JP3640248B2 - Freezing mold molding method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定量の水を混合した鋳物砂により、型枠に内蔵させた模型の周囲に充填して鋳型を形成し、得られた鋳型を凍結による硬化をさせて凍結鋳型を得る凍結鋳型の造型法において、
前記模型の周囲に充填する所定水分を含む鋳物砂に流動性を与えるため、所定の界面活性剤を添加して、複雑形状を持つ模型に対してもその周囲に容易に充填させ成形された流動鋳型を用意し、成形された流動鋳型を凍結により硬化させて凍結鋳型を得る凍結鋳型の造型法に関する。
【0002】
【従来の技術】
前記鋳物砂に所定量の水を混合し、混合した鋳物砂を使用して形成された鋳型を凍結させて凍結鋳型を造る凍結鋳型の製造法は、例えば特公昭56−30107号公報に開示されている。
前記公報に開示されている発明によれば、凍結に使用する冷媒は、窒素をはじめとする液化ガス若しくはドライアイス等が使用されている。
また、冷凍機を用いた低温空気を鋳型内に通過させて凍結させる方法に係わる提案が特開平11−138235号公報に開示されている。
【0003】
ところで、前記流動鋳型については、骨材としては硅砂が使用され、バインダに粘結剤として水ガラスやセメント、その他にリン酸、アルミン酸ナトリウム等の無機粘結剤を使用した自硬性鋳型や、同じく粘結剤にフラン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂成分等の有機粘結剤を使用した自硬性鋳型やガス硬化鋳型には、流動鋳型造型法が使用されている。
則ち、セメント流動鋳型造型法では、硅砂にセメントと水及び界面活性剤を添加してミキサで混練し流動砂を形成させ鋳枠に流し込む方法が取られ、
また、水ガラス系の自硬性鋳型の場合は、水ガラスと界面活性剤を硅砂に添加してミキサで混練し流動砂を形成させて鋳枠に流し込む方法が取られている。
【0004】
一方、流動鋳型ではない凍結鋳型に使用される従来の鋳型の場合、人手や機械での砂込みができない複雑な形状を持つ製品に対する鋳型には、中子や割り型を介して煩雑な作業を必要とするが、流動鋳型が可能であれば流動砂を流し込むだけで複雑な製品に対する鋳型も簡単に形成できる。
しかし、前記有機粘結剤を使用した自硬性鋳型やガス硬化鋳型に使用されている流動鋳型造型法の場合は、前記したように流動砂を鋳枠に流し込むだけで複雑な模型に対する鋳型も容易にできるわけであるが、下記問題点を内蔵している。
【0005】
則ち、前記セメントや水ガラス等の無機粘結剤を使用する流動鋳型造型法においては、
バインダであるセメントや水ガラス等の粘結剤が無機質であるため、一度硬化した鋳型の鋳物砂を再利用することは困難で、再利用するためには多大な労力を必要としている。
また、フラン、フェノールなどの有機バインと水で流動鋳型を作成した場合でも、砂への付着物が残留するため鋳物砂の再利用には限界がある。
また、これら有機・無機のバインダを用いた場合の流動鋳型では、鋳型の崩壊性が悪いという問題があり、特にセメント使用の場合は問題が多い。
また、注湯時の熱分解によるガス発生は作業環境を悪くするという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そして、流動鋳型に使用する界面活性剤については、
上記、有機・無機の粘結剤をバインダとして添加する流動鋳型造型法の場合においては、混練の際発生する連行空気により発生する泡の安定性が良好であるため、AE減水剤と呼ばれる減水効果とともに混練の際微細な気泡を連行する界面活性剤の一種が使用されている。
【0007】
しかし、水分の添加量が少なく、水のみを使用する凍結鋳型においては、混練の際発生する連行空気による泡の動粘性が低いため前記AE減水剤では消泡が速く、鋳物砂を鋳枠に流し込んだ直後に消泡を開始され、流し込まれた鋳物砂が模型の細部まで達しない問題や充填した砂の下がりが極端に発生し、例えばフランジ部の下部に空洞を形成する問題がある。
【0008】
ところで、手動及び機械的エネルギにより泡を生ぜしめ、流動させた鋳物砂を模型の周囲に流動させて造型するが、この造型性には粘結性、抗力性、流動性と水分の影響があり、高い流動性により、水分や粘結剤は少なくてすむとともに、均一な型の強度構成を形成することができる。
【0009】
本発明は、上記従来の硅砂などを骨材とし所定量の水を添加した凍結鋳型に使用する鋳物砂に、適当な添加剤を添加して、混練の際の連行空気により発生する泡の増大と、発生した泡を安定した状態に維持させ、流動化を可能とする流動砂を形成させ、該流動砂の使用により形成された流動鋳型を凍結する凍結鋳型の造型法の提供を目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の凍結鋳型の造型法は、
硅砂に対し2〜12重量%の水分を添加した鋳物砂を混練造型した鋳型を凍結により硬化する凍結鋳型を形成させる凍結鋳型の造型法において、
前記鋳物砂を流動化させ、流動化した鋳物砂を模型の周囲に確実に充填して流動鋳型を形成させるため、前記硅砂に対して0.05〜3重量%の高起泡性界面活性剤を添加混練し、混練により起泡した泡を含み流動する流動砂を前記模型の周囲に流し込み成形させ、成形した流動鋳型を凍結させることを特徴とする。
【0011】
