JP2023022396A - Molding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳型造型装置に関する。 The present invention relates to a mold making apparatus.
特許文献1には、可溶性粘結剤(バインダー)と耐火物粒子(粒子状骨材)とを混合した鋳物砂(骨材混合物)を模型内に充填し、減圧雰囲気下でマイクロ波照射により鋳物砂を硬化させる鋳型造型方法が開示されている。鋳物砂が硬化する際に発生する蒸気は、模型の閉口部から外部へ放出される。
In
2分割された鋳型の模型を用いる場合、骨材混合物を加熱した際に生じる蒸気は、模型の分割面(見切り面)を通り、模型外へと排出される。マイクロ波を用いた鋳型造型方法では、模型として、セラミックスや樹脂で作製された模型が使用される。このような材料で作製された模型はマイクロ波により加熱されないため、見切り面で蒸気が冷却され、見切り面に結露が発生する。これにより蒸気が模型外に排出されず、骨材混合物の乾燥が妨げられるおそれがある。 When a mold divided into two is used, the steam generated when the aggregate mixture is heated passes through the division surface (parting surface) of the mold and is discharged out of the mold. In the mold making method using microwaves, a model made of ceramics or resin is used as the model. Models made of such materials are not heated by microwaves, so steam cools on the parting surface and condensation forms on the parting surface. As a result, steam is not discharged outside the model, and there is a risk that the drying of the aggregate mixture will be hindered.
また、特許文献1では、減圧雰囲気下で骨材混合物を加熱しているが、減圧雰囲気下で混合物を加熱すると、温度が低いため、水ガラス等のバインダーの脱水縮合反応が進まない可能性がある。
In addition, in
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、骨材混合物の乾燥・硬化を妨げることなく、マイクロ波による骨材混合物の硬化を行うことが可能な鋳型造型装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems. An object of the present invention is to provide a molding apparatus.
一態様に係る鋳型造型装置は、第1型と第2型とが見切り面で型合わされて、鋳型造型用の骨材混合物が充填可能なキャビティが形成される模型と、前記キャビティ内に充填された前記骨材混合物にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置とを備え、前記模型の少なくともキャビティ内面及び前記見切り面は多孔質であるものである。 A mold making apparatus according to one aspect includes a model in which a first mold and a second mold are joined at a parting surface to form a cavity into which an aggregate mixture for mold making can be filled; and a microwave irradiation device for irradiating the aggregate mixture with microwaves, and at least the cavity inner surface and the parting surface of the model are porous.
他の態様に係る鋳型造型装置は、第1型と第2型とが見切り面で型合わされて、鋳型造型用の骨材混合物が充填可能なキャビティが形成される模型と、前記キャビティ内に充填された前記骨材混合物にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置とを備え、前記模型の前記キャビティ内面及び前記見切り面の裏側には肉抜き部が形成されているものである。 A mold making apparatus according to another aspect includes a model in which a first mold and a second mold are joined at a parting surface to form a cavity into which an aggregate mixture for mold making can be filled; and a microwave irradiating device for irradiating the aggregate mixture thus formed with microwaves, and cutout portions are formed on the inner surface of the cavity and the back side of the parting surface of the model.
本発明によれば、骨材混合物の乾燥・硬化を妨げることなく、マイクロ波による骨材混合物の硬化を行うことが可能な鋳型造型装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a mold making apparatus capable of hardening an aggregate mixture by microwaves without interfering with drying and hardening of the aggregate mixture.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。なお、特許請求の範囲に係る発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For clarity of explanation, the following descriptions and drawings are omitted and simplified as appropriate. In each drawing, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as necessary. In addition, the invention according to the claims is not limited to the following embodiments, and not all the configurations described in the embodiments are essential as means for solving the problems.
実施形態1.
