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技術 精密鋳造用消失模型

出願人 日産自動車株式会社
発明者 大橋孝行
出願日 1992年9月14日 (28年3ヶ月経過) 出願番号 1992-245010
公開日 1994年4月5日 (26年8ヶ月経過) 公開番号 1994-091340
状態 特許登録済
技術分野 鋳型又は中子及びその造型方法
主要キーワード 図面寸法 消失性材料 収縮緩和 耐火物被覆 厚肉形状 置中子 ロストワックス鋳造法 精密鋳造品
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年4月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

目的

寸法精度が高く、脱模型時に鋳型クラックを生じない精密鋳造消失模型を提供する。

構成

消失性材料を用いた精密鋳造用消失模型1において、消失模型1の内部に熱膨張収縮緩和置中子2を設けた。

概要

背景

精密鋳造品の製造において採用される精密鋳造方法には、ダイカスト鋳造法低圧鋳造法シェルモールド鋳造法ロストワックス鋳造法フルモールド鋳造法など、各種のものがあり、ロストワックス鋳造法やフルモールド鋳造法では消失性材料を用いた消失模型を用いて精密鋳造用鋳型製作することによって精密鋳造品の製造を行うようにしている。

この場合、ロストワックス鋳造法において利用される消失模型は、消失模型成形型キャビティ内に半溶融状態ワックス水溶性ユリア樹脂などを射出注入して成形することによって製作される(例えば、「改定4版 金属便覧」 昭和57年12月20日発行社団法人 日本金属学会編 第1513頁〜第1516頁)。

図2は、ターボチャージャホットホイールを精密鋳造するのに用いられる精密鋳造用鋳型を製作するのに利用される精密鋳造用消失模型を示すものであって、この精密鋳造用消失模型51は、断面略円錐形状をなす厚肉状基部51aの外周側にブレード部51bを複数設け、小径ブレード側には射出成形によるインジェクション部51cを有していると共に、大径ブレード側には軸部形成部51dを有している構造となっている。

概要

寸法精度が高く、脱模型時に鋳型クラックを生じない精密鋳造用消失模型を提供する。

消失性材料を用いた精密鋳造用消失模型1において、消失模型1の内部に熱膨張収縮緩和置中子2を設けた。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

消失性材料を用いた精密鋳造消失模型において、消失模型内部に熱膨張収縮緩和置中子を設けたことを特徴とする精密鋳造用消失模型。

技術分野

0001

本発明は、精密鋳造品の製造に用いられる精密鋳造用鋳型製作するのに利用される精密鋳造消失模型に関するものである。

背景技術

0002

精密鋳造品の製造において採用される精密鋳造方法には、ダイカスト鋳造法低圧鋳造法シェルモールド鋳造法ロストワックス鋳造法フルモールド鋳造法など、各種のものがあり、ロストワックス鋳造法やフルモールド鋳造法では消失性材料を用いた消失模型を用いて精密鋳造用鋳型を製作することによって精密鋳造品の製造を行うようにしている。

0003

この場合、ロストワックス鋳造法において利用される消失模型は、消失模型成形型キャビティ内に半溶融状態ワックス水溶性ユリア樹脂などを射出注入して成形することによって製作される(例えば、「改定4版 金属便覧」 昭和57年12月20日発行社団法人 日本金属学会編 第1513頁〜第1516頁)。

0004

図2は、ターボチャージャホットホイールを精密鋳造するのに用いられる精密鋳造用鋳型を製作するのに利用される精密鋳造用消失模型を示すものであって、この精密鋳造用消失模型51は、断面略円錐形状をなす厚肉状基部51aの外周側にブレード部51bを複数設け、小径ブレード側には射出成形によるインジェクション部51cを有していると共に、大径ブレード側には軸部形成部51dを有している構造となっている。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、このような従来の精密鋳造用消失模型51にあっては、中心部分に厚肉状基部51aを有しているため、消失模型51の製作時における冷却過程において消失性材料の熱収縮量が多くなって収縮終了後の寸法精度が低下することがあったり、また、脱模型時における加熱過程において消失性材料の熱膨張量が多くなって鋳型クラックを生ずることがあったりするという問題点を有しており、このような消失性材料の熱膨張・収縮による鋳型のクラック発生や寸法精度の低下などといった不具合を解消することが課題となっていた。

0006

本発明は、上述した従来の課題にかんがみてなされたものであって、消失性材料を用いた精密鋳造用消失模型において、とくに厚肉形状の部分を有するときであっても、消失性材料の熱膨張・収縮による鋳型のクラック発生や寸法精度の低下などといった不具合を防止し、寸法精度の高い精密鋳造品を能率よく鋳造できるようにすることを目的としている。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、消失性材料を用いた精密鋳造用消失模型において、消失模型内部に熱膨張・収縮緩和置中子を設けた構成としたことを特徴としており、このような精密鋳造用消失模型に係わる発明の構成をもって前述した従来の課題を解決するための手段としている。

0008

本発明に係わる精密鋳造用消失模型において、消失性材料としては、ワックスや水溶性ユリア樹脂などを用いることができ、また、熱膨張・収縮緩和用置中子の素材としては、発泡スチロール発泡ウレタンなどを用いることができるが、これらの材料にのみ限定されないものである。

0009

本発明に係わる精密鋳造用消失模型は、前述した構成を有するものとなっているので、消失模型の製作時における冷却過程において消失性材料の熱収縮が置中子の存在により緩和されて、熱収縮量が少なくなることから、冷却後の寸法精度の低下が小さいものとなり、また、消失模型の脱模型時における加熱過程において消失性材料の熱膨張が置中子の存在により緩和されて、熱膨張量が少なくなることから、脱模型時における鋳型のクラック発生が防止されるものとなる。

