JPH0556215B2 - - Google Patents
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- JPH0556215B2 JPH0556215B2 JP28976086A JP28976086A JPH0556215B2 JP H0556215 B2 JPH0556215 B2 JP H0556215B2 JP 28976086 A JP28976086 A JP 28976086A JP 28976086 A JP28976086 A JP 28976086A JP H0556215 B2 JPH0556215 B2 JP H0556215B2
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Landscapes
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、セラミツク鋳型に関し、特に鋳鉄、
鋳鋼等の高融点材の中〜大型鋳物を寸法精度よく
製造するのに好適な精密鋳造用鋳型に関するもの
である。 （従来の技術） 中〜大型の精密鋳物を製造するための鋳型構造
としては、第４図にそのカツトモデルを示すよう
な、鋳型表面のセラミツクシエル層（以後フエイ
シングと称する）とバツクアツプ鋳型（以後バツ
キングと称する）とからなる二重構造セラミツク
鋳型が例えば、特公昭35−14514号公報において
開示されている。このバツキングの材質として
は、骨材にシヤモツトサンド、バインダーとして
水ガラスを使用するのが一般的である。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながらこの場合、特に肉厚品において鋳
造時の溶湯の自重及び熱影響を受けやすい部分で
は、第５図に鋳物のカツトモデルを示すような変
形（以後せり出し変形と称する）が発生する欠点
があつた。 このせり出し変形は、水ガラスが550〜600℃の
温度にて軟化することが要因となつており、この
意味で高温強度の大きいバインダーをバツキング
に用いれば、せり出し変形は防止できるものであ
る。しかしながら、バツキングに高温強度の大き
いバインダーを用いた場合、鋳造時凝固完了後の
鋳物の収縮力と、それに対する鋳型の強度とのバ
ランスから鋳物が鋳型を拘束するような第４図に
示す形状においては、第６図ａ，ｂにそのカツド
モデル及び底面図を示すような変形（以後タイコ
変形と称する）が著しくなるという欠点があつ
た。 本発明の目的は、上述した不具合を解消して、
特に中〜大型鋳物の寸法精度を向上することがで
きる精密鋳造用鋳型を提供しようとするものであ
る。 （問題点を解決するための手段） 本発明の精密鋳造用鋳型は、鋳型表面のセラミ
ツクシエル層とバツクアツプ鋳型とからなるセラ
ミツク鋳型において、鋳造時の溶湯の自重と、凝
固後の鋳物の収縮力を受ける面のセラミツクシエ
ル層とバツクアツプ鋳型との間に、粘結材として
リン酸系バインダーを用いたセラミツク鋳型層を
設けたことを特徴とするものである。 （作用） 上述した構成において、フエイシングとバツキ
ングの間に熱間強度が高く、軟化点が1200℃を越
えるリン酸系バインダーを用いたセラミツク鋳型
層（以後中間バツキング層と称する）を設けた構
造とすることにより、鋳造時の溶湯圧および、熱
影響による鋳物のせり出し変形を防止することが
できる。さらに、バツキングのバインダーとし
て、水ガラス、有機系バンイダー等の高温強度の
大きなものを使用できるため、鋳物のタイコ変形
も最少限にすることができる。 前述の中間バツキング層の骨材としては、その
粒度を８メツシユ（2.38mm）以下、100メツシユ
（0.15mm）以上のものが90重量％以上を占めるよ
うにする必要がある。 ここでこの粒度が粗すぎると、砂粒どうしの充
てん性が低くなり、鋳型強度が不足し、逆に細か
すぎると、鋳造後の溶湯の熱によるリン酸系バイ
ンダーのガラス化により、鋳型の残留強度が大と
なり、型バラシが困難となる。それに対し、本発
