JPH03215004A - 鋳込成形法 - 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、セラミックスなどの成形に用いる鋳込成形法
に関するものである。

［従来の技術］ 「セラミックエンジニアリング」６５頁（発行元技報堂
出版）には、鋳込成形法として、原料の粉体を水等の分
散媒に分散させて調整したスラリーを、石コウ等の多孔
質の鋳込型（注入し、鋳込型の吸水作用を利用してその
型面に前記粉体を着肉させ成形体を得た後、排泥する泥
漿鋳込が開示されている。また特開昭５７−２５９０５
号公開公報には、多孔質の鋳込型に排泥パイプを挿入し
、石コウ等の型内の余剰泥漿を特定速度で吸引排出する
ことにより、−均一厚みの鋳込成形品を皺や垂れ模様の
発生なしに得る泥漿鋳込成形法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように多孔質の鋳込型に注入されたスラリーを、
鋳込型の吸水作用により粒子濃度を高めて保形する泥漿
鋳込は、肉薄で粉体の着肉量が均一となった成形体の作
製に適している。しかしこの泥漿鋳込では同一鋳込型に
よって肉薄部分と肉厚部分とをもつ肉厚の異なる成形体
を得ることが困雌であった。

本発明は上記従来の問題点を解決した鋳込成形法を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の鋳込成形法は、壁部が多孔質である鋳込型と、
この鋳込型内の定位置に配置された中子との間の鋳込空
間にスラリーを注入し多孔質の前記壁部に前記スラリー
を構成する液体を吸収させ、前記壁部に前記スラリーを
構成する粉体を着肉させる鋳込成形法において、前記中
子は、外部開口と前記鋳込空間に開口する複数の内部開
口とをもつスラリー注入路をもち、少なくとも一部のス
ラリーを該注入路を通して該鋳込型内に注入して鋳込成
形体を得ることを特徴とするものである。

鋳込型は、スラリーを構成する液体を吸収するとともに
粉体を着肉することのできる多孔質の壁部をもつ。多孔
質の鋳込型は石膏で代表されるセラミックス多孔質体、
有機石青等の有機質多孔質体、焼結体、繊維体で形成す
ることができる。鋳込型は、縦割り可能で壁部の内周面
に成形体の外周形状と同じ形状の型面を形成した有底の
一組の分割型で構成できる。この一組の分割型は、合せ
面の一部に鋳込型の表面に開口するスラリー補助注入路
をもつものを使用できる。

中子は成形しようとする鋳込成形体の内面を形成すると
ともに鋳込型の鋳込空間にスラリーを供給する役割をも
つ。この中子は、鋳込型の表面に表出する外部開口と鋳
込空間に開口する複数の内部開口とをもつスラリー注入
路をもつ。

中子の外部開口は主としてスラリー注入路へスラリーを
導入するための開口として使用される。

このため外部開口は比較的大きな開口とするのが好まし
い。また、外部開口は鋳込成形終了時にスラリー注入路
に残ったスラリーを排泥するための開口としても利用で
きる。なお、鋳込成形体の形状によっては外部開口の数
を複数とすることができる。

中子の内部開口はスラリー注入路にあるスラリーを鋳込
空間に導入し、鋳込空間内にあるスラリーを構成する液
体が鋳込型により吸収され、スラリーを構成する粉体が
鋳込型の表面に着肉することにより消費ざれるスラリー
を補うためのものでもある。鋳込空間内のスラリーの不
足は常に中子の表面側に生ずる。持ｋ、鋳込型の型面よ
り遠い部分にある程スラリーの不足が生じやすい。従っ
て内部開口は主として鋳込型の型面より遠い部分に集中
的に配置するのが好ましい。また、中子の各単位表面当
たりの必要スラリー量を測定し、必要スラリー量に対応
した多くのスラリー量を必要とする単位表面には多くの
内部開口を形成するようにするのも好ましい。また、隣
接する内部開口間の距離を比較的短くし、中子表面に均
一に内部開口を設けることもできる。特殊な場合には中
子をスラリーが通過できる孔をもつ多孔質体で形成し、
表面に開口する多孔質体の孔そのものを内部開口とする
こともできる。内部開口の開口面積は充分なスラリーが
通過できる大きさであれば小さい程好ましい。これは開
口が大きい場合には、得られる成形体の内面に開口で区
画ざれる空間で成形される不用な突起が形成ざれるから
である。具体的には、内部開口の大きさは直径で０．５
〜５ｍｍより好ましくは１〜３ｍｍ程度が良い。また、
各内部開口につながる各通路も必要なスラリーが供給さ
れる限り長くかつ細いものがよい。これは鋳込空間内で
の粉体の着肉が内部開口を介して中子の注入通路内にも
拡大するのをできるだけ防止するためである。

