DE112013004929T5 - Precision casting mold and process for its production - Google Patents

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Kazutaka Mori
Ikuo Okada
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Abstract

Bereitgestellt wird eine Feingussform, die zur Herstellung eines Gussprodukts verwendet werden soll. Die Feingussform umfasst einen Kern, der eine Form aufweist, die einem inneren Hohlbereich des Gussprodukts entspricht, und eine Außenform, die einer Form einer äußeren Außenumfangsfläche des Gussprodukts entspricht, wobei die Außenform zusammengesetzt ist aus: einer Primärschicht (erster getrockneter Film) (101A), die auf einer inneren Außenumfangsfläche ausgebildet ist und aus einem Schlicker-Film gebildet ist, der durch Trocknen von Schlicker für die Feingussform, der monodispergierte, ultrafeine Zirkonoxid-Partikel mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder kleiner (vorzugsweise 0,3 bis 0,5 μm, wie in den Beispielen offenbart) beinhaltet, erhalten wird; und einer mehrlagigen Unterstützungsschicht (105A), die an der Außenseite der Primärschicht (erster getrockneter Film) (101A) durch wiederholtes Formen einer Unterstützungsschicht (zweiter getrockneter Film) (104-1), die durch Formen und Trocknen einer aus dem Schlicker für die Feingussform gebildeten Schlickerschicht (102) und einer Stuck-Schicht (103), in der ein Stuck-Material auf die Schlickerschicht aufgetragen ist, erhalten wird, gebildet ist.Provided is a precision casting mold, which is to be used for the production of a cast product. The investment casting mold comprises a core having a shape corresponding to an inner hollow portion of the cast product and an outer shape corresponding to a shape of an outer peripheral surface of the cast product, the outer shape being composed of: a primary layer (first dried film) (101A) formed on an inner peripheral surface formed of a slurry film formed by drying slip for the investment casting mold, the monodispersed ultrafine zirconia particles having a particle size of 1.0 μm or smaller (preferably 0.3 to 0 5 μm, as disclosed in the examples); and a multilayer backing layer (105A) formed on the outside of the primary layer (first dried film) (101A) by repeatedly forming a backing layer (second dried film) (104-1) by molding and drying one of the slurry for the investment casting mold formed slip layer (102) and a stucco layer (103) in which a stucco material is applied to the slurry layer is formed.

Description

Gebietarea

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feingussform und ein Verfahren zu deren Herstellung.The present invention relates to a precision casting mold and a process for its production.

Stand der TechnikState of the art

Für die Herstellung von Gussprodukten mit hoher Präzision wird ein Feingieß- bzw. Präzisionsgießverfahren als Gießverfahren zur Herstellung eines Gussproduktes angewendet. Beim Feingießverfahren, wie es in der Patentliteratur 1 offenbart ist, wird Schlicker rund um ein Lost-Foam-Modell bzw. Modell zum Gießen mit verlorenem Schaum (Wachsmodell bzw. Wachsstruktur) aufgebracht, das dieselbe Form wie eine geformte Komponente aufweist, und dann wird daran eine erste Stuckschicht (Mehl- bzw. Staubschicht) aufgetragen und einer Trocknungsbehandlung unterzogen. Im Anschluss daran werden wiederholt drei Arbeitsgänge durchgeführt, namentlich das Aufbringen des Schlickers, das Auftragen des Stucks und das Trocknen; damit wird ein Modell zum Abdecken der Außenseite (Außenform) des Gussproduktes hergestellt.For the production of high precision castings, a precision casting method is used as a casting method for producing a cast product. In the investment casting method disclosed in Patent Literature 1, slip is applied around a lost foam (wax pattern) casting model having the same shape as a molded component and then becomes applied thereto a first stucco layer (flour or dust layer) and subjected to a drying treatment. Subsequently, three operations are repeatedly carried out, namely the application of the slip, the application of the stucco and drying; Thus, a model for covering the outside (outer shape) of the cast product is produced.

Die Feingussform wird dabei so gebildet, dass das Wachsmodell in einem Schlicker, der hauptsächlich ein Kieselsol umfasst, platziert, der Schlicker an der Oberfläche des Wachsmodells aufgetragen, und der Schlicker anschließend getrocknet wird.The investment casting mold is formed in such a way that the wax model is placed in a slurry, which mainly comprises a silica sol, and the slurry is applied to the surface of the wax model, and the slurry is then dried.

Da der in einem einzigen Arbeitsgang aufgetragene Schlicker wenig und dünn ist, wird der Arbeitsvorgang einige Male bis zu zehn Mal wiederholt durchgeführt, um die gewünschte Dicke zu erreichen. Zusätzlich werden grobe Partikel, die als Stuck-Material bezeichnet werden, eingestreut und auf die Oberfläche des Schlickers aufgebracht, um eine schnelle Trocknung durchzuführen, die Dicke rasch sicherzustellen, oder Trocknungssprünge zu verhindern. Aus diesem Grund sind in der Querschnittstruktur des Formwerkzeugs abwechselnd eine dichte Schicht und eine grobkörnige Schicht vorgesehen.Since the slip applied in a single operation is small and thin, the operation is repeated a few times up to ten times to achieve the desired thickness. In addition, coarse particles called stucco material are interspersed and applied to the surface of the slurry to perform rapid drying, to ensure the thickness rapidly, or to prevent drying cracks. For this reason, a dense layer and a coarse-grained layer are alternately provided in the cross-sectional structure of the mold.

Das Kieselsol ist beispielsweise eine Lösung, in der kugelförmige Siliziumoxid-Partikel mit einer Partikelgröße von etwa 20 nm dispergiert sind. Wenn die ultrafeinen Siliziumoxid-Partikel auf die Oberfläche relativ feiner Partikel (von mehreren Mikrometern bis zu höheren Mikrometerzahlen) und grobkörniger Partikel (Stuck) (mehrere hundert Mikrometer bis zu mehreren Millimetern), beispielsweise im Schlicker enthaltenes Zirkon oder Aluminiumoxid, während des Trocknens aufgetragen und durch die Trocknungs- und Wärmebehandlung fest miteinander verbunden werden, wird die Form des Formwerkzeugs und auch dessen Festigkeit bewahrt, so dass dieses als Formwerkzeug verwendet werden kann.The silica sol, for example, is a solution in which spherical silica particles having a particle size of about 20 nm are dispersed. When the ultrafine silica particles are applied to the surface of relatively fine particles (of several microns to higher microns) and coarse particles (several hundred microns to several millimeters), for example zirconium or alumina contained in the slurry, during drying and are firmly bonded together by the drying and heat treatment, the shape of the mold and also its strength is preserved, so that it can be used as a molding tool.

Zitierliste Patentliteratur:Citation list patent literature:

  • Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung, offengelegt, Nr. 2001-18033 .Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-18033 ,

ZusammenfassungSummary

Technisches ProblemTechnical problem

Es reicht indessen im allgemeinen aus, ein Formwerkzeug unter Verwendung des oben beschriebenen Kieselsols (Lösung, in der ultrafeine Siliziumoxid-Partikel dispergiert sind) herzustellen, doch ist es erforderlich, mit einem geschmolzenen Metall eine Kristallabscheidungsrichtung, beispielsweise bei der Produktion einer unidirektional verfestigten Schaufel, zu kontrollieren. Daraus folgt, dass sich eine Verweilzeit bei hoher Temperatur (beispielsweise etwa 1550°C) verlängert. In diesem Fall ergibt sich ein Problem, dass das als Bindemittel dienende Siliziumoxid aufgrund der aufrechterhaltenen hohen Temperatur erweicht, woraus eine Deformation des Formwerkzeugs folgt.However, it is generally enough to prepare a molding tool using the above-described silica sol (solution in which ultrafine silica particles are dispersed), but it is necessary to use a molten metal to have a crystal deposition direction, for example, in the production of a unidirectionally solidified blade. to control. It follows that a residence time at high temperature (for example, about 1550 ° C) is prolonged. In this case, there arises a problem that the silica serving as a binder softens because of the high temperature maintained, resulting in deformation of the mold.

Bei der hier aufgeführten Produktion der unidirektional verfestigten Schaufel wird die Schaufel allgemein so produziert, dass das Formwerkzeug in einen Vakuumofen platziert und auf eine Temperatur erhitzt und gehalten wird, die höher oder gleich der Temperatur eines Schmelzpunktes des geschmolzenen Metalls ist, woraufhin das geschmolzene Metall in das Formwerkzeug gegossen werden kann, und das Formwerkzeug aus dem Ofen genommen wird und auf das Hinziehen zu einer unteren Seite kontrolliert wird, so dass das geschmolzene Metall von der unteren Seite aus gekühlt und verfestigt wird.In the unidirectionally solidified blade production shown here, the blade is generally produced by placing the mold in a vacuum oven and heating and maintaining it at a temperature higher than or equal to the melting point temperature of the molten metal, whereupon the molten metal flows into the molten metal the mold can be cast, and the mold is taken out of the oven and controlled for being drawn to a lower side, so that the molten metal is cooled and solidified from the lower side.

Dementsprechend ist beispielsweise bei der Produktion der unidirektional verfestigten Schaufel ein Formwerkzeug erforderlich, das auch dann nicht deformiert wird, wenn es längere Zeit auf hoher Temperatur (beispielsweise bei etwa 1550°C) gehalten wird.Accordingly, for example, in the production of the unidirectionally solidified blade, a mold is required which is not deformed even if it is kept at a high temperature (for example, about 1550 ° C.) for a long time.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Problems ausgeführt, und ein Ziel derselben besteht darin, eine Feinguss- bzw. Präzisionsgussform bereitzustellen, die sich auch dann nicht verformt, wenn sie über einen längeren Zeitraum auf einer hohen Temperatur gehalten wird, wie beispielsweise bei der Produktion einer unidirektional verfestigten Schaufel, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The present invention has been made in consideration of the above-described problem, and an object thereof is to provide a precision casting mold which does not deform even when kept at a high temperature for a long period of time, such as the production of a unidirectionally consolidated blade, and a method for its production.

