JP6572933B2 - Casting core and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、鋳造用中子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a casting core and a method for manufacturing the same.
従来、シェルモールド法、コールドボックス法、ホットボックス法等の造型法により造型された鋳造用中子が知られている。上記造型法による鋳造用中子は、珪砂やムライト系の人工砂からなる骨材と、フェノール樹脂やフラン樹脂等からなる有機バインダとを有している。 Conventionally, a casting core formed by a molding method such as a shell mold method, a cold box method, or a hot box method is known. The core for casting by the molding method has an aggregate made of silica sand or mullite artificial sand and an organic binder made of phenol resin, furan resin or the like.
他にも例えば、特許文献1には、ムライト系の人工砂と、硫酸マグネシウム等の無機バインダとを含む水溶液を乾燥させて成型した鋳造用中子が記載されている。
In addition, for example,
しかしながら、従来技術は、以下の点で課題がある。すなわち、有機バインダを用いた鋳造用中子は、鋳造時に有機バインダに起因する分解ガスが発生する。また、有機バインダを用いた鋳造用中子は、鋳造後に有機バインダが残る。そのため、中子を崩壊して取り出すためには振動や熱処理が別途必要になる。 However, the prior art has problems in the following points. That is, a casting core using an organic binder generates decomposition gas caused by the organic binder during casting. In addition, in the casting core using the organic binder, the organic binder remains after casting. Therefore, vibration and heat treatment are separately required to collapse and take out the core.
また、バインダ成分として硫酸マグネシウムを用いた鋳造用中子は、強度に劣る。これは、次の理由による。硫酸マグネシウムは、大気中の水分と反応して水和物を作り、常温で七水和物、70℃以上で一水和物、200℃以上で無水物となり、この間で体積変化を生じる。そのため、バインダ成分として硫酸マグネシウムを用いた鋳造用中子は、温度や湿度が変化する鋳造時に、バインダの結合の一部が自己崩壊し、強度が低下する。 Moreover, the casting core using magnesium sulfate as the binder component is inferior in strength. This is due to the following reason. Magnesium sulfate reacts with moisture in the atmosphere to form a hydrate, which becomes heptahydrate at room temperature, monohydrate at 70 ° C. or higher, and anhydrous at 200 ° C. or higher, causing a volume change. For this reason, in a casting core using magnesium sulfate as a binder component, part of the binder bond is self-collapsed and the strength is reduced during casting when temperature and humidity change.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、鋳造時における強度の確保と鋳造後の崩壊容易性とを両立可能な鋳造用中子、また、当該鋳造用中子の製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a casting core capable of ensuring both strength during casting and ease of collapse after casting, and a method for producing the casting core. It is something to try.
本発明の一態様は、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材(2)と、
上記骨材の表面が露出するように上記骨材の表面に点在しているとともに上記骨材同士の間に間隙を残した状態で上記骨材同士を連結し、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ(3)とからなる、鋳造用中子(1)にある。
One aspect of the present invention is a glassy aggregate (2) mainly composed of silicon dioxide,
Inorganic binder containing sodium chloride , interspersed with the aggregates in a state where the aggregate surfaces are scattered so that the surfaces of the aggregates are exposed and a gap is left between the aggregates. The casting core (1) is composed of (3).
本発明の他の態様は、上記鋳造用中子を製造する方法であって、
極性溶媒(5)と、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材(2)と、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ(3)とからなる混練物(6)を準備し、
上記混練物を成形型内に流し込み、
上記成形型内で上記混練物を乾燥させて成型する、鋳造用中子の製造方法にある。
Another aspect of the present invention is a method for producing the above casting core,
Preparing a kneaded product (6) comprising a polar solvent (5), a vitreous aggregate (2) mainly composed of silicon dioxide, and an inorganic binder (3) containing sodium chloride;
Pour the kneaded product into a mold,
In the method for producing a casting core, the kneaded product is dried and molded in the mold.
