JPH01271025A - 消失模型鋳造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、樹脂発泡体からなる模型を鋳物砂内に埋設
させたままで溶融金属を注入して鋳造を行う消失模型鋳
造方法に係り、詳しくは樹脂発泡体の分解生成物に起因
する鋳造品の鋳肌欠陥や内部欠陥の発生を低減させるこ
とができる消失模型鋳造方法に関する。

［従来の技術］ 消失模型鋳造方法とは、鋳造しようとする製品と同一形
状に形成される模型として樹脂発泡体を用いる鋳造方法
で、模型として種々の樹脂発泡体が従来より用いられて
いるが、最近では泡スチロール樹脂（分子式ＣａＨａ　
　ＣＨ＝　ＣＨｔ）が用いられる場合が殆どである。

この消失模型鋳造方法による鋳造品の製造は、例えば、
まず模型表面を焼き付き防止用の塗型でコーティングさ
せ、ついで模型を鋳物砂内に埋設させ、この後鋳物砂表
面から模型に向けて溶融金属（以下、溶湯という）を注
入させるという順に行われ、鋳物砂内部への溶湯の注入
により上記模型が気化あるいは燃焼ガス化されて鋳物砂
の間から排出され、これにより模型と上記溶湯とが置換
されて所要形状の鋳造品が得られるのである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述したように樹脂発泡体として最ら一般的
に用いられる発泡スチロール樹脂は、加熱によってスチ
レンモノマ、メタン、黒鉛（炭素）に分解される性質が
あり、これら分解生成物の重量比は、第４図に示すよう
に加熱温度によって変化することが従来より知られてい
るが、これら分解生成物の発生に起因して、上述の消失
模型鋳造方法で得られる鋳造品に鋳造欠陥が生じること
があった。

すなわち、鋳物砂内に注入される溶湯が鉄鋼系の場合、
溶湯の温度は１３００°Ｃ〜１４００°Ｃにも達し、こ
のような高温域では、第４図から明らかなように、上記
発泡スチロール樹脂から多量の黒鉛が発生する。このた
め、鉄鋼系の鋳造では発生した黒鉛か鋳物表面の鉄と結
合して過剰な炭素を含むもろい組織を生成する現象（い
わゆる加炭現象）や、鋳物表面の黒鉛残渣による欠陥の
ように鋳肌欠陥が生じることがあり、また、黒鉛が溶湯
内部に残留した状態で鋳物が凝固して内部欠陥が発生す
ることもあった。

また、鋳物砂内に注入される溶湯がアルミ系の場合、溶
湯の温度は鉄鋼系より低く７００°Ｃ〜８００°Ｃ程度
で、この温度域では、第４図から明らかなようにスチレ
ンモノマ等の高沸点成分が非常に多く発生するが、この
ような場合には分解生成物が鋳物砂内で直ちに液化され
てしまい、塗型や鋳物砂の通気性が損なわれて上述の鋳
肌欠陥や内部欠陥が生じることがあった。

この発明は、このような背景の下になされたもので、樹
脂発泡体の分解生成物に起因する鋳造品の鋳肌欠陥や内
部欠陥などの鋳造欠陥の発生を大幅に低減させることが
できる消失模型鋳造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためにこの発明は、鋳物砂内に埋没
された模型周囲の、該模型の気化消失により生じるガス
が滞留する箇所に、前記鋳物砂より通気度の大きいガス
抜き部材を配置させた状態で、溶融金属を注入するよう
にした。

なお、ここにおいて模型の気化消失に伴って生じるガス
とは、樹脂発泡体を加熱することにより生じる気体状の
分解生成物のことをいう。

［作用　］ 上記方法によれば、模型が気化消失する際に発生するガ
スが、鋳物砂より大きい通気度を有するガス抜き部材か
ら速やかに排出され、分解生成物は鋳物砂内に残らない
のである。

［実施例］ 以下、第１図を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図に示すように本実施例は、模型ｌに四部１ａが形
成されている場合の押し上げ方案の例である。模型ｌは
発泡スヂロール樹脂を、鋳造しようとする製品と同一形
状に形成してなるもので、造型にあたってその表面には
塗型２がコーティングされる。この塗型２は、模型１の
焼き付きを防ぐためのもので、細粒（粒径０　、１　ｍ
　ｍ以下）の珪砂にバインダとして若干の有機物（重量
比０゜１％以下）及び粘土（重量比０．１％以下）を添
加し２てなるものである。

塗型２が模型１表面にコーティングされると、ついで模
型１が鋳枠３に充填された鋳物砂４の内部に埋没される
と共に湯口カップ５が埋め込まれる。なお、上記鋳物砂
４の材質は、溶湯の種類や模型ｌの大きさによって異な
るが、例えば大物鋳鉄品を鋳造する場合、通気度５０〜
１００、耐火度！５５０１Ｃ程度の山砂が用いられる。

