專利名稱：鑄件制造用抄造構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄件制造用抄造構(gòu)件及使用了它的鑄件的制造方法。
背景技術(shù)：
鑄件的制造中，一般用鑄造砂形成在內(nèi)部具有模腔(根據(jù)必要有型芯)的鑄模，同時與該模腔相通地形成向該模腔提供熔融金屬的澆口杯、直澆口、橫澆口及內(nèi)澆口(以下稱它們?yōu)闈沧⑾到y(tǒng))，而且還形成與外部相通的通氣孔、補縮冒口和溢流冒口。這樣的澆注系統(tǒng)、通氣孔、補縮冒口及溢流冒口，通常用鑄造砂與鑄模同時一體地形成，或者用由陶器、磚等耐火材料制成的澆注系統(tǒng)構(gòu)成構(gòu)件形成澆注系統(tǒng)。
在用鑄造砂一體地形成鑄模和上述澆注系統(tǒng)等時，立體并且復(fù)雜地配置澆注系統(tǒng)是困難的，還必須防止砂混入熔融金屬中等。而使用由上述耐火材料制成的澆注系統(tǒng)構(gòu)成構(gòu)件時，必須防止熔融金屬因熱損失而溫度降低，用膠帶纏繞將耐火材料之間接長等設(shè)定作業(yè)麻煩。并且，在澆鑄后，存在耐火材料因受熱沖擊等而破損，產(chǎn)生大量的工業(yè)廢棄物，并存在其廢棄物的處理麻煩的問題。在將耐火材料調(diào)整到預(yù)定的長度的時候，必須用金剛石切割器械等高速切割器械切斷，一般來說耐火材料的處理麻煩。
作為解決這樣的問題的技術(shù)，我們知道例如日本專利實開平1-60742號公報所記載的技術(shù)。該技術(shù)在澆注系統(tǒng)等中使用隔熱材料，該隔熱材料是將有機質(zhì)或無機質(zhì)纖維與有機質(zhì)或無機質(zhì)粘合劑相混合而成的泥漿，在模具內(nèi)成型而得到。
但是，由于上述隔熱材料是將有機質(zhì)或無機質(zhì)纖維與有機質(zhì)或者無機質(zhì)粘合劑混合而成型的，因此在將有機質(zhì)纖維與有機質(zhì)粘合劑組合的情況下，存在這樣的問題，即，隨著供給熔融金屬時產(chǎn)生的、該隔熱材料的熱分解，澆注系統(tǒng)等大收縮，熔融金屬從澆注系統(tǒng)等中漏出。而在將無機質(zhì)纖維與無機質(zhì)粘合劑組合的情況下，將該隔熱材料成型為中空等立體形態(tài)或具有嵌合結(jié)構(gòu)等的形態(tài)是困難的，不能形成與各種模腔的形狀相對應(yīng)的澆注系統(tǒng)等。
而且，我們還知道使用了型芯的技術(shù)(參照例如日本專利特開平9-253792號公報)，該型芯是在纖維素纖維中加入無機粉末和/或無機纖維制造的。由于這樣的型芯中含有上述無機粉末或無機纖維，因此在制造型芯時，該型芯干燥時的收縮被抑制。并且，通過使用該型芯，抑制鑄造時由纖維素纖維產(chǎn)生的氣體或焦油狀高分子化合物的量，降低了鑄造缺陷，改善了鑄造時的作業(yè)性。
但是，用該技術(shù)制得的型芯雖然有上述優(yōu)點，但不含粘合劑。因此，在形成包含中空形狀的澆道(runner)等與各種模腔形狀相對應(yīng)的澆注系統(tǒng)等時，不能使用該型芯。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠抑制伴隨熱分解的熱收縮、并且能夠形成與各種模腔形狀相對應(yīng)的澆注系統(tǒng)等，且其操作性好的鑄件制造用抄造構(gòu)件以及使用了該鑄件制造用抄造構(gòu)件的鑄件的制造方法。
本發(fā)明是通過提供包含有機纖維、無機纖維及粘合劑的鑄件制造用抄造構(gòu)件，來達(dá)到上述目的的。
并且，本發(fā)明是使用了包含有機纖維、無機纖維及粘合劑的鑄件制造用抄造構(gòu)件的制造方法，是提供將上述鑄件制造用抄造構(gòu)件配置在鑄造砂內(nèi)的鑄件的制造方法的發(fā)明。
并且，本發(fā)明是上述本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件的制造方法，是提供包括由包含上述有機纖維及上述無機纖維的原料泥漿抄造成型體的工序、使上述粘合劑包含在抄造成的上述成型體內(nèi)的工序的鑄件制造用抄造構(gòu)件的制造方法的發(fā)明。


圖1是模式地表示將本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件用于直澆口用的流道的一個實施方式的半剖視圖。
圖2是上述實施方式的中間成型體的示意半剖視圖，圖2(a)為切斷前的狀態(tài)的示意圖，圖2(b)為切斷后的狀態(tài)的示意圖。
圖3是模式地表示配置了本發(fā)明的鑄件制造用構(gòu)件的狀態(tài)的斜視圖。
圖4是模式地表示本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件中的其他的實施方式的連接狀態(tài)的剖視圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)最佳實施方式說明本發(fā)明。
