JPH0350619B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、合金を含む金沿の溶融および鋳造
の方法と装置に関する。
従来の鋳造方法は、以下のとおりである。
() 溶融炉(るつぼ)などにより金属を溶融
し、炉をかたむけて湯を注出する;
() 湯を鋳造部へ受といなどを介し送る;
() 鋳型へ湯を流しこんで鋳造。
このような工程で、()の工程は省略され、
湯は炉から直かに鋳型へ流しこまれる場合もあ
る。
あまり用いられない方法であるが、湯をひしや
くなどにより、圧力ベツセル内の炉またはるつぼ
へ注入し、ガス加圧により湯を管路から上方位置
の鋳型へ入れる低圧鋳造方法も知られている。こ
の方法は、湯を押し上げるので、注入時に発生す
る乱流の問題が生ぜず、良質の鋳造品が得られ
る。湯の注出、注入時において乱流が発生する
と、アルミニウム、マグネシウムなどが多量に含
有された金属の場合、酸化作用が生じ、酸化物の
除去が難かしいため、高品質の鋳造品は得られな
い。
前記した公知の方法の場合、炉などから鋳造ス
テーシヨンへ流下する湯は、流路の落差により流
下されるものであるが、この落差の範囲が0.5メ
ートルから数メートルに達しており、流速も早
く、湯の流れが激しくなり、乱流、かくはん流の
状態になる。
また、金属を鋳型直結の炉などで溶融し、鋳型
へ圧送する方法は、湯の乱流がないため、酸化性
の合金の鋳造に適し、良質の鋳造品が得られる。
しかし、この方法は、バツチ生産のため、生産性
に劣る。また、流れる行からの脱泡処理などの処
理は、湯中に不純物が混入するおそれがあり、こ
れを除く中間手段が必要となるが、これには、き
わめて長い除去処理時間がかかり、鋳造操作の生
産能率が大幅にダウンする。
このように、公知の方法は、能率よく良質の鋳
造品を得ることが難かしい。
前記した問題を解決する試みとして、ジエイ・
キヤンベルにより「アルミ合金鋳造の生産」と題
しての論文が「エンジニアリング」1981年3月、
No.3、Vol.221に発表されている。これによると、
炉からの湯は、鋳造部へ流下され、ポンプにより
鋳型へ押し上げて鋳造するようになつているが、
満足すべき結果は得られていない。
そこで、この発明は、従来技術により解決でき
なかつた湯の乱流、これによる酸化の問題を解決
し、酸化しやすい金属を用いても高品質の鋳造品
が高能率により鋳造できるようにした方法と装置
を提供することを目的とする。
この発明によれば、炉などから鋳造部へ向けて
流下する湯の流れは、きわめて穏やかとなり、乱
流が発生しない。
この説明において、激しい乱流または乱流と
は、金属に酸化物が多量に生ずるような流れを指
すものである。湯の流路における落差が200mmま
たは、これをこすと、酸化物の発生量が増え、鋳
造品の品質は著しく低下する。また、落差が200
mmまたは、これ以下であると、酸化作用は発生す
るが、許容できる最低の品質は確保できる。さら
に、落差が100mmになると、品質の低下は、ある
程度喰い止められ、落差が50mm内外になると、品
質の低下を招く酸化現象がなく、高品質の鋳造品
が得られる。
この発明は、金属を溶融炉において溶融し、溶
融金属を溶融炉から鋳造部へ重力を利用して流
し、鋳造部において溶融金属を鋳型へポンプによ
り圧送する工程からなり、溶融金属を溶融炉から
鋳造部へ流すに当り、溶融炉の注出部分における
溶融金属の最高水位と鋳造部における溶融金属の
最高水位との落差が激しい乱流を生じない程度の
距離になつていることを特徴とする金属の溶融お
よび鋳造方法を要旨とする。
また、この発明は、溶融炉、鋳造部、鋳造部か
ら溶融金属を鋳型へ送るポンプ、溶融炉から溶融
金属を鋳造部へ重力により流す手段を備え、溶融
金属は前記各部の落差を利用して流下させる構成
からなり、前記落差は流下する溶融金属に激しい
乱流が生じない程度のものになつている金属の溶
融、鋳造装置の点をも要旨とする。
この発明において、受といは、鋳造部における
湯の最下水位よりも下にあつて、鋳造操作中は、
湯が常に受といに存在しているようにすることが
できる。
また、受といの底面を鋳造部における湯の最下
水位よりも上にして、炉から湯が継続して供給さ
れない限り、空となるようにすることもできる。
受といは、下流、すなわち、鋳造部に向け、傾
斜または下向きにカーブしていてもよい。
受といを下向きにカーブさせた場合、上流側の
カーブが下流側よりも急になつており、下流側で
は、水平または、ゆるくカーブさせ、湯の流速を
おそくさせ、湯の乱流を防ぐこともできる。
鋳造部にためられた湯は、電磁ポンプや空気圧
方式のポンプにより鋳型へ圧送する。これらのポ
ンプには、可動部分がないため、湯の圧送に乱流
が生ずることはない。
鋳造部の所定のレベルで湯がたまるように、鋳
造部に貯留炉のような構造を付設することもでき
る。この貯留炉は、鋳造部の一部を構成する。
貯留炉の表面積を大きくすれば、多くの鋳造品
を鋳造でき、溶融炉と鋳造部との落差がひろがる
のを防ぐため、湯を炉から再注湯して鋳造部の湯
の水位を上げる必要がなくなる。さらに、このよ
うな再注湯を行なわなくてもすむため、再注湯の
ため中断せざるを得ない鋳造操作を中断させずに
すみ、生産性を大幅に向上できる。
前記した湯の流路中にフイルター装置を設け、
例えば、受といや受といと鋳造部との間に設け、
これにより、鋳造部へ流下する湯の不純物を除去
できるようにすることも、この発明によつて可能
となる。
この発明によれば、鋳造する金属に対する処
理、例えば、脱泡、脱ガス、フラキシング、微粒
子化、合金化などの前処理は、すべて溶融炉中に
おいて行ない、このような処理によつて発生した
不純物を前記フイルター装置により除去し、ピユ
アな湯での鋳造が可能となる。そして、鋳造部へ
流れこむ湯は、すべてクリーンなものであるか
ら、鋳造部もクリーンな状態に保たれ、わずらわ
しい保守の問題から解放される。
溶融炉に設けた注出口(リツプ)は、溶融炉を
傾けて湯と受といに流すようになつており、ま
た、受といがない場合には、直かに湯を鋳造部へ
流すようになつているから、湯の注出における落
差を縮めることができ、品質の低下を招かない。
この発明によれば、溶融装置として、ふく射加
熱手段のルーフをもつた傾斜炉床を用いることが
でき、この場合には、金属インゴツトまたはスク
ラツプを炉床上で溶融し、受といを介し、または
介さずに鋳造部へ流下させる。この場合には、受
といの下流端を鋳造部に近づけることにより湯の
落差を短かくし、また、受といのないときには、
炉床の下流端の流出部を鋳造部にもぐらせること
により、大気中を通つて湯を流下させずに供給す
ることができる。
溶融炉は、複数基並設することができ、それぞ
れ別個の受といにより、または多岐管状の受とい
により鋳造部と連通させることもでき、また、受
といを介さずに、さらにフイルター装置を介し、
または介さずに、炉と鋳造部とを直結できる。
溶融炉などの加熱は、電気エネルギーを使用
し、これにより、油焚きの加熱により生ずる水蒸
気の発生による湯の表面酸化および水素ガスの発
生などを防止できる。この電気エネルギーは、装
置に設けられた加熱手段、ポンプ、フイルター装
置などの駆動エネルギーとなる。
金属溶融においては、乱流が湯に発生しないよ
うにすることが好ましい。したがつて炉(るつ
ぼ)には、電熱線を囲設したり、誘電加熱手段に
より加熱してもよい(るつぼは、導電性とする)。
溶融後の湯に乱流が発生しないようにし、ゆる
やかな流れで鋳造部へ送り、鋳型にもゆるやかに
注入し、鋳巣の発生を防ぎ、組織の緻密化を図る
ことができる。
この発明は、すべての金属の鋳造、とりわけ非
鉄金属、例えば、アルミニウム、マグネシウム、
これらの合金の鋳造に最適である。
アルミ合金鋳造品(例えば、Al−7Si−0.5Mg
タイプ)の空孔率は、1vol.%(0.5から2vol.%の
範囲がある)から悪くとも0.1vol%、通常、0.01
〜0.001vol%へ減少させることができる。
この発明による鋳造品は、砂、酸化物、酸化膜
などの不良因子を含まない。砂粒子や酸化物粒子
が含まれていると、型などの磨耗の原因となる
が、この発明による鋳造方法であると、型その他
の工具の寿命を長くすることができる。酸化膜の
発生は、鋳造品の液密性を低下させ、機械強度、
耐久性を低下させる。この発明による鋳造品は、
伸長試験により測定した結果、強度が少なくとも
20%向上した。
この発明によれば、鋳造品の品質は高く、生産
性も高い。高品質の鋳型と適正な合金組成であれ
ば、この発明による鋳造品は、マスプロダクシヨ
ンの状態で鋳造できる。
下記組成のアルミ合金の鋳造をこの発明により
行なつた処、予期されなかつた好結果が得られ
た。
Si 10.0〜11.5
Cu 2.5〜4.0
Mg 0.3〜0.6
Fe 0〜0.8
Mn 0〜0.4
Ni 0〜0.3
Zn 0〜3.0
Pb 0〜0.2
Sn 0〜0.1
Ti 0〜0.08
Cr 0〜0.05
通常の付随物 0〜0.09(各々について)
アルミニウム バランス
シリコン、銅、マグネシウムの含有量は、下記
のとおり;
Si 10.5〜11.5
Cu 2.5〜3.5
Mg 0.3〜0.5
合金は熱処理されても良い。例えば、190℃〜
210℃に1〜8時間保持する時効処理、あるいは
490℃〜510℃に1〜8時間保持する溶体化熱処理
の後、水またはポリマーによる焼入れ、および
190℃〜210℃に1〜8時間保持する時効処理等の
熱処理が行われる。
前記合金は、つぎのような機械特性を有してい
る。
【表】
前記において、1は、“鋳造のみ”、2は、“時
効処理”、3は、“溶体化熱処理、焼き入れおよび
時効処理”されたものである。
この発明によれば、前記組成の合金を鋳造して
高品質のものが得られる。
第二級アルミ合金の鋳造コストは、スクラツプ
を用いた鋳造と同じ低コストとなつた。最低コス
トとする合金組成は、下記のとおりである。
Si 6.0〜7.0
Cu 1.5
Mg 0.5〜1.0
Fe 0.7
Mn 0.3
Ni 0.15
Zn 1.5
Pb 0.2
Sn 0.1
Ti 0.04〜0.05
Cr 0.02〜0.05
P 20ppm
この発明による合金組成は、最低コストで鋳造
できる前記合金組成と実質的に同じになつてい
る。この発明による合金の主要成分は、鋳造に適
したシリコン、銅、マグネシウムで、マグネシウ
ムは熱処理により強化する。
時効効果をあげるには、銅は、約2.5%以上と
するが、3.5〜4%コンテント以上になると、鋳
造性が悪くなり、鋳巣、収縮などが発生する。
強度保持のためには、マグネシウムのコンテン
トを0.3〜0.5%とする。これ以下であると、強度
不足となり、これ以上であると、強度が低下し、
延性がなくなり、もろくなる。
チタニウムは、アルミ合金の機械特性を向上さ
せるが、0.08%以上になると有害となる。
良好な鋳造性を得るには、合金は共融性をもつ
ことが望ましく、フリージング範囲がゼロまた
は、せまくなることができる。この理由は、下記
のとりである。
(a) 低温鋳造、水素ガスの抑止、酸化および金属
ロスの防止、鋳型内のフリージングレートの引
上げによる生産性の向上;
(b) 流動性の向上、高温鋳造によらない広範囲に
わたる薄い鋳造部分の形成;
(c) 共融合金による固化のスキン層形成による表
面のスキン化、これによる液密性、耐圧性の確
保。この点は、自動車部品にとり最適。鋳巣部
分を鋳造体の奥部に集中化と鋳巣部分の除去可
能化。高品質の鋳造品の鋳造。
この発明によれば、合金における銅コンテント
は、2.5〜4%、シリコンは10〜11.5%(共融性
の付与)である。シリコン含量が高いと、機械特
性を損じる。以上により、きわめてすぐれた鋳造
性が得られる。
つぎに、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。
図示のように、装置は、溶融炉10を備えてい
る。この溶融炉は、一般に用いられている注ぎ口
12がついたもので、傾けることにより注ぎ口1
2から溶融金属を注ぎ出すようになつている。溶
融金属M耐火れんがなどのライニング13内に溶
