JP7061925B2 - Manufacturing method of sand mold for casting - Google Patents
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Description
本発明は、鋳造用砂型の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a sand mold for casting.
近年、鋳造用砂型を積層造形法で製造することによって、様々な形状の製品を鋳造できるようになっている。特に、インクジェット式の積層造形法は、鋳物砂に、結合剤を硬化させるための触媒である硬化剤を混練して混練砂とし、この混練砂をブレード機構によって拡げた薄層に対して、インクジェットプリンタのプリントヘッドのように、吐出ヘッドを移動させつつ結合剤を吐出させ、前記薄層の所定領域に結合剤を付与して混練砂を硬化させる方式である。したがって、インクジェット式の積層造形法によれば、大型の吐出ヘッドを用いることで大きな造形物を素早く造形することができ、大型エンジンのシリンダヘッドや大型ポンプ用羽根車等の大型製品を有利に製造することができる。 In recent years, it has become possible to cast products of various shapes by manufacturing sand molds for casting by a laminated molding method. In particular, in the inkjet-type laminated molding method, a curing agent, which is a catalyst for curing a binder, is kneaded into cast sand to form kneaded sand, and the kneaded sand is spread by a blade mechanism to form an inkjet. Like the print head of a printer, the binder is discharged while moving the discharge head, and the binder is applied to a predetermined region of the thin layer to cure the kneaded sand. Therefore, according to the inkjet-type laminated molding method, a large model can be quickly modeled by using a large discharge head, and large products such as a cylinder head for a large engine and an impeller for a large pump can be advantageously manufactured. can do.
このようなインクジェット式の積層造形法では、天然硅砂からなる鋳物砂を用いるのが一般的である。しかしながら、天然硅砂からなる鋳物砂を用いると、鋳込み後の製品にベーニング欠陥と呼ばれるバリ状の欠陥が発生しやすいという問題があり、種々の対策がとられている。例えば、特許文献1には、所定の線熱膨張係数と、所定の流動性をもつような鋳物砂を用意することで、ベーニング欠陥の発生を抑制できることが示されている。 In such an inkjet-type laminated molding method, it is common to use cast sand made of natural silica sand. However, when cast sand made of natural silica sand is used, there is a problem that burr-like defects called vaning defects are likely to occur in the product after casting, and various measures are taken. For example, Patent Document 1 shows that the occurrence of vaning defects can be suppressed by preparing casting sand having a predetermined linear thermal expansion coefficient and a predetermined fluidity.
また、一般的に、鋳物砂としては、天然硅砂などの天然砂の他、焼結法、溶融法(アトマイズ法)又は火炎溶融法によって製造された人工砂が知られている。焼結法は、例えば特許文献2に記載されるように、原料スラリーをスプレードライして得た球形状顆粒をロータリーキルンなどで焼成することで人工砂を製造する方法である。また、溶融法は、例えば特許文献3に記載されるように、溶融原料をエアーの吹き付け又は噴霧等によって空気中に飛ばし、表面張力によって球状化させることで人工砂を製造する方法である。さらに、火炎溶融法は、例えば特許文献4に記載されるように、原料を火炎中で溶融して球状化させることで人工砂を製造する方法である。 Further, as the casting sand, in addition to natural sand such as natural silica sand, artificial sand produced by a sintering method, a melting method (atomizing method) or a flame melting method is generally known. As described in Patent Document 2, for example, the sintering method is a method for producing artificial sand by spray-drying a raw material slurry and firing spherical granules obtained by firing with a rotary kiln or the like. Further, the melting method is a method for producing artificial sand by, for example, as described in Patent Document 3, the molten raw material is blown into the air by spraying or spraying air and spheroidized by surface tension. Further, the flame melting method is a method for producing artificial sand by melting a raw material in a flame and spheroidizing it, as described in Patent Document 4, for example.
