JP6199018B2 - Precision casting mold manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、精密鋳造用鋳型の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a cast-type production method for precision casting.

鋳物を製造する鋳造方法には、鋳物を高い精度で製造する場合に用いられる精密鋳造方法がある。精密鋳造方法は、特許文献1に記載されているように、成形部品と同一形状の消失性模型(ワックス型)の周囲にスラリーを塗布し、その後、初層スタッコ(フラワー)を付着させ、乾燥させる。その後、スラリーの塗布、スタッコの付着、乾燥の3つの工程を繰返し行い、鋳物の外側を覆う型(外側鋳型)を作製する。   As a casting method for producing a casting, there is a precision casting method used when producing a casting with high accuracy. As described in Patent Document 1, in the precision casting method, slurry is applied around a vanishing model (wax mold) having the same shape as the molded part, and then the first layer stucco (flower) is adhered and dried. Let Thereafter, the three steps of slurry application, stucco attachment, and drying are repeated to produce a mold (outer mold) that covers the outside of the casting.

ここで、精密鋳造用鋳型はシリカゾルを主体とするスラリーにワックス型を付け込み、ワックス型の表面にスラリーを付着させ乾燥させる。
1回の操作では付着するスラリーが少なく、薄いものしかできないので、数回〜10数回繰返して厚さを稼いでいる。また、乾燥を早くするため、あるいは、早く肉厚を確保するため、乾燥割れを防止するため、スタッコ材と呼ばれる粗い粒子をスラリー表面にふりかけ、付着させている。そのため、鋳型の断面構造は緻密層、粗い粒子の層の繰り返しとなっている。
例えばシリカゾルは粒径20nm程度の球状シリカ粒子が分散された液である。このシリカ超微粒子が、乾燥の過程でスラリーに含まれるジルコン、アルミナなどの比較的細かい粒子(数ミクロンから数十ミクロン)及び粗い粒子(スタッコ)(数百ミクロン〜数mm)の表面に付着し、乾燥、熱処理により固く結合することにより、鋳型の形状が保たれると同時に強度を保有し、鋳型として利用できるようになっている。
Here, in the precision casting mold, a wax mold is attached to a slurry mainly composed of silica sol, and the slurry is attached to the surface of the wax mold and dried.
Since only a small amount of slurry can be deposited in one operation and only a thin slurry can be formed, the thickness is increased by repeating several times to several times. Also, coarse particles called stucco material are sprinkled on and adhered to the surface of the slurry in order to speed up drying or to ensure a quick wall thickness in order to prevent dry cracking. Therefore, the mold cross-sectional structure is a dense layer and a layer of coarse particles.
For example, silica sol is a liquid in which spherical silica particles having a particle diameter of about 20 nm are dispersed. The silica ultrafine particles adhere to the surface of relatively fine particles (several microns to several tens of microns) and coarse particles (stucco) (several hundred microns to several mm) such as zircon and alumina contained in the slurry during the drying process. By firmly bonding by drying and heat treatment, the shape of the mold is maintained, and at the same time, the strength is maintained and the mold can be used as a mold.

特開2001−18033号公報JP 2001-18033 A

ところで、一般的には、前述のシリカゾル(シリカの超微粒子を分散した液)を用いた鋳型で十分であるが、例えば一方向凝固翼製造などでは、結晶の析出方向を制御するため、溶融金属を保持する。この結果、高温(例えば1550℃程度)での保持時間が長くなる。この場合、高温で保持されるため、バインダであるシリカが軟化して、鋳型の変形を生じてしまう、という問題がある。   By the way, in general, a mold using the above-mentioned silica sol (a liquid in which ultrafine particles of silica are dispersed) is sufficient. For example, in manufacturing a unidirectional solidified blade, a molten metal is used to control the crystal precipitation direction. Hold. As a result, the holding time at a high temperature (for example, about 1550 ° C.) becomes longer. In this case, since it is held at a high temperature, there is a problem that silica as a binder is softened and the mold is deformed.

ここで、一方向凝固翼製造などでは、鋳型を真空中のヒーター内に設置し、溶融金属の融点以上の温度に加熱保持して、鋳型中に溶融金属を注入し、鋳型をヒーターから下方へ引き下げを制御しながら引き抜くことにより、溶融金属を下方の一方向から冷却、凝固させることにより製造されるのが一般的である。   Here, in the production of unidirectional solidified blades, the mold is placed in a heater in a vacuum, heated and held at a temperature above the melting point of the molten metal, the molten metal is injected into the mold, and the mold is moved downward from the heater. Generally, the molten metal is manufactured by cooling and solidifying from one direction below by pulling out while controlling the pulling down.

よって、例えば一方向凝固翼製造等において、高温(例えば1550℃程度)での長時間に亙って保持した場合でも変形が抑制される鋳型の出現が切望されている。   Therefore, for example, in the production of unidirectionally solidified blades, the appearance of a mold that is prevented from being deformed even when held at a high temperature (for example, about 1550 ° C.) for a long time is eagerly desired.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高温で長時間保持した場合でも変形が生じない精密鋳造用鋳型の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in view of the above, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a mold casting for precision casting which does not cause deformation even when held at a high temperature for a long time.

上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、鋳物の製造に用いる精密鋳造用鋳型の製造方法であって、精密鋳造用ろう型を、0.3−1.0μmの粒径の範囲に単一分散してなる均一分散物であるアルミナ超微粒子とシリカゾルとからなり、焼成の際ムライトとなる精密鋳造用鋳型スラリーに浸漬し、引き上げた後乾燥して、ろう型の表面にスラリー膜からなるプライム層を形成する第1成膜工程と、前記プライム層を形成したろう型を、前記精密鋳造用鋳型スラリーに浸漬し、引き上げた後、スラリー表面にスタッコ材を振掛け、その後乾燥してバックアップ層を形成する第2成膜工程と、前記第2成膜工程のバックアップ層を形成する工程を複数回繰り返し、複層バックアップ層を形成した成形体を得る成形体形成工程と、得られた成形体からろう型のワックスを融解・除去する脱ワックス工程と、脱ワックス後の成形体を焼成処理し、鋳型を得る鋳型焼成工程と、を有することを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法にある。 A first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a method for producing a precision casting mold used for producing a casting, wherein a precision casting wax mold is formed with a grain size of 0.3 to 1.0 μm. It is composed of ultrafine alumina particles and silica sol, which are uniformly dispersed in a range of diameters, immersed in a precision casting mold slurry that becomes mullite at the time of firing, pulled up, dried, and then brazed. A first film forming step of forming a prime layer made of a slurry film on the surface, and a wax mold on which the prime layer is formed are immersed in the precision casting mold slurry and pulled up, and then a stucco material is sprinkled on the slurry surface, Then, a second film forming step for drying to form a backup layer and a step for forming a backup layer in the second film forming step are repeated a plurality of times, and a molded body forming step for obtaining a molded body having a multilayer backup layer formed thereon. Get A precision casting mold comprising: a dewaxing step for melting and removing wax-shaped wax from the molded product, and a mold firing step for firing the dewaxed molded product to obtain a mold. In the manufacturing method.

