CN107107166B - 消失模铸造法 - Google Patents

Abstract

能够铸造直径在18mm以下，完工状态良好的细孔。在下式中，使涂布于发泡模(2)的涂模剂的厚度为t(mm)，孔部(3)的直径为D(mm)，使之干燥的涂模剂的常温的抗折强度为σ_c(MPa)。在铸造具备直径在18mm以下，长度为l(mm)的孔的铸件时，在孔部3的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e(秒)，在涂模剂的热分解结束的时间t₀(秒)以内时，使用满足下式的涂模剂。σ_c≥{t₀/(t₀－t_e)}×(1.5×10^‑4×l²/t²+160/D²)。

Description

消失模铸造法

技术领域

本发明涉及铸造有孔铸件的消失模铸造法。

背景技术

对于一般的砂型铸造的方法，提出有几个尺寸精度优异的铸件的铸造方法。例如，开发出的有熔模铸造法(别名，失蜡法)、石膏模铸造法、消失模铸造法等。

其中，消失模铸造法被认为是最适合由铸造而在铸件的内部形成孔的(称为“铸孔”)方法。在此，消失模铸造法是一种将发泡模的表面上涂布涂模剂而成的铸模埋入型砂之中后，向铸模内注入金属的熔液，使发泡模消失而与熔液置换，从而铸造铸件的方法。

在专利文献1中，公开有一种消失模铸造法，其根据模型的模数(模型的体积÷模型的表面积)，设定铸造时的浇铸时间。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2011－110577号公报

可是，在消失模铸造法中，在铸造中(凝固进行中)，对于涂布在发泡模的孔部的表面的涂模剂，和填充在孔部的内部的型砂而言，来自周围的热负荷大，另外，会从熔液作用各种外力。还有，发泡模的孔部是通过铸孔而形成孔的部分。因此，如作为概念图的图18所示，在孔部23的孔边部23a、中央部23b，涂模剂24受到损伤，熔液26渗漏到填充在孔部23的内部的型砂25中。特别是在铸造直径为18mm以下的细孔时，涂模剂24发生损伤，熔液26和型砂25热粘的“粘砂”发生，形成完工状态良好的细孔有困难。

因此，通常是不铸造直径为18mm以下，长度为50mm以上的细孔，而是对于铸造好的铸件之后再通过机械加工开细孔。或者，进行数次的试制而决定涂模剂的材质和铸造条件(浇注时的熔液温度)，铸造直径为18mm以下，长度为50mm以上的细孔，但难以进行稳定的制造。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可以铸造直径为18mm以下，完工状态良好的细孔的消失模铸造法。

本发明是消失模铸造法，其特征在于，其是将发泡模的表面涂布有涂模剂而成的铸模埋入型砂之中后，向所述铸模内注入金属的熔液，使所述发泡模消失而与所述熔液置换，从而铸造具备直径在18mm以下、长度为l(mm)的孔的铸件的方法，若设涂布于所述发泡模上的所述涂模剂的厚度为t(mm)，作为形成有所述孔的部分的所述发泡模的孔部的直径为D(mm)，使之干燥的所述涂模剂的常温的抗挠强度为σ_c(MPa)，则在所述孔部的周边部所述熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e(秒)，在所述涂模剂的热分解结束的时间t₀(秒)以内时，使用满足下式的所述涂模剂。

σ_c≥{t₀/(t₀－t_e)}×(1.5×10^-4×l²/t²+160/D²)

根据本发明，在铸造具备直径在18mm以下，长度为l(mm)的孔的铸件时，在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e(秒)，在涂模剂的热分解结束的时间t₀以内时，使用满足上式的涂模剂。在此，直接测量涂模剂的高温强度有困难。但是，加热涂模剂至树脂分解而成为烧结体之后回归常温的烧结体，其抗挠强度降低至使涂模剂直接干燥而作为树脂粘结体的常温的抗挠强度的约1/7以下，由此可以推定，树脂分解没有完全结束的，即，没有成为完全的烧结体的涂模剂的抗挠强度，比完全成为烧结体的涂模剂的抗挠强度高。作为树脂粘结体的涂模剂的强度，在常温下为σ_c，随着树脂的热分解的进行而降低，分解率达到100％时为0。但是，如果在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e(秒)，在涂模剂的热分解结束的时间t₀(秒)以内，则涂模剂中残存有作为树脂粘结体的强度。因此，若考虑残存在涂模剂中的作为树脂粘结体的强度，则能够得到上式。因此，通过使用满足上式的涂模剂，即使铸造具备直径18mm以下的细孔的铸件，也能够使涂模剂不受损伤。由此，在铸造时不会发生粘砂，因此能够铸出直径为18mm以下，完工状态良好的细孔。

