JPH11192533A - 精密鋳造用鋳型およびその製造方法 - Google Patents
精密鋳造用鋳型およびその製造方法Info
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳造製品に発生する湯廻り不足がなく、さら
に、鋳型強度不足による型こわれ現象を防止することが
できる精密鋳造用鋳型およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 消失模型の上にスラリ−状耐火物と粉粒
状耐火物とを交互に被覆した後、消失性模型が除去され
てなる精密鋳造用鋳型であって、中間層にポーラスセラ
ミック片を接着することにより、鋳型の通気度および強
度を増加させることを特徴とする。
に、鋳型強度不足による型こわれ現象を防止することが
できる精密鋳造用鋳型およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 消失模型の上にスラリ−状耐火物と粉粒
状耐火物とを交互に被覆した後、消失性模型が除去され
てなる精密鋳造用鋳型であって、中間層にポーラスセラ
ミック片を接着することにより、鋳型の通気度および強
度を増加させることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてロストワ
ックス精密鋳造法に用いられる鋳型に関し、特に、対象
製品が翼形状で面が大きくかつ、翼先端が薄い、鋳造製
品に発生する湯廻り不足および鋳型強度不足による型こ
われ現象を防止することができる鋳型およびその製造方
法に関する。
ックス精密鋳造法に用いられる鋳型に関し、特に、対象
製品が翼形状で面が大きくかつ、翼先端が薄い、鋳造製
品に発生する湯廻り不足および鋳型強度不足による型こ
われ現象を防止することができる鋳型およびその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】精密鋳造法のうちでも、特に、ロストワ
ックス精密鋳造法は寸法精度の高い鋳造製品を得ること
ができるので、機械加工が不可能で複雑な形状の各種の
部材の製造に多く採用されている。また、通常のロスト
ワックス精密鋳造用鋳型は、消失性模型（ワックス模
型）にスラリー状耐火物を被覆し、このスラリーの粘性
を利用して、スラリー上に粉末状または粒状の耐火物
（スタッコ）を付着させて被覆し、さらにこのスラリー
と耐火物を交互に被覆を繰り返し、所定の厚さの鋳型が
得られるようにすることによって製造する。従って、本
発明で言う粉粒状とは粉末状，粒状，および両者が混合
された状態を総称するものである。この鋳型には、通常
ジルコン，ジルコニア，アルミナ，溶融石英等の耐火物
スラリー用粉末，粉粒状耐火物（以下スタッコとも称す
る）用としてムライト，ジルコン等、またバインダーと
してコロイダルシリカ，エチルシリケート等がそれぞれ
用いられている。
ックス精密鋳造法は寸法精度の高い鋳造製品を得ること
ができるので、機械加工が不可能で複雑な形状の各種の
部材の製造に多く採用されている。また、通常のロスト
ワックス精密鋳造用鋳型は、消失性模型（ワックス模
型）にスラリー状耐火物を被覆し、このスラリーの粘性
を利用して、スラリー上に粉末状または粒状の耐火物
（スタッコ）を付着させて被覆し、さらにこのスラリー
と耐火物を交互に被覆を繰り返し、所定の厚さの鋳型が
得られるようにすることによって製造する。従って、本
発明で言う粉粒状とは粉末状，粒状，および両者が混合
された状態を総称するものである。この鋳型には、通常
ジルコン，ジルコニア，アルミナ，溶融石英等の耐火物
スラリー用粉末，粉粒状耐火物（以下スタッコとも称す
る）用としてムライト，ジルコン等、またバインダーと
してコロイダルシリカ，エチルシリケート等がそれぞれ
用いられている。
【０００３】また、上記ロストワックス精密鋳造用鋳型
を製造する工程は、コーティング作業と呼ばれ最終被覆
が完了後、十分乾燥させた後、ワックス模型部分を一般
的にはオートクレーブ中にて溶出させて鋳型とする。さ
らに、前記鋳型は、鋳型に付着した残留ワックスの焼
失、残留水分の除去、鋳型強度の発現等のため焼成して
鋳造に供される。
