JP2003025044A - 鋳造用消失模型 - Google Patents
鋳造用消失模型Info
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- JP2003025044A JP2003025044A JP2001211943A JP2001211943A JP2003025044A JP 2003025044 A JP2003025044 A JP 2003025044A JP 2001211943 A JP2001211943 A JP 2001211943A JP 2001211943 A JP2001211943 A JP 2001211943A JP 2003025044 A JP2003025044 A JP 2003025044A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 消失模型鋳造法において、ガス抜き不良によ
る鋳造欠陥を低減できる鋳造用消失模型を提供する。 【解決手段】 鋳物砂内に模型を埋設してなる鋳型に注
湯し、注湯した該湯によって前記模型を消失させながら
製品を鋳造する際に、前記模型として１ｍ3あたり５０
０〜５００，０００本の貫通孔を有する模型を使用し
て、鋳造を行う。
る鋳造欠陥を低減できる鋳造用消失模型を提供する。 【解決手段】 鋳物砂内に模型を埋設してなる鋳型に注
湯し、注湯した該湯によって前記模型を消失させながら
製品を鋳造する際に、前記模型として１ｍ3あたり５０
０〜５００，０００本の貫通孔を有する模型を使用し
て、鋳造を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造用消失模型及
びこれを用いた消失模型鋳造法に関する。
びこれを用いた消失模型鋳造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】消失模型鋳造法はフルモールド法とも言
われ、合成樹脂発泡体にて製作した模型を鋳物砂に埋設
したまま鋳型として利用するプロセスである。このプロ
セスは鋳込まれた熔湯によって合成樹脂発泡体を熱分解
させるものである。
われ、合成樹脂発泡体にて製作した模型を鋳物砂に埋設
したまま鋳型として利用するプロセスである。このプロ
セスは鋳込まれた熔湯によって合成樹脂発泡体を熱分解
させるものである。
【０００３】この消失模型鋳造法は、多くの利点を有し
ているものの、ガス抜き不良による鋳造欠陥の問題が生
じることがある。すなわち、消失模型鋳造法では、溶湯
の注入の際、模型の気化によってガスが生じるが、その
ガスの除去が不十分であると、ガスが溶湯内に侵入し、
この結果鋳造品に、鋳造巣、表面肌荒れ、湯ジワなどの
欠陥が現われる。
ているものの、ガス抜き不良による鋳造欠陥の問題が生
じることがある。すなわち、消失模型鋳造法では、溶湯
の注入の際、模型の気化によってガスが生じるが、その
ガスの除去が不十分であると、ガスが溶湯内に侵入し、
この結果鋳造品に、鋳造巣、表面肌荒れ、湯ジワなどの
欠陥が現われる。
【０００４】このようなガス抜き不良による鋳造欠陥を
解決するために、特開平２−２６３５３７号公報には、
内部要所に溶湯の案内孔を設けた消失模型が開示されて
いる。また、特開平５−２６１４７０号公報には、フル
モールド鋳造法に利用される消失模型おいて、相互に連
通する複数の通気縦孔又は横孔を模型の表面に穿設する
ことが開示されている。
解決するために、特開平２−２６３５３７号公報には、
内部要所に溶湯の案内孔を設けた消失模型が開示されて
いる。また、特開平５−２６１４７０号公報には、フル
モールド鋳造法に利用される消失模型おいて、相互に連
通する複数の通気縦孔又は横孔を模型の表面に穿設する
ことが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した各種
の方法によってもなお、均一な排気ができず、ガス抜き
不良による鋳造欠陥が発生する場合があった。
の方法によってもなお、均一な排気ができず、ガス抜き
不良による鋳造欠陥が発生する場合があった。
【０００６】本発明の課題は、ガス抜き不良による鋳造