図1は、実施形態1に係る鋳型造型装置の構造を示す模式図である。図1に示すように、実施形態1に係る鋳型造型装置100は、模型10、マイクロ波照射装置20を備える。模型10は、下型11、上型12を含む。下型11と上型12とが見切り面13で型合わせされて、鋳型造型用の骨材混合物Wが充填可能なキャビティ14が形成される。なお、下型11と上型12のいずれか一方が固定型であり、他方が可動型であり得る。ここでは、下型11と上型12の2つの型でキャビティを形成する例を示したが、2つより多くの型を型合わせしてキャビティを形成してもよい。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a mold making apparatus according to
マイクロ波照射装置20は、キャビティ14内に充填された骨材混合物Wにマイクロ波を照射する。マイクロ波を照射することで、骨材混合物Wを加熱・硬化させる。マイクロ波を用いた鋳型造型方法では、模型10として金型を使用することはできず、セラミックスや樹脂にて作成された模型10が使用される。樹脂製の模型としては、例えば、ポリスチレン樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂が使用され得る。
The
このような模型10を用いた鋳型の造型方法について、図3~8を参照して説明する。図3~8は、鋳型の各造型工程を説明する図である。まず、図3に示すように、粒子状骨材、1種類又は複数種類の水溶性バインダー及び水を含む骨材混合物を混合する。
A mold making method using such a
粒子状骨材は、珪砂、アルミナ砂、オリビン砂、クロマイト砂、ジルコン砂、ムライト砂、各種の人工骨材等から選択される1種以上のものとすることができる。1種類又は複数種類の水溶性バインダーは、水分を蒸発させることにより固まる粘結剤である。水溶性バインダーは、常温において水溶性であるものを用いることが好ましい。また、加熱して水に混合した後、常温まで冷却した状態において当該水に溶解している水溶性バインダーも用いることができる。 The particulate aggregate can be one or more selected from silica sand, alumina sand, olivine sand, chromite sand, zircon sand, mullite sand, various artificial aggregates, and the like. The one or more water-soluble binders are binding agents that harden upon evaporation of water. As the water-soluble binder, it is preferable to use one that is water-soluble at room temperature. A water-soluble binder that is dissolved in the water after being heated and mixed with water and then cooled to room temperature can also be used.
図3に示す例では、水溶性バインダーとして、例えばガラス状のリチウム、ナトリウム及び/又はカリウムのケイ酸塩を水に溶かすことによって調製される水ガラスバインダーが用いられる。水ガラスは、例えば1.5~3.5であるモル比SiO2/M2Oを有し得る。なお、M2Oは、酸化物として計算されるバインダー中のリチウム、ナトリウム及びカリウムの質量の和である。 In the example shown in FIG. 3, the water-soluble binder used is, for example, a water glass binder prepared by dissolving glassy lithium, sodium and/or potassium silicates in water. Water glass may have a molar ratio SiO 2 /M 2 O that is, for example, between 1.5 and 3.5. Note that M 2 O is the sum of the masses of lithium, sodium and potassium in the binder calculated as oxides.
次に、図4に示すように、骨材混合物を攪拌することにより混合させる。そして、骨材混合物を鋳型造型用の空間である模型10のキャビティ14に充填する。図5に示すように、模型10の上型12上方には、混錬した骨材混合物Wを貯留するブローヘッド30が配置される。ブローヘッド30のブロープレート31には、骨材混合物Wを吐出する複数のブローノズル32が設けられている。ブローノズル32は、上型12のノズル挿入孔に差し込まれる。ブローヘッド30に貯留された骨材混合物Wは、加圧エアで、ブローノズル32から下型11のキャビティ面に向かって吐出される。これにより、図6に示すように、模型10のキャビティ14が骨材混合物Wで充填される。
Next, as shown in FIG. 4, the aggregate mixture is mixed by stirring. Then, the aggregate mixture is filled into the
その後、充填した骨材混合物W中の水分を蒸発させて骨材混合物Wを硬化させ、鋳型を造型する。図7に示すように、マイクロ波照射装置20により、大気圧雰囲気下で、キャビティ14内に充填された骨材混合物Wにマイクロ波を照射する。マイクロ波を照射すると、骨材混合物W中の水分が選択的に加熱され、蒸気となって模型10の外部へ排出される。このとき、骨材混合物W中の水ガラスバインダーが、乾燥・硬化する。
After that, the aggregate mixture W is hardened by evaporating water in the filled aggregate mixture W, and a mold is formed. As shown in FIG. 7, the aggregate mixture W filled in the
そして、図8に示すように、造型された鋳型Mを鋳型造型用空間から取り出す。なお、骨材混合物に架橋剤を更に加え、鋳型を取り出す工程前後に架橋剤を反応させる工程をさらに含んでいてもよい。このような鋳型の造型方法は、例えば、特許文献2に記載されている。
Then, as shown in FIG. 8, the molded mold M is taken out from the mold making space. In addition, a step of adding a cross-linking agent to the aggregate mixture and reacting the cross-linking agent before and after the step of removing the mold may be further included. A method for making such a mold is described in
