Practical application of teaching materials for junior high school technology and melt processing by lost wax precision casting method using carbon dioxide mold(CO2 mold)

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K12386
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 田島 俊造 広島大学, 教育学研究科, 教授 (40136130)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 教材 / 中学校技術 / 溶融加工 / ロストワックス鋳造 / 低融点合金 / 簡易式鋳造法

Outline of Annual Research Achievements

ガス鋳型とロストワックス鋳造法の組合せによる新しい鋳造法は，鋳込み金属に融点140℃のSn-Bi合金を組み合わせることで教材としての適応性が高いことを明らかにしている。本法では複雑形状品でも良好な鋳物が数時間で得られるほか，従来は危険だった脱ロウ工程を電子レンジによる数分間処理を開発して安全性を確保している。仕上げを除く鋳造工程の正味製作時間は２時間程度であり，中学校技術の授業において120名を対象に実践している。実践では，①ロウ模型の製作／ロウを手のひらで暖め，軟化させて成形する。　②けい砂と珪酸ソーダの混合／シール付きポリ袋に珪砂，水および珪酸ソーダを入れて外側から5min攪拌混合する。　③造型／紙コップの中にロウ模型と鋳物砂を入れて鋳型を製作する。　④鋳型の硬化／CO2ガスで硬化する場合は，紙コップに入れたままで鋳型上部にガスを吹き付け固化する。乾燥する場合は，紙コップにいれたままで３日以上放置する。　⑤脱ロウ／電子レンジに入れて加熱する（500W・１個で２min）。　⑥溶解／マグカップなどのステンレス容器をガスコンロ上に設置してBi-Sn合金を入れて加熱する。完全に溶けてから10sec加熱して過熱温度30℃ほどで鋳込み工程に移る。　⑦鋳込み／鋳型を珪砂上に置き，湯口を水平に固定して，鋳込みを行う。　⑧冷却・解枠／鋳型全体が常温に下がったら鋳型をポリ袋に密閉して，外側からプラスチックハンマー等で壊し鋳物を取り出す。　⑩仕上げ加工／鋳物は不要部分を弓のこなで取り除いてから，やすり，紙やすりなどで仕上げる，という工程で行っている。その結果，不良率５％以下の優秀な結果を得ており鋳造教材として優秀なことを示している。アンケート結果では溶融加工法だけでなく加工法全般への理解度が上がるという良い結果を得ている。現在，教材メーカが教材として販売することで検討している。