JPH02187236A

JPH02187236A - 石膏インベストメント鋳造方法

Info

Publication number: JPH02187236A
Application number: JP819389A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Nakada; 守中田; Toshio Suzuki; 敏夫鈴木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1989-01-17
Publication date: 1990-07-23

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］本発明は機械的性質が優れていると共に、引は巣欠陥が
ない鋳物を鋳造することができる石膏インベストメント
鋳造方法に関する。

「従来の技術」インベストメント鋳造法の１種であるプラスターモール
ド法は、石膏を鋳型材として使用する鋳造方法であり、
このプラスターモールド法は代表的な精密鋳造法として
知られている。また、このプラスターモールド法は鋳肌
及び寸法精度が優れており、セラミックシェルモールド
法に比して設備コストが低く、産業機械等の製造に広く
利用されている。

第３図（ａ）乃至（ｆ）はこのプラスターモールド法に
よる鋳造方法を工程順に示す模式図である。先ず、第３
図（ａ）に示すように、ろうを注入してろう模型の部品
２１を製作する。次いで、第３図（ｂ）に示すように、
ろう部品２１からろう模型２０を組み立てる。その後、
第３図（Ｃ）に示すように、ろう模型２０の周りに石膏
２２を流し込み、第３図（ｄ）に示すように、この石膏
２２を乾燥して固化させる。次いで、第３図（ｅ）に示
すように、約７００°Ｃの温度に加熱してろう模型２０
を溶解して除去する（脱ろう処理）と共に、石膏２２を
焼成して石膏鋳型２３を製造する。

そして、第３図（ｆ）に示すように、石膏鋳型２３内に
金属溶湯を注入して凝固させる。次いで、石膏鋳型２３
を破壊して鋳物製品を取り出す。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、この石膏鋳型を使用する従来のインベス
トメント鋳造方法においては、石膏の熱伝導率が低く、
凝固速度が小さいため、製品の機械的性質が劣るという
難点がある。特に、厚肉部を有する製品を鋳造する場合
には、溶湯の冷却速度が小さいために、引は巣等の内部
欠陥が発生し、機械的性質が著しく低下する。

なお、鋳物の冷却速度を大きくしたい場合には、セラミ
ックシェルモールド法においては、通常、空気を鋳型背
面に吹き付ける等の方法により鋳型背面から冷却する方
法等が採用されるが、プラスターモールド法においては
、砂つき部が多いと共に、石膏自体の保温性が良いため
に、空気の吹き付けによる冷却が困難である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
機械的性質が優れていると共に、引は巣等の欠陥の発生
が抑制された鋳物を製造することができる石膏インベス
トメント鋳造方法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］本発明に係る石膏インベストメント鋳造方法は、ろう型
を製作する工程と、前記ろう型の所定部に冷し金形状の
型材を当てた状態で前記ろう型及び型材の周囲に石膏を
流し込み石膏を固化させる工程と、前記型材を収り外し
た状態で脱ろう処理した後前記石膏を焼成して石膏鋳型
を得る工程と、前記石膏鋳型における前記型材を取り外
して形成された凹所に冷し金を嵌合した後前記石膏鋳型
に溶湯を注入する工程とを有することを特徴とする。

また、型材の素材が脱ろう処理及び焼成処理により除去
される場合には、前記型材を取り外す工程を省略しても
良い。

［作用］本発明においては、製品形状のろう型の所定部に冷し７
金形状の型材を当てた状態で石膏を流し込むことにより
、ろう型の凹所と型材の凹所との双方を含む石膏キャビ
ティ形状を得る。そして、型材が金属又は合金製の場合
は、型材を抜き取った後、また、型材が可溶性樹脂の場
合はそのまま、脱ろう及び焼成処理する。この処理によ
り可溶性樹脂製型材は溶解除去される。その後、得られ
た石膏鋳型における前記型材が存在していた凹所内に冷
し金を嵌め込み、前記製品形状部分の凹所内に溶湯を注
入する。これにより、注入された溶湯は製品形状の所定
部にて前記冷し金と接触して冷却され、他の石膏と接触
する部分よりも速い冷却速度で凝固する。従って、鋳物
製品の所定部の機械的性質が向上すると共に、この冷し
金を製品の厚内部に相当する部分が凝固する位置に配置
しておけば、この厚内部における引は巣欠陥を防止する
ことができる。

［実施例］次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して具
体的に説明する。

第１図＜ａ＞乃至（ｄ）は本発明の実施例方法を工程順
に示す模式図である。先ず、第２１図＜ａ）に示すよう
に、製品部１ａと湯道部１ｂとからなるろう型１を従来
同様の方法で製作する。

