(57)【要約】【課題】鋳物砂の一部に代えて耐火性の骨材が充填せしめられてなる構造の鋳型から、その使用後において、かかる耐火性骨材を容易に取り出し、回収することが出来る鋳型構造を提供すること。【解決手段】鋳物砂を用いた鋳型３０（下型２０，上型２２）の造型に際して、耐熱性のネットからなる所定大きさの袋体２内に、バックアップ材として機能する、所定大きさの耐火性骨材４の適数個を収容したものを、鋳物砂の一部に代えて鋳型３０内に埋設した。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
鋳物砂を用いた造型に際して、かかる鋳物砂の一部に代えて、耐火性の骨材が充填せしめられてなる構造の鋳型にして、該耐火性骨材の適数個が、耐熱性の袋体内に収容されてなる形態において、充填されていることを特徴とする鋳型構造。
【請求項２】
前記鋳物砂にて形成される鋳型の肌砂層の背後に、前記耐火性骨材の適数個を収容した袋体が埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳型構造。
【請求項３】
前記袋体が、前記耐火性骨材よりも小さな大きさの網目を有する柔軟な耐熱性ネット材料にて構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋳型構造。
【請求項４】
前記袋体の一部が、鋳型の外部に露出せしめられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の鋳型構造。
【請求項５】
前記袋体が、該袋体に連結された紐状体と該紐状体の先端に固定された取出部材とを有し、少なくとも該取出部材が鋳型の外部に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の鋳型構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、鋳型構造に係り、特に、鋳物砂を用いた造型に際して、かかる鋳物砂の一部に代えて、耐火性の骨材が、バックアップ材として充填せしめられてなる構造の鋳型において、それが鋳造に用いられた後、かかる耐火性骨材が、鋳物砂から容易に分離乃至は回収され得るようにした鋳型構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属溶湯の鋳造によって鋳物を製造する際に用いられている鋳型は、鋳枠内に所定の模型を配置して、鋳物砂を投入、充填せしめることにより、所望の製品キャビティを形成することによって造型されており、一般に、上型と下型とから構成されて、それらの内部に、鋳造されるべき製品形状を与える製品キャビティが形成されるようになっている。
【０００３】
ところで、このような鋳型の造型に際しては、大量の鋳物砂が使用されており、鋳物砂重量と溶湯重量との比を示すサンドメタル比（Ｓ／Ｍ）が、一般に、略３〜８程度となるようにして、鋳型が造型されているのである。換言すれば、１トンの鋳物を鋳造する場合に、略３〜８トンの鋳物砂が使用されることとなるのである。また、型を保持し、鋳型の機械的強度を高めるために、鋳物砂に混練される粘結剤（バインダ）は、鋳物砂の使用量に応じて用いられ、一般に、鋳物砂の略１〜７％程度もの量の粘結剤が、一度の鋳造で使用（消費）されているのであるが、かかる粘結剤は消耗品であって、繰り返し使用することは出来ない。
【０００４】
このため、鋳型の造型に際し、鋳物砂の使用量を低減し、同時に粘結剤の使用量をも低減すべく、また鋳物砂の再生処理に際しての産業廃棄物の形態での排出や、燃焼排ガスとしての放出による環境汚染の問題等の軽減を図るべく、鋳型における溶湯と接することのない部位において、バックアップ材として、各種の骨材、有利には耐火性の骨材が、鋳物砂の一部と代替されて、充填せしめられることにより、目的とする鋳型が構成されるようにした方式が、提案されている。
【０００５】
