JPH10109138A - 中子の造型方法および鋳造方法 - Google Patents
中子の造型方法および鋳造方法Info
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- JPH10109138A JPH10109138A JP28291096A JP28291096A JPH10109138A JP H10109138 A JPH10109138 A JP H10109138A JP 28291096 A JP28291096 A JP 28291096A JP 28291096 A JP28291096 A JP 28291096A JP H10109138 A JPH10109138 A JP H10109138A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＮＯＸ等の排出量を減らすと共に、成形性が
良く、従来のシェルモールド法およびコールドボックス
法にあった問題点を解決する。 【解決手段】 （ａ）有機バインダを混合した鋳型材で
中子素体を形成する工程； （ｂ）中子素体の表面に、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のバインダを含浸させる工程； （ｃ）工程（ｂ）で第２のバインダを含浸させた中子素
体を加温することにより水分を除去し硬化させる工程、
により中子を造型できる。この中子を金型内にセットし
て注湯することにより、鋳造できる。金型に代えて、常
温硬化型バインダを用いるコールドボックス法で形成し
た主型などの焼成しない鋳型を用いることができる。
良く、従来のシェルモールド法およびコールドボックス
法にあった問題点を解決する。 【解決手段】 （ａ）有機バインダを混合した鋳型材で
中子素体を形成する工程； （ｂ）中子素体の表面に、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のバインダを含浸させる工程； （ｃ）工程（ｂ）で第２のバインダを含浸させた中子素
体を加温することにより水分を除去し硬化させる工程、
により中子を造型できる。この中子を金型内にセットし
て注湯することにより、鋳造できる。金型に代えて、常
温硬化型バインダを用いるコールドボックス法で形成し
た主型などの焼成しない鋳型を用いることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、鋳造に用いる中
子の造型方法と、この中子を用いた鋳造方法とに関する
ものである。
子の造型方法と、この中子を用いた鋳造方法とに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】鋳造技術の最大の特徴は複雑な形状の加
工は勿論のこと、中子を使用して複雑な中空部分を有す
る形状の加工ができることにある。近年、自動車部品
は、軽量化対策にともない、より複雑な形状の中子を製
作することが要求されている。
工は勿論のこと、中子を使用して複雑な中空部分を有す
る形状の加工ができることにある。近年、自動車部品
は、軽量化対策にともない、より複雑な形状の中子を製
作することが要求されている。
【０００３】自動車部品鋳物の中子造形技術はこれまで
シェルモールド法が主流であった。この方法はトランス
ファ・モールディング法ともいわれ、熱硬化性樹脂と耐
火物粒との混練砂を加熱した金型の中に圧入し成形する
ものである。
シェルモールド法が主流であった。この方法はトランス
ファ・モールディング法ともいわれ、熱硬化性樹脂と耐
火物粒との混練砂を加熱した金型の中に圧入し成形する
ものである。
【０００４】また常温硬化型バインダを用いるコールド
ボックス法も知られている。以下にこれら両方法による
特徴と問題点を列記する。
ボックス法も知られている。以下にこれら両方法による
特徴と問題点を列記する。
【０００５】（１）シェルモールド法の特徴：（ａ）流
動性が良く、精密な造形ができ鋳物の肌が奇麗に仕上が
る。（ｂ）成形後排砂することにより、中子の軽量化が
でき、コストが安くなる。（ｃ）長期の保存が可能であ
る。（ｄ）粘結剤としてのフェノールレジンの硬化速度
が速く、しかも耐熱性がある。（ｅ）鋳型強度高く、表
面安定性が優れているため、作業性がよい。（ｆ）金型
