JP2014155941A - Cast production method, cast and casting method - Google Patents

Cast production method, cast and casting method Download PDF

Info

Publication number
JP2014155941A
JP2014155941A JP2013027169A JP2013027169A JP2014155941A JP 2014155941 A JP2014155941 A JP 2014155941A JP 2013027169 A JP2013027169 A JP 2013027169A JP 2013027169 A JP2013027169 A JP 2013027169A JP 2014155941 A JP2014155941 A JP 2014155941A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
casting
manufacturing
sand
alumina
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013027169A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryota Okimoto
良太 沖本
Kazutaka Mori
一剛 森
Sachio Shimohata
幸郎 下畠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2013027169A priority Critical patent/JP2014155941A/en
Publication of JP2014155941A publication Critical patent/JP2014155941A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to produce a precise casting and facilitate reuse of casting sand.SOLUTION: The cast production method includes a mixing step in which sodium silicate and ρ-alumina are added to casting sand and mixed to form a mixed product, a cast producing mold installation step in which a cast producing mold having a shape along the outer shape of a cast is formed and installed, a filling step in which the cast producing mold is filled with the mixed product for compaction, a solidification step for solidifying the mixed product having filled the cast producing mold for compaction, and a removal step for removing the cast producing mold from the dried and solidified mixed product.

Description

本発明は、鋳型製造方法、鋳型及び鋳造方法に関する。   The present invention relates to a mold manufacturing method, a mold, and a casting method.

大型の鋳物を製造する場合、鋳型として砂型を用いる場合がある。砂型を用いた鋳造方法では、蒸気タービン、ガスタービン又はコンプレッサ等に用いる車室を製造することができる。ここで、車室とは、蒸気タービン、ガスタービン又はコンプレッサの主要部を内蔵し蒸気や膨張気体を閉じ込める容器(ケーシングとも称される)である。   When manufacturing a large casting, a sand mold may be used as a mold. In the casting method using a sand mold, a passenger compartment used for a steam turbine, a gas turbine, a compressor, or the like can be manufactured. Here, the passenger compartment is a container (also referred to as a casing) that contains a steam turbine, a gas turbine, or a main part of a compressor and confines steam or expansion gas.

砂型を用いた鋳造方法としては、例えば、木型に鋳物砂を充填して100℃程度で高温処理して砂型を形成し、形成した砂型に1200〜1500℃程度の高温溶融させた金属(溶湯)を注ぎ込み(鋳込み)、冷却して溶湯を固化させた(鋳込み成型)後、砂型を破砕して、固化した金属(鋳物)を取り出すことで、鋳物を製造する方法がある。   As a casting method using a sand mold, for example, a wooden mold is filled with foundry sand, subjected to high-temperature treatment at about 100 ° C. to form a sand mold, and the formed sand mold is melted at a high temperature of about 1200 to 1500 ° C. ) Is poured (casting), cooled to solidify the molten metal (casting molding), and then the sand mold is crushed and the solidified metal (casting) is taken out.

ここで、砂型は、鋳物砂で製造した鋳型であり、形成する際に、鋳物砂にバインダを混ぜ、バインダにより鋳物砂を固化する処理することで作製している。近年、バインダとして、無機材を用いることが提案されている。例えば、特許文献1には、ジルコンサンド、珪砂等の耐火性材料にシリカ及びシリカ以外の無機酸化物からなる複合酸化物ゾルをバインダとして添加することが記載されている。   Here, the sand mold is a mold made of foundry sand, and is formed by mixing a foundry sand with a binder and solidifying the foundry sand with the binder. In recent years, it has been proposed to use an inorganic material as a binder. For example, Patent Document 1 describes that a composite oxide sol made of silica and an inorganic oxide other than silica is added as a binder to a refractory material such as zircon sand or silica sand.

特開平05-277622号公報JP 05-277622 A

ここで、バインダとして有機樹脂を用いた場合、鋳込み時に注ぎ込まれた金属によって加熱されることで、有機樹脂が熱分解又は燃焼してガスが発生し、鋳物のガス欠陥の要因になる。これに対して、特許文献1に記載の無機材をバインダとして用いることで、バインダを起因としてガスが生じることを抑制でき、砂型に溶湯を鋳込みした場合にガスが生じることを抑制することができる。   Here, when an organic resin is used as the binder, the organic resin is thermally decomposed or burned by being heated by the metal poured at the time of casting, and gas is generated, causing a gas defect in the casting. On the other hand, by using the inorganic material described in Patent Document 1 as the binder, it is possible to suppress the generation of gas due to the binder, and it is possible to suppress the generation of gas when the molten metal is cast into the sand mold. .

ここで、砂型は、大量の砂を用いて作製されるため、経済性、廃棄物処理等の観点から、再生して再利用できることが望まれている。そのため、砂型としての耐久性に加え、鋳物を製造した後は、粉砕され、砂に再生できるための処理のしやすさ、具体的には脆性(崩壊性)との両立が求められている。しかしながら、特許文献1に記載のバインダを用いた鋳型は、鋳込み後も強度が高くなり、再利用しにくい場合がある。   Here, since the sand mold is produced using a large amount of sand, it is desired that the sand mold can be recycled and reused from the viewpoints of economy, waste disposal, and the like. Therefore, in addition to durability as a sand mold, after manufacturing a casting, there is a demand for compatibility with ease of processing, specifically, brittleness (disintegration) so that it can be crushed and regenerated into sand. However, the mold using the binder described in Patent Document 1 has high strength even after casting, and may not be easily reused.

本発明は、高精度な鋳物を製造することが可能で、かつ、鋳物砂の再利用が容易となる鋳型製造方法、鋳型及び鋳造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a mold manufacturing method, a mold, and a casting method capable of manufacturing a high-precision casting and facilitating reuse of foundry sand.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、鋳物の製造に用いる鋳型製造方法であって、鋳物砂に、珪酸ナトリウムとρ−アルミナとを添加し混合して混錬物を作製する混錬工程と、鋳型の外形形状に沿った形状の鋳型製造用型を作製し、設置する鋳型製造用型設置工程と、前記混錬物を前記鋳型製造用型に充填し圧密する充填工程と、前記鋳型製造用型内に充填され圧密された前記混錬物を固化する固化工程と、乾燥固化された前記混錬物から前記鋳型製造用型を取り除く除去工程と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a mold manufacturing method used for manufacturing a casting, which is a kneaded product obtained by adding sodium silicate and ρ-alumina to a casting sand and mixing them. A kneading step for producing a mold, a mold manufacturing mold having a shape in accordance with the outer shape of the mold, and a mold manufacturing mold installation step for installing, and filling the mold manufacturing mold with the kneaded product and compacting A filling step, a solidification step for solidifying the compacted and kneaded product filled in the mold for mold production, and a removing step for removing the mold for mold production from the dried and solidified kneaded product. It is characterized by.

また、前記混錬工程は、前記鋳物砂に水酸化ナトリウムを更に添加し混合することが好ましい。   In the kneading step, it is preferable to further add and mix sodium hydroxide to the foundry sand.

また、前記混錬工程は、前記鋳物砂に対する前記珪酸ナトリウムの添加量が0.2重量%以上0.6重量%以下であり、前記鋳物砂に対する前記ρ−アルミナの添加量が0.5重量%以上1.0重量%以下であることが好ましい。   In the kneading step, the amount of sodium silicate added to the foundry sand is 0.2 wt% or more and 0.6 wt% or less, and the amount of ρ-alumina added to the foundry sand is 0.5 wt%. % Or more and 1.0% by weight or less is preferable.

また、前記鋳物砂は、ムライト砂であることが好ましい。   The foundry sand is preferably mullite sand.

