ＩＡ：高圧側圧力容器１Ｂ：低
圧側圧力容器　１ａ：高圧室 １ｂ＝低圧室　　　　　２：保持炉 ３：ヒーター　　　　　　４：スＩ・ツパー４′：スラ
イド式ゲート　５：圧力制御装置６：温度制御装Ｗ　　
　７：遮断部材 ７ａ：開口　　　　　　８：ストーク ９：注湯管　　　　　　ｌＯ：鋳型 １１：給気管　　　　　ｌ２：排気管 １６：真空ポンプ　　　１７：真空タンクｌ８：加圧タ
ンク

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧力容器内に溶解炉または保持炉および鋳型を設
   け、前記圧力容器内で鋳造し、鋳物の凝固の進行に連動
   せしめて圧力制御を行うことを特徴とする加圧付加鋳造
   方法。
2. （２）複数個に分離可能で加圧源と減圧源とにそれぞれ
   必要に応じ連通する圧力容器内に、鋳型への注湯量の制
   御手段および加熱・保温手段を有する溶解炉または保持
   炉を設け、かつ前記圧力容器内の圧力を制御する圧力制
   御手段と、前記溶解炉または保持炉内の溶湯の温度を前
   記加熱・保温手段を介して制御する温度制御手段を設け
   たことを特徴とする加圧付加鋳造装置。
3. （３）複数個に分離可能な圧力容器内を、注湯口を有す
   る遮断部材を介して加圧源に必要に応じ連通する高圧室
   と減圧源に必要に応じ連通する低圧室とに分割し、高圧
   室内に注湯量の制御手段および加熱・保温手段を有する
   溶解炉または保持炉を設けるとともに、低圧室内への鋳
   型の収容を可能にし、かつ前記高圧室および低圧室の圧
   力を制御する圧力制御手段と、前記溶解炉または保持炉
   内の溶湯の温度を前記加熱・保温手段を介して制御する
   温度制御手段を設けたことを特徴とする加圧付加鋳造装
   置。
4. （４）複数個に分離可能で加圧源に必要に応じ連通する
   高圧側圧力容器と、複数個に分離可能で減圧源に必要に
   応じ連通する低圧側圧力容器とを併設し、前記高圧側圧
   力容器内に加熱・保温手段を有する溶解炉または保持炉
   を設けるとともに、前記低圧側圧力容器内への鋳型の収
   容を可能にして、前記溶解炉または保持炉の炉底部の近
   傍と前記鋳型の湯口の間を連通する注湯管を設け、かつ
   前記高圧側圧力容器内および低圧側圧力容器内の圧力を
   制御する圧力制御手段と、前記溶解炉または保持炉内の
   溶湯の温度を前記加熱・保温手段を介して制御する温度
   制御手段を設けたことを特徴とする加圧付加鋳造装置。
5. （５）複数個に分離可能な圧力容器内を、鋳型の載置可
   能な遮断部材によって、加圧源に必要に応じ連通する上
   部高圧室と減圧源に必要に応じ連通する下部低圧室とに
   分割し、前記遮断部材に鋳型を載置したとき該鋳型を通
   してガス体の通過可能な開口を前記遮断部材に設けると
   ともに、前記上部高圧室内に注湯量の制御手段および加
   熱・保温手段を有する溶解炉または保持炉を設け、かつ
   前記上部高圧室内および下部低圧室内の圧力を制御する
   圧力制御手段と、前記溶解炉または保持炉内の溶湯の温
   度を前記加熱・保温手段を介して制御する温度制御手段
   を設けたことを特徴とする加圧付加鋳造装置。
6. （６）請求項の２ないし５のいずれかに記載の加圧付加
   鋳造装置を用いて金属を鋳造するに際し、注湯時は鋳型
   内の圧力を減圧下または加圧下の状態とし、時間経過と
   ともに該鋳型内の圧力を高めて行くことを特徴とする加
   圧付加鋳造方法。