JP6016744B2 - Mold production equipment - Google Patents
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Description
本発明は、鋳造に使用される鋳型の製造装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for producing a mold used for casting.
従来より、骨材に熱硬化性樹脂等の粘結剤を被覆して調製されるコーテッドサンドを用いた鋳型を製造するのに、加熱した成形型のキャビティ内にコーテッドサンドを供給し、成形型による加熱によって粘結剤を熱硬化させ、骨材を硬化した粘結剤で結合して鋳物を製造している。 Conventionally, to manufacture a mold using a coated sand prepared by coating a binder with a binder such as a thermosetting resin, the coated sand is supplied into a cavity of a heated mold, The binder is heat-cured by heating, and the aggregate is bonded with the cured binder to produce a casting.
これによると、生産性が良好で安定した品質の鋳型を製造できるが、成形型を高い温度に加熱する必要があるため、コーテッドサンドの粘結剤として用いられるフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が反応してアンモニアやホルムアルデヒド等の有害物質が発生し、作業環境を悪くするという問題があり、またコーテッドサンドのうち成形型に接する部分は急激に加熱されるため、製造された鋳型が反りなどの変形を生じ易いという問題がある。 According to this, it is possible to produce a mold with good productivity and stable quality, but since it is necessary to heat the mold to a high temperature, a thermosetting resin such as a phenol resin used as a binder for the coated sand is used. There is a problem that harmful substances such as ammonia and formaldehyde are generated by reaction, and the working environment is deteriorated. Also, the portion of the coated sand that contacts the mold is heated rapidly, so that the produced mold is warped. There is a problem that deformation is likely to occur.
上記の問題を解決するものとして、例えば下記のような特許文献1が提案されている。これは、成形型内にコーテッドサンドを充填した後、成形型内に水蒸気を吹き込むことによって、水蒸気により成形型内のコーテッドサンドを加熱して粘結剤を硬化させ、鋳型を製造する方法である。この方法によれば、水蒸気の熱でコーテッドサンドを加熱するため、高温の成形型に接触してコーテッドサンドから有害物質が発生するのを防止することができる。
As a solution to the above problem, for example, the following
しかし、特許文献1の方法では、成形型内への水蒸気の供給を、成形型に設けた一箇所あるいはせいぜい数箇所の供給孔から行なうようにするため、成形型内に供給したコーテッドサンドの隅々にまで水蒸気を行き渡らせることが難しく、成形型内のコーテッドサンド全体を均一に加熱することが困難であるという問題がある。
However, in the method of
このような問題の対応方法として、例えば下記のような特許文献2が提案されている。これは、成形型に型加熱用空洞路と、この型加熱用空洞路とキャビティとの間に複数の蒸気導入路が設けられており、水蒸気が型加熱用空洞路を通って複数設けられた蒸気導入路からキャビティ内へ供給される鋳型の製造装置である。この製造装置によれば、キャビティ内の全体に均一に水蒸気を供給して、キャビティ内のコーテッドサンドの全体を均一に加熱することができる。
As a method for dealing with such a problem, for example, the following
しかし、特許文献2の方法では、蒸気導入路から水蒸気がキャビティ内に吹き出しているので、蒸気導入路の内径がコーテッドサンドの直径より大きいものであっても、蒸気導入路内にコーテッドサンドが入り込まないとしているが、キャビティ内へ充填されたコーテッドサンドは成形型内で加圧された状態で保持されており、また鋳型の成形工程においては蒸気導入路から常に蒸気が供給されているわけではないため、蒸気導入路内へコーテッドサンドが入り込んで詰まるという問題がある。また、蒸気導入路からキャビティ内へ水蒸気を供給するときに、水蒸気が直接鋳型の表面に当たるため、水蒸気が直接当たった部分の鋳肌が悪くなるという問題がある。また、成形型の形状が複雑であり、成形型の製造やメンテナンスが困難であるという問題があった。
However, in the method of
本発明は、上記の課題に鑑み、成形型内に充填したコーテッドサンドが詰まることなく製造でき、コーテッドサンド全体を均一に加熱することができ、それにより外観が良く、均質な鋳型を製造できる鋳型の製造装置を提供することを目的としている。 In view of the above problems, the present invention can be manufactured without clogging the coated sand filled in the mold, and can uniformly heat the entire coated sand, thereby producing a uniform mold with a good appearance. An object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus.