次いで、第１図（ｂ）に示すように、例えば、Ｉ＃、製
の枠部材２内にろう型１をその底部を上方に向けて装入
する。そして、ろう型１の製品部１ａの冷却速度を速め
るべき部分、図示例の場合は製品部１ａの厚肉部に、後
述する冷し金７と略々同一形状の型材３を裁置する。

冷し金７は、第２図に示すように、中央部に凸部を有す
る形状をなし、この中央凸部の面７ａが製品に接触する
面であり、中央凸部を挾む部分の面７ｂが冷し金の位置
決め面となる。型材３はこの冷し金７と相似の形状を有
し、石膏の熱収縮に見会った分だけ冷し金７よりも大き
い、この型材３はアルミニウム（／Ｍｌ）等の金属又は
合金で成形してもよいし、又は可溶性樹脂で成形しても
よい。

そして、型材３及びろう型１と枠部材２との間の空間に
石膏４を流し込み、これを乾燥させて固化させる。

次いで、型材３が金属又は合金製の場合は、型材３を石
膏４から抜き取る。一方、型材３が可溶性樹脂製の場合
は型材３をそのままにしておく。

その後、第１図（Ｃ）に示すように、全体を約７００℃
の温度に加熱してろう型１を気化除去すると共に、石膏
４を焼成して石膏鋳型５を作製する。この脱ろう及び焼
成処理により石膏４が焼成されると共に、ろう型１が占
めていた部分に製品形状に整合する形状の凹所６ｂと、
湯道６Ｃとが形成される。また、型材３が可溶性樹脂で
成形されている場合は、前記脱ろう及び焼成処理により
型材３が溶解除去される。従って、型材３が金属又は合
金製である場合も、また可溶性樹脂製である場合も、い
ずれの場合も脱ろう及び焼成処理後には、型材３が占め
ていた部分に冷し金７に整合する形状の凹所６ａが形成
される。この凹所６ａは冷し金７と略々同寸法を有し、
石膏４の熱収縮の分、型材３よりも大きさが若干小さい
、なお、型材３における冷し金７の面７ｂに相当する面
は型材３を所定位置に保持しておく面となる。上述の脱
ろう及び焼成処理により、製品形状に整合する凹所６ｂ
及び冷し金形状に整合する凹所６ａ並びに湯道６Ｃを有
する石膏鋳型５が得られる。

次に、第１図（ｄ）に示すように、この石膏鋳型５を上
下を逆にして載置し、石膏鋳型５の底部の凹所６ａに金
属又は合金製の冷し金７を嵌め込む。この場合に、冷し
金７は予め約１００℃に加熱して、水分を蒸発除去して
おく。また、石膏鋳造５のガス抜きとしてガラスショッ
トを行ってもよい、その後、焼成後の石膏鋳型５が所定
の温度迄降温した後、湯３！ｉ６Ｃを介して溶湯を凹所
６ｂに注入する。溶湯は石膏及び冷し金７に接触して冷
却され、凹所６ｂの形状に倣って凝固する。この場合に
、製品厚肉部に相当する部分には冷し金７が配置されて
いて、溶湯はこの厚肉部にて他の部分よりも速い冷却速
度で冷却される。従って、鋳物製品の厚肉部に引は巣欠
陥が発生することが防止される。また、冷却速度が速い
のでこの部分の機械的性質は向上する。

その後、石膏鋳型５を破壊して鋳物製品を取り出す。な
お、冷し金７による冷却が十分でない場合は、冷し金７
の背面に空気を吹き付ける等の方法により、冷し金７を
強制冷却すればよい。

本実施例は、溶湯の注入直前に冷し金７を石膏鋳型５に
設置する。このため、石膏４の注入時には、冷し金７を
設置すべき部分に型材３を配置しておき、この型材３が
冷し金７と同様に金属又は合金製である場合は、石膏４
が乾燥されて固化し、冷し金７を嵌め込むべき凹所６ａ
が形成された後、脱ろう及び焼成処理前に型材３を取り
除いてしまう。

以下、その理由について説明する。ろう型１の脱ろう及
び石膏４の焼成のためには、ろうを完全に焼失させると
共に、鋳型強度を得る必要上、これらを約７００°Ｃの
高温に加熱する。このため、脱ろう及び焼成処理時に、
型材３を設置したままであると、型材３の表面が酸化し
、この型材３を冷し金７として溶湯を注入すると、鋳物
製品内に酸化膜が混入してしまう。また、金属又は合金
製の型材３の熱膨張が石膏よりも大きいため、鋳型５に
割れが発生することもある。

