JPH01233041A - 精密鋳造用セラミック鋳型 - Google Patents
精密鋳造用セラミック鋳型Info
- Publication number
- JPH01233041A JPH01233041A JP5619388A JP5619388A JPH01233041A JP H01233041 A JPH01233041 A JP H01233041A JP 5619388 A JP5619388 A JP 5619388A JP 5619388 A JP5619388 A JP 5619388A JP H01233041 A JPH01233041 A JP H01233041A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- ceramic
- layer
- backup
- gap
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 title claims abstract description 24
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 23
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 3
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
「産業上の利用分野］
本発明は、自動車部品・産業用機械等の各種精密鋳造品
を製造する精密鋳造用セラミック鋳型に関するものであ
る。 ［従来の技術］ 精密鋳造用セラミック鋳型のバックアツプ材は、セラミ
ック鋳型を構成する耐火物を有機ゲル化性バインダーで
ゲル化したのち、高温で焼成して鋳型強度を確保するこ
とが必要なために、熱膨張係数の小さなシャモット砂を
用いたＣＯ２ガス硬化砂が使用されていた。 ［発明が解決しようとする課題］ 上記のシャモット砂を用いて、精密鋳造用セラミック鋳
型を造型してこれに鉄系の合金を鋳造した場合、下記に
示すような問題が起こった。 １）鋳造品表面直下に炭素濃度が著しく低下した層、い
わゆる脱炭層が発生し、これかもとで表面硬さの低下に
よる耐摩耗性の劣化、引張強さの低下による疲労破壊の
助長、さらには高温下で使用した場合のヒートクラック
の発生を起こしていた。 ２）鋳造品の表面の酸化が激しく、酸化スケールの発生
により鋳肌の表面の平滑度が大きく損われ、精密鋳造品
としての寸法精度および品質が著しく低下した。 ［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するために、本発明では、セラミ
ック鋳型とバックアップ鋳型の間隙を２〜２０ｍｍとす
る二重構造となし、この間隙に黒鉛またはコークス等の
炭素物質を充填した。また、充填物としての炭素物質の
粒度を０．１〜１．５ｍｍとすることとした。 さらに、充填物として炭素物質単一でなく、低熱膨張係
数の骨材に３０〜９５ｗｔ％の炭素物質を加えて混ぜた
混合物を用いることもできる。 ［作用］ 本発明のように、セラミック鋳型とバックアップ鋳型と
の間に２〜２０ｍｍの間隙を設け、この間隙に黒鉛やコ
ークス等の炭素物質を充填しておくと、鉄系の合金の溶
湯が鋳込まれた場合に、鋳造熱によりこの炭素物質が鋳
型中に存在する空気中の酸素と反応して一酸化炭素を発
生し、鋳型と鋳造品の接触面では還元雰囲気となる。し
たがって、鋳造後の凝固過程の際に起こる鋳造品表面の
酸化はほとんど阻止され、かつ、表面直下の脱炭層も発
生しないので、鋳物表面の平滑度は非常に滑らかであり
、精密鋳造品としての寸法精度および品質が大幅に向上
する。 ここで、セラミック鋳型とバックアップ鋳型との間に挿
入する炭素系物質の層の厚さを２〜２０ｍｍに限定した
のは、鋳込まれる鋳物の大きさにもよるが、挿入した厚
さが２ｍｍ以下の場合還元ガスの発生量が少なく、脱炭
層や表面酸化の防止が不十分なためであり、また２０ｍ
ｍ以」二厚くしてもそれ以上の効果は見受けられないの
で、２〜２０ｍｍの範囲とした。 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。 第１図は、本発明の１実施例を示す精密鋳造用セラミッ
ク鋳型を造型するための説明図（縦断面図）である。 第１図において、内側より順に、ｌは製品、２はセラミ
ック鋳型でもあるセラミック層、３はセラミック層２と
バックアップ鋳型４の間に充填する炭素物質でもある炭
素層、４はバックアップ鋳型、５は鋳枠である。セラミ
ック層２の厚みは２−２０ ｍ ｍ、例えば約１０ｍｍ
