JPH01306039A - 精密鋳造法 - 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、シェル鋳型の製型時間を短縮し、溶湯鋳込時
の温度調整が容易であり、且つ製品寸法にバラツキがな
い高精度の鋳造品を鋳造する精密鋳造法に関する。

（従来技術） 精密鋳造法におけるロストワックス鋳造品は、極度の高
性能と高信頼性とが要求される航空宇宙産業製品から単
純形状で大量生産が必要とされる機械産業製品迄種々の
鋳造に適用されているが、このロストワックス法として
は、大別するとソリッドモールド法とセラミックシェル
モールド法とが存在するが、具体的には第４図の工程概
念図にある通り、ソリッドモールド法は、 ■製品形状に相似し、且つ製造過程で生ずる収縮量を考
慮した寸法に成形された主としてワックス或いはそれと
類似材料からなる消失性模型の製造工程。

■上記消失性模型を組み立てる工程。

■消失性模型の外周表面を微細な耐火物と粘結剤とを混
合したスラリーで被着する工程。

■スラリーで被着した消失性模型の未乾状態において、
耐火物粒を散布付着させる工程。

■前項■の工程で得た消失性模型を鋳枠に収め、粘結剤
と共に耐火物粒をその周りに充填して乾燥する工程。

■前項■の状態において加熱して消失性模型を溶融流出
させ、鋳型を成形する工程。

■鋳型を焼成する工程。

■鋳型を高温状態に維持した侭溶湯を鋳込む工程、を経
て［相］砂落とし、切断、仕上げした後■製品を得る方
法である。一方、セラミンクシェルモールド法は、前掲
のソリッドモールド法におけるの乃至■の工程は同様で
あるが、この工程をを反復継続して所望のシェル鋳型を
形成し、次に■該シェル鋳型を乾燥、加圧・加熱し、そ
れによって消失性模型を溶融流出させ、■前記シェル鋳
型を１０００°Ｃ程度（Ａｌｌ！、Ｃｕではこれより低
い温度）の高温で焼成炉（バッチ式、連続焼成炉）内で
焼成し、焼成完了後高温状態の帰線シェル鋳型を鋳込台
に設置し、■鋳込台に設置されたシェル鋳型に溶湯を鋳
込み、砂落とし、切断、仕上げ［相］した後製品■を得
る方法である。

そして、消失性模型の焼成炉内への設置方法としては、
特開・昭６１−２７３２４０号公報に開示されている通
り、耐熱性粒子を流動させた鋳型枠内に中空消失性模型
を埋設設置し、その後溶湯により該中空消失性模型を溶
出させながら中空鋳物を鋳造する充填鋳造法にあって、
予め前記鋳型枠に芯金部材を固定しておき、埋設時この
芯金部材が前記中空消失性模型の中空部に挿入されるよ
うに耐熱性粒子の流動状態で中空消失型模型を鋳型枠内
にセットするようにし、上記芯金部材により中空消失性
模型の補強を図る如くし、更に、鋳造品の熱処理につい
ては、特開・昭５９−１０７７６３号公報に開示されて
いる通り、所定の鉄系部品の形状に形成した発泡樹脂性
の消失性模型をその上部を覗かせて流動床炉に配置し、
流動床炉の流動用粒子の上面にシートを覆って流動床炉
内を真空引きして該流動用粒子を固定し、次いで、溶湯
を消失性模型に注入し、鋳込まれた金属の温度が８５０
〜１０００°Ｃに低下した時に真空引きを解除し、流動
用媒体を圧定して流動用粒子を流動させることによって
熱処理を行い、省エネルギー化と設備費の低減を図った
ものである。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 以上のような精密鋳造法に置けるロストワックス法が促
案されているが、大型鋳造品については前述の何れの方
法においても製型時間が長くなること、品質上に係る以
下に示す問題点がある。

即ち、バッチ式或いは連続焼成炉の何れを使用する場合
にあってもシェル鋳型が鋳込時に溶融金属の圧力に耐え
なければならない為に、シェル鋳型の外周に耐火物粒を
被着するが、この耐火物粒の被着回数が鉄系鋳造品では
１０−１５回となって製型時間が長くなり、生産性に悪
影響を及ぼし、また、大型鋳造品の場合ではシェル鋳型
の強度が充分でないために再度耐火材或いは別の部材で
補強する必要があり、補強しない場合にはシェル鋳型が
変形して高精度の鋳物を製造することができなかった。

そして、焼成炉で１０００〜１１００°Ｃの温度でもっ
て焼成した赤熱シェル鋳型を鋳込台まで搬送し、該シェ
ル鋳型に溶湯を注入して鋳込むようにしているので、赤
熱シェル鋳型の鋳込台までの搬送中にシェル鋳型自体の
温度が低下し、その結果、該シェル鋳型内での溶湯の流
動が不良となり、薄肉鋳造品等では製品寸法のバラツキ
が発生する欠点がある。