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項1に係る発明の鋳型の製造装置は、図1〜図4に示すように、内部にキャビティ1を形成し、通気孔2を無数に穿設した成形型3と、サンド供給口10側を除く成形型3の内面全域に張設され、空気は通すが、コーテッドサンド4の粒子は通さないメッシュ部材5と、前記キャビティ1内にコーテッドサンド4を供給するコーテッドサンド供給部6と、成形型3の周囲より成形型3の通気孔2及びメッシュ部材5を介してキャビティ1内に過熱水蒸気7を供給するガス供給部8と、前記キャビティ1からガス7を排出するガス排出部9と、からなることを特徴とする。
Means for solving the above problems will be described with reference numerals in the embodiments described later. As shown in FIG. 1 to FIG. 1 is formed, and the
請求項2は、請求項1に記載の鋳型の製造装置において、前記成形型3の通気孔2の孔径は、コーテッドサンド4の平均粒径よりも大きいことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the mold manufacturing apparatus according to the first aspect, the hole diameter of the
請求項3は、請求項1または2に記載の鋳型の製造装置において、前記メッシュ部材5の目開きが200μm以下であることを特徴とする。
A third aspect of the present invention is the mold manufacturing apparatus according to the first or second aspect, wherein the
請求項4は、請求項1〜3の何れかに記載の鋳型の製造装置において、前記キャビティ1内周面の面積に対する前記通気孔2,22の開口の総面積の比が、100:0.01〜100:10の範囲にあることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the mold manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects, a ratio of the total area of the openings of the
請求項5は、請求項1〜4の何れかに記載の鋳型の製造装置において、前記ガス供給部8は、成形型3の外周に沿うように設けられたガス導入部13を含むことを特徴としている。
A fifth aspect of the present invention provides the mold manufacturing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the
請求項6は、請求項5に記載の鋳型の製造装置において、前記ガス供給部8に圧力調整手段を備えることを特徴とする。
A sixth aspect of the present invention is the mold manufacturing apparatus according to the fifth aspect , wherein the
請求項7は、請求項1〜6の何れかに記載の鋳型の製造装置において、前記ガス排出部9に排出されるガス7を吸引する吸引手段を備えることを特徴とする。
A seventh aspect of the present invention is the mold manufacturing apparatus according to any one of the first to sixth aspects, further comprising suction means for sucking the
請求項8は、請求項1〜7の何れかに記載の鋳型の製造装置において、鋳型の抜型がガス7の圧力で行なわれることを特徴とする。
An eighth aspect of the present invention is the mold manufacturing apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the mold is removed with the pressure of the
請求項9は、請求項1〜8の何れかに記載の鋳型の製造装置において、前記ガス7が、アミン類、エステル類、炭酸ガス、水蒸気、過熱水蒸気、空気、加熱空気、不活性ガス、加熱不活性ガスから選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする。
請求項10は、請求項1〜9の何れかに記載の鋳型の製造装置において、前記コーテッドサンド4の粘結剤が、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、糖類、たんぱく質類、水ガラス、または無機塩類であることを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention is the mold manufacturing apparatus according to any one of the first to ninth aspects, wherein the binder of the coated sand 4 is a phenol resin, a urethane resin, a saccharide, a protein, water glass, or an inorganic salt. It is characterized by being.
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付し、そしてガスとして過熱水蒸気7を用いた場合について説明すると、請求項1に係る発明の鋳型の製造装置は、図1〜図4に示すように、内部にキャビティ1を形成し、通気孔2を無数に穿設した成形型3には、サンド供給口10側を除く成形型3の内面全域にメッシュ部材5を張設し、ガス供給部8からのガス7を、成形型3の周囲より通気孔2及びメッシュ部材5を介しキャビティ1内に供給することによりキャビティ1内のコーテッドサンド4を加熱するようにしたもので、メッシュ部材5は、空気は通すが、コーテッドサンド4の粒子は通さないから、キャビティ1内に供給されたコーテッドサンド4が成形型3の通気孔2に詰まることがなく、過熱水蒸気7を成形型3の通気孔2からメッシュ部材5を介してキャビティ1内に有効に供給でき、キャビティ内のコーテッドサンドの隅々まで行き渡らせることができ、それによりコーテッドサンド4をより一層均一に加熱できて、均質の鋳型を製造することができる。また、過熱水蒸気7は、同じ温度の高温空気や飽和水蒸気に比べて、熱容量が格段に大きいため、キャビティ1内のコーテッドサンド4全体を瞬時に加熱し粘結剤を硬化させることができて、短時間で鋳型を製造することができる。この通気孔2は、通常は断面が円形状の丸孔であるが、切れ目状のスリットでもよい。また、無数に穿設した通気孔2は、具体的には50個以上、より好ましくは100個以上設けると良い。