、炭素層３の厚みは２〜２０ｍｍ、例えば約１０ｍｍで
ある。 第１図において、まず、製品１の大きさより少し大きめ
の図示していないバックアップ模型、すなわち、外回り
寸法が製品１の外周に位置させることになるセラミック
層２の外回り寸法と同一の大きさに形成されているバッ
クアップ模型、および、炭素層３を用いて、バックアッ
プ鋳型４を造型する。ただし、バックアップ鋳型４を造
型するに当っては、前記した図示していないバックアッ
プ模型の表面の回りに、０．５ｍｍ粒度の黒鉛１００部
に対して、水ガラス１０部と水２部を加えた混合物を、
例えば、約１０ｍｍはど均一に塗布して炭素層３を形成
しておく。そして、炭素層３を外周に塗布した状態のバ
ックアップ模型を、第１図に示すように鋳枠５の中に懸
架した状態で、炭素層３と鋳枠５との間の空間の４で示
す部分ニ、０．２〜１．０ｍｍ粒度のシャモット砂を注
入して、バックアップ鋳型を造型した。 その後、図示していないバックアップ模型のみを取出す
。このとき、炭素層３とバックアップ鋳型４はそのまま
残る。 次に、このバックアップ鋳型４と炭素層３の中に、外回
り寸法が第１図においてｌで示す大きさの図示していな
いナイロン樹脂製の模型を設置し、このナイロン樹脂製
の模型と炭素層３の間にできた空間である、２で示す部
分に、ジルコンサンドとジルコンサンドにエチルシリケ
ー）４０を加水分解して調製した有機ゲル性バインダを
加えてスラリ状としたものを注入し、このスラリ状のも
のがゲル化することによってセラミック層２を形成させ
る。 このスラリ状のものがゲル化するのを待って模型１を抜
型すると、第１図において、内側からセラミ・ンク層２
、炭素層２、バックアップ鋳型４からなる鋳型を造型す
ることができる。そして、この後、この鋳型をバーナで
加熱して１次焼成を行ない、さらに、電気炉内へ挿入し
て約９５０℃で約３時間保持の２次焼成を行なって鋳型
が完成する。 以上のような方法で造型した鋳型に鋳込温度１６００°
Ｃで高合金の溶湯を鋳込んだ。その結果は写真ｌに示す
ように、製品の表面には酸化層や脱炭層はなく、鋳肌は
１５〜２５ ｇ、ｍ （Ｒｍａｘ ）程度の表面粗さの
ものが鋳造できた。第１表に、挿入した炭素物質の厚さ
と酸化脱炭層の有無ならびに表面粗さを示す。 第 １ 表 第１表より明らかなように、炭素層を挿入した鋳型Ｎｏ
、１〜５で鋳造した鋳肌表面には、酸化脱炭の発生防止
に顕著な効果が認められ、かつ、表面平滑度も良好であ
った。 ［発明の効果］ 」−述した如く、本発明によれば、次のような効果が認
められた。 ■、鋳造品表面直下での酸化脱炭層の発生を防止し、耐
摩耗性の向上、疲労破壊の抑制およびヒートクラックの
発生防止に大なる効果を有する。 ■、鋳造品の酸化スケールの発生を防止して、表面の平
滑度を向上させることにより、寸法精度および品質が向
上する。
を製造する精密鋳造用セラミック鋳型に関するものであ
る。 ［従来の技術］ 精密鋳造用セラミック鋳型のバックアツプ材は、セラミ
ック鋳型を構成する耐火物を有機ゲル化性バインダーで
ゲル化したのち、高温で焼成して鋳型強度を確保するこ
とが必要なために、熱膨張係数の小さなシャモット砂を
用いたＣＯ２ガス硬化砂が使用されていた。 ［発明が解決しようとする課題］ 上記のシャモット砂を用いて、精密鋳造用セラミック鋳
型を造型してこれに鉄系の合金を鋳造した場合、下記に
示すような問題が起こった。 １）鋳造品表面直下に炭素濃度が著しく低下した層、い
わゆる脱炭層が発生し、これかもとで表面硬さの低下に
よる耐摩耗性の劣化、引張強さの低下による疲労破壊の
助長、さらには高温下で使用した場合のヒートクラック
の発生を起こしていた。 ２）鋳造品の表面の酸化が激しく、酸化スケールの発生
により鋳肌の表面の平滑度が大きく損われ、精密鋳造品
としての寸法精度および品質が著しく低下した。 ［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するために、本発明では、セラミ
ック鋳型とバックアップ鋳型の間隙を２〜２０ｍｍとす
る二重構造となし、この間隙に黒鉛またはコークス等の
炭素物質を充填した。また、充填物としての炭素物質の
粒度を０．１〜１．５ｍｍとすることとした。 さらに、充填物として炭素物質単一でなく、低熱膨張係
数の骨材に３０〜９５ｗｔ％の炭素物質を加えて混ぜた
混合物を用いることもできる。 ［作用］ 本発明のように、セラミック鋳型とバックアップ鋳型と
の間に２〜２０ｍｍの間隙を設け、この間隙に黒鉛やコ
ークス等の炭素物質を充填しておくと、鉄系の合金の溶
湯が鋳込まれた場合に、鋳造熱によりこの炭素物質が鋳