明の粒度においては、取扱い上の最低強度が確保
できると共に、厚肉鋳物鋳造時にバインダーのガ
ラス化が起きても、軽度の衝撃により型バラシが
可能である。 尚、この中間バツキング層の骨材の材質として
は、耐火度、熱間での寸法安定性、コストの面か
らシヤモツトサンドを用いるのが好ましいが、そ
の他ムライト、ジルコン、オリビン、クロマイト
等の一般的に用いられる耐火性骨材を使用するこ
ともできる。 次に、この中間バツキング層の厚みは鋳型全体
の大きさに応じて変化するが、10mm以上200mm以
下とすると好適であり、これは10mm未満では、強
度的に前述のせり出しを防止する効果はあまり得
られず、逆に200mmを越えると前述のタイコ変形
が発生し易くなるためである。また、この中間バ
ツキング層に用いるリン酸系バインダーとして
は、通常用いられるリン酸アルミニウム、リン酸
アンモニウム、リン酸ナトリウムを使用するのが
好ましい。 本発明の精密鋳造用鋳型を造るには、まず、実
際の製品よりも全体に少しずつ大きい形状のバツ
クアツプ用模型を使用して、本発明の組成よりな
る中間バツキング層を形成させた後、従来のバツ
クアツプ材により、フエイシング流入用の穴を有
するバツクアツプ鋳型を製作する。次に、実際の
製品と同形状の製品模型をバツクアツプ鋳型中に
設置し、バツクアツプ鋳型と製品模型との間に、
フエイシング流入用の穴を介してアルコール系ス
ラリーとしたフエイシング材を流入する。その
後、製品模型を除去して、フエイシングの表面を
ガスバーナー等で一次焼成した後、さらに700〜
1000℃にて二次焼成を行なうことにより、本発明
のセラミツク鋳型を得ている。 第１図ａ，ｂは上述した本発明の精密鋳造用鋳
型の一実施例を示すカツトモデルである。第１図
において、１はバツキング、２は中間バツキング
層、３はフエイシングをそれぞれ示しており、第
１図ａにおいては中間バツキング層２を一体に形
成した例を、また第１図ｂにおいては中間バツキ
ング層２を別体に形成した例を示している。 実施例 １ 第２図ａ，ｂに正面図及び平面図を示す鋳型外
形1000mm×700mm×500mm、鋳物外形800mm×500mm
×350mm、中子の寸法600mm×200mm×200mmのフエ
イシング３とバツキング１とよりなる精密鋳造用
鋳型４において、溶湯の自重を受ける面５と凝固
後の鋳物の収縮力を受ける面６の、フエイシング
３とバツキング１の間に、第１図ａのカツトモデ
ルで示す形態で肉厚50mm、及び第１図ｂのカツト
モデルで示す状態で、溶湯の自重を受ける面５に
対応して、100mm×100mmの直方体形状、凝固後の
鋳物の収縮力を受ける面６に対応して肉厚30mmの
中間バツキング層を配した本発明の鋳型と、第４
図にカツトモデルで示す形態のフエイシング３と
バツキング１のみからなり中間バツキング層を設
けない従来構造の鋳型を準備した。 以上の構造よりなる鋳型を、フエイシングとし
て10mm厚でムライトとエチルシリケートよりなる
セラミツクスラリーとバツキング及び中間バツキ
ング層の骨材としてシヤモツトサンドを用い、以
下の第１表に示す骨材の粒度及び種々のバインダ
ーを用いて造型し、ガスバーナーにてフエイシン
グの表面を加熱後、900℃で５時間焼成して得た。 次に上述の鋳型に対して、１トンの炭素鋼鋳鋼
（SCC5）を鋳込んで第３図ａ，ｂ，ｃにその正面
図、底面図、側面図を示す形状の鋳造物を得た。
得られた鋳造物に対して、第３図ａ，ｂ，ｃに示
す底面せり出し量Ｄ、側面せり出し量Ｅ及びタイ
コ変形量Ｆを測定した。また鋳造後の型バラシ性
の比較を行なつた。結果を第１表に示す。
鋳鋼等の高融点材の中〜大型鋳物を寸法精度よく
製造するのに好適な精密鋳造用鋳型に関するもの
である。 （従来の技術） 中〜大型の精密鋳物を製造するための鋳型構造
としては、第４図にそのカツトモデルを示すよう
な、鋳型表面のセラミツクシエル層（以後フエイ
シングと称する）とバツクアツプ鋳型（以後バツ
キングと称する）とからなる二重構造セラミツク
