JP2594591B2 - 差圧鋳造用鋳型並びにその造形方法 - Google Patents

差圧鋳造用鋳型並びにその造形方法

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、歯科用補綴物、インプラント或いは装飾小
物等を精密鋳造する為の新規な差圧鋳造用鋳型並びにそ
の有効な造形方法に関するものである。
(従来の技術) 上記精密鋳造品を成型する方法の一つとして例えば差
圧鋳造装置が用いられる。該差圧鋳造装置の概略を本発
明の実施例図第5図を採って説明する。図に於いて、1
は溶解室、2は鋳込室であり、これら両室1、2は隔壁
3で区画され、隔壁3の略中央には通孔31が開設されて
いる。溶解室1内にはアーク発生装置11、溶解るつぼ12
等が装備され、また鋳込室2内には通気性材料より構成
された鋳型4が鋳型保持テーブル40上に載置され、該鋳
型4の上面湯口41が上記通孔31に合致するよう安置され
る。更に、溶解室1には不活性ガス供給手段5が、鋳込
室2には吸引手段6が夫々配管接続されている。
斯かる鋳造装置にて鋳造を行なうには、先ずるつぼ12
内に収容された鋳造材料13をアーク発生装置11により加
熱溶融し、るつぼ12を傾けるなどして溶融鋳造材料13を
鋳型4の湯口41に注ぐ。次いで、不活性ガス供給手段5
及び吸引手段6を操作して、溶解室1及び鋳込室2の内
圧に差を付与し(溶解室1の内圧を大とする)、この内
圧差を利用して湯口41内の溶融鋳造材料13を押湯し、湯
道42を経て鋳造空洞43内に溶融鋳造材料を鋳入するので
ある。そして、上記差圧の付与は、溶解室1の内圧が大
気圧以上及び鋳込室2の内圧が大気圧、溶解室1の内圧
が大気圧以上及び鋳込室2内の内圧が大気圧以下、或い
は溶解室1の内圧が大気圧及び鋳込室2の内圧が大気圧
以下、のほぼ3種の態様のいずれかになるよう不活性ガ
ス供給手段5及び吸引手段6を適宜操作してなされる。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上記のような精密差圧鋳造に於いては、差
圧付与後溶融鋳造材料が効果的に押湯され、出来るだけ
速やかに鋳造空洞内に鋳入されることが肝要で、これに
より鋳造巣の発生が抑制され高品質の鋳造品が得られ
る。その為、上記溶解室1と鋳込室2との差圧が出来る
だけ大きくなるよう設定される。しかし、この差圧を大
きくしても両室1、2間に鋳型4が介在されているか
ら、湯口41の圧力Paと鋳造空洞43の圧力Pbとの圧力差P1
に必ずしも一致せず、上記差圧の調整だけで常に高品位
の鋳造品を得ることは極めて難しい。即ち、鋳型4は一
般に同質の鋳型材によって構成されている為、全部位の
通気度が略均等であり、その為通気度の大きい鋳型材で
構成された場合、湯口41の圧力Paが速やかに低下し鋳造
空洞43の圧力Pbとの圧力差P1は直ぐに小さくなる。また
通気度の小さな鋳型材で構成された場合、鋳造空洞43の
圧力Pbが低下するのに(鋳込室2の内圧と均衡するの
に)時間がかかり結果的に所定の圧力差P1が得られなく
なる。このように実質的に圧力差P1が鋳造品の品質を決
定する重要な要因となるにも拘らずこれを任意に設定し
得ないのが実情であり、この点の対策が強く希求されて
いた。
本発明は上記に鑑みなされたもので、鋳造巣の発生を
抑制して高品質の鋳造品の製造を可能とする新規な鋳型
とその有効な造形方法を提供せんとするものである。
(課題を解決する為の手段) 上記目的を達成する為の本発明の構成を添付の実施例
図に基づき説明する。第1図乃至第3図は本発明鋳型の
種々の態様を示す縦断説明図、第4図は本発明の鋳型造
形方法の一例を示す縦断説明図、第5図は本発明鋳型を
適用した差圧鋳造装置の一例を示す縦断説明図である。
即ち、本発明の差圧鋳造用鋳型は、上下両端開口の鋳型
ケース44内に充填された鋳型材中に、鋳型ケース44上端
