專利名稱：消失模鑄造法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消失模鑄造法，特別是涉及借助排放通路，一邊向砂型的外部放出由模型的消失而產(chǎn)生的氣體，一邊進(jìn)行鑄造的消失模鑄造法。
背景技術(shù)：
消失模鑄造法，也稱為泡沫塑料實(shí)型鑄造法，其是將由合成樹(shù)脂發(fā)泡體制作的模型埋設(shè)在型砂中，直接用作砂型的工藝。該工藝通過(guò)注入的熔液來(lái)熱分解合成樹(shù)脂發(fā)泡體，但產(chǎn)生含有碳黑(煤煙子)的大量的熱分解氣體，產(chǎn)生異臭等，惡化環(huán)境，同時(shí)也存在其殘?jiān)硅T件產(chǎn)生鑄造缺陷的缺點(diǎn)。
消失模鑄造法，具有能夠容易鑄造等多種優(yōu)點(diǎn)，相反，也存在排氣調(diào)整不良而造成的鑄造缺陷、模型強(qiáng)度低、且由于模型容易損傷不能強(qiáng)填砂、因充填密度不足引起砂型強(qiáng)度不足或粘砂等缺陷。
作為有關(guān)排氣的技術(shù)，特開(kāi)平5-261470號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了在模型內(nèi)部設(shè)置與排氣口連通的通氣路徑的方法；此外，特開(kāi)平8-206777號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一邊吸引外部氣體，一邊通過(guò)型砂強(qiáng)制向外部排出產(chǎn)生氣體的方法；另外，特開(kāi)平11-90583號(hào)公報(bào)中也公開(kāi)了能夠向砂型外流暢地排出所產(chǎn)生的氣體的消失模鑄造法。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，通過(guò)強(qiáng)制排出產(chǎn)生氣體，鑄件質(zhì)量達(dá)到某種程度的提高，但引起砂型內(nèi)的熔液的紊流，不一定能達(dá)到目的。此外，模型的材質(zhì)或形狀、大小也多種多樣，由模型的熱分解產(chǎn)生的氣體的量也因每種鑄件而有較大不同，也有與提高品質(zhì)無(wú)關(guān)的情況。因此，如果能夠簡(jiǎn)單地確定能達(dá)到產(chǎn)生氣體的最佳排出的鑄造方案，則可被認(rèn)為是在該行業(yè)極具利用價(jià)值的技術(shù)。
本發(fā)明涉及一種消失模鑄造法，其是在型砂內(nèi)埋設(shè)合成樹(shù)脂發(fā)泡體制模型而成的砂型內(nèi)注入熔液，利用該熔液邊使上述模型消失邊鑄造制品時(shí)，借助設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路，一邊向上述砂型的外部放出由上述模型的消失而產(chǎn)生的氣體，一邊進(jìn)行鑄造的消失模鑄造法，其特征在于，根據(jù)上述模型的材質(zhì)及形狀、上述熔液的種類(lèi)及上述熔液的溫度，控制排放通路的通氣性。
此外，本發(fā)明涉及一種消失模鑄造法，其是在型砂內(nèi)埋設(shè)合成樹(shù)脂發(fā)泡體制模型而成的砂型中注入熔液，利用該溶液一邊使上述砂型消失，一邊鑄造制品的消失模鑄造法，其特征在于，借助設(shè)有滿足下式(1)的排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路，一邊向上述砂型的外部放出由上述模型的消失而產(chǎn)生的氣體，一邊進(jìn)行鑄造；0.3K*≤K≤10K*(1)[此處，K*被定義為K*=2cαScρ-----(2)]]>ρ熔液的密度(kg/m3)c流量系數(shù)0.3α模型氣化時(shí)的體積的倍率Sc熔液的通路的截面積(m2)此外，K為在式(3)Q=Kp----(3)]]>Q從設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路排出的氣體的流量(m3/s)p設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路中的壓力損失(Pa)中利用最小二乘法應(yīng)用通氣試驗(yàn)的結(jié)果而確定的常數(shù)]。
