【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コールドボックス法により造型する鋳造用中子およびその造型方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金型の砂型中子を造型するための方法として、コールドボックス法が用いられている。このコールドボックス法は、鋳造用砂型中子の硬化を、常温における化学反応や、触媒ガスを用いた硬化反応によって行う方法である。コールドボックス法は、鋳砂を硬化させるにあたり「加熱」を必須条件としないことから、省エネルギーの造型方法として広く普及している。また、従来から、コールドボックス法においても、硬化反応を促進させる目的で、造型金型から中子を取出す前に、造型金型を加熱する手法が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２９０１８９号公報（〔０００１〕、〔００２５〕）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のコールドボックス法には、次のような欠点があった。まず、コールドボックス法に用いられる、フェノール樹脂を主とするバインダー（以下、本説明では「コールドボックスバインダー」という。）は、中子を鋳造に用いる際にヤニを発生させる原因物質を多く含むのである。また、コールドボックスバインダーの溶剤にも、ヤニの原因となる低沸点物質を多く含んでいる。このため、鋳造金型にヤニが付着してガス抜きを閉塞させたり、溶湯中へのヤニの混入等、ガス鋳造欠陥を多発させる要因となっていた。
また、コールドボックス法による砂型中子は、図６に示すように、造型後の強度および寸法が、時間経過により大きく変化するといった問題があった。これは、コールドボックスバインダーを硬化させるための触媒として用いられるトリエチルアミン（以下、本説明では「コールドボックスバインダー硬化用触媒」という。）の結合反応が、砂型中子を離型する時点では十分でなく、離型後に結合反応が進行することが原因となっていた。したがって、従来のコールドボックス法で造型した砂型中子は、乾燥炉で乾燥させ、低沸点成分を除去すると共に、強度および寸法を安定させた後に、鋳造工程に用いる必要があり、省エネルギー化というコールドボックス法の長所を減殺するものとなっていた。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コールドボックス法により造型される砂型中子の、ヤニの原因物質を効率的に除去し、ガス鋳造欠陥を防止することにある。また、コールドボックス法の長所である省エネルギー化を促進し、かつ、コールドボックス法により得られた砂型中子の、強度および寸法の経時的変化を少なくすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係るコールドボックス中子の造型方法は、コールドボックスバインダーを混合した砂を金型に充填し、コールドボックスバインダー硬化用触媒を金型内に吹込み、前記コールドボックスバインダー硬化用触媒を砂全体に拡散するための気体を金型内に吹込む各工程を有するコールドボックス中子の造型方法であって、前記砂を金型に充填する工程において金型を加熱し、前記気体を吹込む工程において気体を加熱することを特徴とするものである。
本発明によれば、コールドボックスバインダーを混合した砂を金型に充填する時点で、金型の熱によってコールドボックスバインダーの溶剤中の低沸点成分の揮発を促進させる。続いて、コールドボックスバインダー硬化用触媒を金型内に吹込み、さらに、加熱気体を金型内に吹込むことで、コールドボックスバインダー硬化用触媒の砂全体への拡散を行うと共に、コールドボックスバインダーを加熱することによる硬化反応の促進を図る。しかも、コールドボックスバインダーの溶剤中の低沸点成分の揮発を促進させて、加熱流体と共に砂型中子から金型外部へと、低沸点成分を速やかに除去することができる。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係るコールドボックス中子の造型方法は、請求項１記載のコールドボックス中子の造型方法において、前記金型の加熱温度および気体の加熱温度を前記硬化用触媒の沸点以上としたものである。
本発明によれば、コールドボックスバインダーを混合した砂を金型に充填する時点で、金型の熱によってコールドボックスバインダーの溶剤中の低沸点成分を効率的に揮発させることができる。また、気体を金型内に吹込む際に、気体を前記硬化用触媒の沸点以上へと加熱することにより、コールドボックスバインダーの溶剤中の、低沸点成分の揮発を効率的に行うことができる。
【０００８】
また、本発明の請求項３に係るコールドボックス中子の造型方法は、請求項２記載のコールドボックス中子の造型方法において、前記金型の加熱温度を１５０℃以上２００℃以下とし、前記気体の加熱温度を１００℃以上３５０℃以下としたものである。
本発明によれば、上記温度範囲とすることによって、コールドボックスバインダーを混合した砂を金型に充填する時点における、コールドボックスバインダーの溶剤中の低沸点成分の揮発を効率的に行うことが可能となる。また、気体を金型内に吹込む際の、コールドボックスバインダーの溶剤中の、低沸点成分の揮発を効率的に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１には、本発明の実施の形態に係るコールドボックス中子の造型方法を模式的に示している。この造型方法を順を追って説明すると、まず、固定金型１および可動金型２を加熱して型締めし、図１（ａ）に示すように、コールドボックスバインダーを混合した砂４を、充填口３から、加熱した金型１、２のキャビティに充填する。続いて、図１（ｂ）に示すように、コールドボックスバインダー硬化用触媒５を金型１、２のキャビティ内に充填した砂４内に吹込む。この時点では、コールドボックスバインダー硬化用触媒５は、砂４の全体には拡散しておらず、充填口３の近傍に滞留した状態にある。そこで、コールドボックスバインダー硬化用触媒５を砂４の全体に拡散するために、図１（ｃ）に示すように、加熱気体６を金型内に吹込む。そして、砂４に混合したコールドボックスバインダーの硬化反応を、砂４の全体にわたり促進させて、砂型中子７を造型する。
【００１１】
この際、金型１、２の加熱温度および加熱気体６の温度をコールドボックスバインダー硬化用触媒５の沸点以上としている。具体的には、金型１、２の加熱温度を１５０℃以上２００℃以下とし、加熱気体６の加熱温度を１００℃以上３５０℃以下とすることが望ましい。なお、加熱気体６には、加熱エアー若しくは過熱蒸気を用いることができる。