型中に存在する空気中の酸素と反応して一酸化炭素を発
生し、鋳型と鋳造品の接触面では還元雰囲気となる。し
たがって、鋳造後の凝固過程の際に起こる鋳造品表面の
酸化はほとんど阻止され、かつ、表面直下の脱炭層も発
生しないので、鋳物表面の平滑度は非常に滑らかであり
、精密鋳造品としての寸法精度および品質が大幅に向上
する。 ここで、セラミック鋳型とバックアップ鋳型との間に挿
入する炭素系物質の層の厚さを２〜２０ｍｍに限定した
のは、鋳込まれる鋳物の大きさにもよるが、挿入した厚
さが２ｍｍ以下の場合還元ガスの発生量が少なく、脱炭
層や表面酸化の防止が不十分なためであり、また２０ｍ
ｍ以」二厚くしてもそれ以上の効果は見受けられないの
で、２〜２０ｍｍの範囲とした。 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。 第１図は、本発明の１実施例を示す精密鋳造用セラミッ
ク鋳型を造型するための説明図（縦断面図）である。 第１図において、内側より順に、ｌは製品、２はセラミ
ック鋳型でもあるセラミック層、３はセラミック層２と
バックアップ鋳型４の間に充填する炭素物質でもある炭
素層、４はバックアップ鋳型、５は鋳枠である。セラミ
ック層２の厚みは２−２０ ｍ ｍ、例えば約１０ｍｍ
、炭素層３の厚みは２〜２０ｍｍ、例えば約１０ｍｍで
ある。 第１図において、まず、製品１の大きさより少し大きめ
の図示していないバックアップ模型、すなわち、外回り
寸法が製品１の外周に位置させることになるセラミック
層２の外回り寸法と同一の大きさに形成されているバッ
クアップ模型、および、炭素層３を用いて、バックアッ
プ鋳型４を造型する。ただし、バックアップ鋳型４を造
型するに当っては、前記した図示していないバックアッ
プ模型の表面の回りに、０．５ｍｍ粒度の黒鉛１００部
に対して、水ガラス１０部と水２部を加えた混合物を、
例えば、約１０ｍｍはど均一に塗布して炭素層３を形成
しておく。そして、炭素層３を外周に塗布した状態のバ
ックアップ模型を、第１図に示すように鋳枠５の中に懸
架した状態で、炭素層３と鋳枠５との間の空間の４で示
す部分ニ、０．２〜１．０ｍｍ粒度のシャモット砂を注
入して、バックアップ鋳型を造型した。 その後、図示していないバックアップ模型のみを取出す
。このとき、炭素層３とバックアップ鋳型４はそのまま
残る。 次に、このバックアップ鋳型４と炭素層３の中に、外回
り寸法が第１図においてｌで示す大きさの図示していな
いナイロン樹脂製の模型を設置し、このナイロン樹脂製
の模型と炭素層３の間にできた空間である、２で示す部
分に、ジルコンサンドとジルコンサンドにエチルシリケ
ー）４０を加水分解して調製した有機ゲル性バインダを
加えてスラリ状としたものを注入し、このスラリ状のも
のがゲル化することによってセラミック層２を形成させ
る。 このスラリ状のものがゲル化するのを待って模型１を抜
型すると、第１図において、内側からセラミ・ンク層２
、炭素層２、バックアップ鋳型４からなる鋳型を造型す
ることができる。そして、この後、この鋳型をバーナで
加熱して１次焼成を行ない、さらに、電気炉内へ挿入し
て約９５０℃で約３時間保持の２次焼成を行なって鋳型
が完成する。 以上のような方法で造型した鋳型に鋳込温度１６００°
Ｃで高合金の溶湯を鋳込んだ。その結果は写真ｌに示す
ように、製品の表面には酸化層や脱炭層はなく、鋳肌は
１５〜２５ ｇ、ｍ （Ｒｍａｘ ）程度の表面粗さの
ものが鋳造できた。第１表に、挿入した炭素物質の厚さ
と酸化脱炭層の有無ならびに表面粗さを示す。 第 １ 表 第１表より明らかなように、炭素層を挿入した鋳型Ｎｏ
、１〜５で鋳造した鋳肌表面には、酸化脱炭の発生防止
に顕著な効果が認められ、かつ、表面平滑度も良好であ
った。 ［発明の効果］ 」−述した如く、本発明によれば、次のような効果が認
められた。 ■、鋳造品表面直下での酸化脱炭層の発生を防止し、耐
摩耗性の向上、疲労破壊の抑制およびヒートクラックの
発生防止に大なる効果を有する。 ■、鋳造品の酸化スケールの発生を防止して、表面の平
滑度を向上させることにより、寸法精度および品質が向
上する。
第１図は精密鋳造用セラミック鋳型を造型するだめの説
明図（断面図）である。 １・・・製品、２・・・セラミック層、３・・・炭素層
