JP6275024B2 - 浮力伝達治具 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態による浮力伝達治具は、消失模型鋳造方法に用いられる。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、鋳物を鋳造する方法である。
本実施の形態による浮力伝達治具1は、側面図である図3に示すように、棒状の棒部2と、棒部2に連続して設けられた板状の羽部3とを有している。棒部2は、断面形状が矩形であって、断面の1辺の長さは3mmより長くされている。棒部2の軸方向の長さは、例えば70mmであるが、これに限定されない。また、羽部3のサイズは、例えば30〜100(mm)×10(mm)×2(mm)であるが、これに限定されない。
ここで、アルキメデスの原理から、空洞部13に作用する浮力Fは以下の式(1)で求められる。
F=V(ρm−ρs) ・・・式(1)
ここで、Vは空洞部13の体積、ρsは空洞部13に充填する砂の密度、ρmは溶湯の密度である。
σmax=M/I×t/2=hFL/2I=hV(ρm−ρs)L/2I ・・・式(2)
σb>σmax ・・・式(3)
σb>σmax−α ・・・式(4)
N1+N2≧F ・・・式(5)
N1≒f(A)≧F ・・・式(6)
A≧7×101F ・・・式(7)
次に、浮力伝達治具1,101の形状を異ならせて、「浮かされ」の有無を評価した。この評価は、密度ρsは7.1×10-6kg/mm3のねずみ鋳鉄(JIS−FC250)を用いて、かさ密度ρsが1.4×10-6kg/mm3の自硬性砂を充填して行った。その結果を表1に示す。ここで、羽部の形状の欄の「曲げ」とは、棒部2と羽部3とが直交した図5に示す浮力伝達治具101を指す。この欄に「曲げ」と記載していないものは、図3に示す浮力伝達治具1を指す。
F=V(ρm−ρs)=50×50×100×(7.1−1.4)
=1.4kgf=14N
N1+N2≧F ・・・式(5)
N1≒f(A)≧F ・・・式(6)
A≧7×101F ・・・式(7)
次に、ねずみ鋳鉄(JIS−FC250)を溶湯として用いて、直方体の発泡模型の内部に、直方体の空洞部をもうけ、直径16mmで長さ25mmの開口部を水平方向(θ=90°)に配置した鋳型を用いて、鋳物を鋳造した。ここで、発泡模型は、幅aが100mm、奥行きbが100mm、高さcが200mmであった。また、空洞部は、幅dが50mm、奥行きeが50mm、高さfが100mmであった。また、ねずみ鋳鉄の密度ρsは7.1×10-6kg/mm3であった。
F=V(ρm−ρs)=50×50×100×(7.1−1.4)
=1.4kgf=14N
以上に述べたように、本実施形態に係る浮力伝達治具1,101によると、空洞部13および開口部14に充填された硬化性の砂内に棒部2を配置することで、空洞部13内の砂に作用する浮力は棒部2に伝達される。また、棒部2に連続して設けられた羽部3を、鋳型11の外部の鋳砂15内に配置することで、棒部2から羽部3に伝達された浮力は、鋳型11の外部の鋳砂15で受けとめられる。これにより、開口部14に充填された硬化性の砂に、浮力に対する反力(抵抗力)を発現させることができる。よって、発泡模型12の内部に充填した硬化性の砂が浮上するのを抑制することができるので、開口部14に充填された硬化性の砂の変形を抑制することができる。その結果、開口部14に塗布された塗型剤が損傷しないようにすることができるので、仕上がり状態が良好な鋳物を鋳造することができる。
2 棒部
3 羽部
11 鋳型
12 発泡模型
13 空洞部
14 開口部
15 鋳砂
16 鋳砂
17 開口部分
21 上型
22 下型
23 空洞
24 中子
25 余剰部
Claims (5)
- 内部に空洞部を有する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、鋳物を鋳造する消失模型鋳造方法に用いられる浮力伝達治具であって、
棒状の棒部と、
前記棒部の端に接続され、前記棒部の長手方向に直交する方向における前記棒部の幅よりも長い幅の羽部と、
を有し、
前記棒部は、前記発泡模型に設けられて前記鋳型の外部と前記空洞部とを連通させる開口部を介して前記鋳型の外部から前記空洞部の内部にわたって配置されるとともに、前記空洞部および前記開口部に充填された硬化性の砂内に配置され、
前記羽部は、前記鋳型の外部の前記鋳砂内に配置されることを特徴とする浮力伝達治具。 - 前記羽部は、板状であって、その表面及び裏面が鉛直方向又は水平方向に面するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の浮力伝達治具。
- 前記鋳型の外部の前記鋳砂との接触面積Aが、前記空洞部内の前記硬化性の砂に作用する浮力Fに対して、以下の式を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の浮力伝達治具。
A≧7×101F - 前記長手方向に直交する方向における前記棒部の断面形状が矩形であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の浮力伝達治具。
- 前記棒部の断面の1辺の長さが3mmより長いことを特徴とする請求項4に記載の浮力伝達治具。
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