特開 2024-85538 鋳型の製造方法、鋳型の製造システム、及び鋳物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024085538

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】鋳型の製造方法、鋳型の製造システム、及び鋳物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22C 9/12 20060101AFI20240620BHJP

   B22C 1/10 20060101ALI20240620BHJP

   B22C 1/18 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

B22C9/12 H

B22C1/10 C

B22C1/18 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200102

(22)【出願日】2022-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(72)【発明者】

【氏名】西川 和之

(72)【発明者】

【氏名】冨岡 正則

(72)【発明者】

【氏名】加藤 裕介

(72)【発明者】

【氏名】青木 知裕

(72)【発明者】

【氏名】善甫 敏彦

(72)【発明者】

【氏名】松井 哲司

【テーマコード（参考）】

4E092

4E093

【Ｆターム（参考）】

4E092AA18

4E092BA04

4E093RD05

(57)【要約】

【課題】水ガラスを含む鋳型の注湯時における変形を低減できる技術を提供する。
【解決手段】鋳型の製造方法は、水ガラスから構成されるバインダを含む鋳型の製造方法である。この鋳型の製造方法は、鋳型を造型する工程と、造型された鋳型を抜型する工程と、抜型された鋳型を脱水処理する工程とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水ガラスから構成されるバインダを含む鋳型の製造方法であって、
前記鋳型を造型する工程と、
造型された前記鋳型を抜型する工程と、
抜型された前記鋳型を脱水処理する工程と、
を備える、鋳型の製造方法。

【請求項2】

前記脱水処理する工程では、抜型された前記鋳型を熱処理する、
請求項１に記載の鋳型の製造方法。

【請求項3】

前記熱処理する工程では、２００℃以上、かつ、２８０℃以下の温度で前記熱処理を行う、
請求項２に記載の鋳型の製造方法。

【請求項4】

前記熱処理する工程では、５分間以上、かつ、２５分間以下の時間で前記熱処理を行う、
請求項２に記載の鋳型の製造方法。

【請求項5】

請求項１～４の何れか一項に記載の鋳型の製造方法を含む鋳物の製造方法であって、
脱水処理された前記鋳型に注湯する工程を備え、
前記注湯する工程では、注湯温度が１０００℃以上の金属が注湯される、
鋳物の製造方法。

【請求項6】

水ガラスから構成されるバインダを含む鋳型の製造システムであって、
前記鋳型を造型する造型部と、
造型された前記鋳型を抜型する抜型部と、
抜型された前記鋳型を熱処理する熱処理部と、
前記造型部と、前記抜型部と、前記熱処理部と、熱処理された前記鋳型に注湯する注湯部とを接続している搬送経路に沿って前記鋳型を搬送する搬送部と、
を備え、
前記搬送経路において、前記熱処理部は、前記抜型部の下流、かつ、前記注湯部の上流に配置されている、
鋳型の製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、鋳型の製造方法、鋳型の製造システム、及び鋳物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、無機コーテッドサンドを用いた鋳型の製造方法を開示する。無機コーテッドサンドは、耐火性骨材と、耐火性骨材の表面を被覆した水ガラスから構成されたバインダとを有する。バインダはカルシウム化合物を含有する。無機コーテッドサンドは、加熱された成形金型に充填されて造型される。水ガラスとカルシウム化合物とは、鋳造時に溶融金属の熱で反応し、高融点結晶に結晶化する。高融点結晶は溶融金属の熱に曝されても溶融しないため、鋳型の変形が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１０９２３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１記載の製造方法は、水ガラスにカルシウム化合物を添加する必要がある。より簡易な手法で鋳型の注湯時における変形を抑制するために、改善の余地がある。本開示は、水ガラスを含む鋳型を用いて寸法精度の高い鋳物を得る技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面に係る製造方法は、水ガラスから構成されるバインダを含む鋳型の製造方法である。この鋳型の製造方法は、以下の（１）～（３）の工程を備える。
（１）鋳型を造型する工程。
（２）造型された鋳型を抜型する工程。
（３）抜型された鋳型を脱水処理する工程。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、水ガラスを含む鋳型を用いて寸法精度の高い鋳物を得る技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る鋳型の製造システムの一例を概略的に示す構成図である。

