JP4308692B2 - 遠心鋳造装置における受口内面成形用コア - Google Patents

Description

本発明は、遠心鋳造装置における受口内面成形用コアに関する。

ダクタイル鋳鉄管などの鋳鉄管を遠心鋳造するための装置として、図５に示すものが知られている。図５において、１は遠心鋳造金枠で、駆動ローラ２上に水平方向に支持されることで、その軸心３のまわりに高速で回転できるように構成されている。

ダクタイル鋳鉄管はその一端に管胴部よりも大径の受口を有するのが通例であり、これに対応して、金枠１にも、その一端部に、他の部分の内径よりも大径とされた受口形成部４が設けられている。

鋳鉄管の受口の内周面は複雑な形状を呈するのが一般的であり、このような受口の内周面を形成するために、図示のような砂中子すなわちコア５が用いられている（特許文献１、特許文献２）。このコア５は、円筒状に形成されるとともに、その外周に、受口内周の溝を形成するための凹凸部（図示せず）や、受口内周において受口奥側に向けて拡径するテーパ面を形成するための拡径部６が形成されている。そしてコア５は、コアセッタのコアリング７に外ばめされることによってこのコアリング７に支持され、このコアリング７がそのフランジ部８で金枠１に装着されることによって、金枠１の受口形成部４に挿入されて同心状にセットされるように構成されている。

このようにコア５を装着した金枠１をローラ２によって高速で回転させながら、注湯トラフからその内部に溶湯を供給し、これを冷却して凝固させると、図示のように鋳鉄管９が遠心鋳造される。１０は鋳鉄管９の受口であるが、その内面は、コア５の外面形状に応じた複雑な形状で形成される。
特開昭６２-１２４０６０号公報 特開２００１-１５０１１４号公報

遠心鋳造により鋳鉄管９を鋳造した後において、金枠１から鋳鉄管９を取り出す場合には、まず、コアリング７を金枠１の受口形成部４から軸心３の方向に引き離す。このとき、上述のようにコア５は複雑な外面形状を呈しているため、鋳鉄管９の受口１０の内部に残り、コアリング７の引き離しにともなって鋳鉄管９から抜き出すことはできない。このため、その後にコア５を付着させたまま鋳造管８を金枠１から引き出し、そのうえでコア５を破壊することにより受口１０の内部から除去している。したがって、管９を一本製造するたびに一個のコア５が消費されることとなり、コア５の使用が不経済となる問題がある。

このような問題を解決するために、繰り返し使用可能な耐熱金属製のコアを導入することの検討が可能である。しかしながら、その場合には、砂により形成されたコア５と同様に鋳鉄管９の内面形状に対応して複雑な形状となる金属製のコアを、管９を鋳造した後に、この管９の受口１０から支障なく抜き出し可能なようにする工夫が必要である。このため、金属製の筒状のコアを、たとえば周方向に沿って複数に分割された構成として、鋳造時の遠心力により拡径されることで一体化されて正規の形状になるとともに、遠心力が消失したときには正規の形状から縮径することが可能とすれば、好適である。

しかしながら、このような構成であると、拡径されて一体化された分割構造の筒状の金属製のコアの先端部が金枠の奥方に向かって開口した状態となる。このため、遠心鋳造の際に注湯トラフ内を流れる溶湯の湯流れにばらつきが生じた場合などには、金属製の筒状のコアの内部に溶湯が入り込むいわゆる「かぶり」と称される現象が発生することがある。このような溶湯の入り込みがあり、この入り込んだ溶湯が分割構造のコアの内面で凝固すると、コアを縮径させて脱型させることができなくなるという問題がある。

