JP2011110573A - Lost foam pattern casting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、消失模型鋳造法に係り、特に模型の残渣欠陥を減少させる技術に関する。 The present invention relates to a disappearance model casting method, and more particularly to a technique for reducing residual defects in a model.
上記消失模型鋳造法は、例えば特許文献1等で公知である。同法においては、鋳型内に注湯される溶湯の温度低下に起因して、特に最終充填部位に模型の溶け残りが製品の表面に貼り付いた状態となる残渣欠陥が生じる場合がある。一般に模型への溶湯の侵入は下方から上方に向かってなされるため、残渣欠陥は鋳造製品の上面に起こりやすい。そこで特許文献1には、上部湯道と下部湯道を設けることで溶湯の乱流を防ぎ、高温状態の溶湯が上部まで速やかに到達するといった方策が開示されている。 The above disappearance model casting method is known, for example, in Patent Document 1. In this method, due to a decrease in the temperature of the molten metal poured into the mold, there may be a residual defect in which the unmelted portion of the model sticks to the surface of the product, particularly at the final filling site. In general, since the molten metal enters the model from the bottom to the top, residue defects are likely to occur on the upper surface of the cast product. Therefore, Patent Document 1 discloses a measure in which an upper runner and a lower runner are provided to prevent the turbulent flow of the molten metal and the molten metal in a high temperature state quickly reaches the upper part.
しかしながら、上記特許文献1に記載される方策では、湯道の増加に伴ってゲートの数も増加するため、鋳型を作製する際の手間や、鋳造後に製品を得る際のゲートを切断する際の手間が増大し、作業性が低下するとともに加工コストの上昇を招くといった不都合な面がある。 However, in the measure described in the above-mentioned Patent Document 1, the number of gates increases as the runners increase, so it is troublesome to produce a mold or when cutting a gate when obtaining a product after casting. There is an inconvenience that labor is increased, workability is lowered, and processing cost is increased.
よって本発明は、ゲートの数を多くすることなく高温の溶湯を模型全域に充填することができ、残渣欠陥を効果的に抑制することができる消失模型鋳造法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a disappearing model casting method that can fill a high temperature molten metal throughout the model without increasing the number of gates and can effectively suppress residual defects.
本発明の請求項1に記載の消失模型鋳造法は、鋳物砂内に樹脂性発泡体からなる模型を埋設してなる鋳型に溶湯を注湯し、該溶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おいて、前記鋳物砂内に設置する前記模型への溶湯のゲートを、鋳造される製品の重心位置の高さに設定することを特徴とする。 In the disappearance model casting method according to claim 1 of the present invention, a molten metal is poured into a mold in which a model made of a resinous foam is embedded in foundry sand, and the product is removed while the model is lost by the molten metal. In the vanishing model casting method for casting, the gate of the molten metal to the model installed in the foundry sand is set to the height of the center of gravity of the product to be cast.
また、本発明の請求項2に記載の消失模型鋳造法は、鋳物砂内に樹脂性発泡体からなる模型を埋設してなる鋳型に溶湯を注湯し、該溶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おいて、前記鋳物砂内に設置する前記模型への溶湯のゲートを、鋳造される製品の重心位置から120mm以内の範囲で該重心位置から下方に設定することを特徴とする。
Further, in the disappearance model casting method according to
また、本発明の請求項3に記載の消失模型鋳造法は、鋳物砂内に樹脂性発泡体からなる模型を埋設してなる鋳型に溶湯を注湯し、該溶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おいて、前記鋳物砂内で鋳造される製品の重心位置が、該製品の下端から上方440mm以内の範囲に存在する場合、前記鋳物砂内に設置する前記模型への溶湯のゲートを、該製品の下端から440mm上方の範囲内で、該製品の重心位置よりも上方に設置することを特徴とする。
Further, in the disappearance model casting method according to
本発明によれば、ゲートが製品の重心位置の高さ、もしくは重心位置の高さ近傍に設定されることにより、模型領域に充填される溶湯の最終充填温度をできるだけ高くすることができ、残渣欠陥が起こりにくいものとなる。 According to the present invention, the final filling temperature of the molten metal filled in the model region can be made as high as possible by setting the gate at the height of the center of gravity position of the product or in the vicinity of the height of the center of gravity position. Defects are less likely to occur.
