(57)【要約】【課題】鋳型の製作時に黒鉛を用いた塗型工程を不要にすること。【解決手段】鋳物砂に従来の珪砂と粘結剤を加えて人造黒鉛を全体の重量比で５〜５０％混入して鋳物砂とする。この鋳物砂を用いて鋳型を形成する。こうして構成された下型１１，上型１２，中子１３から成る鋳型に塗型をすることなく、湯口より溶湯を流し込んで鋳物とする。この場合には塗型工程が不要となるため、作業時間を短縮することができ、鋳物の寸法精度を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪砂と黒鉛粒子を混合し、粘結剤を加えたことを特徴とする鋳物造形用の鋳物砂。
【請求項２】
前記黒鉛の比率を全体に対する重量比で５〜５０％とした請求項１記載の鋳物砂。
【請求項３】
前記黒鉛は、０．１〜１．０ｍｍの粒度の人造黒鉛である請求項１又は２記載の鋳物砂。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の鋳物砂を用いた鋳型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋳型の原料となる鋳物砂、及びこれを用いた鋳型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳造は使用する金属の種類や鋳物製品の目的に応じて、金型、砂型、特殊型が使用されている。このうち砂型は最も広く用いられ、鋳物の大部分は鋳物砂を鋳型材料とする砂型鋳造により生産されている。
【０００３】
従来鋳物砂による鋳型で鋳物を鋳造する際に、珪砂を主成分として有機材バインダを用いた鋳物砂により、所望の形状の製品に対応した鋳型を形成する。このとき直接溶解金属（以下、溶湯という）を注入すると、焼付き、目差しの損傷が大きく、鋳肌を大きく荒らすことになる。そこで特許文献１などに示されるように、鋳型表面の耐熱性、耐火性を確保するために塗型をすることが広く行われている。こうして鋳型を構成した後、溶湯を注入し、温度が低下した後、鋳型より取り出すことによって所望の製品を製作している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９８６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで塗型材料としては、熱の放散を防ぎ、溶湯の冷却速度を制御する機能を果たすために炭素材料が用いられている。このうち特に黒鉛は、耐熱性、耐熱衝撃性、耐蝕性に優れ、層状構造を持つため、塗型材料として広く用いられている。黒鉛を用いる場合には、例えば２５０メッシュ以下の細かい黒鉛粉を有機溶剤（例えばメタノール、エタノール）に溶かして鋳型の内側表面に塗布する。又有機溶剤に代えて水を用いることもできるが、この場合には、乾燥工程が必要となる。いずれの場合も鋳型製作に手間と時間がかかるという問題点があった。
【０００６】
又黒鉛粉は溶液に懸濁させ、あるいはコロイド化して鋳型面に塗布するので、鋳型自体の内表面に直接溶湯を注入する場合に比べて寸法精度が低下してしまう。更に乾燥した後は集合層を形成し、鋳型面の微細気孔に絡まって被蔽しているだけであって、容易に剥落する。そのため黒鉛の粉塵が発生し易いという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、鋳型の製作時に黒鉛を用いた塗型工程を不要とし、製作時間を短縮すると共に寸法精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明の鋳物砂は、珪砂と黒鉛粒子を混合し、粘結剤を加えたことを特徴とするものである。ここで前記黒鉛の比率を全体に対する重量比で５〜５０％としてもよい。また前記黒鉛は、０．１〜１．０ｍｍの粒度の人造黒鉛としてもよい。本発明の鋳型は前述の鋳物砂を用いた鋳型である。
【発明の効果】
【０００９】