前記固化工程は、前記混錬物を100℃以上300℃以下に加熱しつつ乾燥させて、固化させることが好ましい。   In the solidification step, it is preferable that the kneaded product is dried while being heated to 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower to be solidified.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、鋳物の製造に用いる鋳型であって、上記製造方法で製造されたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a mold used for manufacturing a casting, which is manufactured by the above-described manufacturing method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、上記鋳型を使用する鋳造方法であって、上記製造方法で鋳型を製造する工程と、前記鋳型に溶融金属を注入する注入工程と、前記鋳型に注入した金属を凝固させる金属凝固工程と、凝固した前記金属を前記鋳型から取り出す取出工程と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a casting method using the mold, the process of manufacturing the mold by the manufacturing method, and the injection process of injecting molten metal into the mold And a metal solidification step for solidifying the metal injected into the mold, and a removal step for taking out the solidified metal from the mold.

前記注入工程は、前記溶融金属を1200℃以上として、前記鋳型に注入することが好ましい。   In the injecting step, the molten metal is preferably injected into the mold at 1200 ° C. or higher.

本発明によれば、高精度な鋳物を製造することが可能で、かつ、鋳物砂の再利用が容易となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to manufacture a highly accurate casting and reuse of foundry sand becomes easy.

図1は、本実施形態の鋳型の概略構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a mold according to the present embodiment. 図2Aは、本実施形態の鋳型の概略構成を示すYZ面断面図である。FIG. 2A is a YZ plane cross-sectional view showing a schematic configuration of the mold of the present embodiment. 図2Bは、本実施形態の鋳型の概略構成を示すZX面断面図である。FIG. 2B is a ZX plane cross-sectional view showing a schematic configuration of the mold of the present embodiment. 図3Aは、本実施形態の鋳型の鋳物砂とバインダとの関係を示す模式図である。FIG. 3A is a schematic diagram showing the relationship between the foundry sand and the binder of the mold of this embodiment. 図3Bは、本実施形態の鋳型のバインダの概略構成を示す模式図である。FIG. 3B is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a mold binder of the present embodiment. 図4は、本実施形態の鋳型製造方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of the mold manufacturing method of the present embodiment. 図5は、本実施形態の鋳型製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the mold manufacturing method of the present embodiment. 図6は、本実施形態の鋳型製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the mold manufacturing method of the present embodiment. 図7は、本実施形態の鋳造方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing an example of the casting method of the present embodiment. 図8は、本実施形態の鋳造方法の一例を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the casting method of the present embodiment. 図9は、試験例1における鋳型の圧縮強度を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the compressive strength of the mold in Test Example 1. 図10は、試験例2における鋳型の圧縮強度を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the compressive strength of the mold in Test Example 2. 図11は、試験例3における鋳型の圧縮強度を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the compression strength of the mold in Test Example 3. 図12は、試験例4における鋳型の圧縮強度を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the compression strength of the mold in Test Example 4.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。また、以下で説明する鋳型製造方法、鋳型及び鋳造方法は、蒸気タービン、ガスタービン、コンプレッサ等の車室(ケーシング)の製造に好適に適用できるが、これに限られるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following description. In addition, constituent elements in the following description include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. In addition, the mold manufacturing method, the mold, and the casting method described below can be suitably applied to the manufacture of a casing (casing) such as a steam turbine, a gas turbine, and a compressor, but are not limited thereto.

図1は、本実施形態の鋳型の概略構成を示す斜視図である。図2Aは、本実施形態の鋳型の概略構成を示すYZ面断面図である。図2Bは、本実施形態の鋳型の概略構成を示すZX面断面図である。図1に示す鋳型10は、上鋳型12と下鋳型14とを有する。鋳型10は、図2A及び図2Bに示すように上鋳型12と下鋳型14とを重ね合わせると、上鋳型12の下面24と、下鋳型14の上面26との外縁側の領域が全周で接触する。また、鋳型10は、上鋳型12と下鋳型14とを重ね合わせた状態で、上鋳型12の下面24と下鋳型14の上面26との間に空間16が形成される。この空間16は、形成する鋳物に対応した形状であり、鋳物形成領域となる。鋳物形成領域とは、溶融された金属を注ぎ込み、充填させ、固めることで目的の鋳物が形成される領域である。   FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a mold according to the present embodiment. FIG. 2A is a YZ plane cross-sectional view showing a schematic configuration of the mold of the present embodiment. FIG. 2B is a ZX plane cross-sectional view showing a schematic configuration of the mold of the present embodiment. A mold 10 shown in FIG. 1 has an upper mold 12 and a lower mold 14. As shown in FIGS. 2A and 2B, when the upper mold 12 and the lower mold 14 are overlapped with each other, the outer periphery side region between the lower surface 24 of the upper mold 12 and the upper surface 26 of the lower mold 14 is formed on the entire periphery of the mold 10. Contact. In the mold 10, a space 16 is formed between the lower surface 24 of the upper mold 12 and the upper surface 26 of the lower mold 14 in a state where the upper mold 12 and the lower mold 14 are overlapped. This space 16 has a shape corresponding to a casting to be formed, and becomes a casting forming region. The casting formation region is a region where a target casting is formed by pouring, filling, and hardening molten metal.

また、上鋳型12には、湯口20と複数の空気穴22が形成されている。湯口20と複数の空気穴22は、空間16と繋がっている。なお、空間16は、湯口20と複数の空気穴22と接続している部分以外が閉じられた空間となっている。   The upper mold 12 is formed with a gate 20 and a plurality of air holes 22. The gate 20 and the plurality of air holes 22 are connected to the space 16. The space 16 is a closed space except for the portion connected to the gate 20 and the plurality of air holes 22.

鋳型10は、以上のような形状であり、湯口20と複数の空気穴22以外は、塞がれている空間16が形成されている。なお、本実施形態は、鋳型10を上鋳型12と下鋳型14とを重ね合わせた形状としたが、これに限定されない。例えば、鋳型10は、更に中子を備えていてもよい。また、鋳型10の空間の形状は、目的の鋳物を形状に合わせて種々の形状、大きさとすればよい。   The mold 10 has the shape as described above, and a closed space 16 is formed except for the gate 20 and the plurality of air holes 22. In the present embodiment, the mold 10 has a shape in which the upper mold 12 and the lower mold 14 are overlapped, but the present invention is not limited to this. For example, the mold 10 may further include a core. The shape of the space of the mold 10 may be various shapes and sizes according to the shape of the target casting.

次に、図3A及び図3Bを用いて、鋳型10についてより詳細に説明する。図3Aは、本実施形態の鋳型の鋳物砂とバインダとの関係を示す模式図である。図3Bは、本実施形態の鋳型のバインダの概略構成を示す模式図である。   Next, the mold 10 will be described in more detail with reference to FIGS. 3A and 3B. FIG. 3A is a schematic diagram showing the relationship between the foundry sand and the binder of the mold of this embodiment. FIG. 3B is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a mold binder of the present embodiment.

鋳型10は、鋳物砂を固化させて所定の形状としたいわゆる砂型である。鋳物砂は、耐火性を備える砂である。鋳物砂としては、例えば、珪砂、ジルコン砂、クロマイト砂、オリビン砂又はムライト砂など、砂型を形成する砂として使用可能な従来公知のものを使用できる。以下本実施形態では、鋳物砂として、ムライト砂を用いた場合として説明する。ムライト砂は、耐火性が高い粒子である。   The mold 10 is a so-called sand mold in which foundry sand is solidified to have a predetermined shape. Foundry sand is sand having fire resistance. As the foundry sand, conventionally known sand that can be used as sand forming a sand mold, such as silica sand, zircon sand, chromite sand, olivine sand, or mullite sand, can be used. Hereinafter, in the present embodiment, a case where mullite sand is used as the foundry sand will be described. Mullite sand is a highly fire-resistant particle.

鋳型10は、図3Aに示すように、バインダ32を用いて鋳物砂30を連結させることで、固化させている。鋳型10は、バインダ32を用いて、鋳物砂30同士を連結させることで、結合力が弱い鋳物砂30同士を鋳型として用いることが可能な強度で固化させている。バインダ32は、複数の無機材料で形成されており、第1連結体34と第2連結体36とで鋳物砂30と鋳物砂30とを連結させている。第1連結体34及び第2連結体36は砂粒子を連結するバインダの構成をモデル化した一例である。   As shown in FIG. 3A, the mold 10 is solidified by connecting the foundry sand 30 using a binder 32. The casting mold 10 is solidified with a strength that allows the foundry sands 30 having a weak bonding force to be used as a casting mold by connecting the foundry sands 30 using a binder 32. The binder 32 is formed of a plurality of inorganic materials, and the foundry sand 30 and the foundry sand 30 are connected by the first connecting body 34 and the second connecting body 36. The 1st connection body 34 and the 2nd connection body 36 are examples which modeled the structure of the binder which connects sand particles.

