JPH10249480A - 鋳物用鋳型に用いる紙等の中入れ子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［課題］ 鋳物の製造に用いる鋳型の中に設置される中
入れ子を、砂型や金型で作られていたのに代えて、経済
的有利性をもつとともに、作業面、環境面でより快適さ
を得られるように、改善すること。 ［解決手段］ 食塩または工業塩（ＮａＣｌ）、あるい
は砂粒、と少量の水とを混合し、冷凍、凍結させて、比
較的低い温度で溶解または崩壊する型を作り、それを用
いて、低融点の材料で型を作成し、その中に、紙等の有
機繊維物を入れて中入れ子を成形し、それを鋳型中へ設
置した時に注入される溶融金属と接する所に耐火物層を
作成、乾燥して、精度の良い中入れ子を得る。

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
物の製造に用いる鋳型の中に設置する、必要不可欠な、
比較的精度の良い中入れ子に関するものである。

【０００２】［従来の技術］従来より、鋳物の鋳型での
中入れ子は、木製等の型により、それから容易に取り出
しうるようにして作られた砂型のいくつかを、合わせた
り、組付けたりして、一つの中入れ子の形にされること
が多い。また、金型によるものでは、非常に高い熟練に
より精度を得ることで、漸く作られる。砂型で作られる
ものは、砂と砂粒結合剤を主原料とするため、その製作
において粉塵、振動、騒音、不快な雰囲気の環境下で行
われ、また、湿度、温度、等の作業条件にかなりの注意
を必要とし、従って、その製作設備に費用がかかり、し
かも、作られるものは取扱に注意が必要不可欠で、重量
も比較的軽くないものが多い。金型で作られる場合に
も、重設備で重い道具を扱い、取扱には特に注意を要
し、作業環境もあまり良好ではなかった。いづれも、汚
い、きつい、危険を伴うことの多い作業で、中入れ子が
作られてきている。中入れ子を設置する鋳物用鋳型とし
ては、従来の鋳型での欠点を解決するよう、すでに実願
平５−３７４９０号で紙およびその加工品による鋳型を
出願している。

【０００３】［発明が解決しようとする課題］次の項目
が、上記に見られるような従来技術の欠点を解決する課
題である。 （イ）出来る限り取扱のしやすい、軽量なものとするこ
と。 （ロ）不快、かつ有害なガスの発生がないこと。 （ハ）中入れ子が、合わせ目等がなく、かつ比較的容易
に、良好な精度の得られるものであること。 （ニ）製作費が低く、経験の豊かな技能、高度な専門の
特殊技術がほとんど不要であること。製作に要する日時
が短いこと。 （ホ）産業廃棄物としての処置に問題のないこと。 本発明は、これらに関しなされたものである。

【０００４】［課題を解決するための手段］中入れ子
を、紙等を成型して作り、極めて軽量なものとすること
で、取扱のしやすいようにする。中入れ子が、低融点の
材料で作成した外側、内側の型形状のものの間の空間
に、紙等の有機繊維物を注入して作られた後、その低融
点の材料は、加熱、溶融をし、流出、除去する。その
後、残った中入れ子は取り出され、それを用いて鋳型が
作られ、鋳造へと進む。有害ガスを生ずる、不快な作業
環境となる、有機系の砂粒結合剤は用いない。

【０００５】［発明の実施の形態］枠の中に、目的とす
る中入れ子を得るための、低融点の材料例えばウッド・
メタルあるいは半田のような低融点の合金による型を作
るのに必要な、形状および寸法の補正された原型を設置
し、原型と容器の間に、低融点の材料の型を得るための
比較的低い温度で溶解または崩壊する型を作る。その型
を用いて、低融点の材料による中入れ子作成用の型が作
られる。その低融点の材料での型の中へ、糊等の接着剤
を加えた流動状の、紙等の有機繊維物を注入し、固結し
た後、加熱により低融点の材料を溶融、除去して、紙等
により形成された中入れ子を取り出す。取り出した中入
れ子の表面に、ジルコン系塗型剤を塗料として刷毛また
はスプレーで塗布し、乾燥して、耐火物の薄層を形成さ
せる。