本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件含有機纖維、無機纖維及粘合劑。
上述有機纖維在鑄件制造用抄造構(gòu)件中，在用于鑄造前的狀態(tài)下形成其骨架，鑄造時由于熔融金屬的熱量，其一部分或者全部燃燒，在鑄件制造后的抄造構(gòu)件內(nèi)部形成空隙。
上述有機纖維除紙纖維外，還可以列舉纖維化合成纖維、再生纖維(例如人造纖維)等，它們可以單獨或者兩種或兩種以上混合使用。它們之中紙纖維最好。其理由是因為紙纖維容易獲得并且穩(wěn)定，降低成型體的制造費用，通過抄造可以成型為多種形態(tài)，脫水、干燥后的成型體具有足夠的強度。
上述紙纖維除木材紙漿外，還可以使用棉花紙漿、棉絨紙漿、竹或麥秸以及其他非木材紙漿。可以單獨或者一種以上混合使用原紙漿或廢紙紙漿(回收品)。從容易獲得、穩(wěn)定性、環(huán)境保護(hù)、降低制造費用等方面來看，廢紙紙漿特別好。
上述有機纖維的平均纖維長度最好在0.8～2.0mm，0.9～1.8mm更好。如果有機纖維的平均纖維長度過短，則存在成型體的表面產(chǎn)生裂縫，沖擊強度等機械特性變差的情況；如果過長，則存在容易產(chǎn)生壁厚不均勻，表面的平滑性變差的情況。
上述有機纖維的含有量最好占10～70的重量部分，占20～60重量部分更好。另外，在本說明書中，重量部分是指相對于有機纖維、無機纖維及粘合劑的合計100的重量部分的值。如果有機纖維的含有量過少，則由于形成抄造構(gòu)件的骨架的有機纖維不足，存在抄造構(gòu)件的成型性變差，脫水或干燥后的抄造構(gòu)件的強度不足的情況；而如果過多，則存在澆注時大量地產(chǎn)生燃燒氣體，從直澆口產(chǎn)生回吹，從溢流冒口(設(shè)置在鑄模上部的細(xì)棒狀的空隙，熔融金屬注滿鑄模后上升到鑄模上面的部分)出現(xiàn)激烈的火焰，且根據(jù)使用的纖維制造費用增加的情況。
上述無機纖維主要在鑄件制造用抄造構(gòu)件中，在用于鑄造前的狀態(tài)下形成其骨架，在鑄造時也不因熔融金屬的熱量而燃燒，維持其形狀。特別是在使用后述的有機粘合劑作為上述粘合劑時，該無機纖維能夠抑制因熔融金屬的熱量而該有機粘合劑熱分解所引起的熱收縮。
上述無機纖維可以列舉炭纖維、石絨等人造礦物纖維、陶瓷纖維、天然礦物纖維等，它們可以單獨或者一種以上混合使用。它們之中，從上述抑制熱收縮這一點來看，最好使用在高溫下也具有高強度的炭纖維。并且，從控制制造費用這一點來看，最好使用石絨。
上述無機纖維的平均纖維長度最好在0.2～10mm，0.5～8mm更好。上述無機纖維的平均纖維長度如果過短，則存在濾水性降低，抄造構(gòu)件制造時產(chǎn)生脫水不良的危險。并且，在制造壁厚厚的抄造構(gòu)件(特別是瓶那樣的中空立體形狀構(gòu)件)時，存在抄造性降低的情況。而如果無機纖維的平均纖維長度過長，則存在不能得到壁厚均勻的抄造構(gòu)件的危險，還存在使制造中空的抄造構(gòu)件困難的情況。
上述無機纖維的含有量最好占1～80的重量部分，占4～40的重量部分更好。如果無機纖維的含有量過少，特別是在鑄造使用有機粘合劑制造的抄造構(gòu)件時的強度降低，且存在該粘合劑的炭化引起產(chǎn)生抄造構(gòu)件的收縮、裂縫、壁面的剝離(抄造構(gòu)件的壁面的內(nèi)層與外層分離的現(xiàn)象)等的危險。而且，存在抄造構(gòu)件的一部分或者鑄造砂混入制品(鑄件)中而制造出次品的情況。如果無機纖維的含有量過多，則存在特別是抄造工序或脫水工序中的抄造構(gòu)件的成型性降低，根據(jù)使用的纖維構(gòu)件成本增加的情況。
上述無機纖維與上述有機纖維的比例(無機纖維的含有量/有機纖維的含有量)，其重量比例如在無機纖維為炭纖維的情況下最好為0.15～50，0.25～30更好。在無機纖維為石絨的情況下最好為10～90，20～80更好。如果無機纖維過多，則存在抄造構(gòu)件在抄造、脫水成型時成型性降低，抄造構(gòu)件脫水后的強度不足導(dǎo)致從抄造模中取出時抄造構(gòu)件斷裂的情況；而如果無機纖維過少，則存在因有機纖維或后述的有機粘合劑的熱分解引起抄造構(gòu)件收縮的情況。
上述粘合劑可以列舉后述那樣的有機粘合劑和無機粘合劑。有機粘合劑和無機粘合劑可以分別單獨使用或者混合使用。
上述有機粘合劑可以添加到抄造構(gòu)件的原料泥漿中，也可以浸漬到所制造的抄造構(gòu)件中。在添加到原料泥漿中的情況下，在抄造構(gòu)件干燥時，粘合劑使上述有機纖維與上述無機纖維結(jié)合，獲得高強度的抄造構(gòu)件。在浸漬到抄造構(gòu)件中的情況下，如果使該抄造構(gòu)件干燥而使粘合劑硬化，則粘合劑靠澆鑄時的熔融金屬的熱量炭化，在澆鑄時維持抄造構(gòu)件的強度。