The effect of the invention by the above-described solution means will be described with reference to the embodiment described later, and when
また、何回も鋳型を製造しているうちに、メッシュ部材5にコーテッドサンド4の粒子が付着してこびりついた状態となったり、メッシュ部材5の一部が破れたような時には、そのメッシュ部材5を成形型3から剥がすことにより、新しいものと簡単に取り替えることができる。この場合、成形型3の内面側にメッシュ部材5が張設されるから、通気孔2の孔径は、コーテッドサンド4の平均粒径より小さくてもよいし、大きくてもよい。
In addition, when a mold is produced many times, when the coated sand 4 particles adhere to the
請求項2に記載のように、成形型3の内面にメッシュ部材5が張設されている場合は、成形型3の通気孔2の孔径を、コーテッドサンド4の平均粒径よりも大きくすれば、コーテッドサンド4の平均粒径より小径の通気孔2を穿設する場合に比べ、成形型3全体に穿設される通気孔2の数を減少できる。そして、この通気孔2は、レーザー加工機などで機械的に穿設されるものであるため、穿設する通気孔2の数を減少できれば、それだけ孔開け作業の省力化が図られる。また、通気孔2の孔径をコーテッドサンド4の平均粒径より大きくすることで、孔掃除が容易となる。
As described in
請求項3に記載のように、メッシュ部材5の目開きを200μm以下にすることにより、コーテッドサンド4の粒子を確実に通さなくすると共に、空気を通すようにすることができる。
As described in
請求項4に記載のように、キャビティ1内周面の面積に対する前記通気孔2,22の開口の総面積の比が、100:0.01〜100:10の範囲にあることにより、キャビティ1の容量に対して鋳型の成型に十分な過熱水蒸気7をキャビティ1内に供給することができ、安定した加熱を行なうことができる。
As described in claim 4 , the ratio of the total area of the openings of the
請求項5に記載のように、ガス供給部8の一部として、成形型3の外周に沿うようにガス導入部13を設けたことにより、過熱水蒸気7をガス導入部13から成形型3の各通気孔22を一様に通過させることができ、それによりキャビティ1内のコーテッドサンド4の全体をより一層均一に加熱することができる。
As described in
請求項6に記載のように、ガス供給部8に圧力調整手段を備えることにより、ガス供給部8から供給される過熱水蒸気7の圧力が一定に調整され、通気孔2,22を通ってキャビティ1内に供給される過熱水蒸気7を、供給圧力のばらつきを抑えて全ての通気孔2から安定した過熱水蒸気7の供給を行なうことができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the pressure of the
請求項7に記載のように、ガス排出部9に排出されるガスを吸引する吸引手段を備えることにより、キャビティ1内へ供給した過熱水蒸気7がより早くキャビティ1内を通過して成形型3内の加熱を促進させると共に、余分な過熱水蒸気7を排出することで鋳型の効果を促進させることができる。
According to the seventh aspect , by providing the suction means for sucking the gas discharged to the
請求項8に記載のように、鋳型の抜型をガス7の圧力で行なうことにより、鋳型の離型を容易にさせ、成形型3のキャビティ1の形状によってエジェクタピンを設けなくてもガスの圧力のみで離型を行なうことができ、成形型3の簡略化が可能となる。
According to the eighth aspect of the present invention, the mold can be easily released from the mold by removing the mold with the pressure of the
請求項9に記載のように、キャビティ1内に供給するガス7は、過熱水蒸気だけでなく、アミン類、エステル類、炭酸ガス、水蒸気、過熱水蒸気、空気、加熱空気、不活性ガス、加熱不活性ガスから選ばれる少なくとも1種以上であると良い。また、請求項10に記載のように、コーテッドサンド4の粘結剤は、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、糖類、たんぱく質類、水ガラス、または無機塩類を用いても良い。
As described in
ガスと粘結剤との組み合わせとしては、例えば熱硬化性樹脂の粘結剤で被覆したコーテッドサンドを過熱水蒸気、加熱空気、加熱不活性ガスを用いてコーテッドサンドを加熱させることで硬化させたり、アミン類やエステル類を用いて硬化させたりしても良い。また、粘結剤を水溶性の熱硬化性樹脂、糖類、たんぱく質類、水ガラスまたは無機塩類で被覆したコーテッドサンドを水蒸気、過熱水蒸気で湿らせた後に空気、加熱空気、加熱不活性ガスなどで乾燥させることで硬化させたりしても良い。このとき、ガスの供給による硬化だけでなく、成形型を加熱温調して型内での加熱による硬化を併用しても良い。 As a combination of the gas and the binder, for example, the coated sand coated with a thermosetting resin binder is cured by heating the coated sand using superheated steam, heated air, or a heated inert gas, It may be cured using amines or esters. In addition, the coated sand coated with water-soluble thermosetting resin, saccharide, protein, water glass or inorganic salt is moistened with water vapor, superheated water vapor, air, heated air, heated inert gas, etc. It may be cured by drying. At this time, not only curing by gas supply but also curing by heating in the mold by adjusting the temperature of the mold may be used.