前記のような人工砂は天然硅砂よりも低い線熱膨張係数を有するため、インクジェット式の積層造形法において、天然硅砂に代えて、このような人工砂を鋳物砂として用いることができればベーニング欠陥の発生を抑制できると考えられる。ここで、焼結法による人工砂からなる鋳物砂を用いた場合には、積層造形装置におけるブレード機構が有するリコーター内での混練砂の流動性が十分に確保され、ブレード機構によって混練砂の層を形成でき、砂型を問題なく製造できることが、出願人による調査、研究の結果、判明している。 Since the artificial sand as described above has a lower coefficient of linear thermal expansion than that of natural sand, if such artificial sand can be used as casting sand in place of natural sand in the inkjet stereolithography method, it will cause vaning defects. It is thought that the occurrence can be suppressed. Here, when cast sand made of artificial sand by the sintering method is used, the fluidity of the kneaded sand in the recoater of the blade mechanism in the laminated molding apparatus is sufficiently ensured, and the layer of the kneaded sand is secured by the blade mechanism. As a result of investigation and research by the applicant, it has been found that the sand mold can be produced without any problem.
これに対し、溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂からなる鋳物砂を用いた場合には、リコーター内での混練砂の流動性は十分なものとならず、砂型を製造することはできなかった。しかしながら、溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂からなる鋳物砂は、焼結法による人工砂からなる鋳物砂よりも少量の結合剤で高い強度が得られるという利点があるため、インクジェット式の積層造形法に適用できれば、より望ましい。 On the other hand, when cast sand made of artificial sand produced by the melting method and / or artificial sand produced by the flame melting method is used, the fluidity of the kneaded sand in the recoater is sufficient. It was not possible to manufacture sand molds. However, the foundry sand made of artificial sand produced by the melting method and / or the artificial sand produced by the flame melting method can obtain higher strength with a smaller amount of binder than the foundry sand made of artificial sand produced by the sintering method. Therefore, it is more desirable if it can be applied to an inkjet laminated molding method.
本発明は、このような状況の下に開発されたもので、結合剤の使用量の低減及び強度の向上が可能であるとともに、鋳込んだ製品におけるベーニング欠陥の発生を抑制できる鋳造用砂型の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been developed under such circumstances, and is a casting sand mold capable of reducing the amount of the binder used and improving the strength, and suppressing the occurrence of vaning defects in the cast product. The purpose is to provide a manufacturing method.
本発明に係る鋳造用砂型の製造方法は、
溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂を含む、メディアン径d50が280μm以上の鋳物砂を準備する鋳物砂準備工程と、
前記鋳物砂に、結合剤を硬化させるための触媒である硬化剤を混練して混練砂とする混練工程と、
前記混練砂を一層ずつ積層しながら、前記結合剤を付与して硬化させることで鋳造用砂型を造形する積層工程と、
を有することを特徴とする。
The method for manufacturing a sand mold for casting according to the present invention is
A casting sand preparation step for preparing casting sand having a median diameter d50 of 280 μm or more, including artificial sand produced by the melting method and / or artificial sand produced by the flame melting method.
A kneading step of kneading the casting sand with a curing agent, which is a catalyst for curing the binder, to obtain kneaded sand.
A laminating step of forming a sand mold for casting by applying the binder and hardening the kneaded sand layer by layer.
It is characterized by having.
また、本発明に係る鋳造用砂型の製造方法においては、前記鋳物砂は、溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂からなることが好ましい。 Further, in the method for producing a sand mold for casting according to the present invention, the casting sand is preferably composed of artificial sand produced by a melting method and / or artificial sand produced by a flame melting method.
また、本発明に係る鋳造用砂型の製造方法においては、前記鋳物砂準備工程において準備する前記鋳物砂の体積累計80%の粒径d80を400μm以下とすることが好ましい。 Further, in the method for producing a sand mold for casting according to the present invention, it is preferable that the particle size d80 of the total volume of the casting sand prepared in the casting sand preparation step of 80% is 400 μm or less.
本発明によれば、結合剤の使用量の低減及び強度の向上が可能であるとともに、鋳込んだ製品におけるベーニング欠陥の発生を抑制できる鋳造用砂型の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a sand mold for casting, which can reduce the amount of the binder used and improve the strength, and can suppress the occurrence of vaning defects in the cast product.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る鋳造用砂型の製造方法について、詳細に例示説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a sand mold for casting according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施形態に係る鋳造用砂型の製造方法においては、まず、鋳物砂を準備する鋳物砂準備工程S1を行う。そして、鋳物砂準備工程S1に次いで、鋳物砂に、結合剤を硬化させるための触媒である硬化剤を混練して混練砂とする混練工程S2を行う。そして、混練工程S2に次いで、混練砂を一層ずつ積層しながら、結合剤を付与して硬化させることで鋳造用砂型を造形する積層工程S3を行う。 As shown in FIG. 1, in the method for manufacturing a sand mold for casting according to the present embodiment, first, a casting sand preparation step S1 for preparing casting sand is performed. Then, following the casting sand preparation step S1, a kneading step S2 is performed in which the casting sand is kneaded with a curing agent which is a catalyst for curing the binder to make kneaded sand. Then, following the kneading step S2, a laminating step S3 is performed in which the kneaded sand is laminated layer by layer, and a binder is applied to cure the kneaded sand to form a sand mold for casting.