欠陥を低減できる消失模型鋳造法を提供することであ
る。
欠陥を低減できる消失模型鋳造法を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、合成樹脂発泡
体からなり、１ｍ3あたり５００〜５００，０００本の
貫通孔を有する鋳造用消失模型に関する。
体からなり、１ｍ3あたり５００〜５００，０００本の
貫通孔を有する鋳造用消失模型に関する。
【０００８】また、本発明は、鋳物砂内に合成樹脂発泡
体からなる模型を埋設してなる鋳型に注湯し、注湯した
該湯によって前記模型を消失させながら製品を鋳造する
消失模型鋳造法であって、前記模型が１ｍ3あたり５０
０〜５００，０００本の貫通孔を有する消失模型鋳造法
に関する。
体からなる模型を埋設してなる鋳型に注湯し、注湯した
該湯によって前記模型を消失させながら製品を鋳造する
消失模型鋳造法であって、前記模型が１ｍ3あたり５０
０〜５００，０００本の貫通孔を有する消失模型鋳造法
に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の鋳造用消失模型は、鋳物
砂内に合成樹脂発泡体からなる模型を埋設してなる鋳型
に注湯し、注湯した該湯によって前記模型を消失させな
がら製品を鋳造する消失模型鋳造法に用いられる。
砂内に合成樹脂発泡体からなる模型を埋設してなる鋳型
に注湯し、注湯した該湯によって前記模型を消失させな
がら製品を鋳造する消失模型鋳造法に用いられる。
【００１０】本発明の消失模型鋳造法の例を図１に基づ
いて説明する。鋳型は、鋳枠４と鋳枠４の内部の鋳物砂
７と鋳物砂７に埋設された模型１等からなり、模型１に
連通した湯口５が左上方に設けられている。模型１は、
発泡ポリスチレンによって製品と同一形状に形成されて
おり、複数の貫通孔２が設けられている。鋳物砂７は、
５．５号珪砂であり、粘結剤を適量含有させてある。
いて説明する。鋳型は、鋳枠４と鋳枠４の内部の鋳物砂
７と鋳物砂７に埋設された模型１等からなり、模型１に
連通した湯口５が左上方に設けられている。模型１は、
発泡ポリスチレンによって製品と同一形状に形成されて
おり、複数の貫通孔２が設けられている。鋳物砂７は、
５．５号珪砂であり、粘結剤を適量含有させてある。
【００１１】本発明では、複数の貫通孔を有する模型を
用いるが、これが燃焼ガスの排出効率を高める上で重要
な役割を果たしている。貫通孔は、模型の１ｍ3あたり
５００〜５００，０００本、好ましくは１，０００〜２
５０，０００本、特に好ましくは５，０００〜１００，
０００本形成される。模型１ｍ3あたりの貫通孔の数が
５００本よりも少ないと鋳物品質の改善が不十分とな
り、また５００，０００本より多いと模型の強度が低下
する。なお、本発明において、１本の貫通孔とは、直線
として捉えられるものをいう。本発明に用いられる模型
の一例を、図２に示した。また、図３に、貫通孔の形成
程度をモデル的に示した。図３では、貫通孔は、便宜的
に実線で示してある。
用いるが、これが燃焼ガスの排出効率を高める上で重要
な役割を果たしている。貫通孔は、模型の１ｍ3あたり
５００〜５００，０００本、好ましくは１，０００〜２
５０，０００本、特に好ましくは５，０００〜１００，
０００本形成される。模型１ｍ3あたりの貫通孔の数が
５００本よりも少ないと鋳物品質の改善が不十分とな
り、また５００，０００本より多いと模型の強度が低下
する。なお、本発明において、１本の貫通孔とは、直線
として捉えられるものをいう。本発明に用いられる模型
の一例を、図２に示した。また、図３に、貫通孔の形成
程度をモデル的に示した。図３では、貫通孔は、便宜的
に実線で示してある。
【００１２】模型の貫通孔は、模型の作製時又は作製後
のいずれにおいて形成してもよい。貫通孔を模型作製時
に形成する場合、合成樹脂の発泡時に形成することが好
ましく、発泡型枠内部に金属製ワイヤーを所望の本数、
形状で張り巡らせて、発泡完了後、ワイヤーを抜き取る
方法等により形成することができる。また、貫通孔を模
型作製後に形成する場合、加熱した金属棒等を模型に押
しつけ、合成樹脂を部分的に消失させる方法、ドリルあ
