JPH09239489A - 鋳型造型用模型及び鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 造型機を使用して押湯付きの鋳型を作る際
に、押湯に付設される押湯保温スリーブの破損を少なく
し、鋳型造型用模型の抜型時に鋳物砂が鋳型窩に落下し
たり、溶湯流によって洗い流されたりすることを防止し
て、鋳物の介在物欠陥をなくすることを目的とする。 【解決手段】 押湯保温スリーブの位置決め部材に押湯
保温スリーブを被せ、位置決め部材と一体にされた鋳物
模型から押湯保温スリーブを離して保持するための手段
を、鋳物模型と位置決め部材との境界付近に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鋳型造型用模型
に関するものである。とくに、この発明は、押湯保温ス
リーブを備えた鋳型造型用模型に関するものであり、ま
たそのような鋳型造型用模型を使って作られた鋳型に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋳物を作るには鋳型が必要とされる。ま
た、鋳型を作るには、鋳物の形をした鋳物模型が必要と
される。すなわち、鋳型を作るには、鋳物模型の周りに
鋳物砂を充填し、圧縮して鋳物砂を締め固め、その後鋳
物模型を抜き去り、あとに鋳物型窩を残して鋳型とする
ことが必要とされる。

【０００３】また、鋳物を作る際に、型窩に流し込んだ
溶融金属が冷却とともに収縮するので、鋳物の中に「引
け巣」が生成するのを避けるために、鋳物型窩の上方、
及び／又は側方に押湯が設けられる。押湯は、その中の
溶融金属ができるだけ長い時間溶融状態を保つようにす
るために保温が必要とされる。このために、押湯はその
周りに発熱性又は断熱性の押湯保温スリーブが付設され
る。

【０００４】押湯保温スリーブは、耐火材で作られた断
面が円形又は楕円形の筒からなり、成形時に型から取り
外し易くするために内面にテーパーが付されている。押
湯保温スリーブには、両端が開放された開放押湯保温ス
リーブと、一端が閉塞された盲押湯保温スリーブとがあ
る。盲押湯保温スリーブには、閉塞された上端が平板で
構成されるものと、ドーム状の球面板で構成されるもの
とがある。上端がドーム状の球面板で構成された押湯保
温スリーブには、下部が開放押湯保温スリーブと同じ筒
状のものと、上部と下部を別々に作って接着剤で貼り合
わせた、上部下部ともにドーム状の押湯保温スリーブが
ある。さらに、頂部に孔を開けた盲押湯保温スリーブを
逆さまにして、上部に平板の蓋を載せたものも使用され
ている。

【０００５】押湯保温スリーブを備えた鋳型を作るに
は、押湯保温スリーブの位置を決めるための位置決め部
材を鋳物模型と一体にした鋳型造型用模型を作り、これ
を模型として使用する。例えば両端開放型の押湯保温ス
リーブを付設する場合には、図１に示したように、鋳物
模型１ａ上に位置決め部材３ａを一体に付設して鋳型造
型用模型を作り、その中の位置決め部材３ａに押湯保温
スリーブ２ａを被せ、この周りに鋳物砂を充填し締め固
め、その後鋳型造型用模型を抜き去り、あとに鋳物型窩
と押湯保温スリーブを残して鋳型として来た。この方法
では、押湯保温スリーブの下端が鋳物模型に密接すべき
ものとされた。

【０００６】また、上端がドーム状にされている盲押湯
保温スリーブを用いるときは、例えば図２に示したよう
に、端がドーム状とされた位置決め部材３ｂに盲押湯保
温スリーブ２ｂを被せ、スリーブ２ｂの下端４ｂを鋳物
模型１ｂに密接させておき、この周りに鋳物砂を充填し
て締め固め、その後鋳物模型とともに位置決め部材を抜
き去り、そこに鋳物型窩と押湯を形成して鋳型としてい
る。位置決め部材３ｂは、押湯保温スリーブの空腔全体
を占める必要はなく、押湯保温スリーブの位置決めがで
きる高さがあれば、図３に示すように押湯保温スリーブ
の空腔の中間の高さのものでもよい。

