JPH02192848A - 消失模型鋳造法 - 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） 本発明は、消失模型鋳造法に関する。

（従来の技術） 周知のように、消失模型鋳造法と称される鋳造法は、従
来の砂型鋳造法に比べ、■中空部材を製造する際に中子
を必要としないこと、■砂に粘着剤を混入させないので
、砂の回収・再利用が容易であること、■複雑な形状の
ものにも適用可能であること、などの種々の利点がある
ので、その開発が進められ、具体的には、自動車用エン
ジンの吸気マニホールドの鋳造に用いられる場合がある
。

そして、この消失模型鋳造法は１通常、得ようとする鋳
造品と同一形状の発泡スチロール製の消失鋳型を鋳物容
器内に収容して、この鋳物容器内に鋳物砂を充填して消
失鋳型を鋳物砂内に埋設した上で、消失鋳型に接続した
湯口から溶湯、所謂、溶融金属を注入することにより実
施されるものである。この結果、鋳物砂内では、湯口お
よび消失鋳型が順次熱分解して、この部分が溶湯に置換
され、所望する鋳物製品が製作される。

ところで、上述した消失模型鋳造法にあっては、Ｍ雑な
形状を有する鋳型については、この模型を複数の模型に
分割して、これらを接着剤等により相互に接着して形成
することが一般的であるとされている。

このため、形成された消失模型には、最終的に得られる
鋳造品の表面を平滑化する目的で、鋳物砂内への埋設前
に、消失模型の表面全体に、耐火物の微粒子を付着させ
ることが行なわれている。

すなわち、上述した耐火性微粒子を付着させるにあたっ
ては、粘結剤、界面活性剤、消泡剤を含む水溶液に耐火
性の微粒子を混合して得られる塗型剤を消失模型の表面
全体に塗布した後、これを乾燥させることで上記微粒子
を付着させるようにしている。

ところで、上述したような消失模型同士の接着において
、その接着が不完全であったり、また、消失模型の表面
に微小クラック等の傷があると。

消失模型の表面に塗布された塗型剤がこの接着の不完全
な部分や傷のある部分に侵入して、消失模型が熱分解し
てもこの塗型剤中の耐火物の微粒子が分解せずに出来上
がった鋳造品の内部に残留してしまい、ｖＩ造大欠陥な
る虞れがある。

このような鋳造欠陥の発生を防止するには、消失模型に
おいて、接着の不完全部分やその他の傷等の欠陥を完全
に解消することが必要となる。

すなわち、所望の接着を完璧に行うことと、消失模型の
表面を傷つけないようにする部品管理が求められる。

しかしながら、例えば、エンジンの吸気マニホールド等
のように接着面が曲面である模型の場合には、完全に接
着することには、曲面での剥離等の問題からして困難な
点が多い。また、消失模型の材料である発泡スチロール
は、一般に、柔らかくて傷がつきやすいため、微小な傷
も付かないように管理することは困難である。

そこで、このような問題を解消する目的で、粘結剤を主
成分とする溶液を塗布した後に、耐火物微粒子を付着さ
せるようにして、消失模型の表面を一旦、粘結剤により
平滑化してから耐火物微粒子を付着させて消失模型の表
面における欠陥部内への耐火物微粒子の侵入を抑えるよ
うにすることが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したような鋳造欠陥を防止するため
の方法にあっては、粘結剤を消失模型の表面に塗布する
ことで、傷等の欠陥部に粘結剤を充填したと同じ効果を
得ようとするものであるが、消失模型の表面における欠
陥部分に該当する位置での粘結剤は、その欠陥部分の改
良に費やされてしまい、耐火物微粒子の結合のためには
、その膜厚等を含めた強度上、不安定な状態を呈する虞
れがある。しかも、この粘結剤は、塗布後に乾燥される
ためにその粘結剤中の水分が蒸発すると、今まで吸着さ
れていた耐火物微粒子が脱落して耐火層を形成するに足
る量の耐火物微粒子を確保することができなくなる虞れ
もある。

従って、仮りに、耐火物微粒子の固定結合が不十分であ
ると、その部分での耐火性が得られずに、溶湯が鋳物砂
内に滲出してしまい、結果として、鋳造欠陥を起こすこ
とになる。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の消失模型鋳造
法における問題に鑑み、消失模型の表面に形成される耐
火物の層における微粒子同士での結合を強固なものとし
て、換言すれば、耐火層を完全な状態のものとすること
で、溶湯の漏れ等による鋳造欠陥をなくすことのできる
鋳造法を得ることにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明は、溶湯により消失す
る消失模型の表面に塗型剤を塗布した後これを乾燥させ
る第１工程と、該消失模型を鋳物砂内に埋設する第２工
程と、該消失模型の内部に上記溶湯を注入して該消失模
型を該溶湯に置換する第３工程とからなる消失模型鋳造
法において、上記第１工程は、上記消失模型の表面に粘
結剤を主成分とする溶液（水溶液を除く）を塗布する粘
結剤塗布工程と、続いて上記消失模型の表面に耐火撤物
粒子を付着させる耐火物微粒子付着工程と、上記耐火物
微粒子を付着させた上記消失模型の表面を加圧する加圧
工程とから構成することを提案するものである。

