(57)【要約】【課題】精密鋳造方法の脱ろう工程において、溶融ワックスを鋳型から外部へ迅速に排出して鋳型の損傷を抑制する。【解決手段】精密鋳造方法は、補強部材が埋設された支柱部と、該支柱部に接続された製品模型とを含むワックス模型を作製するワックス模型作製工程と、前記ワックス模型の外表面を覆うように鋳型を形成する鋳型形成工程と、前記ワックス模型を加熱溶融し、溶融したワックスを前記鋳型から外部に排出する脱ろう工程と、を備える。前記脱ろう工程において、前記溶融したワックスの一部を前記補強部材の内部に形成された中空部に導き、該中空部を通して外部に排出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強部材が埋設された支柱部と、該支柱部に接続された製品模型とを含むワックス模型を作製するワックス模型作製工程と、
前記ワックス模型の外表面を覆うように鋳型を形成する鋳型形成工程と、
前記ワックス模型を加熱溶融し、溶融したワックスを前記鋳型から外部に排出する脱ろう工程と、を備える精密鋳造方法であって、
前記脱ろう工程において、前記溶融したワックスの一部を前記補強部材の内部に形成された中空部に導き、該中空部を通して外部に排出することを特徴とする精密鋳造方法。
【請求項２】
前記脱ろう工程において、
前記中空部を内部に有する前記補強部材に形成された開孔を通して、前記溶融したワックスの一部を前記中空部に導くことを特徴とする請求項１に記載の精密鋳造方法。
【請求項３】
少なくとも前記脱ろう工程において前記開孔を開放し、
少なくとも前記ろう模型作製工程において前記開孔を閉じることを特徴とする請求項２に記載の精密鋳造方法。
【請求項４】
前記補強部材の隔壁は外壁及び内壁からなる二重壁で構成されると共に、前記外壁及び前記内壁に夫々開孔が形成され、
前記脱ろう工程において、前記外壁及び前記内壁の開孔を重ね合わせて前記補強部材の外側空間と前記中空部とを連通させ、
少なくとも前記ろう模型作製工程において、前記外壁及び前記内壁の開孔をずらし、前記外側空間と前記中空部とを遮断することを特徴とする請求項３に記載の精密鋳造方法。
【請求項５】
前記外壁と前記内壁とを前記補強部材の軸中心回りに相対回転させ、前記補強部材の外側空間と前記中空部とを連通又は遮断することを特徴とする請求項４に記載の精密鋳造方法。
【請求項６】
前記外壁と前記内壁とを前記補強部材の軸方向に相対移動させ、前記補強部材の外側空間と前記中空部とを連通又は遮断することを特徴とする請求項４に記載の精密鋳造方法。
【請求項７】
支柱部と、該支柱部に接続された製品模型とを含む精密鋳造用のワックス模型の補強部材であって、
前記ワックス模型の前記支柱部に埋設される外壁と、
前記外壁とともに二重壁構造を形成するように前記外壁の内側に位置し、内部に中空部を有する内壁と、を備え、
前記外壁及び前記内壁に夫々開孔が形成され、
前記外壁の前記開孔及び前記内壁の前記開孔が重なり合って前記補強部材の外側空間と前記中空部とが連通する連通状態と、前記外壁の前記開孔及び前記内壁の前記開孔が互いにずれて前記外側空間と前記中空部とが遮断された遮断状態と、が切り替わるように、前記外壁および前記内壁が互いに相対移動可能に構成されたことを特徴とするワックス模型の補強部材。
【請求項８】
前記外壁と前記内壁とは、前記連通状態と前記遮断状態とが切り替わるように、前記補強部材の軸中心回りに相対回転可能に構成されたことを特徴とする請求項７に記載のワックス模型の補強部材。
【請求項９】
前記外壁と前記内壁とは、前記連通状態と前記遮断状態とが切り替わるように、前記補強部材の軸方向に相対移動可能に構成されたことを特徴とする請求項７に記載のワックス模型の補強部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ワックス模型を用いて鋳型を形成する精密鋳造方法及び該ワックス模型の補強部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワックス模型を用いて鋳型を形成する精密鋳造方法が知られている。該精密鋳造方法では、鋳造品と同一形状のワックス模型を製作し、ワックス模型の外表面に鋳型を形成した後、ワックス模型を加熱溶融し、鋳型から排出する脱ろう工程を行っている。
