JPH0542342A - セラミツクシエル鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 鋳型のコーティング層３に冷却用空気を注湯
後に流すべくした空気通路６を設ける。 【効果】 鋳型のコーティング層に設けた空気通路に、
注湯後に冷却空気を流すことにより、鋳型に注ぎ込まれ
た溶湯を速やかに冷却でき、結晶粒径が小さく高い強度
を有する品質の安定した鋳物を得ることができる。ま
た、従来行われていた冷やし金を用いることなく、鋳型
がその内部から冷却されるものであるから、鋳肌を傷つ
けるということがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロストワックス鋳造
法に用いられるセラミックシェル鋳型に関し、詳しくは
結晶粒径が小さく高い強度を有する品質の安定した鋳物
が得られるようにした、セラミックシェル鋳型に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、セラミックシェル鋳型を
用いたロストワックス鋳造法は、精密鋳造法の代表的な
ものであり、高い寸法精度でもって鋳肌の美しい薄肉部
品や複雑形状部品の鋳造を行うことができるという長所
を有している。そのため、近年、電気機器、自動車、航
空機などの産業分野では、軽量化や二次加工費の低減を
目的として、セラミックシェル鋳型を用いたロストワッ
クス鋳造法によるマグネシウム合金、アルミニウム合金
などの軽合金からなる精密鋳造品が幅広く採用されるよ
うになっている。また、航空機のドアなど構造用部品の
作製が試みられている。

【０００３】ところが、ロストワックス鋳造法では、他
の鋳造法と比較して、構造用部品として必要とされる高
い強度を有する鋳物をつくることが難しい。その理由と
しては、鋳型がセラミックのコーティング層により形成
されているため、金型に比べ熱伝導性が悪く、鋳型に注
ぎ込まれた溶湯が徐冷され得られる鋳物の結晶粒径が大
きくなること、薄肉品の鋳造では鋳型温度が高くなりや
すく同様にして徐冷されること、などが考えられる。

【０００４】そこで、ロストワックス鋳造法において鋳
型に注ぎ込まれた溶湯を急冷させる手段として、セラミ
ックシェル鋳型の表面にエア、ミストなどを吹き付ける
ようにした方法、また、鋳型内に嵌め込まれた冷し金を
有し、溶湯に冷し金を接触させるようにした鋳型（特開
昭63−168250号公報、特開平 2−187236号公報）などが
提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術における、セラミックシェル鋳型の表面にエア、
ミストなどを吹き付けるようにしたものでは、期待する
程度の冷却効果が得られにくく、しかも、エア、ミスト
などを吹き付けるための冷却治具の取り付け具合によっ
て冷却状態が変動するため、品質の安定した鋳物が得ら
れ難いという問題点がある。一方、冷し金を有するセラ
ミックシェル鋳型では、冷し金が接触する部位の鋳肌が
傷つけられるという問題点がある。

【０００６】この発明は、上記問題点を解消するために
なされたものであって、セラミックシェル鋳型のコーテ
ィング層に冷却用空気が送り込まれる空気通路孔を設
け、注湯後に鋳型内部を急冷し得る構造とすることによ
り、結晶粒径が小さく高い強度を有する品質の安定した
鋳物をその鋳肌を傷つけることなく得ることができる、
セラミックシェル鋳型の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明によるセラミックシェル鋳型は、ロスト
ワックス鋳造法に用いられるセラミックシェル鋳型にお
いて、鋳型のコーティング層に冷却用空気を注湯後に流
すべくした空気通路を設けてなることを特徴とするもの
である。

【０００８】

【作用】この発明によるセラミックシェル鋳型において
は、鋳型のコーティング層に注湯後に冷却用空気を流す
べくした空気通路が設けられているので、鋳型の最外コ
ーティング層の表面に鋳型の外方から冷却用の空気を吹
き付けるようにしたものに比べ、大きな冷却効果が得ら
れて鋳型に注ぎ込まれた溶湯を速やかに冷却できるとと
もに、鋳型内の定められた部位が冷却されることになる
ので、鋳型を作製する都度その冷却状態が異なるという
ことがない。また、鋳型はその内部から冷却されるもの
であるから、鋳肌が傷つけられることがない。

【０００９】

【実施例】以下、実施例に基づいてこの発明を説明す
る。図１はこの発明の一実施例によるセラミックシェル
鋳型の要部断面構造概念図であり、図２は図１に示すセ
ラミックシェル鋳型の作製工程を説明するための図であ
る。

【００１０】以下、この発明によるセラミックシェル鋳
型の作製手順を図２および図１を参照しながら、以下に
説明する。 製品部と湯口部及び湯道部の蝋模型を射出成形し、
湯道、湯口を組み付ける。組み立てられた蝋模型１を洗
浄する。 通常のプロセスに従ってスラリーの被覆、スタッコ
イング、乾燥の操作を行って、蝋模型１の表面に、合計
３層よりなるセラミックによるプライマリコーティング
層２を形成する。 プライマリコーティング層２の３層目が完全に乾燥
し、バックアップコーティング層３を形成するに前に、
冷却を施すべき部位におけるプライマリコーティング層
２の表面に沿って棒状の蝋棒４を接着ワックス５にて接
着する。蝋棒４の接着が終了した後、蝋棒４の端面部を
適当なテープ等で覆っておき、バックアップコーティン
グ層３を形成する際に蝋棒４の端面部がスラリーで覆わ
れることを防ぐようにする。