鋳物砂準備工程S1で準備する鋳物砂としては、溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂を含む、メディアン径d50が280μm以上の鋳物砂を用いる。溶融法とは、溶融原料をエアーの吹き付け又は噴霧等によって空気中に飛ばし、表面張力によって球状化させることで人工砂を製造する方法である。また、火炎溶融法とは、原料を火炎中で溶融して球状化させることで人工砂を製造する方法である。このような溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂を含む鋳物砂を用いることで、製造される砂型の線熱膨張係数を抑制し、もってベーニング欠陥の発生を抑制することができる。なお、人工砂の組成としては、アルミナ(Al-O系)や、ムライト(Al-Si-O系)、ムライト-ジルコン(Al-Si-Zr-O系)の混合系などが好適である。また、人工砂としては、新砂、その回収砂およびその再生砂のうちから選んだ少なくとも1種を用いることができる。 As the casting sand prepared in the casting sand preparation step S1, a casting sand having a median diameter d50 of 280 μm or more, which contains artificial sand produced by the melting method and / or artificial sand produced by the flame melting method, is used. The melting method is a method for producing artificial sand by blowing a molten raw material into the air by blowing or spraying air and spheroidizing it by surface tension. The flame melting method is a method for producing artificial sand by melting a raw material in a flame and spheroidizing it. By using artificial sand produced by such a melting method and / or casting sand containing artificial sand produced by the flame melting method, the linear thermal expansion coefficient of the produced sand mold is suppressed, and thus Verneuil defects are generated. Can be suppressed. As the composition of the artificial sand, alumina (Al—O system), mullite (Al—Si—O system), mullite-zircon (Al—Si—Zr—O system) mixed system and the like are suitable. Further, as the artificial sand, at least one selected from fresh sand, recovered sand thereof and regenerated sand thereof can be used.
鋳物砂準備工程S1で準備する鋳物砂は、溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂からなることが好ましい。しかしながら、鋳物砂準備工程S1で準備する鋳物砂は、溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂に加えて、焼結法で製造された人工砂及び/又は天然硅砂等の天然砂を含むものであってもよく、この場合でも、溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂を含むことによる効果を享受することができる。 The casting sand prepared in the casting sand preparation step S1 is preferably composed of artificial sand produced by the melting method and / or artificial sand produced by the flame melting method. However, the casting sand prepared in the casting sand preparation step S1 is, in addition to the artificial sand produced by the melting method and / or the artificial sand produced by the flame melting method, the artificial sand produced by the sintering method and / or It may contain natural sand such as natural silica sand, and even in this case, the effect of containing artificial sand produced by the melting method and / or artificial sand produced by the flame melting method can be enjoyed. ..
また、メディアン径d50とは、レーザー回折散乱法を用いて測定された粒度分布曲線における、体積累計50%の粒径である。鋳物砂のメディアン径d50を280μm以上とすることにより、溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂からなる鋳物砂を用いる場合であっても、後述する積層工程S3において、混練砂をブレード機構のリコーターに充填した際の流動性を確保し、混練砂の層を形成することができる。なお、従来の積層造形で通常用いられる天然硅砂100%鋳物砂のメディアン径d50は、140μmである。溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂からなる、メディアン径d50が140μmの鋳物砂を用いる場合には、混練砂がリコーター内で十分に流動しないため、砂型を積層造形することはできなかった(メディアン径d50が140μmの天然硅砂を所定量ブレンドした場合は、積層造形が可能であった)。 The median diameter d50 is a particle size with a cumulative volume of 50% in the particle size distribution curve measured by the laser diffraction / scattering method. By setting the median diameter d50 of the casting sand to 280 μm or more, even when the artificial sand produced by the melting method and / or the casting sand made of the artificial sand produced by the flame melting method is used, the laminating step described later. In S3, the fluidity when the kneaded sand is filled in the recoater of the blade mechanism can be ensured, and a layer of the kneaded sand can be formed. The median diameter d50 of 100% natural silica sand cast sand, which is usually used in conventional laminated molding, is 140 μm. When using cast sand having a median diameter d50 of 140 μm, which consists of artificial sand produced by the melting method and / or artificial sand produced by the flame melting method, the kneaded sand does not sufficiently flow in the recoater, so that the sand mold (Laminated molding was possible when a predetermined amount of natural silica sand having a median diameter d50 of 140 μm was blended).
