JP4795624B2 - 鋳造物からの砂鋳型の除去を補助するための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、２０００年５月１０日に出願された、米国仮出願番号６０／２０２，７４１の利益を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、一般に、金属鋳造物の製造に関し、そしてより特定すると、砂鋳型パック内での鋳造物の製造に関する。
【０００３】
（背景）
金属鋳造物を形成するための伝統的な鋳造プロセスは、一般に、所望の鋳造物の外側の特徴（例えば、シリンダーヘッド）が内面に形成された、鋳型またはダイ（例えば、永続的な金属ダイまたは砂鋳型）を使用する。砂および適切な結合剤で構成され、そして鋳造物の内側の特徴を形成する砂中子は、代表的に、ダイの内部に入れられて、鋳造物の特徴をさらに規定する。砂中子は、一般に、金属鋳造物の内部で、輪郭および内側の特徴を作製するために使用され、そして鋳造プロセスが完了した後の、この中子の砂材料の鋳造物からの除去および再生が、必要である。
【０００４】
用途に依存して、砂中子および／または砂鋳型のための結合剤は、フェノール系樹脂結合剤、フェノール系ウレタン「コールドボックス（ｃｏｌｄ ｂｏｘ）」結合剤、または他の適切な有機結合剤材料を含み得る。次いで、ダイまたは鋳型には、融解した金属合金が満たされ、これが特定の所望の程度まで冷却されて、この合金を固化させる。この合金が鋳造物に固化した後に、この鋳造物は、さらなる加工（熱処理、砂中子からの砂の再生、および熟成が挙げられる）のために、処理炉（単数または複数）に移動される。熱処理および熟成は、金属合金が異なる用途に適う異なる物理的特性を与えられるように、金属合金を調整するプロセスである。熱処理は、プロセシングおよび／または熱プロセシングを含み得る。
【０００５】
砂鋳型および／または中子は、一般に、熱処理の完了前に、鋳造物から除去される。砂鋳型および／または中子は、代表的に、１つの手段または手段の組み合わせによって、それらの鋳造物から分離される。例えば、砂が鋳造物から削り取られ得るか、または鋳造物が物理的に振盪または振動されて、砂鋳型および鋳造物の内部の砂中子を破壊し得、そしてこの砂を除去し得る。さらに、砂鋳型および鋳造物が、熱処理炉および／または熱砂除去炉に通される際に、砂鋳型および中子のための有機結合剤または熱分解性結合剤が、一般に、所望の金属特性への鋳造物の熱処理のための高温への曝露によって破壊されるかまたは燃焼し、その結果、この鋳型および中子からの砂が、鋳造物から除去され得、そして再生され得て、仕上げられた熱処理された鋳造物を残す。このような炉システムおよび鋳造物の熱処理の方法は、米国特許第５，９５７，１８８号および同第５，４３９，０４５号に見出され、これらの各々は、明白に、本明細書中に参考として援用される。一旦、砂が鋳造物から除去されると、鋳造物の熱処理および熟成が、一般に、引き続く工程において完了する。
【０００６】
上述の特許に開示されているもののような技術は、例えば、競争、原料、エネルギー、労力および廃棄物処理の価格上昇、ならびに環境規制によって、余儀なく行われている。これらの要因により、このような金属鋳造物の熱処理およびこのような金属鋳造物からの砂再生の分野において、引き続いて、改良が要求されている。
【０００７】
（要旨）
本発明は、砂鋳型内で形成された鋳造物からの砂鋳型の除去を増強するための、方法およびシステムを包含する。本発明の１つの実施形態によれば、この砂鋳型は、この鋳型に刻み目を付け、そしてこの鋳型を破砕して小片に破壊するに十分な力を付与することによって、この鋳造物から除去され得る。例えば、この鋳型は、この鋳型への放射エネルギーまたは誘導エネルギーの付与によってこの鋳型内で加熱される、鋳造物の熱膨張によって、あるいは力および／またはエネルギーの他の付与によって、破砕され得る。さらに、高圧流体が、この鋳型の外壁に指向されて、この鋳型の破壊をさらに補助し得る。一旦、この鋳型が破砕し、そして種々の小片に破壊されると、これらは一般に、この鋳造物から取り外される。この鋳型が除去された後に、鋳造物は熱処理され得、一方で砂鋳型の小片は、鋳型および中子からの砂の破壊および再生のために、その結合剤材料を燃焼させるに十分な温度まで、加熱される。
