JP2548641B2 - 中空製品用の鋳型の造型法 - Google Patents

中空製品用の鋳型の造型法

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JP2548641B2
JP2548641B2 JP3192480A JP19248091A JP2548641B2 JP 2548641 B2 JP2548641 B2 JP 2548641B2 JP 3192480 A JP3192480 A JP 3192480A JP 19248091 A JP19248091 A JP 19248091A JP 2548641 B2 JP2548641 B2 JP 2548641B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、中空製品用の鋳型の
造型法に関し、より詳しくは消失模型を用いた造型法に
関する。
【0002】
【従来の技術】発泡プラスチック製の消失模型を使用し
た鋳造方法、所謂フルモールド法は、鋳造が容易化され
るなどの理由で、従来より広く使用されている。
【0003】この鋳造方法によれば、消失模型を例えば
発泡ポリスチロールで成形し、これを鋳物砂の中に埋め
込んで鋳型を成形する。次に、この埋め込んだ消失模型
に対して溶湯を鋳込む。すると、上記溶湯に接した消失
模型は、鋳物砂の砂粒子間に存在する空気中の酸素によ
り直ちに燃焼してガス化し、もしくは熱分解によりガス
化し、これと入れかわりに溶湯が鋳型内に充満し、これ
によって鋳造がなされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、鋳造製品が
中空部を有する場合には、上記消失模型の内部にも上記
中空部に対応する形状の鋳物砂(中子)を埋め込んでお
くことが要求される。しかし、このような消失模型と鋳
物砂の組み合わせによる鋳型の造型は容易ではない。
【0005】また、上記消失模型は一般に強度や剛性が
低いものであるため、鋳型の成形中に、特に、上記消失
模型に大きな外力が与えられると、この消失模型が変形
して、精度のよい鋳型が成形できないおそれがある。
【0006】
【発明の目的】この発明は、上記のような事情に注目し
てなされたもので、中空部を有する製品の鋳造における
消失模型利用の鋳型の成形が容易にできるようにし、か
つ、精度のよい鋳型の成形ができるようにすることを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明の特徴とするところは、中空部を有する製品
用の鋳型の造型法であって、
【0008】上記中空部を通って上記製品を横切る仮想
面を設定し、この仮想面の一側方の製品の形状に対応す
る第1消失模型と、同上仮想面の他側方の同上製品の形
状に対応する第2消失模型とを形成する第1工程と;
【0009】上記両消失模型のうち上記中空部に対応す
る凹部を有する全ての消失模型を、その凹部の開口が下
方に向うようこの消失模型を金枠内に設置すると共に、
同上金枠内に第1鋳物砂を充填してこの第1鋳物砂で上
記消失模型の外面側を全体的に覆う第2工程と;
【0010】上記消失模型における上記凹部の開口が上
方に向うようこの消失模型と上記金枠とを一体的に姿勢
変化させ、次に、上記開口を通して上記凹部内に上記仮
想面に至るまで第2鋳物砂を充填する第3工程と;
【0011】上記仮想面に対応する両消失模型の各面を
互いに接合させる第4工程とにより構成した点にある。
【0012】
【作 用】上記構成による作用は次の如くである。
【0013】中空部6を有する製品1の鋳型8を造型す
る場合には、まず、上記中空部6を通って上記製品1を
横切る仮想面9を設定する。そして、この仮想面9の一
側方の製品1の形状に対応する第1消失模型10と、同
上仮想面9の他側方の製品1の形状に対応する第2消失
模型11とを形成する。
【0014】次に、第1金枠(金枠)18や第2金枠2
5内で第1消失模型10と第2消失模型11の外面側を
第1鋳物砂21や第3鋳物砂26で全体的に埋め込む。
【0015】次に、上記第1消失模型10と第2消失模
型11とにおいて、上記中空部6に対応する凹部19
に上記仮想面9に至るまで第2鋳物砂24を充填する。
【0016】そして、上記仮想面9に対応する第1消失
模型10と第2消失模型11の各面を互いに接合させ
る。すると、これら第1消失模型10と第2消失模型1