附图说明

图1A是铸模的俯视图。

图1B是铸模的侧视图。

图2是铸模的侧视图。

图3是图2的A－A剖面图。

图4是图2的要部B的放大图。

图5是铸模的侧视图。

图6是图5的C－C剖面图。

图7是图5的要部D的放大图。

图8是表示加热至树脂分解后回归常温的涂模剂的抗挠强度，与可铸孔直径的关系的图。

图9是表示铸造中的涂模剂的温度与涂模剂的强度的关系的图。

图10是表示铸造中的涂模剂的温度与涂模剂的强度的关系的图。

图11A是模件的附视图。

图11B是模件的侧视图。

图12A是模件的附视图。

图12B是模件的侧视图。

图13A是模件的附视图。

图13B是模件的侧视图。

图14是用于凝固时间的分析的模件的透视图。

图15A是表示孔部的周边部的冷却曲线的图。

图15B是表示孔部的周边部的冷却曲线的图。

图15C是表示孔部的周边部的冷却曲线的图。

图16是表示短边T与凝固结束时间t_e的关系的图。

图17是表示短边T与凝固结束时间t_e的关系的图。

图18是由消失模铸造法进行铸造的概念图。

具体实施方式

以下，对于本发明的合适的实施方式，边参照附图边进行说明。

(消失模铸造法)

本发明的实施方式的消失模铸造法，是将发泡模的表面涂布有涂模剂而成的铸模埋入型砂(干燥砂)之中后，向铸模内注入金属的熔液，使发泡模消失而与熔液置换，从而铸造具备直径在18mm以下、长度为l(mm)的孔的铸件的方法。该消失模铸造法被认为是通过“铸孔”，铸造例如具备直径在18mm以下、长度为100mm以上的细孔的这种铸件最佳的方法。

消失模铸造法具有如下工序：熔化金属(铸铁)而作为熔液的熔化工序；成形发泡模的成形工序；在发泡模的表面涂布上涂模剂而作为铸模的涂布工序。而且，消失模铸造法具有如下工序：将铸模埋入型砂之中并填充型砂至铸模的每个角落的造型工序；向铸模内注入熔液(熔融金属)，熔化发泡模而与熔液置换的浇铸工序。此外，消失模铸造法还具有如下工序：冷却注入到铸模内的熔液而成为铸件的冷却工序；分离铸件与型砂的分离工序。

作为成为熔液的金属，能够使用灰口铸铁(JIS－FC250)和球状石墨铸铁(JIS－FCD450)等。另外，作为发泡模，能够使用发泡苯乙烯等的发泡树脂。另外，作为涂模剂，能够使用硅石系骨料的涂模剂等。另外，作为型砂，能够使用以SiO₂为主成分的“硅砂”、锆砂、铬砂和合成陶瓷砂等。还有，也可以在型砂中添加粘结剂、硬化剂。

还有，涂模剂的厚度优选为3mm以下。这是由于，若涂模剂的厚度达到3mm以上，则涂模剂的涂布和干燥需要反复进行3次以上，不仅费事，而且厚度容易不均匀。

这里，在铸造具备直径在18mm以下、长度为l(mm)的孔的铸件时，在本实施方式中，凝固结束时间t_e(秒)在时间t₀(秒)以内时，使用满足下式(1)的涂模剂。在此，凝固结束时间t_e(秒)，是在发泡模的孔部的周边部熔液的凝固结束的时间。另外，时间t₀(秒)，是涂模剂的热分解结束的时间。还有，所谓发泡模的孔部，是通过铸孔而形成有孔的部分。