の発明は、第の発明において、前記第1成膜工程の際、前記精密鋳造用鋳型スラリーからなるスラリー層に、スタッコ材を付着してスタッコ層を形成し、その後乾燥することを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法にある。 According to a second invention, in the first invention, a stucco layer is formed by attaching a stucco material to the slurry layer made of the precision casting mold slurry in the first film forming step, and then drying. It is in the manufacturing method of the mold for precision casting characterized by the above.

の発明は、第又はの発明において、前記精密鋳造用鋳型スラリーの分散剤がポリカルボン酸塩であることを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法にある。 A third invention is the method for producing a precision casting mold according to the first or second invention, wherein the dispersant for the precision casting mold slurry is a polycarboxylic acid salt.

本発明は、耐熱性が高いムライトとなるアルミナ微粒子とシリカゾルとを用いてスラリーとすることで、従来のシリカゾル使用に対して耐熱温度が向上し、例えば一方向凝固翼製造等における高温(例えば1550℃)で長時間に亙って保持した場合でも変形が生じない鋳型が得られる、という効果を奏する。   According to the present invention, the heat-resistant temperature is improved with respect to the conventional use of silica sol by using alumina fine particles that become mullite having high heat resistance and silica sol, thereby increasing the heat-resistant temperature, for example, in the production of unidirectional solidified blades. Even when held for a long time at (° C.), there is an effect that a mold that does not deform is obtained.

図1は、外側鋳型となる乾燥成形体の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a dry molded body serving as an outer mold. 図2は、外側鋳型となる他の乾燥成形体の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of another dry molded body serving as an outer mold. 図3は、鋳造方法の工程の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an example of the process of the casting method. 図4は、鋳型製造方法の工程の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of steps of the mold manufacturing method. 図5は、コアの製造工程を模式的に示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view schematically showing a core manufacturing process. 図6は、金型の一部を模式的に示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view schematically showing a part of the mold. 図7は、ろう型の製造工程を模式的に示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view schematically showing a wax mold manufacturing process. 図8は、ろう型にスラリーを塗布する構成を模式的に示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a configuration in which slurry is applied to a wax mold. 図9は、外側鋳型の製造工程を模式的に示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory view schematically showing a manufacturing process of the outer mold. 図10は、鋳型製造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view schematically showing a part of the mold manufacturing method. 図11は、鋳造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory view schematically showing a part of the casting method.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following description. In addition, constituent elements in the following description include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range.

図1は、外側鋳型となる乾燥成形体の構成図である。図2は、外側鋳型となる他の乾燥成形体の構成図である。
図1に示すように、精密鋳造用鋳型は、鋳物の製造に用いる精密鋳造用鋳型であって、前記鋳物の内部の空洞部分に対応する形状のコアと、前記鋳物の外周面の形状に対応する外側鋳型と、を有し、前記外側鋳型は、内周面に形成され、粒径1.0μm以下(好適には0.3〜0.5μm:実施例に記載)の単一分散してなるアルミナ超微粒子とシリカゾルとからなり、焼成の際ムライトとなる精密鋳造用鋳型スラリーを用いて乾燥してなるスラリー膜からなるプライム層(第1乾燥膜)101Aと、前記プライム層(第1乾燥膜)101Aの外側に形成され、前記精密鋳造用鋳型スラリーからなるスラリー層102と、該スラリー層にスタッコ材を付着したスタッコ層103とにより形成し、乾燥してなる第1バックアップ層(第2乾燥膜)104−1を、複数回形成してなる複層バックアップ層105Aと、からなるものである。
FIG. 1 is a configuration diagram of a dry molded body serving as an outer mold. FIG. 2 is a configuration diagram of another dry molded body serving as an outer mold.
As shown in FIG. 1, the precision casting mold is a precision casting mold used for manufacturing a casting, and corresponds to the shape of the core corresponding to the hollow portion inside the casting and the shape of the outer peripheral surface of the casting. An outer mold, and the outer mold is formed on the inner peripheral surface, and has a particle size of 1.0 μm or less (preferably 0.3 to 0.5 μm: described in the examples). A prime layer (first dry film) 101A made of a slurry film made of a precision casting mold slurry that is made of ultrafine alumina particles and silica sol, and becomes a mullite during firing, and the prime layer (first dry film). A first backup layer (second film) formed by drying a slurry layer 102 made of the precision casting mold slurry and a stucco layer 103 having a stucco material adhered to the slurry layer and dried. Dry film) The multi-layer backup layer 105 </ b> A is formed by forming 104-1 multiple times.

ここで、本発明でスラリーを形成するバインダである高純度超微粒のアルミナ微粒子(アルミナ超微粒子)は、分散手段である例えばボールミルを用いて、単一分散されているものを用いる。
ここで、単一分散されているとは、例えば粒径が約0.5μmのアルミナ微粒子を用いてスラリーを形成する場合、分散処理をした結果においても、0.5μmに単一分散されている状態をいう。
ここで、アルミナ微粒子の粒径としては、1.0μm以下、より好ましくは0.3〜0.6μmの範囲とするのが良い。
Here, the high-purity ultrafine alumina particles (alumina ultrafine particles), which are the binder for forming the slurry in the present invention, are monodispersed using, for example, a ball mill as a dispersing means.
Here, monodispersed means that, for example, when a slurry is formed using alumina fine particles having a particle size of about 0.5 μm, the result of the dispersion treatment is also monodispersed to 0.5 μm. State.
Here, the particle diameter of the alumina fine particles is 1.0 μm or less, more preferably in the range of 0.3 to 0.6 μm.

本発明では、アルミナ微粒子が1.0μm以下が好ましいのは、1.0μmを超えると、曲げ試験強度の結果が好ましくないことによる。   In the present invention, the reason why the alumina fine particles are preferably 1.0 μm or less is that if it exceeds 1.0 μm, the result of the bending test strength is not preferable.

ここで、単一分散させるための分散剤として、例えばポリカルボン酸塩(例えばアンモニウム塩)を用いて、分散させるようにしている。   Here, as a dispersing agent for monodispersing, for example, polycarboxylic acid salt (for example, ammonium salt) is used for dispersion.

また、分散手段としては、例えば直径10〜20mmボールを用いたボールミルを例示することができるが、単一分散する手段であれば、これに限定されるものではない。   Moreover, as a dispersion | distribution means, although the ball mill using a 10-20 mm diameter ball can be illustrated, for example, if it is a means to carry out single dispersion | distribution, it will not be limited to this.

本発明では、バインダであるアルミナ微粒子を単一分散させた良好なスラリーとすることが肝要となる。   In the present invention, it is important to obtain a good slurry in which alumina fine particles as a binder are monodispersed.

また、本発明では、焼成した際に、ムライトが均一に形成することが肝要であるので、例えば0.5μmに単一分散されたアルミナ微粒子の配合割合が多いほうが好ましい。   In the present invention, it is important that mullite is uniformly formed when fired. Therefore, it is preferable that the blending ratio of alumina fine particles monodispersed in 0.5 μm, for example, is large.

