JPH0839189A - 鋳造用砂型の製造用金型およびその製造方法 - Google Patents
鋳造用砂型の製造用金型およびその製造方法Info
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- JPH0839189A JPH0839189A JP18140494A JP18140494A JPH0839189A JP H0839189 A JPH0839189 A JP H0839189A JP 18140494 A JP18140494 A JP 18140494A JP 18140494 A JP18140494 A JP 18140494A JP H0839189 A JPH0839189 A JP H0839189A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高精度であり、製造が容易で且つ安価な熱硬
化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型としての鋳造用
砂型の製造用金型およびその製造方法を提供する。 【構成】 熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型
に亜鉛合金製金型を使用した。また精密鋳造法における
モデルから製作した鋳型に亜鉛合金の溶湯を流し込んで
鋳造する際に、流動・凝固解析手段、熱応力解析手段、
石膏の温度制御手段を駆使することにより熱硬化鋳型鋳
造法におけるシェル成形用金型を鋳造するようにした。
化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型としての鋳造用
砂型の製造用金型およびその製造方法を提供する。 【構成】 熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型
に亜鉛合金製金型を使用した。また精密鋳造法における
モデルから製作した鋳型に亜鉛合金の溶湯を流し込んで
鋳造する際に、流動・凝固解析手段、熱応力解析手段、
石膏の温度制御手段を駆使することにより熱硬化鋳型鋳
造法におけるシェル成形用金型を鋳造するようにした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱硬化鋳型鋳造法とし
てのシェルモールド法におけるシェル成形用金型のよう
な鋳造用砂型の製造用金型およびその製造方法に関する
ものである。
てのシェルモールド法におけるシェル成形用金型のよう
な鋳造用砂型の製造用金型およびその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】熱硬化鋳型鋳造法としてのシェルモール
ド法は、240°〜280°に加熱した金型に、フェノ
ール樹脂を薄く被覆したコーテッドサンド、あるいはケ
イ砂とフェノール樹脂の混合物(レジンサンド)を振り
かけ、適当な時間放置してからひっくり返して、余分な
砂(コーテッドサンド、あるいはレジンサンド)を振り
落とすことにより、前記金型にある厚さの砂の層を形成
し、この砂の層の硬化を待って金型から離して厚さ3〜
10mmの殻状の鋳型の半面を作る。
ド法は、240°〜280°に加熱した金型に、フェノ
ール樹脂を薄く被覆したコーテッドサンド、あるいはケ
イ砂とフェノール樹脂の混合物(レジンサンド)を振り
かけ、適当な時間放置してからひっくり返して、余分な
砂(コーテッドサンド、あるいはレジンサンド)を振り
落とすことにより、前記金型にある厚さの砂の層を形成
し、この砂の層の硬化を待って金型から離して厚さ3〜
10mmの殻状の鋳型の半面を作る。
【0003】したがって、前記金型は常に繰り返し加熱
を受けるために、加熱による狂いを生じ難く耐磨耗性の
大きい材料が必要になり、一般的には、鋳鉄または鋼が
用いられていた。
を受けるために、加熱による狂いを生じ難く耐磨耗性の
大きい材料が必要になり、一般的には、鋳鉄または鋼が
用いられていた。
【0004】また、亜鉛合金(亜鉛にAl:4%、C
u:3%を含む)は融点が380C°と低く、鋳造性に
優れているので、高い鋳造精度を示す。また、圧縮強さ
が1000Kgf/mm2以上あり、切削性に優れては
いるが、鋼に比べると耐熱性その他の機械的性質が劣る
ために、金型の寿命は短かく、このために、亜鉛合金に
よる型は、プレス型、鋳造型、プラスチック型などの試
作型とされる場合が多い。
u:3%を含む)は融点が380C°と低く、鋳造性に
優れているので、高い鋳造精度を示す。また、圧縮強さ
が1000Kgf/mm2以上あり、切削性に優れては
いるが、鋼に比べると耐熱性その他の機械的性質が劣る
ために、金型の寿命は短かく、このために、亜鉛合金に
よる型は、プレス型、鋳造型、プラスチック型などの試
作型とされる場合が多い。
【0005】また、一般に、亜鉛合金製の金型の製造工
法には、ブロック材からの削り出し、ニアネットシェイ
ブ鋳物がある。ブロック材からの削り出しは、亜鉛合金
製のブロック材を切削加工、放電加工により削り出して
製作される。また、ニアネットシェイブ鋳物は、発泡ス
チロールなどで作った簡易モデルから砂型、金型などの
簡易鋳型を作り、この簡易鋳型に亜鉛合金の溶湯を流し
込む鋳造で作成する。そして、ニアネットシェイブ鋳物