σ_c≥{t₀/(t₀－t_e)}×(1.5×10^-4×l²/t²+160/D²)…式(1)

在此，l是形成于铸件的孔的长度(mm)，t是涂布在发泡模上的涂模剂的厚度(mm)，D是发泡模的孔部的直径(mm)，σ_c是使之干燥的涂模剂的常温的抗挠强度(抗弯强度)(MPa)。

图1A是铸模的附视图，图1B是铸模的侧视图。如图1A和图1B所示，考虑的是如下情况，即，使用在长方体的发泡模2的中央部，从上表面至下表面贯通而设有直径为D(mm)、长度为l(mm)的孔部3的铸模1，铸造具备直径在18mm以下、长度为l(mm)的细孔的铸件的情况。还有，孔部3其设置方式为，使该孔边部3a与发泡模2的面之间产生角。即，对于孔边部3a不实施锥度等的加工。另外，孔部3的直径D，是夹隔孔部3之中心线的孔部3的表面间的长度，而不是孔部3的表面所涂布的涂模剂的表面间的长度。

在此，细孔的直径优选为10mm以上。另外，细孔的直径更优选为18mm以下。这是由于，若在直径10mm的细孔的表面涂布厚度3mm的涂模剂，则细孔的内侧的空间的内径为4mm，向细孔的内部投入型砂变得困难。

首先，遵循基本的铸造条件，预测作用于发泡模2的孔部3的表面所涂布的涂模剂的负荷。在此，如果是沿着垂直方向设置细孔，则有以下的外力会作用于孔部3的孔边部3a上所涂布的涂模剂。

(1)熔液的静压力(σ_p)

(2)熔液的流动带来的动压力(σ_m)

(3)涂模剂和熔液在凝固时的热收缩·膨胀差(σ_thout)

(4)孔部3内的型砂和涂模剂的热收缩·膨胀差(σ_thin)

(5)因发泡模的燃烧而发生的气体的压力(P_gout)(σ_gout)

(6)因发泡模的燃烧而发生的气体积存在孔部3的内部而产生的内压(P_gin)(σ_gin)

因此，若设与熔液(熔融金属)的温度在同等的高温下的涂模剂的强度(热强度)为σ_b，则如果下式(2)成立，那么不会发生因涂模剂的损伤造成的熔液与型砂的“粘砂”，可以进行“铸孔”。

σ_b＞σ_p+σ_m+σ_thout+σ_thin+σ_gout+σ_gin…式(2)

以下，对于各外力进行研究。

(熔液的静压力)

如作为铸模1的侧视图的图2所示，若使发泡模2消失而与熔液6置换，则填充到发泡模2的周围的型砂5，受到熔液6的静压力。如作为图2的A－A剖面图的图3所示，涂布在孔部3的表面的涂模剂4，在周向上受到压缩力。

在此，填充于发泡模2的周围的型砂5的量充分时，如作为图2的要部B的放大图的图4所示，在涂布于孔边部3a的涂模剂4中，熔液6的静压力与来自型砂5的反作用力达到均衡。因此，能够无视孔部3的轴向的负荷。

另一方面，填充到孔部3的内部的型砂5的量不充分时，熔液6的静压力(浮力)形成的弯曲应力则会作用于在孔边部3a所涂布的涂模剂4上。

在此，设孔部3的直径为D(mm)，重力加速度为g，熔液6的密度为ρ_m(kg/mm³)。于是，熔液6的静压力造成的对孔部3(半圆)的外力w(N/mm)，作为平均水头差(熔液的直浇口与孔部3的垂直方向高度的差)h(mm)，能够由下式(3)求得。还有，所谓熔液的直浇口，是在孔部的上方，开口于包围发泡模的型砂上，熔液被注入的地方。

w＝ρ_mgh×∫(D/2sinθ×θ)dθ

＝ρ_mghD/2×∫sin²θdθ

＝ρ_mghD/2〔θ/2－sin2θ/4〕

＝(π/4)ρ_mghD…式(3)

作用于孔部3的表面所涂布的厚度t(mm)的涂模剂4上的应力，若是假定来自填充到孔部3的内部的型砂5的反作用力不存在而近似于平板，则根据梁理论而为下式(4)的σ_c(MPa)。

