JPWO2011013730A1 - 鋳造ユニット及び鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
中子に装着された消失性湯口に非消失性湯道が接続され、組立や鋳造後の後始末が煩雑な従来の鋳造ユニットの課題を解決する。内部に形成されたキャビティ14に溶湯が流入する溶湯入口16が表面に開口する複数の中子12と、溶湯入口16の各々と溶湯が注湯される湯口カップ18との間の湯道を形成する、周面に耐火性塗型剤が塗布された消失模型20とが、湯口カップ18を除いて乾燥砂24に埋設されている鋳造ユニットであって、前記複数の中子12,12・・が一体化されるように、互いに隣接する中子同士が接合されている。
Description
本発明は鋳造ユニット及び鋳造方法に関する。
鋳造方法には、発泡スチロール等の樹脂から成る消失性模型を用いた消失模型鋳造法が知られている。
かかる消失模型鋳造法では、図17に示す鋳造ユニットが用いられている。図17に示す鋳造ユニットでは、金属製のフラスコ100内に、製品部102及び湯道104を形成する発泡スチロール等の樹脂から成る消失性模型が、湯道104の先端部に装着された湯口カップ108を除いて乾燥砂106に埋設されている。
かかる乾燥砂106には、消失模型が溶湯と接触して発生する分解ガスを集めて排出できるように、乾燥砂106の粒径よりも小径の複数の貫通孔110a,110a・・が形成された筒状体110が、乾燥砂106に挿入されている。
図17に示す鋳造ユニットを用いた消失模型鋳造法では、湯口カップ108に溶湯を注湯すると、溶湯の熱によって消失模型を形成する発泡スチロール等の樹脂が熱分解されて消失し、溶湯が製品部102及び湯道104に充填される。
尚、発泡スチロール等の樹脂の熱分解ガスは、乾燥砂106の隙間を通過して筒状体110に集められて排出される。
図17に示す鋳造ユニットを用いた消失模型鋳造法では、複数の鋳造製品を一体化して取り扱うことが可能となるため、鋳造後の処理が簡単である。しかし、通常、消失模型は、発泡スチロール等の樹脂粒を成型して形成されるため、その表面に樹脂粒の痕跡模様が形成される。このため、得られた鋳造製品の表面には、樹脂粒の痕跡模様が転写されることがある。従って、得られた鋳造品の表面は研磨加工等を必要とする。
また、製品部102が大形化された場合、消失模型の一部が残留したり、煤が発生したりすることがある。かかる残留した消失模型の一部や煤が鋳造製品に混入することがある。消失模型の一部や煤が混入した鋳造製品は不良品である。
この様な、従来の消失模型鋳造法に対し、下記特許文献1には、図18に示す様に、金属製のフラスコ200内に、内部にキャビティ202aが形成された中子202と、中子202のキャビティ202aに連結された押湯部202bと、中子202に接続された樹脂から成る消失性湯口部206と、消失性湯口部206に接続された非消失性湯道製品部102とが乾燥砂208に埋設されている鋳造ユニットを用いた鋳造方法が提案されている。
図18に示す鋳造ユニットには、非消失性湯道部204の先端部には、乾燥砂208から露出している湯口カップ210が装着され、乾燥砂208内には減圧用金網パイプ212が挿入されている。
更に、乾燥砂208の表面には、減圧シール用のフィルム214が被着されている。
かかる消失模型鋳造法では、図17に示す鋳造ユニットが用いられている。図17に示す鋳造ユニットでは、金属製のフラスコ100内に、製品部102及び湯道104を形成する発泡スチロール等の樹脂から成る消失性模型が、湯道104の先端部に装着された湯口カップ108を除いて乾燥砂106に埋設されている。
かかる乾燥砂106には、消失模型が溶湯と接触して発生する分解ガスを集めて排出できるように、乾燥砂106の粒径よりも小径の複数の貫通孔110a,110a・・が形成された筒状体110が、乾燥砂106に挿入されている。
図17に示す鋳造ユニットを用いた消失模型鋳造法では、湯口カップ108に溶湯を注湯すると、溶湯の熱によって消失模型を形成する発泡スチロール等の樹脂が熱分解されて消失し、溶湯が製品部102及び湯道104に充填される。
尚、発泡スチロール等の樹脂の熱分解ガスは、乾燥砂106の隙間を通過して筒状体110に集められて排出される。
図17に示す鋳造ユニットを用いた消失模型鋳造法では、複数の鋳造製品を一体化して取り扱うことが可能となるため、鋳造後の処理が簡単である。しかし、通常、消失模型は、発泡スチロール等の樹脂粒を成型して形成されるため、その表面に樹脂粒の痕跡模様が形成される。このため、得られた鋳造製品の表面には、樹脂粒の痕跡模様が転写されることがある。従って、得られた鋳造品の表面は研磨加工等を必要とする。
また、製品部102が大形化された場合、消失模型の一部が残留したり、煤が発生したりすることがある。かかる残留した消失模型の一部や煤が鋳造製品に混入することがある。消失模型の一部や煤が混入した鋳造製品は不良品である。
この様な、従来の消失模型鋳造法に対し、下記特許文献1には、図18に示す様に、金属製のフラスコ200内に、内部にキャビティ202aが形成された中子202と、中子202のキャビティ202aに連結された押湯部202bと、中子202に接続された樹脂から成る消失性湯口部206と、消失性湯口部206に接続された非消失性湯道製品部102とが乾燥砂208に埋設されている鋳造ユニットを用いた鋳造方法が提案されている。
図18に示す鋳造ユニットには、非消失性湯道部204の先端部には、乾燥砂208から露出している湯口カップ210が装着され、乾燥砂208内には減圧用金網パイプ212が挿入されている。
更に、乾燥砂208の表面には、減圧シール用のフィルム214が被着されている。
図18に示す鋳造ユニットを用いて鋳造する際には、減圧用金網パイプ212から吸引してフラスコ200内を減圧状態としつつ、湯口カップ210に溶湯を注湯すると、非消失性湯道204を流下した溶湯は、消失性湯口部206を形成する樹脂を熱分解して中子202内のキャビティ202a内に充填される。
消失性湯口部206を形成する樹脂や中子202を形成する樹脂が熱分解されて生じる熱分解ガスは、乾燥砂208の隙間を経由して減圧用金網パイプ212から排出される。
図18に示す鋳造ユニットによれば、鋳造製品に樹脂粒の痕跡模様が転写されたりすることを防止できる。更に、消失模型量が少なく、消失模型の一部が残留したり、煤が発生することも防止できる。
しかしながら、図18に示す鋳造ユニットでは、非消失性湯道204は陶管製湯口管を用いて形成することを要し、鋳造ユニットの組立や鋳造後の後始末が煩雑である。
また、複数の中子を用いて鋳造品を鋳造する場合には、非消失性湯道204に非消失性分岐管を設けることを要し、鋳造ユニットの組立や鋳造後の後始末が益々煩雑となる。
そこで、本発明は、中子に装着された消失性湯口に非消失性湯道が接続され、組立や鋳造後の後始末が煩雑な従来の鋳造ユニットの課題を解決し、鋳造品に樹脂粒の痕跡模様が転写されたり、消失模型の一部が残留したり、或いは煤が発生することを防止でき、且つ組立や鋳造後の後始末が容易な鋳造ユニット及び鋳造方法を提供することを目的とする。