ここで、アルミナ粒径は、1.0μm以下、好ましくは0.3〜0.6μmの範囲とするのが良い。
これらの配合比率は以下の範囲とするのが好ましい。
Al23/SiO2=1.5(モル比)
Here, the alumina particle diameter is 1.0 μm or less, preferably 0.3 to 0.6 μm.
These blending ratios are preferably in the following ranges.
Al 2 O 3 / SiO 2 = 1.5 (molar ratio)

シリカゾルは、0.02μmのシリカの均一分散物であり、アルミナスラリーに均一に分散される。   The silica sol is a uniform dispersion of 0.02 μm silica and is uniformly dispersed in the alumina slurry.

本発明では、所定粒径のアルミナ微粒子を均一分散物としているので、焼成工程でのシリカゾルとの反応性が良好となり、一般よりも低い温度(例えば1,000℃)でのムライトの形成が可能となる。   In the present invention, the alumina fine particles having a predetermined particle diameter are made into a uniform dispersion, so that the reactivity with the silica sol in the baking process is good, and mullite can be formed at a lower temperature (for example, 1,000 ° C.). It becomes.

アルミナ微粒子単独で精密鋳造用鋳型スラリーとする場合には、アルミナ微粒子の値段が高いので、製造コストが高くなる。よって、本発明のように、アルミナ微粒子にシリカゾルを添加して、焼成の際に、ムライトとすることで、製造コストの低廉化を図ることができる。   If the alumina fine particles are used alone to form a casting slurry for precision casting, the price of the alumina fine particles is high, resulting in an increase in production cost. Therefore, as in the present invention, the production cost can be reduced by adding silica sol to the alumina fine particles to form mullite at the time of firing.

この単一分散されたアルミナ微粒子のスラリーに、シリカゾルを添加した混合スラリーに、フラワーとして、ジルコン粉(例えば350メッシュ)を添加して精密鋳造用鋳型スラリーを得る。
なお、本発明では、フラワーを添加しない場合も許容されうる。
Zircon powder (for example, 350 mesh) is added as flour to the mixed slurry obtained by adding silica sol to the single dispersed alumina fine particle slurry to obtain a precision casting mold slurry.
In the present invention, it is acceptable to add no flour.

次に、精密鋳造用鋳型の製造方法を図1及び図2により説明する。
(第1成膜工程)
先ず、この第1成膜工程では、この粒径1.0μm以下の単一分散してなるアルミナ超微粒子とシリカゾルとからなり、焼成の際ムライトとなる精密鋳造用鋳型スラリー(以下「スラリー」という)を用いて、ろう型30を浸漬させ、引き上げ、余分なスラリーを落下させる。その後、乾燥させることで、ろう型30表面に、スラリー膜(第1乾燥膜)を得る。
このスラリー膜が、図1において、ろう型30の表面と接するプライム層101Aとなる。
Next, a method for manufacturing a precision casting mold will be described with reference to FIGS.
(First film formation step)
First, in the first film forming step, a precision casting mold slurry (hereinafter referred to as “slurry”) composed of ultra-fine alumina particles having a particle size of 1.0 μm or less and silica sol, which becomes mullite during firing. ), The wax mold 30 is dipped, pulled up, and excess slurry is dropped. Thereafter, a slurry film (first dry film) is obtained on the surface of the wax mold 30 by drying.
This slurry film becomes a prime layer 101A in contact with the surface of the wax mold 30 in FIG.

(第2成膜工程)
次いで、このプライム層101Aを有するろう型30を、スラリーに浸漬させた後、引上げ、余分なスラリーを落下させ、スラリー層(2層目)102を形成する。この濡れているスラリー層(2層目)102にスタッコ材としてジルコンスタッコ粒(平均粒径0.8mm)を振掛けて(スタッコイングして)、スタッコ材を付着させたスタッコ層(1層目)103を形成する。このスラリー層102とスタッコ層(1層目)103との積層体を乾燥して、プライム層(第1乾燥膜)101の上に第1バックアップ層(第2乾燥膜)104−1を形成する。
(Second film formation step)
Next, after the wax mold 30 having the prime layer 101A is immersed in the slurry, it is pulled up and the excess slurry is dropped to form the slurry layer (second layer) 102. The wet slurry layer (second layer) 102 is sprinkled (stuccoed) with zircon stucco grains (average particle size 0.8 mm) as a stucco material, and the stucco layer (first layer) is attached. ) 103 is formed. The laminate of the slurry layer 102 and the stucco layer (first layer) 103 is dried to form the first backup layer (second dry film) 104-1 on the prime layer (first dry film) 101. .

(成形体形成工程)
この第1バックアップ層104−1の第2成膜工程と同様の操作を複数回(例えば6〜10回)繰り返し、スラリー層(n+1層目)102とスタッコ層(n層目)103とが交互に積層された所定厚みの複層バックアップ層105Aを有する外側鋳型となる乾燥成形体106Aを得る。
(Molded body forming process)
The same operation as the second film forming step of the first backup layer 104-1 is repeated a plurality of times (for example, 6 to 10 times), and the slurry layer (n + 1 layer) 102 and the stucco layer (n layer) 103 are alternately arranged. A dry molded body 106A serving as an outer mold having a multilayer backup layer 105A having a predetermined thickness laminated on the substrate is obtained.

この乾燥成形体を例えば150℃のオートクレーブに入れて、ろう型30を構成するワックスを融解し、排出させる。
その後、この型を1,000℃で熱処理し、スラリーがムライトを構成した精密鋳造用鋳型を得る。
This dried molded body is put into an autoclave at 150 ° C., for example, and the wax constituting the wax mold 30 is melted and discharged.
Thereafter, this mold is heat-treated at 1,000 ° C. to obtain a precision casting mold in which the slurry constitutes mullite.

この得られた精密鋳造用鋳型は、後述する試験例に示すように、1500℃の強度試験においても変形はなく、強度が高いものであった。これに対し、従来のシリカゾルを使用したものでは軟化の挙動が確認された。   The precision casting mold thus obtained was high in strength without deformation in a 1500 ° C. strength test, as shown in test examples described later. On the other hand, the softening behavior was confirmed using the conventional silica sol.

また、図2に示すように、プライム層101において、プライムスラリー層101aに、スタッコ材を付着させてプライムスタッコ層101bを形成し、その後乾燥して、プライム層101Bとするようにしても良い。
なお、このプライム層101Bのように、スタッコ材を付着させた場合には、複層バックアップ層105Bのスラリー層の積層回数と、スタッコ層103の積層回数とは共に同数(n層)からなる複層バックアップ層105Bを有する外側鋳型となる乾燥成形体106Bを得ることとなる。
Further, as shown in FIG. 2, in the prime layer 101, a stucco material may be attached to the prime slurry layer 101a to form the prime stucco layer 101b, and then dried to form the prime layer 101B.
When a stucco material is attached as in the prime layer 101B, the number of times that the slurry layer of the multilayer backup layer 105B is stacked and the number of times that the stucco layer 103 is stacked are the same number (n layers). A dry molded body 106B serving as an outer mold having the layer backup layer 105B is obtained.

