JPH044945A - ロストワックス精密鋳造用ツリー棒 - 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シェルモールドプロセスによるロス
トワックス精密鋳造法に用いるツリー棒に関する。

（従来技術） セラミックシェルモールドプロセスによるロストワック
ス精密鋳造法では、蝋模型をツリー棒に接着蝋等を用い
てツリー状に組立てた後、耐火物スラリーに浸漬し、次
いで粒状耐火物からなるスタンコ材を振りかけ乾燥させ
る工程を数回繰り返して蝋模型、およびツリー棒からな
るツリー上に厚さ数ｍｍのセラミックシェル層を形成さ
せる。

その後オートクレーブ加熱等により消失模型やツリ一部
を溶出させる脱模型、および焼成の工程を経て鋳型を完
成させるものである。

脱模型時、蝋模型部の蝋は注湯時湯道となるツリー振部
を通って排出されるが、従来のツリー棒は蝋模型と同じ
かまたはそれを再生した螺材でつくられているため、加
熱による脱模型時にツリー振部の熱伝達不良が生し、蝋
模型部の蝋がツリー振部よりも早く昇温しで蝋の熱膨張
力によって鋳型に割れが入りやすいという問題点があっ
た。

さらに前述したようにツリー棒全体が蝋で作られている
ためツリーの強度が弱く、取り扱いに注意を要するとと
もに１ツリー当りの蝋模型組立重量が制限されるという
問題点があった。鋳型造型時には積層耐火物の重量も加
わるので大型品にはツリーの補強等の余分な工数が必要
であった。ロストワックス精密鋳造法は工程の約半分が
ツリーおよび鋳型製作のための作業であるので、一つの
ツリーにできるだけ多数の蝋模型を組立した方が製造原
価は安くなる。近年造型工程の自動化が進むにつれ機械
能力としては十分でもツリー強度の面から組立数が制限
される場合があり、この点が鋳型造型自動化の隘路とも
なっていた。また、鋳型造型を自動化するためには高寸
法精度、高強度のツリーでなければならず、従来のツリ
ー棒全体が螺装のツリーでは信軌性に欠けるという問題
点があった。

前記した螺装のツリー棒の欠点を改良するために、特公
昭６１−３５７７号では、−万端が閉じた金属製の筒体
に、多数の小孔が形成され、この筒体の外表面を蝋のコ
ーティング層で被覆したツリー棒により、蝋使用量の低
減と運搬や移送の能率向上および脱模型時の鋳型割れを
低減する方法が提￥されている。

（発明が解決しようとする問題点） 前述した従来の方法では蝋の使用量の低減と運搬や移送
の能率向上は可能であるが、一端が閉じたままで脱模型
されるため開口端から入ったオートクレーブの加熱媒体
から蝋模型への熱伝達が悪く、鋳型割れを解消するまで
には至っていない。

特に蝋模型を多数密集してツリー棒に組立てた場合、耐
火物をコーテイング後は第５図に示すように蝋模型と蝋
模型の間は耐火物にて埋まって、ツリー全体が一つの断
熱材の塊となる。この様な状況下でツリーを脱模型する
ためオートクレーブ中に投入すると、加熱水蒸気からの
伝熱によりまず第５図に示すａ部（模型先端）と０部（
湯口部）の蝋が溶融するが、ツリー棒周囲の蝋が半溶融
状態になっても蝋の粘性により小孔が塞がれており、ツ
リー棒と鋳型との間に真空力が働きツリー棒が鋳型から
離脱落下せずとどまる。そのためｂ部（模型厚肉部）部
には熱が伝わりにくく溶けるのが遅れ、ａ部の蝋の熱膨
張力が開放されないので、鋳型割れが発止し易い。これ
を解消するためには第６図に示すように模型間を離して
組立し、ａｂ、ｃ部にほぼ同時に熱が伝わるようにしな
ければならず、Ｉツリー当りの蝋模型の組立数が少なく
なる。

