JPH04258342A - 充填鋳造法における造型方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、消失性の模型を使用
した充填鋳造法においてその鋳型の造型方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】発泡ポリスチレン等の素材よりなる消失
性の模型を鋳型砂中に埋設し、この模型を鋳型砂の中か
ら抜き取ることなく、そのまま溶湯を鋳込む充填鋳造法
は公知である。この充填鋳造法は、鋳型を上型と下型と
に分割して模型を抜き取る方法と比較して種々の特色を
有し、特に量産品の鋳造に広く採用されている。そして
この充填鋳造法においては、模型さえ制作できれば原則
としていかなる形状の製品でも鋳造できるわけである。 ただ模型が鋳型砂に適性に埋設されなければ、精度のよ
い鋳物を鋳造することは困難である。つまり充填鋳造法
においては、その造型方法が重要となる。

【０００３】そこで、これまでも種々の造型方法が提案
されている。例えば実公昭６４−３５８７号公報には、
鋳枠内の鋳型砂を流動させながら消失性の模型をこの鋳
型砂中に埋設させる造型方法が開示されている。図４に
前記公報の技術と類似する造型方法の概略が示されてい
る。この図４から明らかなように、鋳枠１０の内部には
予め鋳型砂５０が満たされている。また鋳枠１０の下部
に構成されている加圧室１４内には、パイプ３４を通じ
て圧縮空気が連続的に送り込まれるようになっている。 この圧縮空気は多孔質エレメント１２で分散されて鋳枠
１０内に流入し、前記鋳型砂５０を流動させる。これと
並行してセットロボット２４のクランパー３０で把持さ
れている消失性の模型２０が鋳枠１０内に入れられ、こ
の模型２０は流動している鋳型砂５０の中に埋設される
。なお前記加圧室１４に送り込まれる圧縮空気は、図５
に示されている圧力パターンでコントロールされる。 この図５において縦軸の圧力値Ｐ１は、鋳型砂５０の初
期流動化に必要な最低圧力である。すなわち時間ｔ１に
おいて圧縮空気は前記の圧力値Ｐ１に達し、鋳型砂５０
の流動が時間ｔ５まで続けられる。そしてこの間で鋳型
砂５０の中に前記模型２０が埋設される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４及び図５の造型方
法においては、圧縮空気が鋳型砂５０の初期流動化に必
要な圧力値Ｐ１を維持するようにコントロールされてい
る。すなわち鋳型砂５０は終始高い圧力を受けており、
圧縮空気の吹き抜け現象（突沸現象）が生じやすい。ま
た前記消失性の模型２０にかなり大きな鋳型砂５０の流
動圧力が加わることとなる。したがって模型２０の形状
によっては、その一部が図４で示されているように歪ん
だり、あるいは損傷したりするおそれがある。このよう
な事態が生じた場合は当然のことながら高品質の鋳物の
製造は期待できないこととなる。

【０００５】この発明の技術的課題は、一度流動し始め
た後の鋳型砂が初期流動時の最低圧力より低い圧力で流
動を続けることに着目し、鋳型砂に初期流動を起こさせ
た後の圧縮空気の圧力を、この鋳型砂の流動を維持でき
る値にまで下げることにより造型時における模型の歪み
や損傷及び圧縮空気の吹き抜け現象を防止することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の充填鋳造法にお
ける造型方法は、鋳枠の内部で消失性の模型を鋳型砂中
に埋設させ、この模型の占有部にそのまま溶湯を鋳込む
充填鋳造法における造型方法であって、前記鋳枠内に前
記模型を入れる際に前記鋳型砂の初期流動化に必要な圧
力の圧縮空気を鋳枠内に送り込んで鋳型砂を流動させ、
模型が鋳型砂と接触する前に前記圧縮空気の圧力を、初
期流動化後の鋳型砂の均一な流動を維持するのに必要な
値まで下げ、この状態で前記模型を鋳型砂中に埋設させ
る。

【０００７】

【作用】本発明によれば、消失性の模型が鋳型砂に接触
する時点での圧縮空気の圧力はこの鋳型砂の初期流動時
の最低圧力より低い値に下げられ、圧縮空気の吹き抜け
現象などが生じにくく、かつ鋳型砂の均一な流動は維持
される。また前記模型に過大な荷重が作用することも避
けられ、安定した造型が実行される。

