JPH04333343A - Manufacture of ceramic shell mold - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】この発明は、精密鋳造法であるロ
ストワックス法において使用されるセラミックシェル鋳
型を製造する方法に関し、詳しくは、溶湯に接する緻密
なフェースコート層と良好な通気性を備えたバックアッ
プコート層が得られるようにすることにより、鋳肌荒れ
がなく湯回り不良による外観欠陥のない良好な鋳造品が
得られるセラミックシェル鋳型を製造する方法に関する
ものである。[Industrial Application Field] This invention relates to a method for manufacturing a ceramic shell mold used in the lost wax method, which is a precision casting method, and more specifically, a method for manufacturing a ceramic shell mold that has a dense face coat layer in contact with molten metal and good air permeability. The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic shell mold, in which a good casting product without rough casting surfaces and no appearance defects due to poor running of the hot water can be obtained by obtaining a backup coat layer.
【０００２】0002
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
電気機器、自動車、航空機などの産業分野では、２次加
工費の低減を目的として、セラミックシェル鋳型を用い
たロストワックス法による精密鋳造品が幅広く採用され
るようになっている。これにともなって、精密鋳造品に
対するその薄肉化、複雑化、さらに大型化が要請されて
おり、特に、マグネシウム合金、アルミニウム合金など
の軽合金からなる鋳造品においてその傾向が著しくなっ
ている。[Prior art and problems to be solved by the invention] In recent years,
In industrial fields such as electrical equipment, automobiles, and aircraft, precision casting products by the lost wax method using ceramic shell molds are being widely adopted for the purpose of reducing secondary processing costs. Along with this, precision castings are required to be thinner, more complex, and larger, and this trend is particularly noticeable in castings made of light alloys such as magnesium alloys and aluminum alloys.
【０００３】一般に、セラミックシェル鋳型を用いたロ
ストワックス法により薄肉の鋳造品を欠陥なく得ること
はなかなか困難である。これは、周知のように、セラミ
ックシェル鋳型は、通常の砂型と異なり、バインダ（粘
結剤）とフィラ材（耐火物粉末）とを混ぜたスラリー（
泥状物）をロウ（蝋）等の材料で作製された消失性模型
の周囲に数回にわたって被覆して形成される緻密なシェ
ル層によって造型されたものであることから、鋳型の通
気性が極めて悪いため、薄肉部における湯回り不良によ
る外観欠陥が生じ易いためである。[0003] Generally, it is quite difficult to obtain a thin-walled cast product without defects by the lost wax method using a ceramic shell mold. As is well known, ceramic shell molds differ from ordinary sand molds in that they are made using a slurry (mixed with a binder (binding agent) and filler material (refractory powder)).
The mold is made of a dense shell layer that is formed by coating a fugitive model made of wax or other material several times with a sludge, so the air permeability of the mold is limited. This is because defects in appearance are likely to occur due to poor water circulation in thin-walled parts.
【０００４】そのため、従来、セラミックシェル鋳型を
用いて薄肉の鋳物品を鋳造する際には、湯回り不良の発
生を防止する目的で、鋳型を加熱して鋳込み時の鋳型温
度を高めて鋳込みを行うことが一般的である。しかしな
がら、鋳型温度を高める方法により湯回り不良を防ぐこ
とには限界があり、また、湯回り不良を防ぐための鋳型
温度を高くしすぎると、溶湯の凝固が遅れて内部欠陥が
発生したり、鋳造品の機械的性質が低下したりするとい
う新たな問題が生じている。[0004] Conventionally, therefore, when casting thin-walled castings using ceramic shell molds, the mold was heated to raise the mold temperature during casting in order to prevent the occurrence of poor water flow. It is common to do so. However, there is a limit to how high the mold temperature can prevent poor running, and if the mold temperature is set too high, solidification of the molten metal may be delayed and internal defects may occur. A new problem has arisen in that the mechanical properties of the cast product may deteriorate.
【０００５】そこで、本発明者らは、通気性の良好なセ
ラミックシェル鋳型を製造するためにシェル層に通気性
機能を付与する手段を開発する過程において、従来、型
ばらし時における崩壊性の良好なセラミックシェル鋳型
を得ることを目的として、炭酸カルシウム源としての貝
化石粉末が用いられていることに着目した。Therefore, in the process of developing a means for imparting air permeability to the shell layer in order to manufacture a ceramic shell mold with good air permeability, the present inventors discovered that the method of developing a ceramic shell mold that has good disintegration properties when dismantling the mold has been developed. In order to obtain a ceramic shell mold with a high quality, we focused on the fact that shellfish fossil powder is used as a source of calcium carbonate.
