(57)【要約】  モイスチャを含む砂型混合物を乾燥する方法は、上記砂型混合物を拘束する段階と、該砂型混合物を真空に暴露する段階とを含む。上記真空は上記砂型混合物内のモイスチャを瞬時に蒸発させて該砂型混合物を乾燥させることで、凝固した砂型を生成する。拘束部材(302)は、真空に対する暴露の間に上記砂型内に空隙が形成されることを防止する。
2007522947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）モイスチャを含む砂型混合物を模型内に載置する段階と、
ｂ）上記砂型混合物を上記模型内に拘束する段階と、
ｃ）上記砂型混合物を真空に暴露する段階であって、上記真空は上記砂型混合物内のモイスチャを瞬時に蒸発させて該砂型混合物を乾燥させることで砂型を生成するに十分なほど低く、拘束された上記砂型混合物は上記砂型における空隙を防止するという段階とを備えて成る、
砂型を作成する方法。
【請求項２】
前記真空は13.3kPa(100Torr)未満である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記真空は好適には0.533〜0.667kPa(4〜5Torr)である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記砂型混合物は前記真空に対して30分未満に亙り暴露される、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記砂型混合物を前記模型内に載置する前に該砂型混合物を加熱する段階を更に備えて成る、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記砂型混合物は真空チャンバ内に載置されるときに少なくとも60℃(140°F)である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記模型内に載置されるときに前記砂型混合物は該砂型混合物の重量に基づき約1.5〜2.0％のモイスチャを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
ａ）モイスチャを含む砂型混合物を模型内に載置する段階と、
ｂ）上記砂型混合物を上記模型内に拘束する拘束部材を上記模型上に載置する段階と、
ｃ）上記拘束された砂型混合物が充填された模型を真空に暴露する段階であって、上記真空は上記砂型混合物内のモイスチャを瞬時に蒸発させて該砂型混合物を乾燥させることで砂型を生成するに十分なほど低く、上記拘束部材は上記砂型における空隙を防止するという段階とを備えて成る、
砂型を作成する方法。
【請求項９】
粘結剤により被覆された砂を加熱する段階と、
上記粘結剤により被覆された砂を水と混合して前記砂型混合物を生成する段階とを更に備えて成る、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記粘結剤により被覆された砂は約82.2〜93.3℃(約180〜200°F)に加熱される、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記模型内に載置されるときに前記砂型混合物は少なくとも60℃(140°F)である、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記粘結剤により被覆された砂に対して水を混合する前に該水を約65.6℃(約150°F)まで加熱する段階を更に備えて成る、請求項８記載の方法。
【請求項１３】
前記真空は13.3kPa(100Torr)未満である、請求項８記載の方法。
【請求項１４】
前記真空は好適には0.533〜0.667kPa(4〜5Torr)である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記砂型混合物は前記真空に対して30分未満に亙り暴露される、請求項８記載の方法。
【請求項１６】
前記拘束部材は1.27cm(0.5インチ)以下の水力半径を有する開孔を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１７】
前記模型内に載置されるときに前記砂型混合物は該砂型混合物の重量に基づき約1.5〜2.0％の水分を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１８】
ａ）モイスチャを含む砂型混合物を模型内に載置する段階と、
ｂ）1.27cm(0.5インチ)以下の水力半径を備えた開孔を有する有孔蓋部を上記模型上に載置することにより上記砂型混合物を該模型内に拘束する段階と、
ｃ）上記砂型混合物を含む上記模型を真空に暴露する段階であって、上記真空は上記砂型混合物内のモイスチャを瞬時に蒸発させて上記砂型混合物を乾燥させることで砂型を生成するに十分なほど低く、上記拘束部材は上記砂型における空隙を防止するという段階とを備えて成る、
砂型を作成する方法。
【請求項１９】
前記砂型混合物を前記模型内に載置する前に該砂型混合物を加熱する段階を更に備えて成る、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記真空は13.3kPa(100Torr)未満である、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記砂型混合物は前記真空に対して30分以下に亙り暴露される、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記模型内に載置されるときに前記砂型混合物は該砂型混合物の重量に基づき約1.5〜2.0％のモイスチャを含む、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空を用いて砂型を乾燥することに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属鋳造において用いられる中子(core)および鋳型(mold)は夫々、一体的に結合されることで鋳造プロセスの間に溶融金属に対する雛形として使用される形状を形成するという一塊りの耐火凝集体(refractory aggregate)から成る。該凝集体は典型的には粘結材料により被覆されてから、模型(pattern)を用いて所定形状へと形成される。上記粘結材料は典型的には硬化されることにより所望形状に上記凝集体を保持することから、上記中子もしくは鋳型は上記模型から取り外され得る。次に上記中子または鋳型は、当該溶融金属が冷えたときに該金属が元の模型の形状を取る様に、溶融金属に対して形状を与える上で使用される。一般的な用法において鋳型は鋳造物の外側面を形成し、中子は鋳造物の内部通路を形成すべく使用される。
【０００３】
