JP3425527B2 - Manufacturing method of frozen mold and its storage method - Google Patents

Manufacturing method of frozen mold and its storage method

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JP3425527B2 JP25257198A JP25257198A JP3425527B2 JP 3425527 B2 JP3425527 B2 JP 3425527B2 JP 25257198 A JP25257198 A JP 25257198A JP 25257198 A JP25257198 A JP 25257198A JP 3425527 B2 JP3425527 B2 JP 3425527B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、凍結鋳型の製造法、及
び凍結鋳型の保管法に関し、特に、冷凍機による冷却空
気で凍結した凍結鋳型に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a frozen mold and a method for storing the frozen mold, and more particularly to a frozen mold frozen with cooling air by a refrigerator.

【0002】[0002]

【従来の技術】鋳造用耐火物単体若しくは添加物を含ん
だ耐火物に所定量の水を混合し、これを凍結させて鋳造
用の鋳型を製造する製造法としては、例えば特公昭56
−30107号公報等に記載されている。従来、この目
的のための強度の高い鋳型を得るには、通常の0℃にて
徐々に凍った氷ではなく、過冷却の状態で凍った氷にす
ることが必要と考えられているため、窒素を始めとする
液化ガス若しくはドライアイス等の冷媒が用いられてい
る。
2. Description of the Related Art A casting refractory alone or a refractory containing additives is mixed with a predetermined amount of water and frozen to produce a casting mold.
No. -30107, etc. Conventionally, in order to obtain a high-strength mold for this purpose, it is considered that it is necessary to use frozen ice in a supercooled state, rather than normal ice gradually frozen at 0 ° C. A liquefied gas such as nitrogen or a refrigerant such as dry ice is used.

【0003】鋳型をより急速に冷却して高強度の鋳型を
得る方法としては、初期凍結及び仕上げ凍結を用いた方
法(特公昭63−19253号公報)、予め鋳物砂を予
備冷却しておく方法(特公昭59−2575号公報)、
鋳枠・模型・模型板等を十分に冷却しておく方法(特公
昭63−1145号公報)等がある。冷媒を吸引若しく
は吹き込み等により鋳型内へ流通させる方法としては、
パイプ等により冷媒を吹き込んだり(特開昭56−15
4248号公報)、鋳型内を吸引にて流通させる(特開
昭57−28653号・特開昭57−106444号・
特開昭57−149045号等)等がある。凍結鋳型の
製造方法として最も普通に行われている方法が液体窒素
溶液中へ鋳型を浸漬する方法であり、上記のいずれの方
法も液化ガスを鋳型内に流通させるようにしている。し
かし、これらの方法はすべて冷媒を再利用することなく
排出している。
As a method for cooling the mold more rapidly to obtain a high-strength mold, a method using initial freezing and finish freezing (Japanese Patent Publication No. 63-19253) and a method of pre-cooling the molding sand in advance (Japanese Patent Publication No. 59-2575).
There is a method of sufficiently cooling a casting frame, model, model plate, etc. (Japanese Patent Publication No. 63-1145). As a method of circulating the refrigerant into the mold by suction or blowing,
Blowing the refrigerant through a pipe or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 56-15
4248), and circulate in the mold by suction (JP-A-57-28653 and JP-A-57-106444.
JP-A-57-149045) and the like. The most commonly used method for producing a frozen mold is to immerse the mold in a liquid nitrogen solution, and any of the above methods allows a liquefied gas to flow through the mold. However, all of these methods discharge the refrigerant without reusing it.

【0004】凍結された鋳型が大気と接すると過飽和な
水蒸気が急速に鋳型に付着し、鋳造欠陥の原因となる霜
付き現象が知られているが、この霜付き現象の防止策と
しては、鋳型の製品形状部を被覆する方法(特公昭59
−4218)がある。
When the frozen mold comes into contact with the atmosphere, supersaturated water vapor rapidly adheres to the mold, and it is known that a frost phenomenon that causes a casting defect. Method for coating the product shape part of
-4218).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、凍結鋳型を
冷却するための冷媒として、液体窒素等を用いた場合
は、鋳型が−100℃以下になることもあって鋳造設備
のすべてが凍傷をもたらす程低温になるために人体にと
って危険である。本発明はこのような危険な作業から作
業者を開放すると共に冷凍機レベルの低温で強度のある
鋳型を作れるようにするものである。冷凍機を用いて強
度のある鋳型を作るためには熱交換機に流入する空気の
温度を極力低くする必要がある。また鋳型の冷却速度を
どのような速度にすべきか研究する必要がある。冷却速
度を増すために吸引等による差圧を大きくしすぎると鋳
型内の水分の移動が起こることになり、しいては水分凝
縮層が形成され鋳型の通気度が損なわれ凍結が進まない
ことになる。
By the way, when liquid nitrogen or the like is used as a coolant for cooling a frozen mold, the mold may be -100 ° C. or less, and all of the casting equipment causes frostbite. It is dangerous to the human body because it becomes so cold. The present invention relieves the worker from such dangerous work and makes it possible to produce a strong mold at a low temperature of a refrigerator. In order to make a strong mold using a refrigerator, it is necessary to make the temperature of the air flowing into the heat exchanger as low as possible. It is also necessary to study what the cooling rate of the mold should be. If the differential pressure due to suction or the like is increased too much to increase the cooling rate, the movement of water in the mold will occur, which eventually forms a water condensation layer and impairs the air permeability of the mold and prevents freezing. Become.

