JPS5858957A - 鋳型の造型方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の改良に係る。

小型鋳物の鋳型造型は，ｌｉｌ産による機械化が早くか
ら開発され，その造型法はジョルト式。

スクイズ一式．こねらの改良式へと一発展し，省力化，
高速化が達成されている。一方個別品鋳物の中物および
大物鋳型ではその機械化が著しく遅れ，旧態依然の手込
造型法が主流を占めており，造型工数の低減，省力化が
強く要望されてＶする。

そこで、本発明者等は現場的に簡便な機械造型法の確立
をＨ的として鋭意研究の結果，湿式吹付造型法および乾
式吹付６型法を開発し，既に両者については，特願昭５
４−１５７４３０号，特願昭５４−１５５６　１６号，
特願昭５５−４９１５０号，特願昭５５−５１６７４号
．特願昭５５−７７１６６号，特願昭５６−６１４７７
号等により出願済である。これら吹付造型法の要旨とす
るところは．耐火性粒子，粘結材および硬化材等を混練
機により同時に混練するか。

あるいは耐火性粒子にその他の造型材料即ち硬化材，粘
結材を噴射ガン内において順次に混練してなる混練砂を
圧縮空気により鋳型模型面に吹付けて２該混練砂による
肌砂層を形成固化せしめた後。

金枠内にこれを移して，湯道などを設置し，裏砂を型込
めして離型し鋳型造型を完成するもので，前者を湿式吹
付造型法，後者を乾式造型法と称している。斯かる施行
法により，従来の手込造型法に比し，格段に造型工数の
低減と省力化が達成用能／なり、造型に要する時間はト
込造型の約％に短縮できた。

＃、Ｌ上の吹付造型法に使用する造型材料は１通常の鋳
型音型において用いられるものでよく。

耐火性粒子と１７では珪砂、ジルコン砂、クロマイト砂
、アルミナサンド等が、また粘結材としては水ガラス等
の無機系粘結材またはフラノ樹脂等有機系粘結−材が、
また硬化材としては粘結材の種類に対応して種々のもの
が選定されるが。

これらの標準的配合例を第１表に挙げる。

ノＪ　ｒＥ　Ｉ１１キンレンスルホン酸あるいはパラト
ルエノスルホン酸 （２）添加μ （３）す／キュア鋳型 （４）インキュア鋳型 前記乾式吹付造型法を用いて鋳型を造型する際には、耐
火性粒子と硬化材等の事前混練が不用であるため、工程
が簡略化される他、混練砂の用１史時間を無視できるた
め、大巾なコスト低減、省力化が計られ、また比較的重
粘度の粘結材が用いられ、また圧力をかけて吹き付ける
ために１粒子間の固着力が大となり、かつ層状にＸｉ　
＆吹付造型するので薄い肌砂層を得ることができる。そ
の１実施例について述べると。

肌砂材料 （１）耐火性粒子：三子山珪砂（Ａ、　Ｆ、　Ｓ、　４
４．５）１２）粘　結　材：　７エノール７ラン樹脂（
旭有機工業株式会社製、タイプＨＰ１０００Ｆ） Ｏ粘度６０　Ｑｐａ　／　３０°Ｃ （３）硬　　化　　材　：　キシレンスルホン酸（旭有
機１−業株式会社製、タイプｐｘ−１７） ０粘度４５ｃｐｓ　／　２５°Ｃ 添加量 硬化材及び粘結材は、夫々０５％／対砂、１０％／対妙
の割合で砂と混練し噴射ガンに゛Ｃ模型に吹き付ける。

吹付条件 （１）吐出量ニアｏＫｇ／分 （２）吹付圧力’　　２　Ｋ９　／　ｃｄ　ａ（３）吹
付温度　：常温 （４１吹付距離：　　１．５１ｔｌ 吹付方法は耐火性粒子をタンクに投入後、圧縮空気を吹
き込んで、上記条件にて、離型材（保土谷化学製、　Ｚ
ＩＰ−ｓＬｚＡｓ）を塗布した円筒模型面（直径１０１
００Ｏ＋、高さ１０００＋ｕ）に吹付け、肌砂層を成型
し。

その後該肌砂層の硬化を待ってこれを金忰内に移し、湯
道を設置し裏砂を型込めして離型し、　　　　′鋳型造
型を完成した。この鋳型にて鋼（ｓｃ４６）の鋳込試験
を実施したが、鋳肌面等全く問題のない鋳物が製造でき
た。