一方、型材３を実質的に酸化させず、また鋳型５に割れ
を生じさせない程度の比較的低い温度で脱ろう及び焼成
処理すると、ろうが残留したり、所望の鋳型強度が得ら
れず、後工程の溶湯注入時に鋳型５が割れて湯もれが発
生したりする。

このため、型材３を取り除いた後に、約７００°Ｃの高
温で脱ろう及び焼成処理する。そして、冷し金７を鋳造
直前に鋳型５に設置する。鋳造時には溶湯を凹所６ｂ内
に充填するのに十分な温度に鋳型５を加熱すれば足り、
約７００℃の高温に加熱する必要がないので、鋳造直前
に冷し金７を鋳型５に設置することにより、冷し金７の
酸化及び鋳型５の割れを回避しつつ、冷し金７による溶
湯の冷却速度の上昇効果を得ることができる。この冷却
速度の上昇により、鋳物製品の強度が向上すると共に、
引は巣等の欠陥の発生を防止できる。

なお、型材３として金属又は合金製のものを使用した場
合は、繰返し使用することができる。−方、型材３とし
て可溶性樹脂で成形したものを使用した場合は、繰返し
使用できないが、脱ろう及び焼成前に型材３を取り除く
工程が必要でなくなる。前述の如く、脱ろう及び焼成処
理により、可溶性樹脂製型材３もろう型１と同様に加熱
除去されるからである。

次に、冷し金７を使用した本実施例の鋳造方法と、冷し
金を使用しない従来方法とにより鋳物製品を精密鋳造し
た結果について説明する。

第１表八３５６　Ａ　、Ｒ合金（Ａｆｆｌ−７重量％５ｔ−０
３重量％Ｍｇ）のロストワックス製品で強度規格り月４
１１−Ａ−２１１８０Ｄのクラス１０（引張強さ２６．
７ｋｇｆ／　ｍｒｄ、耐力１９　、８　ｋｇｆ／ｗＡ、
伸び５％）と極めて厳しい条件の鋳物製品を製造した。

その結県、得られた鋳物の特性を第１表に示す。

この第１表に示すように、従来方法の場合は、石膏の熱
伝導率が低く、冷却速度が低いため、鋳物製品の結晶粒
が粗大化し、強度が低い。また、Ｘ線によるガスポロシ
ティの検査においても欠陥が多く認められた。一方、冷
し金を使用した実施例の場合は、冷し金により溶湯の冷
却が促進されて溶湯が指向性凝固したため、Ｘ線検査に
よるガスポロシティも認められず、また強度も優れてい
た。

［発明の効果］本発明によれば、石膏の焼成後、溶湯の注入前に冷し金
を石膏鋳型に設置するから、内部欠陥が少なく高品買で
あると共に、高強度の鋳物を製造することができる。こ
のため、石膏鋳型を使用した精密鋳造方法の適用分野が
拡大される等、本発明は極めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の実施例方法を工程順
に示す模式図、第２図は冷し金を示す斜視図、第３図（
ａ）乃至（ｆ）は従来方法を工程順に示す模式図である
。１．２０．ろう型、３；型材、４．２２；石膏５．２３
；石膏鋳型、、６ａ、６ｂ；凹所、６Ｃ：湯道、７；冷
し２金（ａ）（ｂ）弔図（Ｃ）（ｄ）第図第図（１）（ｄ）第図（２）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ろう型を製作する工程と、前記ろう型の所定部に
冷し金形状の型材を当てた状態で前記ろう型及び型材の
周囲に石膏を流し込み石膏を固化させる工程と、前記型
材を取り外した状態で脱ろう処理した後前記石膏を焼成
して石膏鋳型を得る工程と、前記石膏鋳型における前記
型材を取り外して形成された凹所に冷し金を嵌合した後
前記石膏鋳型に溶湯を注入する工程とを有することを特
徴とする石膏インベストメント鋳造方法。
（２）ろう型を製作する工程と、前記ろう型の所定部に
冷し金形状の型材を当てた状態で前記ろう型及び型材の
周囲に石膏を流し込み石膏を固化させる工程と、前記ろ
う型及び型材を加熱して除去すると共に前記石膏を焼成
して石膏鋳型を得る工程と、前記石膏鋳型における前記
型材が除去されて形成された凹所に冷し金を嵌合した後
、前記石膏鋳型に溶湯を注入する工程とを有することを
特徴とする石膏インベストメント鋳造方法。