融状態で保たれており、前記炉はインダクシヨン
コイル15により電気加熱され、炉の外側にはス
チールケース14が囲設してあり、絶縁リツド1
6により施蓋されている。
注ぎ口12から鋳造部20までとい状の受とい
17が設けてある。この受といは、セラミツク製
であり、電熱体19を備えたリツド18を有して
いる。鋳造部20は、電熱体22を備えたリツド
21が設けられた炉であり、例えば1トンの容量
をもつた大型のものである。その形状は、平面方
形であり、炉床23が受とい17に向い上り傾斜
になつている。
受とい17と炉床23の口との間には、フイル
ターボツクス24フイルターボツクス24の両側
面にかけて、せき27が設けてあり、その底辺2
8は、前記ボツクスの底部29よりも離れてい
る。せき27とフイルターボツクスの下流側端壁
31との間に、耐熱、耐火性の多孔質材からなる
フイルター30が配置してあり、該フイルターは
交換自由になつている。
鋳造部20には、ポンプ32が設けてあり、ポ
ンプの吸上口33は、鋳造部20内の溶融金属中
に浸されており、吸上管34が上部に位置する鋳
型35に達している。
鋳造作業時においては、溶融金属(以下、「湯」
という)はポンプ32により鋳型へ送られるの
で、鋳造部20の湯のレベルL2は最高レベル
(水位)L2maxから最下位L2minへ落ちる。炉1
0により溶融された湯Mは、受とい17へ注出さ
れ、フイルター30を通つて鋳造部20へ達し、
鋳造部20の湯の水位L2が最高水位L2maxと最
下水位L2minの間になるよう保たれる。受とい1
7の湯の水位L1は、水位L2、フイルターボツク
スの水位L3と同じに保たれる。炉10を傾ける
軸11の位置によつて、炉10から注出される湯
の水位は、最下水位より100mm高くなつており、
最下水位L1min〜L3minが所定の最下位になつた
とき、湯は、100mmの落差をもつて注出される。
この100mmの落差は、最高200mmまですることが
できるが、あまり好ましいことではない。
鋳造部20は、比較的大きな容積であることに
より、湯の水位L1〜L3は、炉10の軸11より
も約50mm低いレベルにおいて約±50mmの範囲に保
持でき、ポンプ32により湯を鋳型35にポンプ
アツプしても前記水位L1〜L3が前記範囲から外
れないようになつている。実施例においては、鋳
造部20の容量が1トンであり、一注出により鋳
型20基(10キロ容量)へ湯を供給でき、鋳造部を
炉10から再注湯する必要性が生ずる前に、落差
が最下よりも50mm以上、最高よりも50mm以下にす
ることができる。この発明の実施例においては、
再注湯が必要となる前に、約1.5時間の自動車エ
ンジンシリンダヘツドの鋳造が完了できる。炉1
0から鋳造部を再注湯するには、鋳造作業を中断
する必要はない。
前記した実施例によれば、高能率で連続的に鋳
造を行なえるもので、湯の乱流および、その悪影
響をなくすことができ、良品質の鋳造品が得られ
る。これは、炉の注出口12から外気中を通つて
受とい17へ流出するときの落差が比較的短かい
からで、例えば、前記したように湯の注出落差は
100mm、最高でも200mmであり、このような短かい
落差では、大気に接触する時間が短かく、酸化物
の発生も少なく、発生した酸化物はフイルター3
0により除去できる。前記したように、フイルタ
ー30のエレメントは、交換できるので、必要に
応じ交換すればよく、例えば約100トンの鋳造ご
とに換えればよい。
前記実施例においては、ポンプ22には、ニユ
ウマチツクのポンプが使用されているが、電磁型
その他のものでもよく、いずれの場合でも湯は大
気に触れずに乱流せずに鋳型へ送られる。
溶融炉10としては、図示の構造のほか、他の
適当なものを用いることができ、例えば、傾斜炉
床型のものでもよい。この場合には、炉床が受と
いの湯の最下水位L1minにまで達しているから、
炉床のインゴツトまたはスクラツプは融けて受と
いを流れ、大気中を流れ落ちない。また、場合に
よつては、炉床を湯の最下水位まで延ばさず、そ
の手前で終るようにしても落差は、きわめて短か
いから、激しい乱流は生じない。
溶融炉を複数基使用し、それぞれの受とい、ま
たは多岐状の受といにより湯を鋳造部へ供給して
もよい。さらに、溶融炉からフイルターを介して
湯を鋳造部へ直かに供給してもよい。
第1図に示したように、受とい17の底面B
は、炉から供給される湯の最下水位L2よりも下
方にあり、したがつて、受とい17には、鋳造操
作中、常に湯が満たされている。
しかしながら、第2図に示すように、受とい1
7aの底面Bbを最下水位L2(鋳造部20aにお
ける湯の最下水位)より高くしてもよい。この場
合には、炉10から湯がバツチ式に注入されたと
すると、受といは一バツチの湯の注入後に空とな
る。
第3図に示した例では、受とい17bの底面b
は下流方向へ傾斜しており、該底面は最下水位
L2min(鋳造部20bにおけるもの)より上にあ
り、また、第4図に示すように底面Bcの一部が
最下水位L2minより上にあるようにしてもよい。
さらに受とい17dの底面Bdを第5図に示す
ように下流方向へ湾曲させ、溶融炉から注出され
る湯をゆるやかな湾曲面で受け、湯の出口部分を
水平とし、湯の流速をおそくさせて鋳造部へ流入
させるようにしてもよい。この場合における受と
い17dの出口は、第5図に示すように鋳造部20
dの湯の最下水位L2minよりも上にあり、また、
第6図に示す例では、鋳造部20eの前記最下水
位L2minより下にある。
この発明による方法と装置は、例えば鉛、ビス
マス、すずなどの低融点合金、マグネシウム、ア
ルミニウムなどの中間融点合金、銅、アルミニウ
ム−ブロンズ、鋳鉄などの高融点合金の鋳造に適
している。スチールもまた、この発明方法と装置
により鋳造できるが、それには高価な耐火材を必
要とする。
前記したこの発明方法と装置により、前記組成
のアルミニウム合金を鋳造した結果、予期されな
かつた好結果が得られた。
下記組成の合金がテストされた。
【表】
この合金は、きわめて鋳造性にすぐれ、3mmの
薄いウエブを有し、重量バランスがよく、組織が
密(0.01容積%以下の孔分布)のシリンダヘツド
が鋳造できた。この鋳造温度は、630℃以下で、
溶融エネルギーが節約でき、湯の表面の酸化も少
なく、ほとんど問題が生じなかつた。
前記合金における多量のZnと、比較的高いレ
ベルPb、Snに対する許容度は、注目に値する。
下記する方法による砂型鋳造における合金の研
削仕上に対する適合性もきわめて満足すべきもの
である。0.3mmの表面仕上は、ダイヤモンド工具
により一回の研削でよく、ALAR;軽合金精練
協会(The Association of Light Alloy
Refiners)/LMFA;軽金属仕上機械協会
(Light Metal Finishers Association)研削分類
1982のクラスBに該当する。クラツキングなどに
よるエツジ部分の破損もなく、エツジ部分はシヤ
ープで、徐々に摩耗する。
前記合金によるDTD砂型鋳造のバーのテスト
が下記の方法により行なわれ、表1のとおりの特
性が得られた。表1の“Cosalloy2”の項には、
その(1)に試料のバーを鋳造のみした特性を、(2)に
は205℃に2時間保持して時効させた時の特性、
(3)には510℃に1時間保持して溶体化熱処理した
後、焼き入れし、さらに205℃に8時間保持して
時効させた時の特性をそれぞれ示してある。
また、表1には、ブリテイツシユ・スタンダー
ドBS1490におけるLM13(Al以外の主組成;10.0
−13.0%Si、0.7−1.5%Cu、0.8−1.5%Mg)、
LM27(Al以外の主組成;6.0−8.0%Si、1.5−2.5
%Cu、0.2−0.6%Mn)、LM21(Al以外の主組
成;5.0−7.0%Si、3.0−5.0%Cu、0.1−0.3%Mg、
0.2−0.6%Mn)、LM4(Al以外の主組成;4.0−6.0
%Si、2.0−4.0%Cu、0.2−0.6%Mn)として知ら
れているSi、Cu、Mg合金それぞれによるDTD
砂型鋳造の試料(バー)の機械特性も示されてい
る。
表1は、また、LM2(Al以外の主組成;9.0−
11.5%Si、0.7−2.5%Cu)、LM24(Al以外の主組
成;7.5−9.5%Si、3.0−4.0%Cu)、LM26(Al以
外の主組成;8.5−10.5%Si、2.0−4.0%Cu、0.5−
1.5%Mg)として知られているSi、Cu、Mg合金
(これらは、圧力ダイキヤストおよび重量ダイキ
ヤストのみに適用される合金)によるDTDチル
テスト鋳造バーの機械特性も示す。
【表】
前記の表から明らかなように、砂型鋳造による
前記合金が得た結果に近づいているものは、僅か
にチル鋳造の試料(バー)のみである。前記合金
についての表1のテスト結果は、ソジウム、スト
ロンチウムなどのアルカリまたはアルカリ土類金
属を用いて鋳造物のシリコン粒子サイズを細かに
した処理により得られたものである。この処理
は、調節に難があるが、強度、耐久度の向上に役
立つ。表1に示された公知の合金の特性は、この
面倒な信頼性に欠ける方法により得られたもので
ある。前記合金の特性は、そのような手段をとら
ずに達成されたもので、きわめて信頼性が高く、
処理しやすく、安価なものである。
前記の合金は、手を加えることにより、さらに
すぐれた特性が得られる。
表2は、以下のとおりのテスト結果を示すもの
である。
グループ1;
DTDテストバーをジルコン砂型鋳造により得
た。
第1項のa()Cosalloy2 −鋳造のみ
第1項のa()Cosalloy2 −時効処理
第1項のb()LM25 −鋳造のみ
第1項のb()LM25
−溶体化熱処理・時効処理
グループ2;
DTDテストバーをジルコン砂型によるダイキ
ヤスト(湯は人手で注型)により得た。
第2項のa()Cosalloy −鋳造のみ
第2項のa()Cosalloy −時効処理
第2項のb()LM25 −鋳造のみ
第2項のb()LM25
−溶体化熱処理・時効処理
グループ3;
DTDテストバーをシリカ砂型によるダイキヤ
スト(湯は人手で注型)により得た。
第3項のa()Cosalloy2 −鋳造のみ
第3項のa()Cosalloy2 −時効処理
第3項のb()LM25 −鋳造のみ
第3項のb()LM25
−溶体化熱処理・時効処理
すべてのグループにおいて、Cosalloy2は200
℃、4時間の時効処理が行われ、LM25は530℃、
12時間の溶体化熱処理、ポリマー焼き入れ、190
℃、2時間の時効処理が行われた。
表2の結果は、多数のテストの平均であり、ク
ループ1のテストにおいては、3〜4%以下のの
例外があつた。
グループ2、3のテストは、常法の砂型鋳造技
術に模して行なわれ、10%に達する例外が観察さ
れた。グループ2、3の数字は、変化に富んでい
るため、きわめて注意して行なわれたテストの平
均値であり、人手による鋳造での最良の結果を示
す。
【表】
これらの数字は、つぎのことを示す。
(a) グループ1の数字をグループ2、3のものと
比較すると、従来の方法に較べ、この発明方法
は、かなりすぐれた特性が得られる。
(b) 第1項a()();第2項a()();
第
3項a()()の数字を他のものと比較する
と、公知の合金よりも前記した合金の特性は、
かなりすぐれている。
(c) 第1項a()()の数字を他のものと比較
すると、前記した合金と方法、装置を用いて得
られる特性は、きわめてすぐれている。
この発明による合金のテストバーと、LM25合
金のテストバーとは、前記した方法、装置を用い
て得られたものである。
この明細書において、組成は重量%により示さ