Lösung des Problems the solution of the problem

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme wird eine Feinguss- bzw. Präzisionsgussform bereitgestellt, die zur Herstellung eines Gussproduktes verwendet wird und Folgendes umfasst: einen Kern, der eine Form aufweist, die einem inneren Hohlabschnitt des Gussproduktes entspricht; und eine Außenform, die einer Form einer äußeren Außenumfangsfläche des Gussproduktes entspricht, wobei die Außenform zusammengesetzt ist aus: einer Primärschicht, die auf einer inneren Außenumfangsfläche ausgebildet ist und aus einem Schlickerfilm geformt ist, der durch Trocknen von Schlicker für die Feingussform, der monodispergierte, ultrafeine Zirkonoxid-Partikel mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder kleiner beinhaltet, erhalten wird; und einer mehrlagigen Unterstützungsschicht, die an der Außenseite der Primärschicht durch wiederholtes Formen einer Unterstützungsschicht, die durch Formen und Trocknen einer aus dem Schlicker für die Feingussform gebildeten Schlickerschicht und einer Stuck-Schicht, in der ein Stuck-Material auf die Schlickerschicht aufgetragen ist, erhalten wird, gebildet ist.According to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, there is provided a precision casting mold used for producing a cast product, comprising: a core having a shape corresponding to an inner hollow portion of the cast product; and an outer mold corresponding to a shape of an outer peripheral surface of the cast product, the outer mold being composed of: a primary layer formed on an inner peripheral surface formed of a slurry film prepared by drying slurry for the investment casting mold, which is monodispersed, ultrafine zirconia particles having a particle size of 1.0 μm or smaller is obtained; and a multilayer backing layer provided on the outside of the primary layer by repeatedly forming a backing layer formed by molding and drying a slurry layer formed from the slurry for the investment casting mold and a stucco layer in which a stucco material is coated on the slurry layer is, is formed.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Feingussform gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, wobei der Schlicker für die Feingussform entweder Zirkon-Pulver oder Aluminiumoxid-Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 μm oder kleiner enthält, und das Stuck-Material entweder Zirkon-Stuckpartikel oder Aluminiumoxid-Stuckpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 mm oder größer ist.According to a second aspect of the present invention, there is provided the precision casting mold according to the first aspect, wherein the slurry for the investment casting mold contains either zircon powder or alumina powder having an average particle size of 50 μm or smaller, and the stucco material is either zirconia stucco particles or alumina stucco particles having an average particle size of 0.5 mm or larger.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Feingussform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt bereitgestellt, wobei die Primärschicht die Stuck-Schicht aufweist, in der das Stuck-Material auf die aus dem Schlicker für die Feingussform gebildete Schlickerschicht aufgetragen ist.According to a third aspect of the present invention, the investment casting mold according to the first or second aspect is provided, wherein the primary layer comprises the stucco layer in which the stucco material is applied to the slurry layer formed from the slurry for the investment casting mold.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Feingussform bereitgestellt, die zur Herstellung eines Gussproduktes verwendet wird, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Filmbildungsprozess, in dem ein Feinguss-Wachsmodell in den Schlicker für die Feingussform, der monodispergierte, ultrafeine Zirkonoxid-Partikel mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder kleiner beinhaltet, getaucht bzw. aus diesem herausgezogen wird und anschließend eine Trocknungsbehandlung durchgeführt wird, wodurch auf einer Oberfläche des Wachsmodells eine aus einem Schlicker-Film gebildete Primärschicht gebildet wird; einen zweiten Filmbildungsprozess, in dem ein Stuck-Material auf eine Oberfläche des Schlickers gestreut wird, nachdem das mit der Primärschicht gebildete Wachsmodell in den Schlicker für die Feingussform eingetaucht und aus diesem herausgezogen worden ist, und anschließend eine Trocknungsbehandlung vorgenommen wird, wodurch eine Unterstützungsschicht gebildet wird; einen Formkörper-Bildungsprozess, in dem der zweite Filmbildungsprozess zur Bildung der Unterstützungsschicht mehr als einmal wiederholt wird, wodurch ein mit einer mehrlagigen Unterstützungsschicht ausgebildeter Formkörper erhalten wird; einen Wachsentfernungsprozess, in dem das Wachs des Wachsmodells geschmolzen und aus dem erhaltenen Formkörper entfernt wird; und einen Formbrennprozess, in dem der nach der Wachsentfernung erhaltene Formkörper einer Brennbehandlung unterzogen wird, wodurch ein Formwerkzeug erhalten wird.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a precision casting mold used to make a cast product, the process comprising: a first film forming process in which a precision investment wax model is incorporated in the investment casting slip, the monodispersed, ultrafine Zirconia particles having a particle size of 1.0 μm or smaller are immersed, dipped and then subjected to a drying treatment, whereby a primary layer formed of a slurry film is formed on a surface of the wax pattern; a second film forming process in which a stucco material is scattered on a surface of the slurry after the wax pattern formed with the primary layer is dipped in and drawn out of the slurry for the investment casting mold, followed by a drying treatment, thereby forming a backing layer becomes; a molded body forming process in which the second film forming process for forming the backing layer is repeated more than once, thereby obtaining a molded article formed with a multilayer backing sheet; a wax removal process in which the wax of the wax model is melted and removed from the resulting molded body; and a mold firing process in which the molded body obtained after the wax removal is subjected to a firing treatment, thereby obtaining a molding die.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zur Herstellung der Feingussform gemäß dem vierten Aspekt bereitgestellt, wobei ein Stuck-Material auf die aus dem Schlicker für die Feingussform gebildete Schlickerschicht aufgetragen wird, um eine Stuck-Schicht zu bilden, und wobei die Stuck-Schicht während des ersten Filmbildungsprozesses getrocknet wird.According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing the investment casting die according to the fourth aspect, wherein a stucco material is applied to the slurry layer formed from the slurry for the investment casting to form a stucco layer, and the stucco Layer is dried during the first film-forming process.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der Feingussform gemäß dem vierten oder fünften Aspekt bereitgestellt, wobei ein Dispergiermittel des Schlickers für die Feingussform Polycarbonsäuresalze sind.According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing the investment casting mold according to the fourth or fifth aspect, wherein a dispersant of the slurry for the investment casting mold is polycarboxylic acid salts.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ultrafeine Zirkonoxid-Partikel mit hoher Hitzebeständigkeit als Schlicker verwendet, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, ein Formwerkzeug zu erhalten, das im Vergleich mit der Verwendung des herkömmlichen Kieselsols eine höhere Hitzebeständigkeit aufweist und nicht deformiert wird, wenn es über längere Zeit bei einer hohen Temperatur (z. B. 1550°C) gehalten wird, beispielsweise bei der Produktion einer unidirektional verfestigten Schaufel.According to the present invention, ultrafine zirconia particles having high heat resistance are used as the slurry, thereby providing a possibility of obtaining a molding tool which has higher heat resistance and is not deformed when used over a long period of time as compared with the conventional silica sol at a high temperature (eg, 1550 ° C), for example, in the production of a unidirectionally solidified blade.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine schematische Darstellung einer Konfiguration eines getrockneten Formkörpers, bei dem es sich um eine Außenform handelt. 1 FIG. 12 is a schematic diagram of a configuration of a dried molded article which is an outer mold. FIG.

2 ist eine schematische Darstellung einer Konfiguration eines anderen getrockneten Formkörpers, bei dem es sich um eine Außenform handelt. 2 Fig. 12 is a schematic representation of a configuration of another dried molded article which is an outer mold.

3 ist ein Diagramm, das die Partikelgrößenverteilung feiner Zirkonoxid-Partikel veranschaulicht. 3 is a diagram illustrating the particle size distribution of fine zirconia particles.

4 ist ein Diagramm, das die Partikelgrößenverteilung feiner Zirkonoxid-Partikel veranschaulicht. 4 is a diagram illustrating the particle size distribution of fine zirconia particles.

5 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel von Prozessen in einem Gießverfahren veranschaulicht. 5 FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of processes in a casting process. FIG.

6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel von Prozessen in einem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs veranschaulicht. 6 FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of processes in a method of manufacturing a molding tool. FIG.

7 ist ein erklärendes Diagramm, das einen Prozess zur Herstellung eines Kerns schematisch veranschaulicht. 7 Fig. 10 is an explanatory diagram schematically illustrating a process for producing a core.

8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Metallformwerkzeugs schematisch veranschaulicht. 8th FIG. 15 is a perspective view schematically illustrating a part of a metal mold. FIG.

9 ist ein erklärendes Diagramm, das einen Prozess zur Herstellung eines Wachsmodells schematisch veranschaulicht. 9 Fig. 10 is an explanatory diagram schematically illustrating a process for producing a wax model.

10 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Konfiguration schematisch veranschaulicht, in der Schlicker auf das Wachsmodell aufgetragen wird. 10 is an explanatory diagram schematically illustrating a configuration in which slurry is applied to the wax model.

11 ist ein erklärendes Diagramm, das einen Prozess zur Herstellung der Außenform schematisch veranschaulicht. 11 Fig. 10 is an explanatory diagram schematically illustrating a process for producing the outer mold.

12 ist ein erklärendes Diagramm, das einige Prozesse in dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs schematisch veranschaulicht. 12 Fig. 10 is an explanatory diagram schematically illustrating some processes in the method of manufacturing the molding tool.

13 ist ein erklärendes Diagramm, das einige Prozesse in einem Gießverfahren schematisch veranschaulicht. 13 is an explanatory diagram schematically illustrating some processes in a casting process.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Im übrigen ist die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehende Beschreibung beschränkt. Ferner umfassen die Komponenten in der nachstehenden Beschreibung jene, die von einschlägig bewanderten Fachpersonen leicht erfassbar sind, jene, die im wesentlichen mit diesen identisch sind, und jene in einem Geltungsbereich sogenannter Äquivalente.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Incidentally, the present invention is not limited to the following description. Further, in the following description, the components in the description below include those which are readily detectable by those skilled in the art, those which are substantially identical thereto, and those within a scope of so-called equivalents.

1 ist eine schematische Darstellung einer Konfiguration eines getrockneten Formkörpers einer Außenform. 2 ist eine schematische Darstellung einer Konfiguration eines weiteren getrockneten Formkörpers einer Außenform. 1 is a schematic representation of a configuration of a dried molded body of an outer mold. 2 is a schematic representation of a configuration of another dried shaped body of an outer mold.