此外，本發(fā)明涉及一種消失模鑄造法中排放通路的通氣性的控制方法，其特征在于，向在型砂內(nèi)埋設(shè)合成樹(shù)脂發(fā)泡體制模型而成的砂型內(nèi)注入熔液、利用該熔液邊使上述模型消失邊鑄造制品時(shí)，對(duì)于借助設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路，一邊向上述砂型的外部放出由上述模型的消失而產(chǎn)生的氣體，一邊進(jìn)行鑄造的消失模鑄造法中的排放通路的通氣性，根據(jù)上述模型的材質(zhì)及形狀、上述熔液的種類(lèi)及上述熔液的溫度進(jìn)行控制。
在本發(fā)明中，至少基于上述模型的材質(zhì)及形狀、上述熔液的種類(lèi)及上述熔液的溫度進(jìn)行控制。此外，優(yōu)選基于上式(1)控制排放通路的通氣性的控制方法。


圖1是表示一例本發(fā)明的消失模鑄造法的概略圖。
圖2是測(cè)定排出氣體抑制機(jī)構(gòu)中的排氣流量Q(m3/s)和壓力損失p(Pa)的裝置的概略圖。
圖3是表示排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的氣體流量與壓力下降的關(guān)系的圖表。
圖4是實(shí)施例1中所用的泡沫模型(試樣1)的概略圖。
圖5是實(shí)施例1中所用的泡沫模型(試樣2)的概略圖。
圖6是實(shí)施例1中所用的泡沫模型(試樣3)的概略圖。
圖7是表示試樣2通孔的形成位置及過(guò)濾器設(shè)置位置的概略圖。
圖8是表示試樣3的通孔的形成位置的概略圖。
圖9是表示砂型中的試樣3、直澆口及流道位置關(guān)系的概略圖。
符號(hào)說(shuō)明
1模型、2通孔、8排氣通路、9耐火顆粒具體實(shí)施方式
下面根據(jù)圖1，說(shuō)明本發(fā)明的消失模鑄造法的概要。砂型由砂箱4、砂箱4內(nèi)的型砂7、埋設(shè)在型砂7內(nèi)的模型1等構(gòu)成，在左上方設(shè)置與模型1連通的澆口5。模型1由泡沫聚苯乙烯形成與制品相同的形狀，并設(shè)置有通孔2。型砂7為5.5號(hào)硅砂，其中含有適量的粘結(jié)劑。砂型的形成，首先，在模型1的表面涂敷耐火性優(yōu)良的砂型涂料，然后使其充分干燥。另外，在砂箱4上形成直澆口6及流道10后，固定模型1，并用型砂埋設(shè)，設(shè)置澆口5。此時(shí)，在通孔2的內(nèi)部形成空間，使通孔2與流道10連通，同時(shí)，設(shè)置與通孔2連通的排出管，作為排放通路8。成為排放通路8的排出管為陶瓷制，作為排出氣體抑制機(jī)構(gòu)，充填由粘合劑成型的氧化鋁等耐火顆粒9，以與通孔2和大氣連通的方式被埋設(shè)在型砂7中。
如果從澆口5注入熔液，熔液通過(guò)直澆口6及流道10，到達(dá)模型1，使模型1熔融，而留在砂型內(nèi)。另外，從排放通路8，確認(rèn)排出被熔液熔融、燃燒的模型1的氣體，由于充填有耐火顆粒，所以能夠調(diào)整氣體的放出。
如此，在本發(fā)明中，在大致與氣體的產(chǎn)生的同時(shí)，不強(qiáng)制排出由模型的燃燒、消失而產(chǎn)生的氣體(以下，稱為產(chǎn)生氣體)，而抑制其排出量地慢慢排出。如此，通過(guò)慢慢向砂型的外部排出產(chǎn)生氣體，能夠控制砂型內(nèi)的熔液的紊流。此外，所謂的排出氣體抑制機(jī)構(gòu)，是通過(guò)設(shè)置該機(jī)構(gòu)而具有能夠慢慢向砂型的外部排出產(chǎn)生氣體的通氣性的就夠，優(yōu)選由耐火顆粒及其層、背壓閥、中空細(xì)管構(gòu)成的機(jī)構(gòu)，此外，從兼?zhèn)涮己?煤煙子)的過(guò)濾功能的角度考慮，優(yōu)選耐火顆粒及其層。
