JPH11156481A - 鋳型の造型方法及び鋳物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型の一部を前もって手作業で部分鋳型に作
製し、複雑形状の模型を使用しても型締りの良い鋳型と
それによって得られる鋳物を提供すること。 【解決手段】 模型は一体に成形された消失模型とす
る。型締りや型抜けが悪い部分に前もって部分鋳型を作
製する。しかる後、模型と部分鋳型とを組み合わせた状
態で砂中に埋設し、鋳型本体を完成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多品種少量生産の
造型に適した鋳型の造型方法及び鋳物に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鋳物は形状の自由度が高く、製品に要求
される最終形状により近い状態で素材形状を得ることが
でき、材質的にも、その使用目的に応じて種々選択が可
能である。そのため広範囲の工業分野で鋳物が採用され
ている。また、製造方法も多量生産から少量生産までそ
の目的に沿って自由に選択が可能である。

【０００３】例えば、多量生産を目的とした製造方法で
あれば短時間に多量の鋳物を生産可能な高速造型法が採
用されている。通常鋳型は、製品形状を上型と下型に分
割した模型で製作され、必要に応じて中子等が使用され
る。模型は十分な繰り返し使用に耐えるよう、耐摩耗性
に優れた金型等が使用されるのが一般的である。しかし
ながら、金型のような模型は製作費が高価であるばかり
でなく、製作期間も長期に及ぶためその使用にはおのず
と限度がある。一方、少量生産の場合は生産量が少ない
ので模型の繰り返し使用回数、摩耗も当然少なく、通常
模型は木型が採用されている。金型模型に比べると製作
費が安価で期間も短くて済むが、製品形状が複雑で型抜
きができない部位は金型の場合と同様、中子を製作して
対応する必要がある。

【０００４】極少量生産の場合は、樹脂を発泡させて製
作した消失模型材で製品形状を作り出して模型とした方
がより安価である。消失模型材は加工が容易で、木型よ
りも安価である。上型と下型に分割することなく製品形
状を一体形状で成形し、鋳型である砂の中に埋設して鋳
造すれば中子の製作も不要となり、製造原価も更に低減
可能である。このような消失模型鋳造法は、板金プレス
用金型材の鋳造のごときいわゆる単品鋳造用として最近
特に利用されている鋳造法でもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、製品形
状を一体形状で成形した模型を使用した鋳造法では鋳型
に用いる砂の流動性が良くなければならない。流動性が
悪いと複雑に入り込んだ模型形状の隅ずみまで砂を充填
させることができずに所望の形状を得ることができない
という問題がある。

【０００６】また、砂の流動性を良くするために砂に有
機質や無機質の粘結材を添加しないで乾燥した砂のみを
模型の周囲に充填するＶプロセス法（真空吸引造型法）
も採用されている。この場合、砂を充填する手段として
振動造型機が一般に利用されている。最近の振動造型機
には砂の充填をより確実に行うため、三次元の振動を効
率よく発生する機構が組み込まれている。と言えども、
砂の充填はどうしても重力方向が主体となり、側面に大
きな突起形状を持つ模型の下側面等では砂の締りにムラ
を生じる原因ともなる。ムラ締りを生じると溶湯を注入
した際に鋳物の表面に砂の焼き付や肌荒れを誘発する原
因となり、その手入れのための作業が必要で原価高の原
因ともなる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
者は、複雑形状の模型を使用しても型締りの良い鋳型の
造型方法とそれによって得られる鋳物を提供することに
想到した。

【０００８】まず、一体に成形された模型を用いて造型
をする鋳型において、該鋳型の一部を前もって手作業で
部分鋳型に作製し、鋳型本体を造型する際に前記模型と
部分鋳型とを組み合わせた状態で砂中に埋設し造型す
る。通常の作業で鋳型を造型する際に型締りが悪い部分
を前もって手作業により部分鋳型として作製しておく点
が本発明のポイントである。型締りが悪い部分が前もっ
て造型されているので、その後で鋳型本体を造型する時
には全体を均一に成型可能である。しかも、部分鋳型作
製用の模型を使用しないで手作業のみで作製するため模
型製作費用も割安となり、結果的には製造原価の低減に
寄与することになる。１品種当りの製造数が少ない製品
には最適な鋳型の造型方法と言える。

