JPH01306063A - 真空反重力金属鋳造方法 - 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】 （技術分野） 本発明は型浸漬形反重力鋳造方法に関し、更に詳しくは
樹脂結合した粒子型がそれ故、例えば米国特許Ａ−４，
３４０，１０８の中で開示されているように、請求項１
の前提部分の中で明示されるように使用される。

（従来技術とその課題） いわゆる「型消失」法は、多孔で結合されていない砂型
で囲まれた成形されたプラスチック原型内に溶融金属を
注ぐ工程を含む。溶融金属はぼ型を気化させ、砂が潰れ
る前にそれを砂内に移し代える。従って固化した金属は
成形されたプラスチックの原型の形状を成し、原型の変
質生成物は多孔の型内に散逸する。この型消失法は米国
特許Ａ−４゜０８５．７９０及びＡ−４，６１６，６８
９によってそれぞれ例示されるように、重力方向及び反
重力方向に金属を注ぐ両方の場合と関連する使用のため
に提案されている。

米国特許Ａ−４，７５４，７９８は、使い捨ての原型（
例えばろう又は泡状体）が、軽い結合状態で自己支持性
のある砂型であって、原型が破壊する時に発生する液体
及び蒸気を十分に吸収する多孔性を具備した砂型に埋め
られた鋳造法を説明している。

鋳造に先立つ型／原型の低温加熱によって、砂型内の湯
口及び湯道開口からの流出と同じくらいに、原型が流動
的になって砂型の細孔の中に拡散していく。その後、重
力法又は反重力法のいずれかを使用して金属が型内に鋳
込まれる。

型浸漬、反重力鋳造法は米国特許Ａ−４，３４０，１０
８等に記載され、真空室の口内の多孔でガス浸透性の型
を封止すること、下にある溶融金属槽中に型の下側を浸
漬すること、及び型の下側にある１又はそれ以上の複数
の湯口を通して溶融金属を引き、型内に形成された１又
はそれ以上の複数の型空所の中に導入するために室から
空気を抜くことに関係している。その型は米国特許Ａ−
４，３４０，１０８に開示され、シェル（ｓｈｅｌｌ）
鋳造法で形成され、粒子相互を結合するために樹脂結合
剤（即ち熱硬化性樹脂）が使用された固い自己支持性の
粒子（例えば砂）塊で構成されている。そのようなシェ
ル鋳造法が米国特許＾−４，６３２，１７１の中に説明
されている。粒子相互を結合するために低温化学固化技
術が選択的に使用可能であり、またそのための商業的方
式（例えばｌ５ｏｃｕｒｅ”、Ａｌｐｈａｓｅｔ”、Ｂ
ｅｔａｓｅｔ”、又はｌ５ｏｓｅｔＲ法）が利用可能で
あり、該方式では結合樹脂先駆物質含有粒子が促進剤（
例えば触媒又は反応的ガス）にさらされ、粒子相互を保
持する結合樹脂を形成する。米国特許Ａ−４，３４０，
ｌｏｇでは、２つの部分の型（即ち上型と下型）が別工
程で形成され、互いに密閉接着され、その後鋳造位置に
一体として搬送される。それらの工程では別々で費用の
かかる型成形と取り扱い装置が必要であるばかりでなく
、貴重なプラント床スペースを費消し、型損傷の危険性
と該工程への追加の労働量が必要になる。

（発明の目的、構成、作用及び効果） 本発明による金属の真空反重力鋳造法のための工程は、
請求項１の特徴部分に明示された特徴によって特徴付け
られる。

型浸漬形式の反重力鋳造法であって、別々の型形成、型
結合及び型搬送装置の必要性を減少させ、また据え付は
床スペース及びそのような工程に従来必要であった型形
成のための労力を減少できる型を作るための改良された
方法を提供することが本発明の目的である。型浸漬形式
の反重力鋳造法用の型成形のための改良された方法であ
って、型成形と鋳造工程をより密接に結合し、該方法に
関係してより連続した工程と節約を提供することが本発
明の他の目的である。本発明のこれら及び他の目的及び
利点は以下に続く詳細な説明から容易に明らかとなる。

本発明は、型浸漬形式の反重力鋳造方法の改良であって
、別工程でよりもむしろ鋳造工程の間に使用される真空
室内の元の位置で型を形成し固化することを本質的に含
む。

改良された方法は他の型浸漬形式の反重力鋳造方法であ
って、主な段階である＝　（１）真空室を形成する端部
が開口した容器の口内の多孔の樹脂結合された粒子（即
ち、好ましくはシリカ又はジルコニア鋳造砂）型であっ
て、該型はその中に鋳造空所と金属を空所内に導入する
ためにその下側に湯口を有する上記型の位置決めと；　
（２）型の下側とその一体化された湯口を下方の溶融金
属槽内に浸漬させることと：　（３）湯口を通して金属
槽から金属を吸引して空所内へと導入するために室内を
真空にすること；　（４）金属が充填された型を金属槽
から取り出すこと；及び（５）型内の金属が十分に固化
した後に室から型を放出することを有している。