本発明では、フラワーとしてジルコン粉を用いたが、ジルコン粉以外に、アルミナ粉を用いると共に、スタッコ材としてジルコンスタッコ粒の代わりにアルミナスタッコ粒を用いても、同様な精密鋳造用鋳型を得ることができる。
なお、フラワーとスタッコ材との関係は、限定されるものではなく、フラワーとしてジルコン粉、アルミナ粉のいずれかを用いると共に、スタッコ材として、ジルコンスタッコ粒、アルミナスタッコ粒のいずれかを用いるようにすれば良い。
In the present invention, zircon powder was used as the flour, but in addition to zircon powder, alumina powder was used, and even if alumina stucco particles were used instead of zircon stucco particles, the same precision casting mold was obtained. Can do.
The relationship between the flour and the stucco material is not limited, and either zircon powder or alumina powder is used as the flour, and either zircon stucco particle or alumina stucco particle is used as the stucco material. Just do it.

このフラワーの粒径は、350メッシュとしているが、本発明ではこれに限定されず、例えば5〜80μm程度の粒子、平均粒径としては、例えば50μm以下のものを使用することが好ましい。   The particle size of the flour is 350 mesh, but the present invention is not limited to this. For example, it is preferable to use particles having a particle size of about 5 to 80 μm and an average particle size of, for example, 50 μm or less.

このスタッコ粒の粒径は、0.8mmとしているが、本発明ではこれに限定されず、例えば0.4mm〜2mm位の粒子、平均粒径としては例えば0.5mm以上のものを使用することが好ましい。   The diameter of the stucco grains is 0.8 mm, but the present invention is not limited to this. For example, particles having a diameter of about 0.4 mm to 2 mm and an average diameter of 0.5 mm or more are used. Is preferred.

以下、本発明の精密鋳造用鋳型を用いた鋳造方法について説明する。   Hereinafter, a casting method using the precision casting mold of the present invention will be described.

図3は、鋳造方法の工程の一例を示すフローチャートである。以下、図3を用いて、鋳造方法について説明する。ここで、図3に示す処理は、全自動で実行しても良いし、オペレータが各工程を実行する装置を操作して実行しても良い。本実施形態の鋳造方法は、鋳型を作製する(ステップS1)。鋳型は、予め作製しておいても良いし、鋳造を実行する毎に作製しても良い。   FIG. 3 is a flowchart showing an example of the process of the casting method. Hereinafter, the casting method will be described with reference to FIG. Here, the processing shown in FIG. 3 may be executed fully automatically, or may be executed by an operator operating an apparatus that executes each process. The casting method of this embodiment produces a casting mold (step S1). The mold may be produced in advance or may be produced each time casting is performed.

以下、図4から図10を用いて、ステップS1の工程で実行する本実施形態の鋳型製造方法について説明する。図4は、鋳型製造方法の工程の一例を示すフローチャートである。ここで、図4に示す処理は、全自動で実行しても良いし、オペレータが各工程を実行する装置を操作して実行しても良い。   Hereinafter, the mold manufacturing method of the present embodiment executed in the step S1 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing an example of steps of the mold manufacturing method. Here, the processing shown in FIG. 4 may be executed fully automatically, or may be executed by an operator operating an apparatus that executes each process.

鋳型製造方法は、コア(中子)を作製する(ステップS12)。コアは、鋳型で作製する鋳物の内部の空洞に対応する形状である。つまり、コアは、鋳物の内部の空洞に対応する部分に配置されることで、鋳造時に鋳物となる金属が流れ込むことを抑制する。以下、図5を用いて、コアの製造工程について説明する。図5は、コアの製造工程を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、図5に示すように金型12を準備する(ステップS101)。金型12は、コアに対応する領域が空洞となっている。コアの空洞となる部分が凸部12aとなる。なお、図5では、金型12の断面で示しているが、金型12は、空間に材料を注入する開口や空気を抜く穴以外は、基本的にコアに対応する領域の全周を覆う空洞となっている。鋳型鋳造方法は、矢印14に示すようにセラミックスラリー16を、金型12の空間に材料を注入する開口から金型12の内部に注入する。具体的には、セラミックスラリー16を金型12の内部に噴射する、いわゆる射出成形でコア18を作製する。鋳型製造方法は、金型12の内部にコア18を作製したら、金型12からコア18を取り外し、取り外したコア18を焼成炉20に設置し、焼成させる。これにより、セラミックで形成されたコア18を焼き固める(ステップS102)。鋳型鋳造方法は、以上のようにしてコア18を作製する。なお、コア18は、鋳物が固まった後に化学処理等の脱コア処理で取り除ける材料で形成される。   The mold manufacturing method produces a core (core) (step S12). A core is a shape corresponding to the cavity inside the casting produced with a casting_mold | template. That is, the core is arranged in a portion corresponding to the cavity inside the casting, thereby suppressing the metal that becomes the casting from flowing in at the time of casting. Hereafter, the manufacturing process of a core is demonstrated using FIG. FIG. 5 is an explanatory view schematically showing a core manufacturing process. In the mold manufacturing method, a mold 12 is prepared as shown in FIG. 5 (step S101). The mold 12 has a hollow area corresponding to the core. The portion that becomes the cavity of the core becomes the convex portion 12a. In FIG. 5, the cross section of the mold 12 is shown, but the mold 12 basically covers the entire circumference of the region corresponding to the core except for an opening for injecting material into the space and a hole for extracting air. It is hollow. In the mold casting method, the ceramic slurry 16 is injected into the mold 12 through an opening for injecting material into the space of the mold 12 as indicated by an arrow 14. Specifically, the core 18 is produced by so-called injection molding in which the ceramic slurry 16 is injected into the mold 12. In the mold manufacturing method, when the core 18 is produced inside the mold 12, the core 18 is removed from the mold 12, and the removed core 18 is placed in the firing furnace 20 and fired. Thereby, the core 18 made of ceramic is baked and hardened (step S102). In the mold casting method, the core 18 is produced as described above. The core 18 is formed of a material that can be removed by a decore process such as a chemical process after the casting is solidified.

鋳型製造方法は、コア18を作製したら、外部金型の作製を行う(ステップS14)。外部金型は、内周面が鋳物の外周面に対応した形状となる。金型は、金属で形成しても良いし、セラミックで形成しても良い。図6は、金型の一部を模式的に示す斜視図である。図6に示す金型22aは、内周面に形成された凹部が鋳物の外周面に対応している。なお、図6では、金型22aのみを示したが、金型22aに対応し、内周面に形成された凹部を塞ぐ向きに金型22aに対応する金型も作製する。鋳型製造方法は、2つの金型を合わせることで、内周面が鋳物の外周面に対応した型となる。   In the mold manufacturing method, after the core 18 is manufactured, an external mold is manufactured (step S14). The outer mold has a shape in which the inner peripheral surface corresponds to the outer peripheral surface of the casting. The mold may be made of metal or ceramic. FIG. 6 is a perspective view schematically showing a part of the mold. In the mold 22a shown in FIG. 6, the recess formed on the inner peripheral surface corresponds to the outer peripheral surface of the casting. In FIG. 6, only the mold 22 a is shown, but a mold corresponding to the mold 22 a and corresponding to the mold 22 a is also produced so as to close the concave portion formed on the inner peripheral surface. In the mold manufacturing method, two molds are combined to form a mold whose inner peripheral surface corresponds to the outer peripheral surface of the casting.

