JPH0260430B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は型浸漬形反重力鋳造方法に関し、更に
詳しくは樹脂結合した粒子型がそれ故、例えば米
国特許Ａ−4340108中で開示されているように、
請求項１の前提部分の中で明示されるように使用
される。

（従来技術とその課題） いわゆる「型消失」法は、多孔で結合されてい
ない砂型で囲まれた成形されたプラスチツク原型
内に溶融金属を注ぐ工程を含む。溶融金属は原型
を気化させ、砂が潰れる前にそれを砂内に移し代
える。従つて固化した金属は成形されたプラスチ
ツクの原型の形状を成し、原型の変質生成物は多
孔の型内に散逸する。この型消失法は米国特許Ａ
−4085790及びＡ−4616689によつてそれぞれ例示
されるように、重力方向及び反重力方向に金属を
注ぐ両方の場合と関連する使用のために提案され
ている。

米国特許Ａ−4754798は、使い捨ての原型（例
えばろう又は泡状体）が、軽い結合状態で自己支
持性のある砂型であつて、原型が破壊する時に発
生する液体及び蒸気を十分に吸収する多孔性を具
備した砂型に埋められた鋳造法を説明している。
鋳造に先立つ型／原型の低温加熱によつて、砂型
内の湯口及び湯道開口からの流出と同じくらい
に、原型が流動的になつて砂型の細孔の中に拡散
していく。その後、、重力法又は反重力法のいず
れかを使用して金属が型内に鋳込まれる。

型浸漬、反重力鋳造法は米国特許Ａ−4340108
等に記載され、真空室の口内の多孔でガス浸透性
の型を封止すること、下にある溶融金属槽中に型
の下側を浸漬すること、及び型の下側にある１又
はそれ以上の複数の湯口を通して溶融金属を引
き、型内に形成された１又はそれ以上の複数の型
空所中に導入するために室から空気を抜くことに
関係している。その型は米国特許Ａ−4340108に
開示され、シエル（shell）鋳造法で形成され、
粒子相互を結合するために樹脂結合剤（即ち熱硬
化性樹脂）が使用された固い自己支持性の粒子
（例えば砂）塊で構成されている。そのようなシ
エル鋳造法が米国特許Ａ−4632171中に説明され
ている。粒子相互を結合するために低温化学固化
技術が選択的に使用可能であり、またそのための
商業的方式（例えばIsocure^R、Alphaset^R、
Betaset^R、又はIsoset^R法）が利用可能であり、該
方式では結合樹脂先駆物質含有粒子が促進剤（例
えば触媒又は反応的ガス）にさらされ、粒子相互
を保持する結合樹脂を形成する。米国特許Ａ−
4340108では、２つの部分の型（即ち上型と下型）
が別工程で形成され、互いに密閉接着され、そ後
鋳造位置に一体として搬送される。それらの工程
では別々の費用のかかる型成形と取り扱い装置が
必要であるばかりでなく、貴重なプラント床スペ
ースを費消し、型損傷の危険性と該工程への追加
の労働量が必要になる。

（発明の目的、構成、作用及び効果） 本発明による金属の真空反重力鋳造法のための
工程は、請求項１の特徴部分に明示された特徴に
よつて特徴付けられる。

型浸漬形式の反重力鋳造法であつて、別々の型
形成、型結合及び型搬送装置の必要性を減少さ
せ、また据え付け床スペース及びそのような工程
に従来必要であつた型形成ための労力を減少でき
る型を作るための改良された方法を提供すること
が本発明の目的である。型浸漬形式の反重力鋳造
法用の型成形のための改良された方法であつて、
型成形と鋳造工程をより密接に結合し、該方法に
関係してより連続した工程と節約を提供すること
が本発明の他の目的である。本発明のこれら及び
他の目的及び利点は以下に続く詳細な説明から容
易に明らかとなる。

本発明は、型浸漬形式の反重力鋳造方法の改良
であつて、別工程でよりもむしろ鋳造工程の間に
使用される真空室内の元の位置で型を形成し固化
することを本質的に含む。

改良された方法は他の型浸漬形式の反重力鋳造
法であつて、主な段階である：(1)真空室を形成す
る端部が開口した容器の口内の多孔の樹脂結合さ
れた粒子（即ち、好ましくはシリカ又はジルコニ
ア鋳造砂）型であつて、該型はその中に鋳造空所
と金属を空所内に導入するためにその下側に湯口
を有する上記型の位置決めと；(2)型の下側とその
一体化された湯口を下方の溶融金属槽内に浸漬さ
せることと；(3)湯口を通して金属槽あら金属を吸
引して空所内へと導入するために室内を真空にす
ること；(4)金属が充填された型を金属槽から取り
出すこと；及び(5)型内の金属が十分に固化した後
に室から型を放出することを有している。