設計の自由度が大きく、ノウハウの蓄積が多い。
動性が良く、精密な造形ができ鋳物の肌が奇麗に仕上が
る。（ｂ）成形後排砂することにより、中子の軽量化が
でき、コストが安くなる。（ｃ）長期の保存が可能であ
る。（ｄ）粘結剤としてのフェノールレジンの硬化速度
が速く、しかも耐熱性がある。（ｅ）鋳型強度高く、表
面安定性が優れているため、作業性がよい。（ｆ）金型
設計の自由度が大きく、ノウハウの蓄積が多い。
【０００６】（２）シェルモールド法の問題点：（ａ）
硬化温度が高く、エネルギー消費が多い。（ｂ）金型が
歪みやすく、ばりの発生が多くなる。（ｃ）レジンの耐
熱性が高すぎて、アルミニウム合金鋳物の中子の崩壊性
が悪い。（ｄ）熱硬化性樹脂のため、肉厚部は、所定の
温度に達し、さらにキュアリングが完了するまで時間が
かかる。（ｅ）造形工程、鋳込み工程でアンモニア臭が
強く、さらにＮＯＸの処理に膨大な費用がかかる。
硬化温度が高く、エネルギー消費が多い。（ｂ）金型が
歪みやすく、ばりの発生が多くなる。（ｃ）レジンの耐
熱性が高すぎて、アルミニウム合金鋳物の中子の崩壊性
が悪い。（ｄ）熱硬化性樹脂のため、肉厚部は、所定の
温度に達し、さらにキュアリングが完了するまで時間が
かかる。（ｅ）造形工程、鋳込み工程でアンモニア臭が
強く、さらにＮＯＸの処理に膨大な費用がかかる。
【０００７】（１）ゴールドボックス法の特徴：（ａ）
シェル鋳型に比較して成形サイクルが短く、生産性が高
い。（ｂ）常温硬化のため、加熱、冷却による変形がな
い。（ｃ）成形後、直ぐに鋳込みができるので、コスト
が大幅に減少できる。（ｄ）加熱しないため金型以外に
木型、樹脂型が使用できる。（ｅ）内部が均一に硬化す
るため、肉厚に差のある鋳型に造形が可能である。
（ｆ）鋳込み後の崩壊性が良い。
シェル鋳型に比較して成形サイクルが短く、生産性が高
い。（ｂ）常温硬化のため、加熱、冷却による変形がな
い。（ｃ）成形後、直ぐに鋳込みができるので、コスト
が大幅に減少できる。（ｄ）加熱しないため金型以外に
木型、樹脂型が使用できる。（ｅ）内部が均一に硬化す
るため、肉厚に差のある鋳型に造形が可能である。
（ｆ）鋳込み後の崩壊性が良い。
【０００８】（２）ゴールドボックス法の問題点：
（ａ）混合砂の可使時間が限定される。（ｂ）乾体のシ
ェル鋳型に比較して、砂の流動性が悪く成形性が良くな
い。（ｃ）鋳型内の水分がガス欠陥の原因となる。
（ｄ）成形直後の立ち上がり温度が不足、さらに表面強
度が不足し、中子の表面剥離（ベイニング）の不良が多
い。（ｅ）この方法で製作した中子を金型内にセットし
て用いる場合には、金型温度を４００〜５００°Ｃに余
熱するとこの中子の温度も高くなりすぎて強度が低下す
るため、金型と組合わせて用いることができない。
（ａ）混合砂の可使時間が限定される。（ｂ）乾体のシ
ェル鋳型に比較して、砂の流動性が悪く成形性が良くな
い。（ｃ）鋳型内の水分がガス欠陥の原因となる。
（ｄ）成形直後の立ち上がり温度が不足、さらに表面強
度が不足し、中子の表面剥離（ベイニング）の不良が多
い。（ｅ）この方法で製作した中子を金型内にセットし
て用いる場合には、金型温度を４００〜５００°Ｃに余
熱するとこの中子の温度も高くなりすぎて強度が低下す
るため、金型と組合わせて用いることができない。
【０００９】
【従来技術の問題点】しかしこのシェルモールド法で
は、硬化温度が高いため、造形工程及び鋳造工程から発
生する工場のＮＯＸ等の大気汚染物質の排出量が多くな
る。そこでこの処理対策が必要となるばかりでなく、注
湯後の中子の崩壊性が悪く型ばらしに手数がかかるとい
う問題があった。
は、硬化温度が高いため、造形工程及び鋳造工程から発
生する工場のＮＯＸ等の大気汚染物質の排出量が多くな
る。そこでこの処理対策が必要となるばかりでなく、注
湯後の中子の崩壊性が悪く型ばらしに手数がかかるとい
う問題があった。
【００１０】一方コールドボックス鋳型法は生産性が高
く、寸法精度が良好で、省エネルギーに適し、しかも樹
脂を含む材料費がシェルモールド法に近いため急速に広
がっている。しかし、砂の流動性が悪く成形性も悪いた
め、複雑で薄肉部の多い形状のものにはあまり用いられ
ず、またこの方法で製作した中子は金型と組合わせて使
用できないため、生産性の向上に限界があった。このた
め、近年では優れた砂の流動性を持ち成形性が良いシェ
