JPH0459148A

JPH0459148A - 鋳型造型法

Info

Publication number: JPH0459148A
Application number: JP2166890A
Authority: JP
Inventors: Toshio Tanaka; 俊夫田中
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1992-02-26
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH0811273B2

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、鋳型造型法に関し、さらに詳しくは、生産性
に優れ、溶湯注入後の砂落ち性が良いと共に、鋳肌外観
に優れた鋳型造型法に関する。

〔従来の技術〕

鋳物の生産性を上げるため、有機系バインダーを使用し
た鋳型造型プロセスが有るが（シェルモールド法、コー
ルドボックス法など）、これらの造型法によって作られ
た鋳型は、特に中子として使用された場合、有機物によ
りガス欠陥が発生し易い問題がある。一方、無機系バイ
ンダーによる鋳型を使用すれば、生産性が非常に悪く、
溶湯注入後の砂落ちが非常に悪いという問題がある。

従って、生産性か良く、鋳型からのガス発生か少なく、
溶湯注入後の砂落ち性か良い鋳型造型法を開発すること
が望まれている。

ところで、有機系バインダーと無機系バインダーの両方
を利用する方法は既に提案されている（特公昭５１−３
１２０９号、特開昭６３−２４２４３９号及び特開平１
−１４８４３１１１号）。特に、特公昭５１−３１２０
９号公報及び特開平１−１４８４３８号公報には、耐火
砂に有機質粘結剤を加えて成形し、−旦焼成した多孔質
の中子基体にコロイダルシリカ溶液（特公昭５１−３１
２０９号）又はコロイダルシリカとアミン系有機物とか
らなる結合剤（特開平１−１４８４３８号）を含浸させ
てなる精密鋳造用中子が記載されている。しかしながら
、これらの中子は、ロストワックス法等による精密鋳造
用として使用される精密鋳造用中子てあり、高温に加熱
して鋳湯した場合における高い抗折力を得ることを狙い
とするものである。従って、高温での結合強度維持には
富むが、冷却時の抗折力は特開平１−１４８４３８号の
実施例で報告されているように２〜１２ｋｇ／ｃ４とか
なり低い。これはコロイダルシリカを含浸させたことに
起因するものであり、常温での抗折力を３０〜１００　
ｋｇ　／　ｃｄ程度必要とする通常の鋳型としては用い
ることができない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者は、上記ロストワックス法等による精密鋳造用
とは異なり、常温において充分な強度を有すると共に、
生産性が良く、鋳型からのガス発生が少なく、溶湯注入
後の砂落ち性が良い鋳型造型法を開発し、既に特許出願
している（特願平２−４０９５３号）。すなわち、この
鋳型造型法は、鋳物砂に有機質粘結剤を加えて造型した
鋳型に、無機粘結剤を含浸させ、乾燥後、大気中高温下
で有機物を燃焼させ、無機粘結剤で鋳型形状を保持する
ようにした鋳型造型法であって、上記乾燥を減圧マイク
ロ波乾燥によるか、あるいは珪酸（ＳｉＯ２）とアルカ
リ（Ｎａ２０、Ｋ２０　ＳＬ　ｉ２０　）のモル比が４
．５〜６．　０の無機粘結剤を用いることを特徴とする
ものである。

この鋳型造型法によって前記したような効果は得られる
が、この方法によって作製された鋳物の鋳肌は、従来の
有機系バインダーあるいは無機系バインダーを用いた鋳
型による鋳肌と同程度で、５０〜４０８程度である。

従って、本発明の目的は、本発明者の開発した上記鋳型
造型法によって作られる鋳物の鋳肌をさらに改善できる
方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、前記目的を達成するために、鋳物砂に
有機質粘結剤を加えて造型した鋳型に無機粘結剤を含浸
させた後、上記鋳型表面の砂粒間隙に入り込む大きさの
微粒状耐火物を骨材として含む表面コーティング材を塗
布し、その後乾燥した後、大気中高温下で有機物を燃焼
させ、無機粘結剤で鋳型形状を保持するようにしたこと
を特徴とする鋳型造型法が提供される。

〔発明の作用及び態様〕

ます、本発明の鋳型造型法について概説すると、シェル
モールド法、コールドボックス法、フラン法等、従来公
知の造型法により鋳物砂と有機質粘結剤（バインダー）
を混練し、鋳型造型を行う。以下、このようにして造型
された鋳型を、焼成する型の元になるものであることが
ら元鋳型と称する。次いで、無機粘結剤を含浸させた後
、上記元鋳型表面の砂粒間隙に入り込む大きさの微粒状
耐火物を骨材として含む表面コーティング材を浸漬、は
け塗り、スプレー等の方法により塗布し、乾燥後、大気
中高温下で有機物を燃焼させ、無機粘結剤て鋳型形状を
保持させる。すなわち、「元鋳型製作」＝「無機粘結剤
含浸」−「表面コーティングＪ−ｒ乾燥」＝「焼成」と
いう工程から成る。