ここで、粒径を大きくすることでリコーターの内部での流動性を向上できる理由は、以下のように推察される。溶融法又は火炎溶融法による人工砂は、表面が滑らかな球状をなす砂の粒子からなっている。このような人工砂を液体の硬化剤と混練すると、図2(a)に示すように、砂の粒子の表面は液状の硬化剤に覆われる。このとき硬化剤は、図2(b)に示すように、粒子同士の接点に集まり液状のネックを形成する。この状態で砂が流動するためには、ネックを切断し、砂の粒子同士が離れる必要がある。そして、リコーターの内部でこのような固液混合状態の砂が流れようとする力は、砂の粒子の自重に比例するので、粒径の3乗に比例することになる。これに対し、砂が凝集しようとする力は、砂の粒子間の硬化剤の表面張力に起因し、その力はネックの周長に比例するので、粒径に比例することになる。したがって、砂の粒径が所定の大きさを超えると、砂が凝集しようとする力よりも流動性が勝るようになると考えられる。 Here, the reason why the fluidity inside the recoater can be improved by increasing the particle size is presumed as follows. Artificial sand produced by the melting method or the flame melting method consists of sand particles having a smooth spherical surface. When such artificial sand is kneaded with a liquid curing agent, the surface of the sand particles is covered with the liquid curing agent as shown in FIG. 2 (a). At this time, as shown in FIG. 2B, the curing agent gathers at the contact points between the particles to form a liquid neck. In order for the sand to flow in this state, it is necessary to cut the neck and separate the sand particles from each other. The force that the sand in such a solid-liquid mixed state tries to flow inside the recoater is proportional to the weight of the sand particles, and is therefore proportional to the cube of the particle size. On the other hand, the force that the sand tries to aggregate is due to the surface tension of the hardening agent between the sand particles, and the force is proportional to the circumference of the neck, so that it is proportional to the particle size. Therefore, when the particle size of the sand exceeds a predetermined size, it is considered that the fluidity becomes superior to the force that the sand tries to aggregate.
また、鋳物砂準備工程S1で準備する鋳物砂としては、体積累計80%の粒径d80が400μm以下の鋳物砂を用いることが好ましい。ここで、粒径d80とは、レーザー回折散乱法を用いて測定された粒度分布曲線における、体積累計80%の粒径である。鋳物砂の粒径d80を400μm以下とすることにより、実用上好ましい強度を有する鋳物用砂型を有利に製造することができる。その理由は以下のとおりである。 Further, as the casting sand prepared in the casting sand preparation step S1, it is preferable to use casting sand having a cumulative volume of 80% and a particle size d80 of 400 μm or less. Here, the particle size d80 is a particle size with a cumulative volume of 80% in the particle size distribution curve measured by the laser diffraction / scattering method. By setting the particle size d80 of the casting sand to 400 μm or less, it is possible to advantageously manufacture a sand mold for casting having practically preferable strength. The reason is as follows.