【０００９】次に、一体に成形された模型を消失模型と
する。消失模型と前もって手作業で作製した部分鋳型と
を組み合わせた状態で鋳枠の中の砂に埋設する。消失模
型を使用するので製品の形状に捕らわれることなく、製
品単重が数Ｋｇから数百Ｋｇ迄と自由に対応可能な鋳型
の造型方法である。

【００１０】また、一体に成形された模型を用いて造型
をする鋳型において、該鋳型の一部を前もって手作業で
部分鋳型に作製し、鋳型本体を造型する際に前記模型と
部分鋳型とを組み合わせた状態で砂中に埋設し鋳造して
鋳物を得る。鋳型の型締りが良好であるため模型での所
望の形状を得ることができ、更に鋳物の表面に砂の焼き
付や肌荒れが発生しないので、鋳造後の手入れ作業も容
易な鋳物が得られる。

【００１１】更に、一体に成形される模型を消失模型で
製作し、鋳造して鋳物を得る。消失模型であるため、シ
ェル型や蝋型等に比較して模型製作費が安価である。ま
た、鋳造欠陥の発生防止策の一方法として、大型や厚肉
部を持つ鋳物の場合は消失模型の内部を空洞に製作する
ことにより、鋳造後の残査（消失模型が注湯後に完全に
燃えつきずに残った残りかす）が発生しない健全な鋳物
を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例により何等限定される
ものではない。

【００１３】

【実施の形態１】図１乃至図５に本発明の第１の実施例
を示す。図１は本発明で製作した鋳物（金型）の斜視図
である。図２は図１の模型の部分断面正面図であり、図
３は図２の模型に部分鋳型を組み合わせた状態の正面図
である。また、図４は部分鋳型を組み合わせた模型で下
型の鋳型本体を造型完了した状態を示す断面図、図５は
上型と下型を造型完了した状態を示す断面図である。

【００１４】まず図１において、本発明で製作した鋳物
はプレス加工用金型１であり、基本形状はフランジ２と
胴部３、耳部４とからなる。図２に示す模型５は前もっ
て発泡させて製作した消失模型材をカッターで削り出
し、一体に成形された模型５として製作した。このよう
な模型５を砂中に埋設して鋳物を鋳造する場合の検討事
項としては、まず健全な製品と型締りの良い鋳型が得ら
れることが考えられる。砂に埋設された模型５の配置状
況を推察すると、図中に示すＸ−Ｘ方向を鋳型の上下方
向に向けて埋設した場合、欠陥防止のための押湯をフラ
ンジ２と耳部４に設けなければならない。また、胴部３
の内部であるＡは砂を横方向から流し込む必要があり、
型締りが悪いので鋳造後に肌荒れや砂粒間への溶湯の差
込みが懸念される。一方、図中に示すＹ−Ｙ方向を鋳型
の上下方向に向けて埋設した場合には、押湯はフランジ
２側のみでよい。しかしながら、耳部４の付け根近傍で
あるＢは砂の流れが悪く型締りが完全とは言い切れな
い。通常の鋳型製作ではこの部分は中子取りを製作し別
中子として管理されるものであり、製造原価が高くなる
が、中子を使用しなければコストアップは防止できる。

【００１５】図３は鋳型の一部を前もって手作業で部分
鋳型に作製する手段である。まず、作業場にフランジ２
が上側に、耳部４が下側になるように模型５を配設し
た。次に前記Ｂの位置である耳部４と胴部３の模型表面
６に水溶性接着剤を塗布した。その後、前もって混練し
ておいた自硬性砂をＢの位置（耳部４の上）に手で押し
固めて部分鋳型７を作製した。この状態で水溶性接着剤
と自硬性砂が硬化するまで放置した。

【００１６】図４は下型の鋳型本体を造型完了した状態
を示す断面図である。まず、プレート８の上に下鋳枠９
を載置し、そのほぼ中央部に部分鋳型７を組み合わせた
（張り付けた）状態の模型５を配設した。しかる後、前
もって混練した自硬性砂を投入して鋳型本体１０を製作
した。部分鋳型７が前もって製作してあるので、自硬性
砂は手または突き棒で押し硬めるのみで容易に型締りの
良い造型が可能であった。