に開口する湯口41と湯道42と鋳造空洞43とが連通状態で
形成されて成る差圧鋳造用鋳型4であって、請求項1の
鋳型は、少なくとも上記鋳造空洞43の内面から鋳型ケー
ス44下端面に到る範囲の鋳型材の通気度C1が、少なくと
も湯口41下部のレベルから鋳型ケース44上端面に到る鋳
型ケース44内鋳型材の通気度C2より大とされたことを特
徴とし、また請求項2の差圧鋳造用鋳型は、上記湯口41
内面の周囲が、残余の鋳型材より通気度の小さい緻密部
材により形成されたことを特徴とするものであり、さら
に、請求項3に係る差圧鋳造用鋳型の造形方法は、上下
両端開口の鋳型ケース44内に鋳型材を充填して、鋳型ケ
ース44上端に開口する湯口41と湯道42と鋳造空洞43とを
連通状態で鋳型材中に形成する差圧鋳造用鋳型4の造形
方法であって、鋳型材の粒度若しくは粒子形状の選択、
熱消失性混練材若しくは熱発泡材の事前添加、熱衝撃に
よるクラックの形成、及び振動若しくは圧力の付与より
選ばれたいずれか1又は複数の手段により、少なくとも
上記鋳造空洞43の内面から鋳型ケース44下端面に到る範
囲の鋳型材の通気度C1を、少なくとも湯口41下部のレベ
ルから鋳型ケース44上端面に到る鋳型ケース44内鋳型材
の通気度C2より大となるように鋳型4を造形することを
特徴とするものである。
上記通気度C1、C2の構成態様としては、第1図の如く
鋳造空洞43の内面から鋳型ケース44下端面に到る範囲の
通気度C1のみを他の部位の通気度C2より大とする場合、
第2図乃至第4図の如く、少なくとも鋳造空洞43の内面
から鋳型ケース44下端面に到る範囲を含めて鋳造空洞43
及び湯道42の一部若しくは全部の周辺の通気度C1をC2
り大とする場合が挙げられ、さらに、通気度C1に対応す
る上限部位として湯口41下部のレベルを含ませることが
でき、少なくとも湯口41下部のレベルから鋳型ケース44
上端面に到る鋳型ケース44内鋳型材は通気度C2としてお
く。
上記通気度C1、C2の大小関係を付与する具体的手段と
しては、第1図及び第2図のC1に対応する部位の鋳型材
(ロストワックス法の場合埋没材)の平均粒径をC2に対
応する部位の同鋳型材の平均粒径より大とすること、同
C1に用いる鋳型材の粒子形状をC2のそれより複雑にする
こと(例えば前者を多角形、後者を球形とすること
等)、同C1に用いる鋳型材の粒子をポーラスなものとす
ること、同C1に用いる鋳型材中に熱焼失性混練材(例え
ば、水、樹脂、カーボン、木屑等)若しくは発泡材を予
め添加し焼成造形後に焼失空洞若しくは発泡空洞を形成
して通気度を大とすること、焼成造形後にC1に対応する
部位に熱衝撃を加えてこの部位に微小クラックを形成さ
せること、鋳型材の充填時にC2に対応する部位に振動若
しくは圧力を加えてこの部位を密充填すること等が挙げ
られ、これらの手段のうちいずれか1種若しくは複数種
を組み合わせて実施される。
また、本発明の差圧鋳造用鋳型は、鋳型ケース44上端
に開口した上記湯口41内面の周囲が、残余の鋳型材より
通気度の小さい緻密部材47により形成された鋳型4が含
まれる。その態様として、図3に例示するように、薄肉
ロート状の緻密部材47を添設して湯口41の内壁を形成
し、緻密部材をC2として利用するものがある。この鋳型
は、特に、上記ケース上端面を、湯口41の開口部を除い
て鋳型材上端面を封止するシール材を添着した状態で、
溶解室1鋳込室2との間の隔壁3の注湯用通孔31周辺下
面に当接して使用するものである。
(作用) 上記構成の鋳型4は、前述した通り第5図に示す如き
差圧鋳造装置の溶解室1と鋳込室2と間の隔壁3の注湯
用通孔31周辺下面に鋳型ケース44の上端を当接して設置
される。そして、アーク発生装置11により溶融された鋳
造材料13は、るつぼ12より鋳型4の湯口41に注がれ、直
ちに不活性ガス供給手段5及び吸引手段6が操作される
と、上記鋳型材が充填された鋳型の介在により溶解室1
及び鋳込室2の内圧に差が形成される。この差圧により
