JPH07108446B2 - ロストワックス鋳造法による薄肉円筒状鋳物の鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気機器等のケース、カバーなどとして用
いられる薄肉円筒状鋳物をロストワックス鋳造法により
鋳造する方法に関し、その径方向に歪みを生じることな
く高い寸法精度を有し、湯まわり不良による内部欠陥の
ない健全な薄肉円筒状鋳物が得られるようにした、ロス
トワックス鋳造法による薄肉円筒状鋳物の鋳造方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

周知のように、ロストワックス鋳造法は、鋳肌が美し
く、寸法精度に優れた薄肉鋳物の鋳造に適している。そ
のため、最近になって、ロストワックス鋳造品としては
大型であって例えばアルミニウム合金からなり、電気機
器等のケース、カバーなどとして用いられる薄肉円筒状
鋳物の需要が増加しつつある。ロストワックス鋳造法に
よりこのような薄肉円筒状鋳物を鋳造する方法につい
て、それに使用される蝋模型の斜視図の第５図をも参照
しながら、以下に説明する。

第５図において、51は湯口用蝋模型であり、この湯口用
蝋模型51は、湯口51a、この湯口51aの下方に延びる湯道
51b及びこの湯道51bから溶湯を分配するための複数の堰
51cから構成されている。52は円筒状の製品部用蝋模型
であり、製品部用蝋模型52の外周面には、図に示すよう
に、その外周を４等分するそれぞれの位置に、上記の各
堰51cがろう付けされており、これにより、蝋模型が一
体に組み立てられている。

そして、蝋模型の組み立て後、この蝋模型に耐火物を層
状にコーティングしてから蝋模型を除去して殻状の鋳型
を作り、これを焼成してセラミックシェル鋳型を製作
し、このセラミックシェル鋳型を用いてその鋳型内に鋳
込み法として重力鋳造法によって溶湯を注湯して、薄肉
円筒状鋳物を鋳造するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の鋳造方法には以下に説明する
ような問題点があった。

すなわち、円筒状をなす製品部用蝋模型52の外周面に多
数の堰51cをろう付して、蝋模型を組み立てるようにし
たものであることから、製品の肉厚が薄く1.5〜4mm程度
である場合には、製品部用蝋模型52の強度が低いのでそ
の外周面に堰51cをろう付けすることによる熱によっ
て、第６図に示すように、製品部用蝋模型52の径方向に
歪みが生じて、製品部用蝋模型52の断面形状が例えば円
形から楕円状に変形することになる。このため、円筒状
鋳物製品の径方向における寸法精度が著しく悪くなると
いう問題点があった。

そこで本発明者らは、上記問題点を解決すべく検討した
結果、円筒状製品部の一方の端縁部に堰を設ける鋳造法
案とすることにより上記問題点が解決できることを見出
し、さらに、堰の総断面積の減少による湯まわり不良を
解決すべく検討を重ね、この発明に到達したものであ
る。

この発明は、肉厚が1.5〜4mmで円筒状をなす薄肉円筒状
鋳物をロストワックス鋳造法により鋳造するに際し、そ
の径方向において歪みのない高い寸法精度を有し、か
つ、湯まわり不良による内部欠陥のない健全な薄肉円筒
状鋳物を得ることができる、ロストワックス鋳造法によ
る薄肉円筒状鋳物の鋳造方法の提供を目的とする。

〔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、この発明によるロストワ
ックス鋳造法による薄肉円筒状鋳物の鋳造方法は、長さ
が実製品長さと略同一であって肉厚が1.5〜4mmで円筒状
をなす製品部の一方の端縁部に、この端縁部に連接する
短寸円筒状の堰を設け、この堰より反製品部側に位置し
且つ前記製品部の中心軸線の延長線を中心とする湯口へ
前記堰からのびる逆円錐状の湯道を、前記堰の反製品部
側の端縁部に連接して設けてなるセラミックシェル鋳型
を製作し、このセラミックシェル鋳型を前記湯口を下方
に向けて配置し、鋳込み法として低圧鋳造法にて前記湯
口から溶湯を上向きに注湯して、薄肉円筒状鋳物を鋳造
することを特徴とするものである。」 （３−２）同書第５頁第14行〜第17行の「この発明によ
る鋳造方法に用いられるセラミックシェル鋳型は、・・
・・・あるいは互いに所定の間隔を隔てて堰を設け、」
を、「この発明による鋳造方法に用いられるセラミック
シェル鋳型は、円筒状をなす製品部の一方の端縁部に、
その周縁に沿って全周にわたって堰を設け、 〔作用〕 この発明による鋳造方法に用いられるセラミックシェル
鋳型は、円筒状をなす製品部の一方の端縁部に、その周
縁に沿って全周にわたって、あるいは互いに所定の間隔
を隔てて堰を設け、この堰より反製品部側に位置し且つ
上記製品部の中心軸線の延長線を中心とする湯口へ上記
堰からのびる湯道を設けたものとなされ、その蝋模型の
組み立てに際し、薄肉円筒状製品部用蝋模型の外周面で
はなく、その製品部用蝋模型の一方の端縁部に堰用蝋模
型をろう付けするようになされたものであるから、製品
部用蝋模型外周面がろう付けによる熱影響をほとんど受
けず、肉厚が1.5〜4mmと薄いものであっても、その径方
向に歪みを生じることなく設計通りの寸法精度が確保さ
れた薄肉円筒状製品部を有するものとなる。