σ_c≈M/I×t/2＝(π/8)ρ_mghl²/t²…式(4)

在此，M是作用于孔部3的两端的弯矩，I是半圆筒的截面二次弯矩。

M＝(π/48)ρ_mghDl²

I＝Dt³/12

(熔液的流动形成的动压力)

熔液的流动形成的动压力，若是以熔液的流动和缓为前提，则能够忽视。

(涂模剂和熔液在凝固时的热收缩·膨胀差)

线膨胀率中，铸铁的一方比型砂大。因此，涂模剂和熔液在凝固时的热收缩·膨胀差，在涂模剂的轴向上施加压缩力。该压缩力会成为涂模剂形成的圆管因压曲而被破坏的原因，但认为越能够无视则越小。另外，也能够无视涂模剂的周向的应力。

(孔部内的型砂和涂模剂的热收缩·膨胀差)

孔部3内的型砂和涂模剂，其温度变化比熔液小。因此，孔部3内的型砂和涂模剂的热收缩·膨胀差造成的影响，比涂模剂和熔液在凝固时的热收缩·膨胀差小，能够无视。

(因发泡模的燃烧而发生的气体的压力)

如作为铸模1的侧视图的图5所示，若使发泡模2消失而与熔液6置换，则填充在发泡模2的周围的型砂5，受到因发泡模2的燃烧而产生的气体的压力。

如作为图5的C－C剖面图的图6所示，涂布于孔部3的表面的涂模剂4，在周向上受到压缩力。但是，如作为图5的要部D的放大图的图7所示，对于孔部3的轴向，则施加下式(5)的拉力。

σ_gout∝P_gout/D²…式(5)

还有，如图7所示，填充到发泡模2的周围的型砂5的量充分时，气体的压力与来自型砂5的反作用力均衡，因此能够无视孔部3的轴向的负荷。

(因发泡模的燃烧而产生的气体积存在孔部的内部而产生的内压)

因发泡模2的燃烧而产生的气体积存在孔部3的内部而产生的内压，使涂模剂发生式(6)的周向的应力，和式(7)的轴向的应力。

σ_gin≈D×P_gin/t…式(6)

σ_ginz≈D×P_gin/(2t)…式(7)

在此，孔部3的直径D越小则铸孔越难，因此可以说由式(6)、式(7)表示的外力的影响越能够无视则越小。

根据以上，型砂的填充量充分时，作用于涂模剂的负荷小。但是，实际上，来自型砂的反作用力并不充分，熔液的静压力形成的弯曲应力，和因发泡模2的燃烧而发生的气体的压力带来的轴向的拉力会作用于涂模剂。因此，涂模剂需要具有能够对其耐受的热强度。因此，作为铸孔条件，式(2)能够使用式(4)和式(5)，像式(8)那样近似。

σ_b＞σ_p+σ_gout＝(π/8)ρ_mghl²/t²+kP_gout/D²+γ…式(8)

在此，k是比例常数，γ＝σ_m+σ_thout+σ_thin+σ_gin≈0。

式(8)在型砂的反作用力不存在时成立，是最严格的条件。因此，若还加入型砂的反作用力而将各项置换为系数，则能够成为式(9)这样的孔部3的直径D和长度l，以及涂模剂的厚度t的函数。

σ_b＞α·l²/t²+β/D²…式(9)

在此，直接测量涂模剂的热强度有困难。因此，取代涂模剂的热强度σ_b(MPa)，而使用加热直至树脂分解后回归常温的涂模剂的抗挠强度σ_n(MPa)。加热直至树脂分解后回归常温的涂模剂的抗挠强度，与孔部的可铸造的直径(可铸孔直径)的关系显示在图8中。那么，根据此关系，式(9)能够由式(10)表示。

σ_n≥－0.36+140/D²…式(10)

因此，使用满足上式(10)的涂模剂，使涂布于发泡模上的涂模剂的厚度为1mm以上，即使铸造具备直径在18mm以下、长度为100mm以上的细孔的铸件，也能够使涂模剂不受损伤。

(涂模剂的抗挠强度)