さて本発明による鋳物砂を用いて鋳型を構成した場合には、鋳型自体に黒鉛が含まれているため、従来のように鋳型の内面に塗型を形成する必要がない。そのため塗型の塗布に必要であった作業時間や、乾燥に要していた時間を短縮することができ、鋳型の完成後直ちに溶湯を注入することができる。又塗型を塗布せず鋳型の内表面がそのまま鋳物の形状となるため、従来の鋳型から製造された鋳物よりも寸法精度を向上させることができる。更に塗型工程がなく、黒鉛粉を用いた鋳型材と比較して粉塵の発生が少なくなり、環境性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施の形態による鋳物砂を用いた鋳型の断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは本実施の形態による人造黒鉛の重量比に対する鋳肌程度を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは人造黒鉛の重量比に対する価格の変化を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃはこの実施の形態による重量比と製品の程度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施の形態において、鋳型の材料となる鋳物砂は、珪砂の組成は主骨材である従来と同様の珪砂と粘結剤であり、本実施の形態では更に黒鉛を混入している。珪砂は例えば２８〜１００メッシュで球形であることが望ましい。珪砂は天然珪砂をそのまま用いてもよく、粉砕加工した人造珪砂を用いる場合もある。
【００１２】
粘結剤は従来の鋳物砂と同様にフラン樹脂やフェノール樹脂等の有機粘結剤を混入して鋳物砂を形成する。
【００１３】
次に本実施の形態において珪砂に混入する黒鉛は、炭素を主成分とし、例えば粒度分布が０．１〜１．０ｍｍの径の粒径を有する人造黒鉛が好ましい。本実施の形態では全体の重量に対し人造黒鉛を５〜５０％の比率で珪砂に混入する。
【００１４】
次にこの鋳物砂を用いた鋳型について説明する。図１はこの鋳型の一例を示しており、下型１１、上型１２及び中子１３を有している。上型１２には溶湯を注入させるための湯口１４が設けられる。下型１１及び上型１２の周囲には枠材１５及び１６が夫々設けられている。これらはいずれも前述した鋳物砂を用いて鋳型として製品の形状に形成したものである。さて図１のように、枠材１５，１６を用いて組み立てた後、湯口１４より溶湯を注入する。溶湯は例えば１４００℃の溶融した鉄であり、これを注入することにより鋳型の間の空隙に充填される。このとき上下の鋳型１１，１２及び中子１３には前述したように黒鉛成分が混入されているため、十分な耐熱性、耐火性があり、下型１１や上型１２及び中子１３の表面を損傷することがない。そして注入した溶湯を十分冷却した後、鋳型から取り出すことによって望ましい表面を持った鋳物ができる。
【００１５】
ここで混入する人造黒鉛の重量を変化させたときの製品の鋳肌について説明する。重量比を０〜１００％とし、縦軸を鋳肌の滑らかさとしたときに図２Ａに示す曲線が得られる。図２Ａにおいて、５％未満となれば鋳肌が荒くなって実用に供しない。重量比を５％以上とすると、多くなる程滑らかさが向上する。一方重量比が５０％まで徐々に滑らかとなり、５０％を超えても鋳肌の滑らかさは改善しない。このため５％以上であることが必要である。一方図２Ｂに示すように、人造黒鉛の重量比が増えれば価格がこれに比例して増加する。従ってこれらを鑑みれば、図２Ｃに示すように実用上は５％の重量比であることが好ましく、更に好ましくは３０％以上である。又人造黒鉛の重量比は５０％以下であることが好ましく、更に好ましくは４０％以下である。
【００１６】
本実施の形態では、塗型の塗布に必要であった作業時間や、乾燥に要していた時間を短縮することができ、鋳型の完成後直ちに溶湯を注入することができる。又塗型を塗布せず鋳型の内表面がそのまま鋳物の形状となるため、従来の鋳型から製造された鋳物よりも寸法精度を向上させることができる。更に塗型工程がなく、有機溶剤や黒鉛粉を用いないため、粉塵の発生がなく、環境性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は鋳型の原料となる鋳物砂を用いて鋳型を構成し、鋳型の製作工程を簡略化することができ、鋳物業界に好適となる。
【符号の説明】
【００１８】
１１  下型
１２  上型
１３  中子
１４  湯口
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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