【０００６】貝化石は、約２８０〜８０万年前に形成さ
れ堆積物がその後の地殻の変動によって隆起して地上に
現れたものであって、有孔虫などの古生物遺骸をともな
った貝類に砂、粘土などが混合したものである。この貝
化石粉末は、主成分である炭酸カルシウムを約１０〜９
０重量％、その他の成分として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ
２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３ ）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３
）などを含むものである。Fossil shells are fossilized shellfish that were formed about 2.8 to 800,000 years ago and appeared on the ground after the sediments were uplifted by subsequent changes in the earth's crust. It is a mixture of sand, clay, etc. This shellfish fossil powder contains calcium carbonate, the main component, of about 10 to 9
0% by weight, other components include silicon dioxide (SiO
2), alumina (Al2O3), iron oxide (Fe2O3
), etc.
【０００７】炭酸カルシウムをセラミックシェル鋳型の
鋳型材料に使用した場合、鋳型材料中の炭酸カルシウム
は、加熱されることによって、ＣａＣＯ３ →ＣａＯ
＋ＣＯ２ ↑と熱分解反応を起こし、炭酸ガスを放出し
て酸化カルシウムに変化する。そして、大気中の水分な
どにより酸化カルシウムが、ＣａＯ ＋Ｈ２Ｏ →Ｃａ
（ＯＨ）２ と水酸化カルシウムに変化することにより
、セラミックシェル鋳型の崩壊性が向上することが、従
来より知られている（特公昭４９−２６５５号公報など
）。この場合、炭酸カルシウムそれ自体は難水溶性であ
るためスラリーの作製が容易でないが、貝化石粉末は、
水にたやすく溶け、作製したスラリーの管理も容易であ
るという利点がある。[0007] When calcium carbonate is used as a mold material for a ceramic shell mold, the calcium carbonate in the mold material changes from CaCO3 to CaO by heating.
It causes a thermal decomposition reaction with +CO2 ↑, releases carbon dioxide gas, and changes to calcium oxide. Then, due to moisture in the atmosphere, calcium oxide is converted to CaO + H2O → Ca
It has been known that the collapsibility of ceramic shell molds is improved by changing into (OH)2 and calcium hydroxide (Japanese Patent Publication No. 49-2655, etc.). In this case, since calcium carbonate itself is poorly water-soluble, it is not easy to prepare a slurry, but shellfish fossil powder is
It has the advantage of being easily soluble in water and the slurry prepared can be easily managed.
【０００８】本発明者らは、所定重量％の炭酸カルシウ
ムを含有するように貝化石粉末を配合したフィラ材を用
いたスラリーを使用してシェル層を形成した後、消失性
模型を除去して得られた殻状の鋳型を焼成し、そのシェ
ル層のＳＥＭ観察やミクロ断面観察などを行った。その
結果、シェル層に多数の微細なヘア・クラック（微細な
亀裂）が発生していることを見出し、このことにより、
セラミックシェル鋳型の通気性が大幅に向上するという
知見を得た。[0008] The present inventors formed a shell layer using a slurry using a filler material containing shell fossil powder to contain a predetermined weight percent of calcium carbonate, and then removed the fugitive model. The obtained shell-shaped mold was fired, and the shell layer was observed by SEM and micro cross section. As a result, we found that many fine hair cracks had occurred in the shell layer, and as a result,
We found that the air permeability of ceramic shell molds was significantly improved.
【０００９】そこで、通気性の良好なセラミックシェル
鋳型を得る目的でもってさらに実験を重ねた結果、貝化
石粉末がフィラ材中に所定重量％の炭酸カルシウムを含
有するように配合されたフィラ材を有するスラリーを用
いてシェル層を形成するようにしたものにおいても、以
下に述べるような問題点を解消する必要があることがわ
かった。[0009] Therefore, as a result of further experiments with the aim of obtaining a ceramic shell mold with good air permeability, we found that a filler material containing shell fossil powder containing a predetermined weight percent of calcium carbonate in the filler material was used. It has been found that it is necessary to solve the following problems even in the case where the shell layer is formed using a slurry containing the same.
