JP2002066689A - 鋳型製造方法 - Google Patents

鋳型製造方法

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JP2002066689A
JP2002066689A JP2000256285A JP2000256285A JP2002066689A JP 2002066689 A JP2002066689 A JP 2002066689A JP 2000256285 A JP2000256285 A JP 2000256285A JP 2000256285 A JP2000256285 A JP 2000256285A JP 2002066689 A JP2002066689 A JP 2002066689A
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model
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solvent
resin
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Hirokazu Takayama
博和 高山
Toshiyuki Ogawa
俊之 小川
Satoshi Kudo
敏 工藤
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Ebara Corp
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Ebara Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 取扱いが比較的容易な樹脂製の模型を使用し
て、精度良くかつ効率的に鋳型を製造できるようにす
る。 【解決手段】 溶剤に溶解可能な合成樹脂を主体とした
模型を形成し、この模型をインベストメント法あるいは
セラミックモールド法により鋳型中に埋込み、前記鋳型
を溶剤中に浸漬させ前記模型を一部溶解あるいは軟化さ
せて該模型と前記鋳型との間に隙間を形成し、前記鋳型
と前記模型を高温中で焼成して模型を消失させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばターボ機械
の羽根車等の金属鋳造品を製造するのに使用される鋳型
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、図5に示すような主板100と
側板101の内側に複数(図示では3枚)の翼102を
備えたターボ機械の羽根車104は、一般に、インベス
トメント鋳造法(ロストワックス法)を用いて作製され
る。これは、図6に示すように、製品の形状と基本的に
同一の形状の模型106をワックス(消失素材)で形成
し、これの周囲及び内部空間に耐火素材を付着させて鋳
型(シェル)108を形成し、所定温度で模型(ワック
ス)106を流出させた後に鋳型108を焼成し、乾燥
させて鋳造鋳型とするものである。
【0003】このような、鋳型108の製造に使用され
るワックス製の模型106は、多量生産の場合にはその
成形のための金型を用いてこれにワックスを注入するこ
とによって作製される。製品が簡単な形状であれば、模
型106の製造も容易であるが、図5に示すような、内
部に複雑な空間(キャビティ)を有する羽根車104の
ような場合には、中子を用いた複雑な工程が必要とな
る。これを図を用いて以下に説明する。
【0004】図7は、ワックスを注入して模型106を
製作するワックス射出型110を示す。これは、通常は
金属で作製した外側の上型112及び下型114と、羽
根車104の内部の空間を形成するための水溶性のワッ
クスから構成された中子116から構成されている。上
下型112,114と中子116の間に羽根車104の
主板100と側板101の鋳造空間となるキャビティC
が形成され、中子116自体に羽根車104の翼102
のための空間が形成されている。このようなワックス射
出型110は、下型114に中子116を置き、その上
に上型112を配置することにより構成される。
【0005】このように構成したワックス射出型110
の中に非水溶性のワックスを加熱融解して注入し、これ
が冷却固化した後、上下型112,114を開いて取り
出し、さらに所定の溶解液を用いて水溶性ワックスから
なる中子116を溶解して除去することによって非水溶
性ワックスからなる模型106が製作される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のインベストメント鋳造法では、鋳型原料と
して、脆いワックスを使用しているため、この取扱いが
難しく、しかも、一般に金型に射出成形して模型を製作
して模型の強度を確保しているため、量産品への適用し
かできない。更に、ワックスの線膨張係数が大きいた
め、鋳型の乾燥あるいは硬化途中の温度変化により鋳型
が割れることがあり、この割れを防止するためには厳密
な温度管理が要求されるといった問題があった。
【0007】本発明は、上記のような課題に鑑み、取扱
いが比較的容易な樹脂製の模型を使用して、精度良くか
つ効率的に鋳型を製造できるようにした鋳型製造方法を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、溶剤に溶解可能な合成樹脂を主体とした模型を形成
