JP2017018980A

JP2017018980A - 鋳造方法，それに用いる鋳型および改修ドレン

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Publication number: JP2017018980A
Application number: JP2015138206A
Authority: JP
Inventors: 英昭庄司; Hideaki Shoji
Original assignee: Shoji Gokin Chuzosho kk; YAMASO KK
Current assignee: Shoji Gokin Chuzosho kk; YAMASO KK
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2035-07-10
Also published as: JP6509059B2

Abstract

【課題】薄板状や細線状の形状を含む構造物を鋳造により容易に製造することを目的とする。【解決手段】最適化されたコルク粉を主成分とする滑剤２０を鋳型７のキャビティ面に塗布し、鋳型７のキャビティの端部にエア抜き１７を設け、鋳型温度を適切に調整しながら鋳造することにより、容易に薄板状や細線状の形状を含む構造物を鋳造することができる。【選択図】図９

Description

薄状部を含む鉛鋳造品の鋳造方法，鋳型およびこの方法で鋳造された改修ドレンに関する。

薄板状の形状を含む鉛製の製品は種々存在する。例えば、劣化した排水ドレンの改修に用いる改修ドレンがある。
図１４を用いて従来の改修ドレンについて説明する。

図１４は従来の改修ドレンの構成を示す斜視図である。
図１４に示すように、従来の改修ドレン２２は鉛製であって、円筒部２３と、円筒部２３の一方の端部の周囲に形成される薄板状のツバ部２４とからなる。薄板状のツバ部２４は円形の穴が打ち抜かれており、円筒部２３はその先端が穴の周囲に沿うように薄板状のツバ部２４に溶接部２５で溶接される。改修ドレン２２は、例えば円筒部２３を水平方向に向けた状態で使用される。円筒部２３は排水ドレンとなり、薄板状のツバ部２４は壁または床に埋設されて円筒部２３を壁や床に固定する。薄板状のツバ部２４は、排水ドレンの位置に応じて、壁や床に沿うように折り曲げて用いられる。

特開２００７−２４７２９５号公報

しかしながら、従来の鉛製の改修ドレン２２は、円筒部２３を薄板状のツバ部２４に溶接により接合していたため、円筒部２３の近傍で薄板状のツバ部２４を折り曲げることが困難であった。すなわち、溶接による接合部２５は肉厚となり、その部分で折り曲げることが困難である。また、溶接部２５で折り曲げると溶接部２５にクラック等の不具合が生じやすい。特に排水ドレンは壁面の床近くに設けられることが多く、ツバ部２４を鉛直方向の壁面と水平方向の床との両方に沿わせるように施工されることから、円筒部２３の近傍で薄板状のツバ部２４を折り曲げる必要性は高い。そのため、円筒部２３と薄板状のツバ部２４とを溶接により接合せず、鋳造により改修ドレンを製造することが求められている。しかし、薄板状でしかも面積の広いツバ部２４と円筒部２３とを一体に形成された改修ドレンのような薄状部を含む物を鋳造で製造することは困難であった。また、改修ドレンに例示されるような薄板状や細線状の薄状部を含む物を鋳造で製造することが求められることがあるが、鋳造で製造することは困難であった。

上記問題点を解決するために、改修ドレンに例示されるような、薄板状や細線状の薄状部を含む構造物を鋳造により容易に製造することを目的とする。

上記目的を達成するために、鋳造方法は、溶湯流路の終端部にエア抜きを備える鋳型を用いて薄状部を含む鉛製の鋳物を鋳造する方法であって、前記鋳型のキャビティ面にあらかじめ滑剤が塗布されており、前記鋳型を型締めする工程と、前記鋳型のキャビティ温度を１７５℃以上１８５℃以下に保持した状態でゲート口から前記溶湯流路に溶融した鉛を注入する工程と、型開きして前記鋳物を取り出す工程とを有し、前記滑剤は、コルク粉とニカワとを含むことを特徴とする。

