JPH06114496A - 鋳造模型及び鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳造模型において消失模型を構成する押湯成
形部を小さくしても、鋳造製品にひけ巣が生じたり、緻
密さが得られなくなることをより確実に防止し、かつ、
上記消失模型の周りの空気やガスを吸引し、この周りを
負圧にして溶湯の鋳込みを行う場合でも、押湯の効果が
低減させられないようにする。 【構成】 消失模型６を構成する押湯成形部８に、加熱
により発熱する発熱材１２を取り付けて鋳造模型１を成
形する。この鋳造模型１を用いる鋳造に際しては、ま
ず、上記鋳造模型１と鋳物砂２０とを箱状の金枠１９内
に挿入し、上記消失模型６を上記鋳物砂２０内に埋め込
んで鋳型１５を成形する。同上金枠１９内の空気２６を
吸引ポンプ２７で吸引してこの金枠１９内を負圧にする
一方、上記製品成形部７に対し溶湯２８を鋳込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、消失模型を主体とす
る鋳造模型、及びこの鋳造模型を用いる鋳造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋳造模型が消失模型のみを備え、
かつ、この消失模型が、鋳造製品に対応する製品成形部
と、押湯に対応する押湯成形部とで構成され、この押湯
成形部が上記製品成形部から上方に向けて突出したもの
がある。上記消失模型を用いて鋳造する場合には、ま
ず、上記消失模型を箱状の金枠内に挿入すると共に、同
上金枠内に鋳物砂を充填して、上記消失模型を上記鋳物
砂内に埋め込み、これにより鋳型を成形する。

【０００３】次に、上記金枠内の空気を吸引してこの金
枠内を負圧にし、この状態で、上記製品成形部に対し溶
湯を鋳込む。すると、この溶湯に接する消失模型が直ち
に熱分解してガス化し、これと入れ替わりに溶湯が鋳型
内に充満して鋳物が成形される。

【０００４】なお、上記したように溶湯の鋳込み時に
は、金枠内が負圧とされて酸素が希薄になるため、消失
模型は、溶湯と接しても燃焼することが抑制され、上記
したように熱分解することとなっている。即ち、上記消
失模型の燃焼の抑制で、燃焼により生じる不完全燃焼物
質が鋳造製品の表面に付着することが防止され、もっ
て、美麗な鋳物が得られるように企図されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記鋳造に
おいて、鋳造製品にひけ巣が生じないようにしたり、こ
の鋳造製品を緻密にさせるために、上記した押湯成形部
を大きくして押湯の量を多くし、押湯がその一部から早
期に凝固し始めても、残りの溶融した押湯によって、押
湯としての効果が十分の期間、存続させられるようにす
ることが考えられる。しかし、上記した鋳造方法におけ
る鋳造模型は金枠内に閉じ込められるものであって、こ
の金枠には容量に限度があるため、上記押湯成形部をあ
まり大きくすることはできず、よって、押湯の効果が十
分には期待できないおそれがある。また、上記したよう
に溶湯の鋳込み時には、金枠内の空気と、熱分解で生じ
た消失模型のガスとが吸引されて、これらが金枠外に排
出されるが、このような吸引によって、溶湯の温度が降
下させられるため、その分、押湯の効果が低減させられ
るという問題がある。更に、上記したように溶湯の鋳込
み時には、金枠内は負圧にされるため、鋳込まれた溶湯
には小さな外気圧しか与えられず、よって、この点で
も、押湯の効果が低減させられるという問題がある。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、上記のような事情に注目し
てなされたもので、鋳造模型において消失模型を構成す
る押湯成形部を小さくしても、鋳造製品にひけ巣が生じ
たり、緻密さが得られなくなることをより確実に防止
し、かつ、上記消失模型の周りの空気やガスを吸引し、
この周りを負圧にして溶湯の鋳込みを行う場合でも、押
湯の効果が低減させられないようにすることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の主たる発明は、消失模型を構成する押湯成形部に、加
熱により発熱する発熱材を取り付けた点にある。