るいはレーザー光で穿孔する方法等により形成すること
ができる。
のいずれにおいて形成してもよい。貫通孔を模型作製時
に形成する場合、合成樹脂の発泡時に形成することが好
ましく、発泡型枠内部に金属製ワイヤーを所望の本数、
形状で張り巡らせて、発泡完了後、ワイヤーを抜き取る
方法等により形成することができる。また、貫通孔を模
型作製後に形成する場合、加熱した金属棒等を模型に押
しつけ、合成樹脂を部分的に消失させる方法、ドリルあ
るいはレーザー光で穿孔する方法等により形成すること
ができる。
【００１３】貫通孔の径、形成位置等は、模型の形状や
大きさによって、模型強度に大きな影響を及ぼさない範
囲で決定すべきであるが、下記の目張りを省略あるいは
簡略化できる点から、貫通孔の直径は、０．１〜２０ｍ
ｍ、更に０．１〜５ｍｍ、特に０．１〜０．５ｍｍの範
囲が好ましく、貫通孔が相互に連通していることが好ま
しい。
大きさによって、模型強度に大きな影響を及ぼさない範
囲で決定すべきであるが、下記の目張りを省略あるいは
簡略化できる点から、貫通孔の直径は、０．１〜２０ｍ
ｍ、更に０．１〜５ｍｍ、特に０．１〜０．５ｍｍの範
囲が好ましく、貫通孔が相互に連通していることが好ま
しい。
【００１４】模型表面の少なくとも一部には、必要に応
じて貫通孔をフィルムあるいはテープ等による目張り等
により封止した後、塗型剤からなる塗型層を形成するこ
とができる。ここで、模型の「表面」とは、貫通孔を無
視した模型形状における表面である。塗型剤としては、
市販のもののほか、粒径１０μｍ以下、好ましくは１〜
１０μｍの細粒径の耐火性骨材を含有するものを使用で
きる。また、２〜１０ｍｍという厚膜の塗型層を形成し
て高強度の塗型膜とする場合には、大粒径（１ｍｍ以
上）の耐火性粒子を用い、充填性を向上させることもで
きる。塗型剤中の耐火性骨材としては、例えば黒鉛、ジ
ルコン、マグネシア、アルミナ、シリカなどがある。ま
た塗型剤の粘結剤として、水系ではポリアクリル酸ナト
リウム、澱粉、メチルセルロース、ポリビニルアルコー
ル、アルギン酸ナトリウム、アラビアガム等の水溶性高
分子や酢酸ビニル系等の各種の樹脂エマルションを、ま
たアルコール系ではアルコール可溶もしくは分散する各
種樹脂を添加するのが、塗膜強度の点から好ましい。添
加量は耐火性骨材１００重量部に対し、好ましくは０．
５〜１０重量部である。
じて貫通孔をフィルムあるいはテープ等による目張り等
により封止した後、塗型剤からなる塗型層を形成するこ
とができる。ここで、模型の「表面」とは、貫通孔を無
視した模型形状における表面である。塗型剤としては、
市販のもののほか、粒径１０μｍ以下、好ましくは１〜
１０μｍの細粒径の耐火性骨材を含有するものを使用で
きる。また、２〜１０ｍｍという厚膜の塗型層を形成し
て高強度の塗型膜とする場合には、大粒径（１ｍｍ以
上）の耐火性粒子を用い、充填性を向上させることもで
きる。塗型剤中の耐火性骨材としては、例えば黒鉛、ジ
ルコン、マグネシア、アルミナ、シリカなどがある。ま
た塗型剤の粘結剤として、水系ではポリアクリル酸ナト
リウム、澱粉、メチルセルロース、ポリビニルアルコー
ル、アルギン酸ナトリウム、アラビアガム等の水溶性高
分子や酢酸ビニル系等の各種の樹脂エマルションを、ま
たアルコール系ではアルコール可溶もしくは分散する各
種樹脂を添加するのが、塗膜強度の点から好ましい。添
加量は耐火性骨材１００重量部に対し、好ましくは０．
５〜１０重量部である。
【００１５】図１による鋳型の形成は、まず、模型１の
表面に耐火性に優れた塗型剤３を塗布し、その後充分乾
燥させる。そして鋳枠４に湯道６を形成した後、模型１
を固定し鋳物砂７で埋設し、湯口５を設置する。
表面に耐火性に優れた塗型剤３を塗布し、その後充分乾
燥させる。そして鋳枠４に湯道６を形成した後、模型１
を固定し鋳物砂７で埋設し、湯口５を設置する。
【００１６】湯口から熔湯を注湯すると、湯は模型１を
溶融させて、鋳型内に溜まる。一方、熔湯の熱により溶
融、燃焼された模型１のガスの大部分が、貫通孔２を通
り、鋳物砂７全体から効率よく排出されるのが確認され
る。
