JP2951069B2 - シェル鋳型を用いた鋳造方法 - Google Patents
シェル鋳型を用いた鋳造方法Info
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- JP2951069B2 JP2951069B2 JP26835891A JP26835891A JP2951069B2 JP 2951069 B2 JP2951069 B2 JP 2951069B2 JP 26835891 A JP26835891 A JP 26835891A JP 26835891 A JP26835891 A JP 26835891A JP 2951069 B2 JP2951069 B2 JP 2951069B2
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- Japan
- Prior art keywords
- casting
- shell mold
- mold
- heat treatment
- ceramic shell
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はシェル鋳型、特に耐熱
性、耐保温性に優れたセラミック製のシェル鋳型を用い
た鋳造方法に関する。
性、耐保温性に優れたセラミック製のシェル鋳型を用い
た鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の軽量化の一環として、各
種部品の軽量化が図られているが、特に大型の鋳造品に
対して薄肉、軽量化が強く要請されている。
種部品の軽量化が図られているが、特に大型の鋳造品に
対して薄肉、軽量化が強く要請されている。
【０００３】ところで、この種の鋳物製造用の鋳型とし
てセラミックシェル鋳型が用いられることがある（例え
ば特開昭６３−１９４８４０号公報参照）。すなわち、
セラミックは優れた耐熱性、耐保温性を有することか
ら、流動性の高い高温の溶湯を使用することが可能とな
って、排気マニホルドのような複雑形状のものも精度良
く鋳造することができるのである。
てセラミックシェル鋳型が用いられることがある（例え
ば特開昭６３−１９４８４０号公報参照）。すなわち、
セラミックは優れた耐熱性、耐保温性を有することか
ら、流動性の高い高温の溶湯を使用することが可能とな
って、排気マニホルドのような複雑形状のものも精度良
く鋳造することができるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セラミ
ックシェル鋳型を用いて鋳造するにあたって次のような
問題点が発生することになった。
ックシェル鋳型を用いて鋳造するにあたって次のような
問題点が発生することになった。
【０００５】すなわち、鋳造後においては鋳造物からセ
ラミックシェル鋳型を除去する必要があるが、その際に
は鋳造後の半製品を衝撃振動法、ショットブラスト法、
あるいは両者を併用することにより、鋳造物の表面に付
着したシェル層を破砕除去するのが通例である。
ラミックシェル鋳型を除去する必要があるが、その際に
は鋳造後の半製品を衝撃振動法、ショットブラスト法、
あるいは両者を併用することにより、鋳造物の表面に付
着したシェル層を破砕除去するのが通例である。
【０００６】その場合に、排気マニホルドのように中空
のある複雑形状のものでは、その構造上、シェル層が振
動では剥離しにくく、またショットブラストも直接作用
させることができないため、シェル層の分離が難しく作
業性が悪いという問題がある。
のある複雑形状のものでは、その構造上、シェル層が振
動では剥離しにくく、またショットブラストも直接作用
させることができないため、シェル層の分離が難しく作
業性が悪いという問題がある。
【０００７】この発明はセラミックシェル鋳型を用いた
鋳造方法における上記の問題に対処するもので、作業性
を向上させることを目的とする。
鋳造方法における上記の問題に対処するもので、作業性
を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
に、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【０００９】まず、本願の請求項１の発明（以下、第１
発明という）に係るシェル鋳型を用いた鋳造方法は、多