、４・・・バックアップ鋳型、５・・・鋳枠。 特許出願人 宇部興産株式会社 第１図 手続補正書（方式） １、事件の表示 特願昭６３−５６１９３号 ２、発明の名称 精密鋳造用セラミック鋳型 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 郵便番号 ７５５ 山口県宇部市西本町１丁目１２番３２号連絡先； 郵便番号１０７ 東京都港区赤坂１丁目１２番３２号 アーク森ビル ４、補正命令の日付 昭和６３年５月３１日付発送 ５、補正の対象 明細書の全文および図面 ６、補正の内容 別紙のとおり 以上 補正した全文明細書 明細書 １、発明の名称 精密鋳造用セラミック鋳型 ２、特許請求の範囲 （１）セラミック鋳型とバックアップ鋳型の間隙を２〜
２０ｍｍとし、該間隙に黒鉛またはコークス等の炭素物
質を充填してなる精密鋳造用セラミック鋳型。 （２）充填物として、粒度０．１〜１．５ｍｍの炭素物
質を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の精密鋳造用セラミ−ｙり鋳型。 （３）充填物として、低熱膨張係数の骨材に３０〜９５
ｗｔ％の炭素物質を加えた混合物を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の精密鋳造用セラミック
鋳型。 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車部品・産業用機械等の各種精密鋳造品
を製造する精密鋳造用セラミック鋳型に関するものであ
る。 ［従来の技術］ 精密鋳造用セラミック鋳型のバックアツプ材は、セラミ
ック鋳型を構成する耐火物を有機ゲル化性バインダーで
ゲル化したのち、高温で焼成して鋳型強度を確保するこ
とが必要なために、熱膨張係数の小さなシャモット砂を
用いたＣ０２ガス硬化砂が使用されていた。 ［発明が解決しようとする課題］ 上記のシャモット砂を用いて、精密鋳造用セラミック鋳
型を造型してこれに鉄系の合金を鋳造した場合、下記に
示すような問題が起こった。 １）鋳造品表面直下に炭素濃度が著しく低下した層、い
わゆる脱炭層が発生し、これかもとで表面硬さの低下に
よる耐摩耗性の劣化、引張強さの低下による疲労破壊の
助長、さらには高温下で使用した場合のヒートクラック
の発生を起こしていた。 ２）鋳造品の表面の酸化が激しく、酸化スケールの発生
により鋳肌の表面の平滑度が大きく損われ、精密鋳造品
としての寸法精度および品質が著しく低下した。 ［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するために、本発明では、セラミ
ック鋳型とバックアップ鋳型の間隙を２〜２０ｍｍとす
る二重構造となし、この間隙に黒鉛またはコークス等の
炭素物質を充填した。また、充填物としての炭素物質の
粒度を０．１〜１．５ｍｍとすることとした。 さらに、充填物として炭素物質単一でなく、低熱膨張係
数の骨材に３０〜９５ｗｔ％の炭素物質を加えて混ぜた
混合物を用いることもできる。 ［作用］ 本発明のように、セラミック鋳型とバックアップ鋳型と
の間に２〜２０ｍｍの間隙を設け、この間隙に黒鉛やコ
ークス等の炭素物質を充填しておくど、鉄系の合金の溶
湯が鋳込まれた場合に、鋳造熱によりこの炭素物質が鋳
型中に存在する空気中の酸素と反応して一酸化炭素を発
生し、鋳型と鋳造品の接触面では還元雰囲気となる。し
たがって、鋳造後の凝固過程の際に起こる鋳造品表面の
醇化はほとんど阻止され、かつ、表面直下の脱炭層も発
生しないので、鋳物表面の平滑度は非常に滑らかであり
、精密鋳造品としての寸法精度および品質が大幅に向上
する。 ここで、セラミック鋳型とバックアップ鋳型との間に挿
入する炭素系物質の層の厚さを２〜２０ｍｍに限定した
のは、鋳込まれる鋳物の大きさにもよるが、挿入した厚
さが２ｍｍ以下の場合還元ガスの発生量が少なく、脱炭
層や表面酸化の防止が不十分なためであり、また２０ｍ
ｍ以上厚くしてもそれ以上の効果は見受けられないので
、２〜２０ｍｍの範囲とした。 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。 第１図は、本発明の１実施例を示す精密鋳造用セラミッ
ク鋳型を造型するための説明図（縦断面図）である。 第１図において、内側より順に、１は製品、２はセラミ
ック鋳型でもあるセラミック層、３はセラミック層２と
バックアップ鋳型４の間に充填する炭素物質でもある炭
素層、４はバックアップ鋳型、５は鋳枠である。セラミ
ック層２の厚みは２〜２０ｍｍ、例えば約１０ｍｍ、炭
素層３の厚みは２〜２０ｍｍ、例えば約１０ｍｍである
。 第１図において、まず、製品１の大きさより少し大きめ
の図示していないバックアップ模型、すなわち、外回り
寸法が製品１の外周に位置させることになるセラミック
層２の外回り寸法と同一の大きさに形成されているバッ
クアップ模型、および、炭素層３を用いて、バックアッ