しかし本発明の改良に従って、型は、鋳造工程の間に使
用される真空室を形成するような全く同一の容器の元の
位置で形成及び固化の両方がなされる。容器は多孔でガ
ス浸透性のある壁であって容器の口から離間した壁でｗ
Ｉ成され、壁と口との間に室を形成し、この室に化学的
に固化される結合剤形成先駆物質を含む型形成粒子を受
は入れるようにしている。壁の細かい孔は一般的に粒子
材料の粒よりも小さいので、ガスは壁を通して自由に通
過できるが、粒子は侵入できず壁の孔を塞ぎガスの通路
を遮断する。ガス空間は壁の後方、即ち壁の粒子収容室
とは反対側に形成されている。

容器は、最初その口を上方に向けられ、その中に施され
る型形成粒子を受は入れる。仮の取り外し可能な立ち上
がったフレーム状のリムが容器の口に配設され、粒子収
容室の深さを効果的に増大させ、それにより、以下に更
に詳しく説明する如く、容器の口を越えて室から突出し
た型部分を粒子塊で形作るだめの手段ができる。「型消
失」法（例えばポリスチレン方式）に通常使用される形
式のガス化可能な原型は、その後室内（即ち多孔の壁と
容器の口との間）に配置され、「型消失」法において原
型を埋める実務で知られている、沈澱、流動化、振動又
はこれらの組み合わせにより、型形成粒子材料の塊によ
って囲まれる。型形成粒子材料は、粒子相互を結合する
ために使用される樹脂でできた、化学的に固化可能な先
駆物質と混合される。粒子は好ましくはこの先駆物質で
覆われているのがよい。型が粒子の床に適当に埋められ
た後、本発明に従って固化ガスが容器の多孔の壁と粒子
の床を通して通過され、その中の樹脂結合剤の固化可能
な先駆物質を刺激し又はこれと反応する（即ち使用され
る特別な樹脂組成の化学作用に依存して）ａ十分な固化
ガスが流通されて先駆物質が結合樹脂に変換され、これ
により粒子相互が保持されて型を囲む一体結合された塊
になる。

仮のリムはその後容器の口から取り外され、容器の口を
越えて突出した一体化された塊の解放された立った部分
が残される。次に容器が逆転されて型の突出部が容器の
口の真下にくる位置とされ、そして下方の溶融金属の櫂
のすぐ上に位置される。

型の突出部はその後下方の溶融金属槽に浸漬され、多孔
の壁の背後（即ち型の側とは反対側）に真空が導入され
て室の圧力を減少させ、そして槽から溶融金属を吸上げ
て型空所に導入する。型内に吸い込まれた溶融金属は、
その中の原型を蒸発させて追い出す。同時に、原型の破
壊によって生じた蒸発生成物は型空所から多孔の型材料
を通して吸収され、鋳造品の中に不測にガス空所が形成
されるのが十分に阻止される。

本発明は、数工程を示す添付図と関連して以下に示され
る、その特別な実施例の以下の詳細な説明の観点で考え
ると更に良く理解できる。

（実施例） 添付図は、多孔でガス透過性の壁６によって、型成形及
び保持室４と、ガス空間１２とに分けられた、端部が開
放された容器２を示している。仮の取り外し可能なリム
１４は容器２の口ｌＯの上に位置決めされ、室４の深さ
を効果的に増大させると共に部室を口１０を越えて延長
し、以下により詳細に説明されるように、容器２の口１
０から外側に突出している型部分を迅速に成形できるよ
うにしている。多孔壁６は、焼結金属、セラミックの溶
融急冷物、微小孔散気板／スクリーン等でできており、
容器２を形成している壁１８の内側に取り付けられた環
状棚１６に、取り外し可能に固定されている。ダクト２
０はガス空間１２と連通ずると共に、適当な弁装置を介
して真空又は加圧ガス源（即ち、適切に固化、流動化又
は放出するため）に結合されている。ばねで付勢された
引っ込み可能な保持ビン２２を壁１８を貫通して配設し
てよく、このピンで型を室４内に保持し、容器２が逆転
位置にあるとき（即ち開口端が下側のとき）に型が不意
に動くことのないようにできる。

