JP2003126940A - 鋳造用鋳型及びその製造方法 - Google Patents
鋳造用鋳型及びその製造方法Info
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- JP2003126940A JP2003126940A JP2001322238A JP2001322238A JP2003126940A JP 2003126940 A JP2003126940 A JP 2003126940A JP 2001322238 A JP2001322238 A JP 2001322238A JP 2001322238 A JP2001322238 A JP 2001322238A JP 2003126940 A JP2003126940 A JP 2003126940A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】
【解決手段】 砂及び粘土に水分を加えて成型した鋳型
本体と、この鋳型本体の表面に含浸させた骨材と無機バ
インダー及び／又は有機バインダーとからなる塗型剤と
を有する。骨材が、黒鉛、マグネシア、ジルコン、シリ
カ、ムライト、シャモット及びアルミナから選択された
１又は２以上である。無機バインダー及び有機バインダ
ーが、酢酸ビニル樹脂、ブタジエン系合成ゴム、ウレタ
ン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂及び珪酸アルカリ
から選択された１又は２以上である。
本体と、この鋳型本体の表面に含浸させた骨材と無機バ
インダー及び／又は有機バインダーとからなる塗型剤と
を有する。骨材が、黒鉛、マグネシア、ジルコン、シリ
カ、ムライト、シャモット及びアルミナから選択された
１又は２以上である。無機バインダー及び有機バインダ
ーが、酢酸ビニル樹脂、ブタジエン系合成ゴム、ウレタ
ン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂及び珪酸アルカリ
から選択された１又は２以上である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強度を大きくした
生型からなる鋳造用鋳型及びその製造方法に関するもの
である。
生型からなる鋳造用鋳型及びその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】鋳物を製造するには、鋳型に溶解された
金属（以下、「溶湯」という）を流し込むことにより行
われており、この鋳型には、生型（砂と粘土分とを混練
した鋳物砂に水分を加え、エアー圧、油圧、爆発力又は
振動力を利用してプレス圧をかけて成型したもの）、自
硬性鋳型（水ガラス、合成樹脂等の無機バインダー又は
有機バインダーを用い、触媒等の作用で硬化させたも
の）、シェルモールド法による鋳型（加熱した金型にフ
ェノール樹脂を加えた砂をかぶせて、金型の熱により砂
を硬化させたもの）、コールドボックス法による鋳型、
アルカリフェノール法による鋳型、フラン法による鋳
型、炭酸ガス法による鋳型等が用いられている。
金属（以下、「溶湯」という）を流し込むことにより行
われており、この鋳型には、生型（砂と粘土分とを混練
した鋳物砂に水分を加え、エアー圧、油圧、爆発力又は
振動力を利用してプレス圧をかけて成型したもの）、自
硬性鋳型（水ガラス、合成樹脂等の無機バインダー又は
有機バインダーを用い、触媒等の作用で硬化させたも
の）、シェルモールド法による鋳型（加熱した金型にフ
ェノール樹脂を加えた砂をかぶせて、金型の熱により砂
を硬化させたもの）、コールドボックス法による鋳型、
アルカリフェノール法による鋳型、フラン法による鋳
型、炭酸ガス法による鋳型等が用いられている。
【０００３】そして、一般に、鋳型の内、主型としては
生型又は自硬性鋳型が用いられ、中子としては自硬性鋳
型、シェルモールド法による鋳型又はコールドボックス
法による鋳型が用いられている。
生型又は自硬性鋳型が用いられ、中子としては自硬性鋳
型、シェルモールド法による鋳型又はコールドボックス
法による鋳型が用いられている。
