JPS62179849A - 鋳造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋳造法の改良に関し、特に模型を鋳物砂中に
埋設し、製作した鋳型内に鋳込まれる鋳物溶湯の溶湯熱
によって上記模型が分解拳気化し、かくして形成された
空洞内に溶湯が順次充満して鋳物を製作する消失模型鋳
造法に関するものである。

（従来の技術） 消失模型鋳造法としては、発泡ポリスチレンを使用する
フルモールド鋳造法が一般に良く知られている。

この鋳造法は、所望する鋳物製品と同−形状一寸法に一
体加工・成形（時には鋳物砂または金属による中子を一
部利用することもある）された発泡ポリスチレンによる
模型を、湯口系（湯口、湯道、堰などンとともに鋳枠内
に設置し、該模型上および周囲（時には、内部）Ｋ鋳物
砂を充填・固化させ鋳型を形成し、しかる後鋳物溶湯を
鋳込み、前記模型を溶融・分解働気化せしめ、そこに形
成された空洞内に溶湯を充満し、冷却抜取シ出して模型
と同一形状、寸法の鋳物製品を得る鋳造法である。

しかし、この鋳造法も、使用する発泡体の基材樹脂であ
るポリスチレンの化学特性に起因する諸問題のため、そ
の使用は漸減しつつある。

すなわち、ボリスチレン は、溶湯熱によＪ）　Ｃｔ〜Ｃｍの炭化水素に分解し、
一部はガス化するが、ベンゼン環を含む分解生成物はそ
の結合エネルギーが大きいために、溶湯熱によって完全
に分解、気化することなく、芳香族多環縮合構造化し、
多量のスス（黒煙）を発生する。

前記した鋳造法においては、発泡ポリスチレンからなる
模型内に内蔵され、大気と直接に接触する部分がないた
め、発生するガスは、鋳型を構成する鋳物砂の間隙を通
って大気中に放出されることになシ、鋳物製品にガス欠
陥を発生するという問題がある。この対策として、鋳型
通気度を上げることや鋳物砂の粒度を大きくすることに
よって鋳型の通気度を向上させることも可能であるが、
ガス通路になるとともに鋳込まれた溶湯の湯道も促進さ
れ、焼着現象が起るために自ずと限界があり、末だ有効
な解決方法を得ていないのが現状である。

一方、分解、気化できないベンゼン環を含む分解生成物
は、鋳型外に放出されず、未気化残渣として鋳物の表面
（特に、上部）に残留し、鋳肌面を損うことになる。こ
の問題は鋳鉄系鋳物製品にて特に顕著であり、工作機ベ
ッドや金型用素材の如く一面のみを利用する場合には鋳
造方案上、必要面を下面にして鋳込むことＫなるが、一
般の産業機械鋳物の場合には鋳物の商品価値の点から爾
後機械加工などで除去しているのが通弊である。また、
鋳鋼系鋳物製品では、かかる未気化残渣の溶湯内への巻
込みによシ炭素景増加の要因となシ、特に炭素量の低い
ステンレス鋳物の場合に問題とされている。

以上のように、発泡ポリスチレンを使用するフルモール
ド鋳造法では、発生するガスによるガス欠陥の問題及び
スス発生による鋳物製品鋳肌面の損傷、鋳物製品の品質
の低下等の問題が生ずるという欠点があシ、これらの問
題解決について種々提案されているが、末だ完全解決に
至らないために、フルモールド法の利用拡大が大きく阻
害され、逆に漸減させる結果となっている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上述の欠点のないフルモールド法を提供しよう
とするものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明は、 鋳物用模型を使用して鋳造を行なう消失模型鋳造法にお
いて、ポリオレフィン系樹脂発泡体からなる鋳物用模型
を、無粘結砂あるいは粘結砂中に、該鋳造用模型が大気
と連接するように鋳型上方に通気口を、同通気口に連通
ずる細孔を、更に湯道にも大気に連接するように通気口
を設けるように、埋設し、しかる後溶湯を注入すること
を特徴とする鋳造法である。

以下、本発明の一実施態様を第１図に基づいて説明する
。（ａ）は鋳型の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視
断面図、（Ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。

