JPH05352A - 鋳造用鋳型 - Google Patents

鋳造用鋳型

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JPH05352A
JPH05352A JP15332491A JP15332491A JPH05352A JP H05352 A JPH05352 A JP H05352A JP 15332491 A JP15332491 A JP 15332491A JP 15332491 A JP15332491 A JP 15332491A JP H05352 A JPH05352 A JP H05352A
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JP
Japan
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casting
mold
sand
metal
thermal conductivity
Prior art date
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Withdrawn
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JP15332491A
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English (en)
Inventor
Shintaro Matsuo
信太郎 松尾
Masahiro Saito
正洋 斉藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、軽量で熱伝導率の大きい鋳造用鋳
型を提供するものである。 【構成】 重量%で、Si 55.0〜93.0%、A
l 1.5〜5.5%、Mn 0.5〜2.0%、残部
が鉄であり、片状、粒状又は粉状をなしたSi合金材の
集合体からなる鋳造用鋳型。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳造用鋳型に関するも
ので、特に鋳物の冷却を速め、鋳物の機械的性質の向上
と鋳造欠陥の解消を達成する鋳造用鋳型に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、鋳物の製造方法としては、(1)
砂型鋳造方法、(2)金型鋳造方法、(3)金属粒型鋳
造方法等がある。形状が複雑で重量も大きく、生産個数
の少ない鋳物は殆ど砂型鋳造方法で製作されている。
又、金型鋳造方法は最も速い冷却速度が得られ、かつ鋳
造欠陥の少ない、寸法精度の良好な鋳物が製造出来る。
【0003】しかし、金型鋳造は金型を製作するため多
量生産には適しているが、小量、大型鋳物製造には、金
型の製作費が高価であるために使用されていない。これ
は金型が、放電加工等で加工され、その後機械加工で精
密仕上加工されるため、大型鋳物、少量鋳物用としては
製作費が著しく高価になるためである。現在、少量、大
型鋳物製造に使用されている砂型鋳造方法は簡単で価格
も安いが、欠点は熱伝導率が悪い鋳物砂(主成分はSi
2 95%以上、熱伝導率0.001〜0.002Ca
l/cm・sec・℃)を使用するため、大型鋳物にな
るほど冷却速度が遅くなる。このため大型鋳物の機械的
性質は低下するので、大型鋳物を使用する機器では、こ
の質量効果による低下を考慮して、鋳物肉厚を大きく設
計しているのが現状である。例えば銅合金のニッケルア
ルミニウム青銅を例にとると、小型鋳物(肉厚24m
m)では642N/mm2 の引張強さが得られるが、同
一成分の大型鋳物(肉厚240mm)では500N/m
2 程度に低下する。
【0004】このようにして砂型鋳造は、質量効果によ
る機械的性質の低下と鋳造欠陥が発生し、その解決をせ
まられていた。又、この様な砂型の欠点を改善するため
鋳型の一部に冷し金を置いてその部分の冷却速度を速く
する冷し金使用鋳造方法もあるが、冷し金の価格が高
い。又、冷し金を鋳物の形状に合せて製作する必要があ
り、複雑な曲面を持つ鋳物には利用出きなかった。
【0005】近年、鋳物砂より熱伝導率の良い金属粒
(熱伝導率0.1〜0.5Cal/cm・sec・℃.
s)を用いる鋳型が注目され、鉄粒を磁力で結合するマ
グネット・モールド、又、金属粒を水溶性化合物の粘結
剤により硬化させた水溶性鋳型等がある。又、鋳型の一
部を金属粒によって造型する鋳型等が公表されている。
しかし、これ等の方法は、金属に鉄、鉄合金、ステンレ
ス鋼、銅、銅合金が使用されるため、〔現用の鋳物砂
(密度1.5〜3g/cm3 )に比較して〕密度が7〜