本發(fā)明者，在消失模鑄造法中，在采用上述這樣的排出氣體抑制機(jī)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)排出氣體抑制機(jī)構(gòu)應(yīng)具有的最佳的通氣性是不同的，因模型的材質(zhì)及尺寸或外形等形狀(即鑄件的形狀)、熔液的種類(lèi)(即鑄造材料的種類(lèi))、熔液的溫度(即澆入溫度)而異。此外，發(fā)現(xiàn)能夠容易確定得到上述最佳通氣性的鑄造方案的方法。即，在本發(fā)明中，連通流道和排放通路，并且控制排放通路的通氣性。具體是，至少根據(jù)上述模型的材質(zhì)及形狀、由上述熔液的種類(lèi)及上述熔液的溫度所確定的該熔液的密度、該熔液的通路的截面積及該模型氣化時(shí)的體積的倍率，通過(guò)滿足下式(1)地控制排放通路的通氣性，發(fā)現(xiàn)能夠與模型的材質(zhì)和形狀無(wú)關(guān)地得到良好的鑄件品質(zhì)。
此外，本發(fā)明者，如上所述，除控制排放通路的通氣性的方法外，通過(guò)采用滿足上式(1)的排出氣體抑制機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)能夠提供一種消失模鑄造法，同樣能夠與模型的材質(zhì)或形狀無(wú)關(guān)地得到良好的鑄件品質(zhì)。滿足如此式(1)的排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的具體的結(jié)構(gòu)，容易從在鑄造目標(biāo)鑄件時(shí)得到的數(shù)據(jù)或用圖2所示的方法所測(cè)定的排出氣體抑制機(jī)構(gòu)中的氣體的流量Q(m3/s)和壓力損失p(Pa)等方面容易地確定。在該方法中，通過(guò)采用滿足式(1)的排出氣體抑制機(jī)構(gòu)，由于確保適合該系統(tǒng)的通氣性，所以，不特別需要控制排放通路的通氣性，但也可以另外控制排放通路的通氣性。
無(wú)論哪種方法，都要滿足0.3K*≤K≤10K*，進(jìn)而滿足0.4K*≤K≤5K*。在K＜0.3K*時(shí)，產(chǎn)生氣體不能流暢地從砂型排出，產(chǎn)生殘?jiān)毕?。在K＞10K*時(shí)，產(chǎn)生氣體形成的背壓小，由于砂型內(nèi)的熔液紊流，所以產(chǎn)生殘?jiān)毕荨?br> 另外，基于下述，理論上規(guī)定基于式(1)的排放通路的通氣性的控制。即，產(chǎn)生氣體形成的背壓，例如，通過(guò)假設(shè)模型的分解速度等于砂型內(nèi)的熔液的液升高速度，能夠近似求出，通過(guò)將該背壓代入貝爾努意多項(xiàng)式，能計(jì)算出澆入時(shí)間的近似解。如此，能夠用K/K*的函數(shù)來(lái)表示由排出氣體抑制機(jī)構(gòu)對(duì)澆入時(shí)間的影響。此處，基于后述的Ergun等公式，通過(guò)通氣試驗(yàn)，從下式(3)確定K，K*由下式(2)定義。因此，認(rèn)為K*是通氣性的控制目標(biāo)，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行鑄造試驗(yàn)，確定最佳范圍的是式(1)。
0.3K*≤K≤10K*(1)[此處，K*被定義為K*=2cαScρ----(2)]]>ρ熔液的密度(kg/m3)c流量系數(shù)0.3α模型氣化時(shí)的體積的倍率Sc熔液的通路的截面積(m2)此外，K為在式(3)Q=Kp---(3)]]>Q從設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路排出的氣體的流量(m3/s)p設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路中的壓力損失(Pa)中利用最小二乘法應(yīng)用通氣試驗(yàn)的結(jié)果而確定的常數(shù)。]下面，說(shuō)明上式(1)。熔液密度(ρ)是澆入時(shí)的熔融金屬的密度(kg/m3)，例如在1400℃的鑄鐵中為6700kg/m3，在700℃的鋁中為2350kg/m3。
此外，α是模型氣化時(shí)的體積的倍率，是1個(gè)大氣壓下的產(chǎn)生氣體的體積和分解前的模型的體積的比。當(dāng)在發(fā)泡倍率50倍的泡沫聚苯乙烯中鑄入鑄鐵時(shí)，α為13。另為，關(guān)于聚苯乙烯的α的計(jì)算，可以參考C.Walter，W.Siefer(鑄件技術(shù)研究所報(bào)告)鑄鍛造和熱處理No.8，25(1995)或菅野利猛型技術(shù)Vol.4，No.6，46(1989)的記載。例如，每1g聚苯乙烯，產(chǎn)生650cm3的氣體的情況下，將發(fā)泡倍率50倍的模型密度0.02g/cm3(聚苯乙烯的密度1g/cm3)乘以650cm3/g，等于13。另外，α的值可以根據(jù)熔液的溫度或泡沫聚苯乙烯的發(fā)泡倍率而適當(dāng)修正。
