(57)【要約】【課題】破片混入不良や欠肉不良の発生率を従来よりも低減し、鋳物（製品部）の品質を向上することができる、精密鋳造用鋳型およびそれを用いた鋳物の製造方法を提供する。【解決手段】溶融金属材料を上方から注入可能な湯口部と、製品形状に対応するキャビティを備える製品部と、湯口部から下方へ棒状に伸長して製品部へ続く湯道部とを有し、湯道部の製品部よりも上方に複数の直線状の貫通孔を備えるストレーナを有する精密鋳造用鋳型にする。好ましくは、ストレーナの開口率を２０％〜６０％とし、厚さを５ｍｍ〜１５ｍｍとし、その側面と鋳型の内壁の間に０．１ｍｍ〜１．０ｍｍのクリアランスを有する鋳型とする。鋳物は、上記の鋳型を用いて、湯口部に注入された比重ρの溶融金属材料が外径Ｄｍｍのストレーナから排出される流量を、毎秒２００ρＤ２ｋｇ〜３６０ρＤ２ｋｇに制御する方法で製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属材料を上方から注入可能な湯口部と、製品形状に対応するキャビティを備える製品部と、前記湯口部から下方へ棒状に伸長して前記製品部へ続く湯道部とを有し、前記湯道部の前記製品部よりも上方に複数の直線状の貫通孔を備えるストレーナを有する、精密鋳造用鋳型。
【請求項２】
前記ストレーナは、上方から下方への開口率が２０％〜６０％である、請求項１に記載の精密鋳造用鋳型。
【請求項３】
前記ストレーナは、開口方向の厚さが５ｍｍ〜１５ｍｍである、請求項１または２に記載の精密鋳造用鋳型。
【請求項４】
前記ストレーナの側面と前記鋳型の内壁の間に０．１ｍｍ〜１．０ｍｍのクリアランスを有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の精密鋳造用鋳型。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の精密鋳造用鋳型を用いる鋳物の製造方法であって、湯口部に注入された比重ρの溶融金属材料が外径Ｄｍｍのストレーナから排出される流量を、毎秒２００ρＤ２ｋｇ〜３６０ρＤ２ｋｇに制御する、鋳物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密鋳造用鋳型およびそれを用いた鋳物の製造方法に関し、例えば、１つの鋳型に多数の製品部を設けて、例えば空力学的に複雑な曲面形状を有する過給機用羽根車などの製品の精密鋳造に好適な精密鋳造用鋳型、およびそれを用いた鋳物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、一般的なロストワックス鋳造法による精密鋳造プロセスは、鋳造方案の作製、鋳型の作製、Ｎｉ基超合金などの金属材料の溶解・鋳造、鋳物の離型および清浄化、検査などのプロセスを含む。上記の溶解・鋳造のプロセスでは、鋳物の材質に対応するＮｉ基超合金などの金属材料を溶解し、その溶融金属材料（溶湯）を鋳型に注入して凝固させることによって鋳物を作製する。かかる鋳型は、湯口部に注入された溶湯を製品形状に対応するキャビティ（製品部）へ導く湯道部を有し、その湯道部の湯口部側には主に湯道部での溶湯の流れ（湯流れ）を整える目的でフィルタを有することが一般的である。
【０００３】
上記のフィルタは、セラミックの焼結粒子の連なりが大小の多数の空孔を縁取る骨となり、その大小の多数の空孔の連なりが三次元的な網目状の骨格を構成するとともに溶湯（溶融金属）の流路となる多孔体である。例えば、特許文献１には、溶湯から不純物を捕獲するために、鋳型のキャビティに溶湯が入るよりも前に、つまり湯口部の下方に続く湯道部・製品部よりも上方に、網目状の多孔質セラミックフィルタを設ける構成が開示されている。また、特許文献２には、溶湯が通る湯道に網目状の多孔質セラミックフィルタを設けた金型装置が開示されている。かかるフィルタは、その網目状の骨格を構成する大小の多数の空孔が溶湯に混入した異物（不純物）を捕獲する効果を有するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１３−５１６３２２号公報
