(57)【要約】【課題】フルモールド鋳造法において残渣欠陥、および、引け巣の発生を抑制する。【解決手段】鋳型内に配置され、溶湯と置換されることにより鋳造品を製造するための消失模型２００であって、鋳造品に対応する部分である本体部２１０と、本体部２１０の側方に配置され、消失模型２００の燃焼により発生する残渣を貯留するための空間を形成する貯留部２１１と、本体部２１０と貯留部２１１とを接続して残渣を通過させる空間を形成する接続部２１２とを備える消失模型。【選択図】図２
2018034193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型内に配置され、溶湯と置換されることにより鋳造品を製造するための消失模型であって、
鋳造品に対応する部分である本体部と、
前記本体部の側方に配置され、前記消失模型の燃焼により発生する残渣を貯留するための空間を形成する貯留部と、
前記本体部と前記貯留部とを接続して残渣を通過させる空間を形成する接続部と
を備える消失模型。
【請求項２】
前記接続部は、
前記貯留部の前記本体部に対向する面の一部に接続される
請求項１に記載の消失模型。
【請求項３】
前記接続部は、
前記貯留部と複数箇所で接続される
請求項２に記載の消失模型。
【請求項４】
前記貯留部と前記接続部の接続箇所は、
溶湯注入の中期段階で溶湯が貯留部に流れ込む位置、および、溶湯注入の後期段階で溶湯が貯留部に流れ込む位置の少なくとも２箇所に配置される
請求項１〜３のいずれか一項に記載の消失模型。
【請求項５】
前記接続部は、
前記本体部に注入された溶湯の低温部に配置される
請求項１〜４のいずれか一項に記載の消失模型。
【請求項６】
前記接続部は、
前記本体部に注入された溶湯の略合流部に配置される
請求項１〜５のいずれか一項に記載の消失模型。
【請求項７】
前記本体部における前記接続部の位置は、
数値流体力学に基づくシミュレーションにより決定される
請求項１〜６のいずれか一項に記載の消失模型。
【請求項８】
決定された前記接続部の位置に基づき、
前記本体部に流入した溶湯内の残渣概算量、前記接続部と前記本体部との接触面積、および、前記貯留部の体積を目的関数とし、最適化アルゴリズムにより前記接触面積と前記体積とを決定する
請求項７に記載の消失模型。
【請求項９】
鋳造品に対応する部分である本体部と、前記本体部に配置され、前記消失模型の燃焼により発生する残渣を貯留するための空間を形成する貯留部と、前記本体部と前記貯留部とを接続して残渣を通過させる空間を形成する接続部とを備える消失模型を鋳型内に配置し、
前記本体部に接続された注入口および湯道から溶湯を注入し、前記接続部を通過して前記貯留部に前記溶湯を流し込むことにより前記消失模型と溶湯とを置換し、
前記鋳型から鋳造体を取り出し、
前記鋳造体から、前記接続部に対応した部分を切除することで前記本体部に対応した部分から前記貯留部に対応した部分を切り離して鋳造品を得る
鋳造方法。
【請求項１０】
前記接続部は、
前記本体部に注入された溶湯の略合流部に配置される
請求項９に記載の鋳造方法。
【請求項１１】
前記本体部における前記接続部の位置は、
数値流体力学に基づくシミュレーションにより決定される
請求項９、１０のいずれか一項に記載の鋳造方法。
【請求項１２】
決定された前記接続部の位置に基づき、
前記本体部に流入した溶湯内の残渣概算量、前記接続部と前記本体部との接触面積、および、前記貯留部の体積を目的関数とし、最適化アルゴリズムにより前記接触面積と前記体積とを決定する
請求項１１に記載の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フルモールド鋳造法に用いられる消失模型、および、当該消失模型を用いた鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フルモールド鋳造法は、大型で複雑形状の鋳造品を一体成形できる方法として近年注目を集めている。しかしながら、鋳型に溶湯を充填する際に消失模型の燃焼しきれなかった部分が溶け残り鋳造品に混入する残渣欠陥が大きな問題となっている。従来この対策には、湯道と消失模型との接続の方案を改良するなど、経験則に基づき改良することが行われている。