Wie in 1 veranschaulicht ist, handelt es sich bei einer Feingussform um eine Feingussform, die dazu verwendet wird, ein Gussprodukt herzustellen, und die einen Kern, dessen Form einem inneren Hohlraum des Gussprodukts entspricht, und eine Außenform, die einer Form einer äußeren Außenumfangsfläche des Gussprodukts entspricht, umfasst, wobei die Außenform zusammengesetzt ist aus: einer Primärschicht (erster getrockneter Film) 101A, die auf einer inneren Außenumfangsfläche ausgebildet ist und aus einem Schlicker-Film gebildet ist, der durch Trocknen von Schlicker für die Feingussform, der monodispergierte, ultrafeine Zirkonoxid-Partikel mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder kleiner (vorzugsweise 0,3 bis 0,5 μm, wie in den Beispielen offenbart) beinhaltet, erhalten wird; und einer mehrlagigen Unterstützungsschicht 105A, die auf der Außenseite der Primärschicht (erster getrockneter Film) 101A durch wiederholtes Formen einer ersten Unterstützungsschicht (zweiter getrockneter Film) 104-1, die durch Formen und Trocknen einer aus dem Schlicker für die Feingussform gebildeten Schlickerschicht 102 und einer Stuck-Schicht 103, in der ein Stuck-Material auf der Schlickerschicht 102 aufgebracht ist, erhalten wird, gebildet ist.As in 1 1, an investment casting is an investment casting used to make a cast product and having a core whose shape corresponds to an inner cavity of the cast product and an outer shape corresponding to a shape of an outer peripheral surface of the cast product; wherein the outer shape is composed of: a primary layer (first dried film) 101A formed on an inner peripheral surface formed of a slip film formed by drying slip for the investment casting mold, the monodispersed ultrafine zirconia particles having a particle size of 1.0 μm or smaller (preferably 0.3 to 0 5 μm, as disclosed in the examples); and a multilayer support layer 105A on the outside of the primary layer (first dried film) 101A by repeatedly forming a first support layer (second dried film) 104-1 formed by molding and drying a slip layer formed from the slip for the investment casting mold 102 and a stucco layer 103 in which a stucco material on the slip layer 102 is applied, is formed, is formed.

Die feinen Zirkonoxid-Partikel (ultrafeine Zirkonoxid-Partikel) aus hochreinen, ultrafeinen Partikeln, die, beispielsweise unter Verwendung einer Kugelmühle als Dispergiermittel, einer Monodispersion unterzogen worden sind, werden dabei als Bindemittel verwendet, das den Schlicker in der vorliegenden Erfindung bildet.The zirconia fine particles (ultrafine zirconia particles) of ultrapure ultrafine particles which have been monodispersed using, for example, a ball mill as a dispersing agent are used as a binder which constitutes the slurry in the present invention.

Als feine Zirkonoxid-Partikel kann Yttriumstabilisiertes Zirkonoxid (YSZ) verwendet werden.Yttrium-stabilized zirconia (YSZ) can be used as fine zirconia particles.

Der Ausdruck „Monodispersion”, wie er hierzu verwendet wird, bezeichnet einen Zustand, infolge einer Dispersionsbehandlung bei Bildung des Schlickers unter Verwendung von beispielsweise feinen Zirkonoxid-Partikeln mit einer Partikelgröße von etwa 0,5 μm auf 0,3 μm monodispergiert zu sein.The term "monodispersion" as used herein means a state of being monodispersed to 0.3 μm due to a dispersion treatment upon formation of the slurry using, for example, zirconia fine particles having a particle size of about 0.5 μm.

Die Partikelgröße der feinen Zirkonoxid-Partikel ist dabei 1,0 μm oder kleiner, und kann stärker bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 0,6 μm liegen.The particle size of the zirconia fine particles is 1.0 μm or smaller, and more preferably, it may be in the range of 0.3 to 0.6 μm.

In der vorliegenden Erfindung liegt der Grund, dass die feinen Zirkonoxid-Partikel vorzugsweise eine Größe von 1,0 μm oder kleiner aufweisen, darin, dass die Ergebnisse einer Biegefestigkeitsprüfung unerwünscht sind, wenn die feinen Zirkonoxid-Partikel eine Größe von 1,0 μm überschreiten.In the present invention, the reason that the zirconia fine particles are preferably 1.0 μm or smaller in size is that the results of a flexural strength test are undesirable when the zirconia fine particles exceed 1.0 μm in size ,

Zirkonpulver (beispielsweise mit einer Größe von 350 Mesh) werden dem Bindemittel der monodispergierten, feinen Zirkonoxid-Partikel als Mehl bzw. Staub hinzugefügt, wodurch der Schlicker für die Feingussform erhalten wird.Zirconium powder (for example, having a size of 350 mesh) is added to the binder of the monodispersed zirconia fine particles as a flour or dust, thereby obtaining the slurry for the investment casting mold.

In der vorliegenden Erfindung kann auch ein Fall, in dem das Mehl bzw. der Staub nicht hinzugefügt wird, akzeptabel sein. Also, in the present invention, a case where the flour or dust is not added may be acceptable.

Hier werden Polycarbonsäuresalze (beispielsweise Ammoniumsalze) dazu verwendet, als Dispergiermittel monodispergiert zu werden.Here, polycarboxylic acid salts (for example, ammonium salts) are used to be monodispersed as a dispersant.

Zudem kann eine Kugelmühle, die beispielsweise Kugeln mit einem Durchmesser von 10 bis 20 mm benutzt, als Beispiel für ein Dispergiermittel aufgeführt werden; jedoch ist das Dispergiermittel nicht hierauf beschränkt, solange es sich um ein Mittel handelt, welches monodispergiert.In addition, a ball mill using, for example, balls having a diameter of 10 to 20 mm can be listed as an example of a dispersant; however, the dispersant is not limited thereto as long as it is an agent which is monodispersed.

In der vorliegenden Erfindung ist es von Bedeutung, durch Monodispergieren der feinen Zirkonoxid-Partikel, welche als Bindemittel dienen, einen guten Schlicker zu erhalten.In the present invention, it is important to obtain a good slip by monodispersing the zirconia fine particles serving as a binder.

3 und 4 sind Diagramme, welche die Partikelgrößenverteilung der feinen Zirkonoxid-Partikel veranschaulichen. 3 and 4 are diagrams illustrating the particle size distribution of the zirconia fine particles.

Es ist erforderlich, dass das Monodispergieren so durchgeführt wird, dass die Partikelgrößenverteilung eng ist, und vorzugsweise wird das Dispergieren, wie in 3 veranschaulicht ist, so durchgeführt, dass die Verteilung auf den Bereich von 0,8 d (0,24) bis 1,07 d (0,32) ausgehend von einer mittleren Partikelgröße (d: 0,3 μm) eingerichtet ist, wenn die durchschnittliche Partikelgröße 0,3 μm beträgt.It is required that the monodispersion be carried out so that the particle size distribution is narrow, and it is preferable that dispersing as in 3 is performed so that the distribution is set to the range of 0.8 d (0.24) to 1.07 d (0.32) from an average particle size (d: 0.3 μm) when the average particle size is 0.3 μm.

Zudem wird das Dispergieren, wie in 4 veranschaulicht ist, vorzugsweise so durchgeführt, dass die Verteilung auf den Bereich von 0,8 d (0,48) bis 1,2 d (0,72) ausgehend von einer mittleren Partikelgröße (d: 0,6 μm) eingerichtet ist, wenn die durchschnittliche Partikelgröße 0,6 μm beträgt.In addition, the dispersing, as in 4 is preferably performed so that the distribution is set in the range of 0.8 d (0.48) to 1.2 d (0.72) starting from an average particle size (d: 0.6 μm), when the average particle size is 0.6 μm.

Die Partikelgrößenverteilung wurde hierin unter Verwendung der nachstehend genannten Vorrichtung gemessen.The particle size distribution was measured herein using the apparatus below.

Eine Partikelgrößenverteilungs-Messvorrichtung vom Laserstreuungs-/beugungstyp ”CILAS 850B” wurde verwendet, hergestellt von Aishin Nano Technologies, Co., Ltd..A laser scattering / diffraction type particle size distribution measuring apparatus "CILAS 850B" was used, manufactured by Aishin Nano Technologies, Co., Ltd.

Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Feingussform unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.Next, a method of manufacturing the investment casting mold will be described with reference to FIGS 1 and 2 described.

(Erster Filmbildungsprozess)(First film-making process)

Zunächst wird im ersten Filmbildungsprozess ein Wachsmodell 30 in den Schlicker für die Feingussform (nachfolgend als ”Schlicker” bezeichnet), der die ultrafeinen Zirkonoxid-Partikel beinhaltet, eingetaucht und dann aus diesem herausgezogen, und überschüssiger Schlicker wird abgeschüttelt. Danach wird durch eine Trocknungsbehandlung ein Schlickerfilm (erster getrockneter Film) auf der Oberfläche des Wachsmodells 30 erhalten.First, in the first film-forming process, a wax model becomes 30 into the slurry for the investment casting mold (hereinafter referred to as "slurry") containing the ultrafine zirconia particles, and then pulled out therefrom, and excess slip is shaken off. Thereafter, by a drying treatment, a slurry film (first dried film) is formed on the surface of the wax model 30 receive.

In 1 ist der Schlickerfilm die Primärschicht 101A, die mit der Oberfläche des Wachsmodells 30 in Kontakt kommt.In 1 the slurry film is the primary layer 101A that match the surface of the wax model 30 comes into contact.

(Zweiter Filmbildungsprozess)(Second film-making process)

Als nächstes wird das Wachsmodell 30 mit der Primärschicht 101A in den Schlicker eingetaucht und dann aus diesem herausgezogen, und der überschüssige Schlicker wird abgeschüttelt, wodurch die Schlickerschicht (zweite Schicht) 102 gebildet wird. Zirkon-Stuck-Partikel (mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,8 mm) werden als Stuck-Material auf die feuchte Schlickerschicht (zweite Schicht) 102 gestreut (stuckiert), wodurch die Stuck-Schicht (erste Schicht) 103 gebildet wird, an der das Stuck-Material haftet. Eine laminierte Struktur der Schlickerschicht 102 und der Stuck-Schicht (erste Schicht) 103 wird getrocknet, so dass die erste Unterstützungsschicht (zweiter getrockneter Film) 104-1 auf der Primärschicht (erster getrockneter Film) 101A gebildet wird.Next is the wax model 30 with the primary layer 101A immersed in the slurry and then pulled out of this, and the excess slip is shaken off, whereby the slip layer (second layer) 102 is formed. Zircon stucco particles (with an average particle size of 0.8 mm) are applied as stucco material to the moist slip layer (second layer) 102 strewn (stuccoed), whereby the stucco layer (first layer) 103 is formed, to which the stucco material adheres. A laminated structure of the slurry layer 102 and the stucco layer (first layer) 103 is dried so that the first backing layer (second dried film) 104-1 on the primary layer (first dried film) 101A is formed.

(Prozess zur Bildung des Formkörpers)(Process for Forming the Shaped Body)

Der gleiche Arbeitsschritt wie der zweite Filmbildungsprozess zur Bildung der ersten Unterstützungsschicht 104-1 wird mehr als einmal wiederholt (beispielsweise 6 bis 10 Mal), wodurch ein getrockneter Formkörper 106A erhalten wird, bei dem es sich um die Außenform mit einer vorbestimmten Dicke der mehrlagigen Unterstützungsschicht 105A handelt, in welcher die Schlickerschicht ((n + 1)-te Schicht) 102 und die Stuck-Schicht (n-te Schicht) 103 abwechselnd laminiert sind.The same operation as the second film formation process for forming the first support layer 104-1 is repeated more than once (for example, 6 to 10 times), whereby a dried molded article 106A which is the outer shape having a predetermined thickness of the multilayer support layer 105A in which the slip layer is ((n + 1) th layer) 102 and the stucco layer (nth layer) 103 are laminated alternately.