【特許文献２】特開２００６−８２１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した三次元の網目状の空間が溶湯の流路となるフィルタは、その流路を形成する骨格部分（空間を三次元的に網目状に縁取る骨）が破損し、その破片（フィルタ片）が溶湯に混入して鋳物の品質を毀損する不良（破片混入不良）が発生しやすかった。そのため、フィルタの厳格な保管、鋳型の組立や運搬に際しての慎重な取り扱い、溶湯の注入に際しての落差の厳格な管理など、フィルタに過度な衝撃を加えない作業管理などに起因する製造コストの抑制が希求されている。
【０００６】
また、従来の鋳型では、湯口部からフィルタを通って最初に湯道部に流れ込んだ溶湯が湯道部を形成する壁面に向かって広がることがある。最初に流れ込んで広がった溶湯は、湯道部を形成する壁面を伝って製品部（キャビティ）へ流れ込む現象（溶湯の先走り）を発生させることがある。製品部へ先走った溶湯には後続の溶湯から圧力が加わらない（押しが効かない）ため、最深部や最遠部あるいは狭隘部へ十分に流れ込む前に容易に凝固し、鋳物の形状が不完全となる不良（欠肉不良）が発生しやすい。
【０００７】
本発明の目的は、上述した破片混入不良や欠肉不良の発生率を従来よりも低減して鋳物（製品部）の生産効率を改善することができる、精密鋳造用鋳型およびそれを用いた鋳物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、湯口部から下方へ伸長する棒状の湯道部の湯口部側にフィルタを有する鋳型の湯流れ形態に関して検討し、複数の直線状の貫通孔を備えるストレーナの採用によって湯口部から湯道部に流れ込む溶湯の流れの向き（湯流れ方向）を下方かつ湯道部中央（流路断面中心）に向かって収束させることにより、上記の課題が解決できることを見出し、本発明に想到した。
【０００９】
すなわち、本発明の精密鋳造用鋳型は、溶融金属材料を上方から注入可能な湯口部と、製品形状に対応するキャビティを備える製品部と、前記湯口部から下方へ棒状に伸長して前記製品部へ続く湯道部とを有し、前記湯道部の前記製品部よりも上方に複数の直線状の貫通孔を備えるストレーナを有する。
【００１０】
前記ストレーナは、開口率が２０％〜６０％であることが好ましい。
また、前記ストレーナは、開口方向の厚さが５ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましい。
また、前記ストレーナの側面と前記鋳型の内壁の間に０．１ｍｍ〜１．０ｍｍのクリアランスが設けられていることが好ましい。この場合、前記ストレーナは、前記鋳型の前記内壁に設けられた支持部によって支持することができる。
【００１１】
本発明の精密鋳造用鋳型を使用し、より健全な鋳物を作製することができる。
すなわち、本発明の鋳物の製造方法は、上記の本発明の精密鋳造用鋳型を用いる鋳物の製造方法であって、湯口部に注入された比重ρの溶融金属材料が外径Ｄｍｍのストレーナから排出される流量を、毎秒２００ρＤ２ｋｇ〜３６０ρＤ２ｋｇに制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来よりも破片混入不良や欠肉不良の発生率が低減されるため、鋳物（製品部）の生産効率を改善することができる
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ストレーナを有する本発明の精密鋳造用鋳型の構成例を示す図である。