8g/cm3 と大きく、鋳型が重くなると鋳型崩壊等が
あり実用化上の問題となっている。
【0006】又、軽量化のためアルミニウム粒を用いる
方法もあるが、アルミニウムの融点が600℃前後であ
るため、高融点の鉄系合金の鋳造では表面浸食があり実
用出来ない。又、セラミック、耐火物等を使用する方法
もあるが、熱伝導率が悪く冷却速度が遅い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には次
のような問題点がある。 (1)砂型鋳造方法 大型鋳物になると冷却速度が遅くなり、鋳物の機械的性
質が低下する。従って鋳物の肉厚を大きくする必要があ
り、機器の小型化、効率化の点で好ましくない。 (2)金型鋳造方法 金型の価格が高いため、精密、大量鋳造以外の用途には
適さない。 (3)金属粒鋳型鋳造方法 金属粒の比重が大きいため、鋳物が大きくなると鋳型崩
壊等の不具合を発生する。
【0008】金属粒として比重の軽いアルミニウム粒を
用いる時は高融点の鋳造には使用できない。 (4)セラミック、耐火物等の鋳型による鋳造方法 熱伝導率が悪く冷却速度が遅いため、シェルモールドの
ような小型部品の鋳造に限定される。
【0009】本発明は、上記の従来技術における問題点
を解消し、軽量で熱伝導率の大きい鋳造用鋳型を提供す
ることを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】重量%で、Si 55.
0〜93.0%、Al 1.5〜5.5%、Mn 0.
5〜2.0%、残部が鉄であり、片状、粒状、粉状をし
たSi合金材の集合体を鋳型材として鋳造用鋳型を製作
する。
【0011】
【作用】鋳型材として、鋳物砂に比較して熱伝導率の良
い金属でありながら、密度が2.33g/cm3 と小さ
いSiを多量に含有するSi系合金材を使用することに
より、鋳型重量が軽量化される。従って、従来困難であ
った大型鋳物用鋳型を製作出来る。
【0012】又、熱伝導率が0.1〜0.15Cal/
cm・℃・secであり、従来の鋳物砂の0.002C
al/cm・℃・secに比べて著しく大きいため、金
属組織の微細な、機械的性質が優れ、鋳造欠陥の少ない
鋳物が製造可能である。
【0013】
【実施例】重量%で、Si 55.0〜93.0%、A
l 1.5〜5.5%、Mn 0.5〜2.0%、残部
が鉄であり、片状、粒状、粉状をしたSi合金材の集合
体を鋳型材として鋳造用鋳型を作る。鋳型材の化学成分
の限定理由は次の通りである。(なお、以下の説明で%
は重量%を示す。)Si:Siは本発明の最も重要な元
素で、Si 55%以下では軽量化を必要とする密度が
5g/cm3 以上となり、鋳物砂に比較して重くなり、
造型が困難となるので、Si量の下限を55%とした。
又、Si量は多いほど軽くなるが材料価格も高くなり、
製造性が悪くなるので上限を93%とした。
【0014】Al:AlはSiについで重要な元素で、
高い熱伝導率を保持したまま軽量化出来る。又、Alは
脱酸作用の効果がある。この効果を出すために最低1.
5%の添加が必要であるが、5.5%を超えると鋳造時
に鋳型浸食を生じやすいので、Alは1.5〜5.5%
の範囲とした。Mn:Mnは脱酸作用の効果があり、こ
の効果を出すためには0.5%の添加が必要であるが、
2.0%を超えると脆化するので、その範囲を0.5〜
2.0%とした。
【0015】上述の化学成分のSi合金材の片状、粒
状、粉状の集合体に公知の粘結材(水ガラス系、セメン
ト系粘結材、水溶性塩)等を添加して、ガス硬化又は自
硬性硬化をさせて鋳造用鋳型を製作する。又、消失性鋳
型を使用した鋳造法の場合は粘結材を加えず使用する。
通常の鋳物の場合、本発明のSi合金粒が最も多く用い
られ、粒度は48号〜100号である。片状、粒径の大
きいものは、鋳肌面でなく鋳型内面に多く用いられる。
粉末状のものは精密鋳造など寸法精度を必要とするもの
に使用される。
【0016】また上記の鋳型材は、鉄、鉄合金、ステン
レス鋼、銅および銅合金の切断片、球状、粉状など種々
の形状のものと混合して使用出来る。熱伝導率を調節す
るために、Si合金材と耐火物(アルミナ、硅砂、ジル
コンサンドなど)を混合して鋳型を製作してもよい。さ
らにSi合金の形状、粒径の異なるものを組合せて使用
出来る。
【0017】次に本発明による鋳型の特性について具体
的に説明する。
【0018】
【表1】
【0019】(表1)は、本発明鋳型、比較材および現
用材の化学成分密度、熱伝導率および鋳造試験結果を示
したもので、試料No1〜No4は本発明鋳型、試料N
o5〜No8は比較材である。又、現在最も多く製作さ
れている現用鋳物砂および時折使用される現用金属粒の
