(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な形状で従来技術と同等な保温性能を有し、かつ安価な押湯頂部の保温部材を提供する。【解決手段】保温部材１を砂鋳型２あるいはパルプ材の内部に空気層３あるいは樹脂を内包させて成型又は樹脂で成型して、これらから発生する空気層又はガス層を押湯頂部に残留させ、その断熱作用によって押湯頂部の保温効果を向上させ、上記残留空気層又はガス層によって溶湯と鋳型との接触を防止する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、成型した砂鋳型あるいはパルプ材の内部に空気層からなる空洞を設けたことを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【請求項２】
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、成型した砂鋳型あるいはパルプ材の内部に溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂を内包させたことを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【請求項３】
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、砂と粘結材からなる鋳型砂に溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂を混在させて成型したことを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【請求項４】
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、シェル鋳型からなり、その不完全焼成部分の体積が全体積の８０％以上であることを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【請求項５】
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂の発泡成型体からなることを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【考案の詳細な説明】
【考案の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  本考案は、鋳造において押湯の溶湯補給効果を高めるために用いられる押湯頂部の保温部材の改良に関するものである。目的とするところは、簡単な構造で従来技術と同等以上の保温性能を有し、かつ安価な押湯頂部の保温部材を提供することである。
【背景技術】
【０００２】  鋳造においては、製品部の健全性を高めるため製品部の適宜の個所に押湯を設け、押湯から製品部の凝固収縮を補給することが行われている。これを押湯の溶湯補給と称する。この溶湯補給効果を有効に効かせるためには、押湯頂部の凝固が製品部よりも遅くなり、押湯頂部から十分な大気圧又はガス圧が作用することが重要であることが知られている。【０００３】  そのため、従来技術として、図１０に示すように押湯頂部７に発熱コア１８を挿入するあるいは押湯底部１０に置くなどの方法による保温部材が提案されている（特許文献１）。しかし、発熱コアは特殊な発熱成分を使用するので高価であるため使用が限定されている。また、発熱成分の中のフッ素あるいはアルミが鋳造欠陥に有害なことが発表されておりその使用が制限されている。フッ素は廃棄物規制にもかかわる物質である。【０００４】  また、図１１に示すようにシェル鋳型などの砂で成型したウィリアムスコア１９と称する保温部材を使用する提案もある（特許文献２）。ウィリアムスコアは尖った先端部が溶湯で加熱されてホットスポットとなることで押湯頂部７を保温しようとするものである。しかし、ウィリアムスコアは先端部の形状や押湯の大きさによっては押湯頂部の凝固が十分遅れるとは限らず、押湯の溶湯補給効果が不十分な場合も多く鋳物品質が安定しない。【０００５】  また、押湯の溶湯補給効果を改善するために、押湯内のガス圧を高める方法も提案されている（特許文献３）。これによると、押湯内に多孔質物質、あるいはガスや熱を発生する物質を局所的に配置する押湯構造が提案されている。しかし、これらの物質として種々のものが提案されているが、ガス圧の効果が明確でないことや、コスト高、環境などの問題からいずれも実用化に至っていない。【０００６】
【特許文献１】特開平６−２９７０８１
【特許文献２】ＵＳ  Ｐａｔｅｎｔ４４６７８５８
【特許文献３】特開２０１０−４２４３８