此外，c是流量系數(shù)(無(wú)單位)，如果根據(jù)“鑄造工學(xué)”(產(chǎn)業(yè)圖書(shū)，1995年)，通常為0.2～0.8左右，但在本發(fā)明中，采用0.3。
此外，Sc是熔液的通路的截面積(m2)，優(yōu)選采用直澆口的截面積。另外，在采用多個(gè)直澆口的情況下，該截面積采用各個(gè)直澆口的截面積的合計(jì)。此外，作為Sc，也可以采用與直澆口的截面積關(guān)系密切的流道或內(nèi)澆道的總截面積，或者也可以采用直澆口、流道、內(nèi)澆道的截面積中的最小的截面積。
這些ρ、α、c、Sc，在實(shí)施消失模鑄造法時(shí)，是容易得到的數(shù)據(jù)，如果是本領(lǐng)域技術(shù)人員，能夠容易計(jì)算出K*。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的K*值為5×10-6～1×10-2，更優(yōu)選為1×10-5～5×10-3，此范圍在熔液是鑄鐵時(shí)，是最優(yōu)選的。
下面，K能夠理解為使排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的通氣性帶有特征的常數(shù)，但其是通過(guò)下述測(cè)定而被確定的就預(yù)定采用的排出氣體抑制機(jī)構(gòu)，通過(guò)利用圖2所示的裝置，測(cè)定排出的氣體的流量Q(m3/s)和壓力損失p(Pa)。該通氣測(cè)定中的氣體的流量，優(yōu)選在從模型體積和澆入時(shí)間計(jì)算出的產(chǎn)生氣體的流量的0.01～10倍的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。此時(shí)，排出氣體抑制機(jī)構(gòu)，是圖1所示的粒狀體充填層時(shí)，在消失模鑄造法中，由于短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，該排出氣體抑制機(jī)構(gòu)中的壓力損失(壓力下降)，優(yōu)選根據(jù)Chilton-Colbum公式或Ergun公式，假設(shè)與流量的平方成比例的壓力損失。
圖3示出了具體的排出氣體抑制機(jī)構(gòu)中的氣體流量和壓力損失的關(guān)系。圖3，就在后述的實(shí)施例中采用的過(guò)濾器(1)(在直徑40mm的陶制管中，以25mm的厚度充填粒徑0.5mm的球狀耐火性粒料的部件)、過(guò)濾器(2)(在直徑40mm的陶制管中，以100mm的厚度充填粒徑2mm的氧化鋁顆粒的部件)、過(guò)濾器(3)(在直徑40mm的陶制管中，以100mm的厚度充填粒徑5mm的氧化鋁顆粒的部件)，表示各自的氣體流量和壓力損失的關(guān)系。圖3的曲線圖的實(shí)線，是采用最小二乘法，按式(3)整理測(cè)定結(jié)果得出的，如果依此求出每1根過(guò)濾器的K，則得出過(guò)濾器(1)為K＝2.28×10-5[m3/(Pa1/2·s)]、過(guò)濾器(2)為K＝3.06×10-5[m3/(Pa1/2·s)]、過(guò)濾器(3)為K＝5.75×10-5[m3/(Pa1/2·s)]。
由此，通過(guò)從預(yù)定實(shí)施的消失模鑄造法的方案計(jì)算出K*，選擇采用具有滿足式(1)的K的過(guò)濾器，由此能夠容易提供能夠達(dá)到最佳通氣性的方案。
另外，在本發(fā)明中，在采用多個(gè)排出氣體抑制機(jī)構(gòu)時(shí)，計(jì)算出各排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的K的合計(jì)來(lái)作為式(1)中的K。即，例如在采用上述過(guò)濾器(1)和(2)2根過(guò)濾器時(shí)，式(1)中的K為2.28×10-5+3.06×10-5＝5.34×10-5[m3/(Pa1/2·s)]。通常，排出氣體抑制機(jī)構(gòu)，與設(shè)置1個(gè)相比，設(shè)置多個(gè)的一方，能夠期待提高使砂型內(nèi)的壓力達(dá)到均勻的效果。