上記鋳造用中子は、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材と、塩化ナトリウムを含有する無機バインダとを組み合わせている。そのため、上記鋳造用中子は、温度による強度変化が小さく、鋳造時の高温に曝されても強度を確保することができる。また、上記鋳造用中子は、無機バインダが水溶性であるので水につけて溶かすことができ、鋳造後の中子崩壊が容易である。 The casting core combines a glassy aggregate mainly composed of silicon dioxide and an inorganic binder containing sodium chloride. Therefore, the above-described casting core has a small change in strength due to temperature, and can ensure strength even when exposed to high temperatures during casting. Moreover, since the inorganic core is water-soluble, the casting core can be dissolved in water, and the core can be easily collapsed after casting.
他にも、上記鋳造用中子は、中子造型時や鋳造後の中子崩壊に大きなエネルギーを必要としないため、省エネであり、コスト低減に有利である。また、上記鋳造用中子は、無機バインダを用いているので、有機バインダを用いた鋳物用中子のように中子造型時や鋳造時等に有害なガスを生じることもない。また、上記鋳造用中子は、骨材と無機バインダとの分離が容易であるので、骨材のリサイクルのための高温処理や摩擦処理等も不要であり、リサイクル性にも優れる。 In addition, the above-described casting core does not require a large amount of energy for core molding or for core collapse after casting, and is therefore energy-saving and advantageous in cost reduction. Further, since the above-described casting core uses an inorganic binder, no harmful gas is generated at the time of core molding, casting, or the like unlike a casting core using an organic binder. Moreover, since the said casting core is easy to isolate | separate an aggregate and an inorganic binder, the high temperature process, friction process, etc. for recycling of an aggregate are unnecessary, and it is excellent also in recyclability.
上記鋳造用中子の製造方法によれば、鋳造時における強度の確保と鋳造後の崩壊容易性とを両立可能な上記鋳造用中子を製造することができる。 According to the above method for producing a casting core, it is possible to produce the above casting core capable of ensuring both strength during casting and ease of collapse after casting.
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the means to solve a claim and a subject shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later, and limits the technical scope of this invention. It is not a thing.
(実施形態1)
実施形態1の鋳造用中子およびその製造方法について、図1、図2を用いて説明する。図1に例示されるように、本実施形態の鋳造用中子1は、骨材2と、無機バインダ3とからなる。以下、詳説する。
(Embodiment 1)
The casting core and the manufacturing method thereof according to
骨材2は、二酸化珪素を主成分とするガラス質である。「二酸化珪素を主成分とする」とは、化学組成で、二酸化珪素(SiO2)を50質量%以上含むことを意味する。骨材2は、ガラス質であるので、非晶質である。
The
骨材2は、図1に例示されるように、ガラス繊維より構成することができる。この構成によれば、骨材2が球状のガラス粒子より構成される場合(実施形態2で後述)に比べ、鋳造用中子1の強度を向上させやすい。これは、繊維状のガラス繊維同士が互いに絡み合うためであると考えられる。
The
骨材2がガラス繊維より構成される場合、ガラス繊維の平均長さは、例えば、10〜1000μmとすることができる。この構成によれば、鋳造用中子1の強度向上を確実なものとしやすくなる。ガラス繊維の平均長さは、鋳造用中子1の強度向上などの観点から、好ましくは50μm以上、より好ましくは100μm以上、さらに好ましくは150μm以上とすることができる。また、ガラス繊維の平均長さは、中子造型性、中子の寸法精度などの観点から、好ましくは500μm以下、より好ましくは400μm以下、さらに好ましくは300μm以下とすることができる。なお、上記にいう平均長さは、走査型電子顕微鏡にて観察される100個のガラス繊維の各測定長さの平均値である。
When the
骨材2は、表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、具体的には、プラズマ処理、シランカップリング剤によるカップリング処理などを例示することができる。この構成によれば、鋳造用中子1の強度をより向上させることが可能になる。とりわけ、骨材2がガラス繊維である場合には、ガラス繊維同士による絡み合いと表面処理とによる効果が相まって、鋳造用中子1の強度をより向上させるやすくなる。シランカップリング剤としては、例えば、3−アミノプロピルトリメトキシシラン((CH3O)3SiC3H6NH2)、3−アミノプロピルエトキシシラン((C2H5O)3SiC3H6NH2)、テトラメトキシシラン((CH3O)4Si)などを例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。なお、プラズマ処理は、具体的には、雰囲気温度80〜250℃下で、He、Arなどの非反応性ガス雰囲気中で骨材2を表面洗浄、エッチングし、N2、O2などの反応性ガス雰囲気中で官能基の導入処理をする方法などにより実施することができる。また、カップリング処理は、具体的には、1〜2質量%のシランカップリング剤を含む水溶液に、骨材2を浸した後、100〜110℃で30分〜5時間程度乾燥させることなどにより実施することができる。