上述有機粘合劑可以列舉酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂等熱硬化性樹脂。它們之中，特別從可燃?xì)怏w的產(chǎn)生量少、具有抑制燃燒的效果、在熱分解(炭化)后殘?zhí)柯矢叩确矫鎭砜矗詈檬褂梅尤渲?。該酚醛樹脂可以使用后述的需要硬化劑的線型酚醛樹脂和不需要硬化劑的可溶酚醛類等酚醛樹脂。上述有機粘合劑可以單獨或者一種以上混合使用。
上述無機粘合劑有在澆鑄前干燥成型抄造的構(gòu)件時，使上述有機纖維與上述無機纖維相結(jié)合的無機粘合劑；在澆鑄時殘留并具有抑制產(chǎn)生燃燒氣體或火焰的效果的無機粘合劑；在澆鑄時受熱融化并發(fā)現(xiàn)作為粘合劑的能力的無機粘合劑；在澆鑄時具有防止所謂浸炭的效果的無機粘合劑等。
上述無機粘合劑可以列舉膠態(tài)氧化硅、黑曜石、珍珠巖、硅酸乙脂、水玻璃等以SiO2為主要成分的化合物。特別是從能夠單獨使用或涂敷的容易程度等方面來看，最好使用它們中的膠態(tài)氧化硅較好。并且，如果考慮能夠添加到原料泥漿中或防止浸炭這些方面，則最好使用黑曜石較好。上述無機粘合劑可以單獨或一種以上混合使用。
上述粘合劑(固體成分)的含有量最好占10～85的重量部分，占20～80的重量部分更好。如果粘合劑的含有量過少，則有在抄造構(gòu)件中產(chǎn)生小孔、或抄造構(gòu)件的壓縮強度降低的可能。在使用了上述有機粘合劑的情況下，有在澆注時抄造構(gòu)件的強度不足而鑄造砂混入制品中的情況。如果粘合劑的含有量過多，則有在抄造后的干燥成型時有抄造構(gòu)件貼在模具上，從而導(dǎo)致妨礙將抄造構(gòu)件從模具上分離的情況。
當(dāng)使用黑曜石以外的粘合劑時，該粘合劑的含有量最好占10～70的重量部分，占重量部分的20～50更好。
當(dāng)使用黑曜石當(dāng)作上述粘合劑的情況下，最好使黑曜石在全部粘合劑中的含量至少占20的重量部分。可以只用黑曜石作為上述粘合劑。
當(dāng)使用線型酚醛樹脂時，本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件的制造需要硬化劑。由于該硬化劑易溶于水中，因此最好在抄造構(gòu)件脫水后在其表面進(jìn)行涂敷加工。上述硬化劑最好使用六亞甲基四胺等。
并且，可以并用熔點或熱分解溫度不同的兩種或兩種以上的物質(zhì)作為上述粘合劑。特別是從抄造構(gòu)件曝露在鑄造前的常溫到鑄造中的高溫時一直保持其形狀，或者防止鑄造時的滲炭這一點來講，最好并用低熔點的粘合劑和高熔點的粘合劑。此時，作為低熔點的粘合劑可以列舉粘土、水玻璃、黑曜石等；作為高熔點的粘合劑可以列舉膠態(tài)氧化硅、矽灰石(wollastonite)、多鋁紅柱石(mullite)、Al2O3等。作為熔點或熱分解溫度不同的粘合劑的組合，可以列舉黑曜石與酚醛樹脂的組合等。黑曜石的熔點為1200℃～1300℃，酚醛樹脂的熱分解溫度約為500℃(在氮氣中的重量減少測定(DTA)的結(jié)果為，酚醛樹脂分解40％的重量部分，其約50％在約500℃下分解)。
在本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件中，除上述有機纖維、上述無機纖維及上述粘合劑外，還可添加紙力增強材料。在將粘合劑浸漬到抄造構(gòu)件的中間成型體時(后述)，紙力增強材料具有防止該中間成型體膨脹的作用。
紙力增強材料的使用量在上述各纖維總重量的1％～20％，特別是2％～10％最好。如果紙力增強材料過少，則上述防止膨脹的效果不足，存在添加的粉狀體不能固定在纖維上的情況，即使大量添加也不能提高效果，存在抄造構(gòu)件的成型體容易貼在鑄模上的情況。
紙力增強材料可以列舉聚乙烯醇(polycinyl alcohol)、羧甲基纖維素(CMC)、聚酰胺氨基環(huán)氧氯丙烷(polyamideaminin-eppichlorohy)樹脂等。
在本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件中，還可以添加凝集劑、著色劑等成分。
上述鑄件制造用抄造構(gòu)件的厚度可以根據(jù)使用目的等進(jìn)行設(shè)定，但至少與熔融金屬接觸的部分的厚度最好在0.2～5mm，0.4～3mm更好。如果過薄，則作為抄造構(gòu)件的強度不足，不能應(yīng)付鑄造砂的壓力，抄造構(gòu)件難于保持所希望的形狀或機能。如果厚度過厚，則損害通氣性，原料費增加，并且使成型時間變長，存在制造費增加的情況。
上述鑄件制造用抄造構(gòu)件在用于鑄造前的狀態(tài)的壓縮強度最好在10N以上，30N以上更好。如果壓縮強度過低，則存在被鑄造砂擠壓變形，損害作為抄造構(gòu)件的機能的情況。
