TW418127B - A lost foam pattern casting method and fiber reinforced coating mold - Google Patents

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A7 ___B7____ 五、發明説明（彳） 【產業上之利用領域】 本發明係關於在進行熔融金屬的鑄造時之塗覆在砂型 鑄模內壁、金屬鑄模內壁或者消失式型模的塗覆模，以及 可減輕鑄造物吸收來自消失式型模於燃燒時所產生的碳成 分之型模消失式鑄造法，特別是關於藉由讓消失式型模的 有效地燃燒而能夠減輕鑄造物吸收碳成分的鑄造方法。 【發明所欲解決之課題】 一般而言，若將熔融金屬注入到鑄模也就是砂模的話 ，熔融金屬將會進入砂模的骨材間，引發物理性結合以及 化學性結合。又，如果是金屬鑄模的話，則是因熔融金屬 與金屬鑄模融合附著，而變成無法從鑄模將鑄造物分離出 來’如果強制地予以分離的話，將有損及鑄造物的商品價 値之虞。爲了防止這種現象，通常會在砂模的內壁、或者 金屬鑄模的內面將由：細微的耐火物骨材'具有粘結劑作 用的添加材以及溶媒所組成的塗覆模塗覆成層狀，以防止 鑄模與鑄造物互相結合或融合附著。 塗覆模的層，在鑄造開始時係受到熔融金屬的輻射熱 所加熱，層的表面受到急劇加熱，因其溫度差而產生應力 ，又因爲該應力導致塗覆模的層發生龜裂。因此，塗覆模 的層與砂模壁或金屬鑄模壁之間的結合變弱，塗覆模的層 會從鑄模壁剝離脫落。 其結果，就無法發揮其作爲塗覆模的功能，一般而言 ，容易在鑄造物表面發生所謂“砂粒燒焦附著”之類的鑄 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4规格（210X297公釐） -4 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 18 1 A7 B7 五、發明説明（ 2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 造缺陷以及因該剝離後的塗覆模的剝離層掉入到熔融金屬 而導致鑄造物內部也咬入塗覆模的缺陷。 這種缺陷的修補相當地費工，而且這些缺陷無法完全 地修補而會造成品質上的問題。又，塗覆模的層，雖然是 愈厚者愈能夠期待其防止造成缺陷的效果，但是，這種層 的剝離•脫落的傾向則是因層愈厚者所發生的應力愈大而 更爲顯著。 型模消失式鑄造法的塗覆模因該鑄造法的特殊性的緣 故’無法直接塗覆於鑄模，而是塗覆在型模這一側。因此 ，塗覆模的層與鑄模壁之間的結合力極弱，塗覆模的層很 容易發生剝離•脫落’而常發生“砂粒燒焦附著”和“鑄 造物內部咬入塗覆模”的缺陷。 可採用的對策則爲：在型模消失式鑄造法中，將塗覆 模塗覆於型模’在於塗覆模烘乾硬化之前，先在塗覆模層 的表面散佈與鑄模材相同材料的骨材的微粒子，以利用骨 材微粒子的附著力的方法；或者在已經烘乾硬化的塗覆模 上塗覆粘著材，以這種狀態來進行造模，令塗覆模的層與 鑄模壁互相接合等的方法。 另外 般的鑄造法之中，係有如日本特開昭5 8 - 8 1 5 4 0號公報所揭示的方法，是利用熔融金屬的熱， 並將在於低熔點就呈現玻璃化的物質塗覆於塗覆模層與鑄 模壁之間，以防止塗覆模層剝離的方法。但是，這種技術 並無法應用於將塗覆模層形成在型模這一側的型模消失式 鑄造法。而且’分成兩次塗覆在於低熔點就呈現玻璃化的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 - 請 先· 聞 讀 背- 面 之 注 項 再 填 f 装 訂 線 五、發明説明（ 3 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 物質以及塗覆模的這種做法，很費工而缺乏實用性。 此外，在傳統之針對於防止塗覆模層剝離•脫落的技 術當中，塗覆模通常是採用較脆弱者，且是以將塗覆模層 強力地黏貼於鑄模壁爲其目的，並未考慮到如何地利用塗. 覆模層本身的強度來克服來自熔融金屬的加熱所造成的應 力。此外，將已經硬化後的塗覆模層利用少量的粘結劑以 及塗覆模層的表面凹凸來固定於鑄模壁。 此外，型模消失式鑄造法係先以有機物的發泡體也就 是發泡聚苯乙烯（E P S )或者經改善分解能力後的發泡 聚甲基丙烯酸酯（E PMMA )製作成所期目的之形狀的 型模，將該發泡體型模埋入到已添加入水玻璃、夫喃樹脂 (furan resin )等的粘結劑的鑄造砂（自硬性砂）、未添加 粘結劑的鑄造砂、細鐵粒（以下稱鑄模材）中，在未取出 型模的狀態下，就將熔融金屬注入，利用其熱將型模分解 並利用熔融金屬置換該型模，以鑄得所期目的形狀的鑄造 物製品之製造法。 型模消失式鑄造法不需要用來形成鑄造物製品的空洞 的內模，因此也可免去內模的組裝，係具極高效率的鑄造 法。這種鑄造法係可鑄造數公克乃至於數公噸的製品，所 以具有不受鑄造品的重量、尺寸的限制之優點。 另外，所謂的“置換式鑄造C S法”（例如：JACT NEWS第3 3 2號，第4版所登載的鑄模造模法）係在用來 取代精密鑄造的蠟模的型模消失式鑄造用的發泡體型模表 面，重複塗覆精密鑄造用泥漿（砂漿），並令其硬化乾燥 請 先 閲SI 背 之 注 項 再 填|(裝 $ ' 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )Α4規格（210X297公釐） -6 - Η 8 1 2 了 A7 B7 五、發明説明（ 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 。接下來，將已塗覆了該泥漿的型模整個放入到攝氏約 1 0 0 0度的燒結爐中，將泥漿予以燒結，同時也讓發泡 體型模燃燒而消失，以製作出內部成空洞的陶瓷薄殼，再 將這個陶瓷薄殼埋在鑄造砂或細鐵粒中，在形成鑄模以進 f了篇造的鐘造法。. 【用以解決課題之手段】 這種“置換式鑄造C S法”的特徵係在於：其在執行 澆鑄之前的階段就已經讓發泡體型模燃燒消失了，因此， 可防止發泡體型模的分解所產生的碳成分進入到鑄造物製 品之點。根據這種“置換式鑄造C S法”，即使對於碳成 分有嚴格限制的低碳不鏽鋼進行鑄造也不會造成問題。但 是，這種方法基本上係屬於精密鑄造法，雖然可鑄造出精 密的小型物品，但是，陶瓷薄殼的強度並不大，所以依然 無法適用於鑄造較大型的鑄造品。 此外，一般的型模消失式鑄造法雖然具有：不受重量 、尺寸上的限制之優點，但是，所澆鑄的熔融金屬例如： 熔鋼的熱將會直接地使得發泡體型模燃燒消失，所以來自 燃燒消失製程中所產生的分解氣體的碳、其他的氣體成分 將會進入到熔鋼中，而且從熔鋼這一方來看的話，這種吸 收將無法避免。 因此，對於鑄造完成後的鑄造品而言，不穩定的碳成 分的上昇程度將會達到原來的熔鋼的0 . 0 5〜0 . 45 w t %。因此，這種鑄造法大多被使用於：熔鋼的碳成分 請 先 閲 背 δ 之 注

I 裝 頁 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） A7 B7 五、發明説明（c) 0 原本就較高而即使這種發泡體型模分解所導致的碳成分的 侵入也不會造成問題的鑄鐵（一般而言，c = 2 . 5〜 3 . 5wt%)的鑄造。但是，並不適用於：熔鋼的含碳 量較少，因有機發泡體型模的分解所導致的含碳量的增加 將會造成組織不均勻，硬度的參差不齊等的問題的鑄鋼的 鑄造。 ' 此類的鑄鋼係有：低碳鋼鑄鋼品（J I S G 5 10 1):焊接構造用鑄鋼品（J I· S G 5101)