ここで、第1連結体34は、珪酸ナトリウム(珪酸ソーダ)を処理、具体的には熱処理を施すことで形成される材料で形成されている。第2連結体36は、ρ−アルミナ(Al23・nH2O:≒0.5)を処理、具体的には熱処理することで形成される材料で形成されている。 Here, the 1st coupling body 34 is formed with the material formed by processing sodium silicate (silicate sodium), specifically, performing heat processing. The second coupling body 36 is formed of a material formed by treating ρ-alumina (Al 2 O 3 .nH 2 O: ≈0.5), specifically, heat treating.

ρ−アルミナは、アルミナの中でも特異なアルミナであり、水と反応し、固化する特性を有している。   ρ-alumina is a unique alumina among alumina and has a property of reacting with water and solidifying.

次に、図4から図6を用いて、鋳型の製造方法について説明する。図4は、本実施形態の鋳型製造方法の一例を示すフローチャートである。図4に示す処理は、全自動で実行してもよいし、オペレータが各工程を実行する装置を操作して実行してもよい。   Next, the manufacturing method of a casting_mold | template is demonstrated using FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the mold manufacturing method of the present embodiment. The process shown in FIG. 4 may be executed fully automatically, or may be executed by an operator operating an apparatus that executes each process.

まず、鋳型製造方法は、混錬物を作製する(ステップS12)。本実施形態では、鋳物砂に珪酸ナトリウムとρ−アルミナとを添加し混合して混錬物を作製する。これにより、鋳物砂にバインダとなる珪酸ナトリウムとρ−アルミナとが混合された混錬物を作製する。   First, a mold manufacturing method produces a kneaded material (step S12). In this embodiment, sodium silicate and ρ-alumina are added to and mixed with foundry sand to produce a kneaded product. Thereby, the kneaded material with which sodium silicate used as a binder and (rho) -alumina were mixed with casting sand is produced.

次に、鋳型製造方法は、木型の作製と設置を行う(ステップS13)。鋳型製造方法は、製造する鋳型の形状に合わせた木型を作製し、所定の位置に設置する。木型とは、鋳型の外形形状に沿って形成された型(鋳型製造用型)である。鋳型製造用型は、砂型の製造の際に型として用いることができる各種材料で形成することができる。また、鋳型製造方法は、ステップS12とステップS13の処理を並列して実行しても、逆の順序で実行してもよい。   Next, the mold manufacturing method performs the production and installation of a wooden mold (step S13). In the mold manufacturing method, a wooden pattern is produced according to the shape of the mold to be manufactured, and is set at a predetermined position. The wooden mold is a mold (mold for mold production) formed along the outer shape of the mold. The mold for mold production can be formed of various materials that can be used as a mold in the production of a sand mold. In the mold manufacturing method, the processes of step S12 and step S13 may be performed in parallel or in the reverse order.

鋳型鋳造方法は、混錬物を作製し、木型の設置を行ったら、混錬により作製された混錬物を木型に充填し、圧密する(ステップS14)。圧密とは、所定の圧力を加えることによって木型の隅々まで混錬物を充填させる動作である。ここで、所定の圧力は、例えば人の手で押す程度の圧力である。これにより、木型内の空間に混錬物を充填させる。   In the mold casting method, after the kneaded material is produced and the wooden mold is installed, the kneaded material produced by kneading is filled into the wooden mold and consolidated (step S14). Consolidation is an operation of filling a kneaded product to every corner of a wooden shape by applying a predetermined pressure. Here, the predetermined pressure is, for example, a pressure that is pressed by a human hand. Thereby, the kneaded material is filled in the space in the wooden mold.

鋳型製造方法は、木型内に混錬物を充填させたら、混錬物を乾燥により固化させる(ステップS16)。ここで、乾燥は、所定の温度に加熱して実行することが好ましい。加熱乾燥する場合は、例えば、温風乾燥により120℃程度まで昇温させる。   In the mold manufacturing method, after the kneaded material is filled in the mold, the kneaded material is solidified by drying (step S16). Here, the drying is preferably performed by heating to a predetermined temperature. In the case of heat drying, for example, the temperature is raised to about 120 ° C. by hot air drying.

ここで、本実施形態の混錬物は、乾燥により、鋳物砂に添加した珪酸ナトリウムとρ−アルミナとが鋳物砂と鋳物砂との間で両者を連結させることで、鋳物砂同士が結合され、固化されるものと本発明者らは考えている。具体的には、水と結合した結合剤(バインダ)組成物である珪酸ナトリウムとρ−アルミナが、乾燥により水が蒸発されることにより、鋳物砂と結合しつつ、鋳物砂と鋳物砂との間で結合し、鋳物砂間の結合を強化しているものと本発明者らは考えている。   Here, in the kneaded product of the present embodiment, by drying, sodium silicate and ρ-alumina added to the foundry sand are connected to each other between the foundry sand and the foundry sand, so that the foundry sands are combined. The present inventors consider that it is solidified. Specifically, sodium silicate and ρ-alumina, which is a binder (binder) composition combined with water, are bonded to the foundry sand by water being evaporated by drying. The present inventors consider that the bonding is strengthened between the casting sands.

ここで、ρ−アルミナの固化は、主成分の水和反応が生じた後、水和物の結晶転化で進み、鋳物砂と鋳物砂を結合させる。   Here, solidification of ρ-alumina proceeds by crystal conversion of the hydrate after the hydration reaction of the main component occurs, and combines the foundry sand and the foundry sand.

鋳型製造方法は、木型内の混錬物を固化させたら、固化した混錬物から木型を除去する(ステップS18)。木型を除去した固化した混錬物は、鋳型の少なくとも一部となる。鋳型製造方法は、鋳型に含まれる各部品を上記処理で作製することで、鋳型を製造する。   In the mold manufacturing method, when the kneaded product in the wooden mold is solidified, the wooden mold is removed from the solidified kneaded product (step S18). The solidified kneaded product from which the wooden mold has been removed becomes at least a part of the mold. The mold manufacturing method manufactures a mold by producing each part included in the mold by the above-described processing.

次に、図5及び図6を用いて図1に示す鋳型の製造方法を具体的に説明する。図5及び図6は、本実施形態の鋳型製造方法の一例を説明するための図である。ここで、図5は、上述した鋳型10の上鋳型12の鋳型製造方法の一例を示している。図6は、上述した鋳型10の下鋳型14の鋳型製造方法の一例を示している。   Next, the manufacturing method of the mold shown in FIG. 1 will be specifically described with reference to FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining an example of the mold manufacturing method of the present embodiment. Here, FIG. 5 shows an example of a mold manufacturing method for the upper mold 12 of the mold 10 described above. FIG. 6 shows an example of a mold manufacturing method for the lower mold 14 of the mold 10 described above.