【０００３】
また、特許文献１には、鋳造品に対応する消失模型と上端部分で連続する湯溜まり部として空間を鋳型内に設け、溶湯の上層部に浮遊する残渣を溶湯と共に流入口の反対側にある湯溜まり空間に流入させて製品を製造するフルモールド鋳造法が開示されている。これにより、残渣欠陥の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４０９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、鋳型内に鋳造品対応部分と連続する湯溜まり部として空間を形成することは容易ではなく、さらに、製品が複雑になるほど湯溜まり部の大きさや配置が問題となる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複雑な形状のフルモールド鋳造法における残渣欠陥の発生を低減することができる鋳造用の消失模型、および、当該消失模型を用いた鋳造方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明にかかる消失模型は、鋳型内に配置され、溶湯と置換されることにより鋳造品を製造するための消失模型であって、鋳造品に対応する部分である本体部と、前記本体部の側方に配置され、前記消失模型の燃焼により発生する残渣を貯留するための空間を形成する貯留部と、前記本体部と前記貯留部とを接続して残渣を通過させる空間を形成する接続部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
これによれば、本体部側から溶湯が注入されることにより、接続部を通過して貯留部を含む消失模型全体が溶湯によって溶融、燃焼、分解されながら消失していく。この際に発生する分解生成物である残渣は、溶湯の流れに伴って流動し貯留部に押しやられ集められる。
【０００９】
従って、溶湯の上部に浮遊する物質ばかりでなく、鋳型に溶湯を注入する途中で発生する消失模型の残渣を本体部の外部に排出し、残渣欠陥の発生が抑制された鋳造品を製造することが可能となる。
【００１０】
また、前記接続部は、前記貯留部の前記本体部に対向する面の一部に接続されるものでもよい。
【００１１】
これによれば、鋳造終了後の型枠から取り出された鋳造体について、貯留部対応部分よりも小型の接続部対応部分を切除することで、本体対応部分と貯留部対応部分とを容易に切り離すことが可能となる。また、鋳造に必要な溶湯の量を抑制する、つまり、材料歩留まりを高めることも可能となる。
【００１２】
また、前記接続部は、前記貯留部と複数箇所で接続されてもよく、さらに、前記貯留部と前記接続部の接続箇所は、溶湯注入の中期段階で溶湯が貯留部に流れ込む位置、および、溶湯注入の後期段階で溶湯が貯留部に流れ込む位置の少なくとも２箇所また、それ以上に配置されてもよい。
【００１３】
これによれば、接続部の体積を抑制しつつ、段階的に溶湯を逐次貯留部に流し込むことができるため、所望のタイミングで残渣を貯留部に押しやることが可能となる。
【００１４】
また、前記接続部は、前記本体部に注入された溶湯の低温部に配置されてもよく、前記本体部に注入された溶湯の略合流部に配置してもよい。
【００１５】
これらは、溶湯内に残渣が滞留し易い場所であるとの知見に基づく。
【００１６】
また、前記本体部における前記接続部の位置は、数値流体力学に基づくシミュレーションにより決定されることが好ましく、決定された前記接続部の位置に基づき、前記本体部に流入した溶湯内の残渣概算量、前記接続部と前記本体部との接触面積、および、前記貯留部の体積を目的関数とし、最適化アルゴリズムにより前記接触面積と前記体積とを決定してもよい。
【００１７】
これにより、熟練者の経験や勘に頼ることなく鋳造品の形状に基づき消失模型全体の形状、つまり本体部における接続部の位置や貯留部の体積を決定することができ、鋳造品を安定して製造することが可能となる。
【００１８】
