JPH02268942A - 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、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、複雑な
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、鋳造欠陥となる虞れがある。

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性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、粘結剤を主成分とする溶液として、
水溶液を除いて消失模型を侵さない有機溶剤が用いられ
、具体的な例としては、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。そ
して、このような粘結剤を主成分とする溶液は、消失模
型の表面に塗布されることで、傷等の欠陥部に粘結剤を
充填したと同じ効果が得られるが、このような溶液は、
その主成分の性質からして、ボンド状を呈し、強度を得
る際の硬度において不安定な状態のものであり５例えば
、鋳物砂中への消失模型の埋設の際の模型の変形に対す
る強度、あるいは。

溶融金属を消失模型内に注入する際の溶湯の流動圧に対
する耐久性において、十分満足すべき結果を得られない
という新たな問題を生じることがある。このため、上述
した問題を解消する目的で、上述した粘結剤に代えて、
水ガラスを主成分とするバインダを用いて耐火物微粒子
の結合を強固にする提案が為されている。

しかし、このように、バインダの材質を変更して用いた
場合には、その水ガラスの乾燥までにがなりの長い時間
が必要となり、このため、消失模型の製作時間が長大化
すると共に、例えば、そのバインダを、模型の垂直面に
塗布した場合には。

乾燥硬化するまでの間に、液だれを起こしてしまい、結
果として、その面での耐火層を形成するに足る耐火物微
粒子の付着量を得られなくなるというさらに新たな問題
を生じる虞れがある。

従って、仮りに、耐火物微粒子によって得られる耐火層
の厚さが所定厚にないと、その部分での耐久性が得られ
ずに、型込めの際の型崩れ、あるいは、注湯時の型崩れ
を起こす虞れがあり、鋳造欠陥の原因は、依然として解
消されないままになることになる。

そこで１本発明の目的は、上述した従来の消失＃Ｘ型鋳
造法における問題に鑑み、消失模型の製作時間を短くす
ると共に、溶湯の漏れ等を防止して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水
ガラスを主成分とする水溶液から成る塗型剤を塗布する
塗型剤塗布工程と、続いて上記消失模型の表面に耐火性
の粒子あるいは粉末、若しくは薄片を付着させる耐火剤
付着行程とで構成され、上記耐火剤には、カルシウムシ
リコン若しくはフェロシリコン等から成る上記水ガラス
と反応硬化する微粒子を混合して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、消失模型の表面に付着する耐火剤は、
これに混合されて水ガラスとの反応硬化を生じる性質を
持つことにより、乾燥終了までの時間を短縮する。

（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１は１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（Ａ）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１発泡スチロール製
の湯口３が取付けられる０本実施例の場合、第２図示の
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の枝部分を示している。

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、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の表面に水ガラスを主成分とす
る水溶液から成る塗型剤を塗布する塗型剤塗布工程、■
消失模型１．２の表面に耐火性の粒子あるいは粉末、若
しくは薄片を付着させる耐火剤付着行程で構成し、■上
記耐火性の粒子あるいは粉末、若しくは薄片には、水ガ
ラスに反応硬化する成分を有する材料を混合したことに
ある。

すなわち、第１工程においては、まず、消失模型１，２
を、例えば、ケイ酸ナトリュウムあるいはケイ酸カリウ
ム等のケイ酸塩溶液、所謂、水ガラスを主成分とする水
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ＣＢ）示のように、塗型剤の薄層（塗型剤薄層
）６を形成する。

一方、上述した塗型剤薄層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の全表面に耐火剤６Ａを付
着させる。

すなわち、上述した耐火剤６Ａは、耐火性の粒子あるい
は粉末、若しくは薄片が選択され、具体的には、例えば
１粒子あるいは粉末の場合には、粒の大きさ（直径）を
５〜１０００μｍの範囲とされ、好ましくは５０〜２０
０　ＩＬｍに設定されたシリカ（ＳｉＯ，）、ジルコニ
ア（ＺｒＯ□）が、また薄片の場合には雲母等が用いら
れ、これら耐火剤の選択例としては、鉄材の鋳造の場合
には１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、このような耐火剤６Ａは、例えば、カルシウム
シリコンやフェロシリコン等の水ガラスと反応硬化する
性質を持つ微粒子６Ｂと混合されて、例えば、０．３〜
１．０＋ａの厚さを以って、塗型剤薄層６上に付着させ
られる。

ところで、上述した水ガラスを主成分とする溶液で構成
された塗型剤薄層６に対する耐火剤６Ａの付着工程は、
通常、発熱自硬性鋳型の製作工程（Ｎプロセスと称され
る工程）であるところの、生砂と水ガラスとフェロシリ
コンとを同時混合し、この混合が終了した時点から所定
時間、例えば、２０分以内に型込めして硬化させるとい
う工程とは異なり、水ガラスを主成分とする溶液から成
る塗型剤の薄層６に対して、耐火剤６Ａおよびこれに混
合されている反応硬化可能な微粒子６Ｂとを接触させた
時点から水ガラスとカルシウムシリコンあるいはフェロ
シリコンとの反応を開始するようにした工程とされ、こ
の反応硬化を行わせるには、約６０℃程度の雰囲気温度
が設定されている。

従って、このような工程の設定を行うことによって１反
応開始時機を選択することができ、例えば、塗型剤薄層
６を形成する工程を多数の消失模型に対して行った後、
次いで、この塗型剤に対する反応硬化を連続して行うよ
うにすれば、各工程の流れ作業が可能になる。なお、上
述した耐火剤６Ａは、第１図（Ｃ）に示すように、塗型
剤薄層６の周りに付着するので、既に塗型剤を充填され
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。

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、下部に適量だけ塗型剤
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、塗型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ｌ、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
模型１，２が存在していた空間は、溶湯７に置き換わり
、所望の金属鋳造品１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、水ガラス
を主成分とする水溶液から成る塗型剤を用いて耐火剤の
結合を行なうようにすると共に、この塗型剤と反応硬化
可能な微粒子を上記耐火剤と混合させることにより１発
熱自硬性による硬化促進を可能にして、乾燥硬化するま
での時間を短縮することができるので、乾燥硬化するま
での間に発生しやすい液だれ現象をなくして耐火層の厚
さの変動を抑え、これによって、耐火層の強度の低下に
よる型層れを防いで、鋳造欠陥の発生を未然に防止する
ことができる。

【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・・・塗型剤薄層、６Ａ・・・
耐火剤、６Ｂ・・・耐火剤と混合されて水ガラスと反応
硬化可能な微粒子。

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水ガラスを主成
   分とする水溶液から成る塗型剤を塗布する塗型剤塗布工
   程と、続いて上記消失模型の表面に耐火性の粒子あるい
   は粉末、若しくは薄片を付着させる耐火剤付着行程とで
   構成され、 上記耐火性の粒子あるいは粉末、若しくは薄片には、カ
   ルシウムシリコン若しくはフェロシリコン等から成り、
   上記水ガラスと反応硬化する微粒子を混合して構成した
   ことを特徴とする消失模型鋳造法。