WO2020166071A1 - 鋳型製造方法及び鋳型製造方法に用いる鋳型構造体再加熱用呼吸炉 - Google Patents

鋳型製造方法及び鋳型製造方法に用いる鋳型構造体再加熱用呼吸炉 Download PDF

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heating
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深作 安井
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ＣＳＧ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｓ株式会社
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    • B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
    • B22C9/24—Moulds for peculiarly-shaped castings for hollow articles

Definitions

  • the present invention relates to a mold manufacturing method suitable for casting a product having a complicated shape and a respirator for reheating a mold structure used in the mold manufacturing method.
  • the lost wax casting method is known as a precision casting method for casting products with complicated shapes.
  • the investment material is fired to produce a mold having a hollow pattern of the same shape as the product, and (4) pouring into the produced mold and casting Cast.
  • the decomposition gas generated by the combustion of the disappearance model interferes with the supply of oxygen to the fine shape part of the disappearance model in the above step (3), and the disappearance model is lost.
  • the fine shape portion of is heated and carbonized under an oxygen-deficient state and is not completely burned and remains stuck in the hollow pattern.
  • the disappearance model is produced by a 3D printer, since the 3D printer uses a photocurable resin as a model material, the disappearance model is also produced by a photocurable resin.
  • the flammability is inferior to that of the wax used in the conventional vanishing model, and therefore, carbonization is likely to occur due to incomplete combustion of the minute shape portion of the vanishing model.
  • the carbide reacts with the molten metal poured into the mold to generate gas, which creates irregularities and cavities in the cast product, and changes the quality of the melt.
  • the quality of the mold is deteriorated, and the gas generated by the reaction between the molten metal and the carbide reacts with the components of the template to damage the template.
  • a mold manufacturing method for solving such a problem conventionally, a flow of air is made in the hollow pattern in the mold structure, oxygen is supplied to burn the vanishing model, and carbide residue is generated in the hollow pattern.
  • a step of arranging a pressurizing mechanism inside the mold structure, and by extinguishing the disappearance model, pressurizing the inside of the mold structure under the action of the pressurizing mechanism The step of forcibly exhausting the decomposed gas generated inside at least from the exhaust vent to the outside, and performing pressurization by the pressurizing mechanism by introducing the heated oxygen-containing gas, the precision casting mold A manufacturing method is known (for example, refer to Patent Document 1).
  • an air flow can be created between the pressurization mechanism and the exhaust vent to discharge the decomposed gas from the hollow pattern, and oxygen can be supplied to accelerate the combustion of the vanishing model.
  • the decomposition gas is discharged and the oxygen is supplied in the path from the pressurizing mechanism of the hollow pattern in the mold structure to the exhaust vent.
  • the decomposed gas and supply of oxygen may not be performed sufficiently. is there.
  • the decomposed gas in the bag-like part cannot be exhausted and oxygen cannot be sufficiently supplied to the bag-like part, resulting in the disappearance model.
  • it may be incompletely burned and may remain as a carbide.
  • the object of the present invention is to completely burn even a fine-shaped vanishing model, and to prepare a casting mold manufacturing method and a casting mold manufacturing apparatus used for the casting mold manufacturing method in which carbides due to incomplete burning of the vanishing model do not remain in the hollow pattern
  • the present invention provides a respirator for reheating a mold structure.
  • the invention according to claim 1 heats a mold structure obtained by solidifying an investment material in which a disappearance model is buried, and melts the disappearance model to remove the disappearance model from the mold structure. Including a step of discharging, a step of burning the residue of the disappeared model remaining in the mold structure that cannot be completely discharged, and a step of firing the investment material after the step of burning the residue of the disappeared model.
  • a mold manufacturing method for manufacturing a mold having a hollow pattern of the same shape as a cast product after the step of burning at least the residue of the disappearing model, the mold structure is housed in a closed space,
  • the method is characterized by including a step of alternately repeating vacuum evacuation in the closed space and supply of the oxygen-containing gas into the closed space under an environment of heating at a combustion temperature.
  • the mold manufacturing method of claim 1 in an environment in which the mold structure is housed in a closed space and heated at the combustion temperature of the disappearing model after at least the step of burning the residue of the disappearing model. Since it includes a step of alternately repeating the vacuum exhaust in the closed space and the oxygen-containing gas supply to the closed space, the investment material housed in the closed space by vacuum exhausting the closed space.
  • the decomposed gas staying in the hollow pattern inside can be surely discharged to the outside of the closed space, and the oxygen-containing gas is supplied to the closed space in the negative pressure body after vacuum exhaustion. As a result, the oxygen-containing gas can be spread to the details of the hollow pattern.
  • the mold structure according to the first aspect is housed in a closed space, and under the combustion temperature environment of the vanishing model, the vacuum exhaust in the closed space and the closed space are performed.
  • the step of alternately repeating the step of supplying the oxygen-containing gas is performed after the step of firing the investment material.
  • the mold structure is housed in a closed space, and vacuum exhaust in the closed space and oxygen content in the closed space under a combustion temperature environment of the vanishing model. Since the step of alternately repeating the gas supply is performed after the step of firing the investment material, the mold structure obtained by solidifying the investment material in which the disappearance model is buried is heated, and the disappearance model is melted to mold the mold structure. Can be performed using a conventional mold manufacturing apparatus, including the steps of discharging from the mold, burning the residue of the disappeared model remaining in the mold structure that cannot be completely discharged, and baking the investment material. .. As a result, the mold manufacturing method of the present invention can be carried out easily, and the equipment cost can be reduced.
  • the invention according to claim 3 is a breathing furnace for reheating a mold structure used in the method for manufacturing a mold according to claim 2, wherein the closed container holds the mold structure after firing the investment material.
  • a heating unit that heats the inside of the closed container, a vacuum exhaust mechanism that evacuates the inside of the closed container, an oxygen-containing gas supply mechanism that supplies an oxygen-containing gas into the closed container, and a vacuum by the vacuum exhaust mechanism.
  • a control unit having a function of alternately repeating the exhaust and the oxygen-containing gas supply by the oxygen-containing gas supply mechanism is provided.
  • a closed container that houses the mold structure after firing the investment material, a heating unit that heats the inside of the closed container, and the closed container
  • a vacuum evacuation mechanism for evacuating the inside of the container, an oxygen-containing gas supply mechanism for supplying an oxygen-containing gas into the closed container, and a vacuum evacuation by the vacuum evacuation mechanism and an oxygen-containing gas supply by the oxygen-containing gas supply mechanism alternately. Since it has a control unit having a function of repeating the above, the mold structure after firing the investment material is housed in a closed container, and the heating unit heats the inside of the closed container at the combustion temperature of the disappearance model.
  • the control unit controls the vacuum evacuation mechanism and the oxygen-containing gas supply mechanism to alternately evacuate the closed container and supply the oxygen-containing gas into the closed container. Can be repeated.
  • the decomposition gas staying in the hollow pattern in the investment material constituting the mold structure housed in the closed container is reliably discharged to the outside of the closed space, and the decomposition gas is discharged.
  • the oxygen-containing gas is spread to the details of the hollow pattern, and even if there is carbide of the disappearance model in the hollow pattern due to incomplete combustion of the residue of the disappearance model, the disappearance model remaining in the hollow pattern. It is possible to completely combust the carbides of and completely eliminate them. Further, since the steps up to the step of firing the investment material can be carried out by using the conventional mold manufacturing apparatus, the mold manufacturing method of the present invention can be easily carried out and the facility cost can be reduced. it can.
  • the breathing furnace for reheating the mold structure according to the third aspect is provided with cooling means for cooling exhaust gas that is vacuum-exhausted from the closed container, and the closed container. And a heating means for heating the oxygen-containing gas.
