(57)【要約】【課題】  運搬時の荷重にも耐え得る実用上充分な強度を有する精密鋳造用鋳型を簡便且つ経済的に製造することができる方法を提供する。【解決手段】  精密鋳造用鋳型を下記の第１工程、第２工程及び第３工程を経て製造した。  第１工程：ロストワックス法にしたがい、脱ワックス処理して、ワックス模型に相当するキャビティを有する中間積層体を得る工程。  第２工程：第１工程の中間積層体を容器にセットし、双方の間に自硬性鋳型材のスラリーを注入して硬化させ、内部に中間積層体を一体的に有する硬化体を得る工程。  第３工程：第２工程の硬化体を焼成して、精密鋳造用鋳型を得る工程。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の第１工程、第２工程及び第３工程を経ることを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法。
第１工程：ロストワックス法にしたがい、脱ワックス処理して、ワックス模型に相当するキャビティを有する中間積層体を得る工程。
第２工程：第１工程の中間積層体を容器にセットし、双方の間に自硬性鋳型材のスラリーを注入して硬化させ、内部に中間積層体を一体的に有する硬化体を得る工程。
第３工程：第２工程の硬化体を焼成して、精密鋳造用鋳型を得る工程。
【請求項２】
第１工程の中間積層体が、スラリーの付着、スタッコの付着及び乾燥により形成される層を１層とする合計３〜６層の積層体である請求項１記載の精密鋳造用鋳型の製造方法。
【請求項３】
第２工程の自硬性鋳型材が、耐火砂、硬化材、結合材及び起泡材を含有してなるものである請求項１又は２記載の精密鋳造用鋳型の製造方法。
【請求項４】
自硬性鋳型材が、９４〜９８質量％の耐火砂と２〜６質量％の硬化材とからなる粉体資材１００質量部当たり、結合材を５〜３０質量部及び起泡材を０．２〜０．８質量部の割合で含有してなるものである請求項３記載の精密鋳造用鋳型の製造方法。
【請求項５】
耐火砂が珪砂及び／又は石英砂である請求項３又は４記載の精密鋳造用鋳型の製造方法。
【請求項６】
硬化材が２ＣａＯ・ＳｉＯ２を７０質量％以上含有するものである請求項３〜５のいずれか一つの項記載の精密鋳造用鋳型の製造方法。
【請求項７】
結合材が水ガラス及び／又はコロイダルシリカである請求項３〜６のいずれか一つの項記載の精密鋳造用鋳型の製造方法。
【請求項８】
起泡材がカチオン性界面活性剤である請求項３〜７のいずれか一つの項記載の精密鋳造用鋳型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は精密鋳造用鋳型の製造方法に関し、更に詳しくは運搬時の荷重にも耐え得る実用上充分な強度を有する精密鋳造用鋳型を簡便に且つ経済的に製造することができる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来一般に、精密鋳造用鋳型はロストワックス法により製造されている。ワックス模型に対しスラリーの付着、スタッコの付着及び乾燥を繰り返して、該ワックス模型の表面に積層体を形成した後、脱ワックス処理し、焼成することにより、該ワックス模型に相当するキャビティを有する精密鋳造用鋳型を製造しているのである（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
ところで、精密鋳造用鋳型の製造や使用においては、その製造過程における脱ワックス処理時の荷重、製造した精密鋳造用鋳型を鋳造装置の設置されている場所まで運搬するときの運搬時の荷重、鋳造時の荷重等が加わる。これらの荷重のうちで最も小さいのが脱ワックス処理時の荷重であるが、最も大きいのが運搬時の荷重であり、したがって精密鋳造用鋳型にはかかる運搬時の荷重に耐え得るだけの強度が求められる。このため従来は、ワックス模型の表面にスラリーの付着、スタッコの付着及び乾燥により形成される層を１層とする通常は８層以上の積層体を形成した後、脱ワックス処理し、焼成することにより精密鋳造用鋳型を製造している。しかし、運搬時の荷重に耐え得るだけの強度を有する精密鋳造用鋳型を製造するため、前記のように層数の多い積層体を形成するのは、その分だけ手間がかかり、また相応に高価なスラリーやスタッコ用の耐火材が必要となる。
【特許文献１】特開平８−１７４１４５号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５７３８号公報
【特許文献３】特開２００３−２２５７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、運搬時の荷重にも耐え得る実用上充分な強度を有する精密鋳造用鋳型を簡便に且つ経済的に製造することができる方法を提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決する本発明は、下記の第１工程、第２工程及び第３工程を経ることを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法に係る。