【０００８】
さらなる実施形態において、鋳型を鋳造物から取り外すための方法は、１つ以上の爆発性充填物または有機材料もしくは熱分解性材料を、鋳型の外壁内の１つ以上の選択された位置に置く工程を包含し得る。この爆発性充填物は、鋳型の破砕および小片への破壊を引き起こすために、プロセス中の特定の時点で爆発される。次いで、破壊された小片が、鋳造物から取り外され得る。
【０００９】
さらに、爆発性充填物あるいは有機材料または熱分解性材料もしくは熱反応性材料を含む鋳型に、刻み線が付加され得る。これらの刻み線は、爆発性充填物および／または有機材料もしくは熱分解性材料と組み合わせられて、予め決定された位置に作動可能に配置されて、爆発性充填物の開始の際に、鋳型の部分の破壊および鋳造物からの取り外しを増強する。鋳型が取り外された後に、鋳造物の熱処理が開始または継続し得る。
【００１０】
さらなる実施形態は、鋳型を高エネルギー脈動で刺激することによって、鋳型内で形成された鋳造物から鋳型を取り外す方法を包含する。この鋳型は、代表的に、この高エネルギーパルスによって刺激された後に破砕し、次いで、この破砕された小片が、鋳造物から取り外され得る。この高エネルギー脈動は、代表的に、機械的手段、カノン、加圧された気体および電気機械的手段のいずれかから生じる、衝撃波、圧力波、音響波、またはこれらの組み合わせを含む。さらに、刻み線はまた、鋳型の破壊および鋳造物からの取り外しを補助するために、鋳型に適用され得る。
【００１１】
本発明の種々の目的、特徴および利点は、添付の図面と組み合わせて、以下の明細書を読むことによって、当業者に明らかとなる。
【００１２】
（発明の詳細な説明）
本発明は、概して、砂鋳型内に形成した鋳造物からのこの砂鋳型の破壊および除去を向上するための方法を包含する。この方法の目的は、熱処理温度へのこの鋳造物の曝露をスピードアップし、そしてこの砂鋳型からの砂の破壊および再生利用を向上させることである。この鋳型は、熱処理加熱炉またはユニットへの砂鋳型および鋳造物の導入の前か、またはこのユニット内の熱処理および砂再生利用のためにこの熱処理加熱炉もしくはユニット自体内でのいずれかでその鋳造物の周りから取り除かれ得る。鋳造物の熱処理、ならびに砂鋳型および砂中子の少なくとも部分的な破壊および除去、そして砂の再生利用のための例示的な熱処理加熱炉システムは、米国特許第５，２９４，９９４号、同第５，５６５，０４６号、同第５，７３８，１６２号、および同第５，９５７，１８８号および米国特許出願第０９／３１３，１１１号（２０００年７月２７日出願）（これらの開示は参考として援用されている）に示される。それらの鋳造物からの砂鋳型の破壊および除去の向上によって、この鋳造物は、熱処理加熱炉またはチャンバの周囲加熱環境に、より迅速に曝露される。
【００１３】
従って、この鋳造物の温度を上昇させて所望の処理を達成するのに必要なエネルギーおよび時間は少なくなり、そしてこの鋳型が鋳造物から取り外される場合に金属特性の鋳造物が得られる。
【００１４】
鋳造物から鋳型を取り外す方法は、砂鋳型を刻み目を付ける工程を包含する。刻み目を付けられた鋳型は代表的に、「精密砂鋳型（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｓａｎｄ ｍｏｌｄ）」であり、これは一般に鋳造砂材およびフェノール樹脂、フェノールウレタン、または他の適切な有機結合剤からなり、これらの材料は、ほとんどの鋳造物を処理するために熱処理温度に曝露された場合、一般に分解および／または消費する（従来公知であるように）。この砂鋳型はまた、標準的結合剤物質および鋼鉄のような金属の組み合わせから形成された半永久的な型を含み得る。この鋳型は代表的に、鋳型内に設定された刻み線にそって破砕および破壊する。なぜなら、鋳型内に含まれる鋳造物から鋳型の取り外しおよび除去を容易にするためにこの結合剤物質が燃え尽きるからである。この刻み線は、一般に、各鋳型の横および／または頂部にそってもしくはその周りの事前に決定された位置に配置される。これらの位置は、一般にこの鋳型を破壊するのに最適となるように選択される。このような事前決定された位置における刻み線の配置は、この鋳型およびこの鋳型内で形成された鋳造物の形状に依存する。