上述したように、マイクロ波照射工程では、骨材混合物W中の水分が蒸気となって模型10の外部へ排出される。図2は、図1のA部分を拡大した図である。図2は、キャビティ14に充填された骨材混合物Wに大気圧雰囲気下でマイクロ波照射を行った時の状態を示している。図2中、蒸気の流れが矢印で示される。図2に示すように、骨材混合物Wから発生した蒸気は、下型11と上型12の見切り面13の隙間を通って模型10外に排出される。
As described above, in the microwave irradiation step, water in the aggregate mixture W becomes steam and is discharged to the outside of the
ここで、特許文献1の鋳型造型装置の問題点について説明する。特許文献1では、減圧雰囲気下で骨材混合物にマイクロ波を照射することで、粘結剤の気化温度(沸点)を低下させて、模型の変形の問題を改善している。このような鋳型造型装置では、マイクロ波が漏れない構造と、減圧雰囲気を保つ二重の密閉容器が必要となり、装置が高価になる。また、マイクロ波照射工程の前後に毎回、密閉容器の減圧、開放を繰り返す工程が必要になるために時間が掛かる。また、減圧雰囲気下で骨材混合物を加熱すると温度が低いので、水ガラスバインダーの脱水縮合反応が進まず、骨材混合物の十分な硬化ができない。
Here, problems of the mold making apparatus of
また、図11は、減圧せずに、大気圧でマイクロ波照射を行う比較例の問題点を説明する図である。図11は、キャビティ4に充填された骨材混合物Wに大気圧雰囲気下でマイクロ波照射を行った時の状態を示している。マイクロ波を用いた鋳型造型方法では、模型として、セラミックスや樹脂で作製された模型(下型1、上型2)が使用される。このような材料で作製された模型はマイクロ波により加熱されないため、キャビティ4の内面や見切り面3で蒸気が冷却され、結露が発生する。この結露が見切り面3の隙間を塞いでしまうと、蒸気が閉じ込められ、骨材混合物Wの乾燥が妨げられる。また、骨材混合物Wの角部は、冷たい模型(下型1、上型2)に囲まれて加熱されにくく、さらに結露で乾燥が遅くなる。
Further, FIG. 11 is a diagram for explaining problems of a comparative example in which microwave irradiation is performed at atmospheric pressure without reducing the pressure. FIG. 11 shows the state when the aggregate mixture W filled in the
このような問題を解決するため、実施形態では、模型10の少なくともキャビティ14の内面及び見切り面13は多孔質である。実施形態1では、模型10全体が、多孔質材料により形成されている。すなわち、骨材混合物Wは多孔質材料で形成された鋳型造型用の空間(キャビティ14)に充填される。
To solve such problems, in the embodiment, at least the inner surface of the
多孔質材料であるキャビティ14の内面及び見切り面13は、骨材混合物Wから発生した熱い蒸気を吸収して温かくなる(図2参照)。水溶性バインダーから発生した蒸気は、温かい多孔質樹脂で囲まれた見切り面13の隙間を通過する。このため、見切り面13に結露が発生することなく、蒸気が模型外へと排出される。これにより、骨材混合物の乾燥が妨げられるのを抑制することが可能となる。
The inner surface of the
また、このような多孔質材料としては、例えば、粒状骨材の粒径よりも小さい孔を有する多孔質樹脂を用いることができる。これにより、多孔質材料の孔内に粒状骨材が詰まるのを抑制することができる。 Moreover, as such a porous material, for example, a porous resin having pores smaller than the particle size of the granular aggregate can be used. Thereby, it is possible to suppress clogging of the pores of the porous material with the granular aggregate.
また、キャビティ14の内面も同様に、骨材混合物Wから発生した熱い蒸気を吸収して温かくなる。これにより、骨材混合物Wの表面、特に、角部が温かいキャビティ14の内面により加熱される。これにより、水ガラスバインダーの脱水縮合反応を進めて、骨材混合物Wの硬化を促進することが可能となる。なお、模型10は多孔質材料により形成されるため断熱性があるものの、マイクロ波を吸収しにくいので高温に加熱されない。このため、模型10の熱変形を抑制することができる。
Also, the inner surface of the
ここで、非多孔質樹脂で作製された模型を用いて造型した場合と、実施形態1のように多孔質樹脂で作製された模型を用いて造型した場合とを比較する。いずれの場合も、骨材混合物の処方、混練条件、マイクロ波照射条件は同じであるものとする。 Here, the case of molding using a model made of non-porous resin and the case of molding using a model made of porous resin as in the first embodiment will be compared. In either case, the formulation of the aggregate mixture, kneading conditions, and microwave irradiation conditions are the same.
非多孔質樹脂で作製された模型を用いて造型した場合、鋳型の表面には水分が残り、未硬化の部分があり、模型の見切り面には水滴(結露)が見られた。これに対し、多孔質樹脂で作製された模型を用いて造型した鋳型、鋳型の表面に水分は無く硬化しており、模型の見切り面には水滴(結露)は見られなかった。 When a model made of non-porous resin was used for molding, moisture remained on the surface of the mold, there were uncured portions, and water droplets (condensation) were observed on the parting surface of the model. On the other hand, there was no moisture on the surface of the mold made using the model made of porous resin and the mold was hardened, and no water droplets (condensation) were observed on the parting surface of the model.
このように、実施形態1によれば、模型10のキャビティ14の内面及び見切り面13を多孔質材料で形成することで、模型の変形と蒸気の問題を解決し、大気圧雰囲気化でマイクロ波加熱による骨材混合物の硬化を可能とする。
As described above, according to
実施形態2.
