JPH11285777A - 鋳型および鋳型の製作方法 - Google Patents

鋳型および鋳型の製作方法

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JPH11285777A
JPH11285777A JP9030998A JP9030998A JPH11285777A JP H11285777 A JPH11285777 A JP H11285777A JP 9030998 A JP9030998 A JP 9030998A JP 9030998 A JP9030998 A JP 9030998A JP H11285777 A JPH11285777 A JP H11285777A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の鋳物砂製の鋳型では、鋳造時の熱によ
り有機材料であるバインダが燃焼分解し、その分解ガス
が鋳造品の欠陥や異臭の原因となっていた。 【解決手段】 鋳物砂に対して無機材料を成分とするバ
インダを用いたことにより、鋳造時の熱でバインダの燃
焼分解が発生しない鋳型とし、分解ガスによる鋳造品の
欠陥や異臭の発生を解消した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳物砂製の鋳型お
よび鋳型の製作方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来において、例えばシェル鋳型を製作
するには、鋳物砂(珪砂が多い)の表面にバインダであ
るフェノール樹脂をコーティングしたレジンコーテッド
サンドと呼ばれるものを用い、250〜300℃に加熱
した成形用金型に対して空気圧等によりレジンコーテッ
ドサンドを吹き付け、フェノール樹脂の熱硬化により鋳
物砂同士を固着させて鋳型を形成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うな従来の鋳型にあっては、バインダであるフェノール
樹脂が有機材料であるため、鋳造時において溶湯の熱に
よりバインダが燃焼分解し、その分解ガスが溶湯中に入
り込んで鋳造品の欠陥になることがあると共に、分解ガ
スの異臭によって作業環境が悪くなるという問題があ
り、このような問題を解決することが課題であった。
【0004】
【発明の目的】本発明は、上記従来の課題に着目して成
されたもので、鋳造時における分解ガスの発生を解消す
ることができる鋳型およびその鋳型の製作方法を提供す
ることを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる鋳型は、
請求項1として、鋳物砂製の鋳型であって、鋳物砂に対
して、無機材料を成分とするバインダを用いた構成と
し、請求項2として、バインダの無機材料が水溶性を有
する構成とし、請求項3として、バインダが硫酸カルシ
ウムと硫酸マグネシウムを成分とする構成とし、請求項
4として、バインダの硫酸カルシウムと硫酸マグネシウ
ムの混合比率は、硫酸カルシウムを35〜95%とし、
残部を硫酸マグネシウムとした構成としており、上記の
構成を課題を解決するための手段としている。
【0006】本発明に係わる鋳型の製作方法は、請求項
5として、鋳物砂製の鋳型を製作するに際し、鋳物砂と
水溶性の無機材料を成分とするバインダと所定量の水を
混合し、この混合物で鋳型形状を造型したのち、造型物
を乾燥させて鋳型とする構成としており、上記の構成を
課題を解決するための手段としている。
【0007】なお、上記構成における鋳型には中子も当
然含まれる。また、請求項4において、硫酸カルシウム
と硫酸マグネシウムの混合比率として、硫酸カルシウム
を35〜95%としたのは、混合比率を35%よりも小
さくあるいは95%よりも大きくすると、バインダとし
てフェノール樹脂を用いた従来の鋳型に対して強度が低
下するからであり、硫酸カルシウムの混合比率を35〜
95%とすることにより、従来の鋳型と同等あるいはそ
