(57)【要約】【課題】本発明は、いかなる厚さを有する鋳型から消耗模型材を除去でき、模型除去作業時の鋳型破壊を減少させることを目的としている。【解決手段】このため、耐火性シェル鋳型の外部は周囲空気のような非凝縮気体雰囲気に置いた状態で、シェル鋳型の内部にはスチーム等の凝縮可能な蒸気を放出して消耗模型に接触させこれを溶解させ、耐火性鋳型内に存するワックスやその他の溶融性模型材料からなる消耗模型を除去する方法が提供される。鋳型内部の凝縮可能蒸気と鋳型外部の雰囲気とは、ほぼ同じ圧力下にある。鋳型外部は凝縮液が存しない状態を維持しており、鋳型内部は、凝縮可能蒸気が模型に接触したところで凝縮可能蒸気が凝縮する。凝縮液及び溶解した模型材は、鋳型から排出される。スプルーを溶解して模型アセンブリの模型材を溶解にするため、まず消耗模型アセンブリの中空スプルーに凝縮可能蒸気が放出される。【選択図】図１
2008507411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型外部を非凝縮気体雰囲気に置いた状態で、鋳型内部に凝縮可能蒸気を放出して模型材と接触させこれを溶解する工程と、鋳型外部には凝縮液が存しない状態に置き、凝縮可能蒸気が模型に接触する鋳型内部では前記凝縮可能蒸気を凝縮させる工程と、溶解した模型材および凝縮液を鋳型から排出する工程とを含むことを特徴とする鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項２】
前記鋳型内部の凝縮可能蒸気と前記鋳型外部の非凝縮気体雰囲気との圧力差は、凝縮可能気体が鋳型外部に排出するのを防止するとともに非凝縮気体が前記鋳型の鋳型空洞部に流入するのを防止する程に充分に小さいことを特徴とする請求項１に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項３】
前記凝縮可能蒸気と前記非凝縮気体雰囲気とは、実質的に同じ圧力であることを特徴とする請求項２に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項４】
前記凝縮可能蒸気はスチームであることを特徴とする請求項１に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項５】
前記非凝縮気体は空気であることを特徴とする請求項１に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項６】
前記凝縮可能蒸気は、放出管から供給され、ここから鋳型内部に凝縮可能蒸気が放出されることを特徴とする請求項１に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項７】
前記凝縮可能蒸気は、大気圧で鋳型内部に放出されることを特徴とする請求項１に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項８】
前記凝縮可能蒸気は、超大気圧または低大気圧で鋳型内部に放出され、これと実質的に同じ超大気圧または低大気圧の非凝縮気体は、鋳型を収容する容器内で鋳型外部に提供されることを特徴とする請求項１に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項９】
前記鋳型と前記容器との間にシールを設けることで、凝縮可能蒸気が鋳型外部の前記容器へ流出するのを防止することを特徴とする請求項８に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項１０】
前記消耗模型はワックスからなることを特徴とする請求項１に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項１１】
前記消耗模型が含まれる鋳型の軸は、前記消耗模型の溶解時または消耗模型が溶解した後に、重力方向を基準として傾斜することを特徴とする請求項１に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項１２】
はじめに前記消耗模型の中空のスプルーの内部に凝縮可能蒸気を放出することを特徴とする請求項１に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項１３】
凝縮可能蒸気の放出前に、前記中空のスプルーを前記消耗模型内に予め形成することを特徴とする請求項１２に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項１４】
前記中空のスプルーは、凝縮可能蒸気を固体のスプルーの露出端へ放出することによって形成されることを特徴とする請求項１２に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項１５】
凝縮可能蒸気放出管および鋳型内に存する模型は、前記中空のスプルーを形成するよう相対移動することを特徴とする請求項１４に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項１６】
前記凝縮可能蒸気放出管が移動することを特徴とする請求項１５に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項１７】