製法順に説明すると、容器２は第１図に示すように始め
にその口１０を上に向けられる。型成形粒子材料２４ａ
の最初の層は好ましくは室４内の多孔壁６上に施される
。粒子は好ましくは鋳造砂（例えば畦土又はジルコニア
）がよく、該砂は粒子相互を保持するためその中に形成
されるべき樹脂の固着剤の既知の先駆物質によって覆わ
れている。故に先駆物質は、フェノールウレタンの固着
剤を形成するために触媒アミン蒸気（例えばトリエタノ
ールアミン）をそこに通すことによって続けて架橋結合
されるフェノールとイソシアン酸塩樹脂の混合物；７工
ノールーエステル樹脂固着剤を形成するためにその中を
通る蟻酸メチルガスと続いて反応されるフェノール樹脂
；又はアクリルエポキシ樹脂、ヒドロペルオキシド及び
硫黄色二酸化物（ｓ　Ｏ２）をその中に通すことによっ
て続いて固化されるシランの混合物によって構成される
。本発明に従った真空室４内で直接作られる型は、別の
操作で作られて鋳造位置に続いて搬送される型と同じだ
けり粒子又は固着剤含有量を有する必要はない。この点
に関して、より多くの取り扱いを受ける型の中のより多
い粒子又はより高い固着剤の含有量によって与えられた
追加の強度／耐久性は、直接鋳造をその中でするために
鋳造室内の本来の場所に型を作る場合は必要でない。低
い粒子数及び樹脂含有量は型成形材料のコストを低下さ
せる。更に、低い樹脂含有量は（即ちｌ５ｏｓｅｔ”又
はｌ５ｏｃｕｒｅＲのような商業的に利用可能な砂と比
べて）粒子の流動性を改善し、鋳造操作の間に型空間か
らの原型分解生成物の効果的除去のためのより多孔の型
になる。商業的樹脂の添加は勿論使用可能である。

第２図に最良に示されるように、気化可能な原型２６（
例えばポリスチレン成形）は最初の粒子材料層２４ａの
中に部分的に配設される。原型２６は、好ましくはそれ
から延出し、原型２６が残す空間によって形成された型
空間への湯口を形成する複数の湯口成形突起２８を有す
る。連続操作の間、室部分４の適所に原型２６を保持す
るために適当な固定手段（図示せず）を使用してよい。

次に粒子材料層２４ａの中に原型２６の最初の配置を行
い、第３図に最良に示されるように、追加の粒子材料２
４ｂが室４、リム１４内及び原型２６周囲に施される。

原型２６の湯口形成突起２８は、仮のリム１４の上面８
と同一平面である型成形粒子材料２４ｂの露出表面３０
まで延びている。

原型２６が型成形粒子材料２４ｂの中に完全に埋められ
た後に、粒子詰め込み容器が固化位置に搬送される（第
４図参照）。該容器は、粒子全体２４ｂの上面３０に結
合するためにスクリーン３４又は壁６を構成する材料に
似た多孔材をその下端に具備したフード３２を有する。

スクリーン３４は、固化工程の間に固化ガスを粒子塊２
４ｂに実質的に均一に通過させることに関して十分に目
が細かい。７−ド３２は固化ガスをその中に導入するだ
めの適当なダクト３６を有する。固化位置では固化ガス
（例えば触媒又は反応的材料）が、ダクト２０を通して
大気又は必要かもしれない適当な空気清浄装置（例えば
ガス洗浄装置（因示せず））に排出される前に、そこか
ら連続的に粒子塊２４ａ１多孔のガス透過性壁６を通過
しそして空間１２に入るところのダクト３６を介して７
−ド３２１こ導入される。代わりに、（第４図で仮想線
の矢印で示すように）固化ガスが空間１２及び壁６を介
して粒子塊２４ｂに導入され、フード３２から排出され
るようにしてよい。この方法では、スクリーン３４は型
成形粒子がフード３２及びダクト３６の中に入る通路を
遮断する追加の機能を果す。

次に樹脂結合が固化され粒子塊２４ｂが連続的に一体化
して型２４ｍになり、リム１４は容器２の口１０から突
出して溶融金属槽内に浸漬できるようにされた型部分３
８を残して（第５図参照）容器２の口１０から取り出さ
れる。容器２はその後第５図に最良に示されるように、
突出しｔ；型部分３８が容器２の下になるように逆転さ
れる。第６図に最良に示されるように、型の突出部分３
８はその後溶融金属の槽４０内に浸漬されると共に、原
型２６によって形成された型空所４２内まで溶融金属を
吸い上げるために空間１２内に導入された真空にさらさ
れる。溶融金属４４は湯０４６を通って空所４２に流れ
込むので、原型２６は溶融金属の前線前方にガス化し、
原型２６のガス化の結果その中で形成されたガス状生成
物が空間１２内の真空によって型２４ｍの侵入型の孔を
通して型空所４２の外に吸い出される。