;結構用高張力含碳鋼以及低合金鋼鑄鋼品（_T I S G 5 111);不鏽鋼鑄鋼品（J IS G 5 12 1):耐 熱鋼鑄鋼品（·！ I S G 5 1 2 2 );高錳鋼鑄鋼品（ J I S G 5 13 1);高溫高壓用鑄鋼品（J I S G 5151);低溫高壓用鑄鋼品（J IS G 5 15 2) 等。 又，一般的型模消失式鑄造法較常發生的問題爲：發 泡體型模的構成元素也就是碳成分以外的氫、氧以及氮成 分被吸收到熔融金屬內，以及熔融金屬在凝固時排出的氣 體所導致的氣孔缺陷。 曰本特開平1 0_7 6 3 4 7號公報係揭示出：有關 爲了防止或減輕這種碳成分的侵入以及氣孔缺陷的發生， 而論及製品體積與表面積的比（氣體發生量與氣體排出面 積的比）與所使用的型模的發泡苯乙烯/甲基丙烯酸酯的 聚合比例之間的關係的硏究，但是尙未能完全地解決。這 是因爲這些方法基本上都是利用熔融金屬的熱直接地令發 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝-- • . (請先閲讀背面之注意事項再填&頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 18 1 2 7 A7 _B7 五、發明説明（c ) 6 泡體型模分解消失的緣故。 傳統的“置換式鑄造c S法”係將具有強度的發泡體 型模予以燃燒消失的同時’又燒結成厚度爲2〜3 mm的 陶瓷薄殼’再將其埋入到鑄造砂或細鐵粒中以形成鑄模， 因此該厚度僅2〜3 mm的脆弱的陶瓷薄殼，必須經過搬 運以及掩埋’所以有破損之虞’或者必須是製作成能夠放 入燒結爐的尺寸，因此無法適用於大型物件的鑄造。也就 是如前述文獻所揭示般地，頂多爲1 〇' 〇 K g的程度而已 0 想要解決熔融金屬吸收碳、氫、氧以及氮的問題，雖 然只要在澆鑄之前，將發泡體型模予以燃燒消失即可，但 是如果將一般之塗覆了塗覆模劑的消失式型模，在於澆鑄 前的階段，從澆口等供應空氣、氧氣予以燃燒消失的話， 用來防止熔融金屬與鑄模骨材之間發生反應而可保證鑄造 物製品的品質的塗覆模劑層，完全未被固定在鑄模材這一 側，因未受到支撐所以很容易因燃燒時的熱應力而受到破 壞、落下而堆積在鑄模空間內。 又，在於利用非粘結劑鑄造砂之型模消失式鑄造法之 中，鑄模空間受到破壞而無法保持製品形狀。即使想要將 熔融金屬澆鑄到這種狀態的鑄模內以鑄得鑄造物製品，也 無法獲得令人滿意的製品。 因此，本發明之目的在於提供：可提高塗覆模所形成 的層的強度，而當進行型模燃燒時以及鑄造時’不易因受 到加熱而自鑄模壁剝離的塗覆模。此外’本發明之目的係 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 〇 X 297公嫠） -9- I---------^------1τ------0 •* (請先闖讀背面之注意事項再填&頁) A7 B7 五、發明説明（7 ) 在於提供：能夠減輕鑄造物吸收來自消失式型模燃燒時所 產生的碳、氫、氧以及氮的吸收量之型模消失式鑄造法。 此外，本發明之目的係在於提供：藉由將掩埋在鑄模內的 消失式型模有效地燃燒，以減輕鑄造物吸收碳、氫、氧以 及氮的吸收量之鑄造方法。 【用來解決課題之手段】 本案的發明人等，爲了解決上述以往的問題點，經不 斷銳意地硏究的結果，而獲得以下的數種創見，就是：若 使用在於一般市售的消失式型模鑄造用塗覆模劑中混入了 玻璃纖維等的纖維補強塗覆模的話，可在消失式型模的外 表面形成有在乾燥狀態時堅固的塗覆模劑層，將已經塗覆 了這種纖維補強塗覆模後的型模再以瓦斯噴火爐等予以加 熱，以令該消失式型模燃燒消失，然後，將其放置到溫度 降至常溫之後’即使又反覆實施2〜3次的加熱·冷卻， 也不會受到熱應力的破壞，仍然可充分地保持其形狀。 此外，在於燃燒被掩埋在鑄模內的消失式型模時，若 將氧氣的供應口和攪拌用空氣的供應口分別設在進模口部 和溢放口部，將氧氣從與鑄模澆口相連通的進模口部來供 應，將攪拌用空氣從溢放口部吹入鑄模內，藉由這種供應 方式，可以使得消失式型模完全地燃燒殆盡。 此外’藉由在於下游側的通氣口出口處著火，來令掩 埋在鑄模內的消失式型模的話，不會發生爆炸現象可安全 地進行著火。 本紙張从適用1»關家標準（CNS )~A4胁（21GX297公釐)7^〇~. ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- -* 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 18 1 A7 B7 五、發明説明（β) 〇 (請先閲讀背面之汶意事項存填寫本 此外，若在塗覆模的層中混入纖維的話，可提高塗覆 模層本身的強度，即使受到型模燃燒時以及鑄造時的熔融 金屬的加熱所產生的熱應力，其強度以及耐變形能力都變 得極大，而可防止塗覆模層從鑄模內面壁剝落。 本發明係依據上述創見而開發完成的。 本發明的第1態樣的型模消失式鑄造法係具備以下的 製程。 (a )將預先混有纖維補強材的塗覆模塗覆於消失式型模 ，經烘乾硬化或自然硬化後予以烘乾的製程；和 (b )將前述乾燥後的型模埋入鑄模材中以製作成鑄模的 製程：和 (c)令位於前述鑄模內的消失式型模燃燒的製程：和 (d )將熔融金屬注入到因前述燃燒所形成的空間內以進 行鑄造的製程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明，因爲是將纖維補強材混入在塗覆模，所以即 使在注入熔融金屬之前的階段令消失式型模燃燒，塗覆模 本身也會形成堅固的薄殻而不會破損，因此能夠鑄造出良 好的鑄造物。 本發明的第2態樣的型模消失式鑄造法，其特徵爲： 前述纖維補強材係金屬纖維、天然石棉、玻璃纖維、氧化 矽纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、碳化矽纖維的其中一種或 者其中兩種以上的混合纖維，且其長度爲6〜3 Omm的 纖維補強材。 金屬纖維、天然石棉、玻璃纖維、氧化矽纖維、碳纖 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（9 ) 維、氧化鋁纖維、碳化矽纖維會在於燃燒型模時，提供已 經乾燥後的塗覆模劑強度’以保持形狀，即使在爾後的鑄 造製程中也不會破損。又’燃燒之後’原本固定纖維用的 塗覆模劑中的粘結劑變弱，因此’補強纖維的長度較長者 雖然可獲得強度，但是在於鑄造作業上以及混合攪拌作業 上，是以超過6mm以上者爲宜，通常是低於3 0 mm以 下者爲適當。本發明的型模消失式鑄造法最好是採用上述 的無機質的纖維。因爲有機質的纖維，_當在於型模燃燒時 會隨著一起燃燒而不存在，會降低塗覆模劑的層的強度而 破壞塗覆模劑層，所以不適合。 第1態樣所示以外的1_在鑄模材中掩埋著消失式型模 的狀態下注入熔融金屬」之一般所廣泛實施的型模消失式 鑄造法中，補強纖維係只要在鑄造時之熔融金屬充滿於鑄 模的期間發揮功能即可。因此，若考慮到塗覆模層的低熱 傳導率的話，並不需要特別的耐熱性，維尼綸（vinyl〇n ) 纖維：聚丙烯纖維：聚醯胺纖維：聚乙烯纖維等的有機物 皆可使用-。 本發明的第3態樣的型模消失式鑄造法，其特徵爲： 前述消失式型模係由發泡性樹脂所作成的型模。在本發明 的第1態樣所示的型模消失式鑄造法中，係使用氧氣以令 其強烈地燃燒，因此只要是可燃物的話，種類並不會造成 問題，但是因發泡性樹脂容易燃燒，特別適合作爲型模。 本發明的第4態樣的型模消失式鑄造法，其特徵爲： 前述發泡性樹脂是聚苯乙烯（E P S )或者經改善分解能 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) -裝- 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X2517公釐） -12- A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 力後的聚甲基丙烯酸酯（EPMMA)。 上述發泡性樹脂係一般市售的物品，可適用於本發明 的型模材。 本發明的第5態樣的型模消失式鑄造法，其特徵爲： 前述鑄模係砂型鑄.模或者細鐵粒鑄模。 本發明係可適用一般的砂型鑄模以及細鐵粒鑄模。 本發明的第6態樣的型模消失式鑄造法，其特徵爲： 前述消失式型模的燃燒方式係在從與鑄模澆口相連通的進 模口部來供應空氣以及從輔助燃燒用配管部來供應氧氣的 狀態下，對於型模進行點火。 爲了使消失式型模充分燃燒而不殘留碳成分，最好是 在型模內設有輔助燃料用的配管以供應空氣或氧氣。 本發明的第7態樣的型模消失式鑄造法，其特徵爲： 前述熔融金屬係：含碳鑄鋼品、結構用高張力含碳鋼品、 低合金鋼鑄鋼品以及不鏽鋼鑄鋼品的其中任何一種鑄鋼。 本發明雖然可適用在利用消失式型模來進行鑄造的任 何熔融金屬，但是，基於不會造成熔融金屬增加含碳量的 觀點來說，特別適用於含碳量等的規格受到限制的鑄鐵、 鑄鋼。 本發明的第8態樣的型模消失式鑄造法係具備以下的 製程。 (a )將預先混有纖維補強材的塗覆模塗覆於消失式型模 ，經烘乾硬化或自然硬化後予以烘乾的製程；和 (b )將前述乾燥後的型模埋入鑄模材中以製作成鑄模的 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) /4\

.1T 線 本紙張尺度適用中國國家椹準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -13- 418127 A7 B7_;_ 五、發明説明（u) 製程：和 (C )對於位於前述鑄模內的消失式型模供應氧氣以及攪 拌用空氣以令其燃燒且消失的製程：和 (d )將熔融金屬注入到因前述燃燒所形成的空間內以進. 行鑄造的製程。 本發明的第9態樣的型模消失式鑄造法，其特徵爲： 分別設有氧氣供應口和攪拌用空氣供應口，將氧氣從與鑄 模澆口相連通的進模口部來供應，將攪拌用空氣從溢放口 部吹入鑄模內，在此狀態下，將型模點火，以燃燒前述消 失式型模。 藉由分別設有氧氣供應口和攪拌用空氣供應口，將氧 氣從與鑄模澆口相連通的進模口部來供應，將攪拌用空氣 從溢放口部吹入鑄模內的做法，可使得消失式型模完全地 燃燒殆盡。 本發明的第1 0態樣的型模消失式鑄造法，其特徵爲 :在供應前述攪拌用空氣時，將被供給到由鑄模壁與型模 燃燒面所形成的空間內的含氧氣體，在前述空間內充分地 攪拌，以使得前述空間內所產生的熱變得均勻。 本發明的第1 1態樣的型模消失式鑄造法，其特徵爲 :係以可令前述空間內因燃燒所產生的排氣迅速地自前述 空間內排出的方式，來供應前述攪拌用空氣。 本發明的第1 2態樣的型模消失式鑄造法，其特徵爲 :在前述消失式型模設有通氣□，從上述通氣口供應氧氣 或氧氣與空氣的混合氣體，以使得前述通氣口出口附近的 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -14- 4 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 £7___ 五、發明説明（12) 前述消失式型模的下游範圍內的未燃燒氣體以及該未燃燒 氣體與其周圍的空氣之混合氣體可穩定燃燒地著火。 本發明的第1 3態樣的型模消失式鑄造法，其特徵爲 :在前述消失式型模設有通氣□，從上述通氣口供應氧氣 或氧氣與空氣的混合氣體，令前述氧氣或氧氣與空氣的前 述混合氣體的氣流，在下游側的通氣口出口處著火。 藉由在下游側的通氣口出口處著火，使得令掩埋在鑄 模內的型模燃燒時，不會發生爆炸現象而可安全地著火。 本發明的第1 4態樣的纖維補強塗覆模，其特徵爲： 係在於以耐火物骨材 '無機質或有機質的添加物以及溶媒 爲主成分的塗覆模中，混合入低於5重量％的長度爲6〜 3 0 m m的無機質或有機質的纖維補強材加以補強。 若在塗覆於鑄模壁的塗覆模中混入上述長度的纖維補 強材的話，即使受到加熱依然具有一定的強度，縱然發生 熱應力其耐變形能力也很大，或者即使發生龜裂，塗覆模 的層也不容易自鑄模壁剝落，可減少發生鑄造缺陷。 本發明的第1 5態樣的纖維補強塗覆模，其特徵爲： 前述纖維補強材係金屬纖維、天然石棉、玻璃纖維、氧化 矽纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、碳化矽纖維、維尼綸（ vinylon)纖維；聚丙烯纖維；聚醯胺纖維；聚乙烯纖維的 其中一種或者其中兩種以上的混合纖維。 上述的纖維可容易取得，而且每一種纖維皆可強化塗 覆模的層，可防止鑄造缺陷。 如上所述，型模消失式鑄造法的塗覆模，因其鑄造法 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4规格（210X297公釐） -15- 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