の表面5〜10mmを切削または放電で削除して仕上げ
る。
法には、ブロック材からの削り出し、ニアネットシェイ
ブ鋳物がある。ブロック材からの削り出しは、亜鉛合金
製のブロック材を切削加工、放電加工により削り出して
製作される。また、ニアネットシェイブ鋳物は、発泡ス
チロールなどで作った簡易モデルから砂型、金型などの
簡易鋳型を作り、この簡易鋳型に亜鉛合金の溶湯を流し
込む鋳造で作成する。そして、ニアネットシェイブ鋳物
の表面5〜10mmを切削または放電で削除して仕上げ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにシェルモ
ールド金型には鋳鉄(FC)が使用されているが、
(1)ガス加熱のため型の位置部分だけが温度が高くな
って、焼きむら、型の反りが発生する、(2)鋳鉄(F
C)の熱伝導率が低いため金型全体の温度が一定になら
ない等の要因により、シェル砂が均一に焼けないという
問題点があった。また、亜鉛合金製金型の製造において
はその形状、大きさによってブロック材からの削り出し
と精密鋳造の2つの方法を選択して採用していたが、精
密鋳造法により金型を製造する場合凝固制御技術の難度
が高く必ずしも目的とする鋳造精度が得られないという
問題点があった。
ールド金型には鋳鉄(FC)が使用されているが、
(1)ガス加熱のため型の位置部分だけが温度が高くな
って、焼きむら、型の反りが発生する、(2)鋳鉄(F
C)の熱伝導率が低いため金型全体の温度が一定になら
ない等の要因により、シェル砂が均一に焼けないという
問題点があった。また、亜鉛合金製金型の製造において
はその形状、大きさによってブロック材からの削り出し
と精密鋳造の2つの方法を選択して採用していたが、精
密鋳造法により金型を製造する場合凝固制御技術の難度
が高く必ずしも目的とする鋳造精度が得られないという
問題点があった。
【0007】本発明は上記の問題点を解決するものであ
り、その第1の目的とするところは、高精度であり、製
造が容易で且つ安価な鋳造用砂型の製造用金型およびそ
の製造方法を提供することである。
り、その第1の目的とするところは、高精度であり、製
造が容易で且つ安価な鋳造用砂型の製造用金型およびそ
の製造方法を提供することである。
【0008】また、本発明の第2の目的とするところ
は、高精度であり、製造が容易で且つ安価な熱硬化鋳型
鋳造法におけるシェル成形用金型としての鋳造用砂型の
製造用金型およびその製造方法を提供することである。
は、高精度であり、製造が容易で且つ安価な熱硬化鋳型
鋳造法におけるシェル成形用金型としての鋳造用砂型の
製造用金型およびその製造方法を提供することである。
【0009】また、本発明の第3の目的とするところ
は、圧力をかけてシェル砂の吹き付けが可能になり、繰
り返し使用可能な製造用金型本体、特に、熱硬化鋳型鋳
造法におけるシェル成形用金型としての鋳造用砂型の製
造用金型およびその製造方法を提供することである。
は、圧力をかけてシェル砂の吹き付けが可能になり、繰
り返し使用可能な製造用金型本体、特に、熱硬化鋳型鋳
造法におけるシェル成形用金型としての鋳造用砂型の製
造用金型およびその製造方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の第1の目的を達成
するために、請求項1に係わる発明の鋳造用砂型は、製
造用金型本体を亜鉛合金で作成したことを特徴とする。
するために、請求項1に係わる発明の鋳造用砂型は、製
造用金型本体を亜鉛合金で作成したことを特徴とする。
【0011】また、本発明の第2の目的を達成するため
に、請求項2に係わる発明の鋳造用砂型の製造用金型
は、請求項1記載の鋳造用砂型の製造用金型において、
製造用金型本体が熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形
用金型である。
に、請求項2に係わる発明の鋳造用砂型の製造用金型
は、請求項1記載の鋳造用砂型の製造用金型において、
製造用金型本体が熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形
用金型である。
【0012】また、本発明の第3の目的を達成するため
に、請求項3に係わる発明の鋳造用砂型の製造用金型
は、請求項1または請求項2記載の鋳造用砂型の製造用
金型において、製造用金型本体の少なくともキャビティ
の面部に耐磨耗性及び耐蝕性の表面処理を施した。
に、請求項3に係わる発明の鋳造用砂型の製造用金型
は、請求項1または請求項2記載の鋳造用砂型の製造用
金型において、製造用金型本体の少なくともキャビティ
の面部に耐磨耗性及び耐蝕性の表面処理を施した。
【0013】さらに上記の第1の目的を達成するため
に、請求項4に係わる発明は、精密鋳造法における、モ
デルから製作した鋳型に亜鉛合金の溶湯を流し込んで鋳
造する際に、流動・凝固解析手段、熱応力解析手段、石
膏の温度制御手段を駆使することにより製造用金型本体
を作成するようにしたことを特徴とする。
に、請求項4に係わる発明は、精密鋳造法における、モ
デルから製作した鋳型に亜鉛合金の溶湯を流し込んで鋳
造する際に、流動・凝固解析手段、熱応力解析手段、石
膏の温度制御手段を駆使することにより製造用金型本体
を作成するようにしたことを特徴とする。
【0014】また、本発明の第2の目的を達成するため