しかしながら、鋳型形状が複雑なもの特に。

オーバーハング部分の多い鋳型では、吹付鋳物砂層が硬
化前に若干ずれる場合が生ずる不具合があ）た。

本発明は、斯かる不具合点に鑑みて提案するもので、上
記鋳物砂のずれる原因が、鋳物砂の良好な流動性に起因
（吹付造型法実施にとっては必要不用欠の条件でｔｉあ
るが）し鋳型模型面への付着性が不充分であることを実
験により確認り、その対策の一方法として本発明をなし
たものである。

従、て９本発明の目的は、鋳型造型前における鋳物砂の
流動性を損うことなく、且つ鋳物砂粒子に模型面への接
着性を与え、吹付けによる肌砂層の形成を容易化し、且
つその形状の変形を重力に抗して保持し得る鋳型の造型
方法の提供にあり、更に、副次的には肌砂層厚が薄くて
も強度の篩いあるいは通気性のよい肌砂層を形成し得る
鋳型の造型方法の提供を目的とするもので、その発明の
要旨とするところは、鋳型模型面に粘度の比較釣菌い硬
化材の塗膜を形成した後、該塗膜面に少くとも耐火性粒
子に硬化材と粘結材とを混練してなる鋳物砂を吹付けて
肌砂層を形成せしめることを特徴とする鋳型の造型方法
にある。

以下１本発明方法の好ましい具体例について説明する。

本発明において使用する鋳物砂の基材となる造型材料は
、耐火性粒子としては、珪砂、ジルコン砂、クロマイト
砂、アルミナサンド等何ｉ＋でもよくその種類は問わな
い、また粘結材、硬化材についても特に限定しないが、
前掲の第１表に示した標準配合例に準拠するのが好まし
く。

且つ、なるべく硬化速度の速いものが好適である。その
１実施例として、７ラン樹脂系鋳物砂を使用した例につ
き述べる。

本発明方法に依る鋳型の吹付は造型方法は。

尤−Ｊ鋳型模Ａ１１面に、鋳物砂に混練する硬化材と同
種の硬化材をスプレーあるいははけ塗りにより塗（Ｉｉ
　して塗膜を形成する。本実施例の場合。

鋳物砂に混練する硬化材としてキンレンスルホン酸（粘
度８０ｃｐｓ　／６０°Ｃ）を使用するので、同村を模
型面に比較的厚く（厚さ約０１〜０．５ｍ＋ｘ　）塗ａ
；　Ｌ、、た。そして、三子山珪砂（Ａ、　Ｆ、　Ｓ、
　４４．５）　３０Ｋｇに対し、粘結材としてツーノー
ル・フラン樹脂ヲ・１５重最％、該粘結材に対し、硬化
材としてキ／レンスルホ／ｅｌを３０重量％の比率にお
いて。

こ才１らの王者を混練してなる鋳物砂を前記模型１「１
１に圧搾空気により吹付は鋳型の造型を行なった。

吹付られた上記鋳物砂は模型面において、跳ね返ること
なく塗布された硬化材の塗膜の粘性により捕捉、粘着せ
しめられ、模型面に付着する肌砂層の初層を形成すると
共に、該層の砂粒しこｆ−１着している粘結材は模型面
上の硬化材の塗膜と接触して速かに硬化反応を生じ、該
層の模型面への付着強度を増大する。斯かる肌砂層の初
層はその上に順次、吹付は積層さｔ］る肌砂の足掛りと
なって順調に層厚を増し、所望の肌品層厚（例えば２０
闘）を得ることができるのである。

従って、模型面が水平面に対し如何なる角度であっても
前記肌砂層の形成が用油となり、評肌砂層厚を模型面上
の位置に関係なく、はぼ均一に形成することができる。

尚、模型面への硬化材の塗布は１本実施例の場合、模型
面の水平面に対する角度が５０°未満の場合は必ずしも
必要としない。これは後述する枠型面角度と混練砂の付
着試験の結果確認している。