418127 A7 B7 五、發明説明（ 13 的特徵，並無法直接在鑄模內塗覆塗覆模，而必須塗覆於 型模這一側。因此，因加熱應力的緣故，塗覆模的層對於 鑄模壁的接合力極弱，很容易發生這個塗覆模的層的剝落 ，因而經常會發生所謂“砂粒燒焦附著”以及“鑄造物內 部咬入塗覆模”的缺陷。 相對於此，纖維補強塗覆模對於防止產生這種缺陷特 別有效。 【發明之實施形態】 本發明基本上係具備下列製程的型模消失式鑄造法。 (a )將預先混有纖維補強材的塗覆模塗覆於消失式型模 ，經烘乾硬化或自然硬化後予以烘乾的製程；和 (b )將前述乾燥後的型模埋入鑄模材中以製作成鑄模的 製程；和 (c )令位於前述鑄模內的消失式型模燃燒的製程；和 (d )將熔融金屬注入到因前述燃燒所形成的空間內以進 行鑄造的製程。 在本發明中，因爲是在塗覆模中混入纖維補強材，所 以即使在注入熔融金屬之前的階段令消失式型模燃燒，塗 覆模本身也會形成堅固的薄殻而不會破損，因此能夠鑄造 出良好的鑄造物。 上述的纖維補強材，係可採用：金屬纖維、天然石棉 、玻璃纖維、含矽9 5wt%的氧化矽纖維、含矽 9 9 . 8w t %的石英纖維等的氧化矽纖維、碳纖維、純 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐) -16- ' (請先閱讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) -丨 -β 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 ____Β7__ 五、發明説明（14) 度7 0〜9 9 . 5wt %的氧化鋁纖維、碳化矽纖維的其 中一種或者其中兩種以上的混合纖維，且其長度爲6〜 3 Omm爲佳。所使用的纖維長度，基本上是依塗覆模劑 中的粘結劑對於纖維以及骨材的附著力而定，但是，一旦 經過加熱的話，粘結劑的附著力就會降低，因此雖然是以 長度愈長者爲佳，但是如果未達6mm的話，塗覆模的保 持形狀的力量欠佳，如果超_過3 0 m m的話，處理上不太 方便。因此，基於上述理由，仍以無機質的纖維爲佳。纖 維補強塗覆模經過加熱後的強度將會受到該纖維本身的耐 熱度所影響，因此若採用在加熱時呈現穩定狀態的纖維的 話，將可獲得最佳強度。上述的無機質的纖維均具有耐熱 性，均可使用於本發明的型模消失式鑄造法。有機質的纖 維則因爲當型模在燃燒時不會殘留下來，因而降低塗覆模 劑的層的強度，使得塗覆模劑的層受到破壞，所以並不太 適當。 至於塗覆模，只要是一般市售的塗覆模劑均可採用， 但是基於與上述纖維的配合性之考量，係以採用商品名爲 :山代（YAMASHIRO )塗覆模劑S - 9 8 F者爲佳。 至於消失式型模，只要是可易於燃燒的材質即可，並 不一定要具有發泡性，但是，如果是由發泡性樹脂所做成 的型模的話，係較容易燃燒，因此適用作爲型模。這種發 泡性樹脂係有：聚苯乙烯（E P S )或者經改善分解能力 後的聚甲基丙烯酸酯（Ε_ Ρ Μ Μ A )。上述發泡性樹脂係 —般市售的物品，很適用當作本發明中的型模材。 本^張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -17- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 _ B7 五、發明説明（ ΊΟ 至於鑄模，只要是一般常用的砂鑄模或細鐵粒鑄模即 可。爲了讓消失式型模完全地燃燒，係對於型模內例如： 從與鑄模澆口相連通的進模口部，以及從內部的輔助燃燒 用配管部來供應空氣或氧氣，同時利用設在型模這一側的 點火裝置來進行點火。基於要令消失式型模充分地燃燒且 不殘留碳成分的考量，最好是設置輔助燃燒用的配管來供 應空氣或氧氣。 此外，本案的型模消失式鑄造法係具備下列製程： (a )將預先混有纖維補強材的塗覆模塗覆於消失式型模 ，經烘乾硬化或自然硬化後予以烘乾的製程；和 (b )將前述乾燥後的型模埋入鑄模材中以製作成鑄模的 製程；和 (c )對於位於前述鑄模內的消失式型模供應氧氣以及攪 拌用空氣以令其燃燒且消失的製程；和 (d )將熔融金屬注入到因前述燃燒所形成的空間內以進 行鑄造的製程。 此外，本案的型模消失式鑄造法，其中係分別設有氧 氣供應口和攪拌用空氣供應口，將氧氣從與鑄模澆口相連 通的進模口部來供應，將攪拌用空氣從溢放口部吹入鑄模 內，在此狀態下，將型模點火，以燃燒前述消失式型模。 此外，本案的型模消失式鑄造法，其中在供應前述攪 拌用空氣時，將被供給到由鑄模壁與型模燃燒面所形成的 空間內的含氧氣體，在前述空間內充分地攪拌，以使得前 述空間內所產生的熱變得均勻。 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -18- 4 18 1 2 7 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（16) 此外，本案的型模消失式鑄造法，其中係以可令前述 空間內因燃燒所產生的排氣迅速地自前述空間內排出的方 式，來供應前述攪拌用空氣。 以下，將詳細說明型模之有效率地燃燒方式。 若將掩埋在鑄.模內的型模的燃燒狀態針對其中的熱（ 燃燒溫度）、可燃物以及氧氣的燃燒的三個要素加以檢討 的話，可獲得以下的見解。 關於第1條件也就是燃燒溫度，根據本發明人等的硏 究，當鑄模內的發泡性樹脂正在燃燒時，被認爲溫度最低 之位於最外部的塗覆模部分的最高溫度約攝氏1 0 0 0度 ，即使最低溫度也有攝氏5 5 0度，由該最低溫處朝內側 部分，溫度將會趨於更高溫。因此，可確認出已經達到可 令發泡性樹脂等的有機物充分地燃燒的溫度。 至於第2條件也就是可燃物，從可令可燃物也就是發 泡性樹脂來燃燒的事實來硏判，可燃物係充分地存在著。 至於第3條件也就是氧氣，可燃物也就是型模的燃燒 程度係與所供應的氧氣成正比，因此，在於燃燒時間也就 是氧氣的供應時間上並無限制，氧氣的絕對値係充分地存 在。 玆由上述事實可得知：若就鑄模整體來觀察的話’基 本上其燃燒的三要素都備齊，應可進行型模的完全燃燒。 但是，實際上，有時候卻會發生不完全燃燒而殘留下 煤以及煙焦油狀的凝縮物。亦即，例如：大型之複雜形狀 的製品的情況下，對於含氧氣體的氣流不易抵達到角落部 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -19- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_-_ 五、發明説明（17) 、凹部等的特殊形狀的部分，有時候因無法獲得充分的氧 氣而導致燃燒不完全。其結果，以燃燒消失後所形成的鑄 模空洞內的上模內面角落部爲中心，將會殘留堆積煤：以 下模內面角落部爲中心，將會殘留堆積型模的煤與煙焦油 狀的凝縮物：以及在於整個下模內面上堆積煙焦油狀的凝 縮物。 之所以會殘留上述的煤與煙焦油狀的凝縮物的原因， 被認爲是起因於鑄模壁與型模燃燒面所形成的空間內的氣 體狀的氧氣與氣體狀的可燃物的分布不均勻，連同著使得 空間內的熱分布趨於不均勻，燃燒也變得不均勻的緣故。 因此，首先必須謀求氧氣、氣體狀可燃物的均勻分布 ，以求該空間內所發生的熱得以均勻化的做法甚爲重要。 因此如何地能夠利用這種均勻地產生的熱，來對於可燃物 的某一型模燃燒面提供均勻的熱能，同時也又提供氧氣的 做法係非常重要。此外，如何地能夠讓燃燒所產生的排氣 毫無滞留地迅速排出到其空間外部的做法也很重要。因此 ，只要能夠令上述的狀況成立，且令型模燃燒面從著火面 起依序擴大地進行燃燒的話，就能夠不殘留煤以及煙焦油 狀的凝縮物。 再者，在於燃燒的最後階段，因熱能降低，導致可燃 物的蒸發量也降低，燃燒條件趨於惡化，特別需要供應較 多的氧氣，所以有.必要讓這種條件也成立。亦即，藉由依 序地減少空氣量且增加氧氣量，以減少攪拌用空氣從燃燒 部所奪走的熱量，並藉由多供應氧氣，而能夠使得角落部 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS > A4«洛（210X297公釐)-20-"""' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

