JPH0592235A - 鋳造用消失性模型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】表面状態および寸法精度が良好な鋳造用消失性
模型を優れた生産性の下に製造する方法に関する。 【構成】模型用成形型に、発泡性合成樹脂ビーズと適量
の低融点粒子とを混合し、充填する。このような混合材
料は加熱により前記ビーズは発泡、膨張し、互に融着し
た合成樹脂発泡体１′となり、同時に低融点粒子は溶融
して互に融着する合成樹脂発泡体間の刻み目等の間隙に
低融点物質２′となって充満し、この状態にて冷却・型
開きされることにより寸法精度を損なうことなく平面状
態の良好な鋳造用消失性模型５が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面状態および寸法精
度が良好であり、且つ生産性に優れた鋳造用消失性模型
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】資源温存上の要請または環境問題の負担
軽減の見地から、種々の機械装置類においてその機能を
維持しながら軽量化することが推進されている。自動車
等の輸送機械はその典型的なものであって、大型の鋳造
部品に対して薄肉軽量化が求められている。

【０００３】したがって、エンジンの吸気または排気マ
ニホールド等についても薄肉軽量鋳物により製造するこ
とが検討されている。ここで薄肉鋳物とは、その肉厚が
２〜３mm程度の鋳物である。

【０００４】このような薄肉鋳物を製造するためには、
ロストワックス法またはＣＬＡ、ＣＬＡＳ等の減圧鋳造
法が用いられている。ロストワックス法に代表される埋
没鋳造法では、セラミックシェルモールド法であるとソ
リッドモールド法であるとを問わず消失性模型が使用さ
れている。

【０００５】この消失性模型には、中実のろう模型と発
泡した例えばポリスチレン粒子が互に融着し合った多孔
質の発泡樹脂模型とがあり、これらの各模型は鋳造品の
スケール、求められる精度および量産性等によって使い
分けられている。

【０００６】特開昭５９−１７８１５１号公報には、低
い密度の発泡ポリスチレン模型をセラミックシェルモー
ルドに用いるとともに、約８００℃の炉内にて加熱する
ことにより発泡ポリスチレン模型を分解飛散させる技術
が記載されている。

【０００７】また、発泡樹脂模型の面粗度の改善対策と
して、特開昭５９−７８７４８号公報には、発泡ポリス
チレン製模型の表面に合成樹脂エマルジョンを塗布する
ことにより、この模型を使用して鋳造した鋳造品の表面
を滑らかに仕上げようとする技術が記載されている。

【０００８】さらに、特開昭６２−８４８５２号公報に
は、発泡合成樹脂消失性模型の表面に薄膜層生成用合成
樹脂を単独または増量剤を混合して塗布することによ
り、消失性模型の表面に塗型下地を形成する技術が記載
されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】消失性模型としてろう
模型を用いる場合には、工程が複雑で生産性が低く、さ
らにろう材が高価であるため大巾なコストアップが避け
られないという問題点がある。

【００１０】発泡樹脂模型は、発泡した例えば発泡ポリ
スチレンが互に融着した状態であるため、いくら粒径の
小さいポリスチレンビーズを使用しても、それらの融着
した粒界には刻み目または微細な欠損部が発生すること
が避けられない。このような模型に生じた刻み目または
微細な欠損部は、そのまま鋳造製品にも発生することに
なって、熱歪みまたはクラック生起の原因となるととも
に、疲労強度等に悪影響を及ぼすことが懸念される。

【００１１】さりとて、発泡樹脂模型に発生しがちな粒
界の刻み目または微細な欠損部による影響を消去するた
めに、発泡樹脂模型の表面に樹脂コート層を形成する等
の手段をとることは、そのコートした樹脂の層厚分だ
け、鋳造品の精度を低下させるという問題点がある。

【００１２】上記に鑑みて、本発明は、ロストワックス
法において総コストに占める比率が比較的高いろう材料
に代えて、消失性の発泡ポリスチレンを模型の主体とし
て用いるとにより埋没鋳造法を行い、薄肉精密鋳物を低
コストで得る方策を提案するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、消失性模型の成形時に、例えば
ポリスチレン等よりなる発泡性合成樹脂ビーズと適量の
ワックス系の低融点粒子とを予め混合して成形すること
により、互に融着し合うポリスチレン発泡体の粒界部に
ワックス系低融点物質が充填される一体物の消失性模型
を得ようとするものである。