また、改修ドレンは、前記鋳造方法で鋳造したことを特徴とする。
また、鋳型は、筒部および薄板状のツバ部からなる改修ドレンの鋳造に用いる鋳型であって、下鋳型および上鋳型からなり、前記下鋳型は、前記ツバ部の形成領域を形成する窪み部と、前記筒部の内径面を形成する突出部と、前記窪み部の周囲の前記上鋳型との合わせ面の少なくとも一部に深さが０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下のエア抜き部と、第１のヒータとを有し、前記上鋳型は前記突出部を囲んで前記筒部の形成領域を形成し、前記ツバ部の上面を形成する下面と、前記形成領域の上部に設けられるゲート口と、前記ゲート口に溶湯を供給する湯溜りと第２のヒータとを有し、前記滑剤は、コルク粉とニカワとを含むことを特徴とする。

以上のように、コルク粉を主成分とする最適化された滑剤を鋳型のキャビティ面に塗布し、鋳型のキャビティの端部にエア抜きを設け、鋳型温度を適切に調整しながら鋳造することにより、容易に薄板状や細線状の薄状形状を含む構造物を鋳造することができる。

改修ドレンの構成を例示する斜視図改修ドレンの構成を例示する図改修ドレンの構成を例示する図改修ドレンの寸法を例示する表を示す図改修ドレンの施工状態を例示する図鋳型の構成を説明する断面図下鋳型の構成を例示する斜視図鋳型の構成を例示する斜視図滑剤が塗布された鋳型の構成を説明する図滑剤の成分表を示す図鋳造方法を示すフロー図鋳造工程における溶湯注入工程を示す断面図鋳造工程における鋳物取り出し工程を示す断面図従来の改修ドレンの構成を示す斜視図

本発明の鋳造方法，鋳型および改修ドレンについて、鉛製の改修ドレンを例に、図１〜図１３を用いて説明する。
図１は改修ドレンの構成を例示する斜視図、図２，図３は改修ドレンの構成を例示する図、図４は改修ドレンの寸法を例示する表を示す図、図５は改修ドレンの施工状態を例示する図、図６は鋳型の構成を説明する断面図、図７は下鋳型の構成を例示する斜視図、図８は鋳型の構成を例示する斜視図、図９は滑剤が塗布された鋳型の構成を説明する図、図１０は滑剤の成分表を示す図、図１１は鋳造方法を示すフロー図、図１２は鋳造工程における溶湯注入工程を示す断面図、図１３は鋳造工程における鋳物取り出し工程を示す断面図である。

まず、本発明の実施の形態の１つである改修ドレンについて、図１〜図５を用いて説明する。
改修ドレン１は鉛製であり、筒部２と薄板状のツバ部３とが一体的に鋳造されている。一体的に鋳造されているため、筒部２とツバ部３との境界部分にはんだによる段差が形成されることがなく、筒部２からツバ部３にかけて同じ肉厚でなめらかに連続している。

改修ドレン１は厚みＨが約１．５ｍｍであり、その精度は＋０−０．２の範囲であることが好ましい。筒部２の外径Ａ，高さＤおよびツバ部３の一辺の長さＷは任意であり、例えば図４に示す寸法とすることができる。また、厚みＨはツバ部３および筒部２の全てにおいて同じ厚みでも良いが、図３に示すように、筒部２の内径に傾斜を設け、筒部２の先端からツバ部３に向かってツバ部３の厚みＨに近づくように厚みを薄くしても良い。これにより、後述するようにゲート口が筒部２の先端部分になるので、溶湯の流入を容易にすることができると共に、鋳物の取り出しの際の抜け勾配を設けることができる。例えば、筒部２の内径に傾斜は、筒部２の中心軸に対して１°程度にすることができる。また、筒部２の肉厚とツバ部３の肉厚を異ならせることもできる。この場合の厚みＨはツバ部３の肉厚を指すとする。また、筒部２とツバ部３との境界部分を曲面にすることが好ましい。これにより、鋳造時に溶湯が容易にツバ部３に流入することができる。例えば、曲面の曲率は半径１０ｍｍ程度とすることができる。また、ツバ部３の形状は正方形でも長方形でも良く、矩形にも限られない。また、外形形状の角部を曲線にしても良い。また、円形や楕円形でも良く、直線と曲線を組み合わせた外形形状にすることもできる。