れ以上の強度が得られるからである。
【0008】
【発明の作用】本発明の請求項1に係わる鋳型では、鋳
物砂に対して無機材料を成分とするバインダを用いてい
るので、鋳造時の熱でバインダが燃焼分解することがな
く、鋳造品の欠陥や異臭の原因となる分解ガスの発生が
解消される。
【0009】本発明の請求項2に係わる鋳型では、バイ
ンダの成分である無機材料が水溶性を有するので、鋳型
を水に浸漬するとバインダによる鋳物砂同士の固着作用
が失われ、鋳型は容易に崩壊する。
【0010】本発明の請求項3に係わる鋳型では、硫酸
カルシウムと硫酸マグネシウムを成分とするバインダを
用いることにより、請求項1および2と同様に、鋳造時
の熱によりバインダの燃焼分解が生じないと共に、水へ
の浸漬により鋳型が容易に崩壊する。
【0011】本発明の請求項4に係わる鋳型では、バイ
ンダの硫酸カルシウムと硫酸マグネシウムの混合比率と
して、硫酸カルシウムを35〜95%とし、残部を硫酸
マグネシウムとしたので、例えば、バインダとしてフェ
ノール樹脂を用いた従来の鋳型と同等あるいはそれ以上
の強度となる。
【0012】本発明の請求項5に係わる鋳型の製作方法
では、鋳物砂製の鋳型を製作するに際し、鋳物砂と水溶
性の無機材料を成分とするバインダと所定量の水を混合
し、この混合物で鋳型形状を造型したのち、造型物を乾
燥させて鋳型とするので、これにより得られた鋳型は、
鋳造時の熱によりバインダの燃焼分解が生じないと共
に、水への浸漬により容易に崩壊する。
【0013】
【発明の効果】本発明の請求項1に係わる鋳型によれ
ば、鋳物砂に対して無機材料を成分とするバインダを用
いたことから、鋳造時の熱でバインダが燃焼分解するこ
とがなく、鋳造品の欠陥や異臭の原因となる分解ガスの
発生を解消することができ、これにより鋳造品の品質を
高めることができると共に、作業環境を良好なものにす
ることができる。
【0014】本発明の請求項2に係わる鋳型によれば、
請求項1と同様の効果を得ることができるうえに、水溶
性の無機材料の採用により、使用後の鋳型は水に浸漬す
ることによって容易に崩壊させることができ、鋳物砂の
回収および再利用にきわめて容易に対処することができ
る。
【0015】本発明の請求項3に係わる鋳型によれば、
硫酸カルシウムと硫酸マグネシウムを成分とするバイン
ダを用いたことから、1100℃程度の熱に充分に耐え
得るものになると共に、請求項1と同様に、分解ガスの
発生を解消して、鋳造品の品質や作業環境を向上させる
ことができ、また、請求項2と同様に、使用後の鋳型は
水に浸漬することで簡単に崩壊させることができ、鋳物
砂の回収および再利用にきわめて容易に対処することが
できる。
【0016】本発明の請求項4に係わる鋳型によれば、
請求項3と同様の効果を得ることができるうえに、バイ
ンダの硫酸カルシウムと硫酸マグネシウムの混合比率に
おいて硫酸カルシウムを35〜95%としたことから、
例えば、バインダとしてフェノール樹脂を用いた従来の
鋳型と同等あるいはそれ以上の強度を得ることができ
る。
【0017】本発明の請求項5に係わる鋳型の製作方法
によれば、鋳物砂製の鋳型を製作するに際し、鋳物砂と
水溶性の無機材料を成分とするバインダと所定量の水を
混合した混合物で鋳型形状を造型し、造型物を乾燥させ
て鋳型とするので、これにより得られた鋳型は、請求項
1と同様に、鋳造時において鋳造品の欠陥や異臭の原因
となる分解ガスの発生を解消することができ、これによ
り鋳造品の品質や作業環境の向上を実現することができ
ると共に、使用後の鋳型は水に浸漬することによって崩
壊させることができるので、鋳物砂の回収および再利用
にきわめて容易に対処することができる。
【0018】
【実施例】図1は、本発明に係わる鋳型および鋳型の製
作方法の一実施例を説明する図である。
【0019】鋳型を製作するには、まず図1(a)に示
すように、成形用金型1の表面に、鋳物砂とバインダと
水との混合物Aをブロー装置2で吹き付ける。成形用金
型1は、その周囲にフレーム3を備えている。鋳物砂と