【００１４】具体的に請求項１の発明の講じた解決手段
は、模型用成形型に、発泡性合成樹脂ビーズとこの発泡
性合成樹脂ビーズの発泡温度以下の温度で溶融する融点
を有する低融点粒子とを混合して充填し、しかる後、加
熱して前記発泡性合成樹脂ビーズを発泡、膨張させると
ともに前記低融点粒子を溶融させ、次いで冷却すること
により、合成樹脂発泡体と低融点物質とが一体化した模
型を得る構成となっている。

【００１５】また、請求項２の発明は、得られる消失性
模型の表面状態および寸法精度をより良好にするための
ものであって、具体的には、請求項１の構成に、発泡性
合成樹脂ビーズに対する低融点粒子の混合される比率を
１０〜２５vol ％とする構成を付加するものである。

【００１６】

【作用】請求項１の発明の構成により、低融点粒子と混
合され、且つ模型甲成形型に充填された発泡性合成樹脂
ビーズは、水蒸気加熱などの加熱手段により加熱されて
発泡し膨張することによって、互に融着しつつ模型用成
形型のキャビティを満たす。

【００１７】同時に、低融点粒子は加熱により軟化し、
前記発泡性合成樹脂ビーズの発泡および膨張を支障する
ことはなく、さらに加熱が進むと溶融するとともに、発
泡性合成樹脂ビーズの発泡時の膨張圧に介助されて、互
に融着し合う合成樹脂発泡体の相互間隙部および合成樹
脂発泡体と模型用成形型のキャビティ壁面との間隙部に
到達していき、合成樹脂発泡体の融着した粒界部に発生
する刻み目または微細な欠損部に充満する。

【００１８】また、請求項２の発明の構成により、模型
用成形型に発泡性合成樹脂ビーズと混合、充填される際
の低融点粒子の量は、発泡性合成樹脂ビーズに対して１
０〜２５vol ％とされることから、模型用成形型が加熱
されるにしたがって発泡性合成樹脂ビーズが発泡、膨張
し互に融着するに至った場合に発生する刻み目または欠
損部等の間隙の総容積と前記低融点粒子の溶融液相量と
はほぼ等しくなる。

【００１９】したがって、加熱による発泡性合成樹脂ビ
ーズが発泡、膨張後に冷却された場合に、低融点物質が
過不足なく、融着される各合成樹脂発泡体相互間の刻み
目または欠損部を補完することになる。

【００２０】

【実施例】ポリスチレン模型用成形機の原料ホッパ中
に、発泡性合成樹脂ビーズとしての粒径０．５〜０．６
mmの発泡性ポリスチレンビーズ９０〜７５vol ％と、差
し渡し径０．２〜０．３mmの低融点粒子１０〜２５vol
％とを混合し投入する。

【００２１】低融点粒子はパラフィン系またはオレフィ
ン系の炭化水素を基材とするものが用いられるが、この
実施例では、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）を
ベースに、表１に示されるようなワックスＡおよび／ま
たはワックスＢとポリエチレンまたはポリプロピレン等
の熱可塑性合成樹脂とを配合したホットメルト接着剤よ
りなる粒子を使用する。

【００２２】

【表１】

【００２３】低融点粒子は、その組成により融点を前記
発泡性ポリスチレンビーズの発泡温度以下の６５〜１０
０℃の範囲に設定することができ、また顆粒状態にて発
泡性ポリスチレンビーズと混合される。

【００２４】そして、図１に示されるように、前述した
ような、発泡性ポリスチレンビーズ１と低融点粒子２と
の混合材料は、模型用成形機の原料充填工程において成
形金型３のキャビティ４内に空気圧送され充填される。

【００２５】次の成形金型３の加熱工程では、１１０〜
１３０℃の水蒸気が成形金型３内に送り込まれ、図２に
示されるように、発泡性ポリスチレンビーズは加熱され
ることにより発泡、膨張してポリスチレン発泡体１′と
なって互に融着されるが、融着ポリスチレン発泡体１′
相互間またはポリスチレン発泡体１′とキャビティ４内
壁との間に刻み目または欠損部のような間隙が生ずる。