【図２】図１に示すストレーナを含む部分を拡大して示す図である。
【図３】水モデル試験装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示す水モデル試験装置から流れ出す水の広がり角度を説明するための図である。
【図５】ストレーナ（外径５０ｍｍ）の開口率と貫通孔の個数および平均孔径との関係のシミュレーション例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の精密鋳造用鋳型について、実施形態となる構成例を図１、図２に示し、適宜図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態となる精密鋳造用鋳型（以下、「鋳型」という。）の構成例を図１に示し、鋳型１のストレーナ５を含む部分の構成を拡大して図２に示す。
【００１５】
鋳型１は、溶融金属材料（溶湯）が注入される湯口部２と、製品形状に対応する製品キャビティ３ａを備える製品部３と、湯口部２から下方へ伸長して溶湯を製品部３へ送入する棒状の湯道部４とを有して構成される。そして、従来のフィルタに替えて、湯道部４の製品部３よりも上方に複数の直線状の貫通孔５ｃを備えるストレーナ５を有する。例えば、従来の精密鋳造用鋳型に多く使用される外径がφ３０〜φ１５０のフィルタに替えて、外径がφ３０〜φ１５０のストレーナ５を使用することができる。なお、溶湯を重力を利用して鋳型１内に注入する際に、湯口部２から湯道部４の間の任意の位置から見た溶湯の流れ（湯流れ）の上流側が上方で、下流側が下方である。なお、図中、矢印８ａで示す向きを上側とし、矢印８ｂで示す向きを下側とする。
【００１６】
本発明におけるストレーナ５は、セラミックの焼結粒子がバルク状の骨格を構成し、そのバルク状の骨格を一方向に直線状に貫通する複数の貫通孔５ｂを有し、その複数の貫通孔５ｂが溶湯の流路となる多孔体である。したがって、本発明におけるストレーナ５は、上述した従来のフィルタとは骨格および流路の構成が異なる。本発明におけるストレーナ５の骨格は、バルク状の焼結粒子で構成されるため、上記の骨に相当する断面係数が小さい部分がなく、機械的強さが高い。一方、従来のフィルタの骨格は、三次元的な網目状の空孔を形成する焼結粒子の連なりである骨で構成されるため、その骨の断面係数が小さく、機械的強さが低い。こうした骨格構成を有するストレーナ５だからこそ、溶湯の流路などが破損し難くなって上述した破片の混入が抑制されるため、破片混入不良の発生率が低減されて鋳物の生産効率を改善することができる。
【００１７】
ストレーナ５の複数の貫通孔５ｂは、その流路が厚さｔの方向に形成され、入口側の開口５ｃの方向が揃い、かつ出口側の開口５ｄの方向も揃っている。したがって、ストレーナ５は、貫通孔５ｂの入口側の開口５ｃから出口側の開口５ｄまで厚さｔの方向に流れた溶湯が開口５ｄから吐出する際に、湯流れ方向を揃えることが容易である。また、隣接する貫通孔５ｂの開口５ｄから吐出した溶湯が接することがあっても、湯流れが厚さｔの方向に収束しやすく、溶湯の湯道部４の壁面に向かって広がるような変化が抑制される。
【００１８】
一方、従来のフィルタの流路は、三次元的に形成された網目状の大小の多数の空孔で構成され、網目状の出口付近の空孔の開口方向が三次元的に変化している。したがって、フィルタは、網目状の大小の多数の空孔の入口から出口まで三次元的に方向を変えながら流れた溶湯が吐出する際に湯流れ方向が不揃いになりやすいため、広がるような湯流れ形態に変化しやすい。この点は、水モデル試験結果に基づいて後述する。したがって、本発明の鋳型１は、上述したフィルタを有する従来の鋳型とは異なり、ストレーナ５によって溶湯の先走りが発生し難くなるため、上述した溶湯の先走りに起因する欠肉不良の発生率が低減されて鋳物の生産効率を改善することができる。