れている。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates to a method and apparatus for melting and casting metal alloys. The conventional casting method is as follows. () Melt metal in a melting furnace (crucible), tilt the furnace and pour out the hot water; () Send the hot water to the casting department via a receiver, etc.; () Cast the hot metal by pouring it into a mold. In such a process, the steps in parentheses are omitted,
In some cases, hot water is poured directly from the furnace into the mold. Although it is a less commonly used method, a low-pressure casting method is also known, in which hot water is poured into a furnace or crucible in a pressure vessel by pressing, and the hot water is then forced through a pipe into a mold located above using gas pressure. . Since this method pushes up the hot water, the problem of turbulence that occurs during pouring does not occur, and high-quality castings are obtained. If turbulence occurs when pouring or pouring hot water, metals containing large amounts of aluminum, magnesium, etc. will undergo oxidation, making it difficult to remove the oxides, making it difficult to obtain high-quality cast products. do not have. In the case of the above-mentioned known method, the hot water flowing from the furnace etc. to the casting station is caused to flow down by the head of the flow path, but this head ranges from 0.5 meters to several meters, and the flow rate is fast. , the flow of hot water becomes violent, creating a turbulent, stirring flow. In addition, the method of melting metal in a furnace directly connected to the mold and pumping it into the mold is suitable for casting oxidizing alloys because there is no turbulence of hot water, and high-quality cast products can be obtained.
However, this method is inferior in productivity due to batch production. In addition, processes such as degassing from the flowing line may introduce impurities into the hot water, and intermediate means are required to remove these impurities, but this requires an extremely long removal process time, and the casting process production efficiency will be significantly reduced. As described above, it is difficult to efficiently obtain high-quality cast products using known methods. In an attempt to solve the above-mentioned problems, G.I.
A paper entitled "Production of Aluminum Alloy Castings" by Campbell was published in "Engineering" in March 1981.
Published in No.3, Vol.221. according to this,
The hot water from the furnace flows down to the casting department and is pumped up into the mold for casting.
No satisfactory results have been obtained. Therefore, this invention solves the problem of hot water turbulence and oxidation caused by it, which could not be solved by conventional techniques, and makes it possible to cast high-quality cast products with high efficiency even when using metals that are easily oxidized. and equipment. According to this invention, the flow of hot water flowing down from the furnace or the like toward the casting section is extremely gentle, and no turbulence occurs. In this discussion, highly turbulent or turbulent flow refers to flows that result in large amounts of oxides on metals. If the head in the hot water flow path is 200 mm or more, the amount of oxides generated will increase and the quality of the casting will deteriorate significantly. Also, the head is 200
mm or less, oxidation occurs, but the minimum acceptable quality can be ensured. Furthermore, when the head is 100 mm, the deterioration in quality is prevented to some extent, and when the head is around 50 mm, there is no oxidation phenomenon that causes quality deterioration, and high-quality cast products can be obtained. This invention consists of a process of melting metal in a melting furnace, flowing the molten metal from the melting furnace to a casting section using gravity, and pumping the molten metal to a mold in the casting section, and transferring the molten metal from the melting furnace. When flowing into the casting section, the height difference between the highest water level of the molten metal in the pouring section of the melting furnace and the highest water level of the molten metal in the casting section is such a distance as to not cause severe turbulence. The main subject is metal melting and casting methods. Further, the present invention includes a melting furnace, a casting section, a pump for sending molten metal from the casting section to the mold, and means for flowing the molten metal from the melting furnace to the casting section by gravity, and the molten metal is transported by using the head difference between the respective sections. Another gist of the present invention is a metal melting and casting apparatus which has a configuration in which the metal is allowed to flow down, and the head is such that severe turbulence does not occur in the flowing molten metal. In this invention, the receiver is located below the lowest water level of the hot water in the casting section, and during the casting operation,
