(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユリア95〜85重量％にポリビニールアルコール3〜6重量％、ステアリン酸、パラフィン、水などからなる分散調整剤2〜9重量％を混合したユリア組成物で成形した消失模型を、熱湯水で崩解しない自硬性鋳型中に埋設した模型鋳型一体型を造り、これを煮沸した沸騰水中に浸けて消失模型が自硬性鋳型から溶出するまで保持する時間を、少なくとも消失模型の形状寸法及びユリア組成物の配合割合に基づいて、消失模型が自硬性鋳型から溶出しかつ自硬性鋳型キャビティ内面が荒れずキャビティ内面の角部に欠損が生じない長さの時間に予め決定し、模型鋳型一体型を煮沸した沸騰水中に浸けて消失模型が自硬性鋳型から溶出するまで上記予め決定した時間だけ保持し、自硬性鋳型を沸騰水中から取り出して乾燥することを特徴とする消失模型を用いた自硬性鋳型造型法。
【請求項２】
請求項１記載の消失模型を用いた自硬性鋳型造型法において、
沸騰水中から取り出した自硬性鋳型を、煮沸した清浄な沸騰水に浸漬して洗浄することを特徴とする消失模型を用いた自硬性鋳型造型法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の消失模型を用いた自硬性鋳型造型法において、
煮沸した沸騰水に少量の界面活性剤を添加することを特徴とする消失模型を用いた自硬性鋳型造型法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の消失模型を用いた自硬性鋳型造型法において、
熱湯水で崩解しない自硬性鋳型の粘結剤がフラン自硬性樹脂、フェノールウレタン自硬性樹脂、フェノール酸硬化自硬性樹脂、アルカリフェノール自硬性樹脂であることを特徴とする消失模型を用いた自硬性鋳型造型法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の消失模型を用いた自硬性鋳型造型法において、
模型鋳型一体型が、消失模型を自硬性鋳型中に埋設した中子鋳型として形成されることを特徴とする消失模型を用いた自硬性鋳型造型法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の消失模型を用いた自硬性鋳型造型法において、
消失模型が、同じ寸法、形状の消失模型セグメントの集合体からなることを特徴とする消失模型を用いた自硬性鋳型造型法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユリア組成物を消失模型として用いた自硬性鋳型造型法に関する。
【背景技術】
【０００２】
消失模型鋳造法の代表的なものとして、インベストメント精密鋳造法に代表されるセラミックスシェル鋳型を用いる方法や自硬性鋳型を用いるフルモールド鋳造法が知られている。
【０００３】
インベストメント鋳造法では、ワックス、合成樹脂発泡体、ユリア樹脂、他の熱分解可能な材料からなる消失模型を使い、鋳型はバインダーに耐火材を混合したセラミックスラリーを用い、スタッコイングしてセル状生鋳型を成型し、焼成することによって消失模型が焼却除去され、鋳込みキャビティを形成したセラミックシェル鋳型が作られる。この鋳型は強固な耐火性セラミックで造られ、鋳込みキャビティも消失模型を忠実に転写した形状が得られ、鋳造性にも優れているので精密鋳造法に広く使用されることが知られている。
【０００４】
このインベストメント精密鋳造法の例としては、消失模型をユリア樹脂などの可溶性材料で作り、鋳型材料の耐火材スラリー中にこの模型をディッピングし引き上げ乾燥する操作を反復して行い、模型の内外両面に付着生成した耐火材層が所要厚さに達した後、耐火材層を焼成する際に、同時に耐火材層に挟まれた模型を溶融させて除去することにより中空のセラミック鋳型を製作することは知られている(例えば特許文献1)。
【０００５】
ろう模型をケイ酸ソーダ又はケイ酸カリあるいはこれらの混合物を粘結剤とするスラリー中に浸漬し、これをスラリーから引き上げサンディングし、薄いシェル状鋳型層を生成させ、この鋳型層を炭酸ガスと反応させることによって、鋳型層を迅速に硬化させ、この工程を数回繰り返して、セラミック鋳型を製造することは知られている(例えば特許文献2)。