本発明は、上記問題を解決して、反復使用可能な金属製の分割構造のコアの内部に鋳造中に溶湯が入り込むという事故の発生を確実に防止できるようにすることを課題とする。

上記課題を解決するために本発明は、一端に受口を有する管を遠心鋳造するための金枠の受口側の端部に、前記受口の内面を形成するために装着されるコアが、前記金枠の受口側の端部に装着されるフランジ部と、前記フランジ部から前記金枠内における受口奥方へ向けて同軸に配置されるとともに、周方向に沿って複数に分割され、かつ鋳造時の遠心力により拡径されることで正規の形状になるとともに、遠心力が消失したときには正規の形状から縮径することが可能な筒状の分割コア部と、前記分割コア部の内部に設けられた筒状体と、前記筒状体に外ばめされて、この筒状体よりも径方向外側における前記分割コア部の受口奥端側の開口を塞ぐことが可能なつば状体と、を有するようにしたものである。

このような構成であると、分割コア部の内部に設けられた筒状体と、この筒状体に外ばめされて、この筒状体よりも径方向外側における分割コア部の受口奥端側の開口を塞ぐことが可能なつば状体とを有するため、分割コア部の受口奥端側の開口を筒状体とつば部とによって確実に塞ぐことができ、このため、金枠内に供給される溶湯の湯流れにばらつき生じてこの溶湯が金枠の内部で跳ねたような場合でも、この溶湯は、筒状体の内部に入り込むことはあっても分割コア部の内面に付着することはなく、したがって鋳造中に分割コア部の内部に溶湯が入り込むことを確実に防止できる。しかも、一般に金枠は、受口形成部とは反対側の挿口形成部から注湯トラフが挿入されて受口形成部側から溶湯が供給され、この金枠への溶湯の供給状態を、金枠の受口形成部の外側に配置された光学センサによって検知することで、鋳造プロセスの制御を行うことが通例であるが、分割コア部の内部には筒状体が設けられているため、この筒状体によって金枠の内部から受口形成部を超えて受口形成部の外側に至る光路が確保されるため、上記のように鋳造中に分割コア部の内部に溶湯が入り込むことを確実に防止できることに加えて、光学センサによる溶湯の検出を支障なく行うことができる。

図１において、１は遠心鋳造金枠、４はその受口形成部である。受口形成部４の開口の内周には、外開きのテーパ面１５と、テーパ面１５の奥端に続く径方向の奥端面１６とが形成されている。９は、金枠１内への溶湯の供給により形成された鋳鉄管、１０はその受口である。受口１０の内周には、その開口部において外開き状のテーパ面１７が形成されるとともに、このテーパ面１７よりも受口１０の奥側において、受口１０の奥側に向かうにつれて次第に拡径するいわゆる逆テーパ状のテーパ面１８と、受口奥端面１９とが形成されている。

図１〜図４において、２１は、本発明にもとづく受口内面形成用コアである。このコア２１において、２２は耐熱金属により形成された環状のフランジで、金枠１の内周のテーパ面１５に接触されることで、コア２１を金枠１に対し同心状に位置決めさせるための外周テーパ面２３と、この外周テーパ面２３が金枠１のテーパ面１５に接触した状態で金枠１の奥端面１６に押圧されることで、コア２１を金枠に対し軸心方向に位置決めさせるための端面２０とを有する。２４は、フランジ部２２の中央部に形成された空間である。フランジ部２２には、筒状の固定コア部２５が一体に形成されている。この固定コア部２５は、鋳造管９における外開きのテーパ面１７を形成するために用いられる。

フランジ部２２には、固定コア部２５が形成されている面とは反対側の面すなわち金枠１の外側に向いた方の面における、周方向に沿った複数の位置に、それぞれ一対のブラケット２６、２６が、金枠１の軸心方向に突出するように設けられている。そして、これらブラケット２６が配列されているピッチ円の接線の方向に向いた複数の軸２７が、すなわち前記ピッチ円上において金枠１の軸心に垂直な方向に設けられた複数の軸２７が、それぞれ一対のブラケット２６、２６によって支持されている。

２８は、耐熱金属により形成された筒状の分割コア部である。この分割コア部２８は、周方向に沿って複数に分割されて、図４に示されるように、周方向長さの長い長尺分割部２９と、周方向長さの短い短尺分割部３０とが、周方向に沿って交互に配置された構成とされている。