非焼成粘結剤(no-bake binder)により作成された砂型は、数百kg（もしくは数百ポンド）の砂となるほど非常に大寸であり得る。砂型は典型的には、当該開放模型ボックスの底部上に模型を備えるという開放模型ボックス内で作成される。また金属鋳造の後で砂型は、廃棄されるか熱的に再生されねばならない。砂を粘結するために蛋白質を用いると、非焼成の砂および粘結剤が部分的に再生利用され得る。しかし、真空を使用して砂型を乾燥することを開示する先行技術の特許における処理手順は、乾燥時間が襲用の粘結剤の乾燥時間まで減少されたときには機能しない、と言うのも、真空レベルが減少されなければならず、砂型は激しく破裂かつ裂開するからである。
【０００４】
先行技術には、サイアック等に対する米国特許第5,320,157号および第5,582,231号などの、蛋白質粘結剤の技術に関する特許が含まれる。上記米国特許第5,320,157号は、固められた後で砂中子を依然として約70〜80℃の高温とし乍ら真空を用いることで、該中子から残留水分を除去することを開示している。この目的のためには概略的に、約5〜10分の持続時間に対して少なくとも約101Pa、更に好適には約96.5〜101Pa(0.72〜0.76Torr)の真空で十分である。上記米国特許第5,582,231号は、標準的な中子用送風機器および空気を用いて砂中子を乾燥することを開示している。パージ用空気を用いる襲用の中子用機械は、ASM便覧、旧第9版、金属便覧、第15巻、鋳造(1988)(ASM Handbook, Formerly Ninth Edition, Metals Handbook, Volume 15, Casting (1988))における中子作成に関する章に表された如く、頂部から底部への空気流を利用する。
【０００５】
本発明によれば、溶媒除去により硬化される非焼成粘結剤を以て作成された砂型が、真空を使用することで、該砂型における亀裂もしくは空隙に帰着せずに短時間で乾燥され得る。
【発明の開示】
【０００６】
砂型を作成する好適実施例の方法においては、モイスチャ(moisture)を含む砂型混合物が模型内に載置されると共に、該砂型混合物は上記模型内に拘束される。上記砂型混合物は真空に暴露され、該真空は上記砂型混合物内のモイスチャを瞬時に蒸発させて該砂型混合物を乾燥させることで砂型を生成するに十分なほど低く、拘束された上記砂型混合物は上記砂型における空隙を防止する。
【０００７】
砂型を作成する好適実施例の方法においては、モイスチャを含む砂型混合物が模型内に載置されると共に、上記砂型混合物を上記模型内に拘束する拘束部材が上記模型上に載置される。上記拘束された砂型混合物が充填された模型は真空に暴露され、上記真空は上記砂型混合物内のモイスチャを瞬時に蒸発させて該砂型混合物を乾燥させることで砂型を生成するに十分なほど低く、上記拘束部材は上記砂型における空隙を防止する。
【０００８】
砂型を作成する好適実施例の方法においては、モイスチャを含む砂型混合物が模型内に載置されると共に、1.27cm(0.5インチ)以下の水力半径(hydraulic radius)を備えた開孔を有する有孔蓋部を上記模型上に載置することにより上記砂型混合物は上記模型内に拘束される。上記砂型混合物を含む上記模型は真空に暴露され、上記真空は上記砂型混合物内のモイスチャを瞬時に蒸発させて上記砂型混合物を乾燥させることで砂型を生成するに十分なほど低く、上記拘束部材は上記砂型における空隙を防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明によれば、有孔蓋部すなわち拘束部材を用いて真空乾燥の間に砂を拘束して短時間で大寸の非焼成鋳型(no-bake molds)を乾燥する実用的手法を提供することにより該鋳型における蛋白質粘結剤の使用が許容される。これに加えて本発明は、鋳型用模型ボックスの加熱が必要とされないように、蛋白質粘結剤により被覆された砂および水の暖かい混合物を利用して鋳型用模型ボックスを充填する。上記ボックスが充填された後で熱の使用が必要とされないことから、当業界で一般的であるプラスチック、金属または木材の模型ボックスが、このプロセスと共に使用され得る。
【００１０】
本明細書においては蛋白質が記述されるが、本発明は粘結剤として蛋白質を使用することに限定されない。本発明は、カゼイン、接着剤類(glues)、および、当業界で公知の他の粘結剤などの水性粘結剤を包含する。また、乾燥プロセスの間において蒸発しもしくは吸引除去される溶媒系粘結剤を使用することも可能である。また、モイスチャ(moisture)という語句は、水分、溶媒、または、蒸発することで粘結剤を凝固させるという粘結剤における業界公知の他の任意の化合物を指すべく至る所で使用される。本発明は、酸化鉄の使用を必要としない。好適実施例において砂は凝集体として使用されるが、例えばセラミックもしくは合成ビーズ、または、業界公知の他の任意で適切な凝集体等の任意の耐火凝集体も使用され得ることは理解される。
【００１１】
本発明は、砂型の作成に限定されない。本発明は、砂中子を作成するためにも使用され得る。この点に関して更に、本発明によれば大寸または小寸の鋳型または中子が作成され得る。本発明は特に更に大寸の砂型または中子に対して有用である、と言うのも、それらは数千kg（もしくは数千ポンド）もの重さになり得るので乾燥が困難だからである。また鋳型(mold)という語句は至る所で使用されるが、本発明を用いて鋳型または中子が作成され得ることは理解される。
【００１２】
好適実施例において、蛋白質粘結剤で被覆された砂は好適には約82.2〜93.3℃(約180〜200°F)まで加熱される。次に、上記蛋白質粘結剤で被覆された砂に対しては、好適には水分であるモイスチャが連続ミキサにおいて添加されると共に、鋳型用模型ボックスは該ミキサから直接的に充填される。図５乃至図７に示された如き模型ボックスが使用され得る。混合および注入の間においては、一定の熱損失が生じ得る。蛋白質粘結剤により被覆された砂および水分の混合物は好適には、模型ボックス内へと注入されるときに少なくとも約60℃(約140°F)とされることで、鋳型に熱を加えずに真空によりモイスチャが蒸発することが助力される。代替的に、蛋白質粘結剤で被覆された砂に対して水分を加えるのではなく、鋳型用模型ボックスの充填に先立ち、加熱された砂が蛋白質粘結剤と水分との溶液と混合され得る。
【００１３】
真空は鋳型内の絶対圧力を低下させることから、砂の温度が下げられても水分は上記混合物から瞬時に蒸発する。換言すると、上記真空は水分の沸点を低下させると共に、上記混合物内に既に存在する熱が上記鋳型の乾燥に使用される。更なる高い温度および更に強力な真空を用いると、上記鋳型からは更に多くのモイスチャが更に迅速に吸引され得る。故に、鋳型の迅速な乾燥を助力するために、上記砂は模型ボックス内に載置されるときに可及的に高温とされるべきである。
【００１４】
