JPS63194843A - インベストメント鋳造用鋳型の製作方法 - 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】 （技術分野） 本発明はインベストメント鋳造用鋳型の製作方法に係り
、特に得られる鋳造品の品質の安定化が効果的に図られ
得る、適当な通気性が付与されたインベストメント鋳造
用鋳型を、有利に得ることのできる製作方法に関するも
のである。

（従来技術とその問題点） 従来から、鋳造方法の一種として、イン−・ストメント
鋳造法が知られている。かかるインへストメント鋳造法
は、ロストワックス鋳造法とも称されるものであって、
所定形状をもって組み立てられたろう模型を、スラリー
状態にある耐火波ＩＷ剤中に浸漬せしめることにより、
その表面に耐火物層を被着させた後、該耐火物層を乾燥
せしめ、更に該ろう模型を溶出せしめた後、その耐火物
層を焼成せしめることにより得られた鋳型を用いること
を特徴とし、該鋳型内に形成された鋳造キャビティ内に
所定の金属溶湯を注湯せしめ、そして凝固の完了した後
、解枠、冷却および仕上げ加工等を施すことによって、
目的とする鋳造製品を得るものである。

そして、かかるインベストメント鋳造法にあっては、そ
の鋳型における鋳造キャビティの形状がろう模型の形状
に対応して設定され得ること、および鋳型内への中子の
配設が比較的容易であること等から、特に複雑な形状を
有する鋳造品や機械加工等の後加工が困難な鋳造品を得
る場合などに好適に用いられている。

ところが、このような従来のインベストメント鋳造用の
鋳型にあっては、その通気性が充分ではなく、そのため
特に鋳造キャビティの形状が複雑な場合には、鋳造キャ
ビティ内への金属溶湯の充填が困難となり、製品に対し
て引は巣や湯回り不良等の欠陥が生じ易く、得られる製
品の品質が安定しないといった問題点を有していたので
ある。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたものであって、その目的とするところは、得ら
れる鋳造品の品質の安定化が効果的に図られ得る、適当
な通気性が付与されたインへストメントロ３造用鋳型を
、有利に得ることのできる製作方法を提供することにあ
る。

そして、かかる目的を達成するために、本発明の特徴と
するところは、所定形状をもって組み立てられたろう模
型を、スラリー状態にある耐火被覆剤中に浸漬せしめる
ことにより、その表面に耐火物層を被着させた後、該耐
火物層を乾燥せしめ、更に該ろう模型を溶出せしめた後
、該耐火物層を焼成せしめることにより、その内部に所
定形状の鋳造キャビティを存するインベストメント鋳造
層ｊｈ型を製作するに際して、焼失性材料からなる可燃
性三次元網状構造体を、多数の細片形状をもって、前記
耐火被覆剤中に混入せしめるか、若しくはその骨格間の
間隙内に前記耐火被覆剤が入り込んで充填され得る三次
元的に連続した骨格形状をもって、前記ろう模型におけ
る少なくとも鋳造キャビティ形成部位の外表面に配置せ
しめることにより、前記ろう模型の表面に被着される耐
火物層中に埋設せしめ、そして該可燃性構造体を、前記
耐火物層の焼成時に焼失せしめることにより、かかる鋳
型内に微細な気孔を形成せしめるようにしたことにある
。

（発明の効果） かくの如き本発明手法に従えば、インベストメント鋳造
用鋳型に対して、ろう模型の表面に被着される耐火物層
中に埋設された可燃性三次元網状構造体の焼失によって
、該可燃性構造体の形状乃至は埋設状態に対応した微細
な気孔がその内部に形成され、それによってかかる鋳型
内の通気性が有利に向上され得るのであり、またかかる
鋳型の通気性は、可燃性構造体の形状乃至は埋設状態に
よって、適宜に且つ容易に調節、設定することができる
ところから、かかる鋳型に対して適当な通気性を付与せ
しめることが可能となるのである。

そして、特に本発明にあっては、上述の如く、鋳造用鋳
型に対して優れた通気性を付与せしめるに際して、特別
な加工乃至は工程の増加を伴うものではないところから
、作業性の悪化やコストの大幅な上昇が惹起されるよう
なことがなく、得られる製品の品質安定性の向上が極め
て有利に図られ得ることとなるのである。

（具体的構成・実施例） 以下、本発明を、更に具体的に明らかにするために、図
面を参照しつつ、詳細に説明することとする。

先ず、第１図及び第２図には、それぞれ、本発明手法に
従ってインベストメント鋳造用鋳型を製作する場合の一
工程図が示されている。

これらの図において、１０は、ろう模型であり、湯口形
成部位１２、湯道形成部位１４および複数の鋳造キャビ
ティ形成部位１６とをもって形成されている。なお、こ
のろう模型１０は、通常のインベストメント鋳造法にお
ける手法に従って成形され、組み立てられたものであっ
て、例えば、液状乃至はペースト状のろうや樹脂材料等
を、射出装置によって所定の金型のキャビティ内に注入
することによって、湯口形成部位１２と湯道形成部位１
４とに対して、鋳造キャビティ形成部位１６を別体にて
形成せしめ、そしてそれらを一体的に組み立てることに
よって形成されることとなる。

