JP5578709B2 - Mold production equipment - Google Patents
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Description
本発明は、鋳造に用いられる鋳型の製造装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for producing a mold used for casting.
現在使用されている鋳型は一般に、生砂型、高圧造型、高速造型など粘土類等を粘結剤として用いる普通鋳型と、熱硬化性鋳型、自硬性鋳型、ガス硬化鋳型、精密鋳造用鋳型など硬化性粘結剤を用いる特殊鋳型と、その他の鋳型とに分類される。これらの鋳型には一長一短があるが、粘結剤の固化乃至硬化に時間を要して短時間で安定して鋳型を製造することが難しいなどの問題を有することが多い。 Currently used molds are generally hard molds such as ordinary sand molds, high pressure molds, high speed molds and other clay molds as binders, thermosetting molds, self-hardening molds, gas curing molds, precision casting molds, etc. They are classified into special molds that use adhesive binders and other molds. These molds have merits and demerits, but they often have a problem that it takes time to solidify or cure the binder and it is difficult to stably produce the mold in a short time.
そこで本出願人は、粘結剤を耐火骨材に混合して調製されるコーテッドサンドを成形型内に充填し、この成形型内に水蒸気を吹き込んで、粘結剤を水蒸気で加熱して固化乃至硬化させることによって、鋳型を製造する方法を提案している。 Therefore, the present applicant fills a mold with a coated sand prepared by mixing a binder with a refractory aggregate, blows steam into the mold, and heats the binder with steam to solidify. It proposes a method for producing a mold by curing.
図5は水蒸気を用いて鋳型を製造する装置の一例を示すものである(特許文献1,2等参照)。図5(a)に示すように、内部にキャビティ10を設けて形成した成形型1の上面に注入口11が設けてあり、成形型1の下面には網12で塞いだ排気口13が設けてある。コーテッドサンド2は貯留槽14内に貯蔵してあり、貯留槽14にはコック15付きの空気供給管16が接続してある。そして貯留槽14の下端のノズル口17を成形型1の注入口11に合致させた後、コック15を開いて空気を貯留槽14に吹き込むことによって、貯留槽14内を加圧し、貯留槽14内のコーテッドサンド2をこの空気圧で図5(b)のように成形型1内に吹き込み、成形型1のキャビティ10内にコーテッドサンド2を充填する。排気口13は網12で塞いであるので、コーテッドサンド2が排気口13から洩れ出すことはない。
FIG. 5 shows an example of an apparatus for producing a mold using water vapor (see
このように成形型1内にコーテッドサンド2を充填した後、成形型1の注入口11から貯留槽14を外し、次に図5(c)のように水蒸気パイプ19を注入口11に接続する。この水蒸気パイプ19はボイラーなどを備えて形成される水蒸気発生装置3に接続されているものである。そして水蒸気パイプ19に設けられたコック18を開いて、水蒸気発生装置3から送られる水蒸気を水蒸気パイプ19を通して成形型1のキャビティ10内に吹き込む。水蒸気は成形型1内に充填されたコーテッドサンド2の粒子間を通過してコーテッドサンド2を加熱した後、排気口13から排出される。水蒸気は高い凝縮潜熱を有するので、このように水蒸気を吹き込むことによって、水蒸気がコーテッドサンド2に接する際にこの潜熱が伝達され、成形型1内のコーテッドサンド2の全体を瞬時に加熱することができ、短時間で粘結剤を固化乃至硬化させることができるものである。従って、短時間で安定して鋳型を造型することが可能になるものである。
After filling the coated
上記のように成形型1のキャビティ10内に水蒸気を吹き込んで、キャビティ10に充填したコーテッドサンド2を加熱することによって、鋳型を製造するにあたって、図5(c)のように水蒸気を吹き込む際に、成形型1に水蒸気を吹き込む初期においては、水蒸気の熱の一部が成形型1に奪われることになる。このため、水蒸気によるコーテッドサンド2の加熱効率が低くなり、鋳型の造型時間を短縮することには限界を有するものであった。
When the steam is blown into the
また、成形型1のキャビティ10への水蒸気の供給は注入口11から行なわれるが、注入口11からキャビティ10内に吹き込まれた水蒸気をキャビティ10内の隅々にまで均一に行き渡せるのは難しい。特に鋳型の形状が複雑であったり、細長い形態であったりするときには、水蒸気をキャビティ10の隅々にまで行き渡らせて、コーテッドサンド2を均一に加熱することは難しい。このため、形状が複雑でまた細長い形態の鋳型を均質に製造することが難しいという問題があった。
Further, water vapor is supplied to the
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、鋳型の造型時間を短縮することができ、しかも鋳型を均質に製造することができる鋳型の製造装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a mold manufacturing apparatus that can shorten the molding time of the mold and can manufacture the mold uniformly. is there.