例えば、特許第５２７６８６１号公報においては、上記の如く鋳物砂の一部と代替される骨材として、所定の圧縮強度を有する、小さな比重の球状の多孔質セラミック骨材が提案され、また特開平２−２２０７３０号公報や特開平４−１００６５３号公報等においては、磁性材料の内在によって磁性の付与されたセラミックス体の採用が提案されているのであるが、それら骨材は、鋳型造型の際に、個々にバラバラの状態において鋳枠内に投入されて、充填せしめられるものであるところから、鋳造に用いられた後の鋳型から、それら骨材をまとめて取り出すことは困難であり、鋳物砂と共に砂回収装置に投入されて、粉砕されてしまう恐れが内在するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５２７６８６１号公報
【特許文献２】特開平２−２２０７３０号公報
【特許文献３】特開平４−１００６５３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
ここにおいて、本考案は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、鋳物砂の一部に代えて耐火性の骨材が充填せしめられてなる構造の鋳型から、その使用後において、かかる耐火性骨材をまとめて容易に取り出し、回収することが出来る鋳型構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、本考案にあっては、上記せる如き課題を解決するために、鋳物砂を用いた造型に際して、かかる鋳物砂の一部に代えて、耐火性の骨材が充填せしめられてなる構造の鋳型にして、該耐火性骨材の適数個が、耐熱性の袋体内に収容されてなる形態において、充填されていることを特徴とする鋳型構造を、その要旨とするものである。
【０００９】
なお、かかる本考案に従う鋳型構造の好ましい態様の一つによれば、前記鋳物砂にて形成される鋳型の肌砂層の背後に、前記耐火性骨材の適数個を収容した袋体が埋設されている構成が採用されることとなる。
【００１０】
また、本考案に従う鋳型構造における別の好ましい態様の一つによれば、前記袋体は、前記耐火性骨材よりも小さな大きさの網目を有する柔軟な耐熱性ネット材料にて構成されている。
【００１１】
さらに、本考案に従う鋳型構造にあっては、好ましくは、前記袋体の一部が、鋳型の外部に露出せしめられている形態が採用される他、特に、前記袋体が、その袋体に連結された紐状体とこの紐状体の先端に固定された取出部材とを有し、少なくとも取出部材が鋳型の外部に位置するように配置されている構成が、有利に採用されることとなる。
【考案の効果】
【００１２】
このように、本考案に従う鋳型構造にあっては、鋳物砂の一部に代えて、バックアップ材として充填せしめられる耐火性の骨材が、耐熱性の袋体内にまとめて収容されてなる形態において、投入されて、造型される鋳型内に埋設せしめられることとなるところから、そのような耐火性骨材の充填作業が簡単に済むこととなると共に、鋳造に供された後の鋳型の型ばらし工程において、耐火性骨材をバラバラの状態において取り扱うことなく、袋体内に収容されて、一つの集合体とされてなる形態において、単に袋体を回収することによって、耐火性骨材を鋳物砂から分離し、容易に取り出すことが出来るのである。
【００１３】
従って、耐火性骨材が、使用後の鋳型からの鋳物砂の回収作業において、回収鋳物砂内に混入して、砂回収工程まで搬送されて、粉砕されてしまう危険性を全く解消することが出来ることとなったことに加えて、そのような耐火性骨材の回収作業も、容易に且つ簡単に行い得ることとなったのである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案に従って耐火性骨材の適数個を耐熱性の袋体内に収容せしめてなる形態を示す説明図であって、（ａ）は、そのような耐火性骨材収容袋体の斜視説明図であり、（ｂ）は、そのような耐火性骨材収容袋体の断面説明図である。
【図２】本考案に従う耐火性骨材収容袋体を用いて、鋳型造型を行う工程を概略的に示す断面説明図であって、（ａ）は、金枠内に目的とする製品の成形キャビティを与える模型を配置した状態、（ｂ）は、金枠内に鋳物砂（肌砂）を投入して、肌砂層を形成させた状態、（ｃ）は、肌砂層の上に本考案に従う耐火性骨材収容袋体を投入した状態、（ｄ）は、耐火性骨材収容袋体の上に鋳物砂（裏砂）を投入した状態、（ｅ）は、模型等が取り除かれて反転された状態を、それぞれ示している。