前記鋳型の外部は、容器内において粒子状保持媒体で包囲されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項１８】
前記鋳型の外部は、粒子状保持媒体で包囲されていないことを特徴とする請求項１に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項１９】
鋳型外部を非凝縮気体雰囲気にある粒子状保持媒体に接触させた状態に置き、鋳型内部に凝縮可能蒸気を放出して模型材と接触させこれを溶解する工程であって、鋳型内部の前記凝縮可能蒸気および前記鋳型外部雰囲気は、実質的に同じ圧力である工程と、鋳型外部および粒子状保持媒体は凝縮液が存しない状態に置き、凝縮可能蒸気が模型に接触してこれを溶解する鋳型内部では前記凝縮可能蒸気を凝縮させる工程と、溶解した模型材および凝縮液を鋳型から排出する工程とを含むことを特徴とする鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項２０】
前記凝縮可能蒸気はスチームであることを特徴とする請求項１９に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項２１】
前記非凝縮気体は空気であることを特徴とする請求項１９に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項２２】
前記凝縮可能蒸気は、放出管から供給され、ここから鋳型内部に凝縮可能蒸気が放出されることを特徴とする請求項１９に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項２３】
前記凝縮可能蒸気は、大気圧で鋳型内部に放出されることを特徴とする請求項１９に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項２４】
前記凝縮可能蒸気は、超大気圧または低大気圧で鋳型内部に放出され、これと実質的に同じ超大気圧または低大気圧の非凝縮気体は、鋳型を収容する容器内で鋳型外部に提供されることを特徴とする請求項１９に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項２５】
前記鋳型と前記容器との間にシールを設けることで、凝縮可能蒸気が鋳型外部の前記容器へ流出するのを防止することを特徴とする請求項２４に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項２６】
前記消耗模型はワックスからなることを特徴とする請求項１９に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項２７】
前記消耗模型が含まれる鋳型の軸は、前記消耗模型の溶解時または消耗模型が溶解した後に、重力方向を基準として傾斜することを特徴とする請求項１９に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項２８】
前記消耗模型の中空のスプルーの内部に凝縮可能蒸気を放出することを特徴とする請求項１９に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項２９】
凝縮可能蒸気の放出前に、前記中空のスプルーを前記消耗模型内に予め形成することを特徴とする請求項２８に記載の粒子状保持媒体に設けた鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項３０】
前記中空のスプルーは、凝縮可能蒸気を固体のスプルーの露出端へ放出することによって形成されることを特徴とする請求項２８に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項３１】
凝縮可能蒸気放出管および鋳型内に存する模型は、前記中空のスプルーを形成するよう相対移動することを特徴とする請求項３０に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項３２】
鋳型外部は非凝縮気体雰囲気に置いた状態で、スプルーの消耗材を溶解するため消耗模型の中空のスプルーの内部に凝縮可能蒸気を放出し、それから模型の消耗材を溶解するため鋳型の内部に凝縮可能蒸気を放出する工程であって、鋳型内部の前記凝縮可能蒸気および鋳型外部の前記雰囲気は、実質的に同じ圧力である工程と、鋳型外部は凝縮液が存しない状態に置きつつ、凝縮可能蒸気が消耗材に接触する鋳型内部では前記凝縮可能蒸気を凝縮させる工程と、溶解した消耗材および凝縮液を鋳型から排出する工程とを含み、中空の消耗スプルーに連結した消耗模型を気体透過性の耐火性鋳型内部から除去することを特徴とする鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項３３】
前記凝縮可能蒸気はスチームであることを特徴とする請求項３２に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項３４】
前記非凝縮気体は空気であることを特徴とする請求項３２に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項３５】