本発明に係る鋳型の製造装置は、耐火骨材を粘結剤で被覆したコーテッドサンド2が充填されるキャビティ10を有する成形型1と、成形型1内に充填されたコーテッドサンド2を加熱する水蒸気が生成される水蒸気発生装置3とを具備した鋳型の製造装置において、キャビティ10を囲む位置において成形型1に設けられた型加熱用空洞路5と、水蒸気発生装置3と型加熱用空洞路5との間に設けられ、水蒸気発生装置3から送り出される水蒸気を型加熱用空洞路5に常時供給する水蒸気供給路6と、型加熱用空洞路5とキャビティ10との間に複数設けられ、型加熱用空洞路5に供給された水蒸気をキャビティ10内に導入する蒸気導入路7とを備え、上記型加熱用空洞路5には入口22と出口23が形成され、入口22に水蒸気供給路6が、出口23に水蒸気返送路36がそれぞれ接続されていると共に、キャビティ10にコーテッドサンド2が充填された後に閉じられる開閉弁35が水蒸気返送路36に設けられていることを特徴とするものである。
The mold manufacturing apparatus according to the present invention heats a
この発明によれば、キャビティ10を囲む位置において成形型1に型加熱用空洞路5を設け、水蒸気発生装置3から送り出される水蒸気を水蒸気供給路6を通して型加熱用空洞路5に供給するようにしたので、水蒸気を利用して成形型1を予熱することができるものであり、水蒸気をキャビティ10に供給してコーテッドサンド2を加熱するにあたって、この水蒸気の熱が成形型1に奪われることを抑制することができ、水蒸気によるコーテッドサンド2の加熱効率を高めて、鋳型の造型時間を短縮することができるものである。またキャビティ10を囲む位置に配置された型加熱用空洞路5とキャビティ10との間に複数の蒸気導入路7を設け、型加熱用空洞路5に供給された水蒸気を蒸気導入路7を通してキャビティ10内に導入するようにしたので、型加熱用空洞路5に供給された水蒸気は蒸気導入路7を通してキャビティ10を囲む複数箇所から吹き込まれるものであり、キャビティ10内の全体に均一に水蒸気を供給して、キャビティ10内のコーテッドサンド2の全体を均一に加熱することができ、均質な鋳型を製造することができるものである。
According to the present invention, the
また本発明において、水蒸気発生装置3と成形型1のキャビティ10との間に設けられ、水蒸気発生装置3から送り出される水蒸気をキャビティ10内に供給する水蒸気メイン供給路4を備えて成ることを特徴とするものである。
In the present invention, a water vapor
この発明によれば、水蒸気メイン供給路4を通して多量の水蒸気を成形型1のキャビティ10に供給して、この水蒸気でキャビティ10内のコーテッドサンド2を加熱しながら、上記のように型加熱用空洞路5から蒸気導入路7を通して水蒸気をキャビティ10内に導入して、コーテッドサンド2の均一な加熱を行なうことができるものであり、短時間で均質な鋳型を製造することができるものである。
According to the present invention, a large amount of water vapor is supplied to the
また本発明において、上記水蒸気発生装置3は過熱器8を備えるものであり、上記水蒸気は過熱器8で過熱して生成された過熱水蒸気であることを特徴とするものである。
In the present invention, the
過熱水蒸気は高温の乾き蒸気であって、水蒸気としてこのような過熱水蒸気を用いることによって、成形型1内で水蒸気から凝縮水が生成されることが少なくなり、成形型1内のコーテッドサンド2の加熱効率を高めることができるものである。
Superheated steam is high-temperature dry steam, and by using such superheated steam as water vapor, the generation of condensed water from water vapor in the
また本発明は、成形型1のキャビティ10にコーテッドサンド2を供給する貯留槽14を具備し、水蒸気発生装置3で生成される水蒸気を熱源としてコーテッドサンド2を予備加熱するサンド予熱器40を貯留槽14に備えて成ることを特徴とするものである。
The present invention also includes a
この発明によれば、水蒸気を利用してコーテッドサンド2を予熱することができるものであり、キャビティ10内に供給した水蒸気でコーテッドサンド2を加熱するにあたって、加熱の初期に水蒸気の熱がコーテッドサンド2に奪われて凝縮することを抑制することができ、水蒸気によるコーテッドサンド2の加熱効率を高めて、鋳型の造型時間を短縮することができるものである。
According to the present invention, the coated
本発明によれば、キャビティ10を囲む位置において成形型1に型加熱用空洞路5を設け、水蒸気発生装置3から送り出される水蒸気を水蒸気供給路6を通して型加熱用空洞路5に供給するようにしたので、水蒸気を利用して成形型1を予熱することができるものであり、水蒸気をキャビティ10に供給してコーテッドサンド2を加熱するにあたって、この水蒸気の熱が成形型1に奪われることを抑制することができ、水蒸気による成形型1の加熱効率を高めて、鋳型の造型時間を短縮することができるものである。またキャビティ10を囲む位置に配置された型加熱用空洞路5とキャビティ10との間に複数の蒸気導入路7を設け、型加熱用空洞路5に供給された水蒸気を蒸気導入路7を通してキャビティ10内に導入するようにしたので、型加熱用空洞路5に供給された水蒸気は蒸気導入路7を通してキャビティ10を囲む複数箇所から吹き込まれるものであり、キャビティ10内の全体に均一に水蒸気を供給して、キャビティ10内のコーテッドサンド2の全体を均一に加熱することができ、均質な鋳型を製造することができるものである。