  • cooling means for cooling the exhaust gas vacuum-exhausted from the closed container, and heating means for heating the oxygen-containing gas supplied to the closed container. Since the exhaust gas in a high temperature state can be cooled and then drawn into the vacuum pump, there is no possibility that the vacuum pump will fail due to high heat even if the vacuum exhaust is repeated. Further, in the supply of oxygen-containing gas, it is possible to supply the oxygen-containing gas heated by the heating means to a high temperature into the closed container, without lowering the temperature in the closed container, The carbonized vanishing model remaining in the hollow pattern can be efficiently burned.
  • the invention according to claim 5 is a decomposition gas detecting means for detecting decomposition gas in the exhaust gas vacuum-exhausted from the closed container in the breathing furnace for reheating the mold structure according to claim 3 or 4.
  • the control unit when receiving a signal indicating the absence of decomposition gas from the decomposition gas detection means, heating in the closed container, vacuum exhaust in the closed container, and into the closed container. It has a function of stopping the supply operation of the oxygen-containing gas.
  • decomposed gas detection means for detecting decomposed gas in the exhaust gas vacuum-exhausted from the closed container.
  • the control unit when receiving a signal indicating the absence of decomposition gas from the decomposition gas detection means, heating in the closed container, vacuum exhaust in the closed container, and into the closed container. Since it has a function of stopping the supply operation of the oxygen-containing gas, the oxygen-containing gas remains in the hollow pattern formed in the investment material by receiving the signal of the absence of the decomposition gas from the decomposition gas detection means.
  • the mold furnace for reheating the mold structure provided in the mold manufacturing method and the mold manufacturing apparatus used for the mold manufacturing method according to the present invention even if the vanishing model of the fine shape is completely burned. In this way, it is possible to easily and reliably manufacture a mold in which no carbide remains due to incomplete combustion of the disappearance model in the hollow pattern.
  • the disappearance model 1 having the same shape as the cast product is formed, and the disappearance model 1 is buried in the investment material 3 filled in the mold frame 2, and the investment material 3 is dried and solidified to form a mold structure.
  • the body 4 is produced (see FIG. 1).
  • the template structure 4 is produced by a known technique and is not particularly limited to the configuration of this example.
  • the vanishing model 1 is provided with a product portion 5 corresponding to the shape of the cast product, and a center sprue corresponding to the spout to which the molten metal is poured and the runway through which the molten metal passes at the time of casting. And part 6.
  • the product unit 5 is formed by a stereolithography method using a 3D printer and is made of a photocurable resin made of an acrylic resin or an epoxy resin.
  • the center sprue portion 6 is made of wax such as paraffin.
  • the material of the disappearance model 1 is not limited to this example, and may be any material as long as it disappears by combustion.
  • the investment material 3 is composed mainly of gypsum and mixed with water to form a slurry.
  • the investment material 3 may be kneaded with silica (silicon dioxide) or the like as an aggregate in order to obtain rigidity of the mold.
  • the mold frame 2 is placed on the tray 7, the vanishing model 1 is placed in the mold frame 2, and the slurry-like investment material 3 is filled in the mold frame 2 so that the vanishing model 1 is buried.
  • the investment material 3 filled in the frame 2 is dried and solidified to obtain the template structure 4.
  • the step of burning and the step of burning the residue of the disappeared model 1 the step of firing the investment material 3 is sequentially performed.
  • the above steps are carried out in a heating furnace.
  • the steps described above are the same as those in the known mold manufacturing method, and the heating furnace used is not particularly limited, and a known heating furnace used in a conventional mold manufacturing apparatus can be used.
  • the heating furnace 8 includes a pedestal portion 9 on which the mold structure 4 is placed, and heating means 10 for heating the mold structure 4.
  • the heating means 10 may be a known heating means such as an electric heating coil and is not particularly limited. Further, an exhaust port 11 is formed in the top plate part and an intake port 12 is formed in the bottom plate part, and the exhaust port 11 and the intake port 12 are always open.
  • the mold structure 4 is heated at a predetermined temperature for a predetermined time to melt the extinction model 1, Let it flow out of the body 4.
  • the melted vanishing model 1 discharged to the outside of the mold structure 4 is discharged to the outside of the heating furnace 8 through the intake port 12.
  • the temperature and time for heating the mold structure 4 may be any heating temperature and heating time capable of melting the disappearing model 1 and discharging it to the outside of the mold structure 4, depending on the material of the disappearing model 1. It is set appropriately.
  • the mold structure 4 is heated at a predetermined temperature for a predetermined time and remains in the mold structure 4 without being completely discharged.
  • the remaining residue of the disappeared model 1 is burned.
  • the temperature and time for heating the mold structure 4 may be any heating temperature and heating time at which the residue of the disappearance model 1 remaining in the mold structure 4 can be burned. Is set appropriately.
  • the investment material 3 is heated at a predetermined temperature for a predetermined time to fire the investment material 3.
  • the temperature and time for heating the investment material 3 may be the heating temperature and the heating time at which the investment material 3 can be fired, and are appropriately set depending on the material of the investment material 3.
  • the manufacturing section 5 of the disappearance model 1 is formed of a photocurable resin made of an acrylic resin or an epoxy resin, and the center sprue section 6 is made of paraffin. Since it is formed, the heating temperature for melting and discharging the disappearing model 1 is set to about 120°C to about 180°C, and the heating time is set to about 2 hours. Further, the heating temperature for burning the residue of the vanishing model 1 remaining on the mold structure 4 without being completely discharged is set to about 350°C to about 400°C, and the heating temperature is set to about 2 hours. There is. The heating temperature for firing the investment material 3 is set to about 700°C to about 750°C, and the heating time is set to about 3 hours.
  • the gas generated in the heating furnace 8 in each of the above steps is naturally exhausted from the exhaust hole 11, and the outside air is naturally sucked into the heating furnace 8 from the intake port 12 as the gas is exhausted.
  • the mold structure 4 is then housed in the closed space and heated to the combustion temperature of the vanishing model 1 under conditions of vacuum evacuation and the closed space.
  • the step of alternately repeating the supply of the oxygen-containing gas into the inside is performed.
  • the number and time of alternately repeating the vacuum exhaust in the closed space and the supply of the oxygen-containing gas into the closed space are such that the vanishing model 1 remaining in the hollow pattern 13 can be completely burned. It is not particularly limited.
  • the decomposition gas in the exhaust gas that has been evacuated from the start of this step is detected, and the number and time of alternately repeating the vacuum exhaustion and the supply of the oxygen-containing gas are determined until the decomposition gas is no longer detected. It is set as the number of times and the time, and is an indefinite number of times and an indefinite time, respectively.
  • the mold structure 4 is housed in the closed space and placed in an environment in which it is heated at the combustion temperature of the vanishing model 1.
  • the carbide of the vanishing model 1 remaining in the hollow pattern 13 reacts with oxygen and burns.
  • This step may be performed by a respirator for reheating the mold structure, which will be described later, which is configured as a separate body from the above-mentioned heating furnace 8, and the function of the heating furnace used as the conventional mold manufacturing apparatus is also possible.
  • a mold manufacturing apparatus having a function of performing this step may be used.
  • the inside of the closed space is evacuated.
  • the decomposition gas generated by the combustion of the carbide of the disappearance model 1 and staying in the hollow pattern 13 is discharged to the outside of the closed space.
  • the combustion of the carbide of the vanishing model 1 is stopped.
