JP2000317576A - ロストワックス鋳造用鋳型の洗浄方法およびロストワックス鋳造用鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高清浄な鋳型キャビティーを持つロストワッ
クス鋳造用鋳型を達成するための手段を提供する。 【構成】 溶湯を鋳込むための湯口を含む鋳型外壁から
鋳型内部に貫通する複数の開孔部、あるいは湯口とは別
に少なくとも１つの開孔部を設けたロストワックス鋳造
用鋳型を水没させ、その下方側に位置する湯口あるいは
開孔部より鋳型内部にエアを吹き込むロストワックス鋳
造用鋳型の洗浄方法である。そして、溶湯を鋳込むため
の湯口とは別に鋳型外壁から鋳型内部に貫通する少なく
とも１つの開孔部を設けたロストワックス鋳造用鋳型で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロストワックス精
密鋳造法に用いられる鋳型の洗浄方法およびそれに適し
たロストワックス鋳造用鋳型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりロストワックス精密鋳造法に用
いられる鋳型は、一般に次の工程を経て作製される。ま
ず所定形状のワックス模型に同じくワックスで成型され
た押湯、湯道等を接着し“ワックスツリー”を組み立て
る。その後、前記ワックスツリーの耐火物スラリーへの
浸漬と耐火物粒のふりかけを繰り返すことにより、ワッ
クスツリー外側に耐火物層を形成する。そして、耐火物
層の乾燥の後、内部のワックスを水蒸気オートクレーブ
等で溶融除去することで、所望のキャビティーを持った
耐火物鋳型が完成する。この鋳型は、例えばこのままの
状態で予熱、鋳造工程に供されるか、あるいは１次焼成
を経て再度予熱、鋳造工程に供されることとなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した方法により得
られるロストワックス鋳造用鋳型のキャビティーには、
その製造工程上、ワックスの残留灰分や耐火物スラリ
ー、耐火物粒といった耐火物が残留し易い。よって、そ
のままの状態で鋳造工程に供されると前記キャビティー
に残留する異物が鋳造品の内外面に付着混入し、欠陥を
生じる結果となる。

【０００４】特に航空機、ガスタービン、原子力部品
等、高品質が求められる精密鋳造品の鋳造には致命的な
欠陥となり得る。例えば精密鋳造によるガスタービン部
品に多用されている超耐熱合金の場合は、その発生した
欠陥を溶接補修出来ないことが多く、そのまま不良品と
なって歩留まりを下げたり、または溶接補修が可能な場
合でも多大な工数が掛かり製造原価を引き上げるといっ
た問題点がある。

【０００５】このような課題に対し、ロストワックス鋳
造用鋳型の内部洗浄方法としては、例えばキャビティー
にエアを吹き付ける方法や、キャビティーに水を入れ洗
浄する方法があるが、いずれも洗浄効果が十分ではな
く、依然として前記の欠陥を生じ易かった。

【０００６】本発明の目的は、上述の事項に鑑み、低コ
ストで高清浄な鋳型キャビティーを持つロストワックス
鋳造用鋳型を達成する鋳型の洗浄方法およびそれに適し
たロストワックス鋳造用鋳型を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】まず、本発明者は、従来
からのロストワックス鋳造用鋳型の洗浄方法について詳
細な見直しを行なった。その結果、従来からのエア吹き
付け、または水洗の方法による洗浄方法では、キャビテ
ィー壁から異物が離脱出来なかったり、あるいは異物が
一度は離脱するも再度キャビティー壁に付着したり、そ
して鋳型外に搬出されない現象が生じることを見いだし
た。つまり、この現象を無くすことでキャビティーの十
分な洗浄は可能であり、それら現象の発生防止の見地か
ら本発明に至った。

【０００８】すなわち、本発明は、溶湯を鋳込むための
湯口を含む、鋳型外壁から鋳型内部に貫通する複数の開
孔部を設けたロストワックス鋳造用鋳型を水没させ、そ
の下方側に位置する開孔部より鋳型内部にエアを吹き込
むロストワックス鋳造用鋳型の洗浄方法である。

【０００９】あるいは、溶湯を鋳込むための湯口とは別
に、鋳型外壁から鋳型内部に貫通する少なくとも１つの
開孔部を設けたロストワックス鋳造用鋳型を水没させ、
その下方側に位置する湯口あるいは開孔部より鋳型内部
にエアを吹き込むロストワックス鋳造用鋳型の洗浄方法
である。そして、本発明の洗浄方法に適した鋳型とし
て、溶湯を鋳込むための湯口とは別に、鋳型外壁から鋳
型内部に貫通する少なくとも１つの開孔部を設けたロス
トワックス鋳造用鋳型である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の特徴は、従来の鋳型洗浄
方法に比して、鋳型内面から異物を離脱させると同時に
離脱した異物を鋳型外に搬出させるに有効な方法を、そ
の方法に適したロストワックス鋳造用鋳型と併せて見い
だしたところにある。