以下に本発明の好適な第一の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態においては、ガスとして過熱水蒸気を供給することでコーテッドサンドを硬化させて鋳型を製造する。先ず、成形型内面にメッシュ部材を備えた鋳型の製造装置について説明すると、この製造装置は、内部にキャビティ1を形成し、通気孔2を無数に穿設した成形型3と、サンド供給口10側を除く成形型3の内面全域に張設され、空気は通すが、コーテッドサンド4の粒子は通さないメッシュ部材5と、前記キャビティ1内にコーテッドサンド4を供給するコーテッドサンド供給部6と、成形型3の周囲より成形型3の通気孔2を介してキャビティ1内に過熱水蒸気(ガス)7を供給する過熱水蒸気供給部(ガス供給部)8と、前記キャビティ1から過熱水蒸気7を排出する過熱水蒸気排出部(ガス排出部)9とによって構成される。成形型3には、図1に示すように、サンド供給口10を形成した上板11が、キャビティ1の上端開口を塞ぐように配置される。
A preferred first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the mold is manufactured by curing the coated sand by supplying superheated steam as a gas. First, a mold manufacturing apparatus having a mesh member on the inner surface of the mold will be described. This manufacturing apparatus includes a
上記鋳型の製造装置の構造について更に詳しく説明すれば、図2に示すように、成形型3は、一対の割型31,32からなるもので、両割型31,32を連結することによって、図1に示すように、内部に例えば円筒状のキャビティ1が形成される。各割型31,32は、有底半円筒状の成形型本体部31a,32aと、この成形型本体部31a,32aの背面側に箱状に一体に形成された箱状枠部31b,32bと、この箱状枠部31b,32bの背面側開口を塞ぐ背面板33,34とからなるもので、有底半円筒状の成形型本体部31a,32aに、通気孔2が無数に穿設されている。この通気孔2は、孔開け用の旋盤加工機によって、成形型本体部31a,32aの内外両面側を直線状に貫通するように穿設される。尚、通気孔2は、通常は断面が円形状の丸孔であるが、切れ目状のスリットでもよく、このスリットは、旋盤加工機やレーザー加工機などによって簡単に穿設できるものである。
If it demonstrates in detail about the structure of the manufacturing apparatus of the said mold, as shown in FIG. 2, the shaping | molding die 3 will consist of a pair of
通気孔2の孔径は、コーテッドサンド4の平均粒径よりも大きく、例えば2.5mmとされる。このように通気孔2の孔径を、コーテッドサンド4の平均粒径よりも大きくした場合は、孔径を例えば0.2mm程度に小さく形成する場合に比べると、旋盤加工機で成形型3に穿設する通気孔2の数を少なくでき、従ってそれだけ孔開け作業が簡単となる。また、そのように通気孔2の孔径を大きくすることで、孔掃除が容易となる。このように通気孔2の孔径を、コーテッドサンド4の平均粒径より大きく、例えば2.5mm程度にできるのは、成形型3の内面側に、空気は通すがコーテッドサンド4の粒子は通さないメッシュ部材5を設けたからである。
The hole diameter of the
コーテッドサンド4は、珪砂等の骨材に熱硬化性樹脂等の粘結剤で被覆することによって調製される。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、イソシアネート化合物、アミンポリオール樹脂等が使用される。コーテッドサンド4の平均粒径としては、粗いものが400〜600μm程度(例えば、500μm)であり、細かいものが250〜350μm程度(例えば、300μm)である。 The coated sand 4 is prepared by coating an aggregate such as quartz sand with a binder such as a thermosetting resin. As the thermosetting resin, a phenol resin, an isocyanate compound, an amine polyol resin, or the like is used. The average particle size of the coated sand 4 is about 400 to 600 μm (for example, 500 μm) for a coarse one and about 250 to 350 μm (for example, 300 μm) for a fine one.