また、模型ｌを鋳物砂４に埋没させると同時に、模型１
の凹部ｔａにはガス抜き部材６が挿入される。このガス
抜き部材６は、上記鋳物砂４より通気度の大きい多孔性
耐火材料からなるもので、その幅は模型１を変形させな
いように、凹部１ａの幅より若干小さく定められている
。

このようにして模型ｌが鋳物砂４内部に埋没されると、
つづいて湯口カップ５の湯口５ａから溶湯か注入される
。

すると、湯口カップ５から注入された溶湯は、せき部７
から模型ｌ側に流入して模型１を順次気化消失させ、こ
の結果模型ｌが溶湯と置換されて模型！と同一形状の鋳
造品か得られるが、この間模型１の気化消失に伴い発生
した分解生成物は、ガス抜き部材６を配置したことによ
って鋳物砂４内部に滞留すること無く、速やかに排出さ
れので、鋳造品の鋳肌欠陥や内部欠陥の発生は大幅に減
少する。すなわち、発泡スチロール樹脂からなる模型Ｉ
が溶湯と置換される際には、上述のごとくスチレンモノ
マ及びメタンの分解生成ガスと黒鉛か生じ、これら分解
生成ガスは鋳物砂４の隙間を通過して排出されるが、特
に凹部１ａ近辺では幅の狭い部分に左右及び下方向の三
方向から分解生成ガスが排出されることとなって分解生
成ガスの排出が滞り易い。ところが、本実施例では四部
１ａに鋳物砂４より通気度の大きいガス抜き部材６を挿
入したために、凹部１ａ近辺での分解生成ガスの通気性
は向上しており、従って、分解生成ガスが滞留すること
なく速やかに排出され、これに伴い黒鉛も排出され、こ
の結果分解生成物の残留に起因する鋳造品の鋳肌欠陥や
内部欠陥の発生が大幅に減少するのである。

次に本発明の他の実施例について第２図を参照して説明
する。なお、上述した実施例と同一の構成要素には同一
符号を付し、その説明を省略する。

第２図に示すように、本実施例は溶湯の上からの流れに
よって注湯が行われる、いわゆる落とし込み方案の例で
、発泡スチロール樹脂からなる模型８の表面に塗型２を
コーティングさせた上で模型８を鋳物砂４内部に埋没さ
せ、同時に模型１の上部中央に設けられたせき部９と鋳
物砂４表面とを゛連通させるように湯口カップ５を配置
させ、また、せき部９の回りに鋳物砂４より通気度の大
きい多孔性耐火材からなるガス抜き部材！０を配置させ
、この後上述した実施例と同様に湯口カップ５の湯口５
ａから溶湯を注入させて鋳造を行うものである。

本実施例のような落とし込み方案の場合、塗型２や鋳物
砂４自体の通気性が悪かったり、あるいは模型８の比表
面積が小さいと、模型８の側方あるいは下方の塗型２及
び鋳物砂４から、模型８の気化消失に伴って生じる分解
生成ガスを排出しきれなくなり、残余の分解生成ガスは
せき部９に移動する。そして、このように移動した分解
生成ガスがせき部９周囲から排出される以萌に、せき部
９の周囲において溶湯の凝固が始まっていれば鋳造品に
いわゆるブロー欠陥が生じることとなり、特にアルミ系
の鋳造品の場合には、上述のスチレンモノマの鋳物砂４
内部での凝固によって上述の欠陥が生じ易い。ところが
、本実施例ではせき部９の周囲に鋳物砂４より通気度の
高いガス抜き部材ｌＯが配置されているために、せき部
９周囲の通気性は向上しており、従って、せき部９の周
囲に移動した分解生成ガスは鋳物砂４内部に滞留するこ
となく排出され、ブロー欠陥などの鋳造欠陥の発生は大
幅に減少するのである。

次に本発明のさらに他の実施例について第３図を参照し
て説明する。なお、上述した各実施例と同一の構成要素
には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第３図に示すように、本実施例は押し上げ方案の例で、
発泡スチロール樹脂からなる模型１１を塗型２でコーテ
ィングした上で鋳物砂４内部に埋没させると共に、模型
１１の右側下部に設けられたせき部１２と鋳物砂４の表
面とを連通させる湯口カップ５を鋳物砂４に埋め込み、
さらに模型１１の上部に、鋳物砂４より通気度の大きい
多孔性耐火材からなるガス抜き部材１３を埋め込んだ後
、湯口カップ５の湯口５ａから溶湯を注入して鋳造を行
うものである。

本実施例のような押し上げ方案の場合、溶湯が重力に逆
らって移動するためにその移動速度は比較的遅く、加え
て移動の間の湯温低下も大きいため溶湯の流れ性が悪化
し易い。そして、このように溶湯の流れ性が悪い状況下
において、発生した分解生成ガスの排出が滞るとガス圧
が生じ、溶湯の移動速度をより一層遅くさせる。特に溶
湯の最終到達部である模型１１の最上部においてガス圧
が生じて溶湯の移動速度が遅くなると、塗型２がくずれ
て溶湯内へ巻き込まれ、鋳肌欠陥や内部欠陥を生じさせ
る。ところが、本実施例では、模型１１の上部に鋳物砂
４より通気度の大きいガス抜き部材１３が配置されてい
るために、分解生成ガスは速やかに排出され、ガス圧に
よる溶湯移動の妨げが防止される。従って、塗型２のく
ずれによる鋳造欠陥の発生は大幅に減少するのである。

