JP2854814B2 - 消失模型鋳造法 - Google Patents

消失模型鋳造法

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JP2854814B2 JP7016959A JP1695995A JP2854814B2 JP 2854814 B2 JP2854814 B2 JP 2854814B2 JP 7016959 A JP7016959 A JP 7016959A JP 1695995 A JP1695995 A JP 1695995A JP 2854814 B2 JP2854814 B2 JP 2854814B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、消失模型の鋳造法に関
し、特に消失模型から発生するガスを効率良く鋳型外へ
排出し、欠陥の少ない消失模型鋳造法に関する。
【0002】
【従来技術】消失模型鋳造法は、発泡ポリスチレン等の
可燃性材料から形成した模型を鋳物砂の中に埋設し、溶
湯を注湯して湯の熱で模型を消失させながら製品を鋳造
する鋳造法で、正確な形状に鋳造できる利点を有してい
る。ところが溶湯によって模型が消失する際に、熱分解
によって発泡ポリスチレンから各種ガスや炭素が生じ、
その炭素が鋳物内部または鋳物表面に残留することによ
り製品に炭素欠陥を生じさせ、品質に悪影響を及ぼすこ
とがあった。
【0003】そこで従来は、鋳枠に吸引口を設けて鋳型
内部の気体を吸引し、消失模型から発生したガス(炭素
粒子を含む。以下同じ)を鋳物砂を通して外部へ吸引排
出したり、又特開平5−261470号公報に記載され
ているように、砂鋳型内に埋設した模型に通ずる排気孔
を砂鋳型に設け、模型の消失により発生したガスを排気
孔を通して砂鋳型の外に排出するなどして、製品の炭素
欠陥を防ぐようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記方法に
よっても製品の炭素欠陥を解消させるには充分でないこ
とから、鋳型の外部から気体を吸引して鋳型内で発生す
る気体を外部に吸引排出させる場合、本発明者らは鋳型
内と吸引圧力との間の圧力差に重要な意味がある点に着
目した。すなわち、消失模型の燃焼によって発生される
ガスは、鋳型内と吸引圧力との間に圧力差が生じている
間は吸引され外部に排出できるが、鋳型内の圧力と吸引
側の圧力が等しくなる、つまり、ガスの発生量が減少し
吸引量とほぼ等しくなり、新たに発生したガスだけが外
部に吸引されているだけの状態になると、湯と模型との
間に形成される空間部分に燃焼ガス等が残留していても
それらガスは外部へ吸引されず、この空間内の炭素粒子
が注湯終了まで残存し、製品に炭素欠陥を生じさせてい
た。
【0005】又、特開平5−261470号公報記載の
発明のように、排気孔を砂鋳型に設けても内部のガスを
強制的に排出させることはできず、発生したガスを自然
にこの排出口から排出させるのみでは炭素欠陥を防止す
るまで充分にガスを排出させることができなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決し、炭素欠陥を生じさせない消失模型鋳造法を提供
することを目的として次のような鋳造法とした。
【0007】鋳物砂内に消失模型を埋設してなる鋳型に
注湯し、注湯した該湯によって前記消失模型を消失させ
ながら製品を鋳造する消失模型鋳造法において、前記消
失模型に連通する吸引部を設け、前記湯の注湯により形
成される前記消失模型と該湯との間の空間部分を前記吸
引部により前記鋳型外と導通させ、前記鋳型の外部から
鋳物砂を通して前記鋳型内の気体を吸引することにより
外部気体を前記吸引部を通して前記空間部分に導入させ
て該空間部分内の炭素粒子を含む気体を該鋳型の外部に
該外部気体とともに排出するようにして消失模型鋳造法
を構成した。
【0008】また、消失模型に連通する吸引部に加え更
に該消失模型に排気部を連通させ、注湯後、該排気部か
ら前記空間内の気体を吸引することにより前記吸引部を
通して導入される外部気体とともに該排気部から前記空
間部分の気体を鋳型外に排出させることとした。
【0009】空間部分に導入させる気体を酸素もしくは
酸素を含む気体とした。
【0010】空間部分に導入させる気体を酸素を含まな
い気体、例えば窒素、アルゴンガスとした。
【0011】空間部分に導入させる気体を鋳型外の圧力
より加圧し、空間部分に気体を圧送するようにした。
【0012】
【作用】鋳型内に湯口より注湯すると溶湯の熱により模