【図2】図２は、実施形態に係る鋳型の製造方法を示すフローチャートである。

【図3】図３の（Ａ）は、実施例及び比較例に用いられる鋳型の寸法構成を示す断面図である。図３の（Ｂ）は、鋳型の寸法構成を示す断面図である。図３の（Ｃ）は、実施例及び比較例に用いられた鋳物の変形量を示す断面図である。

【図4】図４の（Ａ）は、実施例での熱処理温度と変形量との関係を示すグラフである。図４の（Ｂ）は、実施例での熱処理温度と変形量との関係を示すデータである。

【図5】図５の（Ａ）は、別の実施例での熱処理温度と変形量との関係を示すグラフである。図５の（Ｂ）は、別の実施例での熱処理温度と変形量との関係を示すデータである。

【図6】図６の（Ａ）は、更に別の実施例での熱処理温度と変形量との関係を示すグラフである。図６の（Ｂ）は、更に別の実施例での熱処理温度と変形量との関係を示すデータである。

【図7】図７の（Ａ）は、実施例での熱処理時間と変形量との関係を示すグラフである。図７の（Ｂ）は、実施例での熱処理時間と変形量との関係を示すデータである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［本開示の実施形態の概要］
最初に、本開示の実施形態の概要を説明する。

【0009】

（条項１） 本開示の一側面に係る鋳型の製造方法は、水ガラスから構成されるバインダを含む鋳型の製造方法である。この鋳型の製造方法は、以下の（１）～（３）の工程を備える。
（１）鋳型を造型する工程。
（２）造型された鋳型を抜型する工程。
（３）抜型された鋳型を脱水処理する工程。

【0010】

条項１に係る鋳型の製造方法では、抜型された鋳型は脱水処理される。脱水処理によって鋳型に含まれる水ガラスの結合水は除去されるので、鋳型に含まれる結合水の量は減少する。注湯時において、鋳型から発生する水蒸気の量が減少することで、バインダの結合力が水蒸気によって低下することが抑制される。つまり、この製造方法では、注湯時において変形しにくい鋳型が製造される。よって、この製造方法によれば、水ガラスを含む鋳型を用いて寸法精度の高い鋳物を得ることができる。

【0011】

（条項２） 条項１に記載の鋳型の製造方法において、脱水処理する工程では、抜型された鋳型を熱処理してもよい。熱処理によって鋳型に含まれる水ガラスの結合水は蒸発するので、鋳型に含まれる結合水の量は減少する。

【0012】

（条項３） 条項２に記載の鋳型の製造方法において、熱処理する工程では、２００℃以上、かつ、２８０℃以下の温度で熱処理を行ってもよい。

【0013】

（条項４） 条項２又は条項３に記載の鋳型の製造方法において、熱処理する工程では、５分間以上、かつ、２５分間以下の時間で熱処理を行ってもよい。

【0014】

（条項５）
本開示の更に別の側面に係る鋳物の製造方法は、条項１～条項４の何れか一項に記載の鋳型の製造方法を含む鋳物の製造方法である。この鋳物の製造方法は、脱水処理された鋳型に注湯する工程を備える。注湯する工程では、注湯温度が１０００℃以上の金属が注湯される。従来の水ガラスから構成されるバインダを含む鋳型では、注湯温度が１０００℃以上の金属が注湯されたときの鋳型の変形が大きいので、鋳物の寸法精度が低下するおそれがある。この鋳物の製造方法では、上述したように、注湯時に鋳型から発生する水蒸気の量が減少するので、注湯温度が１０００℃以上の金属が注湯されたときの鋳型の変形を低減できる。したがって、この鋳物の製造方法は、鋳物の寸法精度の低下を抑制できる。

【0015】

（条項６） 本開示の別の側面に係る鋳型の製造システムは、水ガラスから構成されるバインダを含む鋳型の製造システムである。この鋳型の製造システムは、造型部、抜型部、熱処理部及び搬送部を備える。造型部は、鋳型を造型する。抜型部は、造型された鋳型を抜型する。熱処理部は、抜型された鋳型を熱処理する。搬送部は、造型部と、抜型部と、熱処理部と、注湯部とが接続されている搬送経路に沿って鋳型を搬送する。注湯部は、熱処理された鋳型に注湯する。搬送経路において、熱処理部は、抜型部の下流、かつ、注湯部の上流に配置されている。

