JPS5927749A - 精密鋳造用鋳型の製造方法 - 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】 本発明は鋳型用鋳物砂の基材となる耐火物粒子に粘結材
としてコロイダルアルミナを添加混合して鋳型を製造す
る精密鋳造用別型の製造方法に関する。

一般の鋳型（中子）の粘結拐として水ガラス、粘土、樹
脂などが利用されている。これらの粘結材はいずれも低
温ではかなシの強度があシ安定しているが、高温（１２
００ｔｌ；）になると粘結力が低下し、強度が弱くなる
とともにガスが発生ずるなどの欠点がある。このためこ
のような中子を用いて搗造する嚇合、高温の溶湯が注入
された際に中子が変形してしまい寸法精度を著しくそこ
なってしまう。

耐熱性のある中子の製作方法として、粘結利にエチルシ
リケートの加水分解溶液を用い、これを耐火物と混合し
て訂ｊ人物泥状物を調整し、その泥状物を模型に充填し
て中子を得る方法が知られている（特公昭３８−２０８
４８号）。

この中子はＩＩＩＩ′熱性は優れている。しかし中子の
成形工程において、焼成あるいは硬化水中に疫漬して中
子を熟成させる際、微細なりラックあるいは収縮による
変形があシ、寸法精度の高いものが得にくい難点がある
ことや強度が低下して薄型中子には不向きである。

このような欠点を防止するためにコロイダルアルミナ、
コロイダルシリカ等の粘結材を用いる焼成諦型の製造方
法も提案されている（％公昭４５−３２８２２号等）。

これらの方法はいずれも耐火材料に粘結材を添加し、湿
潤状態の：め型材料を調整して、つき固め、あるいは加
圧成形する方法である。このため複雑な形状の中子の場
合は成形がむずかしく、充填むらが生じ表面精度が著し
く低下するとともに中子の成形作業に熟練を要する難点
があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、熟
練を要することなく、表面精度、寸法安定性に優れた鋳
型を製造できる精密鋳造用鋳型の製造方法を提供するこ
とにある。

本発明は、耐火物粒子にコロイダルアルミナの溶液を粘
結材として添加混練して耐火物粒子を流動状態（スラリ
ー）とし、このスラリーにチクソトロピイ現象を付与さ
せることによって上記目的が達成されることを見い出し
た。本発明はこのような知見を基になされたものであっ
て、耐火物粒子にコロイダルアルミナの溶液を冷加混練
して耐火物粒子を流動状態とした鋳型材を訓；製し、こ
の鋳型材を吸収性の模型内に充填した後乾燥・焼成する
ものである。

以Ｆ１本発明を更に詳細に説明する。

本発１３）ｊにおいて、１１ｕイ火吻粒子としては中子
を含む一般の鋳型に採用されでいるものが、いずれも使
用できる。このような耐火物粒子としてジルコン、アル
ミナ、シリマナイト、溶融石英、ムライト、マグネシア
などが挙げられる。

コロイダルアルミナは、乳白色の粘稠液で粒子の形状が
ほぼ０．０１１ミフロン×０．ミクロン（直径×長さ）
の棒状あるいは繊維状のコロイド状アルミナが液体分散
媒中（主として水）にＡ　ｔ２０３として約１０％分散
した無機酸安定型の溶液である。

このようなコロイダル７°ルミナを耐火物粒子に添加し
て得られるスラリーはチクソトロピイ現象を示す。チク
ソトロピイ現象は、スラリーをたえず攪拌していれば、
良い流動性を示し撹拌をとめると次第にスラリーの粘性
が増加する現象である。

まだスラリー中には界面活性剤を添加することもできる
。界面活性剤の添加によって攪拌時均−でかつ活動性に
優れたスラリー状態を維持することができる。界面活性
剤としてはアニオン系の界面活性剤が望ましい。

本発明において、上記のスラＩ）　−（ｉＦＪ型拐）は
予め用意された吸水性の模を内に充填される。吸水性の
模型には石膏、吸水性の合成樹脂、あるいは微細な連通
孔が多数形成された金属板などを挙げることができる。

また模型内にスラリーを充填するＳ合、模型を振動させ
る方法、あるいはスラリーを加圧しつつ充填する方法な
どを採用することが望ましい。このような方法を採用す
ることによって、複雑な形状の、１ｇ、３型をも寸法精
度よく製造することができる。

吸水性模型内に充填（流し込み）されたスラリーはチク
ソトロビイ曳象によシ粘性が上昇し、さらに吸水性模型
にスラリー中の水分が吸収され表面層から順次硬化が進
行し、その紬果、表面層にコロイダルアルミナの被覆層
が形成されスラリーは（便化する。次に硬化したスラリ
ーを乾燥・焼成すると、コロイダルアルミナは純粋な酸
化アルミナとなシ、１酬熱性が高く、耐火物粒子が互い
に接着すると１６ｏｏｃ伺近まで劣化することが４二く
、かつ寸法精度、表［Ｍｊ　り１度の高い鋳型が完成す
る。

なお、本発明は寸法精度、表面精度が高いので特に特殊
型状の中子に最適であるが、中子以外の他のｐＪ型にも
適用できる。

以下、本発明の実／ｌｉ′ｌＩ例について説明する。

実施例１ ガスタ→ビン用パケットを製作した実施例について説明
する。

耐火物粒子にジルコン、フジソー（４５μ）１１（りに
、コロイダルアルミナ２５０ｇｒを療加して混練機（プ
ロペラミキザー、回転数５０　Ｏｒｌ龍）によシ十分に
混練して流動状態のスラリーを得だ。