鋳型製造方法は、外部金型を作製したら、ろう型(ワックス型)の作製を行う(ステップS16)。以下、図7を用いて説明する。図7は、ろう型の製造工程を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、金型22aの所定位置にコア18を設置する(ステップS110)。その後、金型22aに対応する金型22bを、金型22aの凹部が形成されている面に被せ、コア18の周囲を金型22a、22bで囲み、コア18と金型22a、22bとの間に空間24を形成する。鋳型製造方法は、矢印26に示すように、空間24と連結された配管から空間24の内部に向けてWAX28の注入を開始する(ステップS112)。WAX28は、所定の温度以上に加熱されると溶けるような、融点が比較的低温の物質、例えばろうである。鋳型製造方法は、空間24の全域にWAX28を充填させる(ステップS113)。その後、WAX28を固化させることで、コア18の周囲をWAX28が囲んだろう型30を形成する。ろう型30は、基本的にWAX28で形成される部分が製造する目的の鋳物と同じ形状となる。その後、鋳物製造方法は、ろう型30を金型22a、22bから分離し、湯口32を取り付ける(ステップS114)。湯口32は、鋳造時に溶けた金属である溶湯が投入される口である。鋳型製造方法は、以上のようにして、内部にコア18を含み、鋳物と同一の形状のWAX28で形成されたろう型30を作製する。   After producing the external mold, the mold manufacturing method produces a wax mold (wax mold) (step S16). Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. FIG. 7 is an explanatory view schematically showing a wax mold manufacturing process. In the mold manufacturing method, the core 18 is installed at a predetermined position of the mold 22a (step S110). Thereafter, a mold 22b corresponding to the mold 22a is placed on the surface of the mold 22a where the recess is formed, the core 18 is surrounded by the molds 22a and 22b, and the core 18 and the molds 22a and 22b are separated. A space 24 is formed therebetween. The mold manufacturing method starts injection of WAX 28 from the pipe connected to the space 24 toward the inside of the space 24 as indicated by an arrow 26 (step S112). WAX 28 is a substance having a relatively low melting point, such as wax, which melts when heated above a predetermined temperature. In the mold manufacturing method, the entire space 24 is filled with the WAX 28 (step S113). Thereafter, the wax 28 is solidified to form the wax mold 30 in which the WAX 28 surrounds the core 18. The wax mold 30 basically has the same shape as the casting for which the part formed by the WAX 28 is manufactured. Thereafter, in the casting manufacturing method, the wax mold 30 is separated from the molds 22a and 22b, and the gate 32 is attached (step S114). The gate 32 is a port into which molten metal, which is a metal melted during casting, is charged. As described above, the mold manufacturing method produces the wax mold 30 including the core 18 inside and formed of the WAX 28 having the same shape as the casting.

鋳型製造方法は、ろう型30を作製したら、スラリー塗布(ディッピング)を行う(ステップS18)。図8は、ろう型にスラリーを塗布する構成を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、図8に示すように、スラリー40が貯留された貯留部41にろう型30を浸漬させ、取り出した後、乾燥を行う(ステップS19)。これにより、ろう型30の表面にプライム層101Aを形成することができる。
ここで、ステップS18で塗布するスラリーは、ろう型30に直接塗布されるスラリーである。このスラリー40は、アルミナ超微粒子とシリカゾルとからなり、焼成の際ムライトとなる精密鋳造用鋳型スラリーを用いる。このスラリー40には、フラワーとして350メッシュ程度の耐火性の微粒子、例えばジルコニアを用いることが好ましい。また、分散剤としてポリカルボン酸を用いることが好ましい。また、スラリー40には、消泡剤(シリコン系の物質)や、濡れ性改善剤を微量、例えば0.01%添加することが好ましい。濡れ性改善剤を添加することで、スラリー40のろう型30への付着性を向上させることができる。
In the mold manufacturing method, when the wax mold 30 is produced, slurry application (dipping) is performed (step S18). FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a configuration in which slurry is applied to a wax mold. In the mold manufacturing method, as shown in FIG. 8, the wax mold 30 is immersed in the storage portion 41 in which the slurry 40 is stored, and is taken out and then dried (step S19). Thereby, the prime layer 101 </ b> A can be formed on the surface of the wax mold 30.
Here, the slurry applied in step S <b> 18 is a slurry applied directly to the wax mold 30. The slurry 40 is composed of ultrafine alumina particles and silica sol, and uses a casting slurry for precision casting that becomes mullite during firing. In the slurry 40, it is preferable to use refractory fine particles of about 350 mesh, such as zirconia, as flour. Further, it is preferable to use a polycarboxylic acid salts as a dispersant. Further, it is preferable to add a small amount, for example, 0.01%, of an antifoaming agent (silicon-based substance) or a wettability improving agent to the slurry 40. By adding the wettability improving agent, the adhesion of the slurry 40 to the wax mold 30 can be improved.

鋳型製造方法は、図9に示すように、スラリー40でスラリー塗布を行って、乾燥しプライム層(第1乾燥膜)101A、101Bを有するろう型を、さらにスラリー塗布(ディッピング)を行う(ステップS20)。この濡れているスラリーの表面にスタッコ材54としてジルコンスタッコ粒(平均粒径0.8mm)を振掛けるスタッコイングを行う(ステップS21)。その後スラリー層の表面にスタッコ材が付着されたものを乾燥し、プライム層(第1乾燥膜)101A、101Bの上に第1バックアップ層(第2乾燥膜)104−1を形成した(ステップS22)。
の第1バックアップ層(第2乾燥膜)104−1の形成工程と同様の操作を複数回(例えばn:6〜10回)繰り返す判断を行う(ステップS23)。所定回数(n)の第nバックアップ層104−nを積層させ(ステップS23:Yes)、複層バックアップ層105Aが形成された厚みが例えば10mmの外側鋳型となる乾燥成形体106Aを得る。
As shown in FIG. 9, in the mold manufacturing method, slurry application is performed with the slurry 40, and the solder mold having the prime layers (first dry films) 101A and 101B is further dried (dipping) (step dipping). S20). Stuccoing is performed by sprinkling zircon stucco grains (average particle diameter 0.8 mm) as the stucco material 54 on the surface of the wet slurry (step S21). Thereafter, the surface of the slurry layer with the stucco material attached is dried, and the first backup layer (second dry film) 104-1 is formed on the prime layers (first dry film) 101A, 101B (step S22). ).
The first backup layer of this (second dry film) 104-1 the same operation a plurality of times and forming process (e.g., n: 6 to 10 times) is performed repeatedly (step S23). A predetermined number (n) of the n-th backup layers 104-n are stacked (step S23: Yes) to obtain a dry molded body 106A which is an outer mold having a thickness of, for example, 10 mm on which the multilayer backup layer 105A is formed.