図5を用いて、上鋳型12の製造方法について説明する。上鋳型の製造方法は、まず、ステップS102に示すように、設置面50に木型52を設置する。木型52は、木型本体54と木型本体54の外周を覆う枠部56とを含む。木型本体54は、上鋳型の下面に対応する形状である。また、木型本体54は、上鋳型の空気穴に対応する位置に突起54aが配置されている。枠部56は、鋳型が設けられる部分(混錬物が充填される部分)鉛直方向の上側の端部よりも高い位置まで延在している。次に上鋳型の製造方法は、ステップS104に示すように、木型52に混錬物60を充填し、圧密する。このとき、上鋳型の湯口に対応する領域に湯口棒58を配置した状態で、混錬物60を充填する。上鋳型の製造方法は、その後、充填した混錬物60を乾燥させて固化し、木型52を取り除くことで、ステップS106に示すように、上鋳型12を製造する。なお、上鋳型12は、鋳型を保持するために、枠部56がそのまま装着されている。なお、図に示すような湯口20、空気穴22が形成される。   A method for manufacturing the upper mold 12 will be described with reference to FIG. In the manufacturing method of the upper mold, first, as shown in step S102, the wooden mold 52 is installed on the installation surface 50. The wooden mold 52 includes a wooden main body 54 and a frame portion 56 that covers the outer periphery of the wooden main body 54. The wooden main body 54 has a shape corresponding to the lower surface of the upper mold. The wooden main body 54 has a protrusion 54a at a position corresponding to the air hole of the upper mold. The frame portion 56 extends to a position higher than the upper end portion in the vertical direction (the portion where the kneaded material is filled) where the mold is provided. Next, in the method for manufacturing the upper mold, as shown in step S104, the kneaded material 60 is filled into the wooden mold 52 and consolidated. At this time, the kneaded material 60 is filled in a state in which the gate rod 58 is disposed in the region corresponding to the gate of the upper mold. In the upper mold manufacturing method, the filled kneaded product 60 is then dried and solidified, and the wooden mold 52 is removed, whereby the upper mold 12 is manufactured as shown in step S106. The upper mold 12 is mounted with the frame portion 56 as it is to hold the mold. A gate 20 and an air hole 22 as shown in the figure are formed.

次に、図6を用いて、下鋳型14の製造方法について説明する。下鋳型の製造方法は、まず、ステップS112に示すように、木型70を設置する。木型70は、木型本体72と木型本体72の外周を覆う枠部74とを含む。木型本体72は、下鋳型の上面に対応する形状である。枠部74は、鋳型が設けられる部分(混錬物が充填される部分)鉛直方向の上側の端部よりも高い位置まで延在している。次に、下鋳型の製造方法は、ステップS114に示すように、木型70に混錬物80を充填し、圧密する。下鋳型の製造方法は、その後、充填した混錬物80を乾燥させて固化し、木型70を取り除くことで、ステップS116に示すように、下鋳型14を製造する。   Next, a manufacturing method of the lower mold 14 will be described with reference to FIG. In the lower mold manufacturing method, first, as shown in step S112, the wooden mold 70 is installed. The wooden mold 70 includes a wooden main body 72 and a frame portion 74 that covers the outer periphery of the wooden main body 72. The wooden main body 72 has a shape corresponding to the upper surface of the lower mold. The frame portion 74 extends to a position higher than the upper end in the vertical direction (the portion where the kneaded material is filled) where the mold is provided. Next, in the lower mold manufacturing method, as shown in step S114, the kneaded material 80 is filled into the wooden mold 70 and consolidated. Thereafter, the lower mold 14 is manufactured by drying and solidifying the filled kneaded product 80 and removing the wooden mold 70 as shown in step S116.

鋳型10は、図5及び図6に示すように上鋳型12と下鋳型14とを製造し、上鋳型12と下鋳型14と組み合わせることで製造される。   The mold 10 is manufactured by manufacturing the upper mold 12 and the lower mold 14 as shown in FIGS. 5 and 6 and combining the upper mold 12 and the lower mold 14.

次に、図7及び図8を用いて、鋳造方法について説明する。図7は、本実施形態の鋳造方法の一例を示すフローチャートである。図8は、本実施形態の鋳造方法の一例を説明するための図である。ここで、図7に示す処理は、全自動で実行してもよいし、オペレータが各工程を実行する装置を操作して実行してもよい。   Next, the casting method will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the casting method of the present embodiment. FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the casting method of the present embodiment. Here, the process shown in FIG. 7 may be executed fully automatically, or may be executed by an operator operating an apparatus that executes each process.

まず、本実施形態の鋳造方法は、鋳型を作製する(ステップS60)。具体的には、上述した鋳型製造方法により鋳型を製造する。具体的には、図8のステップS122に示すように、上鋳型12と下鋳型14とを組み合わせた鋳型10を製造する。ここで、鋳型は、鋳物の製造とは分離して予め作製しておいてもよいし、鋳物の製造を実行する毎に作製してもよい。   First, the casting method of this embodiment produces a casting mold (step S60). Specifically, a mold is manufactured by the above-described mold manufacturing method. Specifically, as shown in step S122 of FIG. 8, the mold 10 is manufactured by combining the upper mold 12 and the lower mold 14. Here, the mold may be prepared in advance separately from the production of the casting, or may be produced every time the production of the casting is executed.

次に、鋳造方法は、溶融金属を鋳型に注入する(ステップS62)。具体的には、図8のステップS124に示すように上鋳型12の湯口20から空間16に溶融金属90を注入する。本実施形態の鋳造方法において鋳型に注入される溶融金属は溶湯ともいう。また、溶湯を鋳型に注入する作業は注湯ともいう。また、金属を高温溶融して注湯する一連のプロセスを鋳込みという。ここで、鋼の場合、鋳込み時の溶湯の温度は、例えば1200℃から1500℃となる。   Next, in the casting method, molten metal is injected into the mold (step S62). Specifically, as shown in step S <b> 124 of FIG. 8, molten metal 90 is injected from the gate 20 of the upper mold 12 into the space 16. The molten metal poured into the mold in the casting method of the present embodiment is also called a molten metal. The operation of pouring the molten metal into the mold is also called pouring. A series of processes in which a metal is melted at a high temperature and poured is called casting. Here, in the case of steel, the temperature of the molten metal at the time of casting is, for example, 1200 ° C. to 1500 ° C.

また、鋳造方法は、鋳型に溶融金属を注入する前に、鋳型を予熱してもよい。例えば、鋳型を炉(真空炉、焼成炉)内に配置し、800℃以上900℃以下まで加熱する。予熱を行うことで、鋳型に溶湯を注入した際に鋳型が損傷することを抑制することができる。   In the casting method, the mold may be preheated before the molten metal is injected into the mold. For example, the mold is placed in a furnace (vacuum furnace, firing furnace) and heated to 800 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. By performing preheating, it is possible to prevent the mold from being damaged when the molten metal is poured into the mold.

鋳造方法は、鋳型に溶融金属を注入したら、鋳型に注湯した溶湯を凝固させる(ステップS64)。鋳造方法は、例えば、鋳型を自然冷却等により冷却することで、溶融金属を凝固させる。これにより、図8のステップS126に示すように、鋳型10の上鋳型12と下鋳型14との間の空間16に凝固した金属が充填された状態とすることができる。なお、鋳込み温度から環境温度へ自然冷却させることにより溶融金属は固化するが、温度調整装置等を用いて、鋳型及び鋳型内の溶融金属の温度を制御しつつ、冷却させて、固化させてもよい。   In the casting method, when molten metal is injected into the mold, the molten metal poured into the mold is solidified (step S64). In the casting method, for example, the molten metal is solidified by cooling the mold by natural cooling or the like. As a result, as shown in step S126 of FIG. 8, the space 16 between the upper mold 12 and the lower mold 14 of the mold 10 can be filled with the solidified metal. Although the molten metal is solidified by natural cooling from the casting temperature to the environmental temperature, it may be cooled and solidified while controlling the temperature of the mold and the molten metal in the mold using a temperature adjusting device or the like. Good.

その後、鋳造方法は、鋳型を破砕又は粉砕して凝固した金属を鋳型から取り出す(ステップS66)。図8に示すように、鋳型から取り出した凝固された金属92が、鋳物94となる。取り出した鋳物は、必要に応じて表面や内部の仕上げ加工を適宜行って仕上げる。   Thereafter, the casting method takes out the solidified metal by crushing or crushing the mold from the mold (step S66). As shown in FIG. 8, the solidified metal 92 taken out from the mold becomes a casting 94. The removed casting is finished by appropriately performing surface and internal finishing as required.