【００１５】
用語「刻み目を付ける（ｓｃｏｒｉｎｇ）」とは、切断ブレード、ミリングデバイスおよび他の類似の自動および／または手動操作切断デバイスもしくは溝彫りデバイスを含む任意の機構による、鋳型の頂部、底部および／または側面の壁に作製された、任意のタイプのカット、ライン、スクラッチ、ギザギザ（圧入）（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）、溝（グルーブ）もしくは他のこのようなマーキングを含み得る。この刻み目は、この鋳型の外側に置かれ得るが、この鋳型の外部表面にのみ限定されず、そしてこの鋳型の内部表面がまた、外部表面の刻み目にくわえて、または代わって、刻み目を付けまたは溝彫りされ得ることが理解される。各鋳型は、熱処理加熱炉内への（鋳型内の鋳造物とともに）鋳型の導入まで、この鋳型の形成の間、またはその後のある時点で、任意の従来の手段によって（例えば、この鋳型の外部表面および／または内部表面上に配置または形成された成形またはスクラッチされたラインによって）、刻み目を付けられ得る。
【００１６】
ある力がさらにこの鋳型に加えられ、この鋳型の種々の小片への破砕および破壊を増強し得る。次いで、この小片は、鋳造物から容易に取り外されるかまたは脱落され得る。このような力は、この鋳型の内壁に、この鋳型の外壁に、またはこの２つの組み合わせに加えられ得る。この鋳型の内壁に加えられた力は、代表的に、この鋳型内の鋳造物の熱膨張から生じ、放射エネルギー、電磁エネルギーまたはそれらの組み合わせを用いてこの鋳造物を加熱することによってさらに強化または増進される鋳造物の膨張を伴う。この鋳造物を加熱するために用いられたエネルギー源は、電磁エネルギー、レーザー、電波、マイクロ波およびそれらの組み合わせを含み得る。
【００１７】
鋳型および／または鋳造物を加熱するために用いたエネルギー源としてはまた、レーザー、電波、マイクロ波、もしくは他の形態の電磁エネルギーおよび／またはそれらの組み合わせが挙げられ得る。概して、これらおよび他のエネルギー源は、外部に向かって放射されるか、または鋳型および鋳造物を加熱するためにこの鋳型または鋳造物の特定の領域に指向されて、熱膨張を生じ、鋳型および／または中子の砂の破砕または破壊をもたらす。あるいは、誘導エネルギーは、金属の加熱をもたらす鋳造物（そして、より少ない程度で、鋳型）内の電流を誘導する、電磁エネルギーの場において鋳造物および鋳型を包む工程を包含する。代表的には、導電性でなく絶縁性である鋳型では、電磁エネルギーが一般に、この鋳型内に直接、ある限定的加熱効果（ただし、この鋳造物内に生じた熱の程度ほどではない）を提供する。当然ながら、鋳型を壊すためにこの鋳造物を加熱および膨張させる他の方法が存在し得る。さらに、刻み線は、この鋳型に加えられるか、またはこの鋳型自体によって加えられ、この鋳造物からの鋳型の取り外しを助け得るか、または鋳型への力の付与と組み合わせて成形し得る。
【００１８】
エネルギーの脈動はまた、例えば、加熱炉のような特別に設計された処理チャンバ内に付与され得る。設計の特徴は、抵抗する脈動の能力および得られた効果を含み得、これが、このチャンバの中および外側への鋳型／鋳造物の移動をもたらし、脈動の正確な制御をもたらす。このエネルギー脈動は一般に、鋳型中子および鋳造物に対してある程度まで熱移動を増強する。この脈動はまた、この鋳型および中子の外側の分解された結合剤ガス、鋳型および中子に対する酸素保有処理ガスの大量輸送を促進し、そして鋳造物の外の砂を緩める。この脈動は、低周波数または高周波数の両方で生じ得、ここで低周波数脈動は一般に、鋳型または中子を製造するための力を生成するために利用され、そして高周波数は、移動、大量輸送およびより小規模である程度の製造を強化するために使用される。より高周波数の脈動ほど、鋳造物内である程度の振動効果を誘導し、上記のプロセスの機械的効果を促進する。
【００１９】