次に、図５を用いて改修ドレン１の使用態様を説明する。
改修ドレン１は建造物等の排水溝６の修理に用いられる。例えば、ベランダや屋上等の壁４や床５には排水溝６が設けられており、壁４や床５にクラックが生じると水漏れが生じる。この水漏れを修理する際に改修ドレン１を用いる。この際、排水溝６の壁４や床５を削り、改修ドレン１の筒部２を排水溝６に挿入する。そして、壁４や床５に沿うようにツバ部３を折り曲げる。その後、ツバ部３と壁４や床５とが面一になるように壁４や床５を修復する。この時、改修ドレンが樹脂製等であると壁４や床５のコンクリートと親和性が低いが、鉛製であることにより、鉛とコンクリートの親和性が高いので施工が容易になる。

ここで、従来の改修ドレンのように筒部の周囲にはんだが盛られていると、筒部の周囲でツバ部を折り曲げることができない。その場合、壁４と床５との境界近くに排水溝６が形成されていることが一般的であるため、壁４や床５に沿うようにツバ部を折り曲げることができなかった。これに対して改修ドレン１では、筒部２の周囲にはんだが盛られていないため、筒部２とツバ部３との境界部分近傍でもツバ部３を折り曲げることができ、容易に壁４や床５に沿うようにツバ部３を折り曲げることができる。また、鋳造で改修ドレンを製造すると、絞り加工で改修ドレンを製造した場合や筒部２とツバ部３とを溶接して改修ドレンを製造する場合に比べてコストを低減することができる。

次に、図１，図６〜図９を用いて、本発明の実施の形態の１つである鋳型について説明する。
薄板状の形状を含む鋳物、例えば改修ドレン１を鋳造する際に用いる鋳型７は、下鋳型８と上鋳型９から構成される。ここでの説明では、上鋳型９は２つの上鋳型から構成される場合を示し、それ以外にも１または複数の上鋳型で構成することができる。下鋳型８と上鋳型９とを型締めすることにより、改修ドレン１等の鋳物を鋳造するためのキャビティが形成される。以下改修ドレン１の鋳造に用いる鋳型７を例に説明する。改修ドレン１の筒部２は、下鋳型８から突出する突出部１０と複数の上鋳型９とで囲まれる鉛直方向の筒部用キャビティ１１で鋳造される。突出部１０の外径は筒部２の内径に対応する形状である。上鋳型９が型締めされた状態で形成される内径は筒部２の外径に対応する形状である。型締めされた状態の上鋳型９の内径面と突出部１０との距離は筒部２の肉厚に相当する距離である。筒部２の内径に傾斜を設ける場合は突出部１０の外径面に傾斜を設けても良い。筒部２が円筒形の場合は、突出部１０は円柱形状であり、型締めされた状態の上鋳型９の内径面も円柱形状である。また、鋳型７のゲート口１２は上鋳型９の上部、つまり、筒部用キャビティ１１の下鋳型８に対する反対側に設けられる。さらに、ゲート口１２の上部には、鉛からなる溶湯を溜めてゲート口１２に注入する湯溜り１３が形成される。また、上鋳型９の上面にはヒータ１４が設置され、ヒータ１４は少なくとも後述するツバ部用キャビティ１５を加熱し、一定の温度に保持する。溶湯が鉛の場合、保持温度は例えば１７５℃以上１８５度以下とすることができる。ヒータ１４はツバ部用キャビティ１５に対応する位置に複数設けられることが好ましい。また、上鋳型９は下鋳型８に対して開閉可能な構成にすることが好ましい。この場合、上鋳型９を閉じた状態で型締めして鋳造を行い、上鋳型９を開いた状態で鋳物である改修ドレン１を取り出す。

