JP2000288716A - 耐熱性鉄系部品の金型鋳造方法 - Google Patents
耐熱性鉄系部品の金型鋳造方法Info
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- JP2000288716A JP2000288716A JP11098544A JP9854499A JP2000288716A JP 2000288716 A JP2000288716 A JP 2000288716A JP 11098544 A JP11098544 A JP 11098544A JP 9854499 A JP9854499 A JP 9854499A JP 2000288716 A JP2000288716 A JP 2000288716A
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- mold
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
- B22D17/20—Accessories: Details
- B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
- B22D17/24—Accessories for locating and holding cores or inserts
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】球状黒鉛鋳鉄を用いて優れた高温強度を備える
耐熱性鉄系部品を鋳造する方法を提供する。 【解決手段】球状黒鉛鋳鉄の溶湯を金型に注湯して耐熱
性鉄系部品を得る。１３８０〜１４４０℃の溶湯を８０
〜３００℃の温度に保持された銅合金製金型に注湯して
鋳物を得る。得られた鋳物に９００〜９４０℃の温度で
３０〜６０分加熱する加熱処理を施す。
耐熱性鉄系部品を鋳造する方法を提供する。 【解決手段】球状黒鉛鋳鉄の溶湯を金型に注湯して耐熱
性鉄系部品を得る。１３８０〜１４４０℃の溶湯を８０
〜３００℃の温度に保持された銅合金製金型に注湯して
鋳物を得る。得られた鋳物に９００〜９４０℃の温度で
３０〜６０分加熱する加熱処理を施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、球状黒鉛鋳鉄の溶
湯を金型に注湯して、内燃機関の排気管（エキゾースト
マニホールド）等の耐熱性鉄系部品を鋳造する方法に関
するものである。
湯を金型に注湯して、内燃機関の排気管（エキゾースト
マニホールド）等の耐熱性鉄系部品を鋳造する方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気管（エキゾーストマニホ
ールド）は、シリンダヘッドから排出される高温の排気
をマフラーに導くものであり、優れた耐熱性と、高温強
度とが求められる。そこで、前記エキゾーストマニホー
ルドは、従来、球状黒鉛鋳鉄を用いて鋳造することによ
り製造されている。
ールド）は、シリンダヘッドから排出される高温の排気
をマフラーに導くものであり、優れた耐熱性と、高温強
度とが求められる。そこで、前記エキゾーストマニホー
ルドは、従来、球状黒鉛鋳鉄を用いて鋳造することによ
り製造されている。
【０００３】前記球状黒鉛鋳鉄は、鋳鉄溶湯をセリウ
ム、マグネシウム、カルシウム等で処理することにより
得られ、鋳放し状態で黒鉛が球状に晶出している鋳鉄で
ある。前記球状黒鉛鋳鉄は、黒鉛が球状化されているこ
とにより、機械的性質に優れ、特に耐熱性と、高温強度
とに優れているので、前記エキゾーストマニホールド等
の耐熱性が求められる部品に適している。前記球状黒鉛
鋳鉄を用いる鋳造は、通常、溶湯を砂型に注湯すること
により行われる。
ム、マグネシウム、カルシウム等で処理することにより
得られ、鋳放し状態で黒鉛が球状に晶出している鋳鉄で
ある。前記球状黒鉛鋳鉄は、黒鉛が球状化されているこ
とにより、機械的性質に優れ、特に耐熱性と、高温強度
とに優れているので、前記エキゾーストマニホールド等
の耐熱性が求められる部品に適している。前記球状黒鉛
鋳鉄を用いる鋳造は、通常、溶湯を砂型に注湯すること
により行われる。
【０００４】しかしながら、砂型を用いると前記溶湯が
徐冷されるため、前記球状黒鉛が粗大化し、さらに優れ
た高温強度が得られ難いとの不都合がある。
徐冷されるため、前記球状黒鉛が粗大化し、さらに優れ
た高温強度が得られ難いとの不都合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、球状黒鉛鋳鉄を用いて優れた高温強度を
備える耐熱性鉄系部品を鋳造する方法を提供することを