【０００４】ところで、鋳物の製造工程においては、造
型機で主型及び中子を造型した後、主型に中子をセット
し、この主型と中子の間の空洞に溶湯を流し込み、そし
て、流し込んだ溶湯を冷却して凝固させることにより鋳
物が完成するものである。また、主方及び中子に使用さ
れた砂は、廃砂として廃棄処分されるか、又は主型又は
中子の原料の砂として再利用されている。
型機で主型及び中子を造型した後、主型に中子をセット
し、この主型と中子の間の空洞に溶湯を流し込み、そし
て、流し込んだ溶湯を冷却して凝固させることにより鋳
物が完成するものである。また、主方及び中子に使用さ
れた砂は、廃砂として廃棄処分されるか、又は主型又は
中子の原料の砂として再利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中子と
しては、自硬性鋳型、シェルモールド法又はコールドボ
ックス法による鋳型が用いられており、これらには合成
樹脂が混練されているので、廃砂をそのまま利用するこ
とができず、廃砂を機械加工により表面処理をしなけれ
ばならなかった。したがって、廃砂を主型及び中子の原
料の砂として再利用する際、作業工程が多くなり、ま
た、コストも高くなるものであった。
しては、自硬性鋳型、シェルモールド法又はコールドボ
ックス法による鋳型が用いられており、これらには合成
樹脂が混練されているので、廃砂をそのまま利用するこ
とができず、廃砂を機械加工により表面処理をしなけれ
ばならなかった。したがって、廃砂を主型及び中子の原
料の砂として再利用する際、作業工程が多くなり、ま
た、コストも高くなるものであった。
【０００６】また、中子に生型を用いると、廃砂を機械
加工により表面処理することなく、そのまま利用するこ
とができるが、生型では強度が不足し、中子を移動させ
ることが困難で、また、保存性が悪く、さらに表面安定
が悪いものであり、中子として用いることができないも
のであった。
加工により表面処理することなく、そのまま利用するこ
とができるが、生型では強度が不足し、中子を移動させ
ることが困難で、また、保存性が悪く、さらに表面安定
が悪いものであり、中子として用いることができないも
のであった。
【０００７】本発明は、以上の問題点を解決し、生型で
あってもシェルモールド法による鋳型等と同等の強度を
持つことができるようにし、その結果、安価かつ効率的
に廃砂を再利用することができるようにした鋳造用鋳型
及びその製造方法を提供することを目的とする。
あってもシェルモールド法による鋳型等と同等の強度を
持つことができるようにし、その結果、安価かつ効率的
に廃砂を再利用することができるようにした鋳造用鋳型
及びその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】本発明者は、以上の問題
点を解決するために、生型の強度を向上させる技術に関
し鋭意検討し、特定組成の塗型剤を含浸させると表面強
度が向上することを見出し、本発明を完成させたもので
ある。
点を解決するために、生型の強度を向上させる技術に関
し鋭意検討し、特定組成の塗型剤を含浸させると表面強
度が向上することを見出し、本発明を完成させたもので
ある。
【０００９】本発明による鋳造用鋳型は、砂及び粘土に
水分を加えて成型した鋳型本体と、この鋳型本体の表面
に含浸させた骨材と無機バインダー及び／又は有機バイ
ンダーとからなる塗型剤とを有することを特徴として構
成されている。
水分を加えて成型した鋳型本体と、この鋳型本体の表面
に含浸させた骨材と無機バインダー及び／又は有機バイ
ンダーとからなる塗型剤とを有することを特徴として構
成されている。
【００１０】また、本発明による鋳造用鋳型の製造方法
は、砂及び粘土に水分を加えて鋳型本体を成型する鋳型
本体成型工程と、この鋳型本体成型工程で成型された鋳
型本体に塗型剤を含浸させる塗型剤含浸工程と、この塗
型剤含浸工程で塗型剤を含浸させた鋳型本体を加熱乾燥
させる乾燥工程とを有することを特徴として構成されて
いる。
は、砂及び粘土に水分を加えて鋳型本体を成型する鋳型
本体成型工程と、この鋳型本体成型工程で成型された鋳
型本体に塗型剤を含浸させる塗型剤含浸工程と、この塗