鋳物用模型１に同一材料よシ作製した湯道３及び堰４を
接着剤などにより接着して一体物とし、鋳枠８内底部に
無粘結砂（あるいは粘結剤と硬化剤を添加した粘結砂）
５をしきつめ、その上に前記一体物を設置し、その湯道
５部位に土管製の湯口２、吹かれを軽減するための通気
ロア、及び模型１上方にガス通気口６を設置する。また
、ガス通気口６直下の模型１部分には、注湯後のガス放
出を速めるために細孔９を設ける。

その後、振動造型機（図示省略）上に鋳枠８を設置後、
無粘結砂（あるいは粘結砂と硬化剤を添加した粘結砂）
５を投入しながら造型を完了する。

このようにしてできた鋳型に、溶湯を、例えば１４００
℃程度の温度で湯口２から注入することにより鋳造がな
される。

本発明における無粘結砂５としては、一般には珪砂が用
いられ、更に、ジルコン砂、オリビン砂、クロマイト砂
などの特殊砂も利用される。

また、粘結砂の骨材は、上記と同種のものを用いるが、
粘結剤と硬化剤を添加したフラン砂、コールドボックス
砂などの有機系鋳物砂、あるいは、水硝子砂、セメント
砂などの無機系鋳物砂などが利用される。

また、本発明における鋳物用模型１はポリオレフィン系
樹脂発泡体からなる。ポリオレフィン系樹脂発泡体以外
の発泡体、例えばポリスチレン発泡体を使用した場合に
は、通気口より多量の黒煙（スス）を噴出し作業環境の
汚染となるのみならず、鋳造後に得られる鋳物の天面に
おいて未気化残渣に起因する鋳造欠陥を生ずるため好ま
しくない。ポリオレフィン系樹脂発泡体を使用した場合
にのみ作業環境の汚染及び鋳造欠陥の問題を同時に解決
することができる。

本発明におけるポリオレフィン系樹脂発泡体としては、
押出発泡体、型内発泡成型体いずれも使用可能であるが
、加工上型内発泡成型体が好ましい。また、該発泡体の
密度は、機械的強度及びガス発生量との関係上、［Ｌ１
〜α０１ｆ／）特に、α０４＜５〜αｏ１ｓｒ／−が好
ましい。

、更に、発泡体を構成する樹脂としては、低密度ポリエ
チレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレ
ン、高密度ポリエチレン、エチレン−プロピレンランダ
ム共重合体、エチレン−プロピレン−ブロック共重合体
、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体、プロピレ
ン単独重合体、及びこれらの混合物が挙げられる。

また、本発明の所期の目的を損わない範囲内で、ポリオ
レフィン以外の樹脂を混合することも可能である。

（作用） 本発明においては、鋳物用模型が大気と連接するように
鋳型上方及び湯道に通気口６，７を設け、かつ鋳型上方
の通気口６と連通する細孔９を設けるものである。鋳物
用模型を無粘結砂あるいは粘結砂中に埋設する為に該鋳
物用模型にある程度の圧縮硬さが必要とされる。圧縮硬
さを向上させる為には密度の高い発泡体を使用すれば良
いが、分解ガス量の増加を招く。特に１ポリオレフィン
系樹脂発泡体は分解ガスの発生量が多く、通気口を設け
ていない従来の鋳型を用いて鋳造を行なうとガス圧によ
り、溶湯の吹かれ現象を生じ易くなり、作業上極めて危
険となる。しかるに、本発明によれば、通気口を設けて
いるため、ガスは大気中へ放出され、溶湯の吹かれ現象
を防止することができる。

本発明における鋳型上方の通気口６は、鋳物用模型の分
解ガスの放出口であると共に、鋳鋼溶湯においては押湯
、揚シとしての機能も有し、その位置、大きさ、個数は
鋳物用模型を鋳型内より抜型する一般の鋳造法における
ガス抜き口、押湯、揚りと同様な考え方に準拠するもの
である。

それに加えて本発明においては、特にガス及び未気化残
渣が濃化するポケット部となシ易い部分に、ガス抜き口
である細孔９が上記通気口６に連通して設けられている
。すなわち、該細孔９は、鋳込中に発生する消失模型の
気化ガスを速やかに鋳型外に排出して、同気化ガスの圧
力による湯口から溶湯の噴出を防止する。