1との間に上記第2鋳物砂24が埋め込まれた状態とな
って、前記鋳型8が得られることとなる。
【0017】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。
【0018】図2において、符号1は鋳造製品であり、
これは例えば、エンジンのシリンダヘッドである。この
製品1は上板2、下板3、側壁4、および突起5により
一体成形されており、その内部には冷却水通路となる中
空部6が形成されている。
【0019】図1において、8は鋳型であり、この鋳型
8は上記製品1の鋳造に用いられるものである。
【0020】以下、上記鋳型8の造型法について説明す
る。
【0021】第1工程として、まず、図2で示すように
上記中空部6を通って上記製品1をほぼ水平に横切る仮
想面9を設定する。この仮想面9は上記上板2の下面に
ほぼ沿って延びている。
【0022】次に、図3で示すように、上記仮想面9の
一側方たるこれより上方の製品1の形状に対応する第1
消失模型10と、同上仮想面9の他側方たるこれより下
方の同上製品1の形状に対応する第2消失模型11とを
形成する。この場合、上記第1消失模型10の平面視に
おける外縁部下面には突条体12が形成されており、一
方、第2消失模型11の平面視における外縁部上面には
凹溝13が形成されている。そして、上記突条体12と
凹溝13とを嵌合させて第1消失模型10と第2消失模
型11とを接合させれば、これら第1消失模型10と第
2消失模型11とが互いに正確に位置決めされるように
なっている。
【0023】上記各消失模型10,11は、N2 ガスを
封入してある予備発泡(50倍前後)ビーズを金型内で
発泡させて成形し、もしくは、同上ビーズにより成形し
たブロックを切り出して加工することにより成形したも
のである。また、この各消失模型10,11に対しては
ドブ漬け法かぶっかけ法により塗型材を塗布する。
【0024】第2工程として、図4で示すように、第1
定盤17上に第1金枠18を設置する。そして、上記第
1消失模型10と第2消失模型11のうち上記中空部6
に対応する凹部19を有する全ての消失模型を、即ち、
第2消失模型11を、その凹部19の開口20が下方に
向うようこの第2消失模型11を上記第1金枠18内で
第1定盤17上に設置する。
【0025】そして、上記第1金枠18内に第1鋳物砂
21を充填し、この第1鋳物砂21で上記第2消失模型
11の外面側を全体的に覆う。
【0026】上記第1鋳物砂21には、予め粘結材であ
る水ガラス(JIS1号、比重1.35に調整したもの)4
〜5重量%が加えられていて十分に混練されている。
【0027】そして、上記第1金枠18を第1定盤17
と共に密閉室に入れて、これを急速に約150トールに
まで減圧させる。この後、上記密閉室に硬化ガスである
CO2 ガスを導入する。すると、このガスに上記水ガラ
スが反応して第1鋳物砂21が硬化し、この第1鋳物砂
21に所望の強度が確保される。
【0028】そして、上記CO2 ガスの導入により、上
記密閉室内を大気圧に戻し、第1金枠18を第1定盤1
7と共に上記密閉室から取り出す。この場合、第1鋳物
砂21内にはCO2 ガスが充満して大気圧となっている
ため、これを密閉室から取り出しても、この内部へ大気
中の空気が侵入することはない。
【0029】第3工程として、図5で示すように、第2
消失模型11における凹部19の開口20が上方に向う
ようこの第2消失模型11と上記第1金枠18を一体
的に姿勢変形させる。より具体的には、図4で示す第1
金枠18上に、図5で示す第2定盤23を置いて、これ
ら第2消失模型11、第1定盤17、および第2定盤2
3を一体的に上下反転させる。
【0030】そして、上記反転で、第1金枠18上に位
置することになった第1定盤17を同上第1金枠18上
から引き離す。これにより、上方に向って開くことにな
った開口20を通し、凹部19内に前記仮想面9に至る
まで第2鋳物砂24を充填する。この第2鋳物砂24は
鋳型8の中子に相当するものである。この場合、第2鋳
物砂24には、鋳物砂の崩壊性がよい有機粘結剤であっ
て、CO2 ガスにより硬化するエコロテック2000
(フォセコ・ジャパン・リミテッドの商標)が採用され
ている。
【0031】第4工程として、図6で示すように上記第
2消失模型11上に第1消失模型10を載せ、前記仮想