に、請求項5に係わる発明は、請求項1記載の鋳造用砂
型の製造用金型の製造方法において、製造用金型本体が
熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型であること
を特徴とする。
に、請求項5に係わる発明は、請求項1記載の鋳造用砂
型の製造用金型の製造方法において、製造用金型本体が
熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型であること
を特徴とする。
【0015】また、本発明の第3の目的を達成するため
に、請求項6に係わる発明は、請求項1または請求項2
記載の鋳造用砂型の製造用金型の製造方法において、製
造用金型本体の少なくともキャビティの面部に耐磨耗性
及び耐蝕性の表面処理を施すようにしたことを特徴とす
る。
に、請求項6に係わる発明は、請求項1または請求項2
記載の鋳造用砂型の製造用金型の製造方法において、製
造用金型本体の少なくともキャビティの面部に耐磨耗性
及び耐蝕性の表面処理を施すようにしたことを特徴とす
る。
【0016】
【作用】請求項1に係わる発明にあっては、温度コント
ロールが従来のFC−25製の金型より容易になり、熱
移動量が大きくなって、金型を所定の温度に短時間で均
一に上げることができる。このために、鋳造用砂型の製
造用金型に亜鉛合金製の製造用金型を使用し得て、高精
度であり、製造が容易で且つ安価な鋳造用砂型の製造用
金型を提供することができる。
ロールが従来のFC−25製の金型より容易になり、熱
移動量が大きくなって、金型を所定の温度に短時間で均
一に上げることができる。このために、鋳造用砂型の製
造用金型に亜鉛合金製の製造用金型を使用し得て、高精
度であり、製造が容易で且つ安価な鋳造用砂型の製造用
金型を提供することができる。
【0017】また、請求項2に係わる発明にあっては、
すなわち、亜鉛合金金型の熱伝導率が従来のFC−25
製金型よりも高くなるために、熱移動量が大きくなり、
同一熱源の場合、亜鉛合金製の金型の方が、FC−25
製の金型よりもシェル砂の熱効果が早くなり、レジンコ
ートサンドを加熱硬化させるための熱量を多く与えるこ
とができ、シェルの焼きむらが少なくなる。このため
に、亜鉛合金熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金
型に亜鉛合金製金型を使用し得て、高精度であり、製造
が容易で且つ安価な鋳造用砂型のシェル成形用金型を提
供することができる。
すなわち、亜鉛合金金型の熱伝導率が従来のFC−25
製金型よりも高くなるために、熱移動量が大きくなり、
同一熱源の場合、亜鉛合金製の金型の方が、FC−25
製の金型よりもシェル砂の熱効果が早くなり、レジンコ
ートサンドを加熱硬化させるための熱量を多く与えるこ
とができ、シェルの焼きむらが少なくなる。このため
に、亜鉛合金熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金
型に亜鉛合金製金型を使用し得て、高精度であり、製造
が容易で且つ安価な鋳造用砂型のシェル成形用金型を提
供することができる。
【0018】また、請求項3に係わる発明にあっては、
圧力をかけてシェル砂の吹き付けが可能になり、繰り返
し使用可能な製造用金型本体、特に、熱硬化鋳型鋳造法
におけるシェル成形用金型としての鋳造用砂型の製造用
金型を提供することができる。
圧力をかけてシェル砂の吹き付けが可能になり、繰り返
し使用可能な製造用金型本体、特に、熱硬化鋳型鋳造法
におけるシェル成形用金型としての鋳造用砂型の製造用
金型を提供することができる。
【0019】また請求項4に係わる発明にあっては、温
度コントロールが従来のFC−25製の金型より容易に
なり、熱移動量が大きくなって、金型を所定の温度に短
時間で均一に上げることができる鋳造用砂型の製造用金
型を、容易に且つ安価に提供することができる。
度コントロールが従来のFC−25製の金型より容易に
なり、熱移動量が大きくなって、金型を所定の温度に短
時間で均一に上げることができる鋳造用砂型の製造用金
型を、容易に且つ安価に提供することができる。
【0020】また、請求項5に係わる発明にあっては、
亜鉛合金金型の熱伝導率が従来のFC−25製金型より
も高くなって熱移動量が大きくなり、同一熱源の場合、
FC−25製の金型よりもシェル砂の熱効果が早くな
り、レジンコートサンドを加熱硬化させるための熱量を
多く与えることができ、シェルの焼きむらが少なくなる
亜鉛合金熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型
を、容易に且つ安価に提供することができる。
亜鉛合金金型の熱伝導率が従来のFC−25製金型より
も高くなって熱移動量が大きくなり、同一熱源の場合、
FC−25製の金型よりもシェル砂の熱効果が早くな
り、レジンコートサンドを加熱硬化させるための熱量を
多く与えることができ、シェルの焼きむらが少なくなる
亜鉛合金熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型
を、容易に且つ安価に提供することができる。
【0021】また、請求項6に係わる発明にあっては、
圧力をかけてシェル砂の吹き付けが可能になり、繰り返
し使用可能な製造用金型本体、特に、熱硬化鋳型鋳造法
