JPH09267154A - 鋳型形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湯口の配置及び型込めに際する消失模型の姿
勢を任意に選択出来、好適な鋳造方案を採用可能な、入
り込み部２を有する消失模型１の鋳型形成方法を提供す
る。 【解決手段】 予め消失模型１の有する入り込み部２に
型砂５を充填し、前記入り込み部２の開口部２ａを自硬
性型砂５Ａで封止したのち、前記消失模型１を前記充填
した型砂５及び前記封止した自硬性型砂５Ａと共に型込
めする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入り込み部を有す
る消失模型を型込めする鋳型形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、消失模型を型込めする鋳型形成に
際しては、消失模型に入り込み部が形成されている場合
には、その入り込み部に型砂を充填し、その充填した型
砂が前記入り込み部から溢れ落ちないように、前記入り
込み部の開口部を上方に向けた姿勢で型込めすることが
行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の入り込み部
を有する消失模型を型込めする鋳型形成方法において
は、上記のように入り込み部の開口部を上方に向けた姿
勢で消失模型を据えなければ、前記入り込み部に充填し
た型砂が、それ自身保形性を有しないために前記開口部
から溢れ出てしまい、型込めに際して前記入り込み部に
型砂の空隙を生ずることがあり、前記開口部を上方に向
けた姿勢で消失模型を型込めせざるを得ず、好適な鋳造
方案を採用できない場合が多かった。例えば、エルボ管
状の鋳物を消失模型鋳造法によって鋳造する場合、前記
エルボ管状の消失模型は、寝かせた状態以外ではその姿
勢が不安定で、寝かせた状態では前記形状の消失模型の
内部空間である入り込み部に充填した型砂は管端部に相
当する開口部から溢れ出してしまい、そのまま型込めし
ようとすると、後から供給する型砂が前記入り込み部か
ら型砂が溢れ出た空間には充分に行き渡らず、型込め後
に、消失鋳型と型砂との間に空所が生じてしまう。その
ため、消失模型を予め盛り上げた型砂で前記開口部を上
方に向けた姿勢に維持しながら、前記消失模型の内部に
型砂を充填して型込めするしかなかった。このために、
鋳型形成に多大の工数を要し、不便であると同時に不経
済なものであった。尚、鋳造方案としては上注ぎが望ま
しい場合も、湯回り不良を生じ易いという好ましくない
問題を有しながらも前記エルボ管のような入り込み部を
有する形状の消失模型に対しては模型の姿勢の維持のた
めに下注ぎを採用していた。例えば、図４に示すよう
に、トラップ管のような型製作の困難な形状の鋳造品の
製造には消失模型鋳造法は適しているのであるが、上述
のように、入り込み部２即ち内部空間とその開口部２ａ
とを有する消失模型１を型込めするのは、鋳造方案を制
約する条件が多い。つまり、上記のように、前記入り込
み部２の内部に充填する型砂５が前記開口部２ａから溢
れ出ないようにするためには前記開口部２ａを上向きの
位置に置かねばならず、消失模型１の姿勢に制約があ
る。上記の例では、これでもなお側方に位置する開口部
２ａから型砂５が溢れ出るのは防止出来ず、消失模型１
の上端部まで周囲に砂込めした時点で、さらに前記消失
模型１の上端部から内部空間即ち入り込み部２に改めて
型砂５を充填するという二重手間を掛けることになる。
しかも、前記消失模型１の型込めの姿勢は、図示のよう
に開口端部１ａを上向きにした姿勢に限られ、湯道部材
４の取付位置から下注ぎを止むなくさせられるのであ
る。従って、型込めに先立って湯道部材４を支持する
（支持部材は図示省略）と同時に、消失模型１を、例え
ば図５に示すように、仮支持体８を用いて支持してお
き、前記消失模型１が半ば埋まるまで型砂５を前記消失
模型１の周囲に充填し、その後、前記仮支持体８を除去
した後、残る型砂５を前記消失模型１の上端の開口端部
１ａとほぼ同一の高さにまで型砂５を充填し、ここで、
前記消失模型１の入り込み部２の中に、その開口部２ａ
から型砂５を充填することになる。この充填が終わって
から、型枠６の上面まで型砂５を充填して砂込めを終わ
ることになる。さらに、前記消失模型１の下端部に取り
付けた湯道部材４を横に引き回すために、型枠６は必然
的に大きくなり、湯口部材３の湯口から溶湯を鋳込むの
に先立って鋳型Ｍの周囲を空気遮断シート７で、湯道部
３ｂを湯道部材４の湯道部４ａに接続してある前記湯口
部材３の湯口部３ａを突出させて気密に覆ったうえで、
前記空気遮断シート７の内部、即ち型砂５及び消失模型
１の部分から空気を吸引排除し、前記シート７の内部を
真空に保つのであるが、前記湯道部材４を引き回す関係
上、鋳型Ｍは必然的に大きなものになり、空気を吸引排
除する空間が大きくなり、経済的な面、作業効率の面か
らも好ましくないものになる。そこで、本発明の目的
は、上記の問題点を解決し、湯口の配置及び型込めに際
する消失模型の姿勢を任意に選択出来、好適な鋳造方案
を採用可能な、入り込み部を有する消失模型の鋳型形成
方法を提供するところにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