面9に対応する第1消失模型10と第2消失模型11の
各面を、前記突条体12と凹溝13を互いに嵌合させな
がら、互いに接合させる。また、上記第1金枠18上に
第2金枠25を設置し、この第2金枠25内に第3鋳物
砂26を充填する。この場合、上記第1消失模型10に
は予め複数の貫通孔27が形成されており、この貫通孔
27には予め第2鋳物砂24が充填されている。更に、
上記第3鋳物砂26内に耐熱性陶管である湯口29を設
置する。
【0032】上記第3鋳物砂26には前記第1鋳物砂2
1と同じように水ガラスが加えられている。そして、上
記第1金枠18と第2金枠25とを第2定盤23と共に
一体的に前記密閉室に入れて、これを前記したと同じよ
うに減圧させ、CO2 ガスを導入して第2鋳物砂24と
第3鋳物砂26を硬化させる。
【0033】そして、前記したと同じように大気に戻し
た後、これら第1金枠18と第2金枠25とを第2定盤
23と共に密閉室から取り出す。
【0034】以上により、前記鋳型8が造型される。
【0035】上記鋳型8による鋳造は次のように行なわ
れる。
【0036】図1において、まず、上記鋳型8におい
て、第1金枠18と第2金枠25とを分解除去する。こ
の場合、第1鋳物砂21や第3鋳物砂26は十分に硬化
されていて、その形状に保持される。
【0037】一方、第3金枠33内の底部に砂34を充
填し、この砂34上に上記した第1鋳物砂21と第3鋳
物砂26とを設置する。次に、同上第3金枠33内の空
間に対して更に砂34を充填する。この際、前記湯口2
9上に、これと同質の他の湯口35を設置し、かつ、こ
の他の湯口35上で砂34の上面上に堰鉢36を置く。
【0038】鋳込みに際しては、吸引ポンプ37を作動
させて、第3金枠33内を負圧とし、上記吸引ポンプ3
7の作動を続行する。この場合、前記第1金枠18と第
2金枠25とは既に除去してあるため、上記第1鋳物砂
21と第3鋳物砂26内は容易に減圧される。そして、
この状態で、上記堰鉢36、他の湯口35、および湯口
29を通し、第1消失模型10や第2消失模型11に対
し溶湯38を鋳込む。
【0039】この際、第1消失模型10や第2消失模型
11、およびその周辺の第1鋳物砂21、第2鋳物砂2
4、第3鋳物砂26、および砂34には空気は殆ど存在
しないため、鋳込みに際して上記第1消失模型10や第
2消失模型11は燃焼することなく、モノマーへ熱分解
(ガス化)し、これと入れ代わりに溶湯38が鋳型8内
に充満する。この後、溶湯38を冷却して固化させ、貫
通孔27を通して第2鋳物砂24を排出させれば、製品
1が得られることとなる。この場合、第2鋳物砂24は
前記した材質であるため、砂落しが容易であり、よっ
て、この第2鋳物砂24の上記排出が容易にできる。
【0040】一方、上記熱分解により生じるガス34は
上記吸引ポンプ37によって直ちに第3金枠33の外部
に排出される。従って、上記溶湯38を鋳込んだとき、
未燃物質の発生が防止されると共に、ガス39が円滑に
排出されることから、上記鋳型8によれば、美麗な肌の
製品1が得られることとなる。
【0041】また、前記仮想面9は中空部6の上下中途
部を通り製品1を横切るものであってもよい。この場合
には、第1消失模型10も、中空部6に対応する凹部を
有することになるため、この第1消失模型10について
も、上記第2消失模型11の第2、第3工程と同じよう
に処理すればよい。また、突条体12や凹溝13を設け
ないで、仮想面9を平坦にしてもよい。
【0042】
【発明の効果】この発明によれば、中空部を有する製品
用の鋳型の造型法であって、
【0043】上記中空部を通って上記製品を横切る仮想
面を設定し、この仮想面の一側方の製品の形状に対応す
る第1消失模型と、同上仮想面の他側方の同上製品の形
状に対応する第2消失模型とを形成する第1工程と;
【0044】上記両消失模型のうち上記中空部に対応す
る凹部を有する全ての消失模型を、その凹部の開口が下
方に向うようこの消失模型を金枠内に設置すると共に、
同上金枠内に第1鋳物砂を充填してこの第1鋳物砂で上
記消失模型の外面側を全体的に覆う第2工程と;
【0045】上記消失模型における上記凹部の開口が上
方に向うようこの消失模型と上記金枠とを一体的に姿勢
変化させ、次に、上記開口を通して上記凹部内に上記仮
想面に至るまで第2鋳物砂を充填する第3工程と;
【0046】上記仮想面に対応する両消失模型の各面を
互いに接合させる第4工程とにより構成してあり、この
