JPH08174144A - 鋳造用鋳型とその製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶湯を鋳込んだ際にガス欠陥を生ずることが
少なく、鋳型強度に優れて高温での鋳造に耐える鋳造用
鋳型および該鋳型の製作方法を提供する。 【構成】 鋳物砂を結合しているバインダが、コロイダ
ルシリカ、エチルシリケート、水ガラスまたはコロイダ
ルグラファイト等から選択される焼結した無機バインダ
であり、全体にフェノール樹脂等の有機バインダの焼失
跡からなる通気孔を有していることを特徴とする鋳造用
鋳型。フェノール樹脂等の有機バインダにより鋳物砂を
粘結させて所要形状の砂型を成形し、この砂型にエチル
シリケート、コロイダルシリカまたはコロイダルグラフ
ァイト等から選択した無機バインダを減圧雰囲気中で含
浸させ、次いで該砂型を高温で焼成することにより、前
記有機バインダを焼失させると共に前記選択された無機
バインダの焼結とを行なうようにしたことを特徴とする
鋳型の製作方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋳造用鋳型とその製
作方法に関し、更に詳細には、溶融金属(溶湯)を鋳込ん
だ際にガス欠陥を生ずることが少なく、また鋳型強度に
優れて高温での鋳造に耐える鋳造用鋳型と、該鋳型を容
易に製作し得る方法とに関するものである。

【０００２】

【従来技術】溶湯を流し込むための鋳造用鋳型は、一般
に砂型が多用され、これは次の如きプロセスで製作され
る。例えば、所要の粒度に選別された鋳物砂にフェノー
ル樹脂等の有機バインダ(粘結剤)を混合して被覆し、こ
の鋳物砂の中に最終鋳込製品の輪郭形状を呈する模型を
埋設して押し固めることにより、上下または左右に分割
された砂型が成形される。この砂型を約２００℃〜４０
０℃の温度範囲で加熱したり、バインダ中の硬化剤の反
応により常温で時間と共に、更にはガスを常温にて浸透
させることにより、該砂型に含浸させた有機バインダを
固化させることにより、鋳物砂を相互に結合させた鋳型
の製作が終了する。得られた２つの鋳型は分割面で合体
され、湯口から溶湯を流し込むことにより鋳込みがなさ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の如く有機バイン
ダで鋳物砂を固めてなる鋳造用鋳型は、例えばアルミの
ように比較的低温の溶湯をこれに鋳込む場合は問題ない
が、約１５００℃〜１６００℃以上の高温で鋳鋼等を鋳
込むと、該鋳型中の有機物が燃えて分解ガスを生じ、鋳
込まれた鋳物にガス欠陥を発生する重要な難点がある。
また有機バインダで固めた鋳型は、型自体を高温に予熱
しておくことが困難なので、薄肉の鋳物を鋳込んでも、
その鋳込み途中で溶湯が固まって湯廻り不良を生ずる等
の欠点も指摘される。そこで鋳物砂を固める粘結剤とし
て耐熱性に富む無機バインダを使用すれば、このような
難点は回避されるが、一般には余り無機バインダは採用
されていないのが実情である。その理由は、無機バイン
ダは粘結強度が弱くて成形が困難であり、また鋳込み時
に鋳物の周辺が焼結されて部分的に強度が増大すると、
鋳込み後の型の崩壊性が悪くなる等の難点があるためで
ある。

【０００４】

【発明の目的】この発明は、従来技術に係る鋳造用鋳型
と製作方法に内在している前記欠点に鑑み、これを好適
に解決するべく提案されたものであって、溶湯を鋳込ん
だ際にガス欠陥を生ずることが少なく、また鋳型強度に
優れて高温での鋳造に耐える鋳造用鋳型および該鋳型を
容易に製作し得る方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を克服し、所期
の目的を好適に達成するため、本発明に係る鋳造用鋳型
は、鋳物砂を結合しているバインダが、コロイダルシリ
カ、エチルシリケート、水ガラスまたはコロイダルグラ
ファイト等から選択される焼結した無機バインダであ
り、全体にフェノール樹脂等の有機バインダの焼失跡か
らなる通気孔を有していることを特徴とする。

