(57)【要約】【課題】鋳造品が複雑な形状、薄肉形状であっても、その鋳造時に優れた湯回りを実現する鋳造方法を提供する。【解決手段】耐熱性の中空骨材２Ａと固着剤と溶剤とから成る塗型２が内面１Ａに塗布されている鋳型を用いる鋳造方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性の中空骨材と固着剤と溶剤とから成る塗型が内面に塗布されている鋳型を用いることを特徴とする鋳造方法。
【請求項２】
前記鋳型が鋳造用砂型であり、鋳造品が薄肉鋳物である請求項１の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋳造方法に関し、更に詳しくは、鋳込み時の湯回りが良好で、複雑形状や薄肉形状の鋳造品の製造に適用して好適な鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳造品は、砂型や金型のような鋳型のキャビティーに溶融金属（溶湯）を注入して製造される。このときに使用される鋳型のうち、例えば砂型の場合は、粒度を調整した石英粒（硅砂）と耐火粘土のような粘着剤で鋳型砂を調製し、この鋳型砂で所望する形状の中空型を成型し、そして、その型の内面に塗型を塗布、乾燥させて組み上げられるのが通例である。
【０００３】
上記した塗型は、鋳型の断熱性や鋳造品の型離れを向上させれるために用いられ、通常、アルミナ、マグネシア、ムライト、ジルコン、クロマイトのような微細で中実な粒子形状をした耐熱性の骨材と水ガラスのような接着剤とを水に分散させたものである（特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−７９３５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した鋳型を用いて、例えばターボエンジンの羽根車や自動車エンジンのエキゾーストマニホールドのように複雑な形状でかつ薄肉部を有する鋳造品を製造すると、湯回りが悪く、鋳型全体への充填不足が起こって不良品の発生することがある。
【０００６】
このような問題に対しては、溶湯の温度を高くしたり、溶湯の鋳込速度を高めたりして対処することがある。
しかしながら、溶湯の温度を高くすると、鋳型砂もしくは塗型が溶湯と反応して、鋳造品の表面に凹凸ができたり、Ｏ、Ｎ等のガス成分の溶湯への溶解度が上がって、鋳造品にガス欠陥が発生しやすくなり、また溶湯の鋳込速度を高めると、溶湯の流れが乱れてガスを巻き込み、鋳造品に欠陥が発生するという新たな問題が生じてくる。
【０００７】
本発明は、複雑な形状をし、また薄肉部を有する鋳造品の製造時における上記した問題を解決し、欠肉がなく、鋳造面に欠陥もない鋳造品の製造に適用して好適な鋳造方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、
耐熱性の中空骨材と固着剤と溶剤とから成る塗型が内面に塗布されている鋳型を用いることを特徴とする鋳造方法が提供される。
とくに、前記した鋳型として鋳造用砂型を用いる薄肉鋳物の鋳造方法が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、鋳型として内面に後述する塗型が塗布されているものを使用することを除いては、従来から実施されている鋳造方法と変わることはない。
図１に、本発明で用いる鋳型の内面付近の状態の１例を示す。
図１において、鋳型砂１が互いに３次元的に結着することによって鋳型の内面１Ａが構成されている。そして、この内面１Ａには、中空骨材２Ａとそれらを結着する固着剤と溶剤（いずれも図示しない）から成る塗型２が薄膜状に塗布されている。
【００１０】
ここで、中空骨材２Ａは、溶湯温度で溶融せず、また熱分解もしない耐熱性に優れた材質から成り、中心部には、中空部２ａを有している。
このような材質としては、上記した条件を満たすものであれば何であってもよいが、例えば、アルミナ、ムライト、マグネシア、クロマイト、ジルコニア、ジルコンなどが好適である。
【００１１】
この塗型２が鋳型の内面に塗布されていることにより、鋳込み時には次のような効果が得られる。
すなわち、この塗型２は、中空部２ａを有しているので、従来の中実の塗型に比べると熱伝導性が小さい。そのため、鋳型の内面が溶湯と接触したときに生起する鋳型を介した溶湯の抜熱が従来に比べて抑制され、その結果、鋳型に注湯された溶湯が凝固するまでの時間は長くなり、湯回りが向上する。
【００１２】
このような効果を発揮する塗型２における骨材の中空部２ａの大きさや形状を適宜に選択することにより、溶湯の抜熱状態、すなわち、溶湯の湯回り状態を調節することができる。
例えば、骨材の材質は同じであっても、骨材における中空部２ａの相対的な大きさを大きくすれば、その骨材を用いた塗型は熱伝導性が相対的に小さくなるため、溶湯の凝固までの時間は一層長くなり、更に湯回りは向上する。
【００１３】
このことは、従来、骨材選定に当たっては、骨材の主成分を選定基準にして塗型の熱伝導性を判断していたことに比べて、骨材選定の自由度が大きくなることを意味する。
塗型２の塗布に際しては、まず骨材と固着剤と溶剤の所定量を混合し、更に水やアルコールを混合して所定粘度のスラリーを調製する。
【００１４】