【0006】霜付き現象は鋳型内の製品形状部側に発生
すると肌荒れ、ピンホ−ル、注湯時の湯の吹き返し等の
現象となって現れる。この霜付き現象は湿度の高い外気
と鋳型が触れると瞬時にして起こる。このような霜付き
現象は型抜き作業、塗型作業、中子作業、型合わせ作
業、鋳型の保存、注湯作業等の種々の工程で発生するこ
とが知られている。凍結鋳型鋳造法が一般に普及しない
最大の原因はこの霜付き現象にあると言っても過言では
ない。また、上記特公昭59−4218号の方法では被
覆に手間が掛かるばかりか、完全に密封することは難し
い。また、凍結を完了した鋳型を保存する方法について
は−70℃以下に凍結させることを主眼にしているため
に全く考えられていない。
When the frost phenomenon occurs on the side of the product shape portion in the mold, it appears as a phenomenon such as rough skin, pinholes, and blowback of hot water when pouring. This frosting phenomenon occurs instantly when the outside air with high humidity comes into contact with the mold. It is known that such a frosting phenomenon occurs in various processes such as die-cutting work, coating work, core work, mold matching work, mold preservation, and pouring work. It is no exaggeration to say that the frost phenomenon is the main reason why the freeze mold casting method is not popular. Further, according to the method of Japanese Patent Publication No. 59-4218, not only is the coating time-consuming, but it is difficult to completely seal it. Further, there is no idea about the method of storing the template after the freezing, since the main purpose is to freeze the template at -70 ° C or lower.

【0007】凍結鋳型の保管や冷却雰囲気内での人的作
業については従来の液体窒素等を用いる方法では不可能
であった。なぜならば保管にコストがかかりすぎること
や、冷却温度が低すぎるために人が作業をすることが不
可能であるからである。このため従来は凍結後ただちに
注湯すると共に、造型作業の完全自動化が必要であっ
た。
Storage of frozen molds and manual work in a cooling atmosphere have not been possible with the conventional method using liquid nitrogen or the like. This is because storage is too expensive and the cooling temperature is too low to allow people to work. For this reason, in the past, it was necessary to pour molten metal immediately after freezing and to completely automate the molding process.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、水分を含む鋳物用砂を凍結させて鋳型を製
造する凍結鋳型製造方法であって1〜12重量%の水
分を含有する鋳物用砂で形成され、冷凍機によって冷却
された−3℃以下の低温空気を循環させる閉鎖系内の適
所に配置された鋳型内に前記低温空気を一度流通させた
後に回収し、前記冷凍機の熱交換器を通して冷却した回
収低温空気を前記鋳型内に再び流通させ、閉鎖系内を循
環する低温空気で前記鋳型を凍結させることとした。こ
の低温空気は、鋳型内に含有されている水分が鋳型内に
おいて移動しない程度の差圧状態で鋳型内を流通させる
ことが好ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a freezing mold manufacturing method for manufacturing a mold by freezing water containing foundry sand, which comprises 1 to 12% by weight of water.
Suitable for use in a closed system that circulates low-temperature air of -3 ° C or less , which is formed of foundry sand containing water and cooled by a refrigerator.
The cold air was collected after once is circulated into a mold which is arranged at, and cooled through a heat exchanger of the refrigerator times
The yield cold air is circulated again into said mold, it was decided to freeze the mold by cold air circulating in the closed system. It is preferable that the low-temperature air be circulated in the mold under a pressure difference such that the water contained in the mold does not move in the mold.

