JP2002301543A - 砂鋳型の造型方法 - Google Patents
砂鋳型の造型方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】模型板を用いない上にバインダ量が少なく、し
かも変形の小さい鋳型を造型することが可能な方法を提
供する。 【解決手段】砂を薄く積層する積層工程と、積層された
砂上に、注出手段によりガス硬化剤を注出して製造すべ
き鋳物をスライスした場合に生じる多数の薄片のうち一
つの薄片の外形を描きかつ積層された砂の外周部にもガ
ス硬化剤を注出して薄い砂積層体を製造する工程と、多
数の薄片のうち他の薄片についても以上の工程を繰り返
して多数の砂積層体から成る三次元の砂積層物７を製造
する工程と、この砂積層物に硬化ガスを貫流させてガス
硬化剤を硬化させる工程５，５ａと、砂積層物における
前記ガス硬化剤で包囲された部分の外側の砂を除去する
工程と、を含み、これにより、所要の鋳物キャビティを
有する砂鋳型を造型することを特徴とする。
かも変形の小さい鋳型を造型することが可能な方法を提
供する。 【解決手段】砂を薄く積層する積層工程と、積層された
砂上に、注出手段によりガス硬化剤を注出して製造すべ
き鋳物をスライスした場合に生じる多数の薄片のうち一
つの薄片の外形を描きかつ積層された砂の外周部にもガ
ス硬化剤を注出して薄い砂積層体を製造する工程と、多
数の薄片のうち他の薄片についても以上の工程を繰り返
して多数の砂積層体から成る三次元の砂積層物７を製造
する工程と、この砂積層物に硬化ガスを貫流させてガス
硬化剤を硬化させる工程５，５ａと、砂積層物における
前記ガス硬化剤で包囲された部分の外側の砂を除去する
工程と、を含み、これにより、所要の鋳物キャビティを
有する砂鋳型を造型することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄く積層した砂の
上に、所定形状の外形を描くようにガス硬化剤を注出し
て薄い砂積層体を製造し、この工程を繰り返して多数の
砂積層体から成る三次元の砂積層物を製造しかつ硬化ガ
スを貫流させガス硬化剤を硬化させて砂鋳型を造型する
方法に関する。
上に、所定形状の外形を描くようにガス硬化剤を注出し
て薄い砂積層体を製造し、この工程を繰り返して多数の
砂積層体から成る三次元の砂積層物を製造しかつ硬化ガ
スを貫流させガス硬化剤を硬化させて砂鋳型を造型する
方法に関する。
【０００２】
【従来技術と課題】従来、鋳型は木型あるいは金型で模
型板を造り、これを元に反転成形して鋳型を造型してい
たため、鋳型造型の個数の大小に関わらず、模型板を必
要とした。さらに、再度、鋳型を造型するために備え
て、模型板を保管維持する必要があった。また、鋳型を
直接造型する従来技術としては、あらかじめ作成した鋳
型ブロックを切削して空洞を作成し、鋳型を造型する方
法が開発された（大橋、井上：ジャクト・ニュース（198
1）No5、p25）が、この鋳型造型方法では、切削された
部分が廃棄物となり、再生処理する必要があった。ま
た、このための鋳型造型装置は、3次元ＣＡＤデータか
ら直接加工できるＣＡＭソフトがなく、新たに自動プロ
でＮＣプログラムを組む必要があり、手間と時間を大幅
に必要とした。
型板を造り、これを元に反転成形して鋳型を造型してい
たため、鋳型造型の個数の大小に関わらず、模型板を必
要とした。さらに、再度、鋳型を造型するために備え
て、模型板を保管維持する必要があった。また、鋳型を
直接造型する従来技術としては、あらかじめ作成した鋳
型ブロックを切削して空洞を作成し、鋳型を造型する方
法が開発された（大橋、井上：ジャクト・ニュース（198
1）No5、p25）が、この鋳型造型方法では、切削された
部分が廃棄物となり、再生処理する必要があった。ま
た、このための鋳型造型装置は、3次元ＣＡＤデータか
ら直接加工できるＣＡＭソフトがなく、新たに自動プロ
でＮＣプログラムを組む必要があり、手間と時間を大幅
に必要とした。
【０００３】また、通常の鋳型は基本的にはバインダを
