JP3045711B2 - フルモールド鋳造法 - Google Patents

フルモールド鋳造法

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JP3045711B2 JP10318254A JP31825498A JP3045711B2 JP 3045711 B2 JP3045711 B2 JP 3045711B2 JP 10318254 A JP10318254 A JP 10318254A JP 31825498 A JP31825498 A JP 31825498A JP 3045711 B2 JP3045711 B2 JP 3045711B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フルモールド鋳造
法に関し、特に消失性模型を中空に形成して炭素欠陥の
少ない鋳物製品を得た場合の、塗型の崩落を防止したフ
ルモールド鋳造法に関する。
【0002】
【従来の技術】フルモールド鋳造法は、図4に示すよう
に、発泡ポリスチレン等の熱消失性の材料から形成した
消失模型31を鋳物砂6の中に埋設し、溶湯を注入して
消失模型31を溶融、熱分解し、消失させながら鋳造品
を得る鋳造法で、複雑な形状の鋳物を正確に製造できる
利点を有している。
【0003】ところが、溶湯によって消失模型31が溶
融、熱分解し、消失する際に、各種のガスや炭素を発生
し、その炭素が鋳物内部または外表面に残留することに
より、製品に炭素欠陥を発生させる。この現象は特に、
体積/表面積の比が大きい鋳物に顕著に現れる。
【0004】そこで従来は、消失模型31の分解生成物
の絶対量を低減させるため、消失模型31を中空に製作
したり、外面をポリスチレン発泡体で製作し、内部にポ
リスチレンより熱分解しやすいポリエチレンやポリプロ
ピレン発泡体を内蔵させたり、あるいは消失模型31の
全体をポリエチレンやポリプロピレン発泡体で製作し
て、炭素の発生量を減少させて炭素欠陥の発生を低減さ
せていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように消失模型31を中空にしたり、あるいは炭素発
生量の少ない材質を一部に用いると、分解生成物が減少
し、炭素欠陥の発生を減少させることができるが、逆に
注湯により消失模型31が消失しても発生するガスの量
が少なくなり、図4に示すように消失模型31と湯9と
の間に形成される鋳型2の内部空間11の圧力が十分に
上昇しないことがある。すると、鋳型内部での圧力によ
る保持力が少なくなり、塗型剤3の崩落による巻き込み
欠陥を生じさせてしまうということがあった。
【0006】すなわち、中空模型を用した場合、溶湯が
消失模型の中空部に到達すると、熱によって分解される
物質がないため鋳型内の圧力上昇が減少し、圧力低下に
よって模型の外表面に塗られた塗型剤が形状を維持する
ことができなくなり、崩落して溶湯に混入してしまい、
鋳物に欠陥を生じさせる。
【0007】また、消失模型の内部に熱消失性の良好な
ポリエチレンやポリプロピレン発泡体を内蔵したり、消
失模型全体をこのような材料で製作した場合には、これ
らは熱消失性が良く、溶湯の上昇速度よりかなり速く消
失してしまい、消失模型31の消失に湯9の上昇が追い
つかず、また分解ガスの発生自体も少ないため、同様に
鋳型内部の圧力が低下して塗型が崩落することがあっ
た。
【0008】本発明者等は、鋳型内の圧力保持と塗型の
崩落現象に着目し、上記の課題を解決し、しかも炭素欠
陥を生じさせないフルモールド鋳造法を提供することを
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明では、鋳物砂内に
消失性模型を埋設してなる鋳型に注湯し、溶湯によって
消失性模型を溶融、熱分解し、消失させながら鋳造する
フルモールド鋳造法において、消失性模型を中空に形成
し、溶湯により模型と溶湯の間に形成される空間部分に
消失模型に連通する導入路から加圧を行ない、塗型が崩
落しない圧力で、かつ湯の注入圧力より低い圧力に空間
部分内部の圧力を保持することとした。
【0010】また消失模型の内部に、熱分解性の高いポ
リエチレンやポリプロピレン等の発泡体を内蔵させて形
成し、模型と溶湯との間に形成される空間部分に消失模
型に連通する導入路から加圧を行ない、塗型が崩落しな
い圧力で、かつ湯の注入圧力より低い圧力に空間部分内
部の圧力を保持することとした。
【0011】更に消失模型全体を熱消失性の高いポリエ
チレンやポリプロピレン発泡体で形成し、消失模型と溶
湯との間に形成される空間部分に消失模型に連通する導
入路から加圧を行ない、塗型が崩落しない圧力で、かつ
湯の注入圧力より低い圧力に空間部分内部の圧力を保持