また、上記目的を達成するために、本発明にかかる鋳造方法は、鋳造品に対応する部分である本体部と、前記本体部の側方に配置され、前記消失模型の燃焼により発生する残渣を貯留するための空間を形成する貯留部と、前記本体部と前記貯留部とを接続して残渣を通過させる空間を形成する接続部とを備える消失模型を鋳型内に配置し、前記本体部から溶湯を注入し、前記接続部を通過して前記貯留部に前記溶湯を流し込むことにより前記消失模型と溶湯とを置換し、鋳型から鋳造体を取り出し、前記鋳造体から、前記接続部に対応した部分を切除することで前記本体部に対応した部分から前記貯留部に対応した部分を切り離して鋳造品を得ることを特徴としている。
【００１９】
これによれば、残渣欠陥の発生が抑制された鋳造品を安定して製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、残渣欠陥の発生が抑制された鋳造品を熟練者の勘や経験などに頼ることなく容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、鋳造により得られる鋳造品の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、鋳造品を製造するための消失模型を示す斜視図である。
【図３】図３は、消失模型を溶湯の流入側から示す平面図である。
【図４】図４は、消失模型の貯留部近傍を示す斜視図である。
【図５】図５は、最適化アルゴリズムによる解析結果を示したグラフである。
【図６】図６は、消失模型を用いた鋳造に用いる鋳型を示す断面図である。
【図７】図７は、消失模型の変形例１を示す斜視図である。
【図８】図８は、消失模型の変形例２を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明に係る消失模型、および、鋳造方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明に係る消失模型、および、鋳造方法の一例を示したものに過ぎない。従って本発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではなく実施の形態によって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００２３】
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
【００２４】
図１は、鋳造品の一例を示す斜視図である。
【００２５】
［鋳造品１００］
製品としての鋳造品１００の形状や大きさは特に限定されるものではないが、本実施の形態では説明のため船の錨を巻き上げる装置に用いられるキャプスタンを例示している。鋳造品１００は、リム１０１と、ハブ１０２と、リム１０１とハブ１０２とを放射状に接続するアーム１０３とを備えている。また、アーム１０３は、リム１０１やハブ１０２よりも細くなっており、鋳造時に溶湯が通りにくい部分となっている。また、キャプスタンの例では、鋳造品１００の質量は１００Ｋｇ以上のいわゆる大型鋳造品に分類されるものである。
【００２６】
なお、本発明は、例示したキャプスタンよりも単純な構造の鋳造品にも適用可能であり、また、より複雑な構造の鋳造品にも適用可能である。さらに、鋳造品１００の大きさや質量も限定されるものではない。
【００２７】
［消失模型２００］
図２は、鋳造品を製造するための消失模型を示す斜視図である。
【００２８】
図３は、消失模型を溶湯の流入側から示す平面図である。
【００２９】
消失模型２００は、鋳造品１００の形状、および、大きさに対応する形状、および、大きさを備えた部材であり、鋳型内に配置され、溶湯と置換されることにより鋳造品１００を製造するための型である。同図に示すように、本実施の形態に係る消失模型２００は、鋳造品１００に対応し、形状、および、大きさが鋳造品１００と略同じ部分である本体部２１０と、本体部２１０のリム対応部である側方に配置され残渣を貯留する空間を形成する貯留部２１１と、本体部２１０と貯留部２１１とを接続して残渣を通過させる空間を形成する接続部２１２とを備えている。本実施の形態の場合、鋳造品１００と略同型状の本体部２１０と接続部２１２と貯留部２１１とは一体に成形されている。ここで貯留部２１１は残渣による欠陥や引けを最も排除したい面であるリム表面の外側に配置した。これは前記したキャプスタン１００のリム側面は、船舶のワイヤーロープを巻き上げる際に直接ロープ面に接触する面で有り、僅かな傷、表面荒れもロープを傷つける原因となり、ロープ寿命に影響する為、発注者が最も表面精度を求めている面であるためである。
