JPS6021809B2 - 水溶性鋳型の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は所謂フローテーション現象によって、硫酸マグ
ネシウムの結晶微粒子が集まった表層部を形成した水溶
性鋳型の製造方法に関する。

鋳物を製造する方法を大別すると、重力鋳造法とダィカ
スト等の圧力鋳造法に分けることができる。そして、重
力鋳造法によって、中空部を有する鋳物、或いは複雑な
外形形状をした鋳物を鋳造する場合には、珪砂等を基村
とした砂鋳型（中子を含む）を用いている。

即ち、型内に中子をセットした後、金属溶易を注入し、
この溶湯が凝固した後に中子等の鋳型を崩壊して取り除
き、所望形状の鋳物製品を得るようにしている。しかし
ながら、形状が複雑な鋳型（中子）を使用した場合には
鋳造後の鋳型の取り除きが面倒で、鋳物内部に珪砂など
が残ってしまう場合がある。

また、ダィカスト法などの圧力鋳造法によって中空状の
鋳物を得ようとする場合に、上記砂鋳型（中子）を用い
ると、先ず強度的に砂鋳型は溶湯圧力に耐えることがで
きず、更に溶湯の差し込みがあるため銭肌も悪くなるの
で使用することが出来ない。

このため、ダィカスト法などでは、金属性鋳型（中子）
やＮａ、Ｋなどを含んだアルカリ金属塩の鋳型（中子）
或いは鋳造後鋳型（中子）のみを溶出し得るようにした
低融点合金からなる鋳型（中子）を用いるようにしてい
る。

しかしながら、金属性鋳型は引き抜き或いは取り外し可
能な形状でなければならず、複雑形状の鋳物を製造する
ことができる「 またアルカリ金属塩の鋳型は強度的に
複雑な形状のものに適さず、更に、低融点合金の鋳型は
加熱溶出時に鋳造金属と反応して化合物を作り、鏡肌を
損なう等の欠点があり実用的でないという問題点がある
。

本発明者等は上記従来の問題点が有効に解決するために
本発明を成したものであり、その目的とする処は、成形
が容易で、鋳造後に注水することにより容易に崩壊して
除去され、しかも溶傷金属の鋳造時の熱衝撃・熱応力に
も充分耐え得る水溶性鋳型の製造方法を提供するにある
。

斯る目的を達成すべ〈本発明は、石こう、硫酸マグネシ
ウムの水和物、粒状或いは粉状の耐火物及び水とによっ
てスラリーを作る工程と、このスラリー中の石こうを凝
固せしめることで所定の形状に成形する工程と、この成
形物を１２０℃以下の温度で乾燥せしめる一次乾燥工程
と、一次乾燥が済んだ成形物を２００℃以上の温度で乾
燥せしめるこ次乾燥工程とからなることをその要旨とし
ている。

以下に本発明に係る水溶性鋳型の製造方法の一例を工程
順に詳述する。

先ず石こう（ＣａＳ０４・１／２日２０）に硫酸マグネ
シウム水和物例えば７水塩（ＭｇＳ０４・７仏○）を好
ましくは石こう量以上、例えば重量比で３：７以上の割
合となるような配合で混合する。

ここで無水硫酸マグネシウムとせず水和物を添加するよ
うにしたのは、熱水硫酸マグネシウムとすると、後にス
ラリ−を凝固せしめる際に、無水硫酸マグネシウムが石
こうよりも先に凝固し、フローブ−ション現象、つまり
混合物中の硫酸マグネシウムの結晶微粒子が鋳型内の水
分の移動に伴なつて鋳型の最外表面に集まる現象が生じ
なくなり、後に硫酸マグネシウムの結晶微粒子を多く含
む繊密な表層部が形成されなくなるからである。更に硫
酸マグネシウム水和物の添加量を石こう以上としたのは
硫酸マグネシウムの添加量が少ないと前記したフローテ
ーションが顕著とならず又熱間強度が低下する為である
。また石こうに添加する硫酸マグネシウム水和物の水分
子数は上記に限らず、１、２、４、５、６、１２等の水
分子が結合した水和物を使用することができる。

次いで、上記石こうと硫酸マグネシウム水和物との混合
物に、粉末状耐火物と水を加え、更に珪砂などの粒状耐
火物を混合してスラリーを生成する。

そして、このスラリーを出釆るだけ気泡が生じない状態
、例えば減圧下で型に注入し、５分〜１０分静道するこ
とで石こうを凝固せしめた後、型より取り出す。

次に型から取り出した成形物を、１２０００以下の乾燥
炉にて２〜３時間一次乾燥を行なう。

ここで一次乾燥温度を１２０午○以下としたのは、１２
０ｑｏ以上で乾燥を行なうと石こうの水和物（ＣａＳ０
４・２ＬＯ）及び硫酸マグネシウム水和物の脱水反応が
急激に発生し、フローテーションによって生じた鋳型最
外表面の繊密な層の通気が悪くなって、鋳型が部分的に
破裂状態となり、鋳型としての機能を成さなくなるから
である。そして一次乾燥が済んだ成形物（鋳型となるも
の）を更に２００ｑｏ以上の温度で二次乾燥せしめる。