上述のごとく、従来一般に使用され、または提案された
ツリー棒は、いずれもまだ欠点を充分解消するに至って
いない。

本発明の目的は脱模型時の鋳型割れが無く、造型の自動
化に耐える高強度、高信顛性のツリーを製作するための
ツリー棒を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、上記の目的を達成するために、金属製ツリ
ー棒を使用した場合の脱模型時の鋳型割れについて鋭意
検討を重ねた結果、本発明ツリー棒が最も効果が大きい
ことがわかった。

すなわち、本発明は（１）ロストワックス精密鋳造法に
用いる筒体を有するツリー捧において、前記筒体が両端
を開口した金属製であり、前記筒体の厚さ方向に貫通す
る１箇所以上のスリットおよび／または複数個の小孔を
設けたことを特徴とするコストワックス精密鋳造用ツリ
ー棒。（２）両端を開口した筒体の一方端を発泡スチロ
ール、蝋、紙、熱可塑性樹脂の一種または二種以上から
なる閉口材で封止し、前記筒体を蝋でコーティングした
ことを特徴とする請求項１に記載のロストワックス精密
鋳造用ツリー棒である。

（作用） 本発明において両端を開口した筒体のツリー棒の一方端
は脱模型時の加熱媒体の入口、および蝋の排出口となり
、他方端は脱模型時筒体・と鋳型間に働く真空を解除す
ることによってツリー棒が鋳型から離脱落下する時期を
早め、蝋の熱膨張力による鋳型割れを防止する機能を有
する。筒体は剛性と良好な熱伝導性が要求されるので金
属製でなければならない。

筒体に設けられたスリットあるいは小孔は、ツリー棒が
鋳型から離脱落下するまでは蝋の排出口となるが、本発
明ツリー棒は脱模型の初期に速かに離脱するので、スリ
ットや小孔は筒体部全面にわたって設けても良いが、一
部分でもその目的は達成し、少なくとも１箇所以上のス
リットおよび／または複数の小孔であればよい。スリッ
トは剛性を保つため筒体の軸方向に沿って設けた方が好
ましく、またこの方向のスリットは筒体自体の熱膨張を
吸収するので鋳型割れ防止にも効果があり、スリットを
一箇所とした場合は、筒体の軸方向に貫通させてもよい
。

金属製の筒体は一方端に湯口カップ部と把持部が固定さ
れ、この湯口カップ部と反対側の一端は脱模型時の熱媒
体により容易に溶菌する発泡スチロール、蝋などの閉口
材で塞ぐ一体のツリー棒となる。

該ツリー棒の外表面を蝋でコーティングした後筒体部に
蝋模型を組み立てる。蝋コーティングはツリー棒を一体
化する前または後に筒体部のみに施しても所期の目的は
達成するが、少なくとも金属性の筒体外側表面全体を覆
い、スリットと小孔は完全に塞ぐ必要がある。蝋コーテ
ィング層は、所望の位置を電気ゴテ等により加熱溶融′
−蝋模型を接着組立するのに必要であるほか、脱模型時
、金属製の筒体を通して熱を受けるので蝋模型の蝋より
早く溶融して鋳型とツリー棒の間の接着力を滅し、ツリ
ー棒が鋳型から早期に離脱するのを助成する。

閉口材は脱模型時の加熱媒体により容易に溶菌するので
脱模型初期に筒体を両端開口の状態に戻してツリー棒の
頂部と鋳型間の真空を解消する。

しかるのち前記した蝋コーティング層が半溶融状態にな
り、ツリー棒と鋳型との接着力がツリー棒の自重よりも
小さくなると同時にツリー棒は鋳型から離脱落下する。

ツリー棒の離脱後は蝋模型は直接加熱媒体に触れるので
蝋排出口側から順次溶融されて、蝋の熱膨張力が鋳型の
模型部分に閉じこめられることもないので割れの無い健
全な鋳型が得られる。