【０００６】［実施例］以下、本発明の実施例について
説明する。［図１］は、その製造工程を示し、矢印は工
程順序である。 （Ａ）木、金属、有機硬化物等により予め作った側板
（１）の囲いと底板（３）を組合せた枠の中に、中入れ
子（２０）の空所（２１）に相当する低融点の材料から
成るところの原型（２）を設置して、枠と原型との間の
空間（４）に、固まった状態で使用されたのちに比較的
低い温度で溶解または崩壊される、流動状をした型材料
を入れ、それが固まった後、その固化物（５）を取り出
す。 （Ｂ）（５）の中の空間（６）のところへ、中入れ子作
成用の型となるウッド・メタルのような低融点の型材の
加熱溶融したものを、注入し、それの凝固した後、その
固化物（１９）を得る。 （Ｃ）また、側板（７）と底板（９）を組合せた枠で形
成される空間（８）に、同じ流動状の材料を入れ、それ
の固まったものを、低融点の材料で作られる固化物の型
（１６）を作成するのに必要な型（１４）とする。 （Ｄ）同時に、側板（１０）と底板（１２）を組合せた
枠の中に、中入れ子作成用型の外側に対応する原型（１
１）を設置して、枠と原型との間の空間（１３）に、上
記と同じ流動状の材料を入れる。 （Ｅ）（Ｄ）により、低融点の材料による固化物（１
６）を得るための型（１５）を作る。 （Ｆ）さらに、側板（１０）、底板（１２）、原型（１
１）を用いて、同様に、低融点の材料の固化物（１６）
を保持するための、上記と同じ型材による保持型（１
７）を作る。 ここに記した（５）、（１４）、（１５）、（１７）を
作るための、流動状とした材料は、食塩または工業用塩
（ＮａＣｌ）に水（Ｈ_２Ｏ）を約３％混合したもので、
それを所定の空間（４）、（８）、（１３）の中に充満
させた後、その全体を冷凍固化し、保持枠や底板を全て
取り除いて、形成された（５）、（１４）、（１５）、
（１７）を取り出す。この際、食塩または工業塩に代わ
り砂粒を用いてもよいが、その場合には、低融点の材料
の加熱、溶解したものを注入して得られる型の固化物を
取り出す時、砂粒と混合した水分が蒸発して、冷凍固化
した（５）、（１４）、（１５）、（１７）の型が崩壊
するとともに砂による粉塵が発生する。この点、食塩ま
たは工業塩を使用する時には、冷凍固化した（５）、
（１４）、（１５）、（１７）に流水をかけるとか、そ
れらを水に浸すとかすることで、食塩または工業塩が塩
水として流れ去るので、全く粉塵を発生することなく低
融点の材料による型の固化物を取り出すことが出来、環
境上でも何ら問題が生じない。上記にある、（５）の中
に出来ている空間、および（１４）、（１５）で作られ
る型の中の空間（１６）へ注入される低融点の材料は、
８０〜９０℃以下の溶融点をもつ低融点合金（例えば、
Ｂｉ５０％，Ｃｄ１２．５％，Ｐｂ２５％，Ｓｎ１２．
５％，のウッド・メタル（Ｗｏｏｄ’ｓ Ｍｅｔａｌ）
等）に代表されるものである。加熱して溶融状とした、
この低融点の材料を、（１４）と（１５）の間の空間
（１６）に注入して、紙等の有機繊維物で作られる中入
れ子製作用の型の外側に当たる低融点の材料の固化物
（１６）を作る。同様に、（５）の中の空間（６）に注
入して、内側に当たる低融点の材料の固化物（１９）を
作る。 （Ｇ）低融点の材料の固化物（１６）と（１９）との間
の空間（１８）に、古紙等の有機系繊維物を細かく砕い
たものと糊等の接着剤との混合物より成る流動状の型作
成用材料を充填し、それの硬化した後、乾燥をし、それ
に水のかからぬようにしながら、（１６）の保持型（１
７）を水で崩壊させる。そのようにした後、残る低融点
の材料の型（１９）および（１６）が溶解、流出する温
度に加熱する。 （Ｈ）型（１９）および（１６）が、溶解し、流出、除
去されることで、あとに残る空間（１８）で形成された
紙型等の中入れ子（２０）を得る。このようにして得
た、紙型等により形成された中入れ子（２０）は、鋳型
の中へ正確に設置するが、その前に、中入れ子の、鋳造
時、鋳型に注入される溶融金属の接する部分には、ジル
コン系の耐火物粉末より成る塗型剤を、スプレーあるい
は刷毛などにより塗装し、乾燥して、その表面に薄い耐
火物の被覆層を形成する。 本発明は以上のような構造で、この紙型等の中入れ子
（２０）を、すでに実願平５−３７４９０号で出願して
いる紙製の鋳型中に設置し、鋳物製作のための溶融金属
を、鋳型中に注入する時、注入温度が１２５０〜１４５
０℃の鋳鉄、６５０〜７５０℃のアルミニウム合金等の
軽合金鋳物、９５０〜１２５０℃の銅合金鋳物のいずれ
でも、それらは注入する時間は数秒乃至数十秒であり、
また鋼鋳物やＮｉ、Ｃｒ等を含む合金の鋳物で厚さの薄
い鋳物の場合も、注入温度が１５００〜１６００℃の時
に、注入時間が数秒乃至十数秒であり、このように極め
て短時間では、紙型等の中入れ子を被覆するよう形成さ
れた耐火物層が耐火度ＳＫ３７以上、すなわち、溶融点
１８２５℃以上のジルコニウムを主体とする、酸化物
（ジルコン（ＺｒＳｉＯ_４）、バッテリ石（ＺｒＯ_２）
など）系の耐火物塗型剤によるものであれば、鋳型が溶
融金属で充満され鋳造が完了するまで、紙製の鋳型や中
入れ子の破損はなく、鋳物は、その表面から冷却、凝固
して十分にその形状が出来てしまう。溶融金属の注入が
終わり、鋳造されてしまった鋳物は、鋳型や中入れ子を
外すだけで容易に取り出すことが出来る。鋳物を取り出
した後に、紙型等の残留物があるとしても、それは焼却
炉あるいは熱処理の加熱炉などで焼却が出来、ほとんど
産業廃棄物を生ずることがない。