ため、次の効果がある。
【0047】即ち、上記造型法によれば、要するに、中
空部を通って製品を横切る仮想面を設定して、この仮想
面の一側方の製品の形状に対応する第1消失模型と、同
上仮想面の他側方の製品の形状に対応する第2消失模型
とを形成し、これら第1消失模型と第2消失模型とにお
いて、上記中空部に対応する凹部に鋳物砂を充填し
て、上記仮想面に対応する両消失模型の各面を互いに接
合させれば、中空部を有する製品用としての消失模型利
用の鋳型が成形できることとなる。このように、この造
型には複雑な特殊作業が不要であることから、中空部を
有する製品の鋳造における消失模型利用の鋳型の成形が
容易にできることとなる。
【0048】しかも、上記したように、第3工程で、消
失模型と金枠とを一体的に姿勢変化させることにより、
上記消失模型の外面側を全体的に覆うよう上記金枠内に
充填した第1鋳物砂によって、消失模型を下方から全体
的に支持させるようにし、この状態で、この消失模型の
上面側の凹部に第2鋳物砂を充填させるようにしてあ
る。このため、この充填を十分にしようとして、第2鋳
物砂に外力を与えても、これにより上記消失模型に曲げ
力が与えられることは、上記した第1鋳物砂の全体的な
支持によって防止される。
【0049】よって、上記消失模型は一般に強度や剛性
が低いものではあるが、第1、第2鋳物砂によって埋め
られた場合でのこの消失模型の変形が抑制されて、精度
のよい鋳型が成形されることとなる。
【0050】更に、同上第3工程で、凹部を有する全て
の消失模型におけるその凹部への第2鋳物砂の充填を、
仮想面に至るまでするようにしたが、この第2鋳物砂を
充填させる場合には、上記したように消失模型の変形が
その下方からの全体的な支持により抑制されているた
め、上記凹部の開口の上端面と仮想面とはより正確に一
致させられることとなっている。このため、上記凹部へ
の第2鋳物砂の充填を、上記したように仮想面に至るま
でする場合、この充填は単に上記開口の上端面にまです
れば足り、これにより、上記仮想面に至るまでの充填が
なされることとなる。
【0051】よって、上記仮想面に至るまでの第2鋳物
砂の充填後の第4工程で、上記仮想面に対応する両消失
模型の各面を互いに接合させたときには、これら両消失
模型間は第2鋳物砂でより確実に埋め尽くされて、これ
ら両者間に空間が生じること はなく、この結果、精度の
よい鋳型が成形されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳込時の側面断面図である。
【図2】第1工程を示す製品の側面断面図である。
【図3】第1工程を示す第1消失模型と第2消失模型の
側面断面図である。
【図4】第2工程を示す側面断面図である。
【図5】第3工程を示す側面断面図である。
【図6】第4工程を示す側面断面図である。
【符号の説明】
1 製品 6 中空部 8 鋳型 9 仮想面 10 第1消失模型 11 第2消失模型 12 突条体 13 凹溝 18 第1金枠(金枠) 19 凹部 20 開口 21 第1鋳物砂 24 第2鋳物砂 25 第2金枠 26 第3鋳物砂

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空部を有する製品用の鋳型の造型法で
    あって、 上記中空部を通って上記製品を横切る仮想面を設定し、
    この仮想面の一側方の製品の形状に対応する第1消失模
    型と、同上仮想面の他側方の同上製品の形状に対応する
    第2消失模型とを形成する第1工程と; 上記両消失模型のうち上記中空部に対応する凹部を有す
    る全ての消失模型を、その凹部の開口が下方に向うよう
    この消失模型を金枠内に設置すると共に、同上金枠内に
    第1鋳物砂を充填してこの第1鋳物砂で上記消失模型の
    外面側を全体的に覆う第2工程と; 上記消失模型における上記凹部の開口が上方に向うよう
    この消失模型と上記金枠とを一体的に姿勢変化させ、次
    に、上記開口を通して上記凹部内に上記仮想面に至るま
    で第2鋳物砂を充填する第3工程と; 上記仮想面に対応する両消失模型の各面を互いに接合さ
    せる第4工程とにより構成した中空製品用の鋳型の造型
    法。
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