JPH071075A - 焼き流し精密鋳造方法 - Google Patents
焼き流し精密鋳造方法Info
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- JPH071075A JPH071075A JP6097064A JP9706494A JPH071075A JP H071075 A JPH071075 A JP H071075A JP 6097064 A JP6097064 A JP 6097064A JP 9706494 A JP9706494 A JP 9706494A JP H071075 A JPH071075 A JP H071075A
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
の上に液体を注いだ後この液体が固化するまでそれを冷
却することによって生じる、一時的鋳型を用いている。
このポジパターンを取り外し、そしてこの一時的鋳型の
空洞の中に別の液体を注ぎ込むことによって一時的パタ
ーンを生じさせた後、この第二液体が固化するまでそれ
を冷却する。次に、この一時的鋳型を溶融させるか或は
溶解させることによって一時的パターンを残すが、これ
をセラミックのスラリーでコートすることによってセラ
ミック殻を生じさせることができる。次に、この一時的
パターンを溶融させるか或は溶解させることによって、
このセラミック殻からその一時的パターンを取り外すこ
とができる。このセラミック殻に溶融金属を充填し、こ
れを固化させることで、最終的な鋳物片を生じさせるこ
とができる。
Description
ベストメント鋳造法、investment casting process)に
関するものであり、詳細には、ロストパターン(lost p
attern)を一時的鋳型の中で生じさせる焼き流し精密鋳
造方法に関する。
体を凝固させることによる「ロストワックス(Lost Wa
x)」方法と「一時的パターン(Temporary Pattern)」
方法である焼き流し精密鋳造方法における本質的な改良
を与えるものである。これらの方法の両方共、高品質鋳
造物の製造を可能にするものであるが、各方法は数多く
の欠点を有している。
造用パターンで用いられるワックスの変形および取り扱
いが源となっている。このワックスを注入するに必要と
されている道具の価格が高いことから、この方法は、大
規模に製造すべき片に関してのみ利益が得られる方法で
ある。このワックスパターンの取り扱いが複雑なことか
ら、クラスター(cluster)即ち多数パターンを製造す
る時の労力コストが高い。また、このワックスを用いる
ことに関連した困難さが存在していると共に、このワッ
クスを再利用する時それの品質が低下する。
とによって一時的パターンを生じさせた後この一時的パ
ターンをセラミック材料でコートする「一時的パター
ン」方法を用いる時の目的は、壁厚が薄く複雑な形状を
有する精密な部品を製造することにある。従って、この
方法の主要な欠点は、 1. 薄壁を得る必要がある時、このパターンの中に如
何なる亀裂も生じさせることなく、その弾性を示す鋳型
からその一時的パターンを抽出することに関する数多く
の困難さ、 2. 複雑なコアを必要とする片を製造するのは困難で
あり、このことから、セラミック製コアを用いることが
必須であり、これによって最終生成物の価格が上昇する
こと、 3. 如何なる亀裂も生じさせることなくその弾性を示
す鋳型から完成したクラスターを抽出することの困難
さ、である。
き流し精密鋳造方法が有する上記欠点に打ち勝つと共に
それの矯正を行う。ロストパターンのセラミックコーテ
ィング物を用いることによる精密鋳造方法を提供し、こ
こでは、従来技術の方法とは異なり、部分的もしくは全
体的にロストであってもよいロストパターンを一時的鋳
型の中で生じさせる。本発明は、以下に示す有利な効果
を与えるものである: 1. 極めて薄いか或は複雑なコアを必要とする鋳物片
を含む全ての種類の鋳物片を、亀裂が生じる危険を回避
すると共に金属を流し込む工程を行っている間にコアを
用いる必要もなく製造することができること、 2. それらが示す複雑さに関係なく、長時間、中間的
時間および短時間で製造され得る全ての種類の高品質片
を、最小限の工具投資で製造することができ、このこと
から、上記複雑な片を長時間、中間的時間および短時間
で利益が上がるように製造できること、 3. ロストパターンおよび鋳型の製造で再利用可能な
材料を用いて全ての種類の高品質片を製造することがで