鋳型が例えば、特公昭35−14514号公報において
開示されている。このバツキングの材質として
は、骨材にシヤモツトサンド、バインダーとして
水ガラスを使用するのが一般的である。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながらこの場合、特に肉厚品において鋳
造時の溶湯の自重及び熱影響を受けやすい部分で
は、第５図に鋳物のカツトモデルを示すような変
形（以後せり出し変形と称する）が発生する欠点
があつた。 このせり出し変形は、水ガラスが550〜600℃の
温度にて軟化することが要因となつており、この
意味で高温強度の大きいバインダーをバツキング
に用いれば、せり出し変形は防止できるものであ
る。しかしながら、バツキングに高温強度の大き
いバインダーを用いた場合、鋳造時凝固完了後の
鋳物の収縮力と、それに対する鋳型の強度とのバ
ランスから鋳物が鋳型を拘束するような第４図に
示す形状においては、第６図ａ，ｂにそのカツド
モデル及び底面図を示すような変形（以後タイコ
変形と称する）が著しくなるという欠点があつ
た。 本発明の目的は、上述した不具合を解消して、
特に中〜大型鋳物の寸法精度を向上することがで
きる精密鋳造用鋳型を提供しようとするものであ
る。 （問題点を解決するための手段） 本発明の精密鋳造用鋳型は、鋳型表面のセラミ
ツクシエル層とバツクアツプ鋳型とからなるセラ
ミツク鋳型において、鋳造時の溶湯の自重と、凝
固後の鋳物の収縮力を受ける面のセラミツクシエ
ル層とバツクアツプ鋳型との間に、粘結材として
リン酸系バインダーを用いたセラミツク鋳型層を
設けたことを特徴とするものである。 （作用） 上述した構成において、フエイシングとバツキ
ングの間に熱間強度が高く、軟化点が1200℃を越
えるリン酸系バインダーを用いたセラミツク鋳型
層（以後中間バツキング層と称する）を設けた構
造とすることにより、鋳造時の溶湯圧および、熱
影響による鋳物のせり出し変形を防止することが
できる。さらに、バツキングのバインダーとし
て、水ガラス、有機系バンイダー等の高温強度の
大きなものを使用できるため、鋳物のタイコ変形
も最少限にすることができる。 前述の中間バツキング層の骨材としては、その
粒度を８メツシユ（2.38mm）以下、100メツシユ
（0.15mm）以上のものが90重量％以上を占めるよ
うにする必要がある。 ここでこの粒度が粗すぎると、砂粒どうしの充
てん性が低くなり、鋳型強度が不足し、逆に細か
すぎると、鋳造後の溶湯の熱によるリン酸系バイ
ンダーのガラス化により、鋳型の残留強度が大と
なり、型バラシが困難となる。それに対し、本発
明の粒度においては、取扱い上の最低強度が確保
できると共に、厚肉鋳物鋳造時にバインダーのガ
ラス化が起きても、軽度の衝撃により型バラシが
可能である。 尚、この中間バツキング層の骨材の材質として
は、耐火度、熱間での寸法安定性、コストの面か
らシヤモツトサンドを用いるのが好ましいが、そ
の他ムライト、ジルコン、オリビン、クロマイト
等の一般的に用いられる耐火性骨材を使用するこ
ともできる。 次に、この中間バツキング層の厚みは鋳型全体
の大きさに応じて変化するが、10mm以上200mm以
下とすると好適であり、これは10mm未満では、強
度的に前述のせり出しを防止する効果はあまり得
られず、逆に200mmを越えると前述のタイコ変形
が発生し易くなるためである。また、この中間バ
ツキング層に用いるリン酸系バインダーとして
は、通常用いられるリン酸アルミニウム、リン酸
アンモニウム、リン酸ナトリウムを使用するのが
好ましい。 本発明の精密鋳造用鋳型を造るには、まず、実
際の製品よりも全体に少しずつ大きい形状のバツ
クアツプ用模型を使用して、本発明の組成よりな
る中間バツキング層を形成させた後、従来のバツ
クアツプ材により、フエイシング流入用の穴を有
するバツクアツプ鋳型を製作する。次に、実際の
製品と同形状の製品模型をバツクアツプ鋳型中に
設置し、バツクアツプ鋳型と製品模型との間に、
フエイシング流入用の穴を介してアルコール系ス