【００１１】 セラミックシェルが所定の厚みになる
まで、通常のプロセスに従って、セラミックによるバッ
クアップコーティング層３を形成する。 蝋棒４の端面部の上記テープを取り除いてから、脱
蝋を行う。これにより、蝋模型１と接着ワックス５及び
蝋棒４は溶融し、鋳型外に流し出される。 所定の温度、例えば800 ℃程度の温度で焼成する。

【００１２】これにより、鋳型の冷却を施すべき部位
に、バックアップコーティング層３内にこれに沿って、
注湯後に冷却用空気が流される空気通路６を有するセラ
ミックシェル鋳型が得られる。なお、上記の実施例で
は、空気通路６を形成するために蝋棒４を用いた例を示
したが、蝋棒４に代えて、セラミックよりなる筒状をセ
ラミック中空棒を用いるようにしてもよい。

【００１３】図３は、この発明の他の実施例による、局
部冷却用の空気通路６を有するセラミックシェル鋳型の
作製工程を説明するための図である。同図に示すよう
に、プライマリコーティング層２を形成した後、局部冷
却を施すべき部位に、プライマリコーティング層２の表
面にほぼ垂直になるようにセラミック中空棒７を接着
し、しかる後にバックアップコーティング層３を形成し
て、局部冷却用の空気通路６を有するセラミックシェル
鋳型を作製するようにしたものである。

【００１４】次に、鋳物の斜視図の図４に示すように、
長さ900 mm、高さ350 mm、幅70mmであって断面形状が三
角形をなす大型薄肉の製品を、同図の点線で囲まれる下
部全体の冷却を施すための空気通路を有するセラミック
シェル鋳型を作製し（図２参照）、このセラミックシェ
ル鋳型を用いて、アルミニウム合金（Ａ３５６）よりな
る上記鋳物を鋳造した。なお、この鋳物は大型であって
そのセラミックシェル鋳型の保温のため鋳型全体を保温
材で包む必要があり、注湯後に従来の鋳型外からの冷却
ができないため、比較例としては、空気通路を有しない
従来のセラミックシェル鋳型を作製して、鋳造結果を比
較した。

【００１５】この発明によるセラミックシェル鋳型を用
いて鋳造を行う場合には、作製した鋳型の空気通路の一
方の端に、冷却空気を送り込むための冷却治具のノズル
を嵌め込んでおき、セラミックシェル鋳型への注湯終了
後、冷却空気を送り込むようにした。冷却空気は、鋳型
のバックアップコーティング層に設けられた空気通路を
通って鋳型外に出ることになる。

【００１６】鋳造結果は、次の通りであった。まず、空
気通路を有しない従来のセラミックシェル鋳型を用いた
場合には、注湯後に鋳型の冷却が行われず、溶湯の凝固
時間は10分程度であり、得られた鋳物のＸ線によるガス
ポロシティの検査結果は1.22＃４〜６， 2.2＃４であっ
た。また、結晶粒径の大きさは 200μｍ以上であり、鋳
物の強度は約15〜18kgf/mm² であった。

【００１７】これに対して、この発明によるセラミック
シェル鋳型を用いた場合には、溶湯の凝固時間は上記の
半分の５分であり、得られた鋳物のＸ線によるガスポロ
シティの検査結果は1.22＃１〜３であった。また、結晶
粒径の大きさは 100μｍ程度であり、鋳物の強度は約20
〜22kgf/mm² であった。さらに、複数個の鋳型を作製し
鋳造を行ったところ、品質にばらつきのないものが得ら
れた。このように、この発明によるセラミックシェル鋳
型によると、結晶粒径が小さく高い強度を有する品質の
安定した鋳物を得ることが可能となった。また、従来の
ような冷し金を用いるものではないので、その鋳肌を傷
つけるというようことがなく、ロストワックス鋳造法特
有の鋳肌の美しい鋳物が得られる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によるセ
ラミックシェル鋳型では、鋳型のコーティング層に冷却
用空気を注湯後に流すべくした空気通路を設けたもので
あるから、鋳型の最外コーティング層の表面に鋳型の外
方から冷却用の空気を吹き付けるようにした従来のもの
に比べ、大きな冷却効果が得られるとともに、鋳型内の
定められた部位が冷却されることになるので、鋳型を作
製する都度その冷却状態が異なるということがない。ま
た、従来のような冷し金を用いるものではなく、鋳型が
その内部から冷却されるものであるから、鋳肌を傷つけ
るということがない。

【００１９】これにより、この発明によるセラミックシ
ェル鋳型を用いてロストワックス鋳造を行うことによ
り、鋳型に注ぎ込まれた溶湯を速やかに冷却でき、結晶
粒径が小さく高い強度を有する品質の安定した鋳物をそ
の鋳肌を傷つけることなく得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるセラミックシェル鋳
型の要部断面構造概念図である。

【図２】図１に示すセラミックシェル鋳型の作製工程を
説明するための図である。

【図３】この発明の他の実施例による、局部冷却用の空
気通路を有するセラミックシェル鋳型の作製工程を説明
するための図である。

【図４】この発明によるセラミックシェル鋳型により鋳
造した鋳物の斜視図である。

【符号の説明】

１…蝋模型 ２…プライマリコーティング層 ３…バッ
クアップコーティング層 ４…蝋棒 ５…接着ワックス
６…空気通路 ７…セラミック中空棒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロストワックス鋳造法に用いられるセラ
   ミックシェル鋳型において、鋳型のコーティング層に冷
   却用空気を注湯後に流すべくした空気通路を設けてなる
   ことを特徴とするセラミックシェル鋳型。