【０００８】

【作 用】上記構成による作用は次の如くである。消失
模型６を構成する押湯成形部８に、加熱により発熱する
発熱材１２を取り付け（図１、図４）、もしくは、断熱
材３３を取り付け（図５）て鋳造模型１を成形してあ
る。上記鋳造模型１を用いる鋳造に際しては、まず、こ
の鋳造模型１を箱状の金枠１９内に挿入すると共に、同
上金枠１９内に鋳物砂２０を充填し、上記消失模型６の
製品成形部７と押湯成形部８とを上記鋳物砂２０内に埋
め込んで鋳型１５を成形する。次に、同上金枠１９内の
空気２６を吸引ポンプ２７で吸引してこの金枠１９内を
負圧にする一方、上記製品成形部７に対し溶湯２８を鋳
込む。

【０００９】そして、上記溶湯２８の鋳込み時には、ま
ず、この溶湯２８は上記製品成形部７と接して、これを
熱分解しながらこの製品成形部７と入れ替わりにこの製
品成形部７内に流入し、その後、この溶湯２８が凝固す
れば、鋳造製品３が得られる。一方、上記鋳込み時に
は、同上溶湯２８は上記押湯成形部８とも接して、これ
を熱分解しながらこの押湯成形部８と入れ替わりにこの
押湯成形部８内に流入し、これが溶融状である間、押湯
４としての働きが得られる。次に、この溶融状の押湯４
が前記発熱材１２に接すると、上記押湯４により加熱さ
れて、上記発熱材１２が発熱し、これにより上記押湯４
が加熱されて、これが早期に凝固することが防止され
る。

【００１０】また、上記の場合、発熱材１２に代えて断
熱材３３が設けられているときには、押湯４は保温され
て、これが早期に凝固することが防止される。よって、
消失模型６の周りが吸引されて溶湯２８の温度が降下さ
せられようとする状況下においても、上記したように押
湯成形部８と入れ替わった溶湯２８は、全体的に、か
つ、十分の期間、溶融状に保たれて押湯４としての働き
をする。このため、鋳造中における凝固を見込んだ大き
さを上記押湯成形部８に予め設定しておかないで済む
分、この押湯成形部８を小さくできる。

【００１１】また、上記したように発熱材１２が発熱す
る際には、通常、ＣＯ₂ 等のガスが発生するため、この
ガスにより、上記溶融状の押湯４に圧力が与えられるこ
ととなる。よって、鋳造模型１の周りを負圧にして溶湯
２８の鋳込みを行う場合でも、上記ガスが発生した分、
このガスにより上記押湯４に対し圧力が与えられる。

【００１２】しかも、鋳造時には、上記したように金枠
１９内の空気２６は吸引ポンプ２７で吸引されるため、
上記発熱材１２の発熱により発生したガスは、消失模型
６や湯道成形部１６の熱分解により生じたガスと共に上
記吸引ポンプ２７に吸引される。よって、これらガスは
金枠１９外で一括処理できることとなる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。 （実施例１）図１と図２は実施例１を示している。図１
中の符号１は鋳造模型で、図２中の２は上記鋳造模型１
を用いて鋳造された鋳鋼鋳物である。この鋳物２は鋳造
製品３と、この鋳造製品３の上面から上方に向けて一体
的に突出した左右一対の凝固状の押湯４，４とを有して
いる。上記鋳造模型１は発泡スチロール製の消失模型６
を備えている。この消失模型６は、上記鋳造製品３に対
応する製品成形部７と、上記各押湯４に対応する左右一
対の押湯成形部８，８とで構成され、これら各押湯成形
部８は上記製品成形部７の上面から上方に向けて一体的
に突出している。

【００１４】上記各押湯成形部８の上端たる突出端９の
上端面９ａにそれぞれ凹部１０が形成され、これら各凹
部１０には粉粒状の発熱材１２が充填されている。ま
た、上記凹部１０の上端開口を覆う片面接着テープ１３
が設けられ、この接着テープ１３は上記突出端９の上端
面９ａに貼り付けられている。そして、この接着テープ
１３は、凹部１０から発熱材１２がこぼれることを防止
する。

【００１５】上記発熱材１２はテルミット混合物で、酸
化鉄（Ｆｅ₃ Ｏ₄ ）と、アルミニウム（Ａｌ）の各粉粒
体の混合物である。また、上記各凹部１０の容量は、所
定量の発熱材１２を収容するだけの大きさに成形されて
おり、このため、上記凹部１０に対し、その容量だけ発
熱材１２を充填しさえすれば、この発熱材１２を計量す
るまでもなく、所定量が定められる。