【００１９】
また、ストレーナ５は、その開口率が２０％〜６０％であることが好ましい。なお、本発明では、ストレーナ５の外径Ｄから求まる平面積Ｓと、そのストレーナ５のそれぞれの貫通孔５ｂの最小孔径部の開口面積を合計した開口面積Ａ１とにより、Ａ１／Ｓ×１００で求められる値を開口率Ｐ（％）と定義する。また、そのストレーナ５（外径Ｄ）の開口率Ｐと貫通孔５ｂの個数ｎおよび平均孔径Ｄ１との関係は、Ｄ１２＝Ｐ／ｎ×Ｄ２の式で表すことができる。例えば、図５および表１は、上記の式に基づいて、外径Ｄが５０ｍｍのストレーナ５の開口率Ｐ（６０％、４０％、２０％）と貫通孔５ｂの個数ｎおよび平均孔径Ｄ１との関係をシミュレーションした例である。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
上記の開口率Ｐが２０％以上のストレーナ５は、特に加圧しない自然落下を利用して注入された溶湯であっても、溶湯の温度低下による目詰まりが起こり難くなる。また、開口率Ｐが６０％以下のストレーナ５は、落差などを利用して加圧して注入された溶湯であっても、溶湯から圧力が加わっても容易に破損しない機械的強さをもつことができる。また、ストレーナ５は、その開口率が２０％〜６０％であるとともに、開口方向の厚さｔが５ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましい。開口方向の厚さｔが５ｍｍ以上のストレーナ５は、上述のように溶湯から圧力が加わっても容易に破損しない機械的強さをもつことができる。また、開口方向の厚さｔが１５ｍｍ以下のストレーナ５は、上述のように自然落下を利用しても溶湯の温度低下による目詰まりが起こり難くなる。
【００２２】
また、溶湯を注入する前の鋳型１において、ストレーナ５は、鋳型１の内壁１ａに設けられた支持部によって支持され、ストレーナ５の側面５ａと鋳型１の内壁１ａの間に０．１ｍｍ〜１．０ｍｍのクリアランス６が設けられていることが好ましい。図２では、内壁１ａに段差部を設け、その段差部を支持部としてストレーナ５を支持している。また、図２に示すクリアランス７は、後述する鋳造方案から耐火物殻さらに鋳型１を作製する際に、ストレーナ５の支持方法などを選ぶことによって所定の値に形成することができる。その際は、ストレーナ５を構成する耐火材料の膨張率が、鋳型１となる耐火物殻を構成する耐火材料の膨張率と異なることが一般的であるため、脱ろう直後の耐火物殻の内壁とストレーナ５の側面５ａとのクリアランス６、７が一次焼成や本焼成によって変化することに留意したい。特にクリアランス６は、鋳型１を作製する過程で耐火物殻の収縮によってなくなることもあり、鋳型１が完成する前にストレーナ５が損傷しないように適切なクリアランス量が確保されるように留意したい。
【００２３】
かかるクリアランス６を０．１ｍｍ未満に構成する場合は、鋳型１の作製プロセスでの焼成時や鋳造プロセスでの昇温時や溶湯に接したときなど、加熱に起因して鋳型１やストレーナ５が膨張や収縮した際に、鋳型１の内壁１ａとストレーナ５の側面５ａとが互いに強く押し合って破損しやすいことに留意したい。また、かかるクリアランス６を１．０ｍｍを超えて構成する場合は、鋳型１に緩やかに支持されたストレーナ５が水平方向に動きやすくなることに留意したい。
【００２４】
また、厚さｔが薄い例えば５ｍｍ程度のストレーナ５を用いる場合は、その機械的強さが比較的小さいことを考慮し、その側面５ａと鋳型１の内壁１ａとのクリアランス６を１．０ｍｍを超えない範囲で大きく構成することによって破損を抑制することが好ましい。また、厚さｔが厚い例えば１５ｍｍ程度のストレーナ５を用いる場合は、その機械的強さが比較的大きいことを考慮すれば上記のクリアランス６が実質的に零であっても破損しないと考えられるが、０．１ｍｍ未満にならない範囲のクリアランス６に構成することによって膨張や収縮の影響を緩和することが好ましい。
