JP6231465B2 - 消失模型鋳造方法 - Google Patents
消失模型鋳造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6231465B2 JP6231465B2 JP2014234455A JP2014234455A JP6231465B2 JP 6231465 B2 JP6231465 B2 JP 6231465B2 JP 2014234455 A JP2014234455 A JP 2014234455A JP 2014234455 A JP2014234455 A JP 2014234455A JP 6231465 B2 JP6231465 B2 JP 6231465B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coating agent
- hole
- casting
- molten metal
- model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
- B22C7/02—Lost patterns
- B22C7/023—Patterns made from expanded plastic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
- B22C7/02—Lost patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
- B22C9/04—Use of lost patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
- B22C9/04—Use of lost patterns
- B22C9/046—Use of patterns which are eliminated by the liquid metal in the mould
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
σc≧{t0/(t0−te)}×(1.5×10-4×l2/t2+160/D2)
本発明の実施形態による消失模型鋳造方法は、発泡模型の表面に塗型剤を塗布してなる鋳型を鋳砂(乾燥砂)の中に埋めた後に、鋳型内に金属の溶湯を注ぎ込み、発泡模型を消失させて溶湯と置換することで、直径が18mm以下で長さがl(mm)の穴を備えた鋳物を鋳造する方法である。この消失模型鋳造方法は、「鋳抜き」によって、例えば、直径が18mm以下で長さが100mm以上の細穴を備えた鋳物を鋳造するのに最も適した方法であると考えられる。
ここで、lは鋳物に形成する穴の長さ(mm)、tは発泡模型に塗布する塗型剤の厚み(mm)、Dは発泡模型の穴部の直径(mm)、σcは乾燥させた塗型剤の常温の抗折強度(曲げ強さ)(MPa)である。
(1)溶湯の静圧(σp)
(2)溶湯の流れによる動圧(σm)
(3)塗型剤と溶湯との凝固時の熱収縮・膨張差(σthout)
(4)穴部3内の鋳砂と塗型剤との熱収縮・膨張差(σthin)
(5)発泡模型の燃焼で発生したガスの圧力(Pgout)(σgout)
(6)発泡模型の燃焼で発生したガスが穴部3の内部に溜まって生じる内圧(Pgin)(σgin)
鋳型1の側面図である図2に示すように、発泡模型2を消失させて溶湯6と置換すると、発泡模型2の周囲に充填された鋳砂5は、溶湯6の静圧を受ける。図2のA−A断面図である図3に示すように、穴部3の表面に塗布された塗型剤4は、周方向に圧縮力を受ける。
=ρmghD/2×∫sin2θdθ
=ρmghD/2〔θ/2−sin2θ/4〕
=(π/4)ρmghD ・・・式(3)
ここで、Mは穴部3の両端に作用するモーメント、Iは半円筒の断面2次モーメントである。
M=(π/48)ρmghDl2
I=Dt3/12
溶湯の流れによる動圧は、溶湯の流れが静かであることを前提とすると、無視することができる。
線膨張率は、鋳砂より鋳鉄の方が大きい。よって、塗型剤と溶湯との凝固時の熱収縮・膨張差は、塗型剤の軸方向に圧縮力を与える。この圧縮力は、塗型剤が形成する円管が座屈により破壊される原因になりうるが、無視できるほど小さいと考えられる。また、塗型剤の周方向の応力も無視することができる。
穴部3内の鋳砂や塗型剤は、溶湯よりも温度変化が小さい。よって、穴部3内の鋳砂と塗型剤との熱収縮・膨張差による影響は、塗型剤と溶湯との凝固時の熱収縮・膨張差よりも小さく、無視することができる。
鋳型1の側面図である図5に示すように、発泡模型2を消失させて溶湯6と置換すると、発泡模型2の周囲に充填された鋳砂5は、発泡模型2の燃焼で発生したガスの圧力を受ける。
発泡模型2の燃焼で発生したガスが穴部3の内部に溜まって生じる内圧は、塗型剤に式(6)の周方向の応力、および、式(7)の軸方向の応力を生じさせる。
σginz≒D×Pgin/(2t) ・・・式(7)
ここで、kは比例定数、γ=σm+σthout+σthin+σgin≒0である。
ここで、上記の式(10)は、穴部の軸方向に直交する断面の短辺が100mmの鋳型を用いて求められている。そして、穴部の周辺部において溶湯の凝固が完了するまでに、穴部の塗型剤は焼結体になっている。よって、「焼き付き」を生じさせないためには、塗型剤の焼結体としての熱間強度が、浮力などの外力の合計を上回る必要がある。
kt=f(α) ・・・式(11)
ここで、kは反応速度定数、tは反応時間(秒)、αは分解率、f(α)は分解率αの関数である。