The
無機バインダ3は、骨材2同士を連結している。無機バインダ3は、少なくとも塩化ナトリウムを含有している。
The
無機バインダ3の含有量は、骨材100質量部に対して1〜10質量部とすることができる。この構成によれば、強度と崩壊時間とのバランスに優れる。無機バインダ3の含有量が1質量部未満になると、強度向上効果が低下する。よって、無機バインダ3の含有量は、強度を確保しやすくするなどの観点から、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上、さらに好ましくは5質量部以上とすることができる。一方、無機バインダ3の含有量が10質量部超になると、鋳造後、中子の崩壊に要する時間が長くなる。よって、無機バインダ3の含有量は、鋳造後の崩壊容易性を向上させるなどの観点から、好ましくは9.5質量部以下、より好ましくは9質量部以下、さらに好ましくは8.5質量部以下とすることができる。
Content of the
無機バインダ3は、焼結していなくてもよいし、部分的に焼結していてもよい。後者の構成は、前者の構成に比べ、鋳造用中子の強度をより向上させることができる。
The
鋳造用中子1は、表面に、融点800℃未満の金属との接触面を有する構成とすることができる。この構成によれば、融点800℃未満の金属による鋳造に用いられた際に、表面に、融点800℃未満の金属が接触する。この場合でも、無機バインダ3が溶融し難いので、鋳造用中子1の強度確保を確実なものとすることができる。
The
融点800℃未満の金属としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛、亜鉛合金、マグネシウム、マグネシウム合金などを例示することができる。 Examples of the metal having a melting point of less than 800 ° C. include aluminum, aluminum alloy, zinc, zinc alloy, magnesium, magnesium alloy and the like.
鋳造用中子1は、以下のように製造することができる。具体的には、図2に示されるように、極性溶媒5と、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材2と、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ3とからなる混練物6を準備し、混練物6を成形型内に流し込み、成形型内で混練物6を少なくとも乾燥させて成型する。これにより鋳造用中子1を製造することができる。
The
極性溶媒5は、骨材2を分散させることができ、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ3を溶解させることができるものであれば、いずれのものでも用いることができる。なお、図2に示される骨材2間の部分は、極性溶媒5に無機バインダ3が溶解した溶液により満たされている。極性溶媒5としては、具体的には、水、メタノールなどを例示することができる。これらのうち、無機バインダ3の溶解性、取り扱い性、コストなどの観点から、極性溶媒5は、好ましくは、水であるとよい。
Any polar solvent 5 can be used as long as it can disperse the
混練物6の乾燥温度、乾燥時間などは、乾燥により極性溶媒5がなくなるよう極性溶媒5の種類に応じて適宜設定することができる。なお、乾燥により、骨材2間に無機バインダ3が析出し、骨材2間が連結される。乾燥による骨材2間の連結は、分子間力やアンカー効果等によるものと考えられる。
The drying temperature, drying time, and the like of the kneaded
(実施形態2)
実施形態2の鋳造用中子およびその製造方法について、説明する。なお、実施形態2以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
(Embodiment 2)
The casting core and the manufacturing method thereof according to
本実施形態の鋳造用中子1およびその製造方法は、無機バインダ3がさらに塩化カリウムを含有している点で、実施形態1の鋳造用中子1およびその製造方法と相違している。また、本実施形態の鋳造用中子1の製造方法では、混練物6の成型において、混練物6を乾燥させるとともに、無機バインダ3を部分的に焼結させる点で、実施形態1の鋳造用中子1の製造方法と相違している。
The
無機バインダ3が塩化ナトリウム以外にもさらに塩化カリウムを含有している場合には、焼成により無機バインダ3を部分的に焼結させることが可能となり、無機バインダ3が部分的に焼結していない場合に比べ、高い強度を有する鋳造用中子1を得ることが可能となる。つまり、この場合には、無機バインダ3同士の結合力が向上するので、得られる鋳造用中子1の崩壊容易性を確保しつつ、さらなる強度向上を図ることが可能となる。
When the
無機バインダ3における塩化カリウムの含有量は、塩化ナトリウム100質量部に対して3〜15質量部とすることができる。この構成によれば、強度向上の効果を確実なものとすることができる。塩化カリウムの含有量が3質量部未満になると、添加による効果が小さくなる。よって、塩化カリウムの含有量は、強度向上などの観点から、好ましくは4質量部以上、より好ましくは5質量部以上、さらに好ましくは6質量部以上とすることができる。一方、塩化カリウムの含有量が15質量部超になると、強度が低下する傾向が見られる。よって、塩化カリウムの含有量は、強度と焼結のしやすさとのバランスなどの観点から、好ましくは14質量部以下、より好ましくは12質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下とすることができる。
The content of potassium chloride in the
なお、無機バインダ3を部分的に焼結させるためには、混練物6を乾燥後、焼成すればよい。焼成条件は、例えば、焼成時間を220℃〜300℃、焼成時間を1〜30分とすることができる。
In order to partially sinter the
その他の構成、作用効果は、実施形態1と同様である。 Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.
