JPH06122038A

JPH06122038A - 減圧造型法

Info

Publication number: JPH06122038A
Application number: JP4303025A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yasue; 和夫安江; Toshiyuki Nishio; 敏幸西尾
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1992-10-15
Publication date: 1994-05-06

Abstract

(57)【要約】【目的】厚い鋭角部分を持った模型でも、簡単な工程
で、その上に完全な膜を成形して、鋳造用キャビティを
造る減圧造型法を提供する。【構成】模型２３の表面に液状の膜成形用樹脂を塗
着、乾燥して、模型２３の表面に非通気性膜３０を成形
し、同膜上に枠３３を乗せ、同枠内に耐火物粉３０を充
填し、枠３３内を減圧した後、多孔質模型２３を離型し
て鋳造用キャビティを造るようにした。模型２３表面に
非通気性膜３０を被着し、同膜上の周囲に乗せた枠３３
内に耐火物粉３０を充填し、それを非通気性膜４５で被
包したうえで、上記枠３３内の耐火物充填部分を減圧し
た後、上記模型２３から離型して鋳造用キャビティを製
造するに際し、模型２３の表面に被着する非通気性膜３
０を、粘着性の樹脂からなる粘着剤を模型の表面に塗着
し、それを乾燥することにより形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、減圧を利用することに
より鋳造用キャビティを造る減圧造型法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋳造用鋳型製作法の一つに、図１
〜図４で示すような減圧造型法がある。以下に、その方
法の概略を述べる。鋳型製作に際しては、まず、図１に
示すように、表面の所々に細孔２を持ち、それが内部の
空洞部３に通じる多孔の模型１を用意する。そして、こ
の模型１の上方にプラスチックフイルム４を張った状態
に保持し、そのフイルムをヒーター５で加熱して下降さ
せ、模型下方の空洞部３を減圧して、プラスチックフイ
ルム４を模型１の表面に吸引させる。プラスチックフイ
ルム４は加熱によって可塑性を増しているので、図２に
示すように、上記減圧に伴う吸引力によって模型１を包
み込むようにその模型１の表面上に張り付き、冷却によ
り模型面に沿った非通気性膜を形成する。

【０００３】上記模型１の周辺上には、このフィルム４
を成形した状態で、図２に示している上枠６を乗せ、上
枠６内の成形フィルム上に耐火物粉として乾燥砂９を充
填する。この上枠６は、内部に空洞部７を設けると共
に、上枠６で囲まれた内側に位置させて、端部が空洞部
７に連通する吸引管８を設けたものである。この吸引管
８は、空洞部７の減圧により上枠６内の空気を吸引する
が、その吸引時に砂９を吸い込まないように、細かい金
網を巻いている。

【０００４】振動などによって上枠６内に密に砂９を充
填して表面をならした後、図３に示すように、上枠６及
びそれに充填した砂９上に非通気性の裏面フイルム１０
を張り、砂９を非通気性膜で被包する。そして、上枠の
空洞部７を減圧し、吸引管８より枠内の乾燥砂９の充填
部分を減圧する。これにより、真空パックされた砂型が
形成されるので、それを上枠６と共に模型１上から取り
外すことにより、上型が完成する。同様にして下型を製
作し、図４に示すように、上下型１１，１２を合わせれ
ば、鋳造用のキャビティができる。

