JP2016209920A - 鋳物用砂型製造用組成物、鋳物用砂型の製造方法、及び鋳物用砂型 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋳物砂と水ガラスとを含み、下記で定義する圧縮率Sの値が25%以上であることを特徴とする鋳物用砂型製造用組成物。150グラムの前記鋳物用砂型製造用組成物を中空円筒状容器に入れ、側面に振動を与える。次に、前記中空円筒状容器の底面から、前記鋳物用砂型製造用組成物の表面までの高さを3箇所で測定し、その平均値をHbとする。次に、試験片搗き固め機を用い、前記鋳物用砂型製造用組成物の表面を搗き固める。次に、前記中空円筒状容器の底面から、前記鋳物用砂型製造用組成物の表面までの高さを3箇所で測定し、その平均値をHaとする。圧縮率Sを以下の式(1)により算出する。式(1) S=((Hb−Ha)/Hb)×100。
【選択図】図1
Description
鋳物砂と水ガラスとを含み、下記で定義する圧縮率Sの値が25%以上であることを特徴とする。
本発明の鋳物用砂型製造用組成物を用いれば、崩壊性が良好な鋳物用砂型を製造することができる。
本発明の鋳物用砂型は、上述した鋳物用砂型製造用組成物を用いて製造されたものである。本発明の鋳物用砂型は崩壊性が良好である。
本発明で用いる鋳物砂としては、例えば、合成ムライト砂、アルミナ系耐熱性セラミックス粒子等の人工砂を挙げることができる。人工砂の平均粒径は、50〜300μmの範囲が好ましい。この範囲内である場合、鋳物用砂型の成型性が一層向上する。
圧縮率Sは、鋳物砂と水ガラスとを混合してからの時間Tに依存して変化する。一般的には、時間Tが長くなるほど、圧縮率Sは小さくなる。よって、時間Tを長くする、あるいは短くすることにより、圧縮率Sを調整することができる。
(実施例1)
1.鋳物用砂型製造用組成物K1の製造
以下の成分を混合することで、鋳物用砂型製造用組成物K1を製造した。
水ガラス(富士化学株式会社製、1号珪酸ソーダ(モル比は2.1、シリカ濃度は28.21重量%)):2重量部
多孔質シリカ(富士シリシア株式会社製、MB4B):1重量部
2.鋳物用砂型の製造
上記のように製造した鋳物用砂型製造用組成物K1を、図2に示す木型に手篭めで充填し、15分間放置した。次に、木型から内容物を抜型して鋳物用砂型(中子)を得た。
3.圧縮率Sの計測
鋳物用砂型製造用組成物K1について、時間T1a〜T1hの時点での圧縮率Sをそれぞれ計測した。なお、時間Tの時点での圧縮率Sとは、時間Tの時点で中空円筒状容器に鋳物用砂型製造用組成物を入れ、上述した方法で測定した圧縮率Sを意味する。
製造条件1a〜1hのそれぞれについて、木型から抜型した鋳物用砂型を観察し、鋳物用砂型の成形性を評価した。評価は以下の基準に基づき行った。
B:脱型された鋳物用砂型に全く損傷はないが、強度がやや不足している。
C:脱型された鋳物用砂型に軽度の損傷が見られる。
成形性の評価結果を上記表1に示す。表1に示されているように、圧縮率Sの値が25%以上であれば、成形性が良好であった。また、本実施例で製造した鋳物用砂型は、使用時に有害なガスを発生しにくい。また、本実施例で製造した鋳物用砂型は崩壊性において優れている。
(実施例2)
1.K2の製造
以下の成分を混合することで、鋳物用砂型製造用組成物K2を製造した。
水ガラス(富士化学株式会社製、1号珪酸ソーダ(モル比は2.1、シリカ濃度は28.21重量%)):2重量部
多孔質シリカ(富士シリシア株式会社製、BW−80):1重量部
2.鋳物用砂型の製造
上記のように製造した鋳物用砂型製造用組成物K2を、図2に示す木型に手篭めで充填し、15分間放置した。次に、木型から内容物を抜型して鋳物用砂型(中子)を得た。
3.圧縮率Sの計測
鋳物用砂型製造用組成物K2について、時間T2a〜T2dの時点での圧縮率Sをそれぞれ計測した。時間T2a〜T2dの時点での圧縮率Sは、それぞれ、製造条件2a〜2dにおいて鋳物用砂型製造用組成物を木型に充填した時点(成形の時点)での圧縮率Sである。圧縮率Sの計測結果を表2に示す。また、表2には、圧縮率Sの算出に用いたHb、Haを併せて示す。
製造条件2a〜2dのそれぞれについて、前記実施例1と同様に、鋳物用砂型の成形性を評価した。成形性の評価結果を上記表2に示す。表2に示されているように、圧縮率Sの値が25%以上であれば、成形性が良好であった。また、本実施例で製造した鋳物用砂型は、使用時に有害なガスを発生しにくい。また、本実施例で製造した鋳物用砂型は崩壊性において優れている。
(実施例3)
1.鋳物用砂型製造用組成物K3の製造
以下の成分を混合することで、鋳物用砂型製造用組成物K3を製造した。
水ガラス(富士化学株式会社製、1号珪酸ソーダ(モル比は2.1、シリカ濃度は28.21重量%)):2重量部
多孔質シリカ(富士シリシア株式会社製、MB4B):1重量部
2.鋳物用砂型の製造
上記のように製造した鋳物用砂型製造用組成物K3を、図2に示す木型に手篭めで充填し、15分間放置した。次に、木型から内容物を抜型して鋳物用砂型(中子)を得た。
3.圧縮率Sの計測
鋳物用砂型製造用組成物K3について、時間T3a〜T3dの時点での圧縮率Sをそれぞれ計測した。時間T3a〜T3dの時点での圧縮率Sは、それぞれ、製造条件3a〜3dにおいて鋳物用砂型製造用組成物を木型に充填した時点(成形の時点)での圧縮率Sである。圧縮率Sの計測結果を表3に示す。また、表3には、圧縮率Sの算出に用いたHb、Haを併せて示す。