It is possible to ensure that hot water is always present in the basin. Alternatively, the bottom of the basin may be placed above the lowest level of hot water in the casting section, so that it remains empty unless hot water is continuously supplied from the furnace. The channel may be sloped or curved downwards, ie towards the casting section. When the tray is curved downward, the curve on the upstream side is steeper than the downstream side, and the downstream side should be horizontal or gently curved to slow the flow rate of hot water and prevent turbulent flow of hot water. You can also do it. The hot water stored in the casting section is pumped to the mold using an electromagnetic pump or a pneumatic pump. These pumps have no moving parts, so there is no turbulence in the pumping of hot water. A storage furnace-like structure can also be attached to the casting section so that hot water accumulates at a predetermined level in the casting section. This storage furnace constitutes a part of the casting section. If the surface area of the storage furnace is increased, more castings can be cast, and in order to prevent the gap between the melting furnace and the casting section from widening, it is necessary to re-inject hot water from the furnace to raise the water level in the casting section. disappears. Furthermore, since there is no need to perform such re-pouring, there is no need to interrupt the casting operation, which must be interrupted for re-pouring, and productivity can be greatly improved. A filter device is provided in the hot water flow path,
For example, it is installed between the receiver or the receiver and the casting part,
As a result, the present invention also makes it possible to remove impurities from the hot water flowing down to the casting section. According to this invention, all pretreatments for the metal to be cast, such as defoaming, degassing, fluxing, atomization, and alloying, are performed in a melting furnace, and impurities generated by such treatments are removed. is removed by the filter device, making it possible to cast with pure hot water. Since all the hot water that flows into the casting section is clean, the casting section is also kept in a clean state, freeing you from troublesome maintenance problems. The spout (rip) installed in the melting furnace is designed to allow the melt to flow into a receiver by tilting the melting furnace, or to allow the hot water to flow directly into the casting section if there is no receiver. Because it is smooth, the difference in head when pouring hot water can be reduced, and quality does not deteriorate. According to the invention, an inclined hearth with a roof of radiation heating means can be used as the melting device, in which case the metal ingots or scraps are melted on the hearth and passed through a receiver or through a It flows down to the casting part without any problem. In this case, the head of the hot water can be shortened by bringing the downstream end of the pan closer to the casting part, and when there is no pan,
By passing the outflow part at the downstream end of the hearth into the casting part, hot water can be supplied without flowing down through the atmosphere. A plurality of melting furnaces can be installed in parallel, and they can be communicated with the casting section through separate pipes or manifold pipes, or they can be connected to the casting section without using a pipe or via a filter device. ,
Alternatively, the furnace and the casting section can be directly connected without intervening. Heating in a melting furnace uses electrical energy, which prevents surface oxidation of hot water and generation of hydrogen gas due to the generation of water vapor caused by oil-fired heating. This electrical energy serves as driving energy for heating means, pumps, filter devices, etc. provided in the device. In metal melting, it is preferable to prevent turbulence from occurring in the hot water. Therefore, the furnace (crucible) may be surrounded by heating wires or may be heated by dielectric heating means (the crucible is electrically conductive). By preventing the occurrence of turbulence in the melted hot water, sending it in a gentle flow to the casting department, and slowly injecting it into the mold, it is possible to prevent the formation of blowholes and to make the structure denser. This invention applies to castings of all metals, especially non-ferrous metals such as aluminum, magnesium,
These alloys are ideal for casting. Aluminum alloy castings (e.g. Al-7Si-0.5Mg
type) porosity ranges from 1 vol.% (with a range of 0.5 to 2 vol.%) to at least 0.1 vol.%, typically 0.01
It can be reduced to ~0.001vol%. The cast product according to the present invention does not contain defective factors such as sand, oxides, and oxide films. Containing sand particles or oxide particles causes wear of molds, etc., but the casting method according to the present invention can extend the life of molds and other tools. The formation of an oxide film reduces the liquid tightness of the casting, and reduces the mechanical strength and
Decreases durability. The cast product according to this invention is
As measured by an elongation test, the strength is at least
Improved by 20%. According to this invention, the quality of the cast product is high and the productivity is also high. With a high quality mold and proper alloy composition, castings according to the invention can be cast in mass production. When an aluminum alloy having the following composition was cast according to the present invention, unexpectedly good results were obtained. Si 10.0~11.5 Cu 2.5~4.0 Mg 0.3~0.6 Fe 0~0.8 Mn 0~0.4 Ni 0~0.3 Zn 0~3.0 Pb 0~0.2 Sn 0~0.1 Ti 0~0.08 Cr 0~0.05 Normal accompaniments 0~ 0.09 (for each) Aluminum Balance The contents of silicon, copper and magnesium are as follows; Si 10.5-11.5 Cu 2.5-3.5 Mg 0.3-0.5 The alloy may be heat treated. For example, 190℃~