目的とする。
合を解消して、球状黒鉛鋳鉄を用いて優れた高温強度を
備える耐熱性鉄系部品を鋳造する方法を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、球状黒鉛鋳鉄の溶湯を金型に注湯して
鋳物を得る耐熱性鉄系部品の金型鋳造方法であって、１
３８０〜１４４０℃の溶湯を８０〜３００℃の温度に保
持された銅合金製金型に注湯して鋳物を得る工程と、得
られた鋳物に９００〜９４０℃の温度で３０〜６０分加
熱する加熱処理を施す工程とからなることを特徴とす
る。
めに、本発明は、球状黒鉛鋳鉄の溶湯を金型に注湯して
鋳物を得る耐熱性鉄系部品の金型鋳造方法であって、１
３８０〜１４４０℃の溶湯を８０〜３００℃の温度に保
持された銅合金製金型に注湯して鋳物を得る工程と、得
られた鋳物に９００〜９４０℃の温度で３０〜６０分加
熱する加熱処理を施す工程とからなることを特徴とす
る。
【０００７】本発明の鋳造方法では、まず、１３８０〜
１４４０℃の溶湯を８０〜３００℃の温度に保持された
銅合金製金型に注湯して鋳物を得る。前記溶湯の温度
は、１３８０℃未満では前記金型に注湯するときに湯回
り性が低下する。また前記溶湯の温度が１４４０℃を超
えると、凝固収縮が大きくなり、得られた鋳物にヒケが
発生することがある。
１４４０℃の溶湯を８０〜３００℃の温度に保持された
銅合金製金型に注湯して鋳物を得る。前記溶湯の温度
は、１３８０℃未満では前記金型に注湯するときに湯回
り性が低下する。また前記溶湯の温度が１４４０℃を超
えると、凝固収縮が大きくなり、得られた鋳物にヒケが
発生することがある。
【０００８】前記金型は、クロム銅等の銅合金により形
成される。前記金型の温度は８０℃未満では前記溶湯を
注湯するときに湯回り性が低下し、３００℃を超えると
凝固時間が長くなり、微細な組織が得られにくくなる。
成される。前記金型の温度は８０℃未満では前記溶湯を
注湯するときに湯回り性が低下し、３００℃を超えると
凝固時間が長くなり、微細な組織が得られにくくなる。
【０００９】前記温度条件で、前記球状黒鉛鋳鉄の溶湯
を金型に注湯すると、金型は砂型に比較して前記溶湯の
冷却される速度が速いため、晶出する球状黒鉛が微細化
される。この結果、抄出鋳物のフェライト組織が緻密に
なり、高温強度の向上が期待される。
を金型に注湯すると、金型は砂型に比較して前記溶湯の
冷却される速度が速いため、晶出する球状黒鉛が微細化
される。この結果、抄出鋳物のフェライト組織が緻密に
なり、高温強度の向上が期待される。
【００１０】ところが、前記のように溶湯の冷却される
速度が速いと、チル（急冷組織）が発生し、鋳物の硬度
は高くなるものの、靱性が低下し、脆くなるとの問題が
ある。そこで、本発明の鋳造方法では、次に、得られた
鋳物に９００〜９４０℃の温度で３０〜６０分加熱する
加熱処理を施す。
速度が速いと、チル（急冷組織）が発生し、鋳物の硬度
は高くなるものの、靱性が低下し、脆くなるとの問題が
ある。そこで、本発明の鋳造方法では、次に、得られた
鋳物に９００〜９４０℃の温度で３０〜６０分加熱する
加熱処理を施す。
【００１１】前記加熱処理を行うことにより、前記チル
に含まれるセメンタイト（Ｆｅ3 Ｃ）がフェライトと炭
素とに分解され、高温強度、特に引張強度が高くなる。
前記加熱処理の温度は９００℃未満ではセメンタイトを
前記のように分解することができず、９４０℃を超える
と得られた鋳物が酸化される。また、前記温度に加熱す
る時間が３０分未満ではセメンタイトを前記のように分
解することができず、６０分を超えると得られた鋳物が
酸化される。
に含まれるセメンタイト（Ｆｅ3 Ｃ）がフェライトと炭
素とに分解され、高温強度、特に引張強度が高くなる。
前記加熱処理の温度は９００℃未満ではセメンタイトを
前記のように分解することができず、９４０℃を超える
と得られた鋳物が酸化される。また、前記温度に加熱す
る時間が３０分未満ではセメンタイトを前記のように分
解することができず、６０分を超えると得られた鋳物が
酸化される。
【００１２】この結果、本発明の鋳造方法によれば、砂
型を用いる従来の方法に比較して、硬度及び高温強度が
向上した鋳物を得ることができる。
型を用いる従来の方法に比較して、硬度及び高温強度が
向上した鋳物を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
１は本実施形態の鋳造方法により得られる鋳物の例であ
る内燃機関の排気管（エキゾーストマニホールド）の斜
視図であり、図２はエキゾーストマニホールドを鋳造す
る金型の構成を示す説明図であり、図３は本実施形態の
鋳造方法により得られた鋳物と、従来の鋳造方法により
