(57)【要約】　　　（修正有）【課題】注入された溶融金属の冷却のコントロールが自由自在であり、しかも鋳物砂の使用量が極めて少ない上に鋳物にガス欠陥が生じることのない鋳造用金型を提供する。【解決手段】鋳物製品の外形に対応した製品キャビティ面１を有しかつこの製品キャビティ面１にこれの背面と連通する通気機構を設けた金属製の母体と、製品キャビティ面１に被覆された通気性を有する鋳物砂製の被覆層７と、を備えたことを特徴とする。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳物を鋳造するに当たり、鋳型として用いられる金型であって
、
鋳物製品の外形に対応した製品キャビティ面を有しかつこの製品キャビティ面にこれの背面と連通する通気機構を設けた金属製の母体と、
前記製品キャビティ面に被覆された通気性を有する鋳物砂製の被覆層と、
を備えたことを特徴とする鋳造用金型。
【請求項２】
。請求項１に記載の鋳造用金型において、
前記母体の製品キャビティ面の形状が製造の容易性により決定され、前記被覆層によって形成される製品キャビティ面が少なくとも前記鋳物の外形にほぼ一致することを特徴とする鋳造用金型。
【請求項３】
。請求項１または２に記載の鋳造用金型において、
前記被覆層は、自硬性鋳物砂、ガス硬化性鋳物砂またはシェル砂で成るものであることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項４】
。請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の鋳造用金型において、前記被覆層は厚みが１〜２０ｍｍであることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項５】
。請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の鋳造用金型において、前記被覆層はシリカ系またはアルミナ系の鋳物砂で造型されたことを特徴とする鋳造用金型。
【請求項６】
。請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の鋳造用金型において、前記通気機構は通気孔あるいはベントプラグであることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項７】
。請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の鋳造用金型において、前記母体は冷却手段を有することを特徴とする鋳造用金型。
【請求項８】
鋳物を鋳造するに当たり、鋳型として用いられる金型を製造する方法であって、
製品の外形よりほぼ相似的に大きい寸法の製品キャビティ面を有しかつこの製品キャビティ面にこれの背面と連通する通気機構を設けた金属製の母体と前記製品キャビティ面に被覆された通気性を有する鋳物砂製の被覆層とで成る金型と、製品模型との間隔であって前記製品キャビティ面にほぼ沿って延びる空間を画成する工程と、
前記空間に前記製品キャビティ面を被覆する鋳物砂を充填する工程と、
充填された鋳物砂を硬化させる工程と、
前記鋳物砂の硬化後硬化した鋳物砂を前記母体側に付着させた状態で母体を前記製品模型から分離する工程と、
を含むことを特徴とする鋳造用金型の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の鋳造用金型の製造方法において、
前記鋳物砂は自硬性鋳物砂、ガス硬化性鋳物砂またはシェル砂であることを特徴とする鋳造用金型の製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の鋳造用金型の製造方法において、
前記鋳物砂の充填を吹込みまたは吸引により行うことを特徴とする鋳造用金型の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の鋳造用金型を用いて鋳造する方法であって、
前記鋳造用金型によって画成したキャビティ内に注湯した後、前記金型からの吸引または気体の吹き込みにより前記キャビティ内の溶湯を急冷することを特徴とする金型による鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳物を鋳造するに当たり、鋳型として用いられる金型およびその製造方法並びにその金型による鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋳物を鋳造するために用いる鋳型としては、鋳鉄製のバックアップ部材に特殊の塗型剤を塗布して成る金型や、鋳物砂で造型した砂型がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の金型では、注入された溶融金属が急冷されるため鋳物表面がチル化し、しかも、通気性が悪いために鋳物にガス欠陥が生じ、その上、耐久性がないなどの問題があった。また、後者の砂型では、多量の鋳物砂を循環して使用するために大型で高価な砂処理設備が必要な上に作業環境が極めて悪く、しかも、注入された溶融金属の冷却のコントロールが困難なため冷却ラインが非常に長くなるなどの問題があった。