【００１７】図５は上型と下型を造型完了した状態を示
す断面図である。作業手順としてまず、図４で作製した
鋳型本体１０とプレート８とを上下が反対になるように
反転し、プレート８を取り除いた。次ぎに下鋳枠９の上
に上鋳枠１１を載置した。更に上鋳枠１１の所定位置に
押湯１２と注湯用湯口１３を配設し、自硬性砂を投入押
し固め後、放置硬化して上鋳型本体１４を完成した。

【００１８】このようにして製作した鋳型に、容量５ｔ
ｏｎの高周波炉で溶解した溶湯（鋳鋼）をストッパー取
鍋に受け、１５６０℃で注湯した。鋳型内で冷却後、型
バラシ、砂落し、押湯切断等の一連の作業を実施して所
望の金型素材を得た。結果は砂の焼き付や肌荒れの無い
良好な鋳物を得ることができた。

【００１９】

【実施の形態２】図６は本発明の第２の実施例で、部分
鋳型７を組み合わせた模型５で下型の鋳型本体１０を造
型完了した状態を示す断面図である。本発明で製作した
鋳物は板金プレス用金型の素材であるが、部分鋳型７を
２カ所に使用している実施例である。

【００２０】実施例１と同様、まず、前もって下鋳枠９
内での模型５の配置状況を勘案し、部分鋳型７を図６に
示している２カ所に設けた。部分鋳型７を設ける模型表
面に水溶性接着剤を塗布し、前もって混練しておいた自
硬性砂を手で押し固めて部分鋳型７を作製し、水溶性接
着剤と自硬性砂が硬化するまで放置した。

【００２１】次ぎに、プレート８の上に下鋳枠９を載置
し、そのほぼ中央部に部分鋳型７を組み合わせた（張り
付けた）状態の模型５を配設した。しかる後、前もって
混練した自硬性砂を投入して鋳型本体１０を製作した。
この場合も自硬性砂は手または突き棒で押し硬めるのみ
で容易に造型が可能で、振動造型機等の装置を必要とし
なかった。部分鋳型７は手作業で作製したので中子取り
用模型も製作する必要がなかった。

【００２２】上型と下型を造型完了後、容量５ｔｏｎの
高周波炉で溶解した溶湯（鋳鋼）をストッパー取鍋に受
け、鋳型に１５６５℃で注湯した。鋳型内で冷却後、型
バラシから押湯切断迄の一連の作業を実施して所望の金
型素材を得た。実施例１と同様、砂の焼き付や肌荒れの
無い良好な鋳物を得ることができた。

【００２３】

【発明の効果】以上、本発明によれば、前もって手作業
で部分鋳型を作製することにより、複雑形状の模型を使
用しても型締りの良い鋳型の造型方法とそれによって得
られる鋳物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例で製作した鋳物（金型）
の斜視図である。

【図２】本発明の図１の模型の部分断面正面図である。

【図３】本発明の図２の模型に部分鋳型を組み合わせた
状態の正面図である。

【図４】本発明の部分鋳型を組み合わせた模型を使用し
て下型を造型完了した状態を示す断面図である。

【図５】本発明の上型と下型を造型完了した状態を示す
断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例で、下型の鋳型本体を造
型完了した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１：金型 ２：フランジ ３：胴部 ４：耳部 ５：模型 ６：模型表面 ７：部分鋳型 ８：プレート ９：下鋳枠 １０：鋳型本体 １１：上鋳枠 １２：押湯 １３：湯口 １４：上鋳型本体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一体に成形された模型を用いて造型をす
   る鋳型において、該鋳型の一部を前もって手作業で部分
   鋳型に作製し、鋳型本体を造型する際に前記模型と部分
   鋳型とを組み合わせた状態で砂中に埋設し造型すること
   を特徴とする鋳型の造型方法。
2. 【請求項２】 一体に成形された模型が消失模型である
   ことを特徴とする請求項１記載の鋳型の造型方法。
3. 【請求項３】 一体に成形された模型を用いて造型をす
   る鋳型の、該鋳型の一部を前もって手作業で部分鋳型に
   作製し、鋳型本体を造型する際に前記模型と部分鋳型と
   を組み合わせた状態で砂中に埋設し造型した鋳型に鋳造
   して得られたことを特徴とする鋳物。
4. 【請求項４】 一体に成形された模型が消失模型である
   ことを特徴とする請求項３記載の鋳物。