得られた鋳物との実用温度範囲における引張強度の変化
を示すグラフである。
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
１は本実施形態の鋳造方法により得られる鋳物の例であ
る内燃機関の排気管（エキゾーストマニホールド）の斜
視図であり、図２はエキゾーストマニホールドを鋳造す
る金型の構成を示す説明図であり、図３は本実施形態の
鋳造方法により得られた鋳物と、従来の鋳造方法により
得られた鋳物との実用温度範囲における引張強度の変化
を示すグラフである。
【００１４】本実施形態では、内燃機関の排気管（エキ
ゾーストマニホールド）を鋳造する場合を例として説明
する。
ゾーストマニホールド）を鋳造する場合を例として説明
する。
【００１５】図１示のように、エキゾーストマニホール
ド１は、例えば４気筒の内燃機関用であるときには、該
内燃機関の４つのシリンダヘッド（図示せず）に各別に
接続される４つの接続部２と、各接続部２が集合する集
合部３とからなる。各接続部２と集合部３とは中空であ
り、内部で連通している。また、各接続部２はフランジ
４を介してシリンダヘッドに接続され、集合部３はフラ
ンジ５を介してマフラー（図示せず）に接続されるよう
になっている。そして、前記シリンダヘッドから排出さ
れる高温の排気が、各接続部２から集合部３を介して前
記マフラーに導かれる。
ド１は、例えば４気筒の内燃機関用であるときには、該
内燃機関の４つのシリンダヘッド（図示せず）に各別に
接続される４つの接続部２と、各接続部２が集合する集
合部３とからなる。各接続部２と集合部３とは中空であ
り、内部で連通している。また、各接続部２はフランジ
４を介してシリンダヘッドに接続され、集合部３はフラ
ンジ５を介してマフラー（図示せず）に接続されるよう
になっている。そして、前記シリンダヘッドから排出さ
れる高温の排気が、各接続部２から集合部３を介して前
記マフラーに導かれる。
【００１６】エキゾーストマニホールド１の鋳造に用い
られる金型は、図２（ａ）示のように固定型１１と、摺
動入れ子１２と、可動型１３とからなり、中子１４との
間に、溶湯が注湯されるキャビティ１５が形成される。
中子１４は、鋳物砂が表面にコーティングされたフェノ
ール樹脂を介して成形され、図１に破線で示すエキゾー
ストマニホールド１の内形に沿う形状を備える中空のシ
ェル中子である。キャビティ１５は、図１示のエキゾー
ストマニホールド１の外形に沿う形状を備えている。
られる金型は、図２（ａ）示のように固定型１１と、摺
動入れ子１２と、可動型１３とからなり、中子１４との
間に、溶湯が注湯されるキャビティ１５が形成される。
中子１４は、鋳物砂が表面にコーティングされたフェノ
ール樹脂を介して成形され、図１に破線で示すエキゾー
ストマニホールド１の内形に沿う形状を備える中空のシ
ェル中子である。キャビティ１５は、図１示のエキゾー
ストマニホールド１の外形に沿う形状を備えている。
【００１７】中子１４は、固定型１１に挿入される支持
ピン１６ａと、摺動入れ子１２に挿入される支持ピン１
６ｂとによって支持されて固定されている。１８は鋳込
み穴１８ａを形成するための入れ子であり、１９はガス
抜き孔である。
ピン１６ａと、摺動入れ子１２に挿入される支持ピン１
６ｂとによって支持されて固定されている。１８は鋳込
み穴１８ａを形成するための入れ子であり、１９はガス
抜き孔である。
【００１８】図２（ｂ）は、図２（ａ）示の可動型１３
を除いた状態の金型を図２（ａ）に矢示する方向から見
た図である。図２（ｂ）示のように、固形型１１は、受
口１９、湯口２０、湯道２１、ゲート２２を備え、受口
１９から注湯された溶湯が湯口２０、湯道２１を介し
て、ゲート２２からキャビティ１５に導入されるように
なっている。図２（ｂ）において、２３，２４はガス抜
き孔であり、２５は湯道２１に設けられたフィルターで
ありセラミック等の耐熱性の多孔質体からなる。
を除いた状態の金型を図２（ａ）に矢示する方向から見
た図である。図２（ｂ）示のように、固形型１１は、受
口１９、湯口２０、湯道２１、ゲート２２を備え、受口
１９から注湯された溶湯が湯口２０、湯道２１を介し
て、ゲート２２からキャビティ１５に導入されるように
なっている。図２（ｂ）において、２３，２４はガス抜
き孔であり、２５は湯道２１に設けられたフィルターで
ありセラミック等の耐熱性の多孔質体からなる。
【００１９】本実施形態では、前記金型は全量の０．３
５〜１．５重量％のクロムを含む銅合金により形成され
ている。前記銅合金は、さらに０．１重量％以下の亜鉛
及び不可避的不純物を含んでいてもよい。
５〜１．５重量％のクロムを含む銅合金により形成され
ている。前記銅合金は、さらに０．１重量％以下の亜鉛
