JPH10109137A - ソリッドモールド精密鋳造方法 - Google Patents
ソリッドモールド精密鋳造方法Info
- Publication number
- JPH10109137A JPH10109137A JP28290996A JP28290996A JPH10109137A JP H10109137 A JPH10109137 A JP H10109137A JP 28290996 A JP28290996 A JP 28290996A JP 28290996 A JP28290996 A JP 28290996A JP H10109137 A JPH10109137 A JP H10109137A
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- JP
- Japan
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- mold
- group
- binder
- casting method
- flask
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳型造形から鋳造までの工程を短縮し注湯後
の鋳型の崩壊性を向上させる。 【解決手段】 （ａ）消失模型をフラスト内にセットす
る工程；（ｂ）常温硬化型有機バインダを含む鋳型材を
フラスコ内に充填する工程；（ｃ）鋳型材を硬化させる
工程；（ｄ）周期律表４Ａ族または４Ｂ族（炭素を除
く）と３Ａ族又は３Ｂ族の金属アルコキシド及びその部
分加水分解物から選ばれた１種または２種以上の金属ア
ルコキシド類と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の
アルカリ化合物を含むアルコール溶液からなる第２のバ
インダを、前記工程（ｃ）によって硬化された鋳型材に
含浸させ加水分解させる工程；（ｅ）硬化した鋳型材を
乾燥し高温焼成してセラミック鋳型を形成する工程；
（ｆ）このセラミック鋳型に溶融金属を注湯する工程；
（ｇ）冷却後セラミック鋳型を除去する工程、を有す
る。
の鋳型の崩壊性を向上させる。 【解決手段】 （ａ）消失模型をフラスト内にセットす
る工程；（ｂ）常温硬化型有機バインダを含む鋳型材を
フラスコ内に充填する工程；（ｃ）鋳型材を硬化させる
工程；（ｄ）周期律表４Ａ族または４Ｂ族（炭素を除
く）と３Ａ族又は３Ｂ族の金属アルコキシド及びその部
分加水分解物から選ばれた１種または２種以上の金属ア
ルコキシド類と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の
アルカリ化合物を含むアルコール溶液からなる第２のバ
インダを、前記工程（ｃ）によって硬化された鋳型材に
含浸させ加水分解させる工程；（ｅ）硬化した鋳型材を
乾燥し高温焼成してセラミック鋳型を形成する工程；
（ｆ）このセラミック鋳型に溶融金属を注湯する工程；
（ｇ）冷却後セラミック鋳型を除去する工程、を有す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ソリッドモールド精
密鋳造方法に関するものである。
密鋳造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱により消失する消失模型を使用する精
密鋳造法は、その鋳型の造形法によりセラミックシェル
モールド方法とソリッドモールド法に分けられる。
密鋳造法は、その鋳型の造形法によりセラミックシェル
モールド方法とソリッドモールド法に分けられる。
【０００３】セラミックシェルモールド法は、鋳型の肉
厚が均一で大型の鋳造品が生産でき、焼成時間が短いた
め、近年は生産の主流となっている。ソリッドモールド
法は、鋳造する合金により鋳型材料が異なり、１０００
℃以下の鋳込み温度には石膏鋳型が使用され、１０００
℃以上の鋳込み温度では燐酸セメント系等の耐火物バイ
ンダーの鋳型が使用される。
厚が均一で大型の鋳造品が生産でき、焼成時間が短いた
め、近年は生産の主流となっている。ソリッドモールド
法は、鋳造する合金により鋳型材料が異なり、１０００
℃以下の鋳込み温度には石膏鋳型が使用され、１０００
℃以上の鋳込み温度では燐酸セメント系等の耐火物バイ
ンダーの鋳型が使用される。
【０００４】セラミックシェルモールド法は鋳型の造形
時間が数日かかるが焼成時間が１時間程度ですみ、一
方、ソリッドモールド法は鋳型の造形時間が３０分程度
で完了するが、焼成時間が２４時間以上かかる等の特徴
がある。
時間が数日かかるが焼成時間が１時間程度ですみ、一
方、ソリッドモールド法は鋳型の造形時間が３０分程度
で完了するが、焼成時間が２４時間以上かかる等の特徴
がある。
【０００５】消失模型は、ワックス、発泡スチロール、