【００１０】すなわち、消失性模型の形状を忠実に再現
するための溶湯に接するシェル層であるフェースコート
層が貝化石粉末を含むスラリー（以下、貝化石スラリー
という。）を用いて形成されている場合には、焼成によ
って炭酸ガスが放出されることから、フェースコート層
表面（溶湯接触面）がポーラスとなり、鋳造品の鋳肌が
荒れること、また、大気中の水分などにより自己崩壊し
易いので保管のために鋳型を長時間放置することができ
ないこと、マグネシウム合金鋳物の鋳造時に必要な水溶
性防燃剤による防燃処理を施すことができないこと、な
どの点である。特に、良好な鋳肌の確保は精密鋳造にお
ける必須の要件とされている。[0010] That is, the facecoat layer, which is a shell layer in contact with the molten metal for faithfully reproducing the shape of the evanescent model, is formed using a slurry containing shellfish fossil powder (hereinafter referred to as shellfish fossil slurry). In some cases, the surface of the face coat layer (molten metal contact surface) becomes porous due to the release of carbon dioxide gas during firing, which causes the surface of the cast product to become rough, and also tends to self-disintegrate due to moisture in the atmosphere. The problems include the inability to leave the mold for a long time for storage, and the inability to perform fireproofing treatment using a water-soluble flameproofing agent, which is necessary when casting magnesium alloy castings. In particular, ensuring a good casting surface is an essential requirement in precision casting.
【００１１】また、シェル層の最外層である最外表面コ
ート層が貝化石スラリーを用いて形成されている場合に
は、大気中の水分等により自己崩壊し易いので保管のた
めに鋳型を長時間放置することができないこと、貝化石
スラリーによって形成されたシェル層が焼成時の熱膨張
によって型くずれしやすいこと、などの点である。[0011] Furthermore, when the outermost surface coat layer, which is the outermost layer of the shell layer, is formed using shellfish fossil slurry, it is easy to self-destruct due to moisture in the atmosphere, so it is necessary to keep the mold for a long time for storage. The problems include that it cannot be left for a long time, and that the shell layer formed by the shellfish fossil slurry easily loses its shape due to thermal expansion during firing.
【００１２】一方、特開平 １−４０１３５ 号公報に
は、炭酸カルシウム源としての貝化石粉末を鋳型材料に
使用して崩壊性の良好なセラミックシェル鋳型を製造す
る方法が示されている。この従来技術は、貝化石粉末、
もしくは貝化石粉末７重量％以上に珪砂・シャモット・
溶融シリカ・ジルコン等の耐火物粉末を添加・配合した
フィラ材にバインダを混合してスラリーを作製し、この
スラリーを用いて通常のセラミックシェルモールドのプ
ロセスにより消失性模型の周囲にシェル層を被覆形成し
た後、消失性模型を除去して得られた殻状の鋳型を７６
０℃以上の温度で焼成することにより、セラミックシェ
ル鋳型を製造するようにしたものである。しかしながら
、この従来技術は、通気性の良好なセラミックシェル鋳
型を製造することは考慮されておらず、しかも、上記の
ような問題点を解決する手段が講じられていない。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-40135 discloses a method for producing a ceramic shell mold with good collapsibility using shell fossil powder as a calcium carbonate source as a mold material. This conventional technology uses shell fossil powder,
Or silica sand, chamotte, or more than 7% by weight of shellfish fossil powder.
A slurry is created by mixing a binder with a filler material containing refractory powder such as fused silica and zircon, and this slurry is used to cover the fugitive model with a shell layer using the normal ceramic shell molding process. After forming, the fugitive model was removed and the resulting shell-like mold was placed at 76
A ceramic shell mold is manufactured by firing at a temperature of 0° C. or higher. However, this prior art does not take into consideration the manufacture of a ceramic shell mold with good air permeability, and furthermore, no measures have been taken to solve the above-mentioned problems.