【００３０】
消失模型２００は、高温の溶湯に接触することにより溶融、燃焼し分解する例えば、樹脂材料で形成される。具体的には、消失模型２００は、発泡ポリスチレン等で形成される。また、消失模型２００の表面には塗型材等が塗布されていても構わない。
【００３１】
［貯留部２１１］
貯留部２１１は、前記消失模型の燃焼により発生する残渣を集め貯留する空間を鋳型内に形成する部分である。貯留部２１１の形状や大きさは、特に限定されるものではない。ただし、貯留部２１１の大きさに比例して必要な溶湯の量も増加するため、貯留部２１１の大きさは小さい方が好ましい。一方、貯留部２１１が小さすぎると残渣を貯留しきれなくなる。なお、具体的な貯留部２１１の大きさの決定方法は後述する。
【００３２】
本実施の形態の場合、鋳型に配置された際の貯留部２１１の高さは、本体部２１０の高さと同じに設定されたものを示しているが、貯留部底面が本体よりも低く、貯留部最上面は本体よりも高く設定しても良い。また、貯留部２１１は、１つの本体部２１０に対して複数箇所（本実施の形態の場合は６箇所）に配置されており、相互に同一形状、かつ、本体部２１０に対し同一の配置状態となっているが、溶湯の流れによって形状や体積を変えても良い。具体的にはハブ対応部２０２からリム対応部２０１まで放射状に均等に配置されるアーム対応部２０３の延長上に各貯留部２１１が配置されている。また、本体部２１０のリム対応部２０１の下面の複数箇所に接続される湯道３０３の隣り合う湯道３０３中間部分に相当する位置に貯留部２１１が配置されている。
【００３３】
なお、貯留部２１１の位置の決定方法については後述する。
【００３４】
［接続部２１２］
接続部２１２は、溶湯注入の際に本体部２１０から貯留部２１１へ溶湯が流れる通路を鋳型内に形成する部分である。接続部２１２の形状や大きさは、特に限定されるものではない。ただし、接続部２１２についてもその大きさに比例して必要な溶湯の量も増加し、また、鋳造工程終了後の本体対応部と貯留対応部との切断が困難になるため、接続部２１２の大きさは小さい方が好ましい。しかし一方では、接続部２１２が小さすぎると残渣を貯留部２１１に流しきれなくなる恐れがある。
【００３５】
本実施の形態の場合、接続部２１２は、貯留部２１１の本体部２１０に対向する面の一部に接続されている。つまり、鋳型に配置された際の貯留部２１１の上端から下端に至るまで接続部２１２は延在しているものではない。また、接続部２１２は、１つの貯留部２１１に対して複数箇所（本実施の形態の場合は本体部２１０の上下方向の中間部と上端部の２箇所）に配置されている。これは、注入された溶湯が約半分消失模型に置換された中期段階で残渣を含む溶湯が貯留部２１１に流れ込む位置、および、注入された溶湯が８〜９割消失模型に置換された後期段階で溶湯が貯留部２１１に流れ込む位置に対応している。さらに、鋳型に配置された際の接続部２１２の最上端面は、本体部２１０の上端面、および、貯留部２１１の長短面と面一に設定されている。
【００３６】
また周方向については、アーム対応部２０３の延長上に各接続部２１２が配置されている。また、接続部２１２が配置される位置は、本体部２１０の複数箇所に接続される湯道３０３の中間部分である。つまり、接続部２１２が配置される位置は、溶湯が本体部２１０に流れ込む位置であるゲート３０５（湯道と消失模型との境目にあたる）から遠い位置に配置されており、この位置は、本体部２１０において、注入された溶湯が最も低温になる低温部である。さらにこの位置は、本体部２１０の形状、および、湯道３０３の本体部２１０に対する位置に基づき決まる溶湯の合流部近傍に該当する。
【００３７】
本実施の形態の場合、湯道３０３の配置や本体部２１０の形状は周方向に均等であるため、接続部２１２の形状や大きさは、周方向において相互に同一形状、かつ、本体部２１０に対し同一の配置状態となっている。
【００３８】
［位置・形状決定］
つぎに、貯留部２１１、および、接続部２１２の大きさ、位置の決定方法について説明する。
【００３９】