さらに、この鋳型および／または中子は、この鋳型および／または中子に対するこれらのエネルギー源のいずれかまたはすべての適用によって破砕されて、砂鋳型および／または中子の有機結合剤もしくは熱化学結合剤（この結合剤は、熱の存在下で破壊し、これによって鋳型の分解を容易にする）の分解を促進する。さらに、この鋳型は、鋳型の外側壁に対する、空気、燃焼産物、酸素富化ガス、または他の流体物質のような高圧の流体の付与によって破砕され得る。
【００２０】
さらに、衝撃波、圧力波、音響波、またはそれらの組み合わせの形態での力の直接的適用が、この鋳型、中子、または鋳造物に適用され、この鋳型の小片への破砕および破壊を補助し得る。ひとつの実施形態において、鋳型および／または中子は、力の直接適用のために高エネルギー脈動で刺激される。これはまた、この鋳型の壁を貫通して、鋳型の加熱を生じ、鋳型結合剤の燃焼および鋳型の破壊をさらに補助する。脈動エネルギーは、定常的に再発するかまたは間歇的な力であり得、そして機械的手段、電気機械的手段および／または他の公知の手段（例えば、圧縮式カノンまたは圧縮ガス）によって生成される、衝撃波、圧力波、音響波またはそれらの任意の組合せの形態であり得る。あるいは、低出力爆発性充填物または有機分解性物質もしくは熱分解性物質が、この鋳型中に配置され得、そしてこの鋳型の加熱によって作動または開始され、鋳型の鋳造物のまわりから鋳型の破壊および取り外しを補助する。
【００２１】
より詳細には、本発明は、鋳造物の熱処理の前または熱処理の間に砂鋳型を取り外すかまたは破壊する機能を実施するための、いくつかの代替的実施形態および／または方法を包含する。任意の記載された方法が、組み合わせてまたはお互いと別々に用いられ得ることがまた理解される。これらの種々の方法は、図１Ａから５Ｂに例示される。
【００２２】
図１Ａおよび１Ｂに例示された本発明の第一の実施形態において、その中に鋳造物１１を有する砂鋳型１０が示され、これは、この鋳型１０の外部側壁１３に形成された、少なくとも１つのそして代表的には複数の刻み線１２またはリリーフラインを備える。刻み線／リリーフライン１２は、代表的には切断されるか、またはこの鋳型の外部側壁中でグルーブ（溝）もしくはノッチとして形成され、そしてこの鋳型パックの外壁のブレークラインとして働く。図１Ａに示されるように鋳型の内壁１４中に、ならびに／または鋳型１０の頂部および底壁１６および１７に、刻み線／リリーフライン１２Ａをカットまたは形成することがまた可能である。
【００２３】
図１Ｂにさらに例示されるように、これらの刻み線／リリーフラインは、鋳型壁を弱くし、それによって鋳型１０の破砕または破壊の位置および場所を事前に決定し、その結果、力Ｆとしてこの鋳型の壁に付与され、この鋳型の壁は、図１Ｂの１８に例示されるように、これらの刻み線／リリーフラインにそってクラッキングおよび破壊される。代表的には、この力Ｆは、鋳造物が鋳造物を熱処理するための加熱温度または上昇温度に供された場合、鋳造物の金属の熱膨張に起因して鋳造物自体による鋳型１０の内壁１４に対する圧力の発揮を含む。熱処理加熱炉において熱に応答して鋳造物の金属が膨張する場合、この金属は、鋳型の壁に対して外側にこれを押しやり、この鋳型をクラッキング（ひび割れ）させ、そして刻み線／リリーフラインによってその中で生じる弱い点で破砕させる。結果として、この鋳型の部分または一部は、容易に破壊しかつ緩徐に分解する鋳型が、その結合物質として、熱処理加熱炉中で経時的に燃焼されるのではなく、一般に鋳造物のための熱処理プロセスの開始期の前または間に、容易にかつ簡単にこの鋳型およびその鋳造物から取り外される。
【００２４】
図２Ａ〜２Ｂは、鋳型２０を、鋳型２０の中で形成された鋳造物２１から破壊および取り外しするための本発明の別の実施形態を例示する。この代替的方法において、低衝撃性の爆発性充填物２２を、鋳型パック２０の側壁２３内の１つ以上のポイントに装填する。この爆発性充填物は一般的に、鋳型パック構造内に戦略的に配置され、これは壁内の境界接合部に一般に近接しており（例えば、側壁２３と頂部壁および底壁２６および２７との間）、これによって鋳造物を無傷のままで保持しながら、鋳型を鋳造物から取り外す。図２Ｂにさらに示されるように、低強度の爆発性充填物の膨張後、ギャップまたはチャネル２８がこの鋳型パック２０に形成され、この側壁ならびにこの鋳型の上部および底部を通じて深く伸びる。結果として、この鋳型は、これらのチャネルまたはギャップで、またはこれに沿って実質的に弱対化され、その結果この鋳型は、鋳造物の温度膨張に応答してか、および／または鋳造物からの鋳型の容易な除去のためにこの鋳型の結合剤が燃焼されるように、これらのチャネル２８に沿って、容易に切片または断片に破壊されるようになる。
