JPH0280153A

JPH0280153A - 消矢模型鋳造法

Info

Publication number: JPH0280153A
Application number: JP63233087A
Authority: JP
Inventors: Minoru Imai; 実今井
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1988-09-18
Filing date: 1988-09-18
Publication date: 1990-03-20

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、特に、エンジンのシリンダブロック等の鋳造
に適した。消失模型鋳造法に関する。

［従来の技術］消失模型鋳造法（ＥＰＣ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
やシリンダブロック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環の消失型（Ｅｐｓ模型）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
スチロール環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、かかる消失模型鋳造法により例えばエンジン
のシリンダブロックを鋳造する場合が考えられる。

このシリンダブロックを消失模型鋳造法により製造する
場合には、第３図（ａ）、（ｂ）に示すように、得よう
とするシリンダブロックと同一形状の発泡スチロール環
の消失型１を形成する。この第３図（ａ）、（ｂ）中、
符号１ａはシリンダブロック１の上部のシリンダライナ
周りの部分に形成されるウォータジャケットに相当する
部分。

１ｂはシリンダブロックの下部に形成されるスカート部
に相当する部分、１ｃはスカート部相当部分１ｂに収納
されるクランクシャフトを支持する軸受形成部に相当す
る部分、１ｄは軸受形成部を支持するリブに相当する部
分である。

そして、第３図（ａ）に示すように、このような消失型
１を鋳造容器２内に収容し、この開運容器２内に鋳砂３
を充填して消失型１を鋳砂中に埋設した上で、第３図（
ｂ）に示すように、消失型１に接続した発泡スチロール
環の湯口４から金属の溶湯５を注入し、消失型６を燃焼
させながら、この消失型１を溶湯５で置換する。

なお、ｖＩ砂３の充填にあたっては、鋳造容器２に装備
された加振装置６によって容器２を加振しながら充填を
行なうことで、消失型１のウォータジャケット相当部分
１ａの中空部分内にも、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。

［発明が解決しようとする課題］ところで、上述の消失模型鋳造法では、ｔ４造容器２内
に鋳砂３を充填し消失型１を鋳砂３中に埋設する工程で
、消失型１に変形が生じることがある。つまり、鋳砂３
の充填は、加振装置６によって容器２を加振しながら行
なうが、この時、鋳造容器２内で鋳砂３が、第３図（ａ
）中に矢印ａで示すように運動して、第３図（ｂ）に示
すように、消失型１のスカート部相当部分１ｂを変形さ
せる。

なお、第３図（ｂ）中では、消失型１のスカート部相当
部分１ｂの本来あるべき形状を二点鎖線で示し、スカー
ト部相当部分１ｂの実際の形状（変形した形状）を実線
の断面として示している。

このような鋳砂３による消失型の変形は、シリンダブロ
ックの消失型１に限るものではないが。

消失型が変形すると、この消失型から得られる鋳造物も
当然ながら変形することになり、消失模型鋳造法におい
て、この消失型の変形を如何に防止するかが課題となっ
ている。

本発明は、このような課題に鑑みて案出さ九たもので、
消失型が鋳砂により変形しないようにして、所望の形状
の鋳造物を確実に得ることができるようにした。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］この目的を達成するために、本発明の消失模型鋳造法は
、消失型を鋳砂中に埋設した後、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消失模型鋳造法
において、該消失型を該鋳砂中に埋設する前に該消失型
を定盤に固定し、該定盤と共に該消失型を該鋳砂中に埋
設することを特徴としている。

［作　用コ上述の本発明の消失模型鋳造法では、消失型を定盤に固
定した上で該消失型を鋳砂中に埋設するので、該消失型
を該鋳砂で埋設する際に、該鋳砂から該消失型に変形外
力がはたらくのに対して、該消失型は、該定盤の剛性に
助けられて所定の形状を保持する。

［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ｖ
ｆｉａ法について説明すると、第１図は本実施例にかか
る消失型の正面図、第２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的断面図である。

本実施例にかかる消失型（Ｅ　Ｐ　Ｓ模型）１は、エン
ジンのシリンダブロックを製造するためのもので１発泡
スチロール（ポリスチレン）で形成されている。従って
、この消失型１は、第１図に示すように、得ようとする
シリンダブロックと同一形状に形成されており、シリン
ダブロックの上部のシリンダライナ周りの部分に形成さ
れるウォータジャケットに相当する部分１ａと、シリン
ダブロックの下部に形成されるスカート部に相当する部
分１ｂと、スカート部相当部分１ｂに収納されるクラン
クシャフトを支持する軸受形成部に相当する部分１ｃと
、この軸受形成部をスカート部に支持させるリブに相当
する部分１ｄとをそなえている。

