JPH0663695A - 鋳型製造方法及び鋳型製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業工程の簡易化を促進するとともに、十分
に気泡を除去して、優れた鋳型を製造できる鋳型製造方
法及び鋳型製造装置を提供すること。 【構成】 ツリー１４の端部を吊下げ金具１５で吊下げ
て、スラリーが収容されたスラリー槽１６の位置まで移
動させ、吊下げ金具１５を下降させて、ツリー１４をス
ラリーに漬ける。このスラリー槽１６の内側の底部１６
ａには、ランジュバン型振動子を備えた超音波発振器１
７が配置されており、ツリー１４をスラリー槽１６に漬
けた状態で、超音波発振器１７を作動させてスラリーに
超音波振動を与える。この超音波振動によって、ワック
スパターン１０の表面に付着した気泡の除去、及び凹部
１０ａへのスラリーの侵入が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばロストワックス
鋳造等の精密鋳造法に採用できる鋳型製造方法及び鋳型
製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、金属部材等を例えばロストワ
ックス鋳造等の精密鋳造法によって製造する場合には、
金属部材と同様な形状の中空部を形成した鋳型が用いら
れており、この鋳型の中空部に金属の溶湯を注入し、冷
却して凝固させることによって金属部材が製造されてい
る。

【０００３】この様な鋳造に用いられる鋳型は、通常下
記〜の手順で製造されている。 まず、製造する金属部材の形状と同様な凹部（キャビ
ティ）を備えた金型を形成する。 キャビティ内にワックスを注入する。

【０００４】ワックスにより形成された消失模型（ワ
ックスパターン）を、金型から取り出す。 このワックスパターンの表面に耐火物スラリーを付着
させる。 スラリーを付けたワックスパターンの表面に、（鋳型
耐火物からなる）粉末の鋳型の材料を付着させる。

【０００５】ワックスパターンの表面に付着したスラ
リー及び鋳型の材料を乾燥させ、鋳型を形成する。 鋳型の内部のワックスパターンを溶融して除去し、金
属部材の形状に対応した中空部を有する鋳型を完成す
る。

【０００６】また、場合によっては、スラリーの塗布及
び固化を複数回繰り返し、スラリーの所定回の塗布の後
に、鋳型の材料を付着させる方法もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の製造方法では、次の様な問題があり必ずしも好
適ではなかった。つまり、従来の製造方法では、ワック
スパターンの表面にまずスラリーを付着させ、そのスラ
リーの粘着力を利用して、ワックスパターンの表面に粉
末の鋳型の材料を付着させているが、ワックスパターン
の形状によっては、ワックスパターンの表面形状に正確
に対応した鋳型を形成できない場合があった。

【０００８】例えば図８（Ａ）に示す様に、ワックスパ
ターンＰ１の表面に小さな凹部Ｐ２が形成されている場
合には、スラリーＰ３が凹部Ｐ２の内側に完全に充填さ
れずに、気泡Ｐ４が残ってしまうことがあった。その結
果、形成された鋳型は、所望の形状と比べて気泡Ｐ４の
部分だけがへこんだ不正確な形状となり、よって、鋳造
される部材は、気泡Ｐ４の部分だけ突出した不正確な形
状のものとなってしまうという問題があった。

【０００９】また、図８（Ｂ），（Ｃ）に示す様に、ワ
ックスパターンＰ５に径の小さな貫通孔Ｐ６が形成され
ている場合には、貫通孔Ｐ６の入口付近にスラリーＰ７
及び鋳型の材料Ｐ８が詰まってしまい、貫通孔Ｐ６の内
部にスラリーＰ７等が十分に充填されずに、空洞Ｐ９が
形成されることがあった。その結果、乾燥された鋳型
は、空洞Ｐ９があることによって強度が低下するので、
鋳造作業中等に破損が発生する場合があるという大きな
問題があった。

【００１０】この問題を解決するために、ワックスパタ
ーンを吊下げ金具で吊してスラリー槽に入れ、この金具
を手や自動ハンマー等で叩いて気泡の除去を行なうもの
が提案されている。ところが、その様に振動を与えて
も、実際には微少な気泡はなかなか完全に除去されず、
また、振動を与えるためのセッティングが大変で作業性
が低下するという問題があり十分ではない。