前記本発明の凍結鋳型の造型法は、従来より使用されてきた生砂型の素材に流動性と造型性を与えるとともに、硬化型鋳型に見られる欠陥である崩壊性の改善と砂の回収率の改善、ガス等の発生することのない作業環境を改善する特性を与え、流動鋳型の形成を可能としたものである。
【0012】
則ち、従来の硅砂に対し1〜12重量%の水分を混合した鋳物砂に、高い起泡性を持つ界面活性剤を前記硅砂に対し0.05〜3重量%添加し、混練に際し連行空気により起泡した微細な泡を発生させて流動砂を形成させ、該流動砂を鋳枠内への流し込む際には模型の周辺の隅々まで確実且つ均一に充填させ、流動鋳型を形成させて、形成された鋳型に対し凍結を行い凍結鋳型を造型させたものである。
【0013】
上記高起泡性の界面活性剤の使用により、水を用いた流動鋳型と凍結鋳型の組合せにより、高い崩壊性と且つ鋳物砂の再利用が可能な鋳型の造型を可能とするとともに、また硬化型に見られたガスや臭気の発生、煙の発生もなく良好な作業環境のもとに鋳型の造型ができ、且つ従来の人手や機械では砂込めが複雑な模型に対する造型も可能にしている。
【0014】
また、前記界面活性剤は、アニオン界面活性剤であり、好ましくはスルホコハク酸塩であるのが良い。
【0015】
前記発明は、本発明の凍結鋳型の造型法に使用する流動砂の形成用に用意した高起泡性の界面活性剤の構成について記載したもので、使用する界面活性剤はアニオン活性剤であり、好ましくはコハク酸塩の牛脂アミド系を使用するようにしたもので、本願発明者等が鋭意努力して得られた最適な起泡安定剤である。
【0016】
また、前記凍結鋳型に使用する泡を含む流動砂は、NCO基を有する有機物質よりなるガス発生剤を前記硅砂に対し0.01〜3重量%の添加を行い、水との反応によりCOガスを発生させ、前記泡を含む流動砂の消泡による体積収縮を吸収させる構成が好ましい。
【0017】
本発明の界面活性剤の特にコハク酸塩の牛脂アミド系の使用による凍結鋳型の造型法においては、流動砂に含まれる気泡は安定化し消泡は起きにくくなり、砂下がりは少なくなる。則ち、造型後直ちに急冷して泡が消える前に凍結を終了させた場合は、砂の下がりが見られず問題を起こすことがないが、時間を掛けて凍結させる場合は徐々にではあるが砂の下がりが見られ完全とは言えない状況にある。
前記発明は、この砂下がりの問題の完全解決のためになされたもので、NCO基を有する有機化合物で例えばポリメチレンポリフェニールポリイソシアネートをガス発生剤として使用添加したもので、構造式が「R〜N=C=O」であるNCO基を有する有機物質の例えばポリメチレンポリフェニールポリイソシアネートを添加し、水と反応してCOガスを発生させ、消える泡と略同等の泡を発生させ、前記消泡による体積収縮を吸収させ、凍結に時間を掛けて行なう場合も消泡による影響を吸収するようにしてある。
【0018】
また、前記本発明の凍結鋳型の造型法に使用する界面活性剤は、アニオン界面活性剤にAE減水剤を混合させることが好ましい。
【0019】
前記発明は、前記本発明の凍結鋳型の造型に使用する流動鋳型の流動砂の形成に使用する高気泡性のアニオン界面活性剤への、界面活性剤の一種であるAE減水剤の一部混合について記載したものである。
則ち、前記AE減水剤は、コンクリートの混和に作業性を損なう事無く減水を可能とし強度向上を図るとともに、混練の際、空気をコンクリート中に微細な気泡として連行する特性を利用してその一部を代用しても良いことを記載している。
【0020】
また、前記本発明の凍結鋳型の造型法に使用する界面活性剤は、硅砂に対し0.05〜3.0重量%を添加させることが好ましい。
【0021】
また、本発明の凍結鋳型の造型法に使用する鋳物砂は、再使用を目的とする回収砂または再生砂が主体であることが好ましい。
【0022】
本発明の凍結鋳型の造型に使用する流動鋳型は前記したように崩壊性に富み、砂の回収は可能となり、省エネ循環式鋳造工程を形成できる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。なお、図1に示す実施形態は、加水10を含む混練工程11、流動鋳型の造型処理工程12、凍結鋳型の凍結処理工程13、塗型処理工程14、鋳造処理工程15、砂の再使用処理工程16よりなり、且つ前記加水10による水を使用した省エネ型リサイクル鋳造システムのフローチャートで、該省エネ型リサイクル鋳造システムは前記流動鋳型の造型処理工程12の使用によって初めてより効率的省エネサイクルを可能としたものである。
【0024】
上記鋳造システムのフローチャートは、前記したように、加水10及びスルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤10a及びNCO基を持つ有機物質10bを添加して、前段で回収冷却した砂(硅砂)を混練する混練工程11と、混練した鋳物砂より流動鋳型を造る造形処理工程12と、造型処理された鋳型を凍結する凍結鋳型の凍結処理工程13と、凍結した鋳型に塗型をする塗型処理工程14と、塗型処理をした凍結鋳型により鋳造する鋳造処理工程15と、鋳造終了後の鋳型より砂の再使用を図る砂の再使用処理工程16とより、閉サイクルを形成している。
【0025】
前記鋳造処理工程15では、前段で形成された凍結鋳型を型合わせ工程15aで型合わせをし、型合わせの終了した鋳型に溶湯工程17を経た湯を注湯工程15bで注湯をし、さらに凝固工程15cを経て鋳型内の高温湯の凝固をさせ、ついで、鋳型のばらし工程15dで鋳型のばらしを行い、ついで仕上げ工程15eを経て所要の鋳造製品を得るようにしてある。