次に、図７に示された如く開孔303を備えた有孔蓋部すなわち拘束部材302は好適にはクランプ304により模型ボックス300に対して作用的に接続されると共に、該模型ボックス300は真空チャンバ内に載置される。代替的に上記模型ボックスは、真空源に接続される真空マニフォルドを含み得る。模型ボックス300は５つの側にて砂型混合物を囲繞すると共に、上記拘束部材は第6の側にて上記砂型混合物を囲繞する。図７には、底部301aおよび側部301b〜eが示される。換言すると上記砂型混合物は全ての側において模型ボックス300および拘束部材302により拘束される。
【００１５】
拘束するという語句は、蒸気の離脱を許容するに十分に大寸であるが上記砂型混合物を囲繞するに十分に小寸であるという開孔を以て、該砂型混合物を全ての側で囲繞することを意味する。上記砂型混合物は全ての側で上記模型ボックスおよび拘束部材と接触されることで該砂型混合物は圧縮、拘束および／または囲繞されることから、同時的な蒸気の離脱を許容し乍らも該砂型混合物の移動は阻止される。好適には、上記開孔の水力半径は1.27cm(0.5インチ)以下であり、該水力半径は上記開孔の面積を該開孔の周囲長さで除算した値である。上記開孔は、正方形、丸形、矩形、三角形、または、他の任意で適切な形状とされ得る。但し、更に大寸の模型ボックスと共に更に小寸の孔が好適に使用されるべきことは理解される。模型ボックスが非常に大寸とされたとき、開孔の全体に亙りガス抜きが載置されるべきこともある。同様に、開孔のサイズは主として、使用される砂粒子のサイズおよび／または気孔率に依存することは理解される。故に、拘束部材が使用されないなら、特にモイスチャが過剰に迅速に吸引除去されるなら、モイスチャが砂型混合物を離脱するために砂粒子がモイスチャにより移動／分離されることで砂型における亀裂および／または空隙が生成されることもある。
【００１６】
上記鋳型を乾燥するために、真空引きが行われる。蛋白質粘結剤により被覆された砂および水分の混合物内の熱は、真空付与の間において模型ボックスを加熱せずに鋳型を完全に乾燥するに十分なエネルギを有する。上記鋳型内の水分の蒸発を助力することで該鋳型の乾燥を助力するために、該鋳型を通して空気が送風されても良い。上記真空は解除されると共に、上記模型ボックスは上記真空チャンバから取出される。次に上記模型ボックスからは上記鋳型が取出される。典型的に、22.68kg(50ポンド)の鋳型を乾燥するためには約5〜7分かかる。上記鋳型は鋳型形態である間に十分に乾燥され、その後の付加的な焼成は必要とされない。
【００１７】
砂を全ての側において拘束はせずに真空を以て砂型を乾燥するという先行技術のプロセスを用いると、13.3kPa(100Torr)未満の真空レベルが砂型の破裂および／または裂開に帰着する。もし真空レベルが高すぎると鋳型内の水分が尚早に沸騰して鋳型は変形される、と言うのも、砂の幾分かが吹き飛ばされるからである。本発明の方法は、好適には0.533〜0.667kPa(4〜5Torr)の真空レベルを使用する。真空レベルが低下するにつれて砂型内の圧力は低下されると共に水分が沸騰する温度も低下される。砂型を更に迅速に乾燥するためには、最も低い(最も強力な)真空レベルが使用されるべきである。好適には、上記砂型は該砂型のサイズに依存して5〜30分以内で乾燥される。もし加熱または真空なしで空気のみが使用されるなら、この短い時間内に砂型を乾燥することは困難である。
【００１８】
上記蓋部すなわち拘束部材は好適には、均一に離間された開孔であって水力半径が1.27cm(0.5インチ)以下である開孔を有する。上記開孔は、砂型表面の一体性を維持するに十分な距離だけ離間されるべきである。上記開孔は、砂が十分に拘束される限りにおいて、正方形、円形、細長形、三角形などとされ得る。代替的に、上記蓋部すなわち拘束部材として網体型(screen-type)の部材が使用され得る。上記蓋部すなわち拘束部材は、更に低い真空レベルでの真空付与の間において砂を均一に拘束して乾燥時間を減少する一方で砂型における亀裂および／または空隙の形成を阻止するために使用される。上記蓋部すなわち拘束部材は砂の囲繞を助力すると共に、砂型の表面を阻害せずに該砂型から迅速にモイスチャが吸引除去されることを許容する。これに加えて上記蓋部は、最大速度にて気化する水分が砂型の破裂および／または裂開を引き起こさずに砂を貫通通過し得る如きレベルに鋳型の内側の圧力を維持する。破裂(popping)および裂開(cracking)という語句ならびに亀裂(cracks)および空隙(voids)という語句は、砂型の真空乾燥の間において該砂型内で生じ得る多くの種類の欠陥を表すべく、至る所で互換的に使用される。
【００１９】
サイアック等に対する上記米国特許第5,320,157号および第5,582,231号は、鋳型を迅速に乾燥するときに該鋳型内における亀裂および／または空隙を阻止するために重要であるという蓋部すなわち拘束部材を乾燥プロセスの間において使用する段階を包含していない。本発明において好適に用いられる真空レベルよりも上記米国特許第5,320,157号に開示された真空レベル(96.5〜101Pa(0.72〜0.76Torr))は低いが、これらの低いレベルは、砂を拘束なしで乾燥するプロセスの間において更に不適当な亀裂および／または空隙に帰着するであろう。故に本発明は真空を使用することで、当該鋳型内に亀裂および／または空隙を生成せずに大寸の鋳型を迅速に乾燥することを助力する。
【００２０】
所望結果を達成する上で本発明のプロセスにおいては他の適切なパラメータが利用され得ることは当然乍ら理解される。たとえば、真空のレベル、真空が付与される時間、蓋部すなわち拘束部材における開孔の個数および寸法、および、上記混合物における粘結剤レベルは、鋳型もしくは中子のサイズ、砂の表面積、上記混合物の温度、該混合物内のモイスチャの量、および、砂の気孔率に依存することは理解される。当業者であれば、上記記述に鑑みて本発明の他の改変は明らかであろう。この記述は、本発明により開示される個々の実施例の特定例を提供することが意図される。故に本発明は、これらの実施例、または、本明細書に示される特定の構成および形状を有する要素の使用に限られない。本発明の有効性を決定すべく実施された種々の試験の結果は、以下の如くである。別様に示されなければ、百分率(たとえば粘結剤レベルおよびモイスチャ・レベル)は砂の重量に基づいている。
【００２１】
実験例１
鋳造工場において使用され得るシステムにおいて非焼成鋳型の真空乾燥の実用化を試験するために、大寸の真空鐘状体が構築された。型ばらし試験鋳造(shake-out test casting)のために設計された砂ヒータ、連続ミキサ、上記真空鐘状体および鋳型用模型が用いられた。上型(cope)の寸法は36.83cm×36.83cm×12.7cm(14[1/2]インチ×14[1/2]インチ×5インチ)であり、下型(drag)の寸法は36.83cm×36.83cm×7.938cm(14[1/2]インチ×14[1/2]インチ×3[1/8]インチ)であった。上記鋳型の上型として約22.68kg(約50ポンド)の砂が保持される一方、下型として約13.61kg(約30ポンド)の砂が保持された。上記模型は木製とされ、各ボックスには11個の1.27cm(1/2インチ)のスロット状ガス抜きが備えられた。
