JP2008194706A

JP2008194706A - 低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法

Info

Publication number: JP2008194706A
Application number: JP2007029918A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Kutaragi; 義和久多良木
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-08-28

Abstract

【課題】熱衝撃に強く型割れを生じず、均質な強度の高い低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法を供する。
【解決手段】粒度分布の異なる複数の非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリー９を、型流し成型し、凝固し、乾燥して石膏鋳型20を製造することを特徴とする低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、低圧鋳造に用いられる石膏鋳型の製造方法に関する。

溶湯面を加圧して管を介して鋳型内のキャビティに充填し鋳造する低圧鋳造方法については、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６１−９５７６０号公報

重力鋳造では、鋳物へのエアの巻込みを防止するために、通気度の高い発泡性骨材を含む石膏スラリーを型流し成型し凝固させた通気性石膏鋳型を用いることでエア抜きを行っていたが、低圧鋳造では加圧によりエアを抜くことが可能で、そのため石膏鋳型に高い通気度は要求されない。

そこで、前記特許文献１に記載された低圧鋳造方法では、鋳型として通気度の低い石膏鋳型等を用いることが開示されている。

しかし、非発泡性骨材により成型された通気度の低い石膏鋳型は、内部に空隙がなく、緻密なため、乾燥時や鋳造時の急激な温度上昇（熱衝撃）に弱く、乾燥時の型割れや鋳造時の型割れなどが生じやすいという問題があった。

また、非発泡性の単一骨材からなる石膏スラリーにより石膏鋳型を製造する場合に、石膏スラリーを均一化するために攪拌するが、攪拌の最中に骨材が凝集（ダマと称される）して均一に攪拌できなかったり（図４（２）参照）、均一に攪拌するのに多くの時間を要し、時には均一に攪拌される前に石膏スラリーの凝固が始まってしまい均一な石膏鋳型が成型できなかったりすることがある。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、熱衝撃に強く型割れを生じず、均質な強度の高い低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法を供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、粒度分布の異なる複数の非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリーを、型流し成型し、凝固し、乾燥して石膏鋳型を製造する低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法とした。

請求項２記載の発明は、粒子形状が球状である非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリーを、型流し成型し、凝固し、乾燥して石膏鋳型を製造する低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法である。

請求項３記載の発明は、粒子形状が球状で粒度分布の異なる複数の非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリーを、型流し成型し、凝固し、乾燥して石膏鋳型を製造する低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法である。

請求項１記載の低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法によれば、粒度分布の異なる複数の非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリーを、用いているので、攪拌時に流動性が向上して凝集が回避され、短時間に均一に攪拌され、この均一化した石膏スラリーを型流し成型し、凝固し、乾燥して石膏鋳型を製造するため、適度な空隙を確保しながら充填率が高く、よって熱衝撃に強く型割れを生じず、均質な強度の高い低圧鋳造用石膏鋳型を製造することができる。

請求項２記載の低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法によれば、粒子形状が球状である非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリーを、用いているので、攪拌時に流動性が向上して凝集が回避され、短時間に均一に攪拌され、この均一化した石膏スラリーを型流し成型し、凝固し、乾燥して石膏鋳型を製造するため、適度な空隙を確保しながら充填率が高く、よって熱衝撃に強く型割れを生じず、均質な強度の高い低圧鋳造用石膏鋳型を製造することができる。

請求項３記載の低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法によれば、粒子形状が球状で粒度分布の異なる複数の非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリーを、用いているので、攪拌時に流動性が向上して凝集が回避され、短時間に均一に攪拌され、この均一化した石膏スラリーを型流し成型し、凝固し、乾燥して石膏鋳型を製造するため、適度な空隙を確保しながら充填率が高く、よって熱衝撃に強く型割れを生じず、均質な強度の高い低圧鋳造用石膏鋳型を製造することができる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図５に基づいて説明する。
図１は、本実施の形態に係る低圧鋳造用石膏鋳型20を用いた低圧鋳造装置10の概略説明図である。
該低圧鋳造用石膏鋳型20により低圧鋳造品は、タイヤを製造するための分割金型の１セグメントをなすピース金型２である。