【００２５】
また、図２に示すクリアランス７は、上述したクリアランス６と同様に、鋳造方案から耐火物殻を作製し、その耐火物殻から鋳型１を作製する過程で形成される。かかるクリアランス７は、クリアランス６ほどストレーナ５を損傷させることがなく、鋳型１の性能に実質的な影響を及ぼすものではない。しかし、必要を超えて大きなクリアランス７を設けると、ストレーナ５が上下（厚さ方向）に動いて損傷する場合があることに留意したい。
【００２６】
ストレーナ５の性能は、実際に溶湯を用いる試験によって確認してもよいが、例えば水モデル試験によって簡易的に確認することができる。水モデル試験は、例えば図３に示す構成を有する水モデル試験装置を用いることができる。具体的には、容器１１の流出口１４に設けたストッパ１５の直上にストレーナ５などの試験体１３（厚さｔ）を配置し、その容器１１内に試験体１３から標準高さｈまで水１２を入れ、その後にストッパ１５を外す。そして、容器１２内の水１２の全量が流出口１４（流出口径ｄ）から排出されるまでの時間（流出時間）や、流出口１４から排出される排水（水流）が広がる角度（流出角度θ）などを測定する。なお、排水（水流）の流出角度θは、図４に示すように流出口１４から排出された水流が、鉛直方向に流出口径ｄと同径の形態になったときを０度（θ＝０で示す）とし、流出口径ｄよりも広がった形態になったときを正値（θ＞０で示す）、流出口径Ｄよりも絞られた形態になったときを負値（θ＜０で示す）とする。
【００２７】
上述した水１２の標準高さｈは、実際の鋳造時間Ｔｃと、水モデル試験における水１２の流出時間Ｔｆとが同等になるように設定するとよい。例えば、従来の一般的なフィルタを用いた鋳型の上方から例えば７１３ＣなどのＮｉ基合金の溶湯（注入量Ｗｃ、比重ρ）を注入し、その溶湯の全量がフィルタを通過する時間（鋳造時間Ｔｃ）から溶湯の流量Ｑｃを求める。次いで、上記の溶湯に係る各値に基づいて、同質のフィルタを試験体１３に用いた水モデル試験を行ったときの排水安定期の仮想の排水の流量Ｑｆを求める。そして、その仮想の排水の流量Ｑｆになるように水１２の標準高さｈやその量（水量Ｗｆ）を設定する方法であってよい。この場合、排水の流量Ｑｆ＝溶湯の流量Ｑｃ／溶湯の比重ρ、溶湯の流量Ｑｃ＝溶湯の注入量Ｗｃ／鋳造時間Ｔｃである。
【００２８】
本発明者らが実際に行った水モデル試験では、比重ρが８で注入量Ｗｃが１６ｋｇの溶湯が３秒（鋳造時間Ｔｃ）で通過するフィルタと対比することとした。この場合、溶湯の流量Ｑｃが毎秒５．３３ｋｇ（＝Ｗｃ／Ｔｃ＝１６ｋｇ／３秒）であるから、排水安定期の排水の流量Ｑｆは毎秒０．６７Ｌ（＝毎秒５．３３ｋｇ／比重８）となる。したがって、かかる排水の流量Ｑｆが毎秒０．６７Ｌとなるように、水１２の標準高さｈを１１３ｍｍ、水量Ｗｆを２Ｌ（リットル）に設定した。この設定による水モデル試験によれば、後述するように試験体１３にフィルタを用いたときの排水安定期の排水の流速Ｖｆが毎秒０．６９Ｌとなったことにより、上述した溶湯およびフィルタを用いたときの鋳造状態を模擬できることが分った。
【００２９】
上述した水モデル試験を行った試験体１３の主な仕様と、その試験結果を表２に示す。なお、試験体１３には、中部産商株式会社製のストレーナ（試験Ｎｏ．１〜３）と、有限会社フォセコ・ジャパン・リミテッド製のフィルタ（試験Ｎｏ．４）を用いた。また、試験Ｎｏ．５では、試験体を配置しないで排水した。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