  • the oxygen-containing gas When the evacuation of the closed space is completed, the oxygen-containing gas is supplied into the closed space. Since the closed space after the vacuum evacuation is in a negative pressure state, the oxygen-containing gas reaches the details of the hollow pattern 13. As a result, the carbide of the vanishing model 1 remaining in the hollow pattern 13 is surely brought into contact with oxygen and reburned even if it remains in the fine shape portion.
  • the oxygen-containing gas may be an oxygen gas containing no gas other than oxygen.
  • the oxygen-containing gas may be supplied by supplying the atmosphere into the closed container.
  • the decomposed gas is not retained in the hollow pattern 13 and the oxygen-containing gas is supplied to the hollow pattern 13. Spread to every detail. Then, every time this is repeated, the carbide of the disappearance model 1 burns and finally disappears.
  • the process is repeated until the decomposition gas is no longer detected, and after confirming that the vanishing model has completely burned, this step is ended. If no decomposed gas is detected for a predetermined time from the start in this step, it is determined that the carbide of the disappearance model 1 does not remain in the hollow pattern 13, and this step ends.
  • the mold structure 4 is housed in the closed space after the step of firing the investment material 3 is performed, and the mold structure 4 is closed under the environment of heating at the combustion temperature of the vanishing model 1. Since the vacuum evacuation in the space and the oxygen-containing gas supply to the closed space are alternately repeated, the air is evacuated in the closed space to stay in the hollow pattern 13 in the investment material housed in the closed space.
  • the decomposed gas present can be reliably discharged to the outside of the closed space, and by supplying the oxygen-containing gas into the closed space in the negative pressure body after vacuum evacuation, the oxygen-containing gas can be obtained even in the details of the hollow pattern 13. Can be distributed.
  • the step of accommodating the mold structure 4 in the closed space and alternately repeating the vacuum exhaust in the closed space and the oxygen-containing gas supply to the closed space under the combustion temperature environment of the disappearance model 1 Since the step is performed after the step of firing the investment material 3, the mold structure 4 formed by solidifying the investment material 3 in which the disappearance model 1 is buried is heated, and the disappearance model 1 is melted and discharged from the mold structure 4. Performing the step of burning, the step of burning the residue of the vanishing model 1 remaining in the mold structure 4 that cannot be completely discharged, and the step of burning the residue of the vanishing model 1 using a conventional mold manufacturing apparatus. You can As a result, the mold manufacturing method of the present invention can be carried out easily, and the equipment cost can be reduced.
  • the step of accommodating the mold structure 4 in the closed space and alternately repeating vacuum evacuation in the closed space and supply of the oxygen-containing gas into the closed space under the combustion temperature environment of the disappearance model 1 although it is performed after the step of firing the investment material 3, this step may be performed after the step of burning the residue of the disappearance model 1 remaining in the mold structure 4 and before the step of firing the investment material 3. Good.
  • the mold structure 4 is housed in the closed space, and under the environment of heating at the combustion temperature of the disappearance model 1, the vacuum exhaust and The step of alternately repeating the supply of the oxygen-containing gas into the closed space may be performed, and by doing so, the disappearance model 1 due to incomplete combustion remaining in the hollow pattern 13 formed in the disappearance model 1 It is possible to completely combust the carbides and completely eliminate them from the hollow pattern 13.
  • FIG. 3 is a schematic structural explanatory view showing an example of a respirator for reheating a mold structure used in the mold manufacturing method according to the present invention.
  • the respirator 14 for reheating the mold structure of this example includes a closed container 15 for containing the mold structure 4 after the investment material 3 has been fired, a heating unit 16 for heating the inside of the closed container 15, and the closed container 15.
  • a control unit 19 having a function of repeating alternately.
  • the closed container 15 is composed of a container main body 20 that houses the mold structure 4 and a lid 21 that closes the opening of the container main body 20. By closing the opening of the container main body 20 with the lid 21, A closed space for housing the structure 4 is formed.
  • the heating unit 16 heats the inside of the closed container 15 at the combustion temperature of the vanishing model, and a known heating means such as an electric heating coil can be used. Further, the arrangement position of the heating unit 16 is not particularly limited as long as it can reliably heat the inside of the closed container 15, but in the present example, it is arranged inside the container body 20.
  • the vacuum evacuation mechanism 17 includes an exhaust line 22 that evacuates the inside of the closed container 15 and a vacuum pump 23.
  • the exhaust line 22 is provided with a solenoid valve 24 that opens and closes the exhaust line 22.
  • the oxygen-containing gas supply mechanism 18 includes a supply line 25 for supplying the oxygen-containing gas into the closed container 15 and an oxygen-containing gas supply source 26.
  • the supply line 25 is provided with a solenoid valve 27 for opening and closing the supply line 25. There is.
  • cooling means 28 for cooling the exhaust gas vacuum-exhausted from inside the closed container 15 is provided on the exhaust line 22 of the vacuum exhaust mechanism 17. Further, on the supply line 25 of the oxygen-containing gas supply mechanism 18, a heating means 29 for heating the oxygen-containing gas supplied into the closed container 15 is provided.
  • the cooling means 28 has a structure in which an exhaust line 22 is passed through a water tank 30 that stores cooling water. Further, in the heating means 29, the heat of the heating unit 16 that heats the inside of the closed container 15 is used as the heat source.
  • the control unit 19 controls evacuation of the closed container 15 and supply of the oxygen-containing gas to the closed container 15 based on a preset setting.
  • the control unit 19 operates the vacuum pump 23 provided on the exhaust line 22 of the vacuum exhaust mechanism 17, opens and closes the solenoid valve 24, and the solenoid valve 27 provided on the supply line 25 of the oxygen-containing gas supply mechanism 18. The opening and closing are controlled so that the vacuum exhaust by the vacuum exhaust mechanism 17 and the oxygen-containing gas supply by the oxygen-containing gas supply mechanism 18 are alternately repeated.
  • a decomposition gas detecting means 31 for detecting the decomposition gas in the exhaust gas which is vacuum-exhausted from the closed container 15 is provided, and the control unit 19 outputs a signal indicating that the decomposition gas is absent from the decomposition gas detecting means 31.
  • the heating unit 16 heats the airtight container 15, the vacuum evacuation mechanism 17 evacuates the airtight container 15, and the oxygen-containing gas supply mechanism 18 supplies the oxygen-containing gas into the airtight container 15. It has a function to cancel.
  • the respirator 14 for reheating the mold structure constructed as described above is used as follows. First, the mold structure 4 after firing the investment material 3 in a heating furnace, which is a conventional mold manufacturing apparatus, is housed in the container body 20 of the closed container 15 and sealed with the lid 21 to obtain the mold structure. The body 4 is housed in a closed space. Then, the heating unit 16 heats the inside of the closed container 15 at the combustion temperature of the disappearance model 1. As a result, the carbide of the vanishing model 1 remaining in the hollow pattern 13 formed in the investment material 3 burns. The heating of the closed container 15 may be performed before the mold structure 4 is housed.
  • the control unit 19 alternately and repeatedly evacuates the closed container 15 and supplies the oxygen-containing gas to the closed container 15.
  • the electromagnetic valve 24 provided on the vacuum exhaust line 22 is opened, and the inside of the closed container 15 is evacuated by the vacuum pump 23. At this time, it is desirable to exhaust 99% or more of the air in the closed container 15. As a result, the decomposition gas in the hollow pattern 13 is discharged.
  • the electromagnetic valve 24 provided on the exhaust line 22 is closed, and the electromagnetic valve 27 provided on the supply line 25 of the oxygen-containing gas supply mechanism 18 is opened to supply the oxygen-containing gas.
  • An oxygen-containing gas is supplied from source 26 through supply line 25. As a result, the oxygen-containing gas is spread to the details of the hollow pattern 13 of the negative pressure body, and the carbonized vanishing model is burned.
