JPH10291051A - コールドボックス造型方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】既存の設備を有効に利用して安価な鋳型加熱手
段で造型のサイクルタイムの遅延を回避できるコールド
ボックス造型方法。 【解決手段】鋳砂の鋳型内への注入前に、ガッシングヘ
ッド８からの加熱空気を上記鋳型内に通気させる、砂と
粘結剤とを混練した鋳砂をブローノズルから鋳型内に注
入充填し、次いで硬化促進剤をガッシングヘッド８から
加熱空気と共に、上記鋳型内に通気させることにより、
上記鋳砂を硬化させる、コールドボックス造型方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車部品等の鋳
造部品を製作するコールドボックス造型方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コールドボックス造型方法は、砂に本剤
や硬化剤からなる粘結剤を混ぜて混練し、排砂後の鋳型
内で硬化促進剤（触媒）を用いて鋳砂を硬化させる方法
である。

【０００３】例えば、コールドボックス中子造型法を示
す図６のように、混練機１００で中子砂（ケイ砂等）に
本剤（フェノール樹脂等），硬化剤（ポリイソシアネー
ト等）を混ぜて混練した後ホッパ１０１に排砂し、これ
を所定の可使時間内にサンドチャンバ１０２に入れ上方
から圧縮空気を吹き込み、この圧力で鋳砂をコアーボッ
クス１０３に充填（造型）する。その後、ガッシングヘ
ッド即ち、硬化促進剤注入装置１０４から加熱圧縮空気
を硬化促進剤（トリエチルアミン（ＴＥＡ）ガス）と共
にコアーボックス１０３内に通気（ガッシング）し、更
に上記熱空気のみを通気（パージ）して鋳砂を硬化させ
る。この際、排ＴＥＡガスはリン酸吸収方式等の排ＴＥ
Ａガス処理装置１０５に導かれて無害化される。そし
て、砂が硬化したらコアーボックス１０３を二つに分割
（抜型）して中子Ｗを取り出す。

【０００４】以上は専用機法によるものであるが、混練
後排砂された鋳砂を金型１０３Ａ内に突き棒等を用いて
手込めで充填し、その後マニホールド付きの硬化促進剤
注入装置１０４Ａで専用機法と同様に硬化させる手込め
法によるものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したコ
ールドボックス中子造型法は、ウレタン化反応を利用し
て鋳砂を硬化させる造型法であるため、温度の影響を受
けやすい（一般的に、砂温を１０℃上げると硬化時間は
１．６倍になると言われている）。

【０００６】そのため、外気温が低下すると反応速度が
低下し、中子硬化不良を起こす虞がある。そこで従来で
は、気温が低い冬期には、前記中子硬化不良を防止する
ため、パージ時間（ガッシング後に、加熱空気のみを金
型内に吹き込んでいる時間）を延長（通常２０秒→５０
秒）している。この結果、中子造型のサイクルタイムは
大幅に遅れるという問題点があった。

【０００７】この対策として、実開昭５９−１２４６４
８号公報や実開昭６３−１７４９４２号公報等でコール
ドボックス金型を加熱して硬化促進を図った装置が提案
されている。

【０００８】ところが、前者は中子を加熱する加熱炉か
らの排熱を利用し、熱交換器によって生成した温水を、
金型内に設けた通路を通すことにより加熱するものであ
るため、熱交換器や水タンク及び配管等を新たに設ける
ことで部品点数が増大すると共に、金型に通路を形成す
ることで加工数が増大するなどでコストアップを招来す
ると共に、装置が大がかりになるという不具合がある。
また、後者は金型に電気ヒータを内蔵させて加熱するも
のであるため、前者と同様に部品点数が増大すると共に
加工数が増大してコストアップを招来するという不具合
がある。

【０００９】そこで、本発明の目的は、既存の設備を有
効に利用して安価な鋳型加熱手段で造型のサイクルタイ
ムの遅延を回避することができるコールドボックス造型
方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の、本発明の請求項１に係るコールドボックス造型方法
は、硬化促進剤をガッシングヘッドから加熱空気と共に
鋳型内に通気させることにより、鋳砂を硬化させる造型
方法であって、上記鋳砂の鋳型内への注入前に、上記ガ
ッシングヘッドからの加熱空気を上記鋳型内に通気させ
ることを特徴とする。

【００１１】これによれば、既設のガッシングヘッドを
有効に利用して、鋳型を予め加温しておくことができ、
その後注入される鋳砂の温度を保持又は加温して硬化反
応速度を上げられる。

【００１２】また、本発明の請求項２に係るコールドボ
ックス造型方法は、前記ガッシングヘッドからの加熱空
気を鋳型が所定温度に達するまで該鋳型内に通気させる
ことを特徴とする。