4 18 1 A7 B7 五、發明説明（16) ---------裝^-- -- C <請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，本案的型模消失式鑄造法，其中係以可令前述 空間內因燃燒所產生的排氣迅速地自前述空間內排出的方 式，來供應前述攪拌用空氣。 以下，將詳細說明型模之有效率地燃燒方式。 若將掩埋在鑄.模內的型模的燃燒狀態針對其中的熱（ 燃燒溫度）、可燃物以及氧氣的燃燒的三個要素加以檢討 的話，可獲得以下的見解。 關於第1條件也就是燃燒溫度，根據本發明人等的硏 究，當鑄模內的發泡性樹脂正在燃燒時，被認爲溫度最低 之位於最外部的塗覆模部分的最高溫度約攝氏1 0 0 0度 ，即使最低溫度也有攝氏5 5 0度，由該最低溫處朝內側 部分，溫度將會趨於更高溫。因此，可確認出已經達到可 令發泡性樹脂等的有機物充分地燃燒的溫度。 線 至於第2條件也就是可燃物，從可令可燃物也就是發 泡性樹脂來燃燒的事實來硏判，可燃物係充分地存在著。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 至於第3條件也就是氧氣，可燃物也就是型模的燃燒 程度係與所供應的氧氣成正比，因此，在於燃燒時間也就 是氧氣的供應時間上並無限制，氧氣的絕對値係充分地存 在。 玆由上述事實可得知：若就鑄模整體來觀察的話，基 本上其燃燒的三要素都備齊，應可進行型模的完全燃燒。 但是’實際上’有時候卻會發生不完全燃燒而殘留下 煤以及煙焦油狀的凝縮物。亦即，例如：大型之複雜形狀 的製品的情況下’對於含氧氣體的氣流不易抵達到角落部 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公着） _ 19 - 418127 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 玉、發明説明（18) 、凹部等的燃燒條件不佳的部分也能夠完全地燃燒。 具體而言，係個別分開地設有氧氣的供應口以及空氣 的供應口，從進模口部來供應氧氣，而從基於對鑄模澆鑄 熔融金屬時用來迅速地排出鑄模內的空氣之目的而設的「 溢放口部」來供應攪拌用空氣。將以攪拌爲主要目的之高 流速之大量的空氣從溢放口部朝反方向吹入鑄模內，藉此 ，可將因燃燒而形成的由鑄模壁與型模燃燒面所圍成的空 間內的熱、可燃物、氧氣予以變成均勻化。 同時，利用所吹入的大量的攪拌用空氣將燃燒所產生 的排氣迅速地排出到鑄模外，而能夠整體性地提高存在於 空間內的氧氣的濃度。其結果，即使從上模這一側的燃燒 面呈雨滴狀落下的凝縮物也能夠完全燃燒。 攪拌用空氣係可利用其奪熱效果來使得鑄模內的排氣 溫度降低，並且也具有降低加諸於被暴露在火焰中的纖維 補強塗覆模壁的熱應力之作用，相應於此一作用，可某種 程度地減少發生塗覆模劑層剝落、變形之機率。 在燃燒的最終階段，藉由依序地減少攪拌用空氣並且 讓高濃度的氧氣充滿鑄模內空間，能夠使得型模的每一個 角落都完全地燃燒，進而能夠將燃燒消失後的鑄模內形成 非常良好的狀態。 根據本發明所揭示的燃燒方法，燃燒後的角落部、凹 部不會殘留煤、凝縮物’同時也不會有滴落堆積於下模的 內面之呈煙焦油狀的凝縮物。其結果’不必再另外設置： 爲了促進被認爲會燃燒不完全的部分的燃燒，而用來預先 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 、π 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -21 · A7 _B7_ 五、發明説明（19) 供應氧氣的純氧供應用配管，也可減輕作業的麻煩。 此外，本發明的型模消失式鑄造法係在前述消失式型 模設有通氣口，自前述通氣口供應氧氣或者氧氣和空氣的 混合氣體，以使得前述通氣口出口附近的前述消失式型模 的下游範圍內的未燃燒氣體以及該未燃燒氣體與其周圍的 空氣之混合氣體可穩定燃燒地著火。 此外，本發明的型模消失式鑄造法係在前述消失式型 模設有通氣口，從上述通氣口供應氧氣或氧氣與空氣的混 合氣體，令前述氧氣或氧氣與空氣的前述混合氣體的氣流 ，在下游側的通氣口出口處著火。 以下，將說明欲使型模燃燒時的在下游側的通氣口出 口處著火的著火方法。 如果在可將氧氣或氧氣與空氣的混合氣體導入到型模 內的通氣口的入口側，也就是在前述混合氣體的氣流的上 游側，進行著火的話，特別是在於大型型模的情況下，有 時候，在著火之後，隨即就會在於與氧氣和空氣的混合氣 體的入口側相反側的出口側處引起爆炸現象，而發生大的 聲音，破壞週邊物件或者發生飛散等的情事。上述的爆炸 現象乃是因爲：下游範圍的未燃氣體與該未燃氣體的周圍 的空氣的混合氣體部分的燃燒不穩定所引起的。 因此，被認爲：只要令下游範圍的燃燒穩定的話，即 可解決。因此，一般而言，係可想到：安裝一個可帶.給下 游範圍穩定的燃燒之後燃器，但是這種方式，必須增設後 燃器以及調整其著火時機等，因而變得很麻煩，並非理想 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -22 - (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) -装. 訂 線 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4 18 1 A7 B7 五、發明説明（） x 20’ 的解決之道。 第1 0圖係用來說明本發明中的著火方法的原理。 第1 0圖A係顯示著火時的狀況。在消失式型模 2 0 1的中央部設有通氣口 2 0 2，從一端流入氧氣或氧 氣和空氣的混合氣體2 0 4。然後，在於通氣口的出口部 2 1 6也就是氧氣或氧氣和空氣的混合氣體2 0 4的氣泡 流動領域1 0的下游側，利用著火用噴火器2 1 7來著火 0 ·· 第1 0圖B係顯示著火後，隨即的狀況。 如第1 0圖B所示，只要從通氣口出口側進行著火的 話，便會使得下游範圍2 1 4變成由包括：因著火所產生 的熱；型模也就是可燃物；以及空氣中的氧氣2 1 3之燃 燒所需的三要素所構成，因此將會產生火焰2 1 9而進行 穩定的燃燒。這種狀態係變成與設有後燃器的狀態相同， 因此不會發生爆炸現象而能夠穩定地完全燃燒。這種穩定 的燃燒狀態將持續到整個燃燒近乎結束而移換到只剩下一 部份“餘燼狀”的燃燒狀態爲止。 在著火部被著火後所產生的火焰隨即會從通氣口內往 上游側延燒，但是，其上游側的前端部分2 1 8則是因爲 已經充分符合包括：由氧氣或氧‘氣和空氣的混合氣體 2 0 4所提供的氧氣；從著火部延燒過來的熱：以及通氣 口周圍的可燃物之燃燒所需的三要素，所以將會劇烈地燃 燒，且隨即延燒到陶管製的進模口部2 0 3爲止，並在該 處停止。 <讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

