透明な高耐熱ガラスによるフルモールド鋳造法での砂型内部の可視化

研究目的:消失模型鋳造法であるフルモールド法は,発泡模型に乾燥したさらさらの砂を上から被せて砂型を造り,模型を砂に埋めたまま注湯する技法であるため,粘結砂と同様の成形性は無い。アルミ溶湯(約700℃)で発泡模型がガス消失したあと,"砂の自重により型は崩れ文字形状を保持できないのでは?"と学生からの素朴な疑問や質問が多く寄せられる。この問題に対応するために,砂型を構成している鋳枠および乾燥珪砂が肉眼による目視を阻害しているので,砂型内部を確認できる手法を考え,実現することが本研究の目的である。研究方法:透明な高耐熱ガラス(最高使用温度1200℃)を利用して砂型内部の可視化を実践する。発泡表札模型の文字部の凹部に乾燥珪砂(粒度6号)を隙間が無い様に満遍なく挿入して模型厚で平面にする。その文字面を高耐熱ガラスに接触させ,砂がこぼれ落ちない様に密着させる。高耐熱ガラスは2枚を90度に組み合わせて砂型鋳枠の一部として使用する。接触面を正面として,正面及び下面の2方向からリアルタイムでビデオカメラにより動画撮影を行なう。正面の文字部はHigh Speed Camera(高感度)を使用して発泡模型ガス化の瞬間を映像として捉える。(サーモグラフィによる赤外線観察も同時に実施する)研究成果:砂型内部を映像可視化することで,アルミ溶湯が発泡模型を溶かしながら置換して行く状態を目視確認することができた。映像解析により,溶湯は高耐熱ガラス面側の可視部で放熱凝固するが,模型下部の湯道で一部完全に凝固されない流動状態を確認した。これにより,溶湯は発泡表札模型厚さの中心部を流動し,模型の表面外周から徐々に凝固されると判明した。またHigh Speed Camera(高感度)の静止画データから,溶湯進行方向の横経路を区間別で算定,1フレーム当たりの録画時間(s/frame),区間時間(s),区間距離(mm),区間速度(mm/s)から置換速度(置換時間)を求め,砂型内部のガス化置換状態を知る上で一定の成果を挙げた。

研究目的:消失模型鋳造法であるフルモールド法は,発泡模型に乾燥したさらさらの砂を上から被せて砂型を造り,模型を砂に埋めたまま注湯する技法であるため,粘結砂と同様の成形性は無い。アルミ溶湯(約700℃)で発泡模型がガス消失したあと,"砂の自重により型は崩れ文字形状を保持できないのでは?"と学生からの素朴な疑問や質問が多く寄せられる。この問題に対応するために,砂型を構成している鋳枠および乾燥珪砂が肉眼による目視を阻害しているので,砂型内部を確認できる手法を考え,実現することが本研究の目的である。研究方法:透明な高耐熱ガラス(最高使用温度1200℃)を利用して砂型内部の可視化を実践する。発泡表札模型の文字部の凹部に乾燥珪砂(粒度6号)を隙間が無い様に満遍なく挿入して模型厚で平面にする。その文字面を高耐熱ガラスに接触させ,砂がこぼれ落ちない様に密着させる。高耐熱ガラスは2枚を90度に組み合わせて砂型鋳枠の一部として使用する。接触面を正面として,正面及び下面の2方向からリアルタイムでビデオカメラにより動画撮影を行なう。正面の文字部はHigh Speed Camera(高感度)を使用して発泡模型ガス化の瞬間を映像として捉える。(サーモグラフィによる赤外線観察も同時に実施する)研究成果:砂型内部を映像可視化することで,アルミ溶湯が発泡模型を溶かしながら置換して行く状態を目視確認することができた。映像解析により,溶湯は高耐熱ガラス面側の可視部で放熱凝固するが,模型下部の湯道で一部完全に凝固されない流動状態を確認した。これにより,溶湯は発泡表札模型厚さの中心部を流動し,模型の表面外周から徐々に凝固されると判明した。またHigh Speed Camera(高感度)の静止画データから,溶湯進行方向の横経路を区間別で算定,1フレーム当たりの録画時間(s/frame),区間時間(s),区間距離(mm),区間速度(mm/s)から置換速度(置換時間)を求め,砂型内部のガス化置換状態を知る上で一定の成果を挙げた。