JPS63168251A - フルモ−ルド鋳造法 - 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、フルモールド鋳造法に関し、詳しくは薄肉の
鋳物製造に効果的なフルモールド鋳造法に関する。

（従来の技術） フルモールド鋳造法は、充填鋳造法ともいわれ、発泡ポ
リスチレン等で製作した消失性模型を鋳物砂等の耐熱性
粒状物中に埋設し、これに直接注湯することにより模型
が燃焼し、燃焼した部分に鋳込み、鋳物を製造する方法
である（鋳鍛造と熱処理、′８３・１２号、第１７頁な
いし第２１頁参照）。

このフルモールド鋳造法は、模型が安価なこと、模型を
鋳物砂等に埋設するだけで注湯ができるので生産性の高
い仁と、見切り面がない几め仕上げが容易なこと、さら
に中子の必要がないので偏肉の発生がないこと等の多く
の利点を有するため近年多用されている。

本発明者らは特開昭５９−１９１５４２号公報に、この
方法において鋳物の肉厚部分のひけ巣の発生を防止する
ために、消失模型の肉厚部分に固体冷却媒体を装着して
注湯する方法を開示した。

ま几、このフルモールド鋳造法と類似した方法で、近年
注目されているものにレプリカストセラミックシェル法
があるが、これは発泡ポリスチレン製の模型表面にスラ
リーを被覆後約１０００℃に加熱し、発泡ポリスチレン
を燃焼除去後空洞になったセラミックシェルを鋳物砂中
に埋設し、前記空洞部に溶湯を注、ゲ、固化後ショツト
ブラスト等の装置でセラミックシェルヲ除去して鋳物を
製造する方法である（　Ｊ　ＡＣＴＮＥＷＳ、１９Ｂ４
．１０．２０発行、第１３頁なイシ第１６号参照）。

（発明が解決しようとする問題点） 前記したように従来のフルモールド鋳造法は、発泡ポリ
スチレン模型を溶湯で燃焼させ、その燃焼した部分に注
湯していくため、模型が燃焼するために必要な熱量が溶
湯から奪われ、溶湯の温度が低下し、その結果鋳造品に
湯回り不良や湯境等が発生しやすい。Ｉ！７’ｈこれを
防ぐために溶湯の温度を高くすると溶湯の水素溶解度が
高まり、鋳造品内部にピンホールやブローホール等の欠
陥が多発するため、強度が要求される特に薄肉部品への
適用は難しいという問題があった。

またレプリカストセラミックシェル法は、上記のフルモ
ールド鋳造法の問題点を解決するための良好な手段であ
る一方で、 １）発泡ポリスチレン模型表面に無機バインダー配合の
耐火スラリーを数層被覆するため、被覆材の重量に耐え
得る様に、発泡ポリスチレン模型の比重をフルモールド
鋳造法に使用する模型のものよシ高くする必要があり、
発泡ポリスチレンの原料を多く必要とし、 ＋＋）　　耐火スラリーで被覆後、発泡ポリスチレン模
型を事前に燃焼する必要がるるため、その工程と設備が
必要であり、また 出）注湯、固化後セラミックシェルを除去する工程を必
要とする、 等の問題がある。

本発明はこの様な問題点を解決するためのものであり、
その目的とするところはスラリー等で被覆することなく
消失模型をそのまま使用するフルモールド鋳造法に２い
て、従来困難だった薄肉の鋳物も健全に製造できるフル
モールド鋳造法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明のフルモールド鋳造法は、加熱手段及び冷却手段
を備えた鋳枠内の耐熱性粒状物に消失性模型を埋設し、
注湯前に加熱手段により消失性模型の少なくとも一部を
融解させ、次いで注湯し、そして溶湯が凝固する過程に
おいて冷却手段により溶湯の少なくとも一部を冷却する
ことを特徴とする。

本発明のフルモールド鋳造法において、加熱手段及び冷
却手段は、鋳枠内に配設されるが、このとき埋設される
消失性模型の周囲に各々の手段を多数個配設することが
好ましい。

この加熱手段は、後に説明する消失性模型を耐熱性粒状
物を介して融解させることができるものであれば特に限
定されないが、例えばニクロム線等の金属発熱体、炭化
珪素発熱体等である。

また冷却手段は、圧縮空気または冷媒ガス等をノズルよ
シ吹きつけることのできる装置等である。

さらに耐熱性粒状物は、通常フルモールド鋳造に使用す
る鋳物砂等であり、乾燥珪砂が好ましい。

また消失性模型は、加熱によう容易に融解する発泡ポリ
スチレン等により所望の形状に製造され次ものである。

本発明のフルモールド鋳造法は、上で説明した様に鋳枠
内に埋設され九消失性模型の少なくとも一部を予め加熱
手段により融解させた後に注湯し、との溶湯の凝固過程
において冷却手段により溶湯の少なくとも一部を冷却さ
せ凝固を促進させる方法であるが、消失模型の融解は、
発泡ポリスチレン模型を用いた場合、約４００℃に加熱
することにより行なわれる。また、冷却は溶湯が合金の
場合には、それが共晶温度に達したときに始めるのが好
ましい。