【０００６】
消失模型を発泡ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレートおよび両者の共重体の発泡体で作り、外周にセラミック基材を塗布した消失模型を加熱炉にて加熱し、消失模型を気化させて前記セラミック基材内部から排出するとともに前記セラミック基材を焼成してセラミック鋳型を形成することは知られている(例えば特許文献3)。
【０００７】
インベストメント精密鋳造鋳型に含まれるろう模型をバーナーなどによって直接加熱し、湯口部分、湯道部分及び製品部分を順次液化流出させて模型材料を回収すること、この様にしてろう模型を流出させた鋳型を熱湯中に浸漬して残留したろう成分を溶融し、湯面に浮上したろう成分を回収すること、これらの脱ろうされた鋳型を焼成炉に入れてろう成分を燃焼除去するとともに焼成されたセラミックス鋳型を作ることが知られている(例えば特許文献4)。
【０００８】
上述したようなインベストメント鋳造法では、一般的に精密な鋳造品を得る点で優れているが、鋳型の造型プロセスが複雑で特別な設備を必要とする点で、適用範囲が限られる。
【０００９】
上述したインベストメント鋳造法に対して、消失模型を用いた鋳造法の1つであるフルモールド鋳造法は、合成樹脂発泡体で製作した消失模型を自硬性フラン樹脂などの有機自硬性粘結剤を使った鋳物砂に埋設した自硬性鋳型とし、この鋳型に鋳込まれた溶湯によって消失模型を熱分解させ溶湯金属と置換して、所望の鋳造品を得る方法であり、インベストメント鋳造法に比較して簡便な鋳造法として知られている。ただ、このフルモールド鋳造法では合成樹脂発泡体の熱分解によって発生する燃焼ガスと残渣によって様々な鋳造欠陥を起こすことがあり、この問題を解決するため、溶湯鋳込みの前に鋳型中の消失模型を溶剤で溶解除する方法、消失模型を焼き切って除去する方法などが知られているが、作業性が悪く十分な効果が得られておらず、各種の研究開発が行われている。
【００１０】
例えば、上記問題を解決して合成樹脂発泡体を自硬性鋳型から消去する手法として、合成樹脂発泡体製の消失模型を鋳物砂に埋設し、鋳造を行う消失模型鋳造法において、合成樹脂発泡体を溶解する溶剤を鋳物砂に添加混合して消失模型と鋳型の間に空隙を生成させ、焼失模型を抜型せずに鋳造することなどが知られている(例えば特許文献5)。
【００１１】
発泡ポリスチレン模型への鋳物砂の付着を防止して模型の抜型作業性を改善するために、模型を埋設する自硬性鋳型の鋳物砂に混練するバインダーにフェノール樹脂、ポリイソシアネート化合物、脂肪酸カルボン酸エステルを主成分とする有機溶剤などを使用することが知られている(例えば特許文献6)。
【００１２】
通常のフルモールド鋳造法における消失模型の強度不足、鋳造時に生じる欠陥などを改善するために、発泡樹脂製消失模型の一部または全部を高密度に形成すると共に、鋳物砂に予め酸化剤を含浸させて鋳造型を造型することが知られている(例えば特許文献7)。
【特許文献１】特公平08-018754号公報
【特許文献２】特開2003-080345号公報
【特許文献３】特開2003-340546号公報
【特許文献４】特開2004-268129号公報
【特許文献５】特開2000-271701号公報
【特許文献６】特開2004-017085号公報
【特許文献７】特開2004-188479号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献1に示すものは、消失模型がユリア樹脂など可溶性材料で作ったものであり、耐火材スラリーへの浸漬とサンディングによって消失模型の表面に耐火材層のシェル状鋳型を生成し、この鋳型を焼成してセラミック鋳型とする際に消失模型を溶融除去するもので、鋳型の造型プロセスが複雑で特別な設備も必要とし、簡便な自硬性鋳型の造型には適用できない。
【００１４】
特許文献2に示すものは、消失模型がろう模型であり、ケイ酸ソーダなどの水溶性のスラリー粘結剤を使いサンディングを行い、模型表面に生成したシェル鋳型層を炭酸ガスで急速硬化させるもので、通常のインベストメント鋳造法を用いる鋳型造型と同様な複雑なプロセスと特別な設備を必要とし、簡便な自硬性鋳型の造型には適用できない。