［前提条件］
まず、所望の鋳造品の形状に基づき、本体部２１０に溶湯が流入する箇所であるゲート３０５の数、および、それぞれの位置を周知の手法により決定する。周知の手法とは、たとえば、溶湯の流れる空間が比較的細い部分（本実施の形態の場合、各アーム対応部２０３）にゲート３０５を配置するなどである。また、本体部２１０の下面であって、溶湯の流れる空間が比較的広い部分であり、できる限り本体部２１０の形状に対して均等な位置にゲート３０５を配置するなどである。なお、ゲート３０５の位置、大きさや数は、以下に記載するシミュレーションの結果に基づき適宜変更しても構わない。
【００４０】
［シミュレーション］
つぎに、ゲート３０５の位置が決まれば、当該結果をモデルとし、数値流体力学に基づくシミュレーションにより接続部２１２の位置を決定する。具体的には、消失模型２００が溶湯に置換される事実に基づき、ＣＦＤ（computational fluid dynamics）シミュレータを用い、この置換による溶湯の流入速度の同定を行う。同定方法は特に限定されるものではないが、溶湯の界面の平均速度を、熱伝達係数Ｈ０を用いて以下の式１を定義する
【００４１】
【数１】
2018034193.tif 000003
【００４２】
また、重力方向については、溶湯が下で消失模型２００が上に位置している場合、または、消失模型２００が下で溶湯が上に位置している場合には、溶湯と発生したガスの密度の差などから、ガス層に厚さが生じたり、溶湯表面の乱れによって熱の伝達速度も変化したりすると考えられる。このため、パラメータＥｇを用いて以下の式２、熱伝達係数を補正することで、重力方向における溶湯の界面の平均速度の変化を考慮する
【００４３】
【数２】
2018034193.tif 000004
【００４４】
これら２つのパラメータにより溶湯の流入速度を同定することで、シミュレータの構築を行い、溶湯の流れを解析して、溶湯が最も低温になる箇所や溶湯が合流する箇所を特定する。
【００４５】
［最適化］
つぎに、ＣＦＤシミュレータに基づき特定された箇所（以下、溶湯が合流する箇所とする）に配置する貯留部２１１と接続部２１２の大きさを最適化する。
【００４６】
最適化における評価指標として、複数の目的関数を定義する。本実施の形態の場合、目的関数は以下のＪ１、Ｊ２、Ｊ３の３つである
【００４７】
【数３】
2018034193.tif 000005
【００４８】
Ｊ１：溶湯と消失模型２００のリム対応部２０１との置換が完了した際のリム１０１内の残渣概算量。このＪ１の値が小さいほど、残渣欠陥が減少するものと考えられる
【００４９】
【数４】
2018034193.tif 000006
【００５０】
Ｊ２：接続部２１２とリム対応部２０１との接触面積、つまり、接続部２１２における溶湯の流入面積。このＪ２の値が小さいほど、鋳造工程が完了した後、貯留部２１１に対応する部分を鋳造品１００から除去する作業が容易になると考えられる
【００５１】
【数５】
2018034193.tif 000007
【００５２】
Ｊ３：貯留部２１１の体積。このＪ３の値が小さいほど、材料歩留まりを高めることができる。
【００５３】
また、設計変数は５変数（ｘ１〜ｘ５）とし、以下の様に定義する
【００５４】
【数６】
2018034193.tif 000008
【００５５】
【数７】
2018034193.tif 000009
【００５６】
【数８】
2018034193.tif 000010
【００５７】
【数９】
2018034193.tif 000011
【００５８】
ｘ１〜ｘ５については、図４参照。接続部２１２、および、貯留部２１１は、本体部２１０の外周面全体にわたって均等に計６個設置されており、すべて同じ形状としている。従って、１つの貯留部２１１、および、当該貯留部２１１に接続して残渣を通過させる空間を形成する接続部２１２に着目して最適化を行い、他の貯留部２１１、および、接続部２１２については最適化により得られた設計変数の値を連動させる。またＡ１＝ｘ１＊ｘ４、Ａ２＝ｘ３＊ｘ４、Ｖ＝ｘ５＊ｘ５＊２２５（＊：アスタリスクは、乗算を表す）である。
【００５９】
上記定義は以下の知見に基づく。
【００６０】
