JPH05261478A - 崩壊性砂中子の製造方法 - Google Patents

崩壊性砂中子の製造方法

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JPH05261478A
JPH05261478A JP11064092A JP11064092A JPH05261478A JP H05261478 A JPH05261478 A JP H05261478A JP 11064092 A JP11064092 A JP 11064092A JP 11064092 A JP11064092 A JP 11064092A JP H05261478 A JPH05261478 A JP H05261478A
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JP
Japan
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sand core
sand
prototype
casting
mineral acid
Prior art date
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Pending
Application number
JP11064092A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidemasa Okamoto
秀正 岡本
Masaru Kunimura
勝 国村
Hideyuki Iitani
英之 飯谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F2001/106Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling using a closed deck, i.e. the water jacket is not open at the block top face

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  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シェルモールド法を用いて造型した砂中子
で,低圧鋳造時に破損せず,かつ,崩壊性に優れた砂中
子を得る。 【構成】 RCSを固めた砂中子原型を稀硫酸溶液等中
に浸漬するなどして鉱酸処理した砂中子原型を得,この
砂中子原型を加熱乾燥して崩壊性砂中子を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,例えば,クローズドデ
ッキタイブの自動車用エンジン等,アンダーカット部分
を有する鋳造品の低圧鋳造時に用いる耐圧性と崩壊容易
性を有する崩壊性砂中子の製造方法に関するものであ
る。さらに詳しくは,シェルモールド用の砂を用いて造
型した砂中子原型を鉱酸処理することにより,鋳造後の
崩壊性に優れた低圧鋳造用に適した砂中子の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より,例えば,クローズドデッキタ
イプの自動車用エンジンブロックやその他のアンダーカ
ット部分を有するアルミニウム合金やマグネシウム合金
等の鋳造品を低圧で鋳造して製造する場合,崩壊性砂中
子を用いて低圧鋳造することが行われている。そして,
崩壊性砂中子を得る場合,砂を所望の形に固め,溶湯鋳
込時には砂中子が破損したり,溶湯が砂中子内に侵入し
ないようにし,鋳造後には,ほとんど力を加えずに砂中
子を崩壊させて容易に取出せるようにし,かつ,砂が隅
々まで充分に取出せるようにすることが試みられてい
る。勿論,その場合,砂中子原型の成分,砂の固め方
等,従来よりいろいろ試みられているが,充分に満足し
得るものは得られていないのが現状である。
【0003】その中で,砂を固めて砂中子原型を得る方
法として,ハードックス法,ウォームボックス法,
シェルモールド法,コールドボックス法等がある。ハ
ードックス法としては,例えば,特公昭64−9898
号公報に記載されている技術が知られている。そして,
この方法においては,砂中子原型は砂,酸硬化性樹脂お
よび酸化剤を主成分とする結合剤からなっており,二酸
化硫黄によって硬化される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記ハードックス法に
おいては,所望の形状に造型した砂を硬化して砂中子原
型を得る場合,二酸化硫黄すなわち亜硫酸ガスを使用し
て硬化する。したがって,亜硫酸ガスを使用するため,
作業環境が悪く,日本の工場では,人体に悪影響を与え
るようなガスの使用は好まれない。また,仮に亜硫酸ガ
スを使用するとしても,人体に悪影響を与えず,作業環
境も悪化させないようにするためには,その為の付属設