ワックス模型は、鋳造工程で湯道となる湯道形成部分と、該湯道形成部分に接続された製品模型とを含んでいる。
【０００３】
特許文献１には、前記脱ろう工程で、湯道形成部分に埋設した補強用支柱の内部に熱風を送り込み、該湯道形成部分のワックス模型の溶融を早める方法が開示されている。
特許文献２には、湯道形成部分に埋設した補強用支柱の内部にヒータを内蔵させ、該ヒータでワックス模型の溶融を早める方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５１−１３３１３３号公報
【特許文献２】特開昭６３−１９４８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記湯道形成部分は、脱ろう工程では、溶融したワックスの排出路を形成する。特許文献１及び特許文献２に開示された方法では、湯道形成部分に補強用支柱を埋設するため、溶融したワックスの排出路を狭める結果となる。そのため、溶融したワックス模型の迅速な排出を妨げるおそれがある。
溶融したワックスの排出が遅れると、製品模型の部分で加熱膨張したワックスが鋳型内面を加圧し、鋳型を損傷させるおそれがある。
【０００６】
かかる従来技術の課題に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態は、精密鋳造方法の脱ろう工程において、鋳型損傷の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る精密鋳造方法は、
補強部材が埋設された支柱部と、該支柱部に接続された製品模型とを含むワックス模型を作製するワックス模型作製工程と、
前記ワックス模型の外表面を覆うように鋳型を形成する鋳型形成工程と、
前記ワックス模型を加熱溶融し、溶融したワックスを前記鋳型から外部に排出する脱ろう工程と、を備える精密鋳造方法であって、
前記脱ろう工程において、前記溶融したワックスの一部を前記補強部材の内部に形成された中空部に導き、該中空部を通して外部に排出する。
【０００８】
前記方法（１）によれば、脱ろう工程において、溶融したワックスの一部を前記補強部材の内部に形成された中空部に導き、該中空部を通して外部に排出するので、前記支柱部に前記補強部材を埋設しても、溶融ワックスを迅速に排出できる。
そのため、製品模型部分のワックス模型が過度に膨張する前に鋳型から排出できる。これによって、製品模型部分の鋳型内面に付加される応力を抑制し、鋳型の損傷を抑制できる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、前記方法（１）において、
前記脱ろう工程において、
前記中空部を内部に有する前記補強部材に形成された開孔を通して、前記溶融したワックスの一部を前記中空部に導くようにする。
前記方法（２）によれば、補強部材に開孔を形成するだけの簡易な手段で、溶融したワックス模型を補強部材の前記中空部に導くことができる。また、前記開孔の面積を調整することで、溶融したワックスの前記中空部への導入量を調整できる。
【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、前記方法（２）において、
少なくとも前記脱ろう工程において前記開孔を開放し、
少なくとも前記ろう模型作製工程において前記開孔を閉じるようにする。
前記方法（３）によれば、少なくとも前記脱ろう工程において溶融ワックス模型を補強部材の中空部に導くことで溶融ワックス模型の迅速な排出が可能なる。また、少なくとも前記ろう模型作製工程で前記開孔を閉じることで、ワックスが前記中空部に侵入して該中空部を閉塞するおそれをなくすことができる。
【００１１】
（４）幾つかの実施形態では、前記方法（３）において、
前記補強部材の隔壁は外壁及び内壁からなる二重壁で構成されると共に、前記外壁及び前記内壁に夫々開孔が形成され、
前記脱ろう工程において、前記外壁及び前記内壁の開孔を重ね合わせて前記補強部材の外側空間と前記中空部とを連通させ、
