JPS63242439A - インベストメント鋳造用鋳型の製造方法 - Google Patents

インベストメント鋳造用鋳型の製造方法

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JPS63242439A
JPS63242439A JP62076293A JP7629387A JPS63242439A JP S63242439 A JPS63242439 A JP S63242439A JP 62076293 A JP62076293 A JP 62076293A JP 7629387 A JP7629387 A JP 7629387A JP S63242439 A JPS63242439 A JP S63242439A
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coating layer
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信義 佐々木
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、中子を用いたインベストメント鋳造用鋳型の
製造方法に関するものである。
(発明の背景) インベストメント鋳造に用いるセラミック中子は表面の
十分な平滑さと、ろう模型の射出成形に耐えるに充分な
強度と、焼成あるいは注湯時に酎えうる高い熱間強度と
を備えることが求められる。そこで従来は骨材にアルミ
ナ、ジルコン、溶融シリカ等を用いて中子を成形し、こ
の中子を単独で焼成、焼結していた。このため中子の生
産性が悪く寸法精度も悪くなり、特に大型のものでは希
望の精度を出すのが非常に困難で高価でもあった。
また特に焼結による中子は崩壊性が悪く、物理的な振動
や衝撃で中子を除去するのは不可能であり、中子の除去
工程が面倒で能率の悪いものになっていた。
さらにこのように焼結を必要とする中子では、焼結が困
難な骨材例えば安価なけい砂等は使用できなかった。
(発明の目的) 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、中
子を用いる場合に鋳造製品の中子側の鋳肌を十分滑らか
にし寸法精度を高めることができ、ろう模型の射出成形
時に充分耐え得る低温強度と共に高い熱間強度を有し、
中子単独での焼成が不要で生産性が高く安価でもあり、
物理的手段による崩壊性が良好で中子の除去が容易であ
り、さらに安価なけい砂等の骨材も使用可能となるイン
ベストメント鋳造用鋳型の製造方法を提供することを目
的とする。
(発明の構成) 本願第1発明によればこの目的は、以下の工程からなる
ことを特徴とするインベストメント鋳造用鋳型の製造方
法: (a)中子型にスラリを流入して中子型内面にスラリの
コーティング層を形成し余分のスラリを排出する工程; (b)骨材とバインダとの混練物を前記中子型内に充填
する工程; (c)中子型の外側からマイクロ波誘電加熱によりスラ
リコーティング層と混練物とを加熱乾燥し硬化する工程
; (d)中子型から中子を取出す工程; (e)この中子を型内に位置決めしてこの型内に消失模
型材を注入し、中子を鋳ぐるんだ消失模型を形成する工
程; D)この消失模型にスラリおよびスタッコ粒を交互に複
数回塗布して耐火物層を形成し乾燥する工程; (g)消失模型を消失させて鋳型を形成する工程;(h
)中子と耐火物層とを同時に焼成する工程;により達成
される。
また本願第2発明によればこの同一の目的は、前記第1
発明に、中子型から取出した中子に高温強度の高い高温
用バインダを含浸させた後中子を乾燥する行程を付加す
ることにより達成される。
ここにこの第2発明においては、行程(b)における混
練物としてメタ珪酸ソーダ等の粉末状無機バインダを骨
材にコーティングしてなる乾燥しかつ流動性に優れたコ
ーテツドサンドを用いることができる。
(実施例) 第1図は本願第1発明の一実施例の工程流れ図、第2図
はその各工程の説明図である。
まず誘電加熱しにくい材料で作った中子型10を用意し
、この型内にスラリ(塗型液)を注入する(第1図、ス