一方前記ばらし工程15dにより崩壊された鋳型より砂回収工程16aにより砂(硅砂)の回収を行い、砂冷却工程16bにより回収された砂を約40℃程度に冷却して混練工程11へ還送して、硅砂のリサイクル過程を形成させている。前記還送された硅砂は再び前記混練工程11で加水10とスルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤10a、及びNCO基を持つ有機物質10bの添加を受けて次工程の流動鋳型の造形処理工程12へ循環する。
【0026】
則ち、上記実施の形態に係わる凍結鋳型の凍結処理工程13は、その前段の流動鋳型の造型処理工程12により得られた流動鋳型12bに対し凍結処理をしたものである。前記流動鋳型12bは、図に示すように流動鋳型の造型処理工程12において、該造型に必要な流動砂12aを硅砂(砂の再使用処理工程16により得られた砂)と加水10との間の混練工程11による混練に際して、スルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤10aの添加により流動性と造型性を持つ流動砂12aの形成を可能とし、該流動砂12aの形成により複雑な形状を持つ模型にも対応できる流動鋳型12bの造型を可能としたものである。
上記流動性と造型性を前記砂と水、界面活性剤10aとよりなる流動砂12aに与えることにより、当該鋳物砂は最小の水を使用して、最小の機械的エネルギによる砂込みにより複雑な形状に対しても同一形状の空間の形成を可能とするするとともに、均質且つ高い鋳型強度の鋳型の形成を可能としたものである。
【0027】
なお、前記スルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤10aの添加量は、硅砂に対し0.05〜3重量%で好ましくは0.1〜0.3重量%が望ましい。
【0028】
上記、流動鋳型12bの凍結処理工程13により鋳造に必要な鋳型強度を与え、
且つ塗型処理工程14により低温鋳型に高温注湯に対応する高温強度を与え高効率の鋳造を可能とするとともに、バインダに水のみの使用により完全リサイクル循環型鋳造システムの形成を可能としている。
【0029】
なお、混練工程11におけるNCO基を有する有機物質10bの添加は、前記凍結鋳型の凍結処理工程13が長時間にわたる場合に起きる流動砂中の連行空気の泡の消泡に起因する砂の沈降を吸収するために、水と反応してCOガスを発生する部材を添付したものである。
【0030】
上記NCO基を有する有機物質10bの添加量は、硅砂に対し、0.01〜3重量%が好ましい。
【0031】
【実施例】
次に、実施例をもって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでない。
図2(A)は、実施例1の場合の鋳枠内へ充填した砂の状況を示す図で、図2(B)は実施例2の場合の鋳枠内へ充填した砂の状況を示す図で、図2(C)は実施例3の場合の鋳枠内へ充填した砂の状況を示す図で、図3(A)は比較例1の鋳枠内へ充填した砂の状況を示す図で、図3(B)は比較例2の鋳枠内へ充填した砂の状況を示す図で、図3(C)は比較例3の従来の生砂型の鋳込み砂を鋳枠内へ手込めした場合の砂の状況を示す図である。
【0032】
[実施例1]
界面活性剤;スルホコハク酸塩牛脂アミド界面活性剤 0.2重量%
ガス発生剤;ポリメチレンポリフェニールポリイソシアネート0.1重量%
水分 ;3.5重量%
この場合は、図2(A)に示すように、スルホコハク酸塩牛脂アミド界面活性剤にガス発生剤を併用した場合で、3時間以上経過しても砂の下がりは認められなかった。
また、流動性も良好で砂の充填率も良好であった。
【0033】
[実施例2]
界面活性剤;スルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤 0.1重量%
及びAE減水剤 0.1重量%
ガス発生剤;ポリメチレンポリフェニ−ルポリイソシアネート0.1重量%
水分 ;3.5重量%
この場合は、図2(B)に示すように、スルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤とAE減水剤とを混合した場合で流動性には問題はなかった。
これは、スルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤がある程度添加されていれば、他の界面活性剤で代用可能なことを示している。
【0034】
[実施例3]
界面活性剤;スルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤 0.2重量%
ガス発生剤;なし
水分 ;3.5重量%
この場合は、図2(C)に示すように、スルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤のみで、ポリメチレンポリフェニールポリイソシアネートを添加しなかった場合で、流動性は十分であったが、時間を掛けて徐々に充填した砂が沈降する傾向が示されている。但し、砂の押し湯効果により上面の砂が下がるのみで、下段のフランジ部の下部は十分に砂が充填されている。
なお、実作業においては、流動砂を模型より高く充填して置く場合が多いため、ポリメチレンポリフェニールポリイソシアネートを添加しなくても良い場合も多い。
【0035】
[比較例1]
界面活性剤;AE減水剤 0.4%
ガス発生剤;ポリメチレンポリフェニールポリイソシアネート0.1重量%
水分 ;3.5重量%