第１工程：ロストワックス法にしたがい、脱ワックス処理して、ワックス模型に相当するキャビティを有する中間積層体を得る工程。
第２工程：第１工程の中間積層体を容器にセットし、双方の間に自硬性鋳型材のスラリーを注入して硬化させ、内部に中間積層体を一体的に有する硬化体を得る工程。
第３工程：第２工程の硬化体を焼成して、精密鋳造用鋳型を得る工程。
【０００６】
本発明に係る精密鋳造用鋳型の製造方法（以下、単に本発明の製造方法という）は、以下に詳述するような第１工程、第２工程及び第３工程を経る方法である。第１工程は、ロストワックス法にしたがい、脱ワックス処理して、ワックス模型に相当するキャビティを有する中間積層体を得る工程である。ワックス模型に対しスラリーの付着、スタッコの付着及び乾燥を繰り返して、該ワックス模型の表面に中間積層体を形成し、脱ワックス処理するのである。ここで中間積層体は、それ自体として前記したような脱ワックス処理時の荷重に耐え得るが、運搬時の荷重には耐え得ない程度の強度を有する比較的に層数の少ない積層体を意味する。したがって中間積層体は、前記したような従来法における積層体よりも層数が少なく、スラリーの付着、スタッコの付着及び乾燥により形成される層を１層とするとき、通常は３〜６層の積層体であり、好ましくは４又は５層の積層体である。
【０００７】
第２工程は、第１工程の中間積層体を容器にセットし、双方の間に自硬性鋳型材のスラリーを注入して硬化させ、内部に中間積層体を一体的に有する硬化体を得る工程である。例えば、底面に開口を有する有底円筒形の容器内に、該開口から中間積層体の湯道を取り出した状態で該中間積層体を収容し、該容器と該中間積層体との間に自硬性鋳型材のスラリーを注入して硬化させるのである。かくして得られる硬化体は、内部に中間積層体を、また該中間積層体を覆う外部に自硬性鋳型材のスラリーの硬化部を一体的に有するものとなり、結果としてかかる硬化部が中間積層体の強度不足を補うこととなる。
【０００８】
第２工程で用いる自硬性鋳型材は自己硬化性を有するものであればその種類を特に制限されないが、耐火砂、硬化材、結合材及び起泡材を含有して成るものが好ましく、なかでも９４〜９８質量％の耐火砂と２〜６質量％の硬化材とからなる粉体資材１００質量部当たり、結合材を５〜３０質量部及び起泡材を０．２〜０．８質量部の割合で含有してなるものがより好ましく、９６〜９７質量％の耐火砂と３〜４質量％の硬化材とからなる粉体資材１００質量部当たり、結合材を１８〜２５質量部及び起泡材を０．４〜０．８質量部の割合で含有してなるものが特に好ましい。自硬性鋳型材のスラリーの調製、注入及び自己硬化を円滑に促して、充分な強度を有する硬化体を得るためである。
【０００９】
自硬性鋳型材の成分として用いる耐火砂、硬化材、結合材及び起泡材はその種類や性状等を特に制限されないが、耐火砂としてはＳｉＯ２を９５質量％以上含有するものが好ましく、これに加えて平均粒径０．１５〜０．３０mmのものがより好ましく、なかでもかかる物性を有する珪砂及び／又は石英砂が特に好ましい。また硬化材としては２ＣａＯ・ＳｉＯ２を７０質量％以上含有するものが好ましく、なかでもかかる物性を有するネフェリンスライム、平炉スラグ、高炉スラグ、フェロクロムスラグ、マグネスラグ、セメントがより好ましい。更に結合材としては硬化材中の２ＣａＯ・ＳｉＯ２と反応してカルシウム・ハイドロシリケートを作るものが好ましく、なかでも水ガラス及び／又はコロイダルシリカがより好ましい。そして起泡材としては界面活性剤が好ましく、なかでもカチオン性界面活性剤が好ましい。
【００１０】
自硬性鋳型材のスラリーの調製及び調製したスラリーの注入はその方法を特に制限されないが、スラリーの調製に際しては、先ず耐火砂及び硬化材を混合し、次に水及び起泡材を加えて更に混合した後、最後に結合材を加えて混合する方法が好ましく、また調製したスラリーの注入に際しては、容器を振動するのが好ましく、０．１〜１．０mmの振幅で１０００〜１００００サイクル／分の振動数の振動を加えるのがより好ましい。充分な流動性を有するスラリーを調製し、かかるスラリーを容器に収容した中間積層体の周面に沿い隅々にまで行き渡らせるためである。かくして注入した自硬性鋳型材のスラリーは、室温放置にて１〜４時間程度で充分に硬化する。硬化により中間積層体を覆う外部に形成される硬化部の肉厚は１００〜２００mm程度とすれば充分である。
【００１１】