最後に、第７図に最良に示されるように型空所４２内の
金属４４が十分に固化した後、型２４ｍは容器２から排
出され上記サイクルが繰り返される。更に詳しくは、保
持ピン２２を使用する場合はこれを引っ込め、加圧空気
を空間１２に導入して型２４ｍを容器２内の室４から吹
き出す。

【図面の簡単な説明】

第１図は型成形粒子をその中に受は入れる向きにされた
鋳造容器の縦断面図、第２図は第１図に続いて容器内に
型を位置決めしている第１図と同様の図、第３図は第２
図に続いて型成形粒子材料の中に型を埋め込んだ第２図
と同様の図、第４図は型成形粒子材料のガス貯蔵中の第
３図と同様の図、第５図はガス貯蔵後の第４図の型及び
容器の縦断面図であって、溶融金属中に浸すのに先立っ
て逆転された型及び容器の図、第６図は溶融金属中に型
を浸した後の第５図と同様の図、第７図は空気圧で押し
出された、金属が充填された第６図の型を描いた図であ
る。 ２・・・容器、４・・・保持室、６・・・多孔壁ｌＯ・
・・口、１２・・・ガス空間、１４・・・リム２０・・
・ダクト、２２・・・保持ビン２４ａ、２４１〕・・・
型成形粒子材料２６・・・原型、２８・・・湯口成形突
起３２・・・７−ド、３４・・・スクリーン３６・・・
ダクト、４０・・・溶融金属槽４２・・・型空所 ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多孔で樹脂結合された粒子型（２４ｍ）を真空室（
   １２）を形成する容器（２）の口（１０）内に配置する
   工程であって、上記型（２４ｍ）は、その中に溶融金属
   を受入れ形付けするための空所を形成し、且つ上記金属
   を上記空所（４２）に導入するためその下面（３８）に
   少なくとも一つの湯口（４６）を有する上記工程； 上記下面（３８）及び湯口（４６）を下方の溶融金属槽
   （４０）内に浸漬する工程； 上記金属を上記槽（４０）から吸い上げて上記空所（４
   ２）内に導入するのに十分な真空を上記室（１２）内に
   導入し、金属が充填された型（２４ｍ）を上記槽（４０
   ）から取り出す工程；及び上記型（２４ｍ）をその中の
   金属が十分に固化した後に上記室（１２）から放出する
   工程；の主要な工程を有する真空反重力金属鋳造方法に
   おいて、該方法が、 上記口（１０）から離間し上記真空室（１２）を、上記
   口（１０）と上記壁（６）との間に位置した上記保持室
   （４）から分離する、多孔でガス浸透性のある壁（６）
   、を有する容器（２）を配設すること； 上記容器（２）をその口（１０）を上方に向けて配置す
   ること； ガス化可能な原型（２６）を上記空所（４２）を形成す
   るため上記保持室（４）内に配置すること； 上記樹脂の化学的に硬化可能な先駆物質を含有する型成
   形粒子材料（２４ｂ）の塊であって、固化のときに浸漬
   可能な型部分（３８）を形成するために上記口（１０）
   を越えて部分的に突出している上記塊内に上記原型（２
   ６）を埋めること；上記固化可能な先駆物質から上記結
   合樹脂を形成して上記粒子材料を相互に結合するために
   十分な固化ガスを上記壁（６）と塊（２４ｂ）を通して
   通過させること； 上記浸漬可能な部分（３８）が上記真空室（１２）の下
   方に位置し型（２４ｍ）の下面を形成するように上記容
   器を向けること； 上記部分（３８）を上記金属槽（４０）内に浸漬するこ
   と； 上記真空を上記真空室（１２）内に導入して上記金属を
   上記空所内に吸引しそれによって上記原型を蒸発させて
   除去すること；及び 原型のガス化生成物を上記空所（４２）から多孔の型（
   ２４ｍ）を通して除去すること； を有することを特徴とする真空反重力金属鋳造方法。 ２、請求項１記載の真空反重力鋳造方法において、上記
   粒子材料（２４ｂ）が鋳造砂を有することを特徴とする
   方法。 ３、請求項１又は２記載の真空反重力鋳造方法において
   、上記固化ガスが上記樹脂の先駆物質の固化を促進する
   方法。 ４、請求項１又は２記載の真空反重力鋳造方法において
   、上記固化ガスが上記樹脂の先駆物質と反応する方法。 ５、請求項１記載の真空反重力鋳造方法において、該方
   法が大気圧以上の圧力を上記真空室（１２）に作用させ
   て上記保持室（４）から上記型（２４ｍ）を放出させる
   工程を有する方法。