【０００５】上記従来の減圧造型法は、造型行程におい
て砂９の他に粘結剤などを必要とせず、また、鋳込み後
の型ばらし行程においても、簡単に砂落としができる優
れた造型方法である。さらに、湯流れが良いため、複雑
な形状でも歩留り良く製造できる。しかしながら、模型
１上へのフイルム４の張り付け行程において、フイルム
４に可塑性を持たせるためにそのフイルムを加熱しなけ
ればならず、またフイルム４の加熱が不均一な場合、あ
るいは模型１上に極端な鋭角部分がある場合には、部分
的にフイルム４が延伸して破れたり、角部で切れたりす
ることがある。さらに、模型１の厚さが部分的に大きく
なっている場合には、フイルム４が延びきれず、破損に
至る場合もあり、模型の厚さ変化には制限がある。ま
た、フイルムの張り付け工程は、自動化が困難な場合が
多く、手作業を必要とするのが通例である。従って、こ
れまでの減圧造型法の利用分野は、サッシ用窓枠、門
扉、あるいはマンホール蓋など、平面で複雑形状を持つ
場合に限られてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、上記減圧造型のために模型上に成形する非通気性の
膜を、模型が部分的に厚く、あるいは鋭角部分をもつ場
合でも、容易に自動化できるような簡易な手段により、
しかもできるだけ少ない工程で、模型上に完全で略均一
な膜として成形可能にすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するための本発明の第１の減圧造型法は、模型表面に非
通気性膜を被着し、同膜上の周囲に乗せた枠内に耐火物
粉を充填し、それを非通気性膜で被包したうえで、上記
枠内の耐火物充填部分を減圧した後、上記模型から離型
して鋳造用キャビティを製造する減圧造型において、上
記模型の表面に被着する非通気性膜を、粘着性の樹脂か
らなる粘着剤を模型の表面に塗着し、それを乾燥するこ
とにより形成することを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明の第２の減圧造型法は、上述
の鋳造用キャビティを製造する減圧造型において、模型
の表面に被着する非通気性膜を、低粘度の樹脂に耐火物
微粉を混合した粘着剤を模型の表面に塗着し、それを乾
燥することにより形成することを特徴とし、さらに本発
明の第３の減圧造型法は、同様な減圧造型において、模
型の表面に被着する非通気性膜を、光硬化性樹脂を紫外
線で照射しながら模型の表面に塗着して急速硬化させる
ことにより形成することを特徴とするものである。

【０００９】上述した減圧造型法によれば、模型の表面
に粘着性の樹脂等からなる粘着剤を塗着し、それを乾燥
して非通気性膜を成形するので、模型が部分的に厚く、
あるいは鋭角部分をもつ場合でも、非通気性の膜を、容
易に自動化できるような簡易な手段により、しかもでき
るだけ少ない工程で、模型上に完全で略均一な膜として
成形することができ、従って精密な鋳造用キャビティを
容易に製作することができる。また、非通気性膜を形成
するための樹脂を多孔質の模型上に塗布する場合には、
樹脂が模型内部に染み込んで膜を成形しない場合もある
が、上記方法は、このような問題にも対処し、染み込を
防ぐための粘度が高くて吹き付け塗布が困難な樹脂など
を用いることなく、低粘度でありながら染み込みを防止
できるようにした手段を提供している。

【００１０】図５〜図７を参照して本発明の方法をさら
に具体的に説明すると、上記第１ないし第３の減圧造型
法のいずれにおいても、まず、図５に示すように、一端
面に通孔２２を持ち、かつ上面が開口した密閉箱形の治
具２１を用意する。鋳物の原形となる多孔質材料で造ら
れた模型２３は、この治具２１上に載置される。多孔質
模型の材質は、金属、プラスチックス、人造木材など、
各種のものを用いることができるが、模型の背面からの
通気性を持っていることが必要であり、孔は細かくて均
一に分散していることが望ましい。この模型の通気性
は、後述する抜型時の非通気性膜の離型を容易にするも
のである。なお、模型２３上には、湯道２５と、必要な
場合には、上がり２６、あるいは押し湯などが立てられ
る。さらに、上がり２６あるいは押し湯の上部には、樹
脂製の鍔２７がはめられる。

【００１１】次に、模型２３の表面全体に非通気性膜３
０を形成するための樹脂等を被着するが、上記第１の減
圧造型法においては、粘着性の樹脂をスプレイガン３１
で吹き付け塗布し、あるいは刷毛塗りで塗着する。そし
て、塗膜の乾燥により非通気性膜３０が成形される。粘
着性の樹脂としては、ポリスチレンをトルエンに溶かし
たもの、アクリルをアセトンに溶かしたもの、あるいは
シリコン樹脂に適当な硬化促進剤を加えたものなどが用
いられる。