ルモールド法が主流となっている。
く、寸法精度が良好で、省エネルギーに適し、しかも樹
脂を含む材料費がシェルモールド法に近いため急速に広
がっている。しかし、砂の流動性が悪く成形性も悪いた
め、複雑で薄肉部の多い形状のものにはあまり用いられ
ず、またこの方法で製作した中子は金型と組合わせて使
用できないため、生産性の向上に限界があった。このた
め、近年では優れた砂の流動性を持ち成形性が良いシェ
ルモールド法が主流となっている。
【００１１】
【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、ＮＯＸ等の排出量を減らすと共に、成形
性が良く、従来のシェルモールド法およびコールドボッ
クス法にあった問題点を解決することができる中子の造
型方法を提供することを第１の目的とする。またこの中
子を用いる鋳造方法を提供することを第２の目的とす
る。
たものであり、ＮＯＸ等の排出量を減らすと共に、成形
性が良く、従来のシェルモールド法およびコールドボッ
クス法にあった問題点を解決することができる中子の造
型方法を提供することを第１の目的とする。またこの中
子を用いる鋳造方法を提供することを第２の目的とす
る。
【００１２】
【発明の構成】本発明によれば第１の目的は、以下の工
程を有することを特徴とする中子の造型方法： （ａ）有機バインダを混合した鋳型材で中子素体を形成
する工程； （ｂ）中子素体の表面に、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のバインダを含浸させる工程； （ｃ）工程（ｂ）で第２のバインダを含浸させた中子素
体を加温することにより水分を除去し硬化させる工程、
により達成される。
程を有することを特徴とする中子の造型方法： （ａ）有機バインダを混合した鋳型材で中子素体を形成
する工程； （ｂ）中子素体の表面に、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のバインダを含浸させる工程； （ｃ）工程（ｂ）で第２のバインダを含浸させた中子素
体を加温することにより水分を除去し硬化させる工程、
により達成される。
【００１３】また第２の目的は、この中子を金型内にセ
ットして注湯することにより達成される。金型に代え
て、常温硬化型バインダを用いるコールドボックス法で
形成した主型などの焼成しない鋳型を用いることができ
る。
ットして注湯することにより達成される。金型に代え
て、常温硬化型バインダを用いるコールドボックス法で
形成した主型などの焼成しない鋳型を用いることができ
る。
【００１４】
【実施態様】図１は実施態様の工程流れ図である。まず
有機バインダとしてアルカリフェノール樹脂を、鋳型材
である砂に混練する（ステップ１００）。このバインダ
の添加量は砂に対して約２．５重量％以下とするが、特
に１重量％以下が最適である。ここに用いる鋳砂はでき
るだけ熱による膨張収縮の少ない材料、例えばムライ
ト、溶融石英等が適する。
有機バインダとしてアルカリフェノール樹脂を、鋳型材
である砂に混練する（ステップ１００）。このバインダ
の添加量は砂に対して約２．５重量％以下とするが、特
に１重量％以下が最適である。ここに用いる鋳砂はでき
るだけ熱による膨張収縮の少ない材料、例えばムライ
ト、溶融石英等が適する。
【００１５】この混練物は中子の金型内に圧入される。
この時混練物は流動性が良好であるから成形性が良く、
またアルカリフェノール樹脂により砂は金型内で硬化し
て金型形状に忠実な中子素体が成形される（ステップ１
０２）。
この時混練物は流動性が良好であるから成形性が良く、
またアルカリフェノール樹脂により砂は金型内で硬化し
て金型形状に忠実な中子素体が成形される（ステップ１
０２）。
【００１６】この中子素体は金型から取出され、その後
直ちにその表面に第２のバインダが含浸される（ステッ
プ１０４）。この結果第２のバインダが中子素体の表面
から適切な深さまで侵入する。ここに第２のバインダの
含浸には、スプレーやハケによる塗布、浸漬などの適宜
の方法が使用できる。
直ちにその表面に第２のバインダが含浸される（ステッ
プ１０４）。この結果第２のバインダが中子素体の表面
から適切な深さまで侵入する。ここに第２のバインダの
含浸には、スプレーやハケによる塗布、浸漬などの適宜
の方法が使用できる。