【図３】図２に示される鋳型造型工程に従って得られた上型と下型とを組み合わせて、構成される鋳型を概略的に示す断面説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本考案に係る鋳型構造の具体的構成について、詳細に説明することとする。
【００１６】
先ず、図１には、本考案において用いられる耐火性骨材の適数個を収容してなる袋体の一例が示されており、そこでは、耐熱性のネットからなる所定大きさの袋体２内に、バックアップ材として機能する、所定大きさの耐火性骨材４が、多数収容されてなる形態において構成されている。
【００１７】
そして、そこにおいて、耐火性骨材４としては、鋳型の造型に際して鋳物砂の一部に代えて、バックアップ材として用いられている公知の各種の有機乃至は無機、又は金属材質の骨材を対象とすることが出来、またそれは、天然の骨材であっても、人工の骨材であっても、何等差し支えないが、有利には、セラミック材質の骨材であることが望ましく、更に、実質的に球状形状を呈する骨材が、充填性の向上や袋体４の損傷の回避等の観点からして、有利に用いられることとなる。特に、本考案にあっては、特許第５２７６８６１号公報に明らかにされている如き、鋳物砂の嵩密度よりも小さな比重を有していると共に、５０ｋｇ／ｃｍ2 以上の圧縮強度を有する球状の多孔質骨材からなるセラミック骨材が、有利に用いられることとなる。
【００１８】
なお、ここで用いられる耐火性骨材４の粒径としては、バックアップ材として有効に機能せしめ、更に鋳造後の砂の回収時に、鋳物砂等との分離が良好に行われ得るように、鋳物砂の粒径よりも大きな粒径とされていることが、望ましい。具体的には、鋳物砂の粒径の少なくとも１０倍以上、好ましくは３０倍以上、より好ましくは１００倍以上の大きさとされることが望ましく、造型する鋳型の大きさに応じて、一般に１０〜１５０ｍｍ程度、好ましくは３０〜１００ｍｍ程度の粒径とされる。ここで、耐火性骨材４の粒径が小さすぎると、鋳物砂が混入したり、湯道を構成する陶管等の破砕物が混入したりした場合において、それらの分離が困難となる恐れがあるからであり、またそのような耐火性骨材４の粒径が、鋳型サイズを勘案して、大きすぎる場合には、耐火性骨材４の充填個数や、充填位置の制限を受け易く、鋳物砂との置換容積比率を充分に向上させることが困難となる恐れを惹起することとなる。
【００１９】
また、かかる耐火性骨材４が、複数乃至は多数となる適数個において、収容せしめられる袋体２は、ここでは、耐火性骨材４の粒径よりも小さな網目の網目構造を有する、換言すれば耐火性骨材４よりも小さな大きさの網目を有する柔軟な耐火性ネット材料にて構成されており、これによって、鋳型造型に際しての充填性が高められており、また充填位置の制約等も、有利に回避され得るようになっている。なお、そのような袋体２を構成するネット材料の網目の大きさは、耐火性骨材４の粒径よりも小さくされ、例えば１０ｍｍよりも小さな、特に１ｍｍ〜３ｍｍ程度の網目が採用され得るが、また可及的に小さくすることも望ましく、鋳型造型に用いられる鋳物砂よりも小さくすることによって、そのような鋳物砂の袋体２内への侵入を効果的に阻止して、その混入を回避することが出来る利点がある。従って、袋体２は、網目構造のネット材料にて構成され得る他、所定の耐火性を与える材質の繊維、フィラメント又は糸を用いて編織された布帛材料にて構成されるようにすることも可能である。
【００２０】
ところで、かかる袋体２は、鋳造に際して注湯される金属溶湯による加熱作用を受けるものであるところから、そのような加熱作用に耐え得る程度の耐熱性を有する材質の材料にて構成されている必要があり、公知の有機又は無機、或いは金属材質の材料にて、柔軟で、変形の容易な所定大きさの袋体構造において、形成されることとなる。例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の耐熱性樹脂を用いて得られるメッシュ袋や、グラスファイバーを用いたメッシュクロス、またセラミックを材質とするセラミックメッシュ、更には各種の金属細線を用いた金属メッシュ等が市販されており、それらの中から、金属溶湯の熱影響の程度を考慮して、適宜に選択されることとなる。