型が溶融する。模型は直接湯に接する箇所だけでなくそ
の上部も溶融するので、湯と模型の固体部分との間に空
間が形成される。又、熱によって溶融した模型は、低分
子化しガス状となり、又分解されて炭素粒子が発生し、
形成された空間内に滞留する。
【0013】一方鋳型の外部から鋳型内部を吸引する
と、湯と模型との間の空間部分のガスが引き出され内部
が負圧となるので空間部分に導通した吸引部から外部の
気体が導入される。模型から発生したガスは、このよう
にして吸引部を通して外部から導入された気体とともに
鋳型の外に排出され、そして空間部分は外部の気体で満
たされる。したがって、この空間部分に炭素粒子が残存
しないので製造された製品に炭素欠陥が発生しない。
【0014】更に、吸引部に加えて設けられた排気部か
ら空間部分の気体を吸引すると、吸引部から導入された
外部気体が鋳物砂を通さず直接的に吸引できるので、空
間内の気体を効率よく交換できる。
【0015】消失模型に酸素を含む気体を導入させると
模型から発生したガスが完全燃焼して炭素粒子の発生を
抑え、製品に炭素欠陥を生じさせない。
【0016】消失模型に酸素を含まない気体を導入させ
ると、スチレンが燃焼せず炭化しないので、炭素粒子を
発生させず、製品に炭素欠陥を生じさせない。
【0017】導入側の気体を加圧すると空間部分に気体
を圧送でき、より効率よく空間部分のガスを排出でき
る。
【0018】
【実施例】本発明の消失模型鋳造法の一実施例について
説明する。
【0019】図1に本発明にかかる消失模型鋳造法を実
施するための鋳型の一例を示す。
【0020】鋳型は、鋳枠4と鋳枠4の内部の鋳物砂7
と鋳物砂7に埋設された模型1等からなり、模型1に連
通した湯口5が左上方に設けられている。
【0021】模型1は、発泡ポリスチレンによって製品
と同一形状に形成されており、上下に貫通させて通気孔
2が設けられている。
【0022】鋳枠4には下方に排出管10が設けてあ
り、排出管10を介して図示しない吸引装置に接続させ
てある。鋳物砂7は、5.5硅砂であり、硬化剤を適量
含有させてある。
【0023】鋳型の形成は、まず、模型1の表面に耐火
性に優れかつ通気性を有する塗型剤3を塗布し、その後
充分乾燥させる。そして鋳枠4に湯口5、湯道6を形成
した後、模型1を固定し鋳物砂7で埋設する。その際、
通気孔2の内部は空間にしておき、通気孔2に吸引管8
を設ける。吸引管8はセラミック製で、通気孔2と大気
と連通させるように鋳物砂7に埋設させる。又湯口5や
吸引管8を残して鋳物砂7の上面を樹脂フィルム9で覆
い、鋳物砂7の上面の通気性をなくす。
【0024】次に、鋳造について説明する。まず吸引装
置を作動させ、鋳枠4の下方に設けた排出管10から気
体を吸引して鋳枠4内を減圧状態にした後、湯口5から
溶湯を注湯する。注湯された湯は模型1を溶融させて、
鋳型内に溜る。一方、排出管10からは、湯によって溶
融、燃焼された模型1のガスが排出されるのが確認でき
たとともに、吸引管8から鋳型内に空気が吸引されてい
るのを確認することができた。その後、吸引管8からの
空気の吸引は注湯完了まで継続し、注湯が終了して製品
を検査すると炭素欠陥の全くない高品質の鋳物を得るこ
とができた。
【0025】このことは、次のように推測される。すな
わち、湯が湯道6を通って模型1に達すると模型1を溶
融させるとともに湯に接した部分より更に上方を熱で溶
融し、湯と残った固体の状態の模型1との間に空間が形
成される。消失した模型1から発生したガス(低分子化
したガスと炭素粒子等を含む)はこの空間内に溜り、そ
して排出管10からの吸引によって鋳枠4内が負圧にさ
れると、大気が吸引管8を通して空間内に導入され、導
入された空気が模型1からのガスとともに排出管10を
通して外部に排出される。この結果、模型1からのガス
や炭素粒子は全て外部に吸引されてこの空間部分に残ら
ないので、炭素欠陥のない良好な品質の製品を得ること
ができたものと推測される。
【0026】図2に他の実施例を示す。この例は、排気
孔11を模型1に新たに形成し、吸引管8と同様排気管
12を排気孔11に連通させて設け、この排気管12に
吸引装置(図示せず)を接続させたものである。
【0027】このように構成すると空間部分に導入され
た吸引管8からの気体が排気孔11、及び排気管12を
通して外部に排気され、空間部分の燃焼ガス等をより効
率よく速やかに排出させることができ、良好な製品を形
成できた。
【0028】更に排気管12を用いた場合には、排気管
12に図3に示すような鉄球15を詰めた湯止め部材1
3を設けてもよい。この湯止め部材13は、上下に金網