尿素樹脂、その他及び最近のポリカーボネイト樹脂、エ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂、紙等で作ることができ、光
造形法で製作した模型等も使用できる。特に最近の光造
形法で製作した模型をもとにしてこの模型を金属に置き
換える際には、セラミックシェルモールド法及び石膏を
使用するソリッドモールド法が使用されている。
尿素樹脂、その他及び最近のポリカーボネイト樹脂、エ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂、紙等で作ることができ、光
造形法で製作した模型等も使用できる。特に最近の光造
形法で製作した模型をもとにしてこの模型を金属に置き
換える際には、セラミックシェルモールド法及び石膏を
使用するソリッドモールド法が使用されている。
【０００６】
【従来技術の問題点】石膏はアルミニウム合金の鋳造ま
でが使用可能な温度の限界であり、鉄系にはセラミック
シェルモールド法が使用されている。しかし石膏を用い
るソリッドモールド法では鋳型の崩壊性が悪く型ばらし
に時間がかかるという問題がある。またセラミックシェ
ルモールド法では消失模型の焼成時における熱膨張と発
生ガスのためクラックが発生するため、１２層以上のシ
ェルを形成させることが必要になり、非常に時間がかか
って、短時間で鋳造できる手段が確立されていないばか
りでなく、鋳型の崩壊性も悪い。
でが使用可能な温度の限界であり、鉄系にはセラミック
シェルモールド法が使用されている。しかし石膏を用い
るソリッドモールド法では鋳型の崩壊性が悪く型ばらし
に時間がかかるという問題がある。またセラミックシェ
ルモールド法では消失模型の焼成時における熱膨張と発
生ガスのためクラックが発生するため、１２層以上のシ
ェルを形成させることが必要になり、非常に時間がかか
って、短時間で鋳造できる手段が確立されていないばか
りでなく、鋳型の崩壊性も悪い。
【０００７】
【発明の目的】この発明はこのような事情に鑑みなされ
たものであり、鋳型造形から鋳造までの工程を短時間で
行うことができ、さらに注湯後の鋳型の崩壊性を飛躍的
に向上させることができるソリッドモールド精密鋳造方
法を提供することを目的とする。
たものであり、鋳型造形から鋳造までの工程を短時間で
行うことができ、さらに注湯後の鋳型の崩壊性を飛躍的
に向上させることができるソリッドモールド精密鋳造方
法を提供することを目的とする。
【０００８】
【発明の構成】本発明によればこの目的は、以下の工程
を有することを特徴とするソリッドモールド精密鋳造方
法： （ａ）消失模型をフラスト内にセットする工程； （ｂ）常温硬化型有機バインダを含む鋳型材をフラスコ
内に充填する工程； （ｃ）鋳型材を硬化させる工程； （ｄ）周期律表４Ａ族または４Ｂ族（炭素を除く）と３
Ａ族又は３Ｂ族の金属アルコキシド及びその部分加水分
解物から選ばれた１種または２種以上の金属アルコキシ
ド類と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のアルカリ
化合物を含むアルコール溶液からなる第２のバインダ
を、前記工程（ｃ）によって硬化された鋳型材に含浸さ
せ加水分解させる工程； （ｅ）硬化した鋳型材を乾燥し高温焼成してセラミック
鋳型を形成する工程； （ｆ）このセラミック鋳型に溶融金属を注湯する工程； （ｇ）冷却後セラミック鋳型を除去する工程、により達
成される。
を有することを特徴とするソリッドモールド精密鋳造方
法： （ａ）消失模型をフラスト内にセットする工程； （ｂ）常温硬化型有機バインダを含む鋳型材をフラスコ
内に充填する工程； （ｃ）鋳型材を硬化させる工程； （ｄ）周期律表４Ａ族または４Ｂ族（炭素を除く）と３
Ａ族又は３Ｂ族の金属アルコキシド及びその部分加水分
解物から選ばれた１種または２種以上の金属アルコキシ
ド類と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のアルカリ
化合物を含むアルコール溶液からなる第２のバインダ
を、前記工程（ｃ）によって硬化された鋳型材に含浸さ
せ加水分解させる工程； （ｅ）硬化した鋳型材を乾燥し高温焼成してセラミック
鋳型を形成する工程； （ｆ）このセラミック鋳型に溶融金属を注湯する工程； （ｇ）冷却後セラミック鋳型を除去する工程、により達
成される。
【０００９】
【実施態様】図１は本発明の工程説明図、図２は工程の
流れ図である。この実施態様では光造型法により製作し
た消失模型を用いる。すなわち図１の（Ａ）に示すよう
にコンピュータにより３次元模型形状を作成する（ＣＡ
Ｄ、Computer Aided Design）。この時製品形状と共に
湯口などの方案も設定しておく。
流れ図である。この実施態様では光造型法により製作し
た消失模型を用いる。すなわち図１の（Ａ）に示すよう
にコンピュータにより３次元模型形状を作成する（ＣＡ