【０００７】同様に、上端が平板状にされた盲押湯スリ
ーブを用いるときは、例えば図３に示したように、盲押
湯保温スリーブ２ｃを位置決め部材３ｃに被せ、スリー
ブ２ｃの下端４ｃを鋳物模型１ｃに密接させておき、こ
の周りに鋳物砂を充填して締め固め、その後鋳物模型と
ともに位置決め部材を抜き去り、あとに鋳物型窩と押湯
とを形成して鋳型としてもよい。

【０００８】しかし、こうして作った鋳型には欠点があ
った。それは生型造型機により鋳物砂の充填及び締め固
めを行うと、押湯保温スリーブの下端（４ａ、４ｂ、４
ｃ）付近が破損したり、押湯保温スリーブが移動して鋳
物模型との間に隙間を生じ、その隙間へ鋳物砂が入り込
み、入り込んだ鋳物砂が型窩内へ落下したり、あるいは
側方押湯の場合は溶湯流に洗われて鋳型窩内に運ばれ
て、鋳物の砂かみ不良を引き起こしていた。

【０００９】例えば、新東工業（株）製のＡＭＦタイプ
の生型造型機を用いると、型枠を９０度回転させて上か
ら鋳物砂を空気圧によって落下させるので、押湯保温ス
リーブは横から風を受けることとなり、従って押湯保温
スリーブは風圧によって浮き上がり、鋳物模型との間に
隙間を生じて、そこに鋳物砂が侵入する。また、新東工
業（株）製のＡＶＳタイプのような生型造型機を用いて
鋳物砂に振動を加えるジョルティングを行うと、振動に
よって押湯保温スリーブが浮き上がって鋳物模型との間
に隙間を生じて、そこに鋳物砂が侵入する。このように
して、鋳物砂が充填された鋳型は、さらに圧縮されて締
め固めがおこなわれる。しかし、鋳物砂は鋳物模型と押
湯保温スリーブの下端との間の隙間全体に均一に侵入し
ているわけではないので、締め固めが不充分となる。そ
のため鋳物砂が鋳型窩に落下したりあるいは溶湯流によ
って洗い流されて鋳型窩に入って、砂かみ不良をおこし
ている。

【００１０】現在は、上述の砂かみを防ぐために、押湯
保温スリーブの下端に入り込んだ鋳物砂を手作業で取り
除いている。それは、入り込んだ鋳物砂が押湯保温スリ
ーブに比較的強く付着しているために、空気の吹き付け
などの機械的手段によったのでは、付着した鋳物砂を完
全に取り除くことができないからである。このために、
この鋳物砂の除去に時間がかかり、鋳型の製造を非能率
にして来た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述のよ
うな欠点を改良しようとするものである。すなわち、こ
の発明は、造型機を使用して押湯付きの鋳型を作る際
に、押湯に付設される押湯保温スリーブの破損を少なく
し、また鋳型造型用模型の周りに鋳物砂を充填し、押湯
保温スリーブと鋳物模型の間の鋳物砂をしっかり締め固
めることによって、鋳物砂が鋳型窩に落下したり、溶湯
流によって洗いながされたりすることを防止して、鋳物
の介在物欠陥をなくすることを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明者は、位置決め
部材に被せた押湯保温スリーブの下端を鋳物模型から突
出するピンで支えて、スリーブ下端を鋳物模型から敢え
て離しておき、そこに鋳物砂を積極的に入り込ませて砂
鋳型を形成すると、抜型、鋳型合わせ、その後の工程で
の鋳物砂の落下や、注湯時の洗われがなくなるだけでな
く、押湯保温スリーブの破損も少なくなることを見出し
た。すなわち、従来は、押湯保温スリーブの下端を鋳物
模型に密接させて来たから、時々その間に僅かな隙間が
できることとなり、その結果そこに侵入する鋳物砂の量
も僅かであり、締め固めも徹底せず、そのために鋳物砂
が落下するようになるが、この隙間を逆に或る程度大き
くして、そこに或る程度の肉厚を持った鋳型壁を形成す
るようにすると、もはやその隙間に入り込んだ鋳物砂は
落下したり、溶湯流によって洗い流されたりしないこと
を見出した。