【００１１】まず、本発明者は、鋳型内面に付着した異
物を低コストにて効率よく離脱させる手段について検討
したところ、鋳型内部に積極的な水流を導入すること、
特に複雑な鋳型キャビティーにまで水流の効果を与える
ことが有効である知見を得た。具体的には、水没させた
ロストワックス鋳造用鋳型の鋳型内部にエア、つまり気
泡を吹き込むことで効果的な水流の導入が可能であり、
水流と共にエア（気泡）の吹き付けによる洗浄効果も得
られる。

【００１２】そして、これら知見に加え、鋳型内面から
離脱した異物が再度内面に付着することなく、速やかに
鋳型外に搬出できる手段についても検討した。鋳型内面
から離脱した異物が再度内面に付着したり、鋳型外に搬
出されない原因としては、その従来からの洗浄方法が、
溶湯を注入する湯口から洗浄用のエアまたは水を入れ、
そしてそのエアまたは水が同じ湯口より排出される方法
であったためであり、この場合、どうしても異物が残留
し易かった。

【００１３】そこで、本発明者は、鋳型内部への上記水
流の積極的導入を適用する上で、このような異物の再付
着や残留を防止する手段を検討した結果として、エアと
共に鋳型内部に導入される水を一方向に通すことが有効
である知見を得た。具体的には、溶湯を鋳込むための湯
口を含む、鋳型外壁から鋳型内部に貫通する複数の開孔
部を鋳型に設け、あるいは、湯口とは別に少なくとも１
つの開孔部を鋳型に設け、その鋳型を水没させた状態
で、その下方側に位置する湯口あるいは開孔部よりエア
（気泡）を吹き込む方法である。これによって、鋳型内
部に導入された水流は上方に位置する湯口あるいは開孔
部より排出され、水を一方向に通すことができる。

【００１４】なお、本発明の洗浄方法を達成するには、
少なくともその水流導入に係る湯口あるい開孔部が水没
されることが求められ、水流の効果を最大限に得るべく
鋳型自体を完全に水没させることが好ましい。また上述
したように、本発明の洗浄方法によるエア（気泡）の吹
き込み箇所は湯口あるいはそれ以外の開孔部を問わず、
水流の排出される箇所と併せて必要に応じ決定すればよ
いのであって、例えば交互に通しても良い。

【００１５】次に、本発明の洗浄方法の適用に望ましい
ロストワックス鋳造用鋳型について説明する。上述した
ように、本発明の効果を得るにはその対象となるロスト
ワックス鋳造用鋳型に湯口を含む複数の開孔部、あるい
は湯口とは別に少なくとも１つの開孔部を設ける必要が
ある。特に湯口とは別に開孔部を設ける場合、その設け
られるに好ましい位置は湯口から最も離れた位置である
が、製品形状により最も離れた場所への取り付けが困難
な場合はその近くでも良い。また、設けるべき開孔部の
数についてはその水流効果を得るに応じて必要数を設け
ればよく、既に複数の湯口カップを備えるような鋳型で
あれば、新たな開孔部を設ける必要性についても検討す
ればよい。

【００１６】なお、開孔部の径は小さ過ぎるとエア（気
泡）や水の通りに抵抗を与えるので、８ｍｍ以上とする
ことが好ましく、大き過ぎると湯口とは別に設けた開孔
部の場合、後の鋳造のための閉栓が困難となり、湯洩れ
を生じる恐れがあるため３０ｍｍ以下とすることが好ま
しいが、これら径については鋳型形状により適時決めれ
ば良い。

【００１７】鋳型内部にエア（気泡）を吹き込むにあた
っては、エア噴射ノズルを使用すれば良い。この場合、
ノズルの径が大きすぎると気泡が大きくなり洗浄効果が
下がり、小さすぎると流量が小さく洗浄効果が下がるの
で、洗浄する鋳型の大きさに応じて２〜１０ｍｍ程度に
調整すれば良い。ノズルの形状は、洗浄する鋳型形状に
応じて、一方向に噴射できる形状や放射状に複数噴射で
きる形状を適時選択すれば良い。