溶融させて、鋳型内に溜まる。一方、熔湯の熱により溶
融、燃焼された模型１のガスの大部分が、貫通孔２を通
り、鋳物砂７全体から効率よく排出されるのが確認され
る。
【００１７】なお、模型表面の一部に塗型層を形成する
には、塗型剤を部分的に塗布する、塗型層の一部を除去
する等の方法が挙げられる。塗型層は、部分的に形成さ
れていることが、ガスの排出効率から好ましいが、混練
砂が貫通孔から模型内部に入り込みやすくなるため、塗
型層が形成されていない箇所に紙をのせる等、ガス排出
効率に影響の少ない、混練砂の混入防止手段を講じるこ
とが好ましい。
には、塗型剤を部分的に塗布する、塗型層の一部を除去
する等の方法が挙げられる。塗型層は、部分的に形成さ
れていることが、ガスの排出効率から好ましいが、混練
砂が貫通孔から模型内部に入り込みやすくなるため、塗
型層が形成されていない箇所に紙をのせる等、ガス排出
効率に影響の少ない、混練砂の混入防止手段を講じるこ
とが好ましい。
【００１８】また、塗型層が部分的に形成されている場
合、露出した模型表面の貫通孔上に排出通路を設ける
と、ガスの排出効率が良くなり、好ましい。排出通路と
なる排出管の径、設置位置、数等は、模型の形状や大き
さにより決められる。排出通路は、直径３０ｃｍ以下、
好ましくは１〜１０ｃｍの円筒状の、好ましくはセラミ
ック製の排気管により形成されるのが好ましい。その本
数については所望の通気度を確保できるように適宜決定
すればよいが、発泡体１千〜１０万ｃｍ3、好ましくは
１千〜１万ｃｍ3あたり、１本設けるのが好ましく、燃
焼ガスの排出効率、スス等の除去効率の点から、少なく
とも１つの排出通路は、模型に設けた貫通孔と連通する
のが特に好ましい。
合、露出した模型表面の貫通孔上に排出通路を設ける
と、ガスの排出効率が良くなり、好ましい。排出通路と
なる排出管の径、設置位置、数等は、模型の形状や大き
さにより決められる。排出通路は、直径３０ｃｍ以下、
好ましくは１〜１０ｃｍの円筒状の、好ましくはセラミ
ック製の排気管により形成されるのが好ましい。その本
数については所望の通気度を確保できるように適宜決定
すればよいが、発泡体１千〜１０万ｃｍ3、好ましくは
１千〜１万ｃｍ3あたり、１本設けるのが好ましく、燃
焼ガスの排出効率、スス等の除去効率の点から、少なく
とも１つの排出通路は、模型に設けた貫通孔と連通する
のが特に好ましい。
【００１９】模型は、合成樹脂発泡体からなるものが使
用される。合成樹脂発泡体としては、ポリスチレン、ポ
リメタクリル酸メチル、スチレン又はメタクリル酸メチ
ルの共重合体等の発泡体が用いられる。
用される。合成樹脂発泡体としては、ポリスチレン、ポ
リメタクリル酸メチル、スチレン又はメタクリル酸メチ
ルの共重合体等の発泡体が用いられる。
【００２０】鋳造に用いる鋳物砂としては、石英質を主
成分とする珪砂の他、ジルコン砂、クロマイト砂、合成
セラミック砂等の新砂又は再生砂が使用される。鋳物砂
は粘結剤を添加せずに用いることもでき、その場合には
充填性は良好であるが、強度が必要な場合には、粘結剤
を添加し、硬化剤により硬化させるのが好ましい。
成分とする珪砂の他、ジルコン砂、クロマイト砂、合成
セラミック砂等の新砂又は再生砂が使用される。鋳物砂
は粘結剤を添加せずに用いることもでき、その場合には
充填性は良好であるが、強度が必要な場合には、粘結剤
を添加し、硬化剤により硬化させるのが好ましい。
【００２１】
【発明の効果】本発明では模型の消失により発生したガ
スが効率よく鋳型外部に徐放されるため、ガス抜き不良
による鋳造欠陥を大幅に低減できる。
スが効率よく鋳型外部に徐放されるため、ガス抜き不良
による鋳造欠陥を大幅に低減できる。
【００２２】
【実施例】実施例１
３００ｍｍ×３００ｍｍ×１００ｍｍ（体積０．００９
ｍ3）の発泡模型（発泡倍率５０倍のポリスチレン製）
に、ドリルで貫通孔２を３０ｍｍピッチで１８０本形成
させた。各貫通孔の直径は約２ｍｍであった。
ｍ3）の発泡模型（発泡倍率５０倍のポリスチレン製）
に、ドリルで貫通孔２を３０ｍｍピッチで１８０本形成
させた。各貫通孔の直径は約２ｍｍであった。
【００２３】模型表面の貫通孔を全て粘着紙テープで塞