【００２１】
そして、かくの如き耐火性骨材４の適数個が収容されてなる袋体２は、図２に示される如くして、鋳物砂の一部に代えて充填されて、鋳型内に埋設せしめられることによって、鋳型の造型が行われることとなるのである。
【００２２】
すなわち、図２には、上型と下型とを有して構成される鋳型のうち、下型の造型手順が概略的に示されており、そこにおいて、先ず、図２（ａ）に示される如く、底板１０と矩形状の鋳型枠１２とから構成される鋳枠としての金枠１４内に、目的とする鋳造品の成形キャビティの所定部位を与える模型１６が配置されるようになっている。
【００２３】
次いで、図２（ｂ）に示されるように、金枠１４内に、所定の粘結剤にて被覆されてなる自硬性又はガス硬化性の鋳物砂や生型砂（鋳物砂）が、常法に従って投入されて、模型１６を覆う肌砂層１８が所定の厚みにおいて形成される。なお、かかる鋳物砂に混練される粘結剤は、特に限定されるものではなく、従来から公知のものを採用することが出来、例えば、フラン系樹脂やフェノール系樹脂、アクリル系樹脂等の有機系粘結剤、水ガラス、ベントナイト等の無機系粘結剤が、適宜に用いられることとなる。
【００２４】
その後、かかる形成された肌砂層１８の上に、図２（ｃ）に示されるように、鋳物砂の一部に代えて、粘結剤の被覆が為されていない耐火性骨材４の適数個が収容されてなる袋体２が投入されて、肌砂層１８のバックアップ材として機能するように配置せしめられるのである。そして、ここでは、かかる袋体２には、細長な紐状体として、所定長さの耐熱性のワイヤー６が固定され、更にワイヤー６の先端には、取出フック８が取り付けられて、金枠１４外に位置せしめられている。なお、ワイヤー６及び取出フック８は、何れも、金属製とされて、それらの耐熱性が担保されている。
【００２５】
また、そのような袋体２内に収容された耐火性骨材４は、造型される鋳型全体に占める耐火性骨材の容積比率を表す体積含有率（充填率）が、１〜６０容量％となる範囲内において、充填されることとなる。特に、そのような範囲内の中でも、鋳物砂の使用量の低減を有利に実現する観点から、好ましくは２０〜６０容量％となるように充填されることとなる。なお、かかる体積含有率が６０％を超えると、充分な鋳型強度を確保することが困難となって、鋳型が崩壊する恐れがある。
【００２６】
このように、適数個の耐火性骨材４が、袋体２内に収容された形態において、金枠１４内に所定の体積含有率にて充填された後、その耐火性骨材収容袋体２上に、図２（ｄ）に示される如く、裏砂としての鋳物砂が投入されて、金枠１４内が、鋳物砂（肌砂及び裏砂）と耐火性骨材収容袋体２とにて満たされることとなる。その後、鋳物砂の常温硬化又はガス硬化、或いは固化が行われて、所定の鋳型強度が実現せしめられた後、常法に従って、底板１０と模型１６が取り除かれることにより、図２（ｅ）に示される如き、鋳型（下型）２０が得られるのである。
【００２７】
一方、かかる下型２０と共に、鋳型を構成する上型（２２）は、目的とする鋳造品の成形キャビティの残りの形状を与える模型を用いて、上記した下型２０と同様な造型工程に従って、耐火性骨材４の適数個を収容した袋体２をバックアップ材として用いて、造型されるようになっている。
【００２８】
そして、かくして得られた下型２０と上型２２とを重ね合わせることにより、図３に示される如く、目的とする鋳造品の成形キャビティ２４が内部に形成されてなる鋳型３０が、得られることとなるのである。
【００２９】
従って、かくの如く構成される鋳型３０を用いて、所定の金属溶湯を注湯して、目的とする鋳造品（鋳物）を鋳造した後、その得られた鋳造品を鋳型３０から取り出すべく、鋳型３０の型ばらしを行うとき、肌砂層１８の背後に充填された多数の耐火性骨材４は、袋体２内に収容せしめられてなる形態とされているところから、そのような袋体２を、鋳型３０を崩壊させるときに、引き出すようにすることによって、多数の耐火性骨材４が、まとめて鋳型３０外に取り出され、鋳物砂から一挙に分離せしめられるようになるのであって、これにより、鋳物砂の回収工程での耐火性骨材４の破砕の恐れなく、かかる耐火性骨材４の回収を容易と為し、その再利用も有利に実現され得るのである。