き、これにより、ロストパターンおよび鋳型の製造コス
トが低くなること、そして 4. 亀裂が生じる危険性なしに完全なクラスター(多
数パターン)を製造することが必要とされている時でさ
え、全ての種類の高品質片を製造することができ、これ
により、そのロストパターンの取り扱いコストが低くな
ること。
せたロストパターンのセラミックコーティング物を用い
て鋳物片を生じさせる、以下に明記する如く実施する本
方法により、上記利点を達成した。
い、このパターンの上に液体Mを注いだ後これをこの融
点以下にまで冷却することで固体状態にすることによ
り、この一時的鋳型のロスト部品を生じさせる。このパ
ターンを、その鋳型のロスト部品から抽出し、そして永
久的部品を用いる場合、永久的部品とそれらのロスト部
品とを組み立てることによって、該一時的鋳型を生じさ
せる。
込んだ後、この2番目の液体が固体状態に到達するまで
これを冷却することにより、該一時的パターンを生じさ
せる。
れらのロスト部品を溶融させるか、或はこの一時的鋳型
を適当な溶媒の中で溶解させることによって、その一時
的鋳型のロスト部品を除去することにより、一時的パタ
ーンを得る。
ックコーティング物を置く。この温度を材料Aの溶融温
度以上にまで上昇させることにより、この一時的パター
ンの溶融と除去を生じさせ、その結果として、鋳造すべ
き片と同じ形状の空洞を有するセラミック殻を得る。
し、これを固化させて最終的な片を生じさせる。
態様、特に該一時的鋳型を充分に溶融させることによっ
てそれを除去することを含む方法を説明する添付図を参
照することによってより良く理解されるであろう。
が、本発明をその態様に限定することを意図するもので
ないと理解されるであろう。それとは対照的に、添付請
求の範囲で限定する如き本発明の精神および範囲内に包
含され得る如き全ての代替、修飾形および相当物を包含
することを意図している。
し精密鋳造方法に従って製造する金属製品または鋳物片
200を示し、そしてこれには、片200の中に生じさ
せた環状リセス202内に位置している多数の薄ブレー
ド201が含まれている。片200は、環状の外側壁2
03と中心の平らな円形表面204を含んでいる。本発
明の焼き流し精密鋳造方法に従って製造する、図1−3
に示す片200の構造は、説明の目的でのみ用いるもの
であることは理解されるべきである、と言うのは、本発
明の焼き流し精密鋳造方法を用いることで、異なる形状
を有する片200が多数製造され得るからである。
と同じ構造を有する少なくとも1つのポジパターン21
0を製造することで、本発明の方法を開始する。このポ
ジパターン210を、一般に、硬質支持片212の上に
位置させた弾性材料211の層を用いて生じさせる。こ
のパターン210は、このパターン210の大きさおよ
び形状に応じて、1つまたは多様な片を複製し得る。図
4は、本発明の方法で用いるパターン210を示してお
り、そして図5は、別のパターン210’を示してい
る。示す参照番号を用いて、同じ構造を有する構成要素
を表す。各パターン210、210’は、内部空洞21
3、213’を形成している。図6は、パターン21
0’の詳細を示しており、ここで、弾性を示す材料21
1は、最終的に製造すべきブレード201(図1−3)
に関連した形215を限定している。これらの異なるパ
ターン210、210’の空洞213、213’内部に
液体M214を注ぎ込んだ後、空洞213、213’が
充填されている各アセンブリを、液体M214の融点よ
りも低い温度T(1)にまで冷却し、その結果として、
液体M214の固化を生じさせる。次に、これらのパタ
ーン210、210’を取り外した後、その凝固した液
体M214は、図7−9に示す如き一時的鋳型221の
2つの部品220、220’を生じ、これには、製造す
べきブレード201の形状を有する空洞250が備わっ
ている。
部品220、220’を組み立てて一時的鋳型221を
作成することで、内部空洞225を生じさせる。
(1)に維持しながら、この一時的鋳型221の内部空
洞225の中に液体A226を注ぎ込む。液体M214
と液体A226の間の関係は下記の如くである必要があ
る: T(M)<T(A) ここで、T(M)およびT(A)は、それぞれ材料M2
14およびA226の溶融温度である。材料M214は
水の如き水系材料であってもよく、そして材料A226
は低分子量のパラフィンであってもよい。
の融点T(M)よりも低い、即ち液体A226の固化温
度よりも明らかに低い温度T(1)にすると、液体A2
26の固化が生じる。
