JPH08108245A - 精密鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 細い棒状の部分や、シャープなエッジの部分
についても、優れた再現力を有する精密鋳造法を提供す
る。 【構成】 本発明の精密鋳造法は、硬質樹脂製模型に、
セキ、湯道、湯口等を取り付ける型組立工程と、得られ
た型組立体の表面上に鋳造用石こう及び／又はセラミッ
クス粉末の集合体よりなる鋳型を形成する鋳型形成工程
と、鋳型中の型組立体を有機溶剤を用いて溶解除去する
型溶出工程と、型組立体の除去された鋳型を焼成する焼
成工程と、焼成した鋳型内に金属溶湯を注入する注湯工
程と、型バラシして鋳造品を取出す型バラシ工程と、を
含む。硬質樹脂製模型をモデルとして用いるので、従来
のろう模型と比較して、模型の強度が大で変形・破損が
少ないため、細い棒状の部分等であっても、鋳型形成工
程において模型が変形するようなことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロストワックス法（イ
ンベストメント法）に類似した精密鋳造法に関する。特
には、硬質塩化ビニール等の硬質樹脂の模型（モデル）
を用い、模型形状の微細精密な再現力に優れた精密鋳造
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロストワックス法においては、周知のと
おり、ろう模型の回りに鋳型を形成した後鋳型を昇温
し、その鋳型からろうを融出させることにより鋳造空間
（キャビティ−）を得ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のろう模型を用い
るロストワックス法は、鋳造法の中では、微細な形状・
模様の再現力（造形性）に最も優れた方法であった。し
かし、ロストワックス法といえども、細い棒状の部分
や、シャープなエッジの部分については、再現力に限界
があった。

【０００４】本発明は、細い棒状の部分や、シャープな
エッジの部分についても、優れた再現力を有する精密鋳
造法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の精密鋳造法は、硬質樹脂製模型に、セキ、
湯道、湯口等を取り付ける型組立工程と、得られた型組
立体の表面上に鋳型用石こう及び／又はセラミックス粉
末よりなる鋳型を形成する鋳型形成工程と、鋳型中の型
組立体を有機溶剤を用いて溶解除去する型溶出工程と、
型組立体の除去された鋳型を焼成する焼成工程と、焼成
した鋳型内に金属溶湯を注入する注湯工程と、型バラシ
して鋳造品を取出す型バラシ工程と、を含むことを特徴
とする。

【０００６】

【作用】本発明の精密鋳造法は、硬質樹脂製模型をモデ
ルとして用いる。したがって、従来のろう模型と比較し
て、模型の強度が高く模型の変形・破損が少ないので、
細い棒状の部分等においても、鋳型形成工程において模
型が変形するようなことがない。そのため、そのような
部分における製品の再現力に優れる。

【０００７】本発明に言う硬質樹脂は、熱可塑性樹脂で
ある硬質塩化ビニール（ポリ塩化ビニールもしくはポリ
塩化／酢酸ビニール共重合体）、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、スチロール等を含む。

【０００８】セキ、湯道、湯口等の材質としては、模型
と同質の硬質樹脂やロストワックス法用のろう等を用い
ることができる。脱模型の際には、前者は有機溶剤溶解
除去、後者は、融出させる。セキ等を模型に接着する際
には、各種の接着剤を用いるか、又は、溶融接着による
ことができる。

【０００９】鋳型の形成においては、基本的にロストワ
ックス法と同じ技術を適用できる。ただし注意すべき点
は、インベスト（埋没）用やディッピング用のスラリー
が、硬質樹脂模型と反応しないように、スラリー液を選
択することである。また、型溶出工程において、模型の
溶出を容易な構造となるように鋳型を設計することも重
要である。

【００１０】型溶出工程において用いる有機溶剤は、模
型の材質に合わせて適当な有機溶剤を選択できる。例え
ば、塩化ビニール系の樹脂模型を溶かすのには、メチレ
ンクロライト、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラ
ン、酢酸アミール、トルエン、ジメチルホルムアミド等
を用いることができる。型溶出工程における溶剤の温度
は、常温としてもよい。

【００１１】焼成工程、注湯工程、型バラシ工程も、従
来のロストワックス法と基本的には変わりない。鋳造材
料も、鉄、非鉄（銅、アルミニューム、亜鉛、錫）、貴
金属（金、銀）、それらの合金等を含め、ロストワック
ス法の適用しうる材料であれば、どのような金属であっ
てもよい。また鋳造法として、遠心、真空、吸引、加圧
等の各鋳造法を用いることもできる。