Ｄ、Computer Aided Design）。この時製品形状と共に
湯口などの方案も設定しておく。
【００１０】この結果を用いて光造型法により樹脂モデ
ルを作成する（図１の（Ｂ）、図２のステップ１０
０）。この方法は光硬化型樹脂を紫外線あるいはレーザ
ーなどでスキャンすることにより硬化させ模型形状を形
成するものである。模型材料は、ポリカーボネイト、エ
ポキシ、アクリル、紙等があるが、光造形模型の表面を
平滑にするため、模型表面を融解パラフィンワックス等
でコーティングして、鋳型材料が模型内部に侵入しない
ように整える。
ルを作成する（図１の（Ｂ）、図２のステップ１０
０）。この方法は光硬化型樹脂を紫外線あるいはレーザ
ーなどでスキャンすることにより硬化させ模型形状を形
成するものである。模型材料は、ポリカーボネイト、エ
ポキシ、アクリル、紙等があるが、光造形模型の表面を
平滑にするため、模型表面を融解パラフィンワックス等
でコーティングして、鋳型材料が模型内部に侵入しない
ように整える。
【００１１】このように表面を整えた模型は、鋳造方案
によりワックスで湯口、湯道を作成し、模型に接着す
る。ワックスにより鋳造方案を整えた模型を、湯口を下
にして、平らな溶融ワックスに浸漬したステンレス製の
板にワックスで接着する。模型を接着したステンレスの
板の上に、ステンレスのフラスコをセットし、溶融ワッ
クスで外部の周囲をシールする（ステップ１０２）。
によりワックスで湯口、湯道を作成し、模型に接着す
る。ワックスにより鋳造方案を整えた模型を、湯口を下
にして、平らな溶融ワックスに浸漬したステンレス製の
板にワックスで接着する。模型を接着したステンレスの
板の上に、ステンレスのフラスコをセットし、溶融ワッ
クスで外部の周囲をシールする（ステップ１０２）。
【００１２】次に鋳型の造形を行う（図１の（Ｃ）、ス
テップ１０４）。アルカリフェノール鋳型を用いる場合
は、模型をセットしたフラスコに有機バインダとしてア
ルカリフェノールを混入した鋳型材を充填し、ガスによ
り硬化させる。
テップ１０４）。アルカリフェノール鋳型を用いる場合
は、模型をセットしたフラスコに有機バインダとしてア
ルカリフェノールを混入した鋳型材を充填し、ガスによ
り硬化させる。
【００１３】シェルモールド鋳型を用いる場合は、模型
をセットしたフラスコに有機バインダとしてのレジンで
コートしたコーテッドサンドを充填する。形状により流
動層を使用することも可能である。コーテッドサンドを
充填したフラスコは、コーテッドサンドが熱硬化する温
度でキュアリングを行う。この方法では模型材料がキュ
アリングの温度に耐えることが必要である。エポキシ樹
脂は、キュアリングにより炭化するので使用できない。
鋳型材料には、溶融シリカムライト等の熱膨張の低い材
料を使用するのが望ましい。
をセットしたフラスコに有機バインダとしてのレジンで
コートしたコーテッドサンドを充填する。形状により流
動層を使用することも可能である。コーテッドサンドを
充填したフラスコは、コーテッドサンドが熱硬化する温
度でキュアリングを行う。この方法では模型材料がキュ
アリングの温度に耐えることが必要である。エポキシ樹
脂は、キュアリングにより炭化するので使用できない。
鋳型材料には、溶融シリカムライト等の熱膨張の低い材
料を使用するのが望ましい。
【００１４】次に第２のバインダを含浸させる（図１の
（Ｄ）、ステップ１０６）。ここに用いる第２のバイン
ダは、周期律表４Ａ族又は４Ｂ族（炭素を除く）と３Ａ
族又は３Ｂ族の金属アルコキシド及びその部分加水分解
物から選ばれた１種または２種類以上の金属アルコキシ
ド類と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のアルカリ
化合物を含むアルコール溶液からなるバインダである。
このバインダについては特願平６−１８３０４８号に詳
細に説明されているので、その説明は繰り返さない。
（Ｄ）、ステップ１０６）。ここに用いる第２のバイン
ダは、周期律表４Ａ族又は４Ｂ族（炭素を除く）と３Ａ
族又は３Ｂ族の金属アルコキシド及びその部分加水分解
物から選ばれた１種または２種類以上の金属アルコキシ
ド類と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のアルカリ
化合物を含むアルコール溶液からなるバインダである。
このバインダについては特願平６−１８３０４８号に詳
細に説明されているので、その説明は繰り返さない。
【００１５】前記のステップ１０４で製作した鋳型が硬
化したら、フラスコからステンレスの板を除去した後、
上下が開口したフラスコをこの第２のバインダに浸漬す
る。浸漬速度は、１５ｍｍ／分とし、浸漬時間はアルカ
リフェノール鋳型を用いる場合は１分間、シェルモール
ド鋳型を用いる場合は２０分間とする。鋳型の厚肉部に