することとした。
【0012】(作用)鋳型内に湯口より注湯すると、溶
湯の熱により消失模型が溶融するが、消失模型は直接溶
湯に接する箇所だけでなく、その上部も溶融する。特に
内部を中空に形成した消失模型では、溶融速度と鋳湯速
度のバランスが取りにくく、溶湯と消失模型との間の圧
力が低下し易い。そこで、導入路から空間部分を加圧す
れば、空間部分を所望の圧力に保持して、塗型の崩落を
防止でき、かつ溶湯の圧力より低い圧力に保持すれば、
湯は円滑に鋳型内に流入する。しかも模型を中空にする
ことにより分解生成物の絶対量を低減できるので、炭素
欠陥の少ない鋳物を得ることができる。
【0013】消失模型の内部に、外周部より熱消失性は
高いが分解ガスの発生の少ない材料を有している場合
は、分解ガスが多量に発生しないため、溶湯と模型の間
に低圧部分が発生しやすい。そこで、導入路から加圧し
て、空間部を所望の圧力に保持したことにより、塗型の
崩落を防止し、かつ湯を円滑に流入でき、しかも消失性
の高い材料を内部に有しているので、炭素欠陥の少ない
鋳物が得られる。
【0014】消失模型の全体を、熱消失性は高いが分解
ガスの生成の少ない材料で形成すると、模型が消失して
もガス圧が大きくならないので、空間部分が低圧にな
る。そこで、導入路から加圧すると、空間部分の圧力を
所定値に保持して、塗型の崩落を防止でき、かつ空間部
を湯の注入圧力より低い圧力に加圧したので湯を円滑に
流入させることができる。しかも、遊離炭素の発生の少
ない材料を使用しているため、炭素欠陥の少ない鋳物が
得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明にかかるフルモールド鋳造
法の一実施形態について説明する。
【0016】図1に、フルモールド鋳造法を実施するた
めの鋳型2を示す。鋳型2は、鋳枠4と鋳枠4の内部の
収納された鋳物砂6と鋳物砂6内に埋設された中空模型
1等からなり、模型1に連通した湯口8が左上方に設け
られている。
【0017】模型1は、材質が発泡ポリスチレンで、製
品と同一形状の外形に形成してあり、模型1の内部に
は、中空部10に貫通する通気孔12が上下に設けられ
ている。模型1の上部には、導入路14が接続されてお
り、この導入路14には、例えば、コンプレッサ(図示
せず)等が接続され外部から加圧気体を導入できる。湯
口8には、湯道16が接続し模型1の下部に延びてい
る。上記通気孔12は、それぞれ湯口8から延びる湯道
16と、導入路14に開口している。尚、下部の通気孔
12は、必ずしも必要ではない。
【0018】鋳型2の形成は、まず、中空模型1の表面
に耐火性にすぐれ、且つ通気性を有する塗型剤3を塗布
し、その後塗型剤3を十分に乾燥させる。キャビテイー
モールドの場合は、塗型剤3が砂型に付着しているが、
フルモールド鋳造法では模型1側に付着させている。
【0019】その後鋳枠4に湯口8、湯道16を形成し
た後、模型1を固定し、鋳物砂6で埋設する。その際、
通気孔12の内部は空間を保ち、導入路14を設ける。
導入路14はセラミック製で、通気孔2と連通させるよ
うに鋳物砂6内に埋設させる。
【0020】次に、鋳造作業について説明する。上述し
たように鋳型2を形成したなら、湯口8から溶湯を注湯
し、かつ、導入路14から空気を送り加圧する。加圧圧
力は、溶湯圧力より低い圧力である。加圧には、空気を
用いるがその他窒素等特定の種類の気体でもよい。注湯
された溶湯は、湯道16を通り、模型1の下部から内部
に進入し、下部を溶融させる。
【0021】鋳型2内に注入された溶湯は、図2に示す
ように直ぐに模型1の中空部10まで溶融し、更に熱に
よりその上部も溶融させる。すると、湯9はまだ鋳型2
の下部にしかない状態で、模型1が溶融して空間11が
形成されるが、模型1は中空であることから、溶融によ
るガスの発生量は少なく、鋳型2の内圧を十分に高めら
れないが、導入路14から加圧することにより、溶湯上
部の空間11は常に所定の圧力に保持される。そして、
かかる状態で徐々に溶湯を注入し、鋳型2内に湯9を充
満させる。この際溶融、熱分解により生じた液状物やガ
ス等は、塗型剤3を通して鋳物砂6の中に逸散する。こ
のようにして製造された鋳物を検査したところ、塗型剤
3の崩落による欠陥はなく、しかも炭素欠陥のない健全
な鋳物であった。
【0022】このことは、次のように推測される。すな
わち、まず第1に体積/表面積の比が大きい模型1を中
空にし、熱分解物の発生量を低減したことにより、残渣
の発生量が減少し、炭素欠陥をなくすことができた。更
に、中空の模型1を用いると、溶湯9の上昇速度と模型
1の消失速度のアンバランスにより、鋳型2内の圧力が
一時的に低圧になり塗型剤3の崩落が発生する可能性が
