JPH0667530B2 - 鋳型曲面形状の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシェル鋳型に緩やかな曲面形状を形成する方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、中空のシェル中子は外型と内型とからなる金型
を300℃程度に昇温させておき、該金型の外型と内型と
によって形成されたキャビティ内にシェル砂をエアーブ
ローによって吹き込んで充てんし、そして充てんしたシ
ェル砂が該金型の熱により固化した後、型開きして取り
出すことにより製造されている。このようにして製造さ
れた中子は金型の形状どおりに造形されている。したが
って、緩やかな曲面形状を有するシェル中子を造型する
場合、緩やかな曲面形状に加工した金型を用いている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記したように緩やかな曲面形状を有す
るシェル中子を造形するために緩やかな曲面形状に加工
した金型を用いるが、金型を緩やかな曲面形状、例えば
200mmの長さで央部が1mm以内の凹又は凸となるような形
状に加工することは難しく、例えば放電加工法やプラズ
マ加工法によって少しずつ加工しなければならず、加工
に多くの時間を費やしている。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、緩やかな
曲面形状に加工した型を用いずに、緩やかな曲面形状を
有するシェル鋳型を形成する方法を提供することを目的
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の鋳型曲面形状の形成方法は、外型と内型に温度
差を付けて昇温した金型の外型と内型とによって形成さ
れたキャビティ内にシェル砂を充てんし、所定時間経過
後部分固化したシェル砂を取り出すことを特徴とするも
のである。

本発明で用いるシェル砂はフェノール樹脂等の結合剤と
砂からなり、加熱により硬化するもので鋳型の造型に通
常用いられるものが使用できる。

本発明では、外型と内型に温度差を付けることにより生
じる、部分固化したシェル砂の熱膨張量の差によってそ
の部分固化したシェル砂が、型から取り出した後に塑性
変形することを利用して曲面形状を形成するものである
ので、部分固化したシェル砂の型からの取り出しは、シ
ェル砂が型内で内部までかなり固化した状態で取り出す
と、部分固化したシェル砂は型どうりの形状となり、曲
面形状は得られず、また、ほとんど固化しないうちに取
り出すと、割れたり、壊れてしまうため、必要な機械的
強度が得られ、かつ完全には固化していない程度に固化
したときに行うことが好ましい。

この曲面形状の凹凸の程度はシェル砂の組成、型温、外
型と内型の温度差及び成形時間を調節することにより変
えることができる。

〔作用〕

外型と内型に温度差を付けて昇温した金型の外型と内型
とによって形成されたキャビティ内にシェル砂を充てん
すると、シェル砂が金型の熱により表面から固化し始め
る。所定時間経過後、シェル砂の表面側が固化し、内部
が固化していない程度に部分固化したシェル砂を取り出
すと、外型と内型の温度差により部分固化したシェル砂
の外側と内側に温度差が付いているため、外側と内側の
熱膨張量の差により部分固化したシェル砂は曲面形状に
湾曲する。そして部分固化したシェル砂自体の熱により
完全に固化し、曲面形状を有する鋳型が得られる。

〔実施例〕

本発明を実施例により図両を参照して説明する。

実施例１ 本実施例に用いる金型は、第１図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）及び（ｄ）に示すように、可動型１と固定型２と
からなる外型３と、該外型の内側に入る内型とで構成さ
れ、可動型１と固定型２とを合わせた状態で上部中央に
開口部７が形成され、その開口部７の下方に拡開する空
間が形成されている。該空間に内型４を挿入すると、外
型３の下部と内型４の下部が嵌合し、外型３と内型４と
でキャビティ６が形成される。

上部は第１図（ａ）〜（ｃ）に示すように曲面で構成さ
れ、下部は、外型の下面を表わす第１図（ｄ）に示すよ
うに平面で構成されている。なお、図中、5aは外型３を
加熱するヒータ、5bは内型３を加熱するヒータを示す。