備の設置が大変であり,また,その設置,運転のために
法規制も受ける。
【0005】そのため,本発明者は,酸化剤と亜硫酸ガ
スの代りに結合剤を使用するシェルモールド法の良さを
見直すこととした。シェルモールド法では,砂と結合剤
の混合物を固めて砂中子原型を得るのに亜硫酸ガスを使
用するのではなく,予めフェノールレジン等の石炭酸系
合成樹脂をコーティングしたレジンコーテッドサンド
(RCS)を,砂中子原型造型用の金型内に圧縮空気で
吹込んで加熱硬化させて造型する。しかし,この場合,
造型した砂中子を用いて低圧鋳造した後に,砂中子を崩
壊させて完全に取出すのが困難であり,かつ,手間がか
かっていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明においては,RC
Sを用いて砂中子原型を造型する工程と,この砂中子原
型を鉱酸で処理する工程と,この鉱酸で処理した砂中子
原型を乾燥する工程とによって崩壊性砂中子を得る。な
お,砂中子原型を処理する鉱酸としては,例えば,硫
酸,燐酸等を用いる。また,砂中子原型を鉱酸で処理す
る場合は,例えば,稀硫酸のような酸性溶液中に浸漬し
たり,酸性溶液を砂中子原型の表面に刷毛塗りしたり,
吹付けたりする。
【0007】
【作用】本発明においては,まず,例えば,前記したよ
うにRCSを用いて砂中子原型を造型した後,その砂中
子原型を稀硫酸等の鉱酸溶液中に浸漬するなどして砂中
子原型の内部に鉱酸を浸み込ませ,次いで,この砂中子
原型を乾燥する。この場合,造型した砂中子原型(黄土
色)を,例えば稀硫酸溶液等の鉱酸溶液の中に浸漬すれ
ば,砂中子原型の表層部や中に鉱酸が付着したり浸み込
んだりする。この砂中子原型を浸漬槽から引き上げた
後,80〜200℃で数分〜2時間乾燥させると,砂中
子原型は黒褐色に変化する。これは,砂同志を結合して
いた硬化フェノールレジン等の石炭酸系合成樹脂が砂中
子原型に付着したり浸み込んだ鉱酸により脱水,炭化さ
せられたためである。すなわち,砂を互いに繋げている
硬化した石炭酸系合成樹脂は,この乾燥時の熱で炭化分
解反応が促進される。これにより,黒褐色化するととも
に,強度も低下する。この強度の低下は,鋳造時の加圧
力には充分耐え得るものである。鋳造時に,溶湯の熱に
より,当然硬化した石炭酸系合成樹脂も熱劣化するが,
上記のようにして予め強度を低下させておくと,鋳造
後,金型内から取出した鋳造品の中から砂中子を取出す
ときに,砂中子が極めて簡単容易に取出せる。
【0008】この発明によって得られた崩壊性の砂中子
を用いれば,低圧鋳造のように低圧下での溶湯鋳込時に
砂中子が破損したりクラックが入ったりすることもな
く,溶湯が砂中子内に侵入することもない。また,鋳造
後に溶湯が固まって鋳込製品を金型から取出した後,砂
中子を崩壊させて取出すとき,普通のノックアウトだけ
でほとんど力を加えずに砂中子を崩壊させて容易に取出
すことができるとともに,砂が鋳造面の隅に残ることも
なく,隅々まで砂を充分にかつ確実に取出すことができ
る。なお,低圧鋳造ではそれ程強度を必要とせず,溶湯
の差込みもないので,特別なコーティングは必要がな
い。
【0009】
【実施例】砂中子原型を製造するときは,まず,フェノ
ールレジン等の石炭酸系合成樹脂を砂にコーティングし
たレジンコーテッドサンド(RCS)を用意する。RC
Sは混練温度,フェノール樹脂等の石炭酸系合成樹脂の
性状からコールド法,セミホット法,ドライホット法で
製造されるが,生産性,安定性,コストの面からドライ
ホット法が好ましい。すなわち,130〜160℃に加
熱された砂に固形樹脂をミキサーで溶融コーティングし
たのち,ノボラック樹脂の場合は硬化剤のへキサミン水
溶液,レゾール樹脂の場合は水のみを投入して,水の蒸
発潜熱およびエアレーションによって急冷しながら砂粒
同志の固着が少なくなった時点でステアリン酸カルシウ
ム等のワックスを分散させて乾態易流動性のRCSを得
る。なお,砂は,硅砂,ジルコンサンド,クロマイトサ
ンド,セラビーズ等あるいはそれらの再生砂を用いる。
このRCSを,所定の砂中子形状のキャビティを有する
金型内に加圧空気とともに吹込み,いわゆる,シェルモ
ールド法と呼ばれている方法で砂中子原型を成型した。
この場合,中子成型用の金型の加熱温度は例えば200
〜300℃,好ましくは,230〜270℃程度とし,
30秒〜2分程度加熱して,砂中子原型を所定の強度に
硬化させた。例えば,抗折力20〜50kgの砂中子原
型を得た。
【0010】次に,このようにして成型した砂中子原型
を,鉱酸の水溶液で処理する。この鉱酸としては,硫
酸,燐酸等が挙げられる。この鉱酸の水溶液中に砂中子
原型を浸漬し,砂中子原型に吸収させた後,加熱乾燥さ
せる。水溶液の濃度は稀釈倍率(98%濃硫酸,89%
リン酸の稀釈倍率)200倍以内である。稀釈倍率が2
00倍を越えると鋳造後の砂中子の崩壊性が低下し,処
理効果がなくなる。浸漬時間は,処理液の濃度および砂
中子原型と処理液との親和性によっても異なるが,0.