一般的に云えば、模型面の傾斜度が吹付ける混練砂の安
息角以内であれば、その当該面への硬化材の事前塗布は
必ずしも必要としないと云える。

尚１だ、肌−砂層の層形成を史に良くする手段としては
、前記肌砂の造型材料中に耐火性もしくは用燃性の短繊
維を混練すればよい。前者の耐火性の短繊維混純の事例
について次に述べる。

１述の造型材料に付加する耐火性の短繊維とし−（は、
セラミック系繊維（Ａ１２−Ｏ５系、　５ｉ０２系。

′ネ化硅素系等）２石綿繊維、シリコンカーバイトフｌ
イバー、炭素ｍ維、ＩＳるいはステンレス。

Ｗ線等金属線などの耐火性のある比較的柔軟な細い繊維
が好適である。

該繊維の太さには厳密な限界はなく数μｍ〜数１数１０
０用１ 市〜６０朋程度，好ましくは１０〜２０ｉＩｍの寸法の
ものが吹付は造型上良好な結果を得ている。尚。

これら繊維の選定に当っては，鋳込み金属の溶湯温度と
の関連において使用繊維の耐熱性を考慮するものとする
。而して，これら耐火性繊維の耐火性粒子への混合量は
．該粒子総量に対し市は比で，０１％−１％程度が実用
上の使用範囲で。

この使用範囲未満では効果不充分，また超過すれば，不
経済，鋳型強度上の問題を生ずる惧７１がある。

さて、耐火性繊維の混練法は，耐火性粒ｊ゛・に予め所
要量混練した後，硬化材および粘結材を順次混練するか
，あるいはこれら造型材料の吹付は前の何れかの工程に
おいて充分混練せ（２めれば良く，その順序は問わない
。尚，造型材料として上記以外に混練する材料２例えば
硬化促進材等の混入があっても勿論差し支えない。

上記の混練によって，耐火性粒子と耐火性繊維の外周に
硬化材および粘結材が被覆され，１１−）耐火性粒子と
耐火性繊維とが均一に混合［、て。

模型面に吹付けられた際，該面上の硬化材の塗膜に該繊
維が粘着すると共に双互にからみ合，１て吹付は面上お
よび厚さ方向に細かい網に１を構成し８この網目に耐火
性粒子が密に充填して。

該粒子相互の移動が拘束され，流動性を失う。

このため吹付けられた鋳物砂は模型面によ〈付着し、そ
の形状を変化させることなく固化が進ｒｒシ、安定した
肌砂層を形成することができるのである。尚、形成され
た肌砂層は比較的強度の高い耐火性の繊維を含んでいる
ので、該層の強度が従来のものに比し高く、該層の厚み
を薄（Ｎ０ｍｍ〜２０ｍｍ）　Ｌ、ても充分使用に耐え
ることができるので、高価な肌砂の節約が期待できる。

以北は耐火性の短繊維を造型材料に混練する場合につい
て述べたが、後者の可燃性の短繊維を造型材料に混練す
る場合につき以下述べる。

後者のｉ＋］燃性の短繊維としては、木綿、麻その他各
種の草木繊維等植物性繊維、あるいはナイロン、スフ等
で代表される化学繊維などの可燃性の比較的柔軟な細い
繊維が好適である。該繊維の太さには厳密な限界はなく
、数μｍ〜数１数１００１捏 ６０朋程度，好ましくは１０闘〜２０１１１の寸法のも
のが吹付は造型上良好な結果を得ている。

尚こ■ら繊維の選定に当っては，鋳込み金属の溶湯熱を
受けて燃焼あるいは炭化する際，なるべく多量のガスを
発生しないもの１発生ガスが鋳込金属に悪影響を及はさ
ないもの，衛生−ト有害なガスを発生しないもの等，使
用繊維の性状を考慮するものとする。而１−てこ１１ら
１り燃性繊維の耐火粒子への混合量は，該粒子総埴に対
し９重量比で０１％〜１％程度が実用上の使用範囲で，
この使用範囲未満では効果不充分，壕だ超過すれば不経
済，鋳型強度低下上の問題が生ずる惧れがある。