上鋳型９との合わせ面１８となる下鋳型８の上面に下鋳型９は改修ドレン１のツバ部３を形成するための窪み部１６を備える。ツバ部３は、窪み部１６と上鋳型９の下面とで形成される水平方向のツバ部用キャビティ１５で鋳造される。窪み部１６の深さＨは改修ドレン１のツバ部３の厚みＨに対応する。例えば、窪み部１６の深さ＝ツバ部３の厚み＝Ｈは、１．４ｍｍ以上１．６ｍｍ以下であり、好ましくは、１．４８ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下である。筒部用キャビティ１１とツバ部用キャビティ１５とは導通しており、筒部用キャビティ１１とツバ部用キャビティ１５とで改修ドレン１のキャビティとなる。溶湯は鉛直方向の筒部用キャビティ１１を流通し、その後に水平方向のツバ部用キャビティ１５に流入してツバ部用キャビティ１５の端部まで流れる。また、下鋳型８は、窪み部１６の周囲の合わせ面１８の少なくとも一部に、窪み部１６から下鋳型８の端部にいたる溝状のエア抜き部１７を備える。上鋳型９と下鋳型８とを型締めした際には、エア抜き部１７により合わせ面１８に、ツバ部用キャビティ１５から鋳型７の外部にいたる隙間が形成される。溶湯を流通させる際に、エア抜き部１７から溶湯に押し出された空気を抜くことができ、溶湯の流通経路の長く薄いツバ部用キャビティ１５でも、溶湯を容易に流通させることができる。エア抜き部１７の深さｈは、容易に空気が排出されると共に、鉛の溶湯が漏れ出しにくい深さであれば良く、例えば、０．００５ｍｍ以上０．０５５ｍｍ以下であり、好ましくは、０．０２ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下とすることができる。エア抜き部１７の形成領域は任意であるが、下鋳型８の周囲の各片それぞれに設けることが好ましい。また、各片に複数のエア抜き部１７が形成されても良い。さらに、下鋳型８は窪み部１６の下面に沿ってヒータ１９を備える。ヒータ１９は少なくともツバ部用キャビティ１５を加熱し、一定の温度に保持する。保持温度は溶湯が鉛の場合、例えば１７５℃以上１８５度以下とすることができる。ヒータ１４はツバ部用キャビティ１５に対応する位置に複数設けられることが好ましい。

また、図９に示すように、上鋳型９および下鋳型８で構成されるキャビティのキャビティ面には後述の滑剤２０が塗布される。なお、図９では一方の上鋳型９を省略している。滑剤２０は筒部用キャビティ１１のキャビティ面にも塗布されていても良いが、少なくともツバ部用キャビティ１５のキャビティ面に塗布されることが好ましい。ツバ部用キャビティ１５のキャビティ面は、少なくとも窪み部１６の底面と上鋳型９の合わせ面１８とを含む。例えば、滑剤２０の塗布はスプレーガン等で吹き付けることにより行うことができる。このように少なくともツバ部用キャビティ１５のキャビティ面に滑剤２０を塗布することにより、溶湯の流通性が向上し、溶湯の流通経路の長く薄いツバ部用キャビティ１５でも、溶湯を容易に流通させることができる。なお、滑剤２０は、溶湯の温度やヒータ１４およびヒータ１９による加熱により、溶湯の流動性を向上させるものであっても良い。滑剤２０の塗布は鋳造の前にあらかじめ行っておき、所定の回数の鋳造を行うごとに、使用済みの滑剤２０を除去し、再度滑剤２０を塗布してから鋳造を行う。