コーティングした鋳物砂を使用するため、鋳造後に鋳物
を鋳型から取り出すには鋳型を破壊する必要がある。し
かし、鋳型は、鋳物に接して熱劣化した部分のみを廃棄
する事ができず、使用した鋳型全体を破壊して廃棄する
必要があるため、鋳型の廃棄量が多くなる。また、大物
鋳物や薄肉鋳物の鋳造に使用する鋳型においては、木型
の模型板が鋳物砂によって変形して正しい形状を転写さ
せることができないため、金型を用いる必要がある場合
もある。
コーティングした鋳物砂を使用するため、鋳造後に鋳物
を鋳型から取り出すには鋳型を破壊する必要がある。し
かし、鋳型は、鋳物に接して熱劣化した部分のみを廃棄
する事ができず、使用した鋳型全体を破壊して廃棄する
必要があるため、鋳型の廃棄量が多くなる。また、大物
鋳物や薄肉鋳物の鋳造に使用する鋳型においては、木型
の模型板が鋳物砂によって変形して正しい形状を転写さ
せることができないため、金型を用いる必要がある場合
もある。
【０００４】また、模型板なしで鋳型を直接造型する方
法としては、所要の形に形成した珪砂等にバインダを噴
射して固定する方法と、バインダとして熱硬化性樹脂を
コーティングした鋳物砂をレーザで加熱結合させる方法
がある。
法としては、所要の形に形成した珪砂等にバインダを噴
射して固定する方法と、バインダとして熱硬化性樹脂を
コーティングした鋳物砂をレーザで加熱結合させる方法
がある。
【０００５】前者は鋳型造型のために珪砂等を薄く敷き
詰め、鋳型の断面形状のスライス形状部分を固化させる
ために、コロイダルシリカを噴射し、伝熱乾燥して精密
鋳造鋳型を造型する方法である。この鋳型造型法は、バ
インダ噴射毎に鋳型を乾燥させる必要があり、造型時間
がかかるとともに、逐次に積層乾燥させていくため薄肉
部での変形が完全には防止できない問題があった。ま
た、後者は、加熱にレーザを用いるためにバインダが過
熱分解逸散し、このため、通常の加熱金型を用いる場合
に比較してその使用量を多くする必要がある。しかも、
充分な硬化強度がえられないため、鋳物を製造する空洞
となる部分のコーティング砂を注意深く除去した後、全
体を加熱して十分な強度を発現させる必要があった。
詰め、鋳型の断面形状のスライス形状部分を固化させる
ために、コロイダルシリカを噴射し、伝熱乾燥して精密
鋳造鋳型を造型する方法である。この鋳型造型法は、バ
インダ噴射毎に鋳型を乾燥させる必要があり、造型時間
がかかるとともに、逐次に積層乾燥させていくため薄肉
部での変形が完全には防止できない問題があった。ま
た、後者は、加熱にレーザを用いるためにバインダが過
熱分解逸散し、このため、通常の加熱金型を用いる場合
に比較してその使用量を多くする必要がある。しかも、
充分な硬化強度がえられないため、鋳物を製造する空洞
となる部分のコーティング砂を注意深く除去した後、全
体を加熱して十分な強度を発現させる必要があった。
【０００６】本発明は上記の事情に鑑みて成されたもの
で、その目的は、模型板を用いない上にバインダ量が少
なく、しかも変形の小さい鋳型を造型することが可能な
方法を提供することにある。
で、その目的は、模型板を用いない上にバインダ量が少
なく、しかも変形の小さい鋳型を造型することが可能な
方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項1におけるは砂鋳
型の造型方法は、砂を薄く積層する積層工程と、積層さ
れた砂上に、注出手段によりガス硬化剤を注出して製造
すべき鋳物をスライスした場合に生じる多数の薄片のう
ち一つの薄片の外形を描きかつ前記積層された砂の外周
部にも前記ガス硬化剤を注出して薄い砂積層体を製造す
る工程と、前記多数の薄片のうち他の薄片についても以
上の工程を繰り返して多数の砂積層体から成る三次元の
砂積層物を製造する工程と、この砂積層物に硬化ガスを
貫流させて前記ガス硬化剤を硬化させる工程と、前記砂
積層物における前記ガス硬化剤で包囲された部分の外側
の砂を除去する工程と、を含み、これにより、所要の鋳
物キャビティを有する砂鋳型を造型することを特徴とす
る。
型の造型方法は、砂を薄く積層する積層工程と、積層さ