プ鋳型４を造型する。ただし、バックアップ鋳型４を造
型するに当っては、前記した図示していないバックアッ
プ模型の表面の回りに、０．５ｍｍ粒度の黒鉛１００部
に対して、水ガラス１０部と水２部を加えた混合物を、
例えば、約１０ｍｍはど均一に塗布して炭素層３を形成
しておく。そして、炭素層３を外周に塗布した状態のバ
ックアップ模型を、第１図に示すように鋳枠５の中に懸
架した状態で、炭素層３と鋳枠５との間の空間の４で示
す部分に、０．２〜１．０ｍｍ粒度のシャモット砂を注
入して、バックアップ鋳型を造型した。 その後、図示していないバックアップ模型のみを取出す
。このとき、炭素層３とバックアップ鋳型４はそのまま
残る。 □ 次に、このバックアップ鋳型４と炭素層３の中に、外回
り寸法が第１図において１で示す大きさの図示していな
いナイロン樹脂製の模型を設置し、このナイロン樹脂製
の模型と炭素層３の間にできた空間である、２で示す部
分に、ジルコンサンドとジルコンサンドにエチルシリケ
ート４０を加水分解して調製した有機ゲル性バインダを
加えてスラリ状としたものを注入し、このスラリ状のも
のがゲル化することによってセラミック層２を形成させ
る。 このスラリ状のものがゲル化するのを待って模型１を抜
型すると、第１図において、内側からセラミック層２、
炭素層２、バックアップ鋳型４からなる鋳型を造型する
ことができる。そして、ごの後、この鋳型をバーナで加
熱して１次焼成を行ない、さらに、電気炉内へ挿入して
約９５０℃で約３時間保持の２次焼成を行なって鋳型が
完成する。 以上のような方法で造型した鋳型に鋳込温度１６００°
Ｃで高合金の溶湯を鋳込んだ。その結果は第２図に示す
ように、製品の表面には酸化層や脱炭層はなく、鋳肌は
１５〜２５ ｇｍ （Ｒｍａｘ ）程度の表面粗さのも
のが鋳造できた。第１表に、挿入した炭素物質の厚さと
酸化脱炭層の有無ならびに表面粗さを示す。 第 １ 表 第１表より明らかなように、炭素層を挿入した鋳型Ｎｏ
、１〜５で鋳造した鋳肌表面には、醇化脱炭の発生防止
に顕著な効果が認められ、かつ、表面平滑度も良好であ
った。 ［発明の効果］ 」−述した如く、本発明によれば、次のような効果が認
められた。 ■、鋳造品表面直下での酸化脱炭層の発生を防止し、耐
摩耗性の向上、疲労破壊の抑制およびヒートクラックの
発生防止に大なる効果を有する。 ■、鋳造品の酸化スケールの発生を防止して、表面の平
滑度を向」ニさせることにより、寸法精度および品質が
向上する。
明図（断面図）である。 １・・・製品、２・・・セラミック層、３・・・炭素層
、４・・・バックアップ鋳型、５・・・鋳枠。 特許出願人 宇部興産株式会社 第１図 手続補正書（方式） １、事件の表示 特願昭６３−５６１９３号 ２、発明の名称 精密鋳造用セラミック鋳型 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 郵便番号 ７５５ 山口県宇部市西本町１丁目１２番３２号連絡先； 郵便番号１０７ 東京都港区赤坂１丁目１２番３２号 アーク森ビル ４、補正命令の日付 昭和６３年５月３１日付発送 ５、補正の対象 明細書の全文および図面 ６、補正の内容 別紙のとおり 以上 補正した全文明細書 明細書 １、発明の名称 精密鋳造用セラミック鋳型 ２、特許請求の範囲 （１）セラミック鋳型とバックアップ鋳型の間隙を２〜
２０ｍｍとし、該間隙に黒鉛またはコークス等の炭素物
質を充填してなる精密鋳造用セラミック鋳型。 （２）充填物として、粒度０．１〜１．５ｍｍの炭素物
質を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の精密鋳造用セラミ−ｙり鋳型。 （３）充填物として、低熱膨張係数の骨材に３０〜９５
ｗｔ％の炭素物質を加えた混合物を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の精密鋳造用セラミック
鋳型。 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車部品・産業用機械等の各種精密鋳造品
を製造する精密鋳造用セラミック鋳型に関するものであ
る。 ［従来の技術］ 精密鋳造用セラミック鋳型のバックアツプ材は、セラミ
ック鋳型を構成する耐火物を有機ゲル化性バインダーで
ゲル化したのち、高温で焼成して鋳型強度を確保するこ
とが必要なために、熱膨張係数の小さなシャモット砂を
用いたＣ０２ガス硬化砂が使用されていた。 ［発明が解決しようとする課題］ 上記のシャモット砂を用いて、精密鋳造用セラミック鋳
型を造型してこれに鉄系の合金を鋳造した場合、下記に
示すような問題が起こった。 １）鋳造品表面直下に炭素濃度が著しく低下した層、い
わゆる脱炭層が発生し、これかもとで表面硬さの低下に
よる耐摩耗性の劣化、引張強さの低下による疲労破壊の
助長、さらには高温下で使用した場合のヒートクラック
の発生を起こしていた。 ２）鋳造品の表面の酸化が激しく、酸化スケールの発生
により鋳肌の表面の平滑度が大きく損われ、精密鋳造品
としての寸法精度および品質が著しく低下した。 ［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するために、本発明では、セラミ
ック鋳型とバックアップ鋳型の間隙を２〜２０ｍｍとす
る二重構造となし、この間隙に黒鉛またはコークス等の
炭素物質を充填した。また、充填物としての炭素物質の
粒度を０．１〜１．５ｍｍとすることとした。 さらに、充填物として炭素物質単一でなく、低熱膨張係
数の骨材に３０〜９５ｗｔ％の炭素物質を加えて混ぜた
混合物を用いることもできる。 ［作用］ 本発明のように、セラミック鋳型とバックアップ鋳型と
の間に２〜２０ｍｍの間隙を設け、この間隙に黒鉛やコ
ークス等の炭素物質を充填しておくど、鉄系の合金の溶
湯が鋳込まれた場合に、鋳造熱によりこの炭素物質が鋳
型中に存在する空気中の酸素と反応して一酸化炭素を発
生し、鋳型と鋳造品の接触面では還元雰囲気となる。し
たがって、鋳造後の凝固過程の際に起こる鋳造品表面の
醇化はほとんど阻止され、かつ、表面直下の脱炭層も発
生しないので、鋳物表面の平滑度は非常に滑らかであり
、精密鋳造品としての寸法精度および品質が大幅に向上
する。 ここで、セラミック鋳型とバックアップ鋳型との間に挿
入する炭素系物質の層の厚さを２〜２０ｍｍに限定した
のは、鋳込まれる鋳物の大きさにもよるが、挿入した厚
さが２ｍｍ以下の場合還元ガスの発生量が少なく、脱炭
層や表面酸化の防止が不十分なためであり、また２０ｍ
ｍ以上厚くしてもそれ以上の効果は見受けられないので
、２〜２０ｍｍの範囲とした。 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。 第１図は、本発明の１実施例を示す精密鋳造用セラミッ
ク鋳型を造型するための説明図（縦断面図）である。 第１図において、内側より順に、１は製品、２はセラミ
ック鋳型でもあるセラミック層、３はセラミック層２と
バックアップ鋳型４の間に充填する炭素物質でもある炭
素層、４はバックアップ鋳型、５は鋳枠である。セラミ
ック層２の厚みは２〜２０ｍｍ、例えば約１０ｍｍ、炭
素層３の厚みは２〜２０ｍｍ、例えば約１０ｍｍである
。 第１図において、まず、製品１の大きさより少し大きめ
の図示していないバックアップ模型、すなわち、外回り
寸法が製品１の外周に位置させることになるセラミック
層２の外回り寸法と同一の大きさに形成されているバッ
クアップ模型、および、炭素層３を用いて、バックアッ
プ鋳型４を造型する。ただし、バックアップ鋳型４を造
型するに当っては、前記した図示していないバックアッ
プ模型の表面の回りに、０．５ｍｍ粒度の黒鉛１００部
に対して、水ガラス１０部と水２部を加えた混合物を、
例えば、約１０ｍｍはど均一に塗布して炭素層３を形成
しておく。そして、炭素層３を外周に塗布した状態のバ
ックアップ模型を、第１図に示すように鋳枠５の中に懸
架した状態で、炭素層３と鋳枠５との間の空間の４で示
す部分に、０．２〜１．０ｍｍ粒度のシャモット砂を注
入して、バックアップ鋳型を造型した。 その後、図示していないバックアップ模型のみを取出す
。このとき、炭素層３とバックアップ鋳型４はそのまま
残る。 □ 次に、このバックアップ鋳型４と炭素層３の中に、外回
り寸法が第１図において１で示す大きさの図示していな
いナイロン樹脂製の模型を設置し、このナイロン樹脂製
の模型と炭素層３の間にできた空間である、２で示す部
分に、ジルコンサンドとジルコンサンドにエチルシリケ
ート４０を加水分解して調製した有機ゲル性バインダを
加えてスラリ状としたものを注入し、このスラリ状のも
のがゲル化することによってセラミック層２を形成させ
る。 このスラリ状のものがゲル化するのを待って模型１を抜
型すると、第１図において、内側からセラミック層２、
炭素層２、バックアップ鋳型４からなる鋳型を造型する
ことができる。そして、ごの後、この鋳型をバーナで加
熱して１次焼成を行ない、さらに、電気炉内へ挿入して
約９５０℃で約３時間保持の２次焼成を行なって鋳型が
完成する。 以上のような方法で造型した鋳型に鋳込温度１６００°
Ｃで高合金の溶湯を鋳込んだ。その結果は第２図に示す
