JP2008168309A - 鋳物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造後に金属線材の抜脱作業を要することもなく、多数の通気孔を有する鋳物の製造が可能な消失模型鋳造法を使用した鋳物の製造方法を実現する。
【解決手段】発泡スチロール樹脂等で形成した消失模型１に針状部材２を挿通する。この針状部材２はアルミニウム合金等の溶融金属１０の注湯により消失する木材や竹材等の消失性部材と、該消失性部材を被覆する耐火材とからなり、先端は尖鋭状に形成されている。消失模型１の原形状を転写した鋳型８を用意する。そして、針状部材２が消失模型１内を貫通して鋳型８に当接するように、消失模型１を鋳型８に載置して鋳物砂６（乾燥砂）中に埋め込む。その後、溶融金属１０を注湯して消失模型１及び消失性部材３を消失させ、これにより消失性部材跡に通気孔が形成された鋳物を得る。
【選択図】図４

Description

本発明は鋳物の製造方法に関し、より詳しくは消失模型鋳造法により鋳物を製造する鋳物の製造方法に関する。

従来より、消失模型鋳造法と呼称される鋳物造型技術が広く知られている。

この消失模型鋳造法は、発泡スチロール樹脂等の可燃性有機材料で模型を作製し、該模型を鋳物砂中に埋め込み、その後アルミニウム合金等の溶融金属を注湯することにより、前記模型を消失させて溶融金属を模型と置換させ、その後冷却して所望形状の鋳物を得る鋳造方法であり、造型時間が比較的短く、複雑な形状の鋳物を比較的簡単に製造できる等の利点がある。

ところで、このようにして得られた鋳物を使用して発泡スチロール成形品や各種のプラスチック成形品等を製造する場合、成形処理時に導入される空気や水蒸気を外部に排出させる必要がある。このため、通常、この種の鋳物には多数の通気孔が設けられている。

また、通気孔の孔径が大きくなると成形品の損傷を招くおそれがあることから、その孔径はできるだけ小さいのが望ましく、例えば、直径０．８ｍｍ未満とするのが好ましい。

しかしながら、鋳造品である鋳物に錐（きり）等で機械加工を施し、上述のような小孔を貫設しようとすると、機械加工時に錐等の破損を招き易く、このため作業効率が極めて悪いという欠点があった。

そこで、特許文献１に記載されているように、所定形状に加工された発泡樹脂消失型に、樹脂、塗料、離型材、塗型材、で被覆された細い金属線材を消失型を貫通させて多数本挿入した後、この消失型を鋳物砂中に埋没して鋳型とし、これに金属溶湯を注湯するようにした鋳造法が提案されている。

この特許文献１では、細い金属線材を予め消失型に貫通させておくことにより、前記金属線材を貫通させた状態で鋳物を得ることができ、したがって、鋳造後に鋳物から前記金属線材を抜脱することにより、機械加工を要することなく、通気孔を得ることができる。

特開２０００−３２６０５０号公報

しかしながら、上記特許文献１の鋳造法では、機械加工を要することなく通気孔を得ることは可能であるものの、鋳造後に金属線材の抜脱作業が必要となり、工程増を招くという問題点があった。

また、上記特許文献１の鋳造法では、鋳造後には金属線材が鋳物内で屈曲してしまって前記金属線材の抜脱作業が困難となる場合があり、さらに鋳物の肉厚が大きな箇所では金属線材が破損する場合もあり、所望の通気孔を得ることができなくなるおそれがあるという問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされてものであって、鋳造後に金属線材の抜脱作業を要することもなく、多数の通気孔を有する鋳物の製造が可能な消失模型鋳造法を使用した鋳物の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る鋳物の製造方法は、鋳物砂中に模型を埋め込み、該模型に溶融金属を注湯して前記模型を消失させ、前記溶融金属と置換させて鋳物を製造する鋳物の製造方法であって、前記溶融金属の注湯によって消失する消失性部材が耐火材で被覆され、かつ先端部が尖鋭状とされた針状部材を設け、多数の前記針状部材を前記模型に挿通させた状態で前記模型を鋳物砂中に配し、前記溶融金属を前記模型に注湯して該模型と共に前記消失性部材を消失させて鋳物を製造することを特徴としている。