  • Evacuating the closed container 15 and supplying the oxygen-containing gas to the closed container 15 is repeated up to a preset number of times and times.
  • the number of repetitions and time are set to the number of times and time until the decomposition gas is no longer detected from the exhaust gas evacuated by the decomposition gas detection means 31, respectively, and become an indefinite number and an indefinite time, respectively. There is.
  • the mold structure 4 after firing the investment material 3 is housed in the closed container 15, and the inside of the closed container 15 is heated by the heating unit 16.
  • the control unit 19 controls the vacuum evacuation mechanism 17 and the oxygen-containing gas supply mechanism 18 to evacuate the air in the closed container 15 and the closed container.
  • the oxygen-containing gas supply into 15 can be repeated alternately.
  • the mold structure 4 is housed in the closed space formed in the closed container 15, and under the environment in which the mold structure 4 is heated to the combustion temperature of the disappearance model 1, vacuum exhaust in the closed space and oxygen-containing gas into the closed space are performed.
  • the mold manufacturing method of the present invention can be easily carried out and the facility cost can be reduced. it can.
  • the cooling means 28 for cooling the exhaust gas vacuum-exhausted from the closed container 15 and the heating means 29 for heating the oxygen-containing gas supplied to the closed container 15 are provided, the exhaust gas in a high temperature state is provided. The gas can be cooled and then drawn into the vacuum pump 23, and even if vacuum exhaust is repeated, there is no risk of the vacuum pump 23 breaking down due to high heat.
  • the oxygen-containing gas heated by the heating means 29 and having a high temperature can be supplied into the closed container 15, without lowering the temperature in the closed container 15.
  • the carbide of the vanishing model 1 remaining in the hollow pattern 13 can be efficiently burned.
  • a decomposition gas detection means 31 for detecting decomposition gas in the exhaust gas that has been evacuated from the closed container 15 is provided, and the control unit 19 outputs a signal indicating that the decomposition gas does not exist from the decomposition gas detection means 31.
  • the control unit 19 When it receives, it has the functions of heating the inside of the closed container 15, evacuating the inside of the closed container 15, and stopping the operation of supplying the oxygen-containing gas into the inside of the closed container 15.

Abstract

消失模型１を埋没させた埋没材３を固化させてなる鋳型構造体４を加熱し、消失模型１を溶融させて鋳型構造体４から排出させる工程と、排出しきれずに鋳型構造体４に残った消失模型１の残留物を燃焼する工程と、消失模型１の残留物を燃焼する工程の後に、埋没材３を焼成する工程を含み、鋳造製品と同形状の中空パターン１３を有する鋳型を製造する鋳型製造方法において、少なくとも消失模型１の残留物を燃焼する工程の後、鋳型構造体４を密閉空間内に収容し、消失模型１の燃焼温度で加熱する環境下で密閉空間内の真空排気と密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程を含ませることにより、微細な形状の消失模型であっても完全燃焼させて、中空パターン１３内に消失模型の不完全燃焼による炭化物が残存しない鋳型製造方法及び鋳型製造方法に用いる鋳型製造装置に備えられる鋳型構造体再加熱用呼吸炉を得る。

Description

鋳型製造方法及び鋳型製造方法に用いる鋳型構造体再加熱用呼吸炉
　本発明は、複雑な形状を有する製品の鋳造に適した鋳型製造方法及び鋳型製造方法に用いる鋳型構造体再加熱用呼吸炉に関する。
　複雑な形状を有する製品を鋳造する精密鋳造方法として、ロストワックス鋳造法が知られている。ロストワックス鋳造法では、（１）製品と同形状の消失模型を形成する工程、（２）鋳型枠（フラスコ）に充填したスラリ状の石膏等からなる埋没材に消失模型を埋没し、埋没材を乾燥固化させて鋳型構造体を作製する工程、（３）鋳型構造体を加熱して消失模型を溶融させ、鋳型構造体から溶融した消失模型を排出させ、鋳型構造体に残った消失模型の残留物を燃焼させて除去するとともに、埋没材を焼成して、製品と同形状の中空パターンを有する鋳型を製造する工程、（４）製造した鋳型に注湯して鋳造する工程を経て製品が鋳造される。
　近年、微細な形状の鋳造した製品の需要の高まりや、微細な形状の３Ｄモデルを短時間で容易に作製することができる３Ｄプリンターの普及によって、消失模型を３Ｄプリンターで作製することが広く取り入れられるようになり、微細な形状の消失模型を容易に作製することができるようになった。
　しかし、微細な形状の消失模型による鋳型作製では、上記の（３）の工程で、消失模型の燃焼により発生した分解ガスが消失模型の微細な形状部分への酸素の供給を妨害し、消失模型の微細な形状部分が酸素欠乏状態下で加熱されて炭化し、完全に燃焼されずに中空パターン内にこびりついたまま残留してしまう場合がある。