しかし本発明の改良に従つて、型は、鋳造工程
の間に使用される真空室を形成するような全く同
一容器の元の位置で形成及び固化の両方がなされ
る。容器は多孔でガス浸透性のある壁であつて容
器の口から離間した壁で構成され、壁と口との間
に室を形成し、この室に化学的に固化される結合
剤形成先駆物質を含む型形成粒子を受け入れるよ
うにしている。壁の細かい孔は一般的に粒子材料
粒よりも小さいので、ガスは壁を通して自由に通
過できるが、粒子は侵入できず壁の孔を塞ぎガス
の通路を遮断する。ガス空間は壁の後方、即ち壁
の粒子収容室とは反対側に形成されている。容器
は、最初その口を上方に向けられ、その中に施さ
れる型形成粒子を受け入れる。仮の取り外し可能
な立ち上がつたフレーム状のリムが容器の口に配
設され、粒子収容室の深さを効果的に増大させ、
それにより、以下に更に詳しく説明する如く、容
器の口を越えて室から突出した型部分を粒子塊で
形作るための手段ができる。「型消失」法（例え
ばポリスチレン方式）に通常使用される形式のガ
ス化可能な原型は、その後室内（即ち多孔の壁と
容器の口との間）に配置され、「型消失」法にお
いて原型を埋める実務で知られている。沈澱、流
動化、振動又はこれらの組み合わせにより、型形
成粒子材料の塊によつて囲まれる。型形成粒子材
料は、粒子相互を結合するために使用される樹脂
でできた、化学的に固化可能な先駆物質と混合さ
れる。粒子は好ましくはこの先駆物質で覆われて
いるのがよい。型が粒子の床に適当に埋められた
後、本発明に従つて固化ガスが容器の多孔の壁と
粒子の床を通して通過され、その中の樹脂結合剤
の固化可能な先駆物質を刺激し又はこれと反応す
る（即ち使用される特別な樹脂組成の化学作用に
依存して）。十分な固化ガスが流通されて先駆物
質が結合樹脂に変換され、これにより粒子相互が
保持されて型を囲む一体結合された塊になる。仮
のリムはその後容器の口から取り外され、容器の
口を越えて突出した一体化された塊の解放された
立つた部分が残される。次に容器が逆転されて型
の突出部が容器の口の真下にくる位置とされ、そ
して下方の溶融金属の槽のすぐ上に位置される。
型の突出部はその後下方の溶融金属槽に浸漬さ
れ、多孔の壁の背後（即ち型の側とは反対側）に
真空が導入されて室の圧力を減少させ、そして槽
から溶融金属を吸上げて型空所に導入する。型内
に吸い込まれた溶融金属は、その中の原型を蒸発
させて追い出す。同時に、原型の破壊によつて生
じた蒸発生成物は型空所から多孔の型材料を通し
て吸収され、鋳造品の中に不測にガス空所が形成
されるのが十分に阻止される。

本発明は、数工程を示す添付図と関連して以下
に示される、その特別な実施例の以下の詳細な説
明の観点で考えると更に良く理解できる。

（実施例） 添付図は、多孔でガス透過性の壁６によつて、
型成形及び保持室４と、ガス空間１２とに分けら
れた、端部が開放された容器２を示している。仮
の取り外し可能なリム１４は容器２の口１０の上
に位置決めされ、室４の深さ効果的に増大させる
と共に該室を口１０を越えて延長し、以下により
詳細に説明されるように、容器２の口１０から外
側に突出している型部分を迅速に成形できるよう
にしている。多孔壁６は、焼結金属、セラミツク
の溶融急冷物、微少孔散気板／スクリーン等でで
きており、容器２を形成している壁１８の内側に
取り付けられた環状棚１６に、取り外し可能に固
定されている。ダクト２０はガス空間１２と連通
すると共に、適当な弁装置を介して真空又は加圧
ガス源（即ち、適切に固化、流動化又は放出する
ため）に結合されている。ばねで付勢された引つ
込み可能な保持ピン２２を壁１８を貫通して配設
してよく、このピン型を室４内に保持し、容器２
が逆転位置にあるとき（即ち開口端が下側のと
き）に型が不意に動くことのないようにできる。