におけるシェル成形用金型としての鋳造用砂型の製造用
金型を提供することができる。
圧力をかけてシェル砂の吹き付けが可能になり、繰り返
し使用可能な製造用金型本体、特に、熱硬化鋳型鋳造法
におけるシェル成形用金型としての鋳造用砂型の製造用
金型を提供することができる。
【0022】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して詳述す
る。図1は本発明に係わる鋳造用砂型の製造用金型(シ
ェル成形用金型)としてのシェルモールド焼成試験用金
型の斜視図、図2は金型内温度と炉内温度の変化を示す
グラフ(線図)、図3の(1)は亜鉛合金製のシェル成
形用金型で焼成されたシェルの断面図、図3の(2)は
FC−25製のシェル成形用金型で焼成されたシェルの
断面である。
る。図1は本発明に係わる鋳造用砂型の製造用金型(シ
ェル成形用金型)としてのシェルモールド焼成試験用金
型の斜視図、図2は金型内温度と炉内温度の変化を示す
グラフ(線図)、図3の(1)は亜鉛合金製のシェル成
形用金型で焼成されたシェルの断面図、図3の(2)は
FC−25製のシェル成形用金型で焼成されたシェルの
断面である。
【0023】従来のシェルモールド法における鋳造用砂
型(シェル)の製造用金型は鋳鉄(FC)または鋼が用
いられていたが、本発明に係わる鋳造用砂型の製造用金
型本体であるシェル成形用金型には亜鉛合金を用いてい
る。
型(シェル)の製造用金型は鋳鉄(FC)または鋼が用
いられていたが、本発明に係わる鋳造用砂型の製造用金
型本体であるシェル成形用金型には亜鉛合金を用いてい
る。
【0024】このシェル成形用金型の材質がFCの場合
と亜鉛合金の場合でのシェル焼成の違いを以下に述べ
る。
と亜鉛合金の場合でのシェル焼成の違いを以下に述べ
る。
【0025】実験方法として、図1に示すようなシェル
成形用金型としてのシェルモールド焼成試験用金型1を
FC−25と亜鉛合金にて製作し、それぞれの同一のレ
ジンコートサンド(KF−50:(株)北陸化成工業所
製)を封入し、同一炉内にて間接加熱を行った。なお、
それぞれの金型内温度と炉内温度を熱電対を用い、デー
タロガにて測定を行い、パソコンにて記録を行った。
成形用金型としてのシェルモールド焼成試験用金型1を
FC−25と亜鉛合金にて製作し、それぞれの同一のレ
ジンコートサンド(KF−50:(株)北陸化成工業所
製)を封入し、同一炉内にて間接加熱を行った。なお、
それぞれの金型内温度と炉内温度を熱電対を用い、デー
タロガにて測定を行い、パソコンにて記録を行った。
【0026】この実験の結果としての金型内温度と炉内
温度の変化を図2のグラフに示す。このグラフは、縦軸
が温度(C°)、横軸が時間(min)を表しており、
が亜鉛合金製の金型の金型内温度、がFC−25製
の金型の金型内温度、が炉内温度を示している。この
グラフより、亜鉛合金製のシェル成形用金型が、FC−
25製のシェル成形用金型より温度が高くなっているこ
と、炉内温度の変化に敏感に反応していることが分か
る。
温度の変化を図2のグラフに示す。このグラフは、縦軸
が温度(C°)、横軸が時間(min)を表しており、
が亜鉛合金製の金型の金型内温度、がFC−25製
の金型の金型内温度、が炉内温度を示している。この
グラフより、亜鉛合金製のシェル成形用金型が、FC−
25製のシェル成形用金型より温度が高くなっているこ
と、炉内温度の変化に敏感に反応していることが分か
る。
【0027】また、図3の(1)に亜鉛合金製のシェル
成形用金型で焼成されたシェル2の断面を、図3の
(2)にFC−25製のシェル成形用金型で焼成された
シェル3の断面をそれぞれ示す。それぞれの斜線の部分
が焼結部4を示している。切断面における焼結部4の面
積割合は、FC−25製のシェル成形用金型の場合が1
9.2%、亜鉛合金製のシェル成形用金型の場合が3
5.2%である。
成形用金型で焼成されたシェル2の断面を、図3の
(2)にFC−25製のシェル成形用金型で焼成された
シェル3の断面をそれぞれ示す。それぞれの斜線の部分
が焼結部4を示している。切断面における焼結部4の面
積割合は、FC−25製のシェル成形用金型の場合が1
9.2%、亜鉛合金製のシェル成形用金型の場合が3
5.2%である。
【0028】これにより、亜鉛合金製のシェル成形用金
型にて焼成を行ったシェル2の方がFC−25製のシェ
ル成形用金型を使用したものより、面積比で約1.8倍
焼結部4が多いことが分かり、亜鉛合金製のシェル成形
用金型のシェル砂の方がよく焼けていると言える。
型にて焼成を行ったシェル2の方がFC−25製のシェ
ル成形用金型を使用したものより、面積比で約1.8倍
焼結部4が多いことが分かり、亜鉛合金製のシェル成形
用金型のシェル砂の方がよく焼けていると言える。
【0029】前記実験結果より、同一熱源の場合、亜鉛
合金製のシェル成形用金型の方が、FC−25製のシェ
ル成形用金型よりもシェル砂の熱効果が早いことが分か
った。これは亜鉛合金の熱伝導率がFC−25よりも高
いため、熱移動量が亜鉛合金のシェル成形用金型の方が
大きくなるためであり、レジンコートサンドを加熱硬化
させるための熱量を亜鉛合金製のシェル成形用金型の方
が多く与えることができると言える。
合金製のシェル成形用金型の方が、FC−25製のシェ