この場合は、図3(A)に示すように、AE減水剤のみで流動化させた砂に、ガス発生剤のポリメチレンポリフェニールポリイソシアネートを使用した場合で、AE減水剤のみでは流動化させた砂は消泡が速く、ポリメチレンポリフェニールポリイソシアネートを添加しても消泡を吸収することが出来ないことが示されている。
これは、界面活性剤が泡の動粘性に与える影響によるものと考えられ、AE減水剤のみで流動させた場合は消泡が優先するので、その結果下段フランジの下に隙間状空間が形成される。
【0036】
[比較例2]
界面活性剤;スルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤 0.2重量%
ガス発生剤;CaO 0.3重量%添加
水分 ;3.5重量%
この場合は、図3(B)に示すように、スルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤とガス発生剤に水と反応してガスを発生する酸化カルシウム(CaO)を添加した場合で、この場合は、発生したガスが砂の隙間を経て通過していくためか、砂の下がりに対してそれを防止する効果はなかった。界面活性剤と混合が可能な液体物質で、且つ水と反応するものでなければ効果がないものと考えられる。
【0037】
[比較例3]
界面活性剤;なし
ガス発生剤;なし
水分 ;3.5重量%
この場合は、従来の生砂型の鋳込み砂を手込めした場合で、図3(C)に示すように、手が下の方まで入らない下段のフランジ下部の隅に充填の不十分な部位が見受けられた。
【0038】
【発明の効果】
流動砂による流動鋳型に凍結鋳型造型法を組合わせた本発明によれば、複雑な模型(製品)に対する鋳型の造型を可能にするとともに、砂の再生利用、高い崩壊性、良好な作業環境等により、高効率の廃棄物を出さない低コストの循環型鋳造システムを形成できる。
また、流動鋳型の界面活性剤にスルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤を主体とする構成により、連行空気による微細な泡の安定且つ均一な発生が可能となり、消泡の発生を抑えるとともに、高い流動性と造型性と均一性を鋳物砂に与えることができる。
また、砂にNCO基を有する有機化合物を使用することにより、長時間放置しても鋳枠内の砂の沈降を防止できる。
また、水をバインダとしたため、地球環境に優しく、作業者を砂込め作業から解放した作業環境に優しい鋳型造形法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の流動鋳型を使用した省エネ型リサイクル鋳造システムのフローチャート図である。
【図2】 (A)は実施例1の場合の鋳枠内へ充填した砂の状況を示す図で、 (B)は実施例2の場合の鋳枠内へ充填した砂の状況を示す図で、(C)は実施例3の場合の鋳枠内へ充填した砂の状況を示す図である。
【図3】 (A)は比較例1の鋳枠内へ充填した砂の状況を示す図で、(B)は比較例2の鋳枠内へ充填した砂の状況を示す図で、(C)は比較例3の従来の生砂型の鋳込み砂を鋳枠内へ手込めした場合の砂の状況を示す図である。
【符号の説明】
10 加水
10a スルホコハク酸塩牛脂アミド系界面活性剤
10b NCOを有する有機物質
11 混練工程
12 流動鋳型の造形処理工程
12a 流動砂
12b 流動鋳型
13 凍結鋳型の凍結処理工程
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a frozen mold in which a casting mold mixed with a predetermined amount of water is filled around a model built in a mold to form a mold, and the obtained mold is cured by freezing to obtain a frozen mold. In the molding method of
In order to give fluidity to the foundry sand containing the predetermined moisture filling the periphery of the model, a predetermined surfactant is added, and a model having a complicated shape is easily filled and molded around the model. The present invention relates to a method for forming a frozen mold in which a mold is prepared and the formed fluid mold is cured by freezing to obtain a frozen mold.
[0002]
[Prior art]
A method for producing a frozen mold in which a predetermined amount of water is mixed with the foundry sand and a mold formed by using the mixed foundry sand is frozen to produce a frozen mold is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 56-30107. ing.