いだ後、塗型剤（７０ボーメ）を塗布し乾燥後、図１に
準じて造型を行った。鋳鉄の材質はＦＣ−３００、鋳込
み温度は１４００℃であった。鋳込み時の状況及び得ら
れた鋳物の品質（鋳肌の状態）を評価した。
いだ後、塗型剤（７０ボーメ）を塗布し乾燥後、図１に
準じて造型を行った。鋳鉄の材質はＦＣ−３００、鋳込
み温度は１４００℃であった。鋳込み時の状況及び得ら
れた鋳物の品質（鋳肌の状態）を評価した。
【００２４】なお、本例で用いた塗型剤の組成は、シリ
カ粉（平均粒径８μｍ）４０重量％、鱗状黒鉛１０重量
％、酢酸ビニル系バインダー５重量％、水４０重量％、
非イオン界面活性剤０．５重量％、ベントナイト４．５
重量％であった。
カ粉（平均粒径８μｍ）４０重量％、鱗状黒鉛１０重量
％、酢酸ビニル系バインダー５重量％、水４０重量％、
非イオン界面活性剤０．５重量％、ベントナイト４．５
重量％であった。
【００２５】実施例２〜３
貫通孔の数と径を表１のように代えた以外は、実施例１
と同様に鋳込みを行い、同様の評価を行った。結果を表
１に示す。
と同様に鋳込みを行い、同様の評価を行った。結果を表
１に示す。
【００２６】実施例４
実施例１において、塗型剤乾燥後に、模型上型面の粘着
テープを剥がし、この面の全体の塗型層を除去し、塗型
層が存在しない模型表面に紙をのせ、混練砂が入り込ま
ないようにした。それ以外は、実施例１と同様に鋳込み
を行い、同様の評価を行った。結果を表１に示す。
テープを剥がし、この面の全体の塗型層を除去し、塗型
層が存在しない模型表面に紙をのせ、混練砂が入り込ま
ないようにした。それ以外は、実施例１と同様に鋳込み
を行い、同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００２７】実施例５
実施例１において、塗型剤乾燥後に、模型上型面の粘着
テープの一部を剥がし、この面の一部の塗型層を除去
し、露出した模型表面に存在する貫通孔の少なくとも１
つに連通するよう管を設置して排出通路を形成した。そ
れ以外は、実施例１と同様に鋳込みを行い、同様の評価
を行った。結果を表１に示す。
テープの一部を剥がし、この面の一部の塗型層を除去
し、露出した模型表面に存在する貫通孔の少なくとも１
つに連通するよう管を設置して排出通路を形成した。そ
れ以外は、実施例１と同様に鋳込みを行い、同様の評価
を行った。結果を表１に示す。
【００２８】実施例６
貫通孔の径を表１のように代え、模模型表面の貫通孔を
粘着紙テープで塞ぐことなく塗型剤を塗布した以外は、
実施例１と同様に鋳込みを行い、同様の評価を行った。
結果を表１に示す。
粘着紙テープで塞ぐことなく塗型剤を塗布した以外は、
実施例１と同様に鋳込みを行い、同様の評価を行った。
結果を表１に示す。
【００２９】比較例１
実施例１において、模型に貫通孔を設けない以外は同様
に鋳込みを行い、同様の評価を行った。結果を表１に示
す。
に鋳込みを行い、同様の評価を行った。結果を表１に示
す。
【００３０】比較例２
実施例１において、模型に形成する貫通孔をセキ（溶湯
通路）と連通する横孔１本と該横孔と連通する縦孔１本
とした以外は同様に鋳込みを行い、同様の評価を行っ
た。結果を表１に示す。
通路）と連通する横孔１本と該横孔と連通する縦孔１本
とした以外は同様に鋳込みを行い、同様の評価を行っ
た。結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【図１】本発明の消失模型鋳造法の一例を示す概略図
【図２】本発明の消失模型鋳造法に用いられる模型の一
例を示す概略図
例を示す概略図
【図３】本発明の消失模型鋳造法に用いられる模型の他
の例を示す概略図
の例を示す概略図
１ 模型
２ 貫通孔
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高城 栄政
栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会
社研究所内
(72)発明者 成島 毅
栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会