ル成形用金型よりもシェル砂の熱効果が早いことが分か
った。これは亜鉛合金の熱伝導率がFC−25よりも高
いため、熱移動量が亜鉛合金のシェル成形用金型の方が
大きくなるためであり、レジンコートサンドを加熱硬化
させるための熱量を亜鉛合金製のシェル成形用金型の方
が多く与えることができると言える。
【0030】同一熱源の場合、FC−25製のシェル成
形用金型と亜鉛合金製のシェル成形用金型との、 単位面積に入る単位時間の熱量(ただし温度勾配が同じ
場合):QZ、QF (cal/cm2・s) 熱貫流率:KZ、KF(cal/cm2・s・C°) 熱伝導率:λZ、λF(cal/cm・s・C°) を検証する。
形用金型と亜鉛合金製のシェル成形用金型との、 単位面積に入る単位時間の熱量(ただし温度勾配が同じ
場合):QZ、QF (cal/cm2・s) 熱貫流率:KZ、KF(cal/cm2・s・C°) 熱伝導率:λZ、λF(cal/cm・s・C°) を検証する。
【0031】図4において、Q:単位面積当り壁面に入
る単位時間の熱量(cal/cm2・s)、α1:熱伝
達係数(雰囲気/金型)、α2:熱伝達係数(金型/シ
ェル)、λ:金型の熱伝導率とすると、フーリエの法則
を元に、熱熱貫流率Kは 単位面積当り壁面に入る単位時間の熱量Qは Q=K(T1−T4) そして、雰囲気温度T1は T1=T4+(α1・T1−Q)/α1 温度T2は T2=Q(1/α2+δ/λ) 温度T3は T3=T1−Q(1/α1+δ/λ) で与えられる。
る単位時間の熱量(cal/cm2・s)、α1:熱伝
達係数(雰囲気/金型)、α2:熱伝達係数(金型/シ
ェル)、λ:金型の熱伝導率とすると、フーリエの法則
を元に、熱熱貫流率Kは 単位面積当り壁面に入る単位時間の熱量Qは Q=K(T1−T4) そして、雰囲気温度T1は T1=T4+(α1・T1−Q)/α1 温度T2は T2=Q(1/α2+δ/λ) 温度T3は T3=T1−Q(1/α1+δ/λ) で与えられる。
【0032】ここで、雰囲気温度T1が400(C
°)、シェル温度T4が200(C°)熱伝達係数(雰
囲気/金型)α1=0.01(cal/cm2・s・C
°)、熱伝達係数金型/シェル)α2=0.01(ca
l/cm2・s・C°)、金型の幅δ=2.0cmのと
き、FC−25製のシェル成形用金型の場合には、 熱伝導率λF=0.07(cal/cm・s・C°) 熱貫流率KF=0.004375(cal/cm2・s・
C°) 単位面積に入る単位時間の熱量QF=0.875(ca
l/cm2・s) 温度T3=287.5(C°) 亜鉛合金製のシェル成形用金型の場合には、 熱伝導率λZ=0.27(cal/cm・s・C°) 熱貫流率KZ=0.00482(cal/cm2・s・C
°) 単位面積に入る単位時間の熱量QZ=0.964(ca
l/cm2・s) 温度T3=296.5(C°) となり、 λZ>λF、KZ>KF、QZ>QF である。
°)、シェル温度T4が200(C°)熱伝達係数(雰
囲気/金型)α1=0.01(cal/cm2・s・C
°)、熱伝達係数金型/シェル)α2=0.01(ca
l/cm2・s・C°)、金型の幅δ=2.0cmのと
き、FC−25製のシェル成形用金型の場合には、 熱伝導率λF=0.07(cal/cm・s・C°) 熱貫流率KF=0.004375(cal/cm2・s・
C°) 単位面積に入る単位時間の熱量QF=0.875(ca
l/cm2・s) 温度T3=287.5(C°) 亜鉛合金製のシェル成形用金型の場合には、 熱伝導率λZ=0.27(cal/cm・s・C°) 熱貫流率KZ=0.00482(cal/cm2・s・C
°) 単位面積に入る単位時間の熱量QZ=0.964(ca
l/cm2・s) 温度T3=296.5(C°) となり、 λZ>λF、KZ>KF、QZ>QF である。
【0033】すなわち、亜鉛合金製のシェル成形用金型
は、その熱伝導率λZ、熱貫流率KZ、単位面積に入る単
位時間の熱量QZのいずれもFC−25製のシェル成形
用金型の熱伝導率λZ、熱貫流率KZ、単位面積に入る単
位時間の熱量QZより大きくなる。
は、その熱伝導率λZ、熱貫流率KZ、単位面積に入る単
位時間の熱量QZのいずれもFC−25製のシェル成形
用金型の熱伝導率λZ、熱貫流率KZ、単位面積に入る単
位時間の熱量QZより大きくなる。
【0034】このために、亜鉛合金製のシェル成形用金
型の温度が均一になりやすい。このために、シェルの焼
きむらが少なくなる。また、温度コントロールがFC−
25製の金型より容易になり、熱移動量が大きくなっ
て、シェル成形用金型を所定の温度に短時間で均一に上
げることができる。
型の温度が均一になりやすい。このために、シェルの焼
きむらが少なくなる。また、温度コントロールがFC−
25製の金型より容易になり、熱移動量が大きくなっ
て、シェル成形用金型を所定の温度に短時間で均一に上
げることができる。
【0035】また、亜鉛合金製の金型の製造工法には精
密鋳造があり、この精密鋳造は、図6に示すように精密
木型10から作ったモデルから石膏又は砂の鋳型11を
作り、この鋳型11に亜鉛合金の溶湯を流し込んで金型
12が作成される。この亜鉛合金は鋳造転写性が良好な
ので、従来試作型とされた金型12を、流動・凝固解析
手段、熱応力解析手段、石膏又は砂の温度制御手段を駆
使することにより鋳造用砂型の製造用金型(シェル成形
用金型)とすることが可能である。