【００１３】隙間に入り込んで締め固められた鋳物砂が
落下しないようになるまでの最少の鋳物砂の厚みは、鋳
物砂の性質によって異なる。とくに、鋳物砂を作るのに
用いた結合剤の特性及び量並びに砂粒の大きさなどによ
って異なる。従って、厚みの最少値を厳密に定めること
は困難である。しかし、現在まで、この発明者が実験に
よって確かめた結果では、厚みの最少値は３ｍｍ位であ
る。逆に、厚みの最大値はどうかと云うと、厚みが大き
くなるに伴い、押湯効果が減少するので、この面からの
制約がある。押湯効果も押湯保温スリーブを構成する材
料などによって異なるので、厚みの最大値も厳密に規定
することは困難であるが、おおよその見当から云えば略
押湯保温スリーブの内径に相当する厚みである。押湯効
果の面から好ましい厚みは、５ｍｍ以上で押湯保温スリ
ーブの内径の２分の１以下である。この場合の内径はス
リーブの下端における内径を指す。この発明はこのよう
な知見に基づいて完成されたものである。

【００１４】この発明は、鋳物型窩を作るための鋳物模
型に、押湯保温スリーブの位置を決めるための位置決め
部材を一体に付設した鋳型造型用模型において、位置決
め部材に被せた押湯保温スリーブを鋳物模型から離して
保持するための手段を、鋳物模型と位置決め部材の境界
付近に設けたことを特徴とする、鋳型造型用模型を提供
するものである。

【００１５】また、この発明は、上述の鋳型造型用模型
を用いて鋳型を製造する方法をも提供するものである。
その製造方法は、鋳型造型用模型における位置決め部材
に押湯保温スリーブを被せ、鋳型造型用模型の周りに鋳
物砂を充填して締め固め、その後鋳型造型用模型を抜き
去って、あとに鋳物型窩を形成するとともに押湯保温ス
リーブを残すことを特徴とするものである。

【００１６】さらに、この発明は、上述の鋳型造型用模
型を用いて製造した鋳型をも提供するものである。その
鋳型は、鋳物型窩の上方及び／又は側方に押湯保温スリ
ーブが付設されている鋳型において、押湯保温スリーブ
が鋳物型窩から離れており、離れた距離が３ｍｍ以上、
押湯保温スリーブの内径以下であって、その距離の間に
鋳物砂が充填されていることを特徴とするものである。

【００１７】

【発明実施の態様】この発明は、鋳型造型用模型に押湯
保温スリーブを鋳物模型から離して保持するための手段
を設けることを最大の特徴としている。その保持手段は
鋳物模型側に設けることもでき、また位置決め部材側に
設けることもできる。何れの側に設けるかによって、保
持手段は構造を異にする。保持手段を鋳物模型側に設け
た具体例を図４−図７に示し、位置決め部材側に設けた
具体例を図８に示している。

【００１８】図４−図７において、１１ａ、１１ｂは鋳
物模型であり、１２ａ、１２ｂは押湯保温スリーブ、１
３ａ、１３ｂは位置決め部材、１４ａ、１４ｂは押湯保
温スリーブ１２ａ、１２ｂの下端、１５ａ、１５ｂは保
持手段を構成しているピン、１６ａは鋳物砂、１７ａは
環状部である。位置決め部材１３ａ、１３ｂは鋳物模型
１１ａ、１１ｂ上に固定されており、押湯保温スリーブ
１２ａ、１２ｂは位置決め部材１３ａ、１３ｂに被せら
れている。図４−図６は、同じ鋳型造型用模型を使用し
て鋳型が製造される過程を示している。図７では別の押
湯保温スリーブ１２ｂが用いられているが、押湯保温ス
リーブ１２ｂは上部下部がともにドーム状とされ下部の
ドーム状部に孔２０ｂが開けられており、この孔２０ｂ
に鋳物模型に固定された位置決め部材１３ｂが挿入され
ている。