あるが、導入路14から加圧したことで、塗型剤3の崩
落を防止し、塗型剤3の崩落が原因の欠陥をなくし、前
述した残渣の発生量の減少と合わせて健全な鋳物が得ら
れたものと考えられる。
【0023】次に、本発明にかかるフルモールド鋳造法
の他の例を説明する。これは、図3に示すようにポリス
チレン発泡体からなる模型21の内部にポリエチレンや
ポリプロピレン等の発泡体22を内蔵させて形成したも
のである。このように発泡体22を内蔵させても、内蔵
した発泡体22が外周のポリスチレン発泡体よりも消失
速度が早いので、中空に形成した模型1の場合と同じよ
うな現象が発生し塗型剤3の崩落が起こることが考えら
れるが、導入路14から加圧を行なうことにより内部を
高圧に保ち塗型剤3の崩落を防止できる。
【0024】更に、体積/表面積の比が大きい模型の場
合に発生する炭素欠陥を低減させるため、模型全体をポ
リエチレンやポリプロピレン発泡体にて製作した場合
も、消失速度が注湯速度より速く、しかもガスの圧力が
上昇しにくいので、鋳型2内の圧力が低圧になり塗型が
崩落することがあるが、本発明のように内部を加圧する
ことにより、塗型剤3の崩落を防止し、塗型剤3の崩落
による欠陥と炭素欠陥のない鋳物を製造することができ
る。
【0025】
【発明の効果】本発明のフルモールド法によれば、注湯
時に鋳型内を加圧することとしたので、炭素欠陥防止の
ために、中空模型を採用したり、中空部分を消失性が良
く炭素欠陥の少ない材料を内蔵させたり、模型全体を消
失性が良く炭素欠陥の少ない材料で製作した場合であっ
ても、鋳型内の低圧による塗型剤の崩落を防止でき、塗
型剤の崩落による巻き込み欠陥と炭素による欠陥とを合
わせて解決することができる。
【0026】またこれにより、体積/表面積の比の大き
い鋳物をフルモールド法によって鋳造する場合でも良好
な鋳物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるフルモールド鋳造法を実施する
ための鋳型を示す断面図である。
【図2】本発明にかかるフルモールド鋳造法を実施する
ための鋳型を示す断面図である。
【図3】他のフルモールド鋳造法を実施するための鋳型
を示す断面図である。
【図4】従来例にかかる鋳型を示す断面図である。
【符号の説明】
1 模型 2 鋳型 3 塗型剤 4 鋳枠 6 鋳物砂 8 湯口 9 湯 10 中空部 11 空間 12 通気孔 14 導入路 16 湯道
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−202338(JP,A) 特開 平1−289538(JP,A) 特開 平6−114497(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22C 9/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳物砂内に消失性発泡模型を埋設してな
    る鋳型に注湯し、該湯によって前記模型を消失させなが
    ら鋳造するフルモールド鋳造法において、 前記消失発泡模型には内部に中空部が設けられ、溶湯の
    注入により前記消失発泡模型と該湯との間に形成される
    鋳型内の空間部分に、該消失模型に連通する導入路か
    ら、該空間部分の圧力が前記湯の注入圧力より低い圧力
    で加圧を行ない、該空間内の圧力低下により塗型が崩れ
    落ちないようにしたことを特徴とするフルモールド鋳造
    法。
  2. 【請求項2】 前記消失性発泡模型は、内部に該消失発
    泡模型より消失し易く、かつ分解生成物の発生量が少な
    い樹脂発泡体を内蔵させて中実に形成したことを特徴と
    する請求項1に記載のフルモールド鋳造法。
  3. 【請求項3】 前記消失性発泡模型は、ポリスチレンか
    らなり、かつ前記樹脂発泡体は、ポリエチレンまたは/
    およびポリプロピレン発泡体からなることを特徴とする
    請求項2に記載のフルモールド鋳造法。
  4. 【請求項4】 鋳物砂内に消失性発泡模型を埋設してな
    る鋳型に注湯し、該湯によって前記模型を消失させなが
    ら鋳造するフルモールド鋳造法において、 前記消失性模型は、ポリエチレンまたは/およびポリプ
    ロピレン発泡体からなる中実体で、溶湯の注入により前
    記消失模型と該湯との間に形成される空間部に、該消失
    模型に連通する導入路から、該空間部分の圧力が溶湯ヘ
    ッドより低い圧力になるよう加圧を行ない、該空間の圧
    力低下によって塗型が崩れ落ちないようにしたことを特
    徴とするフルモールド鋳造法。
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