湯口41内の溶融鋳造材料は、湯道42を経て鋳造空洞43に
押湯されることになるが、上述の如く少なくとも鋳造空
洞43周辺の通気度C1が、その他の部位の通気度C2より大
とされているから、鋳造空洞43内の圧力Paは逸早く鋳込
室2の内圧とほぼ均衡し、その結果該圧力Pbは湯口41付
近の圧力Paより小さくなり、両者の圧力差P1(Pa−Pb)
は溶解室1及び鋳込室2の設定内圧差に略等しくなる。
従って、不活性ガス供給手段5及び吸引手段6を操作す
るだけで適正な圧力差P1が迅速且つ適確に設定され、こ
の圧力差P1により湯口41内の溶融鋳造材料13は速やかに
鋳造空洞43に鋳入されることになる。得られた鋳造品
は、鋳造巣がなく緻密で高品質なものとなるのである。
(実施例) 次に実施例について述べる。
(実施例−1) 第1図は歯科用補綴物を鋳造する場合の差圧鋳造用鋳
型の例を示し、耐火模型45の上にワックスパターンを形
成し、これを鋳型ケース44内に設置した上で外埋没材46
を充填して焼結する所謂ロストワックス法により得たも
ので、ワックスパターンの焼失空洞により互いに連通し
た湯口41、湯道42及び鋳造空洞43が形成される。この場
合、耐火模型45の通気度がC1、外埋没材46の通気度がC2
となるよう、上記各手段のいずれかを選んで鋳型4が造
形される。
(実施例−2) 第2図は上記同様耐火模型45を用いたロストワックス
法による差圧鋳造用鋳型4を示すが、上記通気度C1を有
する部分が一部外埋没材46に及んでいる。この場合、上
記の如く鋳型ケース44に外埋没材を充填する際に耐火模
型45と同質(粒径、形状等)の埋没材を充填し、その後
これとは異なる埋没材を充填してC1及びC2に差をもたせ
るようにしたり、充填方法(例えば、振動或いは圧力の
付与)をこの両部位で違えるようにしたり、更には上記
の如く熱焼失性混練材の事前添加や熱衝撃によるクラッ
クの形成等により図の如き通気度C1、C2が形成される。
(実施例−3) 第3図は、湯口41の周囲に緻密部材47を添設した例を
示す。斯かる鋳型4は、上記ワックスパターンの湯口相
当部位の周囲に非熱焼失性材料を添着した上で埋没材を
充填してロストワックスして得られる。図例では耐火模
型45を用いた例を示しているが、これを用いない場合を
除外するものではない。また、耐火模型45を用いた場
合、該耐火模型45と外埋没材46とがほぼ等しい通気度を
有すること、或いは実施例1、2に示す如き関係にする
こと、いずれも可能である。いずれにせよ、湯口41の周
囲が緻密部材47で囲繞されているから、前記の如く溶解
室1と鋳込室2との内圧差を所定値に設定すれば、速や
かに適正な圧力差P1が得られる。
(実施例−4) 第4図は耐火模型を用いずに差圧鋳造用鋳型4を造形
する場合の例を示す。第4図(イ)の如く中央に隆起部
481を有するゴム台48に鋳型ケース44を装着し、上記隆
起部481上に例えば患者歯牙から印象採取して形成した
ワックスパターン49を植立し、2種の埋没材を前後して
充填した後、これらを一体焼結して第4図(ロ)のよう
な鋳型4を得る。この場合の2種の埋没材の例を以下に
示す。
最初に充填する埋没材; 粒度分布、 100〜200メッシュ 30%(重量) 325メッシュパス 70 〃 混合液分、少 後から充填する埋没材; 粒度分布、 50〜100メッシュ 50%(重量) 100〜200メッシュ 30 〃 200メッシュパス 20 〃 混合液分、多 この、の埋没材を上記の如く充填して焼結する
と、に対応する部分の通気度C2は、これに用いる埋没
材の平均粒径が細かくしかも含有液分が少ないので、粒
子間孔隙が小さくまた焼失空洞が少なく、に対応する
部分の通気度C1より小さくなる。
斯かる2種の埋没材は、上記例に限定されず、例えば
同種の埋没材であっても、最初に充填する埋没材には振
動或いは圧力を付与したり、また後から充填する埋没材