凝縮可能蒸気の放出前に、前記中空のスプルーを前記消耗模型内に予め形成することを特徴とする請求項３２に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項３６】
前記中空のスプルーは、凝縮可能蒸気を固体のスプルーの露出端へ放出することによって形成されることを特徴とする請求項３２に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項３７】
凝縮可能蒸気放出管および鋳型内に存する模型は、前記中空のスプルーを形成するよう相対移動することを特徴とする請求項３６に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項３８】
前記スプルーは、凝縮可能蒸気を鋳型内部に放出する前に除去され、それにより凝縮可能蒸気が直ちに前記スプルーの除去後に露出する模型材と接触できるようになることを特徴とする請求項３６に記載の鋳型から消耗模型を除去する方法。
【請求項３９】
鋳型を収容する容器と、模型材と接触させてこれを溶解するため大気圧、超大気圧または低大気圧の凝縮可能蒸気を鋳型内に放出する手段と、鋳型内の前記凝縮可能蒸気と実質的に同じ圧力である非凝縮気体雰囲気を前記容器内に提供する手段とを設けたことを特徴とする鋳型から消耗模型を除去する装置。
【請求項４０】
凝縮可能蒸気が鋳型外部へ流出するのを防止するシールを前記鋳型と前記容器との間に設けたことを特徴とする請求項３９に記載の鋳型から消耗模型を除去する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型から消耗模型を除去する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知の「ロストワックス」インベストメント鋳造法は、通常、ワックスやプラスチック等の一時的模型（消耗模型、ｆｕｇｉｔｉｖｅ  ｐａｔｔｅｒｎ）上に無機粘結剤で結合したセラミック粒子からなる連続層を構築することによって製造された耐火性鋳型を使用する。
完成した耐火性鋳型は、通常、消耗模型周囲のシェル鋳型として形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
消耗模型の上に存する耐火性シェル鋳型に対しては、模型をシェル鋳型から溶解させるという模型除去作業が行われる。
この作業によって、中身のない「未焼結（ｇｒｅｅｎ）」の耐火性シェル鋳型が残される。
消耗模型材は、耐火性シェル鋳型の何倍もの熱膨張比を有するのが通常である。
もし消耗模型および耐火性シェル鋳型を均一に加熱した場合、消耗模型材は、耐火性シェル鋳型よりも熱膨張することになる。
これにより耐火性シェル鋳型に膨張力が与えられ、究極的には耐火性シェル鋳型に亀裂が入ることになる。
かかるシェル鋳型の亀裂を避けることは、なぜ、消耗模型材の除去は、高圧のスチームオートクレービング法やフラッシュファイア模型除去方法（ｆｌａｓｈ  ｆｉｒｉｎｇ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｒｅｍｏｖａｌ）で通常行われてきたかを問うことである。
高圧スチームオートクレービング法やフラッシュファイア法による消耗模型材の除去は、耐火性シェル鋳型の外部を高温に曝すことで行われる。
この高温で行われることによって熱が耐火性シェル鋳型をより迅速に伝導するので、消耗模型材の内部が熱膨張する前に、消耗模型材の表面が溶解される。
この溶解した模型材の表面層は、模型が鋳型の開口部に曝されるところまではるばる広がり、そして鋳型開口部から模型材の液体表面を移動排出させることで、シェル鋳型内の模型材が収容される。
このような方法でも、もし鋳型内の消耗模型材の表面に沿って熱が連続的に与えられない場合には、耐火性シェル鋳型に亀裂が生じうる。
近傍の消耗模型材間で耐火性シェル鋳型が接続されていることは、模型材の不均一加熱に至る主要原因の一つである。
すなわち、耐火性シェル鋳型の肉厚領域によって消耗模型材への熱が妨げられ、消耗模型材の表面の溶解が局部的に遅延し、そして連続性が失われる。
これにより、鋳型開口部から離れたシェル鋳型の肉厚鋳型領域よりも遠くに離れた肉薄鋳型領域から、表面液状模型材が通過流出するのが妨げられてしまう。
表面液状模型材の通過流出が妨害されると、模型材の熱膨張によって遠くの肉薄鋳型領域に模型圧力が蓄積され、鋳型に亀裂が生じることになる。
そこで、模型材の膨張圧に耐えるため十分な鋳型強度（例えば十分な厚さ）が必要となるとともに、不連続の膨張模型の圧力を軽減するようシェル鋳型に補助孔や排気孔が多くの場合必要となる。
しかし、より強度があり薄い鋳型や排気手段を設けることは製造コスト上昇を招くため、望ましくない。
【０００４】
それから、複数の未焼結耐火性シェル鋳型（模型材が存しない）は、通常、気体燃焼またはオイル燃焼により１６００度Ｆ〜２０００度Ｆ（約８７１〜１０９３℃）に加熱された一括処理または連続処理の加熱炉に投入される。
あるいは、このシェル鋳型は、２００２年９月１０日に出願し譲受人が共通する特願平１０−２４１８１９号の方法（周囲に鋳型保持砂を有する鋳型又はそれを有しない鋳型を加熱する方法）によって加熱される。
加熱した耐火性シェル鋳型は、加熱炉から取り出され、溶融金属または溶融合金がそこに投入される。
【０００５】