〔特徴構成〕上記の目的のための本発明の鋳型形成方法
の特徴構成は、入り込み部を有する消失模型を型込めす
る鋳型形成方法において、予め前記入り込み部に型砂を
充填し、前記入り込み部の開口部を自硬性型砂で封止し
たのち、前記消失模型を前記充填した型砂及び前記封止
した自硬性型砂と共に型込めする（請求項１に対応）点
にある。 〔特徴構成の作用効果〕従って、上記第１特徴構成によ
れば、消失模型の入り込み部に型砂を充填した後に前記
入り込み部の開口部を自硬性型砂で封止するので、前記
自硬性型砂が硬化した後は、前記消失模型と前記充填し
た型砂と前記自硬性型砂とを一体化できるので、前記消
失模型を、その入り込み部に型砂を充填した状態で一体
として取り扱うことが可能になり、前記入り込み部の開
口部の向きに関わりなくその姿勢を好適に保ちつつ型込
めすることが出来る。さらに、自硬性型砂は型ばらし後
に粒径が大きくなるために、そのまま回収処理して再使
用するには不向きであるが、前記開口部を封止する程度
の量の自硬性型砂の通常の型砂への混入は特に大きな問
題にならないので、型ばらし後にそのまま型砂を回収処
理して再使用することが可能である。尚、前記入り込み
部に全て自硬性型砂を充填した場合には、鋳型をばらし
た後の型砂中の自硬性型砂の割合が高くなり、上記のと
おり型ばらし後に大きな粒径の砂粒が多くなり、通常の
回収処理では再使用が困難になる場合が多くなる。その
結果、消失模型を任意の姿勢で型込め出来、使用した型
砂も通常の型砂同様に再使用可能な鋳型形成方法を提供
出来る。