密鋳造があり、この精密鋳造は、図6に示すように精密
木型10から作ったモデルから石膏又は砂の鋳型11を
作り、この鋳型11に亜鉛合金の溶湯を流し込んで金型
12が作成される。この亜鉛合金は鋳造転写性が良好な
ので、従来試作型とされた金型12を、流動・凝固解析
手段、熱応力解析手段、石膏又は砂の温度制御手段を駆
使することにより鋳造用砂型の製造用金型(シェル成形
用金型)とすることが可能である。
【0036】流動・凝固解析とは、低圧鋳造等の鋳造プ
ロセスにおいて、溶融金属が型内を流動、充填、冷却、
凝固していく仮定をコンピュータによりシュミレーショ
ンするものである。この流動・凝固解析により、不良要
因の究明、湯流れに起因する欠陥の予測、引け巣欠陥の
予測、温度分布の予測、最適ゲートの設計が可能にな
り、不良回避、品質向上、コストダウンに貢献すること
が可能になる。
ロセスにおいて、溶融金属が型内を流動、充填、冷却、
凝固していく仮定をコンピュータによりシュミレーショ
ンするものである。この流動・凝固解析により、不良要
因の究明、湯流れに起因する欠陥の予測、引け巣欠陥の
予測、温度分布の予測、最適ゲートの設計が可能にな
り、不良回避、品質向上、コストダウンに貢献すること
が可能になる。
【0037】解析モデルは3次元CADにて作成し、ソ
ルディア(SOLDIA)で解析、計算を行う。そし
て、出力内容は、充填時間段階表示、速度ベクトル図、
等凝固時間曲線図、温度分布図である。
ルディア(SOLDIA)で解析、計算を行う。そし
て、出力内容は、充填時間段階表示、速度ベクトル図、
等凝固時間曲線図、温度分布図である。
【0038】充填時間段階表示は、注湯から充填間での
型内の溶湯の充填順序を表示する。これのより最終充填
位置や合流位置が確認でき、オーバーフローの最適位置
の検討や湯境欠陥発生位置の予測ができる。
型内の溶湯の充填順序を表示する。これのより最終充填
位置や合流位置が確認でき、オーバーフローの最適位置
の検討や湯境欠陥発生位置の予測ができる。
【0039】また、速度ベクトル図は、溶湯の流れ方
向、速度を任意の断面で確認することができて、速度ベ
クトルが澱みや渦を形成している位置には介在物欠陥
が、合流している位置には、湯境欠陥が発生する可能性
が高いと予測できる。
向、速度を任意の断面で確認することができて、速度ベ
クトルが澱みや渦を形成している位置には介在物欠陥
が、合流している位置には、湯境欠陥が発生する可能性
が高いと予測できる。
【0040】また、等凝固時間曲線図は、溶湯の凝固時
間を等高線で表示する。最終凝固位置や溶湯の補給が絶
たれる等凝固時間曲線閉ループ部に引け巣欠陥の発生が
予測できる。
間を等高線で表示する。最終凝固位置や溶湯の補給が絶
たれる等凝固時間曲線閉ループ部に引け巣欠陥の発生が
予測できる。
【0041】また、温度分布図は、型の温度分布を等高
線で表示する。この温度分布図より冷却の効果が確認で
き、冷却管の最適位置を検討することができる。
線で表示する。この温度分布図より冷却の効果が確認で
き、冷却管の最適位置を検討することができる。
【0042】上記のように流動・凝固解析手段を駆使し
て流動・凝固解析を行い、また、前記熱応力解析手段を
駆使して熱応力解析を行い、石膏の温度制御手段により
石膏の温度制御を行って、鋳造用砂型の製造用金型(シ
ェル成形用金型)とすることが可能になる。
て流動・凝固解析を行い、また、前記熱応力解析手段を
駆使して熱応力解析を行い、石膏の温度制御手段により
石膏の温度制御を行って、鋳造用砂型の製造用金型(シ
ェル成形用金型)とすることが可能になる。
【0043】また、上記のように精密鋳造により亜鉛合
金製の金型を製作する過程において、図6に示すように
鋳造時に、石膏型11のキャビティ13内にCu製の熱
交換用配管14を挿入し、注湯することが可能になり、
最も冷却を要す位置に熱交換用配管14を埋設すること
ができる。
金製の金型を製作する過程において、図6に示すように
鋳造時に、石膏型11のキャビティ13内にCu製の熱
交換用配管14を挿入し、注湯することが可能になり、
最も冷却を要す位置に熱交換用配管14を埋設すること
ができる。
【0044】また、亜鉛合金製の金型(シェル成形用金
型)の場合、少なくともキャビティ13の表面の亜鉛合
金に無電解鍍金(Ni−P被膜)が形成されていて耐磨
耗性、耐蝕性を保持している。
型)の場合、少なくともキャビティ13の表面の亜鉛合
金に無電解鍍金(Ni−P被膜)が形成されていて耐磨
耗性、耐蝕性を保持している。
【0045】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1に係わる
発明の鋳造用砂型の製造用金型は、製造用金型本体を亜
鉛合金で成形したから、鋳造用砂型の製造用金型本体の
温度が均一になりやすい。このために、温度コントロー
ルが従来のFC−25製の金型より容易になり、熱移動
量が大きくなって、製造用金型本体を所定の温度に短時
間で均一に上げることができ、サイクルタイムを短くす
ることができる。このために、鋳造用砂型の製造用金型
本体に亜鉛合金製の製造用金型を使用し得て、高精度で
あり、製造が容易で且つ安価な鋳造用砂型の製造用金型
を提供することができる。また、亜鉛合金であるために
形状付与が容易になり、砂の流動性を高めることができ