Aging treatment held at 210℃ for 1 to 8 hours, or
After solution heat treatment held at 490°C to 510°C for 1 to 8 hours, quenching with water or polymer, and
Heat treatment such as aging treatment is performed by holding at 190°C to 210°C for 1 to 8 hours. The alloy has the following mechanical properties. [Table] In the above, 1 is "casting only", 2 is "aging treatment", and 3 is "solution heat treatment, quenching and aging treatment". According to this invention, a high quality product can be obtained by casting an alloy having the above composition. The cost of casting secondary aluminum alloys has become as low as that of scrap casting. The alloy composition that provides the lowest cost is as follows. Si 6.0~7.0 Cu 1.5 Mg 0.5~1.0 Fe 0.7 Mn 0.3 Ni 0.15 Zn 1.5 Pb 0.2 Sn 0.1 Ti 0.04~0.05 Cr 0.02~0.05 P 20ppm The alloy composition according to the present invention is substantially the same as the aforementioned alloy composition that can be cast at the lowest cost. It has become the same. The main components of the alloy according to the invention are silicon, copper and magnesium suitable for casting, the magnesium being strengthened by heat treatment. In order to increase the aging effect, the copper content should be about 2.5% or more, but if the content exceeds 3.5 to 4%, the castability deteriorates and cavities, shrinkage, etc. occur. To maintain strength, the magnesium content should be 0.3-0.5%. If it is less than this, the strength will be insufficient, and if it is more than this, the strength will decrease.
It loses ductility and becomes brittle. Titanium improves the mechanical properties of aluminum alloys, but is harmful at concentrations above 0.08%. To obtain good castability, the alloy is desirably eutectic and can have zero or narrow freezing range. The reason for this is as follows. (a) Improved productivity by low-temperature casting, suppressing hydrogen gas, preventing oxidation and metal loss, and increasing the freezing rate in the mold; (b) Improving fluidity, allowing thin casting parts to be cast over a wide range without high-temperature casting. Formation; (c) Skinning of the surface by forming a skin layer solidified by the eutectic alloy, thereby ensuring liquid tightness and pressure resistance. This point is ideal for automobile parts. Concentrates the porosity in the deep part of the cast body and makes it possible to remove the porosity. Casting of high quality castings. According to the invention, the copper content in the alloy is 2.5-4% and silicon 10-11.5% (giving eutectic properties). High silicon content impairs mechanical properties. As a result of the above, extremely excellent castability can be obtained. Next, the present invention will be explained in detail with reference to illustrated embodiments. As shown, the apparatus includes a melting furnace 10. This melting furnace is equipped with a spout 12 that is commonly used, and can be tilted to open the spout 1.
Molten metal is poured out from 2. The molten metal M is kept in a molten state in a lining 13 such as refractory bricks, the furnace is electrically heated by an induction coil 15, a steel case 14 is surrounded outside the furnace, and an insulating lid 1
It is covered by 6. A trough-shaped channel 17 is provided from the spout 12 to the casting part 20. This receiver is made of ceramic and has a lid 18 equipped with an electric heating element 19. The casting section 20 is a large furnace equipped with a lid 21 equipped with an electric heating element 22, and has a capacity of, for example, one ton. Its shape is rectangular in plan, and the hearth 23 is inclined upward toward the receiving tray 17. Between the receiving tray 17 and the mouth of the hearth 23, a weir 27 is provided extending from both sides of the filter box 24.
8 is further away than the bottom 29 of the box. A filter 30 made of a heat-resistant, fire-resistant porous material is arranged between the weir 27 and the downstream end wall 31 of the filter box, and the filter 30 is freely replaceable. A pump 32 is provided in the casting section 20, and a suction port 33 of the pump is immersed in the molten metal in the casting section 20, and a suction pipe 34 reaches a mold 35 located at the upper part. . During casting work, molten metal (hereinafter referred to as "hot water")
) is sent to the mold by the pump 32, so the level L 2 of the hot water in the casting section 20 drops from the highest level (water level) L 2 max to the lowest level L 2 min. Furnace 1
The hot water M melted by 0 is poured into the receiver 17, passes through the filter 30, reaches the casting part 20,
The water level L 2 of the hot water in the casting section 20 is maintained between the highest water level L 2 max and the lowest water level L 2 min. Receiver 1
The water level L 1 of the hot water No. 7 is kept the same as the water level L 2 and the water level L 3 of the filter box. Depending on the position of the shaft 11 that tilts the furnace 10, the water level of the hot water poured out from the furnace 10 is 100 mm higher than the lowest water level.