σb=g(α)=g(f-1(kte))=h(te) ・・・式(12)
ここで、g(α)は分解率αにおける熱間強度σbを決める関数である。
te≦t0≒1600(秒) ・・・式(13)
σb>1.5×10-4×l2/t2+160/D2 ・・・式(14)
kσc≧1.5×10-4×l2/t2+160/D2 ・・・式(15)
ここで、kは樹脂分解状況で変わる係数である。
k=1−te/t0 ・・・式(16)
σc≧{t0/(t0−te)}×(1.5×10-4×l2/t2+160/D2) ・・・式(17)
σc≧{1600/(1600−te)}×(1.5×10-4×l2/t2+160/D2) ・・・式(18)
te=−1.03×10-3T2+16.5T ・・・式(19)
σc≧t0/(t0+1.03×10-3T2−16.5T)×(1.5×10-4×l2/t2+160/D2) ・・・式(20)
σc≧1600/(1600+1.03×10-3T2−16.5T)×(1.5×10-4×l2/t2+160/D2) ・・・式(21)
次に、穴部の軸方向に直交する断面の短辺Tの長さが異なる3体のブロック(鋳型)に対し、鋳抜きで形成する細穴の長さを100mmとした場合について、塗型剤、鋳砂、および、穴部3の直径をそれぞれ異ならせて、鋳抜きの可否を評価した。3体のブロックのサイズは、短辺T、長辺、高さの順にそれぞれ、100(mm)×200(mm)×100(mm)、50(mm)×200(mm)×100(mm)、25(mm)×200(mm)×100(mm)である。短辺Tが100mmのブロックの上面図を図11Aに、側面図を図11Bにそれぞれ示す。また、短辺Tが50mmのブロックの上面図を図12Aに、側面図を図12Bにそれぞれ示す。また、短辺Tが25mmのブロックの上面図を図13Aに、側面図を図13Bにそれぞれ示す。また、塗型剤の種類を表1に示す。また、鋳抜き可否の結果を表2に示す。なお、この評価は、同じ成分のねずみ鋳鉄(JIS−FC250)を用いて、同じ鋳造方法で行っている。
σb>1.5×10-4×l2/t2+160/D2 ・・・式(14)
σc≧{1600/(1600−te)}×(1.5×10-4×l2/t2+160/D2) ・・・式(18)
te=−1.03×10-3T2+16.5T ・・・式(19)
σc≧t0/(t0+1.03×10-3T2−16.5T)×(1.5×10-4×l2/t2+160/D2) ・・・式(20)
σc≧1600/(1600+1.03×10-3T2−16.5T)×(1.5×10-4×l2/t2+160/D2) ・・・式(21)
次に、ねずみ鋳鉄(JIS−FC250)を溶湯として用いて、50(mm)×100(mm)×200(mm)の直方体の発泡模型に、上面から下面にかけて貫通する、長さ100mmで直径14mmの穴部を配置した鋳型を用いて、細穴を備えた鋳物を鋳造した。
以上に述べたように、本実施形態に係る消失模型鋳造方法によると、直径が18mm以下で長さがl(mm)の穴を備えた鋳物を鋳造するに際して、穴部の周辺部において溶湯の凝固が終了する凝固終了時間te(秒)が、塗型剤の熱分解が終了する時間t0以内のときに、上記の式(17)を満たす塗型剤を用いる。ここで、塗型剤の高温強度を直接測定することは困難である。しかし、塗型剤を樹脂分解するまで加熱して焼結体にした後に常温に戻したものの抗折強度が、塗型剤をそのまま乾燥させた樹脂粘結体としての常温の抗折強度の約1/7以下に低下することから、樹脂分解が完全に終了していない、即ち、完全な焼結体になっていない塗型剤の抗折強度は、完全に焼結体になった塗型剤の抗折強度よりも高いものと推定される。樹脂粘結体としての塗型剤の強度は、常温においてσcであり、樹脂の熱分解の進行にともなって低下していき、分解率が100%のときに0となる。しかし、穴部の周辺部において溶湯の凝固が終了する凝固終了時間te(秒)が、塗型剤の熱分解が終了する時間t0(秒)以内であれば、塗型剤に樹脂粘結体としての強度が残存する。そこで、塗型剤に残存している樹脂粘結体としての強度を考慮すると、上記の式(17)が得られる。よって、上記の式(17)を満たす塗型剤を用いることで、直径が18mm以下の細穴を備えた鋳物を鋳造しても、塗型剤が損傷しないようにすることができる。これにより、鋳造時に焼き付きが生じないので、直径が18mm以下であって、仕上がり状態が良好な細穴を鋳抜くことができる。
2 発泡模型
3 穴部
3a 穴端部
4 塗型剤
5 鋳砂
6 溶湯
23 穴部
23a 穴端部
23b 中央部
24 塗型剤
25 鋳砂
26 溶湯
Claims (3)
- 発泡模型の表面に塗型剤を塗布してなる鋳型を鋳砂の中に埋めた後に、前記鋳型内に金属の溶湯を注ぎ込み、前記発泡模型を消失させて前記溶湯と置換することで、直径が18mm以下で長さがl(mm)の穴を備えた鋳物を鋳造する消失模型鋳造方法において、
前記発泡模型に塗布する前記塗型剤の厚みをt(mm)、前記穴が形成される部分である前記発泡模型の穴部の直径をD(mm)、乾燥させた前記塗型剤の常温の抗折強度をσc(MPa)とすると、前記穴部の周辺部において前記溶湯の凝固が終了する凝固終了時間te(秒)が、前記塗型剤の熱分解が終了する時間t0(秒)以内のときに、以下の式を満たす前記塗型剤を用いることを特徴とする消失模型鋳造方法。
σc≧{t0/(t0−te)}×(1.5×10-4×l2/t2+160/D2) - 前記塗型剤の熱分解が終了する時間t0が1600秒であることを特徴とする請求項1に記載の消失模型鋳造方法。
- 前記鋳型の形状は直方体であり、