れた砂上に、注出手段によりガス硬化剤を注出して製造
すべき鋳物をスライスした場合に生じる多数の薄片のう
ち一つの薄片の外形を描きかつ前記積層された砂の外周
部にも前記ガス硬化剤を注出して薄い砂積層体を製造す
る工程と、前記多数の薄片のうち他の薄片についても以
上の工程を繰り返して多数の砂積層体から成る三次元の
砂積層物を製造する工程と、この砂積層物に硬化ガスを
貫流させて前記ガス硬化剤を硬化させる工程と、前記砂
積層物における前記ガス硬化剤で包囲された部分の外側
の砂を除去する工程と、を含み、これにより、所要の鋳
物キャビティを有する砂鋳型を造型することを特徴とす
る。
【０００８】また、請求項２におけるは砂鋳型の造型方
法は、砂を薄く積層する積層工程と、積層された砂上
に、注出手段によりガス硬化剤を注出して製造すべき中
子をスライスした場合に生じる多数の薄片のうち一つの
薄片の外形を描きかつ薄い砂積層体を製造する工程と、
前記多数の薄片のうち他の薄片についても以上の工程を
繰り返して多数の砂積層体から成る三次元の砂積層物を
製造する工程と、この砂積層物に硬化ガスを貫流させて
前記ガス硬化剤を硬化させる工程と、前記砂積層物にお
ける前記ガス硬化剤で包囲された部分の外側の砂を除去
する工程と、を含み、これにより、所要の形状を有する
中子を製造することを特徴とする。
法は、砂を薄く積層する積層工程と、積層された砂上
に、注出手段によりガス硬化剤を注出して製造すべき中
子をスライスした場合に生じる多数の薄片のうち一つの
薄片の外形を描きかつ薄い砂積層体を製造する工程と、
前記多数の薄片のうち他の薄片についても以上の工程を
繰り返して多数の砂積層体から成る三次元の砂積層物を
製造する工程と、この砂積層物に硬化ガスを貫流させて
前記ガス硬化剤を硬化させる工程と、前記砂積層物にお
ける前記ガス硬化剤で包囲された部分の外側の砂を除去
する工程と、を含み、これにより、所要の形状を有する
中子を製造することを特徴とする。
【０００９】なお、本発明において砂鋳型とは、主型と
中子を言う。またなお、本発明において、硬化ガスを貫
流させてガス硬化剤を硬化させるものとしては、コール
ドボックス法による鋳型造型や、ＣＯ２鋳型造型法があ
る。
中子を言う。またなお、本発明において、硬化ガスを貫
流させてガス硬化剤を硬化させるものとしては、コール
ドボックス法による鋳型造型や、ＣＯ２鋳型造型法があ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図1〜図４に基づき詳細に説明する。図1に示すように、
金網、パンチングメタル、多孔質材等の通気性で板状の
作業台１の上面に、砂散布装置２により砂３を薄く積層
し、続いて、積層された砂３上に、注出手段４によりガ
ス硬化剤５を注出して製造すべき鋳物をスライスした場
合に生じる多数の薄片のうち一つの薄片の外形を描きか
つ前記積層された砂の外周部にも前記ガス硬化剤５ａを
注出して薄い砂積層体を製造する（図1参照）。次い
で、上述の多数の薄片のうち他の薄片についても以上の
工程を繰り返して、図2に示すように、多数の砂積層体
６・６から成る三次元の砂積層物７を製造する。
図1〜図４に基づき詳細に説明する。図1に示すように、
金網、パンチングメタル、多孔質材等の通気性で板状の
作業台１の上面に、砂散布装置２により砂３を薄く積層
し、続いて、積層された砂３上に、注出手段４によりガ
ス硬化剤５を注出して製造すべき鋳物をスライスした場
合に生じる多数の薄片のうち一つの薄片の外形を描きか
つ前記積層された砂の外周部にも前記ガス硬化剤５ａを
注出して薄い砂積層体を製造する（図1参照）。次い
で、上述の多数の薄片のうち他の薄片についても以上の
工程を繰り返して、図2に示すように、多数の砂積層体
６・６から成る三次元の砂積層物７を製造する。
【００１１】次いで、図3に示すように、この砂積層物
７および作業台1をカバー部材８で被ったのちカバー部
材８内を減圧し、続いて、カバー部材８内に硬化ガスを
吸引して砂積層物７のガス硬化剤５・５ａに硬化ガスを
貫流させ、ガス硬化剤５・５ａを硬化させる。次いで、