【０００５】

【発明の実施の形態】上記本発明の鋳型形成方法の実施
の形態の一例について、以下に、図面を参照しながら説
明する。図１はトラップ管を鋳造するための消失模型に
型砂を充填した状態を示しており、図２は前記型砂を充
填した消失模型を型込めした溶湯鋳込み前の鋳型を示し
ている。消失模型１は発泡ポリスチレン等で形成されて
おり、予めその全表面に塗型材を塗布し、乾燥させてあ
り、前記消失模型１の入り込み部２を形成する内部空間
に型砂５が充填される。前記充填される型砂５は、通常
の粒度３〜７号の硅砂が使用される。上記トラップ管形
状の消失模型１には、開口部２ａが４ヵ所に形成されて
おり、その開口方向が３方向に向いているので、前記型
砂５の充填に際しては、図示上端部の同一方向に向かっ
ている開口端部１ａの２つの開口部２ａを上方に向けて
保持し、側方に向けて開口する他の開口端部１ｂの両開
口部２ａは木製の板Ｐを用いて仮に封止しておき、前記
保持した状態で前記開口端部１ａの開口部２ａから型砂
５を内部空間に投入して充分に充填する。前記充填が完
了したところで、前記両開口端部１ａの開口部２ａに充
填された型砂５を夫々一部掻き取り、その掻き取った型
砂５に代えて自硬性型砂５Ａを充填して、前記両開口端
部１ａの開口部２ａを封止する。この自硬性型砂５Ａと
しては、前記型砂５と同様の粒度の硅砂に、粘結材とし
て珪酸ナトリウムのモル比が３程度の水ガラスを約６％
と、硬化剤として２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ 含有スラグを約３
％添加して混練した水ガラス系のダイカル鋳型用の自硬
性型砂が用いられる。このダイカル鋳型用の自硬性型砂
を用いるのは、これが自然放置で硬化するからである。
前記両開口端部１ａの各開口部２ａの封止が終わり、封
止に用いた自硬性型砂５Ａが硬化するのを待って、前記
消失模型１を、前記開口端部１ｂの一方の仮封止した開
口部２ａを上方に向けて保持し、前記上方に向けた開口
部２ａに張りつけた前記木製の板Ｐを外して、その仮封
止を解き、前記一方の開口部２ａの型砂５を一部掻き取
り、その掻き取った型砂５に代えて自硬性型砂５Ａを充
填して、前記一方の開口部２ａを封止する。前記一方の
開口部２ａを封止した自硬性型砂５Ａが硬化するのを待
って、前記消失模型１を、前記開口端部１ｂの他方の仮
封止した開口部２ａを上方に向けて保持し、同様にして
前記他方の開口部２ａの仮封止を解き、前記他方の開口
部２ａの型砂５を一部掻き取り、その掻き取った型砂５
に代えて自硬性型砂５Ａを充填して、前記他方の開口部
２ａを封止する。前記他方の開口部２ａを封止した自硬
性型砂５Ａが硬化を待って、前記消失模型１の入り込み
部２ａへの型砂５の充填を完了する。尚、前述の課題に
例示したエルボ管の消失模型の場合はこれよりも簡単な
工程で型砂の充填が出来る。つまり、エルボ管形状の消
失模型の一方の開口端部の開口部を木製の板Ｐを用いて
仮封止しておいて、他方の開口端部を上方に向けて、前
記消失模型の入り込み部である内部空間に型砂を充填
し、前記他方の開口端部の開口部を自硬性型砂で充填封
止し、前記消失模型を姿勢変更して前記一方の開口端部
を上方に向け、前記仮封止のために張り付けてあった板
Ｐを外して、代わりに自硬性型砂で封止することで、前
記消失模型への型砂の充填が出来る。

【０００６】上記型砂を充填した消失模型を型込めした
消失模型鋳造用鋳型は、例えば、図２のようになる。上
記鋳型Ｍを形成する手順の一例を説明すると、前記型砂
５を充填してある消失模型１を、予め底部に型砂５を投
入してある鋳枠６内の前記底部の型砂５の上に、開口端
部１ａを下に向けて載置し支持固定する。次に、前記固
定した消失模型１の上端に湯口部材３の湯道部３ｂを取
り付け、型枠６内にさらに型砂５を追加充填する。充分
に充填した型砂５を撞き固めて鋳型Ｍを形成した後、前
記湯口部材３の湯口部３ａを突出させた状態で、前記鋳
型Ｍを空気遮断シート７で包被して前記鋳型Ｍを気密に
する。その後、前記空気遮断シート７の内部を吸引ポン
プで吸引排気して真空にする。この状態で前記湯口部材
３の湯口から溶湯を鋳込み、鋳造品を製造する。上述の
ように、前記真空排気してある鋳型Ｍに溶湯を鋳込む
と、その溶湯が消失模型を加熱して、前記消失模型１は
分解気化し、前記気化したガスは鋳型Ｍ内の型砂５の砂
粒の間の真空に引かれている空間内に吸引され、その後
が空間になるので、溶湯は消失模型１の形状に鋳込まれ
るのであるが、この際に、先に前記消失模型１の入り込
み部２に充填されていた型砂５は、その開口部２ａを封
止してあった自硬性型砂５Ａを介して前記消失模型１の
周囲に充填された型砂５と一体に型を形成しているの
で、前記消失模型１の消失後の型は忠実に前記消失模型
１の形を備えており、見切りの無い鋳型で複雑な形状の
鋳造品を製作出来る。