消失性湯口部206を形成する樹脂や中子202を形成する樹脂が熱分解されて生じる熱分解ガスは、乾燥砂208の隙間を経由して減圧用金網パイプ212から排出される。
図18に示す鋳造ユニットによれば、鋳造製品に樹脂粒の痕跡模様が転写されたりすることを防止できる。更に、消失模型量が少なく、消失模型の一部が残留したり、煤が発生することも防止できる。
しかしながら、図18に示す鋳造ユニットでは、非消失性湯道204は陶管製湯口管を用いて形成することを要し、鋳造ユニットの組立や鋳造後の後始末が煩雑である。
また、複数の中子を用いて鋳造品を鋳造する場合には、非消失性湯道204に非消失性分岐管を設けることを要し、鋳造ユニットの組立や鋳造後の後始末が益々煩雑となる。
そこで、本発明は、中子に装着された消失性湯口に非消失性湯道が接続され、組立や鋳造後の後始末が煩雑な従来の鋳造ユニットの課題を解決し、鋳造品に樹脂粒の痕跡模様が転写されたり、消失模型の一部が残留したり、或いは煤が発生することを防止でき、且つ組立や鋳造後の後始末が容易な鋳造ユニット及び鋳造方法を提供することを目的とする。
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討したところ、内部にキャビティが形成された複数の中子の各々と湯口とを連結する全湯道を消失性模型で形成しても、図17に示す鋳造ユニットの如く、湯道104及び製品部102を消失性模型で形成した場合に比較して、消失性模型を形成する樹脂量が少ない。このため、湯口カップに注湯された溶湯によって消失模型を形成する樹脂は充分に熱分解され、その熱分解ガスは乾燥砂の隙間や中子を経由して外部に排出できることが判明した。
更に、複数の中子は、互いに隣接する中子同士を接合することによって一体化し、一物体として取り扱うことができることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明者等は、前記課題を解決する手段として、内部に形成されたキャビティに溶湯が流入する溶湯入口が表面に開口する複数の中子と、前記溶湯入口の各々と溶湯が注湯される湯口との間の湯道を形成する、周面に耐火性塗型剤が塗布された消失模型とが、前記湯口を除いて乾燥砂に埋設されている鋳造ユニットであって、前記複数の中子が一体化されるように、互いに隣接する中子同士が接合されている鋳造ユニットを提供できる。
また、前記課題を解決する手段として、この鋳造ユニットを用い、溶湯を湯口に注湯して鋳造した後、振動によって乾燥砂を流動化し、次いで、前記消失模型によって形成された湯道に溶湯が充填されて形成されたランナーと前記中子の各キャビティに溶湯が充填されて形成された製品とを一体化した鋳造品を乾燥砂から引き抜く鋳造方法を提供できる。
本発明者等が提供した課題を解決する手段において、下記の好ましい態様を上げることができる。
互いに隣接する中子同士を、接着剤又は凹凸嵌合によって接合することにより、複数の中子を容易に接合して一体化できる。
かかる中子としては、一対の中子鋳型から成る中子を用いることにより、内部にキャビティが形成された中子を容易に形成できる。特に、中子を、シェル鋳型、自硬性鋳型又はこれらを組み合わせた鋳型によって形成することが好ましい。
また、中子が、シェル鋳型である場合において、シェル砂に含有される樹脂が軟化した状態の軟化層同士を密着させたのち硬化させることによって互いに隣接する中子同士が接合されているようにすれば、極めて容易に複数の中子を接合することができる。
更に、中子に形成したキャビティの内壁面に、耐火性塗型を塗布することによって、高温溶湯を用いて鋳造できる。
また、中子、湯道、湯口及び乾燥砂を金属製のフラスコ内に挿入し、前記中子及び消失模型が溶湯と接触して発生する分解ガスを集めて排出できるように、前記乾燥砂の粒径よりも小径の複数の貫通孔が形成された筒状体を、前記乾燥砂中に挿入することによって、鋳造ユニットをコンパクト化できる。
更に、複数の中子は、互いに隣接する中子同士を接合することによって一体化し、一物体として取り扱うことができることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明者等は、前記課題を解決する手段として、内部に形成されたキャビティに溶湯が流入する溶湯入口が表面に開口する複数の中子と、前記溶湯入口の各々と溶湯が注湯される湯口との間の湯道を形成する、周面に耐火性塗型剤が塗布された消失模型とが、前記湯口を除いて乾燥砂に埋設されている鋳造ユニットであって、前記複数の中子が一体化されるように、互いに隣接する中子同士が接合されている鋳造ユニットを提供できる。
また、前記課題を解決する手段として、この鋳造ユニットを用い、溶湯を湯口に注湯して鋳造した後、振動によって乾燥砂を流動化し、次いで、前記消失模型によって形成された湯道に溶湯が充填されて形成されたランナーと前記中子の各キャビティに溶湯が充填されて形成された製品とを一体化した鋳造品を乾燥砂から引き抜く鋳造方法を提供できる。
本発明者等が提供した課題を解決する手段において、下記の好ましい態様を上げることができる。
互いに隣接する中子同士を、接着剤又は凹凸嵌合によって接合することにより、複数の中子を容易に接合して一体化できる。
かかる中子としては、一対の中子鋳型から成る中子を用いることにより、内部にキャビティが形成された中子を容易に形成できる。特に、中子を、シェル鋳型、自硬性鋳型又はこれらを組み合わせた鋳型によって形成することが好ましい。
また、中子が、シェル鋳型である場合において、シェル砂に含有される樹脂が軟化した状態の軟化層同士を密着させたのち硬化させることによって互いに隣接する中子同士が接合されているようにすれば、極めて容易に複数の中子を接合することができる。
更に、中子に形成したキャビティの内壁面に、耐火性塗型を塗布することによって、高温溶湯を用いて鋳造できる。
また、中子、湯道、湯口及び乾燥砂を金属製のフラスコ内に挿入し、前記中子及び消失模型が溶湯と接触して発生する分解ガスを集めて排出できるように、前記乾燥砂の粒径よりも小径の複数の貫通孔が形成された筒状体を、前記乾燥砂中に挿入することによって、鋳造ユニットをコンパクト化できる。
発明の効果
本発明者らが提案した鋳造ユニットによれば、内部にキャビティが形成された複数の中子の各々と湯口とを連結する湯道を消失性模型で形成しても、湯口カップに注湯された溶湯によって消失模型を形成する樹脂は充分に熱分解され、熱分解ガスは乾燥砂の隙間や中子を経由して外部に排出できる。このため、消失模型の一部が残留したり、煤が発生することに起因して、消失模型の一部や煤が鋳造製品に混入する事態を防止できる。
更に、複数の中子は、互いに隣接する中子同士を接合することによって一体化し、一物体として取り扱うことができ、鋳造ユニットの組立等の際に、複数の中子を容易に取り扱うことができる。