26の融点とM214の融点の間の温度T(2)にし、
ここでは、 T(M)<T(2)<T(A) である。図13および14に示すように、この温度T
(2)において、この一時的鋳型221の溶融が生じ、
そして一時的パターン230は固体状態のままである。
浸すか或は浸漬することにより、一時的鋳型221の一
時的鋳型部品220、220’を溶解させてもよい。材
料M214はこの溶媒に溶解性を示すべきであるが、材
料A226はこの溶媒に溶解性を示すべきではない。従
って、図13および14に示すように、この溶媒は一時
的鋳型部品220、220’を溶かし、そして一時的パ
ターン230は固体状態のままで残存する。例えば、材
料M214が水の如き水系材料でありそして材料A22
6がこの水系材料に溶解性を示さない場合、その一時的
鋳型部品220、220’と一時的パターン230を、
温度T(2)の水の如き水系材料の中に浸漬することに
より、これらの一時的鋳型部品220、220’をその
一時的パターン230から取り外してもよい。
ーン230をT(A)以下の温度に維持しながら、T
(A)以下の固化温度を有するべきであるセラミックス
ラリー240の中にパターン230を浸すことによっ
て、この一時的パターン230のコーティングを行う。
この必要条件以外は本分野の技術者に知られている通常
の手段を用いて、このコーティング工程を実施する。こ
のセラミックスラリーは、固化して堅くなることによ
り、その一時的パターン230の回りに位置しているセ
ラミック殻241を生じる。
パターン230とセラミック殻241の温度をT
(A)、即ち材料A226の融点以上の温度に上昇さ
せ、その結果として、この一時的パターン230が溶融
し、そしてこのセラミック殻241の位置を逆さにする
ことにより、このセラミック殻241の内部空洞242
からその一時的パターン230が排出される。材料Aが
水の如き水系材料に溶解性を示さない場合、T(A)以
上の温度の水の如き水系材料の中に該セラミック殻を浸
漬することにより、このセラミック殻241の内部空洞
242からその一時的パターン230を除去してもよ
い。
の乾燥、図19に示す如き、セラミック殻241への溶
融金属250の充填、この金属250の固化、鋳物片2
00(図1−3)に粘着しているセラミック殻241の
除去、および何らかの残存材料、例えばこの片の供給系
または湯口の除去などの全ては、本分野の技術者に知ら
れている通常の操作を用いて実施され得る。
一時的鋳型221を全体的に除去する代わりにこの一時
的鋳型221を部分的にのみ除去することである。これ
は、この鋳型221の一時的部品220を永久的部品2
20”(図7および10)に置き換えることによって達
成され得る、と言うのは、鋳物片200のこの領域の剥
離は如何なる困難さも示さないからである。このように
して、上に記述した如き一時的部品220’と永久的部
品220”が備わっている、部分的にロストの一時的鋳
型221’が得られる。次に、この一時的鋳型部品22
0’が前に記述したのと同様に溶融もしくは溶解する場
合、その一時的パターン230から単にそれを取り除く
ことにより、この一時的鋳型221の永久的部品22
0”をその一時的パターン230から取り除くことがで
きる。
なくロスト鋳型の中でロストパターンを生じさせること
を可能にすることで、ロストパターンが壊れる危険性を
回避すると共に、変形する危険性が高いコアを用いる必
要もないことから、全ての種類の最上品質鋳物部品20
0を製造することを可能にするものである。加うるに、
これらのロストパターンおよび鋳型を製造するにおい
て、再利用が容易な材料を用いている。
者に明らかになるであろうように、本発明は、この示し
記述した構成、操作、正確な材料または態様の正確な詳
細に限定されるものではないと理解する。従って、本発
明は添付請求の範囲によってのみ限定されるべきもので
ある。
ある。
のポジパターンを生じさせ、ここで、このポジパターン
は、少なくとも1つの内部空洞を有しており、(b)温
度T(1)で、その少なくとも1つのポジパターンが有
する少なくとも1つの空洞に液体材料Mを充填し、
(c)この材料Mが固体状態に到達して一時的鋳型部品
を生じるまで、その充填したポジパターンを冷却し、
(d)この一時的鋳型部品からそのポジパターンを取り
外し、(e)少なくとも1つの一時的鋳型部品を組み立
てることで一時的鋳型を生じさせ、(f)この一時的鋳
型に液体材料Aを充填し、ここで、材料MとAの間の関
係はT(M)<T(A)[ここで、T(M)およびT