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】  従来技術の課題は、ひとつは、押湯頂部を効率的に保温する方法が不十分であること、もうひとつは、コストが高いということである。このような従来技術の問題点に鑑み、本技術は、従来の保温部材が、発熱材、ホットスポット形成、ガス圧などをその手段として用いていることに対して、これとは別の新規な手段で保温効果を発揮し、かつ簡単な形状構成で安価かつ押湯頂部の保温効果の大きな押湯頂部の保温部材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】（手段１）
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、成型した砂鋳型あるいはパルプ材の内部に空気層からなる空洞を設けたことを特徴とする押湯頂部の保温部材である。
【０００９】  本手段では、成型した砂鋳型あるいはパルプ材（以下、外殻材と称する）の内部に空気層からなる空洞を設けたので、外殻材が溶湯によって加熱されると、内部の空気層は膨張して大きな体積の空気層となって外殻材の外に放出されて押湯頂部に溜まり、溶湯と押湯キャビティーの鋳型との間に空気層を形成する。この空気層は断熱効果が大きく、押湯頂部の冷却を遅らせる作用をする。この結果、押湯頂部は長い時間溶湯状態を保つことができ、鋳型内の大気圧が長時間作用して押湯内の溶湯を製品部に補給する効果を高めることになる。
【００１０】  本手段の構成の意味を従来技術と比較してさらに詳細に説明する。本手段を用いない従来の鋳造では、押湯キャビティー内部には注湯前には当然空気層は存在するが、溶湯の流入によってこの空気層は鋳型から排出される。したがって、押湯頂部には空気層は残留しない。このため、押湯頂部も溶湯と鋳型が接触して凝固が速やかに進行してしまい、短時間の後に大気圧が作用できない状態になる。
【００１１】  これに対し本手段では、外殻材の内部の空気層は、溶湯が流入してきても、外殻材が溶湯の熱による加熱あるいは空気層の膨張力で破断又は燃焼するまでは内部に保たれている。外殻材の厚さ、材質などを適宜に調節し、溶湯が押湯を充満する頃に破断又は燃焼するようにすると、この時点で放出された空気層は押湯頂部残留し易く、これが断熱作用をするのである。これによって、押湯頂部の保温が効果的に行われることになり、凝固が遅れて長時間大気圧が作用できる状態になる。これが本手段の作用効果である。
【００１２】  保温部材の材質は、鋳型に混入しても問題がないように砂鋳型あるいはパルプ材を用いる。砂鋳型ではシェル鋳型などが成型が容易で安価に製造できるので好適である。その他の粘結材を用いる砂鋳型及びベントナイトを粘結材とする生砂鋳型も適用できる。パルプ材としては、厚紙、あるいはパルプ材に樹脂を配合して成型したものなどが簡便、安価である。いずれも適宜の厚さ、材質とすることで、一定時間形状を保ち樹脂からのガスを内部に保つ作用をする。また、その形状は球状、矩形状、突起状など任意である。
【００１３】  保温部材は、押湯頂部に直接設置してもよいし、押湯底部に置いておき溶湯の上昇とともに押湯頂部に浮上するようにしてもよい。なお、本手段及び本考案の全ての手段は鉄系鋳物に多様される砂型鋳造のみでなく、非鉄金属などに多用される金型鋳造にも適用可能である。
【００１４】  以上のように本技術は、従来の保温部材が、発熱材、ホットスポット形成、ガス圧などをその手段として用いているのに対して、空気層の断熱作用を用いる点で全く異なっている。
【００１５】（手段２）
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、成型した砂鋳型あるいはパルプ材の内部に溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂を内包させたことを特徴とする押湯頂部の保温部材である。
【００１６】  本手段では、成型した砂鋳型あるいはパルプ材などの外殻材で成型したものの内部に、溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂を内包させたので、樹脂から発生するガスが手段１の空気層の代わりに全く同様な作用で断熱作用をもたらし、押湯頂部は長い時間溶湯状態を保つことができ、鋳型内の大気圧が作用して押湯内の溶湯を製品部に補給する効果を高めることになる。本手段では、内包される樹脂の材質、容量を変えることによって、所望のガス量を発生させることができる点で、手段１より大きな効果を得ることができる。
【００１７】  外殻材は特に限定されるものではないが、砂鋳型の他に紙、木材などのパルプ材で成型したものを用いる。これらは溶湯と接してもしばらくの間、形を保ち、その後、加熱されて強度が低下し、あるいは破壊されて中の樹脂から発生するガスを容易に放出する作用をもつものである。なお外殻材が砂鋳型の場合には、これに含まれる粘結材からもガスは発生し、内包されている樹脂からのガスと混合されて断熱作用をなすことになる。本手段では、樹脂の材質、容量を適宜に調整することで、これから発生するガス量及び発生時期を調整することができる。