積層造形によって得られる砂型の強度は、積層ピッチが薄いほど、結合剤添加量が増すので向上する傾向がある。しかし、積層ピッチを薄くしていくと、積層ピッチが粒径d80より薄くなったところで段差状の強度低下が生じることが出願人の調査により判明している。図3に、出願人が行った実験結果を示す。図3において、横軸は積層ピッチを示し、縦軸は曲げ強度を示す。この実験では、溶融法で製造された鋳物砂を50メッシュで篩分けしたものを用いた。その粒度分布を、レーザー回折散乱法を用いて測定した結果を図4に示す。そして、この鋳物砂を積層造形することで、22.4mm×22.4mm×172mmの砂型を製作し、スパンを150mmとして三点曲げにより強度の測定を行った。図3からは、積層ピッチが約360μmより薄くなったところで強度低下が生じていることが分かる。この強度低下は、積層厚さよりも大きな粒子の割合が増したことが原因であると推察される。また、図4に示した粒度分布から、この実験で用いた鋳物砂のd80は約360μmである。これらの結果から、粒径d80より積層ピッチが薄くなったところで強度低下が生じると考えられる。 The strength of the sand mold obtained by laminating molding tends to improve as the laminating pitch becomes thinner because the amount of the binder added increases. However, it has been found by the applicant's investigation that when the stacking pitch is reduced, the step-like strength decreases when the stacking pitch becomes thinner than the particle size d80. FIG. 3 shows the results of experiments conducted by the applicant. In FIG. 3, the horizontal axis represents the stacking pitch and the vertical axis represents the bending strength. In this experiment, cast sand produced by the melting method was sieved with 50 mesh. The result of measuring the particle size distribution using the laser diffraction scattering method is shown in FIG. Then, by laminating and modeling this cast sand, a sand mold having a size of 22.4 mm × 22.4 mm × 172 mm was produced, and the strength was measured by three-point bending with a span of 150 mm. From FIG. 3, it can be seen that the strength decreases when the stacking pitch becomes thinner than about 360 μm. It is presumed that this decrease in strength is due to an increase in the proportion of particles larger than the laminated thickness. Further, from the particle size distribution shown in FIG. 4, the d80 of the cast sand used in this experiment is about 360 μm. From these results, it is considered that the strength decreases when the stacking pitch becomes thinner than the particle size d80.
また、このような強度低下を生じない粒径及び積層ピッチの範囲では、実用上好ましい強度の砂型を得るためには、積層ピッチを400μm以下の薄さに設定する必要がある。ここで、実用上好ましい強度とは、例えばダクタイル鋳鉄製の大型シリンダーブロックや大型クランクケースなどを鋳造するための砂型に通常求められる、約2MPaの曲げ強度である。 Further, in the range of the particle size and the stacking pitch that do not cause such a decrease in strength, it is necessary to set the stacking pitch to a thickness of 400 μm or less in order to obtain a sand mold having a practically preferable strength. Here, the practically preferable strength is a bending strength of about 2 MPa, which is usually required for a sand mold for casting a large cylinder block made of ductile cast iron, a large crankcase, or the like.
したがって、積層厚さよりも大きな粒子の割合が増すことによる強度低下を生じないで実用上好ましい強度を有する砂型を製造するためには、粒径d80を積層ピッチ以下とし、且つ、積層ピッチを400μm以下とする必要がある。このように、実用上好ましい強度を有する砂型を有利に製造するためには、粒径d80を400μm以下とする必要がある。 Therefore, in order to produce a sand mold having practically preferable strength without causing a decrease in strength due to an increase in the proportion of particles larger than the laminated thickness, the particle size d80 should be set to the stacking pitch or less and the stacking pitch should be 400 μm or less. Must be. As described above, in order to advantageously produce a sand mold having practically preferable strength, the particle size d80 needs to be 400 μm or less.
また、混練工程S2において鋳物砂に混練する硬化剤としては、結合剤を硬化させるための触媒であれば従来公知の硬化剤を用いることができるが、例えば、結合剤としてフラン樹脂のような酸触媒による脱水縮重合反応により硬化する有機性樹脂を用いるものである場合は、常温においてその有機性樹脂を硬化させるものが好ましい。例えば、キシレンスルホン酸、トルエンスルホン酸などの有機スルホン酸と硫酸を主成分とするものである。また、硬化剤の混練比率は、混練砂の総量に対して、0.01~1.0質量%の範囲が好ましい。というのは、この範囲で硬化剤を混練すると、混練砂の造型性と流動性が最もバランスするからである。 Further, as the curing agent to be kneaded into the casting sand in the kneading step S2, a conventionally known curing agent can be used as long as it is a catalyst for curing the binder, but for example, an acid such as furan resin can be used as the binder. When an organic resin that is cured by a dehydration-condensation polymerization reaction using a catalyst is used, it is preferable that the organic resin is cured at room temperature. For example, it is mainly composed of organic sulfonic acid such as xylene sulfonic acid and toluene sulfonic acid and sulfuric acid. The kneading ratio of the curing agent is preferably in the range of 0.01 to 1.0% by mass with respect to the total amount of kneaded sand. This is because when the curing agent is kneaded in this range, the moldability and fluidity of the kneaded sand are best balanced.
