JPH0263640A - 消失模型鋳造用模型表面改良剤 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、鋳砂中に埋設した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して鋳造する消失模型鋳造
法で該消失型の表面に塗布する消失模型鋳造用模型表面
改良剤に関する。

［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、最終的にえられる鋳造
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、表面改良剤として耐火物の微粒子
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、発泡スチロール製の消失型では、表面にビー
ズ模様が形成されるのが一般的であり、消失型をこのま
ま用いて鋳造すると鋳物の表面にビーズ模様が残存して
表面粗さが問題となる。

また、消失型が上述のごとく接着して形成される場合の
接着部分が不完全であったり、消失型の表面に微小な傷
などがあった場合、消失型の表面へ塗布した塗型剤がこ
れにの欠陥（接着の不完全な部分や傷のある部分）に侵
入し、消失型が熱分解してもこの塗型剤中の耐火物の微
粒子が分解しないで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。

かかる鋳物の表面粗さを改善するためには、消失型の表
面のビーズ模様を解消する必要がある。

また、鋳造欠陥の発生防止のためには、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。この場合、所要の接着を完璧に行なうことと、消失
型の表面を傷っけないような部品管理が必要となる。

しかしながら、消失型の表面のビーズ模様をはじめから
解消するのは発泡スチロールの性質上困難である。また
、所要の接着を完璧に行なおうとしても、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
。さらに、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がないよう
に管理するのも困難である。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもので、
消失型の表面粗さの改良や、鋳造欠陥の発生を防止でき
るようにした、消失模型鋳造用模型表面改良剤を提供す
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用模型表面改良剤は、
消失模型鋳造法で用いられる消失型の表面に予め塗布さ
れる液体であって、カルボキシメチルセルロース水溶液
に低温昇華性の物質を溶解して構成されている。

［作　用］ 上述の本発明の消失模型鋳造用模型表面改良剤を、消失
型の表面に塗布すると、該改良剤が該消失型の表面に均
一な厚さの薄膜が形成され、これを乾燥することで、該
消失型の表面がほぼ平滑に改良される。ついで、該消失
型を鋳砂内に埋設して、該消失型に接続した湯口等から
金属の溶湯を注入することにより、該消失型が順次熱分
解して、溶湯で置換される。この消失型の熱分解時に、
低温昇華性の物質は速やかに昇華して、溶湯で置換され
る。

［実施例コ 以下、図面により本発明の一実施例としての消失模型鋳
造用模型表面改良剤について説明すると、第１図（ａ）
〜（ｃ）はそれぞれ本実施例の模型表面改良剤による消
失型の表面部分の処理工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模型表面改良剤を使用して行
なう鋳造の過程を順番に示す模式図であり、第４図（ａ
）〜（ｄ）はそれぞれ本実施例の模型表面改良剤による
消失型の表面部分の他の処理工程を示す模式的断面図で
ある。

本実施例の消失模型鋳造用模型表面改良剤は、カルボキ
シメチルセルロース（ＣＭＣ）水溶液に界面活性剤を添
加し、これに低温昇華性で且つ水溶性の物質（低温昇華
性物質）としてヘキサメチレンテトラミンを溶解したも
のであり、具体的には、以下の表に示すような組成（重
量比で示す）になっている。

なお、カルボキシメチルセルロース水溶液（以下、ＣＭ
Ｃ水溶液という）は粘稠な液体であり、これに添加され
る界面活性剤はＣＭＣ水溶液の表面張力を減らしてＣＭ
Ｃ水溶液の拡散を促進するものである。また、ヘキサメ
チレンテトラミンの昇華温度は約２６０℃である。さら
に、このように構成された消失模型鋳造用模型表面改良
剤は、当然ながら消失型１，２を侵さないものである。

次に、本実施例にかかる消失型１，２を説明すると、こ
の消失型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。

１ｂ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、ｌｂが内部に形成されてい
る。なお、模型部分１ａ、ｌｂ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（、）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工程とからなり、模型表面改良剤は、このうち
の第１工程で使用される。

つまり、消失模型鋳造では、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工程があるが
、この第１工程が、３つの工程つまり、■消失型１，２
の表面に模型表面改良剤を塗布する模型表面改良工程、
■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からなっている。