【００１３】この発明は、上記のようなことから考え出
されたものであって、鋳肌荒れがなく、通気性の悪さに
起因する湯回り不良による外観欠陥のない良好な鋳造品
が得られるセラミックシェル鋳型の製造方法の提供をそ
の目的とする。[0013] The present invention was devised from the above-mentioned considerations, and provides a ceramic casting product that does not have rough casting surfaces and has no appearance defects due to poor water circulation due to poor air permeability. The purpose is to provide a method for manufacturing a shell mold.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明によるセラミックシェル鋳型の製造方法
は、セラミックシェル鋳型を製造する方法において、消
失性模型の表面に非炭酸カルシウム系フィラ材を有する
スラリーを用いてフェースコート層を形成した後、この
フェースコート層上に、６０〜７５重量％の炭酸カルシ
ウムを含有するように炭酸カルシウム源としての貝化石
粉末が配合されたフィラ材を有するスラリーを用いてバ
ックアップコート層を形成し、さらに、このバックアッ
プコート層上に非炭酸カルシウム系フィラ材を有するス
ラリーを用いて最外表面コート層を形成し、しかる後、
前記消失性模型を除去して得られた殻状の鋳型を７５０
〜９００℃の温度で焼成することを特徴とするものであ
る。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a method for manufacturing a ceramic shell mold according to the present invention includes a method for manufacturing a ceramic shell mold, in which a non-calcium carbonate filler material is applied to the surface of a fugitive model. After forming a face coat layer using a slurry having the following properties, a filler material containing shellfish fossil powder as a calcium carbonate source is provided on the face coat layer so as to contain 60 to 75% by weight of calcium carbonate. A backup coat layer is formed using the slurry, and an outermost surface coat layer is further formed on the backup coat layer using a slurry containing a non-calcium carbonate filler material, and then,
The shell-shaped mold obtained by removing the evanescent model was
It is characterized by being fired at a temperature of ~900°C.
【００１５】[0015]
【作用】このような特徴を有するこの発明よるセラミッ
クシェル鋳型の製造方法によれば、消失性模型の表面に
非炭酸カルシウム系フィラ材を有するスラリーを用いて
フェースコート層を形成するようにしたので、炭酸カル
シウムを含まないことから、フェースコート層の溶湯に
接する面は、焼成によってもポーラスとならず、消失性
模型の形状を忠実に再現したものとなる。[Operation] According to the method for manufacturing a ceramic shell mold according to the present invention having the above characteristics, a face coat layer is formed on the surface of the fugitive model using a slurry containing a non-calcium carbonate filler material. Since it does not contain calcium carbonate, the surface of the face coat layer that comes into contact with the molten metal does not become porous even after firing, and it faithfully reproduces the shape of the fugitive model.
【００１６】上記フェースコート層上に形成されたバッ
クアップコート層は、炭酸カルシウム源としての貝化石
粉末が配合されたフィラ材を有するスラリーを用いて形
成されているので、焼成時における炭酸ガスの発生によ
ってＳＥＭ観察やミクロ断面観察などで見出されるよう
な多数の微細なヘア・クラックが生じ、良好な通気性を
備えたものとなる。[0016] Since the backup coat layer formed on the face coat layer is formed using a slurry containing a filler material containing shellfish fossil powder as a calcium carbonate source, carbon dioxide gas is not generated during firing. As a result, a large number of fine hair cracks as found by SEM observation or micro cross-sectional observation are generated, resulting in good air permeability.
【００１７】また、上記バックアップコート層上に、非
炭酸カルシウム系フィラ材を有するスラリー材を用いて
最外表面コート層を形成するようにしたので、バックア
ップコート層の焼成時の熱膨張による型くずれを確実に
防ぐことができる。さらに、フェースコート層及び最外
表面コート層を非炭酸カルシウム系フィラ材を有するス
ラリーを用いて形成するようにしているので、炭酸カル
シウムを含まないことから、焼成後のセラミックシェル
鋳型を保管のために長時間放置することも可能となる。Furthermore, since the outermost surface coat layer is formed on the backup coat layer using a slurry material containing a non-calcium carbonate filler material, deformation of the backup coat layer due to thermal expansion during firing can be prevented. It can definitely be prevented. Furthermore, since the face coat layer and the outermost surface coat layer are formed using a slurry containing a non-calcium carbonate filler material, they do not contain calcium carbonate, so the ceramic shell mold can be stored after firing. It is also possible to leave it for a long time.
【００１８】この発明による方法においては、焼成温度
は、貝化石粉末中の炭酸カルシウムを熱分解させるため
に、７５０〜９００℃の範囲が適当である。焼成温度が
この範囲を超えると、貝化石粉末の分解により鋳型強度
の低下がおこり寸法安定性が低下するため好ましくない
。[0018] In the method according to the present invention, the firing temperature is suitably in the range of 750 to 900°C in order to thermally decompose calcium carbonate in the fossil shell powder. If the firing temperature exceeds this range, the mold strength will decrease due to the decomposition of the shellfish fossil powder and the dimensional stability will decrease, which is not preferable.
