フルモールド鋳造法における鋳込みの可視化

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研究目的フルモールド鋳造法による鋳込みの様子を可視化し,どのようにスチロールが消失し溶融金属と置換されているのか確認することを目的とし,鋳込みの注意点などについて検討を行う。研究方法スチロール型の埋没用ケースはアルミ合金にて製作(縦160×横156×高150mm),側面の一部へ石英ガラス(t=5,100×100mm)を取付け可視化が行えるものとし,埋没には珪砂を使用する。溶解には電気るつぼ炉を使用し,溶融金属には実習授業にて排出されるアルミ材を再利用した。また,鋳込温度は溶解確認から炉内750度にて40分間保持したものを扱うこととした。使用するスチロール型のサイズは50mmの立方体とし,湯口位置を上面と側面下部へ配置した場合,また湯口太さを10,15,20mmと変えた場合について鋳込状況の撮影・確認を行った。研究成果湯口を上面へ取り付けた場合,上部より置換が行なわれるが,スチロールのガス抜けと溶融金属の流れにより上部周辺の珪砂が上下へ動き型崩れが生じていた。側面下部へ取り付けた場合では,溶融金属とガス層が下から上へ移動することにより,型上部の砂は崩れ難いことが確認できた。しかし湯口が太くなると,型内部の圧力が増加し,上部の砂が縦方向に持ち上がる現象が起きたことから,型や湯口サイズに応じた砂の量が必要である。撮影した可視化映像を教材として用い授業アンケートを行った結果,「フルモールド鋳造のしくみを理解するための参考となったか」の問いでは全員が「はい」と回答。「感想・意見」では,「湯口の位置による違いがはっきり分かったので良かった」,「イメージがつかみやすくなって良かった」,「映像がスローになっていて良かったです」などの記述が多い。また「厚い部分から薄い部分に鋳込んだアルミが入るところとか」と他の形状ではという要望もあり,今後は形状を変えた場合の可視化も行いたい。