型剤含浸工程で塗型剤を含浸させた鋳型本体を加熱乾燥
させる乾燥工程とを有することを特徴として構成されて
いる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の鋳造用鋳型は、鋳型本体
の表面に塗型剤を含浸させている。この塗型剤は、骨材
と無機バインダー及び／又は有機バインダーとを混合し
たもので、この塗型剤の含浸部分がシェルモールド法に
よる鋳型と同等の強度を有するものである。
の表面に塗型剤を含浸させている。この塗型剤は、骨材
と無機バインダー及び／又は有機バインダーとを混合し
たもので、この塗型剤の含浸部分がシェルモールド法に
よる鋳型と同等の強度を有するものである。
【００１２】骨材としては、黒鉛、マグネシア、ジルコ
ン、シリカ、ムライト、シャモット及びアルミナを用い
ることができ、また、無機バインダー及び有機バインダ
ーとしては、酢酸ビニル樹脂、ブタジエン系合成ゴム、
ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂及び珪酸ア
ルカリを用いることができる。
ン、シリカ、ムライト、シャモット及びアルミナを用い
ることができ、また、無機バインダー及び有機バインダ
ーとしては、酢酸ビニル樹脂、ブタジエン系合成ゴム、
ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂及び珪酸ア
ルカリを用いることができる。
【００１３】塗型剤の骨材とバインダーとの配合比は、
骨材を５０質量部としたとき、バインダーを１００〜２
０００質量部であることが好ましく、１００〜１０００
質量部であることが特に好ましい。バインダーの配合が
５０質量部未満であると、十分な鋳型強度を得ることが
できない場合があり、また、２０００質量部を超える
と、鋳型の崩壊性が悪化する。
骨材を５０質量部としたとき、バインダーを１００〜２
０００質量部であることが好ましく、１００〜１０００
質量部であることが特に好ましい。バインダーの配合が
５０質量部未満であると、十分な鋳型強度を得ることが
できない場合があり、また、２０００質量部を超える
と、鋳型の崩壊性が悪化する。
【００１４】塗型剤を含浸させた厚みは、鋳型本体の表
面より０．５〜６ｍｍの範囲が好ましく、１〜４ｍｍの
範囲がより好ましい。含浸の厚みが０．５ｍｍ未満であ
ると、十分な鋳型強度を得ることができない場合があ
り、また、６ｍｍを超えると、鋳型の崩壊性が悪化す
る。
面より０．５〜６ｍｍの範囲が好ましく、１〜４ｍｍの
範囲がより好ましい。含浸の厚みが０．５ｍｍ未満であ
ると、十分な鋳型強度を得ることができない場合があ
り、また、６ｍｍを超えると、鋳型の崩壊性が悪化す
る。
【００１５】本発明による塗型剤を含浸させる鋳型本体
は、砂及び粘土に水分を加えて成型したものであり、い
わゆる生型である。この鋳型本体は、従来公知の方法に
より製造することができ、砂としては、ケイ砂、アルミ
ナサンド、ジルコンサンド、クロマイトサンド、オリビ
ンサンド等を用いることができ、また、鋳造に使用した
鋳型の廃砂を使用することができ、廃砂を利用すること
によりコストダウンを図ることができる。粘土として
は、ベントナイト、粉末粘土等を用いることができる。
は、砂及び粘土に水分を加えて成型したものであり、い
わゆる生型である。この鋳型本体は、従来公知の方法に
より製造することができ、砂としては、ケイ砂、アルミ
ナサンド、ジルコンサンド、クロマイトサンド、オリビ
ンサンド等を用いることができ、また、鋳造に使用した
鋳型の廃砂を使用することができ、廃砂を利用すること
によりコストダウンを図ることができる。粘土として
は、ベントナイト、粉末粘土等を用いることができる。
【００１６】以上のような鋳造用鋳型を製造するには、
砂及び粘土に水分を加えて鋳型本体を成型する鋳型本体
成型工程と、この鋳型本体成型工程で成型された鋳型本
体に塗型剤を含浸させる塗型剤含浸工程と、この塗型剤
含浸工程で塗型剤を含浸させた鋳型本体を加熱乾燥させ
る乾燥工程とにより行うことができる。
砂及び粘土に水分を加えて鋳型本体を成型する鋳型本体