【００１２】
上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。すなわち、本発明の実施の形態によれば、コールドボックスバインダーを混合した砂４を金型１、２に充填する時点で、金型１、２の熱によってコールドボックスバインダーの溶剤中の低沸点成分の揮発を促進させることができる。また、コールドボックスバインダー硬化用触媒５を金型内１、２に吹込み、さらに、加熱気体６を金型内に吹込むことで、コールドボックスバインダー硬化用触媒５の砂４全体への拡散を行うと共に、コールドボックスバインダーを加熱することによる硬化反応の促進を図ることができる。しかも、コールドボックスバインダーの溶剤中の低沸点成分の揮発を金型１、２内で促進させて、加熱流体６と共に砂型中子７から金型１、２の外部へと、低沸点成分を速やかに除去することができる。
【００１３】
しかも、金型１、２の加熱温度を１５０℃以上２００℃以下とすることで、コールドボックスバインダーを混合した砂４を金型１、２に充填する時点（図１（ａ））における、コールドボックスバインダーの溶剤中の低沸点成分の揮発を効率的に行うことが可能となる。また、加熱気体６の加熱温度を１００℃以上３５０℃以下とすることで、加熱気体６を金型内に吹込む際の、コールドボックスバインダーの溶剤中の、低沸点成分の揮発を効率的に行うことができる。
よって、コールドボックス法により造型される砂型中子７の、ヤニの原因物質である低沸点成分を効率的に除去することができ、ガス鋳造欠陥を防止することが可能となる。図２には、砂型中子（鋳造に用いられる状態）の、含有ヤニ量を、従来のコールドボックス法によるものＡと、本発明の実施の形態によるものＢとで比較して示している。図示のように、本発明の実施の形態による砂型中子Ｂは、従来の砂型中子Ａに比べ、含有ヤニ量が約１／４に減少していることがわかる。
【００１４】
また、金型１、２から砂型中子７を離型する前に、低沸点成分を揮発、除去することにより、離型後に揮発する低沸点成分の量を大きく減少させて、砂型中子の、強度および寸法の経時的変化を少なくすることが可能となる。このため、従来のコールドボックス法により得られた砂型中子と異なり、乾燥炉で乾燥させ、低沸点成分を除去する必要がなくなり、コールドボックス法の長所である省エネルギー化を促進することができる。図３には、従来のコールドボックス法によるものＡと、本発明の実施の形態によるものＢとで、強度の経時的変化を比較し手示している。図示のように、本発明の実施の形態による砂型中子Ｂは、従来の砂型中子Ａに比べ、強度が安定するまでの時間が短いことがわかる。
【００１５】
また、本発明の実施の形態によれば、加熱気体６を金型内に吹込む時間が、従来と同等、若しくは短縮されることとなる。コールドボックス法では、そもそも室温での硬化反応が可能であることから、コールドボックスバインダー硬化用触媒５を砂４の全体に拡散するために、金型内に吹込むエアーも、室温であることが一般的である。しかしながら、コールドボックスバインダーであっても温度が高いほど反応速度が速まるため、本実施の形態によれば、砂型中子７の造型サイクルの短縮が可能となる。よって、コールドボックス法の長所である省エネルギー化の促進に、さらに寄与することとなる。
【００１６】
さて、図４には、本発明の実施の形態の効果を実証するための実験装置を示している。この実験装置は、固定型１および可動型２を加熱するための加熱装置８と、金型１、２に温風を供給するための温風装置９を備えている。そして、金型温度Ｔｔ、金型へと供給するエアーの圧力Ｐ、流量Ｑ、温風温度Ｔａを各々管理して、図５に示す図表の如く、金型温度Ｔｔ、温風温度Ｔａ、温風流量Ｑ、温風のパーシング時間を変化させた時の、砂型中子７（テストピース）の強度および含有するヤニ量を測定した。この際、砂４の吹込み時間と、コールドボックスバインダー硬化用触媒５の吹込み時間とを、いずれも２秒としている。
なお、図５には、参考値として、従来のコールドボックス法により得られた砂型中子７の値（Ｎｏ．０）も示している。従来のコールドボックス法では、砂型成形の全工程に渡り室温で成形が行われることから、図表中※印の数値は、成形完了から２４時間後の抗折強度を示している。
【００１７】
図５に示す実験結果から明らかなように、金型温度Ｔｔを１５０℃〜２００℃、温風温度Ｔａを２５０℃〜３５０℃の範囲内で温風流量、温風のパーシング時間（吹込み時間）を変化させた場合であっても、何れも、十分な抗折強度を備え、かつ、ヤニ量の低減を図ることが可能となっている。また、本発明者らの実験によれば、温風温度が１００℃以上３５０℃以下の範囲内で、砂型中子７に十分な抗折強度を持たせ、かつ、ヤニ量の低減を図ることが可能であることが明らかとなっている。
【００１８】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、コールドボックス法により造型される砂型中子の、ヤニの原因物質を効率的に除去し、ガス鋳造欠陥を防止することが可能となる。また、コールドボックス法の長所である省エネルギー化を促進し、かつ、コールドボックス法により得られた砂型中子の、強度および寸法の経時的変化を少なくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るコールドボックス中子の造型方法を、模式的に示したものである。
【図２】本発明の実施の形態による砂型中子の含有ヤニ量を、従来のコールドボックス法によるものと比較した図である。
【図３】本発明の実施の形態による砂型中子の強度の経時的変化を、従来のコールドボックス法によるものと比較した図である。
【図４】本発明の実施の形態の効果を実証するための実験装置を示す模式図である。
【図５】金型温度、温風温度、温風流量、温風のパーシング時間を変化させた時の、砂型中子の強度および含有するヤニ量を測定した結果を示す図表である。
【図６】従来のコールドボックス法により得られた砂型中子の、造型後の強度および寸法が、時間経過により大きく変化する様子を示す図である。
【符号の説明】
１ 固定金型
２ 可動金型
３ 充填口
４ コールドボックスバインダーを混合した砂
５ コールドボックスバインダー硬化用触媒
６ 加熱気体
７ 砂型中子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a casting core molded by a cold box method and a molding method thereof.
[0002]
[Prior art]
