JP2553917B2 - セラミックス鋳ぐるみ体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミックス鋳ぐるみ体の製造方法に関す
る。

（従来技術） 本発明者らは先に、セラミックスをアルミニウムや鋳
鉄によって鋳ぐるむ際に、セラミックスが金属溶湯の熱
衝撃や冷却収縮によって破損することがなく、かつセラ
ミックスと金属とが強固に接合したセラミックス鋳ぐる
み体を製造するため、厚さの異なる二種類の短冊状のセ
ラミックスペーパをセラミックス円筒の外周面に交互に
貼着して凹凸状の中間層を形成し、その周囲に金属溶湯
を鋳込み凝固させる方法を提案した（特願昭62-30598号
公報）。

（発明が解決しようとする問題点） しかし上記方法において、セラミックスペーパをセラ
ミックス円筒の外周面に貼着する作業は実際上は厄介で
ある。またセラミックスペーパを貼着したセラミックス
円筒の周囲に金属溶湯を鋳込む時、ペーパからガスが発
生するため、あらかじめペーパを乾燥させておく必要が
ある。更に前記セラミックスペーパから成る中間層は金
属溶湯の鋳込み凝固後も残存するため、この部分を冷却
水の通路、加熱電線の敷設溝等として利用したい場合に
不都合である。更に上記方法では、セラミックス鋳ぐる
み体の外殻部分を形成するため、合せ鋳型を造形してこ
れを型合せし、以て鋳込みキャビティを形成する必要が
ある。

本発明は上記のような手間や不都合を回避するために
なされたものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、鋳造法における
フルモールド法を利用することを要旨としている。すな
わち本発明に係るセラミックス鋳ぐるみ体の製造方法
は、円筒形状を成し、内周面に多数の突起を形成した発
泡樹脂体内に、セラミックス円筒体を挿嵌する工程と、
前記セラミックス円筒体を内蔵した発泡樹脂体を鋳枠内
にセットする工程と、前記鋳枠内に粘結剤を含まない鋳
型材を充填すると共に、前記発泡樹脂体の内周面と前記
セラミックス円筒体の外周面との間に形成された空洞内
に粘結剤を含まない鋳型材を充填する工程と、前記鋳枠
内を負圧状態にする工程と、前記発泡樹脂体に金属溶湯
を注入する工程と、所定時間経過後、前記鋳枠内よりセ
ラミックス鋳ぐるみ体を取り出してこれを加熱する工程
とから成る事を特徴としている。

（実施例） 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。第
１図ないし第３図は本発明の製造工程を示す説明図、第
４図及び第５図は第１図及び第２図の各平面図である。

図において（１）はスチロールから成る円筒状の発泡
樹脂体であり、該樹脂体（１）は、得ようとするセラミ
ックス鋳ぐるみ体の外殻部分と同一形状にされている。
なお（２）はスチロールから成る湯口である。

また該樹脂体（１）の内周面にはイボ状突起（３）が
多数個、互いにほぼ等間隔を置いて万べんなく形成され
ている。このような発泡樹脂体（１）内にセラミックス
円筒体（４）を挿嵌すると、該円筒体（４）は前記イボ
状突起（３）により保持され、その結果セラミックス円
筒体（４）の外周面と発泡樹脂体（１）の内周面との間
に前記イボ状突起（３）をスペーサとして互いに連通す
る空洞（５）が形成される。

（６）は通気構造を有する箱状鋳枠であり、その外周
には減圧室（７）を構成する箱体（８）を備えている。
箱体（８）には、一端が減圧室（７）と連通し他端が図
示しない真空ポンプと接続された管路（９）が設けられ
ている。このような鋳枠（６）内にセラミックス円筒体
（４）を内蔵した発泡樹脂体（１）を、必要に応じてそ
の表面に塗型を施した上、その湯口（２）の上端が鋳枠
（６）の上面に現出するようにセットする。そして鋳枠
（６）と発泡樹脂体（１）及びセラミックス円筒体
（４）との間の空隙部に、図示しないホッパから粘結剤
を含まない鋳物砂等の鋳型材（11）を充填する。なおこ
の時、発泡樹脂体（１）とセラミックス円筒体（４）と
の間に形成された空洞（５）内にも鋳型材（11）が充填
される。次に発泡樹脂体（１）の湯口（２）を除いた鋳
枠（６）の上面を耐熱性気密シート（12）で密閉する。

しかる後、図示しない真空ポンプ等の減圧装置を作動
させ、管路（９）、減圧室（７）を介して鋳枠（６）内
の空気を排気し、以て該鋳枠（６）内を負圧状態にす
る。これにより粘結剤を含まない鋳型材（11）は、鋳枠
（６）内にて発泡樹脂体（１）及びセラミックス円筒体
（４）を内蔵したまま造型され鋳型を形成する。

この状態で、アルミ合金の溶湯を湯口（２）上端より
注湯すると、発泡樹脂体（１）は燃焼気化し、これによ
って生じた空胴部に溶湯が置換的に充填され、セラミッ
クスの鋳ぐるみ体が製造される。なおこの時、発泡樹脂
体（１）とセラミックス円筒体（４）との間の空洞
（５）内に充填されていた鋳型材（11）が断熱効果を発
揮して、セラミックス円筒体（４）への熱衝撃が緩和さ
れる。溶湯はやがて冷却凝固して収縮し、この時内部圧
縮応力が発生するが、セラミックス円筒体（４）の外周
面に存在する前記鋳型材（11）が内方へたわんで該圧縮
応力を吸収するため、セラミックス円筒体（４）の破損
が防止される。一方、発泡樹脂体（１）のイボ状突起
（３）部分に置換的に充填されたアルミ合金は、その内
部圧縮応力をセラミックス円筒体（４）に直接に作用さ
せてこれを締付ける。この締付力はアルミ合金が完全に
凝固冷却した後も残留し、これによってセラミックス円
筒体（４）とアルミ合金とは固く接合された状態にな
る。