當(dāng)上述鑄件制造用抄造構(gòu)件用含水的原料泥漿制造時，該鑄件制造用抄造構(gòu)件的使用前(供給鑄造前)的含水率最好在10％重量以下，8％以下更好。其理由是含水率越低，鑄造時因有機粘合劑的熱分解(炭化)引起的氣體產(chǎn)生量降低。
上述鑄件制造用抄造構(gòu)件的使用前的比重最好在1.0以下，0.8以下更好。其理由是若比重小則重量輕，抄造構(gòu)件的處理作業(yè)性或加工變得容易。
下面根據(jù)內(nèi)部為中空的鑄件制造用抄造構(gòu)件的制造方法的例子，來說明本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件的制造方法。
首先，調(diào)制以上述規(guī)定比例包含上述有機纖維、上述無機纖維及上述粘合劑的原料泥漿。將上述纖維和粘合劑分散到規(guī)定的分散介質(zhì)中來調(diào)整原料泥漿。另外，不添加粘合劑而將粘合劑浸漬到成型體中也可以。
上述分散介質(zhì)除水、白水以外，還可以列舉乙醇、甲醇等溶劑。從抄造/脫水成型的穩(wěn)定性、成型體的質(zhì)量的穩(wěn)定性、費用及操作的容易程度等方面來看，特別是水最好。
上述原料泥漿中上述各纖維的總量相對于上述分散介質(zhì)的比例最好在0.1％～3％的重量，0.5％～2％的重量更好。如果原料泥漿中的上述纖維的總量比例過高，則成型體中容易產(chǎn)生壁厚不均勻，在為中空制品時存在里面的表面性變差的情況；如果過少，則有在成型體中發(fā)生局部壁厚薄的情況。
上述原料泥漿中可以根據(jù)需要添加上述紙力強化材料、凝集劑、防腐劑等添加劑。
然后，用上述原料泥漿，抄造出鑄件制造用抄造構(gòu)件的中間成型體。
在上述中間成型體的抄造工序中，例如使用這樣的抄造、脫水成型用的鑄模，該鑄模是通過使由2個構(gòu)成一組的分型模對接，從而在內(nèi)部形成與該中間成型體的外形相對應(yīng)的形狀的模腔。并且，從該模具的上部開口部將規(guī)定量的原料泥漿加壓注入該模腔內(nèi)。由此，將該模腔內(nèi)加壓到預(yù)定的壓力。各分型模上分別預(yù)先設(shè)置了多個將其外部與模腔相連通的連通孔，并且，各分型模的內(nèi)面分別被具有預(yù)定大小的網(wǎng)孔的網(wǎng)預(yù)先覆蓋著。原料泥漿的加壓注入使用例如壓送泵。上述原料泥漿的加壓注入的壓力最好在0.01～5MPa，0.01～3MPa更好。
像上述那樣，由于上述模腔內(nèi)被加壓到預(yù)定的壓力，因此，該原料泥漿中的分散介質(zhì)被從上述連通孔向模具外排出。另一方面，上述原料泥漿中的固體成分堆積在被覆上述模腔的上述網(wǎng)上，在該網(wǎng)上均勻地形成纖維層疊體。由于這樣獲得的纖維層疊體是有機纖維與無機纖維復(fù)雜地纏繞在一起，并在它們之間介入粘合劑而成的，因此，即使是復(fù)雜的形狀，在干燥成型后也能夠獲得高的保持形狀的性能。并且，由于上述模腔內(nèi)被加壓到預(yù)定的壓力，因此即使在成型中空的中間成型體的情況下，原料泥漿也在模腔內(nèi)流動而原料泥漿被攪拌。因此，模腔內(nèi)的泥漿濃度變得均勻，纖維層疊體均勻地堆積在上述網(wǎng)上。
形成了預(yù)定厚度的纖維層疊體后，停止加壓注入上述原料泥漿，將空氣壓入上述模腔內(nèi)，加壓、脫水該纖維層疊體。然后，停止壓入空氣，通過上述連通孔吸引，將具有彈性、伸縮自如并且呈中空形狀的型芯(彈性型芯)插入該模腔內(nèi)。
型芯用拉伸強度、回彈性及伸縮性等好的氨基甲酸乙脂(urethane)、氟橡膠、硅橡膠或彈性體等形成。
然后，向插入到上述模腔內(nèi)的上述型芯內(nèi)供給加壓流體，使型芯膨脹，由膨脹的型芯將上述纖維層疊體擠壓到該模腔的內(nèi)面上。由此，上述纖維層疊體被擠壓在上述模腔的內(nèi)面上，將該模腔的內(nèi)面形狀復(fù)制到該纖維層疊體的外表面上，同時進(jìn)行該纖維層疊體的脫水。
為使上述型芯膨脹而使用的上述加壓流體，使用例如壓縮空氣(加熱空氣)、油(加熱油)、以及其他各種液體。并且，加壓流體的供給壓力如果考慮成型體的制造效率則最好在0.01～5MPa，特別是從能夠高效制造這一點來看最好在0.1～3MPa。如果壓力不到0.01MPa，則存在纖維層疊體的干燥效率降低，并表面性及復(fù)制性不足的情況，即使壓力超過5MPa也不能太大地提高效果，使裝置大型化。
這樣，使上述纖維層疊體從內(nèi)部擠壓到模腔的內(nèi)面上，因此，即使模腔的內(nèi)面形狀復(fù)雜，其內(nèi)面形狀也能夠高精度地復(fù)制到上述纖維層疊體的外表面上。并且，即使制成的成型體形狀復(fù)雜，也不需要將各部分粘合的工序，因此，在最終得到的構(gòu)件上不存在由于粘貼帶來的接頭和壁厚厚的部分。