【００１８】  内包される樹脂としては、安価で人体に無害でかつ発生ガス量が多いものが好ましい。例えば、ポリスティレン、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）あるいはこれらの発泡成型体などが従来から鋳造に用いられており、品質上の問題がなくかつ簡便である。
【００１９】  以上のように本技術は、従来の保温部材が、発熱材、ホットスポット形成、ガス圧などをその手段として用いているのに対して、ガス層の断熱作用を用いる点で全く異なっている。
【００２０】（手段３）
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、砂と粘結材からなる鋳型砂に溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂を混在させて成型したことを特徴とする押湯頂部の保温部材である。
【００２１】  本手段では、砂と粘結材からなる鋳型砂に溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂を混在させて砂鋳型として成型したので、砂鋳型が溶湯と接触した後、砂鋳型全体からガスが発生し、手段１及び２と同様な作用効果をもたらすものである。
【００２２】  本手段でも、鋳型砂の粘結材からもガスが発生し、鋳型砂に混在させた樹脂からのガスと混合されて断熱作用をなすことになる。本手段でも、樹脂の材質、容量を適宜に調整することで、これから発生するガス量及び発生時期を調整することができる。
【００２３】（手段４）
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、シェル鋳型からなり、その不完全焼成部分の体積が全体積の８０％以上であることを特徴とする押湯頂部の保温部材である。
【００２４】  本手段では、シェル鋳型をもって成型し、該シェル鋳型の不完全焼成成部分の体積が、全体積の８０％以上であるようにしたので、不完全焼成部分の粘結材の樹脂からは、完全焼成した部分からよりも多量のガスが発生して手段２、３と同様な作用効果をもたらすものである。不完全焼成部分の比率を大きくすることは、焼成時間を短縮又は焼成温度を下げる工程を採用することになり、経済的にシェル鋳型を成型できるメリットもある。なお、不完全焼成部分とは、シェル鋳型を焼成するときに、焼成時間を延長することで鋳型強度がまだ上昇できる状態を意味する。完全焼成部分では、焼成時間を延長しても鋳型強度は上昇しない又は低下する。
【００２５】（手段５）
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂の発泡成型体からなることを特徴とする押湯頂部の保温部材である。
【００２６】  本手段では、溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂の発泡成型体を用いた。樹脂としてはポリスチレンやＰＭＭＡが簡便でかつ有効である。前記各手段と同様に樹脂の発泡成型体からガスが発生し、押湯頂部に残留して断熱作用をなし押湯頂部の保温効果が得られる。発泡成型体は樹脂を発泡成型するだけで極めて簡便であるが、この場合、押湯に流入した溶湯の熱によって早期にガス化する可能性が高く、押湯外に排出されて押湯頂部に残留せずに期する効果がないこともある。したがって、必要に応じて鋳型の通気度を下げるあるいは樹脂に適宜の塗型又は外皮を被せるなどの適宜の付加手段を講じることが望ましい。
【作用】
【００２７】  上記の通り、いずれの手段でも空気層又はガス層が押湯頂部に残留して、押湯内の溶湯と押湯キャビティーの鋳型の直接接触を防止し、その断熱作用によって押湯頂部の凝固を大幅に遅延させ長時間溶湯状態を保つことができる。この結果、鋳型内部の大気圧が長時間押湯頂部の溶湯を通して作用し、溶湯補給効果を高めることができる。
【００２８】  また、この保温部材は砂鋳型、パルプ材、樹脂などで構成されているので簡便で安価かつ有害性がない。したがって、多くの鋳造品の押湯に適用が可能である。
【実施例１】
【００２９】  図１（ａ）（ｂ）は手段１を用いた本考案の実施例１を示す保温部材１の断面図である。（ａ）は円錐台状の砂鋳型２を成型し、内部に空気層３からなる空洞４を設けている。（ｂ）は球形の砂鋳型２を成型し、内部に空気層３からなる空洞４を設けている。このように、砂鋳型２の形状は任意である。（ａ）は押湯頂部に設置するのに適している。勿論押湯底部に置いてもよい。（ｂ）は押湯底部に置くのに適している。中の空洞の形状も任意である。（ａ）（ｂ）とも作用効果は同じである。【００３０】  図１（ａ）を用いた使用方法及び作用効果を説明する。図２は製品５の側面部に押湯６が設けられた状態で、保温部材１は押湯頂部７に設置される。次に鋳込が行われ溶湯８が押湯６に入ってきて押湯６を充満した状態を図３に示す。