【0009】より温度を低下させるためには、ヒートパ
イプを鋳型に挿入するとよい。このヒートパイプは、模
型により低温空気の流通が多く行なわれない箇所に挿入
すると、より鋳型の凍結を促進させることができる。
In order to further reduce the temperature, it is advisable to insert a heat pipe into the mold. If this heat pipe is inserted in a place where low temperature air does not flow much due to the model, the freezing of the mold can be further promoted.

【0010】凍結された鋳型の作業は、冷凍機によって
10℃以下の露点で除湿された庫内にて行うこととし
た。
The frozen mold was worked in a refrigerator dehumidified by a refrigerator at a dew point of 10 ° C. or lower.

【0011】低温空気内に、窒素、二酸化炭素、ヘリウ
ムの液化ガスのいずれか一つ又はそれらを併用する冷媒
を混合させて、循環させてもよい。この冷媒を、鋳物砂
表面もしくはヒートパイプのフィン部に直接散布するこ
とも凍結を早める点で好ましい。
Any one of liquefied gases of nitrogen, carbon dioxide, and helium, or a refrigerant in which they are used in combination, may be mixed and circulated in the low temperature air. It is also preferable to spray this refrigerant directly on the surface of the foundry sand or on the fin portion of the heat pipe in terms of accelerating freezing.

【0012】水分の凍結だけでは充分な硬化が得られな
い場合や、初期の段階で仮固定が必要なときには硬化の
ための添加物を適量鋳物砂に含めてもよい。但しその量
は、鋳物砂を再利用するときの障害とならない範囲であ
る。
When sufficient hardening cannot be obtained only by freezing the water, or when temporary fixing is required in the initial stage, a suitable amount of additives for hardening may be included in the foundry sand. However, the amount is within the range that does not hinder the reuse of the foundry sand.

【0013】凍結された鋳型を保管するに当たっては、
冷凍機によって0℃以下に冷却された冷凍庫内にて鋳型
を保管することとした。
When storing the frozen mold,
It was decided to store the mold in a freezer that was cooled to 0 ° C or less by a refrigerator.

【0014】[0014]

【作用】液化窒素等の冷媒を用いなくなったため凍傷等
の問題がなくなると共に、冷却雰囲気に置いて人が作業
できるようになる。冷凍機により冷却された空気を用い
ること及びそれを循環しながら再利用することにより、
液体窒素等を用いた場合よりも効率よく低コストで鋳型
が製造できるようになる。鋳型内の水分移動による水分
凝縮層が形成されず鋳型が均一に凍結される。冷凍機は
一般的に除湿効果も兼ね備えているため冷凍庫内は自動
的に除湿された状態になっている。例えば25℃の空気
に含まれる水分量は約23.8g/m3 であるが、0℃
では約4.8g/m3 にすぎず、鋳型の霜付き現象がな
くなり、鋳造欠陥が発生することがなくなると共に、鋳
型の長期保存が可能となった。10℃以下では作業環境
に問題がある場合は、冷却された空気をヒ−タにて加熱
した密閉された庫内で素早く作業をすることにより、作
業環境を確保することができる。
Since no refrigerant such as liquefied nitrogen is used, problems such as frostbite are eliminated, and a person can work in a cooling atmosphere. By using the air cooled by the refrigerator and recirculating it,
The mold can be manufactured more efficiently and at lower cost than when liquid nitrogen or the like is used. The moisture condensation layer due to the movement of moisture in the mold is not formed, and the mold is frozen uniformly. Since the refrigerator generally has a dehumidifying effect, the freezer is automatically dehumidified. For example, the amount of water contained in air at 25 ° C is about 23.8 g / m3, but 0 ° C
Since the amount was only about 4.8 g / m3, the frost phenomenon of the mold disappeared, casting defects did not occur, and the mold could be stored for a long time. If there is a problem in the working environment at 10 ° C. or lower, the working environment can be secured by quickly working in a closed chamber in which cooled air is heated with a heater.

【0015】[0015]

【実施例】本発明による凍結鋳型の製造法の一実施例に
ついて説明する。
EXAMPLE An example of a method for producing a frozen mold according to the present invention will be described.