【００１７】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。
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。
【００１８】中子素体に含浸された第２のバインダは、
直ちに（約３０秒間で）中子素体内に含まれる水分によ
り加水分解し、中子素体の生強度を増大させる。この中
子素体はさらに約１５０°Ｃ〜３００°Ｃで約３０〜６
０分間加温され乾燥される（ステップ１０６）。この結
果中子素体の水分はほぼ完全に除去され、中子となる。
直ちに（約３０秒間で）中子素体内に含まれる水分によ
り加水分解し、中子素体の生強度を増大させる。この中
子素体はさらに約１５０°Ｃ〜３００°Ｃで約３０〜６
０分間加温され乾燥される（ステップ１０６）。この結
果中子素体の水分はほぼ完全に除去され、中子となる。
【００１９】ここにできた中子は未焼成であるが、第２
のバインダの含浸と加温により、その強度は十分に増大
している。
のバインダの含浸と加温により、その強度は十分に増大
している。
【００２０】この中子は金型の中にセットされる（ステ
ップ１０８）。そしてこの金型に溶融金属を注湯する
（ステップ１１０）。なお組織の調整のため鋳型温度を
適宜制御するのは勿論である。金型に代えて常温硬化型
のコールドボックス鋳型を用いることもできる。
ップ１０８）。そしてこの金型に溶融金属を注湯する
（ステップ１１０）。なお組織の調整のため鋳型温度を
適宜制御するのは勿論である。金型に代えて常温硬化型
のコールドボックス鋳型を用いることもできる。
【００２１】なおこの注湯時には、アルカリフェノール
樹脂の添加量が少ないこと、鋳型内の水分の除去が十分
に行われていることに加え、第２のバインダの特徴であ
る注湯時のアルカリフェノール樹脂との反応によるガス
発生が遅れることにより、水分の蒸発と樹脂の燃焼によ
るガスの発生が少なくなる。このため水蒸気やガスの発
生による欠陥（ガス欠陥）を防止することができる。
樹脂の添加量が少ないこと、鋳型内の水分の除去が十分
に行われていることに加え、第２のバインダの特徴であ
る注湯時のアルカリフェノール樹脂との反応によるガス
発生が遅れることにより、水分の蒸発と樹脂の燃焼によ
るガスの発生が少なくなる。このため水蒸気やガスの発
生による欠陥（ガス欠陥）を防止することができる。
【００２２】注湯した溶融金属が凝固した後、製品を金
型から取出して、適宜冷却してから、型ばらしをおこな
う（ステップ１１２）。この型ばらしにより中子を除去
するが、中子の崩壊性が良いので、作業が容易である。
すなわち注湯時における樹脂の燃焼により、第２のバイ
ンダの反応温度が６００°Ｃ付近であると、中子はセラ
ミック化することなく崩壊するからである。
型から取出して、適宜冷却してから、型ばらしをおこな
う（ステップ１１２）。この型ばらしにより中子を除去
するが、中子の崩壊性が良いので、作業が容易である。
すなわち注湯時における樹脂の燃焼により、第２のバイ
ンダの反応温度が６００°Ｃ付近であると、中子はセラ
ミック化することなく崩壊するからである。
【００２３】前記のようにして作られる中子はアルミ合
金や鋳鉄などの鋳造に使用可能である。また有機バイン
ダとしてはアルカリフェノール樹脂が最適であるが、フ
ラン樹脂、フェノールウレタン樹脂、なども使用するこ
とができる。
金や鋳鉄などの鋳造に使用可能である。また有機バイン
ダとしてはアルカリフェノール樹脂が最適であるが、フ
ラン樹脂、フェノールウレタン樹脂、なども使用するこ
とができる。
【００２４】
【発明の効果】請求項１の発明は以上のように構成され
るから、加熱温度が低くてよく、ＮＯＸの排出量も少な
くなり、表面硬度が高いためベイニング不良が防止さ
れ、成形性が良く、崩壊性が良好で型ばらしが容易な中
子を製作することが可能になる。また金型と組合わせて
用いることも可能になるから、生産性の向上に適する。
るから、加熱温度が低くてよく、ＮＯＸの排出量も少な
くなり、表面硬度が高いためベイニング不良が防止さ
れ、成形性が良く、崩壊性が良好で型ばらしが容易な中
子を製作することが可能になる。また金型と組合わせて
用いることも可能になるから、生産性の向上に適する。
【００２５】ここに用いる有機バインダは熱硬化性のア
