JP2001212649A - アルミニウム鋳造品の製造方法 - Google Patents

アルミニウム鋳造品の製造方法

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JP2001212649A
JP2001212649A JP2000022491A JP2000022491A JP2001212649A JP 2001212649 A JP2001212649 A JP 2001212649A JP 2000022491 A JP2000022491 A JP 2000022491A JP 2000022491 A JP2000022491 A JP 2000022491A JP 2001212649 A JP2001212649 A JP 2001212649A
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titanium
aluminum casting
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sand
producing
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Tsujihiko Yasuda
辻彦 安田
Akiyoshi Hannou
章祥 阪納
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Chubu Sukegawa Kogyo Kk
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Chubu Sukegawa Kogyo Kk
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄板状溝や細穴を備えた精密鋳造品を製造す
ることができるアルミニウム鋳造品の製造方法を提供す
ること。 【解決手段】 中子を備えた鋳型を用いてアルミニウム
鋳造品を製造する方法。中子として、Tiを含有するチ
タン含有砂粒物を骨材の全部または主体とするコーテッ
ドサンドで形成されたものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シェル中子を備え
た鋳型を用いてアルミニウム鋳造品を製造する方法に関
する。特に、アルミニウムの精密鋳造品を製造するのに
好適な方法に関する。
【0002】ここでは、シェル中子がシリンダーボア間
の鋳抜き用薄板である場合を例に採り説明するがこれに
限られるものではない。
【0003】ここでアルミニウムとは、アルミニウムの
みでなく、アルミニウム合金を含む概念である。
【0004】
【背景技術】昨今、薄板状溝や細穴を備えた精密鋳造品
(主としてシェルモールド法による)において、それら
の鋳造品に薄板状溝や細穴を鋳造時に形成して、それら
の薄板状溝や細穴の形成するための後加工(通常、切削
加工)を不要とする要請が高まりつつある。アルミニウ
ム鋳造品(アルミニウム鋳物)の生産性向上のためであ
る。ここで、薄板状溝や細穴とは、溝幅又は径が3mm以
下のものをいう。
【0005】この要請に応えるためには、肉厚ないし外
径が3mm以下の中子を備えた鋳型を用いる必要がある。
【0006】そして、アルミニウムのような軽合金の分
野では、金型鋳造への転換が多くなったが、厚板状中子
は依然としてシェル中子(通常、コーテッドサンドで形
成する。)が使用されている(社団法人日本鋳物協会編
「改訂3版鋳物便覧」丸善発行、昭48−5−20、
p.285参照)。シェル中子とすることにより、容易
に中子を鋳型本体から破砕・除去できるためである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、そのような小
さな肉厚ないし外径のシェル中子を備えた鋳型におい
て、問題なく鋳造できるものは、本発明者らが知る限
り、公知ではない。
【0008】本発明は、上記にかんがみて、薄板状溝や
細穴を備えた精密鋳造品を製造することができるアルミ
ニウム鋳造品の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決する為に鋭意開発に努力をする過程で、Tiを含
有するチタン含有砂粒物を骨材の全部または主体とした
ものでシェル中子を形成すれば、上記課題を解決できる