以上説明した各実施例では、各ガス抜き部材６、！０．
１３の材質や通気度について特に具体的に触れなかった
が、通常の鋳造方法で鋳物砂として用いられているＣ　
Ｏを自硬性砂の成形品や、セラミック多孔体を用いるこ
とか量産時の再利用を考慮する上で最も好ましい。これ
ら以外にも例えばレンガ材や軽石などが考えられ、要す
るに多孔性で、かつ注入される溶湯上り高い温度に耐え
る耐火物であれば十分にその効果は期待できる。また、
ガス抜き部材６．１Ｏ１１３の最適な通気度は、鋳物砂
４の突き固め強さや、溶湯の種類あるいは模型に用いら
れる樹脂発泡体の種類によって当然に異なるものである
が、概ね鋳物砂４の通気度に比して１０倍程度大きくす
れば十分な効果が期待できる。

なお、上記各実施例では特に模型１．８．１１の材質を
発泡スチロール樹脂としているが本発明はこれに限るも
のではなく、例えば発泡ポリスチレン（分子式Ｃｌｌ８
８）などの他の樹脂発泡体にも適用しえるのは勿論であ
る。

また、ガス抜き部材６．１０，１３がいずれら鋳物砂４
内に埋没したもののみについて述べたが、鋳造中などに
位置移動等の恐れがなければ、その上端側を鋳物砂４の
外部に露出させることもできる。

さらに、上記各実施例では特に模型ｌ、８、ｌｌの埋没
時に、あらかじめ製造されたガス抜き部材６．１０．１
３を配置するようにしているが、これに加えて塗型２の
通気度を変更することにより、各実施例の効果を増進さ
せることができるので、以下に簡略に説明する。

上述したように通常の塗型２は、珪砂に若干の有機物と
粘土とを添加してなるもので、その通気度は鋳物砂４と
ほぼ同一であるが、これに代えて塗型２の材料を多孔性
耐火材の粉末とすれば、塗型２の通気性が向上して分解
生成ガスの排出が速やかに行われるようになり、結果と
して分解生成物に起因する鋳肌欠陥や内部欠陥の発生が
防がれるのである。なお、この場合に用いられる多孔性
耐火材としては、上述のガス抜き部材６、ｌ０１１３と
同様にレンガ材、軽石あるいはセラミックフオーム材等
が挙げられるが、粉末化した場合に多孔性としての特性
が損なわれることから、ゼオライトが最も効果的である
。すなわち、ゼオライトは、空隙率４０〜５０％、孔径
１０人の多孔石で、粉砕しても多孔性の特性が損なわれ
ないのである。また、ゼオライトの比重は、０．６〜０
．８と珪砂の比重１．４〜１．７より軽く、このため、
模型を塗型２の原料となる液体内に沈めて塗型をコーテ
ィングするディッピング法では模型に加わる浮力が低減
され、また塗型２を模型表面に吹き付けるスプレー法で
は模型表面に加わる衝撃力が小さくなって、模型の変形
を防ぐ上でら効果的なのである。

［発明の効果］ 以上説明したように１．この発明にあっては鋳物砂内に
埋没された模型周囲の、該模型の気化消失に伴って生じ
るガスが滞留する箇所に配置されたガス抜き部材によっ
て、模型の気化消失に伴って生じるガスが速やかに排出
されて、分解生成物が鋳物砂内部に残らないため、分解
生成物に起因する鋳肌欠陥や内部欠陥などの鋳造欠陥の
発生が大幅に減少するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における造型状態を示す図、
第２図は本発明の他の実施例における造型状態を示す図
、第３図は本発明のさらに他の実施例における造型状態
を示す図、第４図は発泡スヂロール樹脂の加熱温度と加
熱によって生じる分解生成物の重電比との関係を示す図
である。 １．８．１１・・・・・・模型、　４・・・・・・鋳物
砂、６．１０．１３・・・・・・ガス抜き部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　樹脂発泡体からなる模型を鋳物砂に埋没させ、この後
   、前記鋳物砂表面より前記模型に向けて溶融金属を注入
   することにより前記模型を気化消失させて所要形状の鋳
   造品を得るようにした消失模型鋳造方法において、前記
   鋳物砂内に埋没された模型周囲の、該模型の気化消失に
   伴って生じるガスが滞留する箇所に、前記鋳物砂より通
   気度の大きいガス抜き部材を配置させた状態で、溶融金
   属を注入するようにしたことを特徴とする消失模型鋳造
   方法。