0010

図1は、本発明に係わる精密鋳造用消失模型の縦断面説明図であって、精密鋳造品がターボチャージャのホットホイールである場合を示している。

0011

図に示す精密鋳造用消失模型1は、断面略円錐形状をなす厚肉状基部1aの外周側にブレード部1bを複数設けていると共に、厚肉状基部1aの内部に熱膨張・収縮緩和用置中子2を設け、小径ブレード側には射出成形によるインジェクション部1cを有していると共に、大径ブレード側には軸部形成部1dを有し、この軸部形成部1d内には前記熱膨張・収縮緩和用置中子2と一体の巾木部2aを貫通させた構造をなすものであり、厚肉状基部1aおよびブレード部1bはワックスにより形成されていると共に、置中子2および巾木部2aは発泡スチロールにより形成されたものとなっている。

0012

このような構造をなす精密鋳造用消失模型1を製作するに際しては、図3に示すように、消失模型成形型3の成形空間(ターボチャージャのホットホイール形状に対応した厚肉状基部および複数のブレード部を形成する成形空間)3aの中央部分に、発泡スチロールにより成形した熱膨張・収縮緩和用置中子2を配設して巾木部2aで位置決め保持し、次いで前記成形空間3a内に半溶融状態のワックス(温度約65℃)を射出圧力70kgf/cm2で射出注入することによって、内部に熱膨張・収縮緩和用置中子2を鋳ぐるんだ消失模型1を製作する。

0013

このとき、半溶融状態のワックスを射出注入して熱膨張・収縮緩和用置中子2を鋳ぐるんだあとは、ワックスの冷却過程を経るが、このワックスの熱収縮は従来の熱膨張・収縮緩和用置中子を設けない場合に比べ前記置中子2の緩衝作用によってより一層緩和されることとなり、厚肉状基部1aの熱収縮量が小さいものとなって、寸法精度が高いものに維持される。

0014

このようにして製作した消失模型1は、ランナー接着面Rより突出した巾木部2aの部分が削除されたのち、同じくワックスで製作した図示しない棒状ランナー(ツリーに相当する)に、複数の消失模型1(ツリーの枝葉に相当する)を溶着固定することによって、ワックスツリーに組み立て、例えば、コロイダルシリカ系スラリーなどのバインダースラリーへのワックスツリーのディッピングと、サンディングと、乾燥の工程を繰り返して行うことによって複数層からなるコーティング層を形成する。この場合のサンディングにより形成されたコーティング層においては、第1層としてジルコンサンド(#80)を用い、第2層〜第5層としてハイアルミナサンド(0.3〜0.7mm)を用いることができる。

0015

このようにして、スラリー中へのディッピングとサンディングと乾燥の繰り返しによって耐火物被覆を設けたのち、オートクレーブ内に装入し、150℃,8kgf/cm2,10分の脱模型条件で加熱することによってワックスを溶融脱落させる脱模型を行う。

0016

この脱模型の際の加熱においては、ワックスが熱膨張を生じるが、このワックスの熱膨張は従来の熱膨張・収縮緩和用中子を設けない場合に比べ前記置中子2の緩衝作用によって緩和され、厚肉状基部1aの熱膨張量が少ないものとなって耐火物層よりなる鋳型にクラックが生じがたいものとなる。

0017

このようにして、図1図2中の寸法Wが図面寸法40mmφに対し、図2に示した従来の場合は−0.1mmであったのが、図1に示した本発明による場合は−0.05mmであり、収縮量をより小さなものとして寸法精度の高いものが得られ、また、膜模型後の鋳型チェックにおいて従来の場合は目視でクラックの発生が認められることがあったのに対して、本発明の場合はクラックの発生が認められなかった。そして、このような寸法精度が高くかつクラックのない精密鋳造用鋳型を用い、脱模型により形成されたキャビティ内に耐熱合金等の金属溶湯鋳込むことによって、複数個のホットホイールを鋳造し、型ばらしおよびツリー状鋳造品の切断を行って個々のホットホイールを得ることができた。

0018

また、ワックスよりも熱膨張率が小さい金属を用いたときにも同様の結果を得ることができた。さらに、ワックスと同様の温度で溶融する低融点金属であるカドミウム合金ビスマス合金を用いて上記と同様に試験した結果、収縮量は−0.03mmであり、鋳型チェックではクラックの発生が認められなかった。

発明の効果

0019

本発明に係わる消失性材料を用いた精密鋳造用消失模型によれば、消失模型内部に熱膨張・収縮緩和用置中子を設けた構成としたから、とくに厚肉形状の部分を有する消失模型であっても、前記厚肉形状の部分に熱膨張・収縮緩和用置中子を設けることによって、模型成形時における冷却過程において消失性材料の熱収縮が前記置中子の存在により緩和されて当該消失性材料の熱収縮量が少ないものとなって、冷却後の消失模型の寸法精度がより高いものになると共に、脱模型時における加熱過程において消失性材料の熱膨張が前記置中子の存在により緩和されて当該消失性材料の熱膨張量が少ないものとなって、脱模型後の鋳型にクラックが発生しないものになるという著しく優れた効果がもたらされる。

図面の簡単な説明

0020

図1本発明の実施例による精密鋳造用消失模型の縦断面説明図である。
図2従来例による精密鋳造用消失模型の縦断面説明図である。
図3精密鋳造用消失模型成形型の斜面説明図である。

--

0021

1精密鋳造用消失模型
2熱膨張・収縮緩和用置中子

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