According to the invention disclosed in the publication, liquefied gas such as nitrogen or dry ice is used as the refrigerant used for freezing.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-138235 discloses a proposal relating to a method of freezing by passing low-temperature air using a refrigerator through a mold.
[0003]
By the way, for the fluid mold, cinnabar is used as an aggregate, and a self-hardening mold using an inorganic binder such as phosphoric acid or sodium aluminate as a binder for binder, water glass or cement, Similarly, fluid mold making methods are used for self-hardening molds and gas-curing molds that use an organic binder such as a resin component such as furan resin, phenol resin, or urethane resin as a binder.
In other words, in the cement flow casting method, cement, water and a surfactant are added to dredged sand, and the mixture is kneaded with a mixer to form fluidized sand and poured into a casting frame.
In the case of a water glass-based self-hardening mold, a method of adding water glass and a surfactant to dredged sand, kneading with a mixer to form fluidized sand, and pouring into a casting frame is employed.
[0004]
On the other hand, in the case of conventional molds used for freezing molds that are not flow molds, molds for products with complicated shapes that cannot be sanded by hand or machine require complicated work via cores or split molds. Although it is necessary, if a fluid mold is possible, a mold for a complex product can be easily formed by pouring fluid sand.
However, in the case of the fluid mold molding method used for self-hardening molds and gas curing molds using the above organic binders, it is easy to mold molds for complex models by simply pouring fluid sand into the casting frame as described above. However, the following problems are built in.
[0005]
That is, in the fluid mold making method using an inorganic binder such as cement or water glass,
Since binders such as cement and water glass which are binders are inorganic, it is difficult to reuse the molding sand once hardened, and much labor is required for reuse.
Moreover, even when a fluid mold is made with organic vines such as furan and phenol and water, there is a limit to the reuse of foundry sand because the deposits remain on the sand.
Further, fluid molds using these organic / inorganic binders have a problem that the mold disintegration is poor, and there are many problems especially when cement is used.
In addition, gas generation due to thermal decomposition during pouring has a problem of deteriorating the working environment.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
And about the surfactant used for the flow mold,
In the case of the above-described fluid mold molding method in which an organic / inorganic binder is added as a binder, the stability of foam generated by entrained air generated during kneading is good, and therefore a water reducing effect called an AE water reducing agent In addition, a kind of surfactant that entrains fine bubbles during kneading is used.
[0007]
However, in the freezing mold that uses only water and the amount of water added is small, the AE water reducing agent has a fast defoaming because of the low kinematic viscosity of entrained air generated during kneading. There is a problem that defoaming is started immediately after pouring, the cast sand that has been poured does not reach the details of the model, and the falling of the filled sand occurs extremely, for example, forming a cavity in the lower part of the flange.
[0008]
By the way, bubbles are generated by manual and mechanical energy, and the cast sand that has been made to flow is made to flow around the model, and this moldability is affected by caking, drag, fluidity and moisture. The high fluidity requires less moisture and binder, and can form a uniform type of strength structure.
[0009]
The present invention increases the foam generated by the entrained air during kneading by adding an appropriate additive to the foundry sand used in a freezing mold in which a predetermined amount of water is added using the above-mentioned conventional dredged sand as an aggregate. An object of the present invention is to provide a method for forming a frozen mold that maintains the generated bubbles in a stable state, forms fluidized sand that enables fluidization, and freezes the fluidized mold formed by using the fluidized sand. Is.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the method for forming a frozen mold of the present invention is as follows.
In a molding method of a freezing mold in which a mold obtained by kneading and molding a casting sand to which 2 to 12% by weight of water is added to dredged sand is formed by freezing, a freezing mold is formed.
In order to fluidize the foundry sand and reliably fill the fluidized foundry sand around the model to form a fluid mold, 0.05 to 3% by weight of the highly foamable surfactant with respect to the dredged sand Is added and kneaded, and fluidized sand containing bubbles generated by kneading is poured into the periphery of the model to be molded, and the molded fluid mold is frozen.
[0011]
The method for molding a frozen mold according to the present invention provides fluidity and moldability to the raw sand mold material that has been used conventionally, and improves the disintegration, which is a defect found in a cured mold, and improves the sand recovery rate. It gives the characteristics of improving and improving the working environment in which no gas is generated, and enables the formation of a flow mold.
[0012]
In other words, 0.05 to 3% by weight of a surfactant having high foaming property is added to the foundry sand mixed with 1 to 12% by weight of water with respect to the conventional cinnabar, and entrained air is used for kneading. The fine sand bubbles generated by the above are generated to form fluid sand, and when the fluid sand is poured into the casting frame, it is filled surely and uniformly to the corners around the model to form a fluid mold. The formed mold is frozen to form a frozen mold.
[0013]
The use of the above highly foaming surfactant enables the molding of a mold that can be disintegrated and reuse the foundry sand by combining a fluid mold using water and a freezing mold, and is also hardened. The molds can be molded under good working conditions without the generation of gas, odor, and smoke found in the mold, and it is also possible to mold models that have complicated sanding with conventional human hands and machines. .