テップZoo)。このスラリは エチルシリケート       50重量%ジルコンフ
ラワー350番  50重量%などを用いたバインダと
フィシを含有するものが望ましい。スラリを中子型10
内に注入した後適宜時間経過後に中子型10を上下逆転
して内部のスラリを排出する(ステップ102)、’こ
の結果中子型10の内面には適宜厚さのスラリのコーテ
ィング層12が形成される(第2図A)。
一方中子の主原料として、骨材と、低温粘結力の大きい
無機バインダと、高温強度の高い高温用バインダとを混
練しておく(ステップ104)。
骨材としては例えば、 けい砂     90重量% シリカフラワー 10重量% を混合して用いる。ここにけい砂はJIS規格G590
1 (1954)の規定による7号程度の粒度のものが
望ましい。
無機バインダとしては珪酸ソーダ(水ガラス)の3号程
度のものを用い、これは中子の低温時の強度を確保し中
子を速やかに硬化させる作用を持つものである。高温用
バインダとしてはエチルシリケートやコロイダルシリカ
が用いられる。この高温用バインダは中子の高温時の強
度を確保する作用を持つものである。一般に無機バイン
ダとしての珪酸ソーダは200℃を超えると粘結力が急
激に低下するが、高温用バインダはこの無機バインダの
粘結力の低下を補って高温時の強度を向上させるもので
ある。
これら無機バインダと高温用バインダとは例えば50重
量%づつ程度の割合で予め混合され、この混合液を骨材
に少量づつ加えながら混練する。
この混合液は全体重量の8%程度まで混入できるが、4
%位とするのが望ましい。高温用バインダの混合量は中
子の寸法、重量が大きくなるにつれて増大させて、高温
時の中子の強度増加を図るべきであるが、中子の崩壊性
を考慮してできるだけ少ない混合量とするのが望ましい
。
なおこの混練は、室温20℃、湿度55%の雰囲気中で
20分程度行うが、混練後は直ちに密封する。これは珪
酸ソーダが大気中の炭酸ガスによって硬化する性質を持
つため、これにより混練物が硬化するのを防ぐためであ
る。このように混練した原料(混練物)はスラリのコー
ティング層12を形成した中子型10内に充填される(
ステップ104、第2図B)。
このように混練物14を充填した状態の中子型は第2図
(c)に示すように電極16a、16b間に置かれ、こ
れら電極16に交流電源18により高周波交流電圧が印
加される。すなわち誘電加熱が行われる(ステップ10
6)。この誘電加熱により中子型10内の層12と充填
された混練物14とが共に加熱され、これらに含まれる
水分が水蒸気となって中子型10外へ出てゆく。この高
温の水蒸気が混練物14を通る時に、けい砂などの骨材
の表面をコーティングする珪酸ソーダを溶解し、乾燥硬
化させる。この結果混練物14とコーティング層12と
は一体化して硬化し、十分な低温強度が得られる。
このように誘電加熱した後中子型lOを分割して型ばら
しすれば(ステップ108)、表面にスラリのコーティ
ング層12を有する中子20が得られる。
次にこのようにして得た中子20にパラフィンワックス
を塗布する(ステップ110、第2図D)。この塗布は
80〜90’Cで溶融したパラフィンワックス中にコー
ティング層12付きの中子20を10分程度浸漬するこ
とにより行う。この結果コーティング層12の表面にワ
ックス層22が形成され、コーティング層12の砂落ち
が防止される。また中子20の強度を増大させ中子の移
送中における破損を防止すると共に、中子保存中に中子
が吸湿するのを防止できる。この中子20は金型24内
に固定され、この金型24内にワックスや発泡スチロー
ルなどの消失模型材料を射出して消失模型24を成形す
る(ステップ112、第2図E)。このように中子20
を鋳ぐるんだ状態の消失模型26の外側には、耐火物が
コーティングされる。すなわちスラリ槽に浸漬して(ス
テップ114)スタッコ粒を振りかける(ステップ11
6)工程を複数回繰り返し、所定厚さの耐火物層28を
形成する(第2図F)。そしてこの耐火物層28を十分
に乾燥させた後(ステップ118)、消失模型21を脱
ろうして(ステップ120)さらに焼成する(ステップ
