JPH0313248A

JPH0313248A - 自硬性複合鋳型

Info

Publication number: JPH0313248A
Application number: JP14877889A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiko So; 宗　光彦; Hidetake Gotou; 後藤　日出武; Yasuhiko Horiguchi; 堀口　保彦
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1989-06-12
Filing date: 1989-06-12
Publication date: 1991-01-22
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2817206B2

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、自硬性鋳型砂を用いた鋳型に関する。

（従来の技術）従来、鋳造のための鋳型として、自硬性鋳型が多用され
ているが、自硬性鋳型を形成するための粘結剤について
は、無機粘結剤と有機粘結剤とに関して、種々のものが
用いられている。有機粘結剤については、価格および作
業性の点から、フラン樹脂およびその硬化剤として有機
酸、特にキシレンスルホン酸等の酸硬化剤を用いたもの
が使府されている。フラン樹脂を用いた自硬性鋳型は、
鋳型砂の再生が容易であり、解枠も容易であるという利
点を有している。また、最近、自硬性鋳型として、酢酸
系エステルの硬化剤とアルカリ水溶性フェノール樹脂を
使用した鋳型が提案されている。

一方、鋳型砂としては、珪砂が主として使用されている
が、クロマイトサンド等の特殊砂も使用されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、フラン樹脂および有機酸等の酸硬化剤を
用いた自硬性鋳型には次のような問題がある。

■鋳型に注湯すると、窒素を含んだフラン樹脂から窒素
ガスが発生し、鋳造品にガス欠陥が発生する原因になる
。

■キシレンスルホン酸等の酸硬化剤は、硫黄原子を含む
ため、ステンレス鋼や耐熱鋼等の高温を要する溶湯を鋳
造する場合、鋳物表面に浸硫現象が起こって粒界に金属
サルファイドを形成し、粒界割れを生じて表面に亀甲割
れのある製品となるという問題があった。

また、前述したアルカリ水溶性フェノール樹脂造型法に
よると次のような問題がある。

■鋳型砂の再生時、砂粒の表面をコーティングしている
粘結剤を剥離するのが困難であり、砂粒相互のスクラビ
ング程度で粘結剤を除去し、再利用可能な砂粒を得るこ
とは困難である。また、砥石による砂粒表面の研磨によ
って鋳型砂の再生は可能であるが再生砂の歩留が悪（コ
ストアップになる。さらに砂を細粒化すると粘結剤の添
加量を増大しなければならないのでコストアップになる
。

■フェノール樹脂は水溶性であるため注湯熱によって鋳
型砂中で水分の蒸発や凝縮が発生する。

このため、鋳型のバラシ砂が多量の水分を含んでいるた
め、砂の搬送が困難となる。

■使用砂が珪砂の場合、注湯時の必要抗圧力を２５ｋｇ
／ｃｍ”に設定すると、フェノール樹脂の添加量は１，
２％必要となり、これはフラン樹脂の必要添加量０．４
％に比して過大になり、フラン樹脂と同等価格のフェノ
ール樹脂の添加量を増大しなければならず、大幅なコス
トアップになるという問題がある。

本発明は、肌砂に窩価なりロマイトサンドアルカリ水溶
性フェノール型を用い、裏砂に珪砂フラン型を用いた２
層構造鋳型を提供することで、前述した問題点を解決す
るものである。

（課題を解決するための手段）前記問題点を解決するための本発明の第１の発・明の自
硬性複合鋳型は、主型および中子のそれぞれの肌砂とし
てクロマイトサンドに水溶性フェノール樹脂および硬化
剤を添加してなる鋳型砂を用い、裏砂として珪砂にフラ
ン樹脂および酸硬化剤を添加してなる鋳型砂を用いたこ
とを特徴とする。

本発明の第２の発明の自硬性複合鋳型は、主型および中
子からなり、主型の肌砂としてクロマイトサンドに水溶
性フェノール樹脂および硬化剤を添加してなる鋳型砂を
用い、主型の真砂として珪砂にフラン樹脂および酸硬化
剤を添加してなる鋳型砂を用い、中子として ■クロマイトサンド、フェノール樹脂鋳型、■シェルモ
ールド、 ■珪砂ジルコンシェル、の一種以上を用いたごとを特徴とする。

本発明の第３の発明の自硬性複合鋳型は、主型の肌砂と
してクロマイトサンドに水溶性フェノール樹脂および硬
化剤を添加してなる鋳型砂を用い、主型の裏砂として珪
砂にフラン樹脂および酸硬化剤を添加してなる鋳型砂を
用いたことを特徴とする。

肌砂用の砂としてクロマイトサンドを使用したのは、フ
ラン樹脂が酸性を呈しフェノール樹脂がアルカリ性を呈
するので、フラン樹脂とフェノール樹脂が混り合うと硬
化不十分な部分が生じ、鋳型砂を再生使用することがで
きない、しかし、クロマイトサンドは一度使用した鋳型
砂を磁気分離装置によって分離できるので、再使用の際
フラン樹脂を使用した珪砂にフェノール樹脂のコーティ
ングされるクロマイトサンドが混入することを回避する
ことができるからである。