インベストメント鋳造法においては、上記のようにコストを減少させるために、耐火性シェル鋳型をできるだけ肉薄に製造しようとする傾向がある。
薄いシェル鋳型を使用する場合、米国特許第５，０６９，２７１号（Ｃｈａｎｄｌｅｙ等）のような鋳型破壊を防ぐための保持媒体が必要となる。
この特許は、厚さ０．１２インチ（３．０４８ｍｍ）というようにできるだけ薄く製造した結合セラミックシェル鋳型の使用を開示している。
耐火性シェル鋳型を予熱炉から取り出してから、この高温の薄い耐火性シェル鋳型周囲に非結合の粒子状保持媒体を詰める。
この非結合の粒子状保持媒体は、シェル鋳型への応力に抵抗して鋳型破壊を防ぐように機能する。
【０００６】
しかし、薄いシェル鋳型は、上記の高圧スチームオートクレーブやフラッシュファイア法のような模型を溶解してシェル鋳型から排出する模型除去作業時に、破壊が起こりやすい。
【０００７】
本発明の目的は、鋳型破壊を減少させるように、金属製の鋳型から消耗模型を除去する方法および装置を提供するものであり、より詳しくは、結合した耐火性シェル鋳型から消耗模型を除去する方法および装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、鋳型外部を非凝縮気体雰囲気に置いた状態で、鋳型内部に凝縮可能蒸気を放出して模型材と接触させこれを溶解する工程と、鋳型外部には凝縮液が存しない状態に置き、凝縮可能蒸気が模型に接触する鋳型内部では前記凝縮可能蒸気を凝縮させる工程と、溶解した模型材および凝縮液を鋳型から排出する工程とを含むことを特徴とする。
また、鋳型外部を非凝縮気体雰囲気にある粒子状保持媒体に接触させた状態に置き、鋳型内部に凝縮可能蒸気を放出して模型材と接触させこれを溶解する工程であって、鋳型内部の前記凝縮可能蒸気および前記鋳型外部雰囲気は、実質的に同じ圧力である工程と、鋳型外部および粒子状保持媒体は凝縮液が存しない状態に置き、凝縮可能蒸気が模型に接触してこれを溶解する鋳型内部では前記凝縮可能蒸気を凝縮させる工程と、溶解した模型材および凝縮液を鋳型から排出する工程とを含むことを特徴とする。
更に、鋳型外部は非凝縮気体雰囲気に置いた状態で、スプルーの消耗材を溶解するため消耗模型の中空のスプルーの内部に凝縮可能蒸気を放出し、それから模型の消耗材を溶解するため鋳型の内部に凝縮可能蒸気を放出する工程であって、鋳型内部の前記凝縮可能蒸気および鋳型外部の前記雰囲気は、実質的に同じ圧力である工程と、鋳型外部は凝縮液が存しない状態に置きつつ、凝縮可能蒸気が消耗材に接触する鋳型内部では前記凝縮可能蒸気を凝縮させる工程と、溶解した消耗材および凝縮液を鋳型から排出する工程とを含み、中空の消耗スプルーに連結した消耗模型を気体透過性の耐火性鋳型内部から除去することを特徴とする。
更にまた、鋳型を収容する容器と、模型材と接触させてこれを溶解するため大気圧、超大気圧または低大気圧の凝縮可能蒸気を鋳型内に放出する手段と、鋳型内の前記凝縮可能蒸気と実質的に同じ圧力である非凝縮気体雰囲気を前記容器内に提供する手段とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、鋳型破壊を減少させるように、金属製の鋳型から消耗模型を除去する方法および装置を提供することを可能としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施例においては、耐火性シェル鋳型の外部を周囲空気のような非凝縮気体雰囲気に置いた状態で、シェル鋳型の内部にスチーム等の凝縮可能な蒸気を放出して消耗模型に接触させこれを溶解させることによって、シェル鋳型内に存するワックスやその他の溶融性模型材からなる消耗模型を除去する方法が提供される。凝縮した蒸気（凝縮液）や溶融した模型材は、シェル鋳型から排出される。
【００１１】
鋳型内部の凝縮可能蒸気と鋳型外部の非凝縮気体雰囲気との圧力差は、凝縮可能気体が鋳型外部に流出することおよび非凝縮気体が鋳型空洞部に流入することを防止できるほどに十分に小さい。
このためには、鋳型内部の凝縮可能蒸気と鋳型外部の気体雰囲気とは、実質的に同じ圧力であることが望ましい。
このようにして、好ましい凝縮可能蒸気としてスチームが使用されると、鋳型外部は乾燥したままの状態であるのに対し、スチームが模型と接触する鋳型内部ではスチームが凝縮する。
凝縮可能蒸気は、模型材の溶融点に応じて、大気圧、低大気圧（ｓｕｂａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、あるいは超大気圧（ｓｕｐｅｒａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）で鋳型内部に放出される。
【００１２】
本発明の好適な実施例において、スプルー（縦湯口）を溶解してそれから模型アセンブリの模型材を溶解にするため、まず模型アセンブリの中空スプルーに、スチーム等の凝縮可能な蒸気が放出される。
この中空のスプルーは、予め形成されるか、あるいは模型アセンブリが鋳型に存する状態で、スチーム放出管およびスプルーの相対移動によって、模型アセンブリの中実前駆体としてのスプルー内に形成される。
【００１３】
本発明の別の好適な実施例において、粒子状保持媒体中に存する耐火性シェル鋳型から消耗模型を除去する方法が提供される。