また、かかるろう模型１０のキャビティ形成部位１６に
は、必要に応じて、セラミックコアー等の中子が埋設さ
れるものである。

そして、このようなろう模型１０にあっては、良く知ら
れているように、スラリー状態にある耐火被覆剤中への
浸漬および乾燥の操作が、複数回繰り返して施されるこ
ととなり、それによってその外表面に所定厚さの耐火物
層１８が被着せしめられることとなるが、ここにおいて
、本発明手法にあっては、かかる耐火物層１８のろう模
型１０に対する被着に際して、該耐火物層１８中に、焼
失性材料からなる可燃性三次元網状構造体が埋設せしめ
られることとなるのである。

より具体的には、上記耐火被覆剤としては、エチルシリ
ケートやコロイダルシリカ等を主成分とする耐火性バイ
ンダーに対して、シリカやアルミナ、ムライト、ジルコ
ン等の耐火物微粉末を混合して得られる、公知のものが
用いられる。

一方、可燃性三次元網状構造体としては、熱分解温度の
低い材料にて、三次元的に連続した網目状の多孔骨格構
造をもって形成されたものであって、例えば、第３図に
示されている如く、エステル系ウレタン等の樹脂を発泡
させた後、その骨格の回りに残った膜状物質（発泡膜）
を圧縮空気等を用いて除去することにより得られた、そ
の骨格２６が三次元網状の多孔構造を有する合成樹脂発
泡体２０等が好適に用いられる。

また、このような可燃性三次元網状構造体としての合成
樹脂発泡体２０は、上記耐火物層１８中に対して、例え
ば、第１図に示されているように、該合成樹脂発泡体２
０を適当な大きさに裁断せしめてなる細片２２を、前記
ろう模型１０が浸漬せしめられる耐火被覆剤中に適当量
混入せしめることによって、かかる耐火物層１８中に分
散形態をもって埋設せしめられることとなる。

また、或いは、第２図に示されているように、該合成樹
脂発泡体２０を、適当な大きさに成形乃至は裁断せしめ
てなる多孔骨格ブロック２４を、前記ろう模型１０にお
ける、少なくともキャビティ形成部１６の外表面に対し
て、接着剤等を用いて固定的に配置せしめた状態下にお
いて、耐火被覆剤中に浸漬し、かかる多孔骨格ブロック
２４の骨格２６の間隙内に該耐火被覆剤を侵入させて、
充填せしめることにより、耐火物層１８中の所定位置に
ブロック形態をもって埋設せしめられることとなる。な
お、かかる多孔骨格ブロック２４のろう模型１０に対す
る固着に際して用いられる接着剤としては、熱分解温度
の低い焼失性のものを用いることが望ましい。

そして、このように合成樹脂発泡体２０が、所定形態を
もって内部に埋設されてなる耐火物層１８は、充分に乾
燥せしめられた後、熱衝撃法やオートクレーブ法或いは
熱湯法等の公知の手法に従って、脱ろう操作が施され、
それによって該耐火物層１・８にて被覆されたろう模型
１０が、溶出、除去せしめられることとなる。即ち、こ
の脱ろう操作によって、耐火物層１８内に、ろう模型１
０の湯口形成部位１２、湯道形成部位１４およびキャビ
ティ形成部位１６に対応した形状をもって、湯口、湯道
、および鋳造キャビティが、それぞれ、形成せしめられ
るのである。

さらに、その後、かかる脱ろうの施された耐火物層１８
は、その内部に付着するろう材や不完全燃焼のカーボン
を除去し、更に鋳型を強化すると共に成る程度の通気性
を与えるために、通常、８００〜１１００°Ｃの高温の
焼成炉にて３０〜６０分程度の程度操作が施されるので
あり、それによって内部に所定形状の鋳造キャビティを
備えた、目的とするインベストメント鋳造用鋳型が完成
されることとなるのである。

そして、本発明手法にあっては、このような焼成操作に
際して、耐火物層１８中に埋設された、前述の如き合成
樹脂発泡体２０が焼失せしめられるのであり、それによ
って得られる鋳型内に微細な気孔が形成されることとな
る。即ち、このような可燃性構造体として用いられる合
成樹脂発泡体２０を形成するウレタン樹脂の熱分解温度
は約４００°Ｃである一方、かかる焼成操作に際して施
される焼成温度は、前述の如（，８００〜１１０゜°Ｃ
であることかろ、そのようなウレタン樹脂は略完全に分
解焼失させられることとなるのである。