【００１３】これによれば、鋳型が予め最適な温度まで
加温される。鋳型が所定温度に達したか否かは、該鋳型
に適当な温度センサを取り付けることにより確認され、
達した時点で通気を停止させて鋳砂の注入作業を開始さ
せ、又は作業者にブザー等で通報する。温度管理にそれ
ほど厳密さが要求されない場合は、通気時間と鋳型温度
との相関を予め測定しておき、所望の温度に達したと思
われる時点で通気を停止させるようにすれば良い。

【００１４】また、本発明の請求項３に係るコールドボ
ックス造型方法は、鋳砂を鋳型内に注入充填するブロー
ノズルと、硬化促進剤を加熱空気と共に上記鋳型内に通
気させるガッシングヘッドと、ヒータにより加熱された
空気を上記ガッシングヘッドに供給するパージエア供給
路と、該パージエア供給路に硬化促進剤を注入する硬化
促進剤注入装置とを備えたコールドボックス造型装置に
おいて、造型作業の開始前に、上記ガッシングヘッドを
鋳型にセットして上記パージエア供給路からの加熱空気
を鋳型内に吹き込み、鋳型を所定温度まで上昇させる準
備作業を行い、その後、上記ブローノズルを鋳型にセッ
トして鋳型内に鋳砂を吹き込み、次いで再び上記ガッシ
ングヘッドを鋳型にセットして上記パージエア供給路か
らの加熱空気を上記硬化促進剤注入装置からの硬化促進
剤と共に鋳型内に吹き込み、鋳砂を硬化させる造型作業
を開始することを特徴とする。

【００１５】これによれば、コールドボックス造型装置
の造型作業に先立って、該コールドボックス造型装置の
ガッシングヘッド等を有効に利用して、鋳型を所定温度
まで上昇させる準備作業が行える。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るコールドボッ
クス造型方法を実施例により図面を用いて詳細に説明す
る。

【００１７】［実施例］図１は本発明のコールドボック
ス造型方法を実施する際に用いられるコールドボックス
造型装置の概略構成図、図２は同じくパージエア供給路
の配管図である。

【００１８】図１に示すように、ベース１上には寄せ型
２を備えたバイス台車３が前後方向に走行可能に設けら
れると共に、後方位置において、昇降シリンダ４により
昇降可能に設けられている。

【００１９】そして、バイス台車３の上昇位置には上型
５が適宜横フレーム６に支持されて設けられると共に、
この上型５上に選択的にセットされるブローヘッド７と
ガッシングヘッド８とが隣り合わせで一体的に連結され
て走行シリンダ９により左右方向に走行可能に天井フレ
ーム１０に適宜支持されている。

【００２０】前記ブローヘッド７は粘結剤を混練した中
子砂を型内に注入充填するものである。前記ガッシング
ヘッド８は、天井フレーム１０の配管１１を介して後述
するパージエア供給路２０に接続され、硬化促進剤（Ｔ
ＥＡ）を加熱空気と共に上記型内に通気させるものであ
る。また、上記ブローヘッド７とガッシングヘッド８と
は、その各々のノズル部が前記上型５上において昇降す
ることで、当該上型５の吹込み口に対し着脱可能になっ
ている。

【００２１】前記バイス台車３の前方位置の側方には、
アンローダ１２が配置され、硬化後中子Ｗを抜型して受
台１３上に取り出すようになっている。

【００２２】前記パージエア供給路２０は、図２に示す
ように、図示しない圧縮エアー供給源からの通路が、ガ
ッシングバルブ２１が介装された通路２２ａとパージバ
ルブ２３が介装された通路２２ｂとに一旦分岐した後再
び合流され、ホットエアーヒータ２４を経由して前記天
井フレーム１０の配管１１に接続されてなる。

【００２３】そして、前記ホットエアーヒータ２４下流
の通路には硬化促進剤注入装置としてのＴＥＡタンク２
５が付設され、前記ガッシングバルブ２１と連動する図
示しないバルブにより、ガッシングバルブ２１が開かれ
た時に、ＴＥＡタンク２５内のＴＥＡを当該通路を流れ
る加熱空気に対し霧状に噴出するようになっている。

【００２４】このように構成されるため、中子造型にあ
たっては、前記コールドボックス造型装置において、先
ずバイス台車３がその上昇位置で昇降シリンダ４により
上昇されて上型５と型合わせされる。

【００２５】次に、ブローヘッド７が走行シリンダ９に
より左方に走行されて上型５上にセットされ、そのノズ
ル部が下降して上型５の吹込み口に装着される。

【００２６】次に、ブローヘッド７内の粘結剤を混練し
た中子砂が型内に注入充填される。充填後、ノズル部が
上昇したブローヘッド７は走行シリンダ９により右方に
走行されて次の中子砂充填まで待機する。