ルカリフェノール樹脂が適し、その添加量は鋳型材に対
して２．５重量％以下とするのが良い（請求項２）。特
に１重量％以下が最適である。この添加量が少ないほど
その燃焼時あるいは第２のバインダとの反応時のガス発
生が遅れ、ガス欠陥の防止に有効である。
ルカリフェノール樹脂が適し、その添加量は鋳型材に対
して２．５重量％以下とするのが良い（請求項２）。特
に１重量％以下が最適である。この添加量が少ないほど
その燃焼時あるいは第２のバインダとの反応時のガス発
生が遅れ、ガス欠陥の防止に有効である。
【００２６】第２のバインダを含浸させた後の加温は１
５０〜３００°Ｃで約３０〜６０分間行うが（請求項
３）、この温度と時間は中子鋳型の寸法、有機バインダ
の種類、添加量、第２のバインダの種類や含浸量などに
より適切に変更すべきである。
５０〜３００°Ｃで約３０〜６０分間行うが（請求項
３）、この温度と時間は中子鋳型の寸法、有機バインダ
の種類、添加量、第２のバインダの種類や含浸量などに
より適切に変更すべきである。
【００２７】この中子を金型内にセットした後、溶融金
属を注湯することが可能であり、この場合は生産性が一
層向上する（請求項４）。
属を注湯することが可能であり、この場合は生産性が一
層向上する（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様の工程流れ図
Claims (4)
- 【請求項１】 以下の工程を有することを特徴とする中
子の造形方法： （ａ）有機バインダを混合した鋳型材で中子素体を形成
する工程； （ｂ）中子素体の表面に、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のバインダを含浸させる工程； （ｃ）工程（ｂ）で第２のバインダを含浸させた中子素
体を加温することにより水分を除去し硬化させる工程； - 【請求項２】 有機バインダは、アルカリフェノール樹
脂であり、その添加量は鋳型材に対し２．５重量％以下
である請求項１の中子の造型方法。 - 【請求項３】 工程（ｃ）における加温は、１５０〜３
００℃で約３０〜６０分間行う請求項１の中子の造型方
法。 - 【請求項４】 請求項１の方法で作られた中子を金型内
にセットし、溶融金属を注湯することを特徴とする鋳造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28291096A JPH10109138A (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | 中子の造型方法および鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28291096A JPH10109138A (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | 中子の造型方法および鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10109138A true JPH10109138A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17658701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28291096A Pending JPH10109138A (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | 中子の造型方法および鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10109138A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
-
1996
- 1996-10-07 JP JP28291096A patent/JPH10109138A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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 |
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