上記のように、無機粘結剤含浸工程と乾燥工程の間に表
面コーティング工程を採用することにより、第１図に示
すように、元鋳型の砂粒１゜１、・・・の間隙に表面コ
ーティング材に含まれる微粒状耐火物２．２・・・か入
り込み、表面部か滑らかになり、その結果、製造される
鋳物の鋳肌を改善することかできる。また、その後の焼
成によって、有機物は熱分解して焼失するのでガス欠陥
防止が図られると共に、無機粘結剤の５ｉ０２が結晶化
し、耐火度か高められる。なお、表面コーティング材の
塗布により、元鋳型の通気度は１ｉ１００程度に低下す
るか、その後の焼成により１ｉ１０位（１０倍）に通気
度か回復するので、通気度については実用上問題はない
。

上記作用説明から明らかなように、製造される鋳物の鋳
肌は元鋳型の元妙の粒度によって変るか、その表面部の
砂粒間隙に粒度の小さな微粒状耐火物か入り込むことに
よって改善される。

従って、使用される微粒状耐火物の大きさは元鋳型の元
妙の粒度に応じて適宜選定されるが、好適には、４４μ
以上のものが５％以下である微粒状耐火物が用いられる
。また、表面コーティング材に含まれるバインダーとし
ては、有機系バインダー及び無機系バインダーのいずれ
も使用可能であるか、元鋳型表面への付着性等の点から
、元鋳型に含浸させる無機粘結剤と同じものを用いるこ
とか望ましい。

本発明の好適な態様においては、含浸させる無機粘結剤
として、珪酸（Ｓｉ０２）とアルカリ（Ｎａ２０、Ｋ２
Ｏ、Ｌｉ２０）のモル比（以下、代表的に５ｉ０２／Ｎ
ａ２Ｏモル比と称する）か４．５〜６．０の無機粘結剤
か用いられる。本発明者の研究によれば、用いる無機粘
結剤の５ｉ０２／Ｎａ２Ｏモル比が４．５〜６．０の範
囲に設定されれば、常温において３０〜１１００）ｃ／
ｃ４程・度の抗折力が得られ、しかも砂落ち性にも優れ
ることか見い出された。従来用いられているコロイダル
シリカ（商品名スノテックスとして市販されている）は
強い浸透性を持ち、乾燥するとゲル化して無機高分子系
粘結剤として働くが、５ｉ０２含有率が極めて高いため
、これによって鋳型形状を保持しようとしても、前記し
たように常温における抗折力か極めて低く、鋳型として
用いることができない。一方、水ガラス（Ｓｉ０２／Ｎ
ａ２Ｏモル比約４，３）やケイ酸ソーダ（約２．４〜３
゜３）を用いた場合、抗折力が高くなり過ぎ、崩壊性の
点て問題かある。本発明の第一態様は、無機粘結剤の５
ｉ０２／Ｎａ２Ｏモル比を４゜５〜６，０の範囲に設定
することにより、常温下での抗折力及び砂落ち性の両方
を満足させたものである。

このような特定の５ｉ０２／Ｎａ２Ｏモル比の無機粘結
剤は、コロイダルシリカに不純物を添加したり、あるい
は水ガラスにコロイダルシリカを添加したりする方法に
よって容易に製造することができる。なお、本発明の第
一態様による鋳型造型法においては、表面コーティング
剤塗布後の乾燥は、自然乾燥（放置乾燥）、５０〜１５
０℃での低温乾燥又は減圧マイクロ波乾燥のいずれの方
法でもよい。

本発明の第二態様による鋳型造型法においては、表面コ
ーティング剤塗布後の乾燥を減圧マイクロ波乾燥により
行うものであり、この場合、無機粘結剤としては上記特
定のＳ　ｉ　０２　／Ｎａ２０モル比の無機粘結剤の他
、コロイダルシリカなと他の無機粘結剤も用いることが
できる。すなわち、無機粘結剤含浸及び表面コーティン
グ剤塗布後に減圧マイクロ波乾燥を行うことにより、含
浸した無機粘結剤が表面層近くに滲み出し、水分のみが
飛んでしまい、表面近くに粘結剤が多く析出するため、
焼成後に表面強度か高くなると共に、中央部は結合力が
小さくなるため、砂落ち性も良い。また、水溶液系の無
機粘結剤は減圧により沸点が低くなるため、短時間の処
理で充分であるという利点も得られる。また、減圧マイ
クロ波乾燥を行うので、高温乾燥の場合の泡か生成して
表面があばた状になるというようなこともない。

なお、無機粘結剤としてコロイダルシリカを用いる場合
には、前記したように常温において鋳型の強度が出にく
いので、乾燥後の焼成は前記特殊無機粘結剤を用いる場
合に比べて高温で行うことか望ましい。