この時、保温部材１からはその内部の空洞４にある空気層が溶湯の熱で膨張し保温部材１の外部に放出される。この空気層の一部は主型鋳型を通して外に排出されるが、一部は本図のように押湯頂部に残留空気層９となる。この残留空気層９は押湯内の溶湯８と鋳型との接触を防止し、この残留空気層９の断熱作用で押湯頂部７が保温され、冷却、凝固が遅延され長い時間溶湯状態を保つことになる。【００３１】  この結果、製品の表皮２０及び押湯の側面表皮２１が凝固しても、押湯頂部７は溶湯状態であるので、鋳型内の大気圧が作用して押湯から製品５へ向かって溶湯補給が長時間続くことになり、押湯の効果が高められる。従来技術で押湯の効果が不安定なのは、この押湯頂部７が早く凝固するために、大気圧が作用できなかったのである。これが本考案との差異である。なお、図２では、溶湯充満後も保温部材１は形状を保っているが、砂鋳型２の厚さ、砂鋳型内部の空気層３の膨張程度によっては保温部材＊が破壊されることもある。この場合も押湯頂部７の残留空気層９はほぼ同じ状態で、作用効果も同じである。【００３２】  図４は図１（ｂ）を用いて、保温部材１を押湯底部１０に置いた例を示す。この状態で溶湯が押湯に流入すると、保温部材１は溶湯の熱で加熱を受けながら押湯頂部７に浮き上がる。図５は、浮上後に砂鋳型２が破壊して中の空気層が押湯頂部に残留空気層９として残った状態を示している。これは実施例１とほぼ同じ状態で、同様に空気層の断熱作用によって押湯頂部７は保温されて凝固の進行が遅延され、冷却、凝固が遅延され長い時間溶湯状態を保つことになる。この場合は、砂鋳型２が破壊され砂鋳型片１１となった状態を示したが、砂鋳型２の厚さによっては、破壊せずに中の空気層が膨張して放出されることもあるが、同様に押湯頂部７に空気層３が残留して同様な作用効果が生じる。
【実施例２】
【００３３】  図６（ａ）（ｂ）に実施例３を示す断面図である。（ａ）では手段２を用いて、円錐台状の砂鋳型２を成型し、その内部に溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂１２を内包させた。（ｂ）ではパルプ材１３を球形に成型し、その中に樹脂１２を内包させた。このように保温部材１の外殻形状は任意である。また、内部の樹脂１２の形状も任意であり、外殻部材の内部を完全に充填する必要はない。樹脂材質及び容量は発生させたいガス量によって決める。樹脂としては、ポリスティレン、ＰＭＭＡなどを発泡させたものが簡便で安価である。使用方法は、実施例１及び２と同様である。【００３４】  作用効果については、本例では溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂１２を内包させたことで、実施例１における膨張した空気層よりも大きなガス体積となるので、押湯頂部７に多量のガス層を発生し、溶湯の断熱作用は大きくなり、その結果、押湯の溶湯補給効果もさらに良くなる。
【実施例３】
【００３５】  図７に手段３を用いた実施例３を示す。本例では、砂１４と粘結材１５に加えて、溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂１２を混在させて砂鋳型として成型したものを保温部材１とした。この場合は、樹脂１２は砂鋳型２の中に分散しているので、溶湯の熱によって外側から順次ガス化して押湯頂部７にガス層を形成する。したがって、この場合の使用方法及び作用効果も実施例１乃至３とほぼ同じである。
【実施例４】
【００３６】  図８に手段４を用いた実施例４を示す断面図である。本例では、保温部材１をシェル鋳型をもって成型し、該シェル鋳型の不完全焼成部分１６の体積が、全体積の８０％以上とした。つまり、成型時の焼成にあたって、表面近傍のみを完全焼成部分１７として成型し、内部を不完全焼成部分１６としたものである。シェル鋳型はフェノール樹脂を用いているので、溶湯の熱でガス発生するが、不完全焼成部分１６からのガス量は完全焼成部分１７からのガス量よりも多い。したがって、全体を完全に焼成したものより、不完全焼成部分１６が多いほうが多量のガスが発生することになり、押湯頂部７のガス層も大きくなり高い保温効果が得られる。その結果、押湯の溶湯補給効果が改善されることになる。この場合の使用方法及び作用効果も前記実施例２、３と同じである。
【実施例５】
【００３７】  図９は手段５を用いた実施例５の使用方法を示す図である。本例では、保温部材１を溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂の発泡成型体とした。樹脂としてはポリスチレン又はＰＭＭＡを用いる。そしてその保温部材１を直接、押湯頂部７に設置した。この場合、樹脂は押湯に溶湯が流入し始めると同時に溶湯の輻射熱でガス化し易いので、鋳型の通気度によっては鋳型外に排出されてしまうこともあるので注意が必要である。したがって、押湯キャビティーの通気度を大きくしないようにして、ガス層の押湯頂部７への残留を可能にするような工夫を加えることもこの手段を有効に作用させる上で必要な場合がある。樹脂からの発生ガス量及び発生時期は樹脂の材質、容量、発泡度などによって調整する。この場合の作用効果も前記実施例２乃至４と同じである。