排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的K，可通過(guò)變更充填的耐火顆粒的粒徑、充填厚度、排放通路的直徑等進(jìn)行調(diào)整。在將中空細(xì)管用于排出氣體抑制機(jī)構(gòu)時(shí)，可通過(guò)變更其直徑和長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行調(diào)整。
在本發(fā)明中，K值，在滿足式(1)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選1×10-6～1×10-1，更優(yōu)選為5×10-6～5×10-2，此范圍在熔液是鑄鐵時(shí)尤佳。
關(guān)于作為本發(fā)明的排出氣體抑制機(jī)構(gòu)采用的具有通氣性的耐火物層，可以采用通過(guò)添加粘合劑而成型耐火顆粒的，或在聚氨酯泡沫中浸漬陶瓷漿液(ceramic slurry)，然后燒成的、即陶瓷泡沫體過(guò)濾器等，優(yōu)選使用前者。耐火顆粒的平均粒徑優(yōu)選為0.1～10mm，更優(yōu)選為0.5～5mm，關(guān)于金屬或其氧化物的粒子，例如，可舉例氧化鋁、硅砂、鋯砂、鉻砂(chromite sand)、合成陶瓷砂(synthetic ceramicsand)等。耐火物，優(yōu)選也根據(jù)排放通路的截面積、形狀，按厚度達(dá)到0.5～20cm、進(jìn)一步1～10cm的量，以滿足上述式(1)的方式進(jìn)行填充。在將中空細(xì)管用作排出氣體抑制機(jī)構(gòu)時(shí)，優(yōu)選按內(nèi)徑0.1～5cm、長(zhǎng)度30cm～5m，更優(yōu)選按內(nèi)徑0.5cm～2cm、長(zhǎng)度40cm～2m，用金屬等具有耐火性的材質(zhì)構(gòu)成的。
此外，所謂的背壓閥是將氣體流動(dòng)方向的壓力與閥的前側(cè)(氣體流路的上游)相比，能夠較低設(shè)定后側(cè)(氣體流路的下游)的閥。也可以采用彈簧式低壓閥、針閥等任何一種，通過(guò)在排氣通路設(shè)置上述閥，形成排出氣體抑制機(jī)構(gòu)。
成為排放通路的排出管的直徑、設(shè)置位置、數(shù)量等，在滿足上述式(1)的基礎(chǔ)上，由模型的材質(zhì)和形狀和尺寸決定。排放通路，優(yōu)選由直徑30cm以下、優(yōu)選1～10cm的圓筒狀的，優(yōu)選陶瓷制的排氣管形成。關(guān)于其根數(shù)，以能夠確保所要求的通氣度的方式適宜確定即可，但在發(fā)泡體每1千～10萬(wàn)cm3、優(yōu)選1千～1萬(wàn)cm3，優(yōu)選設(shè)置1根。另外，在以中空細(xì)管作為抑制機(jī)構(gòu)時(shí)，也可以直接在模型上設(shè)置該細(xì)管。
模型，采用由合成樹(shù)脂發(fā)泡體構(gòu)成的模型。作為合成樹(shù)脂發(fā)泡體，可以采用聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或它們的共聚物等的發(fā)泡體。
優(yōu)選在模型上形成通孔。優(yōu)選形成與具有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路8及/或流道10連通的通孔。此外，從高精度控制熱分解氣體的慢放的角度考慮，優(yōu)選與排氣通路8及流道10連通的通孔。通孔，也可以在模型制作時(shí)形成，也可以在模型制作后，利用加熱后的金屬棒等或利用鉆頭、激光形成，也可以在用切割刀等切入后，通過(guò)在模型表面粘貼膠帶等形成。通過(guò)模型的材質(zhì)和形狀和尺寸決定通孔的孔徑、形成位置、數(shù)量等。另外，因通孔的形成機(jī)構(gòu)或模型形狀等的限制，在只能在未與流道或排放通路連通的位置形成通孔的情況下，優(yōu)選盡可能在流道或排放通路的近處形成通孔。