以上要するに従来法にあっては、シェル鋳型の焼成とシ
ェル鋳型への鋳込作業が別々の箇所で行われるので、前
述の問題点が発生していた。

（課題を解決するための手段） 本発明は前掲の諸りの問題点に鑑み、シェル鋳型の焼成
とシェル鋳型への鋳込作業を加熱流動槽内で行えば前掲
の諸々の問題点を解決できる点に着目して成されたもの
であって、所定の製品形状とはザ相似形の消失性模型の
外周にセラミック層を被覆したシェル鋳型を形成し、こ
のシェル鋳型を乾燥、加熱して前記消失性模型を溶融流
出させ、その後、前記シェル鋳型の湯口を密閉後、該シ
ェル鋳型を加熱媒体用気体により流動用粒子が槽内にあ
って流動する如く充填された加熱流動槽内に設置し、所
定時間焼成し、焼成終了後加熱流動槽内における流動用
粒子の流動を停止させ、その後シェル鋳型に溶湯を鋳込
むようにしたことを特徴とする。

（作用） 本発明は前掲の解決手段を採用したので、大型の鋳造品
でも焼成時には流動用粒子により補強或いは固定される
ので１．シェル鋳型の外周に耐火粒子を被着する回数が
鉄系鋳造品では１０回〜１５回であったのが２回〜５回
と減少させることができ、以て、製型時間の短縮が可能
となる。

また、シェル鋳型への溶湯の鋳込を流動槽内で行うよう
にしたので、大型製品のシェル鋳型等の鋳込台までの搬
送が不要となって生産性の向上が図れると共に鋳込時の
シェル鋳型の温度調整も加熱媒体用気体の温度調整によ
り容易に行うことが可能となる。従って、薄肉製品の場
合にあっても溶湯の流動性が損なわれず、製品寸法のバ
ラツキが少ない高精度の中空鋳造品が得られる。

（実施例） 以下第１図乃至第３図の図面に基ずき本発明の実施例を
詳述する。

先ず、シェル鋳型の製型工程について第１図の概念断面
図に基ずき説明すると、概略寸法４００　ｍｍ径、１５
０　ｍ高さ、１．３　Ｍ肉厚のロウ材製消失性模型（１
）を製作し、この消失性模型（］）の外周囲に粘結剤と
してコロイダルシリカを用い、耐火骨材として溶湯との
接触面部にジルコン砂を、また、その外周部にハイアル
ミナ砂を用いた厚さ３閣のセラミック層（２）を被着し
、このセラミック層（２）を乾燥した後、オートクレー
ブ（図示省略）を用いてロウ材製消失性模型（１）を溶
出させ、シェル鋳型（３）を得る。

得られたシェル鋳型（３）の上部湯口部（４）に鋳鋼製
の耐熱性の蓋（５）を被せ、鋳型保持器（本実施例では
挿入腕構成としている。　）　（６１により後述する加
熱媒体用気体により１０５０’ｃに加熱された流動用粒
子Ｒ（例えば、ＡｌｚＯｉ　、５ｉＯｚ、Ｚｒ０ｚ等の
金属酸化物、が用いられる。）が流動している流動槽（
７）内に前記シェル鋳型（３）の上部湯口部（４）近傍
まで埋設するが、その流動槽（７）は第２図の概念断面
図にある通り、流動槽本体（７１）内に、底部に流動用
粒子Ｒを該流動槽内で加熱流動させるための加熱媒体用
の気体（例えば、空気の他、窒素、アルゴン、炭酸ガス
等）を供給するための供給管（７２）を取りつけ、また
、底部近傍の内部には前記供給管（７２）から流動槽（
７）内へ供給される気体を分散するための通気口（７３
）を多数穿設した分散板（７４）が配設され、且つその
上部を開口した円筒状の耐熱レトルト（７５）が配設さ
れ、その外周には加熱ヒータ（７６）を敷設している。

尚、流動槽本体（７１）内には前記加熱ヒータ（７６）
と槽外とを断熱するための断熱材（７７）を装填し、槽
内の保熱維持を図るようにされ、該流動槽本体（７１）
の上部には前記耐熱レトルト（７５）内にシェル鋳型（
３）を埋設後密閉する如くカバー　（７Ｂ）を被冠する
。そして、カバー（７８）には後述する加熱媒体用気体
供給系Ａに通ずる通気管（７９）を取りつけている。

加熱媒体用気体供給系Ａは、上記通気管（７９）に接続
した糸路Ａ、にバルブｖ１を介してガス加熱器（８）を
接続し、さらにこのガス加熱器（８）に加熱された気体
を糸路Ａｔに設けたバルブＶ、を介して前記供給管（７
２）へ圧送するポンプ（９）が接続され、また、上記糸
路Ａ２端にはバルブＶ、を介して前記耐熱レトルト（７
５）内の加熱媒体用気体を吸引する水封・減圧ポンプ０
０）を接続した構成にしている。