成型工程と、この鋳型本体成型工程で成型された鋳型本
体に塗型剤を含浸させる塗型剤含浸工程と、この塗型剤
含浸工程で塗型剤を含浸させた鋳型本体を加熱乾燥させ
る乾燥工程とにより行うことができる。
【００１７】鋳型本体成型工程は、砂及び粘土に水分を
加えて成型するものであり、プレス圧は、エアー圧、油
圧、爆発力、振動力等を利用して強度を出したものであ
る。塗型剤含浸工程は、鋳型本体に塗型剤を含浸させる
もので、含浸手段としては、特に限定されず、例えば、
ドブ漬け、スプレー、刷毛塗り等の方法を用いることが
できる。
加えて成型するものであり、プレス圧は、エアー圧、油
圧、爆発力、振動力等を利用して強度を出したものであ
る。塗型剤含浸工程は、鋳型本体に塗型剤を含浸させる
もので、含浸手段としては、特に限定されず、例えば、
ドブ漬け、スプレー、刷毛塗り等の方法を用いることが
できる。
【００１８】乾燥工程は、塗型剤を含浸させた鋳型本体
を加熱乾燥させるもので、この作業により、不良原因と
なる水分を低下させるとともに、塗型剤を含浸させた部
分を硬化させ強度を上げることができる。乾燥させる手
段としては、特に限定されず、温風加熱、遠赤外線加
熱、電気加熱等を用いることができるが、遠赤外線加熱
は、短時間で硬化させることができるので好ましい。
を加熱乾燥させるもので、この作業により、不良原因と
なる水分を低下させるとともに、塗型剤を含浸させた部
分を硬化させ強度を上げることができる。乾燥させる手
段としては、特に限定されず、温風加熱、遠赤外線加
熱、電気加熱等を用いることができるが、遠赤外線加熱
は、短時間で硬化させることができるので好ましい。
【００１９】乾燥工程における加熱は、５０〜１０００
℃の範囲で加熱することが好ましく、１００〜２００℃
の範囲で加熱することがより好ましい。例えば、温風加
熱の場合は、炉内温度１００〜１６０℃で１〜２時間乾
燥させることが好ましく、遠赤外線加熱の場合は、炉内
温度１００〜１８０℃で３〜３０分乾燥させることが好
ましい。
℃の範囲で加熱することが好ましく、１００〜２００℃
の範囲で加熱することがより好ましい。例えば、温風加
熱の場合は、炉内温度１００〜１６０℃で１〜２時間乾
燥させることが好ましく、遠赤外線加熱の場合は、炉内
温度１００〜１８０℃で３〜３０分乾燥させることが好
ましい。
【００２０】本発明の鋳造用鋳型を使用して鋳造する鋳
物としては、鋳鉄の鋳物、鋳鋼の鋳物、銅合金の鋳物、
アルミニウムの鋳物等に利用することができる。
物としては、鋳鉄の鋳物、鋳鋼の鋳物、銅合金の鋳物、
アルミニウムの鋳物等に利用することができる。
【００２１】
【実施例】［実施例１］ケイ砂１００質量部及びベント
ナイト８質量部からなる鋳物砂に、水４質量部を加え
て、１０分間混練し、直径５０ｍｍ、長さ８０ｍｍの円
柱状の鋳型本体を作製した。
ナイト８質量部からなる鋳物砂に、水４質量部を加え
て、１０分間混練し、直径５０ｍｍ、長さ８０ｍｍの円
柱状の鋳型本体を作製した。
【００２２】この鋳型本体を、骨材として、酸化鉄、含
水珪酸マグネシウム、シリカ粉末、珪酸ジルコン粉末、
黒鉛粉末及びマグネシア系粉末を２０質量部以上含む耐
火物を使用し、バインダーとして、珪酸ナトリウム、三
リン酸ナトリウム、液状ポリシロキサン、ナフタレンス
ルフォン酸ナトリウム、ショ糖、メラミン樹脂、含水マ
グネシウムシリケート、モンモリロナイトを主成分とす
る粘土鉱物を使用した塗型剤に５分間浸漬させた。塗型
剤の含浸部分は、表面から２ｍｍであった。次に、この
塗型剤を含浸させた鋳型本体を、遠赤外線加熱炉におい
て、１５０℃で１０分間、加熱乾燥させた。
水珪酸マグネシウム、シリカ粉末、珪酸ジルコン粉末、
黒鉛粉末及びマグネシア系粉末を２０質量部以上含む耐
火物を使用し、バインダーとして、珪酸ナトリウム、三
リン酸ナトリウム、液状ポリシロキサン、ナフタレンス
ルフォン酸ナトリウム、ショ糖、メラミン樹脂、含水マ
グネシウムシリケート、モンモリロナイトを主成分とす
る粘土鉱物を使用した塗型剤に５分間浸漬させた。塗型
剤の含浸部分は、表面から２ｍｍであった。次に、この
塗型剤を含浸させた鋳型本体を、遠赤外線加熱炉におい
て、１５０℃で１０分間、加熱乾燥させた。