密度、伝導率、鋳込み試験結果も(表1)にした。以上
の表より次のことが明らかである。
【0020】化学成分が本発明の範囲外では、供試材N
o5、No7、No8合金にみられるように、密度が5
g/cm3 以上となり、本発明材のNo1、No2、N
o3、No4合金における4.5g/cm3 以下より大
きい。大型鋳物では鋳型が大きくなるので、密度が大き
いと鋳型製作上不利である。比較材のNo6合金は密度
は小さいが、溶湯鋳込み時に鋳型浸食を起す。なお、金
属注湯試験は、本発明鋳型、比較材、現用鋳物砂、現用
金属粒のいずれも、けい酸ソーダ(水ガラス)を重量%
で3.5〜4.0%添加して炭酸ガス(CO 2 )を吹込
み硬化させた鋳型(JIS G5502)に、高クロム
鋳鉄を溶湯温度1,450℃で鋳造して実施した。鋳型
の溶湯による浸食状況は鋳型表面状況により判断した。
【0021】本発明による鋳型は、公知の現用金属粒鋳
型に比較して、鋳鉄、銅等の金属粒鋳型より重量が著し
く軽い。(アルミニウム粒鋳型は軽量だが鋳込み時に鋳
型浸食を起す。)次に、本発明鋳型を使用することによ
り、鋳物の機械的性質を著しく改善した実例を(表2)
および(表3)に示す。
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】銅合金のアルミニウム青銅(JIS H5
114)を本発明材および従来の鋳物砂で製作した鋳型
(JIS H5114別取試験片)に1200℃で注湯
して、鋳物を造りその機械的性質を調査した。アルミニ
ウム青銅の化学成分を表2に、機械的性質を表3に示
す。本発明鋳型および従来砂型に粘結材にはけい酸ソー
ダを使用し、CO2 ガスで硬化させた。本発明鋳型には
粒径0.1〜0.6mmのSi合金材を用い、現用砂型
には6号硅砂を使用した。塗型材は黒鉛塗型を塗布し
た。
【0025】(表3)から分るように本発明鋳型を使用
した材料は、引張強さ720〜736N/mm2 、硬さ
(HB)190〜195であり、従来砂型の引張強さ6
42N/mm2 、硬さ(HB)165に対して著しく優
れた性質が得られた。これは冷却速度が現用砂型より著
しく速いため、析出物が微細になり、均一に分散したた
めである。
【0026】
【発明の効果】本発明による鋳造用鋳型は、重量%で、
Si 55.0〜93.0%、Al1.5〜5.5%、
Mn 0.5〜2.0%、残部が鉄であり、片状、粒状
又は粉状をなしたSi合金材の集合体からなることによ
り、次の効果を有する。 (1)現用砂型より熱伝導率が良好で、速い冷却速度と
指向性凝固が得られる。従って、優れた機械的性質、欠
陥のない健全な高品質鋳物が製造可能である。 (2)現在公知の鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、銅、銅合金
等の金属粒鋳型に比較して、密度が著しく小さく、造型
上有利である。 (3)曲面等も自由に作ることが出来、造型上きわめて
優れている。 (4)Si合金材の形状と耐火材料の混合量を変えるこ
とによって種々な冷却速度を得ることが出来る。従って
本発明鋳型によって得られた鋳物は、高強度であり、機
器の小型軽量化が可能となり、省エネルギーに貢献出来
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 重量%で、Si 55.0〜93.0
    %、Al 1.5〜5.5%、Mn 0.5〜2.0
    %、残部が鉄であり、片状、粒状又は粉状をなしたSi
    合金材の集合体からなることを特徴とする鋳造用鋳型。
JP15332491A 1991-06-25 1991-06-25 鋳造用鋳型 Withdrawn JPH05352A (ja)

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JP15332491A JPH05352A (ja) 1991-06-25 1991-06-25 鋳造用鋳型

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ID=15560008

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JP (1) JPH05352A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105965111A (zh) * 2015-02-28 2016-09-28 钢钣工业株式会社 研磨装置及用于此研磨装置的研磨头

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 19980903