また、鋳造後には、中子のキャビティに溶湯が充填されて形成された鋳造製品と湯道に溶湯が充填されて形成されたランナーとが一体化された鋳造品が形成されている。このため、乾燥砂から鋳造品を容易に引き出すことができる。
本発明者らが提案した鋳造ユニットによれば、内部にキャビティが形成された複数の中子の各々と湯口とを連結する湯道を消失性模型で形成しても、湯口カップに注湯された溶湯によって消失模型を形成する樹脂は充分に熱分解され、熱分解ガスは乾燥砂の隙間や中子を経由して外部に排出できる。このため、消失模型の一部が残留したり、煤が発生することに起因して、消失模型の一部や煤が鋳造製品に混入する事態を防止できる。
更に、複数の中子は、互いに隣接する中子同士を接合することによって一体化し、一物体として取り扱うことができ、鋳造ユニットの組立等の際に、複数の中子を容易に取り扱うことができる。
また、鋳造後には、中子のキャビティに溶湯が充填されて形成された鋳造製品と湯道に溶湯が充填されて形成されたランナーとが一体化された鋳造品が形成されている。このため、乾燥砂から鋳造品を容易に引き出すことができる。
本発明に係る鋳造ユニットの一例を図1に示す。図1に示す鋳造ユニットには、金属製のフラスコ10内に、二個の中子12,12が挿入されている。かかる中子12,12の各々は、図2に示す様に、一対の中子鋳型12a,12bが接続されて形成されており、内部にキャビティ14が形成されている。かかる中子12のキャビティ14内に溶湯が流入する溶湯入口としての堰16は、中子12の上面側の傾斜面の位置で、中子鋳型12a,12bのパーティングラインに沿って形成されている。この堰16は、中子12の形状によっては、パーティングライン以外の任意の箇所に形成してもよい。
かかるキャビティ14の内壁面に耐火性塗型剤を塗布することによって、ステンレス等の高温溶湯を用いた鋳造を行うことができる。
尚、一対の中子鋳型12a,12bとしては、シェル鋳型、自硬性鋳型又はこれらを組み合わせた鋳型を用いることができる。
更に、図1及び図2に示す中子12,12は、その外周面の一部が接着剤によって接合されて一体化されており、中子12,12を一物体として取り扱うことができる。
かかる中子12,12の各々に形成された堰16とセラミック製の湯口カップ18との間には、消失模型20によって湯道が形成されている。かかる消失模型20は、発泡スチロール等の樹脂によって形成されている。この消失模型20の中子12,12の堰16,16に当接する逆三角形状の部分20aは、消失模型20の他の部分よりも太い太部が形成されており、押湯部を形成する部分である。また、この湯道の逆三角形の部分20aが、中子12のパーティングライン上に位置する場合であって、且つ複数の中子12,12が一体化されている場合には、中子12,12の堰16,16に当接する湯道における逆三角形の部分20aを、消失模型ではなく、中子12,12と一体の鋳型で形成することもできる。
尚、湯口カップ18は、シェル型又は自硬性型であってもよい。
更に、中子12,12の各上面に開口され、キャビティ14に連通する抜孔には、吐かせ押湯部を形成する消失模型22が接続されている。図1及び図2に示す中子12のパーティングラインに沿って抜孔が形成されているが、中子12の形状等によってはパーティングライン以外の任意の箇所に形成してもよい。なお、この中子12の上面に形成されたキャビティ14に連通する抜孔が、中子12のパーティングライン上に開口されている場合であって、且つ複数の中子12,12が一体化されている場合には、抜孔に接続される吐かせ押湯部を消失模型ではなく、中子12,12と一体の鋳型で形成することもできる。
これらの消失模型20,22の外周面には、湯口カップ18に注湯される溶湯によって溶融又は熱分解することのない耐火性塗型剤が塗布されている。このため、湯口カップ18に注湯される溶湯によって消失模型20,22が熱分解して消失したとき、耐火性塗型剤が湯道及び吐かせ押湯部の外周面を形成する。
尚、消失模型20の逆三角形状の部分20aと中子12,12の堰16,16を含む部分とは、接着剤によって接続されている。
図1に示す鋳造ユニットでは、中子12,12、湯道を形成する消失模型20、吐かせ押湯部を形成する消失模型22,22は、消失模型20の先端部に装着された湯口カップ18を除いて乾燥砂24に埋設されている。
かかる乾燥砂24には、乾燥砂24の粒径よりも小径の複数の貫通孔26a,26a・・が形成された筒状体26が挿入されている。中子12,12及び消失模型20,22が溶湯と接触して発生した分解ガスを集めて排出するためである。
ところで、中子12,12、消失模型20及び消失模型22,22を乾燥砂24に埋設する際には、中子12,12、消失模型20及び消失模型22,22を挿入したフラスコ10内に、所定量の乾燥砂24を充填した後、或いは所定量の乾燥砂24を充填しつつ、フラスコ10に振動を与えることによって、中子12,12や消失模型20,22,22の隙間にも乾燥砂24を充分に充填できる。
図1に示す鋳造ユニットの湯口カップ18に溶湯を注湯すると、図3に示す様に、消失模型20は熱分解して消失するが、消失模型20の外周面に塗布されている耐熱性塗型剤によって溶湯が乾燥砂24中に浸透することなく湯道32を形成する。この湯道32の中子12,12の近傍には、逆三角形状の部分20aによって湯道32よりも太い太部を具備する押湯部32aが形成される。
かかる湯道32の溶湯は、中子12,12の各堰16から中子12内のキャビティ14内に進入して充填する。更に、キャビティ14内の溶湯は、キャビティ14の抜孔に装着された消失模型22と接触して、消失模型22を消失し、吐かせ押湯部34を形成する。
かかる溶湯の充填の際に、消失模型20,22及び中子12,12を形成する樹脂成分が溶湯の熱によって熱分解して、熱分解ガスが発生する。この熱分解ガスは、乾燥砂24の粒子間に形成された隙間を通過して貫通孔26a,26a・・を経由して筒状体26内に集められて、筒状体26の出口から系外に排出される。
尚、筒状体26の出口近傍に、電気スパーク等の着火源を設けることによって、筒状体26から排出される熱分解ガスを燃焼させることができる。
中子12,12の各キャビティ14に溶湯を充分に充填したとき、湯口カップ18への溶湯の注湯を停止し、キャビティ14内に充填した溶湯を冷却する。
キャビティ14内に充填された溶湯の冷却の際に、溶湯の冷却の進行に伴う収縮によってキャビティ14内に隙間が形成されることがある。かかる隙間には、溶融状態の溶湯が貯留されている押湯部32a又は吐かせ押湯部34から溶湯が供給されて充足される。
キャビティ14等に充填された溶湯の冷却が完了したとき、図3に示す様に、中子12,12の各キャビティ14に形成された鋳造製品Pと、湯道32に溶湯が充填されて形成されたランナー36とが一体化された鋳造品を得ることができる。
かかる鋳造品は、振動によって乾燥砂24を流動化した後、乾燥砂24から抜き出すことができる。