(実施形態3)
実施形態3の鋳造用中子およびその製造方法について、図3を用いて説明する。
(Embodiment 3)
The casting core and the manufacturing method thereof according to
本実施形態の鋳造用中子1およびその製造方法は、骨材2が球状のガラス粒子からなる点で、実施形態1の鋳造用中子1およびその製造方法と相違している。この構成によれば、骨材2がガラス繊維より構成される場合(実施形態1で前述)に比べ、中子造型時の流動性、および、鋳造後の中子崩壊時における骨材2の流動性に優れる。そのため、薄肉形状の成形性や崩壊後の取り出し性に優れた鋳造用中子1が得られる。
The
骨材2が球状のガラス粒子より構成される場合、球状ガラス粒子の平均粒径は、例えば、10〜150μmとすることができる。この構成によれば、上記効果を確実なものとしやすくなる。また、この構成によれば、高い強度が得られる、寸法精度がよい、大気中に球状ガラス粒子が舞い難く取り扱い性がよいなどの利点もある。
When the
球状ガラス粒子の平均粒径は、崩壊後の取り出し性向上などの観点から、好ましくは30μm以上、より好ましくは40μm以上、さらに好ましくは50μm以上とすることができる。また、球状ガラス粒子の平均粒径は、寸法精度、面粗さなどの観点から、好ましくは130μm以下、より好ましくは120μm以下、さらに好ましくは100μm以下とすることができる。なお、上記にいう平均粒径は、レーザー回折・散乱法により測定した体積基準の累積度数分布が50%を示すときの粒子径(直径)d50である The average particle diameter of the spherical glass particles is preferably 30 μm or more, more preferably 40 μm or more, and further preferably 50 μm or more, from the viewpoint of improving the take-out property after collapse. The average particle size of the spherical glass particles is preferably 130 μm or less, more preferably 120 μm or less, and even more preferably 100 μm or less, from the viewpoints of dimensional accuracy, surface roughness, and the like. The average particle diameter mentioned above is the particle diameter (diameter) d50 when the volume-based cumulative frequency distribution measured by the laser diffraction / scattering method shows 50%.
その他の構成、作用効果は、実施形態1と同様である。 Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.