１）貯留部２１１は、形状よりも体積が重要である。従って、シミュレーションにおいては、貯留部２１１の形状は単純な直方体を採用する。また、貯留部２１１の高さについてはリム対応部２０１と同じ高さとなるよう２２５ｍｍとした。
【００６１】
２）接続部２１２は、形状よりも溶湯が通過する面積が重要である。従って、シミュレーションにおいては、接続部２１２の形状は単純な直方体を採用する。
【００６２】
３）接続部２１２は、自由度を考慮して２箇所に設ける。
【００６３】
以上の前提に基づき、最適化を行う。本実施の形態の場合、最適化アルゴリズムには、遺伝的アルゴリズムに基づく多目的最適化法を使用している。最大世代数は３０、世代あたりの個体数は５０、選択手法は混雑度トーナメント選択としている。
【００６４】
また、消失模型２００の材質を発泡倍率が６０倍の発泡ポリスチレン、鋳物砂を珪砂、溶湯の材質はＦＣ３００、溶湯の温度１３５０℃、溶湯の流入は圧力指定によりゲート３０５から流入する解析モデルを採用した。
【００６５】
解析結果を図５に示す。図５に示された点の濃度は接続部２１２とリム対応部２０１との接触面積を示している。
【００６６】
また、前記モデルとほぼ同一の条件で別途実施した予備実験により、残渣概算量Ｊ１が２．５×１０４以下であれば、残渣欠陥が発生しないという知見を得ている。
【００６７】
以上から、残渣概算量Ｊ１が２．５×１０４以下であって、貯留部２１１の体積Ｊ３が比較的小さ領域である図５中の破線で囲んだ部分から、接続部２１２とリム対応部２０１との接触面積Ｊ２が比較的小さい結果に基づき消失模型２００を形成することとした。
【００６８】
以上により、貯留部２１１において残渣を効果的に回収し、かつ、残渣を保持することができ、かつ、鋳造品１００を得るための溶湯の量を抑制し、さらに、貯留対応部の切除を容易にすることができる消失模型２００を得ることができる。また、消失模型２００の形状により残渣欠陥の発生を抑制できるため、溶湯の温度を抑制し引け巣の発生も抑制することが可能となる。
【００６９】
［鋳造方法］
［鋳型］
つぎに、消失模型２００模型を用いた鋳造方法を説明する。
【００７０】
図６は、消失模型を用いた鋳造に用いる鋳型を示す断面図である。
【００７１】
同図に示すように鋳型３００は、鋳枠３０１と、鋳枠３０１の内部に詰められた鋳物砂３０２と、鋳物砂３０２内に埋設された消失模型２００、消失模型２００に接続される湯道３０３、湯道３０３の端部に接続される湯口３０４を備えている。
【００７２】
なお、湯道３０３は、消失模型２００の下面に均等に複数箇所接続されている。本実施の形態の場合、消失模型２００に接続される湯道３０３の位置、つまりゲート３０５は、リム対応部２０１の下面に均等に６箇所存在し、さらに、ハブ対応部２０２にも２箇所存在している（図３参照）。
【００７３】
［鋳造］
つぎに、鋳造作業を説明する。
【００７４】
湯口３０４から溶湯を注入すると、溶湯は本体部２１０の下部の複数箇所から流入する。そして、本体部２１０に流入したそれぞれの溶湯が消失模型２００と置換しながら進行し、接続部２１２が配置されている部分の近傍で合流する。溶湯の熱によって分解された消失模型２００の残渣は、溶湯に押されながら溶湯の合流部分で合流し、当該部分に配置される接続部２１２により形成される空間を通過して貯留部２１１に溶湯と共に流入する。
【００７５】
つぎに、下方に配置される接続部２１２が溶湯と完全に置換されると、溶湯は本体部２１０を上昇し、上方に配置される接続部２１２による空間を通過してさらに残渣を貯留部２１１に押し流す。
【００７６】
以上により本体部２１０で発生した残渣は、逐次溶湯に押し流され、貯留部２１１により形成される鋳型内の空間に貯留される。
【００７７】
鋳造作業が終了し、鋳造体が十分に冷えれば、鋳型から鋳造体を取り出し、鋳造体から接続部２１２に対応した部分を切除する。以上により鋳造品１００と貯留部２１１に対応した部分、つまり、消失模型２００の残渣を貯留した部分を切り離すことができる。
【００７８】
［効果］
以上のように、本実施の形態の貯留部２１１と接続部２１２とを備えた消失模型２００を用いていわゆるフルモールド鋳造を行う事により、溶湯によって分解した消失模型２００の残渣を鋳造品１００となる本体部２１０から貯留部２１１に押し流すことができ、残渣欠陥のない鋳造品１００を製造することが可能となる。