According to the present invention, the
以下、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は本発明の実施の形態の一例を示すものである。成形型1は内部にキャビティ10を設けて形成されるものであり、図1の実施の形態では左右に型開きをするように形成してある。成形型1の上面には注入口11が設けてあり、成形型1の下面には金網等の網12で塞いで通気性に形成した排気口13が設けてある。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention. The
そして成形型1には型加熱用空洞路5が設けてある。図1の実施の形態では、成形型1の壁面の厚み内を中空に形成して型加熱用空洞路5を設けるようにしてある。型加熱用空洞路5は成形型1を左右二つ割りにできるように一対設けてあり、この一対の型加熱用空洞路5でキャビティ10の外周の全面を囲むことができるように形成してある。型加熱用空洞路5は、一端が入口22として、他端が出口23として、それぞれ成形型1の外面に開口させてある。
The
また型加熱用空洞路5とキャビティ10の間には蒸気導入路7が設けてある。蒸気導入路7は型加熱用空洞路5の内側の外周面とキャビティ10の外周面との間に設けられるものであり、成形型1の壁面の厚みを貫通する孔を穿設することによって、一端が型加熱用空洞路5内に、他端がキャビティ10内に開口するように形成されるものである。蒸気導入路7はキャビティ10の外周面の全面に亘って配置されるように、多数本設けられるものである。蒸気導入路7の内径は、コーテッドサンド2が入り込まないように、コーテッドサンド2の直径より小さい寸法であることが望ましいが、後述のように、蒸気導入路7から水蒸気がキャビティ10内に吹き出しているので、蒸気導入路7の内径がコーテッドサンド2の直径より若干大きいものであっても、蒸気導入路7内にコーテッドサンド2が入り込んで、蒸気導入路7内を詰まらせることはない。
A
型加熱用空洞路5としては、図1のように成形型1の壁面を中空にして形成する他に、図2(a)に示すように、成形型1の壁面内に空洞の流路を設けて型加熱用空洞路5を形成するようにしてもよい。この空洞の流路として形成される型加熱用空洞路5は、図2(b)に示すように蛇行した形状に形成することによって、キャビティ10の外周の全面を囲むことができるようにしてある。このように蛇行する空洞流路として型加熱用空洞路5を形成する場合、蒸気導入路7は型加熱用空洞路5の長手方向に沿って設けることができる。また型加熱用空洞路5は、図1や図2のように成形型1の壁面内を中空の空洞に形成する他に、成形型1内に空洞のパイプなどを埋め込んで形成するようにしてもよい。
As the
水蒸気発生装置3はボイラー25を具備して形成されるものであり、開閉弁26を設けた水導入路27がボイラー25に接続してある。水導入路27から供給される水をボイラー25内で加熱して、水蒸気(飽和水蒸気)を生成することができるものである。図1において28は圧力計であり、29は安全弁である。ボイラー25で生成された水蒸気をそのまま使用する場合には、ボイラー25に接続された水蒸気送出路30から送り出される。また水蒸気送出路30に過熱器8を接続することによって、ボイラー25で生成された水蒸気を過熱器8でさらに加熱して過熱水蒸気として、水蒸気送出路30から送り出すことができる。過熱水蒸気は、飽和水蒸気をさらに加熱して生成される、沸点以上の温度とした完全気体状態の水蒸気であり、100℃以上の乾き蒸気である。過熱水蒸気は、圧力を上げないで定圧膨張させたものであってもよく、あるいは膨張させないで圧力を上げた加圧水蒸気であってもよい。過熱水蒸気の温度は特に限定されるものではないが、過熱水蒸気は900℃程度にまで温度を高めることができるので、100〜900℃の間で必要に応じた温度に設定すればよい。図1において31は水蒸気送出路30の過熱器8への入り側に設けた開閉弁、32は水蒸気送出路30の過熱器8からの出側に設けた開閉弁である。
The
水蒸気送出路30の開閉弁32より先の端部には、水蒸気メイン供給路4と水蒸気供給路6とが分岐して接続してある。水蒸気メイン供給路4と水蒸気供給路6にはそれぞれ開閉弁33,34が設けてある。水蒸気供給路6の先部は、成形型1に設けた型加熱用空洞路5の数に応じて分岐してあり、この岐路した先端部を成形型1の型加熱用空洞路5の入口22に結合することによって、水蒸気供給路6を型加熱用空洞路5に接続してある。また型加熱用空洞路5の出口23に水蒸気返送路36の分岐した一端が接続してあり、水蒸気返送路36の他端は上記の水導入路27に分岐した状態で接続してある。この水蒸気返送路36には開閉弁35が設けてある。
The main
本発明においてコーテッドサンド2としては、特に限定されるものではないが、耐火骨材に粘結剤を混合することによって、耐火骨材の表面を粘結剤で被覆したものを用いることができる。
Although it does not specifically limit as the
耐火骨材としては、特に限定されるものではないが、硅砂、山砂、アルミナ砂、オリビン砂、クロマイト砂、ジルコン砂、ムライト砂、その他、人工砂などを例示することができるものであり、これらを1種単独で用いる他、複数種を混合して用いることもできる。 The refractory aggregate is not particularly limited, and can be exemplified by dredged sand, mountain sand, alumina sand, olivine sand, chromite sand, zircon sand, mullite sand, and other artificial sand, These may be used alone or in combination of two or more.