少なくとも前記ろう模型作製工程において、前記外壁及び前記内壁の開孔をずらし、前記外側空間と前記中空部とを遮断する。
前記方法（４）によれば、補強部材の外側空間と中空部との連通又は遮蔽を所望の時に自在に行うことができる。
【００１２】
（５）幾つかの実施形態では、前記方法（４）において、
前記外壁と前記内壁とを前記補強部材の軸中心回りに相対回転させ、前記補強部材の外側空間と前記中空部とを連通又は遮断する。
前記方法（５）によれば、簡易な手段で補強部材の外側空間と中空部との連通又は遮断を所望の時に自在に行うことができる。
【００１３】
（６）幾つかの実施形態では、前記方法（４）において、
前記外壁と前記内壁とを前記補強部材の軸方向に相対移動させ、前記補強部材の外側空間と前記中空部とを連通又は遮断する。
前記方法（６）によれば、簡易な手段で補強部材の外側空間と中空部との連通又は遮断を所望の時に自在に行うことができる。
【００１４】
（７）本発明の少なくとも一実施形態に係るワックス模型の補強部材は、
支柱部と、該支柱部に接続された製品模型とを含む精密鋳造用のワックス模型の補強部材であって、
前記ワックス模型の前記支柱部に埋設される外壁と、
前記外壁とともに二重壁構造を形成するように前記外壁の内側に位置し、内部に中空部を有する内壁と、を備え、
前記外壁及び前記内壁に夫々開孔が形成され、
前記外壁の前記開孔及び前記内壁の前記開孔が重なり合って前記補強部材の外側空間と前記中空部とが連通する連通状態と、前記外壁の前記開孔及び前記内壁の前記開孔が互いにずれて前記外側空間と前記中空部とが遮断された遮断状態と、が切り替わるように、前記外壁および前記内壁が互いに相対移動可能に構成されている。
【００１５】
前記構成（７）によれば、夫々前記開孔が形成された前記外壁及び前記内壁を相対移動させることで、簡易かつ低コストな手段で、前記補強部材の外側空間と中空部との連通又は遮断を自在に行うことができる。
そのため、脱ろう工程において、補強部材の外側空間と中空部とを連通させ、溶融したワックスの一部を補強部材の中空部に導き、該中空部を通して外部に排出できる。従って、前記支柱部に補強部材を埋設しても、溶融したワックスを迅速に排出できる。
その結果、製品模型部分のワックスの過度の膨張を抑制できるので、鋳型の損傷を抑制できる。
また、少なくともろう模型作製工程において前記開孔を閉じることで、補強部材の中空部にワックスが侵入するのを防止できる。
【００１６】
（８）幾つかの実施形態では、前記構成（７）において、
前記外壁と前記内壁とは、前記連通状態と前記遮断状態とが切り替わるように、前記補強部材の軸中心回りに相対回転可能に構成される。
前記構成（８）によれば、補強部材の外側空間と中空部との連通又は遮断を所望の時に容易に行うことができる。
【００１７】
（９）幾つかの実施形態では、前記構成（７）において、
前記外壁と前記内壁とは、前記連通状態と前記遮断状態とが切り替わるように、前記補強部材の軸方向に相対移動可能に構成される。
前記構成（９）によれば、補強部材の外側空間と中空部との連通又は遮断を所望の時に容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、精密鋳造方法の脱ろう工程で溶融したワックス模型を迅速に外部へ排出でき、これによって、製品模型部分のワックスの過度の膨張を抑制でき、鋳型の損傷を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るワックス模型の補強部材を用いた精密鋳造工程を示す断面図である。
【図２】図２の補強部材の支柱部を示す一部拡大断面図である。
【図３】本発明の別な実施形態に係る補強部材を用いたワックス模型作製工程を示し、（Ａ）はその平面図であり、（Ｂ）は正面視断面図である。
【図４】図３に示す補強部材を用いた脱ろう工程を示し、（Ａ）はその平面図であり、（Ｂ）は正面視断面図である。
【図５】本発明のさらに別な実施形態に係る補強部材を用いたワックス模型作製工程を示し、（Ａ）はその平面図であり、（Ｂ）は正面視断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る精密鋳造方法の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２１】
