JPH03291125A - 塗型剤 - 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、鋳造作業において鋳型内に形成されるキャビ
ティの表面の平滑化、および耐熱性を向上させて鋳物と
の分離を容易にすること、ならびに金型を使用する場合
におけるキャビティ表面の熱伝達を抑制する目的で使用
する塗型剤に関するものであり、特に消失模型鋳造法に
おいて発泡ポリスチレン等の材料からなる消失模型の表
面に塗布する塗型剤に関するものである。

〔従来の技術〕

従来鋳物を鋳造する場合には、鋳物の形状と対応するキ
ャビティを形成すべき模型を表面に固着してなる模型定
盤を使用し、この模型定盤上に中空状の鋳枠を載置し、
この鋳枠内に鋳物砂を充填して搗固め１例えば上型と下
型との１対の鋳型を造型する。次に必要に応して鋳物の
空所若しくは凹所を形成すべき中子を上型および／また
は下型内にセットして上型と下型とを型合わせし、鋳型
内に形成したキャビティ内に溶融金属を注湯し。

凝固後鋳型から取り出す手段が最も一般的な手段である
。

上記鋳造手段においては、鋳型から模型を抜き取ってキ
ャビティを形成するのであるが、これに対して模型を鋳
型中に埋設したままで溶融金属を注湯して鋳物を鋳造す
るフルモールド法と称される鋳造手段がある。この方法
において使用する模型は、所謂消失模型と称され１例え
ばベンゼンとエチレンから製造されるスチレンモノマー
を重合して得られるポリスチレンに９発泡剤を含浸させ
。

約１２０°Ｃで発泡させた発泡ポリスチレンによって形
成する。この発泡ポリスチレンは完全独立気泡で形成さ
れており、その容積の９７％は空気が占めている。従っ
てこのような発泡ポリスチレンからなる消失模型を鋳物
砂中に埋設して溶融金属を注湯すれば、消失模型は溶融
金属の熱によって容易に燃焼気化するから、消失模型を
溶融金属と置換消失模型と対応する形状の鋳物を得るこ
とができるのである。

上記消失模型を形成する発泡ポリスチレンは鋳造用に使
用する場合１体積を４０〜５０倍に発泡させるものであ
るため、比較的低コストであると共に、近年は成形用金
型によって同一形状のものを短時間に量産できる技術が
確立され、量産プロセスとしての地位を固めつつある。

特に造型作業において、中子を使用せずに済み５上型と
下型の型合わせ作業もないため鋳張りが発生せず、かつ
またバラ砂で造型できることから、従来の造型方法より
様々な利点が考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕 消失模型を使用するフルモールド法においては鋳物砂と
してＣＯ□砂や、セメント砂、速乾性油砂、フラン樹脂
砂等の常温硬化性のものを肌砂として使用するが、粘結
剤の含有量を従来法におけるものの１／２としても支障
がないとされている。

近年においては粘結剤を使用しない乾燥砂、所謂ノーバ
インダー砂を使用する例も増加しているが。

このようなノーバインダー砂を使用した場合には。

溶融金属を注湯した際に乱流が起こると１局部的な負圧
を生じ、鋳型壁の剥落、崩壊を惹起し、鋳造不良となる
おそれがある。このような非所望な事態を防止するため
、および鋳物砂の焼着を防止するために、消失模型の表
面に塗型を施すのが通常である。

このような塗型は従来耐熱材料である黒鉛、断熱材料で
あるケイソウ土、白亜、タルク等を骨材とし、ケイ酸ソ
ーダ１　リン酸塩等を粘結剤としたスラリーを０．２〜
０．５閣の厚さに塗布して形成するのが一般であるが、
断熱性および通気性の点で必ずしも満足できるものが存
在しない。すなわち溶融金属の注湯によって消失模型は
溶解、気化してガス抜穴を初め２鋳物砂の空間を経て鋳
型外に排出されるのであるが、この際に溶融金属から融
解潜熱および気化潜熱を奪う。溶融金属が鉄系である場
合には注湯温度が高いため（例えば１４００℃）影響は
少ないが、アルミニウム合金鋳物の場合には注湯温度が
低いため（例えば７２０°Ｃ）溶融金属の温度低下を助
長し、流動性を低下させる現象が顕著である。これは上
記潜熱の影響に加えて。

塗型の断熱性が低いため溶融金属の保有熱の鋳型外への
放散を助長することが一因である。また塗型の通気性が
低いことにより、消失模型から変換したガスが容易に排
出されず、これが溶融金属の湯流れに対して抵抗として
作用する。これらの結果溶融金属の流動先端部の凝固を
惹起し、所謂不廻り、湯境等の鋳造欠陥が発生し易く、
特に近年において要求の厳しい薄肉鋳物の鋳造が困難で
あるという問題点がある。