When the lowest water level L 1 min to L 3 min reaches a predetermined lowest level, hot water is poured out with a head difference of 100 mm. This 100mm drop can be increased to a maximum of 200mm, but this is not very desirable. Since the casting part 20 has a relatively large volume, the water level L 1 to L 3 of the hot water can be maintained within a range of approximately ±50 mm at a level approximately 50 mm lower than the shaft 11 of the furnace 10, and the pump 32 pumps the hot water. Even when the mold 35 is pumped up, the water levels L 1 to L 3 do not deviate from the range. In the example, the capacity of the casting section 20 is 1 ton, and one pour can supply hot water to 20 molds (10 kg capacity), before the casting section needs to be refilled from the furnace 10. , the head can be 50mm or more than the lowest point and 50mm or less than the highest point. In an embodiment of this invention,
Approximately 1.5 hours of automotive engine cylinder head casting can be completed before refilling is required. Furnace 1
To refill the casting from scratch, there is no need to interrupt the casting operation. According to the embodiment described above, casting can be performed continuously with high efficiency, turbulence of hot water and its adverse effects can be eliminated, and a cast product of good quality can be obtained. This is because the head when hot water flows from the furnace spout 12 through the outside air to the receiver 17 is relatively short.For example, as mentioned above, the head when pouring hot water is
100mm, the maximum is 200mm, and with such a short head, the time of contact with the atmosphere is short, and the generation of oxides is small, and the generated oxides are filtered through the filter 3.
Can be removed by 0. As described above, the elements of the filter 30 are replaceable, and can be replaced as necessary, for example, every time approximately 100 tons are cast. In the embodiment described above, a neutral pump is used as the pump 22, but it may be of an electromagnetic type or other type, and in either case, the hot water is sent to the mold without exposure to the atmosphere and without turbulence. In addition to the illustrated structure, other suitable melting furnaces 10 may be used, such as a tilted hearth type. In this case, since the hearth has reached the lowest water level L 1 min of the receiving hot water,
The ingots or scraps in the hearth melt and flow through the receiver and do not flow down into the atmosphere. Furthermore, in some cases, even if the hearth is not extended to the lowest water level of the hot water, but ends just short of it, the head is extremely short, so severe turbulence will not occur. A plurality of melting furnaces may be used, and the hot water may be supplied to the casting section through respective receivers or multi-shaped receivers. Furthermore, hot water may be directly supplied from the melting furnace to the casting section via a filter. As shown in FIG. 1, the bottom surface B of the tray 17
is below the lowest water level L 2 of the hot water supplied from the furnace, so the receiver 17 is always filled with hot water during the casting operation. However, as shown in Figure 2, the receiver 1
The bottom surface Bb of 7a may be higher than the lowest water level L2 (the lowest water level of the hot water in the casting part 20a ). In this case, if hot water is poured from the furnace 10 in batches, the receiver will be emptied after pouring one batch of hot water. In the example shown in FIG. 3, the bottom surface b of the tray 17b
slopes downstream, and its bottom is at the lowest water level.
L 2 min (at the casting section 20 b ), and a part of the bottom surface B c may be above the lowest water level L 2 min as shown in FIG. Furthermore, the bottom surface Bd of the receiving basin 17d is curved in the downstream direction as shown in FIG. It is also possible to make the flow into the casting section slow. In this case, the outlet of the receiver 17d is located at the casting part 20 as shown in FIG.
It is above the lowest water level L 2 min of hot spring d, and
In the example shown in FIG. 6, it is below the lowest water level L 2 min of the casting section 20e . The method and apparatus according to the invention are suitable, for example, for casting low melting point alloys such as lead, bismuth, tin, intermediate melting point alloys such as magnesium, aluminium, high melting point alloys such as copper, aluminium-bronze, cast iron. Steel can also be cast using the method and apparatus of this invention, but this requires expensive refractory materials. As a result of casting an aluminum alloy having the composition described above using the method and apparatus of the present invention described above, unexpectedly good results were obtained. Alloys with the following compositions were tested. [Table] This alloy has excellent castability, and a cylinder head with a thin web of 3 mm, good weight balance, and a dense structure (pore distribution of 0.01% by volume or less) could be cast. This casting temperature is below 630℃,
Melting energy was saved, there was little oxidation on the surface of the hot water, and almost no problems occurred. The tolerance to high amounts of Zn and relatively high levels of Pb, Sn in the alloy is noteworthy. The suitability of the alloy for grinding in sand casting by the method described below is also very satisfactory. A surface finish of 0.3 mm requires only one grinding with a diamond tool.ALAR: The Association of Light Alloy
Refiners)/LMFA; Light Metal Finishers Association grinding classification
It corresponds to Class B in 1982. There is no damage to the edges due to cracking, etc., and the edges are sharp and gradually wear out. DTD sand casting bars made of the above alloy were tested in the following manner, and the properties shown in Table 1 were obtained. In the “Cosalloy2” section of Table 1,
(1) shows the characteristics when the sample bar was only cast, and (2) shows the characteristics when aged at 205℃ for 2 hours.
(3) shows the characteristics obtained after solution heat treatment by holding at 510°C for 1 hour, quenching, and aging by holding at 205°C for 8 hours. Table 1 also shows LM13 (main composition other than Al; 10.0
−13.0%Si, 0.7−1.5%Cu, 0.8−1.5%Mg),
LM27 (main composition other than Al; 6.0-8.0%Si, 1.5-2.5
%Cu, 0.2−0.6%Mn), LM21 (main composition other than Al; 5.0−7.0%Si, 3.0−5.0%Cu, 0.1−0.3%Mg,
0.2−0.6%Mn), LM4 (main composition other than Al; 4.0−6.0
%Si, 2.0−4.0%Cu, 0.2−0.6%Mn) DTD with Si, Cu, and Mg alloys respectively
The mechanical properties of the sand cast samples (bars) are also shown. Table 1 also shows that LM2 (main composition other than Al; 9.0−
11.5%Si, 0.7-2.5%Cu), LM24 (main composition other than Al; 7.5-9.5%Si, 3.0-4.0%Cu), LM26 (main composition other than Al; 8.5-10.5%Si, 2.0-4.0%) Cu, 0.5−
We also present the mechanical properties of DTD chill test cast bars with Si, Cu, Mg alloys known as 1.5% Mg (these are alloys that apply only to pressure die casting and weight die casting). Table: As is clear from the above table, only the chill cast samples (bars) come close to the results obtained with the sand cast alloys. The test results in Table 1 for the alloys were obtained by treatment with an alkali or alkaline earth metal such as sodium or strontium to reduce the silicon particle size of the casting. Although this treatment is difficult to adjust, it helps improve strength and durability. The properties of the known alloys shown in Table 1 were obtained by this cumbersome and unreliable method. The properties of the alloy were achieved without such measures and are extremely reliable.