乾燥砂24から抜き出した図4に示す鋳造品30は、湯口カップ18から延出されたランナー36の先端部に形成された押湯部分36a(押湯部32aによって形成された部分)に、中子12,12内に形成された鋳造製品P,Pが、堰16,16によって形成された鋳造堰38,38を介して接続されている。
かかる鋳造品30は、中子12,12を軽く叩くことによって、中子12,12をランナー36から取り外すことができ、同時に、中子12,12も破壊されて鋳造製品P,Pを取り出すことができる。
中子12,12から取り出された鋳造製品P,Pの外周面には、吐かせ押湯部34によって形成された吐かせ押湯部分40a,40aが突出して形成されている。かかる吐かせ押湯部分40a,40aは、簡単な切除・折除等によって容易に除去できる。
以上、説明した様に、中子12,12は接着剤によって一体化されているため、中子12,12を一物体として取り扱うことができ、図1に示す鋳造ユニットの組み立て及び後始末が容易である。
また、得られた鋳造製品P,Pは、その表面が平滑であって、残留した消失模型20,22の一部や煤が混入することはなかった。
尚、中子12,12をランナー36から取り外す際に、中子12,12が破壊されなかった場合でも、中子12,12を形成する部材が溶湯と接触して接着剤等の有機物が熱分解されて強度が低下されているため、中子12,12を容易に破壊でき、鋳造製品P,Pを取り出すことができる。
図1〜図4では、二個の中子12,12を用いたが、図5には、二個以上の多数個取りとして6個の中子12,12・・を用いた例を示す。図5において、中子12,12・・では、各堰16が向き合うように配列されて整列され、互いに隣接する中子12と接着剤によって接合されて一体化されている。このため、6個の中子12,12・・を一物体として取り扱うことができる。
また、湯道を形成する消失模型20の中子12側の端部に形成された逆三角形状の部分20aは、押湯部となる部分であって、整列された中子12,12・・のうち、中央部に配列された中子12,12の各堰16に接続されるように形成されている。
更に、中央部の中子12,12に配設された部分20aから、左右方向に配列された中子12,12・・の方向に消失模型20b,20bが延出されている。かかる消失模型20b,20bの所定個所には、左右方向に配列された中子12,12・・の各堰16に接続されるように、逆三角形状の部分20aが形成されている。
図5に示す中子12,12・・及び消失模型20,20a、20bを用いることによって、鋳造後には、ランナー36の先端部に、鋳造製品Pが形成された六個の中子12,12・・が接続された鋳造品30を得ることができる。
また、図1〜図5に示す複数の中子12,12・・は、互いに隣接する中子12,12が接着剤によって接続されているが、図6に示す中子12を用いることができる。図6に示す中子12は、一対の中子鋳型12a,12bによって形成されている。この中子12の外周面には、凹部50と凸部52とが形成されている。
かかる図6に示す複数の中子12,12・・を用いる場合には、中子12の外周面に形成された凹部50と隣接する中子12の凸部52とを凹凸嵌合することによって一体化でき、複数の中子12,12・・を一物体として取り扱うことができる。
尚、中子12の外周面に形成された凹部50と隣接する中子12の凸部52とを凹凸嵌合する際に、接着剤を併用してもよい。
さらに、図1〜図5に示す複数の中子12,12・・について、互いに隣接する中子12同士を接続する方法としては、以下の方法もある。
中子12として、一対のシェル鋳型を用いる場合には、シェル砂に含有される樹脂が軟化した状態の軟化層を含むシェル鋳型の軟化層同士を密着させることにより、中子12同士の接合を行うことができる。
シェル砂を用いたシェルモールド法により造型された鋳型を、一般的にシェル鋳型と称しており、シェル砂としては、乾燥砂にフェノール樹脂やヘキサミン等の粉末を混合したものが用いられる。シェル砂は、常温では乾燥して粒体状であるが、加熱して樹脂の融点を過ぎると軟化する。この軟化した状態のシェル砂をさらに加熱すると硬化する。
このようなシェル鋳型同士を接合したものを造型するには、シェル砂に振動を付加し、振動しているシェル砂の上方から加熱されている2つの金型を押し込み、2つの金型をシェル砂に押し込んでから所定時間経過した後、各金型の成形面で硬化して造型された硬化層および硬化層の周囲でシェル砂に含有される樹脂が軟化した状態の軟化層を含むシェル鋳型ごと各金型をシェル砂から上昇させ、各軟化層同士を密着させることによって行うことができる。
上述したシェル鋳型の造型方法について、以下にさらに詳細に説明する。
図8に示すように、シェル鋳型を構成するシェル砂85はシェル砂容器21に収納されている。シェル砂容器21には、シェル砂容器21内のシェル砂85に振動を付加する振動付加装置88が設けられている。振動付加装置88としては、振動モータ等が用いられる。
振動付加装置88でシェル砂85を振動させることにより、シェル砂85の粒子間における摩擦抵抗を低減させて流動化することができ、2つの金型82,84を容易に上方からシェル砂85内に押し込むことができる。
シェル砂内に押し込まれる金型82,84は、成形面51,54が下方を向いて位置するように、シェル砂容器21の上方に配置されている。金型82,84の背面(成形面の反対面:上面)には成形面側に向けて凹んだ凹部19が形成されている。
そして、金型82,84上部(背面側)は、金型82,84の凹部19と連続して、外部空間とは閉鎖しているチャンバー86が形成されている。チャンバー86内には、加熱装置の一例としてのヒータ80が配置されている。ヒータ80は電気ヒータ等を採用することができ、チャンバー86内の空気を加熱することができる。
チャンバー86は、金型82,84の上部で鉛直方向に立ち上がってチャンバー86の周囲を囲んでいるフレーム27と、フレーム27の上端面を覆う天井板53とによって周囲を覆われて構成される。チャンバー86は、底面が金型82,84、側面がフレーム27、上面が天井板53によって覆われており、フレーム27、天井板53によってチャンバー構成部が構成される。
金型82,84は、フレーム27の内方に突出したフランジ13にボルト等によって固定されている。このような金型82,84の材料としては、熱伝導性の高いアルミ等を採用することができる。また、アルミは他の金属と比較して軽いので、凹部19を形成することでさらに軽量化を図ることができ、取り扱いが容易となる。
チャンバー86内部には、造型されたシェル鋳型A,B(図15参照)を金型82,84から取り外すための押し出しピン78が配置されている。押し出しピン78はチャンバー86内に配置されているので、金型82,84と同様に加熱されている。
押し出しピン78は、その上端部が天井板53を貫通している。天井板53を貫通した押し出しピン78の上端部は押し出しプレート56に固定されている。押し出しピン78の下端部は、フレーム27のフランジ13に形成された貫通孔から突出入可能に配置されている。通常時は、押し出しピン78の下端部はフランジ13の下面と同一平面上に位置している。