A cold box method is used as a method for molding a sand core of a mold. The cold box method is a method of curing a sand core for casting by a chemical reaction at room temperature or a curing reaction using a catalyst gas. The cold box method is widely used as an energy-saving molding method because “heating” is not an essential condition for hardening molding sand. Further, conventionally, in the cold box method, a method of heating a molding die before removing a core from the molding die has been used for the purpose of accelerating a curing reaction (for example, see Patent Document 1). ).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-7-290189 ([0001], [0025])
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional cold box method has the following disadvantages. First, a binder mainly composed of a phenol resin (hereinafter, referred to as a “cold box binder”) used in the cold box method contains a large amount of substances that cause tan when the core is used for casting. is there. In addition, the solvent for the cold box binder also contains a large amount of low-boiling substances that cause tan. For this reason, dust has adhered to the casting mold, blocking gas venting, and mixing of the dust into the molten metal has been a factor that frequently causes gas casting defects.
Further, as shown in FIG. 6, the sand core produced by the cold box method has a problem in that the strength and dimensions after molding greatly change over time. This is because the binding reaction of triethylamine (hereinafter, referred to as “cold box binder curing catalyst”) used as a catalyst for curing the cold box binder is not sufficient at the time of releasing the sand core. This is because the binding reaction proceeds after release. Therefore, the sand core molded by the conventional cold box method must be dried in a drying furnace to remove low boiling components and stabilize the strength and dimensions before being used in the casting process. It diminished the advantages of the Box Act.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and a purpose thereof is to efficiently remove a causative substance of tar and prevent a gas casting defect in a sand core formed by a cold box method. It is in. Another object of the present invention is to promote energy saving, which is an advantage of the cold box method, and to reduce the time-dependent changes in strength and dimensions of the sand core obtained by the cold box method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a method of molding a cold box core according to claim 1 of the present invention is to fill a mold with sand mixed with a cold box binder, and to place a cold box binder curing catalyst in the mold. A method for molding a cold box core, comprising: blowing a gas for diffusing the cold box binder curing catalyst throughout the sand into a mold, wherein the sand is filled in a mold. And heating the gas in the step of blowing the gas.