成形型3の内面に張設されるメッシュ部材5は、図2に示すように、一対の半割体51,52からなり、各半割体51,52は、半円筒部51a,52aと、半円形底部51b,52bとからなるもので、成形型3の半割体51,52の夫々内面に密着するように張設される。このメッシュ部材5は、例えばステンレス製の金網からなるもので、その厚みは、例えば0.35mmであり、その網目の目開きは、コーテッドサンド4の平均粒径より小さく、バインダー被覆砂の平均粒径から200μm以下が良く、例えば150〜180μm程度である。尚、各半割体51,52には半円筒部51a,52aの両側部に、張出片51c,52cが設けられている。また、このときのキャビティ1の内周面の面積と、キャビティ1内周に開口する通気孔2の開口(メッシュ部材5の開口部分)の総面積の比が、100:0.01〜100:10の範囲にあると良く、例えば100:1〜100:3程度である。
As shown in FIG. 2, the
上記のメッシュ部材5を成形型3の内面に張設するには、各半割体51,52の半円筒部51a,52a及び半円形底部51b,52bを、割型31,32からなる成形型本体部31a,32aの内面全体に密接させて、例えば溶接により張り付け、また張出片51c,52cを各半割体51,52の対向壁面部31c,32cに密接させて同様に張り付ける。張出片51c,52cは、両半割体51,52の連結時に両半割体51,52の対向壁面部31c,32c間に挟み込まれる。
In order to stretch the
尚、メッシュ部材5は、空気は通すが、コーテッドサンド4の粒子は通さず、しかもシート状で高耐熱性のものであれば、この実施形態で使用した金網に限らず、どのようなものでもよい。
The
コーテッドサンド供給部6は、図1に示すように、コーテッドサンド4を貯蔵するホッパー61と、このホッパー61の下端部に設けたシャッター62とを備えており、このシャッター62を開くことによって、コーテッドサンド4が、成形型3の上板11に設けたサンド供給口10を介して供給されるようになっている。また、コーテッドサンド供給部6内でコーテッドサンド4を30℃〜100℃に予熱しておいても良い。
As shown in FIG. 1, the coated
過熱水蒸気供給部(ガス供給部)8は、成形型3の周囲より成形型3の通気孔2及びメッシュ部材5を介してキャビティ1内に過熱水蒸気7を供給するもので、図1に示すように、過熱水蒸気発生装置12と、成形型3の外周に沿うように設けられた過熱水蒸気導入部(ガス導入部)13と、過熱水蒸気発生装置12で発生した過熱水蒸気7を過熱水蒸気導入部13に供給するように配管された過熱水蒸気配管部14とからなり、過熱水蒸気配管部14の入口部にはバルブ15が設けられていて、このバルブ15を開くことにより、過熱水蒸気発生装置12からの過熱水蒸気7が過熱水蒸気配管部14を通じて過熱水蒸気導入部13に供給され、この過熱水蒸気導入部13に供給された過熱水蒸気7が、成形型3に無数に穿設した通気孔2を通過し、メッシュ部材5を通過してキャビティ1に供給されるようになっている。ここで過熱水蒸気供給部8に圧力調整手段を備えても良く、過熱水蒸気発生装置12から過熱水蒸気配管部14を通って過熱水蒸気導入部13に至るまでの経路の何れかの位置に少なくとも1つ設けられ、例えばバルブ15を圧力調整弁としても良い。圧力調整手段を用いることにより、過熱水蒸気供給部8から供給される過熱水蒸気7の圧力が一定に調整され、過熱水蒸気導入部13から通気孔2を通ってキャビティ1内へ供給される過熱水蒸気7を、供給圧力のばらつきを抑えて全ての通気孔2から安定した過熱水蒸気7の供給を行なうことができる。
The superheated steam supply section (gas supply section) 8 supplies
過熱水蒸気発生装置12は、電磁誘導加熱による過熱水蒸気発生装置で、水から直接、例えば500℃の過熱水蒸気を90%以上の高効率で作り出すことができる。因みに、在来のタイプの過熱水蒸気発生装置は、化石燃料等で加熱されるボイラーによって飽和水蒸気を作り、これを同じく化石燃料等で再加熱することで過熱水蒸気とするもので、発生効率は60%程度である。
The
過熱水蒸気導入部13は、図1及び図2に示すように、各割型31,32の成形型本体部31a,32aの背面側に一体に形成された箱状枠部31b,32bの内部に形成されるもので、その背面部が背面板33,34で塞がれ、この背面板33,34に過熱水蒸気配管部14の出口端部14oが貫通している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the superheated
過熱水蒸気排出部9は、図1に示すように、吸引ポンプ16を有し、この吸引ポンプ16は、管状の吸引ダクト17を介して、成形型3の底部下方に設けられた広口ダクト18に接続されている。広口ダクト18は、成形型3の底部に配設されている過熱水蒸気排出用の多数の通気孔2に臨むように広口に形成されている。尚、過熱水蒸気排出部9は、キャビティ1内の過熱水蒸気7を吸引ポンプ16で強制排出するようなものではなく、成形型3の通気孔2及びメッシュ部材5を通じて自然排気させるようなものでもよい。
As shown in FIG. 1, the superheated
上記のように構成される鋳型製造装置の使用による鋳型の製造について、図3及び図4を参照しながら以下に説明する。 Manufacturing of a mold by using the mold manufacturing apparatus configured as described above will be described below with reference to FIGS.
