JPH02147146A - シェル砂コート消失模型鋳造法 - 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、消失模型鋳造法、特にシェル砂コートを利用
した消失模型鋳造法に関する。

（従来の技術） 消失模型鋳造法は、発泡ポリスチレン等の消失模型を砂
中に埋没し、その模型内に溶融金属を注入することによ
り模型を溶融金属の熱で消失させ、残った空間を溶融金
属で置換させながら鋳造を行う方法である。

このような消失模型鋳造法は鋳造技術の革新的方法とし
てすでに実用化されているが、さらに広く量産化に適用
するにはなお多くの難しい開発上の問題を泡えている。

それらの中でも最も難しいとされているのが、消失模型
に対する塗型、すなわちコーティング技術である。

一般に消失模型鋳造法では、ポリスチレン製の消失模型
を乾燥したばら砂に埋没させた状態において溶湯を注入
する。その場合ポリスチレン模型は溶湯の高温により気
化して消失し、それによって生じた空隙を溶湯が置換し
て鋳物ができるのである。しかし、このような方法の欠
点としてばら砂自身は全く粘結性をもたないから、模型
を砂中に設置する際砂圧に押されて模型が変形したり、
ややもすれば鋳造時に型くずれが起き易く、また砂食い
ゃ肌荒れを生じる。したがって、鋳肌を安定させるため
には、ポリスチレン模型の表面に予めセラミックコーテ
ィングを施しておくことが是非必要とされている。

かかるセラミ７クコーテイング用の塗型剤としては種々
さまざまな成分および組成の材料が使用されているが、
それらはいずれも粘結剤を含む水または溶剤溶液にフィ
ラー材として耐火物の粉末を懸濁させたスラリーである
。その場合の耐火物は通常１００〜２００メツシユのシ
Ｕ力、ジルコン、アルミナなどの微細なセラミック粉末
である。そして、塗型はそのようなスラリーに模型を浸
漬するか、模型にそのようなスラリーをスプレーするか
して行われている。塗型の被覆層、つまりコートの厚さ
はスラリーの濃度を調節するか、スラリー塗布後粗い砂
をサンディングする方法がとられている。

ところで、このような従来の消失模型鋳造法における塗
型は、−見してロストワックス法のインベストメントと
類似しているが、両者の間には要求される性質において
大差がある。そのような差異は同じセラミックコートで
も、ロストワックスの場合には鋳造に先立ってワックス
模型を完全に除去する。したがって、コート自身は、セ
ラミックシェルとしてワックス除去に耐えるに十分な機
械的強さをもつことが必要である。そのかわり、鋳造時
に発生するガス量はほとんどないから、シェルの通気度
は低くても差し支えない。

これに対し消失模型鋳造法においては、消失模型に直接
注湯するから、その際に大量のガスが気化発生する。し
たがって、そのようなガスを逃すためにコートは通気性
のよいことが必要である。

このように、消失模型の塗型には何よりも通気性のよい
ことが求められるが、同時にハンドリングに耐える常温
強さとともに鋳造時の熱衝撃に耐える耐火性も必要とさ
れる。たとえば、塗型の厚みを薄くすれば通気性はよく
なるが、それでは強度不足が生じる。かといってあまり
厚くすると、通気性が十分でなくなる。そのような相反
する条件をともに満たす必要があるため、従来の消失模
型鋳造法にあっては最適な塗型剤がいまだ見つからずそ
の解決が求められているのである。

（発明が解決しようとする課題） ここに、本発明の目的は、従来の消失模型鋳造法におけ
る塗型に代わるものとして、常温において強（、高温に
おいても熱衝撃に耐え、しかも優れた通気性をもつコー
トを形成できる、レジンコーテツドサンドを利用した全
（新しい消失模型鋳造法を提供することである。

（課題を解決するための手段） ここに、本発明は、消失模型に接着剤を塗布し、次いで
該消失模型に予め熱硬化性樹脂を被覆したレジン・コー
テッドサンドをふりかけて消失模型を被覆するシェルを
構成し、乾燥したシェルで覆われた消失模型を砂中に埋
没して鋳造することを特徴とするシェル砂コート消失模
型鋳造法である。

使用する接着剤はさく酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコ
ールなど常温では強い接着性をもつが、２００〜３００
℃に加熱すると容易に熱分解して消失する性質をもつ樹
脂の溶液またはコロイド液である。またレジンコーテツ
ドサンドは一般に広く使用されているフェノール樹脂の
被覆砂である。

乾燥したシェルは接着剤の作用で十分な常温強さを有す
るが、注湯に際しての熱の作用によって、先ずさく酸ビ
ニルなどの接着剤が消失する。同時に、レジンコーテツ
ドサンドの樹脂が硬化してシェルモールドを形成し、こ
の硬化シェルモールドがすぐれた耐熱衝撃性および通気
性を示すのである。