5秒の短時間から5分程度である。
【0011】もし,砂中子原型が処理液に濡れにくい場
合は,予め砂中子原型をメタノール等の親水性有機溶媒
に短時間浸漬した後に処理液に浸漬するか,処理液に上
記親水性有機溶媒を砂中子原型が処理液に濡れるように
なるまで混合してから処理する。浸漬処理した砂中子原
型の加熱乾燥は,温度が高いほど時間が短くてすみ,目
安として120℃で30分程度である。なお,鉱酸を稀
釈せずにそのまま使用してもよく,鉱酸が濃硫酸(98
%)や燐酸(89%)のように液体の場合は,砂中子原
型を浸漬し,微粉末の酸のように微粉末の場合は,砂中
子原型に粉末をまぶし,余分な粉末を拭き取る。前記し
たように,稀硫酸のように濃度の薄い溶液を用いたとき
は水を蒸発させるために乾燥が必要であるが,濃硫酸の
ように水で稀釈しない場合は,乾燥を行う必要はない。
処理された砂中子原型は黒褐色化し,その抗折力は処理
濃度に比例して低下するが,強度の低下は,硫酸や燐酸
の場合は酸による炭化劣化が進行したためと考えられ
る。
【0012】さらに詳しい実施例として,実験例をつぎ
に示す。 (実験例1〜5,および比較例)フラタリ砂100部に
対して2部のフェノール樹脂(硬化剤へキサミンを含
む)をコーティングしたRCSを用いて,重量約2Kg
のエンジンブロック用砂中子原型をシェルモールド法で
複数個造型した。造型条件は金型温度250℃,吹込み
圧0.8Kg/cm,加熱時間90秒であった。1日
放置した後の砂中子原型の抗折力は38Kgであった。
このうちの1個は,後記する鉱酸処理を何ら行わずに,
本実験例と同様の低圧鋳造を行ったので,比較例として
後記する表1に示す。
【0013】この砂中子原型を98%濃硫酸に1〜2秒
間浸漬した。(実験例1) 次に,98%濃硫酸1部に水を各々9部,49部,99
部,199部混合して,稀釈倍率10,50,100,
200倍の水溶液をそれぞれ調製した。この処理液に砂
中子原型を1〜2秒間浸漬した後,120℃の循環式熱
風加熱炉で30分間乾燥した。硫酸処理をしなかったも
のも用意した。(実験例2〜5)
【0014】
【表1】
【0015】上記砂中子を金型にセットし,アルミニウ
ム合金ADC10を鋳造圧力0.2kg/cm,湯口
速度200mm/sec,注湯温度760℃の条件下で
低圧鋳造した。鋳造後に通常のコアノックアウトマシン
で砂落しを行ったところ,実験例1〜4の場合には中子
砂は完全に除去され,優れた鋳造品が得られた。実験例
5の場合には中子砂の除去はやや良かったが,比較例の
場合には中子砂の除去は不良であった。まとめて,結果
を表1に示す。
【0016】(実験例6〜10,および比較例)実験例
1〜5の硫酸の代りに燐酸(89%)を使用し,それ以
外は全く同様に処理,操作したところ,硫酸の場合と同
様に優れた結果が得られた。その結果を表2に示す。
【0017】
【表2】
【0018】
【発明の効果】このように,本発明においては,石炭酸
系合成樹脂をコーティングしたレジンコーテッドサンド
を用いて砂中子原型を造型する工程と,この砂中子原型
を鉱酸で処理する工程と,この鉱酸で処理した砂中子原
型を乾燥する工程とによって崩壊性砂中子を製造するよ
うにしたので,砂中子原型は予め所望の強度に設定でき
る。また,低圧鋳造時には破損せず,鋳造後の崩壊性は
良い。
【0019】すなわち,本発明で得られた崩壊性砂中子
を用いて低圧鋳造を行った場合,砂中子中に溶湯が差込
むことがなく,また,鋳造後,製品から砂を排出する際
も,砂中子の崩壊性が良いために,簡単確実にかつ完全
に砂の排出を行うことができる。勿論,砂を排出した後
の製品の鋳肌面には砂は全く残留せず,非常に平滑であ
る。したがって,このような砂中子を,例えば,クロー
ズドデッキ型のエンジンブロックの冷却ジャケット部分
のように,非常に複雑な形状を有する製品を鋳造する際
に用いても,充分に満足のいく作業状態と製品を確実容
易に得ることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年1月5日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【作用】本発明においては、まず、例えば、前記したよ