14を有し、これらの金網14の間に直径10mm程度
の鉄球15を数段積み重ねた構造となっている。
【0029】このように排気管12に湯止め部材13を
接続させると、排気管12から鉄球15の隙間を通して
容易に鋳型内の気体を吸引できるとともに溶湯が湯止め
部材13でくい止められ、溶湯が満ちてきてもそれより
上に押し上げられず、溶湯が排気管12から流出するこ
とを防止できる。
【0030】尚、湯止め部材13は内部に収容する部材
を鉄球15でなく、通気性と耐熱性が確保できれば石、
砂等他のものでもよく、又その径や形状も問わない。又
排気管12は吸引管8との距離をできるだけ離して設け
ることが内部のガスを完全に排気させる上で好ましい。
【0031】更に、吸引管8に導入させる気体を空気も
しくは酸素濃度の高い気体とすると、模型1の燃焼が良
好となり、炭素粒子を残存させず、製品に炭素欠陥を生
じさせない。
【0032】一方、吸引管8に導入させる気体を無酸素
の気体、例えば窒素、アルゴンガス等とすると、模型1
が燃焼せず、溶融だけとなるので、炭素粒子を発生させ
ず、製品に炭素欠陥を生じさせない。
【0033】更に、吸引管8に導入させる気体を圧縮装
置等によって圧力を高めてもよい。このようにすると、
空間内に強制的に気体が吹き込まれることとなり、空間
内のガスの掃気をより完全に行なわせることができる。
【0034】
【発明の効果】本発明の消失模型鋳造法によれば、消失
模型と湯との間の空間部分に通じる吸引部を設け、鋳型
内部の空気を吸引して注湯するようにしたことから、消
失模型と湯との間に形成される空間部に吸引部を通して
外気が直接流入し、鋳型の外部に排出されるので、消失
模型から発生されるガスや煤を完全に外部に排出でき、
製品に炭素欠陥を発生させない。
【0035】空間部分に通じる排気部を吸引部に加えて
設け、この排気部から鋳型内の気体を吸引、排出するよ
うにしたので、空間内の燃焼ガスをより効率良く吸引、
排出でき、製品の炭素欠陥を発生させない。
【0036】空間部分に導入させる気体を酸素濃度の高
い気体とすることにより、模型の燃焼度を高め、炭素を
残存させることがなく製品の品質を良好にできる。
【0037】又空間部分に導入させる気体を酸素を含ま
ない気体とすることにより、炭素を残存させず製品の品
質を良好にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる鋳造法の一実施例を実施するた
めの鋳型を示す断面図である。
【図2】本発明にかかる鋳造法の他の実施例を実施する
ための鋳型を示す断面図である。
【図3】湯止め部材を示す図である。
【符号の説明】
1 模型 2 通気孔 3 塗型剤 4 鋳枠 5 湯口 6 湯道 7 鋳物砂 8 吸引管 9 樹脂フィルム 10 排出管 11 排気孔 12 排気管 13 湯止め部材 14 金網 15 鉄球
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22C 9/04 B22C 7/02 B22C 9/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳物砂内に消失模型を埋設してなる鋳型
    に注湯し、注湯した湯によって前記消失模型を消失させ
    ながら製品を鋳造する消失模型鋳造法において、 前記消失模型に連通する吸引部及び排気部前記鋳型に
    設け、前記湯の注湯により形成される前記消失模型と該
    湯との間の空間部分を前記吸引部及び排気部により鋳型
    外部と導通させ、該排気部から前記空間内の気体を吸引
    することにより外部気体を前記吸引部を通して前記空間
    部分に導入させ、前記吸引部を通して導入される外部気
    体とともに前記空間部分の気体を前記排気部から前記鋳
    型の外部に排出させることを特徴とする消失模型鋳造
    法。
  2. 【請求項2】 前記空間部分に導入させる気体を酸素も
    しくは酸素を含む気体としたことを特徴とする請求項1
    に記載の消失模型鋳造法。
  3. 【請求項3】 前記空間部分に導入させる気体を酸素を
    含まない気体としたことを特徴とする請求項1に記載の
    消失模型鋳造法。
  4. 【請求項4】 前記吸引部内の気体の圧力を前記鋳型の
    外部の圧力より高くし、前記空間部分に前記気体を前記
    吸引部から圧送するようにしたことを特徴とする請求項
    1〜のいずれか1項に記載の消失模型鋳造法。
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