そして、このようなセラミックシェル鋳型を用いて、そ
の鋳型内に鋳込み法として低圧鋳造法にて注湯を行うこ
とにより、薄肉円筒状製品部の一方の端縁部のみに堰を
設けることで堰の総断面積が鋳込み法として従来の重力
鋳造法によるものに比べて減少したものであっても、湯
まわり不良が生じることがない。

〔実施例〕

この発明によるロストワックス鋳造法による薄肉円筒状
鋳物の鋳造方法の手順を、第１図のこの発明に係るセラ
ミックシェル鋳型の断面図、第２図のこの発明に係る蝋
模型の正面図、第３図のこの発明に係る溶湯の鋳込み状
態説明図に基づいて、以下に説明する。

薄肉で円筒状をなす製品形状と同一のキャビティを
持つ金型内に蝋を射出成型機により圧入し、円筒状製品
部用蝋模型1aを成型する。同様に射出成型機により、短
寸円筒状の堰用蝋模型1bと、湯口にあたる小径円柱部を
頂部に有する逆円錐状をなす湯道及び湯口用蝋模型1cを
成型する。

第２図に示すように、円筒状製品部用蝋模型1aの一
方の端縁部（図における下側）に堰用蝋模型1bをろう付
けし、次いでこの堰用蝋模型1bの反製品部側に、上記湯
道及び湯口用蝋模型1cをろう付けして、蝋模型１を組み
立てる。

通常の手順にて、蝋模型１に耐火物を層状にコーテ
ィングしてから蝋模型１を除去して殻状に鋳型を作り、
これにより、第１図に示すような、実製品長さと略同一
の長さL1で円筒状をなす製品部2aの一方の端縁部に、こ
の端縁部に連接する短寸円筒状の堰2bを設け、この堰2b
より反製品部側に位置し且つ製品部2aの中心軸線の延長
線を中心とする湯口2dへ堰2bからのびる逆円錐状の湯道
2cを、堰2bの反製品部側の端縁部に連接して設けてなる
セラミックシェル鋳型２を得る。

次いで、第３図に示すように、セラミックシェル鋳
型２をケース３内に収め、このセラミックシェル鋳型２
をバックアップ材４でケース３に固定する。

セラミックシェル鋳型２をケース３と共に加熱炉で
所定の温度に予熱した後、低圧鋳造機５にセットする。

低圧鋳造機５を作動させて、保持炉5a内に取り付け
られたルツボ5b内に低圧力の空気または不活性ガスを送
って溶湯表面を加圧し、ルツボ5b内の溶湯をストーク5c
に連結された湯口2dから、湯道2c及び堰2bを介して円筒
状製品部2aに注湯する。

溶湯の凝固、冷却後、セラミックシェル鋳型２の堰
2bの部分を切断して、いわゆる鋳放し（型ばらし）を行
い、鋳型２から製品を取り出す。

上記の手順により、鋳物の斜視図の第４図に示すよう
に、肉厚2mm、外径220mm、高さ240mmで、アルミニウム
合金からなる吊鐘型の薄肉円筒状鋳物を鋳造した。な
お、比較のため、同一形状のものを前述した従来方法で
も鋳造した。

その結果、従来方法では、得られた製品は、その径方向
に歪みが生じて寸法精度が悪いものであった。また、蝋
模型の組み立てには23時間を要し、材料歩留率（鋳込み
溶湯重量に対する製品重量の比率）は12％であった。

これに対して、この実施例によれば、鋳造に用いるセラ
ミックシェル鋳型を、円筒状製品部の一方の端縁部に堰
を設けたものとしたので、肉厚がこの例のように2mmと
薄いものであっても、その径方向において歪みのない設
計通りの寸法精度が確保された製品が得られた。