ラリーとしたフエイシング材を流入する。その
後、製品模型を除去して、フエイシングの表面を
ガスバーナー等で一次焼成した後、さらに700〜
1000℃にて二次焼成を行なうことにより、本発明
のセラミツク鋳型を得ている。 第１図ａ，ｂは上述した本発明の精密鋳造用鋳
型の一実施例を示すカツトモデルである。第１図
において、１はバツキング、２は中間バツキング
層、３はフエイシングをそれぞれ示しており、第
１図ａにおいては中間バツキング層２を一体に形
成した例を、また第１図ｂにおいては中間バツキ
ング層２を別体に形成した例を示している。 実施例 １ 第２図ａ，ｂに正面図及び平面図を示す鋳型外
形1000mm×700mm×500mm、鋳物外形800mm×500mm
×350mm、中子の寸法600mm×200mm×200mmのフエ
イシング３とバツキング１とよりなる精密鋳造用
鋳型４において、溶湯の自重を受ける面５と凝固
後の鋳物の収縮力を受ける面６の、フエイシング
３とバツキング１の間に、第１図ａのカツトモデ
ルで示す形態で肉厚50mm、及び第１図ｂのカツト
モデルで示す状態で、溶湯の自重を受ける面５に
対応して、100mm×100mmの直方体形状、凝固後の
鋳物の収縮力を受ける面６に対応して肉厚30mmの
中間バツキング層を配した本発明の鋳型と、第４
図にカツトモデルで示す形態のフエイシング３と
バツキング１のみからなり中間バツキング層を設
けない従来構造の鋳型を準備した。 以上の構造よりなる鋳型を、フエイシングとし
て10mm厚でムライトとエチルシリケートよりなる
セラミツクスラリーとバツキング及び中間バツキ
ング層の骨材としてシヤモツトサンドを用い、以
下の第１表に示す骨材の粒度及び種々のバインダ
ーを用いて造型し、ガスバーナーにてフエイシン
グの表面を加熱後、900℃で５時間焼成して得た。 次に上述の鋳型に対して、１トンの炭素鋼鋳鋼
（SCC5）を鋳込んで第３図ａ，ｂ，ｃにその正面
図、底面図、側面図を示す形状の鋳造物を得た。
得られた鋳造物に対して、第３図ａ，ｂ，ｃに示
す底面せり出し量Ｄ、側面せり出し量Ｅ及びタイ
コ変形量Ｆを測定した。また鋳造後の型バラシ性
の比較を行なつた。結果を第１表に示す。
【表】
第１表から明らかなように、本発明の中間バツ
キング層を有する試験No.１，２，３においては、
鋳造物のせり出しに対しては、従来の水ガラスを
ハインダーとしたバツキングよりなる試験No.６に
比べ、著しく改善されているにもかかわらず、タ
イコ変形においては、同等レベルの良好な値とな
つている。また、バツキング部全てをリン酸アル
ミニウムをバインダーとした試験No.７では、タイ
コ変形量が大きくなつている。さらに中間バツキ
ング層の骨材の粒度が細かい試験No.４では鋳造後
の型バラシが困難であり、逆に粒度が粗い試験No.
５では、強度不足から焼成時に型ワレが発生した
ため、鋳造は実施しなかつた。 （発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなよう
に、本発明の精密鋳造用鋳型においては、少なく
とも鋳造時の溶湯の自重と凝固後の鋳物の収縮力
を受ける面のフエイシングとバツキングの間に、
高温強度の高い中間バツキング層を設けることに
より、大型厚肉精密鋳造品の変形を少なく鋳造す
ることを可能とするものであり、特に厚肉を必要
とする、プレス、ダイキヤスト、プラスチツク等
の各種成形用金型の鋳造に適用することにより、
寸法精度が良好な鋳造金型を得ることができる。
キング層を有する試験No.１，２，３においては、
鋳造物のせり出しに対しては、従来の水ガラスを
ハインダーとしたバツキングよりなる試験No.６に
比べ、著しく改善されているにもかかわらず、タ
イコ変形においては、同等レベルの良好な値とな
つている。また、バツキング部全てをリン酸アル
ミニウムをバインダーとした試験No.７では、タイ
コ変形量が大きくなつている。さらに中間バツキ
ング層の骨材の粒度が細かい試験No.４では鋳造後
の型バラシが困難であり、逆に粒度が粗い試験No.