【００１９】また、バックコート層を形成するためのス
ラリーを構成するフィラ材に含まれる貝化石粉末による
フィラ材中の炭酸カルシウムは、６０〜７５重量％の範
囲が適当である。この範囲より少ないと、バックコート
層に生じるヘア・クラックによる鋳型の通気度向上効果
が十分得られず、この範囲を超えると鋳型強度の低下が
著しくなって実用に適さないためである。[0019] Further, the calcium carbonate in the filler material made of shell fossil powder contained in the filler material constituting the slurry for forming the back coat layer is suitably in the range of 60 to 75% by weight. If the amount is less than this range, the air permeability of the mold will not be sufficiently improved due to hair cracks occurring in the back coat layer, and if it exceeds this range, the strength of the mold will drop significantly, making it unsuitable for practical use.
【００２０】[0020]
【実施例】以下、実施例に基づいてこの発明を説明する
。
〔実施例１〕図１はこの発明の一実施例により製造され
たセラミックシェル鋳型の通気度の一例を示す図、図２
はこの発明による方法によって製造されるセラミックシ
ェル鋳型の要部の断面構成を示す模式図、図３はこの発
明の一実施例により製造されたセラミックシェル鋳型を
用いて鋳造されたマグネシウム合金製鋳物の斜視図であ
る。EXAMPLES The present invention will be explained below based on examples. [Example 1] FIG. 1 is a diagram showing an example of the air permeability of a ceramic shell mold manufactured according to an embodiment of the present invention, and FIG.
3 is a schematic diagram showing the cross-sectional structure of the main part of a ceramic shell mold manufactured by the method according to the present invention, and FIG. FIG.
【００２１】図３に示すような、マグネシウム合金製鋳
物を鋳造するためのセラミックシェル鋳型を製造した。
以下にその手順を説明する（図２参照）。■ まず、
図３に示すような、大型でかつ最小肉厚ｔ＝２ｍｍの薄
肉部を有し、外径約１７０ｍｍ、高さ約３００ｍｍのマ
グネシウム合金製鋳物を鋳造するためのロウ（蝋）模型
を作製し、その表面をフロンにて洗浄した。■ 次い
で、通常のプロセスに従って、フィラ材としてのジルコ
ンフラワーとバインダとしてのコロイダルシリカとで作
製（調製）したプライマリ・スラリーの被覆、スタッコ
材としてのジルコンサンドの付着、及び乾燥の各操作を
行って、ロウ模型の表面に、第１層、第２層の計２層よ
りなるフェースコート層を形成した。A ceramic shell mold for casting a magnesium alloy casting as shown in FIG. 3 was manufactured. The procedure will be explained below (see FIG. 2). ■ First,
As shown in Fig. 3, a wax model was prepared for casting a large magnesium alloy casting with a thin wall part with a minimum wall thickness t = 2 mm, an outer diameter of about 170 mm, and a height of about 300 mm. , and its surface was cleaned with Freon. ■ Next, according to the usual process, the following operations are performed: coating with a primary slurry prepared (prepared) using zircon flour as a filler material and colloidal silica as a binder, applying zircon sand as a stucco material, and drying. A face coat layer consisting of two layers, a first layer and a second layer, was formed on the surface of the wax model.
【００２２】■ アルミナフラワーが３０重量％、炭
酸カルシウムが７０重量％になるようにアルミナフラワ
ーと貝化石粉末とを配合したフィラ材と、コロイダルシ
リカとで貝化石スラリーを作製した。この貝化石スラリ
ーの被覆、スタッコ材としてのハイアルミナサンドの付
着、および乾燥の各操作を行って、上記のフェースコー
ト層上に、第３層から第５層までの計３層よりなるバッ
クアップコート層を形成した。■ 次いで、ジルコン
フラワーとコロイダルシリカとで作製したスラリーの被
覆、及び乾燥の各操作を行って、上記のバックアップコ
ート層上に第６層としての最外表面コート層を形成した
。■ そして、オートクレーブを用いてロウ模型を除
去した後、得られた殻状の鋳型を８００℃の温度で２０
〜３０分間焼成してセラミックシェル鋳型を得た。(2) A shellfish fossil slurry was prepared using colloidal silica and a filler material in which alumina flour and shellfish fossil powder were blended so that the alumina flour content was 30% by weight and the calcium carbonate content was 70% by weight. By performing the following operations: coating with this shellfish fossil slurry, adhering high alumina sand as a stucco material, and drying, a backup coat consisting of a total of three layers from the third layer to the fifth layer is formed on the face coat layer. formed a layer. (2) Next, coating with a slurry made of zircon flour and colloidal silica and drying were performed to form an outermost surface coat layer as a sixth layer on the backup coat layer. ■ After removing the wax model using an autoclave, the resulting shell-shaped mold was heated to 800℃ for 20 minutes.