　特に、消失模型を３Ｄプリンターで作製した場合、３Ｄプリンターでは、模型素材として光硬化性樹脂を使用するため、消失模型も光硬化性樹脂で作製されることになるが、光硬化性樹脂は、従来の消失模型で使用されているワックスに比べ燃焼性に劣り、このため、消失模型の微細な形状部分の不完全燃焼による炭化が発生し易い。
　鋳型の中空パターン内に消失模型の炭化物が残留すると、炭化物と鋳型に流し込まれた溶湯とが反応してガスが生じ鋳造品に凹凸や巣が生じたり、溶湯を変質させたりなどして鋳造品の質の低下を引き起こしたり、また、溶湯と炭化物の反応により生じたガスと鋳型の成分が反応して、鋳型が損傷するといった問題が発生する。
　そこで、このような問題を解消する鋳型製造方法として、従来、鋳型構造体内の中空パターン内に空気の流れを作り、酸素を供給して消失模型を燃焼させ、中空パターン内に炭化物の残留が生じないようにするために、鋳型構造体の内部に加圧機構を配置する工程と、消失模型を消失させながら、加圧機構の作用下に鋳型構造体の内部を加圧することにより、鋳型構造体の内部に発生する分解ガスを少なくとも排気ベントから強制的に外部に排出させる工程と、を有し、加圧機構による加圧を、加熱された酸素含有ガスの導入により行う、精密鋳造用鋳型の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　この方法によれば、加圧機構から排気ベントの間に空気の流れを作って分解ガスを中空パターンから排出することができるとともに、酸素を供給して消失模型の燃焼を促進することができる。
特開２００３－５３４８１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されているような精密鋳造用鋳型の製造方法では、鋳型構造体に排気ベントを形成する必要があり、鋳造物や鋳造方法に合わせて排気ベントの位置を考えて消失模型を作る必要があるため、その作製に手間がかかるといった問題が生じる。
　また、特許文献１に記載されているような精密鋳造用鋳型の製造方法では、鋳型構造体内の中空パターンの加圧機構から排気ベントまでの経路においては、分解ガスの排出と酸素の供給とをスムーズに行うことができるものの、加圧機構から排気ベントまでの経路から分岐した箇所においては、空気の流れを作ることが難しく、分解ガスの排気と酸素の供給を十分に行うことができない場合がある。特に、中空パターン内に多数の分岐や空気が通り抜けることができない袋状部が存在する場合、袋状部の分解ガスの排気と袋状部への酸素の供給を十分に行えず、消失模型が不完全燃焼となり炭化物として残ってしまう場合があるといった問題がある。
　この問題は、近年、形状が極めて微細化している金属アクセサリーの分野では特に問題となる。
　金属アクセサリーの分野の鋳型の中空パターンには、多数の分岐や袋状部が形成されているため、分解ガスを排出し隅々まで酸素を供給することができる空気の流れを作ることは容易ではない。また、消失模型を溶融排出させた段階では、中空パターンの微細な造形部分に溶融した消失模型が詰まった状態になる事がある。この状態で消失模型を燃焼すると中空パターンの微細な造形部分に詰まった溶融した消失模型は不完全燃焼となって炭化する。この状態で鋳造を行えば、上記した鋳造品の質の低下や、鋳型の損傷といった問題だけでなく、溶湯の未充填といった鋳造不良を生じさせるといった問題も生じる。
　本発明の目的は、微細な形状の消失模型であっても完全燃焼させて、中空パターン内に消失模型の不完全燃焼による炭化物が残存しない鋳型製造方法及び鋳型製造方法に用いる鋳型製造装置に備えられる鋳型構造体再加熱用呼吸炉を提供することにある。
　上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、消失模型を埋没させた埋没材を固化させてなる鋳型構造体を加熱し、前記消失模型を溶融させて前記鋳型構造体から排出させる工程と、排出しきれずに前記鋳型構造体に残った前記消失模型の残留物を燃焼する工程と、前記消失模型の残留物を燃焼する工程の後に、前記埋没材を焼成する工程を含み、鋳造製品と同形状の中空パターンを有する鋳型を製造する鋳型製造方法において、少なくとも前記消失模型の残留物を燃焼する工程の後、前記鋳型構造体を密閉空間内に収容し、前記消失模型の燃焼温度で加熱する環境下で前記密閉空間内の真空排気と前記密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程を含むことを特徴とする。
　請求項１に記載の鋳型製造方法によれば、少なくとも前記消失模型の残留物を燃焼する工程の後、前記鋳型構造体を密閉空間内に収容し、前記消失模型の燃焼温度で加熱する環境下で前記密閉空間内の真空排気と前記密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程を含むので、前記密閉空間内を真空排気することによって前記密閉空間内に収容された前記埋没材内の前記中空パターン内に滞留している分解ガスを前記密閉空間外へ確実に排出することができ、且つ、真空排気後の負圧状体にある前記密閉空間内に酸素含有ガスを供給することによって前記中空パターンの細部にまで酸素含有ガスを行き渡らせることができる。これにより、消失模型の残留物の燃焼に不完全燃焼があり前記中空パターン内に消失模型の炭化物があっても、前記中空パターン内に残留する前記消失模型の炭化物を完全に燃焼させ、確実に消失させることができる。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記鋳型構造体を密閉空間内に収容し、前記消失模型の燃焼温度環境下で前記密閉空間内の真空排気と前記密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程は、前記埋没材を焼成する工程後に行うことを特徴とする。
　請求項２に記載の鋳型製造方法によれば、前記鋳型構造体を密閉空間内に収容し、前記消失模型の燃焼温度環境下で前記密閉空間内の真空排気と前記密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程は、前記埋没材を焼成する工程後に行うので、消失模型を埋没させた埋没材を固化させてなる鋳型構造体を加熱し、消失模型を溶融させて鋳型構造体から排出させる工程と、排出しきれずに前記鋳型構造体に残った消失模型の残留物を燃焼する工程と、前記埋没材を焼成する工程までを、従来の鋳型製造装置を用いて行うことができる。これにより、本発明の鋳型製造方法の実施を容易にし、また設備コストの低廉化を図ることができる。
　請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の鋳型製造方法に用いられる鋳型構造体再加熱用呼吸炉であって、前記埋没材を焼成した後の前記鋳型構造体を収容する密閉容器と、前記密閉容器内を加熱する加熱部と、前記密閉容器内を真空排気する真空排気機構と、前記密閉容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給機構と、前記真空排気機構による真空排気と前記酸素含有ガス供給機構による酸素含有ガス供給を交互に繰り返す機能を有する制御部とを備えていることを特徴とする。
　請求項３に記載の鋳型構造体再加熱用呼吸炉によれば、前記埋没材を焼成した後の前記鋳型構造体を収容する密閉容器と、前記密閉容器内を加熱する加熱部と、前記密閉容器内を真空排気する真空排気機構と、前記密閉容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給機構と、前記真空排気機構による真空排気と前記酸素含有ガス供給機構による酸素含有ガス供給を交互に繰り返す機能を有する制御部とを備えているので、前記埋没材を焼成した後の前記鋳型構造体を密閉容器に収容し、前記加熱部により前記密閉容器内を前記消失模型の燃焼温度で加熱し、前記消失模型の燃焼温度環境下で、前記制御部により真空排気機構と前記酸素含有ガス供給機構を制御して前記密閉容器内の真空排気と前記密閉容器内への酸素含有ガス供給を交互に繰り返すことができる。
　これにより、密閉容器内に収容された前記鋳型構造体を構成する前記埋没材内の前記中空パターン内に滞留している分解ガスを前記密閉空間外へ確実に排出し、且つ、分解ガスを排出した前記中空パターンの細部にまで酸素含有ガスを行き渡らせて、消失模型の残留物の不完全燃焼により前記中空パターン内に消失模型の炭化物があっても、前記中空パターン内に残留する前記消失模型の炭化物を完全に燃焼させ、確実に消失させることができる。
　また、前記埋没材を焼成する工程までの実施を、従来の鋳型製造装置を用いて行うことができるので、本発明の鋳型製造方法の実施を容易にし、また設備コストの低廉化を図ることができる。