【0016】実施例1 冷凍機を用いて図1に示すシステムで凍結を行った。図
1の2は木型からなる模型であり、上下方向に数か所孔
6が形成されている。模型2は、定盤4の上面に取り付
けられ、定盤4の内部に形成された通風部8と孔6と連
通している。定盤4の周囲は鋳枠10で覆ってあり、鋳
枠10の内部には鋳物砂3が投入されて突き固められて
いる。
Example 1 A freezer was used to freeze a system shown in FIG. Reference numeral 2 in FIG. 1 is a model made of a tree shape, and has several holes 6 formed in the vertical direction. The model 2 is attached to the upper surface of the surface plate 4 and communicates with the ventilation portion 8 and the hole 6 formed inside the surface plate 4. The periphery of the surface plate 4 is covered with a molding frame 10, and the molding sand 3 is put into the molding frame 10 and tamped.

【0017】鋳物砂3は、5.5号硅砂を用い、硅砂1
00重量部に対して水を4重量%添加混練した。水の添
加量は1重量%から12重量%までが好ましい。水の添
加量が1重量%以下であると凍結時に充分な強度が得ら
れず、鋳型が形成できない。一方、水の添加量が12
%を超えると溶湯が水分と接触したときに爆発的な反
応を起こし、注湯時に吹き返しが発生して注湯が行なえ
ず、又製品にもピンホール、肌荒れ等水分に起因する鋳
造欠陥が生じる。
The casting sand 3 is made of No. 5.5 silica sand, and the silica sand 1 is used.
4 wt% of water was added to 100 parts by weight and kneaded. The amount of water added is preferably 1% by weight to 12% by weight . If the amount of water added is 1% by weight or less, sufficient strength cannot be obtained during freezing, and a mold can not be formed . On the other hand, the amount of water added is 12 fold
If it exceeds the amount %, an explosive reaction will occur when the molten metal comes into contact with water, and blowback will occur during pouring, making it impossible to pour, and the product will also have pinholes, rough skin and other casting defects caused by moisture. Occurs.

【0018】鋳枠10の上部は覆われており、その中央
に導風管12が接続されている。この導風管12はファ
ン14を介して通風部8と連結しており、循環路となっ
ている。凍結機1は、導風管12の中間に設けてあり、
導風管12の内部を通過する空気を冷却ユニット16に
よって冷却する。ファン14は、鋳物砂3内の水分層が
移動しない程度の吸引圧力にて吸引する共に吸引した気
体を冷凍機1の冷却ユニット16に送り冷却し、再び鋳
型内に流通させるようにした。
The upper portion of the casting frame 10 is covered, and the air guide tube 12 is connected to the center thereof. The air guide tube 12 is connected to the ventilation section 8 via a fan 14 and serves as a circulation path. The freezer 1 is provided in the middle of the air guide tube 12,
The air passing through the air guide tube 12 is cooled by the cooling unit 16. The fan 14 sucks the sucked gas at a suction pressure such that the water layer in the molding sand 3 does not move, and sends the sucked gas to the cooling unit 16 of the refrigerator 1 to cool and recirculate the gas into the mold.

【0019】このように冷凍機1によって一度冷却され
た空気が外界と遮断された系内を循環するようなシステ
ムにした結果、冷却空気のエネルギ−効率は80%以上
になり鋳型内を急速に冷却することが可能である。すな
わち0℃で徐々に冷却された強度の弱い氷ではなく水が
過冷却されて氷になった高強度の氷が得られるようにな
り、強度の高い凍結鋳型が出来るようになる。より低温
の空気が系内を循環するために相乗的な効果が出るため
と考えられる。
As described above, as a result of the system in which the air once cooled by the refrigerator 1 circulates in the system isolated from the outside, the energy efficiency of the cooling air becomes 80% or more, and the inside of the mold rapidly. It is possible to cool. That is, instead of ice having a low strength gradually cooled at 0 ° C., water having a high strength obtained by supercooling water can be obtained, and a frozen template having a high strength can be obtained. It is considered that the lower temperature air circulates in the system, which causes a synergistic effect.

【0020】ちなみに、導風管12を系外へ冷却空気が
排出されるようにした場合には、系外の室温空気を取り
込むことになるのでエネルギ−効率は極度に低下すると
共に鋳型強度は著しく低下する。空気の循環経路の一部
に管20から液体窒素を散布すると鋳型の冷却速度はさ
らに増すこととなり、補助的冷却手段としては有効であ
る。
By the way, when the cooling air is exhausted from the air guide tube 12 to the outside of the system, room temperature air outside the system is taken in, so that the energy efficiency is extremely lowered and the mold strength is remarkably reduced. descend. Spraying liquid nitrogen from the pipe 20 to a part of the air circulation path further increases the cooling rate of the mold, and is effective as an auxiliary cooling means.