【００１８】また、ノズル先端は、洗浄する鋳型に接触
して鋳型に損傷を与えないように、例えば軟質のカバー
等を取り付けることが好ましい。そして、吹き込まれる
噴射用エアの圧力は、低すぎると洗浄効果が下がり、高
すぎると鋳型自体を破壊させる恐れがあるので、０．５
〜６（ｋｇ／ｃｍ^２）の間で調整すべきである。その
他、洗浄に供される鋳型を漬ける洗浄槽においては、そ
の洗浄にて生じる異物を除去するためのろ過機構を設け
るか、清浄な水が連続的に補給出来る構造、例えば給水
・排水設備を設けることが好ましい。

【００１９】なお、本発明にて適用されるエアおよび水
とは、その気体および液体としての状態をして本発明の
効果を得るものであり、別段の種類を限定するものでは
ないが、その清浄性やコスト等から水や空気（エア）の
使用が有利である。

【００２０】

【実施例】次いで、実施例に基いて本発明を具体的に説
明する。洗浄に供するロストワックス鋳造用鋳型は図２
に示すガスタービン用動翼２個を鋳造するセラミック鋳
型１であり、製品部キャビティー４の長さは２２０ｍ
ｍ、湯口カップ（押湯部）２を含む全長は３７０ｍｍで
ある。そして、この鋳型の湯口カップ２の反対側になる
製品部先端には、それぞれ直径１２ｍｍの開孔部３を設
けてある。開孔部３は、あらかじめワックスツリー（図
３）を組み立てる際に、その後の耐火物コーティング作
業にて開孔出来るよう、直径１２ｍｍ、長さ２０ｍｍの
ワックス１１を製品部ワックス模型１０の先端に取り付
けることで形成した。

【００２１】以上、作製した本発明のロストワックス鋳
造用鋳型にて、その本発明による鋳型洗浄方法を達成す
る構成例を図１に示す。鋳型１を浸漬する洗浄槽５は、
内寸５００×５００ｍｍ、高さ５００ｍｍのステンレス
容器であり、清浄水の給水口６と排水口７を設けた。エ
ア（気泡）を噴射させるノズル８は、その洗浄される鋳
型が製品２個取りのものであることから、Ｖ時型で２方
向に噴射出来るようにした。ノズルから噴射するエアの
圧力は圧力調整器にて３（ｋｇ／ｃｍ^２）に調整した。
そして、水９を通した洗浄槽５の中に前記鋳型１を湯口
カップを下にして水没させ、ノズルからエア（気泡）を
３分間噴射・洗浄した。

【００２２】洗浄が終了した鋳型１は乾燥の後、その開
孔部３を別に成型した円柱状アルミナブロックと耐火セ
メントで閉栓した。そして、鋳型１を１０００℃に予熱
し、真空溶解した超耐熱合金溶湯を上記の鋳型１に同じ
く真空鋳造した。得られた製品鋳物の表面・内部を目視
検査、蛍光浸透探傷検査、放射線透過検査にて検査した
結果、異物の付着やかみ込みの無いことを確認した。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、従来よりロストワック
ス鋳造用鋳型内に残存したワックスの残留灰分や耐火物
スラリー、耐火物粒といった耐火物に起因する製品表面
や内部の欠陥が大幅に減少し、歩留まりの向上、欠陥補
修工数の低減が可能となる。そして、低コストにて達成
することもでき、工業的効果は非常に高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロストワックス鋳造用鋳型の洗浄方法
の一例を示す図である。

【図２】本発明のロストワックス鋳造用鋳型の一例を示
す図である。

【図３】本発明のロストワックス鋳造用鋳型を作製する
に用いられるワックスツリーの一例を示す図である。

【符号の説明】

１．セラミック鋳型、２．湯口カップ（押湯部）、３．
開孔部、４．製品部キャビティー、５．洗浄槽、６．給
水口、７．排水口、８．ノズル、９．水、１０．製品部
ワックス模型、１１．ワックス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶湯を鋳込むための湯口を含む、鋳型外
   壁から鋳型内部に貫通する複数の開孔部を設けたロスト
   ワックス鋳造用鋳型を水没させ、その下方側に位置する
   開孔部より鋳型内部にエアを吹き込むことを特徴とする
   ロストワックス鋳造用鋳型の洗浄方法。
2. 【請求項２】 溶湯を鋳込むための湯口とは別に、鋳型
   外壁から鋳型内部に貫通する少なくとも１つの開孔部を
   設けたロストワックス鋳造用鋳型を水没させ、その下方
   側に位置する湯口あるいは開孔部より鋳型内部にエアを
   吹き込むことを特徴とするロストワックス鋳造用鋳型の
   洗浄方法。
3. 【請求項３】 溶湯を鋳込むための湯口とは別に、鋳型
   外壁から鋳型内部に貫通する少なくとも１つの開孔部を
   設けたことを特徴とするロストワックス鋳造用鋳型。