JPH0332441A - 鋳造用消失模型の塗型剤塗布方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は消失模型鋳造法で使用する鋳造用消失模型の
塗型剤塗布方法に関する。

（従来の技術） 一般に、消失模型鋳造法は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模型を形成し、この消失模
型を鋳枠の内部に配設して鋳枠の内部に充填される鋳物
砂中にこの消失模型を埋設させたのち、消失模型に連結
させた湯口から溶湯、すなわち溶融金属を消失模型の内
部に注入させてこの消失模型を溶湯に置換させることに
より、鋳造品を形成するものである。この場合、湯口か
らの溶湯の注入によって鋳物砂内では湯口および消失模
型が順次熱分解してこの部分が溶湯に置換され、消失模
型と同一形状の鋳物製品が製作されるようになっている
。

ところで、上記消失模型鋳造法では複雑な形状の鋳物製
品を製作する場合には消失模型の形状も複雑なものとな
るので、このように複雑な形状の消失模型の場合にはこ
の消失模型を複数の構成部品に分解し、各構成部品をそ
れぞれ別個に形成したのち、これらの各構成部品を接着
剤等によって相互に接着させて消失模型本体を形成する
ようにしている。そして、この消失模型本体にはさらに
鋳物砂中に埋設させる前に、消失模型本体の表面全体に
耐火物の微粒子を付着させることにより、最終的に得ら
れる鋳物製品の表面を平滑化することが行われている。

この場合、耐火物の微粒子は粘結剤、界面活性剤、消泡
剤を含む水溶液中に混合されて形成された塗型剤中に混
入されている。

そして、この塗型剤を消失模型本体の表面全体に塗布し
たのち、これを乾燥させることにより、消失模型本体の
表面全体に耐火物の微粒子を付着させるようにしている
。

しかしながら、消失模型本体を形成する各構成部品間の
接着が不完全であったり、消失模型本体の表面に微小ク
ラック等の傷がある場合には消失模型本体の表面に塗布
された塗型剤がこの接着が不完全な部分や、傷のある部
分に侵入するので、消失模型本体が熱分解しても消失模
型本体の内部側に侵入した塗型剤中の耐火物の微粒子が
出来上がった鋳物製品の内部に残留し、鋳造欠陥になる
おそれがある。

このような鋳造欠陥の発生を防止するには消失模型本体
の製作時に各構成部品間の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になるが、例え
ばエンジンの吸気マニホールドのように接着面が曲面と
なる消失模型の場合には曲面での剥離等が発生し易く、
消失模型本体の各構成部品間を完全に接着することは困
難になる問題がある。さらに、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、傷がつき易いので、
微小な傷もつかないように管理することは困難である。

そこで、このような問題点を解決する目的で、粘結剤を
主成分とする溶液を消失模型本体の表面に塗布したのち
、この消失模型本体の表面塗布層の上に耐火物の微粒子
を付着させることにより、消失模型本体の表面を一旦、
粘結剤の表面塗布層によって平滑化してから耐火物の微
粒子を付着させて消失模型本体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ことが提案されている
。

しかしながら、この場合の粘結剤を主成分とする溶液と
しては従来から水溶液を除いて消失模型本体を侵さない
有機溶剤、例えばアルコール溶酸が用いられており、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ている。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本体の
表面に塗布されることで、島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、例えば鋳物砂中
への消失模型の埋設の際の消失模型の変形に対する強度
、或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等が比較的低くなり易い問題がある
。そのため、仮に耐火物微粒子の固定結合が不十分であ
ると、その部分での耐久性が得られずに型込めの際の型
崩れ、或いは注湯時の型崩れを起こして鋳造欠陥が発生
するおそれがあった。

（発明が解決しようとする課題） 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
型本体を侵さない有機溶剤、例えば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
ものを用いた場合には例えば鋳物砂中への消失模型の埋
設の際の消失模型の変形にχ・Ｉする強度、或いは溶融
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
耐久性等が低くなり易いので、仮に耐火物微粒子の固定
結合が不十分であると、その部分での耐久性が得られず
に型込めの原の消失模型の型崩れ、或いは注湯時の消失
模型の型崩れを起こして鋳造欠陥が発生するおそれがあ
った。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、消失模
型の表面に形成される耐火物微粒子の層における微粒子
間の結合を強固にすることができ、消失模型の型崩れを
防止して鋳造欠陥の発生を防止することができる鋳造用
消失模型の塗型剤塗布方法を提供することを目的とする
ものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明はアクリル系樹脂を主成分とする水溶液を消失
模型鋳造法で使用する消失模型の表面に塗布して前記消
失模型の表面に粘結剤層を形成する粘結剤層形成工程と
、耐火物の粒子または粉末、薄片等の付着物を前記消失
模型の粘結剤層表面に付着する耐火物付着工程とを具備
した方法である。