中子全体の形状は外部開口および複数の内部開口を持つ
薄肉のシェル状とするのが好ましい。このシェル状の内
部空間が本発明の注入路を構成する。しかし中子は必ず
しもシェル状に限られることはない。

中子は、得られた中空成形体より除去できる材質で形成
される。その中子の材質としては、軟質のウレタン、発
泡スチロール等の合成樹脂材およびワックス、パラフィ
ン、アントラセン等のように加熱することにより溶融、
昇華、分解する物質、溶媒により溶解除去される物質等
を用いることができる。

スラリーは、セラミックス、金属、プラスチックス等の
粉体と、粉体の分散媒となる水等の液体と、粉体を液体
中に分散させる分散剤とで構成することができる。セラ
ミックス粉体としてはアルミナ、シリカ、窒化ケイ素、
チタン酸アルミニウム、ジルコニア等の粉休を、金属粉
体としては粉末冶金（持らいられる鉄、鉄鋼、アルミニ
ウム等の粉体を、プラスチック粉休としてはフッソ樹脂
粉休を用いることができる。

［作用］ 中子が鋳込型に組み込まれることにより中子の表面と鋳
込型の型面で区画される鋳込空間が形成ざれる。そして
この鋳込型の表面に表出している外部開口よりスラリー
をスラリー注入路に注入する。このスラリー注入路に注
入されたスラリーは、中子の複数個の内部開口より鋳込
空間に流れ込み鋳込空間を満たす。モして鋳込型の型面
を形成する壁部よりスラリーを構成する液体が吸収され
、かつ、スラリーを構成する粉体は、型面に着肉固化す
る。これ（より鋳込空間内のスラリーが消費され、消費
されたスラリーの体積より着肉固化した体積の方が少な
いため、減少した体積に相当する聞の新たなスラリーが
内部開口を通してスラリー注入路より鋳込空間に供給さ
れる。このようにして鋳込空間はすべて着肉した粉体で
埋められる。

これにより中空成形体を得ることができる。着肉後、余
ったスラリー注入路中のスラリーを中子の外部開口より
排出し、鋳込型を解体ずることにより、成形体を取り出
す。中子は成形体取り出し前または取り出し後に除去す
る。また得られた成形体は用途に応じ乾燥または焼成し
て製品とする。

［実施例１ 本発明に係る鋳込成形法によって中空成形体を成形する
実施例を第１図〜第６図に基づいて説明する。

本実施例の鋳込成形法は、中空成形体１を成形する鋳込
型２と、鋳込型２内に配置された中子３とからなる鋳込
成形装置を使用し、中空成形体１の原料となるスラリー
を中子３の外部開口３ａよリスラリー注入路３０に注入
し、注入路３０より多数の内部開口３ｂを介して鋳込空
間２０に鋳込むとともに、前記中空成形体１を成形後、
中子３を中空成形体１より除去することにより行なう。

本実施例の鋳込成形法により成形する中空成形体１は、
第６図に示すエンジンのシリンダヘッドＥに装着する中
空のセラミック製ボートライナーである。この中空成形
体１は、第５図に示すように筒状でその一端１００側に
並列に開口する２つの排気取入ポート１０、１１を区分
する肉厚部分１ａと、両排気取入れボート１０、１１の
周壁を形成するとともに両ポート１０、１１を途中で合
流し使喘１０１側に開口する１つの排気排出ポート１３
の周壁を形成する肉薄部分１ｂとをもつ。

鋳込型２は、鋳型面として、中空成形体１の一端１００
側と他端１０１側との間の外周而１０２の形状と型対称
な側部型面２００と、側部型面２００の両端部に連接ざ
れ中空成形体１の一端１００および他喘１０１を形成す
る底部型面２０１および頂部型面２０２および底部型面
２０１に設けられ中子３の２つの他端部３５、３６が挿
着ざれる２個の凹部２０３、２０４をもつ。この鋳込型
２は縦方向に分割可能な一組の有底の石コウ型２１、２
２とからなる。

中子３は、薄肉シェル状のバラフィン製で、中空成形体
１の内周面とほぼ類似形状の外周形状をもつ。すなわち
、中子３は、一端部３１の外周形状が中空成形体１の排
気排出ポート１３の内周壁とほぼ類似した形状となった
筒状であり、２つの伯端部３５、３６の外周形状が中空
成形体１の２つの排気取入ポート１０、１１とほぼ類似
した形状となった二叉の円柱状となっている。この中子
３は伯端部３５、３６が前記鋳込型２の底部型面２０１
の凹部２０３、２０４に装着され、一端部３１を鋳込型
２の表面に表出している。また中子３は、鋳込型２内で
その各型面２００，２０１、２０２と共に、中空成形体
１の肉厚部分１ａ及び肉薄部分１ｂを成形する肉厚鋳込
用空間２０ａ及び肉薄鋳込用空間２０ｂよりなる鋳込空
間２０を形成している。前記スラリー注入路３０は、中
子３の内部空間で形成ざれ、一端部３１に開口する１個
の口径の大きな外部開口３ａと鋳込空間を区画する中子
３の表面にほぼ均一に分散して設けられた多数の口径の
小さな内部開口３ｂをもつ。なお、内部開口３ｂの一つ
は型面２０１より最も着肉距離が遠くなる最遠着肉距離
部分Ｐに開口している。