(A)は、材料MおよびAの融点温度である]であり、
(g)その液体材料Aが固化して一時的パターンを生じ
るまで、その充填した一時的鋳型を冷却し、(h)この
一時的パターンから該一時的鋳型を取り外し、(i)こ
の一時的パターンにセラミックコーティング物をコート
することで、この一時的パターンの回りにセラミック殻
を生じさせ、(j)このセラミック殻から液体材料Aを
排出させることで、このセラミック殻から一時的なパタ
ーンを取り外し、(k)このセラミック殻に溶融金属を
充填した後、この溶融金属を固化させ、そして(l)こ
の固体状金属からそのセラミック殻を分離する、段階を
含む、鋳物片を製造するための焼き流し精密鋳造方法。
度T(2)[ここで、T(M)<T(2)<T(A)]
にまで加熱してこの一時的鋳型を溶融させることによ
り、この一時的鋳型を該一時的パターンから取り外す、
第1項の焼き流し精密鋳造方法。 3. 該一時的鋳型と一時的パターンを溶媒の中に浸漬
しそしてこの一時的鋳型を該溶媒の中に溶解させるする
ことで、この一時的鋳型を該一時的パターンから取り外
し、ここで、該材料Mが該溶媒に溶解性を示すが該材料
Aはこの溶媒に溶解性を示さない、第1項の焼き流し精
密鋳造方法。
生じさせ、そして少なくとも1つの永久的鋳型部品と一
緒に少なくとも1つの一時的鋳型部品を組み立てること
によって、該一時的鋳型を生じさせる段階を含む、第1
項の焼き流し精密鋳造方法。
階を含む、第1項の焼き流し精密鋳造方法。
き流し精密鋳造方法。
き流し精密鋳造方法。
材料Aがこの水系材料に不溶であり、そして該一時的鋳
型と一時的パターンを温度T(2)[ここで、T(M)
<T(2)<T(A)]の該水系材料の中に浸漬するこ
とにより、該一時的鋳型を該一時的パターンから取り外
す、第1項の焼き流し精密鋳造方法。
セラミック殻をT(A)以上の温度の水の中に浸漬する
ことにより、該一時的鋳型を該セラミック殻から取り外
す、第1項の焼き流し精密鋳造方法。
をT(A)以上の温度にまで加熱することにより、該一
時的鋳型を該セラミック殻から取り外す、第1項の焼き
流し精密鋳造方法。
ブレードが備わっている鋳物片の上面図である。
る。
図1の弧線3−3に沿って取った部分断面図である。
で用いたポジパターンの部分断面図である。
目的で用いたポジパターンの部分断面図である。
造した一時的鋳型の部分断面図である。
造した一時的鋳型の部分断面図である。
ある。
を組み立てることによって生じさせた一時的鋳型であ
る。
を注ぎ込んだ後の、図10の一時的鋳型アセンブリであ
る。
リの中で生じさせた一時的パターンの部分断面図であ
る。
コーティング物がその上に存在している図13の一時的
パターンの部分断面図である。
ーンを取り外してそれをこのセラミック殻から除去した
時生じるそれの空洞の部分断面図である。
の内側でこの溶融金属を固化させた後の、図17のセラ
ミック殻鋳型の部分断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 (a)鋳物片一部の少なくとも1つのポ
ジパターンを生じさせ、ここで、このポジパターンは、
少なくとも1つの内部空洞を有しており、(b)温度T
(1)で、その少なくとも1つのポジパターンが有する
少なくとも1つの空洞に液体材料Mを充填し、(c)こ
の材料Mが固体状態に到達して一時的鋳型部品を生じる
まで、その充填したポジパターンを冷却し、(d)この
一時的鋳型部品からそのポジパターンを取り外し、
(e)少なくとも1つの一時的鋳型部品を組み立てるこ
とで一時的鋳型を生じさせ、(f)この一時的鋳型に液
体材料Aを充填し、ここで、材料MとAの間の関係はT
(M)<T(A)[ここで、T(M)およびT(A)
は、材料MおよびAの融点温度である]であり、(g)
その液体材料Aが固化して一時的パターンを生じるま
で、その充填した一時的鋳型を冷却し、(h)この一時
的パターンから該一時的鋳型を取り外し、(i)この一
時的パターンにセラミックコーティング物をコートする
ことで、この一時的パターンの回りにセラミック殻を生
じさせ、(j)このセラミック殻から液体材料Aを排出
させることで、このセラミック殻から一時的なパターン
を取り外し、(k)このセラミック殻に溶融金属を充填
した後、この溶融金属を固化させ、そして(l)この固
体状金属からそのセラミック殻を分離する、段階を含
む、鋳物片を製造するための焼き流し精密鋳造方法。
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