Der getrocknete Formkörper wird beispielsweise in einen Autoklav bei 150°C gestellt, so dass das Wachs, welches das Wachsmodell 30 bildet, geschmolzen und dann ausgeschieden wird.The dried shaped body is placed, for example, in an autoclave at 150 ° C, so that the wax, which is the wax model 30 forms, is melted and then excreted.

Danach wird das Modell bei 1000°C einer Wärmebehandlung unterzogen, wodurch die Feingussform erhalten wird.Thereafter, the model is subjected to a heat treatment at 1000 ° C, whereby the investment casting mold is obtained.

Die erhaltene Feingussform wurde selbst in einem Festigkeitstest bei 1500°C nicht deformiert, wie in einem unten zu beschreibenden Testbeispiel gezeigt ist, das eine hohe Festigkeit aufwies. Demgegenüber wurde im Falle einer Verwendung des herkömmlichen Kieselsols ein Aufweichungsverhalten bestätigt.The obtained investment mold was not deformed even in a strength test at 1500 ° C, as shown in a test example to be described below, which had high strength. In contrast, in the case of using the conventional silica sol, a softening behavior was confirmed.

Zudem kann, wie in 2 veranschaulicht ist, in einer Primärschicht eine mit dem Stuck-Material behaftete Primär-Stuck-Schicht 101b auf einer Primär-Schlickerschicht 101a gebildet und dann getrocknet werden, wodurch eine Primärschicht 101B gebildet wird.In addition, as in 2 illustrated in a primary layer one with the stucco Material afflicted primary stucco layer 101b on a primary slip layer 101 formed and then dried, creating a primary layer 101B is formed.

Wie in der Primärschicht 101B besteht, wenn das Stuck-Material aufgetragen ist, ferner die Möglichkeit, einen getrockneten Formkörper 106B einer Außenform mit der mehrlagigen Unterstützungsschicht 105B zu erhalten, in der die Schlickerschicht und die Stuck-Schicht 103 der mehrlagigen Unterstützungsschicht 105B dieselbe Anzahl an Laminaten (n Schichten) aufweisen.As in the primary layer 101B If the stucco material is applied, there is also the possibility of a dried molded body 106B an outer shape with the multilayer support layer 105B in which the slip layer and the stucco layer 103 the multilayer support layer 105B have the same number of laminates (n layers).

Obwohl in der vorliegenden Erfindung Zirkonpulver als Mehl bzw. Staub verwendet wurden, besteht die Möglichkeit, die gleiche Feingussform auch bei Verwendung von Aluminiumoxid-Pulvern anstelle von Zirkonpulvern als Mehl, und von Aluminiumoxid-Stuck-Partikeln anstelle der Zirkon-Stuck-Partikel als Stuck-Material zu erhalten.Although zirconia powder was used as a flour or dust in the present invention, it is possible to use the same investment casting mold even when using alumina powders instead of zircon powders as flour, and alumina stucco particles instead of the zirconia stucco particles as stucco To get material.

Zudem ist das Verhältnis zwischen dem Mehl bzw. Staub und dem Stuck-Material nicht beschränkt; vielmehr können sowohl die Zirkon-Pulver als auch die Aluminiumoxid-Pulver als Mehl und sowohl die Zirkon-Stuck-Partikel als auch die Aluminiumoxid-Stuck-Partikel als Stuck-Material verwendet werden.In addition, the ratio between the flour or dust and the stucco material is not limited; Rather, both the zirconium powders and the alumina powders may be used as the flour and both the zirconium stucco particles and the alumina stucco particles may be used as the stucco material.

Obwohl die Partikelgröße des Mehls 350 Mesh beträgt, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern nutzt vorzugsweise Partikel von beispielsweise etwa 5 bis 80 μm und Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von beispielsweise 50 μm oder kleiner.Although the particle size of the flour is 350 mesh, the present invention is not limited thereto but preferably uses particles of, for example, about 5 to 80 μm and particles having an average particle size of, for example, 50 μm or smaller.

Obwohl die Partikelgröße der Stuck-Partikel 0,8 mm beträgt, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern nutzt vorzugsweise Partikel von beispielsweise etwa 0,4 mm bis 2 mm und Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von beispielsweise 0,5 mm oder größer.Although the particle size of the stucco particles is 0.8 mm, the present invention is not limited thereto, but preferably uses particles of, for example, about 0.4 mm to 2 mm and particles having an average particle size of, for example, 0.5 mm or larger.

Nachstehend wird ein Gießverfahren unter Verwendung der Feingussform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.Hereinafter, a casting method using the investment casting mold according to the present invention will be described.

5 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für Prozesse in dem Gießverfahren veranschaulicht. Das Gießverfahren wird nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Die in 5 veranschaulichten Prozesse können dabei vollautomatisch oder derart ausgeführt werden, dass eine Bedienperson jede der Vorrichtungen zum Ausführen der jeweiligen Prozesse betätigt. In dem Gießverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird ein Formwerkzeug hergestellt (Schritt S1). Das Formwerkzeug kann vorab produziert werden, oder kann jedes Mal produziert werden, wenn ein Gießverfahren ausgeführt wird. 5 FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of processes in the casting process. FIG. The casting method will be described below with reference to FIG 5 described. In the 5 In this case, illustrated processes can be carried out fully automatically or in such a way that an operator actuates each of the devices for executing the respective processes. In the casting method of the present embodiment, a molding tool is manufactured (step S1). The molding tool may be produced in advance, or may be produced each time a casting process is performed.

Das in Schritt S1 auszuführende Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 6 bis 12 beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm das ein Beispiel von Prozessen in dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs veranschaulicht. Die in 6 veranschaulichten Prozesse können dabei vollautomatisch oder derart ausgeführt werden, dass eine Bedienperson jede der Vorrichtungen zum Ausführen der jeweiligen Prozesse betätigt.The manufacturing method of the molding tool of the present embodiment to be executed in step S1 will be described below with reference to FIGS 6 to 12 described. 6 FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of processes in the method of manufacturing the molding tool. FIG. In the 6 In this case, illustrated processes can be carried out fully automatically or in such a way that an operator actuates each of the devices for executing the respective processes.

In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs wird ein Kern hergestellt (Schritt S12). Die Form des Kerns entspricht einem Innenhohlraum eines mit dem Formwerkzeug zu produzierenden Gussprodukts. Das bedeutet, dass der Kern in einem dem Innenhohlraum des Gussprodukts entsprechenden Teil angeordnet wird und das Einfließen eines Metalls, welches ein Material für das Gussprodukt ist, während des Gießvorgangs verhindert. Nachstehend wird ein Prozess zur Herstellung des Kerns unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 ist ein erklärendes Diagramm, das den Prozess zur Herstellung des Kerns schematisch veranschaulicht. In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs, wie es in 7 veranschaulicht ist, wird ein Metallformwerkzeug 12 hergestellt (Schritt S101). Das Metallformwerkzeug 12 weist einen dem Kern entsprechenden Hohlbereich auf. Der hohle Abschnitt des Kerns ist ein konvexer Abschnitt 12a. Weiterhin ist in 7 das Metallformwerkzeug 12 im Querschnitt veranschaulicht; allerdings bildet das Metallformwerkzeug 12 grundsätzlich den Hohlraum zur Abdeckung eines gesamten Außenumfangs des dem Kern entsprechenden Bereichs, mit Ausnahme einer Öffnung, durch die ein Material in einen Raum gegossen wird, sowie einem Loch, durch das Luft abgeführt wird. In dem Verfahren zum Gießen des Formwerkzeugs wird, wie durch den Pfeil 14 angedeutet ist, über die Öffnung, durch die das Material in den Raum des Metallformwerkzeugs 12 gegossen wird, keramischer Schlicker 16 in das Innere des Metallformwerkzeugs 12 gegossen. Insbesondere wird durch sogenanntes Spritzgießen ein Kern 18 hergestellt, wobei der keramische Schlicker 16 in das Innere des Metallformwerkzeugs 12 gesprüht wird. In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs wird der Kern 18, nachdem der Kern 18 im Inneren des Metallformwerkzeugs 12 hergestellt worden ist, von dem Metallformwerkzeug 12 abgetrennt, und der abgetrennte Kern 18 wird in einen Brennofen 20 platziert und hierdurch gebrannt. Auf diese Weise wird der aus einem keramischen Material gebildete Kern 18 gebrannt und gehärtet (Schritt S102). In dem Verfahren zum Gießen des Formwerkzeugs wird der Kern 18 auf die oben beschriebene Art und Weise hergestellt. Ferner wird der Kern 18 aus einem Material gebildet, das durch eine Kernentfernungsbehandlung entfernt werden kann, wie beispielsweise durch eine chemische Behandlung nach der Aushärtung des Gussprodukts.In the method of manufacturing the molding tool, a core is manufactured (step S12). The shape of the core corresponds to an internal cavity of a cast product to be produced with the mold. This means that the core is placed in a part corresponding to the internal cavity of the cast product and prevents the inflow of a metal, which is a material for the cast product, during the casting process. Hereinafter, a process for producing the core will be described with reference to FIG 7 described. 7 is an explanatory diagram schematically illustrating the process of making the core. In the method of manufacturing the molding tool as shown in FIG 7 is illustrated, is a metal mold 12 manufactured (step S101). The metal mold 12 has a hollow area corresponding to the core. The hollow portion of the core is a convex portion 12a , Furthermore, in 7 the metal mold 12 illustrated in cross section; however, the metal forming tool forms 12 basically, the cavity for covering an entire outer circumference of the core corresponding portion except for an opening through which a material is poured into a space and a hole through which air is discharged. In the process of casting the mold, as indicated by the arrow 14 is hinted about the opening through which the material in the space of the metal mold 12 is poured, ceramic slip 16 into the interior of the metal mold 12 cast. In particular, so-called injection molding becomes a core 18 produced, wherein the ceramic slip 16 into the interior of the metal mold 12 is sprayed. In the method of manufacturing the molding tool, the core becomes 18 after the core 18 inside the metal mold 12 has been made of the metal mold 12 separated, and the severed core 18 gets into a kiln 20 placed and burned. In this way, the core formed of a ceramic material 18 fired and cured (step S102). In the method of casting the mold becomes the core 18 made in the manner described above. Further, the core becomes 18 formed of a material that can be removed by a core removal treatment, such as by a chemical treatment after curing of the cast product.