在此，上式(10)是使用与孔部的轴向正交的截面的短边为100mm的铸模而求得。而后，在孔部的周边部截至熔液的凝固完毕，孔部的涂模剂成为烧结体。因此，为了不使“粘砂”发生，作为涂模剂的烧结体的热强度，需要高于浮力等的外力的合计。

另一方面，在铸模中，若与孔部的轴向正交的截面的短边(图1A的短边T)变薄，则在孔部的周边部至熔液的凝固完毕所需要的时间变短。这种情况下可预想到，在孔部的周边部，熔液的凝固完毕时，构成涂模剂的树脂的分解没有完全结束，总之没有成为完全的烧结体。

如后述，加热涂模剂至树脂分解而成为烧结体后再回归常温的烧结体，其抗挠强度σ_n降低至使涂模剂直接干燥而作为树脂粘结体的常温的抗挠强度σ_c的约1/7以下，由此可推定，树脂分解没有完全结束的，即，没有成为完全的烧结体的涂模剂的抗挠强度，比完全成为烧结体的涂模剂的抗挠强度σ_n高。

铸造中的涂模剂的温度与涂模剂的强度的关系显示在图9中。在常温(RT)下涂模剂的抗挠强度为σ_c，树脂形成的骨料的结合力(作为树脂粘结体的强度)决定涂模剂的强度。若经过加热而涂模剂的树脂分解开始，则随着树脂的热分解的进行，涂模剂的强度降低。而后，若树脂分解完全结束，则涂模剂的抗挠强度为变成烧结体之后再回归常温(RT)的烧结体的抗挠强度σ_n。

在孔部的周边部，截至熔液的凝固结束的时间如果长，则如图9所示，至孔部的周边部熔液的凝固结束，涂模剂的树脂分解完全结束，涂模剂成为烧结体。图10表示铸造中的涂模剂的温度与涂模剂的强度的关系。如图10所示，在孔部的周边部，截至熔液的凝固结束的时间如果短，则可预想到，在孔部的周边部熔液的凝固结束的时刻，涂模剂的树脂分解没有完全结束，也就是没有成为完全的烧结体。而后，若涂模剂没有成为完全的烧结体，则可推定涂模剂中残存作为树脂粘结体的强度，其强度比成为烧结体的涂模剂的抗挠强度σ_n高。

因此，截至涂模剂的热分解结束，孔部的周边部的熔液的凝固结束时，在涂模剂中残存作为树脂粘结体的强度。换言之，就是在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e(秒)，在涂模剂的热分解结束的时间t₀(秒)以内时，涂模剂残存作为树脂粘结体的强度。于是可推定，没有成为完全的烧结体的涂模剂的抗挠强度，比成为烧结体的涂模剂的抗挠强度σ_n高。因此，可认为涂模剂中残存作为树脂粘结体的强度的方面涂模剂难以损伤，“粘砂”难以发生。

在此，用于涂模剂的树脂的热分解的反应速度式，由下式(11)表示。

kt＝f(α)…式(11)

在此，k是反应速度常数，t是反应时间(秒)，α是分解率，f(α)是分解率α的函数。

那么，在孔部的周边部熔液的凝固完毕之时(t＝t_e)的涂模剂的热强度σ_b，由下式(12)表示。

σ_b＝g(α)＝g(f^-1(kt_e))＝h(t_e)…式(12)

在此，g(α)是决定分解率α中的热强度σ_b的函数。

h(t_e)表示为g(f^-1)，因此热强度σ_b为截至凝固完毕的时间的函数。

在此，如后述，涂模剂的热分解结束的时间t₀能够与1600秒近似。在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e(秒)在涂模剂的热分解结束的时间t₀(秒)以内时，可以说涂模剂中残存有作为树脂粘结体的强度，因此成为式(13)。

t_e≤t₀≈1600(秒)…式(13)

若根据与孔部的轴向正交的截面的短边为100mm的铸模的试验结果(详情后述)，求得式(9)的α和β，则如下式(14)。

σ_b＞1.5×10^-4×l²/t²+160/D²…式(14)

涂模剂内的树脂分解没有结束时，也就是在孔部的周边部，如果熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e在涂模剂的热分解结束的时间t₀以内时，使用作为树脂粘结体的涂模剂的抗挠强度σ_c，式(14)能够近似如下式(15)这样。

kσ_c≥1.5×10^-4×l²/t²+160/D²…式(15)