122)。脱ろうにより中子20のワックス層22も消
失し、中子20の表面にはコーティング層12が現れる
。この焼成によって外側の耐火物層28と共に、内側の
ワックス層22を除去した中子20も同時に焼成される
。この結果中子20、コーティング層12を含むセラミ
ックシェル鋳型30が出来上がる(第2図F)。
次にこの鋳型30内、すなわち耐火物層28とコーティ
ング層12とで挟まれる間隙に金属溶湯が注湯される(
ステップ124)。そして冷却後型ばらしされ(ステッ
プ126)、中子20とコーティング層12が除去され
る(ステップ128)。この中子20およびコーティン
グ層12の除去は、例えば振動や衝票などの物理的手段
により中子の大部分を除去し、残部を溶融苛性ソーダに
浸漬してこれを溶融することにより行われる。この結果
製品32が完成する(第2図G)。特に中子20は予め
焼結するものではないから、中子の崩壊性が良好である
。
この第1発明に用いる骨材、バインダ等は前記実施例に
限られるものではないのは勿論である。
例えば骨材としてはけい砂に代えてアルミナ、溶融シリ
カ、ジルコン、溶融ムライトなどを用いることが可能で
ある。またこの骨材に混練する無機バインダとしては燐
酸セメント等も使用可能である。
第3図は本願第2発明の一実施例の行程流れ図である。
この実施例は前記第1図の実施例におけるステップ10
8の後に、高温用バインダを含浸する工程132を付加
したものである。このステップ132において含浸する
高温用バインダとしてはエチルシリケートやコロイダル
シリカが使用可能である。本実施例ではこのように中子
に高温用バインダを含浸させるので混練物には高温用バ
インダを必ずしも混入しておく必要がない。
従って例えばメタ珪酸ソーダ等の粉末状無機バインダを
けい砂等の骨材にコーティングしてなる無機バインダコ
ーテツドサンドをステップ(b)における混練物として
用いることが可能となる。このコーテツドサンドは、誘
電加熱によりコーティング層から発生する高温の水蒸気
がこのコーテツドサンドを通過することにより硬化する
。このコーテツドサンドは乾燥した流動性に富むものあ
るためいわゆる乾式流動成形が可能となり、中子の型内
の混練物(コーテツドサンド)の充填性が良く中子の寸
法精度を一層高めることが可能となる。
なおこの第2発明において、低温用バインダと高温用バ
インダとを骨材に混練した混練物を用いることは勿論可
能であり、本第2発明はこれを包含する。この場合には
中子の熱間強度が一層向上する効果がある。
以りの各実施例ではワックスを塗布するステップ110
を有するので、このワックス層がコーティング層および
中子の強度を増大させ、中子を移送時に痛めるおそれが
なくなる。また中子の保存中に中子が水分を吸収して中
子焼成時に中子が破損するなどの不都合を防止できる。
しかし本発明はこのステップ110を省いても所期の目
的は達成可能である。
(発明の効果) 以上のように本願の第1発明は、中子型に予めスラリの
コーティング層を形成した後この中子型内に骨材とバイ
ンダとの混練物を充填し、これを誘電加熱することによ
りコーティング層と混練物とを一度に硬化させるもので
あるから、中子の肌を滑らかにでき、中子の寸法精度を
高くすることができる。また中子は外側の鋳型と共に焼
成されるから、中子単独での焼成、焼結が不要となり。
生産工程が単純で生産性向上とコスト低下が可能になる
。さらに焼成に併う中子の熱ひずみが少なくなるために
寸法精度は一層向上し中子の崩壊性が良好となり中子の
除去が容易になる。特に鋳型を形成する耐火物層と同質
の材料を中子に使用すれば、中子と耐火物層との熱膨張
などのコントロールが容易であり、大型の鋳造に好適な
ものになる。
またコーティング層が中子素体の表面を滑らかにし、鋳
造製品の中子側の表面が荒れるのを防止できる。またこ
のコーティング層は溶湯と中子とのモールトリアクショ
ンを抑制し製品表面の荒れを防止する働きをする。さら
に鋳型の焼成時あるいは注湯時に中子が高温になった際
にも、このコーティング層は中子の熱間強度を一層増大
させているので破損しにくく、鋳造歩止まりが一層向上
する。