In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs wird, nachdem der Kern 18 hergestellt worden ist, ein äußeres Metallformwerkzeug hergestellt (Schritt S14). Das äußere Metallformwerkzeug weist eine Form auf, in der eine innere Außenumfangsfläche desselben der äußeren Außenumfangsfläche des Gussprodukts entspricht. Das Metallformwerkzeug kann aus einem Metall oder aus einem keramischen Material gebildet sein. 8 ist eine perspektivische Darstellung, in der ein Teil des Metallformwerkzeugs schematisch veranschaulicht ist. Ein Metallformwerkzeug 22a, wie es in 8 veranschaulicht ist, ist derart konfiguriert, dass ein auf der inneren Außenumfangsfläche gebildeter, konkaver Abschnitt der äußeren Außenumfangsfläche des Gussprodukts entspricht. Weiterhin ist in 8 nur das Metallformwerkzeug 22a veranschaulicht; allerdings wird in Analogie zum Metallformwerkzeug 22a in einer Richtung auch ein dem Metallformwerkzeug 22a entsprechendes Metallformwerkzeug hergestellt, um den auf der inneren Außenumfangsfläche gebildeten konkaven Abschnitt zu schließen. Das Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs ist derart, dass die innere Außenumfangsfläche der äußeren Außenumfangsfläche des Gussprodukts entspricht, wenn zwei Metallformwerkzeuge aneinander angesetzt werden.In the method of manufacturing the molding tool, after the core 18 has been made, an outer metal mold produced (step S14). The outer metal mold has a shape in which an inner peripheral surface thereof corresponds to the outer peripheral surface of the cast product. The metal mold may be formed of a metal or a ceramic material. 8th is a perspective view in which a part of the metal mold is illustrated schematically. A metal mold 22a as it is in 8th is configured such that a concave portion formed on the inner peripheral surface corresponds to the outer peripheral surface of the molded product. Furthermore, in 8th only the metal mold 22a illustrated; however, in analogy to the metal mold 22a in one direction also a metal forming tool 22a corresponding metal mold is made to close the concave portion formed on the inner peripheral surface. The method of manufacturing the mold is such that the inner peripheral surface corresponds to the outer peripheral surface of the cast product when two metal molds are set together.

In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs wird nach der Herstellung des äußeren Metallformwerkzeugs ein Wachsmodell hergestellt (Schritt S16). Die nachstehende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 9. 9 ist ein erklärendes Diagramm, in dem ein Prozess zur Herstellung des Wachsmodells schematisch veranschaulicht ist. In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs wird der Kern 18 an einer vorbestimmten Position des Metallformwerkzeugs 22a installiert (Schritt S110). Danach deckt ein dem Metallformwerkzeug 22a entsprechendes Metallformwerkzeug 22b eine Oberfläche ab, auf der der konkave Abschnitt des Metallformwerkzeugs 22a gebildet ist, so dass die Metallformwerkzeuge 22a und 22b den Außenumfang des Kerns 18 umschließen, und zwischen dem Kern 18 und den Metallformwerkzeugen 22a und 22b ein Zwischenraum 24 ausgebildet wird. In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs wird, wie durch den Pfeil 26 angedeutet ist, ein Wachs 28 von einem mit dem Zwischenraum 24 verbundenen Rohr in das Innere des Zwischenraums 24 gegossen (Schritt S112). Das Wachs 28 ist beispielsweise ein Wachs eines Materials mit relativ niedrigem Schmelzpunkt, das schmilzt, wenn es auf eine vorbestimmte Temperatur oder höher erhitzt wird. In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs wird der gesamte Bereich des Zwischenraums 24 mit dem Wachs 28 gefüllt (Schritt S113). Durch anschließendes Verfestigen des Wachses 28 umschließt das Wachs 28 den Kern 18, wodurch das Wachsmodell 30 gebildet wird. Das Wachsmodell 30 ist ein Wachsmodell, bei dem ein aus dem Wachs 28 gebildeter Abschnitt grundsätzlich dieselbe Form wie das Gussprodukt des Herstellungsobjekts aufweist. Danach wird in dem Verfahren zur Herstellung des Gussprodukts das Wachsmodell 30 von den Metallformwerkzeugen 22a und 22b abgetrennt, und danach wird am Wachsmodell ein Anguss 32 angebracht (Schritt S114). Der Anguss 32 ist eine Mündung, in die ein geschmolzenes Metall, bei dem es sich um ein während des Gießens geschmolzenes Metall handelt, eingebracht wird. In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs wird das aus dem Wachs 28 gebildete Wachsmodell 30 auf die oben beschriebene Art und Weise hergestellt, so dass es dieselbe Form wie das Gussprodukt aufweist und den Kern 18 darin enthält.In the method of manufacturing the mold, after the production of the outer metal mold, a wax model is produced (step S16). The following description will be made with reference to FIG 9 , 9 Fig. 10 is an explanatory diagram schematically illustrating a process for producing the wax model. In the method of manufacturing the molding tool, the core becomes 18 at a predetermined position of the metal mold 22a installed (step S110). After that, cover the metal mold 22a corresponding metal mold 22b a surface on which the concave portion of the metal mold 22a is formed, so that the metal molds 22a and 22b the outer circumference of the core 18 enclose, and between the core 18 and the metal molds 22a and 22b a gap 24 is trained. In the process of making the mold, as indicated by the arrow 26 implied, a wax 28 from one with the gap 24 connected pipe in the interior of the space 24 poured (step S112). The wax 28 For example, a wax is a relatively low melting point material that melts when heated to a predetermined temperature or higher. In the method of manufacturing the mold, the entire area of the gap becomes 24 with the wax 28 filled (step S113). By subsequently solidifying the wax 28 encloses the wax 28 the core 18 , making the wax model 30 is formed. The wax model 30 is a wax model in which one out of the wax 28 formed portion basically has the same shape as the cast product of the manufacturing object. Thereafter, in the process for producing the cast product, the wax model 30 from metal mold tools 22a and 22b separated, and then the wax model is a sprue 32 attached (step S114). The sprue 32 is a mouth into which a molten metal, which is a molten metal during casting, is introduced. In the process of making the mold, the wax becomes 28 formed wax model 30 made in the manner described above so that it has the same shape as the cast product and the core 18 contained therein.

In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs wird nach der Herstellung des Wachsmodells 30 Schlicker aufgebracht (eingetaucht) (Schritt S18). 10 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Konfiguration schematisch veranschaulicht, in der der Schlicker auf dem Wachsmodell aufgebracht wird. In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs, wie es in 10 veranschaulicht ist, wird das Wachsmodell 30 in einen Aufbewahrungsabschnitt 41 getaucht, in dem Schlicker 40 aufbewahrt wird, und wird anschließend, nachdem es aus diesem herausgenommen wurde, getrocknet (Schritt S19). Somit kann die Primärschicht 101A auf der Oberfläche des Wachsmodells 30 gebildet werden.In the method of manufacturing the mold, after the production of the wax model 30 Slip applied (dipped) (step S18). 10 is an explanatory diagram schematically illustrating a configuration in which the slurry is applied to the wax model. In the method of manufacturing the molding tool as shown in FIG 10 is illustrated, the wax model 30 in a storage section 41 dipped, in the slip 40 is stored, and then, after being taken out therefrom, dried (step S19). Thus, the primary layer 101A on the surface of the wax model 30 be formed.

Der in Schritt S18 aufgetragene Schlicker ist ein Schlicker, der direkt auf das Wachsmodell 30 aufgetragen wird. Für den Schlicker 40 wird ein Schlicker verwendet, in dem die ultrafeinen Zirkonoxid-Partikel monodispergiert sind. In dem Schlicker 40 wird beispielsweise bevorzugt Zirkonoxid mit feuerfesten, feinen Partikeln von etwa 350 Mesh als Mehl verwendet. Zusätzlich werden bevorzugt Polycarbonsäuresalze als Dispergiermittel verwendet. Zusätzlich wird bevorzugt eine Spur eines Entschäumungsmittels (eine Silizium-basierte Substanz) oder ein die Benetzbarkeit verbesserndes Mittel in einer Menge von beispielsweise 0,01% dem Schlicker 40 hinzugefügt. Durch die Zugabe des die Benetzbarkeit verbessernden Mittels kann die Hafteigenschaft des Schlickers 40 in Bezug auf das Wachsmodell 30 verbessert werden.The slip applied in step S18 is a slip directly onto the wax model 30 is applied. For the slip 40 For example, a slurry is used in which the ultrafine zirconia particles are monodispersed. In the slip 40 For example, zirconia with refractory fine particles of about 350 mesh is preferably used as the flour. In addition, polycarboxylic acid salts are preferably used as a dispersant. In addition, it is preferable that a trace of a defoaming agent (a silicon-based substance) or a wettability-improving agent in an amount of, for example, 0.01% of the slurry 40 added. By adding the wettability improving agent, the sticking property of the slurry can be improved 40 in terms of the wax model 30 be improved.

In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs, wie es in 10 veranschaulicht ist, wird mit dem Schlicker 40 eine Schlickerauftragung durchgeführt, und der aufgetragene Schlicker wird getrocknet, so dass auf das Wachsmodell 30 mit der Primärschicht (erster getrockneter Film) 101A zusätzlich der Schlicker aufgetragen (getaucht) wird (Schritt S20). Wie in 11 veranschaulicht ist, wird der Stuckier-Prozess des Aufstreuens der Zirkon-Stuck-Partikel (mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,8 mm) als Stuck-Material 54 auf der Oberfläche des feuchten Schlickers durchgeführt (Schritt S21). Danach wird das auf der Oberfläche der Schlickerschicht anhaftende Stuck-Material getrocknet, wodurch die erste Unterstützungsschicht (zweiter getrockneter Film) 104-1 auf der Primärschicht (erster getrockneter Film) 101A gebildet wird (Schritt S22).In the method of manufacturing the molding tool as shown in FIG 10 is illustrated with the slip 40 a slip application is performed, and the applied slurry is dried, leaving on the wax model 30 with the primary layer (first dried film) 101A in addition, the slurry is applied (dipped) (step S20). As in 11 is illustrated, the Stucco process of scattering zirconium stucco particles (with an average particle size of 0.8 mm) as stucco material 54 on the surface of the wet slurry (step S21). Thereafter, the stuck on the surface of the slurry layer stucco material is dried, whereby the first support layer (second dried film) 104-1 on the primary layer (first dried film) 101A is formed (step S22).