鋳型製造方法は、プライム層101Aと複層バックアップ層105Aの複数層が形成された乾燥成形体106Aを得たら、当該乾燥成形体106Aに対して熱処理を行う(ステップS24)。具体的には、外側鋳型とコアとの間にあるWAXを除去し、さらに外側鋳型とコアとを焼成させる。以下、図10を用いて説明する。図10は、鋳型製造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、ステップS130に示すように、プライム層101Aと複層バックアップ層105Aの複数層が形成された外側鋳型となる乾燥成形体106をオートクレーブ60の内部に入れ、加熱する。オートクレーブ60は、内部を加圧蒸気で満たすことで、乾燥成形体106内のろう型30を加熱する。これにより、ろう型30を構成するWAXが溶け、溶融WAX62が乾燥成形体106で囲まれた空間64から排出される。
鋳型製造方法は、溶けたWAX62を空間64から排出することで、ステップS131に示すように、外側鋳型となる乾燥成形体106と、コア18との間のWAXが充填されていた領域に空間64が形成された鋳型72が作製される。その後、鋳型製造方法は、ステップS132に示すように、外側鋳型となる乾燥成形体106とコア18との間に空間64が形成された鋳型72を、焼成炉70で加熱する。これにより、鋳型72は、外側鋳型となる乾燥成形体106に含まれる水成分や不要な成分が除去され、さらに、焼成されることで硬化され、外側鋳型61が形成される。鋳物製造方法は、以上のようにして鋳型72を作製する。
In the mold manufacturing method, after obtaining the dry molded body 106A on which a plurality of layers of the prime layer 101A and the multilayer backup layer 105A are obtained, the dry molded body 106A is subjected to heat treatment (step S24). Specifically, WAX between the outer mold and the core is removed, and the outer mold and the core are further fired. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. FIG. 10 is an explanatory view schematically showing a part of the mold manufacturing method. In the mold manufacturing method, as shown in step S130, a dry molded body 106 serving as an outer mold in which a plurality of layers of a prime layer 101A and a multilayer backup layer 105A is formed is placed in the autoclave 60 and heated. The autoclave 60 heats the wax mold 30 in the dry molded body 106 by filling the interior with pressurized steam. As a result, the wax forming the wax mold 30 is melted and the molten wax 62 is discharged from the space 64 surrounded by the dry molded body 106.
In the mold manufacturing method, the melted WAX 62 is discharged from the space 64, so that, as shown in step S131, the space 64 is filled in the region filled with WAX between the dry molded body 106 serving as the outer mold and the core 18. A mold 72 in which is formed is produced. Thereafter, in the mold manufacturing method, as shown in step S132, the mold 72 in which the space 64 is formed between the dry molded body 106 serving as the outer mold and the core 18 is heated in the firing furnace 70. As a result, the mold 72 is cured by firing by removing water components and unnecessary components contained in the dry molded body 106 serving as the outer mold, and the outer mold 61 is formed. In the casting manufacturing method, the mold 72 is produced as described above.

図3と図11を用いて、鋳造方法の説明を続ける。図11は、鋳造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。鋳造方法は、ステップS1で鋳型を作製したら、鋳型の予熱を行う(ステップS2)。例えば、鋳型を炉(真空炉、焼成炉)内に配置し、800℃以上900℃以下まで加熱する。予熱を行うことで、鋳物の製造時に鋳型に溶湯(溶けた金属)を注入した際に鋳型が損傷することを抑制することができる。   The description of the casting method will be continued with reference to FIGS. FIG. 11 is an explanatory view schematically showing a part of the casting method. In the casting method, when the mold is produced in step S1, the mold is preheated (step S2). For example, the mold is placed in a furnace (vacuum furnace, firing furnace) and heated to 800 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. By performing preheating, it is possible to prevent the mold from being damaged when molten metal (melted metal) is injected into the mold at the time of casting production.

鋳造方法は、鋳型を予熱したら、注湯を行う(ステップS3)。つまり、図11のステップS140に示すように、溶湯80、つまり溶解した鋳物の原料(例えば鋼)を鋳型72の開口から外側鋳型61とコア18との間に注入する。   In the casting method, when the mold is preheated, pouring is performed (step S3). That is, as shown in step S <b> 140 of FIG. 11, a molten metal 80, that is, a molten casting material (for example, steel) is injected between the outer mold 61 and the core 18 from the opening of the mold 72.

鋳造方法は、鋳型72に注いだ溶湯80を固化させたら、外側鋳型61を除去する(ステップS4)。つまり、図11のステップS141に示すように、鋳型72の内部で溶湯が固まって鋳物90となったら、外側鋳型61を粉砕して破片61aとして、鋳物90から取り外す。   In the casting method, after the molten metal 80 poured into the mold 72 is solidified, the outer mold 61 is removed (step S4). That is, as shown in step S141 in FIG. 11, when the molten metal hardens into the casting 90 inside the mold 72, the outer mold 61 is crushed and removed from the casting 90 as a broken piece 61a.

鋳造方法は、外側鋳型61を鋳物90から除去したら、脱コア処理を行う(ステップS5)。つまり、図11のステップS142に示すように、オートクレーブ92の内部に鋳物90を入れ、脱コア処理を行うことで、鋳物90の内部のコア18を溶解し、溶解した溶解コア94を鋳物90の内部から排出する。具体的にはオートクレーブ92の内部で鋳物90をアルカリ溶液に投入し、加圧、減圧を繰り返すことで、鋳物90から溶解コア94を排出する。   In the casting method, when the outer mold 61 is removed from the casting 90, a core removal process is performed (step S5). That is, as shown in step S142 of FIG. 11, the casting 90 is put into the autoclave 92 and the core removal process is performed by melting the core 18 inside the casting 90, and the molten core 94 is dissolved in the casting 90. Drain from inside. Specifically, the casting 90 is put into an alkaline solution inside the autoclave 92, and the melting core 94 is discharged from the casting 90 by repeating pressurization and decompression.

鋳造方法は、脱コア処理を行ったら、仕上げ処理を行う(ステップS6)。つまり、鋳物90の表面や内部に仕上げ処理を行う。また、鋳造方法では、仕上げ処理と共に鋳物の検品を行う。これにより、図11のステップS143に示すように、鋳物100を製造することができる。   In the casting method, after the core removal process is performed, a finishing process is performed (step S6). That is, a finishing process is performed on the surface and inside of the casting 90. In the casting method, the casting is inspected together with the finishing process. Thereby, as shown to step S143 of FIG. 11, the casting 100 can be manufactured.

本実施形態の鋳造方法は、以上のように、WAX(ワックス)を用いたロストワックス鋳造法を用いて鋳型を作製し、鋳物を作製する。ここで、本実施形態の鋳型製造方法、鋳造方法及び鋳型は、鋳型の外側の部分である外側鋳型を、スラリーとしてジルコニア超微粒子を用いて内周面となるプライム層(初層である第1乾燥膜)101Aを形成し、このプライム層101Aの外部に複数層のバックアップ層105Aを形成しての多層構造としている。
なお、前述したように、プライム層として、スタッコ材を添加したスラリー層101aとスタッコ層101bとからなるプライム層101Bとしてもよい(図2参照)。
As described above, the casting method of the present embodiment produces a casting by using a lost wax casting method using WAX (wax) to produce a casting. Here, the mold manufacturing method, the casting method, and the mold according to the present embodiment include an outer mold, which is an outer portion of the mold, and a prime layer (first layer that is the first layer) that becomes an inner peripheral surface using zirconia ultrafine particles as a slurry. (Dry film) 101A is formed, and a plurality of backup layers 105A are formed outside the prime layer 101A to form a multilayer structure.
As described above, the prime layer 101B including the slurry layer 101a to which the stucco material is added and the stucco layer 101b may be used as the prime layer (see FIG. 2).