また、このようなセラミックシェル鋳型内に鋳込み法と
して低圧鋳造法にて注湯を行うようにしたので、円筒状
製品部の一方の端縁部のみに堰を設けることで堰の総断
面積が鋳込み法として従来の重量鋳造法によるものに比
べて減少しても、湯まわり不良による引け巣等の内部欠
陥のない健全な製品が得られた。

さらに、鋳造に用いるセラミックシェル鋳型は、その堰
と湯道及び湯口を、従来に比べその数を減らし、しかも
円筒状製品部の一方の端縁部側に集約させたものである
から、蝋模型組み立て時間は14時間で従来の半分です
み、材料歩留率は48％で従来の４倍に向上し、また、鋳
放しや製品の仕上げに要する時間も大幅に短縮すること
ができた。

また、従来の方法では薄肉円筒状鋳物の大きさが、外径
80〜300mm、高さ80〜300mm程度において、その側面に設
ける堰の数が著しく増加するので、この発明による方法
は、上記のような大きさの範囲にて好適である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によるロストワックス鋳造
法による薄肉円筒状鋳物の鋳造方法では、鋳造に用いる
セラミックシェル鋳型は、円筒状をなす製品部の一方の
端縁部に、この端縁部に連接する端寸法円筒状の堰を設
け、この堰より反製品部側に位置し且つ前記製品部の中
心軸線の延長線中心とする湯口へ前記堰からのびる逆円
錐状の湯道を、前記堰の反製品部側の端縁部に連接して
設けたものとなされ、その蝋模型の組み立てに際し、薄
肉円筒状製品部用蝋模型の外周面ではなく、その製品部
用蝋模型の一方の端縁部に堰用蝋模型をろう付けするよ
うになされたものであるから、製品部用蝋模型外周面が
ろう付けによる熱影響をほとんど受けず、肉厚が1.5〜4
mmと薄いものであっても、その径方向に歪みを生じるこ
となく設計通りの寸法精度が確保された薄肉円筒状製品
部を有するものとなる。

そしてこのようなセラミックシェル鋳型を用いて、その
鋳型内に鋳込み法として低圧鋳造法にて注湯を行うよう
にしたので、薄肉円筒状製品部の一方の端縁部のみに堰
を設けることで堰総断面積が鋳込み法として従来の重力
鋳造法によるものに比べて減少したものであっても、湯
まわり不良の発生を防止することができる。

これにより、この発明による鋳造方法によると、肉厚が
1.5〜4mmで円筒状をなす薄肉円筒状鋳物をロストワック
ス鋳造法により鋳造するに際し、その径方向において歪
みのない高い寸法精度を有し、かつ、湯まわり不良によ
る内部欠陥のない健全な薄肉円筒状鋳物を得ることがで
きる。さらに、鋳造に用いるセラミックシェル鋳型は、
その堰と湯道及び湯口を、従来に比べその数を減らし、
しかも円筒状製品部の一方の端縁部側に集約させたもの
であるから、蝋模型の組み立てや鋳造後の鋳放しに要す
る時間を従来より大幅に短縮できるとともに材料歩留率
を高めることができることから、生産費のコストダウン
をも図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るセラミックシェル鋳型の断面
図、第２図はこの発明に係る蝋模型の正面図、第３図は
この発明に係る溶湯の鋳込み状態説明図、第４図はこの
発明の実施例に係る薄肉円筒状鋳物の斜視図、第５図は
従来の方法に使用される蝋模型の斜視図、第６図は従来
の方法における蝋模型の歪み発生状態の説明図である。 １……蝋模型、1a……円筒状の製品部用蝋模型、1b……
堰用蝋模型、1c……湯道及び湯口用蝋模型、２……セラ
ミックシェル鋳型、2a……円筒状製品部、2b……堰、2c
……湯道、2d……湯口、３……ケース、４……バックア
ップ材、５……低圧鋳造機、5a……保持炉、5b……ルツ
ボ、5c……ストーク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長さが実製品長さと略同一であって肉厚が
   1.5〜4mmで円筒状をなす製品部の一方の端縁部に、この
   端縁部に連接する短寸円筒状の堰を設け、この堰より反
   製品部側に位置し且つ前記製品部の中心軸線の延長線を
   中心とする湯口へ前記堰からのびる逆円錐状の湯道を、
   前記堰の反製品部側の端縁部に連接して設けてなるセラ
   ミックシェル鋳型を製作し、このセラミックシェル鋳型
   を前記湯口を下方に向けて配置し、鋳込み法として低圧
   鋳造法にて前記湯口から溶湯を上向きに注湯して、薄肉
   円筒状鋳物を鋳造することを特徴とするロストワックス
   鋳造法による薄肉円筒状鋳物の鋳造方法。