【００１６】図１において、上記鋳造模型１を用いて鋳
造する場合には、まず、この鋳造模型１により鋳型１５
を成形する。この鋳型１５の成形は次のようにしてなさ
れる。即ち、上記鋳造模型１と、上記消失模型６の材質
と同じ材質の湯道成形部１６と、耐熱性陶管である湯口
１７とをそれぞれ箱状の金枠１９内に挿入する。また、
これと共に、同上金枠１９内に鋳物砂２０を充填し、上
記鋳造模型１と湯道成形部１６とを上記鋳物砂２０内に
それぞれ全体的に埋め込む。一方、上記湯口１７は縦向
きとして、その上端以外を同上鋳物砂２０内に全体的に
埋め込む。

【００１７】また、この際、上記湯道成形部１６の一端
を製品成形部７の上部側面に接合させ、この湯道成形部
１６の他端上面に上記湯口１７の下端を接合させ、この
湯口１７の上端は鋳物砂２０の上面から上方に向って開
口させる。

【００１８】次に、上記金枠１９と湯口１７の各上端開
口と、鋳物砂２０の上面とを樹脂製シート２２で覆い、
上記金枠１９内をほぼ密閉する。また、上記湯口１７の
上端開口に対応する上記シート２２上に堰鉢２３を置
く。上記手順により、前記鋳型１５が成形される。

【００１９】上記金枠１９には、この金枠１９内の一側
を仕切るように金網２４が設けられ、これにより、空間
２５が形成されている。上記金網２４と空間２５とを順
次通して金枠１９内の空気２６を吸引する一方、この吸
引した空気２６を金枠１９の外部に排出させる吸引ポン
プ２７が設けられる。そして、鋳造時には、上記金枠１
９内の空気２６を上記吸引ポンプ２７で吸引して、この
金枠１９内を負圧（約400 トール）にする一方、上記堰
鉢２３に鋳鋼たる溶湯２８を注入する。

【００２０】すると、この溶湯２８はシート２２を溶解
させて突き破り、湯口１７を通って、まず、上記湯道成
形部１６に接する。このとき、上記したように空気２６
内は負圧とされて、酸素が希薄になっているため、上記
溶湯２８に接した湯道成形部１６は燃焼を抑制され、ガ
ス等のモノマーに熱分解されて鋳物砂２０に吸引され
る。そして、この湯道成形部１６が熱分解するのと入れ
替わりに溶湯２８が上記湯道成形部１６に充満する。

【００２１】次に、上記溶湯２８は製品成形部７と接
し、上記と同じ作用によって、これを熱分解しながら、
この製品成形部７と入れ替わりにこの製品成形部７内に
流入し、その後、この溶湯２８が凝固すれば、前記鋳造
製品３となる。一方、同上溶湯２８は上記押湯成形部８
とも接して、上記と同じ作用によって、これを熱分解し
ながらこの押湯成形部８と入れ替わりにこの押湯成形部
８内に流入し、これが溶融状である間、押湯４としての
働きをする。次に、この溶融状の押湯４が少し凝固し始
めたとしても、この押湯４が前記発熱材１２に接する
と、上記押湯４の熱（約1200℃以上）により、上記発熱
材１２が加熱されて、下記の化学式による化学反応（テ
ルミット反応）により、高熱（約2000℃以上）を発す
る。 ３Ｆｅ₂ Ｏ₃ ＋８Ａｌ→９Ｆｅ＋４Ａｌ₂ Ｏ₃

【００２２】すると、この熱により、上記溶融状の押湯
４が加熱されて、これが早期に凝固することが防止され
る。よって、押湯成形部８と入れ替わった溶湯２８は、
全体的に、かつ、十分の期間、溶融状に保たれて押湯４
としての働きをする。

【００２３】また、上記したように発熱材１２が発熱す
る際には、通常、ＣＯ₂ 等のガスが発生するが、このガ
スは、上記溶融状の押湯４に圧力を与えることとなる。
よって、鋳造模型１の周りを負圧にして溶湯２８の鋳込
みを行う場合でも、上記押湯４に対し上記ガスによる圧
力が与えられて、その分、上記負圧が大気圧側に近づけ
られ、押湯４がその効果を十分に発揮する。