先ず、図3に示すように、成形型3のサンド供給口10にコーテッドサンド供給部6を接続した状態で、シャッター62を開くと、ホッパー61内のコーテッドサンド4がサンド供給口10を通じて成形型3のキャビティ1内に供給される。この時、ホッパー61内を高圧エアで加圧してコーテッドサンド4をキャビティ1内に噴射するようにすれば、コーテッドサンド4をキャビティ1内に効率良く供給することができる。
First, as shown in FIG. 3, when the
キャビティ1内へのコーテッドサンド4の供給を終えたならば、図4に示すように、成形型3のサンド供給口10からコーテッドサンド供給部6を切り離して、そのサンド供給口10を例えば塞ぎ板19で塞いだ後、過熱水蒸気供給部8のバルブ15を開いて過熱水蒸気7をキャビティ1内に供給する。過熱水蒸気供給部8から過熱水蒸気7を供給する際に、過熱水蒸気排出部9の吸引ポンプ16を作動させることにより、キャビティ1内に供給された過熱水蒸気7は、キャビティ1内のコーテッドサンド4の粒子間を通過して強制的に成形型3の底部の過熱水蒸気排出用の通気孔2から排出される。尚、吸引ポンプ16を作動させることなく、過熱水蒸気7を自然排気してもよい。
When the supply of the coated sand 4 into the
この過熱水蒸気7の供給過程を更に説明すれば、過熱水蒸気発生装置12からの過熱水蒸気7は、過熱水蒸気配管部14を通じて過熱水蒸気導入部13に供給される。過熱水蒸気導入部13は、成形型3の外周に沿うように設けられているから、この過熱水蒸気導入部13内に供給された過熱水蒸気7は、通気孔2が無数に穿設されている成形型3の外周部全体を覆う状態となって、成形型3の各通気孔2を一様に通過し、更に成形型3の内面に張設されているメッシュ部材5を通過してキャビティ1に流入し、キャビティ1内に供給されたコーテッドサンド4の隅々まで行き渡って、コーテッドサンド4の全体を均一に加熱することができる。
The supply process of the
この場合、過熱水蒸気7は、コーテッドサンド4の粘結剤である熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度でキャビティ1内に供給される。この過熱水蒸気7の温度は、例えば300〜500℃の範囲内の所要温度に設定される。また、過熱水蒸気7の圧力は、例えば0.15〜0.8MPaの範囲内の所要圧力に設定される。この圧力は、過熱水蒸気供給部8に圧力調整手段を備えて一定の圧力に調整されて供給することが望ましい。
In this case, the
尚、この過熱水蒸気7は、100℃で沸騰気化した水分子(空気を含まない)を常圧のまま、100℃以上に加熱した高温の水蒸気で、同じ温度の高温空気や飽和水蒸気に比べて約4倍の熱容量をもっている。従って、このような過熱水蒸気7を、所要の温度及び圧力で成形型3のキャビティ1内に供給することにより、キャビティ1内のコーテッドサンド4全体を瞬時に加熱して粘結剤を硬化させることができる。従って、成形型3を余熱しておく必要がなく、安定して短時間で鋳型を製造することができる。
The
そして、上述した鋳型製造装置では、サンド供給口10側を除く成形型3の内面全域に、空気は通すが、コーテッドサンド4の粒子は通さないメッシュ部材5を張設していることから、このメッシュ部材5によって、通気孔2へのコーテッドサンド4の詰まり無くすることができる。また、メッシュ部材5が、コーテッドサンド4の平均粒径よりも小さい網目を有する金網からなる場合、このメッシュ部材5の金網自体は、厚みが1ミリ以下の薄いシート状であるため、コーテッドサンド4の粒子が詰まり難く、また詰まった時も、ブラシ等で掃除することによって詰まりを簡単に解消することができる。
In the mold manufacturing apparatus described above, the
また、何回も鋳型を製造しているうちに、メッシュ部材5にコーテッドサンド4の粒子が付着してこびりついた状態となったり、メッシュ部材5の一部が破れたような時には、そのメッシュ部材5を成形型3から剥がすことにより、新しいものと簡単に取り替えることができる。因に、成形型を焼結金属からなる多孔質材料で形成して、その多孔が通気孔であるとした場合、その多孔質材料の孔にコーテッドサンドの粒子が詰まるなどして、成形型が使用できなくなった時は、成形型そのものを取り替える必要があることから、非常に不経済である。この点、メッシュ部材5だけを取り替えればよいから、極めて経済的である。
In addition, when a mold is produced many times, when the coated sand 4 particles adhere to the
過熱水蒸気7をキャビティ1内に供給してコーテッドサンド4を硬化させた後、コーテッドサンド供給部6を成形型3のサンド供給口10から外し、成形型3の上部を覆っている上板11を成形型3から取り外し、また過熱水蒸気供給部8及び過熱水蒸気排出部9を成形型3の割型31,32から適宜に分離させた状態で、成形型3の割型31,32を引き離して型開きし、鋳型を取り出す。尚、過熱水蒸気7の供給圧力を例えば0.4MPa程度に設定した場合、キャビティ1内で形成された鋳型の型離れが良好であった。
After the