長尺分割部２９と短尺分割部３０とで構成される分割コア部２８は、図１に示すように、鋳鉄管９における外開きのテーパ面１７よりも受口１０の奥側の部分、すなわちテーパ面１７よりも受口１０の奥側における、テーパ面１８を含んだ部分を形成するためのコア形成部３１と、このコア形成部３１と一体に形成されるとともに、コア形成部３１から金枠１の開口側に向けて金枠１の軸心方向に沿って配置されたアーム部３２とを有する。コア形成部３１は、鋳鉄管９の受口１０の奥端面１９を形成するための内フランジ部３３を備える。アーム部３２はＬ字形に形成され、その先端の部分が軸２７により支持されている。すなわち、分割コア部２８のそれぞれの長尺分割部２９および短尺分割部３０は、いずれもアーム部３２を有して軸２７により支持されることで、図１において実線および仮想線で示すように、この軸２７を中心として金枠１の径方向に揺動できるように構成されている。これにより、分割コア部２８は、図１において実線で示す拡径状態すなわち鋳鉄管９の内面を形成するための正規の状態と、図１において仮想線で示す縮径状態とをとることができる。

図４に示すように長尺分割部２９および短尺分割部３０の横断面形状は、いずれも台形状となっている。詳細には、長尺分割部２９は、内周側が上底かつ外周側が下底となる台形状に形成され、また短尺分割部３０は、内周側が下底かつ外周側が上底となる台形状に形成されている。これにより、分割コア部２８の拡径と縮径とを支障なく行えるように構成されている。そして、拡径して正規の状態となったときには、それぞれの長尺分割部２９と短尺分割部３０とが周方向の隙間なく接するような横断面形状とされている。

また分割コア部２８は、図１に示すように、正規の状態に拡径したときに固定コア部２５の先端に接することが可能なように構成されている。これにより、固定コア部２５と分割コア部２８とが相互に位置決めされて、鋳鉄管９の受口１０の内面を正しく鋳造できるようにされている。

フランジ部２２には、このフランジ部２２の位置から金枠１の外側に向けて突出する金属製の環状のコアリング３５が、同心状に取り付けられている。３６は、固定ボルトである。コアリング３５には、このコアリング３５がフランジ部２２に取り付けられるときにブラケット２６や軸２７や分割コア部２８のアーム部３２との干渉を避けるための切欠部３７が形成されている。コアリング３５の中央部にはスリーブ３８が同心状に形成されており、このスリーブ３８は軸受部３９によって図外のコアセッタに回転自在に支持される。またコアリング３５は外周フランジ３４を有し、この外周フランジ３４が上記のコアセッタによって金枠１の軸心方向に押されることで、鋳造時にコア２１の全体が金枠１に押圧状態で装着される。スリーブ３８は、その内部に空間４０を有する。

図１および図２において、４１は筒状体で、内部に空間４２を有するとともに、金枠１の中心部においてその軸心方向に配置され、その基端部４３がコアリング３５のスリーブ３８に同心状に内ばめされてボルト４４により固定されている。この筒状体４１は、その本体部４５が分割コア部２８の内部に配置されるとともに、その先端部４６が、分割コア部２８の先端の内フランジ部３３よりも金枠１の奥側の位置に突出している。このように筒状体４１が設けられることで、分割コア部２８は、図１において仮想線で示すように内フランジ部３３の内周端がこの筒状体４１に当たる位置に達するまで縮径することが可能である。

筒状体４１の先端部４６の外周には外ねじ４７が形成されている。この外ねじ４７には、環状の金属製のカバー４８がねじ合わされている。このカバー４８は、筒状体４１からつば状に突出するとともに、その外周端が、拡径したときの分割コア部２８の内フランジ部３３の内周端よりも外周側に位置することで、内フランジ部３３の内周と筒状体４１の外周との間を、すなわち拡径したときの分割コア部２８における金枠１の奥側の開口を、塞ぐことができるように構成されている。４９は金属製のナットで、同様に外ねじ４７にねじ合わされることで、カバー４８を軸心方向に沿った所定の位置にダブルナットで固定できるように構成されている。カバー４８の外周には、金枠１の受口形成部４へ溶湯が流れ込むときに支障が生じないように、分割コア部２８に対応した部分から筒状体４１の先端側に向かうにつれて次第に縮径するテーパ面５０が形成されている。