スラリーは、平均粒径１μｍのチタン酸アルミニウムよ
りなるセラミックス粉体６０〜８５ｗｔ％と、分散剤（
ポリカルボン酸アンモニウム塩）０．１〜１ｗｔ％と残
部水とからなる。

本実施例の鋳込成形法では、上記したスラリーを、中子
３の外部開口３ａよりスラリー注入路３０内に注入する
。このスラリーは、多数の内部聞口３ｂより前記鋳込空
間２０に流入する。モして鋳込空間２０内に注入された
スラリーはそのスラリーを構成する水分が石コウ型２１
、２２の吸水作用によって外部に排出される。これに伴
ってスラリーを構成するセラミックス粉体が石］ウ型２
１、２２の各型面２００、２０１、２０２Ｃ＠肉し、か
つ肉薄鋳込用空間２０ａ位置では肉厚鋳込用空間２０ｂ
位置より先に着肉が完了し一部の内部間口３ｂからのス
ラリーの供給は停１する。この後、他の内部開口３ｂよ
り追加のスラリーがスラリー注入路３０を介して肉厚鋳
込用空間２０ｂに送られ肉厚部の着肉が完了する。次い
で着肉後、余ったスラリーを中子３の外部開口３ａより
鋳込型２の外部（排出し、石コウ型２１、２２を２つ割
りして中空成形体１を取り出す。この優中子３を加熱に
より溶解除去し、所定の焼成条件下で焼成して完成品と
なした。

なお、上記実施例では、スラリーを中子３のスラリー注
人路３０からのみ注入する場合を説明したが、これに限
定されるものではなく、第３図および第４図に示したよ
うに、１組の石コウ型２１、２２の一部に一端が鋳込型
２の表面に開口し、伯端が鋳込空間２０に接続するスラ
リー補助注入路２０３を用いるとともに、スラリーを中
子３の注入路３０、補助注入路２０３の両方から鋳込空
間２０に注入することも可能である。

また上記鋳込成形時において、中空成形体１の排気取入
ポート１０、１１の周壁を形成する肉薄部分１ｂｋ：タ
ベットバルブ１５の軸を摺動自在に保持するシリンダヘ
ッドＥの一部を収納するための２つの取付窓１０ａ、１
１ａを成形する場合には、予め前記２つ割りの一組の石
コウ型２１、２２のうち一方の型面に図略の２つの突出
面を形成したものを用いることにより上記中空成形体１
の鋳込成形時に同時に成形できる。

［発明の効果］ 本発明の鋳込成形法では、スラリーが中子の外部開口よ
りスラリー注入路に注入され、スラリー注入路より複数
の内部開口を介して鋳込空間に導入される。中子には複
数の内部空間が設けられているため、薄肉部分とか、着
肉速度のバラツキ等で一部の内部開口からのスラリーの
導入が着肉で閉ざされても、他の内部開口よりスラリー
が導入され鋳込空間全体を着肉することができる。従っ
て肉厚部及び肉薄部をもつ肉厚の異なる成形体を安定し
て製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本実施例の鋳込成形法に用いる鋳込
型及び中子のセットされた状態を示すもので、第１図は
その一方の分割型を取外して示す部分断面図、第２図は
、２つの分割型が組合わされた状態を示す平面図である
。第３図、第４図は第１図第２図に示す鋳込型および中
子の変形例を示し、第３図はその一方の分割型を取外し
て示す部分断面図、第４図は２つの分割型が組合わされ
た状態を示す平面図である。第５図は、本実施例の鋳込
成形法によって鋳込成形された成形体の外観斜視図であ
る。第６図は、成形体の使用例を示す縦断面図である。 １・・・成形体　　　　　　２・・・鋳込型２１、２２
・・・石コウ型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）壁部が多孔質である鋳込型と、この鋳込型内の定
   位置に配置された中子との間の鋳込空間にスラリーを注
   入し多孔質の前記壁部に前記スラリーを構成する液体を
   吸収させ、前記壁部に前記スラリーを構成する粉体を着
   肉させる鋳込成形法において、 前記中子は、外部開口と前記鋳込空間に開口する複数の
   内部開口とをもつスラリー注入路をもち、少なくとも一
   部のスラリーを該注入路を通して該鋳込型内に注入して
   鋳込成形体を得ることを特徴とする鋳込成形法。