また、鋳型の製造に先立って、成形型3を余熱することが必要な場合には、成形型3に過熱水蒸気供給部8をセットした状態で過熱水蒸気7をキャビティ1内に供給することによって、この過熱水蒸気7で成形型3の全体を加熱することができる。従って、成形型3を余熱するためのヒーター等の加熱装置が不要となる利点がある。
Further, when it is necessary to preheat the
以上、成形型3の内面側に、空気は通すが、コーテッドサンド4の粒子は通さないメッシュ部材5を備えた鋳型の製造装置について説明したが、次に、第二の実施形態として、そのようなメッシュ部材5を有していない鋳型の製造装置について、図5〜図7によって説明する。尚、この第二実施形態としての鋳型の製造装置は、成形型3の内面側にメッシュ部材5を備えていないだけで、その他の構成については図1〜図4に示す第一実施形態の鋳型の製造装置とほとんど同じである。
As described above, the mold manufacturing apparatus provided with the
メッシュ部材5を備えていない鋳型の製造装置は、先ず図5に示すように、内部にキャビティ1を形成し、コーテッドサンド4の平均粒径よりも小さい孔径を有する通気孔2を無数に穿設した成形型3と、前記キャビティ1内にコーテッドサンド4を供給するコーテッドサンド供給部6と、成形型3の周囲より成形型3の通気孔22を介してキャビティ1内にガスとしての過熱水蒸気7を供給する過熱水蒸気供給部(ガス供給部)8と、前記キャビティ1から過熱水蒸気7を排出する過熱水蒸気排出部(ガス排出部)9とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 5, the mold manufacturing apparatus that does not include the
成形型3は、図2からメッシュ部材5を除外すれば分かるように、一対の割型31,32からなるもので、両割型31,32を連結することによって、内部に円筒状のキャビティ1が形成される。各割型31,32は、有底半円筒状の成形型本体部31a,32aと、この成形型本体部31a,32aの背面側に箱状に一体に形成された箱状枠部31b,32bと、この箱状枠部31b,32bの背面側開口を塞ぐ背面板33,34とからなるもので、有底半円筒状の成形型本体部31a,32aに、通気孔22が無数に穿設されている。この通気孔22は、孔あけ用のレーザー加工機により、成形型本体部31a,32aの内外両面側を直線状に貫通するように穿設される。尚、過熱水蒸気供給部8の構成によっては、キャビティ1の側面側だけでなく、上面側に通気孔22を設けても良く、下面側から過熱水蒸気7を供給する構成にしても良い。
As can be seen by removing the
そして、通気孔22の孔径は、コーテッドサンド4の平均粒径よりも小さく、例えば0.2mm(200μm)とされる。即ち、コーテッドサンド4の平均粒径としては、粗いもので400〜600μm程度、細かいもので250〜350μm程度であるから、通気孔22の孔径が0.2mm(200μm)であれば、コーテッドサンド4の平均粒径より小さい。尚、この通気孔22は、通常は断面が円形状の丸孔であるが、切れ目状のスリットでもよい。従って、丸孔の場合は、その内径をコーテッドサンド4の平均粒径より小さく形成するが、スリットの場合には、スリット幅をコーテッドサンド4の平均粒径より小さく形成すればよい。
The hole diameter of the air holes 22 is smaller than the average particle diameter of the coated sand 4 and is, for example, 0.2 mm (200 μm). That is, the average particle diameter of the coated sand 4 is about 400 to 600 μm for a coarse one and about 250 to 350 μm for a fine one. If the hole diameter of the
上記鋳型製造装置の使用による鋳型の製造について、図6及び図7を参照して説明すると、先ず、図6に示すように、成形型3のサンド供給口10にコーテッドサンド供給部6を接続した状態で、シャッター62を開くと、ホッパー61内のコーテッドサンド4がサンド供給口10を通じて成形型3のキャビティ1内に供給される。キャビティ1内へのコーテッドサンド4の供給を終えたならば、図7に示すように、成形型3のサンド供給口10からコーテッドサンド供給部6を切り離して、そのサンド供給口10を例えば塞ぎ板19で塞いだ後、過熱水蒸気供給部8のバルブ15を開いて過熱水蒸気7をキャビティ1内に供給する。過熱水蒸気供給部8から過熱水蒸気7を供給する際に、過熱水蒸気排出部9の吸引ポンプ16を作動させることにより、キャビティ1内に供給された過熱水蒸気7は、キャビティ1内のコーテッドサンド4の粒子間を通過して強制的に成形型3の底部の過熱水蒸気排出用の通気孔22から排出される。
Production of a mold by using the mold production apparatus will be described with reference to FIGS. 6 and 7. First, as shown in FIG. 6, the coated