A ceramic shell mold was obtained by firing for ~30 minutes.
【００２３】また、比較のために従来方法によるセラミ
ックシェル鋳型を製造した。これは、上記のバックコー
ト層を、アルミナフラワーとコロイダルシリカとで作製
した炭酸カルシウムを含まない通常のスラリーにより形
成したものである。そして、後述する鋳造試験を行うと
ともに、この実施例によるシェル鋳型と従来方法による
シェル鋳型との通気度を測定した。なお、通気度の測定
に当たり、この実施例によるセラミックシェル鋳型にお
いては、比較のために上記のバックコート層を計２層形
成したもの（合計コーティング層数５層）、バックコー
ト層を計４層形成したもの（合計コーティング層数７層
）をも製造した。For comparison, a ceramic shell mold was manufactured using a conventional method. In this case, the above-mentioned back coat layer is formed from a normal slurry containing no calcium carbonate, which is made from alumina flour and colloidal silica. Then, a casting test to be described later was conducted, and the air permeability between the shell mold according to this example and the shell mold according to the conventional method was measured. In addition, when measuring the air permeability, for the ceramic shell mold according to this example, for comparison, two back coat layers were formed in total (total number of coating layers was 5 layers), and a back coat layer with four back coat layers in total was used. (total number of coating layers: 7) was also produced.
【００２４】通気度の測定結果を図１に示す。同図から
理解されるように、この実施例によれば、従来方法によ
るセラミックシェル鋳型に比べ約１．５ 倍程度の通気
度を有するセラミックシェル鋳型が得られている。The measurement results of air permeability are shown in FIG. As understood from the figure, according to this example, a ceramic shell mold having an air permeability approximately 1.5 times higher than that of a ceramic shell mold made by the conventional method was obtained.
【００２５】上記の両セラミックシェル鋳型を用いてマ
グネシウム合金製鋳物を、従来方法によるシェル鋳型で
は最小肉厚部に対してガス抜きベントを設置し、この実
施例によるシェル鋳型ではこれを用いることなく鋳造し
た。その結果、従来方法により得られたセラミックシェ
ル鋳型による鋳造品は、鋳肌そのものは良好であったが
、最小肉厚部が湯回り不良となった。さらに、この部分
には内部品質に悪影響を与える微細な収縮巣であるシュ
リンケージが観察された。Magnesium alloy castings are made using both of the ceramic shell molds described above. In the conventional shell mold, a gas vent is installed at the minimum wall thickness part, but in the shell mold according to this embodiment, this is not used. Cast. As a result, the cast product using the ceramic shell mold obtained by the conventional method had a good casting surface, but the minimum thickness part had poor water flow. Furthermore, shrinkage, which is minute shrinkage nests that adversely affect internal quality, was observed in this part.
【００２６】これに対して、この実施例により得られた
セラミックシェル鋳型によれば、良好な通気性を有して
いるので湯流れが良く、最小肉厚部での湯回り不良も発
生せず、ガス抜きベントを設けることなく、外観、鋳肌
、内部品質に優れた鋳造品が得られた。また、鋳込みの
際の鋳型強度も充分であり、鋳造品の寸法精度も良好で
あった。さらに、バックコート層が炭酸カルシウムを含
む貝化石スラリーにより形成されているので、鋳造後の
型ばらしにおける崩壊性も向上し、型ばらし時間は、従
来のそれに比べて約１／５程度に短縮された。なお、実
施例により得られたセラミックシェル鋳型は、３日間に
わたってこれを大気中に放置しても自己崩壊することな
くその強度が維持された。On the other hand, according to the ceramic shell mold obtained in this example, it has good air permeability, so the melt flow is good, and there is no occurrence of poor running of the melt at the minimum thickness part. A cast product with excellent appearance, cast surface, and internal quality was obtained without providing a gas vent. Furthermore, the mold strength during casting was sufficient, and the dimensional accuracy of the cast product was also good. Furthermore, since the back coat layer is formed from shellfish fossil slurry containing calcium carbonate, the disintegration properties during mold removal after casting are improved, and the mold removal time is reduced to about 1/5 compared to conventional methods. Ta. Note that the ceramic shell mold obtained in Example maintained its strength without self-disintegration even when it was left in the atmosphere for three days.
【００２７】〔実施例２〕図４はこの発明の一実施例に
より製造された他のセラミックシェル鋳型を用いて鋳造
されたマグネシウム合金製鋳物の平面図、図５は図４の
Ａ−Ａ線断面図である。[Example 2] FIG. 4 is a plan view of a magnesium alloy casting made using another ceramic shell mold manufactured according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view taken along line A-A in FIG. FIG.