（作　用） 本発明によれば、消失模型の表面に塗布される粘結剤の
膜層に付着している耐火物微粒子は、加圧工程により、
粘結剤層内に押し込まれて侵入する。

（実　施　例） 以下、第１図乃至第３図において本発明実施例の詳細を
説明する。

第１図（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明実施例による消失模型
鋳造法に用いられる消失模型の表面部分の処理過程を説
明するための模型図である。

本実施例における消失模型１．２は、吸気マニホールド
を製造するためのものであり、第２図に示すように、い
ずれも発泡スチロール製の模型部分を接合して完成品と
同様な形状にされる。

このうち、消失模型ｌは、割型ＩＡ、ＩＢを互いに接合
し、また、消失模型２は、割型２Ａ、２Ｂを互いに接合
して形成されており、これら各型においては、吸気ポー
トとなる空気通路１ａ、２ａが内部にそれぞれ形成しで
ある。

なお、上述した模型における割型の接合面Ａ、Ｂは、曲
面で構成されているが、各接合面は、第１図（＾）示の
ように、全面的に整合する完全な接着面である必要はな
く、そして、接着にあたっても、全面的な接着とするこ
となく、点接着であっても差し支えない。

上述したような消失模型１．２には、発泡スチロール製
の湯口３が取付けられる。本実施例の場合、第２＠示の
ように、消失模型１．２を対向させて湯口３に接着させ
るようにしである。なお、第２図中、符号３Ａ、３Ｂは
、湯口３から各模型に向け、接続されている湯道となる
湯口３の核部分を示している。

このように加工された消失模型１．２を用いて鋳造が行
われるが、本実施例における鋳造法にあっては、消失模
型１．２の表面に、塗型剤を塗布した後にこれを乾燥す
る第１の工程と一消失模型１．２を鋳造容器４内に充填
される鋳物砂５内に埋設する第２の工程と、埋設された
消失模型１゜２の内部に溶湯を注入して、消失模型１．
２を溶湯に置換する第３の工程が実行される。

そして、本実施例の特徴とする点は、上述した第１の工
程を、■消失模型１．２の表面に粘結剤を主成分とする
溶液を塗布する粘結剤塗布工程、■消失模型１．２の表
面に耐火物微粒子を付着させる耐火物微粒子付着工程、
■上記■における耐火物微粒子を付着された消失模型の
表面を加圧する加圧工程で構成したことにある。

すなわち、第１工程においては、まず、消失模型１．２
を、粘結剤を主成分とする溶液中に浸漬し、第１図（Ａ
）に示す消失模型１．２の接着面Ａ。

Ｂの未接着部分を含んだ消失模型の全表面に、第１図（
Ｂ）示のように、粘結剤の薄Ｍ（粘結剤薄層）６を形成
する。

この処理工程において用いられる粘結剤を主成分とする
溶液は、水溶液を除いて消失模型１．２を侵さない有機
溶剤であって、例えば、アルコール溶液が用いられ、こ
のアルコール溶液中に、粘結剤としての酢酸ビニル樹脂
を１〜３０％程度含んだものが用いられる。なお、上述
した溶液とじて水溶液があるが、水溶液の場合、粘結剤
、界面活性剤および消泡剤を含む必要があるため、上述
したアルコール溶液に比べ、その成分上のコストが高く
なる問題があるので、あまり用いられない。

一方、上述した粘結剤薄層６を構成する溶液は、°消失
模型１．２における表面の欠陥部、つまり、各割型の接
合不完全面りや偏部Ｅあるいは型表面に形成されている
ビーズ模様の凹部Ｃ等の内部にまで侵入し、模型表面で
の凹部の埋込が行われる。

そして、このような処理に引き続いて、第１図（Ｃ）に
示すように、消失模型１．２の全表面に耐火物微粒子６
Ａを付着させる。

すなわち、上述した塗型剤における耐火物微粒子は、例
えば、シリカ（Ｓ　ｉ　Ｏ□）、ジルコニア（Ｚｒｏ２
）または雲母等の微粒子が用いられ、これら微粒子の選
択例としては、鉄材の鋳造の場合には、通常、シリカや
ジルコニアが、そして、アルミニュウム系材料の鋳造の
場合には、断熱空間のある雲母が選択されるようになっ
ている。

そして、このような耐火物微粒子は、第１図（Ｃ）にお
いて符号６Ａで示すように、粘結剤薄層６の周りに付着
するので、既に粘結剤を充填されている消失模型１，２
の表面の欠陥部分には侵入することがない。

一方、この処理に引き続いて、耐火物微粒子６Ａが付着
している消失模型１．２は１図示しない加圧装置にセッ
トされて加圧される。

従って、消失模型１．２の表面に付着している耐火物微
粒子６Ａは、加圧によって、粘結剤中に押し込まれるこ
とになり、結果として、粘結剤の層の厚さ方向において
粘結剤中に侵入した状態を呈する。