【0021】このようにして凍結された鋳型を、冷凍庫
内にて型抜き作業、中子作業、型合わせ作業等を行い、
図3に示すような消失性の発泡ポリスチレンの蓋22に
て外界と鋳型内部の製品部分が通じる部分を蓋をして3
日間冷凍庫内で放置した後注湯した。この結果欠陥のな
い鋳肌の美しい鋳造品が得られた。消失性の物でない木
製の蓋をした場合は、注湯直前にこの蓋を取り外したが
霜付き現象により肌荒れ等の欠陥を生じた。型抜き作
業、中子作業、型合わせ作業等は乾燥された庫内で行え
ば霜付きの問題はないが、好ましくは氷の溶けない0℃
以下が望ましい。発明者等は作業環境をよくするため
に、一度冷凍機で0℃以下に冷却された空気を再びヒ−
タ等にて4℃〜10℃に温めた密閉された庫内にて素早
く作業をするようにしたが何等問題は起こらない。
The mold thus frozen is subjected to die cutting work, core work, mold matching work, etc. in a freezer.
With a cover 22 made of extinguishable polystyrene foam as shown in FIG. 3, cover the part where the product part inside the mold communicates with the outside world.
It was left in the freezer for a day and then poured. As a result, a cast product having a beautiful cast surface without defects was obtained. When a wooden lid, which was not extinguishable, was used, the lid was removed immediately before pouring, but defects such as rough skin occurred due to the phenomenon of frost. There is no problem of frosting if die cutting work, core work, mold matching work, etc. are performed in a dry chamber, but it is preferable that ice does not melt at 0 ° C.
The following is desirable. In order to improve the working environment, the inventors of the present invention re-heat the air once cooled to 0 ° C. or less in the refrigerator.
I tried to work quickly in a closed cabinet that was warmed to 4 ° C to 10 ° C with a tool etc., but no problem occurred.

【0022】発明者等の実験によれば、1m3 の空気に
含まれる水分量が約10gを超えるあたりから、鋳型内
での霜付きにより、注湯時の吹き返しや製品のピンホー
ル、肌荒れ等の水分に起因する鋳造欠陥が現われはじめ
る。これは、すなわち10℃の露点の空気中に含まれる
水分量であり、これ以下の水分量であるなら10℃以上
の空気であっても霜付きによる鋳造上の問題は起こらな
い。よって10℃以下では作業環境に問題がある場合に
は、冷却された空気をヒータにて加熱してから密閉した
庫内に流入させ、その中で素早く作業をすることとし
た。
According to experiments conducted by the inventors, when the amount of water contained in 1 m3 of air exceeds about 10 g, frost in the mold causes blowback at the time of pouring, pinholes of the product, rough skin, etc. Casting defects due to moisture begin to appear. That is, this is the amount of water contained in the air having a dew point of 10 ° C. If the amount of water is less than this, even if the air is at a temperature of 10 ° C. or more, the problem of casting due to frost does not occur. Therefore, if there is a problem in the working environment at 10 ° C. or lower, the cooled air is heated by the heater and then allowed to flow into the closed chamber, and the work is quickly carried out therein.

【0023】図2に、他の実施例を示す。FIG. 2 shows another embodiment.

【0024】この実施例は、冷凍空気が循環する経路に
室30を設け、この室30内に鋳枠10を配置したもの
である。図2では、鋳枠10は1個しか示していない
が、複数個の鋳枠を設置することができ、鋳枠10毎に
単独で吸引用のファン15が設けられている。鋳枠10
内に配置した模型5は消失模型であり、吸引孔は設けら
れず、定盤4全体に吸引用の孔13が設けられている。
定盤4内に形成された通風部8にファン15が接続さ
れ、ファン15の吸引により鋳物砂3内を冷却空気が流
通し、ファン15から排出される。排出された空気は、
循環用のファン14により吸引されて冷凍機1に送ら
れ、冷却されて再び鋳枠10に送られる。
In this embodiment, a chamber 30 is provided in the path through which the frozen air circulates, and the casting frame 10 is placed in the chamber 30. Although only one flask 10 is shown in FIG. 2, a plurality of flasks can be installed, and each of the flasks 10 is individually provided with a suction fan 15. Flask 10
The model 5 arranged inside is a vanishing model, no suction hole is provided, and a suction hole 13 is provided in the entire surface plate 4.
The fan 15 is connected to the ventilation part 8 formed in the surface plate 4, and the cooling air flows through the molding sand 3 by the suction of the fan 15 and is discharged from the fan 15. The discharged air is
It is sucked by the circulation fan 14 and sent to the refrigerator 1, cooled, and sent again to the flask 10.