押し出しプレート56は、天井板53の上方において、スプリング等の付勢手段59によって、天井板53に対して常に上方に付勢されるように設けられている。
押し出しプレート56の上方には、押し出しピン78を動作させるための押し出し用シリンダー58が設けられている。押し出し用シリンダー58は、押し出しプレート56の上方において、天井板53に固定されたシリンダー固定部60に取り付けられ、ロッド58aが押し出しプレート56に固定されている。
押し出し用シリンダー58が動作すると、ロッド58aが押し出しプレート56を付勢手段59の付勢力に抗して押し下げる。すると、押し出しプレート56に固定されている押し出しピン78は下降して貫通孔からその先端部が突出する。貫通孔から突出した押し出しピン78は、造型されたシェル鋳型A,B(図15参照)を押圧して金型82,84から取り外す。
なお、上述した形態では、チャンバー86内の加熱をヒータ80によって行っているので、押し出しピン78が貫通している箇所の天井板53やフランジ13との間からのチャンバー86の加熱空気の流出はあまり検討しなくても良い。
ただし、チャンバー86内に過熱蒸気や加熱空気を吹き込む場合には、チャンバー86内の圧力が高まるので、これら過熱蒸気や加熱空気が、押し出しピン78が貫通している箇所の天井板53やフランジ13との間から噴出しないようにシールを施す必要がある。また、かかる場合は押し出しピン78の周囲をフレーム27または金型82,84を構成する部材で一体的に覆うことで、押し出しピン78がチャンバー86内で露出しないようにするとよい。
金型82,84を含めて各チャンバー構成部は、それぞれ鉛直面内での回動、水平方向への移動、上下方向への移動が自在に行えるように、それぞれ多関節型のロボットアーム70に取り付けられている。
ロボットアーム70の先端は、モータ等の回動手段71が設けられており、回動手段71の回動軸がチャンバー構成部に連結されている。回動手段71の回動によって各チャンバー構成部は、金型82,84の周囲に形成されたシェル鋳型の底面を互いに向かいあわせることができる。
また、ロボットアーム70の回動手段71よりも後端側には、回動手段71の回動軸と直交する方向に回動軸が形成された回動手段72が設けられている。また回動手段72よりも後端側には、先端の回動手段71と同一方向に回動軸が向いている回動手段74が設けられている。
回動手段72の回動によって各チャンバー構成部は、各金型82,84を図8の紙面奥側と手前側との間で移動させることができる。このため、シェル鋳型の底面同士を少しずらして接合することも可能となる。
また、回動手段74と、先端の回動手段71の回動動作によって、各チャンバー構成部は、金型82,84を上下方向および水平方向に移動させることができる。
ロボットアーム70の後端部は省略して図示しているが、所定の方向に回動軸が向いている回動手段(図示せず)に取り付けられており、ロボットアーム70の各回動手段の回動動作によって、金型82,84を上下動させることができる。
なお、各回動手段71,72,74としては、モータやシリンダーによる回転機構等が挙げられる。
図9〜図16に、本実施形態におけるシェル鋳型を接合させる工程について説明する。なお、ここでは、金型82,84とシェル砂容器21以外の構成は省略している。
まず、図9の時点では、金型82,84背面のチャンバー86内でヒータ80により、チャンバー86内の空気を加熱する。チャンバー86内の温度は250〜300℃程度に設定しておく。
なお、金型82,84がシェル砂容器21内に下降するまでに、振動付加装置88が駆動してシェル砂容器21内のシェル砂85に振動を付加する。
図10に示すように、金型温度が250℃〜300℃程度にまで加熱された時点で、ロボットアーム70は金型82,84を下降させる。そして、金型82,84の成形面の上端面までがシェル砂85内に埋まった時点で上下動動作が停止する。またこのとき、上下動動作の停止とともに、振動付加装置88の振動付加動作も停止する。
このとき、加熱装置30は、金型82,84の温度を検出する温度センサ(図示せず)の検出温度に基づいて、チャンバー86内が一定温度となるように加熱をし続ける。
図11に示すように、金型82,84の成形面の周囲に存在するシェル砂が加熱され、金型82,84の成型面の形状に合わせてシェル砂が硬化する。このとき、金型82,84の近傍のみが硬化層Aa、Baとして硬化し、その周囲は樹脂が溶解したままで硬化していない状態の軟化層Ab、Bbとして形成されている。そして、予め設定された所定時間が経過すると、ロボットアーム70が金型82,84を上昇させる。
そして、図12に示すように、金型82,84を上昇させると、金型82,84の成形面の形状に造型された硬化層Aa,Baと軟化層Ab,Bbを有するシェル鋳型A,Bが、金型82,84と共に上昇する。なお、上昇中の軟化層Ab,Bbの外表面には、粒状のシェル砂が付着していることもあるが、上昇中または上昇後にシェル砂容器21内に落下する。シェル砂を落下させるために、チャンバー構成部には振動付加装置(図示せず)を設けてもよい。振動付加装置が、チャンバー構成部を振動させると金型82,84が振動し、軟化層Ab,Bbに付着している不要なシェル砂を容易に落下させることができる。
図12の矢印に示すように、ロボットアーム70の回動手段71またはロボットアームの他の回動手段も連動して、各金型82,84に配置されている各シェル鋳型A,Bを互いの底面を向い合わせるように回動させる。
こうして図13に示すように、各シェル鋳型A,Bの底面同士が向かい合うように位置する。なお、このとき各シェル鋳型A,Bにはまだ、軟化層Ab,Bbが存在している。
図13の矢印方向に示すように、各シェル鋳型A,Bの底面同士が向かい合ったのち、ロボットアーム70が各チャンバー構成部を接近させる。
そして、図14に示すように、それぞれのシェル鋳型A,Bの軟化層Ab,Bbが密着されることにより、接着剤等を用いなくとも各軟化層Ab,Bbが金型82,84の熱で硬化されて2つのシェル鋳型A,Bを良好に接合させることができる。
図15では、接離動手段によって底面同士が接合された各シェル鋳型A,Bの焼成を行っている。各シェル鋳型A,Bはそれぞれの金型82,84からの熱によって軟化層Ab、Bbも徐々に硬化していく。しかし、互いに接合された軟化層Ab,Bbに対しては焼成装置35によって外側からも加熱して焼成を行い、硬化の促進を図ることができる。
そして、図16に示すように、上昇した金型82,84から、上述した押し出しピン78が造型されたシェル鋳型A,Bを押し出して取り外し、シェル鋳型A,Bの底面同士が接合された接着シェル鋳型Uの造型が完了する。
上述したようにシェル鋳型の製造段階において樹脂の軟化層同士を密着させる方法によれば、接着剤を使用する場合や凹凸嵌合を形成する場合と比較して手間がかからず、簡単に複数のシェル鋳型を接合できる。
かかるキャビティ14の内壁面に耐火性塗型剤を塗布することによって、ステンレス等の高温溶湯を用いた鋳造を行うことができる。