し、この模型をインベストメント法あるいはセラミック
モールド法により鋳型中に埋込み、前記鋳型を溶剤中に
浸漬させ前記模型を一部溶解あるいは軟化させて該模型
と前記鋳型との界面に隙間を形成し、前記鋳型と前記模
型を高温中で焼成して模型を消失させることを特徴とす
る鋳型製造方法である。
【0009】これにより、模型を合成樹脂で形成するこ
とで、模型の高い強度、剛性を確保してこの取扱いを容
易となすとともに、模型の線膨張係数を低下させて温度
への感受性を低減し、しかも、高温での焼成に先立っ
て、模型と鋳型との界面に隙間を設けることで、焼成時
の模型の膨張による鋳型の割れを防止することができ
る。ここで使用する溶剤は、例えばケトン基またはベン
ゼン環を有する有機溶剤である。
【0010】請求項2に記載の発明は、鋳型によって製
造する製品が主板と側板との間に翼を配置した羽根車で
あり、機械加工で製作した前記主板と側板の形状に沿っ
た本体部分と、迅速模型製作方法で製作した前記翼の形
状に沿った中子部分とを組合わせて前記模型を形成する
ことを特徴とする請求項1記載の鋳型製造方法である。
これにより、複雑な形状の羽根車を鋳造するための鋳型
を精度良くかつ容易に製作することができる。迅速模型
製造法としては、選択レーザ焼結方法、液滴噴射法、溶
融堆積法、光造形法、薄板積層法、固体下地硬化法等が
ある。
【0011】請求項3に記載の発明は、前記本体部分を
発泡倍率が5〜10倍のポリスチレン樹脂で、前記中子
部分を比重0.2〜0.5g/cmの多孔質のポリス
チレン樹脂またはアクリル樹脂でそれぞれ製作すること
を特徴とする請求項2記載の鋳型製造方法である。この
模型の原料としては、これらのポリスチレン、アクリル
の他に、ポリカーボネイト、ポリウレタン等が挙げられ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1ないし図4を参照して説明する。ここでは、図
5に示すような主板100と側板101の間に3枚の翼
102を有する羽根車104を鋳造するのに使用される
鋳型の製造方法について説明する。
【0013】先ず、図1に示すように、溶剤に溶解可能
な合成樹脂を主体として、図5に示す羽根車104と実
質的に同一形状・寸法の模型10を製作する。つまり、
この模型10は、主板100及び側板101と同一形状
の主板部12及び側板部14を有する本体部分16と、
翼102と同一形状の中子部分18とからなる。
【0014】この本体部分16、すなわち主板部12と
側板部14は、例えば、発泡倍率が5〜10倍の板状の
ポリスチレン樹脂(多孔質樹脂)を素材とし、予め入力
されたプログラム(CAM)に沿って工具を操作する自
動制御加工機械(NC加工機械)による加工を施すこと
によって製作される。なお、この多孔質樹脂は、加熱時
の線膨張を空孔で吸収できるよう、15%以上の気孔率
を持つものを使用することが望ましい。
【0015】一方、中子部分18は、例えば比重0.2
〜0.5g/cmの多孔質のポリスチレン樹脂または
アクリル樹脂を材料として、迅速模型製造法の1種であ
る選択レーザ焼結装置を用いた光造形法によって作製さ
れる。これを、図2を参照して説明する。
【0016】選択レーザ焼結装置20のチャンバ22内
に粒子状の樹脂材料を供給して、例えば0.1mmの厚
さhの樹脂層24を形成する。そして、炭酸ガスレーザ
発生装置等のレーザ光源26からのレーザ光をミラー2
8を介して樹脂層24に照射し、このレーザ光が照射さ
れた部分に位置する樹脂材料を選択的に溶融硬化(焼
結)させ、樹脂薄片30を形成する。以下、この工程を
繰り返して樹脂薄片30を順次積層し、所定の形状を形
成する。レーザ光の照射パターンは、作製すべき形状を
予め記憶した記憶部を有する制御装置によって制御され
る。この方法によって、予め入力されたデータに基づ
き、高度の形状再現性を持ってかつ簡単な工程で、中子
部分18を製造することができる。
【0017】次に、図3(a)に示すように、主板部1
2と側板部14からなる本体部分16の内部の所定の位
置に中子部分18を配置し固定して模型10を形成す
る。そして、図3(b)に示すように、これらの模型1
0の外周面に、例えば耐火材のSiO,Al
Zrを主成分とするゾル状のスラリーを噴霧して
付着させ、例えば100時間放置して乾燥硬化させて鋳
型(シェル)32を形成する。これによって、鋳型32
の内部に模型10を埋込む。
【0018】そして、この鋳型32を、例えば50℃の
トルエンまたはメチルエチレンケトンからなる溶剤に1
時間浸漬させ、模型10の一部を溶解させるか、或いは
軟化させて、模型10と鋳型32との界面Sに隙間を形
成する。次に、この鋳型32を、例えば1000℃の炉
内で3時間焼成して模型10を消失させて、鋳型32の
内部に、図3(c)に示すような、主板100、側板1
01及び翼102の形状に沿ったキャビティ34を形成
する。
【0019】このように、高温での鋳型32の焼成に先
立って、模型10と鋳型32との界面Sに隙間を設ける
ことで、焼成時の模型10の膨張による鋳型32の割れ
を防止することができる。
【0020】なお、この実施の形態は、インベストメン
ト法で鋳型を製造する例を示しているが、セラミックモ
ールド法で鋳型を製造することもできる。図4は、この
セラミックモールド法で鋳型を製造する例を示すもの
で、先ず、上方に開口した容器40の内部に模型10を