【００１５】
特許文献3に示すものは、消失模型が発泡ポリスチレンなどの発泡体であり、消失模型の外周にセラミック基材を塗布し、これを加熱炉にて消失模型を気化排出させたセラミック基材を焼成してセラミックシェル鋳型を形成するもので、鋳型造型のプロセスは通常のインベストメント鋳造法と同様に複雑なプロセスと特別な設備が必要で、簡便な自硬性鋳型には適用できない。
【００１６】
特許文献4に示すものは、消失模型がろう模型であり、通常のインベストメント精密鋳造鋳型の造型プロセスに従って作られた鋳型から、ろう模型を燃焼することなく液化し流出させて脱ろうするもので、バーナー、トーチランプの炎でろう模型を直接加熱する方法、この方法に引き続き鋳型を熱湯中に浸漬して残留したろう成分を溶融する方法がとられ、完全な脱ろうは鋳型を焼成することにより達成される。この鋳型造型法は複雑なプロセスを必要とするセラミックシェル鋳型造型に係り、簡便な自硬性鋳型の造型には適用できない。
【００１７】
特許文献5に示すものは、消失模型が合成樹脂発泡体であり、消失模型を鋳型に埋設したままの状態で溶湯が鋳込まれるもので、鋳型中で消失模型が熱分解することによる弊害を皆無にすることはできない。
【００１８】
特許文献6に示すものは、模型が発泡ポリスチレン製であり、この模型を鋳型から抜型し繰返し使用するもので、消失模型として鋳型中に埋設して使用する鋳型造型法とは異なり、その効果は期待できない。
【００１９】
特許文献7に示すものは、消失模型が高密度発泡体であり、鋳型を構成する鋳物砂に含浸させた酸化剤により、消失模型の完全燃焼を行うものであるが、溶湯が鋳込まれたとき鋳型中で消失模型が熱分解することによる弊害は避けられない。
【００２０】
本発明は、消失模型を用いる自硬性鋳型造型法における鋳型造型の利便性を生かし、かつ自硬性鋳型に埋設した消失模型を溶湯鋳込み前に除去することによって、インベストメント精密鋳造鋳型の鋳込みキャビティ形成の確実性を、自硬性鋳型造型法に生かすことができないかということに着目し、種々検討の結果得られたものである。それは、インベストメント鋳造法の消失模型材としてよく知られている材料から選択した、ユリアを主成分とするポリビニールアルコールと少量の分散調整剤を配合したユリア組成物を消失模型として使用することによって、強固で剛性があり、通常の自硬性鋳型を作るときの鋳物砂のつき固めに十分に耐え得ることと、水溶性を利用して自硬性鋳型中に埋設した消失模型を除去できることであった。更に煮沸した沸騰水中に消失模型を埋設した鋳型を浸けることで、消失模型の除去が迅速確実に行われることと、熱湯水中で崩解しない自硬性鋳型の選択が必要なことが解かった。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ユリア95〜85重量％にポリビニールアルコール3〜6重量％、ステアリン酸、パラフィン、水などからなる分散調整剤2〜9重量％を混合したユリア組成物で成形した消失模型を、熱湯水で崩解しない自硬性鋳型中に埋設した模型鋳型一体型を造り、これを煮沸した沸騰水中に浸けて消失模型が自硬性鋳型から溶出するまで保持する時間を、少なくとも消失模型の形状寸法及びユリア組成物の配合割合に基づいて、消失模型が自硬性鋳型から溶出しかつ自硬性鋳型キャビティ内面が荒れずキャビティ内面の角部に欠損が生じない長さの時間に予め決定し、模型鋳型一体型を煮沸した沸騰水中に浸けて消失模型が自硬性鋳型から溶出するまで上記予め決定した時間だけ保持し、自硬性鋳型を沸騰水中から取り出して乾燥することからなる構成である。
【００２２】
請求項２の発明は、請求項１記載の消失模型を用いた自硬性鋳型造型法において、上記沸騰水中から取り出した自硬性鋳型を、煮沸した清浄な沸騰水に浸漬して洗浄する構成である。
【００２３】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の消失模型を用いた自硬性鋳型造型法において、上記煮沸した沸騰水に少量の界面活性剤を添加する構成である。
