JPS588935B2 - 発熱自硬水溶性鋳型の製造法

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【発明の詳細な説明】本発明はアルミニウム合金、銅合金、鋳鋼などの鋳造に
使用する発熱自硬水溶性鋳型の製造法に関する。

現在鋳物工場では鋳型として、硅砂を骨材にした生型、
無機自硬性鋳型、有機自硬性鋳型およびセメント鋳型が
使用されている。

生型は比較的小物鋳物の製造に用いられ、他の鋳型は強
度の高いところから中物鋳物、大物鋳物の製造に用いら
れている。

従来のこれらの鋳型は型ばらしが容易でなく、その際、
騒音、振動、粉塵または臭気などが発生し、作業環境の
悪化ならびに公害の発生源となる問題点があった。

本発明者はこの問題点を解消するために、さきに、鋳込
み後の型ばらしを水により容易に行うことができる発熱
自硬水溶性鋳型を開発した。

この鋳型はアルミナ砂１００重量部に対し、粘結剤とし
てアルミン酸ナトリウム３〜１０重量部、およびアルミ
ニウム粉末０．３〜１重量部を配合造型した発熱自硬水
溶性鋳型である。

すなわち、アルミナ砂を骨材とし、粘結剤としてアルミ
ン酸ナトリウムとアルミニウム粉末を使用するものであ
り、アルミン酸ナトリウムのアルカリ分とアルミニウム
粉末とが反応して発熱してアルミン酸ナトリウムを生成
硬化させるものである。

この鋳型は高融点の鋳鋼、鋳鉄および銅合金の鋳造にも
十分耐え、しかも鋳込み後水により粘結剤は溶解するの
で容易に型ばらしができると共にアルミナ砂の回収も容
易にできる等の優れた特長を有している。

しかしながら、アルミン酸ナトリウムとアルミニウム粉
末の硬化反応は混練すると直ちに反応が開始し、鋳型を
造形する時間が充分得られない、すなわち、可使時間が
短い難点があった。

本発明はこの可使時間の短い難点を解決することを目的
としたものであり、鋳型の造型に際し、アルミナ砂に液
体窒素を混合して冷却し、これにアルミン酸ナトリウム
とアルミニウム粉末を配合し造型することにより解決し
得た。

アルミナ砂に液体窒素を混合することによりアルミナ砂
は極めて容易に冷却され、これに配合されるアルミン酸
ナトリウムとアルミニウム粉末との硬化反応は低温であ
るため、反応速度がおそくなり、鋳型の造型時間を延ば
すことができる。

しかも、液体窒素を使用するため、（１）アルミナ砂に
液体窒素が直接接触し、かつ低温であるため、冷却を効
率よく短時間に行うことかできる。

（２）冷却するための特別の装置を必要としない。

（３）混合量によって適正温度にすることが容易である
ため造型も能率よくできる。

（４）液体窒素であるため、作業環境の悪化ならびに公
害の発生源となることがなく、また火災の原因を起すこ
ともない等の優れた効果を有する。

本発明において使用する骨材のアルミナ砂は６０〜１５
０メッシュの高純度アルミナが適している。

またアルミン酸ナトリウムはＮａ２０／Ａｌ２０
３のモル比が１．５〜３．０で水分量が６０重量％以
上のものがよい。

モル比が１．５より小さくなるとアルカリ分が小さ過ぎ
硬化が悪くなり、３．０より多くなるとアルミン酸ナト
リウム水溶液が変質し保存し難くなる。

また水分が６０重量％より少いと十分な反応が得られず
硬化し難くなる。

アルミナ砂に混合する液体窒素量はアルミナ砂の温度が
少くとも０℃以下になるまでの量である，またアルミナ
砂に対するアルミン酸ナトリウムとアルミニウム粉の配
合量の下限値は、鋳型の有効強さを示す限界量であり、
その上限値は粘結剤が多くなると造型が困難になるので
その限界量であることが必要である。

従って、アルミナ砂１００重量部に対し、アルミン酸ナ
トリウム３〜１０重量部、アルミニウム粉末０．３〜１
重量部である。

これらの粘結剤も冷却して配合してもよい。

実施例７０〜１５０メッシュの高純度アルミナ砂３ｋｇ（１０
０重量部）に、２１０ｇ（７重量部）の液体窒素を混練
して−１０℃に冷却した。

これにＮａ２Ｏ／Ａｌ２０３のモル比１．７
、水分量６５％のアルミン酸ナトリウム９０Ｐ（３重量
部）を配合混練し、さらにアルミニウム粉末２３ｇ（０
．７５重量部）を配合混練した。

これと比較するため、液体窒素で冷却しない同様なもの
を作った。

これらの調整砂で８０ｘｌ２０Ｘ１４０ｍｍのブロック
を造型し、中心部の温度を測定した。

その結果は第１図の通りであった。

図中、１は液体窒素で冷却した場合における経過時間と
発熱温度との関係曲線、２は冷却しない場合における同
様な曲線である。

この結果が示すように、冷却しない場合は、発熱開始時
間が非常に堅く、しかも温度上昇が急で僅か７分で最高
温度の１００℃に達し、可使時間か短か過ぎて造型が難
しい。

これに対し、液体窒素で冷却した場合は、１５分経過す
るまでは発熱上昇勾配がゆるやかであり、それを過ぎる
と急上昇するが、可使時間が１５分に延長され造型も容
易となった。

前記と同様な原料を使用し、ＪＩＳ規格に従い５０ｍｍ
径×５０ｍ１１Ｌの標準試験片を作り、鋳型の圧縮強さ
を調べた結果は第１表の通りであった。

この結果が示すように、本発明の場合、経過時間１時間
では冷却しない場合と同じ圧縮強さを有するが、２４時
間後では２〜３ｋｇ／ｃｍ２圧縮強さが弱くなるが、最
低で１５ｋｇ／ｃｍ２を有し、強さの面では問題がない
。

この原料で鋳型を造型し、ＦＣ２０相当の鋳鉄を鋳込み
、鋳物が冷却した後、水圧１ｋｇ／ｃｆｉ２、水量１０
ｌ／分の条件で水溶させた結果、鋳型は容易に崩壊した
。

しかも健全な鋳物が得られた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の場合と、冷却しない場合における硬化反
応における経過時間と発熱温度との関係図である。１：本発明の場合、２：冷却しない場合。

【特許請求の範囲】