また、粘結剤としては、熱硬化性樹脂を用いるのが一般的であるが、糖類を用いることもできる。熱硬化性樹脂と糖類を併用して粘結剤として用いるようにしてもよい。 Further, as the binder, a thermosetting resin is generally used, but saccharides can also be used. You may make it use a thermosetting resin and saccharides together as a binder.
粘結剤に用いる熱硬化性樹脂としては、レゾール型、ノボラック型、ベンジリックエーテル型などのフェノール樹脂、フラン樹脂、イソシアネート化合物、アミンポリオール樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂などを挙げることができるものであり、これらに硬化剤としてイソシアネート化合物、有機エステル類、ヘキサメチレンテトラミンなどを、硬化触媒として第三級アミン、ピリジン誘導体、有機スルホン酸などをそれぞれ配合し、熱硬化性にして使用することができるものである。これらのなかでもフェノール樹脂が好ましい。 Examples of the thermosetting resin used for the binder include phenol resins such as resol type, novolac type, and benzylic ether type, furan resin, isocyanate compound, amine polyol resin, polyether polyol resin, and the like. These can be combined with isocyanate compounds, organic esters, hexamethylenetetramine, etc. as curing agents, and tertiary amines, pyridine derivatives, organic sulfonic acids, etc. as curing catalysts, and can be used with thermosetting properties. It is. Among these, a phenol resin is preferable.
また粘結剤に使用する糖類としては、単糖類、少糖類、多糖類を用いることができ、各種の単糖類、少糖類、多糖類のなかから、1種を選んで単独で用いる他、複数種を選んで併用することもできる。 In addition, as the saccharide used in the binder, monosaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides can be used, and one type selected from various monosaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides can be used alone. You can also select seeds and use them together.
単糖類としては、特に限定されるものではないが、グルコース(ブドウ糖)、フルクトース(果糖)、ガラクトースなどを挙げることができる。 Although it does not specifically limit as monosaccharide, Glucose (glucose), fructose (fructose), galactose, etc. can be mentioned.
また少糖類としては、マルトース(麦芽糖)、スクロース(ショ糖)、ラクトース(乳糖)、セロビオースなどの二糖類を挙げることができる。 Examples of oligosaccharides include disaccharides such as maltose (malt sugar), sucrose (sucrose), lactose (lactose), and cellobiose.
さらに多糖類としては、でんぷん糖、デキストリン、ザンサンガム、カードラン、プルラン、シクロアミロース、キチン、セルロース、でんぷんなどがあり、これらのうち一種を選択して、あるいは複数種を併用して、用いることができる。またでんぷんとしては、未加工でんぷん及び加工でんぷんが挙げられる。具体的には馬鈴薯でんぷん、コーンスターチ、ハイアミロース、甘藷でんぷん、タピオカでんぷん、サゴでんぷん、米でんぷん、アマランサスでんぷんなどの未加工でんぷん、及びこれらの加工でんぷん(焙焼デキストリン、酵素変性デキストリン、酸処理でんぷん、酸化でんぷん、ジアルデヒド化でんぷん、エーテル化でんぷん(カルボキシメチルでんぷん、ヒドロキシアルキルでんぷん、カチオンでんぷん、メチロール化でんぷんなど)、エステル化でんぷん(酢酸でんぷん、リン酸でんぷん、コハク酸でんぷん、オクテニルコハク酸でんぷん、マレイン酸でんぷん、高級脂肪酸エステル化でんぷんなど)、架橋でんぷん、クラフト化でんぷん、及び湿熱処理でんぷんなどが挙げられる。これらのなかでも、焙焼デキストリン、酵素変性デキストリン、酸処理でんぷん、酸化でんぷんのように低分子化されたもの、及び架橋でんぷんなどの粘度の低いでんぷんが好ましい。 Furthermore, as polysaccharides, there are starch sugar, dextrin, xanthan gum, curdlan, pullulan, cycloamylose, chitin, cellulose, starch, etc., and one of these can be selected or used in combination of two or more. it can. Examples of starch include raw starch and processed starch. Specifically, raw starch such as potato starch, corn starch, high amylose, sweet potato starch, tapioca starch, sago starch, rice starch, amaranth starch, and these modified starches (roasted dextrin, enzyme-modified dextrin, acid-treated starch, Oxidized starch, dialdehyde starch, etherified starch (carboxymethyl starch, hydroxyalkyl starch, cationic starch, methylolated starch, etc.), esterified starch (acetic acid starch, phosphate starch, succinate starch, octenyl succinic acid starch, maleic acid Starch, higher fatty acid esterified starch, etc.), cross-linked starch, kraft starch, wet heat-treated starch, etc. Among these, roasted dextrin, enzyme modified Dextrin, acid treatment starches, those low molecular weight as oxidized starch, and low viscosity, such as cross-linked starch starches are preferred.