Ein Prozess zur Bestimmung, ob der gleiche Arbeitsvorgang wie der Bildungsprozess der ersten Unterstützungsschicht (zweiter getrockneter Film) 104-1 mehrere Male wiederholt werden soll (beispielsweise n = sechs bis zehn Male), wird durchgeführt (Schritt S23). Eine n-te Unterstützungsschicht 104-n wird durch eine vorbestimmte Anzahl von Malen (n) auflaminiert (Schritt S23: ja), wodurch der getrocknete Formkörper 106A erhalten wird, bei dem es sich um das Außenformwerkzeug handelt, das mit der mehrlagigen Unterstützungsschicht 105A mit einer Dicke von beispielsweise 10 mm gebildet wird.A process for determining whether the same operation as the first support layer formation process (second dried film) 104-1 is repeated several times (for example, n = six to ten times) is performed (step S23). An nth support layer 104-n is laminated by a predetermined number of times (n) (step S23: yes), whereby the dried molded article 106A which is the outer molding tool associated with the multilayer backing layer 105A is formed with a thickness of, for example, 10 mm.

In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs wird der getrocknete Formkörper 106A, nachdem der getrocknete Formkörper 106A mit der aus der Primärschicht 101A und der mehrlagigen Unterstützungsschicht 105A gebildeten mehrlagigen Struktur erhalten wurde, einer Wärmebehandlung unterzogen (Schritt S24). Insbesondere wird das Wachs zwischen der Außenform und dem Kern entfernt, und werden die Außenform und der Kern weiter gebrannt. Die nachstehende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 12. 12 ist ein erklärendes Diagramm, das einige Prozesse des Verfahrens zur Herstellung des Formwerkzeugs schematisch veranschaulicht. In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs, wie es in Schritt S130 veranschaulicht ist, wird der getrocknete Formkörper 106A, bei dem es sich um die Außenform mit der aus der Primärschicht 101A und der mehrlagigen Unterstützungsschicht 105A gebildeten mehrlagigen Struktur handelt, in einen Autoklav 60 gestellt und dann erhitzt. Das Innere des Autoklavs 60 wird mit unter Druck stehendem Dampf gefüllt, wodurch das Wachsmodell 30 im Inneren des getrockneten Formkörpers 106A durch den unter Druck stehenden Dampf erhitzt wird. Somit wird das das Wachsmodell 30 bildende Wachs geschmolzen, und das geschmolzene Wachs 62 wird aus dem den getrockneten Formkörper 106A umgebenen Zwischenraum 64 ausgeschieden.In the process for producing the molding tool, the dried molded article becomes 106A after the dried shaped body 106A with the from the primary layer 101A and the multilayer support layer 105A was subjected to a heat treatment (step S24). In particular, the wax is removed between the outer mold and the core, and the outer mold and the core are further fired. The following description will be made with reference to FIG 12 , 12 Fig. 10 is an explanatory diagram schematically illustrating some processes of the method of manufacturing the molding tool. In the method of manufacturing the molding tool, as illustrated in step S130, the dried molded article becomes 106A , which is the outer shape with that of the primary layer 101A and the multilayer support layer 105A formed multilayer structure, in an autoclave 60 put and then heated. The interior of the autoclave 60 is filled with pressurized steam, creating the wax model 30 inside the dried shaped body 106A is heated by the pressurized vapor. Thus, this becomes the wax model 30 forming wax melted, and the melted wax 62 is made from the dried shaped body 106A surrounded gap 64 excreted.

In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs wird, wenn das geschmolzene Wachs 62 aus dem Zwischenraum 64 abgeführt worden ist, wie in Schritt S131 veranschaulicht ist, ein Formwerkzeug 72 hergestellt, in dem der Zwischenraum 64 in einem mit dem Wachs gefüllten Bereich zwischen dem getrockneten Formkörper 106A, bei dem es sich um die Außenform handelt, und dem Kern 18 gebildet wird. Danach wird in dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs, wie in Schritt S132 veranschaulicht ist, das Formwerkzeug 72 mit dem zwischen dem getrockneten Formkörper 106A, bei dem es sich um die Außenform handelt, und dem Kern 18 gebildeten Zwischenraum 64 mittels eines Brennofens 70 erhitzt. Auf diese Weise wird in dem Formwerkzeug 72 eine Wasserkomponente, oder eine in dem getrockneten Formkörper 106A, bei dem es sich um die Außenform handelt, enthaltene unnötige Komponente entfernt, und wird durch weiteres Brennen und Härten die Außenform 61 gebildet. In dem Verfahren zur Herstellung des Gussprodukts wird das Formwerkzeug 72 auf die oben beschriebene Art und Weise hergestellt.In the process of making the mold, when the molten wax 62 from the gap 64 has been discharged, as illustrated in step S131, a mold 72 made in which the gap 64 in a region filled with the wax between the dried shaped body 106A , which is the outer shape, and the core 18 is formed. Thereafter, in the method of manufacturing the molding tool, as illustrated in step S132, the molding tool is used 72 with the between the dried shaped body 106A , which is the outer shape, and the core 18 formed gap 64 by means of a kiln 70 heated. In this way, in the mold 72 a water component, or one in the dried molding 106A , which is the outer mold, removed unnecessary component contained, and is the outer shape by further firing and curing 61 educated. In the process of making the cast product, the mold becomes 72 made in the manner described above.

Das Gießverfahren wird weiterhin unter Bezugnahme auf die 5 und 13 beschrieben. 13 ist ein erklärendes Diagramm, das einige Prozesse des Gießverfahrens schematisch veranschaulicht. In dem Gießverfahren wird das Formwerkzeug, nachdem das Formwerkzeug in Schritt S1 hergestellt worden ist, vorgewärmt (Schritt S2). Das Formwerkzeug wird beispielsweise in einen Ofen (Vakuumofen, Brennofen) gestellt, und wird auf 800°C oder höher und 900°C oder niedriger erhitzt. Durch das Vorwärmen ist es möglich, Beschädigungen des Formwerkzeugs zu verhindern, wenn das geschmolzene Metall zum Herstellungszeitpunkt des Gussprodukts in das Formwerkzeug gegossen wird.The casting method will be further described with reference to FIGS 5 and 13 described. 13 is an explanatory diagram schematically illustrating some processes of the casting process. In the casting method, after the molding tool is manufactured in step S1, the molding tool is preheated (step S2). For example, the mold is placed in an oven (vacuum oven, kiln) and heated to 800 ° C or higher and 900 ° C or lower. By the preheating, it is possible to prevent damage to the mold when the molten metal is poured into the mold at the time of manufacturing the cast product.

In dem Gießverfahren wird das geschmolzene Metall, nachdem das Formwerkzeug vorgewärmt worden ist, eingegossen (Schritt S3). Wie in Schritt S140 von 13 veranschaulicht ist, wird dabei ein geschmolzenes Metall 80, also ein aufgelöstes Rohmaterial (beispielsweise Stahl) des Gussprodukts, über die Öffnung des Formwerkzeugs 72 zwischen die Außenform 61 und den Kern 18 gegossen.In the casting method, the molten metal is poured after the mold has been preheated (step S3). As in step S140 of FIG 13 is illustrated, thereby becomes a molten metal 80 Thus, a dissolved raw material (for example steel) of the cast product, over the opening of the mold 72 between the outer shape 61 and the core 18 cast.

In dem Gießverfahren wird die Außenform 61 entfernt, nachdem sich das in das Formwerkzeug 72 eingegossene, geschmolzene Metall 80 verfestigt hat (Schritt S4). Wie in Schritt S141 von 13 veranschaulicht ist, wird die Außenform 61, nachdem das geschmolzene Metall 80 im Inneren des Formwerkzeugs 72 ausgehärtet ist und zu einem Gussprodukt 90 wird, dabei zerstoßen und sodann als Fragment 61a aus dem Gussprodukt 90 entfernt.In the casting process, the outer shape becomes 61 removed after that into the mold 72 cast, molten metal 80 has solidified (step S4). As in step S141 of FIG 13 is illustrated, the outer shape 61 after the molten metal 80 inside the mold 72 is cured and become a cast product 90 is crushed, and then as a fragment 61a from the cast product 90 away.

Nachdem die Außenform 61 vom Gussprodukt 90 entfernt worden ist, wird in dem Gießverfahren eine Kernentfernungsbehandlung durchgeführt (Schritt S5). Wie in Schritt S142 von 13 veranschaulicht ist, wird das Gussprodukt 90 dabei in den Autoklav 92 gestellt und der Kernentfernungsbehandlung unterzogen, so dass sich der Kern 18 im Inneren des Gussprodukts 90 auflöst und der aufgelöste Kern 94 aus dem Inneren des Gussprodukts 90 ausgeschieden wird. Insbesondere wird das in eine alkalische Lösung im Inneren des Autoklavs 92 eingelegte Gussprodukt 90 wiederholt druckbelastet und druckentlastet, so dass der aufgelöste Kern 94 aus dem Gussprodukt 90 ausgeschieden wird.After the outer shape 61 from the cast product 90 has been removed, a core removal treatment is performed in the casting process (step S5). As in step S142 of FIG 13 is illustrated, the cast product 90 while in the autoclave 92 put and subjected to the core removal treatment, so that the core 18 inside the cast product 90 dissolves and the dissolved core 94 from the inside of the cast product 90 is excreted. In particular, this becomes an alkaline solution inside the autoclave 92 inlaid cast product 90 repeatedly pressurized and depressurized, leaving the dissolved core 94 from the cast product 90 is excreted.

In dem Gießverfahren wird nach Durchführung der Kernentfernungsbehandlung eine Endbehandlung durchgeführt (Schritt S6). Die Endbehandlung wird dabei an der Oberfläche oder im Inneren des Gussprodukts 90 durchgeführt. Ferner wird in dem Gießverfahren neben der Endbehandlung eine Überprüfung des Gussprodukts durchgeführt. Wie in Schritt S143 von 13 veranschaulicht ist, kann somit ein Gussprodukt 100 hergestellt werden.In the casting process, after performing the core removal treatment, a finishing treatment is performed (step S6). The final treatment is at the surface or inside the cast product 90 carried out. Further, in the casting process, in addition to the final treatment, a check of the cast product is performed. As in step S143 of FIG 13 can thus be a cast product 100 getting produced.

In dem Gießverfahren der vorliegenden Ausführungsform, wie es oben beschrieben ist, wird das Formwerkzeug mittels eines Wachsausschmelzverfahrens unter Verwendung von Wachs hergestellt, wodurch das Gussprodukt hergestellt wird. In dem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs, dem Gießverfahren und dem Formwerkzeug der vorliegenden Ausführungsform wird die Außenform mit der Mehrlagenstruktur, bei der es sich um die Außenseite des Formwerkzeugs handelt, derart gebildet, dass die Primärschicht (erster getrockneter Film als erste Schicht) 101A, die als innere Außenumfangsfläche dient, unter Verwendung der ultrafeinen Zirkonoxid-Partikel als Schlicker gebildet wird, und die mehrlagige Unterstützungsschicht 105A auf der Außenseite der Primärschicht 101A gebildet wird.In the casting method of the present embodiment, as described above, the molding tool is manufactured by means of an investment casting process using wax, thereby producing the cast product. In the method of manufacturing the mold, the casting method, and the mold of the present embodiment, the outer mold having the multilayer structure which is the outside of the mold is formed such that the primary layer (first dried film as a first layer) 101A serving as an inner peripheral surface formed by using the zirconia ultrafine particles as a slurry, and the multilayer supporting layer 105A on the outside of the primary layer 101A is formed.