According to the present invention, when the sand mixed with the cold box binder is filled in the mold, the heat of the mold promotes the volatilization of the low boiling point component in the solvent of the cold box binder. Subsequently, the cold box binder curing catalyst is blown into the mold, and further, a heated gas is blown into the mold, whereby the cold box binder curing catalyst is diffused throughout the sand, and the cold box binder is diffused. The curing reaction is promoted by heating the material. Moreover, the low-boiling components in the solvent of the cold box binder are promoted, and the low-boiling components can be quickly removed from the sand core to the outside of the mold together with the heating fluid.
[0007]
In addition, the method of molding a cold box core according to claim 2 of the present invention is the method of molding a cold box core according to claim 1, wherein the heating temperature of the mold and the heating temperature of the gas are set to the same value as that of the curing catalyst. The boiling point or higher.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the low-boiling-point component in the solvent of a cold box binder can be volatilized efficiently by the heat | fever of a mold at the time of filling sand with the cold box binder mixed. Further, when the gas is blown into the mold, by heating the gas to a temperature higher than the boiling point of the curing catalyst, the solvent in the cold box binder can be efficiently volatilized with low boiling components. .
[0008]
Further, in the method of molding a cold box core according to claim 3 of the present invention, in the method of molding a cold box core of claim 2, the heating temperature of the mold is set to 150 ° C. or more and 200 ° C. or less, At a heating temperature of 100 ° C. or more and 350 ° C. or less.
According to the present invention, by setting the temperature range, at the time when the sand mixed with the cold box binder is filled in the mold, it is possible to efficiently volatilize the low boiling components in the solvent of the cold box binder. It becomes. In addition, when the gas is blown into the mold, the low-boiling components in the solvent of the cold box binder can be efficiently volatilized.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0010]
FIG. 1 schematically shows a method for forming a cold box core according to an embodiment of the present invention. The molding method will be described in order. First, the fixed mold 1 and the movable mold 2 are heated and clamped, and as shown in FIG. 1A, sand 4 mixed with a cold box binder is filled. From the opening 3, the cavities of the heated molds 1 and 2 are filled. Subsequently, as shown in FIG. 1B, a cold box binder curing catalyst 5 is blown into sand 4 filled in the cavities of the dies 1 and 2. At this time, the cold box binder curing catalyst 5 has not diffused into the entire sand 4 but stayed in the vicinity of the filling port 3. Therefore, in order to diffuse the cold box binder curing catalyst 5 throughout the sand 4, a heated gas 6 is blown into the mold as shown in FIG. Then, the hardening reaction of the cold box binder mixed with the sand 4 is accelerated over the entire sand 4 to form the sand core 7.
[0011]
At this time, the heating temperature of the molds 1 and 2 and the temperature of the heated gas 6 are set to be equal to or higher than the boiling point of the cold box binder curing catalyst 5. Specifically, it is desirable that the heating temperature of the molds 1 and 2 be 150 ° C. or more and 200 ° C. or less, and the heating temperature of the heating gas 6 be 100 ° C. or more and 350 ° C. or less. The heating gas 6 can be heating air or superheated steam.
[0012]
According to the embodiment of the present invention having the above configuration, the following operation and effect can be obtained. That is, according to the embodiment of the present invention, at the time of filling the molds 1 and 2 with the sand 4 mixed with the cold box binder, the low boiling point component in the solvent of the cold box binder is heated by the molds 1 and 2. Can be promoted. Also, the cold box binder curing catalyst 5 is blown into the molds 1 and 2, and further, the heating gas 6 is blown into the mold to diffuse the cold box binder curing catalyst 5 throughout the sand 4. At the same time, the curing reaction can be promoted by heating the cold box binder. Moreover, the low-boiling components in the solvent of the cold box binder are promoted in the dies 1 and 2, and the low-boiling components are quickly transferred from the sand core 7 to the outside of the dies 1 and 2 together with the heating fluid 6. Can be removed.