前記鋳型における前記穴部の軸方向に直交する断面の短辺をTとすると、以下の式を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の消失模型鋳造方法。
te=−1.03×10-3T2+16.5T
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014234455A JP6231465B2 (ja) | 2014-11-19 | 2014-11-19 | 消失模型鋳造方法 |
US15/520,009 US10099274B2 (en) | 2014-11-19 | 2015-10-21 | Evaporative pattern casting method |
PCT/JP2015/079751 WO2016080139A1 (ja) | 2014-11-19 | 2015-10-21 | 消失模型鋳造方法 |
KR1020177012566A KR101950125B1 (ko) | 2014-11-19 | 2015-10-21 | 소실 모형 주조 방법 |
CN201580062100.XA CN107107166B (zh) | 2014-11-19 | 2015-10-21 | 消失模铸造法 |
DE112015005231.3T DE112015005231B4 (de) | 2014-11-19 | 2015-10-21 | Verdampfungsmustergiessverfahren |
TW104136872A TWI592229B (zh) | 2014-11-19 | 2015-11-09 | 消失模型鑄造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014234455A JP6231465B2 (ja) | 2014-11-19 | 2014-11-19 | 消失模型鋳造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016097415A JP2016097415A (ja) | 2016-05-30 |
JP6231465B2 true JP6231465B2 (ja) | 2017-11-15 |
Family
ID=56013696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014234455A Active JP6231465B2 (ja) | 2014-11-19 | 2014-11-19 | 消失模型鋳造方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10099274B2 (ja) |
JP (1) | JP6231465B2 (ja) |
KR (1) | KR101950125B1 (ja) |
CN (1) | CN107107166B (ja) |
DE (1) | DE112015005231B4 (ja) |
TW (1) | TWI592229B (ja) |
WO (1) | WO2016080139A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106077474A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-09 | 柳州金特新型耐磨材料股份有限公司 | 一种后桥壳体热处理工艺 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63183744A (ja) * | 1987-01-26 | 1988-07-29 | Nabeya:Kk | 多孔性鋳造品の製造方法 |
JPH01154847A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-06-16 | Morikawa Sangyo Kk | 消失性模型を用いる鋳物の鋳造方法 |
JPH01266941A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 消失模型用塗型剤 |
US5203398A (en) * | 1992-01-31 | 1993-04-20 | The Board Of Trustees Of Western Michigan University | Low temperature process for evaporative pattern casting |
US5848351A (en) | 1995-04-03 | 1998-12-08 | Mitsubishi Materials Corporation | Porous metallic material having high specific surface area, method of producing the same, porous metallic plate material and electrode for alkaline secondary battery |
TW381981B (en) | 1995-09-27 | 2000-02-11 | Mitsubishi Materials Corp | Method and apparatus for making sintered porous metal plate |
JP3983583B2 (ja) * | 2002-04-08 | 2007-09-26 | 花王株式会社 | 消失模型鋳造法 |