を製造する工程は、コーティング作業と呼ばれ最終被覆
が完了後、十分乾燥させた後、ワックス模型部分を一般
的にはオートクレーブ中にて溶出させて鋳型とする。さ
らに、前記鋳型は、鋳型に付着した残留ワックスの焼
失、残留水分の除去、鋳型強度の発現等のため焼成して
鋳造に供される。
【０００４】しかしながら、従来の精密鋳造用鋳型は対
象製品がタービンブレード等翼形状であって、広い面積
部分および薄肉の部分がある場合、鋳造中の溶湯の圧力
が大きいため、鋳型の厚みを大きくする、すなわち、鋳
型の層数を多くする必要がある。この場合、通常鋳型の
層数は５から７層であるのに対し、９から１１層、場合
によっては、１０数層に及ぶことがあり生産工数の増大
とそれに伴う、生産費用の高騰という問題点がある。
象製品がタービンブレード等翼形状であって、広い面積
部分および薄肉の部分がある場合、鋳造中の溶湯の圧力
が大きいため、鋳型の厚みを大きくする、すなわち、鋳
型の層数を多くする必要がある。この場合、通常鋳型の
層数は５から７層であるのに対し、９から１１層、場合
によっては、１０数層に及ぶことがあり生産工数の増大
とそれに伴う、生産費用の高騰という問題点がある。
【０００５】さらに、鋳型の厚みの増大に伴って、鋳型
の通気度が低下するため、翼先端の薄肉部が鋳造時点で
溶湯が充填せず、湯廻り不足が発生するという問題点が
ある。
の通気度が低下するため、翼先端の薄肉部が鋳造時点で
溶湯が充填せず、湯廻り不足が発生するという問題点が
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したような鋳造時
の湯廻り不足の防止策として、特開昭５６−５６７５６
号や、特開昭５７−１１７４８号には、予め通気性のあ
る物質を消失性模型上に付加した後、鋳型を製造する方
法、特開昭５０−１１５１２３号等には、鋳型材料中に
発泡性または加熱消失性物質を添加して通気度を向上さ
せる方法が開示されている。しかし、これらの方法で
は、鋳型の強度および通気度を同時に満足させるには不
十分な製品が多々ある。
の湯廻り不足の防止策として、特開昭５６−５６７５６
号や、特開昭５７−１１７４８号には、予め通気性のあ
る物質を消失性模型上に付加した後、鋳型を製造する方
法、特開昭５０−１１５１２３号等には、鋳型材料中に
発泡性または加熱消失性物質を添加して通気度を向上さ
せる方法が開示されている。しかし、これらの方法で
は、鋳型の強度および通気度を同時に満足させるには不
十分な製品が多々ある。
【０００７】本発明は上述した問題点を解消し、鋳造時
の溶湯圧力に抗するだけ十分な強度と、しかも薄肉部に
湯廻り不足の発生しない精密鋳造用鋳型及びその製造方
法を提供することを目的とする。
の溶湯圧力に抗するだけ十分な強度と、しかも薄肉部に
湯廻り不足の発生しない精密鋳造用鋳型及びその製造方
法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は上述した問題
点を解消するため種々検討するうちに、鋳型の強度と通
気度を合わせ持つことに着目してなされたものである。
点を解消するため種々検討するうちに、鋳型の強度と通
気度を合わせ持つことに着目してなされたものである。
【０００９】具体的に本発明は消失性模型の上にスラリ
ー状耐火物と粉粒状耐火物とを交互に被覆した後、前記
消失性模型が除去されてなる精密鋳造用鋳型において、
中間層にポーラスセラミック片を接着することにより鋳
型の通気度および強度を増加させることを特徴とする精
密鋳造用鋳型およびその製造方法であり、さらに、消失
性模型がワックス模型であることを特徴とする精密鋳造
用鋳型である。
ー状耐火物と粉粒状耐火物とを交互に被覆した後、前記
消失性模型が除去されてなる精密鋳造用鋳型において、
中間層にポーラスセラミック片を接着することにより鋳
型の通気度および強度を増加させることを特徴とする精
密鋳造用鋳型およびその製造方法であり、さらに、消失
性模型がワックス模型であることを特徴とする精密鋳造
用鋳型である。
【００１０】
【発明の実施の形態】上述したように本発明の重要な特
徴は、鋳型を構成する層のうち内側となる第1層は溶融
金属と直接接触し、製品形状を精密に転写する必要があ
