| 研究概要 |
光造形法で作製した樹脂模型を石膏鋳型に埋没させて鋳型を造り,この鋳型を電気炉で973K×3時間加熱して鋳型内の樹脂を燃焼・消失させる消失模型鋳造法で樹脂模型をアルミニウム合金に転写することを検討した.本鋳造法での最大の問題点は,鋳型加熱時に鋳型に破損が生じることである.この問題が解決すれば設計から金属製品までの製作期間が大幅に短縮することが可能となる.
この鋳型破損の原因は,鋳型加熱により,1)感光性樹脂と石膏との熱膨張率の相違,2)樹脂燃焼に伴うガスの発生によるガス圧と考えられたので,熱膨張率およびガス圧力を測定した.感光性樹脂は,不飽和ポリエステル系の(G42)およびエポキシ系の(SCR701)樹脂を使用した.また,樹脂の燃焼状態の観察および鋳型破損に及ぼす鋳型加熱速度(2K/minおよび20K/min)の影響についても調べた.
樹脂の燃焼状態でG42とSCR701とで大きく異なる点は,G42は加熱によりガスを発生しながら溶融して消失した.一方,SCR701はガスを発生したが,溶融することなく収縮しながら消失した.従って,G42は溶融状態において激しく流動しているため石膏表面を荒したため鋳造品の表面粗さが大となった.
熱膨張率は,石膏が550Kで約1%,G42が加熱速度2K/minで約3%,20K/minで約4%,SCR701は2および20K/minでそれぞれ約3%,5%であり,石膏より樹脂の熱膨張率が大であり,鋳型は損の要因の一つである.また,加熱速度が大の方が,熱膨張率も大となった.
ガス圧力は,G42が2および20K/minでそれぞれ約30kPa,120kPa, SCR701が2および20K/minでそれぞれ約5kPa,10kPaとなり,G42の方がガス圧力は大となった.また,加熱速度が大の方が,ガス圧力も大となった.熱膨張率およびガス圧力測定の結果,鋳型の破損防止には加熱速度を小とすることが有効であることが分かった.
|