うにRCSを用いて砂中子原型を造型した後、その砂中
子原型を稀硫酸等の鉱酸溶液中に浸漬するなどして砂中
子原型の内部に鉱酸を浸み込ませ、次いで、この砂中子
原型を乾燥する。この場合、造型した砂中子原型(黄土
色)を、例えば稀硫酸溶液等の鉱酸溶液の中に浸漬すれ
ば、砂中子原型の表層部や中に鉱酸が付着したり浸み込
んだりする。この砂中子原型を浸漬槽から引き上げた
後、80〜200℃で数分〜2時間乾燥させると、砂中
子原型は黒褐色に変化する。これは、砂同士を結合して
いた硬化フエノ−ルレジン等の石炭酸系合成樹脂が砂中
子原型に付着したり浸み込んだ鉱酸により脱水、炭化さ
せられたためである。すなわち、砂を互いに繋げている
硬化した石炭酸系合成樹脂は、この乾燥時の熱で酸化分
解反応が促進される。 整理番号=P92TH−11
(2) これにより、黒褐色化するとともに、強度も低下する。
この強度の低下は、鋳造時の加圧力には充分耐え得るも
のである。鋳造時に、溶湯の熱により、当然硬化した石
炭酸系合成樹脂も熱劣化するが、上記のようにして予め
強度を低下させておくと、鋳造後、金型内から取出した
鋳造品の中から砂中子を取出すときに、砂中子が極めて
簡単容易に取出せる。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年1月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【作用】本発明においては、まず、例えば、前記したよ
うにRCSを用いて砂中子原型を造型した後、その砂中
子原型を稀硫酸等の鉱酸溶液中に浸漬するなどして砂中
子原型の内部に鉱酸を浸み込ませ、次いで、この砂中子
原型を乾燥する。この場合、造型した砂中子原型(黄土
色)を、例えば稀硫酸溶液等の鉱酸溶液の中に浸漬すれ
ば、砂中子原型の表層部や中に鉱酸が付着したり浸み込
んだりする。この砂中子原型を浸漬槽から引き上げた
後、80〜200℃で数分〜2時間乾燥させると、砂中
子原型は黒褐色に変化する。これは、砂同士を結合して
いた硬化フエノ−ルレジン等の石炭酸系合成樹脂が砂中
子原型に付着したり浸み込んだ鉱酸により脱水、炭化さ
せられたためである。すなわち、砂を互いに繋げている
硬化した石炭酸系合成樹脂は、この乾燥時の熱で酸化分
解反応が促進される。これにより、黒褐色化するととも
に、強度も低下する。この強度の低下は、鋳造時の加圧
力には充分耐え得るものである。鋳造時に、溶湯の熱に
より、当然硬化した石炭酸系合成樹脂も熱劣化するが、
上記のようにして予め強度を低下させておくと、鋳造
後、金型内から取出した鋳造品の中から砂中子を取出す
ときに、砂中子が極めて簡単容易に取出せる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭酸系合成樹脂をコーティングしたレ
    ジンコーテッドサンドを用いて砂中子原型を造型する工
    程と,この砂中子原型を鉱酸で処理する工程と,この鉱
    酸で処理した砂中子原型を乾燥する工程とからなる崩壊
    性砂中子の製造方法。
JP11064092A 1992-03-19 1992-03-19 崩壊性砂中子の製造方法 Pending JPH05261478A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1721689A1 (en) * 2004-02-25 2006-11-15 Sintokogio, Ltd. Process for producing cast item

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1721689A1 (en) * 2004-02-25 2006-11-15 Sintokogio, Ltd. Process for producing cast item
EP1721689A4 (en) * 2004-02-25 2007-05-02 Sintokogio Ltd METHOD FOR PRODUCING A CASTING PART

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