JPH01186237A - 鋳造用消失模型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は鋳造用消失模型に係り、特に、鋳物表面の残渣
欠陥や加炭現象の発生の防止を図った鋳造用消失模型に
関するものである。

「従来の技術」 従来の鋳造用消失模型を利用した鋳造方法は、発泡スチ
ロール、発泡ウレタン等の樹脂からなる消失模型を砂型
に埋め込み、該砂型中に溶融金属（以下溶湯という）を
注入することにより、消失模型を気化させ、あるいは燃
焼ガス化させて砂粒の間を通して排出させながら前記溶
湯と置換し、砂型中に消失模型と同一形状の鋳物を得る
ものであって、精密部品等の製造に広く適用されている
。

上記消失模型は、例えば、第４図に示すような工程に従
って製造されている。

すなわち、 Ａ工程 エチレンとベンゼンとを原料として製造される無色透明
のスチレンモノマを使用し、ブタン、ペンタン等の発泡
剤を含浸させてなる粒状の原料ビーズを準備する。

Ｂ工程 原料ビーズを加熱することにより前記発泡剤を気化させ
、所定の数十倍程度の倍率まで膨張（いわゆる予備発泡
）させることにより、内部に中空部を持った予備発泡ビ
ーズを得る。

Ｃ工程 予備発泡されたビーズに含まれている発泡剤を空気と置
換すべく、予備発泡原料を大気中に保持して熟成する。

なおこの熟成には、少なくとも、常温なら約１日、４０
〜５０°Ｃに加熱すれば約１時間を要する。

Ｄ工程 熟成された予備発泡ビーズを成形用金型内に充填し、そ
の内部に約１２０°Ｃの蒸気を供給すると、ビーズ内に
存在している気体が膨張し、また、蒸気自身も発泡剤と
して作用して、ビーズが再度膨張するととともに、この
膨張により、金型内のビーズ相互間に圧力が作用し、こ
の圧力によって加熱状態のビーズが融着され、成形用金
型内部のキャビティに稠密に充填されながら一体化され
て、キャビティの形状に対応した形状の消失模型が得ら
れる。

Ｅ工程 成形された消失模型は、上記Ｃ工程と同様に一定時間に
亙って大気中に保持して熟成され、さらに、表面に離型
剤が塗布された後、砂型に埋め込まれて使用される。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上記消失模型に適用されるスチロール樹脂（
分子式Ｃ、）ｌ（、−ＣＨ＝ＣＨ、）には、加熱によっ
てスチレンモノマ、メタン、黒鉛（炭素）に分解される
性質があり、このようにして生じる物質の重量比は、第
５図に示すように加熱温度によって変化する。

一方、砂型に注がれる鉄鋼系の溶湯の温度は１３００°
Ｃ〜１４００℃にも達し、この温度では、第５図から明
らかなように、上記スチロール樹脂から多量の黒鉛が発
生するから、発生した黒鉛が鋳物表面の鉄と結合して、
過剰な炭素を含むもろい組織を生成する現象（いわゆる
加炭現象）を引き起こし、あるいは、鋳物の表面に黒鉛
残渣による欠陥を生じさせる場合がある。

したがって、鋳造に際して砂型等の通気性、あるいは溶
湯の温度などの諸条件を厳密に管理しなければならない
という問題がある。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、鋳造に際
して確実に酸化、分解され得て、加炭現象あるいは表面
欠陥の原因となることのない消失模型を提供することを
目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明は、成型用キャビティ
内に多数の発泡樹脂粒体を収容して加熱することにより
該発泡樹脂粒体を膨張させるとともに相互に結合せしめ
て前記キャビティに対応する形状をなす如く一体に成形
してなる鋳造用消失模型において、前記発泡樹脂粒体が
中空状に形成されるとともに、中空部内の酸素濃度を空
気より過多にしてなるものである。

「作用」 上記構成であると、消失模型が高温の溶湯に接触して燃
焼する際に、その内部から酸素が供給されることとなり
、この酸素が炭素を酸化してガス化させ、さらに、砂型
を通して大気中に放出することができる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

まず第１図により、本発明の消失模型の製造工程を説明
すると、 人工程 エチレンとベンゼンとを原料として製造される無色透明
のスチレンモノマを使用し、ブタン、ペンタン等の発泡
剤を含浸させてなる粒状の原料ビーズを得る。

Ｂ工程 原料ビーズを加熱することにより前記発泡剤を気化させ
、所定の数十倍程度の倍率まで膨張させる、いわゆる予
備発泡させる。

Ｃ′工程 予備発泡されたビーズに含まれている発泡剤を気体と置
換すべく、予備発泡後の原料を大気中に保持し、熟成す
る。この気体には例えば酸素（酸素に適宜の比率で窒素
を混入した気体をも含む）、あるいは、過剰な酸素を混
入せしめた空気であって、少な（とも、大気より過剰に
酸素を含有するものが使用されるある。なお、この熟成
は、常温なら約１日、４０〜５０℃に加熱すれば約１時
間を要し、また、発泡ビーズ中の発泡剤が空気と置換さ
れる以前の段階で、すなわち、予備発泡後、可及的に速
やかに行なうことが望ましい。