▼^, I 線 經濟部智慧財凌局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（€阳）六4規<格（2丨0父297公羡） -23- A7 B7 五、發明説明（21) I-----I - I - I -· /V (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此時，在中游範圍2 1 0的一度燃燒過的部分2 2 0 處，則變成含氧不足，燃燒無法朝通氣口的橫方向也就是 壁面方向擴展。 第1 0圖C係顯示出著火後之進入整體性的穩定燃燒 的狀況。如第1 0圖c所示，火焰係朝上游範圍2 0 8的 最上游側延燒，並且使得上游範圍旺盛地燃燒。同時，在 中游範圍2 1 0處，則是因爲氧氣不足導致燃燒變成不穩 定。著火後約1〜2分鐘以內，在通氣口的小空間內會發 生小爆炸2 2 1且發生“砰砰”的聲音。但是，係屬於在 型模內的通氣口內的小空間的小爆炸，並沒有危險之虞。 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以上游範圍2 0 8爲中心的燃燒的中心2 2 2，將會 依序地朝次下游側的中游範圍2 1 0移動。在這個時點， 在上游範圍處被消耗的氧氣也變少，在中游範圍處的氧氣 也變成充分而不會發生爆炸。即使在這個時點，在下游範 圍2 1 4處的火焰2 1 9也因爲大氣中的氧氣2 1 3的穩 定供應而持續地進行穩定的燃燒，而持續地發揮作爲後燃 器的作用。經過這種燃燒過程，最後將會在於中游範圍的 稍微下游側，結束燃燒。這是因爲在最下游側的通氣口出 口周圍的型模面2 2 3 (可燃物）受到大氣中的氧氣的作 用而一點一點地往上游側燃燒的原因。 如上所述，根據本發明所揭示的著火方法，當掩埋在 鑄模內的型模燃燒時，係可安全地著火。 塗覆模通常係由：耐火物也就是骨材、粘結劑所作成 的添加材以及溶劑所構成的。骨材係由：氧化矽、氧化鋁 -24 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4坑格（210Χ297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 一 ___B7_ 五、發明説明（22) '锆石等各種耐火物粒子所構成的。具有粘結劑作用的添 加材係：粘土、酸性白土、矽土液膠等無機物以及苯酚樹 脂、松香樹脂、木質素等的有機材，至於溶媒則有：水、 甲醇等。 將塗覆模塗覆在砂模或金屬模的鑄模內面，烘乾後， 進行鑄造。但是，如果是消失式型模的話，則將塗覆模塗 覆於型模的表面。一旦將高溫的熔融金屬澆入鑄模內時， 就會受到加熱，塗覆模的層雖然會發生龜裂，但是，受到 龜裂所包圍而變成沒有支撐物的狀態的塗覆模的層與尙未 剝落的塗覆模的層之間，係藉由纖維狀物質予以連結，因 而能夠防止剝落的塗覆模的層因分離而落下。 因此，纖維的長度很重要。如果未達6 m m的話，無 法充分地支撐已經龜裂的塗覆模的層，如果超過3 Omm 的話，隨著纖維的種類之不同，有的纖維很容易糾纏打結 而不易均勻地混合於塗覆模，塗覆時的作業性不佳，因此 係以6〜3 0 m m的範圍爲佳。纖維的直徑，則是根據經 驗以及基於混合時的處理方便性的考量，係以3〜5 0 y m的範圍爲佳。配方調合量則是每一公斤塗覆模內含1 〜5 0公克的程度爲宜，且依纖維的種類之不同，係以1 〜1 0公克的程度爲宜。 至於纖維補強材係可採用：金屬纖維、天然石棉、玻 璃纖維、氧化矽纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、碳化矽纖維 、維尼綸纖維、聚丙烯纖維、聚醯胺纖維、聚乙烯纖維等 的任何一種。也可以採用這些纖維的其中兩種以上的混合 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ^25- ' ---------%-------1T------線， -- (請先閲讀背面之注意事項再填页) Α7 Β7_._ 五、發明説明（23) 纖維。這些無機或有機的纖維補強材係可適用於傳統的一 般型模消失式鑄造法，而無機質的纖維補強材則是可適用 本發明的型模消失式鑄造法。 在一般所實施的「於澆入熔融金屬之前並不取出發泡 體型模，而直接注入熔融金屬的形式」的型模消失式鑄造 法之中，補強纖維係只要在鑄造時之熔融金屬充滿於鑄模 的期間發揮功能即可。因此，若考慮到塗覆模層的低熱傳 導率的話，並不需要特別的耐熱性，所以除了無機質的纖 維之外，也可以採用：維尼綸纖維：聚丙烯纖維；聚醯胺 纖維；聚乙烯纖維等的有機物。 在型模消失式鑄造法中，係將塗覆模塗覆於型模這一 側，因此，因加熱應力的緣故，塗覆模的層對於鑄模壁的 接合力極弱，很容易發生這個塗覆模的層的剝落，因而經 常會發生所謂“砂粒燒焦附著”以及“鑄造物內部咬入塗 覆模”的缺陷。因此，纖維補強塗覆模特別可發揮其效果 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1 2圖係顯示傳統的型模消失式鑄造法的鑄造的槪 要。被收容在容器3 1 2的熔融金屬3 0 1係從澆口 3 0 8通過澆道進入到已經塗覆了塗覆模的發泡性樹脂的 型模內。型模是受到由金屬框3 1 1所圍繞的砂模3 0 3 所包圍著。 第1 3圖係顯示出開始進行鑄造後之第1 2圖的Ζ部 的詳細的塗覆模的層的示意圖。（a)係塗覆了傳統的塗 覆模的情況；（b )係塗覆了本發明的塗覆模的情況。將 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（24) ---------裝- · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁 塗覆模塗覆在發泡體型模的表面，經烘乾以在於鑄模內造 模，再注入熔融金屬的話，隨即發泡體型模就因爲其熱而 燃燒、消失，傳統的塗覆模的層3 0 2與含有補強纖維的 塗覆模的層3 0 5係直接暴露在熔融金屬的熱之下，由於 該熱，會在於塗覆模的層發生應力，而發生龜裂。 傳統的塗覆模的層，某些部分被龜裂所包圍的話，在 這個時點，發泡性樹脂已經消失了，所以該部分的層將會 從還處於健全狀態的層3 0 2 a分離，·而剝落下來（ 3 0 2 b)。一旦，熔融金屬進入到這個剝落下來的部分 的話，就會形成“鑄造物內部咬入塗覆模”的缺陷。 -訂 另一方面，本發明的含補強纖維的塗覆模的層3 0 5 即使形成了受龜裂所包圍的塗覆模的層3 0 5 a ，也藉由 補強纖維的架橋效果3 0 6，而受到仍然處於健全狀態的 含補強纖維的塗覆模的層3 0 5 b所支撐，不會剝落下來 〇 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雖然本發明係可適用於：利用消失式型模來進行鑄造 的鐵系以及非鐵系的熔融金屬，但是，基於不會帶給熔融 金屬增加含碳量的觀點，最好是適用於：至少在含碳量的 範圍受到某些國家規格所規定的各種鑄鐵、鑄鋼例如： JIS、A S T Μ、D I N等的規格所規定的鑄鐵、鑄鋼。 具體而言，係可適用於：低碳鋼鑄鋼品（J I S G 5 1 Ο 1 ):焊接構造用鑄鋼品（J I S G 5101) ;結構用高張力含碳鋼以及低合金鋼鑄鋼品（J I S G 5 111);不鏽鋼鑄鋼品（J IS G 5121):耐 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4181l: A7 ____B7 __ 五、發明説明（oc) 2d 熱鋼鑄鋼品（J I S G 5 1 2 2 ):高錳鋼鑄鋼品（ JIS G 5131);局溫局壓用禱鋼品（J is G 5 1 5 1 );低溫高壓用鑄鋼品（J I S G 5152) 等。 此外，J IS鋼鐵手冊（1998年度版）所規定的 各種鑄鐵（JIS G 5501、5502、5503、 5504、5510、5511、5526、5527、 5528、5702、5703、5 7 04)亦可適用。 以上所舉的例子仍僅止於例示而已，舉凡是在於含碳量有 所規定的所有鑄造用的鑄鐵、鑄鋼均可適用。 如上所述，本發明係在型模消失式鑄造法中使用纖維 補強塗覆模，而可使得乾燥狀態的纖維補強塗覆模劑的層 更爲堅固，能夠與一般的型模消失式鑄造法同樣地，在於 重量、尺寸上都不受限制，能夠搬運以及掩埋於砂中。 此外，即使在於注入熔鋼之前的階段的鑄模中，令已 經附著有塗覆模劑層的發泡體型模燃燒消失，以除去碳成 分，塗覆模劑層依舊能夠充分地耐得住燃燒消失時及爾後 的冷卻以及熔融金屬注入時的熱應力，所以可確保與一般 的型模消失式鑄造法同樣的大型鑄模空間。同時，又能夠 解決型模消失式鑄造法的缺點也就是吸收碳成分的問題。 亦即，在於一般的未受重量限制的型模消失式鑄造用 型模中，塗覆纖維補強塗覆模劑，再經烘乾後，利用不受 尺寸上的約制以及處理上的約制的普通的型模消失式鑄造 法來進行造模，在於注入熔鋼之前的階段，令發泡體型模 ---------^------1T------0 •· {請先閲讀背面之注意事項再填&頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） -28- 五、發明説明（ 26 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 燃燒消失的話，即可從鑄模內部排除掉含在發泡體型模內 的碳、氫、氮、氧。如此一來，可形成由乾燥後的堅固的 塗覆模劑層的薄殼所包圍而成的鑄模空間，然後，注入熔 融金屬的話，即可因爲不會發生吸收來自有機物也就是發 泡體型模的不穩定的碳、氫、氮、氧等的現象，而可鑄得 健全的鑄造品。 【實施例】 (實施例1 ) 至於塗覆模係採用：含5 0〜9 0重量％之小於6 0 V m的骨材微粒子、以及由無機或有機粘結劑所組成的一 般市售的塗覆模劑來製作的。而纖維則是採用：將纖維直 徑爲1 3〆m，長度爲1 3 m m的玻璃纖維的單絲，以大 約1 0 0支爲一單位束成一束，並實施耐鹼性披覆之後， 製作成寬度約1 m m，厚度約〇 . 〇 5 m m的帶狀者作爲 補強材，將這種補強材以每一公斤中加入1 0公克的比例 天加入塗覆模之中，加以混合，以作爲本實驗用的塗覆模 劑。 利用上述方式混入的纖維，最好是採用具有某種程度 的剛性的纖維，才不會在於進行攪拌時發生糾纏現象，而 比較容易分散於塗覆模中加以混合攪拌。亦即，較之於碳 纖維、氧化鋁矽纖維、氧化矽纖維等之柔軟性的纖維，還 是以碳化矽纖維、耐鹼性玻璃纖維等之剛性的纖維更不會 發生糾結在一起的問題。 請 先· 閲 S 背 面. 之 注 意 事 項 再 填 頁 裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -29- 4 18 127 A7 B7 五、發明説明（27) ---------裝-- . - Λν (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖係顯示鑄造出碳吸收試驗用的試驗片的情況的 實施例。係用來鑄造出：在於1 〇 Omm見方且長度爲 7 1 0mm的正方形柱體上裝設一個3 2 6mm見方且厚 度爲4 0 mm的板塊之碳吸收試驗用的試驗片的情況的實 施例，且係顯示出：塗覆模劑的塗覆、輔助燃燒配管、通 氣口以及電子式點火裝置。型模的材質則是針對E s P、 Ε Ρ Μ Μ A這兩種進行試驗。 線 對於在正方形柱體上端，裝有一個直徑2 0 0 m m， 高度爲2 0 0 mm的冒口 1，且穿設有一個從下端的進模 口部2至冒口 1的頂面爲止的直徑約2 5mm的通氣口 3 之消失式型模4，利用毛刷塗覆含補強纖維的塗覆模劑， 並在攝氏5 0度的環境下烘乾8小時，以設置塗覆模劑層 5。此時的塗覆模劑層5在乾燥狀態下的厚度約爲1〜5 .m m。烘乾後，在下端安裝一個電子式點火裝置6，並且 在各個板狀部分的角落，各開設一個輔助燃燒用開孔7， 並在該處安裝由直徑約1 0 mm的鋼管以及塑膠管所做成 的輔助燃燒用配管8。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 此外，如果基於既要用來供應空氣、氧氣，本身又必 須燃燒消失之目的而在於冒口部使用一般市售的燃燒式的 冒口套管的話，則因爲冒口套管的燃燒不完全而不太好。 還是以採用本實施例所示的方式之將冒口部也以發泡體型 模來製作者較佳。 型模準備完畢之後’就以第2圖所示的方式將其掩埋 入鑄造砂9中，進行鑄模的造模。 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 4 18 12 7 at B7 五、發明説明（28) ---------装-- • t (請先閎讀背面之注意事項再填h頁) 這個時候’用來供應空氣、氧氣的澆口1 0、進模口 部2、通氣口 3必須製作成在進行著火之前的階段就已經 保持互相連通的狀態，因此’如果因造模時的考量而將其 中的一部份予以封塞的話’這種做法並不太好。 造模之後，將用來供應氧氣、空氣的配管1 1以及槽 1 2分別連接於與進模口部2連通的澆口 1 〇以及輔助燃 燒用配管8，分別供應其6 · OKgf/cm2的壓縮空氣 以及來自1 5 OKg f/cm2的壓縮氧氣鋼瓶的氧氣’且 一面調整這些空氣1 3、1 5以及氧氣1 4、1 6的流量 ，一面對電子式點火裝置6通電’以便從進模口部2對型 模4著火。 著火後，視其燃燒狀況，適時地使用調整閥1 7、 18、19、20來調整空氣13、15以及氧氣14、 線 1 6的量，以使得型模4燃燒。又，型模的燃燒消失時間 ，EPS製的型模約17分鐘，EPMMA製的型模約 1 0分鐘。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第3圖所示，取出空氣、氧氣的配管1 1、1 7、 18、13、14 以及 8、12、19、20、15、 16，將已經注滿含碳量C = 〇 . 22wt%的溶鋼22 的澆斗2 3的噴嘴部2 4對準澆口 1 0，移開阻塞棒2 5 之後，將熔鋼2 2注入受到塗覆模劑層5所保持的鑄模空 洞部2 6以進行澆鑄。 此外，用來進行比較的同型的型模，係利用普通的型 模消失式鑄造法，也就是，在於注入熔融金屬之前，並不 -31 - 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（） 29 加以燃燒，而從下端的直徑4 0 m m的進模口分別注入同 一熔鋼。以同一熔鋼使用同型的E P S製型模和 E PMMA製型模進行鑄造，而爲了比較起見，也利用通 常的型模消失式鑄造法進行了鑄造。E P S製和 E PMMA製各鑄造兩個合計共4個。 第4圖係顯示出從碳吸收試驗用的試驗片的各位置（ A〜D，1〜4)切出試料片，以測定含碳量的位置。第 5圖也就是表1係顯示利用E P S製型模的結果。第6圖 也就是表2係顯示利用Ε Ρ Μ Μ A製型模的結果。 茲從表1的E P S製型模的含碳量分析結果可得知以 下的事實。依據傳統方法的話，試驗片中央部A、B、C 、D及端部1、2、3、4均顯示出愈往上部則含碳量的 分析値愈增大，尤其是在端部1之處係爲0 . 42wt% ，相對於原來的成分，也增加了 0 . 2 0 w t %。又，如 果注意到分布上的偏差的話，中央部爲0 . 0 3w t %， 端部爲Ο . 1 7 w t %。 這種的含碳成分的分布上的偏差乃係導致傳統的型模 消失式鑄造法製造鑄鋼品的困難。另一方面，本發明所獲 得的含碳量分析結果，則是在上下位置都看不到傳統方法 所示程度的明顯變化。如果注意其分布上的偏差的話，中 央部爲Ο · 0 1 W t %，端部爲0 . 〇 1 w t %，只有測 定誤差的程度上的差距而已。