在上述模腔的內(nèi)面形狀完全復(fù)制到上述纖維層疊體的外表面上，并且使該纖維層疊體脫水到預(yù)定的含水率后，排掉上述型芯內(nèi)的加壓流體，使型芯收縮到原來的大小。然后從模腔內(nèi)取出收縮了的型芯，再打開上述模具取出具有預(yù)定的含水率的濕潤狀態(tài)的纖維層疊體。使用了上述型芯的纖維層疊體的擠壓、脫水可以根據(jù)需要省略，也可以通過向模腔內(nèi)壓入空氣，僅靠加壓、脫水，脫水成型纖維層疊體。
脫水成型的上述纖維層疊體接著轉(zhuǎn)到加熱、干燥工序。
在加熱、干燥工序中，使用形成了與上述中間成型體的外形相對應(yīng)的形狀的模腔的干燥成型用模具。并且，將該模具加熱到預(yù)定的溫度，將脫水成型后的濕潤狀態(tài)的上述纖維層疊體裝填到該模具內(nèi)。
然后，將與上述抄造工序中使用的上述型芯相同的型芯插入到上述纖維層疊體內(nèi)，向該型芯內(nèi)供給加壓流體使該型芯膨脹，用膨脹了的該型芯將上述纖維層疊體擠壓到上述模腔的內(nèi)面上。最好使用利用氟系樹脂、硅系樹脂等改善了表面質(zhì)量的型芯。最好使加壓流體的供給壓力與上述脫水工序的壓力相同。在該狀態(tài)下，加熱、干燥纖維層疊體，干燥成型上述中間成型體。
干燥成型用的上述模具的加熱溫度(模具溫度)從表面性能或干燥時間這一點上考慮最好在180℃～250℃，200℃～240℃更好。如果加熱溫度過高，則存在中間成型體烤焦、其表面性能變差的情況；如果過低，存在中間成型體的干燥費時的問題。
在上述纖維層疊體充分干燥后，除去上述型芯內(nèi)的上述加熱流體，使該型芯收縮從該纖維層疊體中取出。然后，打開上述模具，取出上述中間成型體。
在所得到的中間成型體上，可根據(jù)需要部分地或者整體地浸漬粘合劑。
作為浸漬到中間成型體內(nèi)的粘合劑，可以列舉可溶酚醛樹脂類酚醛樹脂、膠態(tài)氧化硅、硅酸乙脂、水玻璃等。
在將粘合劑浸漬到中間成型體中、不含在原料泥漿中的情況下，原料泥漿或白水的處理變得簡便。
浸漬粘合劑后，將中間成型體在預(yù)定的溫度下進(jìn)行加熱干燥，并使粘合劑熱硬化完成制造。
由于這樣獲得的抄造構(gòu)件被彈性型芯擠壓著，因此內(nèi)表面及外表面的平滑性高。因此，成型精度也高，即使在具有嵌合部或螺紋部的情況下，也能夠得到高精度的抄造構(gòu)件。因此，用這些嵌合部或螺紋部連接的抄造構(gòu)件能夠確實地抑制漏箱，使熔融金屬順暢地流過其內(nèi)部。并且，由于鑄造時該抄造構(gòu)件的熱收縮率還不到5％，因此能夠確實地防止由于抄造構(gòu)件的裂縫或變形等造成的漏箱。
本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件能夠用于例如圖1所示的實施方式那樣的直澆口用澆道(runner)。在圖1中，符號1表示澆道。
如圖1所示，澆道1由二個筒狀構(gòu)件11、12嵌合連接著。筒狀構(gòu)件12的上方的開口部12a不僅擴徑到預(yù)定的長度，而且在其頂端部12b的內(nèi)面設(shè)置有向上方逐漸擴徑的圓錐(倒圓錐)部。因此成為其連接對象的構(gòu)件(在圖1中為筒狀構(gòu)件11)的下端開口部的嵌合變得容易，并且能夠確實地嵌合到預(yù)定的深度。
筒狀構(gòu)件12的開口部12a的擴徑比例，設(shè)定成使得筒狀構(gòu)件11、12的內(nèi)面互相成為一個面。筒狀構(gòu)件12在下方彎曲成水平，澆口用澆道(參照圖3)3與其水平開口部12c相連。
制造上述澆道1時，如圖2(a)所示，筒狀構(gòu)件11以倒置的狀態(tài)一體地成型在筒狀構(gòu)件12的上端部，并且最好用上述制造方法制造上述水平開口部12c為未開口狀態(tài)的中間成型體10。
得到的中間成型體10如圖2(b)所示，在預(yù)定的切斷的地方(圖2(a)的A、B)被切斷，它們?nèi)鐖D1所示嵌合連結(jié)，成為具有彎曲部的直澆口的澆道(鑄件制造用抄造構(gòu)件)(參照圖3)。
下面根據(jù)使用了上述直澆口用澆道1的鑄件的制造方法，來說明本發(fā)明的鑄件的制造方法。
首先，如圖3所示，將由上述直澆口用澆道1、澆口杯、澆口、內(nèi)澆口等澆注系統(tǒng)用的澆道2、3、4、通氣孔用澆道5、補縮冒口(頂部及側(cè)旁)用澆道6、7、溢流冒口用澆道8及具有模腔(圖中沒有示出)的鑄模9構(gòu)成的鑄件制造用抄造構(gòu)件配置在預(yù)定的位置。
然后，將這些鑄件制造用抄造構(gòu)件埋設(shè)到鑄造砂中，通過上述澆注系統(tǒng)將預(yù)定組成的熔融金屬導(dǎo)入鑄模9的上述模腔內(nèi)。此時，在上述粘合劑使用上述有機粘合劑的情況下，本發(fā)明的抄造構(gòu)件受熔融金屬的熱，該粘合劑(及上述有機纖維)熱分解并炭化，但能夠繼續(xù)維持足夠的強度。并且，由于伴隨該熱分解的熱收縮被上述無機纖維抑制，因此各澆道幾乎不產(chǎn)生裂縫、抄造構(gòu)件本身幾乎不流動，鑄造砂等不會混入熔融金屬中。并且，由于有機纖維熱分解，因此，將鑄模解體、取出鑄件制品后的抄造構(gòu)件的除去容易。