従って、第１工程では、まず、消失型１，２を模型表面
改良剤に浸漬するか、又は消失型１，２の全表面に模型
表面改良剤を塗布して、消失型１゜２の接着面Ａ、Ｂの
未接着部分［第１図（ａ）参照］や傷等を含んで消失型
１，２の全表面に、模型表面改良剤の薄層９ａを形成す
る［第１図（ｂ）参照］。

この時、模型表面改良剤では、界面活性剤によってＣＭ
Ｃ水溶液の拡散が促進されるので、このＣＭＣとへキサ
メチレンテトラミンとが消失型１゜２の全表面にほぼ均
一な厚さに拡がる。そして、これを乾燥することで、Ｃ
ＭＣとへキサメチレンテトラミンとの均一な薄膜９ａが
形成される。

この薄層９ａは、消失型１，２の表面に形成された凹部
（例えばビーズ模様の凹部Ｃ）や表面の欠陥（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］。

この時使用する耐火物微粒子１ｏとしては、例えば、シ
リカ（Ｓ　１０２）　ｔジルコニア（ＺｒＯ２）。

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。

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）に示すように、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が充填されて、消失型１，２の全表面に鋳砂５が
密着した状態になる。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（ｂ）〜Ｃｄ）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（ｂ）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［第３
図（ｃ）参照］、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）８ａ、８ｂが製造される［第３図（
ｄ）参照］。なお、この消失型１，２の熱分解時には、
低温昇華性の物質であるヘキサメチレンテトラミンは速
やかに昇華して、溶湯で置換される。

上述のごとく、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工程における模型表面改良
工程によって、消失型１，２の表面の凹部や欠陥内への
耐火物微粒子１ｏの侵入が防止され、耐火物微粒子１ｏ
は消失型１，２の平滑な表面にのみ付着する。このため
、完成した金属鋳造品８ａ、８ｂの表面粗さが改善され
ると共に、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いため、鋳造欠陥の発住が防止
されるのである。

なお、本模型表面改良剤を用いて行なう消失模型鋳造法
の第１工程を、第４図（ａ）〜（ｄ）に示すようにして
もよい。この第４図のうちの（ａ）〜（ｃ）はいずれも
第１図（ａ）〜（ｃ）と同様なものであり、ここでの第
１工程は、第１図（ａ）〜（ｃ）に示す工程に、第４図
（ｄ）に示す工程を加えたものである。

つまり、この第１工程は、■消失型１，２の表面に模型
表面改良剤を塗布する模型表面改良工程、■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４図（ａ）〜（Ｃ）に示すように、消失型１
，２の全表面に模型表面改良剤の薄層９ａ及び耐火物微
粒子１０を付着させた後に、更に、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９ｂを形成
する。

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 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。

このように粘結剤上塗工程を付加することによって、耐
火物微粒子１ｏが粘結剤の上塗薄層９ｂによって被覆さ
れ、耐火物微粒子１ｏの定着性が大きく向上し、粘結剤
の下塗薄Ｍ９ａ，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上する。

なお、カルボキシメチルセルロース水溶液に溶解する低
温昇華性の物質は、ヘキサメチレンテトラミンに限定さ
れるものではなく、溶湯の温度で確実に昇華し且つ水に
溶けるものであれば、他の材料でもよい。また、消失模
型鋳造用模型表面改良剤の組成も、本実施例のものに限
定されるものではない。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明の消失模型鋳造用模型表面
改良剤によれば、カルボキシメチルセルロース水溶液に
低温昇華性の物質を溶解して構成されるので、鋳造品の
表面粗さが改善される効果や、鋳造欠陥の発生が防止さ
れる効果がある。

【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用
模型表面改良剤の使用例を示すもので、第１図（ａ）〜
（ｃ）はそれぞれ本実施例の模型表面改良剤による消失
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模型表面改良剤を使用して行な
う鋳造の過程を順番に示す模式図であり、”第４図（ａ
）〜（ｄ）はそれぞれ本実施例の模型表面改良剤による
消失型の表面部分の他の処理工程を示す模式的断面図で
ある。 １．２−−消失型、１　ａ　、　１　ｂ　、　２　ａ　
、　２　ｂ　−１，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、８ｂ−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−模型表面改良剤の薄層（薄膜）、９ｂ−一粘結剤
の薄層、１〇−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. 消失模型鋳造法で用いられる消失型の表面に予め塗布さ
   れる液体であって、カルボキシメチルセルロース水溶液
   に低温昇華性の物質を溶解して構成されることを特徴と
   する、消失模型鋳造用模型表面改良剤。