【００２４】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の消失模型を用いた自硬性鋳型造型法において、上記熱湯水で崩解しない自硬性鋳型の粘結剤がフラン自硬性樹脂、フェノールウレタン自硬性樹脂、フェノール酸硬化自硬性樹脂、アルカリフェノール自硬性樹脂からなる構成である。
【００２５】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の消失模型を用いた自硬性鋳型造型法において、上記模型鋳型一体型が、消失模型を自硬性鋳型中に埋設した中子鋳型として形成される構成である。
【００２６】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の消失模型を用いた自硬性鋳型造型法において、上記消失模型が、同じ寸法、形状の消失模型セグメントの集合体からなる構成となっている。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１の発明によると、消失模型をユリア組成物で作ることにより、強固で剛性のあるものとなり、通常の自硬性鋳型を作るときの鋳物砂のつき固めにより変形することなく十分に耐えることができる。この消失模型を自硬性鋳型中に埋設し、模型鋳型一体型として構成したものを、煮沸した沸騰水中に浸けることにより、水溶性の消失模型は自硬性鋳型から容易に溶出除去される。煮沸した沸騰水の使用は、沸騰水の対流などにより消失模型の溶出が加速され、消失模型が除去された鋳型キャビティの洗浄作用が向上する。また鋳型は熱湯水で崩解しない自硬性鋳型を選択使用することで、自硬性鋳型造型法の利便性が失われることはない。以上の各要素技術の組合せにより消失模型を用いる自硬性鋳型造型法の生産効率を上げることができる。
【００２８】
請求項２の発明によると、ユリア組成物からなる消失模型の溶出除去がより確実になるとともに、鋳型内部に浸透し残留するユリア組成物を少なくすることができる。
【００２９】
請求項３の発明によると、ユリア組成物からなる消失模型の溶出除去を加速するとともに、鋳型内部に浸透し残留するユリア組成物をより少なくすることができる。
【００３０】
請求項４の発明によると、通常使用されている自硬性鋳型から選択可能で自硬性鋳型造型法の利便性を活用することができる。
【００３１】
請求項５の発明によると、消失模型を用いた自硬性鋳型造型法の利便性と生産性を上げることができる。
【００３２】
請求項６の発明によると、消失模型を溶出除去して造型された鋳込みキャビティが形成された自硬性鋳型は、精度が向上するとともにその生産効率を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
【００３４】
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る消失模型を用いた自硬性鋳型の全体構成を示す。1は下部鋳型、2は上部鋳型、3は下部鋳型に嵌め込まれた中子鋳型、4は中子鋳型に形成された消失模型を溶出除去した鋳込キャビティ、5は下部鋳型に形成された鋳込みキャビティ、6は上部鋳型に形成された鋳込キャビティである。鋳込キャビティ4、5、6が鋳造品に相当する鋳込キャビティを形成する。7は上部鋳型に設けた湯口である。
【００３５】
図2は、上記構成の自硬性鋳型の鋳込キャビティ4、5、6に溶融金属を注湯して造られる鋳造品8の概略形状を示す。9は鋳造品の羽根部であって8枚で構成されている。
【００３６】
図3は上記鋳造品8の羽根部９を構成する消失模型セグメント集合体10の平面図を示す。11はユリア組成物で成形された消失模型セグメントであって、先端部分11aが略三角柱形状に形成された同一形状からなる。これらのセグメント11の先端部分11aを中心にして羽根部部分11bを放射状に配設して、8個のセグメント11を組立て消失模型集合体10を形成する。
【００３７】
図4は、上記の消失模型セグメント集合体10を自硬性中子鋳型3に埋設した模型中子鋳型一体型3aを示す。
【００３８】