社研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 合成樹脂発泡体からなり、１ｍ3あたり
５００〜５００，０００本の貫通孔を有する鋳造用消失
模型。 - 【請求項２】 貫通孔が相互に連通する請求項１記載の
鋳造用消失模型。 - 【請求項３】 表面の少なくとも一部に塗型剤からなる
塗型層を有する請求項１又は２記載の鋳造用消失模型。 - 【請求項４】 鋳物砂内に合成樹脂発泡体からなる模型
を埋設してなる鋳型に注湯し、注湯した該湯によって前
記模型を消失させながら製品を鋳造する消失模型鋳造法
であって、前記模型が１ｍ3あたり５００〜５００，０
００本の貫通孔を有する消失模型鋳造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001211943A JP2003025044A (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | 鋳造用消失模型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001211943A JP2003025044A (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | 鋳造用消失模型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003025044A true JP2003025044A (ja) | 2003-01-28 |
Family
ID=19047181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001211943A Pending JP2003025044A (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | 鋳造用消失模型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003025044A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015093325A (ja) * | 2013-11-08 | 2015-05-18 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | レーザ支援による鋳造及びその関連システム |
| JP2016036819A (ja) * | 2014-08-06 | 2016-03-22 | 本田技研工業株式会社 | 消失模型及びそれを用いる消失模型鋳造法 |
| US9327344B2 (en) | 2013-11-08 | 2016-05-03 | General Electric Company | Laser assisted casting of cooling hole and related system |
| US9327343B2 (en) | 2013-11-08 | 2016-05-03 | General Electric Company | Laser assisted casting of surface texture and related system |
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| CN105880469A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-08-24 | 江苏飞鹿重工机械制造有限公司 | 一种空壳涂料生产喷嘴的方法 |
| JP7552320B2 (ja) | 2020-12-08 | 2024-09-18 | マツダ株式会社 | 鋳造装置 |
-
2001
- 2001-07-12 JP JP2001211943A patent/JP2003025044A/ja active Pending
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