【００２８】実施例１と同様の手順およびコーティング
層数により、図４及び図５に示すような、縦約１２０ｍ
ｍ×横約１３０ｍｍ×高さ約１５０ｍｍの複雑な形状を
した、最小肉厚２ｍｍの薄肉部を有するマグネシウム合
金製鋳物を鋳造するためのセラミックシェル鋳型を製造
した。また、比較のために、実施例１の場合と同様にし
て、従来方法によるセラミックシェル鋳型をも製造した
。得られた両セラミックシェル鋳型を用いてマグネシウ
ム合金製鋳物を、従来方法によるシェル鋳型の場合には
鋳型温度を３００〜３５０℃に加熱し、この実施例によ
るシェル鋳型場合には鋳型温度を２３０〜２６０℃に加
熱して鋳造した。なお、鋳造に先立って、上記の両セラ
ミックシェル鋳型には、その内面に水溶性防燃剤を塗布
して防燃処理を施した。[0028] By using the same procedure and number of coating layers as in Example 1, about 120 m in length as shown in Figs. 4 and 5 was obtained.
A ceramic shell mold for casting a magnesium alloy casting having a complex shape of 130 mm x 130 mm wide x 150 mm high and having a thin wall portion with a minimum wall thickness of 2 mm was manufactured. For comparison, a ceramic shell mold was also manufactured using the conventional method in the same manner as in Example 1. Using both of the obtained ceramic shell molds, a magnesium alloy casting is heated to a mold temperature of 300 to 350°C in the case of a shell mold made by the conventional method, and a mold temperature of 230 to 350°C in the case of a shell mold according to this example. It was heated to 260°C and cast. Note that, prior to casting, both of the ceramic shell molds described above were subjected to flameproofing treatment by applying a water-soluble flameproofing agent to their inner surfaces.
【００２９】その結果、従来方法により得られたセラミ
ックシェル鋳型による場合には、鋳型温度を３５０℃ま
で高めても、最小肉厚部に通気性不良に起因する湯回り
不良が発生した。これに対して、この実施例により得ら
れたセラミックシェル鋳型によれば、鋳型温度を従来の
それに比較して約１００℃程度まで低くしても、良好な
通気性を有しているので湯流れが良く、湯回り不良によ
る外観欠陥のない良好な鋳造品が得られた。As a result, in the case of the ceramic shell mold obtained by the conventional method, even if the mold temperature was raised to 350° C., poor water circulation occurred in the minimum thickness portion due to poor air permeability. On the other hand, according to the ceramic shell mold obtained in this example, even if the mold temperature is lowered to about 100 degrees Celsius compared to conventional molds, it has good air permeability, so the mold flows smoothly. A good cast product with no appearance defects due to poor hot water circulation was obtained.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によるセ
ラミックシェル鋳型の製造方法によれば、消失性模型の
表面に非炭酸カルシウム系フィラ材を有するスラリーを
用いてフェースコート層が形成されるので、炭酸カルシ
ウムを含まないことから、フェースコート層の溶湯に接
する面は、焼成によってもポーラスとならず消失性模型
の形状を忠実に再現したものとなり、上記フェースコー
ト層上に被覆されたバックアップコート層は、所定量の
炭酸カルシウムを含有するように炭酸カルシウム源とし
ての貝化石粉末が配合されたフィラ材を有するスラリー
を用いて形成されるので、焼成時における炭酸ガスの発
生によって多数の微細なヘア・クラックが適度に生じて
良好な通気性を有するものとなり、さらに、このバック
アップコート層上に被覆された最外表面コート層は、非
炭酸カルシウム系フィラ材を有するスラリー材を用いて
形成されるので、バックアップコート層の焼成時の熱膨
張による型くずれを確実に防ぐ強度を備えたものとなる
。したがって、ピンホールなど微細な凸凹のない平滑な
溶湯接触面、良好な通気性、及び寸法精度を確保し得る
鋳型強度を備えたセラミックシェル鋳型が得られる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the method for manufacturing a ceramic shell mold according to the present invention, a face coat layer is formed on the surface of a fugitive model using a slurry containing a non-calcium carbonate filler material. Since it does not contain calcium carbonate, the surface of the face coat layer that comes into contact with the molten metal does not become porous even after firing, and faithfully reproduces the shape of the evanescent model. The layer is formed using a slurry containing a filler material containing shellfish fossil powder as a calcium carbonate source so as to contain a predetermined amount of calcium carbonate. Appropriate hair cracks occur, resulting in good air permeability.Furthermore, the outermost surface coat layer coated on this backup coat layer is formed using a slurry material containing a non-calcium carbonate filler material. Therefore, the back-up coat layer has the strength to reliably prevent deformation due to thermal expansion during firing. Therefore, a ceramic shell mold can be obtained that has a smooth molten metal contact surface free from minute irregularities such as pinholes, good air permeability, and mold strength that can ensure dimensional accuracy.