It is easy to process and inexpensive. By modifying the above-mentioned alloys, even better properties can be obtained. Table 2 shows the test results as follows. Group 1: DTD test bars were obtained by zircon sand casting. 1st term a()Cosalloy2 - Casting only 1st term a()Cosalloy2 - Aging treatment 1st term b()LM25 - Casting only 1st term b()LM25
- Solution heat treatment/aging treatment group 2: DTD test bars were obtained by die casting using a zircon sand mold (hot water was poured manually). 2nd term a() Cosalloy - Casting only 2nd term a() Cosalloy - Aging treatment 2nd term b() LM25 - Casting only 2nd term b() LM25
- Solution heat treatment/aging treatment group 3: A DTD test bar was obtained by die casting using a silica sand mold (hot water was poured manually). 3rd term a()Cosalloy2 - Casting only 3rd term a()Cosalloy2 - Aging treatment 3rd term b()LM25 - Casting only 3rd term b()LM25
- Solution heat treatment/aging treatment In all groups, Cosalloy2 has a
℃, 4 hours of aging treatment, LM25 was aged at 530℃,
12 hour solution heat treatment, polymer quenching, 190
Aging treatment was performed at ℃ for 2 hours. The results in Table 2 are the average of a number of tests, with an exception of 3-4% or less in the croup 1 test. Tests in groups 2 and 3 were conducted to simulate conventional sand casting techniques, and exceptions up to 10% were observed. The numbers in groups 2 and 3 are highly variable and are averages of very careful tests and represent the best results for hand casting. [Table] These numbers indicate the following. (a) Comparing the numbers of Group 1 with those of Groups 2 and 3, the method of this invention has considerably superior characteristics compared to the conventional method. (b) 1st term a()(); 2nd term a()();
Comparing the numbers in Section 3 a()() with others, the properties of the above-mentioned alloys are better than those of known alloys.
It's pretty good. (c) Comparing the numbers in item 1 a() and () with others, the properties obtained using the alloy, method, and apparatus described above are extremely excellent. The alloy test bar according to the present invention and the LM25 alloy test bar were obtained using the method and apparatus described above. In this specification, compositions are given in % by weight.
第1図は、この発明に係る鋳造装置の一例を示
す説明図、第2図〜第6図は、それぞれ第1図に
示された装置の変形例を示す説明図である。
10,10a,10b,10c,10d,10
e……溶融炉、11……溶融炉回転の軸、12…
…注出口、17,17a,17b,17c,17
d,17e……受とい、20,20a,20b,
20c,20d,20e……鋳造部、24,24
a,24b,24c,24d,24e……フイル
ターボツクス、32,32a,32b,32c,
32d,32e……ポンプ、35,35a,35
b,35c,35d,35e……鋳型。
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a casting apparatus according to the present invention, and FIGS. 2 to 6 are explanatory views showing modifications of the apparatus shown in FIG. 1, respectively. 10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10
e... Melting furnace, 11... Axis of melting furnace rotation, 12...
... Outlet, 17, 17a, 17b, 17c, 17
d, 17e...Reception, 20, 20a, 20b,
20c, 20d, 20e... Casting department, 24, 24
a, 24b, 24c, 24d, 24e...filter box, 32, 32a, 32b, 32c,
32d, 32e...Pump, 35, 35a, 35
b, 35c, 35d, 35e...mold.
Claims (1)
融炉から鋳造部へ重力を利用して流し、鋳造部に
おいて溶融金属を鋳型へポンプにより圧送する工
程からなり、溶融金属を溶融炉から鋳造部へ流す
に当り、溶融炉の注出部分における溶融金属の最
高水位と鋳造部における溶融金属の最高水位との
落差を50〜200mmの範囲の間に設定することを特
徴とする金属の溶融および鋳造方法。 2 溶融炉から溶融金属を受といへ流出させ、つ
いで受といから鋳造部へ流す工程段階において、
溶融金属の最高水位は、溶融炉の注出部分におい
て最も高く、つぎに受とい、そして鋳造部と、段
階的に低くなつていることを特徴とする前記第1
項記載の方法。 3 溶融炉、鋳造部、鋳造部から溶融金属を鋳型
へ送るポンプ、溶融炉から溶融金属を鋳造部へ重
力により流す手段を備え、溶融金属は前記各部の
落差を利用して流下させる構成からなり、前記落
差が50〜200mmの範囲にある金属の溶融、鋳造装
置。 4 溶融炉の注出口に一端が位置し、他端が鋳造
部の入口に位置している受といを備え、受といに
おける溶融金属の最高水位が溶融炉の注出口と鋳
造部とにおける溶融金属の最高水位の中間にある
前記第3項記載の装置。 5 受といの底面が鋳造部における溶融金属の最
高水位と等高か、またはそれ以下にある前記第4
項記載の装置。 6 受といの底面が鋳造部における溶融金属の最
下水位より上にある前記第4項記載の装置。 7 受といの底面が水平になつている前記第4項
から第6項いずれかに記載の装置。 8 受といの底面が鋳造部に向け傾斜している前
記第4項から第6項いずれかに記載の装置。 9 受といの底面が下向きにカーブしており、上
流側のカーブが下流側よりもきつくなつている前
記第4項から第6項いずれかに記載の装置。 10 鋳造部に溶融金属の前記水位保持のための
炉部分が設けてある前記第3項から第9項いずれ
かに記載の装置。 11 溶融炉から鋳造部へ至る流路中にフイルタ
ー装置が設けてある前記第3項から第10項いず
れかに記載の装置。 12 溶融金属は、アルミニウム、マグネシウ
ム、またはこれらの合金などからなる鉄を含まな
い金属である前記第1項から第11項いずれかに
記載の方法。 13 溶融金属は、下記組成のアルミニウム合金
である前記第12項記載の方法。 Si 10.0〜11.5 Cu 2.5〜4.0 Mg 0.3〜0.6 Fe 0〜0.8 Mn 0〜0.4 Ni 0〜0.3 Zn 0〜3.0 Pb 0〜0.2 Sn 0〜0.1 Ti 0〜0.08 Cr 0〜0.05 通常の付随物 0〜0.09(各々について) アルミニウム バランス 14 シリコン、銅、およびマグネシウムを下記
のとおり含む前記第13項記載の方法。 Si 10.5〜11.5 Cu 2.5〜3.5 Mg 0.3〜0.5 15 合金は時効処理、または溶体化処理の後に
焼き入れおよび時効処理される前記第13項また
は第14項に記載の方法。 16 下記合金組成を溶融炉において溶融し、溶
融炉の注出部分における溶融金属の最高水位と鋳
造部における溶融金属の最高水位との落差を50〜
200mmの範囲の間に設定して溶融金属を溶融炉か
ら鋳造部に重力を利用して流し、該鋳造部におい
て溶融金属を鋳型へポンプにより圧送して低圧鋳
造されたことを特徴とする鋳造品。 Si 10.0〜11.5 Cu 2.5〜4.0 Mg 0.3〜0.6 Fe 0〜0.8 Mn 0〜0.4 Ni 0〜0.3 Zn 0〜3.0 Pb 0〜0.2 Sn 0〜0.1 Ti 0〜0.08 Cr 0〜0.05 通常の付随物 0〜0.09(各々について) アルミニウム バランス 17 溶融金属を溶融炉から鋳造部へ重力を利用
して流すに際し、受といを介在させ、溶融金属の
最高水位を、溶融炉の注出部分において最も高
く、つぎに受とい、そして鋳造部と、段階的に低
くして鋳造されたことを特徴とする前記第16項
記載の鋳造品。 18 溶融炉、鋳造部、鋳造部から溶融金属を鋳
型へ送るポンプ、溶融炉から溶融金属を鋳造部へ
重力により流す手段を備え、溶融金属は前記各部
の落差を利用して流下させる構成からなり、前記
落差が50〜200mmの範囲にある金属の溶融、鋳造
装置を用い、前記第16項記載の合金組成を溶融
して低圧鋳造されたことを特徴とする鋳造品。 19 溶融炉から溶融金属を鋳造部へ重力により
流す手段が受といであり、該受といは一端が溶融
炉の注出口に位置し、他端が鋳造部の入口に位置
し、受といにおける溶融金属の最高水位が溶融炉
の注出口と鋳造部とにおける溶融金属の最高水位
の中間に位置されて鋳造された前記第18項記載
の鋳造品。 20 受といの底面が鋳造部における溶融金属の
最下水位と等高か、またはそれ以下に設けられて
鋳造された前記第19項記載の鋳造品。 21 受といの底面が鋳造部における溶融金属の
最下水位より上に設けられて鋳造された前記第1
9項記載の鋳造品。 22 受といの底面が水平になつて鋳造された前
記第19項から第21項いずれかに記載の鋳造
品。 23 受といの底面が鋳造部に向け傾斜して設け
られて鋳造された前記第19項から第21項いず
れかに記載の鋳造品。 24 受といの底面が下向きにカーブしており、
上流側のカーブが下流側よりもきつく設けられて
鋳造された前記第19項から第21項いずれかに
記載の鋳造品。 25 鋳造部に溶融金属の前記水位保持のための
炉部分が設けられて鋳造された前記第18項から
第24項いずれかに記載の鋳造品。 26 溶融炉から鋳造部へ至る流路中にフイルタ
ー装置が設けられて鋳造された前記第18項から
第25項いずれかに記載の鋳造品。 27 合金は時効処理、または溶体化処理の後に
焼き入れおよび時効処理される前記第16項から
第26項いずれかに記載の鋳造品。 28 下記の機械特性を有する前記第27項に記
載の鋳造品。 【表】 前記において、1は、“鋳造のみ”、2は、“時
効処理”、3は、“溶体化熱処理、焼き入れおよび
時効処理”であり、砂、酸化物、酸化膜からなる
肉眼で検知できる欠陥がないもの。[Scope of Claims] 1. A method comprising the steps of melting metal in a melting furnace, flowing the molten metal from the melting furnace to a casting section using gravity, and pumping the molten metal into a mold in the casting section. When flowing from the melting furnace to the casting section, the head difference between the highest water level of the molten metal in the pouring section of the melting furnace and the highest water level of the molten metal in the casting section is set within the range of 50 to 200 mm. Metal melting and casting methods. 2. At the process stage in which molten metal flows from the melting furnace to the receiver, and then from the receiver to the casting section,