【００７９】
また、消失模型２００の形状により、溶湯注入の際の溶湯の温度を高温にして消失模型２００を完全に燃焼させる必要がなくなるため、比較的低温の溶湯を用いることができ、高温の溶湯により肉厚部などに発生する引け巣を抑制することが可能となる。
【００８０】
また、シミュレーション、および、最適化により、鋳造品１００に残渣欠陥を発生させない条件で、接続部２１２や貯留部２１１の大きさをできる限り小さくすることができ、必要な溶湯の量を抑制して材料歩留まりを向上させ、鋳込み後の接続部２１２に対応した部分を小さくすることで、貯留部２１１に対応した部分の除去するための後工程の作業を容易にすることが可能となる。
【００８１】
さらに、湯流れ過程や凝固過程の解析結果や最適化により、接続部２１２や貯留部２１１の配置などの適切な条件や方案を事前に検討することができ、試作や実験にかかるコストや時間の削減が可能となるため、少量生産品に対しても欠陥の少ない鋳造品を得ることが可能となる。これは、例えば１００Ｋｇ以上の大型の鋳造品を製作する場合、特に有効である。
【００８２】
また、消失模型２００の残渣を溶湯が巻き込むような位置に貯留部２１１および接続部２１２を配置して残渣欠陥の発生を抑制できるため、溶湯の消失模型２００への流入口であるゲート３０５を複数箇所に設置し湯廻り性の向上を図ることが可能となる。
【００８３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
【００８４】
例えば、上記実施の形態では消失模型２００に湯道３０３が複数箇所に接続される場合を説明したが、消失模型２００に接続される湯道３０３は１つでも構わない。この場合でも消失模型２００の形、および、ゲート３０５の位置により、溶湯が分離し再び合流すると考えられる。
【００８５】
また、接続部２１２が配置される位置は、上記実施の形態では残渣による欠陥を排除したい面であるリム表面の外側に配置したが、これに限定されず冷却後に切り離しが可能な位置であれば、リムの内側やハブ１０２、アーム１０３に配置してもよい。また、溶湯の合流部分ばかりでなく、本体部２１０において溶湯の温度が比較的低くなる場所、例えば、本体部２１０の中で行き止まりとなる部分に接続部２１２を配置しても構わない。
【００８６】
また、図７に示すように、消失模型２００の接続部２１２は、１つの貯留部２１１に対して１つ配置されていても良い。また、本体部２１０の上端部から下端部にわたって接続部２１２が延在していても構わない。また、接続部の形状は直方体に限定されず円形や楕円形、台形などの形状とすることもできる。
【００８７】
また、図８に示すように、消失模型２００は、上下方向に複数個配置される貯留部２１１を備えるものでもよい。また、貯留部２１１が本体部２１０に直接接続されているような消失模型２００でも構わない。なおこの場合、本体部２１０と貯留部２１１とが接続されている部分の近傍を接続部２１２とみなせばよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、消失模型を用いて鋳造品を製造するフルモールド鋳造法に利用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１００  鋳造品
１０１  リム
１０２  ハブ
１０３  アーム
２００  消失模型
２０１  リム対応部
２０２  ハブ対応部
２０３  アーム対応部
２１０  本体部
２１１  貯留部
２１２  接続部
３００  鋳型
３０１  鋳枠
３０２  鋳物砂
３０３  湯道
３０４  湯口
３０５  ゲート
【図１】
2018034193.tif 000012
【図２】
2018034193.tif 000013
【図３】
2018034193.tif 000014
【図４】
2018034193.tif 000015
【図５】
2018034193.tif 000016
【図６】
2018034193.tif 000017
【図７】
2018034193.tif 000018
【図８】
2018034193.tif 000019