【００２２】
真空チャンバは直径が約1.83m(約6フィート)であり且つ高さが約1.83m (約6フィート)であり、上記チャンバの底部から約30.48cm(約12インチ)上方には金属格子が備えられて上記模型ボックスを支持した。使用された真空ポンプは、7.46kW(10HP)のモータと、当該液体リング・ポンプの頂部において全速の50％で動作されるブースタ・ポンプとを備えた液体リング・ポンプであった。上記真空チャンバと真空ポンプとの間における15.2cm(6インチ)ライン中には、グリコール冷却式の凝縮器／砂フィルタが配備された。上記チャンバおよび上記真空ライン内には、圧力センサが取付けられた。上記チャンバの吐出口における上記真空ラインにおけるバルブは閉成された。上記真空ライン内の上記圧力センサにより測定された如く、該真空ライン内では約0.133ｋPa(約1Torr)の最大真空が達成された。各模型ボックスを上記チャンバ内として上記鐘状体が降下され、上記真空バルブが45〜60秒に亙り開成されて上記チャンバが減圧された。上記バルブは上記ブースタ・ポンプの過負荷を回避するために徐々に開成されねばならなかった、と言うのも、このプロセスにおいては両方の真空ポンプが動作していたからである。
【００２３】
これらの試験においては、蛋白質粘結剤で被覆された砂の３つの異なるバッチが用いられた。各バッチは、砂の重量に基づき約0.75％の被覆を使用した。ひとつのバッチにおいては、約55gfnのレークサンドおよび520ケイ砂(約63gfn)が低強度の蛋白質粘結剤により被覆されたことから、ドッグボーン引張り強さは約45.36kg(約100ポンド)未満であった。別のバッチにおいては、520ケイ砂が0.75％の蛋白質粘結剤により被覆されると共に、約113.4kg(約250ポンド)の引張り強さを有していた。被覆された砂は82.2℃(180°F)の設定点を以て砂ヒータ内で加熱され、実際の砂温度は約93.3℃(約200°F)であった。
【００２４】
上記模型ボックスの充填に先立ち、上記高温砂に水を混合するためにPalmer連続ミキサが使用された。該ミキサは速度制御を以て30Hzで動作され、約72.57kg／分(約160ポンド／分)の砂流速度が与えられた。水は上記ミキサ内へと圧送され、完全に砂と混合された。上記ミキサからは湿潤砂が直接的に上記模型ボックス内へと吐出され、其処でそれは約1分以内で手作業により詰め込まれて平らにされた。高温砂と水の混合の間、水の幾分かは蒸発した。概略的に、蒸発量は砂の量に基づき約0.35〜0.55％であった。砂が上記模型ボックス内へと詰め込まれた後、砂のサンプルが上記ミキサから収集されると共に、モイスチャ測定のために遠心用パックバッグ(whirl pack bag)内に載置された。
【００２５】
上記模型ボックスは、開放されたままとされ、または、開放頂部上にガス抜き付きのカバーもしくは蓋部がクランプ止めされてから加重された。上記ボックスは上記真空チャンバ内の上記格子上に載置されると共に、ボックスの側部を貫通して温度プローブが夫々挿入された。更に大寸である上型用のボックスに対しては、頂部から約5.1cm(約2インチ)および頂部から約10.2cm(約4インチ)の箇所にて2本のプローブが夫々挿入され、下型用のボックス内には１本のプローブが挿入された。上記真空ポンプが始動され、上記真空チャンバの内側に上記ボックスが載置される前に該真空チャンバの近傍の上記バルブに至るパイプ内で完全な真空引きが行われた。上記ボックスが上記真空チャンバの内側に載置された後、頂部が降下されると共に上記真空バルブが徐々に開成された。該バルブは、約45〜60秒で完全に開成された。真空乾燥は10〜15分に亙り継続されると共に、上記バルブが閉成されて上記チャンバは真空システムから遮断された。次に、上記チャンバ内において真空は約20秒かけて解放された。上記チャンバは開放され、上記ボックスは取出して計量され、該ボックスからは鋳型が取出された。該鋳型の模型側表面上にては、表面引掻き硬さが測定された。上記試験の間、５秒毎にデータ点を収集するためにHyperloggerデータ記録器が使用された。
【００２６】
非焼成鋳型の充填に先立ち0.75％の蛋白質粘結剤により被覆された高温砂(82.2〜93.3℃(180〜200°F))に対して約2％の水を加えると、この水分と砂との組み合わせには、存在するモイスチャを真空付与時に蒸発させるために十分なエネルギが在る。図１は、これらの条件下における時間(分)に対する圧力(kPa(Torr))および温度(℃(°F))を示している。容器内における圧力は点線により表され、真空システム圧力は破線により表され、且つ、鋳型温度は実線により表される。図１に示された如く、模型ボックス内の鋳型の温度は真空乾燥の間に急速に低下し、且つ、図２に示された如く温度変化は砂中のモイスチャの量に比例する。図２は、真空乾燥(砂中のモイスチャ％)の間における温度変化(℃(°F))を示している。図２に示されたモイスチャ値は、真空乾燥の間における砂中のモイスチャの実際の百分率である。典型的に、上記ミキサ内の砂に対しては約0.35〜0.55％以上のモイスチャが加えられるが、混合プロセスの間に蒸発する。真空下で鋳型を乾燥すべく砂中に存在するエネルギは、約2％までのモイスチャを含む砂を乾燥させるに十分である。
【００２７】
上記鋳型の品質を決定するひとつの手法は該鋳型の表面硬さを測定することであり、これは引掻き硬さにより測定され得る。鋳型表面上の最大の表面硬さを実現するためには、模型ボックス内で上記混合物には少なくとも1.5％のモイスチャが必要である。1.5％より高いモイスチャでは、硬さの有意な増加はない。0.75％の蛋白質粘結剤で被覆された砂における種々のモイスチャ・レベルに対する引掻き硬さ比率は、１回目の後の貫通読取値に対する２回目の後の貫通読取値の比率を計算することで決定された。数値が大きいほど表面は硬く、最大の可能的比率は1.0である。鋳型の平坦表面に対し、ジョージ・フィッシャ(George Fisher)引掻き硬さ計が使用された。
【００２８】