【０００８】

【実施例】次に本発明の一実施例を図１〜図３にしたが
って説明する。まず図１に充填鋳造法の造型工程が示さ
れている。この図１において鋳枠１０は、搬送ローラ１
８の上に載せられ、ガイド１９に沿って搬送されるよう
になっている。また鋳枠１０の内部は、その下方寄りに
配置された多孔質エレメント１２により上下二室に区分
され、下室は加圧室１４になっている。この加圧室１４
のパイプ接続口１６には、圧縮空気を供給するためのパ
イプ３４が図示しないアクチュエータで押し付けられて
接続されている。

【０００９】一方、消失性の模型２０は発泡ポリスチレ
ン、発泡ポリエチレン、発泡ポリウレタン等の材料で形
成され、製品部２０ａと湯口部２０ｂとからなっている
。図１において模型２０はセットロボット２４のクラン
パー３０で把持されている。このクランパー３０はアー
ム２８を通じて昇降コラム２６に支持されている。した
がって模型２０をクランパー３０で把持したまま、図１
の仮想線で示されているように前記鋳枠１０の内部に挿
入できる。

【００１０】さて前記パイプ３４により供給される圧縮
空気は、所定の圧縮空気源（エアコンプレッサー等）か
ら図１の開閉弁３６、第一エアフィルター３８、ミスト
セパレータ４０、レギュレータ４２、比例圧力弁４４及
び第二エアフィルター４６を通じて前記加圧室１４に送
り込まれる。そして前記比例圧力弁４４は、加圧制御回
路６０からの電気信号によって開閉制御される。なおこ
の加圧制御回路６０は前記セットロボット２４の動作を
制御するためのロボット制御コンピュータ（図示しない
）からの指令に基づいて制御されるようになっている。 また前記鋳枠１０内における多孔質エレメント１２の真
上には圧力センサー３２が設置されている。この圧力セ
ンサー３２により多孔質エレメント１２を通過した直後
の圧縮空気の圧力が測定され、その測定値は前記加圧制
御回路６０に入力される。これは、後で説明するように
多孔質エレメント１２の目詰まり状態を把握して加圧室
１４に供給される圧縮空気の圧力を制御するために必要
な処理である。

【００１１】引き続き造型の手順について説明する。ま
ず前記鋳枠１０は、図１の前工程において前記消失性の
模型２０を埋設するのに充分な量の鋳型砂５０がその内
部に満たされ、前記搬送ローラ１８により図１の工程に
送られてくる。ここで前記加圧室１４のパイプ接続口１
６にパイプ３４を接続し、この加圧室１４へ圧縮空気を
連続的に送り込む。この圧縮空気は前記多孔質エレメン
ト１２で分散されて鋳枠１０内に流入し、前記鋳型砂５
０を流動させる。この後、前記セットロボット２４のク
ランパー３０によりすでに把持されている消失性の模型
２０を鋳枠１０の内部に入れ、この模型２０を流動して
いる鋳型砂５０の中に埋設させる。

【００１２】なお前記加圧室１４に対する圧縮空気の供
給は、前記セットロボット２４のクランパー３０で模型
２０を把持した後に開始される。ここで重要なことは、
前記ロボット制御コンピュータからの指令に基づく加圧
制御回路６０からの電気信号により前記比例圧力弁４４
が開閉制御され、もって加圧室１４に供給される圧縮空
気が図２に示されている圧力パターンでコントロールさ
れることである。この図２において圧力値Ｐ１は前記鋳
型砂５０の初期流動化に必要な最低圧力であり、次式に
よって決定される。Ｐ１＝Ｗ／ＡここでＷは鋳枠１０内
の鋳型砂５０の総重量であり、Ａは鋳枠１０の平断面積
である。