るため微粉耐火物スラリーおよび微粉粒状耐火物である
スタッコを使用するが、第2層目以降の中間段階にスラ
リー次いでスタッコを被覆し乾燥後、通気度のよいポー
ラスセラミック片を接着した後、次の層を実施すること
を特徴とする。この際、ポーラスセラミックは、製品形
状に合わせるとともに、湯廻り不足が発生する場所に接
着することが望ましい。接着は、通常の粘着性のある耐
火物でよいが、針金等の金属性細線で付加させてもよ
い。
徴は、鋳型を構成する層のうち内側となる第1層は溶融
金属と直接接触し、製品形状を精密に転写する必要があ
るため微粉耐火物スラリーおよび微粉粒状耐火物である
スタッコを使用するが、第2層目以降の中間段階にスラ
リー次いでスタッコを被覆し乾燥後、通気度のよいポー
ラスセラミック片を接着した後、次の層を実施すること
を特徴とする。この際、ポーラスセラミックは、製品形
状に合わせるとともに、湯廻り不足が発生する場所に接
着することが望ましい。接着は、通常の粘着性のある耐
火物でよいが、針金等の金属性細線で付加させてもよ
い。
【００１１】ポーラスセラミック片を接着する段階は、
第2層目以降で最終層以前であれば、どの段階でもよい
が、鋳型の厚みができ、ある程度強度のある、第３層目
または第4層目に実施することが望ましい。
第2層目以降で最終層以前であれば、どの段階でもよい
が、鋳型の厚みができ、ある程度強度のある、第３層目
または第4層目に実施することが望ましい。
【００１２】また、ポーラスセラミック片の材質は鋳型
材の耐火物の種類に合わせ、熱膨張が大きく違わない材
質とすることが必要である。
材の耐火物の種類に合わせ、熱膨張が大きく違わない材
質とすることが必要である。
【００１３】前記ポーラスセラミックの接着により、例
えば、タービンブレードなど表面積の大きい部分のある
製品については、鋳造時の溶湯の面圧に抗するだけの強
度をもたせることが可能となり、鋳型の層数を通常の層
数と同様にすることが可能となる。さらに、ポーラスセ
ラミックを使用しているため、十分な通気度を得ること
ができる。この際、ポーラスセラミック片上に被覆され
た鋳型材の一部を削り取れば、さらに、通気度向上に効
果がある。
えば、タービンブレードなど表面積の大きい部分のある
製品については、鋳造時の溶湯の面圧に抗するだけの強
度をもたせることが可能となり、鋳型の層数を通常の層
数と同様にすることが可能となる。さらに、ポーラスセ
ラミックを使用しているため、十分な通気度を得ること
ができる。この際、ポーラスセラミック片上に被覆され
た鋳型材の一部を削り取れば、さらに、通気度向上に効
果がある。
【００１４】
【実施例】次に一実施例と図面に基づいて本発明を詳細
に説明する。６００mm×２００ｍｍで肉厚が０．５ｍｍ
から３５ｍｍの単翼形状のタービンブレードのワックス
模型を作成し、このワックス模型をツリー状に組立て
る。以下、組立てたワックス模型をツリーと称する。つ
ぎに、前記ツリー上にスラリー状耐火物，およびスタッ
コを被覆して鋳型を製造した。この際、鋳型層数は７層
であり、ポーラスセラミック片を第３層目に接着したも
のと、比較のために、通常のコーティング作業したもの
を作製した。その後乾燥させた後、オートクレーブ中で
加熱することでワックス模型を溶融して取り出して鋳型
を得た。
に説明する。６００mm×２００ｍｍで肉厚が０．５ｍｍ
から３５ｍｍの単翼形状のタービンブレードのワックス
模型を作成し、このワックス模型をツリー状に組立て
る。以下、組立てたワックス模型をツリーと称する。つ
ぎに、前記ツリー上にスラリー状耐火物，およびスタッ
コを被覆して鋳型を製造した。この際、鋳型層数は７層
であり、ポーラスセラミック片を第３層目に接着したも
のと、比較のために、通常のコーティング作業したもの
を作製した。その後乾燥させた後、オートクレーブ中で
加熱することでワックス模型を溶融して取り出して鋳型
を得た。
【００１５】前記に使用した第１層目のスラリ−は、重
量の比率でバインダであるシリカ分３０重量％の水溶性
コロイダルシリカ１.００，フィラーである３５０メッ
シュ以下のＺｒ粉末を３．００として混合した。第2層
目以降のスラリーは前記コロイダルシリカ１．００、フ