次に、図１０を用いて滑剤の製造方法の例を説明する。
滑剤は例えば、コルク粉と水とニカワを混合して製造する。ニカワは主にコルク粉のつなぎの役割を担う。その混合比率は任意であるが、重量比率で水：ニカワ：コルク粉＝１０００：１２：３６とすることが好ましい。ここで、コルク粉はミクロンオーダーの粉である。水１０リットル（１００００ｇ）、ニカワ１２０ｇ、コルク粉３６０ｇを混合して滑剤を製造する工程を例に説明する。まず、攪拌容器にニカワを１２０ｇ入れる。次に、ニカワが入った攪拌容器に約３．３リットルの水を投入し、８時間〜２０時間程度保持する。保持後、残りの水約６．７リットルを加え、４５℃以上６５℃以下、好ましくは５０℃以上６０℃以下に加熱する。ニカワが十分に軟化した後、２０℃以上５０℃以下に保温し、攪拌しながら約３６０ｇのコルク粉を加える。その後、滑剤を塗布するまで保温と攪拌を維持し、塗布の際には所定の粒度にろ過して使用する。

次に、図１，図６，図９〜図１３を用いて、上記鋳型７により改修ドレン１を鋳造する方法について説明する。
あらかじめ、鋳型７のキャビティ面に滑剤２０を塗布する。塗布はスプレーガン等用いて吹き付けするなどして行われる。また滑剤２０が塗布されるキャビティ面は、少なくともツバ部用キャビティ１５のキャビティ面を含めば良い（図１１のステップ１，図９）。

鋳造の際には、まず、鋳型７のキャビティ面に離型剤を塗布する。離型剤により鋳物を鋳型７から容易に取り出すことができる（図１１のステップ２）。次に、上鋳型９と下鋳型８とを型締めする。この際、ヒータ１４およびヒータ１９によりキャビティ面を所定の温度、例えば、約１８０℃に加熱し、鋳造中この温度を保持するように制御する。温度制御は、ヒータ１４およびヒータ１９に接続される制御装置（図示せず）とキャビティ温度を測定する温度センサ（図示せず）とにより行われる（図１１のステップ３，図６）。次に、湯溜り１３に鉛の溶湯２１を注入する。溶湯２１は４６０℃以上４９０℃以下、好ましくは４７５℃以上４８５℃以下に加熱される。注入された溶湯２１は一時的に保持され、ゲート口１２からキャビティ内に流入する。湯溜り１３にはキャビティの容積より多い溶湯２１が注入され、湯溜り１３に溶湯２１が残るようにする。溶湯２１は筒部用キャビティ１１を流通し、湯溜り１３に残留する溶湯２１の自重によりツバ部用キャビティ１５内を端部に向けて流通する。また、ツバ部用キャビティ１５の周囲にはエア抜き部１７が設けられるため、流通する溶湯２１により押し出される空気はエア抜き部１７から鋳型７の外部に排出され、溶湯２１の流通を圧縮された空気が阻害することが抑制される。さらに、少なくともツバ部用キャビティ１５のキャビティ面に滑剤２０が塗布されているため、溶湯２１はツバ部用キャビティ１５内を低抵抗で流通することができる。そのため、溶湯２１は容易にツバ部用キャビティ１５内を端部まで流通し、薄板状で広面積のツバ部３であっても、容易に鋳造することができる。このとき、エア抜き部１７の深さｈを０．００５ｍｍ以上０．０５５ｍｍ以下とすることにより、空気は排出されるのに対して溶湯２１が流出することを抑制できる（図１１のステップ４，図１２）。最後に、溶湯２１が凝固した後に型開きを行い、完成した鋳物である改修ドレン１を上向きに取り出し、余分な湯溜り１３部分を切断する（図１１のステップ５，図１３）。なお、所定回数または所定時間の鋳造を行ったかどうかを判断し（図１１のステップ６）、所定回数または所定時間の鋳造を行っていない場合は離型剤の塗布から鋳造を連続して行い、所定回数または所定時間の鋳造を行った場合は、滑剤２０を除去して再度滑剤を塗布した後（図１１のステップ７）、離型剤の塗布から鋳造を連続して行う。