（作　用） 本発明のフルモールド鋳造法は、消失性模型を鋳枠内に
備えた加熱手段により融解させた後に注湯する方法であ
り、溶湯が直接消失性模型を燃焼させるものではないた
めに溶湯の温度が低下することがない。

また注湯後の溶湯が凝固する過程において冷却手段によ
り冷却するために、溶湯の凝固が促進され、鋳物の強度
向上が図られる。

（実施例） 次に本発明８実施例に基づいてさらに詳細に説明するが
、本発明はこれに限定されない。

第１図は本発明の一実施例に使用する装置の断面図であ
る。図中、１は鋳枠、２は耐熱性粒状物、３は消失性模
型、４はヒーターそして５はエアーノズルを表わす。鋳
枠１の底部にはエアーの透過性の高いフィルター７が備
えである。

ｔ７ｔヒーター４とエアーノズル５は固定台６に交互に
配列されておシ、この固定台６は消失性模型５の製品部
３２の周囲に多数個配設され、その固定台６の各々はフ
ィルター７に固定されている。

次にこの装置を用いて実際に鋳造する方法について説明
する。

最初に鋳枠１内に耐熱性粒状物２、例えば珪砂を充填し
た後、エアー導入口８から圧縮空気を流すことによりフ
ィルター７上方からエアーが微細気泡となシ分散上昇し
、耐熱性粒状物２を浮遊状態とする。この状態で製品部
３２と方案部５１が一体となった消失性模型（ここでは
発泡ポリスチレン模型）３を耐熱性粒状物２中に、その
製品部５２が固定台６０間に位置する様に埋設する。次
に耐熱性粒状物２で形成された鋳型強度の増加のために
、バイブレータ（図示せず）で鋳枠１を振動させる。

次に予め準備しておいたアルミ溶湯（ＪＩＳアルミ合金
ＡＣ４Ｃ）を注ぐ直前にヒーター４を急速に加熱し、消
失性模型３の製品部３２を融解させる。次に消失性模型
３の部分に注湯し、そして溶湯の凝固が開始し二元共晶
温度（上記の溶湯の場合は５６０（ｔ）に達し次ら、エ
アーノズル５から圧縮空気（または冷媒ガス）を噴出さ
せる。完全に凝固し友後に、エアー導入口８より再び圧
縮空気を導入し、耐熱性粒状物２を浮遊状態とし、完成
した鋳物す取シ出す。

次にこの様にして製造した鋳物と、従来法により同様の
溶湯を用いて製造した鋳物の比較を行なった。

まず本実施例の場合は、消失性模型３を消失させるため
に必要な熱量が溶湯から奪われることがないので溶湯温
度が７２０℃であるが、従来の方法では８００℃とする
必要かめる。

次に鋳物の一部を切削してガス欠陥の発生の様子を比較
したが、本実施例のものは従来法のものに比べ、ガス欠
陥は歴然と少なかった。これは本実施例での溶湯温度が
低いため溶湯中への水素溶解度が低いためと考えられる
。第２図は溶湯温度と水素溶解度の関係を示すグラフで
あるが、これによると本実施例の溶湯温度での水素溶解
度（図中、Ａ点）が０．９ｃｃ／１０１であるのに対し
、従来法（Ｂ点）のそれは１．７　ｃｃ／１００ｆと約
２倍であることがわかる。

さらに鋳物の強度の比較を行なった。結果を第１表に示
す。

第１式　強度の比較 これによると、各強度特性が、本実施例の鋳物では向上
していることがわかる。

（発明の効果） 本発明のフルモールド鋳造法では、加熱手段により消失
性模型を注湯前に融解させる念めに、従来問題となって
いた溶湯の温度低下による湯回り不良や湯境い等の鋳造
欠陥を薄肉部品に２いても防ぐことができる。また、溶
湯温度を従来の様に高くする必要がないため、省エネル
ギー化になり、溶湯への水素溶解度が低く鋳物のガス欠
陥を防ぐこともできる。

さらに本発明の方法では、溶湯の凝固時冷却手段により
冷却を行なうため、凝固が促進され鋳物の強度の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に使用する装置の断面図、 第２図は、溶湯温度と水素溶解度との関係を示すグラフ
を表わす。 図中、 １・・・鋳枠　　　　　　２・・・耐熱性粒状物５・・
・消失性模型　　　４・・・ヒーター５・・エアーノズ
ル 特許　出　願人　　トヨタ自動車株式会社第１図 １鋳粋 ２・−耐熱性ｍ状物 ３　消失性模型 第２図 署湯温屋（”Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱手段及び冷却手段を備えた鋳枠内の耐熱性粒状物に
   消失性模型を埋設し、注湯前に加熱手段により消失性模
   型の少なくとも一部を融解させ、次いで注湯し、そして
   溶湯が凝固する過程において冷却手段により溶湯の少な
   くとも一部を冷却することを特徴とするフルモールド鋳
   造法。