(実施例1)
以下、実施例を用いて、本実施形態の鋳型製造方法及び鋳造方法について説明する。なお、以下の実施例では、外側鋳型が形成される前のろう型を幅30mm、厚さ8mm、長さ300mmの部材とし、このろう型にスラリー層からなるプライム層(第1乾燥膜)、スラリーとスタッコ材による複層のバックアップ層を形成して鋳型を作製した。
Example 1
Hereinafter, the mold manufacturing method and the casting method of the present embodiment will be described using examples. In the following examples, the wax mold before the outer mold is formed is a member having a width of 30 mm, a thickness of 8 mm, and a length of 300 mm, and this wax mold has a prime layer (first dry film) made of a slurry layer, A mold was prepared by forming a multilayer backup layer of slurry and stucco material.

高純度超微粒のアルミナ(Al23、比表面積10m2/g、粒径約0.5μm)のスラリーを、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウムを用い、ボールミルを用いて24時間混練してスラリー化した。得られたアルミナスラリーの固形分濃度は30wt%である。
このアルミナスラリーでは、分散処理の結果、アルミナ粒子は0.5μmに単一分散されていることが確認された。
また、シリカゾル(SiO2、粒径0.02μm、固形分濃度30%)を準備した。
焼成の際、ムライト(3Al23・2SiO2)の配合になるように、アルミナスラリー:シリカゾル=306:120(3Al23の分子量は3×102=306、2SiO2の分子量は2×60=120)になるように配合したスラリーをあらかじめ調合した。
このとき、混合しても沈殿の発生は認められなかった。
この配合スラリーに、フラワーとして350メッシュのジルコン粉を添加して、精密鋳造用鋳型スラリーとした。
また、同時に、消泡剤としてシリコン系のものを0.01%、濡れ性改善剤を0.01%添加して、使用スラリーとした。
A slurry of high-purity ultrafine alumina (Al 2 O 3 , specific surface area of 10 m 2 / g, particle size of about 0.5 μm) is kneaded for 24 hours using a ball mill using ammonium polycarboxylate as a dispersant. Turned into. The solid content concentration of the obtained alumina slurry is 30 wt%.
In the alumina slurry, as a result of the dispersion treatment, it was confirmed that the alumina particles were monodispersed to 0.5 μm.
Further, silica sol (SiO 2 , particle size 0.02 μm, solid content concentration 30%) was prepared.
At the time of firing, alumina slurry: silica sol = 306: 120 (the molecular weight of 3Al 2 O 3 is 3 × 102 = 306, the molecular weight of 2SiO 2 is 2 × so as to have a composition of mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ). 60 = 120) The slurry was blended in advance.
At this time, no precipitation was observed even when mixed.
To this blended slurry, 350 mesh zircon powder was added as flour to obtain a precision casting mold slurry.
At the same time, 0.01% silicon-based antifoaming agent and 0.01% wettability improving agent were added to prepare slurry for use.

幅30mm、厚さ8mm、長さ300mmのワックス体を準備し、得られたスラリーにワックス体を浸漬し、引き上げてワックス表面に使用スラリーを付着させた後、余分な使用スラリーを落下させ、乾燥することによりワックス体の表面にスラリーのプライム層(第1乾燥膜)を得た。   Prepare a wax body with a width of 30 mm, a thickness of 8 mm, and a length of 300 mm, immerse the wax body in the resulting slurry, pull it up and attach the used slurry to the wax surface, then drop the excess used slurry and dry it Thus, a slurry prime layer (first dry film) was obtained on the surface of the wax body.

次に、第2乾燥膜を得るため、プライム層を有するワックス体をスラリーに浸漬した後、引き上げ余分な使用スラリーを落下させた。
濡れているスラリーに、平均粒系0.8mmのジルコンスタッコ粒を付着させた後乾燥し、第2乾燥膜(第1バックアップ層)を形成した。
Next, in order to obtain a second dry film, a wax body having a prime layer was immersed in the slurry, and then the excess used slurry was dropped.
Zircon stucco grains having an average grain size of 0.8 mm were adhered to the wet slurry and then dried to form a second dry film (first backup layer).

この第2乾燥膜(第1バックアップ層)の形成と同等の操作を6回繰り返して複層のバックアップ層を有する、厚み約10mmの成形体を得た。
この得られた乾燥成形体を150℃のオートクレーブに入れて、ワックスを融解し、排出した。
次いで、この型を1000℃で熱処理し、実施例1の鋳型を得た。
An operation equivalent to the formation of the second dry film (first backup layer) was repeated 6 times to obtain a molded body having a thickness of about 10 mm having a multilayer backup layer.
The obtained dried molded body was put in an autoclave at 150 ° C. to melt and discharge the wax.
Next, this mold was heat-treated at 1000 ° C. to obtain a mold of Example 1.

[比較例]
比較のため、従来と同様のシリカゾル(粒径20nm程度の球状シリカ粒子が分散された液)を使用したスラリーを用い、実施例と同様の操作を行い比較例の鋳型も同時に試作した。
[Comparative example]
For comparison, a slurry using a conventional silica sol (a liquid in which spherical silica particles having a particle diameter of about 20 nm are dispersed) was used, and the same procedure as in the example was performed, and a template of a comparative example was also prototyped.

[試験]
得られた実施例1の鋳型及び比較例の鋳型から、10mm×50mm、厚さ5mmの強度試験片を加工し、高温強度試験を実施した。
1500℃の強度試験では、従来のシリカゾルを使用したものでは軟化の挙動が確認された。
また、その結果、比較例の試験片の切断は明瞭でなく、曲がってしまった。
これに対し、本実施例のムライト(3Al23・2SiO2)となる配合のスラリー(スタッコ材としてジルコン粒)を使用した試験片は変形もなく、100MPaでの破断であった。
ここで、強度試験は、JIS R 1601による「セラミックスの曲げ強さ(1981)」に準拠しておこなった。
[test]
A strength test piece of 10 mm × 50 mm and a thickness of 5 mm was processed from the obtained mold of Example 1 and the comparative mold, and a high-temperature strength test was performed.
In the strength test at 1500 ° C., the softening behavior was confirmed using the conventional silica sol.
As a result, the test piece of the comparative example was not clearly cut and bent.
On the other hand, the test piece using the slurry (zircon grains as the stucco material) blended as mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) of the present example was not deformed and fractured at 100 MPa.
Here, the strength test was performed according to “Bending strength of ceramics (1981)” according to JIS R 1601.