使用的鑄造砂可以不特別限定于以前這種鑄件制造時所用的砂。
完成澆鑄后，冷卻到預(yù)定的溫度除去鑄造砂，再通過碎裂處理使鑄造品露出。并且除去澆注系統(tǒng)的炭化了的上述鑄件制造用抄造構(gòu)件等的不要的部分。然后根據(jù)需要施行修整處理等后續(xù)處理，完成鑄件的制造。
像上述那樣，本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件，有機纖維被熔融金屬的熱量燃燒，在其內(nèi)部形成空隙，靠無機纖維和粘合劑維持其強度，在將鑄模解體后，通過碎裂處理等容易地與鑄造砂分離除去。即，本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件，由于使用了有機纖維、無機纖維及粘合劑，因此在鑄模的造型時或澆注時保持其強度，在鑄模解體后其強度降低。因此使用了本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件的鑄件的制造方法，能夠使廢棄物的處理比以前的方法簡單，能夠降低處理費，也能夠降低廢棄物的產(chǎn)生量。
并且，如果使用用彈性型芯擠壓的表面性能良好的鑄件制造用抄造構(gòu)件，則由于澆鑄時形成熔融金屬的流動不產(chǎn)生紊亂的三維流路(澆注系統(tǒng))，因此，能夠防止由于熔融金屬的流動的紊亂而卷入空氣、垃圾等引起的鑄件的缺陷。
而且，通過用混合了有機纖維、無機纖維及粘合劑的泥漿抄造成型本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件，不僅能夠比只使用有機纖維制造的抄造構(gòu)件更好地抑制澆鑄時火焰的產(chǎn)生，而且能夠防止由于有機纖維的燃燒消失而造成強度降低、伴隨有機粘合劑的熱分解(炭化)的熱收縮帶來的裂縫等，其結(jié)果，能夠防止由于鑄造砂混入熔融金屬而造成制品不良的產(chǎn)生。
并且，由于本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件具有通氣性，因此能夠使?jié)沧r產(chǎn)生的氣體漏進(jìn)鑄砂側(cè)。因此防止由所謂氣孔引起的不良品的產(chǎn)生。
本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件由于重量輕，且能夠用簡單的裝置容易進(jìn)行切斷加工等，因此操作性也好。
本發(fā)明不局限于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明的要點的范圍內(nèi)可以做適當(dāng)?shù)淖兏?br> 例如，澆道可以具備長度調(diào)節(jié)裝置。由此，成為操作性更好的裝置。該長度調(diào)整方法可以列舉在連接的兩個構(gòu)件中的一個的內(nèi)面及另一個的外面預(yù)先設(shè)置相對應(yīng)的螺紋(外螺紋、內(nèi)螺紋)，根據(jù)螺接的程度調(diào)節(jié)其長度的方法；或者在筒狀構(gòu)件的情況下，在其長度方向的中間部設(shè)置折皺部，根據(jù)該折皺部的伸縮調(diào)節(jié)長度的方法。
并且，本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件，除如上述澆道1的沒有分岔的形態(tài)外，也可以作成如圖4所示的T字形澆道1′。因此，如該圖所示，將澆注路徑作成多種形態(tài)。
本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件，除可用于上述實施方式的直澆口用澆道1外，還可用于圖3所示那樣的橫澆口、內(nèi)澆口、通氣孔、補縮冒口、溢流冒口用的澆道2～8、型芯(圖中沒有示出)、鑄模本身或者鑄模內(nèi)面的澆道構(gòu)件。
本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件，還可以作成具有澆口杯的筒狀的澆道。該澆口杯發(fā)揮過濾效果，使制造純度更高的鑄造品成為可能。
上述實施方式中使用了線型酚醛樹脂(novolac)類酚醛樹脂，但也可以使用可溶酚醛樹脂(resol)類酚醛樹脂。此時，用沒有混合可溶酚醛樹脂類酚醛樹脂的泥漿抄紙成型澆道，使該澆道脫水后使樹脂浸漬也可以。并且，將該澆道干燥后浸漬酚醛樹脂進(jìn)行熱處理也可以。
本發(fā)明的鑄件的制造方法除用于熔融金屬(鑄鐵)外，還可以用于鋁及其合金、銅及其合金、鎳、鉛等非鐵金屬的制造中。
下面用實施例進(jìn)一步具體說明本發(fā)明。
(實施例1)用下述原料泥漿抄造成預(yù)定的纖維層疊體后，使該纖維層疊體脫水、干燥，得到具有圖2(a)所示的形狀、具有下述物理性質(zhì)的直澆口用澆道(鑄件制造用抄造構(gòu)件，重量約16g)。
<原料泥漿的調(diào)整>