【００１２】これらの樹脂を多孔質の模型２３上に塗布
する場合、樹脂が模型内部に染み込んでしまって膜を成
形しない場合もある。この場合には、模型に染み込まな
いような粘度の高い樹脂を調合しなければならないが、
粘度が高いと吹き付け塗布は困難である。このような問
題に対処し、本発明者らは、低粘度の樹脂を用い、これ
にアルミナなどのセラミックスからなる耐火物微粉を加
えてよく攪拌した樹脂を使用することにより、模型内部
への樹脂の染み込みを防止できることを確かめている。

【００１３】上記第２の減圧造型法は、このような低粘
度の樹脂に耐火物微粉を混合した粘着剤を模型２３の表
面に塗着し、それを乾燥することにより非通気性膜３０
を形成する点に特徴を有している。低粘度の樹脂として
は、第１の減圧造型法における使用に適したポリスチレ
ンをトルエンに溶かしたもの、アクリルをアセトンに溶
かしたもの、あるいはシリコン樹脂に適当な硬化促進剤
を加えたものなどを用いることができるが、それらの溶
剤量を多くするなどして、吹き付け塗布が可能になるよ
うに粘度を低下させる。また、この樹脂で成形した膜３
０は、鋳造時に塗型材の役割も兼ねるので、鋳物の肌が
極めて美麗に仕上ることも確かめている。なお、この樹
脂は、必要ならば重ね塗りしてもよい。

【００１４】樹脂が多孔質の模型２３の内部に染み込む
のを防止するためには、上記第３の減圧鍛造法も有効で
ある。この場合には、上記樹脂の代りに、光硬化性樹脂
を用い、紫外線を照射しながらそれを吹き付けあるいは
刷毛塗りで塗着し、急速硬化させる。これによって、樹
脂を模型２３に染み込ませないで膜３０を成形すること
ができる。

【００１５】膜３０の成形後は、図６に示すように膜３
０上に枠３３が乗せられる。枠３３は、その上面に砂投
入口３４を設け、また、上がり３５、湯口３６などの部
分に孔があけられている。さらに、側面の吸引口３８に
連通する空洞部３７を内部に設けると共に、枠３３で囲
まれた内側空間に、端部が空洞部３７に連通する金網を
巻いた吸引管３９を設けている。一方、湯道２５上に
は、模型と同様に多孔質材料で作られ、模型表面の膜３
０と一体化した膜をもつ湯口３６を載置した状態にす
る。この湯口３６には、前記鍔２７と同様に樹脂製の鍔
４２をはめ、これらの鍔２７，４２は、枠３３の上面に
設けた孔内に位置するように配置する。

【００１６】次に、耐火物粉の乾燥砂４４を砂投入口３
４から枠３３内に充填する。このとき、枠３３に振動を
加えながら、乾燥砂４４を鍔２７，４２の高さまで完全
に充填し、その後、図７に示すように、湯口３６、砂投
入口３４、上がり３５や押し湯などの開口部に、背面フ
イルム４５を張り付ける。湯口や押し湯部など、鍔を設
けた部分では、背面フイルム４５が鍔に重なるようにす
る。そして、枠３３の吸引口３８より吸引し、吸引管３
９を通して枠内の乾燥砂充填部分を減圧し、乾燥砂を真
空パック状態に固化する。その後、この真空パック状態
に固化した鋳型を、図７に示すように模型２３から離型
し、鋳造用キャビティを得る。

【００１７】この離型時に樹脂膜３０と模型２３が密着
していると、膜３０と模型２３の表面間が真空状態とな
り、離型できないばかりか、膜３０が破損することもあ
る。さらに、樹脂乾燥時に膜３０が収縮したり、模型２
３に密着すると、離型できない。そこで、通気性のある
多孔質模型２３を用い、離型時には、治具２１の通孔２
２より加圧空気を供給しながら離型する。加圧空気が供
給されると、空気は多孔質模型２３の微細孔を通り、膜
３０を裏側から押すので、容易に離型できる。もちろ
ん、多孔質模型２３上に樹脂が塗布される際に、予め離
型材を塗布してもよい。上記の工程と同様にして下型も
減圧造型し、上下の型を重ね合わせることにより、鋳造
用キャビティが製造される。