本発明の消失模型鋳造法では、得られる製品がプレス金型であることを特徴とする(請求項4)。 In the vanishing model casting method of the present invention, the product obtained is a press die (claim 4).
本発明によれば、ゲートが製品の重心位置の高さ、もしくは重心位置の高さ近傍に設定されるため、ゲートの数を多くすることなく高温の溶湯を模型全域に充填することができ、残渣欠陥を効果的に抑制することができるといった効果を奏する。 According to the present invention, since the gate is set at the height of the center of gravity position of the product, or near the height of the center of gravity position, the hot melt can be filled in the entire model without increasing the number of gates, There exists an effect that a residue defect can be suppressed effectively.
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。
図1は、一実施形態に係る消失模型鋳造法を概念的に示した鋳型1の断面を示している。この鋳型1は、図示せぬ鋳枠内に充填された鋳物砂2内に模型3が埋没されて構成されている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a cross section of a mold 1 conceptually showing a vanishing model casting method according to an embodiment. The mold 1 is configured by burying a
鋳物砂2内における模型3の周囲には、模型に接続されるゲート4と、このゲート4に接続される湯道5が形成されている。湯道5は鋳型1の上面への開口が複数(図1では2つ)設けられており、一方(図1で右側)の開口に湯口6が設けられる。また、他方の開口側の湯道5は特にガス抜き通路7とされ、このガス抜き通路7には燃焼ガスのみを鋳型1外の大気に放出させるフィルタ8が配設されている。
A
鋳型1の製造は、次の手順による。まず、模型3の表面に黒鉛を主成分とする耐火性に優れた塗型剤を塗布して十分に乾燥させる。一方、鋳枠に湯道(ガス抜き通路7を含む)5およびゲート4を紙管を組むなどの手法で形成するとともに、鋳枠内の概ね中心部分に模型3を配置して支持する。この段階で、ガス抜き通路7にフィルタ8も配設する。この後、鋳枠内に鋳物砂2を充填して模型3を埋没させ、湯口6を設置する。
The mold 1 is manufactured according to the following procedure. First, a mold-forming agent having graphite as a main component and having excellent fire resistance is applied to the surface of the
鋳物砂2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あるいは旧砂が用いられる。鋳物砂2には、必要に応じて粘結剤や硬化剤が添加される。
As the
湯道5およびゲート4の形成は、φ30〜70mmの市販品(例えば、花王社製・クエーカー鋳造用湯道管:EGランナーCF−30S,CF−50S,CF−70Sなど、主成分は再生パルプ)などが用いられる。また、フィルタ8は2号珪砂相当の砂に適宜なバインダを混入させて厚さ40mm程度に成形した多孔質材料などが用いられる。
The
模型3は、発泡ポリスチレン等の合成樹脂性発泡体を手作りで所望形状に成形したものである。塗型剤は、例えば花王社製・花王クエーカーPC260などが用いられ、厚さ1.5〜3.5mm、10mm2当たりの通気度1程度で模型の表面に塗布される。
The
以上で鋳型1は製造される。この鋳型1によれば、湯口6から溶湯(溶融した金属材料)を注湯すると、溶湯は湯道5およびゲート4を通って模型3に至り、模型3は溶湯で溶解されることによって消失し、消失空間に溶湯が充填される。すなわち、模型3が溶湯に置換される。模型3が燃焼する注湯初期の段階で燃焼ガスが大量に発生し、その燃焼ガスは、湯道5の最下流のガス抜き通路7のフィルタ8を通って大気に排出される。また、燃焼ガスの一部は、模型3の表面に塗型剤が塗布されて形成された塗型膜を通過し、さらに鋳物砂2を通過して大気に排出される。
Thus, the mold 1 is manufactured. According to this mold 1, when molten metal (molten metal material) is poured from the gate 6, the molten metal reaches the
さて、一実施形態の鋳型1においては、鋳物砂2内のゲート4の高さ位置が、次の(a)〜(c)の条件のうちのいずれかを満足する位置に設定される。
Now, in the casting_mold | template 1 of one Embodiment, the height position of the
(a)鋳造される製品の重心位置の高さ。
(b)鋳造される製品の重心位置から120mm以内の範囲で重心位置から下方。
(c)鋳造される製品の重心位置が製品の下端から上方440mm以内の範囲に存在する場合、製品の下端から440mm上方の範囲内で、製品の重心位置よりも上方。
(A) The height of the center of gravity of the product to be cast.