孔質のセラミックシェル鋳型内に溶湯を注入した後、こ
のシェル鋳型を酸化雰囲気中で加熱処理を施して該鋳型
内の鋳造物の表面を酸化させる。その後シェル鋳型を鋳
造物から分離させる。
発明という）に係るシェル鋳型を用いた鋳造方法は、多
孔質のセラミックシェル鋳型内に溶湯を注入した後、こ
のシェル鋳型を酸化雰囲気中で加熱処理を施して該鋳型
内の鋳造物の表面を酸化させる。その後シェル鋳型を鋳
造物から分離させる。
【００１０】また、本願の請求項２の発明（以下、第２
発明という）に係るシェル鋳型を用いた鋳造方法は、多
孔質のセラミックシェル鋳型内に溶湯を注入した後、こ
のシェル鋳型を酸化雰囲気中で加熱処理を施すことによ
り該鋳型内の鋳造物の表面を酸化させると同時に焼鈍処
理を行う。その後シェル鋳型を鋳造物から分離させる。
発明という）に係るシェル鋳型を用いた鋳造方法は、多
孔質のセラミックシェル鋳型内に溶湯を注入した後、こ
のシェル鋳型を酸化雰囲気中で加熱処理を施すことによ
り該鋳型内の鋳造物の表面を酸化させると同時に焼鈍処
理を行う。その後シェル鋳型を鋳造物から分離させる。
【００１１】
【作用】まず、第１発明によれば、シェル鋳型を鋳造物
から分離する前に酸化雰囲気中で加熱処理を行うので、
鋳造物の表面に酸化皮膜が形成されることになって、シ
ェル鋳型の分離性が向上して作業性が向上することにな
る。
から分離する前に酸化雰囲気中で加熱処理を行うので、
鋳造物の表面に酸化皮膜が形成されることになって、シ
ェル鋳型の分離性が向上して作業性が向上することにな
る。
【００１２】また、第２発明によれば、加熱処理工程が
焼鈍工程を兼ねているので、鋳綱のように鋳造後に焼鈍
処理を必要とする素材を使用する場合にも、工程が複雑
化することがない。
焼鈍工程を兼ねているので、鋳綱のように鋳造後に焼鈍
処理を必要とする素材を使用する場合にも、工程が複雑
化することがない。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００１４】まず、図１に示すように、発泡ポリスチレ
ンを加工成形した製品模型１に、同じく発泡ポリスチレ
ン製の方案模型２を接着して鋳型模型３を制作する。そ
して、この鋳型模型３にセラミックスラリーを塗布して
はスラリーが乾燥する前に耐化砂をふりかけるサンディ
ング処理を繰り返して行い、鋳物模型３の表面に0.3〜
0.5ｍｍの厚さのセラミックシェル層４を形成する。
ンを加工成形した製品模型１に、同じく発泡ポリスチレ
ン製の方案模型２を接着して鋳型模型３を制作する。そ
して、この鋳型模型３にセラミックスラリーを塗布して
はスラリーが乾燥する前に耐化砂をふりかけるサンディ
ング処理を繰り返して行い、鋳物模型３の表面に0.3〜
0.5ｍｍの厚さのセラミックシェル層４を形成する。
【００１５】次いで、スラリーを乾燥させた後、鋳型模
型３を大気炉５中で１０００℃の条件で１時間かけて加
熱し、セラミックシェル層４を焼成して硬化させて、図
２に示すように、発泡ポリスチレンの焼失によって鋳型
模型３が除去された多孔質状のセラミックシェル鋳型６
を制作する。このセラミックシェル鋳型６を大気炉５か
ら取り出し、容器７内に収容された高シリコン耐熱鋳鉄
（例えば、組成比：Ｆｅ−3.3重量％Ｃ−4.5重量％Ｓｉ
−1.0重量％Ｍｏ−0.5重量％Ｍｎ）の高温溶湯（例え
ば、１３５０℃）８を注入する。
型３を大気炉５中で１０００℃の条件で１時間かけて加
熱し、セラミックシェル層４を焼成して硬化させて、図
２に示すように、発泡ポリスチレンの焼失によって鋳型
模型３が除去された多孔質状のセラミックシェル鋳型６
を制作する。このセラミックシェル鋳型６を大気炉５か
ら取り出し、容器７内に収容された高シリコン耐熱鋳鉄
（例えば、組成比：Ｆｅ−3.3重量％Ｃ−4.5重量％Ｓｉ
−1.0重量％Ｍｏ−0.5重量％Ｍｎ）の高温溶湯（例え
ば、１３５０℃）８を注入する。
【００１６】溶湯凝固後に、図３に示すように、セラミ
ックシェル鋳型６を鋳造物９ごと大気炉５に入れ、焼鈍
処理を兼ねて８００℃の条件で２時間かけて酸化雰囲気
中で加熱した後、該鋳型６を大気炉５から取り出して除
冷する。
ックシェル鋳型６を鋳造物９ごと大気炉５に入れ、焼鈍
処理を兼ねて８００℃の条件で２時間かけて酸化雰囲気
中で加熱した後、該鋳型６を大気炉５から取り出して除
冷する。