【0016】

条項６に係る鋳型の製造システムでは、鋳型は、抜型部、熱処理部、及び注湯部を接続している搬送経路に沿って搬送される。搬送経路において、熱処理部は、抜型部の下流、かつ、注湯部の上流に配置されている。したがって、製造システムで搬送される鋳型は、抜型の後、かつ、注湯の前に熱処理をされ得る。上述したように、注湯時において鋳型から発生する水蒸気の量が減少するので、この製造システムは、注湯時における変形を低減した鋳型を製造し得る。よって、この製造システムは、水ガラスを含む鋳型を用いて寸法精度の高い鋳物を得ることができる。

【0017】

［本開示の実施形態の例示］
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において同一要素には同一符号が付され、重複する説明は省略される。

【0018】

図１は、実施形態に係る鋳型の製造システム１の一例を概略的に示す構成図である。鋳型の製造システム１は、鋳型Ｍを製造する。鋳型Ｍは、砂鋳型である。鋳型Ｍは、骨材及びバインダを含む。本実施形態では、バインダは、水ガラスから構成される。水ガラスとは、ケイ酸ナトリウムの濃厚水溶液である。本実施形態では、水ガラスに含まれる無水ケイ酸（ＳｉＯ_２）、酸化ソーダ（Ｎａ_２Ｏ）、及び水（Ｈ_２Ｏ）との間の混合比は限定されない。以下では、骨材にバインダを加えて混錬したものを鋳物砂と呼ぶ場合がある。

【0019】

鋳型の製造システム１は、造型部１０、抜型部２０、熱処理部３０、及び搬送部４０を備える。抜型部２０と熱処理部３０との間には、中子セット場２１が設けられていてもよい。図１に示されるように、鋳型の製造システム１は、鋳物の製造システム１Ａの一部であってもよい。鋳物の製造システム１Ａは、注湯部５０を更に備える。

【0020】

造型部１０は、鋳枠Ｆを用いて鋳型Ｍを造型する。鋳型Ｍは、自硬性鋳型、熱硬化性鋳型、及びガス硬化性鋳型のうち何れかであればよい。鋳型Ｍが自硬性鋳型である場合には、鋳物砂に混錬された硬化剤の作用により、鋳物砂は、時間経過で硬化する。鋳型Ｍが熱硬化性鋳型である場合には、鋳物砂は、所定の温度に加熱されることで硬化する。鋳型Ｍがガス硬化性鋳型である場合には、鋳物砂は、所定のガスを通気されることで硬化する。以下では、鋳型Ｍが自硬性鋳型である実施形態について説明する。

【0021】

鋳型Ｍは、一対で構成される上型及び下型の何れか一方、又は中子である。以下では、鋳型Ｍが上型又は下型である場合について説明する。造型部１０は、パターン（模型）が配置された鋳枠Ｆ内に鋳物砂を充填し、鋳枠Ｆ内の鋳物砂を加圧して固める。固められた鋳物砂は、時間経過で硬化する。時間経過で硬化した鋳物砂は、鋳型Ｍを形成する。形成された鋳型Ｍは、搬送部４０によって、抜型部２０に搬送される。

【0022】

搬送部４０は、搬送経路に沿って鋳型Ｍを搬送する。搬送経路は、造型部１０と、抜型部２０と、中子セット場２１と、熱処理部３０と、注湯部５０とを接続している。搬送部４０は、造型部１０、抜型部２０、熱処理部３０、注湯部５０の順番で鋳型Ｍを搬送する。搬送経路において、造型部１０の側が上流であり、注湯部５０の側が下流である。搬送経路において、熱処理部３０は、抜型部２０の下流、かつ、注湯部５０の上流に配置されている。

【0023】

搬送部４０は、例えば、ローラコンベヤ、駆動ローラ、レール、鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆが載置されレール上を走行する台車、造型部１０側に配置されたプッシャ装置、及び注湯部５０の側に配置されたクッション装置などを有してもよい。搬送部４０は、ローラコンベヤ又はレール上に等間隔で配列された複数の鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆを造型部１０から順次搬送する。搬送部４０は、間欠駆動し、鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆを所定の枠分ずつ搬送する。所定の枠分は１枠でもよいし複数枠でもよい。

【0024】

抜型部２０は、造型された鋳型Ｍを鋳枠Ｆ及びパターンから抜型する。抜型部２０は、例えば、昇降機を有する。昇降機は、鋳枠Ｆ又はパターンを持ち上げることで、鋳型Ｍを抜型する。抜型された鋳型Ｍは、搬送部４０によって、中子セット場２１に搬送される。造型部１０及び抜型部２０は、一体に構成されていてもよい。