【００１９】図４−図７において、保持手段がピン１５
ａ、１５ｂによって構成されている。ピン１５ａ、１５
ｂは、鋳物模型１１ａ、１１ｂと位置決め部材１３ａ、
１３ｂとが接する境界付近のところで、鋳物模型側に固
定されている。位置決め部材１３ａ、１３ｂに押湯保温
スリーブが被せられると、ピン１５ａ、１５ｂの先端は
押湯保温スリーブ１２ａ、１２ｂの下端１４ａ、１４ｂ
に接触して押湯保温スリーブを支持することとなる。ピ
ン１５ａ、１５ｂは、互いに等しい間隔をおいて位置決
め部材１３ａ、１３ｂの周りに配置され、位置決め部材
から僅かに離れたところに位置している。ピン１５ａ、
１５ｂの先端は尖っている。従って、押湯保温スリーブ
１２ａ、１２ｂが上から強く押されるとピン１５ａ、１
５ｂは先端が押湯保温スリーブ１２ａ、１２ｂの肉厚の
ほぼ中央又は下面に食い込んで、ピン１５ａ、１５ｂは
押湯保温スリーブ１２ａ、１２ｂを強固に支持すること
となる。

【００２０】図４は、この発明に係る鋳型造型用模型の
位置決め部材１３ａに、押湯保温スリーブ１２ａを被せ
たときの状態を示している。このとき、ピン１５ａの先
端は押湯保温スリーブ１２ａの下端１４ａに接している
が、まだ内部へ深く食い込んでいない。図５は、図４に
示した鋳型造型用模型の周りに鋳物砂１６ａを充填し、
圧縮して締め固めたあとの状態を示している。押湯保温
スリーブ１２ａは、鋳物砂が充填され圧縮されると、鋳
物模型１１ａの方へ強く押されて降下するので、ピン１
５ａの先端が押湯保温スリーブ１２ａの下端１４ａへ食
い込む。それとともに、鋳物模型１１ａと押湯保温スリ
ーブ１２ａの下端１４ａとの間の隙間に充填されていた
鋳物砂１６ａが、圧縮によって締め固められ、ピン１５
ａを含んだ位置決め部材１３ａを包囲する環状部１７ａ
を形成する。その後、鋳型造型用模型を抜き去ると、ピ
ン１５ａは鋳型造型用模型とともに抜き去られ、図６に
示したように、押湯保温スリーブ１２ａを残して押湯１
８ａを形成するとともに、鋳物型窩１９ａを形成する。
図７は、上部下部がともにドーム状とされている押湯保
温スリーブの実施態様を示すもので、鋳型造型用模型を
作る方法及び手順は、図４−図６の場合と同じである。

【００２１】こうして作られた鋳型は、図６に示したよ
うに、押湯保温スリーブ１２ａの下端１４ａと鋳物型窩
１９ａとの間に、環状部１７ａが形成されている。環状
部１７ａは、ピン１５ａの跡として空洞を含んでいる
が、相当な肉厚と高さとを持って鋳型の一部を構成して
いるので、剥がれたり落下したりする恐れは全くない。
従って、そのまま鋳型として使用でき、所望通りの鋳物
を作ることができる。

【００２２】ピンの太さは、一般的に云えば鋳物砂を締
め固める際に締め固めの邪魔にならないようにできるだ
け細いものであることが好ましいが、鋳型造型時の圧力
に耐えるだけの強度を持つことが必要である。また、ピ
ンの太さは、押湯保温スリーブの厚み及び造型圧によっ
ても異なる。ピンを鉄又はステンレスで作る場合には、
直径１−５ｍｍの棒を用いるのが好ましい。押湯保温ス
リーブの内径が４０−１００ｍｍの場合は、棒の直径は
１−３ｍｍ程度でよいが、内径が１００ｍｍを越える場
合は、棒の直径は３−５ｍｍ程度のものが好ましい。し
かし、押湯保温スリーブの内径が大きくなれば、ピンの
数を増やせばよいので、通常５ｍｍ以上のものは必要と
しない。ピンの断面形状は、特定するものではないが、
通常円形又は四角形とするのが好ましい。ピンの上端
は、細いものでは切断したままの状態にしておいてもよ
いが、太いものでは上端のみを尖鋭にするか又は全体に
わたってテーパーを付けることが好ましい。

