JPH0557060B2 - - Google Patents

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、特にシエル砂コー
トを利用した消失模型鋳造法に関する。

（従来の技術） 消失模型鋳造法は、発泡ポリスチレン等の消失
模型を砂中に埋没し、その模型内に溶融金属を注
入することにより模型を溶融金属の熱で消失さ
せ、残つた空間を溶融金属で置換させながら鋳造
を行う方法である。

このような消失模型鋳造法は鋳造技術の革新的
方法としてすでに実用化されているが、さらに広
く量産化に適用するにはなお多くの難しい開発上
の問題を抱えている。それらの中での最も難しい
とされているのが、消失模型に対する塗型、すな
わちコーテイング技術である。

一般に消失模型鋳造法では、ポリスチレン製の
消失模型を乾燥したばら砂に埋没させた状態にお
いて溶湯を注入する。その場合ポリスチレン模型
は溶湯の高温により気化して消失し、それによつ
て生じた空〓を溶湯が置換して鋳物ができるので
ある。しかし、このような方法の欠点としてばら
砂自身は全く粘結性をもたないから、模型を砂中
に設置する際砂圧に押されて模型が変形したり、
ややもすれば鋳造時に型くずれが起き易く、また
砂食いや肌荒れを生じる。したがつて、鋳肌を安
定させるためには、ポリスチレン模型の表面に予
めセラミツクコーテイングを施しておくことが是
非必要とされている。

かかるセラミツクコーテイング用の塗型剤とし
ては種々さまざまな成分および組成の材料が使用
されているが、それらはいずれも粘結剤を含む水
または溶剤溶液にフイラー材として耐火物の粉末
を懸濁させたスラリーである。その場合の耐火物
は通常100〜200メツシユのシリカ、ジルコン、ア
ルミナなどの微細なセラミツク粉末である。そし
て、塗型はそのようなスラリーに模型を浸漬する
か、模型にそのようなスラリーをスプレーするか
して行われている。塗型の被覆層、つまりコート
の厚さはスラリーの濃度を調節するか、スラリー
塗布後粗い砂をサンデイングする方法がとられて
いる。

ところで、このような従来の消失模型鋳造法に
おける塗型は、一見してロストワツクス法のイン
ベストメントと類似しているが、両者の間には要
求される性質において大差がある。そのような差
異は同じセラミツクコートでも、ロストワツクス
の場合には鋳造に先立つてワツクス模型を完全に
除去する。したがつて、コート自身は、セラミツ
クシエルとしてワツクス除去に耐えるに十分な機
械的強さをもつことが必要である。そのかわり、
鋳造時に発生するガス量はほとんどないから、シ
エルの通気度は低くても差し支えない。

これに対し消失模型鋳造法においては、消失模
型に直接注湯するから、その際に大量のガスが気
化発生する。したがつて、そのようなガスを逃す
ためにコートは通気性のよいことが必要である。

このように、消失模型の塗型には何よりも通気
性のよいことが求められるが、同時にハンドリン
グに耐える常温強さとともに鋳造時の熱衝撃に耐
える耐火性も必要とされる。たとえば、塗型の厚
みを薄くすれば通気性はよくなるが、それでは強
度不足が生じる。かといつてあまり厚くすると、
通気性が十分でなくなる。そのような相反する条
件をともに満たす必要があるため、従来の消失模
型鋳造法にあつては最適な塗型剤がいまだ見つか
らずその解決が求められているのである。

（発明が解決しようとする課題） ここに、本発明の目的は、従来の消失模型鋳造
法における塗型に代わるものとして、常温におい
て強く、高温においても熱衝撃に耐え、しかも優
れた通気性をもつコートを形成できる、レジンコ
ーテツドサンドを利用した全く新しい消失模型鋳
造法を提供することである。

（課題を解決するための手段） ここに、本発明は、消失模型に接着剤を塗布
し、次いで該消失模型に予め熱硬化性樹脂を被覆
したレジン・コーテツドサンドをふりかけて消失
模型を被覆するシエルを構成し、乾燥したシエル
で覆われた消失模型を砂中に埋没して鋳造するこ
とを特徴とするシエル砂コート消失模型鋳造法で
ある。

使用する接着剤はさく酸ビニル樹脂、ポリビニ
ルアルコールなど常温では強い接着性をもつが、
200〜300℃に加熱すると容易に熱分解して消失す
る性質をもつ樹脂の溶液またはロツド液である。
またレジンコーテツドサンドは一般に広く使用さ
れているフエノール樹脂の被覆砂である。

乾燥したシエルは接着剤の作用で十分な常温強
さを有するが、注湯に際しての熱の作用によつ
て、先ずさく酸ビニルなどの接着剤が消失する。
同時に、レジンコーテイツドサンドの樹脂が硬化
してシエルモールドを形成し、この硬化シエルモ
ールドがすぐれた耐熱衝撃性および通気性を示す
のである。