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、注入された溶融金属の冷却のコントロールが自由自在であり、しかも鋳物砂の使用量が極めて少ない上に鋳物にガス欠陥が生じることのない鋳造用金型を提供することにある。第２の目的は、通気性を有する鋳造用金型を容易に製造することができる金型の製造方法を提供することにある。第３の目的は、金型に注入された鉄溶湯の冷却のコントロールを容易かつ確実に行うことができる鋳造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１の鋳造用金型は、鋳物を鋳造するに当たり、鋳型として用いられる金型であって、鋳物製品の外形に対応した製品キャビティ面を有しかつこの製品キャビティ面にこれの背面と連通する通気機構を設けた金属製の母体と、前記製品キャビティ面に被覆された通気性を有する鋳物砂製の被覆層と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項８の鋳造用金型の製造方法は、鋳物を鋳造するに当たり、鋳型として用いられる金型を製造する方法であって、製品の外形よりほぼ相似的に大きい寸法の製品キャビティ面を有しかつこの製品キャビティ面にこれの背面と連通する通気機構を設けた金属製の母体と前記製品キャビティ面に被覆された通気性を有する鋳物砂製の被覆層とで成る金型と、製品模型との間隔であって前記製品キャビティ面にほぼ沿って延びる空間を画成する工程と、前記空間に前記製品キャビティ面を被覆する鋳物砂を充填する工程と、充填された鋳物砂を硬化させる工程と、前記鋳物砂の硬化後硬化した鋳物砂を前記母体側に付着させた状態で母体を前記製品模型から分離する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項１１の金型による鋳造方法は、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の鋳造用金型を用いて鋳造する方法であって、前記鋳造用金型によって画成したキャビティ内に注湯した後、前記金型からの吸引または気体の吹き込みにより前記キャビティ内の溶湯を急冷することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
なお、本発明において鋳物とは、原料が普通鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、アルミニウム等であるものをいう。またなお、請求項１の母体の製品キャビティ面が、鋳物製品の外形に対応しかつ製造の容易性により決定されるようになっていて、この製品キャビティ面が薄肉（例えば、肉厚が２〜５ｍｍ）状態で突起する部分を有する場合にはこの薄肉部分を省略し、前記母体の製品キャビティ面における薄肉部分によって形成されるべき個所は、被覆層によって形成するようにする。
【０００９】
またなお、請求項１の鋳造用金型における母体は、製品キャビティ面にこれの背面と連通する通気孔、ベントプラグ等の通気機構を設けることにより、注湯時のガスを排出させたり、被覆層を介して気体状の冷却媒体を溶融金属に適用することができる。またなお、前記母体における冷却手段として、表面の面積を拡張すべくフィンを突設したり、製品キャビティ面の背面に冷却媒体貯蔵用の空間を形成することができる。
【００１０】
またなお、請求項１の鋳造用金型において、被覆層の厚みは１〜２０ｍｍが好ましく、より好ましくは４〜１０ｍｍである。１ｍｍ未満では被覆手段としての機能を発揮することができず、
また２０ｍｍを越えると通気性が悪くなる。またなお、請求項１の被覆層は、自硬性鋳物砂、ガス硬化性鋳物砂またはシェル砂で成るものであって、耐熱性および通気性を有することが望ましい。特に自硬性鋳物砂、ガス硬化性鋳物砂を用いた場合には、複雑な加熱手段が不要であり、しかも鋳型の通気性もよいためプロセスがより簡単になる。さらになお、前記被覆層は、シリカ系またはアルミナ系の鋳物砂で形成することにより、安価に製造することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の鋳造用金型を製造する手順およびその金型を用いて鋳物を鋳造する手順について図面に基づき詳細に説明する。まず、鋳造用金型の製造方法の手順について述べると、図１のイに示すように、製品の外形よりほぼ相似的に大きい寸法の製品キャビティ面１を有しかつ製品キャビティ面１の背面に形成された中空室２と連通する通気孔あるいはベントプラグ３を製品キャビティ面１に設けた２個の母体４・４を、製品模型５を挟み相対向させて配設し、続いて、図１のロに示すように、２個の母体４・４を合わせて母体４・４と製品模型５またはマッチプレートとの間隔であって製品キャビティ面１・１にほぼ沿って延びる空間６を画成する。