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し、断熱
性および通気性に優れた塗型剤を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記目的を達成するために１本発明においては溶融金属
と直接接触する鋳型面に設けられる塗型剤において、セ
ラミック材料からなる微小外形寸法の中空体を骨材とし
て使用する。という技術的手段を採用した。

〔作　用］ 上記構成により２本来的に耐熱性の良好な材料であるセ
ラミック材料固有の作用に加えて、中空体であるため断
熱性を向上させ得る作用がある。

また微小外形寸法の中空体は所謂三次元的寸法を具有す
るため、中空体相互間に間隙を形成するから１通気性を
も向上させ得るのである。

〔実施例〕

まず下記に示す配合により、スラリー状の塗型剤を作製
した。

セラミックバルーン　　　　　　１００重量部酢酸ビニ
ル樹脂　　　　　　　　２０重量部コロイダルシリカ　
　　　　　　　５重量部界面活性剤　　　　　　　　　
　０，２重量部消泡剤　　　　　　　　　　　　０．２
重量部上記スラリー状の塗型剤を第１図に示すようにし
て成形型内に充填して試料を作製した。第１図において
１は成形型であり１例えば内径３０園、高さ３４■の中
空円筒によって形成し、熱電対２を突設したケイ砂３上
に載置し、スラリー状の塗型剤４を上方から成形型１内
に充填した。充填後天気中において５０時間自然乾燥後
、　５０℃にて２４時間強制乾燥し、更に大気中におい
て５０時間自然乾燥し。

成形型１上方の余剰の塗型剤４を研摩紙にて除去して、
成形型１から除去し、直径３０■、高さ３４閣の試料麹
１とした。

次に前記配合中のセラミックバルーンに代えて。

下記市販の塗型剤により上記同様の試料阻２ないしＮｔ
１４を作製した。

阻２　スタイロコート１４５（アルミ用）麹３　スタイ
ロコート２６０（鋳鉄用）ＮＣＬ４　（鋳鉄用） 第１表は上記塗型剤中の骨材の主要成分値その他を示す
表である。

第１表 第２図は塗型剤の熱伝導率を測定する手段の例を示す説
明図である。第２図において５は保持容器でありアルミ
ニウム合金溶湯６を収容保持する。

７は支持板であり、保持容器５上に設け、前記第１図に
示すようにして作製した試料８および熱電対２を懸吊支
持する。９は熱電対であり、測温部がアルミニウム合金
溶湯６中の試料８外周近傍となるように支持板７に懸吊
する。なお熱電対２゜９の時々刻々の出力は図示省略し
た温度レコーダおよびデータ収録コントローラを介して
データ整理および解析用パソコンに入力する。

第３図は夫々の試料について求めた温度と熱伝導率との
関係を示す図である。なお熱伝導率は次式の解析により
求めた。

但し、Ｃ：比熱（ｃａｌ／ｇ　　・“Ｃ）Ｐ：かさ密度
（ｇ／ｄ） Ｔ：温度（Ｃ） ｔ：時間（ｓｅｃ） ｒ：試料の半径（ＣＩ） ２：試料の高さ（ＣＩ） λ：熱伝導率（ｃａｔ／ａｍ　・ｓｅｅ　　・”Ｃ）第
３図から明らかなように、従来の塗型剤である随２〜４
においては、何れも熱伝導率が比較的大なる値を示して
おり、特に０−１００°Ｃの低温領域においては１．４
〜１．８ｃａｌ／ｃｍ−ｓｅｅ　　・”Ｃの値を示して
いる。これに対してセラミンクバルーンを骨材とする阻
１においては１熱伝導率が０．５〜０．８　ｃａｌ／ｃ
ｙｍ−ｓｅｃ　　・’Ｃの低い値を示している。

これは骨材であるセラミックバルーンが球状を示し、か
つ球径が１０〜３５０μｍの微小中空球であり、膜厚が
球径の１／１０であることにより断熱性が優れているこ
とに起因するものと推定される。

なおアルミニウム合金鋳物を消失模型によって鋳造する
場合において、消失模型に施した塗型は通常は常温の状
態で使用され、かつ塗型の温度が１００°Ｃに到達した
際には、消失模型と置換して注湯された溶融金属はすで
に凝固を完了しているのが通常であるから、塗型として
の熱伝導率の大小は１００℃以下の低温度領域における
値が重要である。この意味においてｋｌは従来使用され
ている８１１Ｌ２〜４と比較して熱伝導率の値は４０〜
５０％に留まり、断熱性が極めて大であることを示して
いる。