及び不可避的不純物を含んでいてもよい。
【００２０】本実施形態では、前記金型を２００℃に加
熱し、受口１９から１４２０℃の球状黒鉛鋳鉄の溶湯を
注入することにより、キャビティ１５の形状を備えるエ
キゾーストマニホールド１の鋳造を行った。前記球状黒
鉛鋳鉄は、ＦＣＤ４５０相当の鋳鉄を用いることができ
るが、硅素の含有量を通常のＦＣＤ４５０鋳鉄より多く
することにより耐熱性を向上することができる。このよ
うな球状黒鉛鋳鉄の組成は、例えば、全量に対して炭素
３．３〜３．７重量％、硅素３．４〜３．８重量％、マ
ンガン０．５重量％以下、リン０．０６重量％以下、イ
オウ０．０２５重量％以下、マグネシウム０．００５〜
０．０２５重量％を含み、残部が鉄である。前記組成
中、マグネシウムの含有量が０．００５重量％未満では
黒鉛の球状化が不足し、０．０２５重量％を超えると製
品中に引け巣が発生すると共にコスト的に不利になる。
熱し、受口１９から１４２０℃の球状黒鉛鋳鉄の溶湯を
注入することにより、キャビティ１５の形状を備えるエ
キゾーストマニホールド１の鋳造を行った。前記球状黒
鉛鋳鉄は、ＦＣＤ４５０相当の鋳鉄を用いることができ
るが、硅素の含有量を通常のＦＣＤ４５０鋳鉄より多く
することにより耐熱性を向上することができる。このよ
うな球状黒鉛鋳鉄の組成は、例えば、全量に対して炭素
３．３〜３．７重量％、硅素３．４〜３．８重量％、マ
ンガン０．５重量％以下、リン０．０６重量％以下、イ
オウ０．０２５重量％以下、マグネシウム０．００５〜
０．０２５重量％を含み、残部が鉄である。前記組成
中、マグネシウムの含有量が０．００５重量％未満では
黒鉛の球状化が不足し、０．０２５重量％を超えると製
品中に引け巣が発生すると共にコスト的に不利になる。
【００２１】本実施形態では、前記鋳造により得られた
エキゾーストマニホールド１を離型したのち、９２０℃
の温度にて３０分間加熱する加熱処理を施した。この結
果、球状黒鉛が微細に析出し、これに伴ってフェライト
も緻密な組織が形成され、高温強度が向上したエキゾー
ストマニホールド１が得られた。本実施形態で得られた
エキゾーストマニホールド１の物性を表１に示す。
エキゾーストマニホールド１を離型したのち、９２０℃
の温度にて３０分間加熱する加熱処理を施した。この結
果、球状黒鉛が微細に析出し、これに伴ってフェライト
も緻密な組織が形成され、高温強度が向上したエキゾー
ストマニホールド１が得られた。本実施形態で得られた
エキゾーストマニホールド１の物性を表１に示す。
【００２２】次に、比較のために、前記金型と同一形状
の砂型を４０℃に加熱し、受口１９から１３８０℃の球
状黒鉛鋳鉄の溶湯を注入することにより、キャビティ１
５の形状を備えるエキゾーストマニホールド１の鋳造を
行った。前記球状黒鉛鋳鉄は、本実施形態と同一であ
る。
の砂型を４０℃に加熱し、受口１９から１３８０℃の球
状黒鉛鋳鉄の溶湯を注入することにより、キャビティ１
５の形状を備えるエキゾーストマニホールド１の鋳造を
行った。前記球状黒鉛鋳鉄は、本実施形態と同一であ
る。
【００２３】そして、鋳込み後、砂型内で徐冷すると共
に、離型後の加熱処理を行わずに、エキゾーストマニホ
ールド１を得た。得られたエキゾーストマニホールド１
は、本実施形態で得られたエキゾーストマニホールド１
に比較してフェライト径が粗大であった。本比較の形態
で得られたエキゾーストマニホールド１の物性を表１に
併せて示す。
に、離型後の加熱処理を行わずに、エキゾーストマニホ
ールド１を得た。得られたエキゾーストマニホールド１
は、本実施形態で得られたエキゾーストマニホールド１
に比較してフェライト径が粗大であった。本比較の形態
で得られたエキゾーストマニホールド１の物性を表１に
併せて示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１から、本実施形態で得られたエキゾー
ストマニホールド１は、比較の形態に対してフェライト
粒径が小で組織が緻密化されており、４００℃における
引張強度及び硬度が高くなり、耐熱使用限度とされる変
態点も高くなっていることが明らかである。
ストマニホールド１は、比較の形態に対してフェライト
粒径が小で組織が緻密化されており、４００℃における
引張強度及び硬度が高くなり、耐熱使用限度とされる変
態点も高くなっていることが明らかである。
【００２６】次に、本実施形態及び比較の形態で得られ
たエキゾーストマニホールド１の引張強度を０〜８００
℃の実用温度範囲で測定した結果を図３に示す。図３か
ら本実施形態で得られたエキゾーストマニホールド１
は、比較の形態に対して、前記実用温度の全範囲で引張
強度が高くなっていることが明らかである。