【０００７】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。 〈１〉本発明における消失模型に型砂を充填する手順
は、上記実施の形態に記載した手順に限るものではな
く、開口部を封止しながら確実に型砂を消失模型の入り
込み部に充填できる手順を選択出来る。尚、こうした手
順は消失模型、殊に、その入り込み部の形状並びに状態
に依存するものであるから、消失模型に夫々最適な手順
が存するものである。 〈２〉上記実施の形態においては、開口部２ａを仮封止
するのに木製の板Ｐを用いたが、この仮封止に用いる仮
蓋は、仮蓋として機能するものであればどのようなもの
であってもよく、また、仮蓋に代えて、予めこれらの開
口部２ａを自硬性型砂で封止しておいてもよい。要は、
消失模型の開口端部が入り込み部に充填した型砂を保形
させながら自硬性型砂で封止するようにしてあり、且
つ、その自硬性型砂を介して前記入り込み部に充填され
た型砂が前記消失模型の外部に充填した型砂と一体に型
を構成するように形成してあればよい。 〈３〉上記実施の形態においては、型砂５に通常の粒度
３〜７号の硅砂を使用するようにしたが、ここに使用す
る型砂は鋳込み金属に応じて適宜選択すればよく、粘結
材無添加の砂として、ジルコン砂、クロマイト砂、オリ
ビン砂等従来から用いられている砂を適宜選択できる。
また、消失模型の強度が高くない点から、流動性のよい
ものが好ましく、粘結材を添加した流動性型砂を使用す
ることも可能である。尚、型砂の回収処理を容易にする
ためには、型砂５は消失模型１の入り込み部２に充填す
るものと、前記消失模型１の周囲に充填するものとが同
じ砂質であることが好ましい。前記粘結材添加砂として
は、水ガラス砂、セメント砂、フラン砂、ダイカル砂、
Ｎプロセス砂等を適宜選択して用いることが可能であ
る。 〈４〉使用する砂の粒度は、上記実施の形態に示した３
〜７号に限らず、鋳込み金属の要求特性に合わせた粒度
の砂の使用が可能である。 〈５〉尚、型砂を回収処理して再使用するのに障害にな
らない範囲内で異なる砂質の型砂を前記入り込み部２に
充填するようにしてもよく、前記入り込み部２が小容積
の空間であれば、全てを自硬性型砂５Ａで充填すること
も好ましい実施の形態として挙げることが出来る。つま
り、例えば、前記トラップ管が小口径のものである場合
に、入り込み部である内部空間に充填する形状が細いＵ
字形の棒になり、模型１の消失時にその保形性を維持す
ることが困難であるような場合には、自硬性型砂で形状
維持力を高めることによって、前記入り込み部に充填し
た型砂の型崩れを防止することが可能になる。 〈６〉自硬性型砂としては、砂は鋳型に用いる型砂５と
同質同粒度のものが好ましく、粘結材としては、任意の
ものが使用可能であるが、無熱自硬性鋳型用の自硬性型
砂が好ましい。 〈７〉消失模型の材料としては、一般的に使用される発
泡ポリスチレンを例として示したが、前記消失模型の材
料はこれに限らず、発泡ポリエチレン、発泡ポリウレタ
ン等の発泡有機材料が使用可能である。尚、発泡材料を
用いるのは、実質的に模型材料の量を少なくして熱分解
ガスの生成量を少なくするためである。

【０００８】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】型込め前に入り込み部に型砂を充填した消失模
型の一部切欠き側面図

【図２】消失模型に型砂を充填する手順の一例を示す説
明図

【図３】本発明による鋳型の一例を示す断面図

【図４】従来の方法による鋳型の一例を示す断面図

【図５】従来の型込めにおける型の仮支持の説明図

【符号の説明】

１ 消失模型 ２ 消失模型の入り込み部 ２ａ 入り込み部の開口部 ５ 型砂 ５Ａ 自硬性型砂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入り込み部（２）を有する消失模型
   （１）を型込めする鋳型形成方法であって、 予め前記入り込み部（２）に型砂（５）を充填し、前記
   入り込み部（２）の開口部（２ａ）を自硬性型砂（５
   Ａ）で封止したのち、前記消失模型（１）を前記充填し
   た型砂（５）及び前記封止した自硬性型砂（５Ａ）と共
   に型込めする鋳型形成方法。