【０００７】［発明の効果］本発明による、砂型、金型
での中入れ子に代わる紙型等の中入れ子では、次の効果
が得られる。 （イ）製作される中入れ子は、中入れ子の形状の空間で
一体に作られてしまうので、従来の上、下、左右の木型
の組合せで作られるような合わせ目が出来ず、したがっ
て、中入れ子の精度は良好なものとなる。 （ロ）中空の紙型等による中入れ子であるので、その特
徴から、取り扱いなど全ての点で危険がなくなる。 （ハ）高価、かつかなりの製作日数を必要とする金型や
組合せて形作られる木型のようなものよりも、経験も特
殊技術もそれほどには要せず、したがつて、比較的費用
が少なくてすみ、短日時で製作が出来る。 （ニ）比較的低い温度で溶解または崩壊する、塩と水の
混合物を凍結させたような型およびウッド・メタルのよ
うな低融点の材料を用いての型により、中入れ子を作る
過程では、常に約８０〜９０℃以下の温度で作業される
ので、温度や湿度などの環境条件に、それほど厳しい管
理はせずともよい。したがって、従来から極めて厳格な
条件で管理することの必要不可欠な精密鋳造法でのよう
な、環境管理、作業管理のための施設や設備が、不要で
ある。 （ホ）製作に使用する設備は、形状、寸法を補正して、
精度の高い所期の目的の中入れ子を得るに適合するよ
う、低融点の材料で外側および内側の型形状を作成した
もので、紙等の有機繊維物を成型し、中入れ子とするた
め、従来のような重設備が必要でなく、作業の重労働が
減少する。 （ヘ）作業および作業場の騒音、振動など不快な環境条
件が、減少する。 （ト）この紙等による中入れ子は、鋳造完了後、焼却可
能なため、これら一連の工程において、産業廃棄物は発
生せず、これに関する問題がほとんどなくなる。 （チ）不快な有害ガスを発生する有機系の砂粒結合剤
が、使用されないので、中入れ子製作や鋳型への溶融金
属の注入などの作業で、衛生環境がよくなる。 （リ）低融点の材料として使用される、ウッド・メタル
等の低融点合金では、約８０〜９０℃に加熱して溶解、
除去されたものを、再度利用することが出来る。 （ヌ）古紙等の廃棄される資源を活用できる。 （ル）小さい中入れ子や薄い中入れ子の場合には、低融
点の材料の固化物（１９）を省いて用いず、空所（２
１）のない、中空でない中入れ子とし、充実した一体の
ものとすることもできる。 （ヲ）製作される中入れ子は、全て軽量なものになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の製造工程図 （Ａ） （５）を作る枠の斜視図 （Ｂ） （１９）を作る型の斜視図 （Ｃ） （１４）を作る型の斜視図 （Ｄ） （１５）および（１７）を作る枠の斜視図 （Ｅ） （１６）を作る型の断面図 （Ｆ） 紙型等の材料を入れる空間（１８）を作る型の
断面図 （Ｇ） 作られた中入れ子（２０）の斜視図

【符号の説明】

１ 側板 ２ 原型 ３ 底板 ４ （５）を作る空間 ５ 塩と水の混合物を凍結させるなどして作る型 ６ 低融点材料の固化物（１９）を作る空間 ７ 側板 ８ （１４）を作る空間 ９ 底板 １０ 側板 １１ 原型 １２ 底板 １３ （１５）、（１７）を作る空間 １４ 塩と水の混合物を凍結させるなどして作る型 １５ 塩と水の混合物を凍結させるなどして作る型 １６ 低融点材料の固化物による外側の型 １７ 塩と水の混合物を凍結させるなどして作る型 １８ 紙型等の材料を入れる空間 １９ 低融点材料の固化物による内側の型 ２０ （１８）により作られた紙型等の中入れ子 ２１ 中入れ子の内部の空所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紙等の有機繊維物を低融点の材料から成
   る型を用いて成型した、鋳型用中入れ子。