そして、この消失型１には、ゲート８及びランナー７ａ
、７ｂ、７ｃを介して湯Ｄ４が接続されている。つまり
、消失型１の複数の箇所（ここでは、スカート部相当部
分１ｂ、軸受形成部相当部分１ｃの複数の箇所）に、ゲ
ート８が設けられており、更に、各ゲート８に、ランナ
ー７ｃを通じてランナー７ｂ及びランナー７ａが設けら
れている。なお、これらのゲート８．ランナー７ａ〜７
Ｃ及び湯口４も、消失型１と同じく発泡スチロールで形
成されている。

このように形成された消失型１を用いて鋳造を行なうが
、本消失模型鋳造法では、この消失型１を鋳砂中に埋設
する前に、定盤９に固定する。つまり、ランナー７ｂの
下面を定盤９に接着等によって固定し、これにより、消
失型１の下部（つまり、スカート部相当部分ｉｂ、ｇ受
形成部相当部分１ｃにおける複数の箇所）を、ランナー
７ｂ。

７ｃを通じて定盤９に固定する。なお、定盤９は。

例えば鋳鉄等の鉄系金属製のものであって、上下に連通
する多数の穴部９ａをそなえたハニカム状に形成されて
おり、所定の剛性を有している。

そして、このように消失型ｌが定盤９に固定されると、
まず、消失型１の表面全体に塗型剤（粘結剤を主成分と
する溶液に耐火物微粒子を混入したもの）を塗布し、さ
らに、これを乾燥させる。

なお、この時用いる粘結剤を主成分とする溶液は、消失
型１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（ＣＭ　Ｃ）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。

また、この時使用する耐火物微粒子としては、例えば、
シリカ（ｓｉｏ２）＋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。

このようにして消失型１に表面処理を施したら、続く工
程では、この消失型１を、湯口４等と共に鋳砂３中に埋
設する。

つまり、まず、第２図（ａ）に示すように、鋳造容器２
内の下部に、適量だけ鋳砂（粘結剤を添加混合されてい
ない鋳砂）３を収容しておき、この容器内に消失型１を
所要の姿勢で載置する。この時、例えばランナー７ａの
湯口４近くの箇所をクランプしながら、消失型１を載置
することで、消失型１を傷つけずないようにできる。

そして、容器内にさらに鋳砂（これも粘結剤を添加混合
されていない鋳砂）３を充填し、消失型１を完全に埋没
させる。

なお、この鋳砂３の充填は、消失型１のウォータジャケ
ットに相当する部分１ａの中空部内にも鋳砂３を確実に
充填させるためと、さらに、鋳砂３の各粒子間の結合力
も強化するために、加振装百６によって鋳造容ｒ；２を
加振しながら行なう。

この時、鋳造容器２内の鋳砂３は、加振されて消失型１
のスカート部相当部分１ｂや軸受形成部相当部分１ｃを
変形せしめるように運動するが、消失型１は、そのスカ
ート部相当部分１ｂや軸受形成部相当部分１ｃを、定盤
９に固定されているので、定盤９の剛性に助けられて、
運動する鋳砂３に対抗して、所定形状を保持する。

また、定盤９には、上下に連通ずる穴部９ａをそなえた
ハニカム状に形成されているので、鋳砂３の各部への充
填を妨げることはないが、この定盤９が、一定限度内で
、鋳砂３の有害な動きを抑制することも期待できる。

このようにして、第２図（ｂ）に示すように、消失型１
が鋳砂３中に埋設されると、この後の工程では、湯口４
を通じて消失型１の内部へ金属溶湯（例えばアルミニウ
ム系合金溶湯）５を注入して、消失型１をこの金属溶湯
５で置換する。

つまり、湯口４を通じて消失型１の内部へ金属溶湯５を
注入していくと、高温の金属溶湯５は、湯口４やランナ
ー７ａ〜７ｃを熱分解しなかな消失型１に侵入していき
、この消失型１を徐々に熱分解していく［第２図（ｃ）
参照］。

そして、この熱分解した部分つまり湯口４及び消失型１
のあった空間は、金属溶湯５に置き換わり、この金属溶
湯５が所定温度まで冷却されると、所望の金属鋳造品（
つまり、エンジンのシリンダブロック）１０が製造され
るのである［第２図（ｄ）参照］。なお、熱分解した消
失型１等は。

ガス状になって、鋳砂３内の隙間等を通じて、外部に排
出される。

この後、鋳造品１０は、その下方のゲート８のあった部
分で、ランナー７８〜７ｃや湯口４によってできた鋳造
物１１を取り去られて、更に、ライナ面等の所要の箇所
を研磨されて出来上がる。