[0014]
Further, the surfactant, Ri A anion surfactant der, good Mashiku is of good sulfosuccinate salt.
[0015]
The above-described invention describes the composition of a highly foaming surfactant prepared for forming fluidized sand used in the molding method of a freezing mold of the present invention. The surfactant used is an anionic surfactant. The succinate beef tallow amide is preferably used, and is the optimum foam stabilizer obtained by the inventors of the present invention.
[0016]
In addition, the fluidized sand containing foam used for the freezing mold is prepared by adding 0.01 to 3% by weight of a gas generating agent composed of an organic substance having an NCO group to the dredged sand and reacting with water to produce CO 2. A configuration in which gas is generated and volume shrinkage due to defoaming of the fluid sand containing the foam is absorbed is preferable.
[0017]
In the method of forming a freezing mold by using the surfactant of the present invention, particularly succinate beef tallow amide, the bubbles contained in the fluidized sand are stabilized and the defoaming hardly occurs, and the sand falling is reduced. In other words, if you freeze immediately after molding and finish freezing before the bubbles disappear, there will be no problem with the sand falling, but if you freeze it over time, it will gradually. The situation is not perfect because of the falling sand.
The invention has been made in order to completely solve the problem of sand falling, and is an organic compound having an NCO group to which, for example, polymethylene polyphenyl polyisocyanate is added and used as a gas generating agent. ˜N═C═O ”, an organic substance having an NCO group, such as polymethylene polyphenyl polyisocyanate, reacts with water to generate CO 2 gas, and generates bubbles substantially equivalent to the disappearing bubbles, Even when the volume shrinkage due to the defoaming is absorbed and the freezing takes time, the influence of the defoaming is absorbed.
[0018]
Moreover, it is preferable that the surfactant used in the method for forming a frozen mold of the present invention is mixed with an anionic surfactant and an AE water reducing agent.
[0019]
In the invention described above, partial mixing of an AE water reducing agent, which is a kind of surfactant, with a high-bubble anionic surfactant used for forming fluid sand of a fluid mold used for forming the frozen mold of the present invention. Is described.
In other words, the AE water reducing agent can reduce water without impairing workability in mixing concrete and improve strength, and at the time of kneading, utilizing the characteristic of entraining air as fine bubbles in the concrete. It states that some may be substituted.
[0020]
Moreover, it is preferable to add 0.05 to 3.0 weight% of the surfactant used for the method for forming a frozen mold of the present invention with respect to the sand.
[0021]
Moreover, it is preferable that the foundry sand used for the molding method of the frozen mold of the present invention is mainly recovered sand or recycled sand for reuse.
[0022]
As described above, the fluid mold used for forming the frozen mold of the present invention is rich in collapsibility, and sand can be collected, and an energy-saving circulation casting process can be formed.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. In the embodiment shown in FIG. 1, the kneading step 11 including water 10, the flow mold forming process 12, the freezing mold freezing process 13, the coating process 14, the casting process 15, and the sand reuse process. The flowchart of the energy-saving recycle casting system which consists of the process 16 and uses the water by the said water | moisture 10 WHEREIN: This energy-saving recycle cast system enables a more efficient energy-saving cycle for the first time by use of the said casting process step 12 of the fluid mold. It is a thing.
[0024]
As described above, in the flowchart of the casting system, the water 10 and the sulfosuccinate beef tallow amide surfactant 10a and the organic substance 10b having an NCO group are added, and the sand recovered and cooled in the previous stage (kneaded sand) is kneaded. A kneading step 11, a molding processing step 12 for producing a fluid mold from the kneaded foundry sand, a freezing mold freezing step 13 for freezing the molded mold, and a coating processing step 14 for coating the frozen mold. Then, a closed cycle is formed by a casting processing step 15 in which casting is performed with a frozen mold subjected to coating processing, and a sand reuse processing step 16 in which sand is reused after the casting is finished.
[0025]
In the casting process 15, the frozen mold formed in the previous stage is mold-matched in the mold-matching process 15 a, hot water that has passed through the molten metal process 17 is poured into the mold that has been mold-matched in the pouring process 15 b, The high temperature hot water in the mold is solidified through the solidification step 15c, then the mold is separated in the mold separation step 15d, and then the required cast product is obtained through the finishing step 15e.
On the other hand, sand (salted sand) is collected from the mold collapsed in the separating step 15d by the sand collecting step 16a, and the sand collected by the sand cooling step 16b is cooled to about 40 ° C. and returned to the kneading step 11. The recycling process of dredged sand is formed. In the kneading step 11, the returned dredged sand is added with water 10 and sulfosuccinate beef tallow amide surfactant 10a, and an organic substance 10b having an NCO group. Circulate to.