ここで、破砕又は粉砕した鋳型は、再生処理することで、再び、鋳型に用いる鋳物砂として用いることができる。再生処理とは、破砕又は粉砕した鋳型を更に粉砕して、粒子(砂粒子)化し、更に、粒子に付着しているバインダ(珪酸ナトリウム及びρ−アルミナ又はこれらの反応物)を除去することで、鋳物砂とする処理である。再生処理には、粒子同士を相互摩擦させて、付着しているバインダを除去する方法が利用できる。   Here, the crushed or crushed mold can be reused as casting sand used for the mold by reprocessing. The regeneration treatment is to further pulverize the crushed or crushed mold into particles (sand particles), and to remove the binder (sodium silicate and ρ-alumina or their reaction products) adhering to the particles. It is the processing to make casting sand. For the regeneration process, a method of removing particles adhering to each other by rubbing particles with each other can be used.

以上より、本実施形態は、鋳物砂に無機材料である珪酸ナトリウムとρ−アルミナとを混錬し、生成した混錬物を木型に投入し、当該珪酸ナトリウムとρ−アルミナとをバインダとして木型に投入された鋳物砂を固化させ、鋳型を作製する。   As mentioned above, this embodiment knead | mixes sodium silicate and ρ-alumina which are inorganic materials in foundry sand, throws the produced kneaded material into a wooden mold, and uses the sodium silicate and ρ-alumina as a binder. The casting sand put into the wooden mold is solidified to produce a mold.

このように、バインダとして、無機材料である珪酸ナトリウムとρ−アルミナとを用いることで、鋳型に有機材料が用いられることを抑制することができ、鋳物の製造、具体的には鋳込み時に、鋳型からガスが生じ、鋳物にガス欠陥を生じさせることを防ぐことができる。   As described above, by using sodium silicate and ρ-alumina, which are inorganic materials, as a binder, it is possible to suppress the use of an organic material for the mold, and at the time of casting production, specifically casting, the mold It is possible to prevent gas from being generated and causing gas defects in the casting.

更に、本実施形態は、珪酸ナトリウムとρ−アルミナとを組み合わせたバインダを用いることで、鋳込み前及び鋳込み中の鋳型強度を高くしつつ、鋳込み後の鋳型強度を低くすることができる。ここで、本実施形態において、鋳込み前とは、鋳型に溶融金属が注入される前である。鋳込み中とは、鋳型に溶融金属が注入されている間である。鋳込み後とは、鋳型に注入された溶融金属が凝固した後である。鋳込み前の鋳型強度を高くできることで、製造した鋳型で鋳物を製造する前に、鋳型が変形したり、損傷したりすることを抑制することができる。また、鋳込みにより、鋳型に溶融金属を注入する際に注入した溶融金属の圧力等で鋳型が変形したり、損傷したりすることも抑制することができる。これにより鋳型、更に鋳型を用いた鋳物の製造の歩留まりを高くすることができる。また、本実施形態は、鋳込み後の鋳型強度を低くすることで、つまり鋳込み後の鋳型崩壊性を高くすることで、鋳型から鋳物を取り出しやすくすることができる。また、鋳物の取り出し時に鋳型を粉砕する力で、鋳物が損傷することを抑制することができる。更に、鋳物を取り出した後の鋳型を再生処理で粒子に粉砕する際に必要なエネルギーを少なくすることができる。これにより、鋳型の製造に大量に使用される鋳物砂を効率よく再利用することができるため、鋳型を効率よく製造することができる。また、鋳物砂を再利用することで、鋳型及び鋳物の製造時に発生する廃棄物の量を少なくすることができる。   Furthermore, this embodiment can reduce the mold strength after casting while increasing the mold strength before casting and during casting by using a binder in which sodium silicate and ρ-alumina are combined. Here, in this embodiment, before casting is before the molten metal is injected into the mold. During casting, the molten metal is being poured into the mold. After casting is after the molten metal injected into the mold has solidified. Since the mold strength before casting can be increased, the mold can be prevented from being deformed or damaged before the casting is manufactured using the manufactured mold. Further, the casting can also prevent the mold from being deformed or damaged by the pressure of the molten metal injected when the molten metal is injected into the mold. As a result, the production yield of the casting mold and the casting using the casting mold can be increased. Moreover, this embodiment can make it easy to take out the casting from the mold by lowering the mold strength after casting, that is, by increasing the mold collapse property after casting. Moreover, it can suppress that a casting is damaged with the force which grind | pulverizes a casting_mold | template at the time of taking out a casting. Furthermore, the energy required when the mold after the casting is taken out is pulverized into particles by the regeneration process can be reduced. Thereby, since the foundry sand used in large quantities for the production of the mold can be reused efficiently, the mold can be produced efficiently. Further, by reusing the foundry sand, it is possible to reduce the amount of waste generated during the production of the mold and the casting.

ここで、上記効果は、鋳物として、高温、具体的には、1200℃以上の溶融金属を鋳込みした場合、顕著に得ることができる。つまり、珪酸ナトリウムとρ−アルミナとを組み合わせたバインダを用いることで、ρ−アルミナを用いない場合よりも鋳込み後の強度をより低くすることができる。より具体的には、バインダとしてρ−アルミナを用いず珪酸ソーダを用いる場合、鋳込み処理が行われた後、例えば、1200℃の高温に一度加熱されると、強度が高くなってしまい、鋳型から鋳物を取り出しにくくなり、かつ、鋳物砂の再利用が実行しにくくなる。これに対して、珪酸ナトリウムとρ−アルミナとを組み合わせたバインダを用いることで、鋳込み処理後の鋳型の強度を低くすることができる。これは、珪酸ナトリウムと共に添加されたρ−アルミナが、鋳込み温度、例えば1200℃以上1500℃以下で加熱されると、結合力が弱くなるためであると考えられる。   Here, the above effect can be remarkably obtained when a molten metal at a high temperature, specifically, 1200 ° C. or higher is cast as a casting. That is, by using a binder in which sodium silicate and ρ-alumina are combined, the strength after casting can be made lower than when ρ-alumina is not used. More specifically, in the case of using sodium silicate without using ρ-alumina as a binder, after the casting process is performed, for example, once heated to a high temperature of 1200 ° C., the strength increases, and the It becomes difficult to take out the casting, and it becomes difficult to reuse the casting sand. On the other hand, the intensity | strength of the casting_mold | template after a casting process can be made low by using the binder which combined sodium silicate and (rho) -alumina. This is considered to be because the bonding strength becomes weak when ρ-alumina added together with sodium silicate is heated at a casting temperature, for example, 1200 ° C. or more and 1500 ° C. or less.

また、珪酸ナトリウムとρ−アルミナとを組み合わせたバインダを用いることで、ρ−アルミナを用いない場合よりも混錬物を固化させる際に、短時間で固化させることができる。   Further, by using a binder in which sodium silicate and ρ-alumina are combined, the kneaded material can be solidified in a shorter time than when ρ-alumina is not used.

ここで、本実施形態は、鋳物砂に対する珪酸ナトリウムの添加量は、0.2重量%以上0.6重量%以下とし、且つ、鋳物砂に対するρ−アルミナの添加量を0.5重量%以上1.0重量%以下にすることが好ましい。   Here, in this embodiment, the amount of sodium silicate added to the foundry sand is 0.2 wt% or more and 0.6 wt% or less, and the amount of ρ-alumina added to the foundry sand is 0.5 wt% or more. It is preferable to make it 1.0 wt% or less.

鋳物砂に対する珪酸ナトリウム及びρ−アルミナの添加量を上記範囲とすることで鋳込み前の鋳型強度をより高くすることができ、且つ鋳込み後の鋳型強度をより低くすることができる。これにより、鋳物の製造時の鋳型の強度を維持しつつ、鋳物の製造後の鋳型のハンドリング性(処理のしやすさ)を高くすることができる。また、添加量をより好ましい範囲、更に好ましい範囲とすることで、上記効果をより好適に得ることができる。   By setting the addition amount of sodium silicate and ρ-alumina to the foundry sand within the above range, the mold strength before casting can be further increased, and the mold strength after casting can be further decreased. Thereby, the handleability (ease of processing) of the casting mold after the casting can be increased while maintaining the strength of the casting mold at the time of casting production. Moreover, the said effect can be acquired more suitably by making addition amount into a more preferable range and a more preferable range.