中に熱焼失性混練材或いは熱発泡材を事前に添加し若し
くは形状(多角形或いはポーラスな)粒子の埋没材を使
用したり、焼結後に後から充填した部分に熱衝撃を付与
してクラックを形成したりすることにより、実質的に
C1、C2に対応する2種の埋没材として位置付けることも
可能である。
尚、上記実施例では、歯科用補綴部或いはインプラン
トを鋳造する為の差圧鋳造用鋳型を例に採ったが、その
他の装飾用小物の鋳造に際しても同様の効果が得られる
ことは自明である。その他本発明を逸脱しない限りの有
効な手段が採用可能であることは云うまでもない。
(発明の効果) 叙上の如く、本発明の請求項1に係る差圧鋳造用鋳型
は、少なくとも鋳造空洞周辺の通気度が他の部位の通気
度より大とされているから、これを用いて歯科用補綴物
或いはインプラント更には装飾用小物等を差圧鋳造する
場合、溶融鋳造材料を湯口に注いだ後溶解室及び鋳込室
の内圧差を適正に設定すると、鋳造空洞内の圧力が逸早
く鋳込室の内圧と略均衡し、その結果湯口と鋳造空洞と
の圧力差が大となり、その押湯効果により鋳造空洞への
鋳造材料の鋳入が速やかになされ、且つ湯口側から鋳造
空洞への加圧ガスの侵入が少なくなり、鋳造巣の発生が
著減されて極めて高品質の鋳造品が得られる。
亦、請求項3に係る本発明造形方法に於いては、上記
通気度の差を付与する手段として、鋳型材の粒度若しく
は形状の選択、熱焼失性混練材若しくは熱発泡材の事前
添加、熱衝撃によるクラックの形成、振動若しくは圧力
の付与又は緻密部材の併用等、簡易な手段が採用される
から、鋳造現場で既存の設備を利用して容易に実施する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明鋳型の種々の態様を示す縦断
説明図、第4図は本発明の鋳型造形方法の一例を示す縦
断説明図、第5図は本発明鋳型を適用した差圧鋳造装置
の一例を示す縦断説明図である。 (符号の説明) 1……溶解室、2……鋳込室、3……隔壁、4……鋳
型、41……湯口、42……湯道、43……鋳造空洞。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上下両端開口の鋳型ケース内に充填された
    鋳型材中に、鋳型ケース上端に開口する湯口と湯道と鋳
    造空洞とが連通状態で形成されて成る差圧鋳造用鋳型に
    おいて、 少なくとも上記鋳造空洞の内面から鋳型ケース下端面に
    到る範囲の鋳型材の通気度が、少なくとも湯口下部のレ
    ベルから鋳型ケース上端面に到る鋳型ケース内鋳型材の
    通気度より大とされたことを特徴とする差圧鋳造用鋳
    型。
  2. 【請求項2】上下両端開口の鋳型ケース内に充填された
    鋳型材中に、鋳型ケース上端に開口する湯口と湯道と鋳
    造空洞とが連通状態で形成されて成る差圧鋳造用鋳型に
    おいて、 上記湯口内面の周囲が、残余の鋳型材より通気度の小さ
    い緻密部材により形成されたことを特徴とする差圧鋳造
    用鋳型。
  3. 【請求項3】上下両端開口の鋳型ケース内に鋳型材を充
    填して、鋳型ケース上端に開口する湯口と湯道と鋳造空
    洞とを連通状態に鋳型材中に形成する差圧鋳造用鋳型の
    造形方法において、 鋳型材の粒度若しくは粒子形状の選択、熱消失性混練材
    若しくは熱発泡材の事前添加、熱衝撃によるクラックの
    形成、及び振動若しくは圧力の付与より選ばれたいずれ
    か1又は複数の手段により、少なくとも上記鋳造空洞の
    内面から鋳型ケース下端面に到る範囲の鋳型材の通気度
    を、少なくとも湯口下部のレベルから鋳型ケース上端面
    に到るケース内鋳型材の通気度より大となるように鋳型
    を造形することを特徴とする差圧鋳造用鋳型の造形方
    法。
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