【0025】

中子セット場２１には、作業者が駐留しており、鋳型Ｍに中子をセットする。または、装置が鋳型Ｍに中子を自動でセットしてもよい。中子をセットされた鋳型Ｍは、搬送部４０によって、熱処理部３０に搬送される。

【0026】

熱処理部３０は、抜型された鋳型Ｍを熱処理する。熱処理部３０は、例えば、乾燥炉を有してもよい。鋳型Ｍは、乾燥炉の内部に搬送される。乾燥炉の内部に搬送された鋳型Ｍが含む水分は、熱処理によって減少する。鋳型Ｍが含む水分は、例えば、水ガラスに含まれる結合水、又は鋳型Ｍの表面に付着している水である。

【0027】

熱処理部３０は、鋳型Ｍを所定の条件で熱処理してもよい。熱処理部３０は、２００℃以上、かつ、２８０℃以下の温度で熱処理をしてもよい。熱処理部３０は、５分間以上、かつ、２５分間以下の時間で熱処理をしてもよい。熱処理の条件は、例えば、熱処理部と通信可能に構成された制御部６０が制御してもよい。熱処理された鋳型Ｍは、搬送部４０によって、注湯部５０に搬送される。

【0028】

注湯部５０は、熱処理された鋳型Ｍに金属の溶湯を注湯する。溶湯を構成する金属は、例えば、鋳鉄、銅合金、アルミニウム合金、又はマグネシウム合金である。注湯するときの注湯温度は、１０００℃以上であってもよい。鋳鉄及び銅合金は、それぞれ１０００℃以上の融点を有する。したがって、鋳鉄又は銅合金の溶湯では、注湯温度は、１０００℃以上である。注湯温度は、注湯部５０と通信可能に構成された制御部６０が制御してもよい。溶湯が注湯された鋳型Ｍは、冷却される。冷却された鋳型Ｍから、鋳物が取り出される。

【0029】

鋳型の製造システム１では、鋳型Ｍは、抜型部２０、熱処理部３０、及び注湯部５０を接続している搬送経路に沿って搬送される。搬送経路において、熱処理部３０は、抜型部２０の下流、かつ、注湯部５０の上流に配置されている。したがって、製造システム１で搬送される鋳型Ｍは、抜型の後、かつ、注湯の前に熱処理をされる。結果として、注湯時に鋳型Ｍから発生する水蒸気の量が減少するので、鋳型の製造システム１は、注湯時における変形を低減した鋳型Ｍを製造し得る。よって、鋳型の製造システム１は、水ガラスを含む鋳型Ｍを用いて寸法精度の高い鋳物を得ることができる。

【0030】

図２は、実施形態に係る鋳型の製造方法ＭＴを示すフローチャートである。上述したように、鋳型Ｍは、水ガラスから構成されるバインダを含む。鋳型の製造方法ＭＴは、鋳型の製造システム１によって実行されてもよい。鋳型の製造方法ＭＴは、作業者によって実行されてもよい。

【0031】

鋳型の製造方法ＭＴは、鋳型Ｍを造型する工程（ステップＳ１０）と、造型された鋳型Ｍを抜型する工程（ステップＳ２０）と、抜型された鋳型Ｍを熱処理する工程（ステップＳ３０）とを備える。鋳型の製造方法ＭＴは、中子をセットする工程（ステップＳ２１）を備えてもよい。中子をセットする工程（ステップＳ２１）は、造型された鋳型Ｍを抜型する工程（ステップＳ２０）と、抜型された鋳型Ｍを熱処理する工程（ステップＳ３０）との間で実行される。鋳型の製造方法ＭＴは、鋳物の製造方法ＭＴＡの一部であってもよい。鋳物の製造方法ＭＴＡは、熱処理された鋳型Ｍに注湯する工程（ステップＳ５０）を備える。

【0032】

最初に、鋳型Ｍを造型する工程（ステップＳ１０）が実行される。鋳型Ｍを造型する工程（ステップＳ１０）では、パターンが配置された鋳枠Ｆ内に鋳物砂が充填され、鋳枠Ｆ内の鋳物砂は、加圧によって固められる。