なお、改修ドレン１において、筒部２は円柱形状でも角柱形状でも良く、筒状であれば断面形状は任意である。ツバ部３の形状も任意であり、正方形，長方形でも円形，楕円形でも、格子形状でも、複数の帯状の板が並んだ形状でも良い。

また、鋳物は改修ドレンに限らず、鋳型や鋳造方法は、溶湯が流通し難い薄板形状や細線形状を備える物の鋳造に用いることができる。
このように、薄板形状や細線形状のような溶湯が流通し難い薄状部を備える鋳物を鋳造する際にも、コルク粉を主成分とする最適な滑剤を鋳型のキャビティ面に塗布してキャビティ内を溶湯が流通することを促進し、鋳型のキャビティの端部にエア抜きを設けて溶湯が流通する方向に押しやられた空気を排出して空気の圧力により溶湯が流通することを阻害する状況を抑制し、鋳型温度を適切に調整して溶湯の流動性を維持しながら鋳造することにより、容易に薄板状や細線形状のような溶湯が流通し難い形状を備える構造物を容易に鋳造することができる。コルク粉を主成分とする滑剤の塗布、エア抜き部、温度制御は、これらの全てを実施することにより鋳造の容易性は向上するが、鋳物の形状によりこれらを適宜組み合わせて実施しても良い。

１改修ドレン
２筒部
３ツバ部
４壁
５床
６排水溝
７鋳型
８下鋳型
９上鋳型
１０突出部
１１筒部用キャビティ
１２ゲート口
１３湯溜り
１４ヒータ
１５ツバ部用キャビティ
１６窪み部
１７エア抜き部
１８合わせ面
１９ヒータ
２０滑剤
２１溶湯
２２改修ドレン
２３円筒部
２４ツバ部
２５溶接部

Claims

溶湯流路の終端部にエア抜きを備える鋳型を用いて薄状部を含む鉛製の鋳物を鋳造する方法であって、
前記鋳型のキャビティ面にあらかじめ滑剤が塗布されており、
前記鋳型を型締めする工程と、
前記鋳型のキャビティ温度を１７５℃以上１８５℃以下に保持した状態でゲート口から前記溶湯流路に溶融した鉛を注入する工程と、
型開きして前記鋳物を取り出す工程と
を有し、
前記滑剤は、コルク粉とニカワとを含むことを特徴とする鋳造方法。
前記滑剤は、水と前記ニカワと前記コルク粉とが、重量比率で水：ニカワ：コルク粉＝１０００：１２：３６の割合で、加熱、攪拌されて混合されることを特徴とする請求項１記載の鋳造方法。
前記鋳物は筒部および薄板状のツバ部からなる改修ドレンであり、
前記ゲート口は前記筒部の形成領域の先端に位置し、前記エア抜きは前記ツバ部の形成領域周辺に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋳造方法。
前記筒部の形成領域が鉛直方向になるように前記鋳型が配置され、前記ツバ部の形成領域が水平方向になるように前記鋳型が配置され、前記ゲート口は前記筒部の形成領域の上部に配置されることを特徴とする請求項３記載の鋳造方法。
請求項３に記載の鋳造方法で鋳造したことを特徴とする改修ドレン。
筒部および薄板状のツバ部からなる改修ドレンの鋳造に用いる鋳型であって、
下鋳型および上鋳型からなり、
前記下鋳型は、
前記ツバ部の形成領域を形成する窪み部と、
前記筒部の内径面を形成する突出部と、
前記窪み部の周囲の前記上鋳型との合わせ面の少なくとも一部に形成されて深さが０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下のエア抜き部と、
第１のヒータと
を有し、
前記上鋳型は前記突出部を囲んで前記筒部の形成領域を形成し、
前記ツバ部の上面を形成する下面と、
前記形成領域の上部に設けられるゲート口と、
前記ゲート口に溶湯を供給する湯溜りと
第２のヒータと
を有し、
前記窪み部の表面と前記上鋳型の下面に滑剤が塗布され、前記滑剤は、コルク粉とニカワとを含むことを特徴とする鋳型。