【００１２】本発明の他の一態様の精密鋳造法は、硬質
樹脂製模型に樹脂製のセキ等を取り付ける一次型組立工
程と、得られた一次型組立体の表面上に、鋳型用石こう
及び／又はセラミックス粉末よりなる鋳型を形成する一
次鋳型形成工程と、一次鋳型中の型組立体を有機溶剤を
用いて溶解除去する型溶出工程と、一次型組立体の除去
された一次鋳型に、ろう製湯道、湯口等を取り付ける二
次型組立工程と、得られた二次型組立体の表面上に、鋳
型用石こう及び／又はセラミックス粉末よりなる鋳型を
形成する二次鋳型形成工程と、二次鋳型中の湯道、湯口
等を融解除去する型融出工程と、湯道、湯口等の除去さ
れた鋳型を焼成する焼成工程と、焼成した鋳型内に金属
溶湯を注入する注湯工程と、型バラシして鋳造品を取出
す型バラシ工程と、を含むことを特徴とする。

【００１３】本発明の精密鋳造法においては、型溶出工
程において硬質樹脂製模型を完全に溶解除去することが
ポイントとなる。また、型溶出工程の時間を短くするこ
とも生産能率上重要となる。そのため、溶解除去する型
組立体の量を最少とすること肝要である。もちろん、溶
解除去しやすいように、溶出口となるセキや、セキとは
ならない溶出促進用の溶出口等を適切に配置することが
必要なのは当然である。一方、鋳込みの作業性や、鋳造
品質を考えれば、ある程度以上の体積の湯道や湯口を設
ける必要もある。

【００１４】そこで、一次型組立工程においては樹脂溶
出のために必要な最低限のセキや溶出口等を模型に付け
て、それをモデルに一次鋳型を作った後、その一次鋳型
に、必要なろうの湯道や湯口を取付けて二次型組立体を
作り、それを用いて最後の鋳型である二次鋳型を作り、
大型・肉厚の湯道や湯口は、鋳型を昇温して融出させる
こととした。そのように鋳型作成を二段階にすること
で、比較的大型・複雑な模型を、比較的に短時間の内に
完全に溶解除去することができる。

【００１５】本発明においては、上記硬質樹脂製模型
を、塩化ビニール系樹脂製のいわゆるプラモデルとする
ことができる。例えば、軍艦のプラモデルを模型とし
て、貴金属製の一体の精巧な鋳造品を作ることができ
る。このようないわば美術鋳造品は、愛好家にとって、
極めて好ましい精巧な鋳造品を提供できる意義がある。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。軍艦のプ
ラモデルを模型として、鋳型用石こうを用いた二段階埋
没法により、純金製の軍艦モデルを作る工程について説
明する。

【００１７】（１）模型の準備：市販の塩ビ製の軍艦プ
ラモデルを購入して組立て模型とした。この際、船底部
は取り外し、過大な肉厚となる部分は、プラモデルの裏
側から肉盗みした。

【００１８】（２）セキ等の取付け（一次型組立）：塩
ビで作成したセキと溶出口をプラモデルに接着剤で接着
した。セキの取付け位置の選定に際しては、一般のロス
トワックス法における場合と同様の考慮を行うととも
に、模型の溶出がスムーズとなるように配慮した。具体
的には、溶出時に模型内で有機溶剤の対流が起こりやす
くなるようにすることが重要である。また、セキとはな
らない単なる溶出口を適当に設けることも推奨される。

【００１９】図１は、本発明の一実施例に係る精密鋳造
法に用いる鋳型の構造を示す模式図である。鋳型１は、
第一段階で作成する一次鋳型３と、第二段階で作成する
二次鋳型５とから構成されている。軍艦のプラモデル７
は、一次鋳型３中に埋没された後に溶解除去される。湯
道１９や湯口２１は、二次鋳型５中に形成される。

【００２０】一次型組立工程においては、図中のプラモ
デル７に、溶出口１３（軍艦７の砲塔の天井から上に延
びている）やセキ（溶出口兼用）１５（軍艦７の艦底か
ら下に出ている）を取付ける。なお、溶出口１３の位置
は、後々の製品表面手直しの容易な部分を選ぶのが好ま
しい。

【００２１】（３）埋没用スラリー作成：ロストワック
ス埋没用石こう（本図Ｒ＆Ｒ社製、商品名ウルトラベス
ト）に水を加えて埋没用スラリーを作成した。スラリー
は、減圧下において覚拌・脱泡した。