在此，k是因树脂分解状况而改变的系数。

涂模剂的热强度，在树脂的分解率为0％时，是σ_b＝σ_c，在分解率为100％时，是σ_b＝0(实际上具有作为烧结体的强度)。若将式(12)假定为原始表达式，则为式(16)。

k＝1－t_e/t₀…式(16)

若将式(16)代入式(15)，则为式(17)。使用满足该式(17)的涂模剂，能够避免“粘砂”发生。

σ_c≥{t₀/(t₀－t_e)}×(1.5×10^-4×l²/t²+160/D²)…式(17)

另外，若将式(13)代入式(17)，则为下式(18)。

σ_c≥{1600/(1600－t_e)}×(1.5×10^-4×l²/t²+160/D²)…式(18)

还有，铸模的形状不限定为长方体，也可以是三棱柱和五棱柱等的棱柱状和圆柱状。

另外，铸模的形状是长方体时，如后述，在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e，能够由与铸模的孔部的轴向正交的截面的短边T(参照图1A)的函数表示。铸造中使用一般的型砂时，在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e能够与式(19)近似。

t_e＝－1.03×10^-3T²+16.5T…式(19)

若将式(19)代入式(17)，则为式(20)。

σ_c≥t₀/(t₀+1.03×10-³T²－16.5T)×(1.5×10-⁴×l²/t²+160/D²)…式(20)

另外，若将式(19)代入式(18)，则为式(21)。

σ_c≥1600/(1600+1.03×10-³T²－16.5T)×(1.5×10-⁴×l²/t²+160/D²)…式(21)

(铸孔评价)

接着，针对与孔部的轴向正交的截面的短边T的长度不同的三块模件(铸模)，在经由铸孔而形成的细孔的长度为100mm的情况下，分别使涂模剂、型砂和孔部3的直径各异，评价可否铸孔。三块模件的尺寸，按短边T、长边、高度的顺序，分别为100(mm)×200(mm)×100(mm)，50(mm)×200(mm)×100(mm)，25(mm)×200(mm)×100(mm)。短边T为100mm的模件的附视图显示在图11A中，侧视图显示在图11B中。另外，短边T为50mm的模件的附视图显示在图12A中，侧视图显示在图12B中。另外，短边T为25mm的模件的附视图显示在图13A中，侧视图显示在图13B中。另外，将涂模剂的种类显示在表1中。另外，将可否铸孔的结果显示在表2中。还有，其评价使用相同成分的灰口铸铁(JIS－FC250)，以同样的铸造方法进行。

【表1】

常温抗挠强度是目录值，其他是实测结果

【表2】

将与涂料的骨料为同种类的砂填充到孔的内部时

由评价的结果可知，即使是同种类的涂模剂和型砂的组合，也是模件的短边T越薄越容易铸孔。作为其理由可以预想，若模件的短边T薄，在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e变短，则构成涂模剂的树脂的分解没有完全结束，也就是没有变成完全的烧结体。

另外，由表1可知，加热涂模剂至树脂分解而成为烧结体后再回归常温的烧结体，其抗挠强度σ_n降低至使涂模剂直接干燥而作为树脂粘结体的常温的抗挠强度σ_c的约1/7以下。由此可推定，树脂分解没有完全结束，即，没有成为完全的烧结体的涂模剂的抗挠强度，比完全成为烧结体的涂模剂的抗挠强度σ_n高。

使用铸造软件JSCAST(クオリカ社)，求得使模件的短边T不同时的直径为14mm的孔部的周边的凝固时间。模件的透视图显示在图14中。使模件的长边和高度分别为100mm、200mm，使模件的短边T为不同的100mm、50mm、25mm。另外，在模件上，分别于高度方向的中央、上段(距上端面50mm的位置)、下段(距下端面50mm的位置)设置孔部。还有，熔液假定为灰口铸铁(JIS－FC250)，赋予其物性值。