ィラーは３５０メッシュ以下のＺｒ粉を２．００と溶融
シリカ粉０．８０とを混合した。スタッコとしては、第
1層目はジルコン（１２０メッシュ以下）、第２層目以
降は、シリカ（Ｓｉ０２）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と
の混合粉末（６０〜１００メッシュ）を使用した。
量の比率でバインダであるシリカ分３０重量％の水溶性
コロイダルシリカ１.００，フィラーである３５０メッ
シュ以下のＺｒ粉末を３．００として混合した。第2層
目以降のスラリーは前記コロイダルシリカ１．００、フ
ィラーは３５０メッシュ以下のＺｒ粉を２．００と溶融
シリカ粉０．８０とを混合した。スタッコとしては、第
1層目はジルコン（１２０メッシュ以下）、第２層目以
降は、シリカ（Ｓｉ０２）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と
の混合粉末（６０〜１００メッシュ）を使用した。
【００１６】コーティング作業は、容器内に収容された
耐火物スラリーにツリーを浸漬してスラリーを被覆した
後、サンディング装置を用いてスタッコを被覆して１層
目とした。サンディング装置は容器の下部に通気性のあ
る床が設けられており、この床の下方から空気を噴き出
して床の上方に収納されているスタッコを浮遊させる構
造のものを使用した。
耐火物スラリーにツリーを浸漬してスラリーを被覆した
後、サンディング装置を用いてスタッコを被覆して１層
目とした。サンディング装置は容器の下部に通気性のあ
る床が設けられており、この床の下方から空気を噴き出
して床の上方に収納されているスタッコを浮遊させる構
造のものを使用した。
【００１７】次に別の容器に収容された前述の第2層目
以降のスラリーを１層目の上に被覆し、さらに同じ構造
で別のサンディング装置に収納され、第2層目以降のス
タッコを被覆して２層目とした。その後同様にして耐火
物スラリーとスタッコを交互に被覆し、７層の鋳型とし
た。本発明例の鋳型は第３層目が完了乾燥した後、図１
に示す箇所にポーラスセラミック片を接着した。その
後、７層まで交互被覆実施し乾燥させた後、ポーラスセ
ラミックの先端部分を削り取りオートクレーブ中で加熱
してワックス模型を溶融排出して鋳型を得た。図２に完
成した鋳型の主要断面を示す。
以降のスラリーを１層目の上に被覆し、さらに同じ構造
で別のサンディング装置に収納され、第2層目以降のス
タッコを被覆して２層目とした。その後同様にして耐火
物スラリーとスタッコを交互に被覆し、７層の鋳型とし
た。本発明例の鋳型は第３層目が完了乾燥した後、図１
に示す箇所にポーラスセラミック片を接着した。その
後、７層まで交互被覆実施し乾燥させた後、ポーラスセ
ラミックの先端部分を削り取りオートクレーブ中で加熱
してワックス模型を溶融排出して鋳型を得た。図２に完
成した鋳型の主要断面を示す。
【００１８】得られた鋳型を１０００℃で２時間焼成
し、ＪＩＳ ＳＣＳ１３を鋳造した。比較例として、ポ
ーラスセラミック片を接着しない従来の鋳型を用いて同
じようにＳＣＳ１３を鋳造した。
し、ＪＩＳ ＳＣＳ１３を鋳造した。比較例として、ポ
ーラスセラミック片を接着しない従来の鋳型を用いて同
じようにＳＣＳ１３を鋳造した。
【００１９】鋳造した結果は、本発明例では翼先端の
０．５ｍｍの箇所に湯廻り不足は発生せず。比較例で
は、同箇所に図３に示す湯廻り不足が発生した。
０．５ｍｍの箇所に湯廻り不足は発生せず。比較例で
は、同箇所に図３に示す湯廻り不足が発生した。
【００２０】本実施例では、被覆するスラリーおよびス
タッコを特定してあるが、製品形状により他のものを用
いても効果はある。また、サンディング装置は空気を使
ってスタッコを浮遊させる構造のものを用いたが、上方
からスタッコを落下させて振り掛ける構造のものを使用
することもできる。
タッコを特定してあるが、製品形状により他のものを用
いても効果はある。また、サンディング装置は空気を使
ってスタッコを浮遊させる構造のものを用いたが、上方
からスタッコを落下させて振り掛ける構造のものを使用
することもできる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の鋳型を使
