鋳造注湯ガイドによるアルミ溶解作業の安全確保と効率化に関する研究

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研究目的本校の実習工場では,フルモールド鋳造法によるアルミ鋳物表札を完成させている.鋳込み後の表札本体以外の湯口および湯溜まりは,高周波電気炉坩堝へ再溶解のため投入する.アルミ湯は比重が2.7と軽いので湯を押す圧力が弱く,鋳型への注湯の際に注湯量と鋳型内へ流れるアルミ流量のバランスが悪くなり,湯口上部であふれて湯溜まりが大きくなる傾向がある.実際に再溶解投入時に坩堝の外にはみ出した湯溜まりは,1)高周波誘導電流による感電の危険や,2)溶解時間が長引くことで実習時間を大幅に延長する結果となる.湯口部に注湯ガイドを設けて,坩堝内に投入可能な大きさにすることが本研究の目的である.研究手法本研究では,湯口の上部に注湯ガイドを設け,2種類の方法で実験を行う.実験A)3DCAD及び3DプリンタによりABS樹脂で〔中空円柱+中子用円柱〕を造形する.また,同様に中空角柱も造形する.中子はCO2法で製作する.アルミ及び鋳鉄鋳物による中空(円柱・角柱)ガイドを鋳造する.実験B)また,ステンレス板を折り典げて溶接した四角形状の内側に,耐熱1400℃のセラミックファイバーを挿入した,ステンレスガイドを製作する.これら実験A)と実験B)2種類の注湯ガイドで実験を行い比較検討する.研究成果実験A)の鋳物ガイドの形状について,中空円柱と中空角柱形状の比較ではアルミと鋳鉄ガイド共に円柱直径の寸法,角柱対角線の寸法は,坩堝の開口部より小さく設計している.また,湯口のリサイクルでは,鋳込み実験の結果,アルミ溶融温度(650℃),鋳鉄(1350℃)の違いから,アルミガイドは湯との溶着により不可,鋳鉄ガイドは溶着しないため鋳鉄ガイドがリサイクル可能と判明した.実験B)のステンレスガイドは,内側のセラミックファイバーにより溶着は確認されなかった(取鍋内側と同じ効果がある).実験A)の鋳鉄製ガイドと実験B)は坩堝への投入には問題ないことが確認された.