たエキゾーストマニホールド１の引張強度を０〜８００
℃の実用温度範囲で測定した結果を図３に示す。図３か
ら本実施形態で得られたエキゾーストマニホールド１
は、比較の形態に対して、前記実用温度の全範囲で引張
強度が高くなっていることが明らかである。
【図１】耐熱性鉄系部品の一例を示す斜視図。
【図２】耐熱性鉄系部品を鋳造する金型の構成を示す説
明図。
明図。
【図３】本発明の鋳造方法により得られた鋳物と、従来
の鋳造方法により得られた鋳物との実用温度範囲におけ
る引張強度の変化を示すグラフ。
の鋳造方法により得られた鋳物との実用温度範囲におけ
る引張強度の変化を示すグラフ。
１…耐熱性鉄系部品、 １１，１２，１３…銅合金製金
型、 １４…中子、１５…キャビティ。
型、 １４…中子、１５…キャビティ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 幸雄 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 渡辺 敬夫 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3G004 DA02 FA07 FA08 GA03
Claims (1)
- 【請求項１】球状黒鉛鋳鉄の溶湯を金型に注湯して鋳物
を得る耐熱性鉄系部品の金型鋳造方法であって、 １３８０〜１４４０℃の溶湯を８０〜３００℃の温度に
保持された銅合金製金型に注湯して鋳物を得る工程と、 得られた鋳物に、９００〜９４０℃の温度で３０〜６０
分加熱する加熱処理を施す工程とからなることを特徴と
する耐熱性鉄系部品の金型鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098544A JP2000288716A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 耐熱性鉄系部品の金型鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098544A JP2000288716A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 耐熱性鉄系部品の金型鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000288716A true JP2000288716A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14222641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11098544A Pending JP2000288716A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 耐熱性鉄系部品の金型鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000288716A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7134478B2 (en) | 2003-01-27 | 2006-11-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of die casting spheroidal graphite cast iron |
| JP2012157886A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Kurodite Kogyo Kk | 球状黒鉛鋳鉄の低温鋳造方法及び低温鋳造装置 |
-
1999
- 1999-04-06 JP JP11098544A patent/JP2000288716A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7134478B2 (en) | 2003-01-27 | 2006-11-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of die casting spheroidal graphite cast iron |
| JP2012157886A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Kurodite Kogyo Kk | 球状黒鉛鋳鉄の低温鋳造方法及び低温鋳造装置 |
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