JPH08300103A - 鋳型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミック製の鋳型を製造する際に、所要の
厚さを有するセラミックシェル層を短時間で形成する。 【構成】 枠２で囲まれた模型１の上面４上に、エチル
シリケートの加水分解液とジルコンフラワー＃３５０と
ジルコンサンド＃８０とを混合し混練して形成した粉体
状混合物を散布して被覆層１２を形成した後、被覆層１
２上にバックアップ用粉体層１３を形成する。バックア
ップ用粉体層１３を押圧装置で押圧した後、模型１に形
成されたガス供給孔７から被覆層１２中にアンモニアガ
スを吹き込み、エチルシリケートの加水分解液をゲル化
させ、被覆層１２を硬化させてセラミックシェル層を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳型の製造方法に関す
るものであり、特に高耐熱性の鋳型の製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】高耐熱性の鋳型の製造方法として、模型
表面に任意の厚さで形成したセラミックシェル層を焼成
して鋳型を製造する方法が知られている。例えば、ショ
ウ・プロセスでコンポジット・ショウ・プロセスとして
開発された方法では、図９に示すように、模型３１の表
面および見切面に、模型形状に応じて１〜２分間でゲル
化するように調整したスラリ３２を注入、塗布、又は吹
きつけを行った後、スラリ３２硬化前に粗粒耐火材３３
をインベストメント法におけるスタッコのようにふりか
け、第２層のスラリ３４を注入、塗布、吹きつけ、滴下
などにより粗粒耐火材３３をカバーし、第２層硬化前に
バッキング用鋳型砂３５を第２層泥装上にかぶせ、つき
硬め、スラリの硬化後模型３１を取り去り、急速乾燥
し、焼成して鋳型を製造する（「精密鋳造法」１３１〜
１３３頁，昭和４８年初版発行（日本鋳物協会精密鋳造
部会編））。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記コンポジ
ット・ショウ・プロセスでは、スラリのゲル化速度をゲ
ル化剤の混合割合で調整するため、スラリの粘度管理が
不適切であると模型に沿ってスラリが流れないという問
題点がある。また、スラリのゲル化過程において鋳型が
適当な弾力性を有する程度に固化した状態で型抜きを行
ない、鋳型表面をガスバーナーなどで速やかに乾燥させ
る必要があるため、ゲル化状態の判断を誤ると型抜き後
の乾燥が良好に行われないという問題点がある。そこ
で、本発明は、これらの問題を解消するためになされた
ものであり、模型表面に任意の厚さのセラミックシェル
層を形成し、該セラミックシェル層を焼成して鋳型を製
造する際に、スラリの粘度管理やゲル化の判断が不要
で、工程管理が容易な鋳型の製造方法を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、エチルシリケートの加水分解液と耐火
材粉末と耐火材粒子とを混練して粉体状混合物を調整す
る工程と、該粉体状混合物を通気性を有する模型の表面
に任意の厚さに堆積させる工程と、堆積した該粉体状混
合物に重ねてバックアップ用粉体を堆積させる工程と、
該粉体状混合物に塩基性ガスを吹き込んで該エチルシリ
ケートの加水分解液をゲル化させ、該粉体状混合物を硬
化させる工程と、該模型を除去する工程と、硬化した該
粉体状混合物を焼成する工程とを有することを特徴とす
る。

【０００５】耐火材粉末としては、例えば、２００メッ
シュ以下の大きさのジルコンフラワ、溶融シリカ、溶融
アルミナ粉末等の粉末の単独又は混合物が用いられる。
耐火材粒子としては、例えば、１５０メッシュ以上の大
きさのジルコンサンド、溶融シリカ、ハイアルミナサン
ド、シャモット、ムライト等の単独又は混合物が用いら
れる。通気性模型は、模型材質そのものが通気性を有す
る物であってもよく、模型表面に開口を有する貫通孔が
形成された物であってもよい。バックアップ用粉体の種
類は、特に限定されず、例えば、鋳砂，ガラスビーズ，
プラスチック片等を用いることができる。硬化した粉体
状混合物の焼成は、該粉体状混合物単体で行ってもよ
く、該粉体状混合物を鋳枠内に充填された鋳砂中に埋設
した状態で行ってもよい。塩基性ガスとしては、例え
ば、アンモニアガスが用いられるが、ガスの供給経路
は、通気性模型を通して該粉体混合物中にガスを吹き込
むようにしてもよく、あるいは、バックアップ用粉体側
からガスを供給し、該通気性模型を経て外部に排出され
るようにしてもよい。