【考案の効果】
【００３８】  以上説明した通り、本考案は、押湯の保温部材を砂鋳型あるいはパルプ材の内部に空気層あるいは樹脂を内包させたり、混在させたり、あるいは樹脂の発泡成形体としたので、これらから発生する空気層又はガス層が押湯頂部に残留して、その断熱作用によって押湯頂部の保温効果が大幅に向上し、次のような効果が得られた。
１．  押湯頂部の凝固の進行が遅れ、押湯頂部からの大気圧が長時間作用して押湯の溶湯補給効果が大幅に高まる。
２．  その結果、押湯を小さくすることが可能になり、押湯量が削減される。したがって鋳造歩留りが向上し、原価低減、省エネルギー及びＣＯ２削減の効果が得られる。
３．  安価な保温部材が提供できたので、多くの鋳物に保温部材を簡便に適用でき、鋳物の健全性確保が容易になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の保温部材の実施例１を示す断面図である。
【図２】  本発明の実施例１の保温部材の使用方法を示す図である。
【図３】  本発明の実施例１において溶湯が充満した状態を示す図である。
【図４】  本発明の実施例１の保温部材の別の使用方法を示す図である。
【図５】  本発明の実施例１の保温部材の別の使用方法で、溶湯が充満した状態を示す図である。
【図６】  本発明の保温部材の実施例２を示す断面図である。
【図７】  本発明の保温部材の実施例３を示す断面図である。
【図８】  本発明の保温部材の実施例４を示す断面図である。
【図９】  本発明の実施例５の保温部材の使用方法を示す図である。
【図１０】  従来技術の保温部材の例を示す図である。
【図１１】  従来技術の保温部材の別の例を示す図である。
【符号の説明】  １  保温部材
２  砂鋳型
３  空気層
４  空洞
５  製品
６  押湯
７  溶湯頂部
８  溶湯
９  残留空気層
１０  押湯底部
１１  砂鋳型片
１２  樹脂
１３  パルプ材
１４  砂
１５  粘結材
１６  不完全燃焼部
１７  完全燃焼部
１８  発熱コア
１９  ウィリアムスコア
２０  製品の表皮
２１  押湯の側面表皮
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年10月30日(2012.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、成型した砂鋳型あるいはパルプ材の内部に空気層からなる空洞を設けたことを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【請求項２】
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、成型した砂鋳型あるいはパルプ材の内部に溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂を内包させたことを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【請求項３】
請求項１及び２記載の成型した砂鋳型に、溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂を混在させたことを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の成型した砂鋳型が成型した砂鋳型がシェル鋳型からなり、該砂鋳型の不完全焼成部分の体積が全体積の８０％以上であることを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、成型した砂鋳型あるいはパルプ材の内部に空気層からなる空洞を設けたことを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【請求項２】
鋳造における押湯の頂部を保温する部材であって、成型した砂鋳型あるいはパルプ材の内部に溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂を内包させたことを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【請求項３】
請求項１または２記載の押湯頂部の保温部材であって、前記砂鋳型に、溶湯の熱でガス化する特性を有する樹脂を混在させたことを特徴とする押湯頂部の保温部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の押湯頂部の保温部材であって、前記砂鋳型がシェル鋳型からなり、該砂鋳型の不完全焼成部分の体積が全体積の８０％以上であることを特徴とする押湯頂部の保温部材。