JPH0292433A - 精密鋳造用模型 - 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〕 本発明は精密鋳造品に適用される模型に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

普通の砂型鋳造法では３次元的に複雑形状の鋳物の製造
が困難であ夛、また寸法精度、表面あらさ等に限界があ
るために１厳しい寸法精度及び表面あらさ等が要求され
る製品には精密鋳造法（ロストワックス法）が適用され
ている。

ロストワンクス梢密鋳造法の一般的な製造法の概略は以
下のとおりである。まず、所定の形状の金型内にワック
スを射出成形し、固化した後に金型からワックス成形体
を取プ出して、このワックス模型の表面に耐火材を含ん
だスラリー及び耐火材粉末を付着させる（ディッピング
及びスタッフインク）。このディッピング及びスタッフ
インクを通常６〜１０回程度繰り返して、適当な厚さの
耐火材層（鋳型）を形成させ九後に１高温に加熱してワ
ックスを流出・除去し、鋳型を東に高温に加熱して焼結
した後に高温の鋳型内へ溶湯を鋳込んで精密鋳造鋳物を
製造する。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のｖ口く、ｆ＃密鋳造用の模型材として一般にワッ
クスを使用し、射出によシ所定形状の模型を製作してい
るが、大形鋳物の模型としては以下の理由で使用困難で
あり、ロストワックス法は比較的小形鋳物の製造に限ら
れている。

（１１ワックスは強度が小さく（曲は強度約ＳＯＱ　／
　ｃｙｎ勺、変形、折損の点で大形化が困難である。

（２）　　ワックスは冷却・固化時の収縮が大きく（収
縮率０．８〜１．５％）、表面に１引け１が発生し、高
寸法精度が確保できない。

（３）　　ワックスは熱膨張率が大きい（α−４５×１
ｏ　　／Ｃ）ために１ワックス溶解時にワックスが著し
く膨張し、鋳型の変形、破損が発生する。

また上記問題点を解決するために１大形精密鋳造用模型
材として尿素とポリビニルアルコールＣＰＶＡ）が一部
で使用されている。しかしこの方法では、模型の表面に
ピンホール、凹凸（湯じわ）等の欠陥が発生しやすく、
これを完全に防止することは困難である。ま走尿素及び
ＰＶＡとも水溶性であり、すなわち耐水性がないために
、セラミックシェル鋳型を製造する場合のスラリーに水
をバインダーとしているコロイダルシリカを使用できず
、一般にエチルシリケートスラリーが使用されている。

このエチルシリケートスラリーにはバインダーとしてエ
チルアルコールを用いているために１大形の精密鋳造用
模型を製造する上で、以下のような安全性及び作業性等
で問題がある。

１１１　　安全性上での問題点 エチルアルコールは引火性物質である。

（２）作業性上での問題点 エチルアルコールは揮発性物質であ）、時間と共にエチ
ルアルコールが蒸発し、スラリーの粘度が変化するため
に安定したセラミックシェルの製造が困難である。

本発明は上記技術水準に鑑み、従来技術におけるような
不具合のない精密鋳造用模型を提供しようとするもので
ある。

〔課題を解決する丸めの手段〕

本発明は尿素とポリアクリル酸ナトリウムの混合物を加
熱、溶融して型内へ注入、凝固させて得た凝固物の表面
に耐水性の樹脂を被覆してなることを特徴とする精密鋳
造用模型である。

すなわち、本発明は下記の点を新規とするものである。

（ＩＩ　　大形精密鋳造用の模型材として、常温強度が
大きく、かつ収縮及び熱膨張が小さいという特徴を有し
ている尿素を主体とし、これにポリアクリル酸ナトリウ
ムを添加して型内へ注入時の流動性を増大せしめ、前述
の模型表面に発生する湯じわ、ピンホールを防止する。

（２）シかし前述の如く尿素を主体とした模型材は水溶
性であるためにコロイダルシリカをバインダーとしたス
ラリーが使用できないので、尿素とポリアクリル酸ナト
リウムで作製した模型の表面に耐水性の物質をコーティ
ングすることにより、模型に耐水性を付与する。

〔作用〕

ポリアクリル酸ナトリウムは尿素に対して相溶性があシ
、尿素中にポリアクリル酸ナトリウムを添加すると尿素
の融点が低下するなめに流動性が向上し、ピンホール及
び湯じわの発生が軽減される。

また耐水性を有する樹脂を有機溶剤（トルエン）で溶解
し、これを尿素とポリアクリル酸ナトリウムの混合物製
の模型表面にコーティングするので、コーテイング後、
有機溶剤が蒸発して樹脂が固化し、耐水性層を形成して
尿素とコロイダルシリカスラリー中の水との直接接触を
妨げて模型に耐水性を付与する。