【００２５】
鋳型３０の破壊および鋳造物からの除去のための本発明のなおさらなる実施形態は、図３に例示される。本発明のこの実施形態において、鋳型／中子の砂の破砕を促進するための振動力の特性が、高エネルギーパルスまたは波動３２でこの鋳型に加えられ、これは、それがチャンバ３３を通過するようにこの鋳型３０に指向される。このチャンバ３３は代表的に熱処理加熱炉の前面または入力末端に位置し、その結果この鋳型および鋳造物は、一般にこの鋳造物の熱処理前にそこを通過する。可変性の周波数または波長の高エネルギーパルスは代表的に、このチャンバ内に装着された１つ以上の脈動または波動発生器３７から、この鋳型の側壁３４および／または上部もしくは頂部壁３６に指向される。このような高エネルギー脈動または波動は代表的に、処理チャンバの雰囲気を通って伝播した、衝撃波、圧力波、または音響波の形態で生成され得る。あるいは、電磁エネルギーは、鋳型の壁に対してパルスされるかまたは照射され得る。これは、鋳造物から鋳型および中子の砂を取り外す目的のために、破砕、熱吸収、結合剤分解、または他の処理効果をもたらすことが記載されている。このような電磁照射は、レーザー、電磁波（電波）、マイクロ波、または他の形態であり、上記の処理効果を生じる。
【００２６】
鋳型に向かって指向された高エネルギーパルスは、この鋳型を刺激し、そしてこの鋳型パックとの物理的な接触を必要とせずにそれを振動させる。脈動は鋳型を通過するので、この鋳型の刺激および振動は、この鋳型を破砕および破壊させる傾向である。この脈動は、持続性のパルスであってもまたは別々のパルスとして指向されてもいずれでもよい。この別のパルスは、一定の間隔で与えられ得る。持続性様式または別々の様式で投与された脈動は、鋳造物に害がなく処理効果を達成するように、周波数、適用の間隔および強度に関しては、注意深く制御される。さらに、この鋳型はまた、鋳型が振動されるかさもなければ高エネルギーパルスで衝撃された場合、この鋳型の破壊を容易にまたは促進するために、上記で考察されたように、そして図３の３８に示されたように、選択されたポイントで、刻み目を付けられまたは事前に強調／弱化され得る。従って、この鋳型は、鋳造物が熱処理加熱炉の加熱チャンバ中へまたは鋳造物の他の処理へと移動される場合、これらの鋳造物から破壊および取り外しされる。さらに、２０００年７月２７日出願、米国特許出願第０９／６２７，１０９号において考察され、そして本明細書において参考として援用されているように、エネルギーパルスはさらに代表的には、鋳型内の鋳造物が加熱されるようにする。これがさらにこの鋳造物の熱膨張を生じ、それによって鋳型の内壁に対して力を加え、この鋳型の破壊をさらに容易にかつ増強する。
【００２７】
図４Ａ〜４Ｂに例示されるような、鋳型内に形成された鋳造物５１からの砂鋳型の破砕および除去（または、例えば、本実施例に関して考察されたように、鋳造物内に配置される砂中子の除去）の強化のための本発明のなおさらなる実施形態において、一連のノズルステーション４２は、一般に、熱処理加熱炉の一部として（例えば、開始またはプレチャンバにおいて）、鋳型／中子積み重ね鋳造物の熱処理加熱炉中へまたは中に移動の通路に沿った、特定の位置または場所に配置されるか、または熱処理加熱炉の前面または前に配置され、鋳造物からの砂中子の除去を補助する。ノズルステーションの数は、この鋳型中で形成された鋳造物の幅木または設計に依存して、必要に応じて変化し得る。各々のノズルステーションまたはアセンブリ４２は、一般に、鋳型４０の側壁４４、頂部または上部壁４６および／または下部もしくは底部壁４７の周りの既知のまたは登録された位置で装着および配向された一連のノズル４３を備える。これは、中子および鋳造物４１の既知の示された位置に対応する。各ノズルステーションのノズルの数は、鋳造物の幅木に依存して可変であり、この結果異なる幅木を有する異なる型の鋳造物は、ノズルステーションあたり、必要に応じて異なる配列または数のノズルを利用し得る。このノズルはまた、熱処理ステーションまたは加熱炉のためのコントロールシステムを通じて自動的に制御され得る。この熱処理ステーションまたは加熱炉は遠隔操作され、このノズルを鋳型の側壁４４ならびに頂部壁および底部壁４６および４７のまわりの種々の所望の位置に動かすことができる。この位置は、図４Ａおよび４Ｂに矢印４８および４８’および４９および４９’で示される。