(実施形態4)
実施形態4のパイプ付きの鋳造用中子について、図4を用いて説明する。図4に例示されるように、本実施形態のパイプ付きの鋳造用中子1は、実施形態1の鋳造用中子1より構成される中子本体部10と、パイプ4とを有している。
(Embodiment 4)
A casting core with a pipe according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. As illustrated in FIG. 4, the
パイプ4は、具体的には、中子本体部10に挿入された埋設部41と、中子本体部10から露出した把持部42とを備えている。
Specifically, the
この構成によれば、鋳造後の中子崩壊時に、パイプ4の把持部42側の端部から水等の極性溶媒5をパイプ4内に供給すると、パイプ4内を通って極性溶媒5が中子本体部10の内部へ供給される。そのため、中子外側からだけでなく、中子内側からも極性溶媒5による崩壊を促すことが可能となる。それ故、より一層崩壊が容易なパイプ付きの鋳造用中子1が得られる。また、この構成によれば、中子本体部10より外部に露出した把持部42を把持し、パイプ付きの鋳造用中子1を鋳造金型へセットすることが可能となる。そのため、自動化などへの対応性に優れたパイプ付きの鋳造用中子1が得られる。
According to this configuration, when the polar solvent 5 such as water is supplied into the
本実施形態において、図4(a)に示されるように、埋設部41が、側面に1つ以上の貫通孔411を有している場合には、パイプ4の先端部のみならず、埋設部41の側面からも水等の極性溶媒5を噴出させることが可能となる。そのため、この場合には、鋳造後の中子崩壊性をより一層向上させることができる。また、極性溶媒5による鋳造物の冷却を均一に実施しやすくなる利点もある。
In this embodiment, as shown in FIG. 4A, when the embedded
パイプ4は、例えば、ステンレス、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属(合金含む)等により構成することができる。なお、パイプ4は、表面に凹凸加工や親水性の表面処理などが施されていてもよい。この構成によれば、パイプ付きの鋳造用中子1における中子本体部10とパイプ4との密着性を向上させることが可能となる。
The
本実施形態の鋳造用中子1において、パイプ4は、鋳造後の中子取り出しやすさ向上等の観点から、鋳造金型のキャビティ内に把持部42が入らないように中子本体部10に保持されていることが好ましい。
In the
その他の構成、作用効果は、実施形態1と同様である。 Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.
(実施形態5)
実施形態5のパイプ付きの鋳造用中子について、図5および図6を用いて説明する。図5および図6に例示されるように、本実施形態のパイプ付きの鋳造用中子1は、中子本体部10が、中子根本部11と、中子根本部11の先端部に設けられており、中子根本部11よりも径の大きな中子拡径部12とを有している。また、パイプ4の埋設部41は、中子拡径部12に沿う分岐部412を備えている。本実施形態では、分岐部412は、具体的には、埋設部41の先端部に設けられている。分岐部412は、中子拡径部12の拡径方向に沿って二又状に分岐されている。なお、図5において、符号9は、上型91と下型92とを備える金型である。また、符号PLは、金型分割面である。符号930は、溶融金属である。また、図6において、符号93は、製品となる鋳造物である。
(Embodiment 5)
A casting core with a pipe according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. As illustrated in FIGS. 5 and 6, in the
この構成によれば、図6の矢印Yに示されるように、パイプ4の本体内、パイプ4の分岐部412を通って、拡径部12に、水等の極性溶媒5を速やかに供給することができる。そのため、この構成によれば、パイプ付きの鋳造用中子1が拡径部12を有する場合でも、鋳造後に中子を崩壊させやすく、かつ、鋳造物93を速やかに冷却するのに有利である。また、この構成によれば、鋳造物93を、金型では成形できないアンダーカット形状にすることも可能となる。
According to this configuration, as shown by an arrow Y in FIG. 6, the polar solvent 5 such as water is rapidly supplied to the
パイプ付きの鋳造用中子1は、図5に示されるように、以下の関係を満たしているとよい。
中子拡径部12の径C>中子根本部11の径B>パイプ4の分岐部412の径A
この構成によれば、上記効果に加え、中子崩壊後にパイプ4を鋳造物93から容易に取り出しやすいパイプ付きの鋳造用中子1が得られる。
As shown in FIG. 5, the
Diameter C of the core expanded
According to this configuration, in addition to the above-described effects, a
その他の構成、作用効果は、実施形態4と同様である。 Other configurations and operational effects are the same as those of the fourth embodiment.
(実験例)
10mm×10mm×50mmの中子試験片を成形可能な簡易金型を準備した。金型には、ヒータおよび熱電対が設置されており、温度調整可能とされている。また、金型は、簡易プレス機を用いて、成型時の加圧力を調整可能とされている。
(Experimental example)
A simple mold capable of forming a core test piece of 10 mm × 10 mm × 50 mm was prepared. The mold is provided with a heater and a thermocouple so that the temperature can be adjusted. In addition, the mold can be adjusted in the pressing force during molding using a simple press machine.