〔実施例〕

本発明の一実施態様の概略を以下に説明する。

尿素とポリアクリル酸ナトリウムを所定割合で配合し、
これを約１２０〜１４０Ｃの温度で溶融し、所定の形状
を有する金型キャビティ内に注入し凝固させる。ポリア
クリル酸ナトリウムの配合貴く模型の形状、大きさ、厚
さ等によっても異なるが、概略１０〜５０重量％が適切
である。すなわちポリアクリル酸ナトリウムの配合割合
が１０重ｔ％より少ないと流動性不良となり、湯じわや
ピンホールが発生しやすい。

またポリアクリル酸ナトリウムを５０ｉｉｄ％以上配合
すると、模型材としての強度が低下し、初期の目的を達
成しがたくなる。

尿素とポリアクリル酸ナトリウムからなる模型材が冷却
・固化した後に金型から取〕出して、この模型の表面に
トルエンで溶解したアクリル樹脂の液状混合物をコーテ
ィングする。コーティング方法は、 中　１はけ１による塗布 （２）　　浸せき（ディッピング） のどちらでも可能であり、本発明ではコーティング方法
は特に限定されるものではない。またトルエンとアクリ
ル樹脂の混合割合は、コーティングしやすい粘度及びコ
ーティング層の厚さ等によって決定されるべきであるが
、この実施例ではトルエンとアクリル樹脂を重量比で１
対１に混合したものを使用した。′はけ１で２回塗布し
た場合及び１回ディッピングした場合のコーティング層
の厚さは共に１０〜２０μｍ　であった。

耐水性については、＋００Ｘ１０ＱＸ２Ｑ１１ｍｌの寸
法の尿素の表面に２回塗布したもの及び同一の寸法の尿
素を１回ディッピングしたものを静水中に４８時間浸せ
きした結果、共に尿素の溶解及び模型の変形等は認めら
れなかった。

またコーテイング面へのコロイダルシリカスラリーの付
着性も良好であり、健全なセラミックシェル鋳型を製造
することができた。

なお、この実施例ではコーテイング材としてアクリル樹
脂についてのべたが、耐水性があり、かつセラミックシ
ェル成形時のスラリーの付着性が確保できれば必ずしも
アクリル樹脂に限定する必要はなく、たとえばメタクリ
ル−スチレン共重合体等でも支障ない。なおかつ、アク
リル樹脂を溶解する有機溶剤はトルエンに限らず、アク
リル樹脂を溶解し、かつ尿素と反応しない物質であれば
よく、トルエンの代替としてケトン、ニスエル、メチル
アルコール、ペンセン等があり、本発明では溶剤の穐類
及び溶剤と樹脂の配合割合は特に限定されるものではな
い。

上記方法にて作成した模型の表面にセラミックシェルを
形成するのは、従来の精密鋳造法と全く同様であるが、
セラミックシェル形成後の模型材の除去法としては以下
の２方法があり、いずれでも支障ない。

（１）表面の耐水性コーティング層の一部分を破壊して
水中に浸せきすることＫより、水溶性の尿素とポリアク
リル酸ナトリウムから成る模型材を水に溶出させる。

＋２１　７７Ｑ熱炉あるいはオートクレーブ中にて加熱
、溶融することにより溶出させる。

更に具体的な実施例として、第１表に示す条件にて蒸気
タービンの静翼を製造した結果、寸法精度等を満足する
精密鋳造品を製造することができた。

第　　１　　表 〔発明の効果〕 ポリアクリル酸ナトリウムは尿素に対して相溶性があシ
、尿素中にポリアクリル酸ナトリウムを添加すると尿素
の融点が低下するために流動性が向上し、ピンホール及
び湯じわの発生が軽減され、健全でかつ高強度、高寸法
′！ｔ１度を有する大形の精密鋳造用模型を製作できる
。またトルエン等を溶媒としたアクリル樹脂等の耐水性
を有する物質を尿素とポリアクリル酸ナトリウムからな
る模型材の表面にコーティングすることにより、模型表
面に耐水性層が形成され、この層がセラミックシェル形
成時のスラリー中の水との直接接触を妨ヴて、本来水溶
性である模型に耐水性を付与する。従って、この模型表
面にセラミックシェルを形成させるに際して、水をバイ
ンダーとしているコロイダルシリカスラリーを使用する
ことができ、セラミックシェル製造時の安全性、作業性
が大幅に改善される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 尿素とポリアクリル酸ナトリウムの混合物を加熱、溶融
   して型内へ注入、凝固させて得た凝固物の表面に耐水性
   の樹脂を被覆してなることを特徴とする精密鋳造用模型
   。