【００１３】図２で示されているように、圧縮空気の圧
力は時間ｔ１の経過によって前記圧力値Ｐ１に達し、こ
の圧力値Ｐ１が前記鋳型砂５０の初期流動化を達成する
ために時間ｔ２まで続けられる。そして時間ｔ３におい
て加圧室１４の内部は圧力値Ｐ２にまで下げられ、この
圧力値Ｐ２による鋳型砂５０の流動が時間ｔ４まで続け
られる。すなわち一度流動し始めた後の鋳型砂５０は、
その初期流動化に必要な最低圧力値Ｐ１より低い圧力値
Ｐ２で流動を続けるのである。前記模型２０が鋳型砂５
０に接触するタイミングは、図２の時間ｔ３の経過後と
し、この時点では加圧室１４の内部が圧力値Ｐ１から圧
力値Ｐ２に下がっている。したがって消失性の模型２０
は過大な荷重を受けることなく、鋳型砂５０の中に埋設
される。なお圧力値Ｐ２は模型２０の形状、鋳型砂５０
の粒径あるいは前記多孔質エレメント１２の特性などに
より決定すべき値である。また圧力値Ｐ１から圧力値Ｐ
２へ切換えるタイミングを鋳型砂５０の初期流動化が生
じる直前とすれば、圧縮空気の吹き抜け現象（突沸現象
）は確実に防止される。

【００１４】前記加圧室１４内に供給される圧縮空気の
圧力が図２のパターンどおりにコントロールされたとし
ても、前記多孔質エレメント１２の空隙率が目詰まりな
どで低下すると、圧縮空気の圧力損失が増加して鋳枠１
０内に作用する空気圧は低下することとなる。そこで図
１に示されている前記圧力センサー３２により多孔質エ
レメント１２の真上の圧力を検出し、その検出値を前記
比例圧力弁４４の制御パラメータとして前記加圧制御回
路６０に入力する。これにより鋳枠１０内の空気圧力を
図２のパターンに対応するようにコントロールできる。 前記多孔質エレメント１２の空隙率低下の原因としては
、充填鋳造時において特に前記加圧室１４を減圧する場
合に、消失性の模型２０の未分解生成物が多孔質エレメ
ント１２に付着すること、あるいは鋳型砂５０の微粉が
多孔質エレメント１２の目詰まりを起こさせることなど
が挙げられる。

【００１５】図３に前記多孔質エレメント１２の空隙率
（％）と圧力損失量（ｋｇ／ｃｍ２　）との関係が示さ
れている。この図３の特性に基づき、圧力損失量が分か
れば空隙率も把握できる。したがって前記圧力センサー
３２で検出された多孔質エレメント１２の真上の圧力と
、加圧室１４に供給している圧縮空気の圧力値との比較
によって圧力損失量を求めれば、多孔質エレメント１２
の空隙率（目詰まり状態）も管理できる。すなわち比例
圧力弁４４に対する加圧制御回路６０の信号内容をアウ
トプットすることで、多孔質エレメント１２の目詰まり
状態を容易に把握できるので、その結果が図３の実用範
囲Ｓを外れている場合は多孔質エレメント１２を清浄す
るなどの管理をすればよい。

【００１６】

【発明の効果】このように本発明によれば、消失性の模
型が鋳型砂に接触する時点での圧縮空気の圧力が、この
鋳型砂の初期流動時の最低圧力より低い値となっている
ため、造型時における模型の歪みや損傷が防止され、高
い精度の鋳物を鋳造することができるとともに、圧縮空
気の吹き抜け現象も回避できる。

【００１７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例における造型方法の概要を表した構成
図である。

【図２】加圧室に供給する圧縮空気の圧力パターンを表
した特性図である。

【図３】多孔質エレメントの空隙率と圧力損失量との関
係を表した特性図である。

【図４】従来の造型方法の概略を表した構成図である。

【図５】従来の圧縮空気の圧力パターンを表した特性図
である。

【符号の説明】

１０　　鋳枠 ２０　　消失性の模型 ５０　　鋳型砂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋳枠の内部で消失性の模型を鋳型砂中
   に埋設させ、この模型の占有部にそのまま溶湯を鋳込む
   充填鋳造法における造型方法であって、前記鋳枠内に前
   記模型を入れる際に前記鋳型砂の初期流動化に必要な圧
   力の圧縮空気を鋳枠内に送り込んで鋳型砂を流動させ、
   模型が鋳型砂と接触する前に前記圧縮空気の圧力を、初
   期流動化後の鋳型砂の均一な流動を維持するのに必要な
   値まで下げ、この状態で前記模型を鋳型砂中に埋設させ
   ることを特徴とした充填鋳造法における造型方法。