【００１８】以上のように、樹脂を塗着した後に乾燥し
て膜を成形するので、模型が部分的に厚く、あるいは鋭
角部分をもっていても、膜を完全に模型の全面に均等に
成形できる。また、従来例のように、フイルムを加熱
し、吸引する工程がないため、膜の成形が簡単で、容易
に自動化することも可能である。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の減圧造型法の一実施例を示
す。用いた模型は、多孔質性人造木材で、４０×４０×
５０ｍｍの直方体である。粘着性樹脂としては、ポリス
チレンをトルエンに溶かし、これに粒径１μｍ以下のア
ルミナ微粉を加えて十分攪拌した後、スプレイにて模型
表面に塗布した。乾燥後の塗膜厚さは０．１〜０．２ｍ
ｍであった。また、鋳造用キャビティを製造するための
装置としては、実質的に図５〜図７で説明したのと同様
な装置を使用した。

【００２０】用いた乾燥砂は６号けい砂である。鍔は、
厚さ０．３ｍｍのポリスチレン製であり、背面フイルム
も同じくポリスチレン製とした。適用した減圧造型の真
空度は、３００〜４００Ｔｏｒｒであり、これ以上に真
空度が高いと塗膜が破損する危険がある。また、抜型時
には塗膜が模型に接着して離型できないので、治具の空
洞より０．１ｋｇ／ｃｍ² の正圧を加えて模型表面と塗
膜を引き剥した後、抜型した。この鋳型を用いて鋳鉄溶
湯を鋳込んだところ、極めてきれいな肌を持つ鋳物が得
られた。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の方法に
おいては、模型上への非通気性膜成形に、膜成形用樹脂
を塗着、乾燥するため、模型が部分的に厚く、あるいは
鋭角部分をもつ場合でも、容易に自動化できるような簡
易な手段により、しかもできるだけ少ない工程で、模型
上に完全で略均一な膜として成形することができ、全面
的に信頼性の高い膜を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例において、模型上に膜を形成する態様を
説明するための示す断面図である。

【図２】図１による膜の形成に続いて上枠内に乾燥砂を
充填した状態を示す断面図である。

【図３】上記乾燥砂の真空パック状態を示す断面図であ
る。

【図４】製作した上下型の断面図である。

【図５】本発明の方法において模型上に膜を形成する態
様を示す断面図である。

【図６】図５による膜の形成に続く枠内への乾燥砂の充
填状態を示す断面図である。

【図７】成形した型の離型状態を示す断面図である。

【符号の説明】

２３模型、３０非通気性膜、３３枠、４４耐火物粉、４５非通気性膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】模型表面に非通気性膜を被着し、同膜上の
周囲に乗せた枠内に耐火物粉を充填し、それを非通気性
膜で被包したうえで、上記枠内の耐火物充填部分を減圧
した後、上記模型から離型して鋳造用キャビティを製造
する減圧造型において、上記模型の表面に被着する非通気性膜を、粘着性の樹脂
からなる粘着剤を模型の表面に塗着し、それを乾燥する
ことにより形成する、ことを特徴とする減圧造型法。
【請求項２】模型表面に非通気性膜を被着し、同膜上の
周囲に乗せた枠内に耐火物粉を充填し、それを非通気性
膜で被包したうえで、上記枠内の耐火物充填部分を減圧
した後、上記模型から離型して鋳造用キャビティを製造
する減圧造型において、上記模型の表面に被着する非通気性膜を、低粘度の樹脂
に耐火物微粉を混合した粘着剤を模型の表面に塗着し、
それを乾燥することにより形成する、ことを特徴とする
減圧造型法。
【請求項３】模型表面に非通気性膜を被着し、同膜上の
周囲に乗せた枠内に耐火物粉を充填し、それを非通気性
膜で被包したうえで、上記枠内の耐火物充填部分を減圧
した後、上記模型から離型して鋳造用キャビティを製造
する減圧造型において、上記模型の表面に被着する非通気性膜を、光硬化性樹脂
を紫外線で照射しながら模型の表面に塗着して急速硬化
させることにより形成する、ことを特徴とする減圧造型
法。