このような構成のコア２１を用いて、金枠１により鋳鉄管９を遠心鋳造する際には、まず、金枠１に未装着の状態のコア２１の分割コア部２８を適当なジグなどを用いて拡径したうえで、その外周面に塗型材を塗布する。

次に分割コア部２８の拡径状態を解いて、コア２１をコアセッタにより金枠１に装着する。そして、金枠１を軸心まわりに高速で回転させると、コア２１も一体に回転し、分割コア部２８は遠心力によって図１に示すように正規の形状に拡径する。そこで、この状態を保ちながら、金枠１の挿口形成部から注湯トラフを受口形成部４の近傍まで挿入して、この注湯トラフの先端から金枠１の内周へ溶湯を供給する。

このとき、図１に示すように光センサ５１を設け、この光センサ５１によって、コアリング３５のスリーブ３８の内部の空間４０と、筒状体４１の内部の空間４２とを通して、金枠１の外部から溶湯の供給状態を検知とすることで、鋳造プロセスを適正に制御することができる。しかも、このようにコア２１の内部の空間３８、４２によって光センサ５１への光路が確保されることになるため、金枠１の端部に複雑な構成のコア２１を装着したものでありながら、光センサ５１による溶湯の検出を支障なく行うことができる。

金枠１の受口形成部４に供給された溶湯は、金枠１の内周とコア２１の外周との間に形成される空間の内部に遠心力によって入り込み、これによって鋳鉄管９の受口１０が形成される。このとき、注湯トラフ内を流れる溶湯の湯流れにばらつきが生じて、この溶湯が金枠１の内部で跳ねたような場合であっても、カバー４８によって、分割コア部２８の内フランジ部３３の内周と筒状体４１の外周との間すなわち分割コア部２８における金枠１の奥側の開口が塞がれているため、この分割コア部２８の内部に溶湯が入り込むことを確実に防止できる。

このため、入り込んだ溶湯が凝固することにより分割コア部２８の縮径が阻害されるような事態の発生を防止することができる。なお、場合によっては、筒状体４１の内部に溶湯が入り込んで凝固することもあり得るが、そのようになっても特に問題は生じない。

注湯作業による鋳鉄管９の鋳造が完了したなら、金枠１の回転を停止させる。すると、分割コア部２８は重力やその他の作用によって縮径可能となっており、これを縮径させることによって、いわゆる逆テーパ状のテーパ面１８を有する鋳鉄管９からコア２１を容易に抜き出して金枠１から取り外すことができる。

本発明の実施の形態の遠心鋳造装置における受口内面成形用コアの断面図である。 図１における受口内面成形用コアの斜視図である。 図２の受口内面成形用コアの背面図である。 図２のコアにおける筒状体を作画せずに、分割コア部の詳細を示した斜視図である。 従来の遠心鋳造装置における受口内面成形用コアの概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 遠心鋳造金枠
４ 受口形成部
９ 鋳鉄管
１０ 受口
２１ 受口内面形成用コア
２２ フランジ部
２８ 分割コア部
４１ 筒状体
４８ カバー

Claims (1)

1. 一端に受口を有する管を遠心鋳造するための金枠の受口側の端部に、前記受口の内面を形成するために装着されるコアであって、
   前記金枠の受口側の端部に装着されるフランジ部と、
   前記フランジ部から前記金枠内における受口奥方へ向けて同軸に配置されるとともに、周方向に沿って複数に分割され、かつ鋳造時の遠心力により拡径されることで正規の形状になるとともに、遠心力が消失したときには正規の形状から縮径することが可能な筒状の分割コア部と、
   前記分割コア部の内部に設けられた筒状体と、
   前記筒状体に外ばめされて、この筒状体よりも径方向外側における前記分割コア部の受口奥端側の開口を塞ぐことが可能なつば状体と、
   を有することを特徴とする遠心鋳造装置における受口内面成形用コア。

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