（作用） アクリル系樹脂を主成分とする水溶液を消失模型鋳造法
で使用する消失模型の表面に塗布して消失模型の表面に
粘結剤層を形成したのち、耐火物の粒子または粉末、薄
片等の付着物を消失模型の粘結剤層表面に付着すること
により、消失模型の表面に形成される耐火物微粒子の層
における微粒子間の結合を強固にして消失模型の型崩れ
を防止して鋳造欠陥の発生を防止するようにしたもので
ある。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）〜（Ｃ）は第２図に示すこの発明の一実施
例の（左右一対の）消失模型本体１．２の塗型剤の塗布
工程を説明するものである。この実施例の消失模型本体
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２分割された第１の構成
部品１ａ、２ａと、第２の構成部品１ｂ、２ｂとを互い
に接合して鋳物製品（吸気マニホールド）と同一の形状
に形成されている。そして、これらの消失模型本体１゜
２の内部には吸気マニホールドの吸気ポートに対応させ
た空気通路１ｃ、２ｃがそれぞれ形成されている。

なお、これらの消失模型本体１，２における第１の構成
部品１ａ、２ａと第２の構成部品１ｂ。

２ｂとの間の接合面Ａ、Ｂは曲面で構成されているが、
各接合面Ａ、Ｂは第１図（ａ）に示すような全面的に整
合する完全な接着面である必要はなく、接着にあたって
も全面的な接着とすることなく、点接着であっても良い
。

また、これらの消失模型本体１．２は左右に離間対向配
置されており、これらの一対の消失模型本体１．２間に
は発泡スチロール製の湯口３が取付けられている。なお
、第２図中で、符号３ａ。

３ｂは湯口３から各消失模型本体１．２に向けて延設さ
れた湯道となる湯口３の核部分を示すものである。

このよう−に加工された消失模型本体１．２を用いて鋳
造が行われるが、この消失模型鋳造作業時には消失模型
本体１．２の表面に塗型剤を塗布したのち、これを乾燥
する第１の工程と、鋳枠（鋳造容器）４内に充填される
鋳物砂５内に消失模型本体１．２を埋設する第２の工程
（第３図（ａ）。

（ｂ）に示す）と、埋設された消失模型本体１．２を例
えばアルミニウム系合金の溶融金属からなる溶湯７に置
換する第３の工程（第３図（ｅ）　、　（ｄ）に示す）
とが順次実行される。この場合、第２の工程は第３図（
ａ）に示すように鋳枠４の内底部に適量だけ鋳物砂５を
収容させ、この状態で消失模型本体１．２を所定の姿勢
にセットしたのち、第３図（ｂ）に示すようにさらに鋳
物砂５を供給させて鋳枠４内に鋳物砂５を充填させ、消
失模型本体１．２を完全に鋳物砂５中に埋設させる。な
お、この鋳物砂５の充填は鋳枠４全体を加振装置６によ
って加振しながら行われる。さらに、この第２の工程が
終了すると第３図（Ｃ）に示すように湯口３を介して消
失模型本体１，２の内部に溶湯７を注入して消失模型本
体１．２を溶湯７に置換する。

この場合、湯口３を介して消失模型本体１．２の内部に
溶湯７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本体１．２
に侵入していき、消失模型本体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、すなわち湯口３
および消失模型本体１，２が存在していた空間が溶湯７
に置き換わり、所望の鋳物製品、本実施例では吸気マニ
ホールド８ａ、８ｂが製造される。

そして、この発明の実施例では特に上記第１の工程をア
クリル系樹脂を主成分とする水溶液からなる塗型剤を消
失模型本体１．２の表面に塗布して消失模型本体１，２
の表面に粘結剤層９を形成する粘結剤層形成工程と、耐
火物１０の粒子または粉末、薄片等の付着物を泪失摸型
本体１．２の粘結剤層９の表面に付着する耐火物付着工
程とによって構成したことを特徴とするものである。

すなわち、粘結剤層形成工程ではまず消失模型本体１．
２をアクリル系樹脂を主成分とする水溶液中に浸漬させ
、第１図（ａ）に示す消失模型本体１．２の接着面Ａ、
Ｂの未接着部分を含んだ消失模型本体１．２の全表面に
第１図（ｂ）に示す粘結剤層９を形成する。この場合、
アクリル系樹脂を主成分とする水溶液は消失模型本体１
，２の表面の各構成部品１ａ、ｌｂ、２ａ、２ｂの接合
不完全面ＤＳ傷部Ｅ１或いは消失模型本体１．２の表面
に形成されるビーズ模様の凹部Ｃ等の内部にまで侵入し
、消失模型本体１．２の表面の埋込みが行われる。なお
、アクリル系樹脂を生成分とする水溶液からなる粘結剤
溶液はこのアクリル系樹脂の他に界面活性剤や消泡剤を
添加してもよい。