図１〜図５は、本発明の幾つかの実施形態に係る補強部材を用いた精密鋳造工程を示している。
図１及び図２に示す補強部材２２Ａ、図３及び図４に示す補強部材２２Ｂ、及び図５に示す補強部材２２Ｃは、夫々ワックス模型２０を補強するために設けられている。ワックス模型２０は、支柱部２０ａと、支柱部２０ａに接続された製品模型２０ｂとを含み、補強部材２２Ａ〜２２Ｃは、支柱部２０ａに埋設されている。
補強部材２２Ａ〜２２Ｃは、内部に中空部２４を有し、かつ隔壁に外側空間（ワックス模型が形成される空間）ｓと中空部２４とを連通するための開孔２６（２６ａ、２６ｂ）が形成されている。
【００２２】
なお、前記各実施形態の例示的な構成では、ワックス模型２０は、支柱部２０ａと製品模型２０ｂとに接続される接続部２０ｃと、支柱部２０ａの一端に支柱部２０ａより拡径されたワックス出口部２０ｄとをさらに有し、補強部材２２Ａ〜２２Ｃは、ワックス出口部２０ｄに埋設された大径の基部２２ａを有している。
開孔２６（２６ａ、２６ｂ）は、補強部材２２Ａ〜２２Ｃの軸中心又は周方向に複数形成することができる。
【００２３】
補強部材２２Ａは一重の隔壁を有しているのに対し、補強部材２２Ｂ及び２２Ｃは、ワックス模型２０の支柱部２０ａに埋設される外壁３２と、外壁３２とともに二重壁構造を形成するように外壁３２の内側に位置し、内部に中空部２４を有する内壁３４とを備えている。外壁３２及び内壁３４には夫々開孔２６ａ及び２６ｂが形成されている。
そして、開孔２６ａ及び開孔２６ｂが重なり合って、補強部材２２Ｂ又は２２Ｃの外側空間ｓと中空部２４とが連通する連通状態と、開孔２６ａ及び開孔２６ｂが互いにずれて外側空間ｓと中空部２４とが遮断された遮断状態とが切り替わるように、外壁３２及び内壁３４が互いに相対移動可能に構成されている。
前記実施形態における例示的な構成では、補強部材２２Ａの隔壁及び補強部材２２Ｂ、２２Ｃの外壁３２及び内壁３４は円筒形状を有している。
【００２４】
補強部材２２Ｂにおいて、開孔２６ａ及び２６ｂは同一高さに配置され、外壁３２と内壁３４とは、開孔２６ａ及び２６ｂが重なって外側空間ｓと中空部２４とが連通する連通状態と、開孔２６ａ及び２６ｂがずれて外側空間ｓと中空部２４とが遮断された遮断状態とが切り替わるように、補強部材２２Ｂの軸中心回りに相対回転可能に構成されている。
【００２５】
補強部材２２Ｃにおいて、開孔２６ａ及び２６ｂは平面視で同一半径方向に配置され、外壁３２と内壁３４とは、開孔２６ａ及び２６ｂが重なって外側空間ｓと中空部２４とが連通する連通状態と、開孔２６ａ及び２６ｂがずれて外側空間ｓと中空部２４とが遮断された遮断状態とが切り替わるように、補強部材２２Ｃの軸方向に相対移動可能に構成されている。
【００２６】
次に、本発明の一実施形態に係る精密鋳造方法を図６に基づいて説明する。
ワックス模型作製工程１０では、例えば金型にワックスを注入したり、あるいは射出成型などの方法で、ワックス模型２０を作製する。支柱部２０ａ及びワックス出口部２０ｄには、ワックス模型２０の強度を確保するため、金属製（例えば鉄）の補強部材２２Ａ〜２２Ｃが埋設される。
ワックス模型作製工程１０では、ワックス模型２０が中空部２４に侵入しないようにする。その手段として、補強部材２２Ａでは、例えば、中空部２４にプラグ３６を挿入して開孔２６を遮蔽してもよい。
【００２７】
なお、中空部２４へのワックスの浸入を許容し、後述の脱ろう工程１４で中空部２４へ侵入したワックスを除去するようにしてもよい。
補強部材２２Ｂ及び２２Ｃでは、開孔２６ａ及び２６ｂの位置をずらして外側空間ｓと中空部２４との連通を絶つことで、中空部２４へのワックスの浸入を防止する。そして、後工程の脱ろう工程１４では、開孔２６ａ及び２６ｂを重ね合せて外側空間ｓと中空部２４とを連通させる。
【００２８】
次に、鋳型形成工程１２では、例えば、耐火物粉末を混合したスラリーにワックス模型を浸すなどの方法で、ワックス模型２０の外表面に鋳型３０を形成する。