但し、約0.5％より高いモイスチャ・レベルにて鋳型内のモイスチャは明らかに尚早に蒸気へと変換されて該蒸気は砂を通過して砂は破裂もしくは裂開する、と言うのも、蒸気が離脱するのを許容するために鋳型が破断するからである。0.5〜1.0％のモイスチャ・レベルにて、上型が下型よりも頻繁に破裂した。開放された模型ボックスにおいて上型および下型の両方の破裂が頻繁に生じたモイスチャ・レベルは、硬質鋳型を作成するために必要なモイスチャ・レベルである1.0〜1.5％のモイスチャ・レベルに近かった。これは図３に示される。図３は、真空乾燥の間における鋳型品質を示している。“破裂した”鋳型の砂中における種々の百分率のモイスチャに対し、“破裂”した鋳型の百分率が示される。上型は影付きバーにより表され、且つ、下型は影なしバーにより表される。但し、破裂または裂開は、模型ボックスの上型上にクランプ止めされるカバーすなわち蓋部として有孔板材を用いることで防止される。蓋部が使用されるとき、上記模型ボックスにおいては、砂中に2％までのモイスチャを備えた鋳型が作成され得る。図７に示された如く、上記模型ボックス上に蓋部をクランプ止めするためにQUICK-GRIP(商標)クランプが使用された。図８には、0.75％の蛋白質粘結剤により被覆された砂中の種々のモイスチャ・レベルに対する引掻き硬さ比率が示される。上型は影なしボックスにより表され、下型は影付きボックスにより表される。
【００２９】
これらの試験結果は、0.75％の蛋白質粘結剤により被覆されて加熱された砂であって模型ボックスが充填されるにつれて連続ミキサ内で約1.5％(2％まで)の水と混合される砂によれば強力な鋳型が作成され得ることを示している。充填された模型ボックスに対しては真空が付与されることで、鋳型は約5分で乾燥された。上記ボックスの開放頂部に対しては有孔蓋部すなわちカバーがクランプ止めされることで、真空が付与されてモイスチャが急速に蒸発されるときに鋳型が破裂もしくは裂開することが防止された。0.75％の蛋白質粘結剤で被覆された砂と約1.5％のモイスチャとによる約93.3℃(約200°F)における上記砂の組み合わせによれば、約1.33kPa(約10Torr)以下の最終的な真空レベルにおいて全てのモイスチャを蒸発させるエネルギを提供するに十分な熱が砂中に存在する。
【００３０】
これらの試験は、真空により急速な乾燥が達成されるべきであれば模型ボックス内における砂の上に有孔蓋部などの拘束物が必要であることを示した。
【００３１】
実験例２
実験例１における上記機器は、実験例２においても使用された。これらの試験に対する基本条件は、0.75％の蛋白質粘結剤により被覆された砂が模型ボックス内に載置されるときに約93.3℃(約200°F)にて1.6〜1.8％の水と混合されることであった。
【００３２】
砂の温度の変化は鋳型が乾燥した時点を決定すべく使用可能であった、と言うのも、鋳型が乾燥するにつれてモイスチャ蒸発により引き起こされる温度低下は劇的に減速したからである。温度変化の速度が5秒で約0.278℃(約0.5°F)という速度より小さくなれば、鋳型は十分に乾燥していた。乾燥の速度は、減圧の速度により大きく左右される。これらの試験において使用された機器によれば、22.68kg(50ポンド)の鋳型が5分の真空乾燥により十分に乾燥可能とされた。ガス抜き開口は、乾燥速度に関して有意な影響を有さなかった。鋳型から流出する水蒸気の速度における限定要因は砂の気孔率であると思われた。もし減圧の速度が相当に減速されたなら鋳型は破裂も裂開もしない、と言うのも、鋳型を通る水蒸気の移動速度は砂の気孔率を超過しないからである。
【００３３】
型ばらし試験用鋳型(shake-out test molds)に対しては上型鋳型用模型ボックスが使用されると共に、各鋳型として約22.68kg(約50ポンド)の砂が保持された。上記上型鋳型用模型ボックスの寸法は、36.83cm×36.83cm×12.7cm(14[1/2]インチ×14[1/2]インチ×5インチ)であった。上記ボックスの側部には熱電対のための２つの孔が形成され、一方はボックスの頂部から約25％下方であり且つ他方は頂部から約75％下方であった。熱電対は、上記ボックスが砂により充填されて上記真空鐘状体内に載置された後でボックス内に載置された。本来、上記ボックスには、空気、蒸気などが該ボックスから外方に抜けるのを許容する11個の1.27cm(1/2インチ)のスロット状ガス抜きが在った。これは図５に示される。1.27cm(1/2インチ)のガス抜きのために、付加的な21個の孔が形成された。これは図６に示される。これらの孔が一旦形成されたなら、元の11個のガス抜き構成を使用することが所望されたときには、上記の新たな孔においてプラグが使用された。
【００３４】
図５および図６において模型ボックス200は、第1側201a、第2側201b、第3側201c、第4側201dおよび第5側201eを含む。第1側201aは模型ボックス200の底部を形成すると共に、各側201b〜eは該第1側201aから上方に延在することで、砂型混合物が載置されるキャビティを形成する。第1側201aは模型204を含み、砂型が形成されるときに該砂型は模型204の回りに形成される。砂型がその後に使用されるとき、上記模型が形成される。図５においては、元のガス抜き202が示される。図６においては、元のガス抜き202および付加的なガス抜き203の両方が示される。
【００３５】
0.75％の蛋白質粘結剤で被覆された520ケイ砂(約63gfn)が使用された。上記砂は82.2℃(180°F)の設定点を以て砂ヒータにより加熱され、実際の砂温度は約93.3℃(約200°F)であった。高温砂は連続Palmerミキサ内で、水の速度を約1475ml／分(700のポンプ設定)として、約72.57kg／分(約160ポンド／分) [30Hz]の速度で水と混合された。これは約2％のモイスチャであった。上記砂が模型ボックスを充填するときにサンプルが採取されたが、該サンプルは、高温の湿潤砂が上記ミキサを出射するときの蒸発により1.6〜1.8％のモイスチャを含んでいた。
【００３６】
図４は、これらの試験で使用された真空チャンバおよびシステムの接続関係を示している。種々の試験の間においては、３台の真空ポンプが使用された。7.46kW(10馬力)のモータを備えた液体リング真空ポンプ107、該液体リング真空ポンプ107の取入口に取付けられたブースタ真空ポンプ106、および、オイルシールされた真空ポンプ105が使用された。上記真空ポンプに対しては真空チャンバ104が接続され、該真空チャンバ104と、グリコール冷却器を備えた凝縮器102との間をフィルタ103が相互接続した。真空チャンバ100および真空ライン108には、圧力センサが取付けられた。真空チャンバ100は直径が約1.83m(約6フィート)であり且つ高さが約1.83m(約6フィート)であり、上記チャンバの底部から約30.5cm(約12インチ)上方には金属格子が備えられて上記模型ボックスを支持した。これらの試験において、上記模型ボックスの至る所から真空引きが行われた。上記試験においては、チャンバ100の吐出口の近傍における真空ライン108中で15.2cm(6インチ)のバルブ101が閉成された。上記真空ラインにおいては、約0.133kPa(約1Torr)の最大真空が達成された。この真空は、真空ライン108内の圧力センサにより測定された。上記模型ボックスをチャンバ100内として鐘状体が降下され、真空バルブ101が45〜60秒かけて徐々に開成されることでチャンバ100が減圧された。バルブ101はブースタ・ポンプ106の過負荷を回避するために徐々に開成されねばならなかった、と言うのも、この試験の間においては真空ポンプ106および107の両方が動作していたからである。