更に湯道に設置した通気ロアは、鋳込み開始直後に発生
する気化ガス圧を湯口、製置より排出し、同ガス圧によ
る湯口からの溶湯の噴出（吹き返し）を防止する。

なお、本発明は、鋳物重量１００ゆ以下のものく適用す
ると効果的である。

（発明の効果） 以上述べた如く、本発明は、鋳物用模型としてポリオレ
フィン系樹脂発泡体を用いているので、従来のポリスチ
レン発泡体を使用した場合に見られる未気化残渣に起因
する鋳造欠陥の問題を解決することができると同時に、
鋳型上部及び湯道に通気口を、また鋳型上部の通気口に
連通ずる細孔を設けている為、ポリオレフィン系樹脂発
泡体を用いた場合に見られる溶湯の著しい吹かれ現象を
防止することができ、従来の鋳造法の欠点を悉く克服し
たものであシ産業上極めて有用々発明といえる。　□ （実施例） 以下、本発明を実施に基づき説明する。

実施例１ エチレン−プロピレンランダム共重合体（エチレン含有
量２．８重量％）のビーズ法型内発泡成形体（密度０．
０２２　ｆ　／ｅＪ　）にて、第１図に示す如き２００
Ｘ２００Ｘ２００の鋳物用模型を製作し、同一材質にて
作成した湯道、堰を酢酸ビニール樹脂系接着剤にて接着
した後、その表面に通気性の良い黒鉛系塗型材を全面塗
布し、湯口、模型天面中央部（該直下の模型には細孔あ
り）並びに湯道部に上置した外径５０φの土管とともに
鋳枠内に設置し、その周囲に無粘結砂（ＡＦＳ６３）を
充填、振動造型機を用いて鋳型造型した。

該鋳型に鋳鉄溶湯（炭素；五６％、珪素；２．７％、マ
ンガン：α４％、Ｍｆｏ　：　（Ｌ　４　ｓ　ｘ　）を
１３９０℃で鋳込んだ。その際、無色のガスを放出した
が、ススの発生はなかった。また、吹かれ現象も見られ
なかった。得られた鋳物天面上には、鋳造欠陥は全く認
められなかった。

実施例２ 高密度ポリエチレンのビーズ法型内発泡成形体（密度α
Ｏ２５ｆ　７ｃｍ”　）を使用し、実施例１の鋳込時に
同一溶湯を鋳込んだ。その鋳込状況並びに鋳鉄鋳物の外
観状況は、実施例１の場合と同様に、工場環境上の問題
もなく、また、鋳造欠陥のない健全鋳物が得られた。

実施例５ 実施例１と同様な鋳型（但し、模型表面には、通気性の
良いジルコン系塗型材を塗布した）を作成し、普通鋳鋼
（炭素；α１６％、珪素；α３１Ｘ、マンガン；α６５
％）を１．５５０℃で鋳込んだ。加炭状況を調べるため
、鋳物天面側コーナ部において天面側よシ５鯖穿孔し、
その炭素量を分析した。

その結果、炭素量は０．１６％であ）、加炭現象はほと
んど認められなかった。

比較例１ 鋳物用模型として発泡ポリスチレン（密度１０２６Ｆ／
ｅ１１１ｓ）を用いた以外は実施例１と同様に行なった
。

その結果、通気口よシ多量の黒煙（スス）を噴出すると
ともに、鋳物天面においてその周辺部でかなり広範囲に
未気化残渣に起因する鋳造欠陥（波状あれ）が認められ
た。

比較例２ 通気口を設けない以外は、実施例１と同様に行なった。

その結果、鋳込途中で溶湯の吹かれ現象を生じた為、鋳
込作業を中断した。

比較例３ 鋳物用模型として密度ｃＬｏ１ａｒ／−の発泡ポリスチ
レンを使用した以外は実施例３と同様に行なった。

その結果、炭素の分析値はα２５χであシ、実施例３の
場合に比べて、α０９％の炭素量の増加が認められた。

（図面の簡単な説明 第１図は、本発明の詳細な説明する為の図で、（ａ）が
平面図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、（Ｃ）が
（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。

復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　− 復代理人　　安　西　篤　夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋳物用模型を使用して鋳造を行なう消失模型鋳造法にお
   いて、ポリオレフィン系樹脂発泡体からなる鋳物用模型
   を、無粘結砂あるいは粘結砂中に、該鋳造用模型が大気
   と連接するように鋳型上方に通気口を、同通気口に連通
   する細孔を、更に湯道にも大気に連接するように通気口
   を設けるように埋設し、しかる後溶湯を注入することを
   特徴とする鋳造法。