【００２４】また、鋳造時には、上記したように金枠１
９内の空気２６が吸引ポンプ２７で吸引されており、こ
のため、上記発熱材１２の発熱により発生したガスは、
消失模型６や湯道成形部１６の熱分解により生じたガス
と共に上記吸引ポンプ２７に吸引され、金枠１９の外部
に排出され、ここで一括処理される。このようにして、
鋳造時に、上記発熱材１２の発熱等により発生した各ガ
スが、金枠１９外に発散することが防止されており、作
業性の向上が図られている。

【００２５】図３で示すように、従来の鋳造方法によ
り、消失模型６の押湯成形部８の高さをある程度小さく
して、鋳物２を成形した場合には、押湯４に生じたひけ
巣３０の一部が鋳造製品３に達していた。しかし、上記
実施例の鋳造方法によれば、図２で示すように、各押湯
４の上部には、大きな複数のガスホール３１が生じるも
のの、鋳造製品３にはひけ巣３０が生じず、組織が緻密
で肌の美麗なものが成形された。

【００２６】なお、前記化学式において、発熱材１２の
アルミニウムの量を酸化鉄よりも比較的多くして、還元
作用を強くさせれば、金枠１９内の酸素をより希薄にで
き、消失模型６の燃焼をより効果的に抑制できる。ま
た、上記発熱材１２は軟鋼テルミットなど、他のもので
あってもよく、Ｃ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｍ
ｏ，Ｎｉ等を適宜添加すればよい。

【００２７】以下の各図は、他の実施例を示している。
なお、これら各実施例と上記実施例１とが互いに共通す
る構成や作用については、図面に共通の符号を付してそ
の重複した説明を省略し、主に異なるものについて説明
する。

【００２８】（実施例２）図４は、実施例２を示してい
る。これによれば、押湯成形部８が製品成形部７から突
出した円柱状の径大部８ａと、この径大部８ａの突出端
から更に突出する径小部８ｂとで構成され、この径小部
８ｂに予め円筒状に形成された発熱材１２が外嵌して取
り付けられている。ところで、押湯４は、通常、鋳物砂
２０と接する外周面側から凝固し始めるが、上記構成に
よれば、鋳造時には、発熱材１２は押湯４の外周面に位
置することになるため、上記凝固がより確実に防止され
る。なお、図４では、発熱材１２と径小部８ｂの各上端
面は互いに面一となっているが、これら上端面の上下位
置を互いに相違させてもよい。

【００２９】（実施例３）図５は、実施例３を示してい
る。これによれば、押湯成形部８は実施例２で示した径
大部８ａと径小部８ｂとで構成され、この径小部８ｂに
予め円筒状に成形された断熱材３３が外嵌して取り付け
られている。上記断熱材３３は、長石や黒曜石を原料と
した耐火性のものであり、溶湯２８の熱では変形しにく
いものである。上記断熱材３３の上端は径小部８ｂの上
端よりも上方に突出しており、同上断熱材３３の上端内
に予め円板状に成形された発熱材１２が嵌入されてい
る。この実施例によれば、押湯４において、溶融状の溶
湯２８が発熱材１２に接することにより、この溶湯２８
が加熱され、かつ、断熱材３３によって押湯４の外周面
側が保温される。よって、押湯４としての効果が確実に
得られる。なお、上記円板状の発熱材１２を断熱材３３
に代えてもよい。また、上記円筒状の断熱材３３を発熱
材１２に代えてもよい。更に、上記円板状の発熱材１２
は設けなくてもよく、この発熱材１２の大きさの分だ
け、径小部８ｂを高く突出させてもよい。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、消失模型を構成する
押湯成形部に加熱により発熱する発熱材、もしくは断熱
材を取り付けて鋳造模型を成形し、この鋳造模型を用い
て鋳造するに際しては、まず、この鋳造模型を箱状の金
枠内に挿入すると共に、同上金枠内に鋳物砂を充填し、
上記消失模型の製品成形部と押湯成形部とを上記鋳物砂
内に埋め込んで鋳型を成形し、同上金枠内の空気を吸引
ポンプで吸引してこの金枠内を負圧にする一方、上記製
品成形部に対し溶湯を鋳込むようにしてある。

【００３１】このため、鋳込まれた溶湯が上記押湯成形
部と接すると、これを熱分解しながらこの押湯成形部と
入れ替わりにこの押湯成形部内に上記溶湯が流入し、こ
れが溶融状の押湯となり、この後、この溶融状の押湯が
前記発熱材に接すると、上記押湯の熱により、上記発熱
材が加熱されて発熱し、これにより上記押湯が加熱され
て、これが早期に凝固することが防止される。