骨材と固着剤の混合割合は、骨材１００質量部に対し固着剤１〜１０質量部程度であれば、充分に塗型２として使用することができる。
なお、固着剤としては、従来から用いられているものであれば何であってもよく、例えば、各種の樹脂などの有機系、水ガラス、リン酸、ベントナイトのような粘土質物などの無機系を使用することができる。
【００１５】
また、溶剤も従来から用いられているものであれば何であってもよく、例えば、水、メタノール、エタノール、酢酸アミン、酢酸ブチル、酢酸エチル、トルエンなどを使用することができる。
ついで、このスラリーを鋳型砂で成型した鋳型の内面に塗布または吹き付け、乾燥して目的とする鋳型が組み上げられる。
【００１６】
なお、塗型の厚みは０．０１〜０．２ｍｍ程度であればよい。
【００１７】
【実施例】
実施例１、比較例１，２
全体の直径２０μｍ、中空部の直径１２μｍのムライト製中空骨材１００質量部に対し、水ガラス５質量部を混合し、更に水１００質量部を添加してスラリーを調製した。そして、このスラリーを砂型の内面に塗布・乾燥して本発明の塗型が塗膜を形成している状態とした。これを実施例１とする。
【００１８】
一方、直径２０μｍのムライト製中実骨材を用いたことを除いては、実施例１の場合と同様にして、塗型が塗布されている砂型を製作した。これを比較例１とする。
また、塗型を塗布しない砂型を用意した。これを比較例２とする。
これら３種類の砂型のそれぞれに温度１５２０℃の溶湯を鋳込み、砂型の中心部における溶湯温度の経時変化を測定した。結果を図２に示す。
【００１９】
図２から明らかなように、実施例１の砂型を用いると、溶湯の温度低下は大幅に緩徐となり、溶湯が凝固して流動できなくなるまでの時間が大幅に長くなっている。
実施例２
全体の直径２０μｍ、中空部の直径１２μｍのアルミナ製中空骨材１００質量部に対し、水ガラス５質量部と水５０質量部から成るスラリーを調製し、このスラリーを用いて、縦３００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚み１５ｍｍの平板鋳物用の砂型の内面に塗型を塗布、乾燥して塗膜を形成した。そしてここに、溶湯を鋳込んだ。溶湯は砂型の隅々にまで充填され、欠陥のない平板鋳物が得られた。
【００２０】
なお、塗型を塗布することなく同じ砂型を用いて鋳込みを行ったところ、溶湯は途中で停止しており、完全な形状の平板鋳物を得ることができなかった。
実施例３
全体の直径１５μｍ、中空部の直径１２μｍのジルコニア製中空骨材１００質量部に対し、水ガラス５質量部と水５０質量部から成るスラリーを調製し、このスラリーを用いて、外径２０ｍｍ、肉厚２ｍｍのパイプを製造するための砂型の内面に塗型を塗布、乾燥して塗膜を形成した。
【００２１】
そして、ここに溶湯を鋳込んだ。溶湯は砂型の隅々にまで充填され、肌が美麗な鋳物パイプが得られた。
なお、ジルコニア製の中実骨材は、熱伝導性が良好で、耐火度も高いので、従来から溶湯の温度を高めて鋳肌の改善のために用いられてきているが、この骨材は急速に溶湯の熱を奪うので湯回りを向上させるためには不利とされていたものである。
【００２２】
実施例４
全体の直径２０μｍ、中空部の直径１０μｍのアルミナ製中空骨材と、全体の直径２０μｍ、中空部の直径１５μｍのジルコニア製中空骨材とをそれぞれ用いて２種類のスラリーを調製した。
そして、これらのスラリーを用いて、０．８ｍｍの薄肉部を有するインベストメント鋳型の製品側表層にそれぞれ塗型を形成した。
【００２３】
２種類の鋳型にＴｉ合金の溶湯を鋳込んだ。いずれの場合も、鋳込み条件を変更することなく、薄肉部にも溶湯が充分に充填され、健全な鋳物が製作できた。
実施例５
全体の直径５μｍ、中空部の直径１μｍのムライト製中空骨材１００質量部に対し、水ガラス３質量部と水５０質量部から成るスラリーを調製した。
【００２４】
このスラリーを用いて、鋳鉄製金型の型面に塗型を塗布、乾燥して塗膜を形成し、ここに、Ｍｇ合金の溶湯を鋳込んだ。
溶湯の湯回りは確保された。同時に、離型性は向上し、作業時間は中実骨材を用いたときに比べて２０％短縮した。また、金型寿命は５０％向上した。
このように、中空骨材を用いた塗型は、金型の離型剤としても有用であることがわかる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の鋳造方法によれば、中空骨材を主体とする塗型が内面に塗布されている鋳型を使用しているので、鋳込んだ溶湯の湯回りは非常によくなる。
したがって、本発明の鋳造方法は、複雑な形状であったり、薄肉部を有する鋳造品を製造するときに適用してその工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】砂型の内面に塗型を塗布した状態を示す模式図である。
【図２】鋳込んだ溶湯の経時的な温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１    鋳型砂
１Ａ  鋳型砂の内面
２    塗型
２Ａ  中空骨材
２ａ  中空部
【図１】
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【図２】
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