ことを発見して下記構成の鋳造用アルミニウム鋳造品の
製造方法に想到した。
【0010】シェル中子を備えた鋳型を用いてアルミニ
ウム鋳物を製造する方法において、シェル中子として、
Tiを含有するチタン含有砂粒物を骨材の全部または主
体とするコーテッドサンドで形成されたものを使用する
ことを特徴とする。
【0011】本発明に使用する上記チタン含有砂粒物と
しては、TiO2 換算値で50wt%以上、更には、同7
0wt%以上のTiを含有するものが望ましい。
【0012】また、チタン含有砂粒物の粒径は、50〜
500μmが、更には、50〜250μmのものが望ま
しい。
【0013】更には、骨材は、チタン含有砂粒物ととも
にさらに高純度ケイ砂をSiO2 分として、10〜20
%含有することが望ましい。
【0014】
【手段の詳細な説明】以下、本発明の構成について、詳
細に説明をする。以下、含有率や配合部数を示す「%」
及び「部」は、特にことわらない限り、「wt%」及び
「重量部」をそれぞれ意味する。また、「メッシュ」
は、タイラー標準ふるいに基づく。
【0015】(1) 本発明は、シェル中子(以下、単に
「中子」と称することがある。)を備えた鋳型を用いて
アルミニウム鋳造品を製造する方法を上位概念的構成と
する。
【0016】ここで、シェル中子以外の鋳型部分(鋳型
本体)は、金型であってもよいが、シェルモールド鋳型
であってもよい。
【0017】そして、本発明は、シェル中子として、T
iを含有するチタン含有砂粒物を骨材の全部または主体
とするコーテッドサンドで形成されたものを使用するこ
とを特徴的構成とする。
【0018】ここで、Tiのチタン含有砂粒物における
含有形態は、通常、チタニア(TiO2 )やチタン酸塩
(M2 TiO3 )等のTi(IV)の形態で含まれている
が、還元されたTi(III)、Ti(II) 更には単体Ti
(0)の形態で含まれていてもよい。
【0019】チタン含有砂粒物の骨材中の比率は、チタ
ン含有砂粒物のチタン含有率により異なるが、少なくと
も骨材の50%、望ましくは70%以上、更に望ましく
は85%以上とする。チタン含有砂粒物の比率が低過ぎ
る場合は、極薄ないし極細の中子において、造型性及び
耐熱強度の一方及び双方を担保することが困難となる。
【0020】本発明で使用するチタン含有砂粒物には、
天然品(イルメナイト鉱、ルチル鉱等)、合成品(市販
酸化チタン、アップグレードイルメナイト、チタンスラ
グ等)を使用できる。
【0021】ここで、チタン含有砂粒物としては、チタ
ン含有率が、TiO2 換算値で少なくとも30%含有す
るものがあれば使用可能である。望ましくは、TiO2
換算値50%以上含有するものが望ましい。チタン含有
率が低過ぎると、本発明の効果である耐熱性等を担保す
ることが困難となる。
【0022】上記チタン含有砂粒物は、例えば、イルメ
ナイト鉱(別名「チタン鉄鉱」)から、溶融・冷却して
チタニア(TiO2 )を非晶化(無定形化)するととも
にチタニア含有率を増大させたものが好適に使用でき
る。図1に当該チタン含有砂粒物の製造工程図を示す。
【0023】チタン含有砂粒物の粒径は、通常、粒径5
0〜500μm(270〜32メッシュ)、望ましく
は、60〜250μm(250〜60メッシュ)、さら
に望ましくは、75〜150μm(200〜65メッシ
ュ)とする。上記粒径の範囲外では、造型性・強度、及
び鋳込み後の崩壊性のいずれか、若しくは全てに問題が
発生し易くなる。
【0024】本コーテッドサンドに使用する合成樹脂粘
結剤としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミンを添
加した液状ノボラック樹脂、合成樹脂粘結剤等を使用で
きる。合成樹脂粘結剤の、骨材100部に対する配合量
は0.5〜10部、望ましくは、1〜5部とする。
【0025】本コーテッドサンドの製造は、まず、チタ
ン含有砂粒物に液状ノボラック樹脂を添加して140℃
前後に加熱して攪拌混合して行う。
【0026】(2) 上記のようにして調製した本コーテッ
ドサンドを用いて、中子12を下記のようにして調製す
る。ここでは、図2に示すような中央側に向かって両側
から肉厚が漸減し、中央穴14を備えた中子12を形成
する場合を例に採り説明するが、これに限られるもので
はない。
【0027】一対の両側型16、16と一枚の中間型
18とを用意する(図3)。