將下述配合的有機纖維和無機纖維分散到水中，調(diào)整成約1％(有機纖維和無機纖維的合計重量相對于水的重量比為1％)的泥漿后，將下述粘合劑及下述凝集劑添加到該泥漿中，調(diào)整成有機纖維、無機纖維及粘合劑的混合比(重量比)為下述值的原料泥漿。
有機纖維舊報紙，平均纖維長度1mm，排水度(以下稱CSF)為150cc；無機纖維將炭素纖維(Toray株式會社制造，商品名稱“Toraycachopped fiber”、纖維長3mm)加到攪拌器中得到有機纖維、無機纖維及酚醛樹脂的重量比為2∶3∶5的泥漿?；谠撃酀{的排水度為300cc。
粘合劑酚醛樹脂(旭有機材工業(yè)(株)會社制造，SP1006LS)；凝集劑聚丙烯酰胺(polyacryamide)系列凝集劑(三井Cytec會社制造，A110)；分散介質(zhì)水；有機纖維、無機纖維及粘合劑的重量混合比＝2∶3∶5。
<抄造、脫水工序>
使用具有與上述圖2(a)相對應(yīng)的模腔形成面的模具，作為抄造模。在該模具的模腔形成面上配置有開有規(guī)定網(wǎng)眼的網(wǎng)，形成有多個將模腔形成面與外部相連通的連通孔。并且，該模具由一對分型模構(gòu)成。
用泵使上述原料泥漿循環(huán)，將預(yù)定量的泥漿加壓注入到上述抄紙模內(nèi)，同時通過上述連通孔除去泥漿中的水，使預(yù)定的纖維層疊體堆積在上述網(wǎng)的表面。在注入預(yù)定量的原料泥漿完成后，將加壓空氣注入抄造模內(nèi)，使該纖維層疊體脫水。加壓空氣的壓力為0.2MPa，脫水所需的時間約為30秒。
<硬化劑涂敷工序>
將相當(dāng)于上述粘合劑的15％(重量比)的量的硬化劑(六亞甲基四胺(hexamethylenetetramine))分散到水中，將其均勻地涂敷到所獲得的纖維層疊體的整面上。
<干燥工序>
使用具有與上述圖2(a)相對應(yīng)的模腔形成面的模具作為干燥模。該模具上形成有多個使模腔形成面與外部相連通的連通孔。并且，該模具由一對分型模構(gòu)成。
將涂敷了上述硬化劑的上述纖維層疊體從抄造模中取出，并將其移載到加熱到220℃的干燥模中。然后從干燥模的上方開口部插入袋狀的彈性型芯，在密閉的干燥模內(nèi)將加壓流體(加壓空氣，0.2MPa)注入該彈性型芯內(nèi)，使該型芯膨脹，在該型芯內(nèi)使上述纖維層疊體擠壓到干燥模的內(nèi)面上，將該干燥模的內(nèi)面形狀復(fù)制到該纖維層疊體的表面上并使其干燥。在進(jìn)行了預(yù)定時間(180秒)的加壓干燥后，除去彈性型芯內(nèi)的加壓流體使該彈性型芯收縮，從干燥模內(nèi)取出，并將成型體從干燥模內(nèi)取出進(jìn)行冷卻。
<切斷、組裝工序>
將得到的成型體如圖2(b)所示那樣切斷，并如圖1所示嵌合得到直澆口用澆道。
<澆道的物理特性>
厚度0.8～1.0mm。
(實施例2)用下述原料泥漿抄造成預(yù)定的纖維層疊體后，將該纖維層疊體進(jìn)行脫水、干燥，得到具有圖2(a)所示的形狀的中間成型體。并且將下述這樣的粘合劑浸漬到該中間成型體上，使其干燥和熱硬化，得到具有下述物理性質(zhì)的直澆口用澆道(鑄件制造用抄造構(gòu)件，重量約為28g)。
<原料泥漿的調(diào)整>
將下述配合的有機纖維和無機纖維分散到水中，調(diào)整成約1％(有機纖維和無機纖維的合計重量相對水的重量比為1％)的泥漿后，向該泥漿中添加下述粘合劑和下述凝集劑，調(diào)整成有機纖維、無機纖維及粘合劑的混合比(重量比)為下述值的原料泥漿。
有機纖維舊報紙，平均纖維長度1mm，CSF為150cc；無機纖維將炭素纖維(Toray株式會社制造，商品名“Toraycachopped fiber”、纖維長3mm)加到攪拌器中，調(diào)整成有機纖維與無機纖維的重量比為2∶1的泥漿。基于該泥漿的排水度為300cc。
粘合劑黑曜石(Kinseimatec會社制造，商品名“Nicecatch”)；紙力強化材料聚乙烯醇纖維(占有機纖維重量的5％)；凝集劑聚丙烯酰胺凝膠系凝集劑(三井Cytec會社制造，A110)；分散介質(zhì)水；有機纖維、無機纖維及粘合劑的重量混合比＝20∶10∶40。
<抄造、脫水工序>
以與實施例1同樣的操作抄造獲得纖維層疊體，將其進(jìn)行脫水。
<干燥工序>
干燥模使用與實施例相同的模具。
將上述纖維層疊體從抄造模中取出，并將其移載到加熱到220℃的干燥模中。然后從干燥模的上方開口部插入袋狀的彈性型芯，以實施例1為基準(zhǔn)進(jìn)行操作，獲得中間成型體。
<粘合劑浸漬工序>
如圖2(b)所示那樣切斷所得到的中間成型體，并浸漬到粘合劑(可溶酚醛樹脂類酚醛液)槽中，使粘合劑浸漬到成型體的整體。
<干燥硬化工序>
在150℃的干燥爐內(nèi)使中間成型體干燥約30分鐘，并使粘合劑熱硬化。
得到的中間成型體中的有機纖維、無機纖維和粘合劑(黑曜石+酚醛樹脂)的重量比為20∶10∶55(40+15)。