尚、一対の中子鋳型12a,12bとしては、シェル鋳型、自硬性鋳型又はこれらを組み合わせた鋳型を用いることができる。
更に、図1及び図2に示す中子12,12は、その外周面の一部が接着剤によって接合されて一体化されており、中子12,12を一物体として取り扱うことができる。
かかる中子12,12の各々に形成された堰16とセラミック製の湯口カップ18との間には、消失模型20によって湯道が形成されている。かかる消失模型20は、発泡スチロール等の樹脂によって形成されている。この消失模型20の中子12,12の堰16,16に当接する逆三角形状の部分20aは、消失模型20の他の部分よりも太い太部が形成されており、押湯部を形成する部分である。また、この湯道の逆三角形の部分20aが、中子12のパーティングライン上に位置する場合であって、且つ複数の中子12,12が一体化されている場合には、中子12,12の堰16,16に当接する湯道における逆三角形の部分20aを、消失模型ではなく、中子12,12と一体の鋳型で形成することもできる。
尚、湯口カップ18は、シェル型又は自硬性型であってもよい。
更に、中子12,12の各上面に開口され、キャビティ14に連通する抜孔には、吐かせ押湯部を形成する消失模型22が接続されている。図1及び図2に示す中子12のパーティングラインに沿って抜孔が形成されているが、中子12の形状等によってはパーティングライン以外の任意の箇所に形成してもよい。なお、この中子12の上面に形成されたキャビティ14に連通する抜孔が、中子12のパーティングライン上に開口されている場合であって、且つ複数の中子12,12が一体化されている場合には、抜孔に接続される吐かせ押湯部を消失模型ではなく、中子12,12と一体の鋳型で形成することもできる。
これらの消失模型20,22の外周面には、湯口カップ18に注湯される溶湯によって溶融又は熱分解することのない耐火性塗型剤が塗布されている。このため、湯口カップ18に注湯される溶湯によって消失模型20,22が熱分解して消失したとき、耐火性塗型剤が湯道及び吐かせ押湯部の外周面を形成する。
尚、消失模型20の逆三角形状の部分20aと中子12,12の堰16,16を含む部分とは、接着剤によって接続されている。
図1に示す鋳造ユニットでは、中子12,12、湯道を形成する消失模型20、吐かせ押湯部を形成する消失模型22,22は、消失模型20の先端部に装着された湯口カップ18を除いて乾燥砂24に埋設されている。
かかる乾燥砂24には、乾燥砂24の粒径よりも小径の複数の貫通孔26a,26a・・が形成された筒状体26が挿入されている。中子12,12及び消失模型20,22が溶湯と接触して発生した分解ガスを集めて排出するためである。
ところで、中子12,12、消失模型20及び消失模型22,22を乾燥砂24に埋設する際には、中子12,12、消失模型20及び消失模型22,22を挿入したフラスコ10内に、所定量の乾燥砂24を充填した後、或いは所定量の乾燥砂24を充填しつつ、フラスコ10に振動を与えることによって、中子12,12や消失模型20,22,22の隙間にも乾燥砂24を充分に充填できる。
図1に示す鋳造ユニットの湯口カップ18に溶湯を注湯すると、図3に示す様に、消失模型20は熱分解して消失するが、消失模型20の外周面に塗布されている耐熱性塗型剤によって溶湯が乾燥砂24中に浸透することなく湯道32を形成する。この湯道32の中子12,12の近傍には、逆三角形状の部分20aによって湯道32よりも太い太部を具備する押湯部32aが形成される。
かかる湯道32の溶湯は、中子12,12の各堰16から中子12内のキャビティ14内に進入して充填する。更に、キャビティ14内の溶湯は、キャビティ14の抜孔に装着された消失模型22と接触して、消失模型22を消失し、吐かせ押湯部34を形成する。
かかる溶湯の充填の際に、消失模型20,22及び中子12,12を形成する樹脂成分が溶湯の熱によって熱分解して、熱分解ガスが発生する。この熱分解ガスは、乾燥砂24の粒子間に形成された隙間を通過して貫通孔26a,26a・・を経由して筒状体26内に集められて、筒状体26の出口から系外に排出される。
尚、筒状体26の出口近傍に、電気スパーク等の着火源を設けることによって、筒状体26から排出される熱分解ガスを燃焼させることができる。
中子12,12の各キャビティ14に溶湯を充分に充填したとき、湯口カップ18への溶湯の注湯を停止し、キャビティ14内に充填した溶湯を冷却する。
キャビティ14内に充填された溶湯の冷却の際に、溶湯の冷却の進行に伴う収縮によってキャビティ14内に隙間が形成されることがある。かかる隙間には、溶融状態の溶湯が貯留されている押湯部32a又は吐かせ押湯部34から溶湯が供給されて充足される。
キャビティ14等に充填された溶湯の冷却が完了したとき、図3に示す様に、中子12,12の各キャビティ14に形成された鋳造製品Pと、湯道32に溶湯が充填されて形成されたランナー36とが一体化された鋳造品を得ることができる。
かかる鋳造品は、振動によって乾燥砂24を流動化した後、乾燥砂24から抜き出すことができる。
乾燥砂24から抜き出した図4に示す鋳造品30は、湯口カップ18から延出されたランナー36の先端部に形成された押湯部分36a(押湯部32aによって形成された部分)に、中子12,12内に形成された鋳造製品P,Pが、堰16,16によって形成された鋳造堰38,38を介して接続されている。
かかる鋳造品30は、中子12,12を軽く叩くことによって、中子12,12をランナー36から取り外すことができ、同時に、中子12,12も破壊されて鋳造製品P,Pを取り出すことができる。
中子12,12から取り出された鋳造製品P,Pの外周面には、吐かせ押湯部34によって形成された吐かせ押湯部分40a,40aが突出して形成されている。かかる吐かせ押湯部分40a,40aは、簡単な切除・折除等によって容易に除去できる。
以上、説明した様に、中子12,12は接着剤によって一体化されているため、中子12,12を一物体として取り扱うことができ、図1に示す鋳造ユニットの組み立て及び後始末が容易である。
また、得られた鋳造製品P,Pは、その表面が平滑であって、残留した消失模型20,22の一部や煤が混入することはなかった。
尚、中子12,12をランナー36から取り外す際に、中子12,12が破壊されなかった場合でも、中子12,12を形成する部材が溶湯と接触して接着剤等の有機物が熱分解されて強度が低下されているため、中子12,12を容易に破壊でき、鋳造製品P,Pを取り出すことができる。
図1〜図4では、二個の中子12,12を用いたが、図5には、二個以上の多数個取りとして6個の中子12,12・・を用いた例を示す。図5において、中子12,12・・では、各堰16が向き合うように配列されて整列され、互いに隣接する中子12と接着剤によって接合されて一体化されている。このため、6個の中子12,12・・を一物体として取り扱うことができる。
また、湯道を形成する消失模型20の中子12側の端部に形成された逆三角形状の部分20aは、押湯部となる部分であって、整列された中子12,12・・のうち、中央部に配列された中子12,12の各堰16に接続されるように形成されている。