【0028】ねじ止めするとともに中央穴14附形用
の楕円棒20を挿通させて、中子成形型22を調製する
(図3)。
【0029】コーテッドサンド24を中子成形型22
のキャビティ26に上方から充填する(図3)。
【0030】余分なコーテッドサンド24を除去する
(図3)。
【0031】加熱炉25内で加熱(例えば180℃×
1h)して、コーテッドサンド24を加熱硬化させて中
子12を成形する(図3)。
【0032】両側型16、16を中間型18から離し
て型ばらしを行う(図3)。
【0033】中子12を中間型18から離型する(図
3)。
【0034】(3) そして、上記薄板中子12を、図4〜
5に示す如く主要鋳型28にセットして、アルミニウム
溶湯を注湯して、図6に示すような薄肉間隙29を備え
たアルミニウム鋳造品(例えばシリンダヘッド)30を
製造する。なお、主要鋳型28は、上型31a、中間型
31b及び下型31cからなる外型31と、シリンダボ
ア30aを形成するボア中子32からなる。なお、ボア
中子32も薄板中子12で使用したコーテッドサンドを
用いてもよい。
【0035】この際、薄板中子12は、アルミニウム溶
湯の圧及び温度に対して十分な強度・耐熱性を有し、ア
ルミニウム溶湯から発生するガスに対しても耐浸食性を
有し、鋳肌の奇麗なアルミニウム鋳造品を得ることがで
きる。
【0036】
【発明の効果】本発明は、シェル中子を備えた鋳型を用
いてアルミニウム鋳造品を製造する方法において、前記
中子として、Tiを含有するチタン含有砂粒物を骨材の
全部または主体とするコーテッドサンドで形成されたも
のを使用する構成とすることにより、薄板状溝や細穴を
備えた精密鋳造品を製造することができる。即ち、本発
明の製造方法で使用する中子は、アルミニウム溶湯の圧
及び温度に対して十分な強度・耐熱性を有し、アルミニ
ウム溶湯から発生するガスに対しても耐浸食性を有し、
鋳肌の奇麗なアルミニウム鋳造品を得ることができる。
【0037】なお、酸化チタンを骨材として使用する関
連技術を開示する先行刊行物として、特開平5−163
112・6−577・7−314078号等がある。し
かし、これらの先行刊行物は、いずれも「自硬性鋳型」
に係るものであり、本発明の如く「シェルモールド(シ
ェル中子)」に係るものではなく、本発明の発明性に影
響を与えるものではない。
【0038】
【実施例】以下、本発明の効果を確認するために行った
実施例について、詳細に説明をする。
【0039】実施例・比較例に使用した各骨材は下記の
通りのものである。なお、各骨材における組成を表1に
示す。
【0040】実施例1…非晶性チタニア:RIT社(カ
ナダ)製のチタンスラグ(イルメナイト鉱を1650℃
に溶融し、鉄分を除去して、ふるいにより粒度調整(7
5〜150μm)したもの(T−80と称する)。
【0041】実施例2…実施例1の非晶性チタニア系骨
材に対して高純度シリカ(SiO 2 分99.8%、平均
ふるい径120μm)を前者/後者=9/1の比率で混
合したもの。
【0042】実施例3…天然ルチル:CONSOLIDATED RUT
ILE 社(オーストラリア)が販売する天然ルチル鉱石を
ふるいにより粒度調整(75〜150μm)したもの。
【0043】実施例4…イルメナイト:RGC社(オー
ストラリア)が販売するイルメナイト鉱石をふるいによ
り粒度調整(75〜150μm)したもの。
【0044】比較例…高純度ムライト(3Al23
2SiO2 ):市販品、100〜120μm
【0045】
【表1】
【0046】上記各骨材100部に対してフェノール樹
脂(液状ノボラック樹脂)5部を添加して、140℃×
1hの条件で加熱後、ヘキサ水2部、ステアリン酸カル
シウム1部を添加して混合して、各実施例・比較例のコ
ーテッドサンドを調製した。
【0047】そして、各コーテッドサンドを用いて、図
3に示す方法を用いて、極薄板中子(図2に示す形状寸
法においてt=1.0、1.5、2.0 mmとしたもの)を成形し
た。
【0048】このときの極薄中子の造型性を表2に示す
が、各実施例は、いずれも比較例に比して造型性が良好
であった。ここで、表2の造型性の欄における「◎」:
造型性良好(造型時の離型性及び焼成後の中子肌が奇麗
で欠損発生せず。)、「○」:造型可(造型はできるけ
れど離型時や焼成後の中子に欠損が発生する。)であ
る。
【0049】また、図4〜5に示すような上記薄板中子