なお、水溶性フェノール樹脂を使用した砂とフラン樹脂
を使用した砂とを完全に分離することは必要でないが、
フラン樹脂を使用した砂に水溶性フェノール樹脂を使用
した砂が２０重量％以下に混入している程度であれば、
砂の抗圧力を２５ｋｇ／ｃｍ”にすることができる、ま
た、水溶性フェノール樹脂はに等を含んだアルカリ水溶
性フェノール樹脂が好ましい。

さらに、中子としてのクロマイトサンド水溶性フェノー
ル樹脂鋳型は硬化剤により硬化された中子でもよいし、
ギ酸メチルガス等の硬化ガスにより硬化された中子でも
よい。また中子としてのシェルモールドとしては、珪砂
シェルモールド、珪砂とジルコンサンドの混合シェルモ
ールド、ムライトサンドシェルモールドが好ましい。

（実施例）前述した第１の発明を適用した鋳型の実施例としては、
第１図に示すような主型と中子から成る鋳型がある。

第１図において、１は金枠、２は鋳物空洞部、３は押湯
、４は押湯保温スリーブ、５は湯口、６は湯口スリーブ
（陶管）、７は堰、８は主型、９は中子、１０は肌砂、
１１は裏砂を示している。

第２図は本発明の第２の発明を適用した鋳型の実施例を
示す。主型に肌砂と裏砂を用い、中子は肌砂からなり裏
砂を用いない。

第３図は本発明の第３の発明を適用した鋳型の実施例を
示す。中子は無く、主型に肌砂と裏砂を用いている。な
お、第２図および第３図において、第１図と実質的に同
一の構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する
。

前述した第１図〜第３図に示す鋳型に用いるー裏砂につ
いては、珪砂の粒度指数（ＡＦＳ　　Ｇ。

Ｓ、Ｎｏ、）が５０以下の砂を用いる。この値は小さい
ほど砂の粒度が粗くなる。これは、珪砂の粒度を粗（す
ると、粘結剤の量が少なくてすむことからフラン樹脂の
添加量が低減されコストダウンが図れるためである。真
砂に添加するフラン樹脂中間量を４．５％以下にするの
が望ましい。

裏砂に用いる珪砂に対してフラン樹脂を０．４〜１．５
重量％、およびフラン樹脂に対して酸（キシレンスルホ
ン酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸あるいはリン
酸）を２０〜８０重量％添加し、鋳型の抗圧力を１５ｋ
ｇ／ａｍ”以上にするのがよい。

肌砂に用いるクロマイトサンドについては、粒度指数（
ＡＦＳ　　Ｇ、Ｓ、Ｎｏ）が３５以上７５以下の砂を用
いるのが望ましい、これは、その粒度指数を３５未満と
すると鋳物の砂粒空間が過大となりペネトレーション（
焼肴）欠陥が発生しやすいからである。７５を越えると
、砂の比表面積が増大することによって粘結剤の添加量
が増大し、コストアップとなるからである。

肌砂の抗圧力は、金枠または中子型に肌砂を入れ２４時
間放置後に２５ｋｇ／ｃｍ”以上にするのが望ましい、
２５ｋｇ／ｃｍ”未満とすると強度不足となって注湯圧
に負けてスフワレが発生し、砂かみ欠陥の発生原因とな
るからである。

肌砂の抗圧力を確保するためアルカリ水溶性フェノール
樹脂をクロマイトサンドに対して０．７〜１．７重量％
加える。アルカリ水溶性フェノール樹脂が０．７重量％
未満では鋳型強度が不足し、型こわれの危険があり、１
，７重量％を超えると鋳型強度が過大となり、型拘束に
よる製品割れの発生がある。さらに硬化剤としてフェノ
ール樹脂に対してエステル（γ−ブチロラクトン、プロ
ピオラクトン、カプロラクトン、トリアセチレン、ギ酸
メチル等）を２０〜４５重量％添加し、鋳型の強度発現
を図る。

主型には金枠、木枠等の枠体を用いてもよいし、用いな
くてもよい。枠体を取付けた場合、運搬性および強度が
高められる。

前記鋳型の湯口、湯道あるいは堰として、シャモツト質
、高ＡＡ２０ｓ質、ジルコン質等のレンガからなる陶管
を用いてもよい、湯口、湯道あるいは堰には、クロマイ
トサンドにアルカリ水溶性フェノール樹脂と硬化剤を添
加した鋳型砂を用いてもよい。