【００３７】
上記真空鐘状体は該鐘状体内の圧力を可及的に迅速に低下させるべく設定され、チャンバ100に通ずる15.2cm(6インチ)のバルブ101は閉成され、且つ、３台全ての真空ポンプ105、106および107はバルブ101以前のシステムを減圧すべく動作していた。上記模型ボックスは充填され、有孔蓋部により覆われて上記鐘状体内に載置されてから、該鐘状体は閉じられた。上記ポンプの全てを動作させたまま、上記15.2cm(6インチ)のバルブを開成することで約45秒に亙り上記鐘状体に対して真空が付与された。真空を3分、5分および7分に亙り付与することで、３回の試験が行われた。真空が解放されると共に鋳型は直ちにボックスから取出され、最も厚寸の部分の内部からモイスチャ測定のために砂のサンプルを採取すべく切断された。上記試験の間において砂の温度は、上記ボックスの側部における孔を通して挿入されたRTD温度プローブにより5秒毎に監視された。これらの試験において上記模型ボックスは、11個の1.27cm(1/2インチ)のスロット状ガス抜きという元の構成を有していた。表１に列挙された結果は、鋳型は5分の真空付与にて完全に乾燥されたことを示している。鋳型における温度の低下速度が5秒で約0.278℃(約0.5°F)という速度より小さくなれば、蒸発によるモイスチャ喪失の冷却効果はほぼ終了し、鋳型は十分に乾燥していた。
【００３８】
【表１】
2007522947.tif 000003
【００３９】
上記鐘状体の真空付与の速度は、15.2cm(6インチ)のバルブ101と真空チャンバ100との間において、該鐘状体に対して上記真空システムを取付けるパイプ部分108'のサイズを変更することで調節された。真空付与の速度を変更する幾つかの選択肢が在る。第1に、15.2cm(6インチ)のバルブ101と真空チャンバ100との間に5.08cm(2インチ)のパイプ部分が使用され得る。この選択肢によれば、幾つかの変数が在る。15.2cm(6インチ)のバルブ101は、段階的に開成され得る。好適実施例は、約45〜60秒かけてバルブ101を完全に開成した。これに加え、孔を備えたプレートが上記5.08cm(2インチ)のライン内に載置され得る。0.953cm(3/8インチ)、1.27cm(1/2インチ)および1.91cm(3/4インチ)の直径を夫々有する孔が試験された。２台または３台の真空ポンプが使用可能であった。第2に、最大速度の減圧を実現するために３台全ての真空ポンプと共に15.2cm(6インチ)のパイプ部分が使用された。好適実施例においては該15.2cm(6インチ)のパイプ部分と共に３台の真空ポンプ105、106および107が使用されると共に、バルブ101は最大の減圧速度のために完全に開成された。その他の場合には、他の全ての試験と同様に液体リング真空ポンプ107およびブースタ真空ポンプ106が使用された。
【００４０】
真空付与の速度を低下させる選択肢が空(empty)の真空鐘状体を以て一旦確立されたなら、鋳型を真空鐘状体内としてこれらの選択肢の幾つかが試行された。この試験において上記模型ボックスは、該模型ボックス上の有孔蓋部と共にまたは有孔蓋部無しで、鐘状体内に載置された。これにより、模型ボックス内の砂を拘束する蓋部が無いときに真空付与の速度が鋳型の破裂もしくは裂開の傾向に影響するか否かが決定され得る。結果は表２に示される。
【００４１】
【表２】
2007522947.tif 000004
【００４２】
上記結果は、真空を用いて鋳型の迅速な乾燥を達成するには模型ボックス内の砂を拘束するために蓋部が必要であることを表している。砂の気孔率は、急速な真空乾燥の間に形成される大容量の水蒸気が砂を破裂および裂開させずには該砂を貫通移動し得ないほど十分に低いと思われる。上記15.2cm(6インチ)のバルブが１段(one notch)だけ開成され又は0.953cm(3/8インチ)のオリフィス・プレートが使用された場合と同様に上記鐘状体からの空気流出が厳しく制限されたとき、鋳型は全く乾燥しない。空の鐘状体内の圧力はこれらの制限によっても最終的には減少されるのであるが、鐘状体内に鋳型が在ると、これは起こらない。明らかに、鐘状体内で形成される水蒸気は該鐘状体内の圧力を大気圧の近傍に維持するに十分であり、且つ、鋳型は非常に低速に乾燥する。
【００４３】
鋳型乾燥の速度に対しては上記模型ボックスの底部におけるガス抜きの個数および開放面積の百分率が相当の影響を有すると仮定された、と言うのも、ガス抜き開口が多くなると水蒸気は鋳型から更に迅速に離脱し得たからである。これに加え、上記模型ボックスにおける開放面積が更に大きければ砂型混合物の更に多くの部分が真空に暴露されることで、砂型は更に迅速に乾燥もされる。この仮説を確認するために、異なるガス抜きの形式および構成を有する一連の鋳型が作成された。上記上型用模型ボックスの底部に対しては1.27cm(1/2インチ)の直径を有する付加的な21個のガス抜き(合計で32個のガス抜き)が加えられると共に、スロット状ガス抜き(約13％の開放面積)およびShalcoガス抜き(約43％の開放面積)の両方が使用された。此処でも、図５および図６に好適なガス抜きの構成が示される。但し、ガス抜きの特定のサイズおよび特定の箇所が支配的でないことは理解される。これに加え、乾燥の間においては模型ボックス上の有孔蓋部および無孔蓋部の両方を以て鋳型が夫々作成された。上記真空システムは5.08cm(2インチ)のパイプ吐出口を有すると共に、上記液体リング真空ポンプおよびブースタ真空ポンプを使用した。結果は表３に示される。
【００４４】
【表３】
2007522947.tif 000005
【００４５】
驚くべきことに、5秒で0.278℃(0.5°F)未満であるという温度変化に到達する時間により示される如く、全ての試験に対して乾燥速度は同一であった。明らかに、圧力低下の速度および砂の気孔率が、鋳型が如何に迅速に乾燥するかの支配因子である。図２には真空乾燥の間における砂型の温度変化の速度が示されるが、これは実験例１の図１と一致している。
【００４６】
実験例３
乾燥プロセスの間における鋳型の“破裂”または裂開を防止するために必要な上記拘束部材における拘束の程度、開孔の最大サイズを決定するために、試験が実施された。良好な鋳型を作成するための開孔の最大サイズは、用いられる砂の量、砂粒子のサイズ、砂中のモイスチャの量、砂の温度、および、鋳型に対して付与される真空の量などの幾つかの要因に依存する。
【００４７】