Zusätzlich kann, wie oben beschrieben ist, die Primärschicht die Primärschicht 101B sein, welche die Schlickerschicht 101a mit dem hinzugefügten Stuck-Material und die Stuck-Schicht 101b beinhaltet (siehe 2).In addition, as described above, the primary layer may be the primary layer 101B which is the slip layer 101 with the added stucco material and the stucco layer 101b includes (see 2 ).

(Beispiel 1)(Example 1)

Das Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeugs und das Gießverfahren der vorliegenden Ausführungsform werden nachstehend anhand von Beispielen beschrieben. In den nachstehenden Beispielen war ein vorderes Wachsmodell, das mit einer Außenform gebildet wurde, ein Element mit einer Breite von 30 mm, einer Dicke von 8 mm und einer Länge von 300 mm, und wird eine aus einer Schlickerschicht und einer mehrlagigen Unterstützungsschicht aus Schlicker und einem Stuck-Material gebildete Primärschicht (erster getrockneter Film) im Wachsmodell ausgebildet, wodurch ein Formwerkzeug hergestellt wird.The method of manufacturing the molding die and the casting method of the present embodiment will be described below by way of examples. In the following examples, a front wax model formed with an outer mold was a member having a width of 30 mm, a thickness of 8 mm and a length of 300 mm, and is composed of a slurry layer and a multilayer support layer of slurry and formed a stucco material primary layer (first dried film) formed in a wax model, whereby a mold is produced.

Hochreine, ultrafeine Zirkonoxid-Partikel (mit einer spezifischen Oberfläche von 10 m2/g und einer Partikelgröße von etwa 0,3 μm) wurden mit einer Kugelmühle 24 Stunden lang unter Verwendung von Polycarbonsäuresalzen als Dispergiermittel geknetet und dadurch in eine Schlickerform gebracht, wodurch ein Zirkonoxid-Schlicker erhalten wurde. Die Feststoffkonzentration des erhaltenen Zirkonoxid-Schlickers beträgt 50 Gew.-%.High purity, ultrafine zirconia particles (having a specific surface area of 10 m 2 / g and a particle size of about 0.3 μm) were kneaded with a ball mill for 24 hours using polycarboxylic acid salts as a dispersant, thereby forming a slurry Zirconia slurry was obtained. The solids concentration of the resulting zirconia slurry is 50% by weight.

Es wurde bestätigt, dass die aus einer Dispersionsbehandlung resultierenden Zirkonoxid-Partikel im Zirkonoxid-Schlicker auf 0,3 μm monodispergiert waren.It was confirmed that the zirconia particles resulting from dispersion treatment in the zirconia slurry were monodispersed to 0.3 μm.

Zirkonpulver mit 350 Mesh wurden dem Zirkonoxid-Schlicker als Mehl bzw. Staub hinzugefügt, wodurch ein Schlicker für eine Feingussform gebildet wurde.350 mesh zircon powder was added to the zirconia slurry as a flour or dust, thereby forming a slurry for a precision casting mold.

Gleichzeitig wurden eine Silizium-basierte Substanz als Entschäumungsmittel in einer Menge von 0,01% und ein die Benetzbarkeit verbesserndes Mittel in einer Menge von 0,01% hinzugefügt, um einen gebrauchsfertigen Schlicker herzustellen.At the same time, a silicon-based substance as a defoaming agent in an amount of 0.01% and a wettability-improving agent in an amount of 0.01% were added to prepare a ready-to-use slurry.

Ein Wachskörper mit einer Breite von 30 mm, einer Dicke von 8 mm und einer Länge von 300 mm wurde hergestellt, nachdem der Wachskörper in den erhaltenen Schlicker eingetaucht und aus diesem herausgezogen wurde, wodurch der gebrauchsfertige Schlicker auf der Oberfläche des Wachses aufgetragen wurde; überschüssiger gebrauchsfertiger Schlicker abgeschüttelt wurde, und durch eine Trocknungsbehandlung eine Primärschicht (erster getrockneter Film) des Schlickers auf der Oberfläche des Wachskörpers erhalten wurde.A wax body having a width of 30 mm, a thickness of 8 mm and a length of 300 mm was prepared after the wax body was immersed in and pulled out of the resulting slurry, whereby the ready-to-use slurry was applied to the surface of the wax; excess ready-to-use slip was shaken off, and by a drying treatment, a primary layer (first dried film) of the slurry was obtained on the surface of the wax body.

Um einen zweiten getrockneten Film zu erhalten, wurde als nächstes der Wachskörper mit der Primärschicht in den gebrauchsfertigen Schlicker eingetaucht und dann aus diesen herausgezogen, und überschüssiger gebrauchsfertiger Schlicker wurde abgeschüttelt.Next, to obtain a second dried film, the wax body having the primary layer was dipped in the ready-to-use slurry and then pulled out therefrom, and excess ready-to-use slurry was shaken off.

Zirkon-Stuck-Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,8 mm wurden auf den feuchten Schlicker aufgetragen und dann getrocknet, so dass ein zweiter getrockneter Film (erste Unterstützungsschicht) gebildet wurde.Zircon stucco particles having an average particle size of 0.8 mm were applied to the wet slurry and then dried to form a second dried film (first backing layer).

Ein ähnlicher Arbeitsvorgang wie der Bildungsprozess für den zweiten getrockneten Film (erste Unterstützungsschicht) wurde sechsmal wiederholt, so dass ein Formkörper mit einer mehrlagigen Unterstützungsschicht mit einer Dicke von etwa 10 mm erhalten wurde.A similar operation as the second dried film formation process (first backing layer) was repeated six times to obtain a molded article having a multilayer backing layer having a thickness of about 10 mm.

Der erhaltene getrocknete Formkörper wurde in einen Autoklaven bei 150°C gestellt, so dass das Wachs geschmolzen und anschließend ausgeschieden wurde.The obtained dried molded article was placed in an autoclave at 150 ° C, so that the wax was melted and then precipitated.

Danach wurde das Wachsmodell einer Wärmebehandlung bei 1000°C unterzogen, wodurch das Formwerkzeug von Beispiel 1 erhalten wurde. Thereafter, the wax model was subjected to a heat treatment at 1000 ° C, whereby the molding tool of Example 1 was obtained.

(Vergleichsbeispiel)(Comparative Example)

Zu Vergleichszwecken wurde in einem ähnlichen Arbeitsvorgang wie im Beispiel gleichzeitig eine Versuchsproduktion eines Formwerkzeugs eines Vergleichsbeispiels unter Verwendung von Schlicker aus herkömmlichem Kieselsol (Lösung, in der kugelförmige Siliziumoxid-Partikel mit einer Partikelgröße von etwa 20 nm dispergiert waren) durchgeführt.For the purpose of comparison, in a similar operation as in the example, a trial production of a mold of a comparative example was conducted by using conventional silica sol slurry (solution in which spherical silica particles having a particle size of about 20 nm were dispersed).

(Test)(Test)

Ein Teststück zur Prüfung der Festigkeit mit einer Größe von 10 mm × 50 mm und einer Dicke von 5 mm wurde aus dem in Beispiel 1 erhaltenen Formwerkzeug und dem im Vergleichsbeispiel erhaltenen Formwerkzeug erzeugt, und wurde einem Hochtemperatur-Festigkeitstest unterzogen.A test piece for testing the strength having a size of 10 mm × 50 mm and a thickness of 5 mm was produced from the mold obtained in Example 1 and the mold obtained in Comparative Example, and was subjected to a high-temperature strength test.

In einem Festigkeitstest bei 1500°C wurde im Falle der Verwendung des herkömmlichen Kieselsols ein Erweichungsverhalten festgestellt.In a strength test at 1500 ° C, a softening behavior was observed in the case of using the conventional silica sol.

Zudem zeigte sich im Ergebnis, dass das Schneiden des Teststückes gemäß dem Vergleichsbeispiel nicht klar, sondern gebogen war.In addition, as a result, the cutting of the test piece according to the comparative example was not clear but bent.

Demgegenüber brach das Teststück unter Verwendung des Zirkonoxid-Schlickers (Zirkon-Partikel als Stuck-Material) gemäß dem vorliegenden Beispiel bei 100 MPa ohne Deformation.On the other hand, the test piece broke using the zirconia slip (zircon particle as a stucco material) according to the present example at 100 MPa without deformation.

Die Festigkeitsprüfung wurde dabei auf Grundlage von ”Bending strength of ceramics” (1981) gemäß JIS R 1601 durchgeführt.The strength test was carried out on the basis of "Bending strength of ceramics" (1981) according to JIS R 1601.

Aus diesem Testergebnis folgt, dass bei Verwendung eines Schlickers aus ultrafeinen Zirkonoxid-Partikeln (Schmelzpunkt: 2715°C) mit hoher Hitzebeständigkeit als Bindemittel und einem Stuck-Material aus Zirkon-Partikeln (Schmelzpunkt: 2715°C) anstelle von herkömmlichem Kieselsol ein Formwerkzeug erhalten werden kann, das eine erhöhte Hitzebeständigkeit aufweist und selbst dann nicht deformiert wird, wenn es bei der Produktion einer unidirektionalen, verfestigten Schaufel über lange Zeit auf einer hohen Temperatur (1550°C) gehalten wird.From this test result, when a slurry of ultrafine zirconia particles (melting point: 2715 ° C) having high heat resistance as a binder and a stucco material of zirconium particles (melting point: 2715 ° C) is used instead of conventional silica sol, a mold is obtained can be, which has an increased heat resistance and is not deformed even if it is kept at a high temperature (1550 ° C) for a long time in the production of a unidirectional, solidified blade.

(Beispiel 2)(Example 2)

Schlicker, der durch Zugabe von Aluminiumoxid-Pulvern mit 350 Mesh als Mehl anstelle der Zirkon-Pulver gemäß Beispiel 1 erhalten wurde, wurde als Schlicker für eine Feingussform verwendet.Slip obtained by adding 350 mesh alumina powders as flour instead of the zirconia powders of Example 1 was used as a slip for a precision casting mold.