試験Ｎｏ．１〜３で用いた試験体１３は、本発明に適用可能な各種のストレーナであるが、排水開始直後に排水の飛散や広がりが発生しなかった。また、排水安定期には、その開口率が２７％から４６％と増すとともに排水の流量Ｑｆが毎秒０．６０Ｌ〜毎秒０．８７Ｌと増していった。そして、その際の排水の流出角度θは、開口率が増すとともに−１０度〜−１２度となって水流が絞られる形態となり、排水の飛散や広がりが発生しなかった。
【００３２】
試験Ｎｏ．４で用いた試験体１３は、従来用いられるフィルタであるが、排水開始直後に排水の飛散や広がりが発生した。排水の飛散や広がりが発生するフィルタを用いた場合は、実際の鋳造に際してもフィルタを通過した溶湯の飛散や広がりが発生しやすく、その溶湯が湯道部を形成する壁面を伝って製品部（キャビティ）へ流れ込む現象（溶湯の先走り）が発生しやすい。また、排水安定期には、排水の流量Ｑｆが毎秒０．６９Ｌとなり、開口率が同程度のストレーナに近い排水性を呈した。そして、その際の排水の流出角度θは、水流が集束する程度がストレーナよりもやや小さい−８度となり、排水の飛散や広がりは発生しなかった。
【００３３】
ストレーナやフィルタなどの試験体１３を用いなかった試験Ｎｏ．５では、排水開始直後に排水は飛散しなかったが、その水流は広がる形態となった。また、排水安定期には、排水の流量Ｑｆが毎秒１．１６Ｌで、その際の排水の流出角度θが＋７度となり、水流がストレーナやフィルタとは異なって絞られずに広がった形態が維持された。
【００３４】
上述した水モデル試験により、通過した水流を集束させる観点ではストレーナとフィルタはともに有効であることが確認された。また、開口率が同等であれば、ストレーナの水流の集束効果が大きいことが確認された。特に、試験Ｎｏ．１で用いたストレーナ（Ｓ−５０）は、より大きな流量Ｑｆが得られ、水流をより集束させるので、本発明に適用すると好ましい。
【００３５】
次に、本発明の精密鋳造用鋳型を用いる鋳物の製造方法について、図１、図２に示す鋳型１を用いる場合を挙げて説明する。以下、具体的に説明するが、本発明例および従来例ともに、消失性材料を用いて鋳造方案を作製し、その鋳造方案の表面に複数の耐火物層からなる耐火物殻を形成し、その耐火物殻の内部から消失性材料を除去するとともに耐火物殻を焼成する一連の方法により、鋳造方案に対応するキャビティ形状を有する耐火物殻すなわち鋳型を作製する。なお、上述した水モデル試験の試験Ｎｏ．１のストレーナ（Ｓ−５０）と同じ仕様のストレーナを用いた場合を本発明例とし、試験Ｎｏ．４のフィルタ（５０Ｄ×１５）と同じ仕様のフィルタを用いた場合を従来例とする。
【００３６】
まず、鋳造方案を作製する。鋳造方案は、図１に示す鋳型１の内部のキャビティに対応する形状を有する消失性模型であり、例えば、加熱による溶融によって模型の保形性が消失する性質の材料（消失性材料）を用いて形成することができる。なお、消失性材料は、例えばロストワックス鋳造法で一般的に用いられるパラフィン、カルナバ、レジン、ロジン、フィラーなどを原料とする混合材料であってよい。
【００３７】
本発明例における鋳造方案は、鋳型１の湯口部２に対応する湯口部模型と、製品部３に対応する製品部模型と、湯道部４に対応する湯道部模型とを用いて、それぞれの模型を鋳型１のキャビティ形状に対応するように組み立てるとともに、湯道部模型の製品部模型よりも上方にストレーナ５を有するように作製する。また、従来例における鋳造方案も同様にして、湯道部模型の製品部模型よりも上方にフィルタを有するように作製する。
【００３８】