粘結剤には、糖類、特に多糖類の硬化剤として、カルボン酸を含有するようにしてもよい。カルボン酸としては、特に限定されるものではないが、シュウ酸、マレイン酸、コハク酸、クエン酸、ブタンテトラジカルボン酸、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体などを挙げることができる。粘結剤中のカルボン酸の含有量は、糖類に対するカルボン酸の配合量が、糖類100質量部に対してカルボン酸0.1〜10質量部となる範囲が好ましい。カルボン酸は予め水に溶解させた状態で糖類と混合するのが、硬化剤としての効果を高く発揮するので好ましい。 The binder may contain a carboxylic acid as a curing agent for saccharides, particularly polysaccharides. The carboxylic acid is not particularly limited, and examples thereof include oxalic acid, maleic acid, succinic acid, citric acid, butanetetradicarboxylic acid, methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer, and the like. The content of the carboxylic acid in the binder is preferably such that the amount of the carboxylic acid to the saccharide is 0.1 to 10 parts by mass of the carboxylic acid with respect to 100 parts by mass of the saccharide. Carboxylic acid is preferably mixed with saccharide in a state of being dissolved in water in advance because the effect as a curing agent is exhibited highly.
そして、耐火骨材の粒子に粘結剤などを配合して混合することによって、耐火骨材の表面に粘結剤を含有するコーティング層を被覆して、コーテッドサンド2を得ることができるものである。耐火骨材に被覆する粘結剤の量は、成分や用途などに応じて異なり一概に規定できないが、耐火骨材100質量部に対して粘結剤0.5〜4.0質量部の範囲に設定するのが一般的に好ましい。耐火骨材の表面に粘結剤を被覆する方法としては、ホットコート法、コールドコート法、セミホットコート法、粉末溶剤法などがある。いずれの方法においても、耐火骨材の表面に常温(30℃)で固形の粘結剤からなるコーティング層を被覆して、粒状でさらさらしたコーテッドサンド2を得ることができる。
And, by coating the refractory aggregate particles with a binder or the like and mixing them, the surface of the refractory aggregate can be coated with a coating layer containing the binder to obtain the
図3はコーテッドサンド2を貯留する貯留槽14を示すものであり、貯留槽14の下端にはコック39を設けたノズル口17が設けてある。そして貯留槽14には、貯留槽14内に貯留したコーテッドサンド2を予熱するサンド予熱器40が設けてある。図3の実施の形態では、サンド予熱器40はスパイラルに屈曲した熱交換パイプからなる予熱用パイプ40aで形成してあり、予熱用パイプ40aを貯留槽14の中央部内に差し込んで配設してある。
FIG. 3 shows a
既述の図1のように、水蒸気発生装置3の水蒸気送出路30には水蒸気メイン供給路4と水蒸気供給路6とが分岐して接続してあるが、これらの他にさらに予熱用水蒸気供給路41が分岐してある。この予熱用水蒸気供給路41は予熱用熱交換器42に接続してある。52は予熱用水蒸気供給路41に設けた開閉弁である。予熱用熱交換器42内にはその一方の端部に導入室43が、他方の端部に導出室44が形成してあり、この導入室43と導出室44の間が熱交換室45となっている。熱交換室45内には、導入室43と導出室44とに連通する熱交換パイプ51が多数本設けてある。予熱用水蒸気供給路41は予熱用熱交換器42のうち導入室43に接続されるものである。導出室44には水蒸気返送路46の一端が接続してあり、水蒸気返送路46の他端は、図1の水蒸気返送路36と同様にボイラー25の水導入路27に分岐した状態で接続してある。また予熱用熱交換器42の熱交換室45の一端には空気導入路47が接続してあり、熱交換室45の他端には加熱空気供給路48が接続してある。図3の実施の形態では、空気導入路47にファンなどの送風器49が設けてあり、送風器49によって空気を熱交換室45に送り込むようにしてある。一端を熱交換室45に接続した加熱空気供給路48の他端は、サンド予熱器40を構成する予熱用パイプ40aの一端の入口50に接続してある。