この実施形態１は、消失模型を用いた自硬性鋳型造型法を中子鋳型の造型に適用して自硬性中子鋳型を造型し、これを通常の自硬性鋳型である下部鋳型と上部鋳型と一緒に組立て使用する鋳型造型法を示す。この実施形態１の鋳型鋳造法の詳細について、図に基づいて説明する。
【００３９】
鋳造する鋳造品8の羽根部9は同一寸法形状で8枚構成である。先ず羽根部9に相当する消失模型セグメント11をインベストメント鋳造法で使用する消失模型と同様な成形法で、ユリア組成物を用い簡易金型を使って成形する。この場合、多数の同一寸法形状の消失模型セグメント11が使えるので有利である。また最終鋳造品の品質が安定し良好となる。
【００４０】
同様にして造られた消失模型セグメント11の8枚を図3に示すように組立て、セグメント集合体10を構成する。次いで、図4に示すように、この消失模型セグメント集合体10を自硬性中子鋳型3に埋設した模型中子鋳型一体型3aを造る。この場合、自硬性鋳物砂は通常のフルモールド鋳型造型法と同様につき固めを行う。実施形態１のユリア組成物からなる消失模型セグメント11は強固で剛性があるので強くつき固めても壊れたり変形したりすることはない。
【００４１】
次いでこの模型中子鋳型一体型3aを煮沸した沸騰水中に浸ける。この沸騰水とは、通常の水を約１００℃に加熱することで、水が煮沸状態にあり、流動している状態の熱湯水で、激しく対流を起こし煮沸している状態の沸騰水である。鋳型に埋設した消失模型は鋳型上下面の露出部から熱湯中に溶け始め、沸騰水により短時間でユリア組成物からなる消失模型は自硬性中子鋳型から溶出除去される。なお、鋳型上下面の一方に消失模型の露出部がないものでは、鋳型に仮の穴を設け溶出除去を助け、後でこの穴を鋳型材で塞ぐ。
【００４２】
消失模型10の溶出除去の時間は、消失模型の形状寸法により左右されるが、10分〜50分を要する。時間が短すぎると消失模型が十分に溶出除去されず、時間が長すぎると、鋳込みキャビティ内面の角部などに損傷を生じる恐れがあるし、エネルギーロスになるので、消失模型が溶出除去したことを確認し、上記時間内とすることが好ましい。
【００４３】
煮沸した沸騰水から取り出した自硬性中子鋳型は、鋳型の組織中に残留する水分を排除するため乾燥炉にて、150℃〜170℃の温度で、3時間〜8時間乾燥する。乾燥時間は、短すぎると水分の排出が不足し、長すぎると経済性に劣るので、上記範囲とすることが好ましい。
【００４４】
この様にして製作された自硬性中子鋳型は、図1に示すように下部鋳型1と上部鋳型2の間にセットし、鋳造品8に相当した鋳込キャビティ4、5、6を形成した鋳型を構成する。この場合下部鋳型1及び上部鋳型2は、通常の方法で鋳込キャビティ5、6及び湯口7を形成した自硬性鋳型とする。かくしてこの鋳型に溶融金属を注湯し鋳造品8を製作する。
【００４５】
（実施形態2）
実施形態2について説明する。なお、実施形態1と異なるところのみ説明し、同じところの説明は省略する。実施形態1と同様に煮沸した沸騰水から自硬性中子鋳型3を取り出した後、実施形態２では、この自硬性中子鋳型3に対して、別に用意した煮沸した清浄な沸騰水に短時間（5〜10分程度）浸けるようにしたものである。かくして自硬性中子鋳型3の外表面、鋳込キャビティ内面、鋳型組織内に浸透し残留するユリア組成物の除去がより完全に行える。
【００４６】
実施形態1及び2の煮沸した沸騰水に、少量の界面活性剤、例えば中性タイプのアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、脂肪酸アルカノールアミドなどを添加使用すると、消失模型の溶出除去が加速されるとともに、沸騰水中に溶出したユリア組成物が自硬性中子鋳型の内外表面に付着残留することを防止できる。界面活性剤の添加量は、水１リットルに対し約0.5ミリリットル程度である。
【００４７】
（実施形態3）