The first method characterized in that the highest water level of the molten metal is highest in the pouring part of the melting furnace, then gradually lowers in the receiving part and then in the casting part.
The method described in section. 3 A melting furnace, a casting section, a pump for sending molten metal from the casting section to the mold, and means for flowing the molten metal from the melting furnace to the casting section by gravity, and the molten metal is made to flow down by utilizing the head difference between the above-mentioned parts. , a metal melting and casting device in which the head is in the range of 50 to 200 mm. 4.Equipped with a receiver whose one end is located at the spout of the melting furnace and the other end is located at the entrance of the casting section, and the highest water level of the molten metal in the receiver is the same as the molten metal at the spout of the melting furnace and the casting section. 3. The device according to claim 3, which is located midway between the highest water level of . 5. Said No. 4 in which the bottom surface of the basin is at the same height as or lower than the highest water level of the molten metal in the casting section.
Apparatus described in section. 6. The apparatus according to item 4 above, wherein the bottom surface of the basin is above the lowest water level of the molten metal in the casting section. 7. The device according to any one of items 4 to 6 above, wherein the bottom surface of the tray is horizontal. 8. The device according to any one of items 4 to 6 above, wherein the bottom surface of the tray is inclined toward the casting section. 9. The device according to any one of items 4 to 6, wherein the bottom surface of the tray is curved downward, and the curve on the upstream side is steeper than on the downstream side. 10. The apparatus according to any one of items 3 to 9, wherein the casting section is provided with a furnace part for maintaining the water level of the molten metal. 11. The device according to any one of items 3 to 10, wherein a filter device is provided in the flow path from the melting furnace to the casting section. 12. The method according to any one of items 1 to 11, wherein the molten metal is an iron-free metal such as aluminum, magnesium, or an alloy thereof. 13. The method according to item 12, wherein the molten metal is an aluminum alloy having the following composition. Si 10.0~11.5 Cu 2.5~4.0 Mg 0.3~0.6 Fe 0~0.8 Mn 0~0.4 Ni 0~0.3 Zn 0~3.0 Pb 0~0.2 Sn 0~0.1 Ti 0~0.08 Cr 0~0.05 Normal accompaniments 0~ 0.09 (for each) Aluminum Balance 14 The method of claim 13, comprising silicon, copper, and magnesium as follows: The method according to item 13 or 14, wherein the Si 10.5-11.5 Cu 2.5-3.5 Mg 0.3-0.5 15 alloy is hardened and aged after aging treatment or solution treatment. 16 Melt the following alloy composition in a melting furnace, and measure the difference between the highest water level of the molten metal in the pouring part of the melting furnace and the highest water level of the molten metal in the casting part by 50~
A cast product characterized by being low-pressure cast by setting a range of 200 mm to flow molten metal from a melting furnace to a casting section using gravity, and in the casting section, pumping the molten metal to a mold. . Si 10.0~11.5 Cu 2.5~4.0 Mg 0.3~0.6 Fe 0~0.8 Mn 0~0.4 Ni 0~0.3 Zn 0~3.0 Pb 0~0.2 Sn 0~0.1 Ti 0~0.08 Cr 0~0.05 Normal accompaniments 0~ 0.09 (for each) Aluminum Balance 17 When flowing molten metal from the melting furnace to the casting section using gravity, a receiver is interposed so that the highest water level of the molten metal is the highest at the pouring section of the melting furnace, and then the highest at the pouring section of the melting furnace. 17. The cast product according to item 16, characterized in that the receiving channel and the casting part are lowered in stages. 18 A melting furnace, a casting section, a pump for sending molten metal from the casting section to the mold, and means for flowing the molten metal from the melting furnace to the casting section by gravity, and the molten metal is made to flow down by utilizing the head difference between the above-mentioned parts. A cast product, characterized in that the alloy composition described in item 16 is melted and low-pressure cast using a metal melting and casting apparatus having a head in the range of 50 to 200 mm. 19 The means for flowing molten metal from the melting furnace to the casting section by gravity is a receiver, one end of which is located at the spout of the melting furnace, the other end located at the entrance of the casting section, 19. The cast product according to item 18, wherein the highest water level of the metal is located midway between the highest water level of the molten metal at the spout of the melting furnace and the casting section. 20. The cast product according to item 19, which is cast with the bottom surface of the basin being at the same height as or lower than the lowest water level of the molten metal in the casting section. 21. Said first casting machine, which is cast with the bottom surface of the basin placed above the lowest water level of the molten metal in the casting section.
Cast product described in item 9. 22. The cast product according to any one of Items 19 to 21 above, which is cast with the bottom surface of the tray being horizontal. 23. The cast product according to any one of Items 19 to 21, wherein the bottom surface of the tray is inclined toward the casting part. 24 The bottom of the tray is curved downward,
22. The cast product according to any one of items 19 to 21, which is cast with a curve on the upstream side being tighter than on the downstream side. 25. The cast product according to any one of Items 18 to 24, wherein the casting part is provided with a furnace part for maintaining the water level of molten metal. 26. The cast product according to any one of Items 18 to 25, which is cast with a filter device provided in the flow path from the melting furnace to the casting section. 27. The cast product according to any one of items 16 to 26, wherein the alloy is subjected to aging treatment or solution treatment followed by quenching and aging treatment. 28. The cast article according to item 27 above, having the following mechanical properties: [Table] In the above, 1 is "casting only", 2 is "aging treatment", and 3 is "solution heat treatment, quenching and aging treatment". Free from detectable defects.
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