ここで、鋳物の製造方法は、混錬物に水酸化ナトリウムを添加することが好ましい。混錬物に水酸化ナトリウムを添加することで混錬物の流動性を向上させることができ、かつ、鋳込み前の強度も高くすることができる。   Here, as for the manufacturing method of a casting, it is preferable to add sodium hydroxide to a kneaded material. By adding sodium hydroxide to the kneaded product, the fluidity of the kneaded product can be improved, and the strength before casting can be increased.

本実施形態のように、鋳型製造用型を木型で作製することで、鋳型製造用型の重量を軽く安価にすることができる。これにより、大型の鋳物(例えば、タービンの車室)を製造するための鋳型とした場合でも、鋳型の作製を簡単にすることができる。木型を使用して鋳型を製造する場合の鋳型固化温度は、100℃以上300℃以下の温度であることが好ましい。例えば、100℃以上300℃以下の鋳型固化温度を4時間維持することで、砂型を固化させることで、所望の強度の鋳型を得ることができる。なお、鋳型製造用型は、金属製の金型あるいはセラミック製のセラミック型としてもよい。また、セラミック型や金型を使用する場合は、混錬物の乾燥時に木型の場合よりも高温まで、例えば200℃程度まで昇温させることができ、乾燥、固化の工程をより短時間で実行することができる。   As in the present embodiment, when the mold manufacturing mold is made of a wooden mold, the weight of the mold manufacturing mold can be reduced lightly and inexpensively. Thereby, even when it is set as the casting_mold | template for manufacturing a large sized casting (for example, turbine casing), manufacture of a casting_mold | template can be simplified. The mold solidification temperature in the case of producing a mold using a wooden mold is preferably a temperature of 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. For example, a mold having a desired strength can be obtained by solidifying a sand mold by maintaining a mold solidification temperature of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less for 4 hours. The mold manufacturing mold may be a metal mold or a ceramic ceramic mold. In addition, when using a ceramic mold or a mold, the temperature of the kneaded product can be raised to a higher temperature than that of the wooden mold, for example, about 200 ° C., and the drying and solidification steps can be performed in a shorter time. Can be executed.

ここで、鋳型は、鋳込み前の圧縮強度を、20kgf/cm以上とすることが好ましい。これにより、木型を取り外す際の鋳型の型崩れ等を好適に抑制することができる。また、鋳型は、鋳込み後の圧縮強度を、30kgf/cm以下、より好ましくは10kgf/cm以下とすることが好ましい。これにより、鋳物を取り出す際、鋳型を再生する際に鋳型を破砕又は粉砕しやすくすることができる。鋳型は、上述したように珪酸ナトリウムとρ−アルミナとを組み合わせたバインダを用いることで、上記性能を満足する鋳型を製造することができる。 Here, the mold preferably has a compressive strength before casting of 20 kgf / cm 2 or more. As a result, it is possible to suitably suppress the deformation of the mold when removing the wooden pattern. Further, it is preferable that the mold has a compressive strength after casting of 30 kgf / cm 2 or less, more preferably 10 kgf / cm 2 or less. Thereby, when taking out the casting, the mold can be easily crushed or pulverized when the mold is regenerated. As described above, by using a binder in which sodium silicate and ρ-alumina are combined as described above, a mold that satisfies the above performance can be manufactured.

<試験例>
以下、試験例を用いて、本実施形態の鋳型製造方法、鋳型及び鋳造方法について説明する。以下の試験例においては、鋳物砂としてムライト砂を用い、ムライト砂にバインダを添加して混練物を作製し、φ50mmで高さが50mmの木型に作製した混錬物を充填し圧密した後、120℃の乾燥機に4時間入れて乾燥固化させ、その後木型を外すことで鋳型を製造した。製造した鋳型の圧縮強度を、120℃強制乾燥後の圧縮強度として計測した。その後、鋳型を1200℃で1時間、熱処理した後の鋳型の圧縮強度を1200℃熱処理後の圧縮強度として測定した。ここで、鋳型の圧縮強度は、圧縮試験機により測定した。計測した120℃強制乾燥後の圧縮強度が、鋳込み前の鋳型の圧縮強度とみなすことができ、1200℃熱処理後の圧縮強度が鋳込み後の鋳型の圧縮強度とみなすことができる。以上のような製造方法及び計測方法を用いて、バインダとして用いる材料、分量を種々に変更して、試験を行った。
<Test example>
Hereinafter, the mold manufacturing method, the mold, and the casting method of this embodiment will be described using test examples. In the following test examples, mullite sand was used as foundry sand, a binder was added to mullite sand to prepare a kneaded product, and after filling and compacting a kneaded product prepared in a wooden mold of φ50 mm and height of 50 mm The mold was produced by placing in a dryer at 120 ° C. for 4 hours to dry and solidify, and then removing the wooden mold. The compression strength of the manufactured mold was measured as the compression strength after forced drying at 120 ° C. Thereafter, the compression strength of the mold after heat treatment at 1200 ° C. for 1 hour was measured as the compression strength after heat treatment at 1200 ° C. Here, the compression strength of the mold was measured by a compression tester. The measured compressive strength after forced drying at 120 ° C. can be regarded as the compressive strength of the mold before casting, and the compressive strength after heat treatment at 1200 ° C. can be regarded as the compressive strength of the mold after casting. Using the manufacturing method and the measuring method as described above, the material and amount used as the binder were variously changed and the test was performed.

(試験例1)
試験例1は、ムライト砂に、珪酸ナトリウム(水50重量%の水溶液)を添加して混合を行い、次にρ−アルミナを添加して、更に混合を行い、混練物を作製し、当該混錬物で鋳型を製造した。つまり、試験例1は、珪酸ナトリウムとρ−アルミナとの組み合わせをバインダとして用いた。また、試験例1は、ムライト砂に対する珪酸ナトリウムの添加量を0.6重量%とし、ρ−アルミナの添加量を0.5重量%とした。また比較例1として、ムライト砂に珪酸ナトリウムのみを添加した混錬物を作製し、鋳型を作製した。比較例1の混錬物は、ムライト砂に対する珪酸ナトリウムの添加量を0.6重量%とした。
(Test Example 1)
In Test Example 1, sodium silicate (50% by weight aqueous solution) was added to mullite sand and mixed, then ρ-alumina was added and further mixed to prepare a kneaded mixture. Molds were made with smelt. That is, in Test Example 1, a combination of sodium silicate and ρ-alumina was used as the binder. In Test Example 1, the amount of sodium silicate added to mullite sand was 0.6% by weight, and the amount of ρ-alumina added was 0.5% by weight. Further, as Comparative Example 1, a kneaded material in which only sodium silicate was added to mullite sand was produced, and a mold was produced. In the kneaded material of Comparative Example 1, the amount of sodium silicate added to mullite sand was 0.6% by weight.

計測結果を図9に示す。図9に示すように、試験例1は、120℃強制乾燥後の圧縮強度は50kgf/cmであり、1200℃熱処理後の圧縮強度は27kgf/cmであった。このように、試験例1は、120℃強制乾燥後の圧縮強度が20kgf/cm以上となり、1200℃熱処理後の圧縮強度が30kgf/cm以下となる。これにより、鋳込み前の鋳型の圧縮強度を高くし、かつ、鋳込み後の鋳型の圧縮強度を低くすることができ、鋳型としての強度を維持しつつ、鋳型製造後のハンドリング性を高くすることができる。これに対して、比較例1は、120℃強制乾燥後の圧縮強度は72kgf/cmであり、1200℃熱処理後の圧縮強度は93kgf/cmであった。このため、鋳型製造後に鋳型砂を再生処理する際のハンドリング性が低くなる。 The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 9, in Test Example 1, the compressive strength after forced drying at 120 ° C. was 50 kgf / cm 2 , and the compressive strength after heat treatment at 1200 ° C. was 27 kgf / cm 2 . Thus, in Test Example 1, the compressive strength after 120 ° C. forced drying becomes 20 kgf / cm 2 or more, and the compressive strength after 1200 ° C. heat treatment becomes 30 kgf / cm 2 or less. Thereby, it is possible to increase the compressive strength of the mold before casting and to lower the compressive strength of the mold after casting, and to improve the handling property after mold manufacture while maintaining the strength as a mold. it can. In contrast, in Comparative Example 1, the compressive strength after forced drying at 120 ° C. was 72 kgf / cm 2 , and the compressive strength after heat treatment at 1200 ° C. was 93 kgf / cm 2 . For this reason, the handling property at the time of reprocessing the mold sand after the mold production is lowered.