茲從表2的E PMMA製型模的含碳量分析結果可得 知以下的事實。依據傳統方法的話，試驗片中央部A、B 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -9 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -32- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______B7_______ 五、發明説明（3(3) 、C、D及端部1、2、3、4均顯示出愈往上部則含碳 量的分析値愈增大，尤其是在端部1之處係爲0 . 4 2 wt%，相對於原來的成分，也增加了 0 . 20wt%° 又，如果注意到分布上的偏差的話，中央部爲0 . 0 4 wt%，端部爲0.02wt%。 由此可知，即使是更加改善過分解性能的Ε Ρ Μ Μ A 製型模，也還是會發生碳成分進入到熔鋼中。相對地，本 發明所獲得的含碳量分析結果，則是與E P S製型模的結 果同樣地，在上下位置都看不到含碳成分的變化。如果注 意其分布上的偏差的話，中央部爲〇.〇lwt%，端部 爲◦ . OOwt%，係與EPS製型模的結果同樣地，只 有測定誤差的程度上的差距而已。 茲由以上說明可知，在注入熔融金屬之前，已經先將 消失式型模燃燒消失去除掉，因此，可不受限於消失式型 模的材質的差異，本發明的型模消失式鑄造法係可解決傳 統的型模消失式鑄造法的最大的缺點，也就是吸收碳成分 的問題。又，本實施例所示的澆鑄重量爲2 5 0 K g程度 的這種物件，混入到塗覆模劑內的纖維只要具有玻璃纖維 的程度的耐熱性就足夠了。 (實施例2 ) 第7圖係用來說明本發明的燃燒方法。 第7圖中係顯示出：將塗覆有纖維補強塗覆模的型模 在鑄模內造模的狀態；氧氣及攪拌用空氣的配管狀態；氧 装 訂 I 線 -_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X25*7公釐） -33- 4 18 12 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、 發明説明（ 31 ) 1 1 氣 及 攪 拌 用 空 氣 的 供 應 狀況 以 及 著 火狀況 0 1 1 先 製 作出 所期 巨 的 形狀的 E P S 製 型 模 ( 寬 9 0 0 X 1 1 長 9 0 0 X 厚 4 0 0 m m ) 1 1 7 t 在 該 型 模 內 日又 置 通 氣 請 先 1 □ 1 〇 3 該 通 氣 □ 1 0 3 係 對 準 於 往 後 將 要 設 置 的 進 模. 閲 ik 1 % □ 1 0 2 的 預 疋 位 置 0 這 個 型 模 上 塗 覆 在 消 失 式 型 模 用 面 之 注 1 I 塗 覆 模 劑 ( 商 品 名 S — 9 8 F ) 中 以 1 V 0 1 % 的 比 例 意 事 1 1 攪 拌 混 入 長 度 爲 6 m m 的 碳 化矽 纖 維 ( 商 品 名 再 填 1 1 NIKARONCHOP Ν C F — 0 6 ) 所 成 的 纖 維 補 強 塗 覆 模 頁 % 1 1 1 8 > 而 該 碳 1 ^ · '〆 纖 維 則 係 由 纖 維 單 絲 直 徑 爲 1 4 1 I β m ， 每 5 0 0 支 單 絲 集 成 — 束 且 塡 料 附 著 率 爲 1 2 1 I W t % 的 碳 化 矽 纖 維 裁 切 成 6 m m 長 度 而 成 的 0 塗 覆 之 後 1 1 訂 ， 在 烘 乾 爐 內 烘 乾 約 8 小 時 以 製 作成 造 模 用 的 型 模 〇 1 一 面 在 型 模 內 設 有 內 徑 爲 5 0 m m 的 陶 管 製 的 進 模 □ 1 1 1 0 2 橫 流 道 1 0 1 、 以 及 供 應 攪 拌 用 空 氣 1 1 9 1 | 1 2 0 的 溢 放 □ 1 2 1 1 2 2 — 面 將 型 模 掩 埋 到 鑄 箱 1 線 1 2 3 內 的 鑄 造 砂 1 2 4 中 進 行 鑄 模 的 造 模 〇 此 時 爲 ( 1 了 讓 攪 拌 用 空 氣 能 夠 流 動 在 於 通 氣 □ 1 0 3 與 攪 拌 用 溢 1 1 放 □ 1 2 1 、 1 2 2 的 陶 管 部 之 間 穿 3几 5又 內 徑 爲 1 0 m m 1 1 的 開 孔 1 2 5 予 以 連 結 在 一 起 0 以 這 種 方 式 進 行 造 模 以 將 1 I 橫 流 道 1 0 1 Η 溢 放 P 1 2 1 1 2 2 以 及 開 放 冒 □ 的 頂 1 1 I 面 與 其 通 氣 □ 出 □ 1 2 6 露 出 在 鑄 模 頂 面 而 製 作 出 鑄 模 1 1 在 該 鑄 模 嵌 入 內 徑 爲 1 0 m m 的 管 1 2 7 > 1 2 8 1 1 I 1 2 9 再 以 黏 土 1 3 0 > 1 3 1 > 1 3 2 加 以 密 封 以 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -34 - A7 B7 五、發明説明（32) 配管成能夠供應氧氣1 3 3以及攪拌用空氣1 1 9、 1 2 0。這些配管係經由未圖示的流量計連結到氧氣鋼瓶 以及工業用空氣配管。 以這種方式準備起來的鑄模係一面經由橫流道1 0 1 流入5 0 0公升/分鐘的氧氣1 3 3和經由攪拌用溢放口 121 、122流入攪拌用的空氣119、120，一面 從這些氧氣和空氣的出口也就是橫流道側的通氣口出口 1 2 6，利用著火用噴火器1 3 7來進行著火。此外，著 火後的燃燒並不是從著火後的橫流道側開始依序地進行， 而是隨即就到達進模口部1 0 2，以該部分當作最初的主 要燃燒部開始燃燒。 溢放口 1 2 1、1 2 2的陶管的方向係朝斜下方的 4 5度方向，以便於使得更多的攪拌用空氣1 1 9、 1 2 0吹抵下模面這一側，這是因爲一般的鑄造物的鑄造 姿勢都是將複雜面設定於鑄模空洞的下模面，在於鑄造上 較爲有利’所以在下模面這一側會比較多產生燃燒狀態不 佳的角落部、凹部，下模面這一側的燃燒條件比較不良， 爲了要彌補這個缺點而採行的對策。 又’這些攪拌用空氣之在於水平面的噴出方向係被配 置成：可使得整個氣流會在於由鑄模壁與型模的燃燒面所 形成的空間內迴轉。以這種方式讓整個氣流形成迴轉，可 令燃燒更爲順暢。 第8圖係顯示著火後的旺盛燃燒的狀況的稍微後半。 如第8圖所示’在於由鑄模壁1 3 8與型模的燃燒面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4^格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意"項再填寫本頁) •裝·