また、上記いずれの態様においても、無機粘結剤の含浸
層の厚さは、無機粘結剤の含浸を真空減圧下で行い、圧
力と含浸時間により含浸層の厚さを調整するか、あるい
は無機粘結剤に浸透剤（界面活性剤）を添加したものを
用いて行ない、含浸時間により含浸層の厚さを調整する
ことができる。

〔実　施　例〕

以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する
が、本発明が下記実施例により限定されるものでないこ
とはもとよりである。

実施例１，２及び比較例１〜３第２図に示す粒度分布を有する元砂耐火物ムライトを使
用し、シェルモールド法によりφ２８×５０Ｈｍ１１の
試験片を製作し、第１表に示す条件で無機粘結剤含浸、
表面コーティング、乾燥及び焼成の各処理を施した。な
お、表面コーティング材の組成は第２表に示すとおりで
ある。

第表＊）無機粘結剤の５ｉ０２／Ｎａ２Ｏモル比第２表＊１）４４μ以上のものが５％以下＊２）Ｓ　ｉ０２　／Ｎａ２０モル比４．９＊３）１％
カルボキシメチルセルローズ水溶液上記のようにして得
られた各試験片４（φ２８Ｘ５０Ｈ）を４個、第３図及
び第４図に示すようにＣＯ２型５の底部にセットし、湯
道６から鋳鋼の注入（１５８０℃注入、３５）ｃｇ）を
行った。

得られた鋳物の鋳肌は、比較例１　（Ａの粒度）の場合
６０Ｓ、比較例２　（Ｂの粒度）の場合４０Ｓであった
。これに対して、微粒状耐火物を骨材として含む表面コ
ーティング材を塗布し試作した鋳物の鋳肌は、実施例１
及び２共に２Ｏ３であり、かなり改善された。また、得
られた各鋳物の鋳肌について、触針式の粗さ試験機で測
定した結果を第５図に示す。

なお、試験片から約１２０ｍ離間して配置されたノズル
から空気圧４　ｋｇ　／　ｃｄで吹き付けてサンドブラ
スト処理する方法により、砂が落ちる状況を調べた結果
、いずれの場合も焼付きもなく、良好な砂落ち性を示し
た。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の鋳型造型法は、元鋳型造型、無
機粘結剤含浸の後に、元鋳型の砂粒間隙に入り込む大き
さの微粒状耐火物を骨材として含む表面コーティング材
を塗布し、その後、乾燥、焼成するものであるため、得
られる鋳型の表面部か滑らかになり、鋳肌の粗さを大巾
に改善することができる。また、本発明においては、上
記一連の工程からなる鋳型造型法において、無機粘結剤
として５ｉ０２／Ｎａ２Ｏモル比が４．５〜６．０の無
機粘結剤を用いるか、あるいは上記乾燥を減圧マイクロ
波乾燥により行うことにより、得られる鋳型は常温にお
いて充分な強度を有すると共に、焼付きもなく、溶湯注
入後の砂落ち性も良い。また、有機系バインダー使用に
おけるような鋳型からのガス発生も少なく、上記一連の
工程により生産性よく鋳型造型を行うことができ、さら
に減圧マイクロ波乾燥を行うことにより乾燥時間を短縮
することもてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋳型造型法による鋳型表面部の概略説
明図、第２図は実施例及び比較例で用いた元妙の粒度分
布を示すグラフ、第３図は実施例及び比較例で行った注
入テストの装置の平面図、第４図はその縦断面図、第５
図は実施例及び比較例で得られた鋳肌の面粗度測定結果
を示すグラフである。１は元鋳型の砂粒、２は微粒状耐火物。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋳物砂に有機質粘結剤を加えて造型した鋳型に無
機粘結剤を含浸させた後、上記鋳型表面の砂粒間隙に入
り込む大きさの微粒状耐火物を骨材として含む表面コー
ティング材を塗布し、その後乾燥した後、大気中高温下
で有機物を燃焼させ、無機粘結剤で鋳型形状を保持する
ようにしたことを特徴とする鋳型造型法。
（２）無機粘結剤が水ガラス系無機高分子系粘結剤であ
ることを特徴とする請求項１記載の鋳型造型法。
（３）表面コーティング材の塗布を浸漬、はけ塗り、ま
たはスプレーにより行うことを特徴とする請求項１記載
の鋳型造型法。
（４）乾燥を自然乾燥、低温乾燥または減圧マイクロ波
乾燥により行うことを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載の鋳型造型法。
（５）含浸させる無機粘結剤が、珪酸（ＳｉＯ＿２）と
アルカリ（Ｎａ＿２Ｏ、Ｋ＿２Ｏ、Ｌｉ＿２Ｏ）のモル
比が４．５〜６．０の無機粘結剤であることを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれかに記載の鋳型造型法。