また、ρ−アルミナを添加していない比較例1は、乾燥状態が十分でなく、型崩れによりハンドリング性が悪かった。一方、試験例1は、珪酸ナトリウムの一部の凝集により、固化が促進された。   Moreover, the comparative example 1 which did not add (rho) -alumina was not enough dry state, and its handleability was bad by shape loss. On the other hand, in Test Example 1, solidification was promoted by a part of the aggregation of sodium silicate.

(試験例2)
試験例1と同様のムライト砂に、水酸化ナトリウム0.1重量%(水10重量%の水溶液)、試験例1と同様の珪酸ナトリウム0.6重量%(水50重量%の水溶液)を添加して混合を行い、更に試験例1と同様のρ−アルミナを添加して混練を行い、混練物を作製した。つまり、試験例2は、水酸化ナトリウムを含む系について珪酸ナトリウムとρ−アルミナとの組み合わせをバインダとして用いた。また比較例2として、ムライト砂に珪酸ナトリウムと水酸化ナトリウムのみを添加した混錬物を作製し、鋳型を作製した。比較例2の混錬物は、ムライト砂に対する珪酸ナトリウムの添加量を0.6重量%、水酸化ナトリウムの添加量を0.1重量%とした。
(Test Example 2)
0.1% by weight of sodium hydroxide (10% by weight aqueous solution) and 0.6% by weight sodium silicate (50% by weight aqueous solution) as in Test Example 1 were added to the same mullite sand as in Test Example 1. Then, the same ρ-alumina as in Test Example 1 was added and kneaded to prepare a kneaded product. That is, Test Example 2 used a combination of sodium silicate and ρ-alumina as a binder for a system containing sodium hydroxide. Further, as Comparative Example 2, a kneaded material obtained by adding only sodium silicate and sodium hydroxide to mullite sand was produced, and a mold was produced. In the kneaded material of Comparative Example 2, the amount of sodium silicate added to mullite sand was 0.6% by weight, and the amount of sodium hydroxide added was 0.1% by weight.

計測結果を図10に示す。図10に示すように、試験例2は、120℃強制乾燥後の圧縮強度は52kgf/cmであり、1200℃熱処理後の圧縮強度は28kgf/cmであった。 The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 10, in Test Example 2, the compressive strength after forced drying at 120 ° C. was 52 kgf / cm 2 , and the compressive strength after heat treatment at 1200 ° C. was 28 kgf / cm 2 .

このように、試験例2は、120℃強制乾燥後の圧縮強度を20kgf/cm以上とし、1200℃熱処理後の圧縮強度を30kgf/cm近傍に抑えることができる。これにより、鋳込み前の鋳型の圧縮強度を高くし、かつ、鋳込み後の鋳型の圧縮強度を低くすることができ、鋳型としての強度を維持しつつ、鋳型製造後のハンドリング性を高くすることができる。 Thus, in Test Example 2, the compressive strength after 120 ° C. forced drying can be 20 kgf / cm 2 or more, and the compressive strength after 1200 ° C. heat treatment can be suppressed to around 30 kgf / cm 2 . Thereby, it is possible to increase the compressive strength of the mold before casting and to lower the compressive strength of the mold after casting, and to improve the handling property after mold manufacture while maintaining the strength as a mold. it can.

これに対して、比較例2は、120℃強制乾燥後の圧縮強度が76kgf/cmであり、1200℃熱処理後の圧縮強度が96kgf/cmであった。このため、鋳型製造後に鋳型砂を再生処理する際のハンドリング性が低くなる。 In contrast, in Comparative Example 2, the compressive strength after forced drying at 120 ° C. was 76 kgf / cm 2 , and the compressive strength after heat treatment at 1200 ° C. was 96 kgf / cm 2 . For this reason, the handling property at the time of reprocessing the mold sand after the mold production is lowered.

また、ρ−アルミナを添加していない比較例2は、乾燥状態が十分でなく、型崩れによりハンドリング性が悪かった。一方、試験例2は、珪酸ナトリウムの一部の凝集により、固化が促進された。   Moreover, the comparative example 2 which has not added (rho) -alumina was not dry enough, and handling property was bad by shape loss. On the other hand, in Test Example 2, solidification was promoted due to partial aggregation of sodium silicate.

(試験例3)
試験例1と同様のムライト砂に対し、珪酸ナトリウムの量を変化させ、ρ−アルミナの添加量を0.5重量%に固定して、各種混錬物サンプルを作製し、これらを使用して作製した鋳型の圧縮強度を試験例1と同様に測定した。
(Test Example 3)
For the same mullite sand as in Test Example 1, the amount of sodium silicate was changed, and the addition amount of ρ-alumina was fixed to 0.5% by weight to prepare various kneaded samples, and these were used. The compression strength of the produced mold was measured in the same manner as in Test Example 1.

計測結果を図11に示す。図11に示すように、120℃強制乾燥後の圧縮強度、1200℃熱処理後の圧縮強度ともに、珪酸ナトリウム添加量の増加に従い増加した。   The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 11, both the compressive strength after forced drying at 120 ° C. and the compressive strength after heat treatment at 1200 ° C. increased as the amount of sodium silicate added increased.

図11に示されるデータから、ρ−アルミナの添加量が0.5重量%の系においてはムライト砂に対する珪酸ナトリウムの添加量は、0.2〜0.6重量%程度が好ましいといえる。この範囲において120℃強制乾燥後の圧縮強度が20kgf/cm以上となり、1200℃熱処理後の圧縮強度が30kgf/cm以下となる。したがって、鋳込み前の鋳型の圧縮強度を高くし、かつ、鋳込み後の鋳型の圧縮強度を低くすることができ、鋳型としての強度を維持しつつ、鋳型製造後のハンドリング性を高くすることができる。 From the data shown in FIG. 11, it can be said that the addition amount of sodium silicate to mullite sand is preferably about 0.2 to 0.6% by weight in a system in which the addition amount of ρ-alumina is 0.5% by weight. In this range, the compressive strength after 120 ° C. forced drying becomes 20 kgf / cm 2 or more, and the compressive strength after 1200 ° C. heat treatment becomes 30 kgf / cm 2 or less. Therefore, the compressive strength of the mold before casting can be increased, and the compressive strength of the mold after casting can be decreased, and the handling properties after manufacturing the mold can be increased while maintaining the strength as a mold. .

(試験例4)
試験例1と同様のムライト砂に対し、珪酸ナトリウムの添加量を0.5重量%に固定し、ρ−アルミナの添加量を変化させて、各種混錬物サンプルを作製し、各場合の圧縮強度を試験例1と同様に測定した。
(Test Example 4)
For the same mullite sand as in Test Example 1, the amount of sodium silicate was fixed at 0.5% by weight, and the amount of rho-alumina was changed to prepare various kneaded samples. The strength was measured in the same manner as in Test Example 1.