溶湯１を入れた炉11を蓋部材12で密閉する。
蓋部材12の上の所定位置に本石膏鋳型20が設置される。
石膏鋳型20は、上方を開放したキャビティ21が形成されていて、石膏鋳型底面に穿孔された湯道22がキャビティ21に連通している。

蓋部材12には、石膏鋳型20の湯道22に連通する湯道13が形成されており、同湯道13に上端を連通させた管14が下方に延出して炉11に溜められた溶湯１内に下端を没している。

蓋部材12に設けられたガス送込み口15から圧縮ガスを炉11内に送り込むと、炉11内の溶湯面が加圧されて管14内を溶湯１が押し上げられ、押し上げられた溶湯１は湯道13，22を通って石膏鋳型20のキャビティ21に浸入してキャビティ21に充満する。

こうして石膏鋳型20のキャビティ21に溶湯が充填される。
石膏鋳型20のキャビティ21に充填された溶融金属が凝固してピース金型２が鋳造される（図２参照）。

このような低圧鋳造装置10に使用される石膏鋳型20の製造方法について説明すると、図３を参照して、先ず、合成樹脂等によりトレッド部のマスターモデル５が製作される（図３（１）参照））。
次いで溶融したゴム材料がマスターモデル５に流し込まれてゴム型６が成型される（図３（２）参照）。

そして、石膏鋳型20の成型工程において、ゴム型６を型枠７で囲んで、その中に石膏スラリー９が流し込まれる（図３（３）参照）。
なお、ゴム型６には、湯道22を形成するための棒部材８を植設しておく。

ここで、ゴム型６に流し込まれる石膏スラリー９は、粒度分布の異なる複数の非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌したものである。
該石膏スラリー９の状態を、図４（１）に拡大して示す。
該石膏スラリー９は、粒度分布の異なる複数の非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合したものなので、攪拌時に流動性が向上して凝集が回避され、短時間に均一に攪拌される。

攪拌された石膏スラリー９は、図４（１）に示すように、複数の非発泡骨材が適度な間隙を確保しながら充填効率が高く、かつ各粒度の非発泡骨材が均一に分散されている。
なお、比較のため、非発泡性の単一骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリーの状態を、図４（２）に示す。
攪拌の最中に骨材が凝集してダマが形成されている。

図４（１）に示す状態の石膏スラリー９が、ゴム型６に流し込まれて型流し成型され、凝固した石膏鋳型10（すなわち生石膏鋳型）には水分が多く含まれているため、この水分を除去する乾燥処理が施される。
こうして、図３（４）に示す前記石膏鋳型20が製造される。

石膏スラリー９の種類により製造された石膏鋳型の状態を調べた結果を、図５の表１に示す。
なお、表１には、本発明の実施例１〜３のほかに、比較のため、比較例１〜４を載せている。

まず、実施例１の石膏の骨材配合は、発泡骨材を用いずに非発泡骨材のみからなり、325mesh、200mesh、100meshの３つの粒度に集中する３つの異なる粒度分布に分級した骨材が使用され、骨材の粒子形状は任意である。
粒子形状が任意とは、石膏を粉砕しただけで、粒子の角が尖っているものをいう。

実施例１のこのような骨材配合の石膏スラリーの場合、攪拌時に流動性が高く均一に攪拌されるまでの攪拌時間（均一攪拌時間）は45秒と短く製造効率が良い。
そして、３０分程度50〜100℃の温度下で乾燥・凝固して石膏鋳型を成型したが、乾燥時の型割れは生じず、鋳造時にも型割れは起こさず、熱衝撃に強い良好な石膏鋳型が成型されている。

