JP4073446B2 - 鋳物製品の表面改質方法 - Google Patents

Description

本発明は、砂型で鋳造される鋳物製品の表面を改質する方法に関する。

鋳物製品を砂型で鋳造する際には、一般に、砂型の表面（フルモールド法では消失性模型の表面）に黒鉛等の耐火物を含む塗型剤を塗布して、製品表面を滑らかに仕上げるとともに製品を砂型から取り出しやすくしている。

一方、最近では、鋳物製品の耐摩耗性や耐熱性等を向上させるために、製品表面を改質する技術が種々実施されている。例えば、その用途により特定の部位で摩耗が早く進展するような鋳物製品では、交換周期を延長するために、材質に高硬度のものを用いたり、鋳造後に高硬度の材料を肉盛りしたりしている。また、表面焼入れ、浸炭、窒化等の熱処理を行う場合もある。

しかしながら、上記従来の耐摩耗性向上策のうち、材質の変更は使用環境によって実施できない場合があり、その他の方法では、鋳造と別の設備や工程が必要となって、非常に手間がかかり、コストも大幅に高くなるという問題がある。

これに対して、比較的簡単に鋳物製品の表面を改質する方法として、耐摩耗性等の特性を有する金属粉末と溶着材とを混合したものを鋳型表面に塗布した後、この鋳型に溶湯を流し込んで鋳造を行うことにより、鋳物製品の表面に前記金属粉末が合金化した改質層を一体に形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この方法も、高価な金属粉末と溶着材を別途用意し、これらを鋳造前に混合して塗布する必要があり、かなりの手間とコストがかかる。
特開平６−１９０５３７号公報

本発明の課題は、鋳物製品の表面の所定の部位を低コストで改質することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、鋳物製品を模した消失性模型の表面に、鋳物製品の所定の部位に相当する部分を除いて塗型剤を塗布し、この消失性模型の周囲に砂型を造型した後、前記砂型に溶湯を流し込んで前記消失性模型を分解消失させながら鋳造を行うか、あるいは、鋳物製品の鋳造に使用する砂型の表面に、鋳物製品の所定の部位と対向する部分を除いて塗型剤を塗布した後、前記砂型に溶湯を流し込んで鋳造を行うことにより、前記鋳物製品の所定の部位に砂型を形成する鋳物砂を固着させるものである。

すなわち、砂型を用いた鋳造を行う際に、鋳物製品の所定の部位では、溶湯を塗型剤を介さずに砂型と接触させることにより、溶湯が砂型を形成する鋳物砂に差し込み、鋳物砂が製品表面に固着して、製品表面の改質が行われるようにしたのである。

ここで、前記鋳物砂として珪砂等の高硬度の砂を使用すれば、特に鋳物製品の耐摩耗性を向上させることができる。

本発明は、上述したように、砂型を用いた鋳造を行う際に、鋳物製品の所定の部位で、溶湯を直接砂型と接触させて鋳物砂を製品表面に固着させるので、従来のように別途改質用材料を用意したり鋳造後に処理を行ったりする必要がなく、きわめて簡単に、かつコストをかけずに表面改質を行うことができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の表面改質方法を適用した鋳物製品としての火格子１を示す。この火格子１は、ごみ処理場の焼却炉内に設けられるもので、長手方向先端に向かって低くなる傾斜面２を有し、この傾斜面２上をごみが流れるようになっている。そして、傾斜面２とこれに連続する先端面３に、後述するように改質層４が形成されている。

次に、第１の実施形態の表面改質方法を適用して図１に示した火格子１をフルモールド法により鋳造する手順を、図２に基づいて説明する。まず、この火格子１を模した消失性模型５を発泡スチロール（発泡ポリスチレン樹脂）等で作製し、その表面に塗型剤６を塗布する。このとき、模型５表面のうち、火格子１の傾斜面２および先端面３に相当する部分には、塗型剤６を塗布しないようにマスキングする。次に、模型５の周囲に砂型７を造型する。ここで、砂型７を形成する鋳物砂には硬度の高いものを使用する。そして、砂型７の注湯口から溶湯を流し込んで、模型５を分解消失させながら鋳造を行う。これにより、火格子１の傾斜面２および先端面３では、溶湯が塗型剤６を介さずに直接砂型７と接触して砂型７を形成する鋳物砂に差し込み、鋳物砂が火格子１表面に固着して改質層４が形成される。

この火格子１は、上述したように、ごみと接触する傾斜面２および先端面３に、高硬度の砂が固着した耐摩耗性の高い改質層４が形成されているので、この部位が摩耗しにくく、長期間交換することなく使用できる。また、ごみの焼却に伴って発生する鉄系溶融物が付着しにくく、ごみの流れがスムーズである。

そして、この火格子１に適用した表面改質方法は、消失性模型５の一部に塗型剤６を塗布しないようにするだけでよいので、きわめて簡単に行うことができ、余分なコストもかからない。また、塗型剤６を塗布しない部分の面積は模型５全体の表面積に対してわずかなので、鋳造した火格子１を砂型７から取り出す際の作業性を大きく損なうこともないし、改質層４の表面がその他の部分に比べて粗くなる点も、このような用途では問題とならない。

一方、第２の実施形態の表面改質方法では、図１の火格子１を鋳造するにあたり、火格子１を模した木型等の非消失性模型（図示省略）を作製して、その周囲に上下の砂型８、９を高硬度の砂で造型し、図３に示すように、木型を取り除いた後、各砂型８、９表面に塗型剤６を塗布する。このとき、上側の砂型８表面のうち、火格子１の傾斜面２および先端面３と対向する部分には、塗型剤６を塗布しないようにする。そして、砂型８、９に溶湯を流し込んで鋳造を行う。これにより、火格子１の傾斜面２および先端面３には、第１の実施形態と同様に改質層４が形成される。

なお、上述した各実施形態では、改質層の耐摩耗性を重視して高硬度の砂で砂型を形成するようにしたが、鋳物砂として一般に使用される各種の砂を改質層に求められる特性、すなわち鋳物製品の用途に応じて使用することもできる。

ａは本発明の表面改質方法を適用した火格子の外観斜視図、ｂはａの縦断面図 第１の実施形態の表面改質方法を適用した火格子の鋳造方法の説明図 第２の実施形態の表面改質方法を適用した火格子の鋳造方法の説明図

符号の説明

１ 火格子（鋳物製品）
２ 傾斜面
３ 先端面
４ 改質層
５ 消失性模型
６ 塗型剤
７、８、９ 砂型

Claims (3)

1. 鋳物製品を模した消失性模型の表面に、鋳物製品の所定の部位に相当する部分を除いて塗型剤を塗布し、この消失性模型の周囲に砂型を造型した後、前記砂型に溶湯を流し込んで前記消失性模型を分解消失させながら鋳造を行うことにより、前記鋳物製品の所定の部位に砂型を形成する鋳物砂を固着させる鋳物製品の表面改質方法。
2. 鋳物製品の鋳造に使用する砂型の表面に、鋳物製品の所定の部位と対向する部分を除いて塗型剤を塗布した後、前記砂型に溶湯を流し込んで鋳造を行うことにより、前記鋳物製品の所定の部位に砂型を形成する鋳物砂を固着させる鋳物製品の表面改質方法。
3. 前記鋳物砂として高硬度の砂を使用することを特徴とする請求項１または２に記載の鋳物製品の表面改質方法。

Images