【０００６】また、同じく前記課題を克服し、所期の目
的を好適に達成するため、本願の別の発明に係る鋳造用
鋳型の製作方法は、フェノール樹脂等の有機バインダに
より鋳物砂を粘結させて所要形状の砂型を成形し、この
砂型にエチルシリケート、コロイダルシリカまたはコロ
イダルグラファイト等から選択した無機バインダを減圧
雰囲気中で含浸させ、次いで該砂型を高温で焼成するこ
とにより、前記有機バインダを焼失させると共に前記選
択された無機バインダの焼結とを行なうようにしたこと
を特徴とする。

【０００７】

【実施例】次に、本発明に係る鋳造用鋳型とその製作方
法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しな
がら以下説明する。実施例に係る鋳造用鋳型は、図１に
示す工程を経てその製作がなされる。すなわち鋳物砂に
は重量比で２％強のフェノール樹脂の有機バインダを混
合し、前述の如く該鋳物砂の中に所要形状の模型１０を
埋設させることにより左右の分割砂型１２,１４を形成
する。そしてこれらの分割砂型１２,１４は、次に述ベ
る減圧チャンバ１６の内部に装入される。

【０００８】すなわち減圧チャンバ１６は密閉されたバ
ッチ式の室として構成され、内部に一方向へ連続的に走
行するコンベヤ１８と、該コンベヤ１８の下流側かつ上
方に位置するシャワー２０とを備え、該シャワー２０か
らは水性の無機バインダをコンベヤ１８に向け散布し得
るようになっている。また減圧チャンバ１６の上部に
は、真空ポンプ(図示せず)に接続する管体２２が開閉弁
２４を介して連通接続されている。更に前記シャワー２
０は、水性の無機バインダを貯留するタンク(図示せず)
に接続する液体供給管２６が開閉弁２８を介して連通接
続されている。このタンクには、例えばエチルシリケー
トやコロイダルシリカ、その他コロイダルグラファイト
等から選択した一種類の水溶性無機バインダが貯留され
ている。なお減圧チャンバ１６の下流側には焼成炉３０
が配設され、炉内に装入した分割砂型１２,１４が焼成
可能になっている。

【０００９】本実施例では、水溶性の無機バインダとし
てコロイダルシリカが選択されている。これは水にシリ
カ(SiO₂)をコロイド状に分散させたもので、加熱により
水分を失わせると凝結して鋳物砂を固め、結合強度を発
揮し得るものである。しかし該コロイダルシリカは、こ
れを前記の如く有機バインダで固めた分割砂型１２,１
４に含浸させようとすると、鋳物砂表面を被覆する有機
バインダとの関係から表面張力が強いため、該砂型へ有
効に滲み込まない問題がある。そこで分割砂型１２,１
４に対するコロイダルシリカの含浸は、前述した減圧チ
ャンバ１６の内部で行なわれる。すなわち減圧チャンバ
１６を開放して、有機バインダで固めた分割砂型１２,
１４を前記コンベヤ１８(この時点では停止している)に
載置した後、該減圧チャンバ１６を密閉する。そして前
記真空ポンプを作動させると共に前記管体２２に介装し
た開閉弁２４を開放して、減圧チャンバ１６の内部を、
例えば０.１気圧程度に減圧させる。これにより、分割
砂型１２,１４の砂粒間の微細な気孔内部も充分に減圧
されるに至る。

【００１０】次いで前記コンベヤ１８を矢印方向へ駆動
し、該コンベヤ１８に載置した分割砂型１２,１４がシ
ャワー２０の直下に位置した時点で該駆動を停止させ
る。そして真空ポンプの作動を停止させると共に、前記
開閉弁２４を閉成して減圧チャンバ１６を設定減圧値に
維持する。また液体供給管２６に接続する開閉弁２８を
開放して、図示しないタンクに貯留したコロイダルシリ
カを、前記シャワー２０からコンベヤ１８上の分割砂型
１２,１４に散布する。この分割砂型１２,１４は、先に
述べた如く、砂粒間の微細な気孔内部が減圧されている
ので、散布されたコロイダルシリカは極めて容易に該砂
型の気孔内に浸透する。

【００１１】このように有機バインダで固められてい
て、かつコロイダルシリカを含浸させられた分割砂型１
２,１４は、減圧チャンバ１６から取出された後に、前
記焼成炉３０に装入される。この焼成炉３０では、例え
ば７００℃〜１２００℃の高温で分割砂型１２,１４の
焼成が行なわれ、これにより該砂型の鋳物砂を結合して
いた有機バインダは焼失し、その焼失跡は通気孔として
残留する。またコロイダルシリカの無機バインダは焼成
時の高温で焼結し、周囲の鋳物砂と強力に結合するため
に型強度の向上が図られる。