【００１１】本発明は、前記課題を解決し、作業工程の
簡易化を促進するとともに、十分に気泡を除去して、優
れた鋳型を製造できる鋳型製造方法及び鋳型製造装置を
提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、金型のキャビティに対応した模型
の表面にスラリーを塗布し、該スラリーを固化させて鋳
型を製造する方法において、前記スラリーの塗布の際
に、該スラリーに超音波振動を加えることを特徴とする
鋳型製造方法を要旨とする。

【００１３】請求項２の発明は、前記スラリーの塗布及
び固化を複数回行なうとともに、所定回のスラリーの塗
布の後に、該スラリーの塗布面に粉末の鋳型耐火物を付
着させることを特徴とする前記請求項１記載の鋳型製造
方法を要旨とする。

【００１４】請求項３の発明は、金型のキャビティに対
応した模型を用いて鋳型を製造する際に使用される鋳型
製造装置において、前記模型に塗布するスラリーを収容
するスラリー槽と、前記模型を移送して前記スラリー槽
内のスラリーに漬ける移送手段と、前記スラリー槽に設
けられて前記スラリーに超音波振動を加える超音波発振
手段と、を備えたことを特徴とする鋳型製造装置を要旨
とする。

【００１５】ここで、前記超音波の発振手段としては、
周知の超音波洗浄装置等に用いられているフェライト振
動子，ランジュバン振動子，電歪振動子等が採用できる
が、液体中に音波を効果的に輻射するためには、金属や
プラスチック等の振動板を介して行なうことが望まし
い。

【００１６】また、超音波発振手段の配置方法として
は、スラリー槽内に吊す方法，スラリー槽の底部に設置
する方法，スラリー槽の壁面の内側又は外側に配置する
方法等が採用できる。更に、超音波発振手段の周波数と
しては、低周波（２０〜１００kHz）であると大きな気
泡がよく取れるが、模型表面を傷めないためには、パワ
ーを少なくすることが望ましい。また、高周波（１MHz
のオーダー）では高パワーで行なうことができ、模型に
対する衝撃は少なくなる。

【００１７】また、模型をスラリーに漬ける場合には、
始めから３〜５回の浸漬の際に超音波振動を加え、その
後に鋳型耐火物をふりかけてもよい。

【００１８】

【作用】請求項１の発明の鋳型製造方法では、金型のキ
ャビティに対応した模型の表面にスラリーを塗布すると
ともに、このスラリーに超音波振動を加えることによっ
て、模型の表面に付着した気泡を除去する。或はこの超
音波振動を加えることによって、模型の隙間にスラリー
が完全に入り込む様にする。それによって、正確に模型
の形状を表現した丈夫な鋳型を形成することが可能とな
る。

【００１９】また、請求項３の発明の鋳型製造装置で
は、スラリー槽内に模型に塗布するスラリーを収容し、
移送手段によって模型を移送してそのスラリー槽内のス
ラリーに漬ける。そして、模型をスラリー槽に漬けた状
態で、超音波発振手段によってスラリーに超音波振動を
加えて、模型の表面に付着した気泡を除去する。或はこ
の超音波振動を加えることによって、模型の隙間にスラ
リーが完全に入り込む様にする。それによって、正確に
模型の形状を表現した丈夫な鋳型を形成することが可能
となる。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例の鋳型製造方法及び鋳型
製造装置について、図に基づいて説明する。尚、図にお
いては、要部を一部拡大して示している。 ａ） まず、第１実施例のロストワックス鋳造法に用い
られる消失模型用金型（以下金型と称す。）について説
明する。

【００２１】図１に示す様に、金型１は、鋼（ＪＩＳ：
Ｓ４５Ｃ等）を材料とする上下一対の本体２からなり、
その両本体２の内側には、製造する金属部材７の形状に
対応して形成されたキャビティ３が設けられている。こ
のキャビティ３の内面には円筒状の凸部１ａが形成さ
れ、一方、金属部材７にはその凸部１ａに対応した凹部
７ａが形成されている。尚、キャビティ３の内面には、
メッキ層４が形成されている。

【００２２】ｂ） 次に、この金型１を用いて行なう鋳
型の製造方法について説明する。 図２（Ａ）に示す様に、金型１のキャビティ３内にワ
ックス９を充填する。 次に、図２（Ｂ）に示す様に、ワックス９を完全に充
填した後に、冷却して凝固させて固体のワックスパター
ン１０とする。