カバー部材８を取り除いたのち、砂積層物７におけるガ
ス硬化剤５で包囲された部分の外側の砂９を除去する。
これにより、図４に示すように、所定の鋳物キャビティ
１０を有する砂鋳型１１を得ることができる。
７および作業台1をカバー部材８で被ったのちカバー部
材８内を減圧し、続いて、カバー部材８内に硬化ガスを
吸引して砂積層物７のガス硬化剤５・５ａに硬化ガスを
貫流させ、ガス硬化剤５・５ａを硬化させる。次いで、
カバー部材８を取り除いたのち、砂積層物７におけるガ
ス硬化剤５で包囲された部分の外側の砂９を除去する。
これにより、図４に示すように、所定の鋳物キャビティ
１０を有する砂鋳型１１を得ることができる。
【００１２】
【実験例１】以下本発明の実験例について説明する。使
用した鋳型砂はAFS70（JIS120）で590μ(28メッシュ)の篩を
通してステンレスバットに散布した。バインダとして水
ガラス（富士化学、VR-T）を水で希釈し、ピペットで滴
下し毛細管現象で吸収させた。
用した鋳型砂はAFS70（JIS120）で590μ(28メッシュ)の篩を
通してステンレスバットに散布した。バインダとして水
ガラス（富士化学、VR-T）を水で希釈し、ピペットで滴
下し毛細管現象で吸収させた。
【００１３】
【表1】
【００１４】その後、真空チャンバ内にバットごと置
き、ロータリーポンプで減圧した後、２L/minで炭酸ガ
スを常圧になるまで吹き込み、５min後に大気中に取り
だした。バインダ量が多い場合には型材に沁み付きが起
こり、少ない場合にはハンドリング時に割れてしまう。
希釈率0.１から0.06（固形分５から1.5％）程度で十分
な型保持性が確認された。
き、ロータリーポンプで減圧した後、２L/minで炭酸ガ
スを常圧になるまで吹き込み、５min後に大気中に取り
だした。バインダ量が多い場合には型材に沁み付きが起
こり、少ない場合にはハンドリング時に割れてしまう。
希釈率0.１から0.06（固形分５から1.5％）程度で十分
な型保持性が確認された。
【００１５】
【実験例２】ポリエチレン製カップに砂を敷きつめ、底
面を構成する円形状にバインダを塗布した。さらに1cm
砂を敷き詰めたあとバインダを円弧状に塗布し、これを
3回繰り返した後、真空チャンバにいれ、減圧した。減
圧は約1分で18Toorに達し、約1分間保持した後、3ι/分
で炭酸ガスを導入し、200Toorで１分保持した後、760To
rrで５分保持した。未硬化粉を除去し、カップ形状の硬
化物を得た。
面を構成する円形状にバインダを塗布した。さらに1cm
砂を敷き詰めたあとバインダを円弧状に塗布し、これを
3回繰り返した後、真空チャンバにいれ、減圧した。減
圧は約1分で18Toorに達し、約1分間保持した後、3ι/分
で炭酸ガスを導入し、200Toorで１分保持した後、760To
rrで５分保持した。未硬化粉を除去し、カップ形状の硬
化物を得た。
【００１６】
【実験例３】使用した鋳型砂はAFS70（JIS120）で590μ
(28メッシュ)の篩を通してステンレスバットに散布した。バ
インダとして水溶性フェノール樹脂（神戸理化学工業、
PHENIX-1000）を水で希釈し、ピペットで滴下し毛細管
現象で吸収させた。
(28メッシュ)の篩を通してステンレスバットに散布した。バ
インダとして水溶性フェノール樹脂（神戸理化学工業、
PHENIX-1000）を水で希釈し、ピペットで滴下し毛細管
現象で吸収させた。
【００１７】
【表２】
【００１８】樹脂の固形分が不明であるため、あらかじ
め、ろ紙にバインダを染み込ませそのまま乾燥固化させ
たものと、ろ紙にバインダを染み込ませた後炭酸ガス硬
化させたものの重量を測定してもとめたところ、固形分
は６０％であり、炭酸ガス硬化により約１２％重量増加
した。
め、ろ紙にバインダを染み込ませそのまま乾燥固化させ
たものと、ろ紙にバインダを染み込ませた後炭酸ガス硬
化させたものの重量を測定してもとめたところ、固形分
は６０％であり、炭酸ガス硬化により約１２％重量増加
した。
【００１９】
【実験例４】硬化物の強度測定のため、10×10×100お