しては、珪砂を用いている。また、バインダとしては、
水溶性の無機材料を成分とするものが用いられ、具体的
には、硫酸カルシウムと硫酸マグネシウムを用いてい
る。このとき、硫酸カルシウムと硫酸マグネシウムの混
合比率は、硫酸カルシウムを35〜95%とし、残部を
硫酸マグネシウムとしている。
【0020】成形用金型1の表面に所定量の混合物Aを
吹き付けて鋳型形状を造型した後には、適宜加熱を行
い、図1(b)に示すように造型物Bを乾燥させる。こ
の乾燥過程において、水分の除去に伴って鋳物砂同士が
バインダにより固着する。そして、最終的には、図1
(c)に示すように、フレーム3の取り外し等を行い、
造型物Bを鋳物砂製の鋳型Cとして取り出す。
【0021】このようにして製作された鋳型Cは、鋳物
砂にフェノール樹脂をコーティングしたレジンコーテッ
ドサンドを用いた従来の鋳型と同等あるいはそれ以上の
強度を有すると共に、1100℃程度の熱に耐え得るも
のとなっており、例えばアルミニウムの鋳造などに用い
ることができる。
【0022】また、鋳型Cは、無機材料を成分とするバ
インダを用いているので、鋳造時の熱によってバインダ
が燃焼分解することがなく、鋳造品の欠陥や異臭の原因
である分解ガスが発生しないものとなっている。さら
に、鋳型Cは、バインダの成分である無機材料が水溶性
を有するので、水に浸漬するだけで簡単に崩壊する。し
たがって、鋳物砂の回収や再利用を行うこともきわめて
容易である。
【0023】なお、図1には、成形用金型1の表面に混
合物Aを吹き付けて鋳型形状を造型する場合を示した
が、この他、成形用金型1に混合物Aを流し込むことに
より、鋳型形状を造型するようにしても良い。
【0024】ここで、本発明に係わる鋳型および鋳型の
製作方法に基づいて、バインダの成分である硫酸カルシ
ウムと硫酸マグネシウムの混合比率が異なるテストピー
スを製作し、各テストピースに対する強度試験を行っ
た。
【0025】まず、図2(a)に示す型ごめ装置11と
成形用金型12を用いてテストピースを製作した。型ご
め装置11は、角筒体であって、上部内側に、複数の邪
魔板13を互いに平行に備えると共に、邪魔板13の下
位側に、角筒体の外部から挿脱して角筒体の内部を開閉
する引戸14を備えている。成形用金型12は、角棒状
のテストピースを5本形成する複数の分割型15と、各
分割型15を組合わせた状態に保持するホルダ16を備
えている。
【0026】そして、鋳物砂として珪砂6号を用い、鋳
物砂と、硫酸カルシウムおよび硫酸マグネシウムを成分
とするバインダと、水とから成る混合物を成形用金型1
2に充填したのち、350℃で4時間加熱して水分を完
全に除去し、図2(b)に示すように、幅w=10m
m、高さh=10mm、長さl=60mmのテストピー
スPを製作した。なお、バインダにおいて、硫酸カルシ
ウムの混合比率は0%、25%、50%、75%、90
%および100%の6種類とした。残部は硫酸マグネシ
ウムである。
【0027】このようにして、バインダの硫酸カルシウ
ムと硫酸マグネシウムの混合比率が異なるテストピース
を各々5本ずつ製作したのち、高千穂式抗折力試験機の
スパン上にテストピースをセットし、荷重ハンドルを1
秒に1回転の割合で操作してテストピースの中央に負荷
を与え、テストピースが破断したときの荷重を測定し
た。このとき、テストピースの幅wは10mm、高さは
10mm、折力試験機のスパン間隔Lは50mmであ
り、テストピースが破断したときの荷重をP(kg)と
すると、曲げ強さ(kg/mm)は、3PL/2wh
で求められる。
【0028】上記の試験行ったのち、混合比率が異なる
テストピース毎の平均値を測定値とした。その結果を次
の表に示す。
【0029】
【0030】上記の測定値を図3のグラフに示す。な
お、図3では、硫酸カルシウムを0%および100%と
したものは、対象外として測定値を0にした。また、従
来例として、鋳物砂である珪砂5.5号にフェノール樹
脂を0.5%混合して同一寸法のテストピースを製作