さらに、積層工程S3において積層させた混練砂に付与する結合剤(バインダー)としては、有機性樹脂、特にフラン樹脂又はフェノール樹脂を用いるのが好ましい。フラン樹脂としては、例えば、フルフリルアルコール、フルフリルアルコールとアルデヒド類の縮合物、尿素とアルデヒド類の縮合物よりなる群から選ばれる1種以上か、上記群から選ばれる2種以上の縮合物からなるフラン樹脂が挙げられる。また、フェノール樹脂としては、フェノール類とアルデヒド類の縮合物が挙げられる。 Further, as the binder to be applied to the kneaded sand laminated in the laminating step S3, it is preferable to use an organic resin, particularly a furan resin or a phenol resin. The furan resin may be, for example, one or more selected from the group consisting of furfuryl alcohol, a condensate of furfuryl alcohol and aldehydes, and a condensate of urea and aldehydes, or two or more condensates selected from the above group. Examples include furan resin composed of. Examples of the phenol resin include condensates of phenols and aldehydes.
積層工程S3では、前述したように、混練砂を一層ずつ積層しながら、結合剤を付与して硬化させることで鋳造用砂型を造形する。例えば、砂型の形状を3DCAD設計して得られたデータに基づき、インクジェット式の三次元積層造形装置(例えば、Ex One S-15(商標)、販売元:株式会社EX ONE)を用いて、まず、リコーターに混練砂を充填したブレード機構により混練砂の薄層を平らな表面上に均一に拡げ、次に、前記した3DCADデータに基づき、吐出ヘッド(プリントヘッド)を走査させて当該薄層における所定の領域に対して結合剤を吐出し、付与(印刷)することができる。 In the laminating step S3, as described above, the sand mold for casting is formed by laminating the kneaded sand layer by layer and applying a binder to cure the kneaded sand. For example, based on the data obtained by 3DCAD designing the shape of the sand mold, first using an inkjet type three-dimensional laminated molding device (for example, Ex One S-15 (trademark), distributor: EX ONE Co., Ltd.). A thin layer of kneaded sand is uniformly spread on a flat surface by a blade mechanism in which the recoater is filled with kneaded sand, and then the discharge head (print head) is scanned based on the above-mentioned 3D CAD data to obtain the thin layer of the kneaded sand. The binder can be discharged and applied (printed) to a predetermined area.
結合剤が印刷された領域の層は、接合状態となるとともに、既に形成済の下層とも結合する。そして、砂型全体が完成するまで、薄層を上部に順次形成させ、結合剤を印刷する工程を繰り返す。最終的に、結合剤が付与されなかった領域は、非結合状態であるため、混練砂は砂型から容易に除去することができる。以上の操作により、所望の三次元構造の砂型が製造できる。なお、結合剤として熱硬化性のフェノール樹脂を用いる場合には、砂型を結合剤が印刷されなかった混練砂から取り出す前に、当該砂型を含む積層体に加熱処理(好適にはマイクロ波加熱)を施し、砂型を完全に硬化させることが好ましい。 The layer in the area where the binder is printed is in a bonded state and is also bonded to the already formed lower layer. Then, the steps of sequentially forming thin layers on the upper part and printing the binder are repeated until the entire sand mold is completed. Finally, the region to which the binder was not applied is in a non-bonded state, so that the kneaded sand can be easily removed from the sand mold. By the above operation, a sand mold having a desired three-dimensional structure can be manufactured. When a thermosetting phenol resin is used as the binder, the laminate containing the sand mold is heat-treated (preferably microwave heating) before the sand mold is taken out from the kneaded sand on which the binder is not printed. It is preferable to apply the above to completely cure the sand mold.
本実施形態に係る鋳造用砂型の製造方法によれば、溶融法で製造された人工砂及び/又は火炎溶融法で製造された人工砂を含む鋳物砂を用いることができるため、結合剤の使用量の低減及び強度の向上が可能であるとともに、鋳込んだ製品におけるベーニング欠陥の発生を抑制することができる。 According to the method for producing a sand mold for casting according to the present embodiment, since artificial sand produced by a melting method and / or casting sand containing artificial sand produced by a flame melting method can be used, a binder is used. It is possible to reduce the amount and improve the strength, and it is possible to suppress the occurrence of vaning defects in the cast product.