As described above with reference to FIG. 1, the steam
上記の図1及び図3の装置は一つの水蒸気発生装置3を共用するものである。そして、水導入路27から水蒸気発生装置3のボイラー25に水が供給されており、ボイラー25によって水蒸気が生成される。水蒸気発生装置3に過熱器8が設けられている場合には、この水蒸気をさらに加熱して過熱水蒸気として生成することができる。このように生成された水蒸気は開閉弁32を開くことによって水蒸気送出路30から送り出される。
The apparatus shown in FIGS. 1 and 3 shares one
ここで、図1において、水蒸気メイン供給路4の開閉弁33は、水蒸気を成形型1のキャビティ10内に供給して吹き込むとき以外、閉じているが、水蒸気供給路6の開閉弁34は基本的に常時開いており、水蒸気送出路30から送り出される水蒸気は水蒸気供給路6を通して常時供給されるようになっている。このように水蒸気供給路6を通過した水蒸気は、成形型1の型加熱用空洞路5内にその入口22から供給され、型加熱用空洞路5を通過した後に、その出口23から水蒸気返送路36へと出て行く。このように水蒸気を成形型1内の型加熱用空洞路5に通過させる際に、水蒸気によって加熱型1を加熱することができるものであり、成形型1の温度が低下することを防ぐことができるものである。型加熱用空洞路5を通過した水蒸気は水蒸気返送路36へ出て行くが、成形型1を加熱するために熱を奪われて温度が低下しているので、水導入路27からボイラー25に返送され、再度、水蒸気に再生される。このように水蒸気供給路6から型加熱用空洞路5内に供給された水蒸気を水蒸気返送路36を通してボイラー25に返送するときには、水蒸気返送路36に設けた開閉弁35は開かれている。また、水蒸気供給路6から型加熱用空洞路5に供給された水蒸気の一部は、蒸気導入路7を通してキャビティ10内に移流しており、キャビティ10内も予熱することができるものである。
Here, in FIG. 1, the on-off
一方、図3において、水蒸気発生装置3の水蒸気送出路30に分岐接続された予熱用水蒸気供給路41にも、水蒸気送出路30から水蒸気が常時供給されるように、開閉弁52は基本的に常時開いている。予熱用水蒸気供給路41を通過した水蒸気は予熱用熱交換器42の導入室43に入り、熱交換パイプ51を通過した後に導出部44に移流し、この後に水蒸気返送路46へと排出される。また送風器49によって空気が熱交換室45内に送り込まれており、この空気が熱交換室45を通過する際に、熱交換パイプ51を通過する水蒸気と熱交換され、熱交換室45内で空気が加熱される。この加熱された空気は熱交換室45から加熱空気供給路48へ送り出され、加熱空気供給路48を通過した加熱空気はサンド予熱器40を構成する予熱用パイプ40aに一端の入口50から供給される。貯留槽14内には常にコーテッドサンド2が貯留されており、貯留槽14の中央部内に配置される予熱用パイプ40aはコーテッドサンド2内に埋められた状態にあるので、加熱空気が予熱用パイプ40aを通過する際に、コーテッドサンド2を加熱して、コーテッドサンド2を予備加熱することができる。予熱用パイプ40aを通過した加熱空気は、端部の出口53から大気中に排出される。また、予熱用熱交換器42を通過して水蒸気返送路46へ排出された水蒸気は温度が低下しているので、水導入路27からボイラー25に返送され、再度、水蒸気に再生される。ここで、予熱用パイプ40aに、その長手方向に沿って多数の小穴を設けておき、予熱用パイプ40aを通過する加熱空気がこの小穴から吹き出すようにしてもよく、このようにすれば、加熱空気をコーテッドサンド2に直接作用させて、コーテッドサンド2の予備加熱をより効率よく行なうことができるものである。
On the other hand, in FIG. 3, the on-off
次に、上記の装置を用いて鋳型を製造する方法について説明する。まず、成形型1の注入口11に貯留槽14のノズル口17を接続する。そしてノズル口17のコック39を開いて、貯留槽14に貯留されたコーテッドサンド2を成形型1に供給し、キャビティ10内にコーテッドサンド2を充填する。成形型1の排気口13は網12で塞いであるので、コーテッドサンド2が排気口13から洩れ出すことはない。成形型1のキャビティ10にコーテッドサンド2を充填した後、貯留槽14のコック39を閉じ、成形型1の注入口11から貯留槽14の接続を外し、成形型1にコーテッドサンド2を充填する工程を終了する。
Next, a method for producing a mold using the above apparatus will be described. First, the
