JPH0263639A - 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］ 消失模型鋳造法は、従来の砂型鋳造法に比べて、■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てお
り、例えば、エンジンの吸気マニホールド等の鋳造法と
して注目されている。

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型を鋳造容器内に収容
して、この鋳造容器内に鋳砂を充填して消失型を鋳砂中
に埋設した上で、消失型に接続した発泡スチロール製の
湯口から金属の溶湯を注入することにより実施される。

この結果、鋳砂内では、湯口及び消失型が順次熱分解し
て、この部分が当該する溶湯で置換され、所望の金属鋳
造品が製造される。

ところで、かかる鋳造法では、複雑な形状を有する消失
型については、この消失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のが、−
船釣である。

そして、形成された消失型には、最終的に得られる鋳造
物の表面を平滑化するために、鋳砂中にへの埋設前に、
消失型の表面全体に耐火物の微粒子を付着させている。

具体的には、粘結剤、界面活性剤、消泡材を含む水溶液
に耐火物の微粒子を混合して得られる塗型剤を、消失型
の表面全体に塗布した後、これを乾燥させることにより
、消失型の表面へ耐火物の微粒子を付着させている。

［発明が解決しようとする課題〕 ところで、上述の接着して形成された消失型の接着部分
が不完全であったり、消失型の表面に微小な傷などがあ
ると、消失型の表面へ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、消失型が熱分解
してもこの塗型剤中の耐火物の微粒子は分解せずに出来
上がった鋳造物の内部に残留してしまい、鋳造欠陥にな
るという問題点がある。

かかる鋳造欠陥の発生を防止するには、消失型において
、接着の不完全部分やその他の傷等の欠陥を完全に解消
しなければならない。つまり、所要の接着を完璧に行な
うことと、消失型の表面を傷つけないような部品管理が
必要となる。

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
することは極めて困難である。また、消失型の材料であ
る発泡スチロールは、一般に、柔らかくて傷付き易いた
め微小な傷もつかないように管理するのは困難である。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもので、
消失型の表面に接着の不完全な部分や傷等の欠陥があっ
ても、塗型剤の塗布工程において耐火物微粒子が欠陥部
分に進入しないようにして、鋳造欠陥の発生を防止でき
るようにした、消失模型鋳造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］ このため、本発明の消失模型鋳造法は、消失型の表面に
塗型剤を塗布した後これを乾燥させる第１工程と、この
消失型を鋳砂中に埋設する第２工程と、該消失型の内部
へ溶湯を注入して該消失型を該溶湯で置換する第３工程
とからなる消失模型鋳造法において、該第１工程が、該
消失型の表面に粘結剤を主成分とする溶液を塗布する粘
結剤下塗工程と、続いて該消失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、この後再度該消
失型の表面に粘結剤を主成分とする溶液を塗布する粘結
剤上塗工程とから構成されている。

［作　用］ 上述の本発明の消失模型鋳造法では、消失型の表面に塗
型剤を塗布した後これを乾燥させる第１工程において、
まず、該消失型の表面に粘結剤を主成分とする溶液を塗
布する。これにより、該消失型の表面にはほぼ平滑な粘
結剤下塗薄層が形成される。続いて、該消失型の表面に
耐火物微粒子を付着させると、該耐火物微粒子はほぼ平
滑な粘結剤薄層の外面に形成されるので、該耐火物微粒
子が該消失型の欠陥部等に侵入することもない。

そして、この後に、再度、該消失型の表面に粘結剤を主
成分とする溶液を塗布するため、これにより形成される
粘結剤上塗薄層によって該耐火物微粒子の層が被覆され
、塗膜強度が向上する。

［実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての消失模型鋳
造法について説明すると、第１図（ａ）〜（ｄ）はそれ
ぞれ本実施例にかかる消失型の表面部分の処理過程を示
す模式的断面図、第２図は本実施例にかかる消失型の正
面図、第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本実施例の鋳造
過程を順番に示す模式図である。

本実施例にかかる消失型１，２は、吸気マニホールドを
製造するためのもので、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形成されている
。このうち消失型１は模型部分１ａ、ｌｂを互いに接合
したものであり、消失型２は模型部分２ａ、２ｂを互い
に接合したものである。このように形成された消失型１
，２には、それぞれ吸気ポートとなる空気通路１ａ、１
ｂが内部に形成されている。なお、模型部分１ａ。

１ｂの相互の接着面Ａ及び模型部分２ａ、２ｂの相互の
接着面Ｂは、曲面で形成されているが、各接合面Ａ、Ｂ
は全面的に整合する完全な接着面である必要はなく［第
１図（ａ）参照］、各接着も完全に接着する必要はなく
点接着で支障はない。