　請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の前記鋳型構造体再加熱用呼吸炉には、前記密閉容器から真空排気された排気ガスを冷却する冷却手段と、前記密閉容器へ供給される酸素含有ガスを加熱する加熱手段とを備えることを特徴とする。
　請求項４に記載の鋳型構造体再加熱用呼吸炉によれば、前記密閉容器から真空排気された排気ガスを冷却する冷却手段と、前記密閉容器へ供給される酸素含有ガスを加熱する加熱手段とを備えるので、高温状態にある排気ガスを冷却してから真空ポンプに引き込むことができ、真空排気を繰り返しても高熱により真空ポンプが故障するおそれがない。また、酸素含有ガスの供給にあっては、前記加熱手段により加熱して高温となった酸素含有ガスを前記密閉容器内に供給することができ、前記密閉容器内の温度を低下させることなく、前記中空パターン内に残留する炭化した消失模型を効率的に燃焼させることができる。
　請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の、前記鋳型構造体再加熱用呼吸炉には、前記密閉容器から真空排気された排気内の分解ガスを検出する分解ガス検出手段を備えており、前記制御部は、前記分解ガス検出手段からの分解ガス不存在の信号を受けたとき、前記密閉容器内の加熱と、前記密閉容器内の真空排気と、前記密閉容器内への酸素含有ガスの供給動作を中止させる機能を有することを特徴とする。
　請求項５に記載の鋳型構造体再加熱用呼吸炉によれば、前記鋳型構造体再加熱用呼吸炉には、前記密閉容器から真空排気された排気内の分解ガスを検出する分解ガス検出手段を備えており、前記制御部は、前記分解ガス検出手段からの分解ガス不存在の信号を受けたとき、前記密閉容器内の加熱と、前記密閉容器内の真空排気と、前記密閉容器内への酸素含有ガスの供給動作を中止させる機能を有しているので、前記分解ガス検出手段からの分解ガス不存在の信号の受信により、前記埋没材内に形成される前記中空パターン内に残留する炭化した前記消失模型が完全燃焼したことを容易に確認することができるとともに、前記密閉容器内の加熱と、前記密閉容器内の真空排気と、前記密閉容器内への酸素含有ガスの供給動作を中止させるので、鋳型構造体再加熱用呼吸炉の無駄な作動を防止することができる。
　以上のように、本発明に係る鋳型製造方法及び鋳型製造方法に用いる鋳型製造装置に備えられる鋳型構造体再加熱用呼吸炉によれば、微細な形状の消失模型であっても完全燃焼させて、中空パターン内に消失模型の不完全燃焼による炭化物が残存しない鋳型を容易に且つ確実に製造することができる。
本発明に係る鋳型製造方法の実施の形態の一例に用いる鋳型構造体を示す断面説明図である。 本発明に係る鋳型製造方法に用いる加熱炉の一例を示す概略構造説明図である。 本発明に係る鋳型製造方法に用いる鋳型構造体再加熱用呼吸炉の一例を示す概略構造説明図である。
 以下、本発明に係る鋳型製造方法及び鋳型製造方法に用いる鋳型構造体再加熱用呼吸炉を説明する。
　まず、鋳型製造方法の実施の形態の一例を詳細に説明する。
　本例の鋳型製造方法は、まず、鋳造製品と同形状の消失模型１を形成し、鋳型枠２に充填した埋没材３に消失模型１を埋没し、埋没材３を乾燥固化させて鋳型構造体４を作製する（図１参照）。
　鋳型構造体４の作製にあっては、公知の技術により作製されるものであり、本例の構成に特に限定されるものではない。
　本例では、消失模型１は鋳造製品の形状に対応する製品部５と、製品部５と接続して設けられ、鋳造時に溶湯が注がれる湯口及び溶湯が通過する湯道に対応するセンタースプルー部６とからなる。
　また、本例では、製品部５は３Ｄプリンターを用いた光造形法を用いて造形されたものであり、アクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂からなる光硬化性樹脂を素材としている。また、センタースプルー部６はパラフィンなどの蝋を素材として形成している。
　なお、消失模型１の素材は、本例に限定されるものではなく、燃焼により消失するものであれば特に問わない。
　埋没材３は、本例では、石膏を主成分とし、水と混ぜてスラリ状にしたものである。埋没材３には、鋳型の剛性を得るために、シリカ（二酸化珪素）等を骨材として混練させてもよい。
　そして、受け皿７に鋳型枠２を載置し、鋳型枠２内に消失模型１を配置して、鋳型枠２内にスラリ状の埋没材３を消失模型１が埋没するように充填し、鋳型枠２内に充填された埋没材３を乾燥し固化させることにより鋳型構造体４を得る。
　このようにして得た鋳型構造体４を加熱し、消失模型１を溶融させて鋳型構造体４から排出させる工程と、排出しきれずに鋳型構造体４に残った消失模型１の残留物を燃焼する工程と、消失模型１の残留物を燃焼する工程の後に、埋没材３を焼成する工程を順次行う。
　上記の各工程は、加熱炉で実施される。上記の各工程は公知の鋳型製造方法と同様であり、使用される加熱炉も特に限定されるものではなく、従来の鋳型製造装置に用いられてきた公知の加熱炉が使用できる。
　加熱炉の一例としては図２に示す加熱炉８があり、上記の各工程の実施を加熱炉８により説明する。加熱炉８は内部に鋳型構造体４を載置する台座部９と、鋳型構造体４を加熱するための加熱手段１０とを備えている。加熱手段１０は電熱コイルなどの公知の加熱手段を使用することができ、特に限定されない。また、天板部に排気口１１が形成され、底板部には吸気口１２が形成されており、排気口１１および吸気口１２は常時開口した状態にある。
　先ず、鋳型構造体４を加熱し、消失模型１を溶融させて鋳型構造体４から排出させる工程では、鋳型構造体４を所定の温度で所定時間加熱し、消失模型１を溶融し、鋳型構造体４外へ流出させる。鋳型構造体４外へ排出した溶融した消失模型１は吸気口１２から加熱炉８の外に排出される。
　この工程で、鋳型構造体４を加熱する温度、時間は、消失模型１を溶融し、鋳型構造体４外へ排出させることができる加熱温度及び加熱時間であればよく、消失模型１の素材により適宜設定される。
　次に、排出しきれずに鋳型構造体４に残った消失模型１の残留物を燃焼する工程では、鋳型構造体４を所定の温度で所定時間加熱し、排出しきれずに鋳型構造体４に残った消失模型１の残留物を燃焼する。
　この工程で、鋳型構造体４を加熱する温度、時間は、鋳型構造体４に残った消失模型１の残留物を燃焼することができる加熱温度及び加熱時間であればよく、消失模型１の素材により適宜設定される。
　次に、消失模型１の残留物を燃焼する工程の後に行う埋没材３を焼成する工程では、埋没材３を所定の温度で所定時間加熱し、埋没材３を焼成する。
　この工程で、埋没材３を加熱する温度、時間は、埋没材３を焼成することができる加熱温度及び加熱時間であればよく、埋没材３の素材により適宜設定される。
　上記した各工程における加熱温度及び加熱時間について説明すると、本例では、消失模型１の製造部５がアクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂からなる光硬化性樹脂で形成され、センタースプルー部６がパラフィンで形成されていることから、消失模型１の溶融と排出のための加熱温度は約１２０°Ｃ～約１８０°Ｃに設定し、加熱時間は約２時間に設定している。また、排出しきれずに鋳型構造体４に残った消失模型１の残留物を燃焼するための加熱温度は約３５０°Ｃ～約４００°Ｃに設定し、加熱温度は約２時間に設定している。また、埋没材３を焼成するための加熱温度は約７００°Ｃ～約７５０°Ｃに設定し、加熱時間は約３時間に設定している。
上記各工程で加熱炉８内に発生するガスは排気孔１１から自然排気され、ガスの排気に伴い吸気口１２から加熱炉８内へ外気が自然吸気される。
　このようにして埋没材３を焼成した後、次に、鋳型構造体４を密閉空間内に収容し、消失模型１の燃焼温度で加熱する環境下で、密閉空間内の真空排気と前記密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程を行う。
  この工程は、消失模型１を溶融させて鋳型構造体４から排出させる工程と鋳型構造体４に残った消失模型１の残留物を燃焼する工程で形成された埋没材３内の中空パターン１３内に残留する消失模型１の不完全燃焼による炭化物を完全に燃焼させ消失させるために行う。
　密閉空間内の真空排気と密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す回数及び時間は、中空パターン１３内に残留した消失模型１を完全に燃焼させることができる回数及び時間であれば特に限定されない。
　本例では、この工程の開始から真空排気された排気内の分解ガスの検出を行い、真空排気と酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す回数及び時間を、分解ガスが検出されなくなった時点までの回数及び時間として設定しており、それぞれ不定回数及び不定時間となっている。