[0013]
Moreover, by setting the heating temperature of the dies 1 and 2 to 150 ° C. or more and 200 ° C. or less, the cold 4 at the time of filling the dies 1 and 2 with the sand 4 mixed with the cold box binder (FIG. 1A). It becomes possible to efficiently volatilize low-boiling components in the solvent of the box binder. In addition, by setting the heating temperature of the heating gas 6 to 100 ° C. or more and 350 ° C. or less, volatilization of the low boiling point component in the solvent of the cold box binder when the heating gas 6 is blown into the mold is efficiently performed. It can be carried out.
Therefore, the low-boiling-point component, which is the causative substance of the tar, can be efficiently removed from the sand core 7 formed by the cold box method, and gas casting defects can be prevented. FIG. 2 shows the amount of tan contained in the sand core (in a state used for casting) in comparison with A according to the conventional cold box method and B according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, the sand core B according to the embodiment of the present invention has a reduced content of about one fourth as compared with the conventional sand core A.
[0014]
In addition, before releasing the sand core 7 from the molds 1 and 2, the low-boiling components are volatilized and removed, so that the amount of the low-boiling components volatilized after the release is greatly reduced. , Changes in strength and size over time can be reduced. For this reason, unlike the sand core obtained by the conventional cold box method, it is not necessary to dry in a drying furnace to remove low boiling components, and it is possible to promote energy saving, which is an advantage of the cold box method. FIG. 3 shows a comparison of the change in strength over time between A according to the conventional cold box method and B according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, it can be seen that the sand core B according to the embodiment of the present invention has a shorter time until the strength is stabilized as compared with the conventional sand core A.
[0015]
Further, according to the embodiment of the present invention, the time for blowing the heated gas 6 into the mold is equal to or shorter than that in the related art. In the cold box method, since the curing reaction can be performed at room temperature in the first place, the air blown into the mold to diffuse the cold box binder curing catalyst 5 throughout the sand 4 may also be at room temperature. General. However, even with a cold box binder, the higher the temperature, the faster the reaction speed. Therefore, according to the present embodiment, the molding cycle of the sand core 7 can be shortened. Therefore, it further contributes to promotion of energy saving which is an advantage of the cold box method.
[0016]
FIG. 4 shows an experimental apparatus for demonstrating the effect of the embodiment of the present invention. This experimental apparatus includes a heating device 8 for heating the fixed mold 1 and the movable mold 2 and a hot air device 9 for supplying warm air to the dies 1 and 2. The mold temperature T t , the pressure P of the air supplied to the mold, the flow rate Q, and the hot air temperature Ta are managed, and the mold temperature T t , the hot air temperature, as shown in the chart of FIG. When T a , the hot air flow rate Q, and the hot air parsing time were changed, the strength of the sand core 7 (test piece) and the amount of the contained resin were measured. At this time, the blowing time of the sand 4 and the blowing time of the cold box binder curing catalyst 5 are both 2 seconds.
FIG. 5 also shows the value of the sand core 7 (No. 0) obtained by the conventional cold box method as a reference value. In the conventional cold box method, since molding is performed at room temperature throughout the entire process of sand mold molding, the numerical value marked with * in the chart indicates the transverse rupture strength 24 hours after the completion of molding.
[0017]
As apparent from the experimental results shown in FIG. 5, the mold temperature T t 150 ℃ ~200 ℃, hot air temperature T a hot air flow rate in the range of 250 ° C. to 350 ° C., parsing warm air time (blown In any case, it is possible to provide a sufficient bending strength and to reduce the amount of tan. Further, according to the experiments of the present inventors, it is required that the sand core 7 has a sufficient bending strength and a reduction in the amount of tarnish when the hot air temperature is in the range of 100 ° C. or more and 350 ° C. or less. It is clear that is possible.
[0018]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured in this manner, it is possible to efficiently remove the causative substance of the tar on the sand core formed by the cold box method, and to prevent gas casting defects. In addition, it is possible to promote energy saving, which is an advantage of the cold box method, and to reduce the temporal change in strength and size of the sand core obtained by the cold box method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 schematically illustrates a method for forming a cold box core according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram comparing the content of the sand content of a sand core according to an embodiment of the present invention with that of a conventional cold box method.
FIG. 3 is a diagram showing a change over time of the strength of a sand core according to an embodiment of the present invention, as compared with a conventional cold box method.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an experimental device for demonstrating the effect of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a chart showing the results of measuring the strength of the sand mold core and the amount of tar contained when the mold temperature, hot air temperature, hot air flow rate, and hot air parsing time were changed.
FIG. 6 is a view showing how the strength and dimensions of a sand core obtained by a conventional cold box method after molding greatly change over time.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed mold 2 Movable mold 3 Filling port 4 Sand mixed with cold box binder 5 Catalyst for curing cold box binder 6 Heated gas 7 Sand mold core