【００１２】図２は減圧チャンバの別実施例を示すもの
で、該減圧チャンバ１６の下半分にコロイダルシリカの
水性溶液が貯留されている。また減圧チャンバ１６の上
半分は、図２の(ａ)に示すように、その内部に分割砂型
１２,１４が所要の手段で支持されると共に、前述の如
く例えば０.１気圧程度に減圧されるようになってい
る。これにより中空支持された分割砂型１２,１４は、
その砂粒間の微細な気孔内部が充分に減圧される。次い
で図２の(ｂ)に示す如く、分割砂型１２,１４を下降さ
せてコロイダルシリカの溶液中に浸漬すれば、同じく該
コロイダルシリカは該分割砂型１２,１４の砂粒間の微
細な気孔内に容易に浸透する。このようにコロイダルシ
リカを含浸させた分割砂型１２,１４は、図１に関して
先に述べたと同様に後工程の焼成炉３０に移され、ここ
で焼成されることにより有機バインダを焼失すると共
に、コロイダルシリカは焼結して、有機バインダと無機
バインダとの置換が行なわれる。

【００１３】なお、実施例では無機バインダとしてコロ
イダルシリカを例示したが、その外にエチルシリケート
や水ガラス、その他コロイダルグラファイトも、コスト
条件や使用特性に応じて適宜かつ選択的(併用も含む)に
使い分け得ることは勿論である。また、図１に示した無
機バインダの含浸および焼成の工程を必要に応じてもう
１回反復してもよく、この場合は更に型強度に優れた鋳
造用鋳型を得ることが可能となる。

【００１４】

【発明の効果】以上に説明した如く、本発明に係る鋳造
用鋳型の製作方法によれば、有機バインダを焼失して焼
失跡に通気孔を残留させると共に、無機バインダを焼結
させて型強度を向上させた鋳造用鋳型が極めて容易に得
られるものである。この鋳造用鋳型は有機バインダがな
いので、これに溶湯を鋳込んでも有機物が燃えることが
なく、従って分解ガスを生じず通気性が高いため鋳物に
ガスブロー等のガス欠陥を発生することが少ない。また
無機バインダの焼結により鋳物砂が結合されているため
に耐熱性が高く、鋳鋼等の高温鋳込みを行なっても充分
に耐え得るものである。更にこれと関連して、鋳造用鋳
型を高温で予熱しておくことができるので、薄肉の鋳物
を鋳込んでも途中で溶湯が固まることが少なく、良好な
湯廻りを得ることができる、等の種々の利点を有する。

【００１５】また表面張力等の問題により、有機バイン
ダで固めた鋳造用鋳型に無機バインダを含浸させること
が困難な場合であっても、本発明に係る鋳型の製作方法
によれば、極めて容易に該無機バインダの鋳型への含浸
を達成し得るものである。更に水ガラスを用いる場合に
は、鋳型内におけるその含有量を増大させ得るので、鋳
型強度やその耐熱性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る鋳造用鋳型を製作する方法の概略
的な工程図である。

【図２】図１に示す工程に使用される減圧チャンバの別
例を示す概略図である。

【符号の説明】

１０ 模型 １２ 分割砂型 １４ 分割砂型 １６ 減圧チャンバ １８ コンベヤ ２０ シャワー ２２ 管体 ２４ 開閉弁 ２６ 液体供給管 ２８ 開閉弁 ３０ 焼成炉

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳物砂を結合しているバインダが、コロ
   イダルシリカ、エチルシリケート、水ガラスまたはコロ
   イダルグラファイト等から選択される焼結した無機バイ
   ンダであり、 全体にフェノール樹脂等の有機バインダの焼失跡からな
   る通気孔を有していることを特徴とする鋳造用鋳型。
2. 【請求項２】 フェノール樹脂等の有機バインダにより
   鋳物砂を粘結させて所要形状の砂型を成形し、 この砂型にエチルシリケート、コロイダルシリカまたは
   コロイダルグラファイト等から選択した無機バインダを
   減圧雰囲気中で含浸させ、 次いで該砂型を高温で焼成することにより、前記有機バ
   インダを焼失させると共に前記選択された無機バインダ
   の焼結とを行なうようにしたことを特徴とする鋳造用鋳
   型の製作方法。