は、第２のバインダの浸透を促進させるために適宜の孔
を設けるなどの考慮をすることも望ましいことである。
化したら、フラスコからステンレスの板を除去した後、
上下が開口したフラスコをこの第２のバインダに浸漬す
る。浸漬速度は、１５ｍｍ／分とし、浸漬時間はアルカ
リフェノール鋳型を用いる場合は１分間、シェルモール
ド鋳型を用いる場合は２０分間とする。鋳型の厚肉部に
は、第２のバインダの浸透を促進させるために適宜の孔
を設けるなどの考慮をすることも望ましいことである。
【００１６】このようにして第２のバインダを含浸させ
た鋳型は乾燥される（図２の（Ｅ）、ステップ１０
８）。すなわちこのフラスコを４０〜８０℃の乾燥炉に
入れるか、半日〜１日自然乾燥する。アルカリフェノー
ル鋳型の場合には、水分を除去するために３００℃で１
時間乾燥する。
た鋳型は乾燥される（図２の（Ｅ）、ステップ１０
８）。すなわちこのフラスコを４０〜８０℃の乾燥炉に
入れるか、半日〜１日自然乾燥する。アルカリフェノー
ル鋳型の場合には、水分を除去するために３００℃で１
時間乾燥する。
【００１７】乾燥が完了したフラスコを１０００℃で加
熱された焼成炉で１〜３時間焼成する（図１の（Ｅ）、
ステップ１１０）。この時脱ろうも同時に行われ、消失
模型は消失する。
熱された焼成炉で１〜３時間焼成する（図１の（Ｅ）、
ステップ１１０）。この時脱ろうも同時に行われ、消失
模型は消失する。
【００１８】次に鋳込みを行う。すなわち溶融金属を注
湯する（図１の（Ｇ）、ステップ１１２）。鉄系の金属
は１０００℃の鋳型温度で鋳造する。アルミニューム合
金の鋳造には、一旦１０００℃で焼成後、７００℃まで
炉冷して鋳造する。鋳造は、形状により減圧鋳造を使用
したり、湯流れ性が悪い場合には焼成後鋳型が高温のま
まの状態にある間に注湯する。
湯する（図１の（Ｇ）、ステップ１１２）。鉄系の金属
は１０００℃の鋳型温度で鋳造する。アルミニューム合
金の鋳造には、一旦１０００℃で焼成後、７００℃まで
炉冷して鋳造する。鋳造は、形状により減圧鋳造を使用
したり、湯流れ性が悪い場合には焼成後鋳型が高温のま
まの状態にある間に注湯する。
【００１９】また鋳造組織の制御のために、鋳型温度を
低くすることが必要な場合には、焼成後に除冷してから
注湯するなど、適宜の手法をとる。
低くすることが必要な場合には、焼成後に除冷してから
注湯するなど、適宜の手法をとる。
【００２０】この発明に用いる消失模型は光造形模型以
外のものでもよい。例えばワックス、発泡スチロール、
尿素樹脂など種々の樹脂で成形したものであってもよ
い。
外のものでもよい。例えばワックス、発泡スチロール、
尿素樹脂など種々の樹脂で成形したものであってもよ
い。
【００２１】有機バインダは、前記した実施態様に限ら
れるものではない。例えば他の熱硬化型バインダや、ガ
ス硬化型バインダや、目構成バインダなどが使用でき
る。ガス硬化型バインダとしては、エステル硬化法やコ
ールドボックスを用いたアミン硬化法等が使用できる。
自硬性バインダとしてはフラン樹脂等が使用できる。
れるものではない。例えば他の熱硬化型バインダや、ガ
ス硬化型バインダや、目構成バインダなどが使用でき
る。ガス硬化型バインダとしては、エステル硬化法やコ
ールドボックスを用いたアミン硬化法等が使用できる。
自硬性バインダとしてはフラン樹脂等が使用できる。
【００２２】
【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、消失模
型をセットしたフラスコ内に、有機バインダを混合した
鋳型材を充填し硬化させた後、この鋳型材に第２のバイ
ンダを含浸させて加水分解させ、さらに乾燥し焼成する
ものであるから、鋳型の形成を極めて短時間で行うこと
ができ、しかも注湯後の鋳型の崩壊性が良いので型ばら
しを能率良く行うことができる。
型をセットしたフラスコ内に、有機バインダを混合した
鋳型材を充填し硬化させた後、この鋳型材に第２のバイ
ンダを含浸させて加水分解させ、さらに乾燥し焼成する
ものであるから、鋳型の形成を極めて短時間で行うこと
ができ、しかも注湯後の鋳型の崩壊性が良いので型ばら
しを能率良く行うことができる。
【００２３】ここに用いる有機バインダとしては、熱硬
化性フェノール樹脂、アルカリフェノール樹脂、フェノ
ールウレタン樹脂、フラン樹脂などが使用可能である
（請求項３）。
化性フェノール樹脂、アルカリフェノール樹脂、フェノ
ールウレタン樹脂、フラン樹脂などが使用可能である
（請求項３）。
【００２４】工程（ｅ）における焼成は１０００℃、１
〜３時間とすることができる（請求項３）。また工程
（ｃ）で第２のバインダを含浸させる前に、鋳型材に外
から孔をあけておき、この孔から有機バインダを鋳型材
の深い部分に能率良く含浸させるのがよい（請求項
４）。
〜３時間とすることができる（請求項３）。また工程
（ｃ）で第２のバインダを含浸させる前に、鋳型材に外