このような消失型１，２には、発泡スチロール製の湯口
３が取り付けられる。ここでは、第２図に示すように、
消失型１，２を対向させて両者をそれぞれ湯口３に接着
している。なお、第２図中の符号３ａ、３ｂは、湯口３
と消失型１，２とを接続すべく設けられた湯口３の核部
分である。

このように加工された消失型１，２を用いて鋳造を行な
うが、この消失模型鋳造法は、消失型１゜２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、消失型
１，２を鋳砂５中に埋設する第２工程と、消失型１，２
の内部へ溶湯７を注入して消失型１，２を溶湯７で置換
する第３工程とからなる。

本鋳造方法では、このうちの第１工程が、３つの工程、
つまり、■消失型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下塗工程、■続いて消失型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、■この後再度消失型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上塗工程からなっている。

従って、第１工程では、まず、消失型１，２を粘結剤を
主成分とする溶液中に浸漬し、消失型１゜２の接着面Ａ
、Ｂの未接着部分［第１図（ａ）参照コを含んだ消失型
１，２の全表面に、粘結剤の薄層（粘結剤下塗薄層）９
ａを形成する［第１図（ｂ）参照］。

この時用いる粘結剤を主成分とする溶液は、消失型１，
２を侵さない有機溶剤であって、この溶液としては、例
えば水溶液又はアルコール溶液がある。水溶液の場合、
粘結剤、界面活性剤及び消泡剤を含む水溶液であり、こ
のうち粘結剤としてはでんぷん、酢酸ビニル、カルボキ
シルメチルセルロース（ＣＭＣ）等が使用でき、界面活
性剤としてはカチオン系、アニオン系又は両性の界面活
性剤を使用でき、消泡剤としてはアルコール系の消泡剤
又はシリコーン等の通常用いられるものを使用できる。

また、アルコール溶液の場合、例えば、アルコール中に
粘結剤としての酢酸ビニル樹脂を１〜３０％程度含んだ
ものがあげられ、この場合、界面活性剤及び消泡剤は不
要となる。

この時に形成される粘結剤の薄層９ａは、消失型１，２
の表面の欠陥（つまり、消失型１，２の接合面Ａ、Ｂに
おける接着の不完全な部分りや消失型１，２の表面の傷
Ｅや消失型１，２の表面に形成されるビーズ模様の凹部
Ｃ等）の内部まで侵入して消失型１，２の表面を平滑に
覆う。

続いて、この消失型１，２の全表面に耐火物微粒子１０
を付着させる。［第１図（Ｃ）参照コ。

この時使用する耐火物微粒子１０としては、例えば、シ
リカ（Ｓｉｎ２）、ジルコニア（ＺｒＯ□）。

又は雲母等の微粒子があげられるが、鉄材の鍛造の場合
には、通常、シリカやジルコニアを用いるが、アルミニ
ウム系材料の鍛造の場合には、断熱空間のある雲母の微
粒子が好適である。

この耐火物微粒子１０は、粘結剤の薄層９ａの周りに付
着するので、既に粘結剤の充填された消失型１，２の表
面の欠陥内にこの耐火物微粒子１０が侵入することはな
い。

そして、この後に、再度、消失型１，２の全表面に粘結
剤を主成分とする溶液を塗布して、消失型１，２の耐火
物微粒子１０の外側に粘結剤の薄層（粘結剤上塗薄層）
９ｂを形成する。この時使用する粘結剤を主成分とする
溶液は、前述したものと同様に、水溶液又はアルコール
溶液等の消失型１，２を侵さない有機溶剤である。

これによって、耐火物微粒子１０は、粘結剤の上塗薄ｉ
９ｂによって被覆され、耐火物微粒子１０の定着性が大
きく向上し、粘結剤の下塗薄層９ａ、耐火物微粒子１０
及び粘結剤の上塗薄層９ｂにより形成される塗膜の強度
が向」ニする。

このようにして第１工程で消失型１，２に表面処理が施
されると、続く第２工程では、この消失型１，２を、第
３図（ａ）、（ｂ）に示すように、湯口３と共に鋳砂中
に埋設する。

つまり、まず、第３図（ａ）に示すようしこ、下部に適
量だけ粘結剤を添加混合されていない鋳砂５を収容した
容器４内に、消失型１，２を所要の姿勢で載置して、容
器４内にさらに鋳砂（粘結剤を添加混合されていない鋳
砂）５を充填して、第３図（ａ）に示すように、消失型
１，２を完全に埋没させる。なお、この鋳砂５の充填は
、加振装置６によって容器４を加振しながら行なう。こ
れによって、消失型１，２の通路空間１ａ、２ａ内にも
、鋳砂５が充填される。また、これと共に、鋳砂５の各
粒子間の結合力も強化する。