また、本発明の鋳物の製造方法は、前記模型の原形状を転写した鋳型を用意し、前記針状部材が前記模型内を貫通して前記鋳型に当接するように、前記模型を前記鋳型に載置して鋳物砂中に埋め込み、その後、前記溶融金属を注湯して前記模型及び前記消失性部材を消失させ、前記消失性部材跡に通気孔が形成された鋳物を製造することを特徴としている。

また、本発明の鋳物の製造方法は、前記鋳物の一方の端面に機械加工を施して通気孔を形成することを特徴としている。

また、本発明の鋳物の製造方法は、前記消失性部材は、木材又は竹材からなることを特徴としている。

上記鋳物の製造方法によれば、記溶融金属の注湯によって消失する消失性部材が耐火材で被覆され、かつ先端部が尖鋭状とされた針状部材を設け、多数の前記針状部材を前記模型に挿通させた状態で前記模型を鋳物砂中に配し、前記溶融金属を前記模型に注湯して該模型と共に前記消失性部材を消失させて鋳物を製造するので、消失性部材は溶融金属の注湯によって消失する一方で、針状部材を構成する耐火材は消失することなく残存する。したがって、特許文献１のような抜脱作業を要することもなく、多数の通気孔を有する鋳物を製造することが可能となる。

また、前記模型の原形状を転写した鋳型を用意し、前記針状部材が前記模型内を貫通して前記鋳型に当接するように、前記模型を前記鋳型に載置して鋳物砂中に埋め込み、その後、前記溶融金属を注湯して前記模型及び前記消失性部材を消失させ、前記消失性部材跡に通気孔が形成された鋳型を製造するので、消失模型鋳造法と鋳型とを組み合わせることによって、特許文献１のような金属線材の抜脱作業や端面の切削加工等を要することもなく、鋳造後の鋳物には多数の通気孔を有する鋳物を容易に形成することができ、作業工程の簡略化を図ることができる。

また、上述した鋳型を使用しない場合は、鋳造後に前記鋳物の一方の端面に機械加工を施すことにより、通気孔を有する鋳物を容易に製造することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。

図１〜図４は本発明に係る鋳物の製造方法の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す説明図である。

まず、図１に示すように、発泡スチロール樹脂等の可燃性有機材料を使用して所定形状の消失模型１を作製し、次いで、図２に示すように、多数の針状部材２を該消失模型１に挿通する。

この針状部材２は、具体的には図３に示すように、アルミニウム合金等の溶融金属の注湯により消失する消失性部材３と、該消失性部材３を被覆する耐火材４とからなる。

すなわち、針状部材２を消失性部材３のみで形成すると、消失性部材３は溶融金属の注湯により消失することから、最終製品である鋳物に通気孔を形成することができない。

そこで、本実施の形態では、消失性部材３の消失によって、通気孔が形成されるように、溶融金属の注湯によっても消失しない耐火材４で前記消失性部材３を被覆している。

この耐火材４は、具体的には、液状の耐火物原料に消失性部材３を浸漬塗布して被覆され、その膜厚は、好ましくは０．００５〜０．１ｍｍに形成される。

このような耐火材４としては、溶融金属を注湯しても消失しないのであれば特に限定されるものではなく、例えば鋳型用塗型材、消失模型鋳造用塗型材、耐熱塗料等を使用することができる。

尚、耐火材４は、鋳物に通気孔を形成するために消失性部材３に被覆されるものであることから、必ずしも消失性部材３の全面を被覆する必要はなく、針状部材２を消失模型１に挿通した状態で、少なくとも消失模型１の上面１ａと同一面又はそれ以上となるように被覆されていればよい。