【００２２】（４）模型埋没：容器内に、模型とスラリ
ー入れて、模型を埋没した。その後、全体を減圧下で脱
泡した。

【００２３】（５）鋳型硬化：室温にて放置し鋳型を硬
化させた。

【００２４】（６）一次型組立体溶解除去：室温の有機
溶剤（メチレンクロライト）中に鋳型を漬け、模型を溶
かして除去した。この際、型の姿勢を適当に選択した
り、有機溶剤の循環がおきやすいように、溶出口（一部
は湯道ともなる）の配置を考慮した。径０．５ｍｍ、長
さ５ｍｍの細棒部を溶解除去するには１日半を要した。
溶解除去残があるか否かの確認は、新しい溶剤の中に鋳
型を入れて、樹脂の溶解に伴う濁りが溶出口から出てく
るか否かを目安とするのが確実である。これで、一次鋳
型（図１の符号３）の作成完了である。

【００２５】二次セキ、湯道等の取付け（二次型組立工
程）：再び図１を参照しつつ説明する。二次セキ１７
は、一次セキ１５を延長するような形で設ける。具体的
には、ろうの棒（例えば径３ｍｍ）を、頭を５ｍｍ程度
出した状態で一次セキ１５の穴に突っ込んで取付ける。
次に、二次セキ１７の端に、ろう製の湯道１９を付け
る。さらに、湯道１９の左端に湯口２１を付ける。な
お、鋳造時にセキとならない溶出口１３については、塞
いでおく。 これにより、二次型組立体の完成である。

【００２６】（８）二次埋没（二次鋳型形成工程）：二
次型組立体を、フラスコ内でスラリー中に埋没した。ス
ラリーの調整や攪拌・脱泡処理は、模型埋没時と同様に
した。

【００２７】（９）脱ろう・鋳型焼成：大気雰囲気下、
２２０℃で脱ろうした後、除々に昇温し５００〜８００
⁰ Ｃで焼成した。

【００２８】（１０）鋳造 ：鋳型温度３００〜６００
℃、鋳込み温度１２５０℃で、吸引鋳造により純金を鋳
造した。

【００２９】（１１）型バラシ：鋳造後、鋳型を水中に
漬け、加圧水流を吹き付けて型バラシした。そして超音
波洗浄により仕上げ洗浄した。

【００３０】（１２）仕上げ：湯道等を切り落とし、や
すりにて鋳造品（軍艦）の底面部や砲塔部等の仕上げを
行なった。さらに、小径棒部の曲がり修正も行った。

【００３１】このような工程を経てでき上がった品物に
おいては、径０．２ｍｍ長さ３ｍｍの棒状部や、巾約
０．１ｍｍの凹凸模様部まで、模型を忠実に再現でき
た。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の精密鋳造法は、硬質樹脂製模型をモデルとして用いる
ので、従来のろう模型と比較して、模型の強度・硬度が
高いため、細い棒状の部分等であっても、鋳型形成工程
において模型が変形するようなことがない。そのため、
細い棒状の部分や、シャープなエッジの部分について
も、優れた再現力を有する精密鋳造法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る精密鋳造法に用いる鋳
型の構造を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 鋳型 ３ 一次鋳型 ５ 二次鋳型 ７ プラモデル １３ 溶出口 １５ 一次セキ １７ 二次セキ １９ 湯道 ２１ 湯口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｃ 9/04 Ｅ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬質樹脂製模型に、セキ、湯道、湯口等
   を取り付ける型組立工程と、 得られた型組立体の表面上に、鋳型用石こう及び／又は
   セラミックス粉末よりなる鋳型を形成する鋳型形成工程
   と、 鋳型中の型組立体を有機溶剤を用いて溶解除去する型溶
   出工程と、 型組立体の除去された鋳型を焼成する焼成工程と、 焼成した鋳型内に金属溶湯を注入する注湯工程と、 型バラシして鋳造品を取出す型バラシ工程と、 を含むことを特徴とする精密鋳造法。
2. 【請求項２】 硬質樹脂製模型に樹脂製のセキ等を取り
   付ける一次型組立工程と、 得られた一次型組立体の表面上に、鋳型用石こう及び／
   又はセラミックス粉末よりなる鋳型を形成する一次鋳型
   形成工程と、 一次鋳型中の型組立体を有機溶剤を用いて溶解除去する
   型溶出工程と、 一次型組立体の除去された一次鋳型に、ろう製湯道、湯
   口等を取り付ける二次型組立工程と、 得られた二次型組立体の表面上に、鋳型用石こう及び／
   又はセラミックス粉末よりなる鋳型を形成する二次鋳型
   形成工程と、 二次鋳型中の湯道、湯口等を融解除去する型融出工程
   と、 湯道、湯口等の除去された鋳型を焼成する焼成工程と、 焼成した鋳型内に金属溶湯を注入する注湯工程と、 型バラシして鋳造品を取出す型バラシ工程と、 を含むことを特徴とする精密鋳造法。
3. 【請求項３】上記硬質樹脂製模型が、塩化ビニール系樹
   脂製のいわゆるプラモデルである請求項１又は２記載の
   精密鋳造法。