【００２９】
鋳型形成工程１２の後で脱ろう工程１４が行われる。脱ろう工程１４では、補強部材２２Ａ〜２２Ｃの外側空間ｓと中空部２４とを連通させる。
即ち、補強部材２２Ａでは、中空部２４からプラグ３６を取り除き、開孔２６を開放して外側空間ｓと中空部２４とを連通させる。
なお、ワックス模型作製工程１０において中空部２４へのワックスの侵入を許容する場合、本工程（脱ろう工程１４）にて中空部２４に侵入したワックスを除去する。
また、補強部材２２Ｂ及び２２Ｃを用いる場合、外壁３２と内壁３４とを相対移動させて開孔２６ａ及び２６ｂを重ね合せ、外側空間ｓと中空部２４とを連通させる。
【００３０】
また、脱ろう工程１４では、鋳型内部のワックス模型２０を何らかの加熱手段で加熱する。例えば、加熱手段のひとつとして、鋳型３０をオートクレーブに入れて加熱し、ワックス模型２０を溶融させる。
溶融したワックスｗは外側空間ｓ及び中空部２４を通り、ワックス出口部２０ｄを通して鋳型３０の外部に排出される。同時に加熱により鋳型３０が焼成される。
【００３１】
その後、鋳型３０に溶融金属を注湯する鋳造工程１６が行なわれる。鋳造工程１６において、ワックスを除去した後の支柱部２０ａは主湯道として用いられ、接続部２０ｃは枝湯道として用いられる。
鋳造工程１６の後、鋳型３０を壊して鋳造品を湯口部分から切り落とす鋳型バラシ工程１８、及び鋳造品の機械加工や仕上げ作業を行う仕上げ工程１９が行われる。
【００３２】
前記幾つかの実施形態によれば、脱ろう工程１４において、溶融したワックスｗの一部を補強部材２２Ａ〜２２Ｃの内部に形成された中空部２４に導き、該中空部を通して外部に排出するので、溶融ワックスｗを迅速に排出できる。
そのため、製品模型２０ｂを構成するワックス模型が過度に膨張する前に、溶融ワックスｗを鋳型３０から排出できるため、製品模型部分の鋳型内面に付加される応力を抑制でき、鋳型の損傷を抑制できる。
【００３３】
図１及び図２に示す補強部材２２Ａは、補強部材２２Ａに開孔２６を形成するだけの簡易な手段で、溶融したワックスｗを中空部２４に導くことができると共に、開孔２６の面積を調整することで、溶融ワックスｗの中空部２４への導入量を調整できる。
また、脱ろう工程１４では開放された開孔２６から溶融ワックスｗを中空部２４に導入できるため、溶融ワックスの迅速な排出が可能になる。
ろう模型作製工程１０ではプラグ３６を用いて開孔２６を閉じるので、ワックスが中空部２４に侵入するのを防止でき、これによって、脱ろう工程１４でを中空部２４からのワックスｗの排出を可能にする。
【００３４】
また、図３及び図４に示す補強部材２２Ｂ及び図５に示す補強部材２２Ｃでは、脱ろう工程１４では、外壁３２の開孔２６ａ及び内壁３４に開孔２６ｂを重ね合わせて外側空間ｓと中空部２４とを連通させ、ワックス模型作製工程１０では、開孔２６ａ及び２６ｂをずらして外側空間ｓと中空部２４とを遮断するので、簡易かつ低コストな手段で、外側空間ｓと中空部２４との連通又は遮蔽を所望の時に自在に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ワックス模型を用いて鋳型を形成する精密鋳造方法において、脱ろう工程で溶融したワックスを迅速に外部へ排出でき、鋳型の損傷を抑制できる。
【符号の説明】
【００３６】
２０        ワックス模型
２０ａ    支柱部
２０ｂ    接続部
２０ｃ    製品模型
２０ｄ    ワックス出口部
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ    補強部材
２２ａ    基部
２２ｂ    柱部
２４      中空部
２６、２６ａ、２６ｂ    開孔
３０          鋳型
３２        外壁
３４        内壁
３６        プラグ
ｓ          外側空間
ｗ          ワックス
【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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