(B) Downward from the center of gravity within a range of 120 mm from the center of gravity of the cast product.
(C) When the position of the center of gravity of the cast product is within a range of 440 mm above the lower end of the product, the position is 440 mm above the lower end of the product and above the position of the center of gravity of the product.
本発明では、上記(1)を最良の態様としているが、実際の製造にあっては、設計上の事情などによって重心位置の高さにゲートを設定することができない場合がある。その際には、上記(b)または(c)の条件を採用する。すなわち本発明でのゲート高さは、製品の重心位置の高さを最良とし、それが困難な場合には、製品の重心位置の近傍における上方または下方に設定するというものである。 In the present invention, the above (1) is the best mode. However, in actual manufacturing, the gate may not be set at the height of the center of gravity due to design circumstances. In that case, the above condition (b) or (c) is adopted. That is, the gate height in the present invention is set so that the height of the center of gravity of the product is the best, and when it is difficult, the gate height is set above or below the center of gravity of the product.
ここで、図2および図3によって鋳物の上面に重要部位がある場合の本発明の優位性を説明する(図2、図3で斜線部分が溶湯充填による鋳造部分である)。まず図2は、本発明によって上面の一部に重要部位10Aが存在する鋳物(製品)10を鋳造した状態を示している。重要部位10Aは、上記残渣欠陥等の鋳造欠陥が許容されず溶湯が充満した健全な鋳造がなされるべき部位である。図2に示すようにゲート4は鋳物10の側方に配されており(サイドゲート型)、重要部位はゲート4の直上位置にある。このゲート4が上記(a)〜(c)のいずれかの条件を満たす高さ位置にある場合には、重要部位10Aに溶湯が先行して充填され、これによって重要部位10Aには残渣欠陥が起こりにくいものとなっている。
Here, the superiority of the present invention when there is an important part on the upper surface of the casting will be described with reference to FIGS. 2 and 3 (the hatched portion in FIGS. 2 and 3 is the casting portion by filling with molten metal). First, FIG. 2 shows a state in which a casting (product) 10 having an
一方、図3はゲート4が鋳物10の底面に配されたボトムゲート型であって、この場合には上面の溶湯充填完了はほぼ全面的に同時となり、残渣欠陥は上面全面に起こりやすい。したがって重要部位10Aに残渣欠陥が存在しやすくなる。
On the other hand, FIG. 3 shows a bottom gate type in which the
さて、ゲート高さは鋳物に置換される模型領域への溶湯の充填程度に影響し、ゲートが高すぎると鋳物の底面側に前述の残渣欠陥が起こりやすく、ゲートが低すぎると鋳物の上面側に残渣欠陥が起こりやすい。本発明はこの問題を解決しており、ゲート高さの上限および下限が上記(b)および(c)のように設定される。 Now, the gate height affects the degree of filling of the molten metal into the model area to be replaced by the casting. If the gate is too high, the above-mentioned residue defects are likely to occur on the bottom side of the casting, and if the gate is too low, the top side of the casting Residue defects are likely to occur. The present invention solves this problem, and the upper and lower limits of the gate height are set as shown in (b) and (c) above.
まず、ゲート高さの上限および下限は、
H(上限):鋳物の底面からのゲート高さの上限(mm)
H(下限):鋳物の底面からのゲート高さの下限(mm)
Hgate :鋳物の底面からのゲート高さ(mm)
としたとき、次式(1)で表される。
H(上限)≧Hgate≧H(下限) …(1)
(1)式の条件が成り立つとき、鋳物である製品全体に高温の溶湯を充填することができ、残渣欠陥を減少させることができる。ここで、ゲート高さの上限:(上限)および下限:H(下限)は、鋳造データから下記のように求められる。
First, the upper and lower limits of the gate height are
H (upper limit): upper limit of the gate height from the bottom of the casting (mm)
H (lower limit): Lower limit of the gate height from the bottom of the casting (mm)
Hgate: Gate height from the bottom of the casting (mm)
Is expressed by the following formula (1).