【００２３】ピンの先端を先細にすると、鋳物砂を充填
し圧縮する際に、押湯保温スリーブが下降するに伴い、
その下端にピンが次第に深く突き刺さり、これによって
造型圧が吸収されるので、押湯保温スリーブの損傷が少
なくなる。また、抜型の際には、ピンが鋳物砂を掻き落
とすことなく、円滑に抜ける。さらに、鋳物砂を充填す
る際に、押湯保温スリーブの下端がピンの先によって係
止されるので、押湯保温スリーブが鋳物砂の吹き込みや
振動によってズレたり外れたりすることが防がれる。

【００２４】ピンは、鋳物砂を充填し圧縮した最後の段
階で、押湯保温スリーブの下端と鋳物模型との間に或る
程度の距離を残すものであることが必要とされる。この
ことは、これまで用いられて来た押湯保温スリーブに対
し、直径が１〜５ｍｍの鉄製棒を用いれば容易に達成で
きる。それは、これまでの押湯保温スリーブが耐火性繊
維を含み適度の柔軟伸縮性を持ち、造型の際に圧力によ
り適度のピンの進入を許すものであるからである。

【００２５】図４−図７に示した鋳型造型用模型を使用
すると、鋳物砂を充填した段階では押湯保温スリーブが
ピンによって保持されて、鋳物模型の上面から離れた位
置にあるので、押湯保温スリーブの下端と鋳物模型との
間の隙間にも鋳物砂が最初は緩く充填される。その後鋳
物砂が圧縮されると、ピンが押湯保温スリーブの下端へ
次第に深く突き刺さって行く。押湯保温スリーブのこの
ような移動によって圧縮力が吸収されるので押湯保温ス
リーブが破壊され難くなる。また押湯保温スリーブは、
前述のように、耐火性繊維を含んでいるので、造型時に
強い圧縮力が加えられ、その後抜型によって圧力が開放
されると、一般に元の寸法に戻ろうとし、このために押
湯保温スリーブの周りの鋳物砂に緩みを生じるが、この
発明に係る鋳型造型用模型を用いた場合にはそのような
ことも起こらない。その上に、押湯保温スリーブの下端
と鋳物模型との間の隙間に入り込んだ鋳物砂も充分に締
め固められているので、鋳物砂が鋳物型窩へ落下した
り、溶湯流によって洗い流されることがない。

【００２６】上述の鋳型造型用模型を使用して作った鋳
型は、次のような構造のものとなっている。すなわち、
図６に示したように、鋳物型窩１９ａの上方に押湯保温
スリーブ１２ａが付設されている鋳型であって、押湯保
温スリーブ１２ａが鋳物型窩から離れており、この距離
の間に鋳物砂が充填されている。この充填された鋳物砂
は相当な高さを持って堅固な環状部を形成し、鋳型の一
部をなしている。環状部の高さは、通常は、押湯保温ス
リーブの内径以下で、３ｍｍ以上である。

【００２７】以上は、押湯保温スリーブの保持手段を鋳
物模型側に付設した例を示したが、押湯保温スリーブの
保持手段は、これを位置決め部材側に付設することもで
きる。図８は、ドーム状の盲押湯保温スリーブ２２の下
端２４を鋳物模型２１から離して保持するための手段２
５を、位置決め部材２３に付設した例を示している。保
持手段２５は鋳物模型２１と位置決め部材２３の境界付
近において、位置決め部材２３の周囲方向に等しい距離
をおいて複数個付設され、それぞれは上下方向に延びる
リブの形を呈している。各リブの上端は上に行くほど高
さが低くなって、押湯保温スリーブ２２の内面に食い込
み易いようになっている。従って、位置決め部材２３に
被せられた押湯保温スリーブ２２は各リブの上端の食い
込みによって固定され、下端２４と鋳物模型２１との間
に隙間を残している。このために、造型の際にはこの隙
間に鋳物砂が入り込むこととなる。

【００２８】図８では、保持手段２５を別体に作って押
湯模型２３側に付設したが、保持手段２５は押湯模型と
一体に形成されていてもよい。

【００２９】以上、この発明を開放押湯保温スリーブ、
ドーム状盲押湯保温スリーブ、上部下部がともにドーム
状の盲押湯保温スリーブの実施例について説明したが、
この発明は、上述した形状の押湯保温スリーブに限定さ
れず、図２のドーム状盲押湯保温スリーブ及び図３の頂
部平板型の盲押湯保温スリーブの頂部に比較的大きな孔
を開けて逆さまにし、平板の蓋を載せた盲押湯保温スリ
ーブ等他の形状の押湯保温スリーブにも適用できるもの
である。