【0033】

鋳型Ｍを造型する工程（ステップＳ１０）は、自硬性プロセス、熱硬化性プロセス、及びガス硬化性プロセスのうちの何れかを含んでもよい。自硬性プロセスは、自硬性鋳型に対応する。自硬性プロセスでは、鋳物砂に硬化剤が混錬される。鋳型に充填された鋳物砂は、時間経過で硬化する。熱硬化性プロセスは、熱硬化性鋳型に対応する。熱硬化性プロセスでは、鋳型に充填された鋳物砂は、所定の温度に加熱される。ガス硬化性プロセスは、ガス硬化性鋳型に対応する。ガス硬化性プロセスでは、鋳型に充填された鋳物砂は、所定のガスが通気される。以下では、鋳型Ｍを造型する工程が自硬性プロセスを含む実施形態について説明する。

【0034】

次に、造型された鋳型Ｍを抜型する工程（ステップＳ２０）が実行される。鋳型Ｍを抜型する工程（ステップＳ２０）では、造型された鋳型Ｍは、鋳枠Ｆ及びパターンから抜型される。

【0035】

次に、中子をセットする工程（ステップＳ２１）が実行される。中子をセットする工程（ステップＳ２１）では、抜型された鋳型Ｍに中子がセットされる。

【0036】

次に、抜型された鋳型Ｍを熱処理する工程（ステップＳ３０）が実行される。熱処理を実行された鋳型Ｍの含む水分は、熱処理によって減少する。鋳型Ｍは、所定の条件で熱処理されてもよい。鋳型Ｍは、２００℃以上、かつ、２８０℃以下の温度で熱処理されてもよい。鋳型Ｍは、５分間以上、かつ、２５分間以下の時間で熱処理されてもよい。熱処理の条件は、例えば、作業者によって設定される。

【0037】

最後に、熱処理された鋳型Ｍに注湯する工程（ステップＳ５０）が実行される。溶湯を注湯するときの注湯温度は、１０００℃以上であってもよい。例えば、１０００℃以上の融点を有する鋳鉄又は銅合金の溶湯が注湯されるとき、注湯温度は、１０００℃以上である。注湯温度は、作業者によって設定されてもよい。溶湯が注湯された鋳型Ｍは、冷却される。冷却された鋳型Ｍから、鋳物が取り出される。

【0038】

（実施形態のまとめ）
鋳型Ｍに注湯する工程が実行される場合、溶湯は、鋳型Ｍに含まれる水分を水蒸気に変化させると共に鋳型Ｍに注湯圧を加える。発生した水蒸気は、鋳型Ｍのバインダの結合力を低下させる。バインダの結合力が低下している鋳型Ｍに注湯圧が加わると、鋳型Ｍが変形し、鋳型Ｍの鋳物の寸法精度が低下するおそれがある。鋳型の製造方法ＭＴでは、鋳型Ｍを抜型する工程の後、かつ、鋳型Ｍに注湯する工程の前に、抜型された鋳型Ｍに熱処理する工程が実行される。熱処理によって鋳型Ｍに含まれる水分が蒸発するので、注湯する工程において鋳型Ｍから水蒸気が発生しづらくなる。結果として、注湯する工程において鋳型Ｍのバインダの結合力は維持され、注湯圧による鋳型Ｍの変形が抑制される。したがって、鋳型の製造方法ＭＴは、注湯時において変形しない鋳型Ｍ（注湯時において変形量が小さい鋳型Ｍ）を製造し得る。よって、鋳型の製造方法ＭＴによれば、水ガラスを含む鋳型Ｍを用いて寸法精度の高い鋳物を得ることができる。

【0039】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、本開示は上記実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。

【0040】

上記実施形態では、脱水処理として熱処理が例示されたが、脱水処理は熱処理に限定されない。脱水処理は、抜型された鋳型から水分を逃がす処理であってもよいし、抜型された鋳型から水分を除去する処理であってもよい。鋳型の製造システム１は、熱処理部３０の代わりに脱水処理部を備えていてもよい。

【実施例0041】

以下、図３～図７を参照して、本発明者が実施した実施例及び比較例について説明する。図３の（Ａ）は、実施例及び比較例に用いられる鋳型Ｍの寸法構成を示す断面図である。図３の（Ａ）は、Ｙ方向から見た鋳型Ｍの断面図である。Ｙ方向は、鋳型Ｍの短手方向に沿っている。図３の（Ｂ）は、鋳型Ｍの寸法構成を示す断面図である。図３の（Ｂ）は、Ｙ方向と直交するＸ方向から見た鋳型Ｍの断面図である。Ｘ方向は、鋳型Ｍの長手方向に沿っている。図３の（Ｃ）は、鋳物Ｃの変形量を示す断面図である。図３の（Ｃ）は、Ｙ方向から鋳物Ｃを見た断面図である。図３の（Ａ）及び図３の（Ｂ）に示されるように、鋳型Ｍは、上型、下型及び中子ＭＣを含んでいる。図３の（Ｃ）に示される鋳物Ｃは、鋳型Ｍにねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）を注湯して形成された。この注湯時の溶湯の温度は、１４００℃であった。