【００２３】その後、図２（Ｃ）に示す様に、このワ
ックスパターン１０を金型１から取り出す。従って、こ
のワックスパターン１０には、金型１の凸部１ａに対応
した凹部１０ａが形成されている。 次に、図２（Ｄ）に示す様に、このワックスパターン
１０の端部１１を、コテ１２を用いて加熱し軟化させ
て、ワックスの柱状の幹１３に接合する。これによっ
て、図２（Ｅ）に示す様な、ワックスパターン１０の集
合体であるツリー１４を形成する。

【００２４】次に、図３に示す様に、このツリー１４
の端部を吊下げ金具１５で吊下げて、スラリーが収容さ
れたスラリー槽１６の位置まで移動させ、図示しない機
構により吊下げ金具１５を下降させて、ツリー１４をス
ラリーに漬ける。このスラリーは、バインダー（コロイ
ダルシリカ等），水，ジルコンフラワー，溶融シリカ，
ムライトフラワー等からなる懸濁液である。

【００２５】前記スラリー槽１６の内側の底部１６ａ
には、例えばランジュバン型振動子を備えた超音波発振
器１７が配置されており、このツリー１４をスラリー槽
１６に漬けた状態で、超音波発振器１７を作動させてス
ラリーに超音波振動を与える。超音波発振器１７の周波
数は例えば約２８kHz、振動を加える時間は１０〜２０
秒程度であり、この超音波振動によって、ワックスパタ
ーン１０の表面に付着した気泡の除去、及び凹部１０ａ
へのスラリーの侵入が促進される。

【００２６】その後、ツリー１４をスラリー槽１６か
ら引き上げて、スラリーが付着したツリー１４の表面
に、シャモットサンド，ジルコンサンド，アルミナサン
ド，ムライトサンド等からなる（鋳型耐火物である）砂
を付着させる。そして、前記スラリーの付着作業及び
砂の付着作業を７〜８回繰り返して十分に砂を付着させ
た後に、乾燥させることによって、図４（Ａ）に示す様
に、ワックスパターン１０を内蔵した状態の鋳型２０を
形成する。

【００２７】このワックスパターン１０を内蔵する鋳
型２０を、高温の蒸気中で加熱することにより、ワック
スパターン１０を溶融して鋳型２０から取り除く。これ
によって、図４（Ｂ）に示す様に、金属部材７に対応す
る中空部２１を備えた鋳型２０が完成する。

【００２８】ｃ）次に、鋳型２０の形成後の作業につい
て簡単に説明する。図４（Ｃ）に示す様に、この鋳型２
０を、周知の真空鋳造法に使用される減圧容器２２にセ
ットし、減圧容器２２と共に溶融炉２３に取り付ける。
そして、減圧容器２２内を減圧して、溶湯２４を鋳型２
０の中空部２１に吸引し、その後冷却して中空部２１で
溶湯２４を凝固させる。その結果、金属部材７が中空部
２４内で形成される。

【００２９】次に、鋳型２０を減圧容器２２から取り出
し、金属部材７の周囲の鋳型２０を除去することによっ
て、金属部材７の鋳造が完了する。この様に、本実施例
では、ワックスパターン１０からなるツリー１４をスラ
リー内に吊した状態で、スラリー槽１６の底部１６ａに
配置された超音波発振器１７を駆動して、超音波振動を
スラリーに与えるので、ワックスパターン１０の表面に
付着した気泡を効果的に除去することができる。特にワ
ックスパターン１０の凹部１０ａには気泡が付着し易い
が、本実施例では、その様な除去し難い位置に付着した
気泡までも完全に除去することができる。

【００３０】また、本実施例では、凹部１０ａが形成さ
れたワックスパターン１０について説明したが、例えば
図５に示す様に、幅の狭い貫通孔３０が形成された金属
部材のワックスパターン３１でも同様な効果を奏する。
つまり、ワックスパターン３１をスラリー槽１６に入れ
てスラリーを付着させる処理を行なう際に、同様に超音
波振動を加えると、貫通孔３０内に容易にスラリーが侵
入できるので、貫通孔３０内に空洞が発生することがな
い。その結果、丈夫な鋳型を形成することができるの
で、金属部材を製造する際の鋳型の破損を防止すること
ができる。この場合、貫通孔３０内には、スラリーのみ
が充填される。

【００３１】更に、本実施例では、従来の様に、吊下げ
金具１５を手や自動ハンマー等で打撃する必要がないの
で、セッティング作業や打撃作業等の作業性が向上する
という利点がある。次に、第２実施例について説明す
る。