短边T为100mm的模件中，孔部的周边部的冷却曲线显示在图15A中。另外，短边T为50mm的模件中，孔部的周边部的冷却曲线显示在图15B中。另外，短边T为25mm的模件中，孔部的周边部的冷却曲线显示在图15C中。在此，作为测量位置的“孔中心”、“铸件表层”、“铸件第二层”，是分别显示在在图14中的位置。由于熔液凝固时的凝固潜热，导致熔液的温度缓慢下降直至熔液完全凝固。而后，熔液完全凝固后，熔液的温度快速下降。因此冷却曲线的拐点可以认为是凝固完毕时间。

还有，在图14中，模件也受到来自高度方向的放热的影响。因此，相比设于模件的中央的孔部而言，分别设于模件的上段(距上端面50mm的位置)和模件的下段(距下端面50mm的位置)的孔部一方，其凝固速度快。

图14中的短边T为100mm的模件上所设的上下段的孔部，和中央的孔部的凝固时间及可否铸孔的结果显示在表3中。

【表3】

在此，短边T为100mm的模件所使用的涂模剂不满足式(10)。但是，由表3所示的实验结果可知，模件的上下段的孔部的周边的凝固时间低于1600秒，能够铸出完工状态良好的细孔。相对于此，可知模件的中段的孔部的周边的凝固时间比1600秒长，则不能铸出完工状态良好的细孔。因此可知，即使不满足式(10)的条件，在凝固速度快的上下段也可以“铸孔”。

依据以上的实验结果，短边T与凝固结束时间t_e的关系显示在图16中。由图16可知，凝固结束时间t_e在1600秒以上时，需要满足式(10)的条件。由此可知，凝固结束时间t_e需要在1600秒以内，因此涂模剂的热分解结束的时间t₀能够近似1600秒。

另外，短边T为100mm的模件的中央的孔部，成为式(10)的成立临界(t₀≈1600(秒))。因此，表2所示的作为铸孔试验结果的代表例，若将涂模剂A的铸孔极限(不可进行铸孔的直径8mm)，和涂模剂B的直径14mm这两个条件分别代入式(9)，解联立方程式求得α和β，则为式(14)。

σ_b＞1.5×10^-4×l²/t²+160/D²…式(14)

涂模剂内的树脂分解没有结束时，也就是，如果孔部的周边的凝固结束时间t_e，在涂模剂的热分解结束的时间t₀以内时，则使用作为树脂粘结体的涂模剂的常温的抗挠强度σ_c，能够得到式(17)。另外，若将t₀≈1600(秒)代入式(17)，则能够得到式(18)。

σ_c≥{t₀/(t₀－t_e)}×(1.5×10^-4×l²/t²+160/D²)…式(17)

σ_c≥{1600/(1600－te)}×(1.5×10^-4×l²/t²+160/D²)…式(18)

因此可知，使用满足式(17)或式(18)的涂模剂，即使铸造具备直径在18mm以下的细孔的铸件，也能够使涂模剂不受损伤。

另外，使用前述的数值分析结果，求得短边T与模件的中央的孔部的周边部的凝固结束时间t_e的关系。短边T与凝固结束时间t_e的关系显示在图17中。作为计算条件，铸造使用一般的型砂时，由图17可知，在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e，能够与式(19)近似。

t_e＝－1.03×10^-3T²+16.5T…式(19)

因此，若将式(19)分别代入式(17)、式(18)，则能够得到式(20)和式(21)。

σ_c≥t₀/(t₀+1.03×10^-3T²－16.5T)×(1.5×10^-4×l²/t²+160/D²)…式(20)

σ_c≥1600/(1600+1.03×10^-3T²－16.5T)×(1.5×10^-4×l²/t²+160/D²)…式(21)

因此可知，通过使用满足式(20)或式(21)的涂模剂，即使铸造具备直径在18mm以下的细孔的铸件，也能够使用涂模剂不受损伤。

(实施例)

接下来，作为熔液使用灰口铸铁(JIS－FC250)，并使用在50(mm)×100(mm)×200(mm)的长方体的发泡模上，配置有从上表面至下表面贯通的长度100mm、直径14mm的孔部的铸模，铸造具备细孔的铸件。