そして、この後の第３工程で、第３図（Ｃ）。

（ｄ）に示すように、湯口３を通じて消失型１゜２の内
部へ金属溶湯（例えばアルミニウム系合金溶湯）７を注
入して、消失型１，２をこの金属溶湯７で置換する。

つまり、湯口３を通じて消失型１，２の内部へ金属溶湯
７を注入していくと、第３図（ｃ）に示すように、高温
の金属溶湯７は、湯口３を熱分解しなかな消失型１，２
に侵入していき、消失型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及び消失型
１，２のあった空間は、金属溶湯７に置き換わり、この
金属溶湯７が所定温度まで冷却されると、所望の金属鋳
造品（つまり、２個のエンジンの吸気マニホールド）８
ａ、８ｂが製造される。

本発明の一実施例としての消失模型鋳造法は、上述のご
とく構成され、特に、消失型１，２の表面全体に塗型剤
を塗布した後これを乾燥させる第１工程における粘結剤
下塗処理によって、消失型１．２の表面の欠陥内への耐
火物微粒子１０の侵入が防止され、耐火物微粒子１０は
消失型１，２の表面にのみ付着する。このため、完成し
た金属鋳造品８ａ、８ｂの内部に、耐火物微粒子１０が
残留することもなく、鋳造欠陥の発生が防止されるので
ある。

また、第１工程で形成される粘結剤上塗処理によって、
耐火物微粒子１０が被覆されるので、粘結剤の薄層９ａ
、耐火物微粒子１０及び粘結剤の薄層９ｂからなる塗膜
の強度が向上し、金属鋳造品８ａ、８ｂの表面をより滑
らかに形成できる。

この塗膜強度は、粘結剤の薄層９ｂの厚み等で適宜調整
しうるものである。

なお、粘結剤を主成分とする溶液を上塗りする際に、こ
の上塗用の粘結剤が粘結剤下塗薄層を溶かさないように
配慮する必要があり、この対策として、例えば上塗に使
用する溶液を、下塗に使用する溶液と異なる材質のもの
に設定することが考えられる。

また、粘結剤を主成分とする溶液は、水溶液又はアルコ
ール溶液に限定されるものではなく、消失型１，２を侵
さないという条件を満たせば、他の有機溶剤でもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の消失模型鋳造法によれば
、消失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、この消失型を鋳砂中に埋設する第２工程と
、該消失型の内部へ溶湯を注入して該消失型を該溶湯で
置換する第３工程とからなる消失模型鋳造法において、
該第１工程が、該消失型の表面に粘結剤を主成分とする
溶液を塗布する粘結剤下塗工程と、続いて該消失型の表
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
、この後再度該消失型の表面に粘結剤を生成分とする溶
液を塗布する粘結剤上塗工程とから構成されているので
、耐火物微粒子の鋳造製品内部への残留がなくなって鋳
造欠陥の発生が防止される効果があり、また、粘結剤の
上塗によって塗膜の強度の向上するため、鋳造製品の表
面をより滑らかなものに形成できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の一実施例としての消失模型鋳造法
を示すもので、第１図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本実施
例にかかる消失型の表面部分の処理過程を示す模式的断
面図、第２図は本実施例にかかる消失型の正面図、第３
図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本実施例の鋳造過程を順番
に示す模式図である。 １．２−消失型、１　ａ　、　１　ｂ　、　２　ａ　、
　２　ｂ　−模型部分、３・・・湯口、３ａ、３ｂ・・
−湯口３の核部分、４・・・容器、５・−鋳砂（粘結剤
を添加混合されていない鋳砂）、６・・−加振装置、７
−金属溶湯（例えばアルミニウム系合金溶湯）８ａ、８
ｂ−金属鋳造品（つまり、２個のエンジンの吸気マニホ
ールド）、９ａ、９ｂ−粘結剤の薄層、１０・・−耐火
物微粒子、Ａ、Ｂ−接合面、Ｃ−・・消失型１，２の表
面に形成されるビーズ模様の凹部、Ｄ・・・接合面Ａ。 Ｂにおける接着の不完全な部分、Ｅ・−消失型１゜２の
表面の傷。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 消失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、該消失型を鋳砂中に埋設する第２工程と、該
   消失型の内部へ溶湯を注入して該消失型を該溶湯で置換
   する第３工程とからなる消失模型鋳造法において、該第
   １工程が、該消失型の表面に粘結剤を主成分とする溶液
   を塗布する粘結剤下塗工程と、続いて該消失型の表面に
   耐火物微粒子を付着させる耐火物微粒子付着工程と、こ
   の後再度該消失型の表面に粘結剤を主成分とする溶液を
   塗布する粘結剤上塗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。