上記のそれぞれの模型は、例えば、所望の形状に対応するキャビティ形状を有する金型内に上記の消失性材料を射出して充填する方法（射出成形法）によって形成することができ、必要に応じてセラミック中子などを有していてもよい。例えば、湯道部模型の製品部模型よりも上方にストレーナ５あるいはフィルタを有するように形成する場合は、ストレーナ５あるいはフィルタの開口方向でない側面を、図２に示すストレーナ５ならば側面５ａを、例えば直径が１ｍｍ〜２ｍｍの４本のピンの金型のキャビティ面から０．５ｍｍ突出させた先端を用いて支持する方法が好ましい。
【００３９】
かかる方法によれば、鋳型１を形成した際に上述した好ましいクリアランス６、つまり、ストレーナ５あるいはフィルタの開口方向でない側面（ストレーナ５ならば図２に示す側面５ａ）が、ストレーナ５の側面５ａあるいはフィルタの側面と鋳型１の内壁１ａの間に０．１ｍｍ〜１．０ｍｍのクリアランス６を設けることができる。かかるストレーナ５あるいはフィルタの支持方法は、厚さ方向の支持にも同様に適用することができる。かかる支持方法を用いて形成された湯道部模型は、全表面（ピンによる支持部を除く）が厚さ０．５ｍｍの消失性材料で均等に覆われたストレーナ５あるいはフィルタを内包する形態となる。
【００４０】
次に、鋳造方案の周囲に耐火物殻を形成する。耐火物殻は、鋳造方案の表面に積層された複数の耐火物層からなる。かかる耐火物殻は、例えば、鋳造方案の表面を洗浄して油分や異物を除去し、その清浄な鋳造方案の表面に、耐火物粒子を含む液状のスラリーと砂粒状の耐火物（スタッコ）を交互に塗布して乾燥する作業を繰り返すことによって形成することができる。なお、耐火物層の層数や材質は、所望される鋳物の形状や溶湯の特性などに応じて選定すればよい。
【００４１】
次に、鋳型１を作製する。鋳型１は、耐火物殻の内部から鋳造方案を構成する消失性材料を除去することによって形成することができる。具体的には、まず、例えばオートクレーブ処理を適用し、十分に乾燥させた耐火物殻の内部の鋳造方案を構成する消失性材料を溶融し、大部分の消失性材料を外部へ流出させて消失させる（脱ろう）。続いて、脱ろう後の耐火物殻を十分に乾燥させるために、例えば３００℃〜９００℃の温度に加熱して保持する（一次焼成）。その保持温度を消失性材料の燃焼温度以上に設定すれば、この段階で耐火物殻に残存する消失性材料の残渣を消失させることができる。なお、脱ろうから直ちに鋳造プロセスへ移行する場合は、上記の一次焼成を略し、そのまま後述する本焼成を行ってもよい。
【００４２】
脱ろうから一次焼成を経た耐火物殻は、溶湯を注入する前に、例えば１０００℃〜１２００℃の温度に加熱して保持し（本焼成）、耐火物殻を構成する耐火材料を所望の状態に焼結させる。上述した一連のプロセスを経て本焼成を行った耐火物殻は、質量のある溶湯の注入に耐える機械的強さと、高温の溶湯を保持しても寸法変化し難い耐久性をもち、鋳造方案に対応する形状のキャビティを有する好ましい鋳型１となる。また、湯道部模型を作製した際に０．５ｍｍのクリアランスを設けてストレーナ５の側面５ａあるいはフィルタの側面を支持する方法を採用したことにより、耐火物殻やストレーナ５あるいはフィルタの加熱による寸法変化に起因する損傷が発生せず、ストレーナ５の側面５ａあるいはフィルタの側面と鋳型１の内壁１ａの間に好適なクリアランス６を有する健全な鋳型１となる。
【００４３】
上述した方法で作製した本発明例および従来例の鋳型を鋳造炉内に載置し、例えば傾注式の鋳造を行うことができる。また、酸化しやすい例えば７１３ＣなどのＮｉ基合金を溶解して鋳造する場合は、溶解室や鋳造炉の内部を所望の真空雰囲気や不活性雰囲気にしてから加熱し、１５００℃〜１７００℃の温度に保持した溶湯を鋳型内に注入することが好ましい。また、溶湯を鋳型内に傾注する場合、比重ρ（×１０−６ｋｇ／ｍｍ３）の溶湯が外径Ｄ（ｍｍ）のストレーナ５から排出される流量Ｑｃ（ｋｇ／秒）を、毎秒２００ρＤ２（ｋｇ）〜３６０ρＤ２（ｋｇ）に制御するとよい。なお、ここで用いるストレーナ５の外径Ｄ（ｍｍ）は、その最外周の直径でもよいが、鋳型に支持される外縁部を除く湯道部の下方側に露出する部分であって、湯道口径となる部分の直径が好ましく、溶湯の実質的な流路に対応させることができる。かかる制御によって得られる溶湯の流れ（湯流れ）は好ましい状態となり、破片混入不良や欠肉不良だけでなく、湯流れに起因する形状や組織などの不良（湯廻り不良）の発生率を低減させることができる。