若将T＝50(mm)、l＝100(mm)、D＝14(mm)代入式(21)，再代入二次涂布有表1的涂模剂B的标准厚度t＝0.9(mm)，则右边为5.7。涂模剂B的常温的抗挠强度σ_c比4.4MPa大，但也有为5.7MPa以下的情况，因此不能铸孔的可能性高。因此，三次涂布涂模剂B而使厚度t为1.4mm，则满足式(21)。

在发泡模上三次涂布涂模剂B而进行铸造的结果，能够避免“粘砂”发生，铸出完工状态良好的细孔。

(效果)

如以上所述，根据本实施方式的消失模铸造法，在铸造具备直径在18mm以下、长度为l(mm)的孔的铸件时，在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e(秒)在涂模剂的热分解结束的时间t₀以内时，使用满足上式(17)的涂模剂。在此，直接测量涂模剂的高温强度有困难。但是，加热涂模剂至树脂分解而成为烧结体之后再回归常温的烧结体，其抗挠强度降低至使涂模剂直接干燥而作为树脂粘结体的常温的抗挠强度的约1/7以下。由此可推定，树脂分解没有完全结束，即，没有成为完全的烧结体的涂模剂的抗挠强度比完全成为烧结体的涂模剂的抗挠强度高。作为树脂粘结体的涂模剂的强度在常温下为σ_c，随着树脂的热分解的进行而降低，分解率达100％为0。但是，在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e(秒)，如果在涂模剂的热分解结束的时间t₀(秒)以内，则在涂模剂中残存作为树脂粘结体的强度。因此，若考虑残存在涂模剂中的作为树脂粘结体的强度，则能够得到上式(17)。因此，使用满足上式(17)的涂模剂，即使铸造具备直径在18mm以下的细孔的铸件，也能够使涂模剂不受损伤。由此，在铸造时不会发生粘砂，因此能够铸造出直径在18mm以下，完工状态良好的细孔。

另外，涂模剂的热分解结束的时间t₀为1600秒，因此在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e(秒)为1600秒以内时，在涂模剂中残存作为树脂粘结体的强度。因此，这时，使用满足上式(18)的涂模剂，能够使涂模剂不受损伤。

另外，在孔部的周边部熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e，作为与铸模的孔部的轴向正交的截面的短边T的函数而由上式(19)表示。因此，满足这一关系时，使用满足上式(20)、式(21)的涂模剂，能够使涂模剂不受损伤。

以上，说明了本发明的实施方式，但不过是例示具体例，而并非特别限定本发明，具体的构成等可以适宜设计变更。另外，发明的实施方式所述的作用及效果，不过是列举由本发明产生的最佳的作用及效果，本发明的作用及效果，不限定为本发明的实施方式所述内容。

【符号的说明】

1 铸模

2 发泡模

3 孔部

3a 孔边部

4 涂模剂

5 型砂

6 熔液

23 孔部

23a 孔边部

23b 中央部

24 涂模剂

25 型砂

26 熔液

Claims (3)

1.一种消失模铸造法，其特征在于，其是将在发泡模的表面上涂布涂模剂而成的铸模埋入型砂之中后，向所述铸模内注入金属的熔液，使所述发泡模消失而与所述熔液置换，从而铸造具备直径在18mm以下、长度为lmm的孔的铸件的方法，

若设涂布于所述发泡模上的所述涂模剂的厚度为tmm，作为形成有所述孔的部分的所述发泡模的孔部的直径为Dmm，使之干燥的所述涂模剂的常温的抗挠强度为σ_cMPa，则在所述孔部的周边部所述熔液的凝固结束的凝固结束时间t_e，在所述涂模剂的热分解结束的时间t₀以内时，使用满足下式的所述涂模剂，所述t_e、t₀的单位是秒，

σ_c≥{t₀/(t₀－t_e)}×(1.5×10^-4×l²/t²+160/D²)。

2.根据权利要求1所述的消失模铸造法，其特征在于，所述涂模剂的热分解结束的时间t₀为1600秒。

3.根据权利要求1或2所述的消失模铸造法，其特征在于，

所述铸模的形状为长方体，

若设与所述铸模的所述孔部的轴向直交的截面的短边为T，则满足下式，其中，T的单位为mm，

t_e＝－1.03×10^-3T²+16.5T。