第４図は塗型剤の通気度測定用試料を示す縦断面図であ
る。第４図において１０はリングであり。

例えば外径４０■、内径２２−１厚さ３■に形成し。

底面に金Ｗ４１＋　（４００メンシユ、ｙＬさ０，０５
■）を接着剤を介して固着する。次にこのリング１０内
にスラリー状の塗型剤１２を充填しく山盛り）、常温に
て２日間自然乾燥後、５０°Ｃにて５時間強制乾燥した
。次にリングＩＯ上方の余剰の塗型剤１２を研摩紙にて
除去し１通気度を測定し、た。なお通気度はＪＩＳ　Ｚ
　２６０３に規定されている方法および試験機によって
求め、第２表に示す結果を得た。

第２表中の階は前記第３図におけるものと対応する。

第２表 第２表から明らかなように、Ｎ１１２およびＮ［Ｌ４に
おいては通気度が著しく小であり、消失模型に塗布した
場合に、消失模型の気化に伴って発生するガスの排出に
時間を要し、溶融金属の流動を阻害する要因となる。特
にＮＯ２は前記第１表に記載するように白雲母からなる
ｔ）のであり、板状粒子が層状に存在するため、断熱性
が優れるものの３通気度を大幅に低下させる結果となっ
ている。次にＮＯ，３は通気度の値が優れているが１　
この塗型剤は本来鉄合金用のものであるため、融点の低
いアルミニウム合金用としては必ずしも最適とは認めら
れない７、これば対してセラミンクハフ１−ンを骨材と
する険１は従来軽合金鋳物用とり、て使用されている隘
２および階４と比較して通気度が大であり。

溶融金属の流動性を防寒するガスの排出作用が大である
と認められる。

第５図は本発明の実施例における試験片の鋳造方案を示
す正面図である。第５−において１３は試験片であり、
凸字状に形成して湯道１４上に設ける。１５は注湯口で
ある。なお試験片１３の厚さは５簡に形成する。第５図
中の寸法単位は閣である。

上記のように形成した発泡ポリス千しンからなる模型に
　前記第１表に示す毘１および階２の成分のものを骨材
とする塗型を施し、充分乾燥した後鋳物砂中に埋設して
、アルミニウム合金からなる溶湯を７２０℃で注湯した
。

第６図（用俣）は各々第５図に示す鋳造方案によって鋳
造［７た試験片を示す要部正面図である。まず第６図（
ｂ）に示すものは、アルミニウム合金用として従来使用
されている前記随２からなる塗型を施したものであるが
、試験片１３の上部１３ａは僅か４０閣を形成したに過
ぎない。これに対してセラミックバルーンを骨材とする
距１からなる塗型を施し、たものにおいでは、第６図（
ａ）に示すように試験片１３の上部１３ａには高さ１８
０−まで溶湯が到達し、でいる、上記のように溶湯の流
動性に差が生ずるのは、前記のように塗型の断熱性と通
気性に起因するものと推定され、前記のように阻１が断
熱性および通気性において、聞２より優れている結果と
認められる。

本実施例においては、中空球状のナラミ・７クハルーン
による骨材からなる塗型剤について記述したが１球形以
外の柱状体、塊状体であっても、中空体である限＾にお
いて、断熱性および通気性についての作用は同様である
。また消失模型を使用するフルモールド法（鋳物砂の代
わりに鉄粒を使用し、粘結剤の代わりに磁力を使用する
マグネ。

トモールド法を含む）においては、塗型が鋳物の品質に
重大なる影響を及ぼす重要な工程であるため、消失模型
用の塗型剤についで記述１−７たが。

般の鋳造法および金型鋳造法における塗型剤とと７で使
用して（・、溶融金属の沈動１′１間上に有効であるこ
とは勿論である、更ムこ塗型剤を構成する骨材を初めと
する配合材料およびその配合比率は、対象とする溶融金
属の材質７特性、鋳物の形状、寸法その他を勘案し２て
適ｆ選定可能である。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述のような構成および作用であるから１
本来的に耐熱性が良好であるというセラミック材料固有
の作用に加えて、微小外形寸法の中空体からなる骨材を
使用することにより、断熱性および通気性を大幅に向上
させ得る。このため溶融金属の鋳型内における流動性を
向、ヒさせ得る結果、湯廻り不良、湯境等の鋳造不良の
大幅低減。

更には肉薄鋳物の鋳造が可能となる等の効果を奏し得る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における試料作製手段を示す要
部縦断面図、第２図は塗型剤の熱伝導率を測定する手段
の例を示す説明図、第３図は夫々の試料について求めた
温度と熱伝導率との関係を示す図、第４図は塗型剤の通
気度測定用試料を示す縦断面図、第５図は本発明の実施
例における試験片の鋳造方案を示す正面図、第６図（ａ
）（ロ）は各々第５図に示す鋳造方案によ７て鋳造した
試験片を示す要部正面図である。 第 ■ 第 ２　図 、；ｄ支りＯ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融金属と直接接触する鋳型面に設けられる塗型剤にお
   いて、セラミック材料からなる微小外形寸法の中空体を
   骨材として使用することを特徴とする塗型剤。