用すれば、従来と同様の層数で鋳型強度があり、さら
に、通気度のある鋳型が製造できるので、コストが低く
信頼性の高い精密鋳造製品が得られるので、工業上非常
に大きな効果を生む発明である。
用すれば、従来と同様の層数で鋳型強度があり、さら
に、通気度のある鋳型が製造できるので、コストが低く
信頼性の高い精密鋳造製品が得られるので、工業上非常
に大きな効果を生む発明である。
【図１】本発明に係るツリーの模式図である。但し、ポ
ーラスセラミック片はコーティング作業の途中で接着す
る。
ーラスセラミック片はコーティング作業の途中で接着す
る。
【図２】本発明に係る鋳型の主要断面を示す図である。
【図３】本発明に係る製品例の湯廻り不足の状況を示す
図である。
図である。
１．ポーラスセラミック片 ２．鋳型 ３．ワックス模
型の溶出部 ４．湯廻り不足部
型の溶出部 ４．湯廻り不足部
Claims (2)
- 【請求項１】 消失性模型の上にスラリー状耐火物と粉
粒状耐火物とを交互に被覆した後、前記消失性模型が除
去されてなる精密鋳造用鋳型において、中間層にポーラ
スセラミック片を接着することにより鋳型の通気度およ
び強度を増加させることを特徴とする精密鋳造用鋳型お
よびその製造方法。 - 【請求項２】 消失性模型がワックス模型であることを
特徴とする請求項１に記載の精密鋳造用鋳型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1345998A JPH11192533A (ja) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | 精密鋳造用鋳型およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1345998A JPH11192533A (ja) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | 精密鋳造用鋳型およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11192533A true JPH11192533A (ja) | 1999-07-21 |
Family
ID=11833743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1345998A Pending JPH11192533A (ja) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | 精密鋳造用鋳型およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11192533A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011045903A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービン翼用鋳型およびタービン翼の製造方法 |
| US12472493B2 (en) | 2019-09-30 | 2025-11-18 | Corning Incorporated | Fabrication of flow reactor modules and modules produced |
-
1998
- 1998-01-06 JP JP1345998A patent/JPH11192533A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011045903A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービン翼用鋳型およびタービン翼の製造方法 |
| US12472493B2 (en) | 2019-09-30 | 2025-11-18 | Corning Incorporated | Fabrication of flow reactor modules and modules produced |
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