このスラリーを中子取シ模型（石膏型）に流し込み充填
してスラリー中の水分を石葭中に吸収させスラリーを硬
化させた。次に５０１？Ｘ３時間、２００ｔＺ’Ｘ２時
間の乾燥処理をイテなったのち、１０００ｔｌ’Ｘ２時
間の焼成処理を行なった。冷却後、中子が完成する。

この中子を金型にセットし、肘用成形機によシ中子の周
囲にワックスを充填しガスタービン用パケット模型を倚
だ。この模型に押湯、湯道、堰などを取υ付は一体模型
とし、模型表面に伺看した油脂類はアセトン、アルコー
ル溶液で洗滌を取シ除いた。

鋳型は次のような公知の方法で作成した。すなわち、耐
火物粒子にジルコンフラワー、粘結月にコロイダルシリ
カを添加し／柱スラリー中に一体模型を浸漬し、模型表
面にスラリーを付着きせ、この付着したスラリーが乾か
ないうぢに、耐火物粒子（溶融石英１００〜１５０メツ
シユ）を均一に振シかけるサンディング作業を行ない、
恒篩室に放置して乾燥を行ない第１被覆層を杉成させた
。

次に同様な作業を繰り返し、第１０被覆層まで実施し１
ζ。なお、第２から第１Ｏまでのサンディング材には２
０〜５０メツシユの溶融石英のものを採用した。このよ
うにして出来た鋳型をオートクレーブ中でワックスを溶
出させ、さらに１　（ｌ　ＯＯｒで２時間加熱して焼成
処理を行ないＷｊ型を完成させた。

鋳込は次のよう、にして実施した。

真空溶解炉によ、！１ｌｌＮｉ基合金を溶解し、鋳型（
温度１ｏｏｏｃ）も真空雰囲気中にセットし、真空中で
注湯を行なった。冷却後、型バランを行乃−いサンドブ
ラスト２で鋳物表面の鋳型月を取９除いた。中子部分は
高圧ジェット水により取り除いた。

得られたガスタービン用バスケットの寸法精度は±０．
２５　ｍｍであり、エチルシリケートの加水分解溶液を
用いる従来の方法の寸法４’ｉＶ度（±０．５ｍ１ｎ）
に比べて高いことが判明した。また本実施例によって得
られたガスタービン用パケットの表面精度も高いもので
あった。

実施例２ ポンプ用インペラを製作した実施例について説明する。

ジルコン・フラワー（３２５メツシユ）１．２にりと溶
融石英（２７ｏメツシユ）　０．８　ｘ、、を混合して
、中子用耐火材料を作υ、この材料に対しコロイドアル
ミナの溶液を６４０ｇｒ添加し、さらに界面活性剤（ア
ニオン系）をコロイドアルミナに対して０．１％添加し
、ミキサーによシ十分に混練して流動状のスラリーを得
た。このスラリーを中子取υ模型（石膏型）に振動を加
えながら充填した。

そして、２４時間放置し硬化を進行させ、さらに７００
ｔｌ；’Ｘ５時間加熱しで硬化させ／こ。

外型は、次のような方法で作成した。

耐火物粒子にジルコンサン）”　（１００〜１５０メツ
シユ）とジルコン・フラワー（２７０メツ／ユ）とを重
量比で７：３の割合で混合し／こものを骨材としてＩＯ
Ｋり準備した。粘結材としてコロイダルアルミナとコロ
イダルシリカとを皿ｍ比で６；４の割合で混合したもの
を６００ｇｒ作成し、骨材に添加混合して鋳型月とし、
この材料で外型をつき固め成形した。この外型に前記中
子を組み込んだ７次いで、鋳型を焼成炉で８００Ｃに加
熱して鋳型の温度６００１：’の時に１３Ｃｒ鋳鋼の溶
湯を注湯した。鋳型が冷却後に鋳造品を取り出し、ショ
ツトブラストによシ砂落しを行ない、中子部分は６００
Ｃの溶融カセイソーダ中に１時間浸漬して除去した。鋳
造品を切断し内部品質を検仔した結果、欠陥もなく、ま
た得られたポンプインペラの出口部の寸法イ！１度は±
０．２５　ｍｍで、表面イ′百度（鋳肌）５〜８Ｓであ
シ、エチルシリケートの加水分解溶液を用いる従来の寸
法の寸法４”ｆｆ度（±０．５ｍｍ　）　、表面、清廉
（１５〜３５ｓ）に比べて高いものであった。

比較例 実施例１におけるコロイダルアルミナの代りにコロイダ
ルシリカ、寸たはコロイダルアルミナとコロイダルシリ
カの混合物を用いてスラリー状の鋳型月を調製し、実施
例１同様にして中子を製作した。しかしいずれの場合に
も中子にはクシノクが発生した。この結果から詳細な点
は明らかでないが、コロイダルシリカ、コロイダルジル
コンの場合チクソトロビイ現象がコロイダルアルミナの
場合のように生じないためと思われる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、耐火物粒子にコロイダルアルミナの溶液を添加混練
   して耐火物粒子を流動状態とした鋳型材を調製し、この
   鋳型材を吸水性の模型内に充填した後乾燥・焼成するこ
   とを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法。 ２、！４型が、中子であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の精密鋳造用鋳型の製造方法。 ３゜：錨型材中に界面活性剤を添加することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の梢督ｆｔ’Ｊ造用腕型の
   製造方法。 ４、模型が、石・１Ｎ１吸水性合成樹脂または多孔性金
   属板のいずれかであることを特徴とする特許求の範囲第
   １項記載の絹密朽造用７ＪＪ型の製造方法。 ５、鋳型側を、加圧および／又は振動しながら吸水性模
   型内に充填することを特徴とする’Ｙ！ｊ許請求の範囲
   第１項記載の梢ｖＵ！鋳造用刈型の製造方法。