<切斷、組裝工序>
將得到的成型體如圖2(b)所示那樣切斷，像圖1所示那樣嵌合，得到直澆口用的澆道。
<澆道的物理特性>
厚度0.7～1.1mm。
<鑄件的制造>
用在實施例1、2得到的澆道，部分構(gòu)成圖3所示的澆注系統(tǒng)，形成鑄件模，從澆口杯注入熔融金屬(1400℃)。
<鑄件制造后的澆道的評價>
在任一個澆道的情況下，都沒有觀察到向澆口杯的回吹或從溢流冒口噴出的激烈的火焰。并且，澆鑄后解體鑄模時，澆道在內(nèi)部包覆凝固的金屬周圍，通過碎裂處理能夠容易地從該金屬中除去。
能夠確認(rèn)，在實施例1、2中獲得的澆道(鑄件制造用構(gòu)件)能夠抑制伴隨熱分解的熱收縮，并且能夠形成與各種鑄模的模腔形狀相對應(yīng)的澆注系統(tǒng)等，其操作性也好。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種能夠抑制伴隨熱分解的熱收縮、并且能夠形成與各種鑄模的模腔形狀相對應(yīng)的澆注系統(tǒng)等、且其操作性好的鑄件制造用抄造構(gòu)件以及使用了該鑄件制造用抄造構(gòu)件的鑄件的制造方法。
權(quán)利要求
1.一種鑄件制造用抄造構(gòu)件，其特征在于，含有有機纖維、無機纖維及粘合劑。
2.如權(quán)利要求1所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件，其特征在于，上述有機纖維的含有量為10～70重量部分，上述無機纖維的含有量為1～80重量部分，上述粘合劑的含有量為10～85重量部分，并且，上述有機纖維、上述無機纖維及上述粘合劑合計為100重量部分。
3.如權(quán)利要求1所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件，其特征在于，上述粘合劑中含有熔點或者熱分解溫度不同的兩種或兩種以上的粘合劑。
4.如權(quán)利要求1所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件，其特征在于，上述粘合劑為有機粘合劑和/或無機粘合劑。
5.如權(quán)利要求1所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件，其特征在于，上述無機粘合劑為以SiO2為主要成分的化合物。
6.如權(quán)利要求1所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件，其特征在于，上述有機纖維為紙纖維。
7.如權(quán)利要求1所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件，其特征在于，其為中空的。
8.如權(quán)利要求1所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件，其特征在于，具備長度調(diào)節(jié)裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件，其特征在于，其由多個能夠連結(jié)的構(gòu)件組合而成。
10.一種使用了權(quán)利要求1所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件的鑄件的制造方法，其特征在于，將上述鑄件制造用抄造構(gòu)件配置在鑄造砂內(nèi)。
11.一種權(quán)利要求1所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件的制造方法，其特征在于，包括用包含上述有機纖維及上述無機纖維的原料泥漿抄造成型體的工序、使上述粘合劑包含在抄造成的上述成型體內(nèi)的工序。
12.如權(quán)利要求11所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件的制造方法，其特征在于，上述粘合劑為有機粘合劑，通過浸漬包含該有機粘合劑。
13.如權(quán)利要求11所述的鑄件制造用抄造構(gòu)件的制造方法，其特征在于，上述原料泥漿中含上述無機粘合劑。
全文摘要
本發(fā)明的鑄件制造用抄造構(gòu)件含有有機纖維、無機纖維及粘合劑。其中，有機纖維的含有量最好為10～70的重量部分，上述無機纖維的含有量最好為1～80的重量部分，上述粘合劑的含有量最好為10～85的重量部分。上述粘合劑最好為有機粘合劑。上述有機纖維最好為紙漿纖維。
文檔編號B22C9/04GK1671492SQ0380011
公開日2005年9月21日 申請日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月13日
發(fā)明者津浦德雄, 小林洋昭, 高城榮政, 仲井茂夫, 惣野時人 申請人:花王株式會社