（実施例） 以下本発明を実施例と図面に基づきより詳細に説明する
。

第１図は本発明の両端を開口した金属製の筒体２を有す
るツリー棒の断面図であり、第２図は本発明のツリー棒
１に蝋模型９をくみたてた後耐火物７をコーティングし
て、ツリー受け８に載置した状況を示す断面図である。

筒体２の外側表面には蝋でコーティングされた後蝋模型
が接着される。

第３図および第４図に示すように筒体２には筒体を貫通
する１箇所以上のスリット２１または複数の小孔２２を
加工しである。スリット２１は筒体２の剛性を損なわな
いよう、軸方向に沿って筒体の全長にわたり加工しても
よいが、一部分でもその目的は達成出来る。スリット２
１および小孔２２は脱模型時の蝋の排出口となり、初期
の蝋熱膨張力を緩和する作用を有し、それぞれ単独もし
くは複合して用いてもよい。また、軸方向に設けられた
スリット２１は、脱模型時の加熱による金属製筒体２の
熱膨張力を緩和する作用も有する。

筒体２の断面形状は角形でもよく、また、軸方向にテー
パを付与してもよいが、筒体２を製作するには市販のス
トレートパイプを用いた方が安価である。

筒体２には第１回に示すように一端に湯口カップ５およ
び把持部６がネジ止め等で取り付けられて一体化される
。湯口カップ５および把持部６のいずれか一方もしくは
両方は開口部を有するので、一体部したツリー棒は軸方
向の両端に開口部をもつ。湯口カップ５および把持部６
は無くても初期の目的を達成することはできるが、設け
た方が好都合であり、筒体２と予め一体で製作しておい
てもよい。なお湯口カップ５と把持部６は金属製でもよ
いが強固であれば特に金属製とする必要はなく、セラミ
ック、木、耐熱プラスチック等で製作してもよい。

一体化されたツリー棒１の筒体部２と湯口カップ５の外
側表面には、スプレー、溶融蝋への浸漬、あるいは刷毛
塗り等により蝋コーティング７を形成させるとともに筒
体２のスリット２１、または小孔２２を蝋で塞ぐ。湯口
カップ５と反対側の開口端には発泡スチロール、蝋、紙
、熱可塑性樹脂の一種または二種以上からなる閉口材３
にて塞ぐ。

閉口材３はシート状でもよいが、第１図に示す様に予め
筒体の断面形状に合致するように成形されたものが実用
的である。ツリー棒１外周の蝋コーティングは一端を閉
口材８で塞ぐ前でもよいが、後の方が耐火物コーティン
グ時のスラリー差込み等の鋳型欠陥が発生しにくい。

先端を閉口材３で閉じられ蝋コーティングされたツリー
棒１の筒体２の外周部に蝋模型９を接着蝋等で組み立て
た後、耐火物スラリーに浸漬し、次いで粒状耐火物から
なるスタッコ材を振りかけ乾燥させる工程を数回繰り返
すことにより、第２図に示すように消失模型９、および
ツリー棒１等からなるツリー上に数ｍｍの耐火物層７を
形成させる。ツリー主要部が強固な金属製なので、鋳型
造型作業の取扱は容易で自動化し易い。

耐火物をコーテイング後、所定の鋳型乾燥工程を経て、
オートクレーブ等により急速にツリーを加熱し蝋を溶融
排出させ脱模型する。脱模型は第２図に示すように開口
部を有する湯口カップ５や、把持部６を下にした状態で
セットし、ツリー受け８により一体化されたツリー棒を
外す部位、即ち耐火物７でツリー重量を支える。