　この工程では、まず密閉空間内に鋳型構造体４を収容し、消失模型１の燃焼温度で加熱する環境下に置く。このようにすると、中空パターン１３内に残留する消失模型１の炭化物は酸素と反応して燃焼する。
　この工程は、前述した加熱炉８とは別体として構成された、後述する鋳型構造体再加熱用呼吸炉によって行ってもよく、また、従来の鋳型製造装置として用いられてきた加熱炉の機能に加えてこの工程を実施する機能を有する鋳型製造装置によって行ってもよい。
　次に、設定した時間の経過後、密閉空間内の真空排気を行う。真空排気は、密閉空間内の空気の９９％以上を排気することが望ましい。このことにより、消失模型１の炭化物の燃焼により発生し中空パターン１３内に滞留している分解ガスを密閉空間外へ排出する。このとき、消失模型１の炭化物の燃焼は停止する。
　密閉空間内の真空排気が完了したら、密閉空間内へ酸素含有ガスの供給を行う。真空排気後の密閉空間内は負圧状態にあるので、酸素含有ガスは中空パターン１３の細部にまで行き渡る。これにより、中空パターン１３内に残留する消失模型１の炭化物は、微細な形状部分に残留するものであっても確実に酸素と接触し、再燃焼する。
　なお、酸素含有ガスは酸素以外の気体を含まない酸素ガスであってもよい。また、酸素含有ガスの供給は大気を密閉容器内に供給することにより行ってもよい。
　このような、密閉空間内の真空排気と、密閉空間内への酸素含有ガスの供給を交互に行うことにより、中空パターン１３内に分解ガスを滞留させず、且つ、酸素含有ガスを中空パターン１３の細部にまで行き渡らせる。そして、これを繰り返すたびに消失模型１の炭化物は燃焼し、最終的に消失する。
　本例では前述の通り、分解ガスが検出されなくなった時点まで繰り返しており、消失模型が完全燃焼したことを確認した上で、この工程を終了する。
　また、この工程で、開始から所定時間分解ガスが検出されなかった場合は、中空パターン１３内に消失模型１の炭化物が残留していないと判断し、この工程を終了する。
　このように行う、本例の鋳型製造方法によれば、埋没材３を焼成する工程の実施後に鋳型構造体４を密閉空間内に収容し、消失模型１の燃焼温度で加熱する環境下で密閉空間内の真空排気と密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返すので、密閉空間内を真空排気することによって密閉空間内に収容された埋没材内の中空パターン１３内に滞留している分解ガスを密閉空間外へ確実に排出することができ、且つ、真空排気後の負圧状体にある密閉空間内に酸素含有ガスを供給することによって中空パターン１３の細部にまで酸素含有ガスを行き渡らせることができる。
　これにより、消失模型１に形成された中空パターン１３内に不完全燃焼による消失模型１の炭化物が残留している場合、消失模型１の炭化物を完全燃焼させ、中空パターン１３内から確実に消失させることができる。
　また、本例では、鋳型構造体４を密閉空間内に収容し、消失模型１の燃焼温度環境下で密閉空間内の真空排気と密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程は、埋没材３を焼成する工程の実施後に行うので、消失模型１を埋没させた埋没材３を固化させてなる鋳型構造体４を加熱し、消失模型１を溶融させて鋳型構造体４から排出させる工程と、排出しきれずに鋳型構造体４に残った消失模型１の残留物を燃焼する工程と、消失模型１の残留物を燃焼する工程の実施を従来の鋳型製造装置を用いて行うことができる。これにより、本発明の鋳型製造方法の実施を容易にし、また設備コストの低廉化を図ることができる。
　なお、本例では、鋳型構造体４を密閉空間内に収容し、消失模型１の燃焼温度環境下で密閉空間内の真空排気と密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程は、埋没材３を焼成する工程後に行うようにしているが、この工程を鋳型構造体４に残った消失模型１の残留物を燃焼する工程後、埋没材３を焼成する工程前に行ってもよい。
　本発明では、少なくとも消失模型１の残留物を燃焼する工程の後、鋳型構造体４を密閉空間内に収容し、消失模型１の燃焼温度で加熱する環境下で密閉空間内の真空排気と前記密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程を行えばよく、このようにすることにより、消失模型１に形成された中空パターン１３内に残留している不完全燃焼による消失模型１の炭化物を完全燃焼させ、中空パターン１３内から確実に消失させることができる。
　次に、本発明に係る鋳型製造方法において、鋳型構造体４を密閉空間内に収容し、消失模型１の燃焼温度環境下で密閉空間内の真空排気と密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程で用いられる鋳型構造体再加熱用呼吸炉の実施の形態の一例を図３により詳細に説明する。
　図３は本発明に係る鋳型製造方法に用いる鋳型構造体再加熱用呼吸炉の一例を示す概略構造説明図である。
　本例の鋳型構造体再加熱用呼吸炉１４は、埋没材３が焼成された後の鋳型構造体４を収容する密閉容器１５と、密閉容器１５内を加熱する加熱部１６と、密閉容器１５内を真空排気する真空排気機構１７と、密閉容器１５内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給機構１８と、真空排気機構１７による真空排気と酸素含有ガス供給機構１８による酸素含有ガス供給を交互に繰り返す機能を有する制御部１９とを備えている。
　密閉容器１５は、鋳型構造体４を収容する容器本体２０と、容器本体２０の開口部を密閉する蓋体２１とで構成され、容器本体２０の開口部を蓋体２１で閉じることにより、鋳型構造体４を収容する密閉空間を形成する。
　加熱部１６は、密閉容器１５内を消失模型の燃焼温度で加熱するものであり、電熱コイル等の公知の加熱手段を用いることができる。また、加熱部１６の配置位置にあっては、密閉容器１５内を確実に加熱できればよく、特に限定されないが、本例では容器本体２０内に配置されている。
　真空排気機構１７は、密閉容器１５内を真空排気する排気ライン２２と真空ポンプ２３とからなり、排気ライン２２には排気ライン２２を開閉する電磁弁２４が設けられている。
　酸素含有ガス供給機構１８は密閉容器１５内に酸素含有ガスを供給する供給ライン２５と酸素含有ガス供給源２６とからなり、供給ライン２５には供給ライン２５を開閉する電磁弁２７が設けられている。
　本例では、真空排気機構１７の排気ライン２２上に、密閉容器１５内から真空排気された排気ガスを冷却する冷却手段２８を備えている。また、酸素含有ガス供給機構１８の供給ライン２５上に、密閉容器１５内に供給する酸素含有ガスを加熱する加熱手段２９を備えている。冷却手段２８にあっては、本例では冷却水を貯留した水槽３０内に排気ライン２２を通した構成となっている。また、加熱手段２９にあっては、その熱源として密閉容器１５内を加熱する加熱部１６の熱を利用している。
　制御部１９は、密閉容器１５内の真空排気と密閉容器１５への酸素含有ガスの供給を予め定めた設定に基づき制御する。本例では、制御部１９は、真空排気機構１７の排気ライン２２上に設けた真空ポンプ２３の作動と電磁弁２４の開閉及び酸素含有ガス供給機構１８の供給ライン２５上に設けた電磁弁２７の開閉を制御し、真空排気機構１７による真空排気と酸素含有ガス供給機構１８による酸素含有ガス供給を交互に繰り返して行う。
　さらに、本例では、密閉容器１５から真空排気された排気内の分解ガスを検出する分解ガス検出手段３１を備えており、制御部１９は、分解ガス検出手段３１からの分解ガス不存在の信号を受けたとき、加熱部１６による密閉容器１５内の加熱と、真空排気機構１７による密閉容器１５内の真空排気と、酸素含有ガス供給機構１８による密閉容器１５内への酸素含有ガスの供給動作を中止させる機能を備えている。
　上記のように構成された鋳型構造体再加熱用呼吸炉１４は次のように使用する。
　まず、従来の鋳型製造装置であるところの加熱炉により埋没材３を焼成した後の鋳型構造体４を密閉容器１５の容器本体２０内に収容して蓋体２１で密閉することにより、鋳型構造体４を密閉空間に収容する。そして、加熱部１６により密閉容器１５内を消失模型１の燃焼温度で加熱する。これにより、埋没材３内に形成される中空パターン１３内に残留している消失模型１の炭化物が燃焼する。
　なお、密閉容器１５内の加熱は、鋳型構造体４の収容前に行っておいてもよい。