さらに、この処理に続いて第１図（Ｃ）に示すように消
失模型本体１，２の全表面に耐火物１０の粒子または粉
末、薄片等の付着物を付着させる。

ここで、耐火物１０が粒子または粉末の場合には粒の大
きさ（直径）が５〜１０００ｕｍの範囲に設定され、好
ましくは５０〜２００μｍの範囲に設定されたシリカ（
Ｓｉｎ２）　　ジルコニア（ｚ「０□）が、また薄片の
場合には雲母等が用いられ、これら耐火物１０の選択例
としては鉄材の鋳造の場合にはシリカやジルコニアが、
またアルミニ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。

そこで、上記方法によればアクリル系樹脂を主成分とす
る水溶液を消失模型鋳造法で使用する消失模型本体１，
２の表面に塗布して消失模型本体１．２の表面に粘結剤
層９を形成したのち、耐火物１０の粒子または粉末、薄
片等の付着物を消失模型本体１，２の粘結剤層９の表面
に付着させるようにしたので、従来のように既に粘結剤
層９が充填されている消失模型本体１．２の表面の欠陥
部分に耐火物１０の粒子または粉末、薄片等の付着物が
侵入するおそれがない。

なお、第４図は厚さｔ−３ｍｍ、長さｇ−１５０ｍｍの
試験片Ｈを片持ち梁状に支持させ、その自由端に荷重Ｗ
をかけて自由端の撓み量を得ることにより試験片Ｈの強
度を調べる強度試験装置、第５図はこの強度試験装置を
使用した強度試験の実験結果をそれぞれ示すものである
。また、第５図中で、αは試験片Ｈの上に塗型剤を塗布
しない場合、βは試験片Ｈの上に酢酸ビニル系樹脂の塗
型剤を塗布した場合、γは試験片Ｈの上に市販されてい
る従来の塗型剤を塗布した場合、δは試験片Ｈの上に本
実施例に用いた塗型剤を塗布した場合の実験結果をそれ
ぞれ示すものである。

したがって、この実験結果からも明らかなように本実施
例に用いた塗型剤を塗布した試験片Ｈは従来の塗型剤を
塗布した場合に比べて大幅に強度を高めることができる
ことがわかる。そのため、本実施例のようにアクリル系
樹脂を主成分とする水溶液からなる塗型剤を消失模型本
体１，２の表面に塗布して消失模型本体１．２の表面に
粘結剤層９を形成した場合にはこの粘結剤層９によって
結合される耐火物１０の粒子または粉末、薄片等の付着
物の機械的な強度を高めることができるので、型込めの
際の型崩れ、或いは注湯時の型崩れを起こして鋳造欠陥
が発生することを防止することができる。

さらに、粘結剤層９によって結合される耐火物１０の粒
子または粉末、薄片等の付着物の各微粒子間の通気空間
の大きさを略均−化することができるので、湯口３から
の溶湯７の注入時の溶湯７の流れを円滑化することがで
きる。そのため、溶湯７の注入時に消失模型本体１．２
の熱分解によって発生する発泡スチロールからのガスの
巻き込み、滞留を防止することができ、鋳物製品の鋳造
欠陥の発生を一層効果的に防止することができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施でき
ることは勿論である。

〔発明の効果］ この発明によればアクリル系樹脂を主成分とする水溶液
を消失模型鋳造法で使用する消失模型の表面に塗布して
消失模型の表面に粘結剤層を形成したのち、耐火物の粒
子または粉末、薄片等の付着物を消失模型の粘結剤層表
面に付着するようにしたので、消失模型の表面に形成さ
れる耐火物微粒子の層における微粒子間の結合を強固に
することができ、消失模型の型崩れを防止して鋳造欠陥
の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図（ａ）
〜（Ｃ）は消失模型の塗型剤の塗布工程を説明するため
の要部の概略構成図、第２図は消失模型の一例を示す要
部の縦断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は消失模型鋳造法
による鋳造作業工程を説明するための要部の縦断面図、
第４図は消失模型の塗型剤の強度試験装置を示す要部の
概略構成図、第５図は消失模型の塗型剤の強度試験結果
を示す特性図である。 １．２・・・消失模型本体、９・・・粘結剤層、１０・
・・耐火物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アクリル系樹脂を主成分とする水溶液を消失模型鋳造
   法で使用する消失模型の表面に塗布して前記消失模型の
   表面に粘結剤層を形成する粘結剤層形成工程と、耐火物
   の粒子または粉末、薄片等の付着物を前記消失模型の粘
   結剤層表面に付着する耐火物付着工程とを具備したこと
   を特徴とする鋳造用消失模型の塗型剤塗布方法。