【0025】40は、ヒートパイプであり、鋳型のほぼ
中央に差し込まれている。このヒートパイプ40は、図
5に示すように、上部にフィン41を複数備え、下方の
吸熱部で吸熱した熱をこのフィン41が放熱するように
なっている。
Reference numeral 40 is a heat pipe, which is inserted into the mold substantially at the center thereof. As shown in FIG. 5, the heat pipe 40 is provided with a plurality of fins 41 on the upper portion thereof, and the fins 41 radiate the heat absorbed by the lower heat absorbing portion.

【0026】この実施例の場合も、冷却された空気は一
つの限られた系を循環するようになっている。またその
場合、空気循環用のファン14の位置は図1のように冷
凍機1の上流側に配置しても、図2のように冷凍機1の
下流側に配置しても、両側にそれぞれ配置しても、凍結
状況に大きな差異はなかった。また20は液体窒素導入
管であり、冷凍機1の空気の循環経路の一部に窒素を散
布するようにしたものである。
Also in this embodiment, the cooled air is circulated in one limited system. In that case, the position of the fan 14 for air circulation may be arranged on the upstream side of the refrigerator 1 as shown in FIG. 1 or on the downstream side of the refrigerator 1 as shown in FIG. Even if they were placed, there was no big difference in the freezing situation. Further, reference numeral 20 denotes a liquid nitrogen introducing pipe, which is adapted to spray nitrogen on a part of the air circulation path of the refrigerator 1.

【0027】このような抜き取りを行わない消失性模型
を用いて同様の鋳型造型及び鋳込みを行ったが何等問題
のない製品を得ることができた。
The same mold making and casting were carried out using such a disappearing model without extraction, but a product without any problems could be obtained.

【0028】比較例 5.5号硅砂100重量部に対して、水4重量%を添加
混練した鋳物砂3を図6に示すような鋳枠10と吸引用
の穴6を有した木型の模型7及び吸引できるようにファ
ン14がセットされた定盤4により囲まれた部分へ入れ
て突き固める。次に冷媒38(液体窒素、ドライアイス
等)を鋳型上部へ散布すると同時にファン14にて吸引
を行った。このとき室温の空気33が鋳型内へ吸引され
る現象が見られた。ファン14の吸引圧力が大き過ぎた
場合、水分の移動が起こり氷の層39が形成される。ま
たファン14の吸引圧力が小さ過ぎた場合、鋳物砂3の
抵抗により吸引が十分でなく凍結強度が得られない。こ
の水分の移動の起こる吸引圧力は鋳物砂31の粒度構成
と関係しており一概には決められなかった。
COMPARATIVE EXAMPLE 5.5 A casting sand 3 prepared by adding 4% by weight of water to 100 parts by weight of silica sand and kneading was used as a wooden mold having a casting frame 10 and a suction hole 6 as shown in FIG. The model 7 and the fan 14 set so as to be sucked are put into a portion surrounded by the surface plate 4 and tamped. Next, the cooling medium 38 (liquid nitrogen, dry ice, etc.) was sprayed on the upper part of the mold, and at the same time, suction was performed by the fan 14. At this time, a phenomenon was observed in which the air 33 at room temperature was sucked into the mold. When the suction pressure of the fan 14 is too high, the movement of water occurs and the ice layer 39 is formed. If the suction pressure of the fan 14 is too low, suction is not sufficient due to the resistance of the molding sand 3, and freeze strength cannot be obtained. The suction pressure at which the movement of water occurs is related to the grain size composition of the foundry sand 31, and cannot be generally determined.

【0029】冷媒38のエネルギ−効率を求めてみる
と、室温の空気33が吸引され、これを冷却するのに大
半のエネルギ−が消費されるのみであるため、また冷却
された空気が排出されるため、エネルギー効率はわずか
に3〜5%である。
When the energy efficiency of the refrigerant 38 is calculated, the air 33 at room temperature is sucked, and most of the energy is consumed to cool the air 33. Therefore, the cooled air is discharged. Therefore, the energy efficiency is only 3-5%.