可動型１と固定型２とからなる外型３をヒータ5aによっ
て290℃に昇温させ、内型5bをヒータ5bによって330℃に
昇温させた。なお、型温はサイリスタ制御により±５℃
以内の精度で制御した。次いで金型上部の開口部７から
キャビティ６内にシェル砂をエアーブローによって吹き
込んで充てんすると、金型の熱によりシェル砂が金型の
表面に接している部分から固化し始め、シェル中子が形
成され、内型が外型より高温であるため、内型３に接し
ているシェル中子の内面側が外型４に接している外面側
より高温となり熱膨張の差により型内でシェル中子に応
力が作用するが、シェル中子の表面側が固化し、内部が
固化していない状態でシェル中子を型開きして取り出す
と、シェル中子に作用してる応力が開放され、第２図
（ａ）に示すようにシェル中子８は平板部９と曲面部10
とから構成されているため、シェル中子８の下面図であ
る第２図（ｂ）に示すようにシェル中子８の下部の平板
部９はその外面が緩やか凹曲面形状に、そして内面が緩
やかな凸曲面形状に塑性変形した。そして該シェル中子
８は余熱により、更に、固化が進み、未固化の内部まで
完全に固化して、その緩やかな曲面形状を固定した。そ
の結果、冷却後もその形状を保持する。一方、曲面部10
は略半球状及び略円筒状であるため、変形しなかった。

なお、シェル中子８の下部の平板部９は長辺が212mm、
短辺が120mmで、緩やかな曲面は長辺の中央が両角より
0.5mm凹となった。本実施例の場合、温度差を０゜〜100
℃の範囲で変更することによりこの凹又は凸量を０〜1m
mの範囲で変化させることができる。

実施例２ 実施例１で用いた金型と同じ金型に実施例１で用いたの
と同様のシェル砂を用いて、内型を290℃、外型を330℃
と実施例１とは逆に外型を内型より高温に設定したこと
以外は実施例１と同様にシェル砂を金型のキャビティに
充てんし、表面側が固化し、内部が固化していない状態
で型開きしてシェル中子を取り出した。第３図（ａ）に
示すようにシェル中子8aは、平板部9aと曲面部10aとで
構成されていて、型から取り出すと、外面側が内面側よ
り高温であることからその熱膨張の差により型内で生じ
ていた応力が開放されて、シェル中子8aの下面図である
第３図（ｂ）に示すように、その平板部9aの外面が緩や
かな凸曲面形状に、そして内面が緩やかな凹曲面形状に
塑性変形した。そして該シェル中子8aは実施例１と同様
に余熱により完全に固化し、上記の緩やかな曲面形状が
固定された。

なお、上記実施例では緩やかな曲面形状を形成しない部
分が熱膨張差により変形しない略球及び円筒形状であっ
たため、型温全体に温度差を付けたが、目的とする部分
だけ型温に温度差を付けてもよい。

〔発明の効果〕

本発明の鋳型曲面形状の形成方法は、上記したように、
外型と内型の温度差を付けて鋳型を造型するため、緩や
かな曲面形状に加工した金型を用いずに、シェル鋳型に
緩やかな曲面形状を形成することができる。更に、型の
温度差を調節することにより曲面形状の凹凸量を調節す
ることができ、一つの型で種々の曲面形状が得られる。

更にまた、本発明の方法はシェル鋳型のほか、充てん剤
を含む熱硬化性樹脂の成形の場合にも適用することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例１の金型の合わせ面での
可動型側断面図、 第１図（ｂ）は第１図（ａ）の金型の合わせ面での固定
型面側断面図、 第１図（ｃ）は第１図（ａ）の金型の合わせ面と直交す
る面で切断した断面図、 第１図（ｄ）は第１図（ａ）の金型の可動型と固定型の
下面図、 第２図（ａ）は本発明の実施例１のシェル中子の側面
図、 第２図（ｂ）は第２図（ａ）のシェル中子の下面図、 第３図（ａ）は本発明の実施例２のシェル中子の側面
図、 第３図（ｂ）は第３図（ａ）のシェル中子の下面図を表
わす。 図中、 １……可動型、２……固定型 ３……外型、４……内型 5a,5b……ヒータ、６……キャビティ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外型と内型に温度差を付けて昇温した金型
   の外型と内型とによって形成されたキャビティ内にシェ
   ル砂を充てんし、所定時間経過後、部分固化したシェル
   砂を取り出すことを特徴とする鋳型曲面形状の形成方
   法。