実施形態３について説明する。なお、実施形態1と異なるところのみ説明し、同じところの説明は省略する。実施形態3としては、実施形態1において模型中子鋳型一体型3aを煮沸した沸騰水に浸ける前に、オートクレープを使って、ユリア組成物からなる消失模型の補助溶出除去を行う。オートクレープはインベストメント鋳造法で脱ロウに常用されている140〜170℃の過熱水蒸気が使用され10〜25分程度の短時間で、自硬性中子鋳型を壊すことなく消失模型の補助溶出ができる。オートクレープから取り出した自硬性中子鋳型は実施形態1と同様に煮沸した沸騰水に浸ける。この場合の所要時間は5〜10分程度の短時間で十分であり、鋳型の内外表面に付着残留するユリア組成分を効果的に除去できる。
【００４８】
本発明において用いられる消失模型を造る組成物の成分及びその混合割合を説明する。消失模型に求められる特性としては、消失模型を埋設した自硬性中子鋳型を造るときの鋳物砂のつき固めにより変形破壊しないだけの剛性強度、煮沸した沸騰水に浸けて消失模型を溶出するときの可溶性の良さ、消失模型を金型を用いて成形するときの成形性の良さと成形後の保存性の良さなどが必要である。かかる特性はユリア組成物の主成分ユリアとポリビニールアルコールの配合割合が支配的な要素となって決まり、添加される少量の分散調整剤によって、混合生成される組成物に付加的性質が付与される。本発明では、ユリアが95〜85重量％、ポリビニールアルコールは3〜6重量％の範囲のものが使用可能で、ユリアの割合が多くなると成形された消失模型の水溶性が良くなり、ポリビニールアルコールの割合が多くなると成形された消失模型の強度が増す、使用上の要求に応じて適当な配合割合が選択される。
【００４９】
分散調整剤としては、ユリア組成物の均質混合性と使用用途への対応性を付与するため、ステアリン酸、パラフィン、水などが適当な割合で用いられる。この分散調整剤は、2〜9重量％で使用される。
【００５０】
（実施例１）
実施例１として、ユリア90重量％、ポリビニールアルコール4.5重量％、ステアリン酸2重量％、パラフィン１重量％、水2.5重量％からなる組成物で図３に示す消失模型を成形した。そして、熱湯水で崩解しない自硬性中子鋳型3は、35メッシュ珪砂に粘結剤としてフラン樹脂0.8重量％とスルフオン酸0.4重量％を配合した自硬性フラン砂を使って、通常のフルモールド鋳造法または通常の鋳型造型法と同様なつき固めによって、ユリア組成物からなる消失模型を埋設した図4に示した模型中子鋳型一体型3aとして造型された。このものは実施形態1の製造工程により、１００℃の沸騰水に４５分浸漬した後、さらに清浄な１００℃の沸騰水に７分浸漬して消失模型を溶出除去し、その後取り出して乾燥炉を使い１７０℃の温度で５時間乾燥して、鋳込キャビティを形成した自硬性中子鋳型3として作成した。
【００５１】
実施例2として、実施例1と同じユリア組成物からなる消失模型を、実施例1と同じ自硬性鋳型内に埋設して、模型中子鋳型一体型3aを成形した。この模型中子鋳型一体型3aを、オートクレーブで１７０℃の過熱水蒸気で１５分処理し、その後１００℃の沸騰水に７分浸漬し、１７０℃の温度で5時間乾燥した。実施例3としては、実施例２と同様に過熱水蒸気で処理した後、沸騰水に浸漬し、その後清浄の沸騰水にさらに浸漬した後乾燥した。なお、過熱水蒸気は１５０℃で２０分、１００℃の沸騰水には５分間浸漬し、その後清浄な沸騰水１００℃に５分浸漬した後、１７０℃の温度で3時間乾燥した。実施例4として、実施例1において、沸騰水に、界面活性剤として水１リットルに対して０．５ミリリットルの中性タイプのアルキルエーテル硫酸ナトリウムを添加したものを使用した。
【００５２】
実施例5及び6として、実施例１のユリア組成物の配合割合を変更したものを使用した。実施例５は、ユリア88重量％、ポリビニールアルコール5.5重量％、ステアリン酸2重量％、パラフィン2重量％、水2.5重量％、更に界面活性剤として水１リットルに対して０．３ミリリットルの中性タイプのアルキルエーテル硫酸ナトリウムを添加したものとし、実施例６はユリア93重量％、ポリビニールアルコール3.5重量％、ステアリン酸1重量％、パラフィン１重量％、水1.5重量％のものを使用した。
【００５３】