【００４４】
例えば、比重ρが８で注入量Ｗｃが１６ｋｇの溶湯が、外径Ｄが５０ｍｍで開口率Ｐが４６％のストレーナ５を３秒（鋳造時間Ｔｃ）で通過した場合は、そのストレーナ５から排出された溶湯の流量Ｑｃが毎秒５．３３ｋｇ（＝１６ｋｇ／３秒）となる。上述した水モデル試験の排水の流量Ｑｆに換算すれば、毎秒０．１６Ｌ（＝毎秒５．３３ｋｇ／比重８）となり、上述した好ましい湯流れ状態が得られていることが分る。こうした関係を利用すれば、ストレーナ５の例えば外径を替えた場合でも、同質の好ましい湯流れ状態を得ることができる。例えば、ストレーナ５の外径を５０ｍｍから１２０ｍｍに大きくする場合であれば、毎秒２００ρＤ２（ｋｇ）〜３６０ρＤ２（ｋｇ）にＤ＝１２０ｍｍおよびρ＝８×１０−６ｋｇ／ｍｍ３を代入することにより、毎秒２３．０（ｋｇ）〜４１．５（ｋｇ）に制御すればよいことが分る。この場合、上述した水モデル試験において同じ外径が１２０ｍｍのストレーナを用いた場合の排水の流量は、毎秒２．８８Ｌ（＝２３．０ｋｇ／比重８）〜５．１９Ｌ（＝４１．５ｋｇ／比重８）となる。
【００４５】
次に、溶湯（比重ρが８、注入量Ｗｃが１６ｋｇ）がストレーナ５（外径Ｄが５０ｍｍ、開口率Ｐが４６％）を３秒（鋳造時間Ｔｃ）で通過するように制御して行った試験例の結果を、表２に示す。なお、不良の有無を調べた検体は、鋳型の製品部で形成された鋳物である。また、溶湯を３秒で注入した場合の溶湯の流量Ｑｃは毎秒５．３３ｋｇ（＝１６ｋｇ／３秒）であり、上述した排水安定期の排水の流量Ｑｆに換算すれば毎秒０．６７Ｌ（＝毎秒５．３３ｋｇ／比重８）となる。
【００４６】
【表３】
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【００４７】
上記の試験例における破片混入不良は、本発明例では発生していなかったが、従来例では約３７０個に発生（発生率１．０％）していた。また。欠肉不良は、本発明例では幾らかに発生（発生率１．０％未満）していたが、従来例では約１３００個に発生（発生率３．５％）していた。したがって、ストレーナを用いた本発明例は、フィルタを用いた従来例よりも破片混入不良や欠肉不良の発生率が低減し、鋳物（製品部）の生産効率を改善することができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、例えば、ロストワックス精密鋳造法を適用して空力学的に複雑な曲面形状を有する過給機用羽根車などの鋳物の生産効率の改善技術として利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
（鋳型）
１．鋳型、２．湯口部、３．製品部、３ａ．製品キャビティ、４．湯道部、５．ストレーナ、５ａ．側面、５ｂ．貫通孔、５ｃ．開口、５ｄ．開口、６．クリアランス、７．クリアランス、８ａ．上方を示す矢印、８ｂ．下方を示す矢印、ｔ．厚さ
（水モデル試験装置）
１１．容器、１２．水、１３．試験体、１４．流出口、１５．ストッパ、ｈ．高さ、ｄ．流出口径、ｔ．厚さ
【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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