従って、第４図に示されているように、上述の如き手法
にて得られる鋳型２８にあっては、その内部において、
前記耐火物層１８内に埋設された合成樹脂発泡体２０の
骨格２６に対応した微細な気孔３０が、連続した若しく
は非連続な形態をもって形成せしめられることとなるの
であり、それ故かかる鋳型２８における通気性が掻めて
効果的に向上せしめられ得るのである。即ち、かがる気
孔３Ｑが、鋳型２８内において、その表面から鋳造キャ
ビティに至る連袂した形態をもって形成されている場合
には、該気孔３０を通じて、注湯時における鋳型２８の
鋳造キャビティ内からの排気が為され得るのであり、ま
た非連続な形態をもって形成された場合にあっても、そ
の気孔３０にょってかかる鋳型２８の通気性の向上が有
効に図られ得ることとなるのである。

そして、それ故鋳造キャビティの形状が複雑な場合にも
、該鋳造キャビティ内への金属溶湯の充填が容易となり
、製品における引は巣や湯回り不良等の欠陥が有効に防
止され得ることとなるのであり、得られる製品における
品質の安定性が効果的に向上され得るのである。

また、特に本発明手法にあっては、上述の説明から明ら
かなように、従来のインへストメントｔｈ造用鋳型の製
作方法に比して、特別な加工乃至は工程の増加を伴うも
のではないところから、作業性の悪化やコストの大幅な
上昇が惹起されるようなことがなく、得られる製品の品
質安定性の向上が極めて有利に図られ得るといった利点
をも有しているのである。

更にまた、本発明において用いられる合成樹脂発泡体２
０の如き可燃性三次元網状構造体における空隙率やセル
を構成する骨格の太さや長さ、更には細片形態をもって
混入せしめる際の混入率等は、採用される金属溶湯の種
類や鋳込手法、或いは鋳造条件等に応じて適宜選択、設
定されるものであって、限定されるものでないことは勿
論、本発明手法にあっては、そのような条件の選択、設
定によって、鋳型２８における通気性をより適当な値に
設定することができるといった効果をも有するものであ
ることが、理解されるべきである。

なお、本発明手法に従って得られた鋳型２８にあっては
、従来の鋳型に比して、特に適用される７容湯金属や注
湯手法等が制限されるものではなく、またその鋳造工程
としても、該鋳型２８内に形成された鋳造キャビティ内
への所定の金属溶湯の注湯操作を始め、その心円後にお
ける解枠、冷却および仕上げ加工等は、何れも通常の鋳
造工程に従うものであり、そのような鋳造工程をもって
、得られる鋳造品の品質の安定化が有効に実現され得る
のである。

以上、本発明手法に従うインへストラント鋳造用鋳型の
製作方法について、図面を参照しつつ、詳細に説明して
きたが、本発明は、これらの具体例および前記具体的な
構成の説明にのみ限定して解釈されるものではないこと
が、理解されるべきである。

例えば、例示の具体例では、可燃性三次元網状構造体の
好適な一例として、三次元網目構造の骨格組織を存する
ポリウレタン発泡体が挙げられているが、その材質や具
体的形状は限定されるものではない。

その他、−々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識
に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様に
おいて実施され得るものであり、またそのような実施態
様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも
本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまで
もないところである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ、本発明手法に従う鋳
型の製作方法の一工程を説明するための断面説明図であ
り、第３図は第１図乃至は第２図に示されている鋳型の
装作に際して好適に用いられる可燃性構造体の一例とし
ての合成樹脂発泡体を示す要部拡大断面説明図であり、
第４図は第２図に示されている如き手法にて得られた鋳
型の構造を示す要部拡大断面説明図である。 】Ｏ：ろう模型　　１６：キヤビテイ形成部位１８：耐
火物Ｎ　　２０：合成樹脂発泡体２２：細片　　　　２
４：多孔骨格ブロック２６：骨格　　　　２８：鋳型 ３０：気孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定形状をもって組み立てられたろう模型を、スラリー
   状態にある耐火被覆剤中に浸漬せしめることにより、そ
   の表面に耐火物層を被着させた後、該耐火物層を乾燥せ
   しめ、更に該ろう模型を溶出せしめた後、該耐火物層を
   焼成せしめることにより、その内部に所定形状の鋳造キ
   ャビティを有するインベストメント鋳造用鋳型を製作す
   るに際し焼失性材料からなる可燃性三次元網状構造体を
   、多数の細片形状をもって、前記耐火被覆剤中に混入せ
   しめるか、若しくはその骨格間の間隙内に前記耐火被覆
   剤が入り込んで充填され得る三次元的に連続した骨格形
   状をもって、前記ろう模型における少なくとも鋳造キャ
   ビティ形成部位の外表面に配置せしめることにより、前
   記ろう模型の表面に被着される耐火物層中に埋設せしめ
   、そして該可燃性三次元網状構造体を、前記耐火物層の
   焼成時に焼失せしめることにより、かかる鋳型内に微細
   な気孔を形成せしめるようにしたことを特徴とするイン
   ベストメント鋳造用鋳型の製作方法。