よび20×20×100mmの試験片を事例３に即して製作し
た。但し、前者は1回積層、後者は4回積層で作成した。
図５に示すように曲げ強度はバインダ中の固形分に依存
する。積層回数を多く、積層高さを小さくして繰り返し
積層すると、バインダの繰り返し添加となるため、同じ
固形分でも強度は高くなる事が認められた。
よび20×20×100mmの試験片を事例３に即して製作し
た。但し、前者は1回積層、後者は4回積層で作成した。
図５に示すように曲げ強度はバインダ中の固形分に依存
する。積層回数を多く、積層高さを小さくして繰り返し
積層すると、バインダの繰り返し添加となるため、同じ
固形分でも強度は高くなる事が認められた。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、砂を薄く積層する積層工程と、積層された砂上に、
注出手段によりガス硬化剤を注出して製造すべき鋳物を
スライスした場合に生じる多数の薄片のうち一つの薄片
の外形を描きかつ前記積層された砂の外周部にも前記ガ
ス硬化剤を注出して薄い砂積層体を製造する工程と、前
記多数の薄片のうち他の薄片についても以上の工程を繰
り返して多数の砂積層体から成る三次元の砂積層物を製
造する工程と、この砂積層物に硬化ガスを貫流させて前
記ガス硬化剤を硬化させる工程と、前記砂積層物におけ
る前記ガス硬化剤で包囲された部分の外側の砂を除去す
る工程と、を含み、これにより、所要の鋳物キャビティ
を有する砂鋳型を造型するから、鋳型を作る際に従来必
要であった模型製作の手間を省くととともに、鋳型製造
時における模型の変形によって発生する形状転写不良を
防止できるなどの優れた実用的効果を奏する。
は、砂を薄く積層する積層工程と、積層された砂上に、
注出手段によりガス硬化剤を注出して製造すべき鋳物を
スライスした場合に生じる多数の薄片のうち一つの薄片
の外形を描きかつ前記積層された砂の外周部にも前記ガ
ス硬化剤を注出して薄い砂積層体を製造する工程と、前
記多数の薄片のうち他の薄片についても以上の工程を繰
り返して多数の砂積層体から成る三次元の砂積層物を製
造する工程と、この砂積層物に硬化ガスを貫流させて前
記ガス硬化剤を硬化させる工程と、前記砂積層物におけ
る前記ガス硬化剤で包囲された部分の外側の砂を除去す
る工程と、を含み、これにより、所要の鋳物キャビティ
を有する砂鋳型を造型するから、鋳型を作る際に従来必
要であった模型製作の手間を省くととともに、鋳型製造
時における模型の変形によって発生する形状転写不良を
防止できるなどの優れた実用的効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の工程を説明する説明図の正
面図である。
面図である。
【図２】本発明の一実施例の工程を説明する説明図の正
面図である。
面図である。
【図３】本発明の一実施例の工程を説明する説明図の正
面図である。
面図である。
【図４】本発明の一実施例の工程を説明する説明図の正
面図である。
面図である。
【図５】抗折強度に及ぼすバインダ量の効果（2水準）
を示すグラフである。
を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】砂を薄く積層する積層工程と、積層された
砂上に、注出手段によりガス硬化剤を注出して製造すべ
き鋳物をスライスした場合に生じる多数の薄片のうち一
つの薄片の外形を描きかつ前記積層された砂の外周部に
も前記ガス硬化剤を注出して薄い砂積層体を製造する工
程と、前記多数の薄片のうち他の薄片についても以上の
工程を繰り返して多数の砂積層体から成る三次元の砂積
層物を製造する工程と、この砂積層物に硬化ガスを貫流
させて前記ガス硬化剤を硬化させる工程と、前記砂積層
物における前記ガス硬化剤で包囲された部分の外側の砂
を除去する工程と、を含み、これにより、所要の鋳物キ
ャビティを有する砂鋳型を造型することを特徴とする砂
鋳型の造型方法。 - 【請求項２】砂を薄く積層する積層工程と、積層された
砂上に、注出手段によりガス硬化剤を注出して製造すべ