H (upper limit) ≧ Hgate ≧ H (lower limit) (1)
When the condition of the formula (1) is satisfied, the entire product which is a casting can be filled with a high-temperature molten metal, and residue defects can be reduced. Here, the upper limit of gate height: (upper limit) and the lower limit: H (lower limit) are determined from casting data as follows.
Ha :鋳物の底面(下端)高さ位置(mm)
Hb :鋳物の重心の高さ位置(mm)
Hc :鋳物の上面(上端)高さ位置(mm)
a,b:定数(注湯温度が1380℃、発泡ポリスチレンを主成分とする発泡倍率50 倍の手作り模型を用いた場合、a=440、b=120である)
としたとき、Hb<440では
H(上限)=Ha+a …(2)
H(下限)=Hb−b …(3)
上記のHa、Hb、Hc、「H(上限)=Ha+a」、「H(下限)=Hb−b」の概念を図4に示す。
Ha: Bottom (lower end) height position of casting (mm)
Hb: Height position of the center of gravity of the casting (mm)
Hc: Upper surface (upper end) height position (mm) of casting
a, b: constants (when using a handmade model with a pouring temperature of 1380 ° C. and a foaming ratio of 50 times mainly composed of expanded polystyrene, a = 440, b = 120)
When Hb <440, H (upper limit) = Ha + a (2)
H (lower limit) = Hb−b (3)
The concept of the above Ha, Hb, Hc, “H (upper limit) = Ha + a”, and “H (lower limit) = Hb−b” is shown in FIG.
定数a,bは、表1および図5、図6のグラフから求められる。これら表およびグラフは、ゲート高さ位置を変更した鋳造サンプル1〜7について鋳物の底面および鋳物の上面の成形性を調べた結果を示す鋳造データである。鋳物の底面および上面には、いずれも上記重要部位が存在するものとされている。 The constants a and b are obtained from Table 1 and the graphs of FIGS. These tables and graphs are casting data showing the results of examining the formability of the bottom surface of the casting and the top surface of the casting for the casting samples 1 to 7 whose gate height positions were changed. It is assumed that the important parts are present on the bottom and top surfaces of the casting.
まず、表1で鋳物の底面の成形性をみると、Hgate(ゲート高さ)が最大で440mmまで成形性が良好であることが確認される。また、図5は鋳物の底面の重要部位の溶湯温度と鋳物の底面からのゲート高さとの関係を示すグラフであり、これで明らかなように鋳物の底面からのゲート高さが440mm以下であった場合に、底面の重要部位を残渣欠陥なく鋳造することができている。よってa=440とされた。 First, looking at the moldability of the bottom surface of the casting in Table 1, it is confirmed that the moldability is good up to a maximum of 440 mm in Hgate (gate height). FIG. 5 is a graph showing the relationship between the molten metal temperature at the critical part of the bottom of the casting and the gate height from the bottom of the casting. As is clear from this, the gate height from the bottom of the casting is 440 mm or less. In this case, the important part of the bottom surface can be cast without residual defects. Therefore, a = 440.
また、表1で鋳物の上面の成形性をみると、Hgate−Hb(鋳物の重心位置からのゲート高さ)が−120mm以内の場合に残渣欠陥が起きている。また、図6は鋳物の上面の重要部位の溶湯温度と鋳物の重心位置からのゲート高さとの関係を示すグラフであり、これで明らかなように鋳物の重心位置からのゲート高さが−120mm以下であった場合に、上面の重要部位を残渣欠陥なく鋳造することができている。よってb=120とされた。 Further, when the formability of the upper surface of the casting is seen in Table 1, a residue defect occurs when Hgate-Hb (gate height from the center of gravity of the casting) is within -120 mm. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the molten metal temperature of the important part on the upper surface of the casting and the gate height from the center of gravity of the casting. As is clear from this, the gate height from the center of gravity of the casting is −120 mm. In the case of the following, the important part of the upper surface can be cast without any residue defects. Therefore, b = 120.