以下の骨材を準備した。
・二酸化珪素を主成分とするガラス繊維(平均長さ:100μm)
なお、ガラス繊維には、化学組成が、質量%で、SiO2:53%、Al2O3:15%、CaO:21%、MgO:2%、B2O3:8%、Na2O+K2O:0.3%、ig.loss:0.7%であるものを用いた。
・上述したプラズマ処理を施した上記ガラス繊維
・上述したシランカップリング剤によるカップリング処理を施した上記ガラス繊維
・ムライト質の人工砂(平均粒径:100μm)
The following aggregates were prepared.
・ Glass fibers mainly composed of silicon dioxide (average length: 100 μm)
The glass fiber has a chemical composition of mass%, SiO 2 : 53%, Al 2 O 3 : 15%, CaO: 21%, MgO: 2%, B 2 O 3 : 8%, Na 2 O + K. 2 O: 0.3%, ig. Loss: 0.7% was used.
・ The above-mentioned glass fiber subjected to the above-mentioned plasma treatment. ・ The above-mentioned glass fiber subjected to the above-mentioned coupling treatment with the silane coupling agent. ・ Mullite artificial sand (average particle size: 100 μm)
以下の無機バインダを準備した。
・塩化ナトリウム(NaCl)
・塩化カリウム(KCl)
・硫酸マグネシウム(MgSO4)
The following inorganic binders were prepared.
・ Sodium chloride (NaCl)
・ Potassium chloride (KCl)
Magnesium sulfate (MgSO 4 )
以下の表1に示す配合で、所定の骨材と、無機バインダと、極性溶媒とを混練することにより、各混練物を調製した。 Each kneaded material was prepared by kneading a predetermined aggregate, an inorganic binder, and a polar solvent with the composition shown in Table 1 below.
準備した所定の混練物を簡易金型内に流し込み、当該金型内で混練物を乾燥させた。また、一部のものについては、乾燥後、さらに、220℃で30分間の条件で焼成を実施した。これにより、後述の表2に示す各試料の鋳造用中子を作製した。なお、金型温度は120℃、成型時の加圧力は8MPaとした。 The prepared predetermined kneaded material was poured into a simple mold, and the kneaded material was dried in the mold. Moreover, about one part, after drying, it baked on the conditions for 30 minutes at 220 degreeC. This produced the core for casting of each sample shown in below-mentioned Table 2. The mold temperature was 120 ° C., and the pressure applied during molding was 8 MPa.
得られた各鋳造用中子について、4点曲げ強度を測定した。4点曲げ強度は、n数=3での平均値である。なお、実際の鋳造に鋳造用中子が用いられる場合、鋳造用中子は、金型にセットされてから溶湯金属が注湯されるまでの間や、その後、溶湯金属が注湯されたときに、高温に曝される。そのため、この鋳造時の状況を想定し、室温のみならず、温度を上昇させた際の鋳造用中子の4点曲げ強度(200℃)も測定した。 The four-point bending strength was measured for each obtained casting core. The 4-point bending strength is an average value when n number = 3. In addition, when a casting core is used for actual casting, the casting core is used after the molten metal is poured after the molten metal is poured after being set in the mold. Exposed to high temperatures. Therefore, assuming this casting situation, not only the room temperature but also the four-point bending strength (200 ° C.) of the casting core when the temperature was raised was measured.
また、得られた各鋳造用中子について、水による溶解時間を測定した。これらの結果をまとめて表2に示す。 Moreover, about each obtained core for casting, the melt | dissolution time with water was measured. These results are summarized in Table 2.
表1および表2によれば、以下のことがわかる。試料f、hは、塩化ナトリウムを含まない無機バインダを用いているので、強度を向上させることができなかった。 According to Tables 1 and 2, the following can be understood. Since the samples f and h used an inorganic binder not containing sodium chloride, the strength could not be improved.
試料iは、結晶性の人工砂と、無機バインダとして硫酸マグネシウムとを用いているので、高温で強度が大きく低下した。これは、硫酸マグネシウムが大気中の水分と反応して水和物を作り、常温で七水和物、70℃以上で一水和物、200℃以上で無水物となり、この間で体積変化を生じ、バインダの結合の一部が自己崩壊し、強度が低下したためであると考えられる。 Since the sample i uses crystalline artificial sand and magnesium sulfate as an inorganic binder, the strength greatly decreases at high temperatures. This is because magnesium sulfate reacts with moisture in the atmosphere to form a hydrate, which becomes heptahydrate at room temperature, monohydrate at 70 ° C or higher, and anhydrous at 200 ° C or higher, resulting in a volume change. This is thought to be because part of the binder bond self-collapsed and the strength decreased.