このように、本発明によれば、接着剤の塗布によってレ
ジンコーテツドサンドは消失模型表面に保持され、これ
は通常放置するだけで十分に自己保持性を示すまで乾燥
するため取扱いが容易となるばかりでなく、抛業の連続
化も可能となるなどその利益は大きい、しかもその接着
剤は比較的低い温度で消失して耐熱性の高いフェノール
樹脂によるシェルに置換する。また接着剤はセラミック
などのフィラーを全く含まない、したがって、従来のセ
ラミックスラリ−による塗型のように被膜の通気性を害
せず、シェルの通気性が非常によいのが特徴である。

（作用） 次いで、本発明にかかる消失模型鋳造法についてその具
体的態様をさらに説明する。

まず、消失模型を用意するが、これは従来のものであっ
て１本発明においては何ら制限ない。例えばポリスチレ
ンを材料として目的形状の模型を製作すればよい。

用意された模型には被覆を施すが、本発明の場合、従来
のようにコーテイング材としてセラミックスラリ−を使
用する代わりに、セラミック粉末を含まない接着剤の溶
液またはエマルジョンを最初に消失模型に塗布する。接
着剤としては、例えばさく酸ビニル系のエマルジョンが
挙げられる。

要するに、レジン・コーテッドサンドの硬化反応を害す
ることなくそれに対する接着作用を有するものであれば
、特定のものに制限されないのである。

このようにして接着剤が塗布された模型には、レジン・
コーテッドサンド、すなわち、フェノール樹脂のような
耐熱性のすぐれた熱硬化性樹脂を被覆したレジン・コー
テッドサンドをふりかけるのである。いわゆるサンデン
グを行うのである。

このようにしてサンデングして得た模型上のシェルは放
置すれば容易に乾燥する。もし、より厚く強いシェルと
したい場合には、暫時放置して半乾燥したシェル上に再
び接着剤を塗布し、サンデングを繰り返せばよい、ただ
し、そのようにして造られたシェルの常温における強さ
は一層でも十分に大きいから、サンデングを繰り返えす
必要は通常は余りない。

このようにして乾燥シェルで覆われた消失模型は、次い
で、乾燥されたばら砂の中に埋没され、適宜設けられた
湯口から溶湯が注入されるのである。注湯に際してはポ
リスチレンの消失と同時に熱硬化性樹脂の硬化によるシ
ェルモールド形成が行われる。

本発明にかかる方法によれば、上述のようにして得られ
たシェルモールドは、常温における強度が大きい、しか
し、一般にさく酸ビニルのような熱可塑性樹脂は高温強
度がなく、約２００℃以上に加熱されると急速に結合力
を失うばかりでなく、樹脂自身が熱分解して失われる。

したがって、消失模型鋳造時に発生ずる高熱にあえば、
さく酸ビニルは瞬時にして消失する。しかし、このよう
な高熱の気化ガスは同時に熱硬化性であるフェノール樹
脂の硬化反応を促進するから、硬化したシェルモールド
形成により模型の形状はそのまま保持されるのである。

このようにして硬化・形成されたシェルモールドの高温
における性質は、良く知られたシェルモールドのそれに
同じである。すなわち、高温における熱衝撃に対して優
れた性質を示すばかりでなく、在来の消失模型に施され
たセラミックコートに比較して格段に優れた通気性をも
っている。したがって、鋳造時にコートの通気性が悪い
ために起こる鋳造欠陥は無くなる。この場合、鋳型の通
気性はコートよりもむしろバンクアンプする砂の粒度、
充填密度あるいは押さえによって適当に変えられる利点
がある。

次に、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する
。

実施例 発泡ポリスチレン製の消失模型を製作し、これに湯口、
湯道、押湯などを取り付は組み立てた。

接着剤はさく酸ビニルを２０％含むエマルジョン液を用
いた。一方、６号けい砂に重量比３％のフェノール樹脂
をコートしたレジンコーテツドサンドを用意した。

コーティングの工程はまずエマルジョン液に模型を浸消
し、余分の液を振り切ってから模型の表面にサンデング
した。サンディングは慣用の流動層を用いて行った。

コーティングの済んだ模型は室温において約１時間放置
して乾燥した後に、鋳枠内にセントし、ばら砂中に埋没
させた。

このようにして用意した鋳型消失模型鋳型に鋳鉄を注湯
したが、鋳造は極めて順調に行われた。

得られた鋳物には砂食いなどの鋳造欠陥がなく、とくに
鋳肌がよかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 消失模型に接着剤を塗布し、次いで該消失模型に予め熱
   硬化性樹脂を被覆したレジン・コーテッドサンドをふり
   かけて消失模型を被覆するシェルを構成し、乾燥したシ
   ェルで覆われた消失模型を砂中に埋没して鋳造すること
   を特徴とするシェル砂コート消失模型鋳造法。