次いで、成形型1の注入口11に水蒸気メイン供給路4を接続する。水蒸気メイン供給路4の先端部には接続ノズル54が設けてあり、この接続ノズル54を注入口11に差し込んで装着することによって、注入口11に水蒸気メイン供給路4を接続するようにしてある。そして開閉弁33を開くと、水蒸気発生装置3の水蒸気送出路30から送り出された水蒸気は、水蒸気メイン供給路4を通して成形型1のキャビティ10内に吹き込まれる。成形型1内に水蒸気が吹き込まれると、コーテッドサンド2の表面に水蒸気が接触することによって、水蒸気が有する高い潜熱によってコーテッドサンド2を直接加熱することができ、コーテッドサンド2の温度は100℃付近にまで急速に上昇する。しかも水蒸気はコーテッドサンド2の粒子間を通って成形型1内の全体に浸透し、成形型1内のコーテッドサンド2を均一な温度に加熱することができるものである。成形型1内に注入口11から吹き込まれた水蒸気は、成形型1内のコーテッドサンド2を加熱した後、排気口13から排気される。
Next, the water vapor
成形型1内に吹き込まれた水蒸気の潜熱でこのようにコーテッドサンド2を急速に加熱して、コーテッドサンド2の粘結剤を短時間で固化乃至硬化させることができ、鋳型の造型時間を短縮することができるものである。このように成形型1内のコーテッドサンド2の粘結剤を固化乃至硬化させて鋳型を造型する工程を終了した後、開閉弁33を閉じて成形型1の注入口11から水蒸気メイン供給路4の接続ノズル54を外し、再度上記のように注入口11に貯留槽14を接続して、成形型1にコーテッドサンド2を充填する工程に戻る。
In this way, the
このとき、上記のように、水蒸気供給路6から水蒸気を型加熱用空洞路5に供給して通すことによって、成形型1は温度が低下しないように加熱されている。従って、鋳型の造型の工程で、成形型1に水蒸気を吹き込んでコーテッドサンド2を加熱するにあたって、水蒸気の熱の一部が成形型1に奪われることを防いで、水蒸気が成形型1内で凝縮することを抑制することができるものであり、水蒸気によるコーテッドサンド2の加熱効率を高く維持することができ、鋳型の造型時間をより短縮することが可能になるものである。
At this time, as described above, the
そして、上記のように成形型1の注入口11に水蒸気メイン供給路4を接続して、成形型1のキャビティ10内への水蒸気の吹き込みを開始すると同時に、水蒸気返送路36の開閉弁35が閉じられる。このように開閉弁35が閉じられると、水蒸気供給路6から型加熱用空洞路5に供給された水蒸気は出口23から水蒸気返送路36へと排出されないので、型加熱用空洞路5内から蒸気導入路7を通してキャビティ10へと導入され、キャビティ10の外周面からキャビティ10内に吹き出される。ここで、キャビティ10内に注入口11から供給された水蒸気をキャビティ10内の隅々にまで均一に行き渡せるのは難しく、鋳型の形状が複雑であったり、細長い形態であったりするときには、特に難しいが、このように、キャビティ10を囲むように形成された型加熱用空洞路5から蒸気導入路7を通して、キャビティ10に外周から水蒸気が吹き込まれることによって、キャビティ10内の全体に水蒸気を吹き込んで行き渡らせることができ、キャビティ10に充填されたコーテッドサンド2の全体に水蒸気を作用させることができるものであり、コーテッドサンド2の全体を均一に加熱することができるものである。従って、形状が複雑でまた細長い形態の鋳型であっても、均質に製造することが容易になるものである。上記のようにして、キャビティ10内のコーテッドサンド2を水蒸気で加熱して鋳型を造型する工程を終了した後、水蒸気メイン供給路4の開閉弁33を閉じると同時に、開閉弁35を開いて、型加熱用空洞路5内の水蒸気が水蒸気返送路36からボイラー25へと返送されるようにしてある。
Then, the steam
ここで、成形型1は気体を通過させない緻密な金属材料などで形成されるものであるが、成形型1を特許文献3として挙げた国際公開WO2007/132669号公報に記載されているように、多孔質材料で形成するようにしてもよい。成形型1をこのように多孔質材料で形成すると、型加熱用空洞路5内の水蒸気は、蒸気導入路7を通してだけでなく、多孔の連通孔を通過させても、キャビティ10に吹き込むことが可能になるものである。しかし、成形型1を多孔質材料で形成した場合には、キャビティ10の内周表面が多孔となるため、この多孔にコーテッドサンドの粘結剤が入り込んだ状態で固化乃至硬化し、造型した鋳型がキャビティ10の内周表面に固着して、離型することが非常に困難になるという問題が生じるおそれがある。
Here, the
また、上記のように、貯留槽14から成形型1に供給されるコーテッドサンド2は、サンド予熱器40で予備加熱されている。従って、成形型1のキャビティ10に水蒸気を吹き込む初期において、水蒸気の潜熱がコーテッドサンド2に奪われることを防いで、水蒸気が成形型1内で凝縮することを抑制することができるものであり、水蒸気によるコーテッドサンド2の加熱効率を高く維持して、鋳型の造型時間をより短くすることが可能になるものである。