試料jは、試料iを基に焼成したものである。しかしながら、試料jは、焼成により高温にされたことで、かえって強度が低下した。 Sample j is fired based on sample i. However, the strength of the sample j was lowered by being heated to a high temperature by firing.
試料kは、結晶性の人工砂と、塩化ナトリウムを含む無機バインダとを組み合わせたものである。また、試料lは、塩化ナトリウムそのものである。これら試料k、lによれば、塩化ナトリウム自体が有効であるのではなく、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材と、塩化ナトリウムを含む無機バインダとの組み合わせによって、後述するように、強度向上が図られることがわかる。 Sample k is a combination of crystalline artificial sand and an inorganic binder containing sodium chloride. Sample l is sodium chloride itself. According to these samples k and l, sodium chloride itself is not effective, but a combination of a vitreous aggregate mainly composed of silicon dioxide and an inorganic binder containing sodium chloride, as described later, It can be seen that the strength is improved.
試料l、m、nによれば、無機バインダが塩化ナトリウム以外に塩化カリウムを含有することで、強度が向上することがわかる。また、焼成により、無機バインダが部分的に焼結され、さらに強度が向上することもわかる。また、無機バインダのみでは、水への溶解性が悪く、鋳造後の取り出しに時間がかかるといえる。 According to the samples l, m, and n, it can be seen that the strength is improved when the inorganic binder contains potassium chloride in addition to sodium chloride. Moreover, it turns out that an inorganic binder is partially sintered by baking and intensity | strength improves further. Moreover, it can be said that the inorganic binder alone has poor solubility in water, and it takes time to take out after casting.
これらに対し、試料a〜e、b2、b3は、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材と、塩化ナトリウムを含む無機バインダとの組み合わせより構成されている。そのため、鋳造時の温度変化による強度変化が小さく、強度を確保できることが確認された。また、試料a〜e、b2、b3は、いずれも水への溶解性に優れ、容易に崩壊することが確認された。 On the other hand, samples a to e, b2, and b3 are composed of a combination of a vitreous aggregate containing silicon dioxide as a main component and an inorganic binder containing sodium chloride. Therefore, it was confirmed that the strength change due to the temperature change during casting was small and the strength could be secured. Moreover, it was confirmed that all of the samples a to e, b2, and b3 are excellent in solubility in water and easily disintegrate.
また、試料bとaとを比較すると、無機バインダの含有量が少なくなると、強度が低下する傾向が見られた。 Moreover, when the samples b and a were compared, when the content of the inorganic binder decreased, the strength tended to decrease.
また、試料c、bの結果から、無機バインダが塩化カリウムを含有していない場合、焼成しても強度は同程度であることがわかる。 In addition, from the results of samples c and b, it can be seen that when the inorganic binder does not contain potassium chloride, the strength is comparable even when fired.
また、試料d、bの結果から、無機バインダが塩化ナトリウム以外に塩化カリウムを含有している場合、焼成なしでもわずかながら強度が向上した。そして、試料e、bの結果から、無機バインダが塩化ナトリウム以外に塩化カリウムを含有している場合、焼成することにより強度向上効果が大きくなることが確認された。これは、焼成により、無機バインダが部分的に焼結したためである。 Moreover, from the results of samples d and b, when the inorganic binder contained potassium chloride in addition to sodium chloride, the strength was slightly improved even without firing. From the results of samples e and b, it was confirmed that when the inorganic binder contains potassium chloride in addition to sodium chloride, the strength improvement effect is increased by firing. This is because the inorganic binder was partially sintered by firing.