【0042】

図３の（Ｃ）に示されるように、鋳物Ｃは、直方体状を呈する。鋳物Ｃには、Ｘ方向に沿って鋳物Ｃを貫通する貫通孔Ｈが形成されている。貫通孔Ｈは、中子ＭＣによって形成される。鋳物ＣのＸ方向での長さは、１４０ｍｍである。鋳物ＣのＺ方向での長さは３５ｍｍである。鋳物ＣのＹ方向での長さは４０ｍｍである。貫通孔ＨのＺ方向での長さは１５ｍｍである。貫通孔ＨのＹ方向での長さは２０ｍｍである。図３に示されるように、実施例及び比較例では、貫通孔ＨのＺ方向における変形量ｄを測定した。変形量ｄは、貫通孔Ｈの開口部のＺ方向における端と、貫通孔Ｈの中央部のＺ方向における端との間の最大幅である。変形量ｄは、鋳物Ｃの中子ＭＣのＺ方向における変形量に相当する。本実施例及び本比較例では、変形量ｄの評価を行い、鋳型の製造システム１及び鋳型の製造方法ＭＴによる効果を確認した。

【0043】

図４の（Ａ）は、比較例Ｃ１，Ｃ２及び実施例Ｃ３～Ｃ７での熱処理温度と変形量との関係を示すグラフである。図４の（Ｂ）は、比較例Ｃ１，Ｃ２及び実施例Ｃ３～Ｃ７での熱処理温度と変形量との関係を示すデータである。図４の（Ａ）の元データは、図４の（Ｂ）に対応する。比較例Ｃ１，Ｃ２及び実施例Ｃ３～Ｃ７において作製された中子ＭＣは、水ガラス（富士化学株式会社製：１号水ガラス）から構成されるバインダと、骨材（伊藤忠セラテック株式会社製：ナイガイセラビーズ［登録商標］♯６５０）によって形成された。

【0044】

比較例Ｃ１，Ｃ２及び実施例Ｃ３～Ｃ７では、中子ＭＣは、以下に説明する中子造型方法１，２のそれぞれによって形成された。

【0045】

中子造型方法１では、中子ＭＣは、以下の方法で造型された。一定量の骨材をミキサーに投入、次いで、金属シリコン粉（関東金属株式会社製）の規定量（質量％において、骨材１００部に対し１．５部）、及び粉末活性炭（フタムラ化学製）０．９部を投入し１分間混合した。その後、水ガラス溶液の規定量（質量％において、骨材１００部に対し３．０部）を添加、１分間混練した。次いで、界面活性剤（花王製）１．４部を添加した。その後、ミキサーから混練物を取り出し、模型に充填、押し固めを行い、２４時間の静置の後に抜型した。

【0046】

中子造型方法２では、中子ＭＣは、以下の方法で造型された。一定量の骨材をミキサーに投入、次いで、水ガラス溶液の規定量（質量％において、骨材１００部に対し３．０部）を投入し１分間混練した。その後、ミキサーから混練物を取り出し、模型に充填、押し固めを行った。次いで、炭酸ガスボンベの配管を通して鋳型に流気して、鋳型に炭酸ガスを圧入し、２４時間の静置の後に抜型した。

【0047】

中子造型方法１は、自硬性鋳型の製造方法の一例である。金属シリコン粉は、水ガラスの硬化剤の一例である。中子造型方法２は、ガス硬化性鋳型の製造方法の一例である。

【0048】

各比較例Ｃ１，Ｃ２の中子ＭＣには、熱処理は行われなかった。図４の（Ａ）に示される各比較例Ｃ１，Ｃ２の熱処理温度には、中子ＭＣが静置された際の室温（約２５℃）が示されている。比較例Ｃ１の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。比較例Ｃ１での変形量ｄは、９．３ｍｍであった。比較例Ｃ２の中子ＭＣは、中子造型方法２によって造型された。比較例Ｃ２での変形量ｄは、６．０ｍｍであった。