以上のように、鋳物砂内のゲートの高さ位置を、上記(a)〜(c)の条件のうちのいずれかを満足する位置に設定することにより、鋳物(製品)の底面および上面の成形性が良好で、特に上面の重要部位に残渣欠陥が起こりにくい消失模型鋳造法を遂行することができる。なお、表1において鋳造サンプル1〜4は本発明例であり、5〜7は本発明外の比較例となる。 As described above, by setting the height position of the gate in the foundry sand to a position that satisfies any of the above conditions (a) to (c), the bottom surface and the top surface of the casting (product) It is possible to carry out a disappearing model casting method that has good moldability and that is unlikely to cause residue defects particularly in important portions of the upper surface. In Table 1, cast samples 1 to 4 are examples of the present invention, and 5 to 7 are comparative examples outside the present invention.
外形寸法が750×800×430(mm)で発泡ポリスチレンから成形した模型の表面に塗型剤(60〜65ボーメ)を塗布して乾燥させ、次いで、図1に示したものと同様の構成で鋳型を形成し、鋳造を行った。鋳型における鋳物砂内のゲート高さは、鋳物の重心に応じて模型の底面から435mmとした。この場合、ゲート高さの上限:H(上限)は440mm、下限:H(下限)は380.7mmであった。鋳造材料はFC300(片状黒鉛鋳鉄)、注湯時の溶湯の温度(鋳込み温度)は1365℃、鋳込み重量は13トンであった。鋳造の結果、鋳物の底面および上面とも残渣欠陥等の鋳造欠陥は認められず、良好な製品を得ることができた。 A coating agent (60 to 65 Baume) is applied to the surface of a model molded from foamed polystyrene with an external dimension of 750 × 800 × 430 (mm), dried, and then configured in the same manner as shown in FIG. A mold was formed and cast. The gate height in the foundry sand in the mold was 435 mm from the bottom of the model according to the center of gravity of the casting. In this case, the upper limit of the gate height: H (upper limit) was 440 mm, and the lower limit: H (lower limit) was 380.7 mm. The casting material was FC300 (flaky graphite cast iron), the temperature of the molten metal during pouring (casting temperature) was 1365 ° C., and the casting weight was 13 tons. As a result of casting, no casting defects such as residue defects were found on the bottom and top surfaces of the casting, and a good product could be obtained.
1…鋳型
2…鋳物砂
3…模型
4…ゲート
5…湯道
6…湯口
7…ガス抜き通路
8…フィルタ
10…鋳物(製品)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
前記鋳物砂内に設置する前記模型への溶湯のゲートを、鋳造される製品の重心位置の高さに設定することを特徴とする消失模型鋳造法。 In the disappearance model casting method in which a molten metal is poured into a mold in which a model made of a resinous foam is embedded in foundry sand, and the product is cast while the model is lost by the molten metal,
A vanishing model casting method, wherein a molten metal gate to the model installed in the foundry sand is set at a height of a center of gravity of a product to be cast.
前記鋳物砂内に設置する前記模型への溶湯のゲートを、鋳造される製品の重心位置から120mm以内の範囲で該重心位置から下方に設定することを特徴とする消失模型鋳造法。 In the disappearance model casting method in which a molten metal is poured into a mold in which a model made of a resinous foam is embedded in foundry sand, and the product is cast while the model is lost by the molten metal,
A vanishing model casting method, characterized in that a molten metal gate to the model installed in the foundry sand is set downward from the center of gravity within a range of 120 mm from the center of gravity of a product to be cast.
前記鋳物砂内で鋳造される製品の重心位置が、該製品の下端から上方440mm以内の範囲に存在する場合、前記鋳物砂内に設置する前記模型への溶湯のゲートを、該製品の下端から440mm上方の範囲内で、該製品の重心位置よりも上方に設置することを特徴とする消失模型鋳造法。 In the disappearance model casting method in which a molten metal is poured into a mold in which a model made of a resinous foam is embedded in foundry sand, and the product is cast while the model is lost by the molten metal,
When the position of the center of gravity of the product cast in the foundry sand is within 440 mm above the lower end of the product, the molten metal gate to the model installed in the foundry sand is placed from the lower end of the product. A vanishing model casting method characterized by being installed above the center of gravity of the product within a range of 440 mm above.
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