この方法は、鋳型外部が粒子状媒体に接触しており非凝縮気体（スチームなし）雰囲気に置かれた状態で、鋳型内部にスチーム等の凝縮可能蒸気を放出して、模型に接触させてこれを溶解すること、鋳型外部およびその周囲の粒子状媒体を非凝縮気体雰囲気に置いた状態で、蒸気が模型に接触する鋳型内部で蒸気を凝縮させること、溶解した模型材および凝縮液を鋳型から排出することを伴うものである。
【００１４】
本発明の装置に関する実施例において、スチーム等の凝縮可能蒸気は、大気圧、低大気圧、超大気圧でスチーム等の凝縮可能蒸気を放出するよう、供給源から鋳型内部および／または模型スプルーに配置可能な放出管へ供給される。
【００１５】
本発明は、鋳造用耐火性金属鋳型中に存する一つ以上の消耗模型を除去するにつき有利であり、この鋳型はどのような肉さのものでもよく、鋳型周囲外側は粒子状媒体によって保持されていてもされていなくてもよい。
さらに、本発明は、鋳型製造に使用される粘結剤に対して悪影響を及ぼすことになるスチーム等の凝縮液で鋳型壁が飽和されることを防止しつつ、一つ以上の消耗模型を除去するにつき有利である。
本発明は、鋳型が粒子状保持媒体で保持される場合のように、模型除去時の鋳型破壊を減少させるよう実施できるとともに、スチームが鋳型壁の外表面へ容易に到達せずに鋳型から模型材を除去するよう実施できる。
【実施例】
【００１６】
本発明の上記の利点やその他の利点については、図面を伴った以下の詳細な記述から直ちに明らかになる。
【００１７】
本発明は、耐火性シェル鋳型の内部に存する一つ以上の消耗模型を除去する方法に関するものである。
この方法は、特に、「ロストワックス」インベストメント鋳造用の気体透過性セラミックシェル鋳型から一つ以上の消耗模型を除去する場合に有用であるが、本発明はそれに限定されない。
なぜなら、本発明は、中に一つ以上の消耗模型を有する様々な種類の耐火性金属鋳型から一つ以上の消耗模型を除去するように実施できるのであって、これは、どのような厚さの壁を有していても良く、外面が粒子状保持媒体で保持されていてもされていなくてもよいからである。
好適な凝縮可能蒸気としてスチームを使用する場合、本発明は、消耗模型除去作業時の特定の環境大気圧状態において、水沸騰点未満の温度（約２１２度Ｆ（１００℃））で溶解する従来のワックス模型やその他の模型材からなる一つ以上の消耗模型を除去するよう使用できる。
【００１８】
また本発明の別の実施例は、模型除去作業時に超大気圧のスチームを使用することで、水沸騰点を越える温度で溶解する従来のワックス模型やその他の模型材からなる一つ以上の消耗模型を除去するように実施できる。
本発明のさらに別の実施例は、低大気圧のスチームを使用することで、より低温で溶解することが必要な一つ以上の消耗模型を除去するように実施できる。
【００１９】
あるいは、本発明を実施する際には、スチームの代わりに、模型除去のため消耗模型に接触した場合に、蒸気が凝縮し消耗模型に熱を与える他の適切な物質からなる凝縮可能蒸気、例えばその沸点が３００度Ｆ（約１４９℃）であるミネラルスピリットを使用することもできる。
【００２０】
例示のためであってこれに限定されるものではないが、本発明の方法についての実施例を、以下、図１〜４を参照しつつ説明する。
本発明は、「ロストワックス」インベストメント鋳造法のシェル鋳型２０から模型アセンブリ４０の複数のゲート３５によって中央の中空のスプルー（縦湯口）３０に付着した複数のワックス模型１０を除去することに関するものである。
図１において、中空のスプルー３０は、予め形成したワックススプルーであって、それは軸方向に延長した内部チャンバ３０ａと、ワックス融着や定着法によってその表面３０ｓに付着したワックス模型１０とを有している。
例示のためであってこれに限定されるものではないが、中空のワックスのスプルー３０は、モールディングや押出成形によって、あるいは円筒状等マンドレル上にスプルーを最初に形成すること（このマンドレルは、マンドレルおよびその近傍のワックスを加熱し、マンドレルを物理的に取り出すことで除去される）、中実のワックススプルーをドリル加工すること、あるいはその他の適切な技法によって、内部チャンバ３０ａを有するように予め形成される。
【００２１】
図１には二つのワックス模型１０が示されているものの、当業者は、このワックス模型１０と同様の位置に（図１は断面図であるためここには示されない）別のワックス模型１０をスプルー３０周囲に追加配置できることを認識できよう。
さらに、例えば米国特許第５，０６９，２７１号に示されるように、軸方向に沿った別の位置（例えば図１に示すワックス模型１０の上方向）において、別のワックス模型１０をゲートによってスプルー３０周囲に追加配置することもできる。前記特許は引用をもって本願に記載したものとする。
【００２２】
図１によると、「ロストワックス」インベストメント鋳造法のシェル鋳型２０は、米国特許第５，０６９，２７１号に示されるように従来のシェル鋳型を製造する「ロストワックス」法によって、ゲート３５によって中央のワックスのスプルー３０周囲に付着した複数のワックス模型１０上に設けられている。
ゲート３５によって中空のスプルー３０に付着したワックス模型１０を有する模型アセンブリ４０は、粘結剤を含む耐火性スラリに繰り返し浸し、粗い耐火性スタッコ粒子でスタッコ処理を行い、それから乾燥して模型アセンブリ上にシェル鋳型を製造する。