【0049】

実施例Ｃ３の中子ＭＣには、熱処理温度２００℃で５分間の熱処理が行われた。実施例Ｃ３の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。実施例Ｃ３での変形量ｄは、６．０ｍｍであった。

【0050】

実施例Ｃ４の中子ＭＣには、熱処理温度２５０℃で５分間の熱処理が行われた。実施例Ｃ４の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。実施例Ｃ４での変形量ｄは、３．１ｍｍであった。

【0051】

各実施例Ｃ５～Ｃ７の中子ＭＣには、熱処理温度２８０℃で５分間の熱処理が行われた。実施例Ｃ５の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。実施例Ｃ５での変形量ｄは、０．１ｍｍであった。実施例Ｃ６の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。実施例Ｃ６での変形量ｄは、０．２ｍｍであった。実施例Ｃ７の中子ＭＣは、中子造型方法２によって造型された。実施例Ｃ７での変形量ｄは、２．０ｍｍであった。

【0052】

図５の（Ａ）は、比較例Ｓ１～Ｓ３及び実施例Ｓ４～Ｓ７での熱処理温度と変形量との関係を示すグラフである。図５の（Ｂ）は、比較例Ｓ１～Ｓ３及び実施例Ｓ４～Ｓ７での熱処理温度と変形量との関係を示すデータである。図５の（Ａ）の元データは、図５の（Ｂ）に対応する。比較例Ｓ１～Ｓ３及び実施例Ｓ４～Ｓ７において作製された中子ＭＣは、水ガラス（富士化学株式会社製：１号水ガラス）から構成されるバインダと、骨材（山川産業株式会社製：エスパール［登録商標］♯６０）によって形成された。

【0053】

各比較例Ｓ１～Ｓ３の中子ＭＣには、熱処理は行われなかった。図５の（Ａ）に示される各比較例Ｓ１～Ｓ３の熱処理温度には、中子ＭＣが静置された際の室温（約２５℃）が示されている。比較例Ｓ１の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。比較例Ｓ１での変形量ｄは、３．０ｍｍであった。比較例Ｓ２の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。比較例Ｓ２での変形量ｄは、２．２ｍｍであった。比較例Ｓ３の中子ＭＣは、中子造型方法２によって造型された。比較例Ｓ３での変形量ｄは、５．０ｍｍであった。

【0054】

各実施例Ｓ４，Ｓ５の中子ＭＣには、熱処理温度２５０℃で５分間の熱処理が行われた。実施例Ｓ４の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。実施例Ｓ４での変形量ｄは、１．０ｍｍであった。実施例Ｓ５の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。実施例Ｓ５での変形量ｄは、１．５ｍｍであった。

【0055】

各実施例Ｓ６，Ｓ７の中子ＭＣには、熱処理温度２８０℃で５分間の熱処理が行われた。実施例Ｓ６の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。実施例Ｓ６での変形量ｄは、１．５ｍｍであった。実施例Ｓ７の中子ＭＣは、中子造型方法２によって造型された。実施例Ｓ７での変形量ｄは、０．５ｍｍであった。

【0056】

図６の（Ａ）は、比較例Ｍ１～Ｍ４及び実施例Ｍ５～Ｍ８での熱処理温度と変形量との関係を示すグラフである。図６の（Ｂ）は、比較例Ｍ１～Ｍ４及び実施例Ｍ５～Ｍ８での熱処理温度と変形量との関係を示すデータである。図６の（Ａ）の元データは、図６の（Ｂ）に対応する。比較例Ｍ１～Ｍ４及び実施例Ｍ５～Ｍ８において作製された中子ＭＣは、水ガラス（富士化学株式会社製：１号水ガラス）から構成されるバインダと、骨材（三河珪石株式会社製：三河珪砂Ｒ５５号）によって形成された。

【0057】

各比較例Ｍ１～Ｍ４の中子ＭＣには、熱処理は行われなかった。図６の（Ａ）に示される各比較例Ｍ１～Ｍ４の熱処理温度には、中子ＭＣが静置された際の室温（約２５℃）が示されている。比較例Ｍ１の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。比較例Ｍ１での変形量ｄは、８．０ｍｍであった。比較例Ｍ２の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。比較例Ｍ２での変形量ｄは、８．２ｍｍであった。比較例Ｍ３の中子ＭＣは、中子造型方法２によって造型された。比較例Ｍ３での変形量ｄは、９．５ｍｍであった。比較例Ｍ４の中子ＭＣは、中子造型方法２によって造型された。比較例Ｍ４での変形量ｄは、４．８ｍｍであった。