第３工程は、第２工程の硬化体を焼成して、精密鋳造用鋳型を得る工程である。第２工程の硬化体を焼成炉に入れ、通常は１０００〜１１００℃で３０分〜２時間程度焼成するのである。以上説明した第１工程、第２工程及び第３工程を経る本発明の製造方法によると、その焼成だけでは運搬時の荷重に耐え得ない中間積層体であっても、これが簡便且つ経済的に充分補強されて、運搬時の荷重にも耐え得る実用上充分な強度を有する精密鋳造用鋳型とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の製造方法によると、運搬時の荷重にも耐え得る実用上充分な強度を有する精密鋳造用鋳型を簡便且つ経済的に製造することができる。
【実施例】
【００１３】
図１は本発明の製造方法の第１工程で得られる中間積層体を略示する縦断面図、図２は本発明の製造方法の第２工程の状態を略示する縦断面図、図３は本発明の製造方法の第３工程の状態を略示する縦断面図、図４は本発明の製造方法で製造した精密鋳造用鋳型の使用状態を略示する縦断面図である。ロストワックス法にしたがい、ワックス模型に対しスラリーの付着、スタッコの付着及び乾燥を繰り返して、該ワックス模型の表面に中間積層体を形成し、脱ワックス処理すると、該ワックス模型に相当するキャビティ１１を有する中間積層体１２が得られる。底面に開口を有する有底円筒形の容器２１内に、該開口から中間積層体１２の湯道１３を取り出した状態で中間積層体１２を収容し、容器２１と中間積層体１２との間に自硬性鋳型材のスラリーを注入して硬化させると、内部に中間積層体１２を、また中間積層体１２を覆う外部に自硬性鋳型材のスラリーの硬化部２２を一体的に有する硬化体２３が得られる。硬化体２３を焼成炉３１に入れて焼成すると、精密鋳造用鋳型３２が得られる。精密鋳造用鋳型３２を鋳造装置の設置されている場所まで運搬した後、該鋳造装置のチャンバ４１内へセットし、その湯道に相当する部分を下方に設置されている溶解炉５１内の金属溶湯Ａへ挿入して、チャンバ４１内を真空ポンプにより減圧雰囲気にすると、金属溶湯Ａは精密鋳造用鋳型３２のキャビティ１１に吸引されるので、これを凝固させることにより当初のワックス模型に相当する鋳造品を得ることができる。
【００１４】
実施例１
図１〜３について前記した方法にしたがい、次の条件下で精密鋳造用鋳型を製造した。
ワックス模型に対し付着したスラリー：ジルコンフラワー、溶融シリカ及びコロイダルシリカの混合物のスラリー
ワックス模型に対し付着したスタッコ：シャモット
中間積層体の層数：５層
自硬性鋳型材のスラリー：耐火砂として珪砂を９５質量％及び硬化材として高炉セメントを５質量％含有してなる粉体資材１０質量部当たり、結合材としてＪＩＳ１号の水ガラスを７質量部及び起泡材としてカチオン性界面活性剤を０．２質量部の割合で含有してなる混合物のスラリー
硬化：室温で２時間
焼成：１０５０℃で１時間
製造した精密鋳造用鋳型を鋳造装置の設置されている場所まで運搬し、図４について前記した方法にしたがい鋳造を行なったが、運搬時及び鋳造時に支障は全くなく、所望通りの鋳造品を得ることができた。
【００１５】
実施例２〜５
説明を省略する他の条件は実施例１と同じとし、自硬性鋳型材として表１に記載のものを用いて、精密鋳造用鋳型を製造した。製造した精密鋳造用鋳型を鋳造装置の設置されている場所まで運搬し、実施例１と同様に鋳造を行なったが、運搬時及び鋳造時に支障は全くなく、所望通りの鋳造品を得ることができた。
【００１６】
比較例１
実施例１と同様にして７層の中間積層体を得た。この中間積層体をそのまま実施例１と同様の焼成に供し、精密鋳造用鋳型を製造した。製造した精密鋳造用鋳型を鋳造装置の設置されている場所まで運搬し、実施例１と同様の鋳造を行なおうとしたが、運搬時に把持部から精密鋳造用鋳型が破損してしまい、鋳造を行なうことができなかった。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１において、使用量（部）は質量部
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の製造方法の第１工程で得られる中間積層体を略示する縦断面図。
【図２】本発明の製造方法の第２工程の状態を略示する縦断面図。
【図３】本発明の製造方法の第３工程の状態を略示する縦断面図。
【図４】本発明の製造方法で製造した精密鋳造用鋳型の使用状態を略示する縦断面図。
【符号の説明】
【００２０】
１１  キャビティ
１２  中間積層体
２１  容器
２２  硬化部
２３  硬化体
３１  焼成炉
３２  精密鋳造用鋳型
４１  チャンバ
５１  溶解炉
Ａ    金属溶湯
【図１】
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【図２】
2006212642.tif 000005
【図３】
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【図４】
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