第2発明によれば、高温用バインダを含浸させることに
より中子強度を一層向上させると共に、混練物に高温用
バインダを混入するのを省いたり流動性に富む無機バイ
ンダコーテツドサンドの使用も可能となる。特にコーテ
ツドサンドを用いる場合には中子型内へのコーテツドサ
ンドの充填性が良くなり、中子の寸法精度も一層向上す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願第1発明の一実施例の工程流れ図、第2図
はその各工程の説明図、第3図は本願第2発明の一実施
例の工程流れ図である。 10・・・中子型、 12・・・コーティング層。 22・・・ワックス層、 26・・・消失模型、 30・・・鋳型、32・・・製品。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)以下の工程からなることを特徴とするインベスト
    メント鋳造用鋳型の製造方法: (a)中子型にスラリを流入して中子型内面にスラリの
    コーティング層を形成し余分のスラリを排出する工程; (b)骨材とバインダとの混練物を前記中子型内に充填
    する工程; (c)中子型の外側からマイクロ波誘電加熱によりスラ
    リコーティング層と混練物とを加熱乾燥し硬化する工程
    ; (d)中子型から中子を取出す工程; (e)この中子を型内に位置決めしてこの型内に消失模
    型材を注入し、中子を鋳ぐるんだ消失模型を形成する工
    程; (f)この消失模型にスラリおよびスタッコ粒を交互に
    複数回塗布して耐火物層を形成し乾燥する工程; (g)消失模型を消失させて鋳型を形成する工程;(h
    )中子と耐火物層とを同時に焼成する工程。
  2. (2)前記工程(b)において、バインダは低温粘結力
    の大きい無機バインダと、高温強度の高い高温用バイン
    ダとを含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のインベストメント鋳造用鋳型の製造方法。
  3. (3)前記工程(b)において、骨材はけい砂を主成分
    とすることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のイ
    ンベストメント鋳造用鋳型の製造方法。
  4. (4)無機バインダは珪酸ソーダを主成分とし、高温用
    バインダはエチルシリケートおよびコロイダルシリカの
    少くとも一方を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    2項記載のインベストメント鋳造用鋳型の製造方法。
  5. (5)以下の工程からなることを特徴とするインベスト
    メント鋳造用鋳型の製造方法: (a)中子型にスラリを流入して中子型内面にスラリの
    コーティング層を形成し余分のスラリを排出する工程; (b)骨材とバインダとの混練物を前記中子型内に充填
    する工程; (c)中子型の外側からマイクロ波誘電加熱によりスラ
    リコーティング層と混練物とを加熱乾燥し硬化する工程
    ; (d)中子型から中子を取出す工程; (e)この中子に高温強度の高い高温用バインダを含浸
    させた後乾燥する行程; (f)この中子を型内に位置決めしてこの型内に消失模
    型材を注入し、中子を鋳ぐるんだ消失模型を形成する工
    程; (g)この消失模型にスラリおよびスタッコ粒を交互に
    複数回塗布して耐火物層を形成し乾燥する工程; (h)消失模型を消失させて鋳型を形成する工程;(i
    )中子と耐火物層とを同時に焼成する工程。
  6. (6)前記行程(b)において、混練物はメタ珪酸ソー
    ダ等の粉末状無機バインダを骨材にコーティングしてな
    る無機バインダコーテッドサンドで形成されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第5項記載のインベストメ
    ント鋳造用鋳型の製造方法。
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