可利用砂型涂料在模型上形成砂型涂料層。在本發(fā)明中，由于很少需要通過(guò)砂型涂料膜的氣體排出，所以，作為砂型涂料，除市售的外，還可以使用以往泡沫塑料實(shí)型鑄造法中通常不能使用的，含有粒徑10μm以下、優(yōu)選1～10μm的小粒徑的耐火性粒料的砂型涂料。由此，提高砂型涂料的表面平滑性，也提高鑄件的表面平滑性。以往，如果將含有小粒徑的耐火性粒料的砂型涂料用于消失模鑄造法中，則降低砂型涂料膜的通氣性，從而增加殘?jiān)毕莼驓怏w缺陷，而在本發(fā)明的消失模鑄造法中，能夠解決這樣的問(wèn)題。此外，通過(guò)形成2～10mm的厚膜的砂型涂料層，從而作為高強(qiáng)度的砂型涂料膜，可采用大粒徑(1mm以上)的耐火顆粒，也能夠提高充填性。作為砂型涂料中的耐火性粒料，例如有石墨、鋯石、氧化鎂、氧化鋁、硅石等。此外，作為砂型涂料的粘合劑，從涂料強(qiáng)度方面考慮，優(yōu)選在水體系添加聚丙烯酸鈉、淀粉、甲基纖維素、聚乙烯醇、藻酸鈉、阿拉伯樹(shù)膠等水溶性高分子或醋酸乙烯酯系等的各種樹(shù)脂的乳液，或者，在醇系中添加醇可溶或可分散的各種樹(shù)脂。關(guān)于添加量，相對(duì)于耐火性粒料100重量份，優(yōu)選0.5～10重量份。
作為用于鑄造的型砂，除以石英質(zhì)為主成分的硅砂外，可使用鋯砂、鉻砂、合成陶瓷砂等新砂或再生砂。也可以采用不添加粘合劑的型砂，此時(shí)，充填性良好，但在需要強(qiáng)度時(shí)，優(yōu)選添加粘合劑，利用硬化劑使其硬化的。
消失模鑄造法中的產(chǎn)生氣體的排出量的控制，對(duì)于得到優(yōu)質(zhì)鑄件是重要的，但在實(shí)際的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，基于操作者的經(jīng)驗(yàn)，調(diào)節(jié)砂型涂料膜的通氣度或厚度等，來(lái)控制產(chǎn)生氣體的排出量。但是，如此，缺乏再現(xiàn)性，此外也難說(shuō)有效率。針對(duì)于此，如本發(fā)明，至少介由基于模型的材質(zhì)及形狀、上述熔液的種類(lèi)及上述熔液的溫度的排放通路的通氣性的控制方法，由于能夠提供消失模鑄造法的明確的作業(yè)指導(dǎo)，所以在該行業(yè)內(nèi)非常有用。
如果采用本發(fā)明，能夠容易從模型的材質(zhì)或形狀等方面確定排放通路的最佳通氣性，其結(jié)果表明，由于能夠適當(dāng)向外部排出產(chǎn)生氣體，所以，與以往方法相比，能夠穩(wěn)定地降低殘?jiān)毕荨?br> 實(shí)施例實(shí)施例1如圖1所示(但是，試樣3如圖9所示)，安裝圖4～6所示的泡沫模型(都為泡沫聚苯乙烯制)，進(jìn)行消失模型鑄造。以下，將圖4的構(gòu)件作為試樣1，將圖5的構(gòu)件作為試樣2，將圖6的構(gòu)件作為試樣3。
在試樣2中，空洞部51的尺寸，在圖5中的x方向?yàn)?00mm、y方向?yàn)?0mm、z方向?yàn)?55mm，凸起部52的尺寸為，x方向50mm、y方向20mm、z方向20mm。
此外，在試樣3中，空洞部1、3的尺寸為，橫200mm×縱130mm、深275mm，空洞部2的尺寸為，橫200mm×縱140mm、深275mm(外框、區(qū)劃部的厚度25mm)。
圖7模式性表示試樣2中的通孔的形成情況和過(guò)濾器的設(shè)置位置。圖7(a)是設(shè)置4根過(guò)濾器時(shí)的模式圖，圖7(b)是設(shè)置8根過(guò)濾器時(shí)的模式圖。試樣2在圖7所示狀態(tài)下埋設(shè)在型砂中。
此外，圖8模式性表示試樣3中的通孔的形成情況，圖9模式表示試樣3的設(shè)置位置。在試樣3中，在設(shè)置2根過(guò)濾器的情況下，與圖9的通孔(a)、(d)連通地設(shè)置，在設(shè)置4根過(guò)濾器的情況下，與圖9的通孔(a)～(d)連通地設(shè)置。在試樣3中，由泡沫聚苯乙烯形成流道和內(nèi)澆道，在流道和內(nèi)澆道的內(nèi)部，形成相互連通的通孔。該通孔，在與直澆口連通的同時(shí)，也與試樣3的通孔連通。另外，在采用試樣3的試驗(yàn)No.7、8中，設(shè)置3個(gè)直澆口，作為Sc采用各直澆口的截面積的合計(jì)。
