低圧鋳造のキャビティ内への充填量

2021/01/05 20:27

このQ&Aのポイント

低圧鋳造において、キャビティ内への充填量の考え方がわからず悩んでいます。
低圧鋳造では、キャビティの溶湯流入部の径は、ストーク直径より絞られており、これがキャビティ内への充填量に影響を与えます。
静力学的には、流入部の直径が5cmであるとすると、キャビティ内へ充填される溶湯量は3.098kgと推測されますが、動力学的な要素も考慮する必要があります。

低圧鋳造のキャビティ内への充填量

低圧鋳造において、キャビティ内への充填量の考え方がわからず悩んでいます。低圧鋳造というか物理的な考え方か・・・低圧鋳造機画像：http://www.osaka-giken.co.jp/lpdc.html　　https://www.aluminum.or.jp/basic/aluminumtoha/sei9.html 溶湯をアルミ合金とした場合（密度2.37ｇ/cm3）、炉内（るつぼ内）圧力を0.03MPaまで上げると、ストーク内の湯面は、炉内湯面より1266cmの高さまで上昇するかと思います（密度÷圧力：単純に水銀柱の圧力計算と同じ考え方）。そこで、添付画像において、炉内湯面からキャビティ（金型）内の高さまでが60cm、ストーク直径を10cmとした場合、炉内圧力を0.03MPaまで上げると、キャビティ内には、ストーク直径10cmとした円柱分の溶湯がキャビティ内に充填される計算になるかと思います⇒高さ（126.6-60）cmｘストーク面積（5ｘ5ｘ3.14）cm2ｘ密度2.37＝5.225ｋｇしかしながら、低圧鋳造では、キャビティの溶湯流入部の径は、ストーク直径より絞られています。仮にキャビティに溶湯が流入する直径を5cmとした場合なのですが、上で計算した5.225kgがそのままキャビティ内に充填されるのでしょうか？静力学的には、流入部の直径が5cmであるとすると、60cmより高い位置は直径5cmの円筒を考え、高さ（126.6-60）cmｘストーク面積（2..5ｘ2.5ｘ3.14）cm2ｘ密度2.37＝3.098ｋｇがキャビティ内へ充填されるようにも思えます。しかし、圧力を0.03MPaまで上げるのに、ある一定時間をかけており（例えば20秒）、動力学的には、ストーク内を湯面が上昇していき、溶湯流入部では直径が絞られてはいるが、流体の連続の式の考え方からすると、流入部での流速が上がるだけで、やはりストーク直径10cmとした円柱分の溶湯5.225kgが充填されるようにも思えるわけです。といった具合に、ストーク直径が絞られることに拠り、キャビティ内への流入量への影響をどのように考えたらよいのか、頭がこんがらがっています。どなたかわかりやすくご教授頂ければと思います。尚、ストーク径より、炉内面積は十分大きいものとして考えています。