[0026]
In other words, in the freezing mold freezing process 13 according to the above embodiment, the freezing process is performed on the fluid mold 12b obtained by the former forming process 12 of the fluid mold. As shown in the figure, the fluid mold 12b is obtained by converting the fluid sand 12a necessary for the molding between dredged sand (sand obtained by the sand reuse treatment process 16) and water 10 in the fluid mold molding process 12. When kneading in the kneading step 11, the addition of the sulfosuccinate beef tallow amide surfactant 10a enables the formation of fluid sand 12a having fluidity and moldability, and the formation of the fluid sand 12a has a complicated shape. This makes it possible to mold the flow casting mold 12b.
By providing the fluidity and moldability to the fluid sand 12a composed of the sand, water, and the surfactant 10a, the foundry sand uses a minimum amount of water and is complicated by sanding with a minimum mechanical energy. A space having the same shape can be formed with respect to the shape, and a mold having a uniform and high mold strength can be formed.
[0027]
The addition amount of the sulfosuccinate beef tallow amide surfactant 10a is 0.05 to 3% by weight, preferably 0.1 to 0.3% by weight, based on the cinnabar.
[0028]
The mold strength necessary for casting is given by the above freezing treatment step 13 of the fluid mold 12b,
In addition, the coating process 14 gives the low-temperature mold high-temperature strength corresponding to high-temperature pouring and enables high-efficiency casting, and the use of only water as the binder makes it possible to form a completely recycled circulation casting system.
[0029]
In addition, the addition of the organic substance 10b having an NCO group in the kneading step 11 causes the sedimentation of sand due to the defoaming of entrained air bubbles in the fluidized sand that occurs when the freezing treatment step 13 of the freezing mold takes a long time. A member that reacts with water to generate CO 2 gas for absorption is attached.
[0030]
The addition amount of the organic substance 10b having the NCO group is preferably 0.01 to 3% by weight with respect to the cinnabar.
[0031]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited only to these Examples.
FIG. 2 (A) is a view showing the state of sand filled into the casting frame in the case of Example 1, and FIG. 2 (B) is a view showing the state of sand filled into the casting frame in the case of Example 2. 2C is a view showing the state of sand filled into the casting frame in the case of Example 3, and FIG. 3A is a view showing the state of sand filled into the casting frame of Comparative Example 1. FIG. 3 (B) is a diagram showing the state of sand filled in the casting frame of Comparative Example 2, and FIG. 3 (C) is a drawing of the conventional green sand casting sand of Comparative Example 3 into the casting frame. It is a figure which shows the condition of the sand at the time of putting.
[0032]
[Example 1]
Surfactant; sulfosuccinate tallow amide surfactant 0.2% by weight
Gas generant; polymethylene polyphenyl polyisocyanate 0.1% by weight
Water content: 3.5% by weight
In this case, as shown in FIG. 2 (A), when a gas generating agent was used in combination with a sulfosuccinate beef tallow amide surfactant, no sand falling was observed even after 3 hours or more.
The fluidity was also good and the sand filling rate was good.
[0033]
[Example 2]
Surfactant: sulfosuccinate beef tallow amide surfactant 0.1% by weight
And AE water reducing agent 0.1% by weight
Gas generant; polymethylene polyphenyl polyisocyanate 0.1% by weight
Water content: 3.5% by weight
In this case, as shown in FIG. 2B, there was no problem in fluidity when a sulfosuccinate beef tallow amide surfactant and an AE water reducing agent were mixed.
This indicates that other surfactants can be substituted if a sulfosuccinate beef tallow amide surfactant is added to some extent.
[0034]
[Example 3]
Surfactant; sulfosuccinate beef tallow amide surfactant 0.2% by weight
Gas generant; None moisture; 3.5 wt%
In this case, as shown in FIG. 2 (C), the flowability was sufficient when only the sulfosuccinate beef tallow amide surfactant was added and no polymethylene polyphenyl polyisocyanate was added. It shows the tendency that the sand that has been gradually filled by settling is settling. However, only the sand on the upper surface is lowered due to the hot water of the sand, and the lower portion of the lower flange portion is sufficiently filled with sand.
In actual work, since fluid sand is often filled higher than the model, polymethylene polyphenyl polyisocyanate need not be added in many cases.
[0035]
[Comparative Example 1]
Surfactant; AE water reducing agent 0.4%
Gas generant; polymethylene polyphenyl polyisocyanate 0.1% by weight
Water content: 3.5% by weight
In this case, as shown in FIG. 3 (A), when the gas generating agent polymethylene polyphenyl polyisocyanate is used for the sand fluidized only with the AE water reducing agent, the fluidization is performed only with the AE water reducing agent. It has been shown that sand is fast defoaming and cannot be absorbed even when polymethylene polyphenyl polyisocyanate is added.
This is thought to be due to the effect of the surfactant on the kinematic viscosity of the foam, and when it is made to flow only with the AE water reducing agent, defoaming takes precedence, and as a result, a gap-like space is formed under the lower flange. The
[0036]
[Comparative Example 2]
Surfactant; sulfosuccinate beef tallow amide surfactant 0.2% by weight
Gas generating agent; CaO 0.3 wt% added water; 3.5 wt%
In this case, as shown in FIG. 3 (B), when calcium oxide (CaO) that reacts with water and generates gas is added to the sulfosuccinate beef tallow amide surfactant and the gas generating agent, in this case Was not effective in preventing the sand from falling because the generated gas passed through the gaps in the sand. It is considered to be ineffective unless it is a liquid substance that can be mixed with a surfactant and does not react with water.