Ｄ工程 熟成された予備発泡ビーズを成形用金型内に充填し、そ
の内部に約１２０　’Ｃの蒸気を供給すると、ビーズ内
に残存している気体が膨張し、また、蒸気自身も発泡剤
として作用して、ビーズが再度膨張するととともに、こ
の膨張によって金型内に生じた圧力と熱とにより互いに
融着され、成形用金型内に稠密に充填されて、その内部
のキャピテイに対応する形状の消失模型が得られる。な
お、この成形工程を高い酸素濃度下で実行するようにす
るのも有効である。

Ｅ°工程 成形された消失模型は、上記Ｃ°工程と同様に一定時間
に亙って酸素雰囲気中に保持して熟成され、さらに、表
面に離型剤を塗布して使用される。

なお、この工程に関しても、成形工程後、可及的に速や
かに実行することが望ましく、さらに、熟成された模型
に関しては、含有する酸素が空気と置換されないよう、
熟成俊速やかに使用するか、高い酸素濃度の環境下で保
管することが望ましい。

次いで、第２図は上記Ｃ°の熟成工程に適用される熟成
容器の構成例を示すものである。

符号１は容器本体であって、該容器本体１の内部には、
メッシニ状のフィルター２が設けられ、該フィルター２
上に、予備発泡後のビーズ３が収容されている。また、
前記容器本体１の下部は弁４を介して酸素供給ライン５
に接続され、容器本体１の上部は弁６を介して酸素放出
ライン７に接続されるようになっている。

そして、上記構成の熟成容器中にビーズ３を所定時間収
容して図中矢印で示すように酸素を供給するとともに、
弁４・６を適宜調整することにより容器本体１内の酸素
（以下、少なくとも空気よりも過剰に酸素を含む気体を
言うものとする）濃度、および圧力を適性に管理しつつ
、ビーズ３内の空間に満たされていた発泡剤を酸素に置
換することができる。

さらに、第３図は上記Ｅ°の熟成工程に適用される熟成
容器を示すものである。

符号８は容器本体であって、この容器本体８は、成形工
程りにおいて所定の形状に成形された多数のビーズから
なる消失模型９を収容するスペースを有し、その内部の
スペースは、第２図の熟成容器と同様に酸素供給ライン
５および酸素放出ライン７に接続されて酸素の供給を受
ける。また、酸素放出ライン７には酸素センサｌＯが設
けられており、この酸素センサ１０の測定値を目安にし
て弁４・６を調整することにより、消失模型９内に可能
な限り多くの酸素を含有させることができるようになっ
ている。

以上のようにして製作された消失模型は、従来の消失模
型と同様、表面に離型剤が塗布された後、砂型に埋めら
れ、さらに、溶湯を注入することにより、エチレンモノ
マ、ブタン等のガス、および黒鉛に分解されるとともに
、含有する酸素を放出する。そして、エチレンモノマ、
ブタン等のガスは、そのまま、あるいは、放出された酸
素により酸化されて一酸化炭素、二酸化炭素、水（水蒸
気）等のガスとなり、砂粒の間を通って大気中に放出さ
れる。また、固体としての黒鉛についても、ビーズから
放出された酸素により酸化されて二酸化炭素あるいは一
酸化炭素のような気体となるため、砂粒の間を通って大
気中に放出される。

したがって、消失模型を構成するスチロール樹脂が十分
な酸素により酸化されるため、加炭現象、あるいは、残
渣欠陥の発生が防止される。

なお、消失模型の剛性を損なわない範囲でビーズの発泡
率を高めることにより、分解すべきスチロールに対する
酸素の比率を高めて、上記酸化をさらに確実なもつとす
ることもできる。

また、過剰な酸素を含有させる手法は、スチロール樹脂
製の模型に限らず、ウレタン樹脂製の模型にも適用し得
るのはもちろんである。

「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、砂型に
注入される溶湯の熱により燃焼するスチロール樹脂等に
十分な酸素を供給することにより、スチロール樹脂から
分解した炭素を可能な限り二酸化炭素等の気体に変化さ
せることができ、したがって、鋳物砂、塗型等の通気性
、あるいは、溶湯温度等を格別に厳密に管理することな
く、黒鉛（炭素）による残渣欠陥あるいは加炭現象を防
止して良好な鋳物を得ることができる。また、上記鋳造
上の問題が生じるおそれが少ないため、ひとつの砂型に
よっ−で複数のワークを同時に鋳造するいわゆる多数取
りの製法を採用して、生産効率を高めることができると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は製造工程の説明図、第２図は予備発泡されたビ
ーズを熟成させるための容器の構造を示す断面図、第３
図は成形された消失模型を熟成させるための容器の構造
を示す断面図、第４図は消失模型の製造方法の一従来例
における工程の説明図、第５図はスチロール樹脂の加熱
温度と該温度において生成される物質の重量比との関係
を示す図表である。 １・・・・・・容器本体、３・・・・・・ビーズ、４・
・・・・・弁、５・・・・・・酸素供給タイン、６・・
・・・・弁、７・・・・・・酸素放出ライン、８・・・
・・・容器本体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 成型用キャビティ内に多数の発泡樹脂粒体を収容して加
   熱することにより該発泡樹脂粒体を膨張させるとともに
   相互に結合せしめて前記キャビティに対応する形状をな
   す如く一体に成形してなる鋳造用消失模型において、前
   記発泡樹脂粒体が中空状に形成されるとともに、中空部
   内の酸素濃度が空気より過多にされたことを特徴とする
   鋳造用消失模型。