【０００６】

【作用】エチルシリケートの加水分解液と耐火材粉末と
耐火材粒子とを混合して粉体状混合物を形成し、該粉体
状混合物を模型表面に堆積させて所要の厚さとし、さら
に、該粉体混合物上にバックアップ用粉体を堆積させて
該粉体状混合物の嵩密度を高める。該粉体混合物中に塩
基性ガスを供給してエチルシリケートの加水分解液をゲ
ル化させ、該粉体状混合物を硬化させて所要厚さのセラ
ミックシェル層を形成した後、セラミックシェル層を脱
型して焼成し、鋳型を製造する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。なお、図１〜８は、本実施例の鋳型の造形
工程を示す説明図であり、以下の説明は該造形工程に従
って行う。

【０００８】図１及び図２に示すように、模型１の上面
には、枠２が取り外し可能に立設されており、模型１の
上方には、粉末状混合物等を枠２内に投入する投入装置
３が備えられている。

【０００９】模型１の上面４は、鋳造しようとする鋳物
の表面と同一形状をなしている。また、模型１の下面５
は平坦に形成され、模型１が模型支持面６上に安定に載
置されている。模型１には、下面５と上面４とを連通し
て下面５側から供給されるガスを上面４上に供給するガ
ス供給孔７が複数個形成されており、ガス供給孔７の上
面４側端部には、微細な貫通孔が多数形成されたパンチ
ングベント８が嵌挿されている。

【００１０】枠２は、その下端が模型１の上面４の周縁
に密着して立設されており、その上端が上面４の最高部
より十分に上方となるように形成されている。

【００１１】投入装置３は、粉体状混合物貯蔵装置（図
示せず）と、バックアップ用粉体貯蔵装置（図示せず）
とに接続されており、粉体状混合物１０又はバックアッ
プ用粉体１１が必要に応じて下端に形成された投入口９
から排出可能とされている。なお、投入口９は、粉体状
混合物１０又はバックアップ用粉体１１の投入時に上面
４の最高部の上方に位置するように配設される。

【００１２】なお、粉体状混合物１０としては、バイン
ダとしてのエチルシリケートの加水分解液（ＳｉＯ_２２
０重量％）と、耐火材粉末であるジルコンフラワー＃３
５０と、耐火材粒子であるジルコンサンド＃８０とを
１：３：４の割合で混合し、混練機で混練して形成され
たものが用いられており、バックアップ用粉体１１とし
ては生砂が用いられている。

【００１３】図１及び図２に示す工程では、図１に示す
ように、枠２により囲まれた模型１の上面４上に投入装
置３の投入口９から粉体状混合物１０を投入して堆積さ
せ、上面４を覆う被覆層１２を形成する。次いで、図２
に示すように、投入装置３の投入口９から被覆層１２上
にバックアップ用粉体１１を投入して堆積させ、バック
アップ用粉体層１３を形成する。

【００１４】枠２内にバックアップ用粉体層１３を形成
した後、図３及び図４に示す工程で、押圧装置１４によ
って被覆層１２及びバックアップ用粉体層１３をつき固
める。

【００１５】図３に示す押圧装置１４は、昇降可能に備
えられたシリンダロッド１５と、シリンダロッド１５の
先端に枠２の内法よりやや小さく形成された押圧板１６
とを備えている。

【００１６】図３及び図４に示す工程では、図３に示す
ように、押圧板１６がバックアップ用粉体層１３の上面
を下方に押しつけて被覆層１２及びバックアップ用粉体
層１３を均一に押し固めた後、図４に示すように、押圧
板１６が引き上げられる。この押圧により、被覆層１２
及びバックアップ用粉体層１３の嵩密度が高められる。
なお、本工程は本発明の実施に必ずしも必要ではなく、
本工程を省略することも可能である。