計測結果を図12に示す。図12に示すように、珪酸ナトリウムの添加量が0.5重量%の系においてはムライト砂に対するρ−アルミナの添加量は、0.5〜1.0重量%程度が好ましいといえる。この範囲において120℃強制乾燥後の圧縮強度が20kgf/cm以上となり、1200℃熱処理後の圧縮強度が30kgf/cm以下となる。したがって、鋳込み前の鋳型の圧縮強度を高くし、かつ、鋳込み後の鋳型の圧縮強度を低くすることができ、鋳型としての強度を維持しつつ、鋳型製造後のハンドリング性を高くすることができる。 The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 12, in the system in which the amount of sodium silicate added is 0.5% by weight, the amount of ρ-alumina added to mullite sand is preferably about 0.5 to 1.0% by weight. In this range, the compressive strength after 120 ° C. forced drying becomes 20 kgf / cm 2 or more, and the compressive strength after 1200 ° C. heat treatment becomes 30 kgf / cm 2 or less. Therefore, the compressive strength of the mold before casting can be increased, and the compressive strength of the mold after casting can be decreased, and the handling properties after manufacturing the mold can be increased while maintaining the strength as a mold. .

10 鋳型
12 上鋳型
14 下鋳型
16 空間
20 湯口
22 空気穴
24 下面
26 上面
30 鋳物砂
32 バインダ
34 第1連結体
36 第2連結体
50 設置面
52、70 木型
54、72 木型本体
56、74 枠部
60、80 混錬物
90 溶融金属
92 金属
94 鋳物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mold 12 Upper mold 14 Lower mold 16 Space 20 Pouring gate 22 Air hole 24 Lower surface 26 Upper surface 30 Foundry sand 32 Binder 34 1st connection body 36 2nd connection body 50 Installation surface 52, 70 Wood type 54, 72 Wood main body 56, 74 Frame 60, 80 Kneaded product 90 Molten metal 92 Metal 94 Casting

Claims (8)

鋳物の製造に用いる鋳型製造方法であって、
鋳物砂に、珪酸ナトリウムとρ−アルミナとを添加し混合して混錬物を作製する混錬工程と、
鋳型の外形形状に沿った形状の鋳型製造用型を作製し、設置する鋳型製造用型設置工程と、
前記混錬物を前記鋳型製造用型に充填し圧密する充填工程と、
前記鋳型製造用型内に充填され圧密された前記混錬物を固化する固化工程と、
乾燥固化された前記混錬物から前記鋳型製造用型を取り除く除去工程と、を有することを特徴とする鋳型製造方法。
A mold manufacturing method used for manufacturing a casting,
A kneading step in which sodium silicate and ρ-alumina are added to the foundry sand and mixed to produce a kneaded product;
A mold manufacturing mold installation step for producing and installing a mold manufacturing mold having a shape along the outer shape of the mold; and
A filling step of filling the kneaded product into the mold for producing the mold and compacting the mold,
A solidification step of solidifying the kneaded product filled and consolidated in the mold for mold production;
And a removing step of removing the mold for producing the mold from the dried and solidified kneaded product.
前記混錬工程は、前記鋳物砂に対する前記珪酸ナトリウムの添加量が0.2重量%以上0.6重量%以下であり、前記鋳物砂に対する前記ρ−アルミナの添加量が0.5重量%以上1.0重量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の鋳型製造方法。   In the kneading step, the amount of sodium silicate added to the foundry sand is 0.2 wt% or more and 0.6 wt% or less, and the amount of ρ-alumina added to the foundry sand is 0.5 wt% or more. The mold production method according to claim 1, wherein the mold production is 1.0% by weight or less. 前記混錬工程は、前記鋳物砂に水酸化ナトリウムを更に添加し混合することを特徴とする請求項1又は2に記載の鋳型製造方法。   3. The mold manufacturing method according to claim 1, wherein in the kneading step, sodium hydroxide is further added to and mixed with the foundry sand. 前記鋳物砂は、ムライト砂であることを特徴とする請求項1又は2に記載の鋳型製造方法。   The mold manufacturing method according to claim 1, wherein the foundry sand is mullite sand. 前記固化工程は、前記混錬物を100℃以上300℃以下に加熱しつつ乾燥させて、固化させることを特徴とする請求項1又は2に記載の鋳型製造方法。   3. The mold manufacturing method according to claim 1, wherein in the solidifying step, the kneaded product is dried while being heated to 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower to be solidified. 請求項1から5のいずれか一項に記載の鋳型製造方法で製造されたことを特徴とする鋳型。   A mold manufactured by the mold manufacturing method according to any one of claims 1 to 5. 請求項1から5のいずれか一項に記載の鋳型製造方法で鋳型を製造する工程と、
前記鋳型に溶融金属を注入する注入工程と、
前記鋳型に注入した金属を凝固させる金属凝固工程と、
凝固した前記金属を前記鋳型から取り出す取出工程と、を有することを特徴とする鋳造方法。
A step of producing a mold by the method of producing a mold according to any one of claims 1 to 5,
An injection step of injecting molten metal into the mold;
A metal solidification step for solidifying the metal injected into the mold;
And a step of taking out the solidified metal from the mold.
前記注入工程は、前記溶融金属を1200℃以上として、前記鋳型に注入することを特徴とする請求項7に記載の鋳造方法。   The casting method according to claim 7, wherein in the injection step, the molten metal is injected into the mold at a temperature of 1200 ° C. or higher.
JP2013027169A 2013-02-14 2013-02-14 Cast production method, cast and casting method Pending JP2014155941A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013027169A JP2014155941A (en) 2013-02-14 2013-02-14 Cast production method, cast and casting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013027169A JP2014155941A (en) 2013-02-14 2013-02-14 Cast production method, cast and casting method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014155941A true JP2014155941A (en) 2014-08-28

Family

ID=51577197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013027169A Pending JP2014155941A (en) 2013-02-14 2013-02-14 Cast production method, cast and casting method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014155941A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104550760A (en) * 2014-12-31 2015-04-29 北京钢研高纳科技股份有限公司 Soluble core repairing method
JPWO2016158540A1 (en) * 2015-03-27 2018-02-08 出光興産株式会社 Organic electroluminescence device, electronic device, and compound

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104550760A (en) * 2014-12-31 2015-04-29 北京钢研高纳科技股份有限公司 Soluble core repairing method
JPWO2016158540A1 (en) * 2015-03-27 2018-02-08 出光興産株式会社 Organic electroluminescence device, electronic device, and compound

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5249447B1 (en) Foundry sand for 3D laminate molding
CN102489670B (en) Ceramic core for molding of support plate and preparation method thereof
CN108658566A (en) A kind of preparation method of the environmentally friendly water-glass sand proximate matter material of zirconia-corundum refractory brick production
WO2017141337A1 (en) Granular material, mold formed by three-dimensional additive manufacturing, process for producing mold by three-dimensional additive manufacturing, and device for producing mold by three-dimensional additive manufacturing
CN102351519A (en) Cast ceramic core and preparation method thereof
WO2014192820A1 (en) Core for precision casting, production method therefor, and mold for precision casting
JP2014155941A (en) Cast production method, cast and casting method
CN103286273A (en) Making method of ceramic core for molding of casing annular casting hollow support plate
JP2014155942A (en) Cast production method, cast and casting method
CN103231021A (en) Alumina-based ceramic core and preparation method thereof
US20160114384A1 (en) Precision-casting core, precision-casting core manufacturing method, and precision-casting mold
JP2014161891A (en) Cast manufacturing method, cast, and casting method
JP2014155940A (en) Cast production method, cast and casting method
Deore et al. A study of core and its types for casting process
CN109534766A (en) A kind of environment-friendly type fused cast refractories riser head heat-preserving coverture and preparation method thereof
JP4485343B2 (en) Method and apparatus for forming water-soluble core
JP5159330B2 (en) Sand mold for centrifugal casting mold and method for producing rolling roll
CN107755623A (en) Automobile clutch pressure plate casting method
JP2014018851A (en) Method of producing core and core
CN103073319B (en) Alumina-based ceramic core for support plate forming
KR101761047B1 (en) Core for precision casting, production method therefor, and mold for precision casting
US20180029106A1 (en) Process for the production of cores of silica for components of aeronautical and industrial turbines
JP2014231081A (en) Core for precision casting, production method therefor, and mold for precision casting
CN106312042A (en) Novel casting technology
JP2013087307A (en) Manufacturing method of metal-ceramic composite material and metal-ceramic composite material