【００２３】［比較例１］塗型剤を含浸させない他は、
実施例１と同一である。
実施例１と同一である。
【００２４】［抗圧力試験］実施例１及び比較例１で作
製した鋳型の抗圧力試験を行った。抗圧力試験は、『万
能強度試験機 ＰＨＤ型』（ジョージ・フィッシャー社
製）を用いた。結果を以下に記載する。 実施例１： ５０ｋｇｃｍ−２ 比較例１： ０．７〜２ｋｇｃｍ−２
製した鋳型の抗圧力試験を行った。抗圧力試験は、『万
能強度試験機 ＰＨＤ型』（ジョージ・フィッシャー社
製）を用いた。結果を以下に記載する。 実施例１： ５０ｋｇｃｍ−２ 比較例１： ０．７〜２ｋｇｃｍ−２
【００２５】［鋳造試験］実施例１及び比較例１で作製
した鋳型（中子）を主型にセットし、溶湯（鋳鉄）を注
湯した（１４２０〜１４３０℃）。そして、実施例１及
び比較例１による中子を取出した際の状態を目視により
観察した。結果を以下に記載する。
した鋳型（中子）を主型にセットし、溶湯（鋳鉄）を注
湯した（１４２０〜１４３０℃）。そして、実施例１及
び比較例１による中子を取出した際の状態を目視により
観察した。結果を以下に記載する。
【００２６】実施例１：欠けるところなく、完全に取出
すことができた。 比較例１：半周に欠け、砂残りが発生した。
すことができた。 比較例１：半周に欠け、砂残りが発生した。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、
生型からなる鋳造用鋳型の強度を、シェルモールド法に
よる鋳型、自硬性鋳型等と同等にすることができる。し
たがって、中子にも生型を用いることができるので、廃
砂を鋳型の原料として再利用する際、機械的な表面処理
をすることなくそのまま用いることができるので、作業
効率及びコストダウンを図ることができ、また、産業廃
棄物の大幅な減少を図ることができる。さらに、シェル
モールド法、コールドボックス法と異なり、有機バイン
ダーを用いないので、ガス発生がほとんどなく、作業環
境を改善することができる。
生型からなる鋳造用鋳型の強度を、シェルモールド法に
よる鋳型、自硬性鋳型等と同等にすることができる。し
たがって、中子にも生型を用いることができるので、廃
砂を鋳型の原料として再利用する際、機械的な表面処理
をすることなくそのまま用いることができるので、作業
効率及びコストダウンを図ることができ、また、産業廃
棄物の大幅な減少を図ることができる。さらに、シェル
モールド法、コールドボックス法と異なり、有機バイン
ダーを用いないので、ガス発生がほとんどなく、作業環
境を改善することができる。
Claims (8)
- 【請求項１】 砂及び粘土に水分を加えて成型した鋳型
本体と、この鋳型本体の表面に含浸させた骨材と無機バ
インダー及び／又は有機バインダーとからなる塗型剤と
を有することを特徴とする鋳造用鋳型。 - 【請求項２】 前記塗型剤の骨材が、黒鉛、マグネシ
ア、ジルコン、シリカ、ムライト、シャモット及びアル
ミナから選択された１又は２以上である請求項１記載の
鋳造用鋳型。 - 【請求項３】 前記塗型剤の無機バインダー及び有機バ
インダーが、酢酸ビニル樹脂、ブタジエン系合成ゴム、
ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂及び珪酸ア
ルカリから選択された１又は２以上である請求項１記載
の鋳造用鋳型。 - 【請求項４】 前記塗型剤の骨材と無機バインダーとの
配合比が、骨材を１００質量部としたとき、バインダー
を５０〜２０００質量部とした請求項１、２又は３記載
の鋳造用鋳型。 - 【請求項５】 前記塗型剤の含浸した厚さが、鋳型本体
の表面より少なくとも０．５ｍｍである請求項１、２、
３、又は４記載の鋳造用鋳型。 - 【請求項６】 前記砂が、鋳型の廃砂を含んでいる請求
項１、２、３、４又は５記載の鋳造用鋳型。 - 【請求項７】 砂及び粘土に水分を加えて鋳型本体を成
型する鋳型本体成型工程と、この鋳型本体成型工程で成
型された鋳型本体に塗型剤を含浸させる塗型剤含浸工程
と、この塗型剤含浸工程で塗型剤を含浸させた鋳型本体
を加熱乾燥させる乾燥工程とを有することを特徴とする