このように、本発明によれば、接着剤の塗布に
よつてレジンコーテツドサンドは消失模型表面に
保持され、これは通常放置するだけで十分に自己
保持性を示すまで乾燥するため取扱いが容易とな
るばかりでなく、操業の連続化も可能となるなど
その利益は大きい。しかもその接着剤は比較的低
い温度で消失して耐熱性の高いフエノール樹脂に
よるシエルに置換する。また接着剤はセラミツク
などのフイラーを全く含まない。したがつて、従
来のセラミツクスラリーによる塗型のように被膜
の通気性を害せず、シエルの通気性が非常によい
のが特徴である。

（作用） 次いで、本発明にかかる消失模型鋳造法につい
てその具体的態様をさらに説明する。

まず、消失模型を用意するが、これは従来のも
のであつて、本発明においては何ら制限ない。例
えばポリスチレンを材料として目的形状の模型を
製作すればよい。

用意された模型には被覆を施すが、本発明の場
合、従来のようにコーテイング材としてセラミツ
クスラリーを使用する代わりに、セラミツク粉末
を含まない接着剤の溶液またはエマルジヨンを最
初に消失模型を塗布する。接着剤としては、例え
ばさく酸ビニル系のエマルジヨンが挙げられる。
要するに、レジン・コーテツドサンドの硬化反応
を害することなくそれに対する接着作用を有する
ものであれば、特定のものに制限されないのであ
る。

このようにして接着剤が塗布された模型には、
レジン・コーテツドサンド、すなわち、フエノー
ル樹脂のような耐熱性のすぐれた熱硬化性樹脂を
被覆したレジン・コーテツドサンドをふりかける
のである。いわゆるサンデングを行うのである。
このようにしてサンデングして得た模型上のシエ
ルは放置すれば容易に乾燥する。もし、より厚く
強いシエルとしたい場合には、暫時放置して半乾
燥したシエル上に再び接着剤を塗布し、サンデン
グを繰り返せばよい。ただし、そのようにして造
られたシエルの常温における強さは一層でも十分
に大きいから、サンデングを繰り返えす必要は通
常は余りない。

このようにして乾燥シエルで覆われた消失模型
は、次いで、乾燥されたばら砂の中に埋没され、
適宜設けられた湯口から溶湯が注入されるのであ
る。注湯に際してはポリスチレンの消失と同時に
熱硬化性樹脂の硬化によるシエルモールド形成が
行われる。

本発明にかかる方法によれば、上述のようにし
て得られたシエルモールドは、常温における強度
が大きい。しかし、一般にさく酸ビニルのような
熱可塑性樹脂は高温強度がなく、約200℃以上の
加熱されると急速に結合力を失うばかりでなく、
樹脂自身が熱分解して失われる。したがつて、消
失模型鋳造時に発生する高熱にあえば、さく酸ビ
ニルは瞬時にして消失する。しかし、このような
高熱の気化ガスは同時に熱硬化性であるフエノー
ル樹脂の硬化反応を促進するから、硬化したシエ
ルモールド形成により模型の形状はそのまま保持
されるのである。

このようにして硬化・形成されたシエルモール
ドの高温における性質は、良く知られたシエルモ
ールドのそれに同じである。すなわち、高温のお
ける熱衝撃に対して優れた性質を示すばかりでな
く、在来の消失模型に施されたセラミツクコート
に比較して格段に優れた通気性をもつている。し
たがつて、鋳造時にコートの通気性が悪いために
起こる鋳造欠陥は無くなる。この場合、鋳型の通
気性はコートよりもむしろバツクアツプする砂の
粒度、充填密度あるいは押さえによつて適当に変
えられる利点がある。

次に、実施例によつて本発明をさらに具体的に
説明する。

実施例 発泡ポリスチレン製の消失模型を製作し、これ
に湯口、湯道、押湯などを取り付け組み立てた。
接着剤はさく酸ビニルを20％含むエマルジヨン液
を用いた。一方、６号けい砂に重量比３％のフエ
ノール樹脂をコートしたレジンコーテツドサンド
を用意した。

コーテイングの工程はまずエマルジヨン液に模
型を浸漬し、余分の液を振り切つてから模型の表
面にサンデングした。サンデイングは慣用の流動
層を用いて行つた。

コーテイングの済んだ模型は室温において約１
時間放置して乾燥した後に、鋳枠内にセツトし、
ばら砂中に埋没させた。

このようにして用意した鋳型消失模型鋳型に鋳
鉄を注湯したが、鋳造は極めて順調に行われた。
得られた鋳物には砂食いなどの鋳造欠陥がなく、
とくに鋳肌がよかつた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 消失模型に接着剤を塗布し、次いで該消失模
   型に予め熱硬化性樹脂を被覆したレジン・コーテ
   ツドサンドをふりかけて消失模型を被覆するシエ
   ルを構成し、乾燥したシエルで覆われた消失模型
   を砂中に埋没して鋳造することを特徴とするシエ
   ル砂コート消失模型鋳造法。