また、針状部材２（消失性部材３）の基端径Ｔは、例えば直径１．０〜２．０ｍｍに形成されると共に、鋳造後に形成される通気孔の先端径が、例えば直径０．３〜０．８ｍｍ程度となるように先端部２ａは尖鋭状に形成されている。

本実施の形態では、消失性部材３は、先端部２ａから所定距離Ｌの地点で屈曲され、さらに先端部２ａに架けて尖鋭状となるように形成されている。そして、この消失性部材３の表面が耐火材４で被覆されることとなる。

そして、このような消失性部材３としては、溶融金属の注湯によって消失するのであれば特に限定されるものではないが、木材や竹材を好んで使用することができる。特に、これらを素材として使用したつま楊枝や竹串は、基端径Ｔが１．０〜２．０ｍｍ程度で市販されており、したがって市販のつま楊枝や竹串を加工することにより、容易に所望の消失性部材３を得ることができることから、より好ましい。

尚、鋳造後の通気孔の先端径が０．３〜０．８ｍｍとなるようにしたのは、該先端径が０．３ｍｍ未満になると、先端径が小さすぎるため、最終製品である鋳物に機械加工を施す場合は通気孔が閉塞されるおそれがあり、一方、先端径が０．８ｍｍを超えてしまうと、前記鋳物を使用して発泡スチロール成形やプラスチック成形を行うと成形品の表面に凹凸が生じるおそれがあるからである。

次に、図４に示すように、上面が模型の原形状を転写してなる鋳型８を用意し、針状部材２が前記消失模型１を貫通して鋳型８に当接するように、針状部材２の挿通された消失模型１を鋳型８に載置し、これを乾燥した鋳物砂（乾燥砂）６が充填された鋳枠７内の所定位置に配する。すなわち、消失模型１が湯道５と連なるように、消失模型１を載置した鋳型８を乾燥砂６中に埋め込む。

そして、湯口９からアルミニウム合金等の溶融金属１０を流し込むと、溶融金属１０は湯道５に案内されて消失模型１に注湯され、消失模型１は消失して溶融金属１０と置換される。そしてその後、所定時間放置して溶融金属１０を凝固させ、その後鋳枠７内から鋳造品を取り出し、これにより図５に示すような鋳物１１が製造される。

本第１の実施の形態では、針状部材２が鋳型８に当接するように該針状部材２を消失模型１に貫通させた状態で溶融金属１０を消失模型１に注湯しているので、消失模型１と共に消失性部材３も消失する一方、耐火材４は消失することなく残存し、その結果、鋳造後には多数の通気孔１２が形成された鋳物１１を製造することができ、作業工程の簡略化を図ることができる。すなわち、消失模型鋳造法と鋳型とを組み合わせることによって、特許文献１のような金属線材の抜脱作業や端面の切削加工等を要することもなく、鋳造後には多数の通気孔を有する鋳物を容易に得ることができ、作業工程の簡略化を図ることができる。

図６は本発明に係る第２の実施の形態の鋳物の製造方法を示す説明図である。

上記第１の実施の形態では、消失模型１と鋳型８との組み合わせによって鋳物１１を製造しているが、本第２の実施の形態では、鋳型８を使用せずに、溶融金属の注湯によって消失模型１３を消失させて鋳物を得た後、一方の面を機械加工して通気孔を得ている。

すなわち、発泡スチロール樹脂等で形成された所定形状の消失模型１３に針状部材２を貫通させない程度に挿通させる。そして、この消失模型１３を鋳枠１６の所定位置に埋め込む。尚、第１の実施の形態と同様、この鋳枠１６内には乾燥砂１５が充填され、かつ湯道１４が形成されている。