異なる形状の開孔が使用され得ることから、開孔の特定形状に関わらずに拘束部材における開孔のサイズ(拘束の程度)の影響を比較するために、異なる拘束部材における開孔の水力半径が使用された。水力半径とは、開孔の面積を該開孔の周囲長さで除算した値である。たとえば、円形開孔の水力半径は、面積を円周で除算した値である。容認可能な鋳型を生成した最大の水力半径は約1.27cm(約0.5インチ)であったが、これは、約36.29kg(約80ポンド)の砂から成る鋳型に対する直径が5.08cm(2インチ)の円形開孔に対応する。鋳型サイズが約113.4kg(約250ポンド)の砂まで増大されるとき、良好な鋳型を生成する最大水力半径は約0.64cm(約0.25インチ)であり、これは直径が2.54cm(1インチ)の円形開孔に対応する。鋳型サイズが増大するにつれて開孔サイズは減少される必要があると仮定される、と言うのも、モイスチャおよび生成された“蒸気”の量は真空が付与されたときに増加するからである。
【００４８】
この実験例は、実験例１および２で使用された機器と共に鋳型用多重レベル・ボックス(multi-level box mold)を利用した。この鋳型用多重レベル・ボックスは、底部から頂部にかけて僅かに外方にテーパ付けされていた。底部レベルは底部および４つの側を含み、底部レベルの頂部の寸法は53.98cm×46.20cm(21[1/4]インチ×18[3/16]インチ)であった。付加的なレベルは、隣接するレベルの４つの側に対応する４つの側を含み、各レベルの４つの側は相互に積層可能とされることで鋳型用ボックスの深度および容積を増大していた。上記鋳型用ボックスは４つのレベルを含み、その内の３つのレベルは着脱可能とされることで、該鋳型用ボックスの頂部における開放面積を維持し乍ら、該鋳型用ボックスの深度および容積を変更可能とした。第2レベルの頂部の寸法は、55.72cm×48.10cm(21[15/16]インチ×18[15/16]インチ)であった。第3レベルの頂部の寸法は57.31cm×49.67cm(22[9/16]インチ×19[9/16]インチ)であった。第4レベルは使用されなかった。鋳型用ボックスに対しては１個および３個のボックス・レベルが使用され、該鋳型用ボックス内には湿潤した高温砂が載置された。
【００４９】
この実験例に対する基本条件もまた、0.75％の蛋白質粘結剤により被覆された砂が模型ボックス内に載置されるときに約93.3℃(約200°F)にて1.6〜1.8％の水と混合されることであった。上記模型ボックスの底部は直径が1.27cm(1/2インチ)である11個のスロット状ガス抜きを有すると共に、ガス抜きのパターン領域および個数は実験例１および２で使用された型ばらし鋳型用模型ボックスと類似していた。鋳型用ボックスが充填されて平らにされたなら、該鋳型用ボックスの頂部には蓋部がクランプ止めされ、熱電対が挿入され、鐘状体が閉じられ、且つ、真空が可及的に迅速に付与された。真空は10〜12分に亙り維持されることで、鋳型が乾燥された。急速な真空乾燥下における拘束の有効性を決定するために、異なるサイズ、形状、水力半径および開放面積を有する種々の異なる開孔を配備すべく種々の蓋部が使用された。
【００５０】
ひとつのレベル(約36.29kg(約80ポンド)の砂)、２つのレベル(約74.84kg(約165ポンド)の砂)および３つのレベル(約113.4kg(約250ポンド)の砂)を用いて上記ボックスをカバーする蓋部においては、異なるサイズおよび形状の開孔が使用された。試験の殆どに対しては、同様な約264.5cm2(約41平方インチ)の合計開放面積が使用された。結果は表４に示される。
【００５１】
【表４】
2007522947.tif 000006
【００５２】
上記結果は、ボックスの頂部は幾分か歪曲したが、ひとつのレベルによるボックスにより、1.27cm(0.5インチ)の水力半径、5.08cm(2インチ)の直径である丸形の開孔により良好な鋳型が作成され得るということ示している。0.64cm(0.25インチ)の水力半径の開孔、2.54cm(1インチ)直径の丸形開孔によれば、鋳型に欠陥はなかった。３つのレベルのボックスによれば、使用可能な鋳型を作成する最大水力半径は丸形および矩形のスロット状開孔の両方ともに0.64cm(0.25インチ)であった。上記の0.64cm(0.25インチ)の水力半径にては、真空乾燥の間において蓋部開口から砂が吹き出して鋳型が崩壊したというひとつの例があった。故に、更に大量の砂に対しては0.64cm(0.25インチ)が限界的な水力半径であり得る。
【００５３】
実験例４
実験例３で使用された鋳型用ボックスとは異なる形状を有する鋳型用ボックスの真空乾燥特性を評価するための試験も実施された。この実験例においては、実験例３の試験手順が追随された。この試験で使用された鋳型用ボックスは、13.97cm(5[1/2]インチ)の深度にて約113.4kg(約250ポンド)の砂を保持すべく設計された。この深度は実験例３で使用された１層のボックスと同一であるが、この試験における鋳型用ボックスの長さ及び幅は67.95cm×67.95cm(26[3/4]インチ×26[3/4]インチ)であった。第1の試験は各々が5.08cm(2インチ)の直径を有する13個の丸形開孔を使用し、第2の試験は各々が2.54cm(1インチ)の直径を有する52個の丸形開孔を使用した。結果は表５に示される。
【００５４】
【表５】
2007522947.tif 000007
【００５５】
表５に示された如く、上記第1の試験においては真空乾燥の間に鋳型が破裂して裂開し、容認できない鋳型となった。上記第2の試験においては、鋳型は破裂および裂開なしで均一に乾燥し、容認可能な鋳型となった。
【００５６】
実験例１〜４の試験結果からは、開放された鋳型用ボックス上に拘束部材を用いると、水性粘結剤を以て作成された砂型における亀裂および／または空隙の発生を低減させ乍ら、該砂型の迅速な真空乾燥が許容されることが判明した。本発明の方法は、固める為にまたは硬化の為に水分の除去に頼るという任意の粘結剤による金属ケーシング用砂型の作成に使用され得る。此処でも、本発明は、固まる為にまたは硬化するために蒸発すべき溶媒系粘結剤を以て作成された砂型に関しても使用され得ることは理解される。
【００５７】
上記の詳細事項、実験例およびデータは、本発明の構成の製作および使用に関する完全な記述を提供する。本発明の多くの実施例は本発明の精神および範囲から逸脱せずに実施され得ることから、本発明は添付の各請求項内に在る。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、真空乾燥の間における経時的な砂型混合物の圧力および温度を示すグラフである。
【図２】図２は、真空乾燥の間において砂型混合物における初期モイスチャの百分率が減少するときの温度変化を示すグラフである。
【図３】図３は、拘束部材なしで行われた真空乾燥の間において異なる百分率のモイスチャを含む砂型の砂型品質を示す棒グラフである。
【図４】図４は、本発明により使用される真空システムの概略図である。
【図５】図５は、ガス抜きを備えた上型用模型ボックスの平面図である。
【図６】図６は、付加的なガス抜きを備えた図５に示された上型用模型ボックスの平面図である。