脱模型時、外部からの熱は鋳型表面を通して蝋模型９に
伝わるとともに、金属製の筒体２、および蝋コーティン
グ層４を経由しても蝋模型９に伝わる。金属製の筒体２
は耐火物である鋳型よりもはるかに熱伝導性がよいので
、第２図に示すａ部よりＣ部が早く溶融する。ところが
蝋模型を密集して組立した場合、ｂ部には実質的にａま
たはＣ部からの伝熱しか期待できない。鋳型割れの原因
となるａ部の熱膨張力を緩和するには、筒体部２からの
伝熱量を増やし、ｃ、ｂ、ａの順に溶融させる必要があ
る。脱模型初期に筒体２と鋳型７間の蝋コーティング４
は溶融し、一部がスリ、７ト２１や小孔２２から筒体２
の内側へ抜け、ツリー棒１は自重により下部へ落下する
。落下後は加熱蒸気等の熱媒体は直接Ｃ部に触れ、また
、蝋模型材料の排出もスリット、小孔等の抵抗もないの
でＣ部を介してｂ部の溶融排出は急速に進む。従って、
ａ部の熱膨張力を緩和し鋳型割れを防ぐにはツリー棒を
いかに早期に落下させるかがポイントとなる。筒体２の
一端を発泡スチロール、蝋、紙、熱可塑性樹脂の一種ま
たは二種以上からなる閉口材にて閉しるのはこの効果を
実現させるものである。即ち、閉口材３の材料はいずれ
も脱模型時の加熱媒体により容易に溶融、収縮、破損す
るものであり、脱模型時一番最初に除去され、ツリーの
頂部においてツリー棒と鋳型間に生ずる真空を解除し、
蝋コーティング４が半溶融状態になると同時にツリー捧
を落下させる。第５図、第６図に示す従来の一端を閉じ
た一体型の金属製ツリー棒では、蝋コーティング層が溶
融状態になり、蝋の熱膨張力によりツリー頂部を含む筒
体の小孔から溶出できる状態に至っても、蝋の粘性によ
り小孔が塞がっているため、ツリー棒が自重により落下
しようとすると鋳型との間に真空力が働き、ツリー棒の
落下時期が遅くなるので第６図に示すｂ一部の溶融がａ
部よりも遅れて鋳型割れが解消できなかった。本発明は
ツリー棒頂部を開口に、して、前記閉口材を使うことで
かかる欠点を解消した。

（発明の効果） 本発明の精密鋳造用ツリー棒は、次のような効果を有す
る。

本発明のツリー棒は蝋模型接着面となる筒体が金属製で
製作されているので、多数の蝋模型を組立した後におい
てもツリーが強固で、ツリーの運搬や鋳型造形作業にお
ける取扱が容易となり自動化が促進できる。さらに蝋模
型を、密集させて組立しても脱模型時の鋳型割れが発生
しないので、高品位精密鋳造品の多量生産が可能となる
利点を有している。また、ツリー棒を蝋で製作しないの
で螺材の節約ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る精密鋳造用ツリー棒の一実施例を
示す断面図、第２図は本発明のツリー棒を用いて製作し
たツリーを脱蝋する時の断面図、第３図、第４図は本発
明の精密鋳造用ツリー棒に用いる筒体の斜視図、第５図
、第６図は従来の精密鋳造用ツリーの断面図である。 １：ツリー棒、２：筒体、２１ニスリツト、：小孔、 ：閉ロ材、 ：蝋コーティング、 ：湯ロカンブ、 ：把持部、 ：耐火物、 ８　： ツリー受、 ：蝋模型、 ：模型先端、 厚肉部、 二湯道部。 ：模型

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロストワックス精密鋳造法に用いる筒体を有する
   ツリー棒において、前記筒体が両端を開口した金属製で
   あり、前記筒体の厚さ方向に貫通する１箇所以上のスリ
   ットおよび／または複数個の小孔を設けたことを特徴と
   するロストワックス精密鋳造用ツリー棒。
2. （２）両端を開口した筒体の一方端を発泡スチロール、
   蝋、紙、熱可塑性樹脂の一種または二種以上からなる閉
   口材で封止し、前記筒体を蝋でコーティングしたことを
   特徴とする請求項１に記載のロストワックス精密鋳造用
   ツリー棒。