【0030】次に、定盤4及び模型7を除去しようとし
たが、冷媒に液体窒素を用いた場合は、定盤4は厚い手
袋でも触ることもできないほど冷却されており、危険な
状態であった。それに対し鋳物砂3は砂自体が断熱材で
あるため定盤4等ほどは冷却されていなかった。模型7
を取り除くと同時に鋳物砂3の表面に霜付きが起こり、
以後これを取り除くことは出来なかった。ビニ−ルシ−
ト等で鋳物砂3の形状側を覆うようにしようとしたが、
霜付きが瞬時に起こるためにこの作業は不可能であっ
た。なんとか鋳型を形成し、注湯を行なったが注湯時の
吹き返しや製品にピンホ−ル、肌荒れ等の欠陥が発生し
た。
Next, the surface plate 4 and the model 7 were tried to be removed, but when liquid nitrogen was used as the refrigerant, the surface plate 4 was cooled so that even thick gloves could not be touched, and in a dangerous state. there were. On the other hand, the foundry sand 3 was not cooled as much as the platen 4 etc. because the sand itself is a heat insulating material. Model 7
At the same time as removing the frost on the surface of the molding sand 3,
I could not remove it after that. Vinyl seal
I tried to cover the shape side of the molding sand 3 with
This work was not possible due to the instant frosting. Somehow, a mold was formed and pouring was performed, but defects such as blowback during pouring, pinholes, and rough skin occurred on the product.

【0031】図5に冷却方法による冷却速度の違いを示
す。
FIG. 5 shows the difference in cooling rate depending on the cooling method.

【0032】図5におけるは、実施例1による差圧に
より空気が通気した部分のものを示す冷却曲線である。
は、図4に示すヒートパイプ40を取り付けた場合の
冷却曲線、は、図6の凍結システム内の鋳型において
通気が行なわれ難く、伝熱のみよる冷却によった冷却曲
線である。一見して差圧による通気冷却が最も冷却が速
いのが分かるが、ヒートパイプ40を用いた場合につい
てもかなりの効果があり、特に鋳型の強度上重要と思わ
れる0℃〜−10℃の初期凍結時に効果があることが分
かる。さらにヒートパイプ40を使用する場合、図4に
示すようにヒートパイプ40のフィン41を冷媒に埋没
させる等、直接冷媒にて冷却するとより冷却効率が良
い。
FIG. 5 is a cooling curve showing a portion where air is aerated by the differential pressure according to the first embodiment.
4 is a cooling curve when the heat pipe 40 shown in FIG. 4 is attached, and is a cooling curve obtained by cooling only by heat transfer because it is difficult to ventilate the mold in the freezing system of FIG. At first glance, it can be seen that the aeration cooling by the differential pressure is the fastest, but there is a considerable effect even when the heat pipe 40 is used, and especially in the initial stage of 0 ° C to -10 ° C which is considered to be important in terms of the strength of the mold. You can see that it is effective when frozen. Further, when the heat pipe 40 is used, the cooling efficiency is further improved by directly cooling with the coolant such as burying the fin 41 of the heat pipe 40 in the coolant as shown in FIG.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の凍結鋳型製造法によれば、凍傷
等の危険な作業から開放され、効率の良い冷凍鋳型の製
造を行う事ができる。また一台の冷凍機を凍結作業、霜
付き防止の作業、鋳型の保管等多くの作業に使用できる
ようになると共に鋳造欠陥をなくすことができる。空気
を使用する冷凍法であることや、冷却された空気を何度
も再利用するので地球環境にも優しい凍結鋳型製造法で
ある。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the method for producing a frozen mold of the present invention, it is possible to efficiently produce a frozen mold free from dangerous work such as frostbite. Further, one refrigerator can be used for many operations such as freezing work, frost prevention work, and mold storage, and casting defects can be eliminated. It is a freezing method that uses air, and because it reuses cooled air many times, it is a freezing mold manufacturing method that is also environmentally friendly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる凍結鋳型製造法の一実施例を示
す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a freezing mold manufacturing method according to the present invention.

【図2】本発明にかかる凍結鋳型製造法の他の実施例を
示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the freezing mold manufacturing method according to the present invention.

【図3】本発明にかかる霜付き防止法の一実施例を示す
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the frost prevention method according to the present invention.

【図4】本発明の冷却に用いるヒートパイプの正面図で
ある。
FIG. 4 is a front view of a heat pipe used for cooling of the present invention.

【図5】鋳型の冷却速度の違いを示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a difference in mold cooling rate.