るばかりか、製造用金型本体に熱交換用配管を埋設する
ことが可能になり、この熱交換用配管に熱媒体を流すこ
とにより製造用金型本体の熱管理が必要な箇所を冷却又
は加熱することができる。
発明の鋳造用砂型の製造用金型は、製造用金型本体を亜
鉛合金で成形したから、鋳造用砂型の製造用金型本体の
温度が均一になりやすい。このために、温度コントロー
ルが従来のFC−25製の金型より容易になり、熱移動
量が大きくなって、製造用金型本体を所定の温度に短時
間で均一に上げることができ、サイクルタイムを短くす
ることができる。このために、鋳造用砂型の製造用金型
本体に亜鉛合金製の製造用金型を使用し得て、高精度で
あり、製造が容易で且つ安価な鋳造用砂型の製造用金型
を提供することができる。また、亜鉛合金であるために
形状付与が容易になり、砂の流動性を高めることができ
るばかりか、製造用金型本体に熱交換用配管を埋設する
ことが可能になり、この熱交換用配管に熱媒体を流すこ
とにより製造用金型本体の熱管理が必要な箇所を冷却又
は加熱することができる。
【0046】また、請求項2に係わる発明の鋳造用砂型
の製造用金型は、請求項1記載の鋳造用砂型の製造用金
型において、製造用金型本体が熱硬化鋳型鋳造法におけ
るシェル成形用金型である場合には、亜鉛合金のシェル
成形用金型の熱伝導率が従来のFC−25製金型よりも
高くなるために、熱移動量が大きくなり、同一熱源の場
合、亜鉛合金のシェル成形用金型の方が、FC−25製
の金型よりもシェル砂の熱効果が早くなり、レジンコー
トサンドを加熱硬化させるための熱量を多く与えること
ができ、シェルの焼きむらが少なくなる。このために、
亜鉛合金熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型に
亜鉛合金製金型を使用し得て、高精度であり、製造が容
易で且つ安価なシェル成形用金型を提供することができ
る。
の製造用金型は、請求項1記載の鋳造用砂型の製造用金
型において、製造用金型本体が熱硬化鋳型鋳造法におけ
るシェル成形用金型である場合には、亜鉛合金のシェル
成形用金型の熱伝導率が従来のFC−25製金型よりも
高くなるために、熱移動量が大きくなり、同一熱源の場
合、亜鉛合金のシェル成形用金型の方が、FC−25製
の金型よりもシェル砂の熱効果が早くなり、レジンコー
トサンドを加熱硬化させるための熱量を多く与えること
ができ、シェルの焼きむらが少なくなる。このために、
亜鉛合金熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型に
亜鉛合金製金型を使用し得て、高精度であり、製造が容
易で且つ安価なシェル成形用金型を提供することができ
る。
【0047】また、請求項3に係わる発明の鋳造用砂型
の製造用金型は、請求項1または請求項2記載の鋳造用
砂型の製造用金型において、製造用金型本体の少なくと
もキャビティの面部に耐磨耗性及び耐蝕性の表面処理を
施したから、圧力をかけてシェル砂の吹き付けが可能に
なり、繰り返し使用可能な製造用金型本体、特に、熱硬
化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型としての鋳造用
砂型の製造用金型を提供することができる。
の製造用金型は、請求項1または請求項2記載の鋳造用
砂型の製造用金型において、製造用金型本体の少なくと
もキャビティの面部に耐磨耗性及び耐蝕性の表面処理を
施したから、圧力をかけてシェル砂の吹き付けが可能に
なり、繰り返し使用可能な製造用金型本体、特に、熱硬
化鋳型鋳造法におけるシェル成形用金型としての鋳造用
砂型の製造用金型を提供することができる。
【0048】さらに、請求項4に係わる発明は、精密鋳
造法における、モデルから製作した鋳型に亜鉛合金の溶
湯を流し込んで鋳造する際に、流動・凝固解析手段、熱
応力解析手段、石膏の温度制御手段を駆使することによ
り製造用金型本体を作成するようにしたから、温度コン
トロールが従来のFC−25製の金型より容易になり、
熱移動量が大きくなって、金型を所定の温度に短時間で
均一に上げることができる鋳造用砂型の製造用金型を容
易に且つ安価に提供することができる。
造法における、モデルから製作した鋳型に亜鉛合金の溶
湯を流し込んで鋳造する際に、流動・凝固解析手段、熱
応力解析手段、石膏の温度制御手段を駆使することによ
り製造用金型本体を作成するようにしたから、温度コン
トロールが従来のFC−25製の金型より容易になり、
熱移動量が大きくなって、金型を所定の温度に短時間で
均一に上げることができる鋳造用砂型の製造用金型を容
易に且つ安価に提供することができる。
【0049】また、請求項5に係わる発明は、請求項1
記載の鋳造用砂型の製造用金型の製造方法において、製
造用金型本体が熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用
金型である場合であり、このために、熱伝導率が従来の
FC−25製金型よりも高くなって熱移動量が大きくな
り、同一熱源の場合、FC−25製の金型よりもシェル
砂の熱効果が早くなり、レジンコートサンドを加熱硬化
させるための熱量を多く与えることができ、シェルの焼
きむらが少なくなる亜鉛合金熱硬化鋳型鋳造法における
シェル成形用金型を容易に且つ安価に提供することがで
きる。