従って、上述した耐火物微粒子６Ａは、粘結剤薄／！！
７６内において、粘結剤の蒸発が生じた際に蒸発する範
囲に存在していたものが粘結成分内に含まれて、蒸発時
の脱落を防止されて耐火層を形成するに足る量を略確保
され、かつ、粘結剤中に侵入した各微粒子間で稠密な状
態とされ、いうならば、微粒子間での通気空間をなくす
ことで結合強度および耐火性を増加させた状態とされる
ことになる。

上述したような表面処理を経た消失模型１．２は、続い
て行われる第２の工程において鋳物砂５内に湯口３と共
に埋設される。

すなわち、第３図には、第２の工程が示されており、ま
ず、第３図（Ａ）に示すように、下部に適量だけ粘結剤
を添加混合されていない鋳物砂５を収容した鋳物容器４
内に、消失模型１．２を所定の姿勢にセットし、さらに
容器４内に対して、粘結剤を添加混合されていない鋳物
砂５を充填して、第３図（Ｂ）示のように、消失模型１
．２を完全に鋳物砂中に埋設する。なお、この鋳物砂５
の充填は、図示しない加振装置による振動を加えながら
行なわれ、鋳物砂間を稠密化するようになっている。

従って、このような方法で鋳物砂５を充填すると、上述
したような、砂同士での稠密化を促進できると共に、消
失模型１．２における通路空間１ａ、ＩＢ内への鋳物砂
の充填も完全となる。

そして、この第３図（Ｂ）に示した工程が終了すると、
第３図（Ｃ）および第３図（Ｄ）に示す第３工程が行な
われる。

すなわち、第３工程においては、湯口３を介して消失模
型１．２の内部へ、例えば、アルミニュウム系合金の溶
融金属、所謂、溶湯７を注入して。

消失模型１．２をこの溶湯に置換する。

つまり、湯口３を介して消失模型１，２の内部に溶湯を
注入していくと、第３図（Ｃ）に示すように、高温の溶
湯７は、湯口３を熱分解しながら、消失模型１．２に侵
入していき、消失模型１．２を徐々に熱分解していく。

そして、この熱分解した部分、つまり湯口３および消失
も計１，２が存在していた空間は、溶湯７に置き換わり
、所望の金Ｒｔ４造品、本実施例では、エンジンの吸気
マニホールド８Ａ、８Ｂが製造される。

（発明の効果） 以上、実施例の説明からも明らかなように、本発明によ
れば、鋳物砂内への消失模型の型込めに際し、その消失
模型の表面に塗型剤を塗布する工程において、消失模型
の表面に生じている欠陥部を埋めてその面の平滑化を行
なう粘結剤塗布工程およびこの工程によって得られた粘
結剤層、換言すれば、消失模型の表面に耐火物微粒子を
付着させる工程に加え、耐火物微粒子を付着させた消失
模型の表面を加圧する工程を設けることにより、耐火物
微粒子を粘結剤中に押し込んで所謂、その粘結剤中への
侵入を許容して粘結剤が蒸発した際にその蒸発域に存在
していた耐火物微粒子の脱落を抑え、かつ、粘結剤中で
の耐火物微粒子間での稠密性を得るようにして各微粒子
間での通気空間をなくすことで、耐火物微粒子間での結
合強度が損なわれることを防止し、これによって、耐火
物微粒子の層の強度を高めて消失模型表面での耐火層を
完全な状態で得らることか可能になり、結果として、消
失模型内に注入される溶湯が消失模型と鋳物砂との境界
から鋳物砂内に漏洩するようなことを防止して、鋳造欠
陥の発生を未然に防ぐことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例に用いられる消失模型に対する処
理過程を説明するための模型図、第２図は消失模型の一
例を説明するための模型図、第３図は本発明実施例によ
る鋳造法を説明するための模型図である。 １．２・・・消失模型、３・・・湯口、４・・・鋳造容
器、５・・・鋳物砂、６・・・粘結剤薄層、　６Ａ・・
・耐火物微粒子。 （Ａ） （Ｂ） 第２図 （Ｃ） 第３ （Ｃ） （Ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 溶湯により消失する消失模型の表面に塗型剤を塗布した
   後これを乾燥させる第１工程と、該消失模型を鋳物砂内
   に埋設する第２工程と、該消失模型の内部に上記溶湯を
   注入して該消失模型を該溶湯に置換する第３工程とから
   なる消失模型鋳造法において、 上記第１工程は、上記消失模型の表面に粘結剤を主成分
   とする溶液（水溶液を除く）を塗布する粘結剤塗布工程
   と、続いて上記消失模型の表面に耐火物微粒子を付着さ
   せる耐火物微粒子付着工程と、上記耐火物微粒子を付着
   させた上記消失模型の表面を加圧する加圧工程とから構
   成されていることを特徴とする消失模型鋳造法。