き中子をスライスした場合に生じる多数の薄片のうち一
つの薄片の外形を描きかつ薄い砂積層体を製造する工程
と、前記多数の薄片のうち他の薄片についても以上の工
程を繰り返して多数の砂積層体から成る三次元の砂積層
物を製造する工程と、この砂積層物に硬化ガスを貫流さ
せて前記ガス硬化剤を硬化させる工程と、前記砂積層物
における前記ガス硬化剤で包囲された部分の外側の砂を
除去する工程と、を含み、これにより、所要の形状を有
する中子を製造することを特徴とする砂鋳型の造型方
法。 - 【請求項３】請求項1または２に記載の砂鋳型の造型方
法において、前記硬化ガスの貫流を減圧吸引により行う
ことを特徴とする砂鋳型の造型方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001107118A JP2002301543A (ja) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | 砂鋳型の造型方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001107118A JP2002301543A (ja) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | 砂鋳型の造型方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002301543A true JP2002301543A (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=18959488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001107118A Pending JP2002301543A (ja) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | 砂鋳型の造型方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002301543A (ja) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2015029935A1 (ja) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | 旭有機材工業株式会社 | 積層鋳型の造型方法 |
| CN106493294A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-03-15 | 宁夏共享模具有限公司 | 用于3d打印机的清砂设备 |
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| JPH07108351A (ja) * | 1993-10-08 | 1995-04-25 | Nissan Motor Co Ltd | ガス硬化鋳型の造型方法 |
| JPH0976046A (ja) * | 1995-09-12 | 1997-03-25 | Toyota Motor Corp | シェルモールドの造型方法 |
| JPH09141386A (ja) * | 1995-11-15 | 1997-06-03 | Toyota Motor Corp | 砂鋳型の積層造形方法及びこれを用いた鋳物製造方法 |
| JPH09168840A (ja) * | 1995-12-19 | 1997-06-30 | Toyota Motor Corp | 積層法による砂鋳型の造形方法 |
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-
2001
- 2001-04-05 JP JP2001107118A patent/JP2002301543A/ja active Pending
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