本試験結果より、バインダを、焼成の際、耐熱性が高いムライト(融点1,885℃)となるスラリーとし、スタッコ材をジルコン粒(融点2,715℃)とすることで、従来のシリカゾル使用に対して耐熱温度が向上し、一方向凝固翼製造における高温(1550℃)で長時間保持した場合でも変形が生じない鋳型が得ることができた。   From this test result, the conventional silica sol is used by making the binder into a slurry that becomes mullite (melting point: 1,885 ° C.) with high heat resistance during firing and stucco material as zircon grains (melting point: 2,715 ° C.). As a result, the heat resistant temperature was improved, and a mold that did not deform even when kept at a high temperature (1550 ° C.) for a long time in the production of a unidirectionally solidified blade could be obtained.

(実施例2)
実施例1において、フラワーとして、ジルコン粉の代わりに、350メッシュのアルミナ粉を添加して、精密鋳造用鋳型スラリーとした。
また、スタッコ材として、平均粒径0.8mmのアルミナスタッコ粒を用いた以外は、実施例1と同様に操作して、実施例2の鋳型を得た。
(Example 2)
In Example 1, 350 mesh alumina powder was added as flour instead of zircon powder to obtain a precision casting mold slurry.
Further, a mold of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that alumina stucco particles having an average particle diameter of 0.8 mm were used as the stucco material.

[試験]
得られた実施例2の鋳型及び比較例の鋳型から、10mm×50mm、厚さ5mmの強度試験片を加工し、実施例1と同様の高温強度試験を実施した。
本実施例のムライトとなるスラリー(スタッコ材としてアルミナ粒)を使用した試験片は変形もなく、100MPaでの破断であった。
[test]
A strength test piece of 10 mm × 50 mm and a thickness of 5 mm was processed from the obtained mold of Example 2 and the mold of Comparative Example, and the same high-temperature strength test as in Example 1 was performed.
The test piece using the slurry (alumina particles as the stucco material) serving as the mullite of this example was not deformed and was broken at 100 MPa.

本試験結果より、バインダを、焼成の際、耐熱性が高いムライト(融点1,885℃)となるスラリーとし、スタッコ材をアルミナ粒(融点2,070℃)とすることで、従来のシリカゾル使用に対して耐熱温度が向上し、一方向凝固翼製造における高温(1550℃)長時間保持でも変形が生じない鋳型が得られることができた。   From this test result, the conventional silica sol is used by making the binder into a slurry that becomes mullite (melting point 1,885 ° C.) with high heat resistance during firing and the stucco material as alumina particles (melting point 2,070 ° C.). As a result, the heat resistant temperature was improved, and a mold that did not deform even when kept at a high temperature (1550 ° C.) for a long time in the production of a unidirectionally solidified blade could be obtained.

以上より、バインダを、粒径1.0μm以下の単一分散してなるアルミナ超微粒子とシリカゾルとからなり、焼成の際、耐熱性の高いムライトとなる精密鋳造用鋳型スラリーをスラリーとし、ジルコン粉またはアルミナ粉のスタッコ材とすることで、従来のシリカゾルを使用した場合よりも、得られた鋳型の耐熱温度が向上し、一方向凝固翼製造における高温(1,550℃)で長時間保持した場合でも変形が生じない鋳型が得ることができた。   From the above, the binder is made of ultra-fine alumina particles with a particle size of 1.0 μm or less and silica sol, and the mold slurry for precision casting that becomes mullite with high heat resistance at the time of firing is used as the slurry. Or by using a stucco material of alumina powder, the heat resistance temperature of the obtained mold is improved compared to the case of using conventional silica sol, and the mold is kept at a high temperature (1,550 ° C.) for a long time in the production of a unidirectional solidified blade. In some cases, a mold that does not deform was obtained.

12、22a、22b 金型
12a 凸部
14、26 矢印
16 セラミックスラリー
18 コア(中子)
20、70 焼成炉
24、64 空間
28 WAX(ろう)
30 ろう型
32 湯口
40 スラリー
60、92 オートクレーブ
61 外側鋳型
61a 破片
62 溶融WAX
72 鋳型
80 溶湯
90、100 鋳物
94 溶解コア
101A、101B プライム層
102 スラリー層
103 スタッコ層
104−1 第1バックアップ層
104−n 第nバックアップ層
105A、105B 複層バックアップ層
12, 22a, 22b Mold 12a Convex 14, 26 Arrow 16 Ceramic slurry 18 Core (core)
20, 70 Firing furnace 24, 64 Space 28 WAX
30 Wax mold 32 Gate 40 Slurry 60, 92 Autoclave 61 Outer mold 61a Debris 62 Molten WAX
72 Mold 80 Melt 90, 100 Casting 94 Melting core 101A, 101B Prime layer 102 Slurry layer 103 Stucco layer 104-1 First backup layer 104-n nth backup layer 105A, 105B Multi-layer backup layer

Claims (3)

鋳物の製造に用いる精密鋳造用鋳型の製造方法であって、
精密鋳造用ろう型を、0.3−1.0μmの粒径の範囲に単一分散してなる均一分散物であるアルミナ超微粒子とシリカゾルとからなり、焼成の際ムライトとなる精密鋳造用鋳型スラリーに浸漬し、引き上げた後乾燥して、ろう型の表面にスラリー膜からなるプライム層を形成する第1成膜工程と、
前記プライム層を形成したろう型を、前記精密鋳造用鋳型スラリーに浸漬し、引き上げた後、スラリー表面にスタッコ材を振掛け、その後乾燥してバックアップ層を形成する第2成膜工程と、
前記第2成膜工程のバックアップ層を形成する工程を複数回繰り返し、複層バックアップ層を形成した成形体を得る成形体形成工程と、
得られた成形体からろう型のワックスを融解・除去する脱ワックス工程と、
脱ワックス後の成形体を焼成処理し、鋳型を得る鋳型焼成工程と、を有することを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法。
A method for manufacturing a precision casting mold used for manufacturing a casting,
For precision casting, which consists of ultrafine particles of alumina and silica sol, which is a uniform dispersion obtained by mono-dispersing a precision casting wax mold in the particle size range of 0.3-1.0 μm. A first film forming step of immersing in a mold slurry, lifting and drying to form a prime layer made of a slurry film on the surface of the wax mold;
A second film forming step in which the wax mold in which the prime layer is formed is dipped in the precision casting mold slurry, pulled up, sprinkled with a stucco material on the slurry surface, and then dried to form a backup layer;
The step of forming the backup layer of the second film formation step is repeated a plurality of times, and a molded body forming step for obtaining a molded body in which the multilayer backup layer is formed,
A dewaxing step of melting and removing wax-type wax from the obtained molded body,
And a mold firing step of firing the dewaxed molded body to obtain a mold, and a method for producing a precision casting mold.
請求項1において、
前記第1成膜工程の際、前記精密鋳造用鋳型スラリーからなるスラリー層に、スタッコ材を付着してスタッコ層を形成し、その後乾燥することを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法。
In claim 1,
A method for producing a precision casting mold, wherein a stucco layer is formed by adhering a stucco material to a slurry layer made of the precision casting mold slurry during the first film forming step, followed by drying.
請求項1又は2において、
前記精密鋳造用鋳型スラリーの分散剤がポリカルボン酸塩であることを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法。
In claim 1 or 2,
A precision casting mold manufacturing method, wherein the precision casting mold slurry dispersant is a polycarboxylate.
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