Mit Ausnahme der Verwendung von Aluminiumoxid-Stuckpartikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,8 mm als Stuck-Material wurde zudem ein Formwerkzeug des Beispiels 2 mittels eines ähnlichen Arbeitsgangs wie in Beispiel 1 erhalten.In addition, with the exception of the use of aluminum oxide stucco particles having an average particle size of 0.8 mm as a stucco material, a mold of Example 2 was obtained by a similar operation as in Example 1.

(Test)(Test)

Ein Teststück zur Prüfung der Festigkeit mit einer Größe von 10 mm × 50 mm und einer Dicke von 5 mm wurde aus dem in Beispiel 2 erhaltenen Formwerkzeug und dem im Vergleichsbeispiel erhaltenen Formwerkzeug erzeugt, und wurde einem ähnlichen Hochtemperatur-Festigkeitstest wie in Beispiel 1 unterzogen.A test piece for testing the strength having a size of 10 mm × 50 mm and a thickness of 5 mm was produced from the mold obtained in Example 2 and the mold obtained in Comparative Example, and was subjected to a similar high-temperature strength test as in Example 1.

Das Teststück, für das der Zirkonoxid-Schlicker (Aluminiumoxidpartikel als Stuck-Material) gemäß dem vorliegenden Beispiel verwendet wurde, brach bei 100 MPa ohne Deformation.The test piece for which the zirconia slurry (alumina particle as a stucco material) according to the present example was used broke at 100 MPa without deformation.

Aus diesem Testergebnis folgt, dass bei Verwendung eines Schlickers aus ultrafeinen Zirkonoxid-Partikeln (Schmelzpunkt: 2715°C) mit hoher Hitzebeständigkeit als Bindemittel und Aluminiumoxid-Partikeln (Schmelzpunkt: 2070°C) als Stuck-Material anstelle von herkömmlichem Kieselsol ein Formwerkzeug erhalten werden kann, das eine erhöhte Hitzebeständigkeit aufweist und selbst dann nicht deformiert wird, wenn es bei der Produktion einer unidirektional verfestigten Schaufel über lange Zeit auf einer hohen Temperatur (1550°C) gehalten wird.From this test result, when a slurry of ultrafine zirconia particles (melting point: 2715 ° C) having high heat resistance as a binder and alumina particles (melting point: 2070 ° C) is used as a stucco material instead of conventional silica sol, a mold is obtained can, which has an increased heat resistance and is not deformed even if it is kept at a high temperature (1550 ° C) for a long time in the production of a unidirectionally solidified blade.

Wenn also das Bindemittel der Schlicker ist, der durch Monodispergieren des Schlickers der ultrafeinen Zirkonoxid-Partikel mit hoher Hitzebeständigkeit erhalten wird, und das Stuck-Material die Zirkonpulver oder die Aluminiumoxid-Pulver ist, dann besteht im Vergleich zur Verwendung von herkömmlichem Kieselsol die Möglichkeit, ein Formwerkzeug zu erhalten, bei dem die Hitzebeständigkeit des erhaltenen Formwerkzeugs erhöht ist und das selbst dann nicht deformiert wird, wenn es bei der Produktion einer unidirektional verfestigten Schaufel über lange Zeit auf einer hohen Temperatur (1550°C) gehalten wird.Thus, if the binder is the slurry obtained by monodispersing the slurry of ultrafine zirconia particles having high heat resistance, and the stucco material is the zirconia powder or the alumina powder, then compared with the use of conventional silica sol, there is the possibility of to obtain a molding tool in which the heat resistance of the obtained molding die is increased and which is not deformed even when it is kept at a high temperature (1550 ° C) for a long time in the production of a unidirectionally solidified blade.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

12, 22a, 22b12, 22a, 22b
MetallformwerkzeugMetal mold
12a12a
Konvexer AbschnittConvex section
14, 2614, 26
Pfeilarrow
1616
Keramischer SchlickerCeramic slip
1818
Kerncore
20, 7020, 70
Brennofenkiln
24, 6424, 64
Zwischenraumgap
2828
Wachswax
3030
Wachsmodellwax model
3232
Angusssprue
4040
SchlickerSchlicker
60, 9260, 92
Autoklavautoclave
6161
Außenformexternal form
61a61a
Fragmentfragment
6262
Aufgelöstes WachsDissolved wax
7272
Formwerkzeugmold
8080
Geschmolzenes MetallMolten metal
90, 10090, 100
Gussproduktcasting product
9494
Aufgelöster KernDissolved core
101A, 101B101A, 101B
Primärschichtprimary layer
102102
Schlickerschichtslip
103103
Stuck-SchichtStucco layer
104-1104-1
Erste UnterstützungsschichtFirst support layer
104-n104-n
n-te Unterstützungsschichtnth support layer
105A, 105B105A, 105B
Mehrlagige UnterstützungsschichtMultilayer support layer

Claims (6)

Feingussform, die zur Herstellung eines Gussprodukts verwendet wird, umfassend: einen Kern, der eine Form aufweist, die einem inneren Hohlbereich des Gussprodukts entspricht; und eine Außenform, die einer Form einer Außenumfangsfläche des Gussprodukts entspricht, wobei die Außenform zusammengesetzt ist aus: einer Primärschicht, die auf einer inneren Außenumfangsfläche ausgebildet ist und aus einem Schlicker-Film gebildet ist, der durch Trocknen von Schlicker für die Feingussform, der monodispergierte, ultrafeine Zirkonoxid-Partikel mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder kleiner beinhaltet, erhalten wird; und einer mehrlagigen Unterstützungsschicht, die an der Außenseite der Primärschicht durch wiederholtes Formen einer Unterstützungsschicht, die durch Formen und Trocknen einer aus dem Schlicker für die Feingussform gebildeten Schlickerschicht und einer Stuck-Schicht, in der ein Stuck-Material auf die Schlickerschicht aufgetragen ist, erhalten wird, gebildet ist.Investment casting mold used to make a cast product comprising: a core having a shape corresponding to an inner hollow portion of the cast product; and an outer shape corresponding to a shape of an outer circumferential surface of the cast product, wherein the outer mold is composed of: a primary layer formed on an inner peripheral surface formed of a slurry film obtained by drying slurry for the investment casting mold, the monodispersed ultrafine zirconia particles having a particle size of 1.0 μm or less is obtained; and a multilayer backing layer provided on the outside of the primary layer by repeatedly forming a backing layer formed by molding and drying a slurry layer formed from the slurry for the investment casting mold and a stucco layer in which a stucco material is coated on the slurry layer is, is formed. Feingussform nach Anspruch 1, wobei der Schlicker für die Feingussform entweder Zirkonpulver oder Aluminiumoxid-Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 μm oder kleiner enthält, und wobei das Stuck-Material entweder Zirkon-Stuck-Partikel oder Aluminiumoxid-Stuck-Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 mm oder größer sind.Investment casting mold according to claim 1, wherein the slurry for the investment casting mold either zirconium powder or alumina powder having an average particle size of 50 microns or smaller, and wherein the stucco material either zirconium stucco particles or alumina stucco particles having an average particle size of 0.5 mm or larger. Feingussform nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Primärschicht eine Stuck-Schicht aufweist, in der das Stuck-Material auf die aus dem Schlicker für die Feingussform gebildete Schlickerschicht aufgetragen ist.Investment casting mold according to claim 1 or 2, wherein the primary layer has a stucco layer in which the stucco material is applied to the slip layer formed from the slurry for the investment casting mold. Verfahren zur Herstellung einer Feingussform, die zur Herstellung eines Gussprodukts verwendet wird, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Filmbildungsprozess, in dem ein Feinguss-Wachsmodell in Schlicker für die Feingussform, der monodispergierte, ultrafeine Zirkonoxid-Partikel mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder kleiner beinhaltet, getaucht und aus diesem herausgezogen wird, und anschließend eine Trocknungsbehandlung durchgeführt wird, wodurch eine aus einem Schlickerfilm gebildete Primärschicht auf einer Oberfläche des Wachsmodells gebildet wird; einen zweiten Filmbildungsprozess, in dem ein Stuck-Material auf eine Oberfläche des Schlickers gestreut wird, nachdem das mit der Primärschicht gebildete Wachsmodell in den Schlicker für die Feingussform eingetaucht und aus diesem herausgezogen worden ist, und dann eine Trocknungsbehandlung durchgeführt wird, wodurch eine Unterstützungsschicht gebildet wird; einen Formkörper-Bildungsprozess, in dem der zweite Filmbildungsprozess zur Bildung der Unterstützungsschicht mehr als einmal wiederholt wird, wodurch ein mit einer mehrlagigen Unterstützungsschicht ausgebildeter Formkörper erhalten wird; einen Wachsentfernungsprozess, in dem das Wachs des Wachsmodells geschmolzen und aus dem erhaltenen Formkörper entfernt wird; und einen Formbrennprozess, in dem der nach der Wachsentfernung erhaltene Formkörper einer Brennbehandlung unterzogen wird, wodurch ein Formwerkzeug erhalten wird.A method of making a precision casting mold used to make a cast product, the method comprising: a first film-forming process in which a precision investment wax model is immersed in and drawn out of slurry for the investment casting mold containing monodispersed zirconia ultrafine particles having a particle size of 1.0 μm or smaller and then subjected to a drying treatment, thereby forming a primary layer formed of a slurry film on a surface of the wax model; a second film forming process in which a stucco material is scattered on a surface of the slurry after the wax pattern formed with the primary layer is dipped in and drawn out of the slurry for the investment casting mold, and then a drying treatment is performed, thereby forming a backing layer becomes; a molded body forming process in which the second film forming process for forming the backing layer is repeated more than once, thereby obtaining a molded article formed with a multilayer backing sheet; a wax removal process in which the wax of the wax model is melted and removed from the resulting molded body; and a mold firing process in which the molded body obtained after the wax removal is subjected to a firing treatment, thereby obtaining a molding die. Verfahren zur Herstellung der Feingussform nach Anspruch 4, wobei ein Stuck-Material auf eine aus dem Schlicker für die Feingussform gebildete Schlickerschicht aufgetragen wird, um eine Stuck-Schicht zu bilden, und wobei die Stuck-Schicht während des ersten Filmbildungsprozesses getrocknet wird.A method of manufacturing the investment casting mold according to claim 4, wherein a stucco material is applied to a slurry layer formed from the slurry for the investment casting mold to form a stucco layer, and the stucco layer is dried during the first film forming process. Verfahren zur Herstellung der Feingussform nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein Dispergiermittel des Schlickers für die Feingussform Polycarbonsäuresalze sind.A method for producing the investment casting mold according to claim 4 or 5, wherein a dispersant of the slurry for the investment casting mold are polycarboxylic acid salts.
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