*1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -35- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______ B7_ 五、發明説明（33) 1 3 9所形成的空間1 4 0內，因爲熱、可燃物、氧氣係 受到由攪拌用空氣和氧氣變成亂流1 4 1的混合攪拌用氣 流的攪拌而趨於均勻，所以，燃燒可迅速順暢地進行。在 這樣的燃燒狀態下，並不會有凝縮物從型模的上面側的燃 燒面1 4 2落下來，因此，該凝縮物不會堆積在鑄模空洞 部的下面側’持續進行燃燒。 在燃燒的後半段，係依序地在於由鑄模壁1 3 8與型 模的燃燒面1 3 9所形成的空間1 4 0.內擴展開來，因亂 流而被與從進模口所供應的純氧充分地混合後的高含氧攪 拌用空氣1 4 3則可自由地移動而能夠到達各個角落部。 因此’氧氣可抵達複雜的形狀部的各角落，結果，即使是 角落部也都會因燃燒而消失掉。 在於最後時，減少攪拌用空氣爲1 〇 〇公升/分鐘， 並且將蓋1 4 6覆蓋於開放冒口面1 4 5，以提高鑄模內 的氧濃度，以使得已經分開且正在燃燒中的煙焦油狀的凝 縮物完全地燃燒。 第9圖係顯示由燃稍後的纖維補強塗覆模所保持的鑄 模空洞內的圖。如第9圖所示，完全燃燒之後，可獲得受 到纖維補強塗覆模1 1 8所保持之毫無煤以及落下堆積的 煙焦油狀的凝縮物的鑄模空洞1 4 4。 (實施例3 ) 第1 1圖係顯示本發明的著火法的詳細。 如第1 1圖A所示，在於寬50〇x長170〇x厚 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） :36- ---------I------1T------^ > . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 18 1 A7 B7 五、發明説明（34) 2 5 Omm的長方形的E PMMA製型模2 2 4的下部起 5 0mm至8 0mm的部分’開設3 Ommx 3 0mm的 四角形通氣口 2 2 5 ’在其一端安裝一個開設有內徑爲 5 0mm的通氣口之外徑2 0 Ommx高2 0 0mm的冒 口 2 2 6，以製作成型模。在這個型模塗覆上混入著1 v ο 1 %的碳化矽纖維的纖維補強塗覆模2 2 7 ’以作成 造模用的型模。在於這個型模的其中一端’設置一個直徑 爲3 Omm的陶管製的進模口 2 2 8 然後’將其埋在鑄 箱2 2 9內的鑄造砂2 3 0中’以製作成燃燒前的鑄模。 又，此時，爲了想要利用“鑄造砂受型模的燃燒熱的加熱 而發煙”的狀態來觀察鑄模內的型模的燃燒狀況’乃將鑄 模的上面側的砂厚度僅作成薄薄地約爲5 0 m m。 在該鑄模，經由直徑爲1 Omm的管2 3 3，其周圍 以黏土密封材2 3 4予以密封，並且一面將約1 〇 〇公升 /分鐘的氧氣2 3 5流入到與進模口 2 2 8相連的陶管 2 3 2 ，一面從下游側的冒口 2 2 6利用著火用噴火器 2 1 7予以著火。 著火後的火焰2 1 9隨即在四角形的通氣口內上溯， 而延燒到上游側的進模口 2 2 8。以這種方式，在中游範 圍處，燃燒並不朝向橫方向也就是通氣口內的壁方向擴展 而是立即就延燒到陶管製的進模口部的原因，係被認爲： 因爲正在燃燒中的通氣口的內面部的上游側的前端2 1 8 充分地符合燃燒的三要素也就是熱、可燃物以及氧氣，在 該部分的燃燒最旺盛的緣故，以及在於一度燃燒後的中游 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 装-- -· X9\- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -37- A7 _____ B7_;______ 五、發明説明（35) 範圍處係因上游範圍的燃燒而成由未燃燒氣體與排氣所混 合的氣體，氧氣不足使得燃燒受到抑制的緣故。一旦’延 燒到最上游部之後，其上方就是陶管製的進模口 2 2 8 ’ 並無可燃物，所以延燒就會停止於該處。 第1 1圖B係顯示延燒到最上游的進模口部之後的狀 況。一旦延燒至最上游部之後，係以上游範圍2 0 8的部 分爲中心，旺盛地燃燒，以形成燃燒的中心2 2 2。這種 狀況則是可藉由煙2 3 6的發生’而可從鑄模外部觀察。 又，在這個時候，最下游部之朝大氣開放的部分，未燃燒 氣體也就是可燃物及燃燒排廢氣的熱及該部位的燃燒熱以 及大氣中的氧氣2 1 3受到充分的供應，可形成穩定的火 焰2 1 9進行燃燒。此時，通氣口出口部周圍的型模面 2 2 3雖然會往內部側（上游側）燃燒，但是其速度則較 之上游側的燃燒中心2 2 2往下游側前進的速度更慢。 第1 1圖C係顯示從最上游部開始燃燒之後，最後的 燃燒尾盤的狀況。若觀察整體的燃燒中心的移動的話，係 從具有最多氧氣的上游範圍起依序地往下游範圍移動。這 種現象係可藉由觀察到發煙部的朝下游側的移動2 3 7而 判斷出來。在於燃燒的尾盤，係在中游範圍之稍微靠下游 側的下模面側進行最終的燃燒，而結束整體的燃燒。這種 狀況係可藉由：在這個時點，因爲未燃燒氣體的量也降低 ，下游範圍的火勢也降低，然後變成“餘燼”的狀態，所 以從冒口部可以看到最終燃燒部2 3 8以及在該部分所形 成的最終燃燒部的火焰2 3 9而觀察出來。 本紙張尺度適用中國國家標準「CNS ) A4規格（210X297公釐) -38 - (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) •装. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 418 12 . A7 ____B7 k、發明説明（36) 針對於相同的型模的燃燒，如果是從上游側來進行著 火的5舌’有時候會因爲未燃燒氣體也就是可燃氣體大量產 生’而在於最下游側的通氣口的出口也就是冒口開放部， 與空氣中的氧氣混合而發生較大的爆炸現象。 藉由上述方式，在對於鑄模內的型模一面供應氧氣或 氧氣和空氣的混合氣體一面令型模燃燒消失的過程中，藉 由從其下游側也就是氧氣或氧氣和空氣的混合氣體往大氣 的出口部的地方進行著火，可獲得安全的著火而不會發生 大規模的爆炸現象。 〇〜9 0重量％之直徑小於6 0 "m 、及無機質或有機質添加物以及溶媒 般市售的塗覆模，以每一公斤塗覆模 ，添加入纖維直徑爲1 3 ，長度 強材，加以混合後，作成塗覆模。 將這種混有纖維補強材的塗覆模塗覆 加以烘乾。然後，依據一般的型模消 金屬以製得鑄造物。 根據傳統方法以及本發明的方法所產 圖。第1 4圖（a )係顯示傳統的鑄 著3 0 9 ”和“鑄造物內部咬入塗覆 第1 4圖（b )係顯示毫無缺陷的健 請 先 閲 讀 背 之 注 項 再 填 |(装 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (實施例4) 在於由：內含5 的氧化鋁骨材微粒子 也就是水所組成的一 混入1 1公克之比例 爲13mm的纖維補 使用一般的毛刷 在E P S製的型模， 失式鑄造法注入熔融 第1 4圖係顯示 生的鑄造缺陷的槪要 造法的“砂粒燒焦附 模3 1 0 ”的缺陷； 全的鑄造物。 訂 線 本紙依尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -39- A7 B7 _ 五、發明説明（37) 這種使用纖維補強塗覆模的型模消失式鑄造法，係可 藉由纖維補強材使得：因外力或熱應力所產生的龜裂所導 致的塗覆模的層的剝落現象不再發生，而能夠獲得沒有“ 砂粒燒焦附著”和“鑄造物內部咬入塗覆模”的缺陷，且 表面性狀以及內部品質良好的鑄造物製品。 (實施例5 ) 在本發明的型模消失式鑄造法以及一般的型模消失式 鑄造法之中，前者係受到消失式型模之燃燒消失時的熱， 後者係受到注入熔融金屬時的熔融金屬的輻射熱來使得塗 覆模層受到加熱。關於假想該種狀況的實驗之一例，係針 對於經過加熱6 0秒鐘後的纖維補強塗覆模劑與被使用於 該處的纖維補強材的長度之彎曲強度的關係加以顯示。這 種情況，因爲有機系的纖維會在加熱時燃燒消失，所以針 對無機系的纖維來進行實驗。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在於市售的塗覆模劑（商品名爲：YAMASHIROCOAT S - 9 8 F )中，分別針對於碳纖維、碳化矽纖維、氧化 矽纖維、耐鹼性玻璃纖維、氧化鋁矽纖維切斷成各種長度 者，各以1體積％的比例，添加到塗覆模劑中並加以攪拌 ，以製作出纖維補強塗覆模。將這種纖維補強塗覆模 4 0 3塗覆於：在第1 5圖所示的凹型的鋼製金屬件 4 0 1的中空部4 0 2組裝著E P S製型模的狀態的物件 上。然後，以攝氏5 5度烘乾8小時使其硬化，以作成試 料。 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 18 A7 B7 五、發明説明（38) 其次，利用瓦斯噴火器對本試料加熱6 0秒鐘’以令 E S P製型模燃燒消失’同時將纖維補強塗覆模4 0 3加 熱成火紅。被加熱成火紅的纖維補強塗覆模的溫度’利用 溫度計來測定的話’約爲攝氏9 〇 0度至1 0 0 0度的範 圍。 加熱6 0秒鐘之後，放置約6 0分鐘進行冷卻’在恢 復到常溫的時候’以加壓件4 0 4對第1 5圖中所示的纖 維補強塗覆模4 0 3的層進行按壓’將當時的最高荷重當 成試料的彎曲強度（公克/ 1試料）。每一個測定點進行 1 〇次測定，並取其平均値作爲側定値。 第1 6圖所示的線圖係顯示其測定結果。 根據這個測定結果，纖維補強塗覆模的彎曲強度雖然 依各纖維而不同，但是，就整體而言，除了耐鹼性玻璃纖 維之外，從約1 . 5〜3 m m的長度起開始增加，在6〜 1 ◦ m m之間，急遽地增加，然後開始趨緩，其中有一部 份則有強度降低的現象。耐鹼性玻璃纖維的彎曲強度，在 1 Omm之前係呈現緩慢的增加，而在1 2〜2 5mm之 間，急遽地增加，而在於3 〇mm以及未圖示的5 0mm 之間，趨於緩慢的增大。由此測定結果可看出，纖維補強 材之最適合用來支撐發生龜裂後的塗覆模的層的纖維長度 是6〜3 Omm的範圍。 基於：這種經過一度加熱後的纖維補強塗覆模層的彎 曲強度係只要6〜3 Omm的範圍的長度即可充分地獲得 ;先前所說明的纖維補強塗覆模的製作時的纖維的糾結等. 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -41 - ---------装-- ·- (請先閲讀背面之注意事項再填isi?頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（39) 之添加纖維時的攪拌的容易性；以及塗覆時的作業性的觀 點所獲得的最終結論來說，6〜3 0 m m的範圍係最適當 的纖維長度。此外，如測定結果所示可知，帶給彎曲強度 的影響因素，不僅是長度，也受到該纖維本身的熱穩定性 之影響。亦即，除了碳纖維之外，係依據：耐鹼性玻璃纖 維 < 氧化矽纖維 < 氧化鋁矽纖維 < 碳化矽纖維的順序，在 大氣中的物理上的熱穩定性變大，也就是說，纖維補強塗 覆模的最大彎曲強度是依這種順序變大。 如果根據此一結果的顯示，雖然碳纖維係介於氧化矽 纖維與氧化鋁矽纖維之間，但是，若改變密接於鑄模壁的 氣相條件的話，將會顯示出強度變得很大的其他的舉動。 【發明之效果】 依據本發明係可獲得下列的效果。 (1 )可排除傳統的型模消失式鑄造法所常見的鑄鐵•鑄 鋼品吸收碳的問題_。 (2 )即使重達數公噸的大型鑄造品亦可鑄造，可消除鑄 造品的尺寸限制。 (3 )可利用型模消失式鑄造法製造出含碳量受到規定的 鑄鐵•鑄鋼品。 (4 )利用型模消失式鑄造法亦鑄造出包含低碳不鏽鋼鑄 鋼品在內的高級鑄造品。 (5 )不會有鑄造品的尺寸上的限制，可製造出與“置換 式鑄造c S法”同樣的精密鑄造品。 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS)A4規格（210X297公瘦） -42 - ---------f------ir------ii -· /V (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 418127 A7 ____B7_ 五、發明説明（4〇) (6 )可防止有機物發泡體型模所含有的氫氣侵入到熔融 金屬。 (7 )可解決傳統的型模消失式鑄造法的缺點，也就是因 吸收氧氣、二氧化碳氣體、氮氣所產生的鑄造品的 氣孔問題。. (8 )型模材質，基本上只要是可燃燒消失者，不拘於是 否發泡或者材質的種類。 此外，可獲的以下的效果。 (9 )在令埋設於鑄模內的型模燃燒時，包含型模的角落 部、凹部在內，可令型模充分地燃燒消失。 (1 0 )可防止在鑄模空洞的下面側堆積煙焦油狀的型模 的凝縮物。 (1 1 )不必特別設置：對於事前被認爲不易燃燒的部分 ，供應用來促進部分性的燃燒之氧氣的氧氣供應用 配管，可很容易進行造模。 (1 2 )在於令埋在鑄模內的型模燃燒時，不會發生爆炸 現象，可安全地著火。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，可獲的以下的效果。 (1 3 )可防止：因塗覆模的層的剝落所產生的各種鑄造 方法中的鑄造物表面的“砂粒燒焦附著”的缺陷。 (1 4 )可防止：不拘何種鑄造方法之因所剝落的塗覆模 的層被捲入到熔融金屬所產生的在鑄造物內部的“ 咬入塗覆模”的缺陷。 (1 5 )可防止：因潮濕狀態的塗覆模烘乾時的收縮所產 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210 X 297公釐） I I I I I I I I I j I II «* A#\ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 43- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（41) 生的龜裂所引起的塗覆模剝離現象。 (1 6 )可防止：因搬運、造模時的外力所導致的塗覆模 的層的破壞、剝離。 (1 7 )可將塗覆模塗得較厚，不必底層砂。 (18 )不會弄壞塗覆模的層，可取出型模實施一般的鑄 造法。 (1 9 )單一次的塗覆即可將塗覆模塗厚，可減少施工。 (2 0 )於金屬模鑄造法中，可自由諷整其厚度，可容易 調整熱傳導。 (2 1 )即使在離心式鑄造法中，亦可防止因離心力所引 起的塗覆模的層的剝離。 (2 2 )特別是在型模消失式鑄造法中，使用本發明的塗 覆模的話，具有大量減少鑄造缺陷的效果。 (2 3 )在本發明的第1態樣所示以外的一般的型模消失 式鑄造法中，即使維尼綸纖維、聚丙烯纖維、聚醯 胺纖維、聚乙烯纖維等的有機質纖維也可當作塗覆 模劑的補強材來使用。 (2 4 )若使用傳統的型模消失式鑄造法的話，可大幅地 改善因塗覆模層的剝離所產生的“砂粒燒焦附著” 的缺陷。 (2 5 ) —般而言，爲了改善鑄造物的表面，乃使用有機 物的樹脂來將發泡體型模的發泡粒之間的間隙以及 發泡體型模與發泡體型模的接縫的間隙加以塡補， 但是若使用這種樹脂的話，又會因該樹脂的分解而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（2丨0Χ297公釐） -44- ---------裝------iT------^ -* ,ν (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 18 A7 _B7_ 五、發明説明（42) 增加所產生的氣體，因此該樹脂的使用受到限制。 相對地，本發明的型模消失式鑄造法，則是在注入 熔融金屬之前，已經先燃燒消失，所以該樹脂的使 用量不受到限制。 【圖面之簡單說明】 第1圖係顯示：用來鑄造所實施的碳吸收試驗用的試 驗片時的塗覆模的塗覆狀況、輔助燃燎配管、通氣口以及 電子式點火裝置的配置。 第2圖係顯示：將碳吸收試驗用的試驗片在鑄造砂中 造模，在進行澆鑄之前的階段，將型模予以燃燒消失的狀 況。 第3圖係顯示：燃燒後的澆鑄狀況。 第4圖係顯示：鑄造後的碳吸收試驗用的試驗片中的 碳成分的分析位置。 第5圖係顯示：使用了 E P S製型模的鑄造後的鑄造 物中的碳成分分布的表1。 第6圖係顯示：使用了 E PMMA製型模的鑄造後的 鑄造物中的碳成分分布的表2。 第7圖係說明：本發明的燃燒方法。 第8圖係顯示：著火後之正在旺盛燃燒狀況的稍微後 半段。 第9圖係顯示：受到燃燒後的纖維補強塗覆模所保持 的鑄模空洞內。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · 45 - __^--_-----t------IT------Μ /V (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 18 A7 B7 五、發明説明（) 43’ 第1 0圖係說明·本發明的著火法的原理。 第1 1圖係顯示：本發明的著火法的詳細。 第1 2圖係顯示：型模消失式鑄造法的槪要。 第1 3圖（a)和（b)係顯示第1 2圖的Z部的詳 '細’係顯示：將傳統的塗覆模和本發明的塗覆模塗覆在消 失式型模用型模的表面，並進行鑄造的情況下的傳統的塗 覆模與本發明的塗覆模之舉動。 第1 4圖（a )和（b )係顯示：.本發明的塗覆模相 對於傳統的塗覆模之效果。 第1 5圖係顯示：纖維補強塗覆模層的強度的測定方 法。 第1 6圖係顯示：在市售的塗覆模劑中混入各種材質 的纖維時的長度與強度的關係。 【圖號說明】 2 :進模口部 4 :消失式型模 5 :塗覆模劑層 6 :電子式點火裝置 8 :輔助燃燒用配管 9 :鑄模材 1〇：澆口 1 3、1 5 :空氣 1 4、1 6 :氧氣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） -46 ----------- •" /V (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