し、このテストピースの曲げ強さを測定したところ、
0.1kg/mmであった。
【0031】図3から明らかなように、硫酸カルシウム
(CaSO)と硫酸マグネシウム(MgSO)の混
合比率として、硫酸カルシウムを35〜95%とし、残
部を硫酸マグネシウムとすることにより、従来のものと
同等あるいはそれ以上の曲げ強さが得られることが判明
した。
【0032】次に、本発明に係わる鋳型のガス発生試験
を行った。バインダとして硫酸カルシウムを75%と
し、残部を硫酸マグネシウムとし、これに2倍の重量比
で水を加え、さらに、鋳物砂である珪砂6号と混合し
て、先の試験と同様にテストピースを製作し、ガス発生
試験装置において、テストピースを700℃で180秒
(アルミニウム鋳物の凝固固相率が約70%程度に成る
時間)加熱した。その結果、ガスの発生は無かった。こ
れにより、当該鋳型によれば、鋳造品の欠陥や異臭の原
因となる分解ガスの発生が解消されることを確認した。
【0033】さらに、本発明に係わる鋳型に用いるバイ
ンダの結合強度試験を行った。硫酸カルシウムと硫酸マ
グネシウムの混合比率として、硫酸カルシウムを0%、
25%、50%、75%、90%および100%とした
各バインダ5gを各々10mlの水に混合し、その混合
液Dを注射器で図4に示す金属片21上に1滴落し、そ
の上にシート22を載置して、温度27℃、湿度70%
の環境で48時間放置した。
【0034】その後、図4に示すように、金属片21お
よびシート22に各々糸23,24を連結すると共に、
各糸23,24を上下のチャック25,26で把持し、
5mm/1minで上下方向に引っ張り、金属片21と
シート22が分離した際の引っ張り荷重を測定した。
【0035】その結果、本発明に係わるバインダの硫酸
カルシウムと硫酸マグネシウムの混合比率として、硫酸
カルシウムを35〜95%とし且つ残部を硫酸マグネシ
ウムとした範囲に含まれるもの、すなわち硫酸カルシウ
ムが50%、75%および90%のバインダにおいて
0.2kg以上の値が測定され、充分な結合強度が得ら
れることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる鋳型および鋳型の製作方法の一
実施例を説明する図であって、混合物の吹き付け
(a)、造型物の乾燥(b)および鋳型の取り出し
(c)を示す各々断面図である。
【図2】テストピースの型ごめ装置および成形用金型を
示す斜視図(a)およびテストピースの斜視図(b)で
ある。
【図3】バインダの成分である硫酸カルシウムと硫酸マ
グネシウムの混合比率の相違に対する曲げ強さを示すグ
ラフである。
【図4】バインダの結合強度試験の装置を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
A 混合物 B 造型物 C 鋳型

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳物砂製の鋳型であって、鋳物砂に対し
    て、無機材料を成分とするバインダを用いたことを特徴
    とする鋳型。
  2. 【請求項2】 バインダの無機材料が水溶性を有するこ
    とを特徴とする請求項1に記載の鋳型。
  3. 【請求項3】 バインダが硫酸カルシウムと硫酸マグネ
    シウムを成分とすることを特徴とする請求項1または2
    に記載の鋳型。
  4. 【請求項4】 バインダの硫酸カルシウムと硫酸マグネ
    シウムの混合比率は、硫酸カルシウムを35〜95%と
    し、残部を硫酸マグネシウムとしたことを特徴とする請
    求項3に記載の鋳型。
  5. 【請求項5】 鋳物砂製の鋳型を製作するに際し、鋳物
    砂と水溶性の無機材料を成分とするバインダと所定量の
    水を混合し、この混合物で鋳型形状を造型したのち、造
    型物を乾燥させて鋳型とすることを特徴とする鋳型の製
    作方法。
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