【００２８】
各々のノズルは代表的に高圧の加熱媒体を供給される。高圧媒体としては、空気、熱媒油、水または他の公知の流体物質が挙げられ得る。これらは代表的には、５ｐｓｉｇ〜４５ｐｓｉｇの範囲で、高圧下で、各鋳型／中子の側壁４４、頂部壁４６および／または底部壁４７に指向されるが、より大きいかまたはより小さい圧力もまた、特定の鋳造物適用に必要な場合、用いられ得る。これらの流体圧力は、このノズル出口で高い流体速度に変換される。このノズル出口は鋳型／中子に対して流体のエネルギーを送達し、そしてこの鋳型および／または中子を少なくとも部分的に破砕するかおよび／または分解するのに十分な力を加える。高い流体速度は、代表的に、鋳造物、鋳型および中子に対して、より高い熱移動を起こすかまたは促進し、鋳型および中子砂の破壊において利点を追加した。圧力をかけられた流体フロー（ノズルによって与えられる）は、連続的フローまたは間歇的ブラストで加えられ得、これが鋳型壁に衝撃を与えるかまたは接触して鋳型壁を破砕またはクラッキング（ひび割れ）させ、そして砂鋳型の結合剤物質のより迅速な分解および／または燃焼を促進し、鋳型の少なくとも部分的な分解または破壊を助け得る。
【００２９】
図５Ａ〜５Ｂは、鋳型９０に含まれる鋳造物９１からの鋳型９０の破壊および除去を強化するための本発明のなおさらなる別の実施形態を例示する。この実施形態において、鋳型９０およびその鋳造物が熱処理加熱炉またはチャンバ９２中に移動される前に、またはその時に、それらは、低速度酸素チャンバ９３を通過する。この酸素チャンバは一般に、環境圧力よりも高い圧力下で操作され得る、細長いオートクレーブまたは類似の加圧加熱チャンバである。酸素チャンバ９３は、酸素富化された環境で提供され、そして高圧の上流側９４および低圧の下流側９６（その中での酸素フローの引き出しを補助するためお互いに対向して配置されている）を備える。
【００３０】
この鋳型が加熱チャンバ９３の低速度酸素チャンバを通過するとき、加熱された酸素ガスは、矢印９７（図５Ａ）および９７’（図５Ｂ）に示されるように、鋳型に指向され、そしてこの鋳型を通って強制される。この酸素ガスは、酸素チャンバの高環境圧力側から、低環境圧力側に、圧力下で引き出されるかまたは流され、その結果酸素ガスが、おそらく鋳型および／または中子を通って追い立てられるかまたは強制される。結果として、酸素ガスのパーセンテージは、砂鋳型／中子の結合剤物質で燃焼され、それにより加熱チャンバ内の結合剤物質の燃焼が強化される。鋳型および中子の結合剤物質の燃焼のこの強化はさらに、その結合剤物質および酸素の燃焼の強化に由来するエネルギーで供給され、これが鋳造物からの鋳型の破壊および除去を強化および／または加速（スピードアップ）することを助ける。この鋳型の破壊はさらに、上記により詳細に考察されるように、この鋳型中にリリーフラインを刻み目を付けまたは形成することによってさらに補助され得、それによって、鋳型を事前圧迫／弱化し、それによってこの結合剤物質が燃焼される場合、鋳型壁は、クラッキング（ひび割れ）または破砕する傾向になり、それによってこの鋳型は鋳造物から離れて、断片または切片に破壊しばらばらになる。
【００３１】
さらに、この結合剤の燃焼の強化はさらに、さらなる一般的導電性熱源として働き、これにより鋳型パック中の鋳造物の温度を上昇して、除去および再生利用の容易さのために砂中子の結合剤物質の燃焼を容易にする。結果として、鋳造物は、その熱処理温度をより迅速に与えられ、これがこの熱処理加熱炉中での、鋳造物の適切かつ完全な熱処理に必要な鋳造物の滞在時間の減少を助ける。これらは、本明細書において参考として援用されている、同時係属米国特許出願第０９／６２７，１０９号（２０００年７月２７日出願）に考察されている。