製法順に説明すると、容器２は第１図に示すよ
うに始めにその口１０を上に向けられる。型成形
粒子材料２４ａの最初の層は好ましく室４内の多
孔壁６上に施される。粒子は好ましくは鋳造砂
（例えば珪土又はジルコニア）がよく、該砂は粒
子相互を保持するためその中に形成されるべき樹
脂の固着剤の既知の先駆物質によつて覆われてい
る。故に先駆物質は、フエノールウレタンの固着
剤を形成するために触媒アミン蒸気（例えばトリ
エタノールアミン）をそこに通すことによつて続
けて架橋結合されるフエノールとイソシアン酸塩
樹脂の化合物；フエノール−エステル樹脂固着剤
形成するためにその中を通る蟻酸メチルガスと続
いて反応されるフエノール樹脂；又はアクリルエ
ポキシ樹脂、ヒドロペルオキシド及び硫黄色二酸
化物（SO₂）をその中に通すことによつて続いて
固化されるシランの混合物によつて構成される。
本発明に従つた真空室４内で直接作られる型は、
別の操作で作られて鋳造位置に続いて搬送される
型と同じだけの粒子又は固着剤含有量を有する必
要はない。この点に関して、、より多くの取り扱
いを受ける型の中のより多い粒子はより高い固着
剤の含有量によつて与えられた追加の強度／耐久
性は、直接鋳造をその中でするために鋳造室内の
本来の場所に型を作る場合は必要でない。低い粒
子数数及び樹脂含有量は型成形材料のコストを低
下させる。更に、低い樹脂含有量は（即ち
Isoset^R又はIsocure^Rのような商業的に利用可能な
砂と比べて）粒子の流動性を改善し、鋳造操作の
間に型空間からの原型分解生成物の効果的除去た
めのより多孔の型になる。商業的樹脂の添加は勿
論使用可能である。

第２図に最良に示されるように、気化可能な原
型２６（例えばポリスチレン成形）は最初の粒子
材料層２４ａの中に部分的に配設される。原型２
６は、好ましくはそれから延出し、原型２６が残
す空間によつて形成された型空間の湯口を形成す
る複数の湯口成形突起２８を有する。連続操作の
間、室部分４の適所に原型２６を保持するために
適当な固定手段（図示せず）を使用してよい。次
に粒子材料層２４ａの中に原型２６の最初の配置
を行い、第３図に最良に示されるように、追加の
粒子材料２４ｂが室４、リム１４内及び原型２６
周囲に施される。原型２６の湯口形成突起２８
は、仮のリム１４の上面８と同一平面である型成
形粒子材料２４ｂの露出表面３０まで延びてい
る。

原型２６が型成形粒子材料２４ｂの中に完全に
埋められた後に、粒子詰め込み容器が固化位置に
搬送される（第４図参照）。該容器は、粒子全体
２４ｂの上面３０に結するためにスクリーン３４
又は壁６を構成する材料に似た多孔材をその下端
に具備したフード３２を有する。スクリーン３４
は、固化工程の間に固化ガスを粒子塊２４ｂに実
質的に均一に通過させることに関して十分に目が
細かい。フード３２は固化ガスをその中に導入す
るための適当なダクト３６を有する。固化位置で
は固化ガス（例えば触媒又は反応的材料）が、ダ
クト２０を通して必要かもしれない適当な空気清
浄装置（例えばガス洗浄装置（図示せず））に排
出される前に、そこから連続的に粒子塊２４ba、
多孔のガス透過性壁６を通過しそして空間１２に
入るところのダクト３６を介してフード３２に導
入される。代わりに、（第４図で仮想線の矢印で
で示すように）固化ガスが空間１２及び壁６を介
して粒子塊２４ｂに導入され、フード３２から排
出されるようにしてよい。この方法では、スクリ
ーン３４は型成形粒子がフード３２及びダクト３
６の中に入る通路を遮断する追加の機能を果す。

次に樹脂結合が固化され粒子塊２４ｂが連続的
に一体化して型２４ｍになり、リム１４は容器２
の口１０から突出して溶融金属槽内に浸漬できる
ようにされた型部分３８を残して（第５図参照）
容器２の口１０から取り出される。容器２はその
後第５図に最良に示されるように、突出した型部
分３８が容器２の下になるように逆転される。第
６図に最良に示されるように、型の突出部分３８
はその後溶融金属の槽４０内に浸漬されらると共
に、原型２６によつて形成された型空所４２内ま
で溶融金属を吸い上げるために空間１２内に導入
された真空にさらされる。溶融金属４４は湯口４
６を通つて空所４２に流れ込むので、原型２６は
溶融金属の前線前方にガス化し、原型２６のガス
化の結果その中で形成されたガス状生成物が空間
１２内の真空によつて型２４ｍを侵入型の孔を通
して型空所４２の外に吸い出される。