【００３１】これにより、この発明による方法によって
製造されたセラミックシェル鋳型を用いることにより、
通気性の悪さに起因して鋳造時に従来行われていた、鋳
型温度を高くしたり、薄肉部にガス抜きベントを設けた
りするという作業をすることなく、鋳肌荒れがなく、通
気性不良に起因する湯回り不良による外観欠陥のない高
品質の鋳造品を能率よく製造することができる。さらに
、この発明により得られたセラミックシェル鋳型は、フ
ェースコート層及び最外表面コート層が非炭酸カルシウ
ム系フィラ材を有するスラリーにより形成されているの
で、保管のために長時間放置することができ、また、マ
グネシウム合金鋳物の鋳造に際し水溶性防燃剤による防
燃処理を施すことができるという利点がある。[0031] Thereby, by using the ceramic shell mold produced by the method according to the invention,
This eliminates the need for raising the mold temperature or installing gas vents in thin-walled areas, which were conventionally performed during casting due to poor ventilation, and there is no roughening of the casting surface. It is possible to efficiently manufacture high-quality cast products without appearance defects due to poor water circulation. Furthermore, since the face coat layer and the outermost surface coat layer of the ceramic shell mold obtained according to the present invention are formed from a slurry containing a non-calcium carbonate filler material, it can be left for long periods of time for storage. Moreover, there is an advantage that flameproofing treatment can be performed using a water-soluble flameproofing agent when casting magnesium alloy castings.
【図１】この発明の一実施例により製造されたセラミッ
クシェル鋳型の通気度の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the air permeability of a ceramic shell mold manufactured according to an embodiment of the present invention.
【図２】この発明による方法によって製造されるセラミ
ックシェル鋳型の要部の断面構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional configuration of a main part of a ceramic shell mold manufactured by the method according to the present invention.
【図３】この発明の一実施例により製造されたセラミッ
クシェル鋳型を用いて鋳造されたマグネシウム合金製鋳
物の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a magnesium alloy casting made using a ceramic shell mold manufactured according to an embodiment of the present invention.
【図４】この発明の一実施例により製造された他のセラ
ミックシェル鋳型を用いて鋳造されたマグネシウム合金
製鋳物の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a magnesium alloy casting made using another ceramic shell mold manufactured according to an embodiment of the present invention.
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line AA in FIG. 4;
Claims (1)
において、消失性模型の表面に非炭酸カルシウム系フィ
ラ材を有するスラリーを用いてフェースコート層を形成
した後、このフェースコート層上に、６０〜７５重量％
の炭酸カルシウムを含有するように炭酸カルシウム源と
しての貝化石粉末が配合されたフィラ材を有するスラリ
ーを用いてバックアップコート層を形成し、さらに、こ
のバックアップコート層上に非炭酸カルシウム系フィラ
材を有するスラリーを用いて最外表面コート層を形成し
、しかる後、前記消失性模型を除去して得られた殻状の
鋳型を７５０〜９００℃の温度で焼成することを特徴と
するセラミックシェル鋳型の製造方法。1. A method for manufacturing a ceramic shell mold, in which a face coat layer is formed on the surface of a fugitive model using a slurry containing a non-calcium carbonate filler material, and then a 60 to 75 weight%
A backup coat layer is formed using a slurry having a filler material containing shellfish fossil powder as a calcium carbonate source so as to contain calcium carbonate, and a non-calcium carbonate filler material is further applied on this backup coat layer. A ceramic shell mold characterized in that an outermost surface coat layer is formed using a slurry containing the same, and then the fugitive model is removed and the shell-shaped mold obtained is fired at a temperature of 750 to 900°C. manufacturing method.
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|---|---|---|---|
| JP10443491A JP2763970B2 (en) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | Manufacturing method of ceramic shell mold |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04333343A true JPH04333343A (en) | 1992-11-20 |
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- 1991-05-09 JP JP10443491A patent/JP2763970B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2763970B2 (en) | 1998-06-11 |
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