[0037]
[Comparative Example 3]
Surfactant; None gas generant; None moisture; 3.5 wt%
In this case, when the conventional green sand-type cast sand is prepared, as shown in FIG. 3 (C), there is an insufficiently filled portion at the lower corner of the lower flange where the hand does not enter the lower part. It was seen.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention in which a freezing mold molding method is combined with a fluid mold using fluid sand, it is possible to mold a mold for a complex model (product), as well as sand recycling, high disintegration, good working environment, etc. Thus, it is possible to form a low-cost circulation casting system that does not produce highly efficient waste.
In addition, the composition mainly composed of a sulfosuccinate beef tallow amide surfactant in the flow mold surfactant enables stable and uniform generation of fine bubbles by entrained air, while suppressing the occurrence of defoaming and high Fluidity, moldability and uniformity can be imparted to foundry sand.
Further, by using an organic compound having an NCO group in the sand, sedimentation of the sand in the casting frame can be prevented even when left for a long time.
In addition, since water is used as a binder, it is possible to obtain a mold forming method that is kind to the global environment and is gentle to the work environment that frees the operator from sand-filling work.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of an energy-saving recycling casting system using a fluid mold according to the present invention.
FIG. 2A is a view showing the state of sand filled into the casting frame in the case of Example 1, and FIG. 2B is a view showing the state of sand filled into the casting frame in the case of Example 2. (C) is a view showing the state of sand filled into the casting frame in the case of Example 3.
FIG. 3A is a view showing the state of sand filled into the casting frame of Comparative Example 1, and FIG. 3B is a view showing the state of sand filling into the casting frame of Comparative Example 2; ) Is a diagram showing the state of sand when the conventional green sand-type cast sand of Comparative Example 3 is handed into the casting frame.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Water 10a Sulfosuccinate tallow amide surfactant 10b Organic substance 11 with NCO 11 Kneading process 12 Fluid mold shaping process 12a Fluid sand 12b Fluid mold 13 Freezing mold freezing process

Claims (6)

硅砂に対し2〜12重量%の水分を添加した鋳物砂を混練造型した鋳型を凍結により硬化する凍結鋳型を形成させる凍結鋳型の造型法において、
前記鋳物砂を流動化させ、流動化した鋳物砂を模型の周囲に確実に充填して流動鋳型を形成させるため、前記硅砂に対して0.05〜3重量%の高起泡性界面活性剤を添加混練し、混練により起泡した泡を含み流動する流動砂を前記模型の周囲に流し込み成形させ、成形した流動鋳型を凍結させることを特徴とする凍結鋳型の造型法。
In a molding method of a freezing mold in which a mold obtained by kneading and molding a casting sand to which 2 to 12% by weight of water is added to dredged sand is formed by freezing, a freezing mold is formed.
In order to fluidize the foundry sand and reliably fill the fluidized foundry sand around the model to form a fluid mold, 0.05 to 3% by weight of the highly foamable surfactant with respect to the dredged sand A method for forming a frozen mold, comprising: adding and kneading, flowing and flowing fluid sand containing bubbles generated by kneading around the model, and freezing the molded fluid mold.
前記界面活性剤は、アニオン界面活性剤であることを特徴とする請求項1記載の凍結鋳型の造型法。The surfactant molding method of freezing mold according to claim 1, characterized in that the A anion surfactant. 前記泡を含む流動砂は、NCO基を有する有機物質よりなるガス発生剤を前記硅砂に対し0.01〜3重量%の添加を行い、水との反応によりCOガスを発生させ、前記泡を含む流動砂の消泡による体積収縮を吸収させることを特徴とする請求項1記載の凍結鋳型の造型法。In the fluid sand containing foam, 0.01 to 3% by weight of a gas generating agent composed of an organic substance having an NCO group is added to the dredged sand to generate CO 2 gas by reaction with water, The method for forming a frozen mold according to claim 1, wherein volume shrinkage due to defoaming of fluidized sand containing water is absorbed. 前記界面活性剤は、アニオン界面活性剤にAE減水剤を混合させることを特徴とする請求項1記載の凍結鋳型の造型法。  The method for molding a freezing mold according to claim 1, wherein the surfactant is mixed with an anionic surfactant and an AE water reducing agent. 前記界面活性剤は、硅砂に対し0.05〜3.0重量%を添加させることを特徴とする請求項1記載の凍結鋳型の造型法。The surfactant molding method of freezing mold according to claim 1, wherein the to addition of 0.05 to 3.0 wt% with respect to sand. 前記鋳物砂は、再使用を目的とする回収砂または再生砂が主体であることを特徴とする請求項1記載の凍結鋳型の造型法。  2. The method for forming a frozen mold according to claim 1, wherein the foundry sand is mainly recovered sand or recycled sand for reuse.
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