【００１７】その後、鋳造物９の方案部９ａを支持して
加振し、本体部９ｂの表面に付着したセラミックシェル
層４を剥離除去する。その場合に、図４に示すように、
鋳造物９の表面には酸化皮膜層１０が形成されているこ
とから、セラミックシェル層４が確実に剥離されること
になる。
加振し、本体部９ｂの表面に付着したセラミックシェル
層４を剥離除去する。その場合に、図４に示すように、
鋳造物９の表面には酸化皮膜層１０が形成されているこ
とから、セラミックシェル層４が確実に剥離されること
になる。
【００１８】そして、図５に示すように、鋳造物９の本
体部９ｂから方案部９ａを除去して最終製品を得た。
体部９ｂから方案部９ａを除去して最終製品を得た。
【００１９】次に、表面酸化処理の適正温度を求めるた
めに行った実験結果を説明する。
めに行った実験結果を説明する。
【００２０】まず、図６に示すように、直径φが２５ｍ
ｍ、厚さｔが２ｍｍ、重量が７ｇの高シリコン鋳鉄のテ
ストピース１１を用意し、このテストピース１１を複数
の温度条件の下で、それぞれ２時間及び６時間の間加熱
処理を行ったときの酸化減量量を求め、その酸化減量量
から酸化皮膜層の膜厚を計算で算出した。その結果、図
７の●印で示すように、７５０℃及び８５０℃の温度条
件下で膜圧が０．１〜０．２μｍと小さく、この温度範
囲で十分に実用に耐え得ることが分かった。
ｍ、厚さｔが２ｍｍ、重量が７ｇの高シリコン鋳鉄のテ
ストピース１１を用意し、このテストピース１１を複数
の温度条件の下で、それぞれ２時間及び６時間の間加熱
処理を行ったときの酸化減量量を求め、その酸化減量量
から酸化皮膜層の膜厚を計算で算出した。その結果、図
７の●印で示すように、７５０℃及び８５０℃の温度条
件下で膜圧が０．１〜０．２μｍと小さく、この温度範
囲で十分に実用に耐え得ることが分かった。
【００２１】なお、図の×印は、比較のために普通鋳鉄
（組成比：Ｆｅ−3.3重量％Ｃ−2.6重量％Ｓｉ−0.5重
量％Ｍｎ）を同一条件下で行った実験結果を示してい
る。
（組成比：Ｆｅ−3.3重量％Ｃ−2.6重量％Ｓｉ−0.5重
量％Ｍｎ）を同一条件下で行った実験結果を示してい
る。
【００２２】次に、加熱処理を行った場合の効果を確認
するためにシェル剥離試験について説明する。
するためにシェル剥離試験について説明する。
【００２３】まず、図８に示すように、横幅が５０ｍ
ｍ、高さが１０ｍｍ、奥行きが１００ｍｍの直方体形の
シェル層が付着したままの試験体１２を、熱処理を加え
ない状態と、８５０℃の温度条件で２時間かけて加熱し
たものとをそれぞれ３個ずつ用意し、これらの試験体１
２を１ｍの高さからコンクリート製の床に落下させた。
そして、試験体１２の全表面に対する剥離面積の割合を
測定した。
ｍ、高さが１０ｍｍ、奥行きが１００ｍｍの直方体形の
シェル層が付着したままの試験体１２を、熱処理を加え
ない状態と、８５０℃の温度条件で２時間かけて加熱し
たものとをそれぞれ３個ずつ用意し、これらの試験体１
２を１ｍの高さからコンクリート製の床に落下させた。
そして、試験体１２の全表面に対する剥離面積の割合を
測定した。
【００２４】そうすると、次の表１に示すように、熱処
理を加えない場合は、平均して３２％の剥離率であるの
に対して、熱処理を行った場合には平均して７０％の剥
離率を示すことになって、酸化雰囲気中の加熱処理が有
効であるのが確認された。
理を加えない場合は、平均して３２％の剥離率であるの
に対して、熱処理を行った場合には平均して７０％の剥
離率を示すことになって、酸化雰囲気中の加熱処理が有
効であるのが確認された。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【発明の効果】まず、第１発明によれば、シェル鋳型を
鋳造物から分離する前に酸化雰囲気中で加熱処理を行う
ので、鋳造物の表面に酸化皮膜が形成されることになっ
て、シェル鋳型の分離性が向上して作業性が向上するこ
とになる。
鋳造物から分離する前に酸化雰囲気中で加熱処理を行う
ので、鋳造物の表面に酸化皮膜が形成されることになっ
て、シェル鋳型の分離性が向上して作業性が向上するこ
とになる。
【００２７】また、第２発明によれば、加熱処理工程が
焼鈍工程を兼ねているので、鋳綱のように鋳造後に焼鈍
処理を必要とする素材を使用する場合にも、工程が複雑
化することがない。