流動槽（７）は以上のように構成されているが、埋設さ
れたシェル鋳型（３）を焼成するにあたっては、ガス加
熱器（８）で１０５０°Ｃに加熱された空気等の加熱媒
体用気体をポンプ（９）により前記供給管（７２）へ圧
送し、該供給管（７２）から分散板（７４）の通気口（
７３）を経て耐熱レトルｌ−（７５）内に送給し、該耐
熱レトルト（７５）内に充填している加熱流動粒子Ｒを
流ｔｐｊｊさせ、この加熱流動粒子Ｒの流動と熱により
約３０分間維持して焼成する。尚、耐熱レトル）　（７
５）内に供給した加熱媒体用気体は通気管（７９）に接
続した糸路Ａ、から循環されている。

焼成が終了すれば、ポンプ（９）を停止して加熱媒体用
気体の供給を止め、耐熱レトル）　（７５）内の加熱流
動粒子Ｒの流動を制止させ、次いで、水封・減圧ポンプ
０ωを作動させて前記耐熱レトルト（７５）内の加熱媒
体用気体を吸引する。その後、流動槽本体（７１）の上
部に被冠したカバー（７８）を脱去し、保持器（６）及
び耐熱性の蓋（５）をシェル鋳型（３）から取り外す。

そして、第３図に示す通り、約１６５０°Ｃで１７−４
ＰＩＩ鋼に成分調整した溶湯０ωを充満させたタンデイ
シュＱ２１を前記流動槽本体（７）上に載置し、ノズル
θつに挿入しているストッパ０４を抜き取り、該タンデ
イシュ０り内の溶湯（ＩＩ）をシェル鋳型（３）へ注湯
し、鋳込を開始する。

鋳込の完了後、約ＩＯ分後再度ポンプ（９）を作動させ
、空気を供給管（７２）→分散板（７４）→通気口（７
３）を経て耐熱レトルｌ−（７５）内に送給し、該耐熱
レトル）　（７５）内に充填している流動粒子Ｒを流動
させ、その流動状態において保持器（６）でシェル鋳型
（３）を流動槽（７）外へ取り出す。

取り出したシェル鋳型（３）は、セラミック層（２）及
び其に付着した加熱流動粒子Ｒが剥離され、切断、仕上
げの作業を経て製品化される。

（発明の効果） 本発明は、シェル鋳型の焼成°及び溶湯の鋳込作業を流
動用粒子が流動する流動槽内で行うようにしたので、シ
ェル鋳型等の鋳込台までの搬送が不要となって生産性の
向上が図れると共に鋳込時のシェル鋳型の温度調整も加
熱気体の温度調整により容易に行うことが可能となる。

　従って、薄肉製品の場合にあっても溶湯の流動性が損
なわれず、製品寸法のバラツキが少ない高精度の鋳造品
が得られる。更に、大型の鋳造品でも流動用粒子により
補強乃至固定されるので、焼成時おいてもシェル鋳型の
変形がなく、その為、従来の鉄系鋳造品にあるようにシ
ェル鋳型の外周表面に耐火粒子を１０回乃至１５回被着
させる必要が無く、本発明方法であれば僅か２回乃至５
回に減少させることができ、以て、製型時間の短縮が図
れる等の多大の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適用する消失性模型の構造を示す断面
図、第２図は本発明の実施例に適用する流動槽の概念断
面図、第３図は本発明の実施例に係る鋳込状態を示す要
部拡大図、第４図は従来の精密鋳造法の工程を示す工程
概念図である。 符号の名称は以下の通りである。 （１）・・・消失性模型、（２）−・−セラミック層、
３−・−シェル鋳型、（４）・・−上部湯口部（４）、
（５）−耐熱性の蓋、（６）−鋳型保持器、（７）・−
・流動槽、（７１）・−流動槽本体、（７２）−・供給
管、（７３）・−通気口、（７４）−・分散板（７４）
、（７５）−・・耐熱レトルト、（７６）・〜加熱ヒー
タ、（７７）−・・断熱材、（７８）−・カバー、（７
９）・・・通気管、（８）・−ガス加熱器、（９）・・
−ポンプ、０ω−・・水封・減圧ポンプ、（１１）−・
・溶湯、（１２１−・−タンデイシュ、側−ノズル、ｏ
４−　ストッパ、Ａ−・加熱媒体用気体供給系、Ａ、Ａ
、−・−加熱媒体用気体供給系路、Ｖ＋ｖ２Ｖ３’−バ
ルブ、　Ｒ・−流動粒子。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 製品形状とほゞ相似形の消失性模型の外表面にセラミッ
   ク層を被覆したシェル鋳型を形成し、このシェル鋳型を
   乾燥、加熱して前記消失性模型を溶融流出させ、その後
   、前記シェル鋳型の湯口を密閉した後、該シェル鋳型を
   加熱媒体用気体により流動用粒子が流動する如く充填さ
   れた加熱流動槽内に設置し、所定時間焼成し、焼成終了
   後加熱流動槽内における流動用粒子の流動を停止させ、
   その後シェル鋳型に溶湯を鋳込むようにしたことを特徴
   とする精密鋳造法。