この場合、過熱水蒸気7は、過熱水蒸気発生装置12から過熱水蒸気配管部14を通じて過熱水蒸気導入部13に供給される。過熱水蒸気導入部13は、成形型3の外周に沿うように設けられているから、この過熱水蒸気導入部13内に供給された過熱水蒸気7は、通気孔22が無数に穿設されている成形型3の外周部全体を覆う状態となって、成形型3の各通気孔22を一様に通過してキャビティ1に流入し、キャビティ1内に供給されたコーテッドサンド4の隅々まで行き渡って、コーテッドサンド4の全体を均一に加熱することができる。
In this case, the
上記のように、この鋳型製造装置によれば、内部にキャビティ1を形成する成形型3に、コーテッドサンド4の平均粒径より小さい孔径を有する通気孔22を無数に穿設し、この成形型3の周囲より通気孔22を介しキャビティ1内に供給することによりキャビティ1内のコーテッドサンド4を加熱するようにしたから、キャビティ1内のコーテッドサンド4が通気孔22に入り込んで通気孔22の流入を阻止することがなく、成形型3の周囲からの過熱水蒸気7を通気孔22を通じキャビティ1内に流入させて、キャビティ1内のコーテッドサンド4の隅々に渡らせることができ、それによりコーテッドサンド4を均一に加熱して、均質の鋳型を製造することができる。また過熱水蒸気7は、同じ温度の高温空気や飽和水蒸気に比べて、熱容量が格段に大きいため、キャビティ1内のコーテッドサンド4全体を瞬時に加熱し粘結剤を硬化させることができて、短時間で鋳型を製造することができる。
As described above, according to this mold manufacturing apparatus, an infinite number of
また、成形型3の通気孔22は、丸孔にしても、スリットにしても、例えばレーザー加工機によって機械的に穿設されるもので、成形型3の内外両面側を真っ直ぐに貫通していて、その内面は平滑であるから、過熱水蒸気7の流通がスムーズで、その孔掃除が容易となる。このとき、成形型3の両割型31,32を構成する成形型本体部31a,32aの外周面(過熱水蒸気導入部13を構成する面)とキャビティ1内周面との肉厚が20mm以下でほぼ同一の肉厚で形成されることで、レーザーによる穿設が安定して制御されて行なうことができる。尚、肉厚は20mm以下、好ましくは10mm以下、より好ましくは6mm以下が良い。また、通気孔22の内径を200μm以下にすることにより、コーテッドサンドの粒子を確実に通さずに空気を通すと共に、孔径が小さいために通気孔22から吹き込まれる過熱水蒸気7による鋳肌の悪化を抑えて外観の良い鋳型を形成することができる。因に、通気孔22が、例えば焼結金属からなる多孔質材料に形成された孔であれば、その孔は、直線状ではなく、複雑に曲がりくねっていたり、孔内面が凸凹状を呈しているから、過熱水蒸気の流通が悪く、孔掃除もできないことになる。また、成形型が焼結金属からなる多孔質材料で形成される場合は、成形型を作るための成形型が必要となるため、製作コストが非常に高くつく。
Further, the
1 キャビティ
2 通気孔
3 成形型
4 コーテッドサンド
5 メッシュ部材
6 コーテッドサンド供給部
7 過熱水蒸気(ガス)
8 過熱水蒸気供給部(ガス供給部)
9 過熱水蒸気排出部(ガス排出部)
10 サンド供給口
13 過熱水蒸気導入部(ガス導入部)
22 通気孔
DESCRIPTION OF
8 Superheated steam supply unit (gas supply unit)
9 Superheated steam discharge section (gas discharge section)
10
22 Vent
Claims (10)
サンド供給口側を除く成形型の内面全域に張設され、空気は通すが、コーテッドサンドの粒子は通さないメッシュ部材と、
前記キャビティ内にコーテッドサンドを供給するコーテッドサンド供給部と、
成形型の周囲より成形型の通気孔及びメッシュ部材を介してキャビティ内にガスを供給するガス供給部と、
前記キャビティからガスを排出するガス排出部と、からなることを特徴とする鋳型の製造装置。 A mold that forms a cavity inside and has numerous air holes,
A mesh member that is stretched over the entire inner surface of the mold excluding the sand supply port side and allows air to pass but does not allow coated sand particles to pass through.
A coated sand supply unit for supplying the coated sand into the cavity;
A gas supply unit for supplying gas into the cavity from the periphery of the mold through the ventilation holes and mesh members of the mold;
An apparatus for producing a mold, comprising: a gas discharge unit that discharges gas from the cavity.
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