また、試料o、pによれば、塩化ナトリウムに対して塩化カリウムが過度に多い無機バインダを用いると、塩化ナトリウムに対して塩化カリウムが適量とされた無機バインダを用いた場合に比べ、強度向上の効果が小さくなる傾向が見られた。無機バインダが塩化カリウムを含有する場合、強度向上効果を大きくする観点から、塩化ナトリウム100質量部に対する塩化カリウムの含有量は、3〜15質量部が適量である。 In addition, according to samples o and p, when an inorganic binder having an excessive amount of potassium chloride relative to sodium chloride is used, the strength is improved as compared with the case where an inorganic binder having an appropriate amount of potassium chloride relative to sodium chloride is used. There was a tendency for the effect of to decrease. When the inorganic binder contains potassium chloride, from the viewpoint of increasing the strength improvement effect, the content of potassium chloride with respect to 100 parts by mass of sodium chloride is 3 to 15 parts by mass.
また、試料b、b2、b3を比較すると、無機バインダの含有量が少なくなると、強度が低下する傾向が見られた。表面処理が施された骨材を使用することにより、鋳造用中子の強度をより向上させることが可能になることがわかる。また、骨材2がガラス繊維である場合には、ガラス繊維同士による絡み合いと表面処理とによる効果が相まって、鋳造用中子の強度をより向上させるやすくなることもわかる。
Moreover, when samples b, b2, and b3 were compared, when the content of the inorganic binder decreased, the strength decreased. It can be seen that the strength of the casting core can be further improved by using the aggregate subjected to the surface treatment. Moreover, when the
本発明は、上記各実施形態、各実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、各実施形態、各実験例に示される各構成は、それぞれ任意に組み合わせることができる。例えば、実施形態1〜5において、骨材2は、ガラス繊維と球状のガラス粒子との両方を含んでいてもよい。また、実施形態3〜5において、無機バインダ3はさらに塩化カリウムを含有していてもよい。また、実施形態2、3の鋳造用中子1と、実施形態4、5で説明したパイプ4とを有するパイプ付きの鋳造用中子としてもよい。また、実施形態2、3において、骨材は、プラズマ処理やカップリング処理等による表面処理が施されていてもよい。また、実施形態1〜5において、骨材として上記表面処理が施された人工砂等を用いることもできる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments and experimental examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Moreover, each structure shown by each embodiment and each experiment example can be combined arbitrarily, respectively. For example, in
1 鋳造用中子
2 骨材
3 無機バインダ
5 極性溶媒
6 混練物
1 Core for casting 2
Claims (16)
上記骨材の表面が露出するように上記骨材の表面に点在しているとともに上記骨材同士の間に間隙を残した状態で上記骨材同士を連結し、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ(3)とからなる、鋳造用中子(1)。 Vitreous aggregate (2) mainly composed of silicon dioxide;
Inorganic binder containing sodium chloride , interspersed with the aggregates in a state where the aggregate surfaces are scattered so that the surfaces of the aggregates are exposed and a gap is left between the aggregates. A casting core (1) consisting of (3).
上記パイプは、上記中子本体部(10)に挿入された埋設部(41)と、上記中子本体部から露出した把持部(42)とを備えている、パイプ付きの鋳造用中子。 It has a core body part (10) comprised from the core for casting according to any one of claims 1 to 10, and a pipe (4),
The said pipe is a casting core with a pipe provided with the embedding part (41) inserted in the said core main-body part (10), and the holding part (42) exposed from the said core main-body part.
上記パイプの埋設部は、上記中子拡径部に沿う分岐部(412)を備えている、請求項11に記載のパイプ付きの鋳造用中子。 The core body portion includes a core root portion (11) and a core widening portion (12) having a diameter larger than that of the core root portion, provided at a tip portion of the core root portion. Have
12. The casting core with a pipe according to claim 11, wherein the embedded portion of the pipe includes a branching portion (412) along the core enlarged diameter portion.
極性溶媒(5)と、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材(2)と、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ(3)とからなる混練物(6)を準備し、
上記混練物を成形型内に流し込み、
上記成形型内で上記混練物を乾燥させて成型する、鋳造用中子の製造方法。 A method for producing the casting core according to claim 1, comprising:
Preparing a kneaded product (6) comprising a polar solvent (5), a vitreous aggregate (2) mainly composed of silicon dioxide, and an inorganic binder (3) containing sodium chloride;
Pour the kneaded product into a mold,
A method for producing a casting core, wherein the kneaded product is dried and molded in the mold.
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