前記特許は、約１／８インチ（約３．１７ｍｍ）以下の肉薄の気体浸透性シェル鋳型を開示している。前記特許のこのような肉薄のシェル鋳型２０は、図６に示すように、模型除去作業の際には鋳造コンテナ６０内で粒子状保持媒体（セラミック粒子状物質）５０によって保持される。
もっとも、本発明は、このような粒子状保持媒体で保持された肉薄のシェル鋳型２０で実施することに限定されないのであって、粒子状保持媒体で保持されているか図１のように保持されいないかにかかわらず、どのような肉厚の耐火性鋳型でも実施できる。
【００２３】
シェル鋳型２０は、溶融した消耗模型材や凝縮したスチームがスプルー３０の下部端から重力によって排出されるように反転したもの（上下逆さまの向き）が示されている。
シェル鋳型２０は、シェル鋳型から溶解した消耗模型材や凝縮液を排出容易にするように別の向きに配置することもできる。
さらに、シェル鋳型２０は、シェル鋳型から溶解した消耗模型材や凝縮液を排出容易にする方法で、模型除去作業時に移動される。
【００２４】
図１には、模型アセンブリ４０の中空のスプルー３０の細長い内部チャンバ３０ａ内に配置したスチーム放出管１００が示されている。
このスチーム放出管１００は、シェル鋳型２０の鋳型外表面２０ｓをほぼ大気圧に置いた状態で（「周囲圧」と示している）、模型アセンブリ４０の中空のスプルー３０にほぼ大気圧のスチーム流（矢印Ａで示される）を放出して、ワックス模型に接触させそれを溶融するものである。
図１のシェル鋳型２０周囲で非凝縮気体雰囲気を構成する環境空気は、環境温度であるか、環境温度よりも冷却された温度でありうる。
模型アセンブリ４０を構成する通常のワックス材は、例えば約１８０度Ｆ（約８２℃）で溶解して液体になる。
ほぼ大気圧のスチームは、スチーム供給源１１０から発生するが、これは、従来のスチーム発生器、例えばＴｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ  ＣｏｒｐによってＭｏｄｅｌ  ＬＢ２４０として市販されているものである。
スチームはスチーム供給源１１０から供給管１２０を介してスチーム放出管１００に流動する。
スチーム供給源１１０のスチーム流動は、充分なスチームが放出管を介してシェル鋳型に流入して凝縮したスチーム量に取って代わるようにスチーム供給源の圧力調整を行う。
【００２５】
ほぼ大気圧のスチームは、内部チャンバ３０ａから気体を移動させるに充分な高い流量で内部チャンバ３０ａに放出され、漸次ワックススプルー３０、ゲート３５、およびワックス模型１０の各模型材に接触してこれを溶融する。
内部チャンバ３０ａに放出されるスチームの流量は、シェル鋳型内部でのスチームの凝縮速度に応じて、スプルーや模型の除去作業時に変化しうる。
このスチーム流量は、脱鑞時にスチームに接触するワックスの表面領域やシェル鋳型のサイズに左右される。
複数列になった模型やゲートがその長さに沿ってスプルーに取り付けられた場合には、スチームは漸次各模型の模型材を、ゲートから模型側へ順番に均等に溶解する。
【００２６】
本発明を実施する際には、ワックスのスプルー３０は存しないこともあるし、スチーム接触による模型除去の前にその他の方法によって除去されていることもある。
すなわち、もし中央空洞部があるスプルー型の通路を備えたシェル鋳型２０にワックス模型１０が存する場合、スチーム放出管１００は、シェル鋳型２０内部にスチームを放出して、ワックス模型１０やこれと連絡するゲート３５のみと接触してこれらを溶解するように配置される。
【００２７】
図２および図４は、中央空洞を有するスプルー３０を溶解除去した後の模型除去処理を示すものである。
スチームがワックスの模型材を溶解したところでスチームが凝縮する際に、ゲート３５やワックス模型１０側に引き寄せられるスチームが示されている。
特に、ゲートや模型の表面でスチームが凝縮する際には、ゲートおよび／または模型材が溶解する領域Ｖの近傍でより低圧の圧力が発生し、新たな下流スチームが生じて既に溶解したゲートや模型の領域側に流動する。
溶解した液体のワックス材の一部は、表面領域Ｓに示されるように、鋳型壁内側表面に染み込んでおり、スチーム凝縮液がシェル鋳型壁の厚さにわたって染み込むのを防止する障壁として機能する。
さらに、シェル鋳型２０の鋳型外表面２０ｓが大気圧であるので、スチーム凝縮液に鋳型壁を貫通する力が存しないことになり、それにより鋳型壁がスチーム凝縮液で飽和され鋳型壁の粘結剤に悪影響を与えることが回避される。
環境空気（非凝縮気体雰囲気として）に曝される鋳型外表面２０ｓは、模型除去作業時には、結果として乾燥していることになる（液体が存しない）。
【００２８】
シェル鋳型２０内部の凝縮可能蒸気とシェル鋳型２０外部の非凝縮気体雰囲気との圧力差は、凝縮可能気体が気体浸透性の鋳型壁Ｗを通って鋳型外部に排出するのを防止するとともに非凝縮気体が鋳型壁Ｗから流入するのを防止する程に、充分に小さい。
このためには、鋳型内部の凝縮可能気体および鋳型外部の非凝縮気体雰囲気は、ほぼ同じ圧力であることが望ましい。
【００２９】
図４に示すように、スチーム凝縮液および溶解したワックス模型材は、中空のワックススプルー３０が除去された後にできるスプルー空洞部すなわち通路Ｐを介して、シェル鋳型２０から重力により排出される。
溶解したワックス模型材は、図１のシェル鋳型２０の下方に位置する収集トレイや容器（図示せず）に集められる。
