材料分野 平成26年度経常研究 凍結鋳型における球状黒鉛鋳鉄の流動性に関する研究 担当部所 ： 栃木県産業技術センター 材料技術部 背景 薄肉・複雑形状の鋳造品を実現するためには、鋳型内で 流動性がよい鋳造技術が必要である。 凍結鋳型は、砂同士を結合させる粘結剤として「水」を用 いて「凍結」させて作る新しい鋳型であり、従来の鋳型に比 べ鋳型内で溶湯の流動性に優れることが実験で確認され ている。しかし、その要因については未だ解明されていな い。 本研究では、凍結鋳型の流動性に影響を及ぼす因子に ついて検討を行った。 ：砂 従来の鋳型 凍結鋳型 ：樹脂等 ：氷（水） 鋳型内イメージ 研究目標と結果 研究目標 ●凍結鋳型の鋳型温度と流動性および水分量と流動性の関係、さらに金属組織について解明する。 実施内容 ① 凍結鋳型の造型 ② 鋳型温度、水分量、炭素当量と流動長 砂に添加する水分量と鋳型温度を変えて凍結鋳型を造型 砂 粘結材 初期凍結温度 （℃） 『鋳型温度』 (℃) 水分量 (%) 凍結鋳型 ６号けい砂 水 ‐30 -10、-30、-70 5、10 CO2鋳型 ６号けい砂 水ガラス ― ― ― 砂＋「水」 ※炭素当量＝C%＋1/3（Si%＋P%) 混練 造型 初期凍結 -30℃12h以上 抜型・保持 CO2鋳型 保持(-10℃,-70℃)12h以上 鋳型温度-70℃ 水分量：5% 注湯 8mm ③ 階段状試験片の表面組織 C Si Mn P S Mg 2.71 0.09 0.02 0.01 0.04 鋳型 鋳型温度 (℃) CO2 - 凍結 -30 水分量 （％） - 鋳型凍結の様子 10 下型 上型 下型 上型 下型 上型 6mm 4mm 2mm (%) 3.42 5 -30℃鋳型注湯 鋳型温度-70℃ 水分量：10% ：観察箇所 8 肉厚(mm) 6 4 ○ ○ ○ ○ × × ○ ○ ○ ○ × × × × × × × × ○：チルなし ×：チルあり ※チル：急冷されたときにできる硬くもろい金属組織 凍結鋳型 水分量１０% ４mm まとめ ●水分量５％の凍結鋳型は、鋳型温度を下げると流動長が長くなる傾向を示し、水分量１０％の凍結鋳型 は、ＣＯ２鋳型とほぼ同等の流動長で、鋳型温度と流動長との相関は確認できなかった。 御来場の皆様へ 問い合わせ先：栃木県産業技術センター 材料技術部 TEL 028(670)3397 凍結鋳型鋳造法により球状黒鉛鋳鉄の薄肉化が可能です。 エネルギー効率の向上、作業環境の改善、産業廃棄物（廃砂）の削減が可能です。 Industrial Technology Center of Tochigi Prefecture
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