５では、強度不足から焼成時に型ワレが発生した
ため、鋳造は実施しなかつた。 （発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなよう
に、本発明の精密鋳造用鋳型においては、少なく
とも鋳造時の溶湯の自重と凝固後の鋳物の収縮力
を受ける面のフエイシングとバツキングの間に、
高温強度の高い中間バツキング層を設けることに
より、大型厚肉精密鋳造品の変形を少なく鋳造す
ることを可能とするものであり、特に厚肉を必要
とする、プレス、ダイキヤスト、プラスチツク等
の各種成形用金型の鋳造に適用することにより、
寸法精度が良好な鋳造金型を得ることができる。
第１図ａ，ｂはそれぞれ本発明の精密鋳造用鋳
型の一実施例をカツトモデルで示す線図、第２図
ａ，ｂは本発明の精密鋳造用鋳型の他の実施例を
示す正面図および平面図、第３図ａ，ｂ，ｃは鋳
物鋳放し時の変形量を説明するための正面図、底
面図および側面図、第４図は従来の二重構造セラ
ミツク鋳型をカツトモデルで示す線図、第５図は
せり出し変形を説明するための線図、第６図ａ，
ｂはタイコ変形を説明するための線図である。 １……バツキング、２……中間バツキング層、
３……フエイシング、４……精密鋳造用鋳型。
型の一実施例をカツトモデルで示す線図、第２図
ａ，ｂは本発明の精密鋳造用鋳型の他の実施例を
示す正面図および平面図、第３図ａ，ｂ，ｃは鋳
物鋳放し時の変形量を説明するための正面図、底
面図および側面図、第４図は従来の二重構造セラ
ミツク鋳型をカツトモデルで示す線図、第５図は
せり出し変形を説明するための線図、第６図ａ，
ｂはタイコ変形を説明するための線図である。 １……バツキング、２……中間バツキング層、
３……フエイシング、４……精密鋳造用鋳型。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋳型表面のセラミツクシエル層とバツクアツ
プ鋳型とからなるセラミツク鋳型において、鋳造
時の溶湯の自重と凝固後の鋳物の収縮力を受ける
面のセラミツクシエル層とバツクアツプ鋳型の間
に、粘結材としてリン酸系バインダーを用いたセ
ラミツク鋳型層を設けたことを特徴とする精密鋳
造用鋳型。 ２ 前記セラミツク鋳型層の骨材として、８メツ
シユ（2.38mm）以下、100メツシユ（0.15mm）以
上の粒子を90重量％以上有するセラミツク粒子を
用いる特許請求の範囲第１項記載の精密鋳造用鋳
型。 ３ 前記セラミツク鋳型層の骨材として、シヤモ
ツトサンド、ムライト、ジルコンのいずれか１種
以上を用いる特許請求の範囲第１項記載の精密鋳
造用鋳型。 ４ 前記リン酸系バインダーが、リン酸アルミニ
ウム、リン酸アンモニウム、リン酸ナトリウムの
いずれかである特許請求の範囲第１項記載の精密
鋳造用鋳型。 ５ 前記セラミツク鋳型層の厚みが10mm以上、
200mm以下である特許請求の範囲第１項記載の精
密鋳造用鋳型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28976086A JPS63144842A (ja) | 1986-12-06 | 1986-12-06 | 精密鋳造用鋳型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28976086A JPS63144842A (ja) | 1986-12-06 | 1986-12-06 | 精密鋳造用鋳型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63144842A JPS63144842A (ja) | 1988-06-17 |
| JPH0556215B2 true JPH0556215B2 (ja) | 1993-08-19 |
Family
ID=17747397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28976086A Granted JPS63144842A (ja) | 1986-12-06 | 1986-12-06 | 精密鋳造用鋳型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63144842A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2359958B1 (en) * | 1998-11-20 | 2017-06-07 | Rolls-Royce Corporation | Method for production of a ceramic casting mold system |
| JP5086906B2 (ja) * | 2008-06-13 | 2012-11-28 | アイシン高丘株式会社 | 生砂鋳型装置および生砂鋳型造型方法 |
-
1986
- 1986-12-06 JP JP28976086A patent/JPS63144842A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63144842A (ja) | 1988-06-17 |
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Legal Events
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