二次乾燥の温度を２００℃以上としたのは、この温度以
下で二次乾燥を行なうと、石こうの水和物の脱水反応、
即ちＣａＳ０４・１／汎２０一ＣａＳ０４十１／２Ｌ０
、の反応が生じない為、鋳造後に残留結晶水が製品に悪
影響を及ぼすおそれがあるからである。以上の如くして
得られた鋳型の抗折力を他の方法によって得たものと比
較した結果を第１図に示す。

第１図からも明らかな如く、従釆の中子等に比べ抗折力
を優れ鏡込圧力による変形、熱衝撃、熱応力による割れ
等の発生がないことが分る。そして、実際に上記鋳型を
中心としてダィカスト鋳造を行なった結果、鋳造時に鋳
型の変形、割れはなく、中子表面への溶湯の差し込みも
なく、更に噴射水の洗浄で容易に崩壊溶出した。以下に
更なる具体的実施例を述べる。

実施例 １ 石こう（ＣａＳ０４・１／２４０）７ｗｔ％に硫酸マグ
ネシウム水和物（Ｍ簿０４・７４０）１仇れ％を混ぜ、
これに粉末状耐火物としてのムライトフラワ‐１紬ｔ％
、水を１細ｔ％入れ、更に粒状耐火物としての蓬砂（６
号相当）５靴ｔ％を入れ、減圧室内で混合してスラリー
とし、このスラリーを型内に流し込み、約５分経過した
後、凝固の終了した中子を取り出し直ちに８０００の乾
燥炉で３時間一次乾燥し、その後２５０ｑｏの乾燥炉で
１時間程二次乾燥し中子を得た。

斯る中子の構成は第２図に示す如く３層よりなっており
、下表からも明らかな如く、中子１の最外側を形成する
表層２にはＭｇ、Ｓ０４が多く含まれており、組織的に
は硫酸マグネシウムの結晶微粒子を多く含んだ極めて繊
密なものとなっている。

そして中間層３は表層２よりもＭｇ、Ｓ０４の含有量が
若干少なくなっており、組織的には若干粗くなっている
。また最も内側の中心層４には極めて硫酸マグネシウム
の結晶微粒子が少なく、粗い組織となっている。〔表〕 そして、上記中子を単気筒のシリンダポートとして、射
出圧力６００ｋ９／地、落陽温度７００℃のＮ合金をダ
ィカスト鋳造したところ、差し込みの全くない良好な綾
肌の製品が得られた。

そして、鋳造後の中子の排除には、２０ｋｇ／地の圧力
で６０ｏｏの温水を噴出せしめたところ容易に中子は崩
壊港出した。

実施例 ２ 石こう（ＣａＳ０４・１／班２０）５．４ｗｔ％、硫酸
マグネシウム（Ｍｇの４・７日２０）８Ｗｔ％、ムラィ
トフラヮ‐２１．６ｗｔ％、珪砂５帆【％、水１５ｗｔ
％を前記実施例１と同様の製造条件で自動車用トルクコ
ンバータのポンプ鋳造用中子を形成した。

この中子を型にセットし、射出圧力１８０ｋ９／地、溶
湯温度６８０００でＡＩ合金（ＡＤＣ１２相当）を鋳造
したところ、溶湯の差し込みが全くなく、且つ外観も良
好な銭肌をもち、内部の健全な鋳物が得られた。

尚、以上は本発明の実施の一例に過ぎず、添加する粉末
状耐火物や粒状耐火物はムラィトフラワー、珪砂に限ら
ず、ジルコンフラワー、シリカフラワー、ジルコンサン
ド、アルミサンド等の金属酸化物、及び金属粒子を用い
ても同様の結果を得ることができる。

また、本発明方法によって得られた中子等の鋳型は、圧
力鋳造用に限らず、重力鋳造用としても好適するもので
ある。以上の説明で明らかな如く本発明によれば、石こ
う、耐火物等とともに硫酸マグネシウムの水和物からな
る鋳型形状に成形された成形物を、１２０℃以下の一次
乾燥と２００午０以上の二次乾燥によって２段階に乾燥
せしめることで、鋳型となる成形物を、表層部にフロー
テーションによって硫酸マグネシウムの微細な結晶を集
めるようにして、繊密な表層部とし、内部を比較的粗い
組織からなるようにしたので、従来の如く中子表面にコ
ーティングを施すことなく、寸法精度に優れ、綾肌の良
好な製品を得ることができる。

また、鋳型自体も強度的に優れ、鋳造時の圧力等に充分
耐え得るとともに溶湯の差し込みもないので、ダィカス
ト法等の圧力鋳造に用いて効果的であり、更に鋳造後に
おいては、水に浸澄するだけで溶解するので、中子等の
取り除き作業が極めて簡単であり、複雑な形状の鋳物を
内部に中子砂を残すことなく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施の一例を示すものであり、第１図は
乾燥温度と鋳型の抗折力との関係を示した線図、第２図
は中子の内部構造を示す断面図である。 尚、図面中１は中子、２は表層、３は中間層、４は中心
層である。 第２図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 石こう、硫酸マグネシウムの水和物及び耐火物を含
   む混合物に水を加えてスラリーとし、このスラリーを型
   に入れて石こうを凝固せしめることで鋳型形状に成形し
   、次いでこの成形物を１２０℃以下の温度で一次乾燥し
   た後、更に２００℃以上の温度で二次乾燥するようにし
   たことを特徴とする水溶性鋳型の製造方法。