所定時間経過後、減圧装置の作動を停止して鋳枠
（６）内の負圧状態を解除すると、鋳型材（11）の各粒
子の移動が自由になり、鋳型が崩壊する。しかる後、鋳
型材（11）を排除して鋳枠（６）内よりセラミックスの
鋳ぐるみ体を取出し、これを連続加熱炉中に入れ、約80
〜300℃の温度範囲で加熱する。これにより、注湯の
際、発泡樹脂体（１）の分解ガスの一部がセラミックス
円筒体（４）とこれを鋳ぐるんでいるアルミ合金との接
合部に存在する鋳型材（11）中で凝固して成る分解ガス
凝固物が軟化し、これにより鋳型材（11）の各粒子の移
動が自由になる。

それと共に、アルミ合金が膨張してセラミックス円筒
体（４）及び前記鋳型材（11）に対する締付力が若干緩
和される。その結果、元来粘結剤を含んでいない鋳型材
（11）は容易に除去される。

なお、上記加熱温度が80℃以下の場合は、発泡樹脂体
（１）の分解ガス凝固物が軟化せず、また300℃以上の
場合は、アルミ合金のセラミックス円筒体（４）に対す
る締付力に悪影響を及ぼすから、約80〜300℃が実用上
採用できる温度範囲である。

また実施例では、セラミックス円筒体をアルミ合金で
鋳ぐる場合を示したが、鋳ぐるむ材料としては鋳鉄その
他の鉄系のものでもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明はセラミック
スの鋳ぐるみ体を製造するに当って、セラミックス円筒
体の外周面に粘結剤を含まない鋳型材から成る緩衝層を
形成し、以て鋳ぐるみ金属注湯時のセラミックス円筒体
に対する熱衝撃や該金属冷却時の内部圧縮応力を緩和・
吸収すると共に、セラミックス円筒体と鋳ぐるみ金属と
を強固に接合させんするものである。そしてこの目的を
達成するため、円筒形状を成し、内周面に多数の突起を
形成した発泡樹脂体内にセラミックス円筒体を挿嵌し、
以て発泡樹脂体の内周面とセラミックス円筒体の外周面
との間に前記突起をスペーサとして空胴を形成し、ここ
に粘結剤を含まない鋳型材を充填して緩衝層となしたも
のである。

このような本発明によれば、セラミックス鋳ぐるみ体
の製造工程において、セラミックス円筒体を内蔵した発
泡樹脂体を鋳枠内にセットして該鋳枠内に鋳型材を充填
する際、前記空洞内へも同時に鋳型材が充填されるか
ら、セラミックス円筒の外周面にセラミックスペーパを
貼着する厄介な作業が不要になる。また、このようにし
て形成された緩衝層は粘結剤を含まない鋳型材から成っ
ているため、鋳ぐるみ金属注湯時に該緩衝層からガスが
発生することがないと共に、鋳込み金属の凝固後に製品
と鋳型材とを分離する際にも該製品を所定温度で加熱し
て発泡樹脂体の分解凝固物を軟化させることにより該緩
衝層を容易に除去でき、従ってこの部分を冷却水の通路
や加熱電線の敷設溝として利用する上で好都合である。

更に前記発泡樹脂体は、これに金属溶湯が注入される
ことにより焼失して該金属溶湯に置換されるため、セラ
ミックス鋳ぐるみ体の外殻部分が自動的に鋳造され、従
って合せ鋳型を造型してこれを型合せし、鋳込みキャビ
ティを形成する手間が省ける。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は発
泡樹脂体の外形図、第２図は発泡樹脂体にセラミックス
円筒体を挿嵌した状態を示す外形図、第３図は本発明方
法に用いる装置の縦断側面図、第４図及び第５図は第１
図及び第２図の各平面図である。 （１）：発泡樹脂体 （３）：突起 （４）：セラミックス円筒体 （５）：空洞 （６）：鋳枠 （11）：鋳型材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒形状を成し、内周面に多数の突起
   （３）を形成した発泡樹脂体（１）内に、セラミックス
   円筒体（４）を挿嵌する工程と、前記セラミックス円筒
   体（４）を内蔵した発泡樹脂体（１）を鋳枠（６）内に
   セットする工程と、前記鋳枠（６）内に粘結剤を含まな
   い鋳型材（11）を充填すると共に、前記発泡樹脂体
   （１）の内周面と前記セラミックス円筒体（４）の外周
   面との間に形成された空洞（５）内に粘結剤を含まない
   鋳型材（11）を充填する工程と、前記鋳枠（６）内を負
   圧状態にする工程と、前記発泡樹脂体（１）に金属溶湯
   を注入する工程と、所定時間経過後、前記鋳枠（６）内
   よりセラミックス鋳ぐるみ体を取り出してこれを加熱す
   る工程とから成ることを特徴とするセラミックス鋳ぐる
   み体の製造方法。