、1T 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4五、發明説明（） 2 2 6 2

2 ο T—I

8 IX IX 9 一—I I—Η □ 模 .進 ^· . . · · · 洞 8 口 7 ο 空 2 氣 2 2 鋼模 2 通 2 1 0 0..... 1—Η 2 τχ 2 2

6 2 IX 2 3 3 7 3 8 3 9 3 一—一

〇 3 4 4 IX IX 4 4 r—Η ο 2 2 〇 2 A7 B7 塗氣 強空 補用 維拌口 纖攪冒 模 器 火 噴 用 氣火 口 氧著 出 · · ： □ 57 氣 通 ---------裝-- *· /4\. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 4 ο 2 2 2 2 鑄型空攪鑄消 2 氧 Ρ 含 5 ο 3 氣 合 層 混 的 的 模 氣 覆 口 空模塗 氣和型的 面 氣 模通氣製維 燒 空洞型 ·.氧 Α 纖 壁燃 用空式 5 或 Μ 強 模模間拌模失 2 氣 Μ 補 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -47-

Claims (1)

1. 4 18 1? A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 . 一種型模消失式禱造法，其特徵爲：該纟#造法係 具備以下的製程： (a )將預先混有纖維補強材的塗覆模塗覆於消失式型模 ，經烘乾硬化或自然硬化後予以烘乾的製程；和 (b )將前述乾燥後的型模埋入鑄模材中以製作成鑄模的 製程；和 (c )令位於前述鑄模內的消失式型模燃燒的製程、和 (d )將溶融金屬注入到因前述燃燒所形成的空間內以進 行鑄造的製程。 2 .如申請專利範圍第1項之型模消失式鑄造法，其 中前述纖維補強材係金屬纖維、天然石棉、玻璃纖維、氧 化矽纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、碳化矽纖維的其中一種 或者其中兩種以上的混合纖維，且其長度爲6〜3 Omm 的纖維補強材。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之型模消失式鑄造法 ’其中前述消失式型模係由發泡性樹脂所作成的型模。 4 _如申請專利範圍第3項之型模消失式鑄造法，其 中前述發泡性樹脂是聚苯乙烯（E P S )或者經改善分解 能力後的聚甲基丙烯酸酯（EPMMA)。 5 .如申請專利範圍第1、2、3或4項之型模消失 式鑄造法’其中前述鑄模係砂型鑄模或者細鐵粒鑄模。 6 .如申請專利範圍第1、2、3、4或5項之型模 消失式鑄造法，其中前述消失式型模的燃燒方式係在從與 鑄模澆口相連通的進模口部來供應空氣以及從輔助燃燒用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I I-----I-----^ - I I "V ^fv- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂！ 線1 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制取 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 、申請專利範圍 配管部來供應氧氣的狀態下，對於型模進行點火。 7 .如申請專利範圍第1、2、3、4、5或6項之 型模消失式鑄造法，其中前述熔融金屬係：含碳鑄鋼品、 結構用高張力含碳鋼品、低合金鋼鑄鋼品以及不鏽鋼鑄鋼 品的其中任何一種.鑄鋼。 8 . —種型模消失式鑄造法，其特徵爲：該鑄造法係 具備以下的製程： (a )將預先混有纖維補強材的塗覆模塗覆於消失式型模 ，經烘乾硬化或自然硬化後予以烘乾的製程：和 (b )將前述乾燥後的型模埋入鑄模材中以製作成鑄模的 製程；和 (c )對於位於前述鑄模內的消失式型模供應氧氣以及攪 拌用空氣以令其燃燒且消失的製程；和 (d )將熔融金屬注入到因前述燃燒所形成的空間內以進 行鑄造的製程。 9 .如申請專利範圍第8項之型模消失式鑄造法，其 中分別設有氧氣供應口和攪拌用空氣供應口，將氧氣從與 鑄模澆口相連通的進模口部來供應，將攪拌用空氣從溢放 口部吹入鑄模內，在此狀態下，將型模點火，以燃燒前述 消失式型模。 1 〇 .如申請專利範圍第8項之型模消失式鑄造法， 其中在供應前述攪拌用空氣時，將被供給到由鑄模壁與型 模燃燒面所形成的空間內的含氧氣體，在前述空間內充分 地攪拌，以使得前述空間內所產生的熱變得均句。 -40--- -------I--— I— · 1-----1 訂-------I · r 秉 V (請先閱讀背面之注意事項再^本頁) 418 12*/ A8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'J典 C8 D8六、申請專利範圍 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之型模消失式鑄造法 ，其中係以可令前述空間內因燃燒所產生的排氣迅速地自 前述空間內排出的方式，來供應前述攪拌用空氣。 1 2 .如申請專利範圍第8、9、1 0或1 1項之型. 模消失式鑄造法，其中在前述消失式型模設有通氣□，從 上述通氣口供應氧氣或氧氣與空氣的混合氣體，以使得前 述通氣口出口附近的前述消失式型模的下游範圍內的未燃 燒氣體以及該未燃燒氣體與其周圍的空氣之混合氣體可穩 定燃燒地著火。 1 3 .如申請專利範圍第8、9、1 0或1 1項之型 模消失式鑄造法，其中在前述消失式型模設有通氣□，從 上述通氣口供應氧氣或氧氣與空氣的混合氣體，令前述氧 氣或氧氣與空氣的前述混合氣體的氣流，在下游側的通氣 口出口處著火。 1 4 . 一種纖維補強塗覆模，其特徵爲：係在於以耐 火物骨材、無機質或有機質的添加物以及溶媒爲主成分的 塗覆模中，混合入低於5重量％的長度爲6〜3 Omm的 無機質或有機質的纖維補強材加以補強。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之纖維補強塗覆模， 其中前述纖維補強材係金屬纖維、天然石棉、玻璃纖維、 氧化矽纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、碳化矽纖維、維尼綸 (vinylon)纖維；聚丙烯纖維；聚醯胺纖維；聚乙烯纖維 的其中一種或者其中兩種以上的混合纖維。 先 ΜI， 6 之 注 意事 項 再lc 本 頁 裝 訂 ▲ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）