JP2006175494A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Mie Katan Kogyo Kk | ダクタイル鋳鉄のフェライト地鋳物の製造方法 |
CN101503774B (zh) * | 2009-03-09 | 2010-12-08 | 西北工业大学 | 铸造镁合金材料的制备方法 |
US8733421B2 (en) | 2009-11-26 | 2014-05-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Evaporative pattern casting process |
JP5491144B2 (ja) | 2009-11-26 | 2014-05-14 | 本田技研工業株式会社 | 消失模型鋳造法 |
JP6235448B2 (ja) * | 2014-12-02 | 2017-11-22 | 花王株式会社 | 消失模型用塗型剤組成物 |
-
2014
- 2014-11-19 JP JP2014234455A patent/JP6231465B2/ja active Active
-
2015
- 2015-10-21 CN CN201580062100.XA patent/CN107107166B/zh active Active
- 2015-10-21 WO PCT/JP2015/079751 patent/WO2016080139A1/ja active Application Filing
- 2015-10-21 KR KR1020177012566A patent/KR101950125B1/ko active IP Right Grant
- 2015-10-21 DE DE112015005231.3T patent/DE112015005231B4/de active Active
- 2015-10-21 US US15/520,009 patent/US10099274B2/en active Active
- 2015-11-09 TW TW104136872A patent/TWI592229B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20170312811A1 (en) | 2017-11-02 |
US10099274B2 (en) | 2018-10-16 |
WO2016080139A1 (ja) | 2016-05-26 |
TWI592229B (zh) | 2017-07-21 |
KR20170068541A (ko) | 2017-06-19 |
DE112015005231B4 (de) | 2022-11-24 |
KR101950125B1 (ko) | 2019-02-19 |
DE112015005231T5 (de) | 2017-08-24 |
CN107107166B (zh) | 2019-04-19 |
TW201637751A (zh) | 2016-11-01 |
CN107107166A (zh) | 2017-08-29 |
JP2016097415A (ja) | 2016-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6470141B2 (ja) | 消失模型鋳造方法 | |
JP6231465B2 (ja) | 消失模型鋳造方法 | |
Ben Saada et al. | Assessment of the effect of 3D printed sand mold thickness on solidification process of AlSi13 casting alloy | |
JP2010052019A (ja) | 砂型鋳物のシミュレーション方法 | |
JP6284468B2 (ja) | 消失模型鋳造方法 | |
JP6014087B2 (ja) | 消失模型鋳造方法 | |
JP2018183805A (ja) | 消失模型鋳造方法 | |
Peters et al. | Effect of mould expansion on pattern allowances in sand casting of steel | |
WO2016088517A1 (ja) | 浮力伝達治具 | |
JP2018058103A (ja) | 押湯形成体及びその押湯形成体を用いた鋳物の製造方法 | |
JP2021016896A (ja) | 横穴の鋳抜き可否評価方法 | |
JP2017177217A (ja) | 消失模型鋳造方法 | |
JP6761779B2 (ja) | 中子の変形量予測方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160901 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170808 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171017 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171019 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6231465 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |