JPH01266941A

JPH01266941A - 消失模型用塗型剤

Info

Publication number: JPH01266941A
Application number: JP9565888A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kai; 貝　敏雄; Hiromi Yokote; 横手　広海
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-24

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、鋳物製品を製造する際の消失模型鋳造法に適
用される消失模型の塗型剤に関する。

〔従来の技術〕

従来の消失模型鋳造法に適用されている消失模型は発泡
ポリスチレン（以下、ＥＳＰと呼ぶ）であシ、模型表面
には焼着を防止するために市販塗型剤を用いている。

この塗型剤を塗布、乾燥した模型を用いて鋳型を造型し
、模型を鋳型から抜き取ることなく、そのま＼注湯作業
を行い鋳物の製造が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のｇｐｓからなる消失模型を用いると、鋳鉄では残
渣、鋳鋼では加炭欠陥が発生するために、Ｅｐｓからな
る消失模型の適用範囲は極く一部の鋳物製造に限定され
ている。

そこで、本発明者等は上記鋳造欠陥の極く少ない消失模
型材として発泡ポリプロピレン（以下、ｇｐｐと呼ぶ）
を用いた消失模型を開発し実用中である。

しかし、ＰＰＰのガス発生量はＥＰＳの約１．５〜２．
０倍と多く、しかも通気性の悪い市販塗型剤を適用する
と、ガス欠陥の要因となシやすいのみならず、大量のガ
スがこの塗型剤で遮断されるおそれがあり、遮断された
場合にはガス圧が溶湯静止を上回り、湯口側への溶湯の
突沸（逆流）が生じ、注湯作業が非常に危険となる。

また、ｇｐｓ及びＥＰＰは軟質のため、市販塗型剤を模
型表面に塗布、乾燥した後に、無粘結砂あるいは粘結砂
にて鋳型を造型し、鋳物の製造が行われる。この場合、
鋳型造型時の搗き固め作業により、あるいは砂型の自重
によシ、消失模型が変形し、所謂鋳物変形が起ることが
ある。

本発明は、以上の問題を解決し、主として鋳物品質（ガ
ス欠陥の防止）及び寸法精度を向上させることのできる
消失模型用塗型剤を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明の消失模型用塗型
剤は、（１）　溶融シリカを骨材とし、乾燥抗折力が２０〜６
０　ｋｙ　ｆ　／　ｃｒｎ２、模型塗布後の通気度が２
００〜６００であることを特徴とし、また（２）　　鋳鉄用の消失模型用塗型剤とする場合には、
上記の溶融シリカの５〜１０ｗｔ％をＦｅ２Ｏ，で置き
換えることを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明塗型剤は、模型塗布後の通気度が２００〜６００
と高通気性のため、模型から発生したガスが鋳型を介し
て速やかに大気放出する。

−！た、本発明塗型剤は、乾燥抗折力が２０〜６０　ｋ
Ｐ　ｆ　／ＣｒＩＬ２と高強度特性を有しているため、
鋳型に要求される強度と同等の強度がちシ、鋳型として
の作用を有する。

更に、鋳鉄用の消失模型用塗型剤においては、Ｆｅ２Ｏ
！、が溶融シリカよｐも融点が低く、Ｆｅ２Ｏ３が溶融
シリカ粒子間の目つぶし材として作用する。従って、流
動性が良好で、且つ表面張力の小さい鋳鉄であっても、
浴湯の差し込みは生じない。

〔実症例〕

１゜　本発明塗型剤の基本性能把握のための基礎試験（
鋳鋼用塗型剤について）：塗型剤の骨材は、第１表に示す２糧類の市販の溶融シリ
カを用い、塗型が所定の通気度となるように、その粒度
を調整しながら混合したものを用いた。

なお、第１表Ａ、Ｂいずれの溶融シリカも、次の組成で
あった。

５ｘｏ２：　ｑ　２％、　ＡＩ！２０３：　４５％、　
Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ：０．５％、その他＝３％塗型剤の配合は、溶融シリカ（骨材）１００部（重量部
、以下同じ）に対して、粘結剤として酢酸ビニルエマル
ジョン７〜２０部、コロイダルシリカ４〜１０部、沈降
防止剤として含水マグネシウムケイ酸塩２〜６部、防腐
剤としてトリアジン系化合物０．１部並びに水２０部を
添加し、スラリー状の高通気性、高強度塗型剤を試作し
た。

塗型剤の一次評価として、通気度は、４号ケイ砂（Ａ　
Ｆ　Ｓ　２５．０　）のフラン砂を用いて砂型試験片（
５０朋φｘ５０ｍｍＨ）を製作し、該試験片の平滑面（
１面）に塗型剤を刷毛筒シ乾燥後、ＪＩ８Ｚ２６３に準
拠して測定した。抗折強度は、塗型試験片（２酊厚×１
０朋幅×１００朋長）を製作し、万能機械試験機で試験
し、測定した。ガス発生量は、試料を１３０ＤＣに加熱
後、発生したガスを水置換法にて測定した。

また、塗型硬さは、生型硬度計を用いて測定した。

次に、試作塗型剤の鋳造性を評価するために、次の要領
で鋳込試験を実施した。

模型材としてＥＰＰ２５　（密度：　０．０２５１／ｃ
ｒｒＬ３、発泡倍率＝６８倍、ガス発生量：　１ａ、。

Ｎ　ｃｃ　／　ｔｘ　（但し、１５５０ｔｌ：’で発生
したガス量を常温で測定）〕を用いて平板模型試験片（
３０關厚×５０龍幅Ｘ５００ｍ長）を製作し、該表面に
試作塗型剤を刷毛塗シ乾燥した。

この平板模型試験片を用いて第１図に示す鋳型３を４号
ケイ砂（フラン砂）で造型した。なお、第１図中、１が
平板模型試験片、２がこの表面に上記の試作塗型剤が塗
布、乾燥されて形成された塗型でちゃ、４が湯口、５が
鋳枠である。

上記の鋳型造型の後、平板模型試験片１を抜き取ること
なく、鋳鋼（ｓｃ４６）を１５６０Ｃで鋳込んだ。

尚、比較のために市販の黒鉛系塗型剤を用いて上記と同
様の鋳込試験を行った。

以上の鋳込試験において、鋳込み時の突沸と溶鋼の差込
みおよび鋳込み後の変形を評価し、その結果を第２表に
、鋳込み時の突沸と鋳込み後の鋳物変形と溶鋼の差込み
を評価し、その結果を第４表にそれぞれ示す。

また、第２表中黒２〜乙の溶融シリカは、上記のように
第１表Ａ、Ｂを適宜混合したもので、粒度分布は第３表
に示す通りであった。

第３表第２表に示すように、塗型の通気度が低いと、溶鋼は鋳
造直後に湯口側へ突沸する（４１．２）。

この要因は、模型材から発生したガスが、塗型の通気性
が悪いために、内部に閉じ込められ、内部のガス圧が高
まり、溶鋼の静圧に打ち勝つことにある。溶鋼は、この
高い内部圧のため消失模型側へ行けず、湯口側へ吹き出
すのである。

逆に通気度が高過ぎると、溶鋼が塗型を介して浸透する
ために差し込みとなり、燐層が発生する（蔦６）。以上
の結果から、塗型通気度は２００〜６００が重要である
ことを把握した。

また、第４表に示すように、鋳型強度の指針となる抗折
強度が弱いと、鋳型造型時に模型が変形し、鋳物自体が
変形を生じる（４４）。逆に抗折強度が強すぎると、塗
型剤を塗布、乾燥して得られる塗型に割れが発生し、差
し込みの原因となる（４１０　）。更に、鋳型としての
強、度を評価する指針として塗型硬さも測足した八本発
明の塗型剤による塗型はフラン鋳型（硬さ７０〜９５）
とはソ同等の硬さを有し、塗型が鋳型と同等の強度を有
することを確認した。以上の結果から、塗型剤の抗折強
度は２０〜６０ｋｙ　ｆ　／　ＣＷＬ２が重要であるこ
とを確認した。

尚、塗膜厚さの影響についても検討した（データ省略）
が、厚さ１．０Ｗ１１未満では燐層が発生し、また厚さ
２絽を超えると通気性が悪くなると共に塗型コストが高
くつく。従って、塗型厚さは１．０〜２．０龍が好まし
いことを把握した。

λ　本発明塗型剤による実品の試作試験（鋳鋼用塗型剤
について）：以上の鋳鋼用塗型剤についての基礎試験結果を検証する
ために、第２図に示す鋳造要領にて実品の軸受について
試作試験を実施した。

模型材にはＥＰＰ２３を用いて、所定寸法の模型を機械
加工し、その後ポリプロピレン用接着剤にて接着、組立
てし、第２図に示す軸受模型１０を製作した。模型１０
表面には第２表Ａ９の塗型剤を刷毛塗９、乾燥し、塗型
２を形成した。鋳型３の造型砂には７ランプロセスによ
る４号ケイ砂を用いた。鋳型６の造型要領は、定盤上に
鋳枠５を設置し、床砂を敷いた後、模型１０を設置する
と共に投砂しながら造型を行い、模型１０上部には発熱
盲押湯６を設置し、全体を振動造型して一体造型した。

この後、湯口４から鋳鋼（８Ｃ４６）を鋳込温度１ｓｓ
ｏｃで鋳込んだ。尚、鋳込重量は２５０　ｋｇであり、
製品重量は１８０ｋｙである。

また模型１０の最小肉厚は２０．である。

鋳込時には模型から発生したガスに着火し、火炎が放出
したが、溶鋼の突沸現象は起きなかった。枠バラン後、
塗型２は鋳物面からの鋳離れが良好であることを確認し
た。その後、ショツトブラストにより砂落しをしたが、
ガス欠陥の発生もなく、燐層も全く発生しなかった。ま
た、鋳物自体の変形を調べた結果、最小肉厚の２０龍の
部分の変形も生じていないことを確認した。更に、鋳物
上面側のミクロ組織を観察したところ、加炭欠陥も少く
すく、実用上全く問題ないことを確認した。

五　本発明塗型剤の基礎性能把握のための基礎試験（鋳
鉄用塗型剤について）：上記の鋳鋼用塗型剤についての試験をペースにして鋳鉄
用塗型剤についての基礎試験を実施した。

鋳鉄の溶湯は溶鋼に比べて流動性が良好であり、且つ表
面張力が小さいために差し込みが発生しやすい。溶湯の
差し込み防止には、通気度の低い骨材を用いるか、また
は骨材間を目つぶしする方法が考えられる。本試験では
、前者の通気度の低い骨材では突沸現象が予想されるた
め、後者の骨材間の目つぶし法について検討した。骨材
間の目つぶし材としては、溶融シリカ（融点１８００［
）よシも融点の低い酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３、融点１５６５
Ｃ）を用いた。塗型剤の配合は溶融シリカとＦ’５２０
５（粒度１００μ）を混合したものを骨材とし、この骨
材に対して、上記の鋳鋼用と同様の粘結剤等を、上記の
鋳鋼用と同様の量で配合した。

通気性、抗折強度等の一次評価及び鋳込試験の要領は全
て上記の鋳鋼用塗型に準じた。

試験結果を第５表に示す。

第５表塗型厚さ＝１．０〜２．０酊塗型なし通気度：　１３００〜１５０００：問題なしく
第２表と同じ） ×：問題あシ（第２表と同じ）これらの結果、鋳鋼で問題なかったＡ１１は差し込みを
生じたが、この溶融シリカにＦｅ２Ｏ３を添加増量して
いくと差し込みが防止できることが確認できた（４１３
，１４．１５）。しかし、Ｆｅ２Ｏ３を１５％（Ａｌ１
）添加すると通気度が低下し、突沸現象を生ずる。適正
通気度の範囲は２００〜４００であり、この場合のＦｅ
２Ｏ３添加量は５〜１０％であること全確認した。尚、
Ｆｅ２Ｏ３添加量が５％未満の場合には差し込みを生じ
、１０％を超えると突沸を生じる。

、４．　　本発明塗型剤による集品の試作試験（鋳鉄用
塗型剤について）：第４表Ａ１４の塗型剤を用い、上記２の試作試験と同一
の第２図に示す要領にて鋳型造型を行った後、球状黒鉛
鋳鉄（ＦＣＤ４０）を鋳込温度１３８０Ｃで鋳込んだ。

鋳込み時には突沸現象もなく、且つショツトブラスト後
の検査にてガス欠陥及び燐層発生もなく、鋳物変形も起
きていないことを確認した。

尚、本発明塗型剤は以上のＥＰＰのみに限定されること
なく、従来のＥＰＳや他の消失模型材にも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明の高強度、高通気性塗型剤によれば以下の効果が
ある。

（１）　　ガス発生量の多い消失模型材（例えば発泡倍
率が小さいものほどガス発生量が多い）からなる消失模
型に適用すれば、鋳込時の突沸を皆無とすることができ
る。

（２）　　高強度塗型剤であるために、薄肉鋳物の変形
に対しても充分対応することができる。

（３）＠鉄の鋳造時には、溶融シリカと併用するＦｅ２
Ｏ３が目つぶし材として作用するため、溶湯の差し込み
が皆無となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明塗型剤の基礎性能把握試験の鋳造要領の
一例を示す図、第２図は本発明塗型剤を用いた集品試作
試験の鋳造要領の一例を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶融シリカを骨材とし、乾燥抗折強度が２０〜６
０ｋｇｆ／ｃｍ＾２、模型塗布後の通気度が２００〜６
００であることを特徴とする消失模型用塗型剤。
（２）請求項１に記載の消失模型用塗型剤において、溶
融シリカの５〜１０重量％を酸化鉄（Ｆｅ＿２Ｏ＿３）で置き換えたことを特徴とする鋳鉄
用の消失模型用塗型剤。