図9は、実施形態2に係る鋳型造型装置の構成を示す図である。実施形態2では、実施形態1と同様に、模型10は下型11と上型12とを含み、下型11と上型12とが見切り面13で型合わせされてキャビティ14が形成される。図9に示す例では、模型10は、非多孔質の下型基材部11A、上型基材部12Aを有している。下型基材部11A及び上型基材部12Aの表面には、多孔質材料15が設けられている。見切り面13及びキャビティ14の内面は、この多孔質材料15により形成される。
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of a mold making apparatus according to
多孔質材料としては、例えば、空気層を含む繊維構造体を用いることができる。図9を参照すると、多孔質材料で形成されたキャビティ14の内面及び見切り面13は、骨材混合物Wから発生した熱い蒸気を吸収して温かくなる。水溶性バインダーから発生した蒸気は、温かい多孔質樹脂で囲まれた見切り面13の隙間を通過するため、見切り面13に結露が発生することなく、蒸気が模型外へと排出され、骨材混合物の乾燥が妨げられるのを抑制することが可能となる。
As the porous material, for example, a fibrous structure containing an air layer can be used. Referring to FIG. 9, the inner surface of the
実施形態3.
図10は、実施の形態3に係る鋳型造型装置の構成を示す図である。実施形態3では、実施形態1と同様に、模型10は下型11と上型12とを含み、下型11と上型12とが見切り面13で型合わせされてキャビティ14が形成される。図10に示す例では、模型10の下型11及び上型12は非多孔質の樹脂からなり、キャビティ14の内面及び見切り面13の裏側には肉抜き部16が形成されている。
FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a casting mold making apparatus according to
図10に示す例では、上型12のキャビティ14及び見切り面13に面する部位が肉抜きされて、模型の外側へ開放した凹部が形成されている。この凹部は、隣接する部位と比較して、基材の肉厚が薄くなっている。また、下型11は、そのキャビティ14及び見切り面13に面する部位が肉抜きされて、中空となっている。
In the example shown in FIG. 10, the portion facing the
模型10自体はマイクロ波を吸収しにくいので高熱に加熱されないが、模型10のキャビティ14の内面及び見切り面13の裏側に肉抜き部16を形成することで、水溶性バインダーから発生した蒸気でキャビティ14の内面及び見切り面13が暖められる。これにより、見切り面13に結露が発生することなく、蒸気を模型外へと排出することができる。また、暖められたキャビティ内面により、骨材混合物Wが加熱され、その硬化が促進される。
Since the
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.
100 鋳型造型装置
10 模型
11 下型
11A 下型基材部
12 上型
12A 上型基材部
13 見切り面
14 キャビティ
15 多孔質材料
20 マイクロ波照射装置
30 ブローヘッド
31 ブロープレート
32 ブローノズル
W 骨材混合物
M 鋳型
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記キャビティ内に充填された前記骨材混合物にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置と、
を備え、
前記模型の少なくとも前記キャビティ内面及び前記見切り面は多孔質である、
鋳型造型装置。 a model in which the first mold and the second mold are joined at the parting surface to form a cavity that can be filled with an aggregate mixture for mold making;
a microwave irradiation device for irradiating the aggregate mixture filled in the cavity with microwaves;
with
At least the cavity inner surface and the parting surface of the model are porous,
Mold making equipment.
請求項1に記載の鋳型造型装置。 The model is formed of a porous material,
The mold making apparatus according to claim 1.
前記キャビティ内面及び前記見切り面は、前記基材部の表面に設けられた多孔質材料により形成されている、
請求項2に記載の鋳型造型装置。 The model has a non-porous base material,
The cavity inner surface and the parting surface are formed of a porous material provided on the surface of the base material,
The mold making apparatus according to claim 2.
請求項3に記載の鋳型造型装置。 The porous material is a fibrous structure containing an air layer,
The mold making apparatus according to claim 3.
前記キャビティ内に充填された前記骨材混合物にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置と、
を備え、
前記模型の前記キャビティ内面及び前記見切り面の裏側には肉抜き部が形成されている、
鋳型造型装置。 a model in which the first mold and the second mold are joined at the parting surface to form a cavity that can be filled with an aggregate mixture for mold making;
a microwave irradiation device for irradiating the aggregate mixture filled in the cavity with microwaves;
with
A recessed portion is formed on the inner surface of the cavity and the back side of the parting surface of the model,
Mold making equipment.
請求項1~7のいずれか1項に記載の鋳型造型装置。 The microwave irradiation is performed under atmospheric pressure,
A mold making apparatus according to any one of claims 1 to 7.
Priority Applications (1)
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JP2021127252A JP2023022396A (en) | 2021-08-03 | 2021-08-03 | Molding device |
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2021
- 2021-08-03 JP JP2021127252A patent/JP2023022396A/en active Pending
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