【００３０】
また、鋳型３０を構成する下型２０や上型２２への耐火性骨材４の充填により、本来の目的である鋳物砂の使用量と粘結剤（バインダ）の使用量の低減を図ることが出来ると共に、かかる耐火性骨材４の回収を容易に且つ効果的に行うことが出来るところから、その歩留まりも有利に向上せしめ得ることとなるのであり、これによって、コストパフォーマンスに優れた鋳型構造が構築され得ることとなったのである。
【００３１】
しかも、例示の如く、耐火性骨材４の適数個を収容する袋体２には、細長な紐状体であるワイヤー６が取り付けられて、鋳型３０（具体的には下型２０，上型２２）外に取り出されて、その先端に、取出部材としての取出フック８が固定されているところから、鋳型３０（下型２０、上型２２）の型ばらしに際して、かかる取出フック８を用いて、固定的に保持したり、或いは機械的な引き出し作用を加えたりすることによって、鋳型３０を構成する鋳物砂から袋体２を簡単に且つ効果的に取り出すことが出来るようになっているのである。
【００３２】
なお、本考案に従う鋳型構造は、例示の実施形態に係る具体的な記述によって何等限定的に解釈されるものでは決してなく、本考案が、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、またそのような実施の態様が、本考案の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本考案の範疇に属するものであることが理解されるべきである。
【００３３】
例えば、例示の実施形態においては、耐火性骨材４を収容した袋体２が、肌砂層１８の背後に埋設されてなる形態において配置されているが、これに限定されることなく、従来のバックアップ材としての骨材の鋳型内における充填位置に対して、本考案が適宜に適用されるものであることは、言うまでもないところである。
【００３４】
また、例示の実施形態においては、鋳型３０を構成する下型２０と上型２２に対して、耐火性骨材４の適数個が収容されてなる袋体２の一つが、それぞれ埋設されてなる形態とされているが、そのような耐火性骨材収容袋体２の個数は、鋳型３０の大きさや構造等に応じて、適宜に決定されるところであって、２個或いは３個以上の耐火性骨材収容袋体２を、それぞれ、下型２０や上型２２内に埋設することも可能である。
【００３５】
さらに、耐火性骨材４を収容せしめてなる袋体２に対して、ワイヤー６と取出フック８の１組が取り付けられる他、その２組以上が取り付けられていても何等差し支えなく、また例示の如くワイヤー６や取出フック８を設けることなく、袋体そのものの形態において、鋳型３０内に充填せしめるようにしても、そのような耐火性骨材収容袋体２は、型ばらし時において鋳物砂から容易に且つ効果的に分離回収することが可能である。
【００３６】
更にまた、そのようなワイヤー６の一部や取出フック８が鋳型３０の外部に位置せしめられるような構造に代えて、袋体２の一部が鋳型３０の外部に露出せしめられているような構造の鋳型３０（下型２０、上型２２）とすることも可能であり、そのような鋳型外部に露出した袋体２の一部を保持した形態において、型ばらしを行うようにすれば、また、鋳物砂との分離を容易に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
２  袋体          ４  耐火性骨材
６  ワイヤー      ８  取出フック
１０  底板        １２  鋳型枠
１４  金枠        １６  模型
１８  肌砂層      ２０  下型
２２  上型        ２４  成形キャビティ
３０  鋳型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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