最後に第７図に最良に示されるように型空所４
２内の金属４４が十分に固化した後、型２４ｍは
容器２から排出され上記サイクルが繰り返され
る。更に詳しくは、保持ピン２２を使用する場合
はこれを引つ込め、加圧空気を空間１２に導入し
て型２４ｍを容器２内の室４から吹き出す。

【図面の簡単な説明】

第１図は型成形粒子をその中に受け入れる向き
にされた鋳造容器の縦断面図、第２図は第１図に
続いて容器内に型を位置決めしている第１図と同
様の図、第３図は第２図に続いて型成形粒子材料
の中に型を埋め込んだ第２図と同様の図、第４図
は型成形粒子材料のガス貯蔵中の第３図と同様の
図、第５図はガス貯蔵後の第４図の型及び容器の
縦断面図であつて、溶融金属中に浸すのに先立つ
て逆転された型及び容器の図、第６図は溶融金属
中に型を浸した後の第５図と同様の図、第７図は
空気圧で押し出された、金属が充填された第６図
の型を描いた図である。 ２……容器、４……保持室、６……多孔壁、１
０……口、１２……ガス空間、１４……リム、２
０……ダクト、２２……保持ピン、２４ａ，２４
ｂ……型成形粒子材料、２６……原型、２８……
湯口成形突起、３２……フード、３４……スクリ
ーン、３６……ダクト、４０……溶融金属槽、４
２……型空所。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多孔で樹脂結合された粒子型２４ｍを真空室
   １２を形成する容器２の口１０内に配置する工程
   であつて、上記型２４ｍは、その中に溶融金属を
   受入れ形付けするための空所を形成し、且つ上記
   金属を上記空所４２に導入するためその下面３８
   に少なくとも一つの湯口４６を有する上記工程； 上記下面３８及び湯口４６を下方の溶融金属槽
   ４０内に浸漬する工程； 上記金属を上記槽４０から吸い上げて上記空所
   ４２内に導入するのに十分な真空を上記室１２内
   に導入し、金属が充填された型２４ｍを上記槽４
   ０から取り出す工程；及び 上記型２４ｍをその中の金属が十分に固化した
   後に上記室１２から放出する工程；の主要な工程
   を有する真空反重力金属鋳造方法において、該方
   法が、 上記口１０から離間し上記真空室１２を、上記
   口１０と上記壁６との間に位置した上記保持室４
   から分離する、多孔でガス浸透性のある壁６、を
   有する容器２を配設すること； 上記容器２をその口１０を上方に向けて配置す
   ること； ガス化可能な原型２６を上記空所４２を形成す
   るため上記保持室４内に配置すること； 上記樹脂の化学的に硬化可能な先駆物質を含有
   する型成形粒子材料２４ｂの塊であつて、固化の
   ときに浸漬可能な型部分３８を形成するために上
   記口１０を越えて部分的に突出している上記塊内
   に上記原型２６を埋めること； 上記固化可能な先駆物質から上記結合樹脂を形
   成して上記粒子材料を相互に結合するために十分
   な固化ガスを上記壁６と塊２４ｂを通して通過さ
   せること； 上記浸漬可能な部分３８が上記真空室１２の下
   方に位置し型２４ｍの下面を形成するように上記
   容器を向けること； 上記部分３８を上記金属槽４０内に浸漬するこ
   と； 上記真空を上記真空室１２内に導入して上記金
   属を上記空所内に吸引しそれによつて上記原型を
   蒸発させて除去すること；及び 原型のガス化生成物を上記空所４２から多孔の
   型２４ｍを通して除去すること； を有することを特徴とする真空反重力金属鋳造方
   法。 ２ 請求項１記載の真空反重力鋳造方法におい
   て、上記粒子材料２４ｂが鋳造砂を有することを
   特徴とする方法。 ３ 請求項１又は２記載の真空反重力鋳造方法に
   おいて、上記固化ガスが上記樹脂の先駆物質の固
   化を促進する方法。 ４ 請求項１又は２記載の真空反重力鋳造方法に
   おいて、上記固化ガスが上記樹脂の先駆物質と反
   応する方法。 ５ 請求項１記載の真空反重力鋳造方法におい
   て、該方法が大気圧以上の圧力を上記真空室１２
   に作用させて上記保持室４から上記型２４ｍを放
   出させる工程を有する方法。