【0058】

各実施例Ｍ５～Ｍ８の中子ＭＣには、熱処理温度２８０℃で５分間の熱処理が行われた。実施例Ｍ５の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。実施例Ｍ５での変形量ｄは、２．０ｍｍであった。実施例Ｍ６の中子ＭＣは、中子造型方法１によって造型された。実施例Ｍ６での変形量ｄは、１．２ｍｍであった。実施例Ｍ７の中子ＭＣは、中子造型方法２によって造型された。実施例Ｍ７での変形量ｄは、１．６ｍｍであった。実施例Ｍ８の中子ＭＣは、中子造型方法２によって造型された。実施例Ｍ８での変形量ｄは、２．０ｍｍであった。

【0059】

以上、水ガラス（富士化学株式会社製：１号水ガラス）から構成されるバインダと、骨材とを含む鋳型について、注湯の前に熱処理された鋳型の変形量ｄは、注湯の前に熱処理されていない鋳型の変形量ｄよりも小さいことが明らかになった。また、当該鋳型は、２００℃以上、かつ、２８０℃以下の温度で熱処理されることで、変形量ｄが低減することが明らかになった。

【0060】

図７の（Ａ）は、比較例Ｔ１及び実施例Ｔ２～Ｔ４での熱処理時間と変形量との関係を示すグラフである。図７の（Ｂ）は、比較例Ｔ１及び実施例Ｔ２～Ｔ４での熱処理時間と変形量との関係を示すデータである。図７の（Ａ）の元データは、図７の（Ｂ）に対応する。比較例Ｔ１及び実施例Ｔ２～Ｔ４において作製された中子ＭＣは、水ガラス（富士化学株式会社製：１号水ガラス）から構成されるバインダと、骨材（伊藤忠セラテック株式会社製：ナイガイセラビーズ［登録商標］♯６５０）によって形成された。

【0061】

比較例Ｔ１及び実施例Ｔ２～Ｔ４の中子ＭＣは、中子造型方法３によって造型された。中子造型方法３では、中子ＭＣは、以下の方法で造型された。一定量の骨材をミキサーに投入、次いで、プロピレンカーボネート液（安土産業製）の規定量（質量％において、骨材１００部に対し０．５部）を添加、１分間混合した。その後、水ガラス溶液の規定量（質量％において、骨材１００部に対し３．０部）投入し１分間混練した。次いで、ミキサーから混練物を取り出し、模型に充填、押し固めを行い、２４時間の静置の後に抜型した。中子造型方法３は、自硬性鋳型の製造方法の一例である。プロピレンカーボネート液は、水ガラスの硬化剤の一例である。

【0062】

比較例Ｔ１の中子ＭＣには、熱処理は行われなかった。比較例Ｔ１での変形量ｄは、５．０ｍｍであった。実施例Ｔ２の中子ＭＣには、熱処理温度２５０℃で５分間の熱処理が行われた。実施例Ｔ２での変形量ｄは、１．５ｍｍであった。実施例Ｔ３の中子ＭＣには、熱処理温度２５０℃で１５分間の熱処理が行われた。実施例Ｔ３での変形量ｄは、１．８ｍｍであった。実施例Ｔ４の中子ＭＣには、熱処理温度２５０℃で２５分間の熱処理が行われた。実施例Ｔ４での変形量ｄは、１．５ｍｍであった。

【0063】

各実施例Ｔ２～Ｔ４での変形量ｄは、比較例Ｔ１での変形量ｄ（５．０ｍｍ）よりも小さい。したがって、水ガラス（富士化学株式会社製：１号水ガラス）から構成されるバインダを含む鋳型について、５分以上、かつ、２５分以下の時間で熱処理を行うことで、変形量ｄが低減することが明らかになった。

【符号の説明】

【0064】

１…鋳型の製造システム、１Ａ…鋳物の製造システム、１０…造型部、２０…抜型部、２１…中子セット場、３０…熱処理部、４０…搬送部、５０…注湯部、Ｆ…鋳枠、Ｍ…鋳型、ＭＣ…中子、ＭＴ…鋳型の製造方法、ＭＴＡ…鋳物の製造方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】