比較例１として、実施形態1と同じ消失模型を用意し、９０℃の熱湯水で2時間処理し、さらに清浄な９０℃の熱湯水で１時間処理した。この９０℃の熱湯水とは、沸騰してない状態の高温の加熱水のことである。比較例２は実施形態1と同じ消失模型を用意し、100℃の沸騰水で1.5時間処理し、さらに100℃の沸騰水で7分処理、１７０℃の温度で5時間乾燥処理した。比較例３は、ユリア93重量％、ポリビニールアルコール3.5重量％、ステアリン酸1重量％、パラフィン重量1％、水1.5重量％のもので消失模型を成形し、100℃の沸騰水で15分処理し、更に100℃の沸騰水で5分処理し、170℃の温度で5時間乾燥した。
【００５４】
上記実施例１〜６及び比較例１〜３について、消失模型の排出状態及び鋳型の状態について観察した結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
0004623465.tif 000002
【００５６】
実施例1〜６では、消失模型はきれいに排出され、自硬性鋳型も崩壊することなく形状を維持できた。それに対して、比較例1では、沸騰してない90℃の熱湯水に2時間浸けて処理し、更に90℃の清浄な熱湯水に1時間浸けて処理したが、消失模型がきれいには溶出されず鋳型キャビティ内に残り、排出できなかった。比較例2では、沸騰水での処理時間が長すぎて、鋳型キャビティ内面が荒れ角部に一部欠損が生じた。比較例３では、水溶性に優れたユリア組成物のユリアを多くして、溶出時間の短縮を試みたが、消失模型の排出が十分にできなかった。
【００５７】
自硬性中子鋳型は鋳物砂の粘結剤に、フラン自硬性樹脂の他にフェノールウレタン自硬性樹脂、フェノール酸硬化自硬性樹脂、アルカリフェノール自硬性樹脂などが選択使用され、熱湯水で崩解しない中子鋳型を造型することができる。
【００５８】
上記した実施形態では、消失模型を用いた自硬性鋳型造型法を中子鋳型に適用した場合について述べたが、同様にこの手法を中子鋳型に代え、上部鋳型、下部鋳型のいずれか一方または両方に直接適用することによって、鋳込キャビティを形成した自硬性鋳型を造型することができる。
【００５９】
本発明の鋳型造型法を適用して鋳造できる鋳造品の他の具体例として、図5はフランシス水車の羽根車を示し、また図6は遠心ポンプの羽根車を示している。いずれも多数の同一寸法形状の羽根を有する構造であり、これらを鋳造する鋳型は本発明の鋳型造型法によって効率よく製造できる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、消失模型を用いた自硬性鋳型造型法を、中子鋳型や鋳型本体の造型に広く適用可能とするものであり、これらの鋳型を使って鋳造される鋳造品としては、フランシス水車の羽根車、遠心ポンプの羽根車、送風機の羽根車、タービンのノズルリングなどが特に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】熱湯水で崩解しない自硬性中子鋳型を組立て鋳込キャビティを形成した鋳型の全体構成図である。
【図２】図1の鋳型を使って鋳造された鋳造品の概略図である。
【図３】図2の鋳造品の羽根部を構成する消失模型セグメント集合体の平面図である。
【図４】図3の消失模型セグメント集合体を自硬性中子鋳型に埋設した模型中子鋳型一体型の斜視図である。
【図５】本発明を適用するフランシス水車の羽根車の斜視図である。
【図６】本発明を適用する遠心ポンプの羽根車の斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１      下部鋳型
２      上部鋳型
３      中子鋳型
３ａ      模型中子鋳型一体型
４      中子鋳型に形成された鋳込キャビティ
５      下部鋳型に形成された鋳込キャビティ
６      上部鋳型に形成された鋳込キャビティ
７      上部鋳型に設けた湯口
８      鋳造品
９      鋳造品の羽根
１０    消失模型セグメント集合体
１１    消失模型セグメント
【図１】
0004623465.tif 000003
【図２】
0004623465.tif 000004
【図３】
0004623465.tif 000005
【図４】
0004623465.tif 000006
【図５】
0004623465.tif 000007
【図６】
0004623465.tif 000008