製造条件3a〜3dのそれぞれについて、前記実施例1と同様に、鋳物用砂型の成形性を評価した。成形性の評価結果を上記表3に示す。表3に示されているように、圧縮率Sの値が25%以上であれば、成形性が良好であった。また、本実施例で製造した鋳物用砂型は、使用時に有害なガスを発生しにくい。また、本実施例で製造した鋳物用砂型は崩壊性において優れている。
(実施例4)
1.鋳物用砂型製造用組成物K4の製造
以下の成分を混合することで、鋳物用砂型製造用組成物K4を製造した。
水ガラス(富士化学株式会社製、1号珪酸ソーダ(モル比は2.1、シリカ濃度は28.21重量%)):2.98重量部
多孔質シリカ(富士シリシア株式会社製、MB4B):1重量部
2.鋳物用砂型の製造
上記のように製造した鋳物用砂型製造用組成物K4を、図2に示す木型に手篭めで充填し、15分間放置した。次に、木型から内容物を抜型して鋳物用砂型(中子)を得た。
3.圧縮率Sの計測
鋳物用砂型製造用組成物K4について、時間T4a〜T4dの時点での圧縮率Sをそれぞれ計測した。時間T4a〜T4dの時点での圧縮率Sは、それぞれ、製造条件4a〜4dにおいて鋳物用砂型製造用組成物を木型に充填した時点(成形の時点)での圧縮率Sである。圧縮率Sの計測結果を表4に示す。また、表4には、圧縮率Sの算出に用いたHb、Haを併せて示す。
製造条件4a〜4dのそれぞれについて、前記実施例1と同様に、鋳物用砂型の成形性を評価した。成形性の評価結果を上記表4に示す。表4に示されているように、圧縮率Sの値が25%以上であれば、成形性が良好であった。また、本実施例で製造した鋳物用砂型は、使用時に有害なガスを発生しにくい。また、本実施例で製造した鋳物用砂型は崩壊性において優れている。
(実施例5)
1.アルミ鋳造試験後の中子の崩壊性評価
前記実施例1における製造条件1b、前記実施例2における製造条件2b、前記実施例3における製造条件3b、及び前記実施例4における製造条件4bで製造した鋳物用砂型(中子)について、以下のようにして崩壊性を評価した。
その結果、前記実施例1における製造条件1b、前記実施例2における製造条件2b、前記実施例3における製造条件3b、及び前記実施例4における製造条件4bで製造した鋳物用砂型は、いずれも崩壊率が顕著に高く、95%以上であった。この高い崩壊率は、機械的装置による型ばらしを要することなく実現された。
各鋳物用砂型が高い崩壊性を示す理由は以下のように推測される。図4aに示す走査電子顕微鏡画像は、前記実施例1における製造条件1bで製造した鋳物用砂型を120℃で焼成した焼成物を観察した画像である。この画像中に、鋳物砂の粒子間を連結する架橋体が認められる。
図5は、図4a、図4bに示す架橋体の加熱に伴う変化を模式的に表したものある。鋳物砂の粒子間を連結する架橋体の長さ(L)は、鋳物用砂型の成型直後から300℃位までの状態(図5a)と比較すると、より高温では顕著に伸張すると同時に、円殻の厚さ(N)が約0.2μmと極めて薄くなることが分かった(図5b)。この熱履歴による架橋体の構造変化、すなわち円筒状架橋体の伸長且つ薄層化によって、粒子間の結合は脆弱化して高い崩壊性が発現すると考えられる。
例えば、無機砂型造型用鋳物砂K1〜K4は、3次元積層造型砂型用の材料とすることができる。
Claims (6)
- 鋳物砂と水ガラスとを含み、下記で定義する圧縮率Sの値が25%以上であることを特徴とする鋳物用砂型製造用組成物。
150グラムの前記鋳物用砂型製造用組成物を、内径50mm、縦150mmの中空円筒状容器に入れ、前記鋳物用砂型製造用組成物の表面が均一な高さとなるまで前記中空円筒状容器の側面に振動を与える。次に、前記中空円筒状容器の底面から、前記鋳物用砂型製造用組成物の表面までの高さを3箇所で測定し、その平均値をHbとする。次に、JIS Z 2601に記載された試験片搗き固め機を用い、搗固め重錘重量は6.5Kg、搗固め重錘落下距離は50mm、搗固め回数は3回という条件で、前記鋳物用砂型製造用組成物の表面を搗き固める。次に、前記中空円筒状容器の底面から、前記鋳物用砂型製造用組成物の表面までの高さを3箇所で測定し、その平均値をHaとする。圧縮率Sを以下の式(1)により算出する。
式(1) S=((Hb−Ha)/Hb)×100 - 多孔質材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳物用砂型製造用組成物。
- 前記多孔質材料が多孔質シリカであることを特徴とする請求項2に記載の鋳物用砂型製造用組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の鋳物用砂型製造用組成物を用いて成形することを特徴とする鋳物用砂型の製造方法。
- 前記成形は、前記鋳物用砂型製造用組成物を型に充填し、抜型する工程であることを特徴とする請求項4に記載の鋳物用砂型の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の鋳物用砂型製造用組成物を用いて製造された鋳物用砂型。
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