消耗模型を収容するシェル鋳型２０の長手方向軸Ｌのようなシェル鋳型２０の軸は、消耗模型溶解時または消耗模型溶解後に、重力方向を基準として傾斜させることもできる。
【００３０】
ほぼ大気圧のスチームは、ワックス模型に小さな熱影響領域Ｚを生じるのみであって、固体のワックス模型１０の溶解せず残存している部位は、あまりスチームの影響を受けていない。
ただしこの点につき、出願人はいかなる理論にも拘束されることは望んでいない。
加熱されたものの溶解していない模型材の前記小領域は、溶解表面側へ自由に熱膨張するので、周囲のシェル鋳型への応力がほとんどないか、全くないことになる。
鋳型内でのワックスの熱膨張は、標準的なオートクレーブ脱鑞時に鋳型破壊の原因となるものである。
【００３１】
鋳型内のスチーム放出管１００からのスチーム放出は、模型アセンブリ４０全体（中空のスプルー３０やワックス模型１０も含む）が溶解してシェル鋳型２０から除去されるまで継続し、図３に示すスプルー通路Ｐに連絡する複数の鋳型空洞部ＭＣを有するシェル鋳型２０が空洞になる。
それから鋳型は、周知の方法によって、鋳込まれる溶融金属または溶融合金を導入する準備のために適切な温度で加熱される（本発明を構成しない）。
【００３２】
上記の中空のスプルー３０の内部チャンバ３０ａは、図１〜４に示したように予め形成したものが示されたが、本発明はこれに限定されるものではない。
特に、図５によると、内部チャンバ３０ａ’は、模型アセンブリの固体ワックス前駆体たるスプルー３０’内に形成されるが、これはスチーム放出管１００から大気圧で放出されるスチームが、固体のスプルー３０’の露出端３０ｅに当たり、漸次固体ワックス前駆体のスプルー３０’内に内部チャンバ３０ａ’を溶解形成するようにスチーム放出管１００を軸方向に移動することで形成される。
内部チャンバ３０ａ’が形成された後で、現在は中空となったスプルー３０’およびワックス模型１０は、図１〜４に示す上記の記載の方法で除去される。
図５においては、図１〜４と同じ参照番号が同様に用いられている。
【００３３】
図６に示す本発明の別の実施例においては、米国特許第５，０６９，２７１号に記載されるように鋳造コンテナ内でその外部が粒子状保持媒体５０で包囲保持されている薄壁等の耐火性のシェル鋳型２０から、模型アセンブリ４０が除去される。
粒子状保持媒体５０は、前記特許に記載のようにセラミック粒子やグロッグからなる。
模型除去は、模型アセンブリ４０の中空のスプルー３０内部のスチーム放出管１００からほぼ大気圧のスチームを放出して中空のスプルー３０ひいてはワックス模型１０と接触させこれらを溶解することで行われる。
シェル鋳型２０の鋳型外表面２０ｓは、粒子状保持媒体５０に接触しており、鋳造コンテナ６０に設けた周囲雰囲気への通気口６１を介して模型除去時にはほぼ環境大気圧状態である。図１〜４に関連して上記に説明したように、溶解したワックスが部分的に鋳型壁Ｗに吸収されることでスチーム凝縮液が鋳型壁に吸収されるのを防ぐことから、鋳型外表面２０ｓおよび粒子状保持媒体５０は乾燥を保っている（液体が存しない）。
【００３４】
例示のためであってこれに限定されるものではないが、図７に示される本発明の別の方法態様を以下に説明する。
超大気圧または低大気圧のスチームは、各ゲート２３５によって中央の中空のスプルー２３０に付着した複数のワックス模型２１０を有する模型アセンブリ２４０を「ロストワックス」のインベストメント鋳造用シェル鋳型２２０から除去するため、鋳型内部に放出される。
鋳型外部を超大気圧の非凝縮気体状態に置きつつこれとほぼ同じ超大気圧のスチームを使用すると、スチームのユニット容積あたりの熱容量が増大するとともに、より高温の融点を有する模型材の溶解が可能となる。
鋳型外部を低大気圧の非凝縮気体状態に置きつつこれとほぼ同じ低大気圧のスチームを使用すると、例えばより低温での溶解が必要な模型材の除去が可能になる。
超大気圧のスチームを使用した本発明の方法態様を以下説明するが、この代わりに低大気圧のスチームを使用することもできる。
【００３５】
シェル鋳型２２０は、模型除去作業時にシェル鋳型から排出される溶解ワックスやスチーム凝縮液を収集保持する収集容器２５２の上部で圧力容器２５０の内部に配置される。
この圧力容器２５０は、図６に示すようなシェル鋳型２２０周囲に配置した粒子状保持媒体を有するタイプの鋳造コンテナからなる。
あるいは、圧力容器２５０は、粒子状保持媒体を有しておらず、シェル鋳型を内部に有するのみで空である。
圧力容器２５０は、鋼等の適切な耐圧材で形成されており、従来の圧力容器として構成される。
図６に示される鋳造コンテナ６０やその中に収容される鋳型は、超大気圧で脱鑞するため、個別の圧力容器２５０内部に配置することもできる。
【００３６】
シール２５４は、シェル鋳型２２０と圧力容器壁２５０ａとの間に設けられ、シール２５４の内部領域から外部領域への気体混合を防止する。
シール２５４は、シェル鋳型２２０を封止するゴム等のシール２５４ａを有する管状鋼部材である。
【００３７】
超大気圧のスチームは、前述のスチーム発生器のような超大気圧スチームの供給源Ｓに連絡しており圧力容器壁２５０ａの開口部を通って延長するスチーム放出管３００によってシェル鋳型２２０内部に放出される。