更に、中央部の中子12,12に配設された部分20aから、左右方向に配列された中子12,12・・の方向に消失模型20b,20bが延出されている。かかる消失模型20b,20bの所定個所には、左右方向に配列された中子12,12・・の各堰16に接続されるように、逆三角形状の部分20aが形成されている。
図5に示す中子12,12・・及び消失模型20,20a、20bを用いることによって、鋳造後には、ランナー36の先端部に、鋳造製品Pが形成された六個の中子12,12・・が接続された鋳造品30を得ることができる。
また、図1〜図5に示す複数の中子12,12・・は、互いに隣接する中子12,12が接着剤によって接続されているが、図6に示す中子12を用いることができる。図6に示す中子12は、一対の中子鋳型12a,12bによって形成されている。この中子12の外周面には、凹部50と凸部52とが形成されている。
かかる図6に示す複数の中子12,12・・を用いる場合には、中子12の外周面に形成された凹部50と隣接する中子12の凸部52とを凹凸嵌合することによって一体化でき、複数の中子12,12・・を一物体として取り扱うことができる。
尚、中子12の外周面に形成された凹部50と隣接する中子12の凸部52とを凹凸嵌合する際に、接着剤を併用してもよい。
さらに、図1〜図5に示す複数の中子12,12・・について、互いに隣接する中子12同士を接続する方法としては、以下の方法もある。
中子12として、一対のシェル鋳型を用いる場合には、シェル砂に含有される樹脂が軟化した状態の軟化層を含むシェル鋳型の軟化層同士を密着させることにより、中子12同士の接合を行うことができる。
シェル砂を用いたシェルモールド法により造型された鋳型を、一般的にシェル鋳型と称しており、シェル砂としては、乾燥砂にフェノール樹脂やヘキサミン等の粉末を混合したものが用いられる。シェル砂は、常温では乾燥して粒体状であるが、加熱して樹脂の融点を過ぎると軟化する。この軟化した状態のシェル砂をさらに加熱すると硬化する。
このようなシェル鋳型同士を接合したものを造型するには、シェル砂に振動を付加し、振動しているシェル砂の上方から加熱されている2つの金型を押し込み、2つの金型をシェル砂に押し込んでから所定時間経過した後、各金型の成形面で硬化して造型された硬化層および硬化層の周囲でシェル砂に含有される樹脂が軟化した状態の軟化層を含むシェル鋳型ごと各金型をシェル砂から上昇させ、各軟化層同士を密着させることによって行うことができる。
上述したシェル鋳型の造型方法について、以下にさらに詳細に説明する。
図8に示すように、シェル鋳型を構成するシェル砂85はシェル砂容器21に収納されている。シェル砂容器21には、シェル砂容器21内のシェル砂85に振動を付加する振動付加装置88が設けられている。振動付加装置88としては、振動モータ等が用いられる。
振動付加装置88でシェル砂85を振動させることにより、シェル砂85の粒子間における摩擦抵抗を低減させて流動化することができ、2つの金型82,84を容易に上方からシェル砂85内に押し込むことができる。
シェル砂内に押し込まれる金型82,84は、成形面51,54が下方を向いて位置するように、シェル砂容器21の上方に配置されている。金型82,84の背面(成形面の反対面:上面)には成形面側に向けて凹んだ凹部19が形成されている。
そして、金型82,84上部(背面側)は、金型82,84の凹部19と連続して、外部空間とは閉鎖しているチャンバー86が形成されている。チャンバー86内には、加熱装置の一例としてのヒータ80が配置されている。ヒータ80は電気ヒータ等を採用することができ、チャンバー86内の空気を加熱することができる。
チャンバー86は、金型82,84の上部で鉛直方向に立ち上がってチャンバー86の周囲を囲んでいるフレーム27と、フレーム27の上端面を覆う天井板53とによって周囲を覆われて構成される。チャンバー86は、底面が金型82,84、側面がフレーム27、上面が天井板53によって覆われており、フレーム27、天井板53によってチャンバー構成部が構成される。
金型82,84は、フレーム27の内方に突出したフランジ13にボルト等によって固定されている。このような金型82,84の材料としては、熱伝導性の高いアルミ等を採用することができる。また、アルミは他の金属と比較して軽いので、凹部19を形成することでさらに軽量化を図ることができ、取り扱いが容易となる。
チャンバー86内部には、造型されたシェル鋳型A,B(図15参照)を金型82,84から取り外すための押し出しピン78が配置されている。押し出しピン78はチャンバー86内に配置されているので、金型82,84と同様に加熱されている。
押し出しピン78は、その上端部が天井板53を貫通している。天井板53を貫通した押し出しピン78の上端部は押し出しプレート56に固定されている。押し出しピン78の下端部は、フレーム27のフランジ13に形成された貫通孔から突出入可能に配置されている。通常時は、押し出しピン78の下端部はフランジ13の下面と同一平面上に位置している。
押し出しプレート56は、天井板53の上方において、スプリング等の付勢手段59によって、天井板53に対して常に上方に付勢されるように設けられている。
押し出しプレート56の上方には、押し出しピン78を動作させるための押し出し用シリンダー58が設けられている。押し出し用シリンダー58は、押し出しプレート56の上方において、天井板53に固定されたシリンダー固定部60に取り付けられ、ロッド58aが押し出しプレート56に固定されている。
押し出し用シリンダー58が動作すると、ロッド58aが押し出しプレート56を付勢手段59の付勢力に抗して押し下げる。すると、押し出しプレート56に固定されている押し出しピン78は下降して貫通孔からその先端部が突出する。貫通孔から突出した押し出しピン78は、造型されたシェル鋳型A,B(図15参照)を押圧して金型82,84から取り外す。
なお、上述した形態では、チャンバー86内の加熱をヒータ80によって行っているので、押し出しピン78が貫通している箇所の天井板53やフランジ13との間からのチャンバー86の加熱空気の流出はあまり検討しなくても良い。
ただし、チャンバー86内に過熱蒸気や加熱空気を吹き込む場合には、チャンバー86内の圧力が高まるので、これら過熱蒸気や加熱空気が、押し出しピン78が貫通している箇所の天井板53やフランジ13との間から噴出しないようにシールを施す必要がある。また、かかる場合は押し出しピン78の周囲をフレーム27または金型82,84を構成する部材で一体的に覆うことで、押し出しピン78がチャンバー86内で露出しないようにするとよい。
金型82,84を含めて各チャンバー構成部は、それぞれ鉛直面内での回動、水平方向への移動、上下方向への移動が自在に行えるように、それぞれ多関節型のロボットアーム70に取り付けられている。