【００３２】本実施例では、超音波振動を与える構成が
前記実施例と大きく異なり、それ以外は前記実施例とほ
ぼ同様であるので簡単に説明する。つまり、図６に示す
様に、スラリー槽４０の底部４０ａに配置された超音波
発振器４１の上部に、金属又はプラスチックからなる振
動板４２が取り付けられている。この構成によって、ス
ラリーに振動が伝わり易くなるので、気泡の除去が一層
容易になるという利点がある。

【００３３】次に、第３実施例について説明する。本実
施例では、超音波振動を与える構成が前記各実施例と大
きく異なり、それ以外は前記各実施例とほぼ同様である
ので簡単に説明する。つまり、図７に示す様に、スラリ
ー槽５０の底部５０ａ側に配置された超音波発振器５１
の上部に、ツリー１４の周囲を覆うように籠状の振動部
材５２が取り付けられている。この構成によって、スラ
リーに振動が伝わり易くなるので、気泡の除去が一層容
易になるという利点がある。

【００３４】尚、前記本発明の実施例について説明した
が、本発明はこの様な実施例に何等限定されるものでは
なく、この要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。例えば、特に図示
しないが、超音波発振器をスラリー槽の側壁の内側又は
外側に配置して使用してもよい。

【００３５】また、前記実施例では、ロストワックスを
用いて鋳型を製造したが、それ以外にも、樹脂をロスト
ワックスの様に用いて鋳型を製造する場合にも、本発明
は適用できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した様に、請求項１の発明の鋳
型製造方法では、模型の表面にスラリーを塗布するとと
もに、このスラリーに超音波振動を加えることによっ
て、模型の表面に付着した気泡を除去することができ、
更に模型の隙間にスラリーが完全に入り込む様にするこ
とができる。それによって、正確に模型の形状を表現し
た丈夫な鋳型を形成することができる。また、単に、超
音波振動を与えるだけでいいので、気泡の除去の作業が
簡単であり、よって、作業性が向上するという利点があ
る。

【００３７】また、請求項３の発明の鋳型製造装置で
は、模型を移送してスラリーを収容したスラリー槽に漬
け、その状態でスラリーに超音波振動を加える。それに
よって、模型の表面に付着した気泡を除去することがで
き、更に模型の隙間にスラリーが完全に入り込む様にす
ることができる。その結果、正確に模型の形状を表現し
た丈夫な鋳型を形成することができる。また、単に、超
音波振動を与えるだけでいいので、気泡の除去の作業が
簡単であり、よって、作業性が向上するという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の金型を示す断面図である。

【図２】第１実施例のツリーの製造手順を示す説明図で
ある。

【図３】超音波振動を与える装置を示す説明図である。

【図４】金属部材の鋳造の手順を示す説明図である。

【図５】他の金属部材のワックスパターンを示す斜視図
である。

【図６】第２実施例の超音波振動を与える装置を示す説
明図である。

【図７】第３実施例の超音波振動を与える装置を示す説
明図である。

【図８】従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…消失模型用金型（金型） １ａ…凸部 ３…キャビティ ７…金属部材 ７ａ，１０ａ…凹部 １０，３１…ワック
スパターン １４…ツリー １６，４０，５０…
スラリー槽 １７，４１，５１…超音波発振器 ２０…鋳型 ３０…貫通孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型のキャビティに対応した模型の表面
   にスラリーを塗布し、該スラリーを固化させて鋳型を製
   造する方法において、 前記スラリーの塗布の際に、該スラリーに超音波振動を
   加えることを特徴とする鋳型製造方法。
2. 【請求項２】 前記スラリーの塗布及び固化を複数回行
   なうとともに、所定回のスラリーの塗布の後に、該スラ
   リーの塗布面に粉末の鋳型耐火物を付着させることを特
   徴とする前記請求項１記載の鋳型製造方法。
3. 【請求項３】 金型のキャビティに対応した模型を用い
   て鋳型を製造する際に使用される鋳型製造装置におい
   て、 前記模型に塗布するスラリーを収容するスラリー槽と、 前記模型を移送して前記スラリー槽内のスラリーに漬け
   る移送手段と、 前記スラリー槽に設けられて前記スラリーに超音波振動
   を加える超音波発振手段と、 を備えたことを特徴とする鋳型製造装置。