【００２７】次に、ブローヘッド７と入れ代わって上型
５上にセットされたガッシングヘッド８のノズル部が下
降して上型５の吹込み口に装着される。

【００２８】次に、前記パージエア供給路２０におい
て、ガッシングバルブ２１が数秒開かれてＴＥＡが加熱
空気と共に型内に通気され、その後パージバルブ２３が
十数秒開かれて加熱空気のみが型内に通気される。

【００２９】これにより、ＴＥＡが型内に拡散されて、
中子砂の硬化が促進される。この際の、排ＴＥＡガスは
図示しない排ＴＥＡガス処理装置（図６の排ＴＥＡガス
処理装置１０５参照）に導かれて無害化される。

【００３０】中子砂の硬化後、ガッシングヘッド８のノ
ズル部が上昇すると、バイス台車３が昇降シリンダ４に
より下降されて前方へ走行される。この後、アンローダ
１２により、中子Ｗが抜型されて受台１３上に取り出さ
れる。

【００３１】以下、上記手順を繰り返して所定数の中子
Ｗが造型される。

【００３２】そして本実施例では、冬期等の気温の低い
時で、硬化反応速度が低下して中子硬化不良を起こす虞
がある時は、前記造型作業の開始前（始業前又は昼休み
等）に、前記ガッシングヘッド８を、バイス台車３が上
昇して型合わせ状態に有る上型５上にセットして前記パ
ージエア供給路２０からの加熱空気を型内に吹き込み、
型を所定温度まで上昇させる準備作業を行うようになっ
ている。

【００３３】即ち、パージエア供給路２０において、ホ
ットエアーヒータ２４をＯＮすると共にパージバルブ２
３のＯＮ・ＯＦＦタイマを例えば３０秒とするなどして
所定時間加熱空気のみ型内に吹き込み、その熱で型を温
めるのである（言わばパージの空吹きを行うのであ
る）。

【００３４】これにより、型内に充填された中子砂の温
度を保持又は加温することができ、硬化反応速度が上が
る一方、この型加熱手段は既設のパージエア供給路２０
におけるホットエアーヒータ２４等の一部の機能を流用
して達成されるので、コストの大幅な増大はない。

【００３５】その後、前記ブローヘッド７を上型５上に
セットして型内に中子砂を吹き込み、次いで再び前記ガ
ッシングヘッド８を上型５上にセットして前記パージエ
ア供給路２０からの加熱空気を前記ＴＥＡタンク２５か
らのＴＥＡと共に型内に吹き込み、中子砂を硬化させる
造型作業を開始すれば良い。

【００３６】テスト結果では、図３に示すように、約２
０分型内に加熱空気を吹き込むと、型を３０℃前後まで
加温可能（ホットエアーヒータ２４の能力から３０℃が
限界）であることが判り、また図４に示すように、この
ように型を加温することで、始業時等のパージ時間の延
長を５０秒→３０秒に短縮することができた。

【００３７】尚、コールドボックス中子の硬化時間には
次のような式があり、一般的に砂温を１０℃上げると硬
化時間は１．６倍になると言われており、温度はレジン
特性係数に影響を与えていると思われる。

【００３８】

【数１】Ｔ＝Ｗ／Ｋ・Ａ・Ｃ^0.25・Ｇ^0.87 但し Ｔ＝硬化時間，Ｋ＝レジン特性係数，Ｃ＝触媒濃
度 Ｗ＝砂重量， Ａ＝鋳型断面， Ｇ＝アミンガス速
度（流速） つまり

【数２】ｖ＝１．６^(t-10/10) ・α 但し α＝ある基準温度での反応速度（ここでは１０
℃） ｔ＝砂温， ｖ＝砂温ｔ℃での反応速度

【００３９】ある基準温度での硬化時間（ここでは１０
℃）をＴα，砂温ｔ℃での硬化時間をＴｖとすると、

【数３】 １／Ｔｖ＝１．６^(t-10/10) ・１／Ｔα・・・・・・・・・式 となる。

【００４０】前記テスト結果の金型温度と硬化時間を
式にあてはめると、図５の表（図５のａ）やグラフ（図
５のｂ）で示すように、略成り立ち、上式は砂温と硬化
時間の関係だけでなく金型温度としても略成り立つ。

【００４１】つまり、現在までは砂温を上げるとコール
ドボックス中子の硬化時間は短縮することは一般的に言
われていたが、金型を加温するだけでも砂温を上げるこ
とと等しい効果が得られることが判ったのである。