鋳造用鋳型の製造方法。 - 【請求項８】 前記乾燥工程において、５０〜１０００
℃の温度で乾燥させる請求項７記載の鋳造用鋳型の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001322238A JP4153689B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 鋳造用鋳型の製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001322238A JP4153689B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 鋳造用鋳型の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003126940A true JP2003126940A (ja) | 2003-05-08 |
| JP4153689B2 JP4153689B2 (ja) | 2008-09-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2001322238A Expired - Fee Related JP4153689B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 鋳造用鋳型の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN100457322C (zh) * | 2007-06-19 | 2009-02-04 | 贵研铂业股份有限公司 | 提高铸锭表面质量的方法 |
| CN102357648A (zh) * | 2011-10-13 | 2012-02-22 | 李华山 | 一种铸件用冷铁涂料 |
| CN102921879A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-02-13 | 无锡中彩新材料股份有限公司 | 一种冶金铸型 |
| CN104525832A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-04-22 | 繁昌县恒鑫汽车零部件有限公司 | 一种铸造大件用高透气性型砂及其制备方法 |
| CN104525845A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-04-22 | 繁昌县恒鑫汽车零部件有限公司 | 一种机器造型机床铸造用型砂及其制备方法 |
| CN108017380A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-11 | 江西瑞冠精密铸造有限公司 | 一种铸件用陶瓷模具粉末 |
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| CN102773404B (zh) * | 2011-08-30 | 2014-04-23 | 北京时代锐智科技有限公司 | 一种铸铁用防白口涂料及其制备和使用方法 |
| CN102500744B (zh) * | 2011-11-26 | 2013-04-17 | 山西华尔动力机械有限公司 | 发动机缸体消失模铸造用涂料及其制备方法 |
| CN102652982A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-09-05 | 河北冀凯铸业有限公司 | 消失模铸造涂料添加剂 |
| CN105382177A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-03-09 | 沈阳化工大学 | 利用抛光砖废渣制备铸造涂料的方法 |
-
2001
- 2001-10-19 JP JP2001322238A patent/JP4153689B2/ja not_active Expired - Fee Related
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