そしてその後、湯口１７からアルミニウム合金等の溶融金属１８を流し込むと、第１の実施の形態と同様、溶融金属１８は湯道１４に案内されて消失模型１３に注湯され、消失模型１は消失して溶融金属１８と置換される。そしてその後、所定時間放置して溶融金属１８を凝固させ、これにより鋳物が得られる。

そしてその後、図７の仮想線に示すように、鋳物１９の下端から所定距離Ｄ（例えば、１〜３ｍｍ程度）だけ端面を切削する。すなわち、針状部材２が消失模型１３を貫通していないことから、鋳造後には一端盲状の小孔２０が多数形成された状態となる。そこで、鋳物１９の下端から所定距離Ｄだけ端面を切削し、これにより通気孔を形成する。尚、上記所定距離Ｄ（切削代）は、通気孔の先端径が０．３〜０．８ｍｍとなるように、例えば、１〜３ｍｍ程度に適宜設定される。

本第２の実施の形態では、鋳物１９の端面に機械加工（切削加工）を施して通気孔を形成しているので、特許文献１のような金属線材の抜脱作業を要することもない。また鋳型を使用しなくとも、鋳造後に単純な機械加工を施すのみで通気孔を有する鋳物を容易に製造することができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、針状部材２についても、消失性部材３が耐火材４で被覆され、かつ先端部が尖鋭状に形成されていればよく、したがって図３の形状に限定されるものではなく、図８に示すように、消失性材料２３を市販のつま楊枝や竹串を模したような形状とし、該消失性材料２３を耐火材２４で被覆させて針状部材２５としてもよい。特に、第１の実施の形態のように消失模型１と鋳型８とを組み合わせて針状部材２を鋳型８に当接させる場合は、鋳造後の機械加工が不要であることから、市販のつま楊枝や竹串を適用しても十分に所期の作用効果を得ることが可能である。

本発明に係る鋳物の製造方法の第１の実施の形態に使用される消失模型の断面図である。 消失模型に針状部材を挿通させた状態を示す断面図である。 針状部材の拡大断面図である。 上記消失模型を使用して鋳造処理を行う状態を示す断面図である。 上記鋳造処理により得られた鋳物である。 本発明の第２の実施の形態の鋳物の製造方法を説明するための断面図である。 第２の実施の形態で製造された鋳物の要部拡大断面図である。 針状部材の他の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 消失模型（模型）
２ 針状部材
３ 消失性部材
４ 耐火材
６ 乾燥砂（鋳物砂）
８ 鋳型
１０ 溶融金属
１１ 鋳物
１３ 消失模型（模型）
１５ 乾燥砂（鋳物砂）
１２ 通気孔
１８ 溶融金属
１９ 鋳物
２３ 消失性部材
２４ 耐火材
２５ 針状部材

Claims (4)

1. 鋳物砂中に模型を埋め込み、該模型に溶融金属を注湯して前記模型を消失させ、前記溶融金属と置換させて鋳物を製造する鋳物の製造方法であって、
   前記溶融金属の注湯によって消失する消失性部材が耐火材で被覆され、かつ先端部が尖鋭状とされた針状部材を設け、
   多数の前記針状部材を前記模型に挿通させた状態で前記模型を鋳物砂中に配し、前記溶融金属を前記模型に注湯して該模型と共に前記消失性部材を消失させて鋳物を製造することを特徴とする鋳物の製造方法。
2. 前記模型の原形状を転写した鋳型を用意し、前記針状部材が前記模型内を貫通して前記鋳型に当接するように、前記模型を前記鋳型に載置して鋳物砂中に埋め込み、その後、前記溶融金属を注湯して前記模型及び前記消失性部材を消失させ、前記消失性部材跡に通気孔が形成された鋳物を製造することを特徴とする請求項１記載の鋳物の製造方法。
3. 前記鋳物の一方の端面に機械加工を施して通気孔を形成することを特徴とする請求項１記載の鋳物の製造方法。
4. 前記消失性部材は、木材又は竹材からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の鋳物の製造方法。

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