鑄造時(shí)，作為具有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路，按表2所示的組合，采用表1所示的過(guò)濾器。
在試樣1、2的表面，涂敷80玻美的砂型涂料，在試樣3的表面涂敷70玻美的砂型涂料，干燥后，進(jìn)行造型。另外，砂型涂料的組成為，二氧化硅粉(平均粒徑8μm)40重量％、磷狀石墨10重量％、醋酸乙烯類(lèi)粘合劑5重量％、水40重量％、非離子表面活性劑0.5重量％、膨潤(rùn)土4.5重量％。此外，鑄鐵的材質(zhì)為FC-250、鑄入溫度1400℃。
直澆口的長(zhǎng)度，對(duì)于試樣1、2(即試驗(yàn)No.1～6)，為45cm，對(duì)于試樣3(即試驗(yàn)No.7、8)，每1根為53cm。作為本實(shí)施例的鑄造材料鑄鐵，在澆入溫度1400℃下，ρ為6700kg/m3，與澆入溫度對(duì)應(yīng)，α為13。c為0.3。通過(guò)變更直澆口的截面積Sc來(lái)調(diào)整K*。
試樣、K*、K、過(guò)濾器的組合和目視評(píng)價(jià)鑄件品質(zhì)的結(jié)果見(jiàn)表2。
另外，在過(guò)濾器的通氣性不足、鑄入時(shí)間長(zhǎng)的情況下，促進(jìn)產(chǎn)生氣體的碳黑化(苯乙烯單體(スチレンモノマ一)的環(huán)狀化)，主要在鑄件的上面或側(cè)面產(chǎn)生殘?jiān)毕荨Ｔ谶^(guò)濾器的通氣性過(guò)大、鑄入時(shí)間短的情況下，砂型內(nèi)的熔液紊流，因卷入模型，引起殘?jiān)毕荨?br> 表1

*K1為每1根過(guò)濾器的K值。
表2

權(quán)利要求
1.一種消失模鑄造法，其是在型砂內(nèi)埋設(shè)合成樹(shù)脂發(fā)泡體制模型而成的砂型內(nèi)注入熔液，利用該熔液邊使上述模型消失邊鑄造制品時(shí)，借助設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路，一邊向上述砂型的外部放出由上述模型的消失而產(chǎn)生的氣體，一邊進(jìn)行鑄造的消失模鑄造法，其特征在于，根據(jù)上述模型的材質(zhì)及形狀、上述熔液的種類(lèi)及上述熔液的溫度，控制排放通路的通氣性。
2.如權(quán)利要求1記載的消失模鑄造法，其特征在于，根據(jù)上述模型的材質(zhì)及形狀、由上述熔液的種類(lèi)及上述熔液的溫度確定的該熔液的密度、該熔液的通路的截面積及該模型氣化時(shí)的體積的倍率，控制排放通路的通氣性。
3.如權(quán)利要求1或2記載的消失模鑄造法，其特征在于，基于下式(1)控制排放通路的通氣性，0.3K*≤K≤10K*(1)[此處，K*被定義為Q=2cαScρ---(2)]]>ρ熔液的密度(kg/m3)c流量系數(shù)0.3α模型氣化時(shí)的體積的倍率Sc熔液的通路的截面積(m2)此外，K為在式(3)Q=Kp---(3)]]>Q從設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路排出的氣體的流量(m3/s)p設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路中的壓力損失(Pa)中利用最小二乘法應(yīng)用通氣試驗(yàn)的結(jié)果而確定的常數(shù)]。
4.如權(quán)利要求2或3記載的消失模鑄造法，其特征在于，作為上述熔液的通路的截面積，采用直澆口的截面積。
5.一種消失模鑄造法，其是在型砂內(nèi)埋設(shè)合成樹(shù)脂發(fā)泡體制模型而成的砂型中注入熔液，利用該溶液一邊使上述砂型消失，一邊鑄造制品的消失模鑄造法，其特征在于，借助設(shè)有滿足下式(1)的排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路，一邊向上述砂型的外部放出由上述模型的消失而產(chǎn)生的氣體，一邊進(jìn)行鑄造；0.3K*≤K≤10K*(1)[此處，K*被定義為K*=2cαScρ---(2)]]>ρ熔液的密度(kg/m3)c流量系數(shù)0.3α模型氣化時(shí)的體積的倍率Sc熔液的通路的截面積(m2)此外，K為在式(3)Q=Kp---(3)]]>Q從設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路排出的氣體的流量(m3/s)p設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路中的壓力損失(Pa)中利用最小二乘法應(yīng)用通氣試驗(yàn)的結(jié)果而確定的常數(shù)]。