超大気圧のスチームをシェル鋳型２２０に放出するのと同時に、この鋳型内部のスチーム圧とほぼ同じ気圧が、流入口２５５を通じて圧力容器２５０に導入される。
超大気圧の流入口２５５は、例えばＫａｅｓｅｒ  ｍｏｄｅｌ  ＳＰ２５エアコンプレッサのような圧縮空気供給源に連通している。
このように、本発明の方法実施例は、シェル鋳型２２０の外部はスチームなしの気体雰囲気に置きつつ、スチームをシェル鋳型２２０内部に放出して模型材と接触させこれを溶解する方法に関するものであって、鋳型内部のスチームと鋳型外部のスチームなしの雰囲気とは、ほぼ同じ圧力下にある。
スチームやこれに相当する気体（その他のガス）の圧力は、模型材の急速溶解に適切ならばどのような圧力（ひいては温度）にでも調整可能である。
【００３８】
圧力容器内部の超大気圧は、空気以外のガス、例えば窒素、不活性ガス、あるいは鋳型内部のスチーム圧とほぼ等しい超大気圧にあるその他のガスによってもたらされる。
【００３９】
エアブリード弁２５６は、シール２５４内部領域に存する圧力容器壁２５０ａに設けられ、シェル鋳型２２０の内部に当初存した空気をシール２５４の内部領域から排出する。
【００４０】
図７に示す実施例による模型除去作業は、超大気圧スチームが模型アセンブリの固体ワックス材に接触して凝縮するというシェル鋳型２０内部の大気圧スチーム放出に関して上記に示したような処理方法で行われる。
本発明の実施例においては、超大気圧のスチームは加圧時にはより高温になっているので、ワックス表面により多くの熱が供給される。
スチームが凝縮する時にワックス表面で少し減圧され、これによりより多くのスチームを引き込んでワックス表面に接触させるので、模型除去作業が容易になる。
ワックス表面から溶解したワックスおよびスチーム凝縮液は、鋳型空洞部から排出され、ワックスおよび凝縮液の収集容器２５２へと流れ出る。
脱鑞作用は、シェル鋳型２２０内部で、スプルー２３０からゲート２３５、ワックス模型２１０へと順に生じる。
鋳型封止のシール２５４ａにより、圧力容器２５０内のシェル鋳型２２０外部にスチームが排出されない。
それにより、圧力容器２５０内にはスチームなしの雰囲気がもたらされる。
【００４１】
本発明は、鋳造用耐火性金属鋳型中に存する一つ以上の消耗模型を除去するにつき有利であり、この鋳型はどのような厚さのものでもよく、鋳型外側周囲は粒子状媒体によって保持されていてもされていなくてもよい。
さらに、本発明は、スチーム凝縮液で鋳型壁が飽和されるのを防止しつつ、一つ以上の消耗模型を除去するにつき有利である。
本発明は、模型除去時の鋳型破壊を減少させるよう実施でき、鋳型破壊なしに肉薄の鋳型を使用できることになる。
【００４２】
当業者は、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲に記載した本発明の趣旨を逸脱せずに種々応用改変できると認めるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】消耗模型を有するインベストメント鋳造法の耐火性シェル鋳型の概略図であって、この消耗模型は、本発明の実施例に従い、鋳型内部に存する模型アセンブリの中空のスプルー内部に位置するスチーム放出管から大気圧のスチームを放出することで除去されることになる。
【図２】図１のインベストメント鋳造法の耐火性シェル鋳型の概略図であって、消耗模型アセンブリの中空のスプルーは溶解によって既に除去されており、また個々のゲートや模型も溶解して除去される。
【図３】図２に類似する概略図であって、模型がシェル鋳型から完全に除去されている。
【図４】図２の模型の一部拡大図であって、模型除去を示している。
【図５】図１に類似する図であるが、中実のスプルーを有する模型アセンブリを示しており、スチーム放出管は、中空のスプルーをそこに形成するよう、中実のスプルー中に移動する。
【図６】本発明の実施例による、除去される消耗模型を有するインベストメント鋳造法のシェル鋳型の概略図であり、耐火性シェル鋳型の外面は粒子状保持媒体で保持されている。
【図７】図１に類似する図であって、スチーム放出管から超大気圧または低大気圧でスチームを放出することによって除去される消耗模型を有する、本発明の別の実施例によるインベストメント鋳造法の耐火性シェル鋳型を示しており、このスチーム放出管は、シェル鋳型内に存する模型アセンブリの中空スプルー内に配置したものが示されている。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ワックス模型
２０  シェル鋳型
２０ｓ  鋳型外表面
４０  模型アセンブリ
３５  ゲート
３０  スプルー（縦湯口）
３０ａ  内部チャンバ
３０ｓ  表面
６０  鋳造コンテナ
５０  粒子状保持媒体（セラミック粒子状物質）
１００  スチーム放出管
１１０  スチーム供給源
１２０  供給管
【図１】
2008507411.tif 000003
【図２】
2008507411.tif 000004
【図３】
2008507411.tif 000005
【図４】
2008507411.tif 000006
【図５】
2008507411.tif 000007
【図６】
2008507411.tif 000008
【図７】
2008507411.tif 000009
【国際調査報告】
2008507411.tif 000010