Further, as described above, the
そして、成形型1のキャビティ10に注入口11から水蒸気を吹き込むのは、成形型1内のコーテッドサンド2を加熱して鋳型を造型する工程だけであるが、上記のように、水蒸気発生装置3で生成された水蒸気を用いて、成形型1を加熱したり、貯留槽14内のコーテッドサンド2を加熱したりするようにしているものであり、成形型1の加熱やコーテッドサンド2の加熱は、鋳型の造型工程だけでなく、コーテッドサンド2を成形型1に充填する工程においても、常時行なわれるものである。従って、水蒸気発生装置3で水蒸気が常時生成されていても、鋳型を造型する工程以外でも水蒸気を有効利用することができ、鋳型造型工程以外では水蒸気が無駄に放出されたりするというようなことがなくなって、水蒸気を常時有効に利用することができるものである。
Then, the steam is blown into the
上記の図1の実施の形態では、成形型1の注入口11からコーテッドサンド2を供給してキャビティ10内に充填した後、この注入口11に水蒸気メイン供給路4を接続し、水蒸気メイン供給路4を通して水蒸気をキャビティ10内に吹き込むことによって、キャビティ10内のコーテッドサンド2の加熱は、主として水蒸気メイン供給路4から供給される水蒸気で行なうようにしたが、水蒸気メイン供給路4を具備しないシステムに形成することもできる。図4はその一例を示すものであり、水蒸気発生装置3の水蒸気送出路30には水蒸気供給路6と予熱用水蒸気供給路41が接続してあり、水蒸気メイン供給路4は設けられていない。
In the embodiment of FIG. 1 described above, the
この図4の実施の形態のシステムにおいても、水蒸気供給路6の開閉弁34は基本的に常時開いており、水蒸気送出路30から送り出される水蒸気は水蒸気供給路6を通して成形型1の型加熱用空洞路5内に常時供給されるようになっている。また水蒸気返送路36の開閉弁35も開いており、水蒸気供給路6から型加熱用空洞路5に供給された水蒸気は、型加熱用空洞路5を通過した後に水蒸気返送路36へと出て行き、このように水蒸気が型加熱用空洞路5を通過する際に成形型1を予熱している。そして既述のように、成形型1の注入口11に貯留槽14のノズル口17を接続して、キャビティ10内にコーテッドサンド2を供給して充填した後、注入口11に蓋57をして塞ぐ。この蓋57は網58などを張った通気性の蓋57であることが好ましい。
In the system of the embodiment of FIG. 4 as well, the on-off
次に、水蒸気返送路36の開閉弁35を閉じると、水蒸気送出路30から水蒸気供給路6を通して型加熱用空洞路5内に供給された水蒸気は水蒸気返送路36へと出て行くことができないので、型加熱用空洞路5内の水蒸気は蒸気導入路7を通してキャビティ10内に吹き込まれることになる。従って、成形型1を予熱するために型加熱用空洞路5に供給されていた水蒸気をそのまま利用して、キャビティ10内のコーテッドサンド2を加熱して、鋳型の造型を行なうことができるものである。このとき、注入口11を塞ぐ蓋57を通気性に形成しておくことによって、型加熱用空洞路5から蒸気導入路7を通してキャビティ10内に吹き込まれた水蒸気は、成形型1の排気口13の他にこの蓋57を通して注入口11からも排気されるものであり、水蒸気をキャビティ10内により均一に行き渡らせることができるものである。鋳型の造型を終えた後、水蒸気返送路36の開閉弁35を開くことによって、型加熱用空洞路5内の水蒸気は水蒸気返送路36へ送り出される。
Next, when the on-off
尚、図4の実施の形態では、貯留槽14のノズル口17を注入口11に接続して、成形型1のキャビティ10にコーテッドサンド2を供給した後、貯留槽14を注入口11から外し、この後に水蒸気返送路36の開閉弁35を閉じて、型加熱用空洞路5から蒸気導入路7を通してキャビティ10に水蒸気が吹き込まれるようにしたが、貯留槽14のノズル口17を注入口11に接続したまま、接続を外さないで、ノズル口17のコック39を閉じた状態で、蒸気返送路36の開閉弁35を閉じることによって、型加熱用空洞路5から蒸気導入路7を通してキャビティ10に水蒸気が吹き込まれるようにしてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 4, after the
1 成形型
2 コーテッドサンド
3 水蒸気発生装置
4 水蒸気メイン供給路
5 型加熱用空洞路
6 水蒸気供給路
7 蒸気導入路
8 過熱器
14 貯留槽
22 入口
23 出口
33 開閉弁
35 開閉弁
36 水蒸気返送路
40 サンド予熱器
DESCRIPTION OF
22 entrance
23 Exit
33 On-off valve
35 On-off valve
36
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