押湯部に断熱用または発熱または断発熱スリーブを用い
ることにより歩留改善を図ることができる。

また、焼肴防止と鋳肌改善の目的で塗型剤を塗布した鋳
型にしてもよい、塗型の骨材は３５０メッシェバスを７
５％以上としたものを用いる。これによって鋳型の空隙
を減少させる。塗型は、ジルコンフラワーを骨材として
アルコールあるいは水を溶剤としたもの、マグネシアフ
ラワーを骨材としてアルコールを溶剤としたものあるい
はＭｇ０−Ａ２□０１スピネルフラワーまたはムライト
フラワーを骨材とし、アルコールを溶剤としたものを用
いるのがよい。

前述した鋳型の肌砂と裏砂の剥離を防止するために、第
４図または第５図に示すようなつなぎを設けた鋳型にす
ることも可能である。第４図に示す鋳型２０では、肌砂
１０と裏砂１１の間に凹凸部１０ａを設けて肌砂と裏砂
の剥離を防止している。第５図に示す鋳型３０では、肌
砂１０と裏砂１１の間に例えば軟鋼からなる鼓形状の板
金構造体３２あるいは湾曲鉄ｌＬｇ３４．３５あるいは
凹凸のあるバイブ３６をつなぎとして用いてもよい。

裏砂の部分においては、強度上問題のない部分で砂抜き
をすることも可能であり、フランブロックサンドを投入
してもよいし、板金製の砂盗み治具を投入してもよいし
、空缶等も投入してもよい。

これによって裏砂部分のコストダウンが図れる。

肌砂のクロマイトサンドの厚みは３０ｍｍ以上にするの
がよい。これは裏砂に用いるフラン樹脂を添加した珪砂
の熱分解ガスによる悪影響を完全に防止するためである
。鋳造品の製品肉厚が薄くかつ形状も簡単な場合、塗型
なしで高品質の鋳物を得ることができる。

この鋳型に鋳込み可能な材料は、普通鋳鉄、ダクタイル
鋳鉄、高Ｃｒ鋳鉄等の鋳鉄、普通鋼、低合金鋼、ステン
レス鋼、耐熱鋼、高Ｍｎ鋼、工具鋼、耐摩耗鋼等の鋳鋼
、ＡＩ２合金、Ｃｕ合金、ＣＯ基合金、Ｎｉ基合金など
を適用することができる。これらのうち、特に、ステン
レス鋼、耐熱鋼、Ｎｉ基合金等のＮｉ含有鋼とダクタイ
ル鋳鉄に用いると、浸硫現象が阻止されるので効果的で
ある。

鋳込温度は通常の鋳込温度よりも３０〜５０℃上昇させ
るのがよい。これは、肌砂に珪砂よりも冷却速度の速い
クロマイトサンドを使用するため湯じわ欠陥の発生を防
止するためである。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の自硬性複合鋳型によれば
、フラン樹脂中のＮが鋳造品表面に作用するのが回避さ
れ、これによってガス欠陥が防止されるとともに、硬化
剤中のＳによる鋳造品の割れ欠陥の発生が確実に防止さ
れる。

また、鋳型砂の再生に際しては、磁気分離装置によって
フェノール樹脂を使用したクロマイトサンドが簡単に分
離できるので、酸性のフラン樹脂を使用した珪砂にアル
カリ性のフェノール樹脂がコーティングされたクロマイ
トサンドが過度に混入することはなく、再生される珪砂
の品質を確保することができる。

さらに、肌砂のみにフェノール樹脂を採用するので、粘
結剤中の水分はほぼ全量蒸発し、水分付着によるバラシ
砂の搬送が容易になり、砂の回収が容易に行なえる。

なる鋳型の断面図、第２図は本発明の他の実施例の主型
および中子からなる鋳型を表わす断面図、第３図は主型
からなる鋳型の断面図、第４図は肌砂と裏砂の間につな
ぎを設けたｉ＃型を表わす断面図、第５図は肌砂と裏砂
の間につなぎを設けた他の鋳型を表わす断面図である。

８　・・・主型、９　・・・中子、１０　・・・肌砂、１１　・・・裏砂。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）主型および中子のそれぞれの肌砂としてクロマイ
トサンドに水溶性フェノール樹脂および硬化剤を添加し
てなる鋳型砂を用い、裏砂として珪砂にフラン樹脂およ
び酸硬化剤を添加してなる鋳型砂を用いたことを特徴と
する自硬性複合鋳型。
（２）主型および中子からなり、主型の肌砂としてクロ
マイトサンドに水溶性フェノール樹脂および硬化剤を添
加してなる鋳型砂を用い、主型の裏砂として珪砂にフラ
ン樹脂および酸硬化剤を添加してなる鋳型砂を用い、中
子として ■クロマイトサンド、フェノール樹脂鋳型、■シェルモ
ールド、の一種以上を用いたことを特徴とする自硬性複合鋳型。
（３）主型の肌砂としてクロマイトサンドに水溶性フェ
ノール樹脂および酸硬化剤を添加してなる鋳型砂を用い
、主型の裏砂として珪砂にフラン樹脂および酸硬化剤を
添加してなる鋳型砂を用いたことを特徴とする自硬性複
合鋳型。