以上、本発明の様々な実施形態について説明したが、前述したところは本発明の実施形態の一例を示したにすぎず、発明の要旨を逸脱しない限り、種々の変更を加えてよいことは言うまでもない。 Although various embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that the above-mentioned points are merely examples of the embodiments of the present invention, and various changes may be made as long as the gist of the invention is not deviated. stomach.
本発明の実施例として、以下の条件により、長尺直方体形状をなす砂型の製造を試みたところ、リコーター内で混練砂が滞留することなく、砂型を製造することができた。
・三次元積層装置:Ex One S-15(商標)(販売元:株式会社EX ONE)・鋳物砂:エスパール#60(販売元:山川産業株式会社)の新砂100%で構成
・硬化剤添加量:0.20質量%
・積層ピッチ:360μm
ここで、鋳物砂(エスパール#60)のメディアン径d50は、280μmであった。
As an example of the present invention, when an attempt was made to manufacture a sand mold having a long rectangular parallelepiped shape under the following conditions, the sand mold could be manufactured without the kneaded sand staying in the recoater.
・ Three-dimensional laminating equipment: ExOne S-15 (trademark) (sold by: EX ONE Co., Ltd.) ・ Casting sand: Espal # 60 (sold by Yamakawa Sangyo Co., Ltd.) composed of 100% new sand ・ Amount of hardener added : 0.20% by mass
-Laminating pitch: 360 μm
Here, the median diameter d50 of the cast sand (Espearl # 60) was 280 μm.
本実施例の結果から、溶融法で製造された人工砂からなるメディアン径d50が280μm以上の鋳物砂を用いることで、インクジェット式の積層造形法によって鋳造用砂型を製造できることが分かる。また、溶融法で製造された人工砂と同様の真球度と砂粒子表面の滑らかさとを有する、火炎溶融法で製造された人工砂をブレンドした場合又は火炎溶融法で製造された人工砂のみで鋳物砂を構成した場合であっても同様に、メディアン径d50が280μm以上のものとすることで、インクジェット式の積層造形法によって鋳造用砂型を製造できると推察される。また、天然砂や焼結法による人工砂をブレンドした場合でも、鋳物砂のメディアン径d50が280μm以上であれば、砂型の製造が可能であることは明白である。 From the results of this example, it can be seen that a sand mold for casting can be manufactured by an inkjet laminated molding method by using casting sand having a median diameter d50 of 280 μm or more, which is made of artificial sand produced by the melting method. Also, only when blended with artificial sand produced by the flame melting method or artificial sand produced by the flame melting method, which has the same sphericity and smoothness of the sand particle surface as the artificial sand produced by the melting method. It is presumed that the sand mold for casting can be manufactured by the inkjet type laminated molding method by setting the median diameter d50 to 280 μm or more even when the casting sand is similarly formed. Further, even when natural sand or artificial sand produced by a sintering method is blended, it is clear that sand molds can be produced if the median diameter d50 of the cast sand is 280 μm or more.
S1 鋳物砂準備工程
S2 混練工程
S3 積層工程
S1 Casting sand preparation process S2 Kneading process S3 Laminating process
Claims (2)
前記鋳物砂に、結合剤を硬化させるための触媒である硬化剤を混練して混練砂とする混練工程と、
前記混練砂を一層ずつ積層しながら、前記結合剤を付与して硬化させることで鋳造用砂型を造形する積層工程と、
を有し、
前記鋳物砂準備工程において準備する前記鋳物砂の体積累計80%の粒径d80を400μm以下とすることを特徴とする鋳造用砂型の製造方法。 A casting sand preparation step for preparing casting sand having a median diameter d50 of 280 μm or more, including artificial sand produced by the melting method and / or artificial sand produced by the flame melting method.
A kneading step of kneading the casting sand with a curing agent, which is a catalyst for curing the binder, to obtain kneaded sand.
A laminating step of forming a sand mold for casting by applying the binder and hardening the kneaded sand layer by layer.
Have,
A method for manufacturing a sand mold for casting, characterized in that the particle size d80 having a cumulative volume of 80% of the cast sand prepared in the casting sand preparation step is 400 μm or less .
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