これら繊維の造型材料への混練法は，前述の耐火性繊維
の場合と同様であり３まだ模型面への肌砂層の形成管で
に機能するＨＪ燃性繊維の作用も前述の耐火性繊維の場
合と同様である。ｌｉ　シ，この可燃性繊維を混練した
造型材料により形成【７た肌砂層は，鋳込溶湯に接触し
た際，品温に加熱されて，該層中の５Ｉ燃性の繊維は直
ちに熱分解し，ガス化して耐火性粒子間から外方の大気
中に散逸し，該繊維の存在していたところは代かの炭化
物あるいは灰分のみを残してほぼ連通（また空洞となり
，造型材料から発生するガスを、′１めて．＠物売生ガ
スの放散通路を形成するので，ｖＩ物製品の品質向上に
有効である。

尚，粘結材として７ラン樹脂を使用した所謂７ラン砂は
水ガラスを粘結材とする鋳物砂に比り，鋳型強度が萬す
ぎるきらいがあり，且つ可縮性に乏しいので，鋳物割れ
等の鋳物欠陥を生ずる場合があるが，前記可燃性繊維燃
焼による０６記鋳型中の空洞が多数存在するので，鋳型
に適度の強度低下と可縮性を付与することがｉ］能とな
ー）で上記鋳物欠陥の発生を防止する効果もＯＦせ奏す
る。

ここで９本発明の鋳型造型方法と従来の吠付音型法とを
対比し，造型性（模型面へ−の鋳物砂の付着性）を検討
した結果につき述べる。

試験方法 （１）供試材料（混練砂） 第２表 （２）吹付造型試験装置 回収鋳物砂，混練砂等の空気輸送用として開発された大
洋紡機製のトランスボータＨＦ−４０型を使用。

（３）吹付模型 水平面となす角度（吹付角度）を変更Ｌ　？！Ｊる強化
ガラスの平板２枚を使用し，その・方のみ、その面上に
硬化材（キシレンスルホン酸）を約０．１ｍｍの厚さに
塗布した。

（・１）吹付は方法 」−記１１の供試材料よりなる混練砂を上記１２の吹付
造型試験装置により上記１３の夫々の吹付模型板面に１
．５　ｍの距離から厚さ約２０龍程度に吹付け、且つ該
模型板の吹付角度を嚢中して、当該混練砂の模型面での
付着状況を把握した。その結果を次の第６表に示す。

第５表 注）○：模型面に鋳物砂がよく付着し、固定層状を形成
する。

、へ：付着するかや＼ずれる場合がある。

×：付着性不良 尚、第２表に示す供試材料（混練砂）に前記短繊維を混
練すれば、第３表に示す付着状況は本発明方法および対
比方法ともに史に向上【２．後者の対比方法に依っても
吹付角度７００程度まで吹付は混練砂の固定層状を形成
することができた。

上記の試験例から見て９本発明方法は、対比方法に比し
模型面への鋳物砂の付着性において格段に秀れているこ
とが判明した。

本発明方法により前記鋳物砂（前記供試材料と同一の組
成、但し耐火性繊維として七ラミック繊維（商品名カオ
ウール）を混練）を使用して、タービン主塞止弁弁室の
鋳型作成を吹付造型法により実施し予め硬化材（キシレ
ンスルホン酸）を塗布した模型面に肌砂層（厚２０龍）
を形成した後、金枠に移して湯道を設置し裏砂を型込め
して離型した後、溶鋼を注湯して鋳物を製作したが、鋳
肌面は良好で充分実用に供し得る鋳物を提供し得た。

尚、型ばらし作業も、従来のフラン樹脂系鋳物砂とは＼
同様容易に実施ｉｉｌ能であった。

尚２本発明方法による鋳型造型工程において。

枠型を鋳型から離型する際、肌砂層との付着により離型
困難を感する場合には、予め模型面にナイロン系、弗素
樹脂その他の離型材（例えば。

保Ｊ−谷化学製、２１Ｐ−８ＬＩＡ８）等の薄膜を付着
あるいは介在させるようにすればよい。

本発明方法の前記実施例においては、模型面へ塗布する
硬化材として、キシレンスルホン酸を使用したが、勿論
これに限定するものではなく、ソ！物砂に混練する粘結
材の種類に対応した（１［１性の比較的高い液状硬化材
であれば使用することができ、また硬化を促進する硬化
促進材との混合材であっても差支えない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋳型模型面ｔこ粘度の比較的高い硬化材の塗膜を形成し
   た後、該塗膜面に少くとも耐火性粒子に硬化材と粘結材
   とを混練してなる鋳物炒を吹付けて肌砂層を形成せしめ
   ることを特徴ｔする鋳型の造型方法。