【００１７】被覆層１２及びバックアップ用粉体層１３
の押圧がなされた後、図５に示す工程で、被覆層１２中
に塩基性ガスを吹き込む。

【００１８】図５に示すように、本工程では、模型１の
下側にガス供給装置１７が配設され、枠２の上部にガス
回収装置１８が配設される。ガス供給装置１７は、図示
しないアンモニアガス発生装置と、ガス供給用ヘッド２
０と、該アンモニアガス発生装置（図示せず）とガス供
給用ヘッド２０とに接続するガス供給管１９とから形成
されている。ガス供給用ヘッド２０には、ガス供給用ヘ
ッド２０上に模型１を載置した状態で、模型１のガス供
給孔７とガス供給用ヘッド２０内の空間２２とを連通す
る連通孔２１が形成されている。ガス回収装置１８は、
図示しないガス回収装置本体と、枠２と気密に嵌合され
るガス回収用ヘッド２４と、該ガス回収装置本体（図示
せず）とガス回収用ヘッド２４とに接続するガス回収管
２３とから形成されている。

【００１９】図５に示す工程では、塩基性ガスであるア
ンモニアガスがアンモニアガス発生装置（図示せず）か
らガス供給用ヘッド２０内の空間２２に供給され、ガス
供給孔７を経て被覆層１２中に吹き込まれる。被覆層１
２中に吹き込まれたアンモニアガスは、被覆層１２及び
バックアップ用粉体層１３中を拡散しつつ上部に移動し
てバックアップ用粉体層１３の上部空間に流出し、ガス
回収管２３を通ってガス回収装置本体（図示せず）に流
れ込み、回収される。この際、被覆層１２中では、アン
モニアガスの拡散により被覆層１２を形成する粉体状混
合物１０が一様に短時間でアルカリ側に移行し、エチル
シリケートの加水分解液のゲル化が一様に促進され、被
覆層１２が短時間で硬化してセラミックシェル層２５が
形成される。

【００２０】被覆層１２へのアンモニアガス供給を終了
した後、図６〜８に示す工程で、造形された鋳型原型２
６を取り出す。

【００２１】図６に示す工程では、模型１及び枠２から
ガス供給装置１７及びガス回収装置１８を取り外した
後、セラミックシェル層２５とバックアップ用粉体層１
３とから形成された鋳型原型２６を模型１及び枠２から
抜型する。

【００２２】図７に示す工程では、鋳型原型２６のセラ
ミックシェル層２５とバックアップ用粉体層１３とを分
離させ、図８に示す如くセラミックシェル層２５を取り
出す。その後、取り出したセラミックシェル層２５を焼
成することにより、所望のセラミック製の鋳型が形成さ
れる。

【００２３】以上に示す如く、粉体状混合物１０を堆積
させて単層の被覆層１２を形成し、被覆層１２中にアン
モニアガスを吹き込むことにより所要の厚さを有するセ
ラミックシェル層２５を短時間で形成することができ
る。さらに、被覆層１２中へのアンモニアガス吹き込み
前に被覆層１２及びバックアップ用粉体層１３を押圧装
置１４を用いて押圧することにより、被覆層１２の嵩密
度を大きくすることができ、得られるセラミックシェル
層２５が緻密になって、強度の大きな鋳型が得られる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、模型表面に粉体状混合
物を任意の厚さで堆積させることが可能であるため、所
要の厚さを有するセラミックシェル層を短時間で形成す
ることが可能となり、セラミックシェル層を焼成して形
成される鋳型の生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における被覆層形成工程の説明
図である。

【図２】上記被覆層形成工程の別の説明図である。

【図３】上記被覆層の押圧工程を示す説明図である。

【図４】上記押圧工程の別の説明図である。

【図５】上記被覆層にガスを供給するガス供給工程の説
明図である。

【図６】上記ガス供給により形成されたセラミックシェ
ル層の脱型工程の説明図である。

【図７】上記脱型工程の別の説明図である。

【図８】上記脱型工程で脱型したセラミックシェル層を
示す図である。

【図９】従来の鋳型の製造方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 模型 １０ 粉体状混合物 １１ バックアップ用粉体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチルシリケートの加水分解液と耐火材
   粉末と耐火材粒子とを混練して粉体状混合物を調整する
   工程と、 該粉体状混合物を通気性を有する模型の表面に任意の厚
   さに堆積させる工程と、 堆積した該粉体状混合物に重ねてバックアップ用粉体を
   堆積させる工程と、 該粉体状混合物に塩基性ガスを吹き込んで該エチルシリ
   ケートの加水分解液をゲル化させ、該粉体状混合物を硬
   化させる工程と、 該模型を除去する工程と、 硬化した該粉体状混合物を焼成する工程とを有すること
   を特徴とする鋳型の製造方法。