【００３０】

【発明の効果】この発明に係る鋳型造型用模型では、位
置決め部材に被せた押湯保温スリーブを鋳物模型から離
して保持するための手段が設けられているから、この模
型を使用して得られた鋳型は押湯保温スリーブの下端と
鋳物模型との間に、しっかり締め固められた鋳型環状部
が形成されることとなる。従って、鋳物砂が落下した
り、溶湯流によって洗い流されたりすることがない。ま
た、上記の保持手段を鋳物模型側又は位置決め部材側に
設けることができ、従って鋳型造型用模型を抜き去ると
きに同時に保持手段を鋳型から抜き去ることができるこ
ととなり、鋳型の製造が容易である。その結果、所望の
鋳型を容易に作ることができ、また砂かみのない良質の
鋳物を容易に作ることができる。この発明は、このよう
な利益をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の鋳型造型用模型の使用状態を示した一部
切欠縦断面図である。

【図２】従来の他の鋳型造型用模型の使用状態を示した
一部切欠縦断面図である。

【図３】従来のさらに別の鋳型造型用模型の使用状態を
示した一部切欠縦断面図である。

【図４】この発明に係る鋳型造型用模型の使用状態の初
期段階を示した一部切欠縦断面図である。

【図５】図４に示した鋳型造型用模型の使用状態のさら
に進んだ段階を示した一部切欠縦断面図である。

【図６】図５に示した鋳型造型用模型の使用状態のさら
に進んだ段階を示した一部切欠縦断面図である。

【図７】この発明に係る他の鋳型造型用模型の使用状態
を示した一部切欠縦断面図である。

【図８】この発明に係る他の鋳型造型用模型の使用状態
を示した一部切欠縦断斜視図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１１ａ、１１ｂ、２１ 鋳物模
型 ２ａ、２ｂ、２ｃ、１２ａ、１２ｂ、２２ 押湯保
温スリーブ ３ａ、３ｂ、３ｃ、１３ａ、１３ｂ、２３ 位置決
め部材 ４ａ、４ｂ、４ｃ、１４ａ、１４ｂ、２４ 押湯保
温スリーブの下端 １５ａ、１５ｂ ピン １６ａ 鋳物砂 １７ａ 環状部 １８ａ 押湯 １９ａ 鋳物型
窩 ２０ｂ 孔 ２５ リブ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳物型窩を作るための鋳物模型に、押湯
   保温スリーブの位置を決めるための位置決め部材を一体
   に付設した鋳型造型用模型において、位置決め部材に被
   せた押湯保温スリーブを鋳物模型から離して保持するた
   めの手段を、鋳物模型と位置決め部材との境界付近に設
   けたことを特徴とする、鋳型造型用模型。
2. 【請求項２】 上記手段が、鋳物模型側に付設されてい
   るピンであることを特徴とする、請求項１に記載の鋳型
   造型用模型。
3. 【請求項３】 上記手段が、位置決め部材の表面で下端
   から上に向かって延びるリブであることを特徴とする、
   請求項１に記載の鋳型造型用模型。
4. 【請求項４】 リブの上部が上端に近づくに従って突出
   高を小さくして先細となっていることを特徴とする、請
   求項３に記載の鋳型造型用模型。
5. 【請求項５】 請求項１−４の何れかの項に記載の鋳型
   造型用模型を用い、位置決め部材に押湯保温スリーブを
   被せ、鋳型造型用模型の周りに鋳物砂を充填して締め固
   め、その後鋳型造型用模型を抜き去って、あとに鋳物型
   窩を形成するとともに押湯保温スリーブを残すことを特
   徴とする、鋳型の製造方法。
6. 【請求項６】 鋳物型窩の上方及び／又は側方に押湯保
   温スリーブが付設されている鋳型において、押湯保温ス
   リーブが鋳物型窩から或る距離だけ離れており、その距
   離は３ｍｍ以上であって押湯保温スリーブの内径以下で
   あり、その距離の間には鋳物砂が充填されていることを
   特徴とする、鋳型。