焼鈍工程を兼ねているので、鋳綱のように鋳造後に焼鈍
処理を必要とする素材を使用する場合にも、工程が複雑
化することがない。
【図１】 鋳型模型を示す断面図である。
【図２】 セラミックシェル鋳型を示す断面図である。
【図３】 溶湯凝固後のセラミックシェル鋳型を示す断
面図である。
面図である。
【図４】 加熱処理後の断面状態を示す模式図である。
【図５】 完成後の製品を示す断面図である。
【図６】 テストピースの斜視図である。
【図７】 テストピースの加熱時間と酸化減量量及び膜
厚との関係を示すグラフである。
厚との関係を示すグラフである。
【図８】 剥離試験を行うための試験体の斜視図であ
る。
る。
６ セラミックシェル鋳型 ８ 溶湯 ９ 鋳造物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝原 雅彦 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−130255（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−12726（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 29/00 B22C 9/04 B22D 27/04 B22D 29/04
Claims (2)
- 【請求項１】 多孔質のセラミックシェル鋳型内に溶湯
を注入した後、このシェル鋳型を酸化雰囲気中で加熱処
理を施して該鋳型内の鋳造物の表面を酸化させ、その後
シェル鋳型を鋳造物から分離させることを特徴とするシ
ェル鋳型を用いた鋳造方法。 - 【請求項２】 多孔質のセラミックシェル鋳型内に溶湯
を注入した後、このシェル鋳型を酸化雰囲気中で加熱処
理を施すことにより該鋳型内の鋳造物の表面を酸化させ
ると同時に焼鈍処理を行い、その後シェル鋳型を鋳造物
から分離させることを特徴とするシェル鋳型を用いた鋳
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26835891A JP2951069B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | シェル鋳型を用いた鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26835891A JP2951069B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | シェル鋳型を用いた鋳造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0577030A JPH0577030A (ja) | 1993-03-30 |
| JP2951069B2 true JP2951069B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=17457414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26835891A Expired - Lifetime JP2951069B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | シェル鋳型を用いた鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2951069B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2714871C (en) * | 1998-11-20 | 2013-09-24 | Rolls-Royce Corporation | Method and apparatus for production of a cast component |
-
1991
- 1991-09-18 JP JP26835891A patent/JP2951069B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0577030A (ja) | 1993-03-30 |
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