JPS62207530A - 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Φ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一形状、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）などとともに鋳枠内
に設置し、該模凰上および周囲（時には、内部）に鋳物
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−分解拳気化せしめ、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、溶湯熱により０１〜０ｍ　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
模型内に内蕨され、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シ、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シ、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になるが、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常である。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、炭素量増加の要因となシ、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
至らカいために、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
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、該通気口に真空ホースを設置後
、溶湯を注入すると同時に排気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、（０）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。

鋳物用模型１に同一材料よル作製した湯道３及び堰４を
接着剤などによル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
３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１０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上記通気口６に真空ホース
９を設置後、溶湯を、例えば１０００℃程度の温度で湯
口２から注入すると同時に、真空排気して鋳造がなされ
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、オリピン砂、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、通気口よシ多量の黒煙（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
しく表い。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、１１〜
［Ｌ０１ｆ／ｃＩＩＰ特に、αＯ４５〜０．Ｏ１５ｆ　
／　ａｌが好ましい。

更に、発泡体を構成する樹脂としては、低密レンープロ
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、）胃ヒ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ととも可能である。

（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１０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、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凰を用いて鋳造を行なうとガス圧に
ょシ、溶湯の吹かれ現象を生じ易くな〕、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
これを介して真空排気しているため、ガスは急速に大気
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／／ｉ、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シ抜型する一般の鋳造法におけ
るガス抜き口、押湯、揚シ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
液が濃化するポケット部とな〕易い部分に、ガス抜き口
である細孔１０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１０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、湯直よシ排出し、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−以下のものに適用す
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１
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かつ真空排気するようにしている為
、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
用な発明といえる。

（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Ｘ）のビーズ法型内発泡成形体（密度００
２２ｆ／６ｍ”）にて、第１図に示す如き２００Ｘ２０
０Ｘ２００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シ）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（ＡＦＳ６５）を充填、
振動造型機を用いて鋳型造型した。

該鋳型の通気口に真空ホースを設置後、鋳鉄溶湯（炭素
；工６％、珪素；１７％、マンガン；Ｑ、４％、ＭｆＯ
：α４５Ｘ）を１３９０℃で鋳込むと同時に真空排気し
た。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０
．０２５ｆ／ｃＩＩｐ）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　３ 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：Ｑ、１４％％、珪素；α３１９１；、マンガン
；０．６５％）を１．５５０℃で鋳込むと同時に、通気
口を真空排気した。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瓢穿孔し、その炭素量を
分析した。

その結果、炭素量は（Ｌｌ　６！Ｉであシ、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α０２６　ｆ
　／　５！ｌ”）を用いた以外は実施例１と同様に行々
つた。

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シ広範囲に
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０．０１８　ｆ　／　ａｍ’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ＣＬ２５％であシ、実施例３
の場合に比べて、１０９％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、（、）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 （α）　　ｌ−ａ 図 （Ｃ） ４　暮

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、該通気口に真空ホースを設置後
   、溶湯を注入すると同時に排気することを特徴とする鋳
   造法。