から孔をあけておき、この孔から有機バインダを鋳型材
の深い部分に能率良く含浸させるのがよい（請求項
４）。
【図１】本発明の一実施態様の説明図
【図２】同じく工程の流れ図
Claims (4)
- 【請求項１】 以下の工程を有することを特徴とするソ
リッドモールド精密鋳造方法： （ａ）消失模型をフラスコ内にセットする工程； （ｂ）有機バインダーを含む鋳型材をフラスコ内に充填
する工程； （ｃ）鋳型材を硬化させる工程； （ｄ）周期律表４Ａ族または４Ｂ族（炭素を除く）と３
Ａ族又は３Ｂ族の金属アルコキシド及びその部分加水分
解物から選ばれた１種または２種以上の金属アルコキシ
ド類と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のアルカリ
化合物を含むアルコール溶液からなる第２のバインダ
を、前記工程（ｃ）によって硬化された鋳型材に含浸さ
せ加水分解させる工程； （ｅ）硬化した鋳型材を乾燥し焼成してセラミック鋳型
を形成する工程； （ｆ）このセラミック鋳型に溶融金属を注湯する工程； （ｇ）冷却後セラミック鋳型を除去する工程。 - 【請求項２】 有機バインダは、熱硬化性フェノール樹
脂、アルカリフェノール樹脂、フェノールウレタン樹
脂、フラン樹脂のいずれかである請求項１のソリッドモ
ールド精密鋳造方法。 - 【請求項３】 工程（ｅ）における焼成は、１０００℃
の焼成炉で１〜３時間焼成する請求項１のソリッドモー
ルド精密鋳造方法。 - 【請求項４】 工程（ｃ）で第２のバインダを含浸させ
る前に、鋳型材に外から第２のバインダを流入させる孔
を設ける請求項１のソリッドモールド精密鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28290996A JPH10109137A (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | ソリッドモールド精密鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28290996A JPH10109137A (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | ソリッドモールド精密鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10109137A true JPH10109137A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17658689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28290996A Pending JPH10109137A (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | ソリッドモールド精密鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10109137A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012035269A (ja) * | 2010-08-03 | 2012-02-23 | Nobuyoshi Sasaki | 高温鋳型を用いた鋳造方法 |
| JP2012236230A (ja) * | 2008-07-18 | 2012-12-06 | Cadic:Kk | 耐火物成型品を得る方法、および耐火物成型品 |
| JP2013169584A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Okazaki Kosanbutsu Kk | 鋳造用消失模型の表面補修剤 |
-
1996
- 1996-10-07 JP JP28290996A patent/JPH10109137A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012236230A (ja) * | 2008-07-18 | 2012-12-06 | Cadic:Kk | 耐火物成型品を得る方法、および耐火物成型品 |
| JP2012035269A (ja) * | 2010-08-03 | 2012-02-23 | Nobuyoshi Sasaki | 高温鋳型を用いた鋳造方法 |
| JP2013169584A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Okazaki Kosanbutsu Kk | 鋳造用消失模型の表面補修剤 |
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