【００４２】尚、本発明は上記実施例に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能である
ことは言うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、硬化促進剤をガッシングヘッドから加熱空気と共
に鋳型内に通気させることにより、鋳砂を硬化させる造
型方法であって、上記鋳砂の鋳型内への注入前に、上記
ガッシングヘッドからの加熱空気を上記鋳型内に通気さ
せるので、既設のガッシングヘッドを有効に利用して、
鋳型を予め加温しておくことができ、その後注入される
鋳砂の温度を保持又は加温して硬化反応速度を上げられ
る。依って、大幅なコストアップを将来することなく、
造型のサイクルタイムを大幅に短縮することができる。

【００４４】請求項２の発明によれば、前記ガッシング
ヘッドからの加熱空気を鋳型が所定温度に達するまで該
鋳型内に通気させるので、請求項１の発明の効果に加え
て鋳型を予め最適な温度まで加温することができるとい
う効果が得られる。

【００４５】請求項３の発明によれば、鋳砂を鋳型内に
注入充填するブローノズルと、硬化促進剤を加熱空気と
共に上記鋳型内に通気させるガッシングヘッドと、ヒー
タにより加熱された空気を上記ガッシングヘッドに供給
するパージエア供給路と、該パージエア供給路に硬化促
進剤を注入する硬化促進剤注入装置とを備えたコールド
ボックス造型装置において、造型作業の開始前に、上記
ガッシングヘッドを鋳型にセットして上記パージエア供
給路からの加熱空気を鋳型内に吹き込み、鋳型を所定温
度まで上昇させる準備作業を行い、その後、上記ブロー
ノズルを鋳型にセットして鋳型内に鋳砂を吹き込み、次
いで再び上記ガッシングヘッドを鋳型にセットして上記
パージエア供給路からの加熱空気を上記硬化促進剤注入
装置からの硬化促進剤と共に鋳型内に吹き込み、鋳砂を
硬化させる造型作業を開始するので、コールドボックス
造型装置の造型作業に先立って、該コールドボックス造
型装置のガッシングヘッド等を有効に利用して、鋳型を
所定温度まで上昇させる準備作業が行え、請求項１の発
明の効果と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコールドボックス造型方法を実施する
際に用いられるコールドボックス造型装置の概略構成図
である。

【図２】同じくパージエア供給路の配管図である。

【図３】ホットエアーブロー数と金型温度及びホットエ
アー温度の関係を示すグラフである。

【図４】金型加温有り・無しのホットエアーブロー数と
パージ時間の経時変化を示すグラフである。

【図５】金型加温と砂温上昇のホットエアーブロー数と
パージ時間の経時変化を示すグラフである。

【図６】コールドボックス中子造型法の説明図である。

【符号の説明】

３ バイス台車 ５ 上型 ７ ブローヘッド ８ ガッシングヘッド １１ 配管 ２０ パージエア供給路 ２１ ガッシングバルブ ２２ａ，２２ｂ 通路 ２３ パージバルブ ２４ ホットエアーヒータ ２５ ＴＥＡタンク Ｗ 中子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砂と粘結剤とを混練した鋳砂をブローノ
   ズルから鋳型内に注入充填し、次いで硬化促進剤をガッ
   シングヘッドから加熱空気と共に上記鋳型内に通気させ
   ることにより、上記鋳砂を硬化させる造型方法であっ
   て、上記鋳砂の鋳型内への注入前に、上記ガッシングヘ
   ッドからの加熱空気を上記鋳型内に通気させることを特
   徴とするコールドボックス造型方法。
2. 【請求項２】 前記鋳砂の鋳型内への注入前に、前記ガ
   ッシングヘッドからの加熱空気を上記鋳型が所定温度に
   達するまで該鋳型内に通気させることを特徴とする請求
   項１記載のコールドボックス造型方法。
3. 【請求項３】 砂と粘結剤とを混練した鋳砂を鋳型内に
   注入充填するブローノズルと、硬化促進剤を加熱空気と
   共に上記鋳型内に通気させるガッシングヘッドと、空気
   を加熱するヒータを有し該ヒータにより加熱された空気
   を上記ガッシングヘッドに供給するパージエア供給路
   と、該パージエア供給路に硬化促進剤を注入する硬化促
   進剤注入装置とを備えたコールドボックス造型装置にお
   いて、造型作業の開始前に、上記ガッシングヘッドを鋳
   型にセットして上記パージエア供給路からの加熱空気を
   鋳型内に吹き込み、鋳型を所定温度まで上昇させる準備
   作業を行い、その後、上記ブローノズルを鋳型にセット
   して鋳型内に鋳砂を吹き込み、次いで再び上記ガッシン
   グヘッドを鋳型にセットして上記パージエア供給路から
   の加熱空気を上記硬化促進剤注入装置からの硬化促進剤
   と共に鋳型内に吹き込み、鋳砂を硬化させる造型作業を
   開始することを特徴とするコールドボックス造型方法。