【００２６】同時に、低融点粒子は加熱されることによ
り軟化し、次いで溶融して低融点物質２′となり、ポリ
スチレン発泡体の膨張圧を受け前記各間隙に到着し、こ
れらの間隙の空間に充満する。

【００２７】成形金型の冷却工程は、成形金形部に水を
噴射する水冷却または減圧吸引する放冷却により行わ
れ、この冷却により成形金型の温度は約６０℃まで降下
する。この状態において、成形金型内のポリスチレン発
泡体１′は膨張が停止し、低融点物質２′はその占位個
所でその形状のまま固化する。

【００２８】成形金型の冷却後の型開きにより、図３に
示されるように、膨張が停止したポリスチン発泡体１′
および固化した低融点物質２′が一体化した消失性模型
５が収得される。

【００２９】図３に示されるような、本実施例による消
失性模型５は、互に融着する各ポリエチレン発泡体１′
の表層部の粒界の刻み目または内層部の欠損部に低融点
物質２′が充満し、特に消失性模型５の表面は非常に滑
らかな状態となっている。

【００３０】なお、図４に示される従来の消失性模型
５′では、互に融着する各ポリエチレン発泡体１′の表
層部の粒界には、前述したような鋳造品に悪影響を及ぼ
す刻み目６がそのまま存在しており、消失性模型５′の
形成後における樹脂コート等の処理が必要であることが
明らかである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
係る鋳造用消失性模型の製造方法によると、発泡性合成
樹脂ビーズと低融点粒子とが模型用成形型中に混合、充
填され、次いで加熱される際の消失性模型の形成時に、
発泡性合成樹脂ビーズに付与される熱および発泡性合成
樹脂ビーズが発泡し膨張するときの膨張圧により、低融
点粒子が溶融、拡散され、合成樹脂発泡体の表層部を低
融点物質によって平滑な状態とすることができる。

【００３２】その結果、寸法精度が優れた平滑表面の薄
肉鋳物の鋳造が可能となる。

【００３３】また、請求項２の発明によると、発泡性合
成樹脂ビーズに対して混合される低融点粒子が１０〜２
５vol ％とされることにより、加熱による発泡性合成樹
脂ビーズが発泡、膨張後に冷却された場合に、低融点物
質が過不足なく、融着合成樹脂発泡体の表面の刻み目ま
たは内層部の欠損に充満され、寸法精度および表面平滑
度がより良好な鋳造用消失性模型が得られる。

【００３４】このような消失性模型は、良好な寸法精度
および表面平滑度を有し、且つ表面に潤滑性を併せ有す
ることにもなり、セラミックシェルモールド法はもとよ
り、ソリッドモールド法にも用いられ、有利なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例において、模型用成形機の成
形金型キャビティ内に、発泡性ポリスチレンビーズと低
融点粒子とが混合充填された状態を示す説明図である。

【図２】成形金型が加熱され、冷却された際の成形金型
キャビティ内におけるポリスチレン発泡体と低融点物質
とが一体化された状態を示す説明図である。

【図３】本発明の一実施例により得られる鋳造用消失性
模型の要部説明図である。

【図４】従来例の鋳造用消失性模型の説明図である。

【符号の説明】

１ 発泡性ポリスチレンビーズ １′ ポリスチレン発泡体 ２ 低融点粒子 ２′ 低融点物質 ３ 成形金型 ４ キャビティ ５．５′ 消失性模型 ６ 刻み目

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 模型用成形型に、発泡性合成樹脂ビーズ
   とこの発泡性合成樹脂ビーズの発泡温度以下の温度で溶
   融する融点を有する低融点粒子とを混合して充填し、し
   かる後、加熱して前記発泡性合成樹脂ビーズを発泡、膨
   張させるとともに前記低融点粒子を溶融させ、次いで冷
   却することにより、合成樹脂発泡体と低融点物質とが一
   体化した模型を得ることを特徴とする鋳造用消失性模型
   の製造方法。
2. 【請求項２】 上記発泡性合成樹脂ビーズに対する低融
   点粒子の混合される比率を１０〜２５vol ％とすること
   を特徴とする請求項１に記載の鋳造用消失性模型の製造
   方法。