【００３２】また、上記の場合、発熱材に代えて断熱材
が設けられているときには、押湯は保温されて、これが
早期に凝固することが防止される。よって、消失模型の
周りが吸引されて溶湯の温度が降下させられようとする
状況下においても、上記したように押湯成形部と入れ替
わった溶湯は、全体的に、かつ、十分の期間、溶融状に
保たれて押湯としての働きをし、このため、鋳造中にお
ける凝固を見込んだ大きさを上記押湯成形部に予め設定
しておかないで済む分、この押湯成形部を小さくでき
る。つまり、押湯成形部を小さくしても、鋳造製品にひ
け巣が生じたり、緻密さが得られなくなるということ
が、より確実に防止される。

【００３３】また、上記したように発熱材が発熱する際
には、通常、ガスが発生するため、このガスにより、上
記溶融状の押湯に圧力が与えられることとなる。よっ
て、鋳造模型の周りを負圧にして溶湯の鋳込みを行う場
合でも、上記ガスが発生した分、このガスにより上記押
湯に圧力が与えられて、押湯としての効果が十分に発揮
される。

【００３４】しかも、鋳造時には、上記したように金枠
内の空気は吸引ポンプで吸引されるため、上記発熱材の
発熱により発生したガスは、消失模型や湯道成形部の熱
分解により生じたガスと共に上記吸引ポンプに吸引され
て金枠外で一括処理できることとなる。よって、鋳造時
に、上記発熱材の発熱により発生したガスが金枠の外部
に発散するということが防止され、作業性の点でも有益
である。

【００３５】更に、上記押湯成形部に発熱材を取り付け
る場合に、上記押湯成形部の突出端に凹部を形成し、こ
の凹部に発熱材を充填させるようにしてもよい。このよ
うにした場合で、上記凹部の容量を予め所定量にしてお
けば、上記凹部の容量だけ発熱材を充填すると、この発
熱材の計量が自動的にできるという利点がある。また、
上記発熱材は凹部内にあるため、鋳型の成形時に、上記
発熱材が凹部から不意に外れ落ちるということが防止さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で、鋳型の側面断面図である。

【図２】実施例１で、鋳物の側面断面図である。

【図３】従来の鋳造方法により成形された鋳物の側面断
面図である。

【図４】実施例２で、図１の一部に相当する図である。

【図５】実施例３で、図１の一部に相当する図である。

【符号の説明】

１ 鋳造模型 ２ 鋳物 ３ 鋳造製品 ４ 押湯 ６ 消失模型 ７ 製品成形部 ８ 押湯成形部 ９ 突出端 １０ 凹部 １２ 発熱材 １５ 鋳型 １９ 金枠 ２０ 鋳物砂 ２６ 空気 ２７ 吸引ポンプ ２８ 溶湯 ３３ 断熱材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消失模型を備え、この消失模型を鋳造製
   品に対応する製品成形部と、押湯に対応する押湯成形部
   とで構成して、この押湯成形部を上記製品成形部から上
   方に向けて突出させた鋳造模型において、 上記押湯成形部に、加熱により発熱する発熱材を取り付
   けた鋳造模型。
2. 【請求項２】 押湯成形部の突出端に凹部を形成し、こ
   の凹部に発熱材を充填することにより、上記押湯成形部
   に発熱材を取り付けた請求項１に記載の鋳造模型。
3. 【請求項３】 消失模型を備え、この消失模型を鋳造製
   品に対応する製品成形部と、押湯に対応する押湯成形部
   とで構成して、この押湯成形部を上記製品成形部から上
   方に向けて突出させた鋳造模型において、 上記押湯成形部の外面に断熱材を取り付けた鋳造模型。
4. 【請求項４】 請求項１、２、もしくは３のうちいずれ
   か一つに記載の鋳造模型を使用した鋳造方法であって、 上記鋳造模型を箱状の金枠内に挿入すると共に、同上金
   枠内に鋳物砂を充填し、上記消失模型を上記鋳物砂内に
   埋め込んで鋳型を成形し、同上金枠内の空気を吸引ポン
   プで吸引してこの金枠内を負圧にする一方、上記製品成
   形部に対し溶湯を鋳込むようにした鋳造方法。