【００３２】
本発明は、好ましい実施形態を参照して上記されているが、種々の改変、変化および追加が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、前述の発明に対して、なされ得ることが、当業者に理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 図１Ａ〜Ｂは、鋳型上の所望の位置での刻み線の形成、およびこの刻み線に沿った鋳型の得られる破砕を示す、砂鋳型の断面図である。
【図１Ｂ】 図１Ａ〜Ｂは、鋳型上の所望の位置での刻み線の形成、およびこの刻み線に沿った鋳型の得られる破砕を示す、砂鋳型の断面図である。
【図２Ａ】 図２Ａ〜Ｂは、刻み線および砂鋳型の内部に置かれた爆発性充填物の使用、ならびに爆発性充填物の開始の際のこの鋳型の破砕および取り外しを示す、砂鋳型および鋳造物の断面図である。
【図２Ｂ】 図２Ａ〜Ｂは、刻み線および砂鋳型の内部に置かれた爆発性充填物の使用、ならびに爆発性充填物の開始の際のこの鋳型の破砕および取り外しを示す、砂鋳型および鋳造物の断面図である。
【図３】 図３は、処理炉の内部または処理炉に隣接するエネルギーパルスチャンバを通過する鋳型の断面図を示し、高エネルギーパルスで処理されている鋳型パックおよび鋳造物を示す。
【図４Ａ】 図４Ａ〜Ｂは、鋳型を破壊するための、鋳型への加圧流体の適用を図示する。
【図４Ｂ】 図４Ａ〜Ｂは、鋳型を破壊するための、鋳型への加圧流体の適用を図示する。
【図５Ａ】 図５Ａ〜Ｂは、鋳型の有機結合剤または熱分解性結合剤の燃焼を促進するために、酸素の流れを適用するために、酸素富化チャンバを通る鋳型の移動を図示する。
【図５Ｂ】 図５Ａ〜Ｂは、鋳型の有機結合剤または熱分解性結合剤の燃焼を促進するために、酸素の流れを適用するために、酸素富化チャンバを通る鋳型の移動を図示する。

Claims (30)

1. 砂鋳型内で形成された鋳造物から該砂鋳型を取り外す方法であって、以下：
   該砂鋳型に刻み目を付けて該砂鋳型を弱化する工程；
   該砂鋳型を破砕し、そして小片に破壊するに十分な力を付与する工程；および
   該砂鋳型の該小片を該鋳造物から取り外す工程、
   を包含する、方法。
2. 前記砂鋳型が、該砂鋳型の外壁に刻み線を形成することによって刻み目を付けられる、請求項１に記載の方法。
3. 前記刻み線が、前記砂鋳型の破壊および前記鋳造物からの該砂鋳型の取り外しの部分のために予め決定された位置に位置する、請求項２に記載の方法。
4. 前記砂鋳型を破砕するに十分な前記力が、該砂鋳型を支える前記鋳造物の熱膨張を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記鋳造物が、該鋳造物を加熱することによって膨張する、請求項４に記載の方法。
6. 前記鋳造物が、放射エネルギー、誘導エネルギー、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるエネルギー源によって加熱される、請求項５に記載の方法。
7. 前記エネルギー源が、電磁エネルギー、レーザー、電波、マイクロ波、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項６に記載の方法。
8. 前記砂鋳型が、砂および分解性結合剤から形成され、該分解性結合剤は、該砂鋳型が上昇圧力下で酸素富化雰囲気下で加熱される際に燃焼して、該砂鋳型の破壊を容易にする、請求項１に記載の方法。
9. 前記砂鋳型の前記小片が、前記鋳造物を熱処理する前に該鋳造物から取り外される、請求項１に記載の方法。
10. 前記砂鋳型を破砕するに十分な前記力が、該砂鋳型の外壁に高圧流体を指向することを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記高圧流体が、加熱された空気、熱媒油、または水を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 砂鋳型内で形成された鋳造物から該砂鋳型を取り外す方法であって、以下：