また、鋳造後には、鋳造物１１から定ｇ１９も取り外さ
れる。

このようにして、この実施例の消失模型鋳造法では、シ
リンダブロックの消失型１の鋳砂による変形を防止でき
るので、シリンダブロック１ｏを確実に所望の形状に鋳
造できるのである。

なお、この実施例では、エンジンのシリンダブロックに
ついて説明したが１本発明は、シリンダブロックに限ら
ず、消失型が鋳砂の充填時に変形を受は易い場合に広く
適用でき、例えばエンジンのシリンダヘッドにも適用で
きる。

また、この実施例では、定盤９を鉄系金属で形成してい
るが、定盤９の材料はこれに限るものではなく、例えば
セラミックス等も考えられる。

定盤９をセラミックスにした場合には、一般に、セラミ
ックスは吸熱性が低いため、溶湯５の注入時に、溶湯５
が定盤に熱を奪われにくくなり、溶湯５の注入が円滑に
行なわれ、鋳造製品の品質向上に寄与しうる利点もある
。

さらに、この実施例では、金属溶湯としてアルミニウム
系合金を使っているが、金属溶湯としては例えば鉄系金
属等のアルミニウム系合金以外のものを使用してもよい
。

そして、この実施例では、消失型１を定盤９に固定した
後、消失型１の表面全体に塗型剤を塗布しこれを乾燥す
るようにしているが、この消失型１を定ｇ１９に固定す
る工程は、消失型１を鋳砂３中に埋設する前であればよ
く、例えば、消失型１０表表面体に塗型剤を塗布し、こ
れを乾燥した後、消失型１を定盤９に固定するようにし
てもよい。

なお、本実施例のように、消失型１を定１１１９に固定
した後、消失型１の表面全体に塗型剤を塗布するといっ
た工程順序の場合、消失型１（ここではランナー７ｃ）
と定盤９との間に塗型Ｍが形成されないので、定盤９と
鋳造物１１との結合が強くなって、鋳造後に鋳造物１１
がら定盤９を取り外すのが困難となる。このため、この
場合には、定盤９と溶湯５とは、互いに異なる材料にし
た方が好ましい。つまり、溶湯５が本実施例のようにア
ルミニウム系合金であれば、定盤９には例えば鉄系金属
やセラミックスが適し、溶湯５が鉄系金属であれば、定
盤９には例えばセラミックスが適している。

しかし、消失型１の表面全体に塗型剤を塗布しこれを乾
燥した後、消失型１を定盤９に固定する工程１１ｉ序の
場合には、消失型１（ここではランナー　７　ｃ　）と
定盤９との間に塗型層が形成されるので、定盤９とｔＪ
ｆ造物１１との結合が弱くなって、ｖＩ造後にｆ４造物
１１から定盤９を取り外すのが容易となる。このため、
このような場合には、定盤９と溶湯５とを、必ずしも互
いに異なる材料にしなくてもよい。

［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
、消失型を鋳砂中に埋設した後、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消失模型鋳造法
において、該消失型を該鋳砂中に埋設する前に該消失型
を定盤に固定し、該定盤と共に該消失型を該鋳砂中に埋
設するという構成によって、消失型の鋳砂による変形を
防止でき、所望の形状のＶ！造物を確実に得ることがで
きるようになる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の一実施例としての消失模型Ｕ進法
を示すもので、第１図は本実施例にかかる消失型の正面
図、第２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的断面図であり、第３図（ａ）、（
ｂ）はそれぞれ従来の消失模型鋳造法を示す消失容器内
の消失型の縦断面図である。１−消失型（ＥＰＳ模型）、１ａ−ウォータジャケット
に相当する部分、１ｂ−スカート部に相当する部分、１
ｃ−軸受形成部に相当する部分、１ｄ・−・リブに相当
する部分、２−ｖ！造容器、３・−鋳砂（粘結剤を添加
混合されていない鋳砂）、４−湯口、５−金属溶湯、６
−加振装置、７ａ、７ｂ、７ｃｍランナー、８−ゲート
、９一定盤、９ａ・一定盤の穴部、Ｉｏ−金属鋳造品（
つまり、エンジンのシリンダブロック）、１１・・・ラ
ンナーや湯口によってできた鋳造物。

Claims

【特許請求の範囲】

消失型を鋳砂中に埋設した後、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消失模型鋳造法に
おいて、該消失型を該鋳砂中に埋設する前に該消失型を
定盤に固定し、該定盤と共に該消失型を該鋳砂中に埋設
することを特徴とする、消失模型鋳造法。