ロボットアーム70の先端は、モータ等の回動手段71が設けられており、回動手段71の回動軸がチャンバー構成部に連結されている。回動手段71の回動によって各チャンバー構成部は、金型82,84の周囲に形成されたシェル鋳型の底面を互いに向かいあわせることができる。
また、ロボットアーム70の回動手段71よりも後端側には、回動手段71の回動軸と直交する方向に回動軸が形成された回動手段72が設けられている。また回動手段72よりも後端側には、先端の回動手段71と同一方向に回動軸が向いている回動手段74が設けられている。
回動手段72の回動によって各チャンバー構成部は、各金型82,84を図8の紙面奥側と手前側との間で移動させることができる。このため、シェル鋳型の底面同士を少しずらして接合することも可能となる。
また、回動手段74と、先端の回動手段71の回動動作によって、各チャンバー構成部は、金型82,84を上下方向および水平方向に移動させることができる。
ロボットアーム70の後端部は省略して図示しているが、所定の方向に回動軸が向いている回動手段(図示せず)に取り付けられており、ロボットアーム70の各回動手段の回動動作によって、金型82,84を上下動させることができる。
なお、各回動手段71,72,74としては、モータやシリンダーによる回転機構等が挙げられる。
図9〜図16に、本実施形態におけるシェル鋳型を接合させる工程について説明する。なお、ここでは、金型82,84とシェル砂容器21以外の構成は省略している。
まず、図9の時点では、金型82,84背面のチャンバー86内でヒータ80により、チャンバー86内の空気を加熱する。チャンバー86内の温度は250〜300℃程度に設定しておく。
なお、金型82,84がシェル砂容器21内に下降するまでに、振動付加装置88が駆動してシェル砂容器21内のシェル砂85に振動を付加する。
図10に示すように、金型温度が250℃〜300℃程度にまで加熱された時点で、ロボットアーム70は金型82,84を下降させる。そして、金型82,84の成形面の上端面までがシェル砂85内に埋まった時点で上下動動作が停止する。またこのとき、上下動動作の停止とともに、振動付加装置88の振動付加動作も停止する。
このとき、加熱装置30は、金型82,84の温度を検出する温度センサ(図示せず)の検出温度に基づいて、チャンバー86内が一定温度となるように加熱をし続ける。
図11に示すように、金型82,84の成形面の周囲に存在するシェル砂が加熱され、金型82,84の成型面の形状に合わせてシェル砂が硬化する。このとき、金型82,84の近傍のみが硬化層Aa、Baとして硬化し、その周囲は樹脂が溶解したままで硬化していない状態の軟化層Ab、Bbとして形成されている。そして、予め設定された所定時間が経過すると、ロボットアーム70が金型82,84を上昇させる。
そして、図12に示すように、金型82,84を上昇させると、金型82,84の成形面の形状に造型された硬化層Aa,Baと軟化層Ab,Bbを有するシェル鋳型A,Bが、金型82,84と共に上昇する。なお、上昇中の軟化層Ab,Bbの外表面には、粒状のシェル砂が付着していることもあるが、上昇中または上昇後にシェル砂容器21内に落下する。シェル砂を落下させるために、チャンバー構成部には振動付加装置(図示せず)を設けてもよい。振動付加装置が、チャンバー構成部を振動させると金型82,84が振動し、軟化層Ab,Bbに付着している不要なシェル砂を容易に落下させることができる。
図12の矢印に示すように、ロボットアーム70の回動手段71またはロボットアームの他の回動手段も連動して、各金型82,84に配置されている各シェル鋳型A,Bを互いの底面を向い合わせるように回動させる。
こうして図13に示すように、各シェル鋳型A,Bの底面同士が向かい合うように位置する。なお、このとき各シェル鋳型A,Bにはまだ、軟化層Ab,Bbが存在している。
図13の矢印方向に示すように、各シェル鋳型A,Bの底面同士が向かい合ったのち、ロボットアーム70が各チャンバー構成部を接近させる。
そして、図14に示すように、それぞれのシェル鋳型A,Bの軟化層Ab,Bbが密着されることにより、接着剤等を用いなくとも各軟化層Ab,Bbが金型82,84の熱で硬化されて2つのシェル鋳型A,Bを良好に接合させることができる。
図15では、接離動手段によって底面同士が接合された各シェル鋳型A,Bの焼成を行っている。各シェル鋳型A,Bはそれぞれの金型82,84からの熱によって軟化層Ab、Bbも徐々に硬化していく。しかし、互いに接合された軟化層Ab,Bbに対しては焼成装置35によって外側からも加熱して焼成を行い、硬化の促進を図ることができる。
そして、図16に示すように、上昇した金型82,84から、上述した押し出しピン78が造型されたシェル鋳型A,Bを押し出して取り外し、シェル鋳型A,Bの底面同士が接合された接着シェル鋳型Uの造型が完了する。
上述したようにシェル鋳型の製造段階において樹脂の軟化層同士を密着させる方法によれば、接着剤を使用する場合や凹凸嵌合を形成する場合と比較して手間がかからず、簡単に複数のシェル鋳型を接合できる。
Claims (8)
- 内部に形成されたキャビティに溶湯が流入する溶湯入口が表面に開口する複数の中子と、前記溶湯入口の各々と溶湯が注湯される湯口との間の湯道を形成する、周面に耐火性塗型剤が塗布された消失模型とが、前記湯口を除いて乾燥砂に埋設されている鋳造ユニットであって、
前記複数の中子が一体化されるように、互いに隣接する中子同士が接合されていることを特徴とする鋳造ユニット。 - 互いに隣接する中子同士が、接着剤又は凹凸嵌合によって接合されている請求項1記載の鋳造ユニット。
- 中子が、一対の中子鋳型から成る中子である請求項1又は請求項2記載の鋳造ユニット。
- 中子が、シェル鋳型、自硬性鋳型又はこれらが組み合わされた鋳型である請求項1〜3のいずれか一項記載の鋳造ユニット。
- 中子が、シェル鋳型である場合において、
シェル砂に含有される樹脂が軟化した状態の軟化層同士を密着させたのち硬化させることによって互いに隣接する中子同士が接合されていることを特徴とする請求項4記載の鋳造ユニット。 - 中子に形成されたキャビティの内壁面には、耐火性塗型剤が塗布されている請求項1〜5のいずれか一項記載の鋳造ユニット。
- 中子、湯道、湯口及び乾燥砂が金属製のフラスコ内に挿入され、前記中子及び消失模型が溶湯と接触して発生する分解ガスを集めて排出できるように、前記乾燥砂の粒径よりも小径の複数の貫通孔が形成された筒状体が、前記乾燥砂中に挿入されている請求項1〜6のいずれか一項記載の鋳造ユニット。
- 請求項1〜7のいずれか一項記載の鋳造ユニットを用い、溶湯を湯口に注湯して鋳造した後、振動によって乾燥砂を流動化し、
次いで、前記消失模型によって形成された湯道に溶湯が充填されて形成されたランナーと前記中子の各キャビティに溶湯が充填されて形成された製品とを一体化した鋳造品を乾燥砂から引き抜くことを特徴とする鋳造方法。
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