ように、製品の表面には酸化層や脱炭層はなく、鋳肌は
１５〜２５ ｇｍ （Ｒｍａｘ ）程度の表面粗さのも
のが鋳造できた。第１表に、挿入した炭素物質の厚さと
酸化脱炭層の有無ならびに表面粗さを示す。 第 １ 表 第１表より明らかなように、炭素層を挿入した鋳型Ｎｏ
、１〜５で鋳造した鋳肌表面には、醇化脱炭の発生防止
に顕著な効果が認められ、かつ、表面平滑度も良好であ
った。 ［発明の効果］ 」−述した如く、本発明によれば、次のような効果が認
められた。 ■、鋳造品表面直下での酸化脱炭層の発生を防止し、耐
摩耗性の向上、疲労破壊の抑制およびヒートクラックの
発生防止に大なる効果を有する。 ■、鋳造品の酸化スケールの発生を防止して、表面の平
滑度を向」ニさせることにより、寸法精度および品質が
向上する。
第１図は精密鋳造用セラミック鋳型を造型するだめの説
明図（断面図）であり、第２図は本発明１・・・製品、
２・・・セラミック層、３・・・炭素層、４・・・バッ
クアップ鋳型、５・・・鋳枠。 特許出願人 宇部興産株式会社 第１図 第 ２ 図 本発明材 比較材
明図（断面図）であり、第２図は本発明１・・・製品、
２・・・セラミック層、３・・・炭素層、４・・・バッ
クアップ鋳型、５・・・鋳枠。 特許出願人 宇部興産株式会社 第１図 第 ２ 図 本発明材 比較材
Claims (3)
- （１）セラミック鋳型とバックアップ鋳型の間隙を２〜
２０ｍｍとし、該間隙に黒鉛またはコークス等の炭素物
質を充填してなる精密鋳造用セラミック鋳型。 - （２）充填物として、粒度０．１〜１．５ｍｍの炭素物
質を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の精密鋳造用セラミック鋳型。 - （３）充填物として、低熱膨張係数の骨材に３０〜９５
ｗｔ％の炭素物質を加えた混合物を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の精密鋳造用セラミック
鋳型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5619388A JPH0787967B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 精密鋳造用セラミック鋳型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5619388A JPH0787967B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 精密鋳造用セラミック鋳型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01233041A true JPH01233041A (ja) | 1989-09-18 |
| JPH0787967B2 JPH0787967B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=13020274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5619388A Expired - Lifetime JPH0787967B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 精密鋳造用セラミック鋳型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787967B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5094289A (en) * | 1990-09-19 | 1992-03-10 | American Colloid Company | Roasted carbon molding (foundry) sand and method of casting |
| US5215143A (en) * | 1992-11-16 | 1993-06-01 | American Colloid Company | Non-porous carbon molding (foundry) sand and method of casting |