6.一種消失模鑄造法中排放通路的通氣性的控制方法，其特征在于，向在型砂內(nèi)埋設(shè)合成樹(shù)脂發(fā)泡體制模型而成的砂型內(nèi)注入熔液、利用該熔液邊使上述模型消失邊鑄造制品時(shí)，對(duì)于借助設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路，一邊向上述砂型的外部放出由上述模型的消失而產(chǎn)生的氣體，一邊進(jìn)行鑄造的消失模鑄造法中的排放通路的通氣性，根據(jù)上述模型的材質(zhì)及形狀、上述熔液的種類(lèi)及上述熔液的溫度進(jìn)行控制。
7.如權(quán)利要求6記載的控制方法，其特征在于，基于下式(1)控制排放通路的通氣性，0.3K*≤K≤10K*(1)[此處，K*被定義為K*=2cαScρ---(2)]]>ρ熔液的密度(kg/m3)c流量系數(shù)0.3α模型氣化時(shí)的體積的倍率Sc熔液的通路的截面積(m2)此外，K為在式(3)Q=Kp---(3)]]>Q從設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路排出的氣體的流量(m3/s)p設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路中的壓力損失(Pa)中利用最小二乘法應(yīng)用通氣試驗(yàn)的結(jié)果而確定的常數(shù)。]
8.如權(quán)利要求1、5及6中的任何一項(xiàng)記載的消失模鑄造法，其特征在于，合成樹(shù)脂發(fā)泡體為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或它們的共聚物。
9.如權(quán)利要求3或6中的任何一項(xiàng)記載的消失模鑄造法，其特征在于，K*值為5×10-6～1×10-2。
10.如權(quán)利要求3或6中的任何一項(xiàng)記載的消失模鑄造法，其特征在于，Sc為直澆口、流道及內(nèi)澆道的截面積中最小的截面積。
11.如權(quán)利要求1、5及6中的任何一項(xiàng)記載的消失模鑄造法，其特征在于，采用多個(gè)排出氣體抑制機(jī)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求3或6中的任何一項(xiàng)記載的消失模鑄造法，其特征在于，K值為1×10-6～1×10-1。
13.如權(quán)利要求1、5及6中的任何一項(xiàng)記載的消失模鑄造法，其特征在于，在模型中形成有通孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種消失模鑄造法，其是能夠簡(jiǎn)單確定能最佳排出產(chǎn)生氣體的鑄造方法。當(dāng)在型砂內(nèi)埋設(shè)合成樹(shù)脂發(fā)泡體制模型而成的砂型內(nèi)注入熔液，利用該熔液使上述模型消失的同時(shí)鑄造制品時(shí)，借助設(shè)有排出氣體抑制機(jī)構(gòu)的排放通路，一邊向上述砂型的外部放出上述砂型消失而產(chǎn)生的氣體，一邊進(jìn)行鑄造。根據(jù)上述砂型的材質(zhì)及形狀、上述熔液的種類(lèi)及上述熔液的溫度，控制排放通路的通氣性。
文檔編號(hào)B22C9/00GK1589185SQ0282303
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2002年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月20日
發(fā)明者成島毅, 富田洋夫, 加藤雅之, 鍵谷昌彥 申請(qǐng)人:花王株式會(huì)社