記載の鋳造用砂型の製造用金型の製造方法において、製
造用金型本体が熱硬化鋳型鋳造法におけるシェル成形用
金型である場合であり、このために、熱伝導率が従来の
FC−25製金型よりも高くなって熱移動量が大きくな
り、同一熱源の場合、FC−25製の金型よりもシェル
砂の熱効果が早くなり、レジンコートサンドを加熱硬化
させるための熱量を多く与えることができ、シェルの焼
きむらが少なくなる亜鉛合金熱硬化鋳型鋳造法における
シェル成形用金型を容易に且つ安価に提供することがで
きる。
【0050】また、請求項6に係わる発明は、請求項1
または請求項2記載の鋳造用砂型の製造用金型の製造方
法において、製造用金型本体の少なくともキャビティの
面部に耐磨耗性及び耐蝕性の表面処理を施すようにした
から、圧力をかけてシェル砂の吹き付けが可能になり、
繰り返し使用可能な製造用金型本体、特に、熱硬化鋳型
鋳造法におけるシェル成形用金型を容易に且つ安価に提
供することができる。
または請求項2記載の鋳造用砂型の製造用金型の製造方
法において、製造用金型本体の少なくともキャビティの
面部に耐磨耗性及び耐蝕性の表面処理を施すようにした
から、圧力をかけてシェル砂の吹き付けが可能になり、
繰り返し使用可能な製造用金型本体、特に、熱硬化鋳型
鋳造法におけるシェル成形用金型を容易に且つ安価に提
供することができる。
【図1】本発明に係わる鋳造用砂型の製造用金型(シェ
ル成形用金型)としてのシェルモールド焼成試験用金型
の斜視図である。
ル成形用金型)としてのシェルモールド焼成試験用金型
の斜視図である。
【図2】金型内温度と炉内温度の変化を示すグラフ(線
図)である。
図)である。
【図3】(1)は亜鉛合金製のシェル成形用金型で焼成
されたシェルの断面図である。(2)はFC−25製の
シェル成形用金型で焼成されたシェルの断面図である。
されたシェルの断面図である。(2)はFC−25製の
シェル成形用金型で焼成されたシェルの断面図である。
【図4】亜鉛合金製のシェル成形用金型の温度勾配の説
明図である。
明図である。
【図5】FC−25製のシェル成形用金型の温度勾配の
説明図である。
説明図である。
【図6】精密鋳造による亜鉛合金製の金型の製作過程の
説明図である。
説明図である。
1 シェルモールド焼成試験用金型 2 亜鉛合金製のシェル成形用金型で焼成されたシェル 3 FC−25製のシェル成形用金型で焼成されたシェ
ル 4 焼結部 10 精密木型 11 鋳型 12 試作型とされた金型
ル 4 焼結部 10 精密木型 11 鋳型 12 試作型とされた金型
Claims (6)
- 【請求項1】 製造用金型本体を亜鉛合金で作成したこ
とを特徴とする鋳造用砂型の製造用金型。 - 【請求項2】 製造用金型本体が熱硬化鋳型鋳造法にお
けるシェル成形用金型である請求項1記載の鋳造用砂型
の製造用金型。 - 【請求項3】 製造用金型本体の少なくともキャビティ
の面部に耐磨耗性及び耐蝕性の表面処理を施した請求項
1または請求項2記載の鋳造用砂型の製造用金型。 - 【請求項4】 精密鋳造法における、モデルから製作し
た鋳型に亜鉛合金の溶湯を流し込んで鋳造する際に、流
動・凝固解析手段、熱応力解析手段、石膏の温度制御手
段を駆使することにより製造用金型本体を作成するよう
にしたことを特徴とする鋳造用砂型の製造用金型の製造
方法。 - 【請求項5】 製造用金型本体が熱硬化鋳型鋳造法にお
けるシェル成形用金型である請求項4記載の鋳造用砂型
の製造用金型の製造方法。 - 【請求項6】 製造用金型本体の少なくともキャビティ
の面部に耐磨耗性及び耐蝕性の表面処理を施すようにし
た請求項4または請求項5記載の鋳造用砂型の製造用金
型の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18140494A JPH0839189A (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 鋳造用砂型の製造用金型およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18140494A JPH0839189A (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 鋳造用砂型の製造用金型およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0839189A true JPH0839189A (ja) | 1996-02-13 |
Family
ID=16100171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18140494A Pending JPH0839189A (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 鋳造用砂型の製造用金型およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0839189A (ja) |
-
1994
- 1994-08-02 JP JP18140494A patent/JPH0839189A/ja active Pending
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