    該砂鋳型の外壁に刻み線を形成することによって、該砂鋳型に刻み目を付ける工程；
    高エネルギーの脈動で該砂鋳型を刺激する工程；
    該砂鋳型を破砕する工程；および
    該砂鋳型を該鋳造物から取り外す工程、
    を包含する、方法。
13. 前記高エネルギーの脈動が衝撃波として付与される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記衝撃波が、機械的手段、カノン、加圧気体および電気化学的手段、ならびにこれらの組み合わせの内の少なくとも１つから生じる、請求項１２に記載の方法。
15. 前記砂鋳型を破壊し、そして前記鋳造物から該砂鋳型の部分を取り外すために予め決定された位置で、前記刻み線が作動可能に配置される、請求項１２に記載の方法。
16. 前記砂鋳型の小片が、前記鋳造物を熱処理する前に該鋳造物から取り外される、請求項１２に記載の方法。
17. 前記砂鋳型を前記鋳造物から取り外す工程が、該鋳造物を膨張させるように該鋳造物を加熱する工程を包含する、請求項１２に記載の方法。
18. 前記鋳造物を加熱する工程が、放射エネルギー、誘導エネルギー、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるエネルギー源から鋳造物へとエネルギーを付与する工程を包含する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記エネルギー源が、電磁エネルギー、レーザー、電波、マイクロ波、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記砂鋳型が砂および分解性結合剤から形成され、そして該砂鋳型を前記鋳造物から取り外す工程が、該砂鋳型を上昇圧力において酸素富化雰囲気下で加熱する際に、該結合剤を燃焼させて、該砂鋳型の破壊を容易にする工程を包含する、請求項１２に記載の方法
21. 前記鋳造物を高エネルギーの脈動で刺激する工程が、前記砂鋳型を破砕させるに十分な力で、高圧流体を該砂鋳型の外壁に指向する工程を包含する、請求項１２に記載の方法。
22. 前記高圧流体が、加熱された空気、熱媒油、または水を含む、請求項２１に記載の方法。
23. 砂鋳型内で形成された鋳造物から該砂鋳型を取り外す方法であって、以下：
    該砂鋳型に刻み目を付けて該砂鋳型を弱化する工程；
    高圧流体を該砂鋳型の外壁に指向する工程；および
    該砂鋳型の小片を該鋳造物から取り外す工程、
    を包含する、方法。
24. 前記高圧流体が、加熱された空気、熱媒油、または水を含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記砂鋳型の前記小片を取り外す工程が、前記鋳造物を加熱して該砂鋳型内で該鋳造物の膨張を引き起こす工程を包含する、請求項２３に記載の方法。
26. 前記鋳造物を加熱する工程が、放射エネルギー、誘導エネルギー、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるエネルギー源で、前記砂鋳型を通して、該鋳造物にエネルギーを指向する工程を包含する、請求項２５に記載の方法。
27. 前記エネルギー源が、電磁エネルギー、レーザー、電波、マイクロ波、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項２６に記載の方法。
28. 前記砂鋳型が、砂および分解性結合剤から形成され、そして該砂鋳型の小片を前記鋳造物から取り外す工程が、該砂鋳型を上昇圧力下で酸素富化雰囲気下で加熱する際に、該砂鋳型の該結合剤を燃焼させて、該砂鋳型の破壊を容易にする工程を包含する、請求項２３に記載の方法。
29. 前記砂鋳型の前記小片が、前記鋳造物を熱処理する前に該鋳造物から取り外される、請求項２３に記載の方法。
30. 前記砂鋳型の前記外壁に指向される前記高圧流体が、加熱された空気、熱媒油、または水を含む、請求項２３に記載の方法。

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