　次に、制御部１９により、密閉容器１５内の真空排気と密閉容器１５への酸素含有ガスの供給を交互に繰り返し行う。具体的には、真空排気ライン２２上に設けた電磁弁２４を開いて、真空ポンプ２３により密閉容器１５内を真空排気する。このとき、密閉容器１５内の空気の９９％以上を排気することが望ましい。これにより、中空パターン１３内の分解ガスが排出される。そして、密閉容器１５内が真空になったら、排気ライン２２上に設けた電磁弁２４を閉じ、酸素含有ガス供給機構１８の供給ライン２５上に設けた電磁弁２７を開いて、酸素含有ガス供給源２６から供給ライン２５を通って酸素含有ガスを供給する。これにより、負圧状体の中空パターン１３の細部にまで酸素含有ガスを行き渡らせ、炭化した消失模型を燃焼させる。
　密閉容器１５内の真空排気と密閉容器１５への酸素含有ガスの供給は、予め設定した回数及び時間まで繰り返す。本例では、繰り返す回数及び時間を分解ガス検出手段３１により真空排気された排気内から分解ガスが検出されなくなった時点までの回数及び時間に設定しており、それぞれ不定回数、不定時間となっている。
　このように構成された本例の鋳型構造体再加熱用呼吸炉１４によれば、埋没材３を焼成した後の鋳型構造体４を密閉容器１５に収容し、加熱部１６により密閉容器１５内を消失模型１の燃焼温度で加熱し、消失模型１の燃焼温度環境下で、制御部１９により真空排気機構１７と酸素含有ガス供給機構１８を制御して密閉容器１５内の真空排気と密閉容器１５内への酸素含有ガス供給を交互に繰り返すことができる。これにより、鋳型構造体４を密閉容器１５内に形成される密閉空間内に収容し、消失模型１の燃焼温度で加熱する環境下で密閉空間内の真空排気と密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程を有する鋳型製造行って、中空パターン１３内に残留する消失模型１の炭化物を完全燃焼させ、確実に消失させることができる。
　また、埋没材３を焼成する工程までの実施を、従来の鋳型製造装置を用いて行うことができるので、本発明の鋳型製造方法の実施を容易にし、また設備コストの低廉化を図ることができる。
　また、本例では、密閉容器１５から真空排気された排気ガスを冷却する冷却手段２８と、密閉容器１５へ供給される酸素含有ガスを加熱する加熱手段２９とを備えるので、高温状態にある排気ガスを冷却してから真空ポンプ２３に引き込むことができ、真空排気を繰り返しても高熱により真空ポンプ２３が故障するおそれがない。また、酸素含有ガスの供給にあっては、加熱手段２９により加熱して高温となった酸素含有ガスを密閉容器１５内に供給することができ、密閉容器１５内の温度を低下させることなく、中空パターン１３内に残留する消失模型１の炭化物を効率的に燃焼させることができる。
　また、本例では、密閉容器１５から真空排気された排気内の分解ガスを検出する分解ガス検出手段３１を備えており、制御部１９は、分解ガス検出手段３１からの分解ガス不存在の信号を受けたとき、密閉容器１５内の加熱と、密閉容器１５内の真空排気と、密閉容器１５内への酸素含有ガスの供給動作を中止させる機能を有しているので、分解ガス検出手段３１からの分解ガス不存在の信号の受信により、中空パターン１３内に残留する消失模型１の炭化物が完全燃焼したことを容易に確認することができるとともに、密閉容器１５内の加熱と、密閉容器１５内の真空排気と、密閉容器１５内への酸素含有ガスの供給動作を中止させるので、鋳型構造体再加熱用呼吸炉１４の無駄な作動を防止することができる。
１　消失模型
２　鋳型枠
３　埋没材
４　鋳型構造体
５　製品部
６　センタースプルー部
７　受け皿
８　加熱炉
９　台座部
１０　加熱手段
１１　排気口
１２　吸気口
１３　中空パターン
１４　鋳型構造体再加熱用呼吸炉
１５　密閉容器
１６　加熱部
１７　真空排気機構
１８　酸素含有ガス供給機構
１９　制御部
２０　容器本体
２１　蓋体
２２　排気ライン
２３　真空ポンプ
２４　電磁弁
２５　供給ライン
２６　酸素含有ガス供給源
２７　電磁弁
２８　冷却手段
２９　加熱手段
３０　水槽
３１　分解ガス検出手段

                                                                                

Claims (5)

  1. 　消失模型を埋没させた埋没材を固化させてなる鋳型構造体を加熱し、前記消失模型を溶融させて前記鋳型構造体から排出させる工程と、排出しきれずに前記鋳型構造体に残った前記消失模型の残留物を燃焼する工程と、前記消失模型の残留物を燃焼する工程の後に、前記埋没材を焼成する工程を含み、鋳造製品と同形状の中空パターンを有する鋳型を製造する鋳型製造方法において、
    　少なくとも前記消失模型の残留物を燃焼する工程の後、前記鋳型構造体を密閉空間内に収容し、前記消失模型の燃焼温度で加熱する環境下で前記密閉空間内の真空排気と前記密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程を含むことを特徴とする鋳型製造方法。
  2. 　前記鋳型構造体を密閉空間内に収容し、前記消失模型の燃焼温度環境下で前記密閉空間内の真空排気と前記密閉空間内への酸素含有ガス供給とを交互に繰り返す工程は、前記埋没材を焼成する工程後に行うことを特徴とする請求項１に記載の鋳型製造方法。
  3. 　前記埋没材を焼成した後の前記鋳型構造体を収容する密閉容器と、前記密閉容器内を加熱する加熱部と、前記密閉容器内を真空排気する真空排気機構と、前記密閉容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給機構と、前記真空排気機構による真空排気と前記酸素含有ガス供給機構による酸素含有ガス供給を交互に繰り返す機能を有する制御部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の鋳型製造方法に用いられる鋳型構造体再加熱用呼吸炉。
  4. 　前記密閉容器から真空排気された排気ガスを冷却する冷却手段と、前記密閉容器へ供給される酸素含有ガスを加熱する加熱手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載の鋳型構造体再加熱用呼吸炉。
  5. 　前記鋳型構造体再加熱用呼吸炉には、前記密閉容器から真空排気された排気内の分解ガスを検出する分解ガス検出手段を備えており、前記制御部は、前記分解ガス検出手段からの分解ガス不存在の信号を受けたとき、前記密閉容器内の加熱と、前記密閉容器内の真空排気と、前記密閉容器内への酸素含有ガスの供給動作を中止させる機能を有することを特徴とする請求項３または４に記載の鋳型構造体再加熱用呼吸炉。
                                                                                    
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0966344A (ja) * 1995-08-31 1997-03-11 Olympus Optical Co Ltd 光造形樹脂をマスターとした金属鋳造品の鋳造方法
JPH10310804A (ja) * 1997-05-08 1998-11-24 Shimazu Mekutemu Kk 脱脂焼結方法
JP2000254759A (ja) * 1999-03-05 2000-09-19 Daido Steel Co Ltd 精密鋳造用鋳型の製造方法
JP2003053481A (ja) * 2001-08-22 2003-02-26 Honda Motor Co Ltd 精密鋳造用鋳型の製造方法および装置、並びに消失性模型
JP2012517581A (ja) * 2009-02-11 2012-08-02 エドワーズ リミテッド 排気ガスの処理方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0966344A (ja) * 1995-08-31 1997-03-11 Olympus Optical Co Ltd 光造形樹脂をマスターとした金属鋳造品の鋳造方法
JPH10310804A (ja) * 1997-05-08 1998-11-24 Shimazu Mekutemu Kk 脱脂焼結方法
JP2000254759A (ja) * 1999-03-05 2000-09-19 Daido Steel Co Ltd 精密鋳造用鋳型の製造方法
JP2003053481A (ja) * 2001-08-22 2003-02-26 Honda Motor Co Ltd 精密鋳造用鋳型の製造方法および装置、並びに消失性模型
JP2012517581A (ja) * 2009-02-11 2012-08-02 エドワーズ リミテッド 排気ガスの処理方法

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