【００１２】
次いで、図２のイに示すように、空間６内の減圧による吸引あるい圧縮空気による吹込みにより、母体４の製品キャビティ面１を被覆する鋳物砂製被覆層の原料としてのガス硬化性鋳物砂７をこの空間６に充填したのちガス硬化性鋳物砂７に硬化ガスを貫流させてガス硬化性鋳物砂７を硬化させ、続いて、図２のロに示すように、鋳物砂７の硬化後硬化した鋳物砂７を母体４側に付着させた状態で２個の母体４・４を製品模型５から分離して相互に引き離す。これにより、所望の金型８を得ることができる。なお、ガス硬化性鋳物砂だけでなく、自硬性鋳物砂、シェル砂の場合も同様である。
【００１３】
次に、この金型８を用いて鋳物を鋳造する手順について述べると、図３のイに示すように、母体４と鋳物砂７とで成る２個の金型８・８を合わせて製品キャビティ９を画成した後この製品キャビティ９内に溶融した鉄１０（以下、溶融鉄１０という）をとりべ１１から注入するとともに、中空室２に対して吸引または圧縮空気の吹込みを行って溶融鉄１０に対する冷却をコントロールし、続いて、図３のロに示すように、溶融鉄９が凝固した後２個の金型８・８を開いて所定の製品１２を取り出すことができる。なお、実施例として中子が必要な鋳物については、金型８・８間に中子を挟み込んで注湯すればよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１の金型鋳造用金型は、鋳物を鋳造するに当たり、鋳型として用いられる金型であって、鋳物製品の外形に対応した製品キャビティ面を有しかつこの製品キャビティ面にこれの背面と連通する通気機構を設けた金属製の母体と、前記製品キャビティ面に被覆された通気性を有する鋳物砂製の被覆層と、を備えたから、注入された溶融鉄の冷却のコントロールが自由自在であり、しかも鋳物砂の使用量が極めて少ない上に鋳物にガス欠陥が生じることのないなどの優れた実用的効果を奏する。
【００１５】
また、請求項８の鋳造用金型の製造方法は、鋳物を鋳造するに当たり、鋳型として用いられる金型を製造する方法であって、製品の外形よりほぼ相似的に大きい寸法の製品キャビティ面を有しかつこの製品キャビティ面にこれの背面と連通する通気機構を設けた金属製の母体と前記製品キャビティ面に被覆された通気性を有する鋳物砂製の被覆層とで成る金型と、製品模型との間隔であって前記製品キャビティ面にほぼ沿って延びる空間を画成する工程と、前記空間に前記製品キャビティ面を被覆する鋳物砂を充填する工程と、充填された鋳物砂を硬化させる工程と、前記鋳物砂の硬化後硬化した鋳物砂を前記母体側に付着させた状態で母体を前記製品模型から分離する工程とを含むから、通気性を有する鋳造用金型を容易に製造することができる。
【００１６】
また、請求項１１の金型による鋳造方法は、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の鋳造用金型を用いて鋳造する方法であって、前記鋳造用金型によって画成したキャビティ内に注湯した後、前記金型からの吸引または圧縮空気の吹き込みにより前記キャビティ内の溶湯を急冷するから、金型に注入された溶湯鉄の冷却のコントロールを容易かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の手順を説明するための縦断面であって、イは２個の母体と製品模型との関係を示し、ロは２個の母体と製品模型とによって画成された空間を示す。
【図２】本発明の一実施例の手順を説明するための縦断面であって、イは２個の母体と製品模型とによって画成された空間に鋳物砂を充填した状態を示し、ロは製品キャビティ面に鋳物砂製被覆層が被覆された母体を示す。
【図３】本発明の一実施例の手順を説明するための縦断面であって、イは製品キャビティ面に鋳物砂製被覆層が被覆された２個の母体で画成した製品キャビティ内に溶融鉄を注入す状態を示し、ロは２個の母体から鋳物製品を取り出した状態を示す。
【符号の説明】
１　製品キャビティ面
４　母体
７　ガス硬化性鋳物砂
８　金型
【図１】
2004017075.tif 000003
【図２】
2004017075.tif 000004
【図３】
2004017075.tif 000005