【図７】図７は、本発明の原理に従い構成された模型ボックスおよびそれに対してクランプ止めされた有孔蓋部の斜視図である。
【図８】図８は、砂型の引掻き硬さに関する初期モイスチャの影響を示すグラフである。
【図１】
2007522947.tif 000008
【図２】
2007522947.tif 000009
【図３】
2007522947.tif 000010
【図４】
2007522947.tif 000011
【図５】
2007522947.tif 000012
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月29日(2007.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）モイスチャを含む砂型混合物を模型内に載置する段階と、
ｂ）上記砂型混合物を上記模型内に拘束する段階と、
ｃ）上記砂型混合物を真空に暴露する段階であって、上記真空は上記砂型混合物内のモイスチャを瞬時に蒸発させて該砂型混合物を乾燥させることで砂型を生成するに十分なほど低く、拘束された上記砂型混合物は上記砂型における空隙を防止するという段階とを備えて成る、
砂型を作成する方法。
【請求項２】
前記真空は13.3kPa(100Torr)未満である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記真空は0.533〜0.667kPa(4〜5Torr)である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記砂型混合物は前記真空に対して30分未満に亙り暴露される、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記砂型混合物を前記模型内に載置する前に該砂型混合物を加熱する段階を更に備えて成る、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記砂型混合物は真空チャンバ内に載置されるときに少なくとも60℃(140°F)である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記模型内に載置されるときに前記砂型混合物は該砂型混合物の重量に基づき約1.5〜2.0％のモイスチャを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
ａ）モイスチャを含む砂型混合物を模型内に載置する段階と、
ｂ）上記砂型混合物を上記模型内に拘束する拘束部材を上記模型上に載置する段階と、
ｃ）上記拘束された砂型混合物が充填された模型を真空に暴露する段階であって、上記真空は上記砂型混合物内のモイスチャを瞬時に蒸発させて該砂型混合物を乾燥させることで砂型を生成するに十分なほど低く、上記拘束部材は上記砂型における空隙を防止するという段階とを備えて成る、
砂型を作成する方法。
【請求項９】
粘結剤により被覆された砂を加熱する段階と、
上記粘結剤により被覆された砂を水と混合して前記砂型混合物を生成する段階とを更に備えて成る、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記粘結剤により被覆された砂は約82.2〜93.3℃(約180〜200°F)に加熱される、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記模型内に載置されるときに前記砂型混合物は少なくとも60℃(140°F)である、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記粘結剤により被覆された砂に対して水を混合する前に該水を約65.6℃(約150°F)まで加熱する段階を更に備えて成る、請求項８記載の方法。
【請求項１３】
前記真空は13.3kPa(100Torr)未満である、請求項８記載の方法。
【請求項１４】
前記真空は0.533〜0.667kPa(4〜5Torr)である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記砂型混合物は前記真空に対して30分未満に亙り暴露される、請求項８記載の方法。
【請求項１６】
前記拘束部材は1.27cm(0.5インチ)以下の水力半径を有する開孔を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１７】
前記模型内に載置されるときに前記砂型混合物は該砂型混合物の重量に基づき約1.5〜2.0％の水分を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１８】
ａ）モイスチャを含む砂型混合物を模型内に載置する段階と、
ｂ）1.27cm(0.5インチ)以下の水力半径を備えた開孔を有する有孔蓋部を上記模型上に載置することにより上記砂型混合物を該模型内に拘束する段階と、
ｃ）上記砂型混合物を含む上記模型を真空に暴露する段階であって、上記真空は上記砂型混合物内のモイスチャを瞬時に蒸発させて上記砂型混合物を乾燥させることで砂型を生成するに十分なほど低く、上記有孔蓋部は上記砂型における空隙を防止するという段階とを備えて成る、
砂型を作成する方法。
【請求項１９】
前記砂型混合物を前記模型内に載置する前に該砂型混合物を加熱する段階を更に備えて成る、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記真空は13.3kPa(100Torr)未満である、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記砂型混合物は前記真空に対して30分以下に亙り暴露される、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記模型内に載置されるときに前記砂型混合物は該砂型混合物の重量に基づき約1.5〜2.0％のモイスチャを含む、請求項１８記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
砂型を作成する好適実施例の方法においては、モイスチャを含む砂型混合物が模型内に載置されると共に、1.27cm(0.5インチ)以下の水力半径(hydraulic radius)を備えた開孔を有する有孔蓋部を上記模型上に載置することにより上記砂型混合物は上記模型内に拘束される。上記砂型混合物を含む上記模型は真空に暴露され、上記真空は上記砂型混合物内のモイスチャを瞬時に蒸発させて上記砂型混合物を乾燥させることで砂型を生成するに十分なほど低く、上記有孔蓋部は上記砂型における空隙を防止する。
【国際調査報告】
2007522947.tif 000016
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