| KR20010073437A (ko) * | 2000-01-14 | 2001-08-01 | 장세풍 | 흑연을 사용한 정밀주조용 주형제작 기술과 방법 |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP5619388A patent/JPH0787967B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5094289A (en) * | 1990-09-19 | 1992-03-10 | American Colloid Company | Roasted carbon molding (foundry) sand and method of casting |
| US5215143A (en) * | 1992-11-16 | 1993-06-01 | American Colloid Company | Non-porous carbon molding (foundry) sand and method of casting |
| KR20010073437A (ko) * | 2000-01-14 | 2001-08-01 | 장세풍 | 흑연을 사용한 정밀주조용 주형제작 기술과 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0787967B2 (ja) | 1995-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3374242B2 (ja) | 鋳物用発熱性アセンブリ | |
| US3006046A (en) | Hot top for ingot mold and method of making the same | |
| US3718172A (en) | Method of forming a thermally insulated composite article | |
| JPH01233041A (ja) | 精密鋳造用セラミック鋳型 | |
| EP0030940B1 (en) | Production of metal castings | |
| US2244777A (en) | Refractory product and method of making the same | |
| CN112605336A (zh) | 一种铸造冷芯用再生砂的制备方法及应用 | |
| JP3016124B2 (ja) | 溶湯容器およびアルミニウム溶湯保持炉 | |
| TW201821180A (zh) | 高發熱冒口保溫套及其製造方法 | |
| US2948034A (en) | Casting mold and method of casting carbon-containing alloys | |
| JPH0663683A (ja) | 鋳型の製造方法 | |
| JPH0372372B2 (ja) | ||
| JPS63140740A (ja) | 高融点活性金属鋳造用鋳型 | |
| SU827238A1 (ru) | Способ изготовлени керамических формдл СТАльНОгО лиТь | |
| JPH01202335A (ja) | 精密鋳造用セラミック鋳型 | |
| SU713651A1 (ru) | Способ защиты отливок от обезуглероживани | |
| SU1260108A1 (ru) | Способ получени крупной стальной отливки | |
| RU2060105C1 (ru) | Способ получения изделий из урана | |
| RU1372742C (ru) | Способ изготовлени и ремонта многослойной футеровки металлургических емкостей | |
| SU1066723A1 (ru) | Способ изготовлени отливок в литейных формах по посто нным модел м | |
| SU1296283A1 (ru) | Способ получени полого слитка и устройство дл его осуществлени | |
| JPS59166340A (ja) | チタン製品の鋳造方法 | |
| JPS60216967A (ja) | セラミクス−鉄基合金複合体 | |
| SU1636114A1 (ru) | Смесь дл изготовлени теплоизол ционных плит неразогреваемой футеровки промежуточных ковшей | |
| JPS62113B2 (ja) |