【図6】従来の凍結鋳型製造法の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventional freezing mold manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 冷凍機 2、5、7 模型 3 鋳物砂 4 定盤 6 孔 8 通風部 10 鋳枠 12 導風管 14 ファン 16 冷却ユニット 22 蓋 38 冷媒 39 氷の層 40 ヒートパイプ 41 フィン 1 refrigerator 2, 5, 7 model 3 Foundry sand 4 surface plate 6 holes 8 ventilation section 10 flasks 12 wind guide 14 fans 16 Cooling unit 22 Lid 38 Refrigerant 39 Ice layer 40 heat pipe 41 fins

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−14045(JP,A) 特開 平3−181766(JP,A) 特開 平6−50643(JP,A) 特開 平2−82075(JP,A) 特開 昭56−154249(JP,A) 特開 昭60−15042(JP,A) 特開 昭57−28653(JP,A) 特開 昭57−149045(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22C 9/02 F25D 3/10,13/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-61-14045 (JP, A) JP-A-3-181766 (JP, A) JP-A-6-50643 (JP, A) JP-A-2- 82075 (JP, A) JP 56-154249 (JP, A) JP 60-15042 (JP, A) JP 57-28653 (JP, A) JP 57-149045 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B22C 9/02 F25D 3 / 10,13 / 00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水分を含む鋳物用砂を凍結させて鋳型を
製造する凍結鋳型製造方法であって1〜12重量%の
水分を含有する鋳物用砂で形成され、冷凍機によって冷
却された−3℃以下の低温空気を循環させる閉鎖系内の
適所に配置された鋳型内に前記低温空気を一度流通させ
た後に回収し、前記冷凍機の熱交換器を通して冷却し
前記回収低温空気を前記鋳型内に再び流通させ、閉鎖系
内を循環する低温空気で前記鋳型を凍結させるようにし
ことを特徴とする凍結鋳型製造方法。
1. A freezing mold manufacturing method for manufacturing a mold by freezing water containing foundry sand, which comprises 1 to 12% by weight.
In a closed system that circulates low temperature air of -3 ° C or below , which is formed by sand containing foundry and cooled by a refrigerator
It was recovered after said low-temperature air is once circulated into a mold that is in place, and cooled through a heat exchanger of the refrigerator
The recovered low-temperature air is circulated again into said mold, so as to freeze the mold by cold air circulating in the closed system
A method for producing a frozen mold, comprising:
【請求項2】 前記低温空気、前記鋳型内に含有され
ている水分が該鋳型内において移動しない程度の差圧状
態で該鋳型内を流通ることを特徴とする請求項1に記
載の凍結鋳型製造方法。
Wherein said cold air, according to claim 1, the moisture contained in the said mold, characterized that you distribute the template in type in differential pressure state so as not to move in the said template Freezing mold manufacturing method.
【請求項3】 鋳型の凍結を促進させるように、ヒート
パイプが前記鋳型に挿入されることを特徴とする請求項
1又は2に記載の凍結鋳型製造方法。
3. The method for producing a frozen mold according to claim 1, wherein a heat pipe is inserted into the mold so as to promote freezing of the mold.
【請求項4】 前記凍結された鋳型の製造作業、冷凍
機によって10℃以下の露点で除湿された庫内にて行
われることを特徴とする請求項1、2、3のいずれか1
項に記載の凍結鋳型製造方法。
4. The manufacturing operations of the frozen template row in the refrigerator by 10 ° C. below the dew point in the dehumidified storage room
4. The method according to claim 1, wherein
The method for producing a frozen mold according to the item.
【請求項5】 窒素、二酸化炭素、ヘリュウムの液化ガ
スのいずれか一つ、又はそれらを併用する冷媒、前記
低温空気の循環経路に混合さることを特徴とする請求
項1、2、3のいずれか1項に記載の凍結鋳型製造方
法。
5. A nitrogen, carbon dioxide, one of the liquefied gas Heryuumu or claim 2 refrigerant used in combination thereof, characterized in Rukoto are mixed circulation path of the cold air, The frozen mold manufacturing method according to any one of 3 above.
【請求項6】 前記冷媒、前記鋳物砂表面もしくは前
記パンチングプレートのフィン部に直接もしくは間接的
に散布さることを特徴とする請求項1、2、3のいず
れか1項に記載の凍結鋳型製造方法。
Wherein said refrigerant is, according to any one of claims 1, 2, 3 to the sand surface or wherein Rukoto directly or indirectly sprayed to the fin portion of the punching plate Freezing mold manufacturing method.
【請求項7】 前記鋳物砂添加物を含有することを特
徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の凍結鋳型
製造方法。
7. A freezing mold manufacturing method according to any one of claims 1-5, characterized in that it comprises containing the molding sand is additive.
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