入れ、この容器40の内部に、例えばバインダとフィラ
ーに硬化剤を添加したスラリーを流込み、このスラリー
を固化させて鋳型42を形成する。これによって、鋳型
42の内部に模型10を埋込む。
【0021】そして、前述と同様に、この鋳型42を、
例えば50℃のトルエンまたはメチルエチレンケトンか
らなる溶剤に1時間浸漬させ、模型10の一部を溶解さ
せるか、或いは軟化させて、模型10と鋳型42との界
面Sに隙間を形成し、この鋳型42を、例えば1000
℃の炉内で3時間焼成して模型10を消失させて、鋳型
42の内部に、主板100、側板101及び翼102の
形状に沿ったキャビティを形成する。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
模型の強度、剛性を向上させることで、インベストメン
ト法やセラミックモールド法を適用して、大型鋳造品や
少量鋳造品への対向を可能となし、しかも高温での焼成
に先立って、模型と鋳型との界面に隙間を設けること
で、焼成時の模型の膨張による鋳型の割れを防止するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用される模型の一例を示す斜視図で
ある。
【図2】同じく、模型の中子部分の製造工程を説明する
図である。
【図3】本発明の実施の形態の鋳型の製造例を工程順に
示す断面図である。
【図4】本発明の他の実施の形態の鋳型の製造例を説明
する図である。
【図5】本発明の実施の形態によって製造される羽根車
を示す斜視図である。
【図6】従来のインベストメント法を説明する図であ
る。
【図7】従来のワックス射出型の製造例を説明する図で
ある。
【符号の説明】
10 模型 12 主板部 14 側板部 16 本体部分 18 中子部分 20 選択レーザ焼結装置 24 樹脂層 26 レーザ光源 30 樹脂薄片 32 鋳型 34 キャビティ 40 容器 42 鋳型 100 主板 101 側板 102 翼 104 羽根車 S 模型と鋳型との界面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 敏 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 4E093 MA01 MB04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶剤に溶解可能な合成樹脂を主体とした
    模型を形成し、 この模型をインベストメント法あるいはセラミックモー
    ルド法により鋳型中に埋込み、 前記鋳型を溶剤中に浸漬させ前記模型を一部溶解あるい
    は軟化させて該模型と前記鋳型との界面に隙間を形成
    し、 前記鋳型と前記模型を高温中で焼成して模型を消失させ
    ることを特徴とする鋳型製造方法。
  2. 【請求項2】 鋳型によって製造する製品が主板と側板
    との間に翼を配置した羽根車であり、 機械加工で製作した前記主板と側板の形状に沿った本体
    部分と、迅速模型製作方法で製作した前記翼の形状に沿
    った中子部分とを組合わせて前記模型を形成することを
    特徴とする請求項1記載の鋳型製造方法。
  3. 【請求項3】 前記本体部分を発泡倍率が5〜10倍の
    ポリスチレン樹脂で、前記中子部分を比重0.2〜0.
    5g/cmの多孔質のポリスチレン樹脂またはアクリ
    ル樹脂でそれぞれ製作することを特徴とする請求項2記
    載の鋳型製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005056266A1 (ja) * 2003-12-12 2005-06-23 Shonan Design Co., Ltd 中空模型製造方法
ITUB20154720A1 (it) * 2015-10-20 2017-04-20 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Metodo di produzione di giranti chiuse per turbomacchine tramite fusione a cera persa
CN107008854A (zh) * 2017-05-05 2017-08-04 凯特工业科技(惠州)有限公司 一种精密铸造用泵体叶轮蜡模的制造工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005056266A1 (ja) * 2003-12-12 2005-06-23 Shonan Design Co., Ltd 中空模型製造方法
ITUB20154720A1 (it) * 2015-10-20 2017-04-20 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Metodo di produzione di giranti chiuse per turbomacchine tramite fusione a cera persa
CN107008854A (zh) * 2017-05-05 2017-08-04 凯特工业科技(惠州)有限公司 一种精密铸造用泵体叶轮蜡模的制造工艺

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