実施例２は、非発泡性の325meshにのみ粒度が集中する粒度分布の単一骨材であるが、粒子形状が球状をした骨材配合である。
粉砕した粒子をボールミルで角を削り取って球状にした骨材である。
実施例２の場合、攪拌時の流動性は確保されて均一拡散時間は60秒程度であったが、乾燥時の型割れや鋳造時の型割れは生じていない。

実施例３は、325mesh、200mesh、100meshの３つの粒度に集中する３つの異なる粒度分布に分級した骨材が使用され、骨材の粒子形状は球状のものとした場合であるが、攪拌時の流動性は十分で均一攪拌時間は40秒と極めて短時間であり、乾燥時の型割れや鋳造時の型割れも生じていない。

これに対して比較例１は、発泡骨材を用いた325meshにのみ粒度が集中する粒度分布の単一骨材で、粒子形状が任意の骨材配合である。
発泡骨材を用いていることで、攪拌時の流動性はある程度確保され均一拡散時間は60秒程度であり、乾燥時の型割れも生じていないが、鋳造時に微細な割れが生じており、割れの状態によっては使用できない場合がある。
いずれにしても鋳造圧力を上げることはできず、鋳型を小さくできない。

比較例２は、比較例１の発泡骨材を非発泡骨材とした場合であり、攪拌時に凝集が発生し易く流動性は低く均一攪拌時間に90秒を要しており、乾燥時および鋳造時のいずれにおいても微細な割れが生じており、割れの状態によっては使用できない場合がある。

比較例３は、比較例２の325meshの単一骨材をより大きい600 meshの単一骨材とした場合であり、攪拌時に凝集が生じており(図４（２）参照)、均一攪拌時間に120秒以上を要しても不完全で凝固が始まってしまい、乾燥時に型割れを生じたり、成型した石膏鋳型での鋳造時に型割れを生じている。

比較例４は、比較例２の325meshの単一骨材をより小さい50 meshの単一骨材とした場合であり、攪拌時の流動性は極めて低く、攪拌中に分散せずに、沈殿してしまい、石膏鋳型を成型することができなかった。

以上のように、発泡骨材を用いたり、単一骨材で任意の粒子形状の骨材を用いた場合は、均一攪拌時間が長時間であり、熱衝撃に弱く、型割れを生じている。

これに対して、実施例１〜３に示されるように、発泡骨材であって、粒度分布が異なる複数の骨材または粒子形状が球状の骨材の少なくとも一方の骨材を用いることで、攪拌時に流動性が高くて均一攪拌時間が短く製造効率が良いとともに、熱衝撃に強い良好な低圧鋳造用石膏鋳型を成型することができる。

本発明の一実施の形態に係る低圧鋳造用石膏鋳型を用いた低圧鋳造装置の概略説明図である。溶融金属が凝固した直後の石膏鋳型と鋳物の断面図である。低圧鋳造用石膏鋳型の製造工程を示す説明図である。粒度分布の異なる複数の非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリーの状態を示す拡大図である。本発明の実施例１〜３と比較例１〜４の骨材配合と結果を示す表である。

符号の説明

１…溶湯、２…ピース金型、５…マスターモデル、６…ゴム型、７…型枠、８…棒部材、９…石膏スラリー、
10…低圧鋳造装置、11…炉、12…蓋部材、13…湯道、14…管、15…ガス送込み口、
20…石膏鋳型、21…キャビティ、22…湯道。

Claims

粒度分布の異なる複数の非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリーを、型流し成型し、凝固し、乾燥して石膏鋳型を製造することを特徴とする低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法。
粒子形状が球状である非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリーを、型流し成型し、凝固し、乾燥して石膏鋳型を製造することを特徴とする低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法。
粒子形状が球状で粒度分布の異なる複数の非発泡骨材からなる石膏パウダーを水に混合し攪拌した石膏スラリーを、型流し成型し、凝固し、乾燥して石膏鋳型を製造することを特徴とする低圧鋳造用石膏鋳型の製造方法。