12を納めた主要鋳型28を用いて図6に示す薄肉板状
孔29を備えたアルミニウム鋳造品(シリンダーヘッ
ド)30を、注湯温度700℃で注湯して、中子の上面
・下面附形面の鋳肌の状態を目視観察した。その結果を
表2に示すが、実施例は、いずれも、巣が発生せず、中
子の曲がりも発生しなかった。しかし、比較例では巣が
発生し、かつ、中子に曲がりが発生した。
【0050】なお、表2の鋳造結果の欄における
「◎」:中子に曲がり・膨張無し、「○」:中子に曲が
り・膨張無し、一部鋳物に巣発生、である。
【0051】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコーテッドサンドに使用するチタン含
有砂粒物を製造するための一例を示す製造工程図。
【図2】本発明のコーテッドサンドを適用する中子の平
面図及び横断面図。
【図3】図2のシェル中子の製造工程図
【図4】図2のシェル中子を用いてアルミニウム鋳造品
を製造する場合の断面図
【図5】図4の5−5線断面図
【図6】アルミニウム鋳造品の斜視図
【符号の説明】
12 (シェル)中子 22 中子成形型 24 コーテッドサンド 30 アルミニウム鋳造品

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シェル中子を備えた鋳型を用いてアルミ
    ニウム鋳造品を製造する方法において、前記シェル中子
    として、Tiを含有するチタン含有砂粒物を骨材の全部
    または主体とするものから成るコーテッドサンドで形成
    されたものを使用することを特徴とするアルミニウム鋳
    造品の製造方法
  2. 【請求項2】 前記チタン含有砂粒物が、TiO2 換算
    値で50wt%以上のTiを含有するものであることを特
    徴とする請求項1記載のアルミニウム鋳造品の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記チタン含有砂粒物が、TiO2 換算
    値で70wt%以上のTiを含有するものであることを特
    徴とする請求項2記載のアルミニウム鋳造品の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記チタン含有砂粒物が、イルメナイト
    鉱を溶融させて鉄分を除去して得られたものであること
    を特徴とする請求項3記載のアルミニウム鋳造品の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 前記チタン含有砂粒物の粒径が50〜5
    00μmのものであることを特徴とする請求項1記載の
    アルミニウム鋳造品の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記チタン含有砂粒物の粒径が60〜2
    50μmのものであることを特徴とする請求項5記載の
    アルミニウム鋳造品の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記骨材が、前記チタン含有砂粒物とと
    もにさらに高純度ケイ砂を含有するものであることを特
    徴とする請求項1記載のアルミニウム鋳造品の製造方
    法。
  8. 【請求項8】 前記骨材が、前記チタン含有砂粒物と高
    純度ケイ砂との混合重量比が前者/後者=9.5/0.
    5〜8/2であることを特徴とする請求項7記載のアル
    ミニウム鋳造品の製造方法。
  9. 【請求項9】 コーテッドサンドの成分をなすレジン成
    分がレゾルシンフェノール樹脂であることを特徴とする
    請求項1、2、3、4、5、6、7又は8に記載のアル
    ミニウム鋳造品の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6788382B2 (en) 2002-03-13 2004-09-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Moving picture coding control apparatus, and moving picture coding control data generating apparatus
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