JP2006231360A

JP2006231360A - 中子の分離除去方法および装置

Info

Publication number: JP2006231360A
Application number: JP2005048415A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Osawa; 清大澤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】容易且つ効果的に行える中子の分離除去方法および装置を提供するにある。
【解決手段】有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子１２を鋳型内に保持して形成した鋳造品２から中子１２を分離除去する方法において、鋳型から取り出した直後の高温状態の鋳造品２の、中子１２が残った中空部１１に、先端部の噴射口２２から中子１２除去用の高圧気体を噴射可能な噴出パイプ１６，１７を挿入し、噴射口２２から高圧気体を噴射すると同時に噴出パイプ１６，１７を繰り返し進退動させて中子１２を分離除去するように構成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、中子の分離除去方法および装置に関する。

自動二輪車のエンジンを構成するシリンダヘッド等の鋳造品は内部に冷却水ジャケット等の中空部を一体に形成する必要から、中空部形成用の中子を鋳型内に保持して形成している。中子は、鋳造後に容易に分離除去できるよう、砂を例えば熱硬化性樹脂であるフェノールレジン等の有機バインダー（有機粘結剤）で結合させて形成している。

中子のバインダーは、鋳造時に注湯される溶湯によってある程度燃焼されてその結合力が低下して鋳造後の中子の分離をある程度容易にはするが、完全に燃焼させるには至らず、中子内に残ることが多い。特に、軽合金の場合その溶湯の温度が鉄系の金属と比較して低く、バインダーの残量が多い。そこで、完成後の鋳造品から中子を分離して除去する方法が別途用いられている。

鋳造後に鋳造品から中子を分離除去する方法としては、従来から鋳造品を５００度前後に加熱することにより中子のバインダーを完全に燃焼して砂同士の結合力を失わせた後、鋳造品に繰り返し衝撃を与えて中子を崩して除去する方法が一般的である。

ところが、鋳造品の加熱はコストがかかり、また長時間の加熱冷却時間（通常４〜５時間）を要するため効率が悪い。また、鋳造品に繰り返し衝撃を与えると製品に割れが発生しやすく、特にアルミニウムの鋳造品には好ましくない。

そこで、近年、バインダー燃焼ガス（たとえば空気や酸素等）を巾木から中子に供給する方法や（例えば特許文献１参照）、高温の燃焼ガスを巾木から中子に供給する方法（例えば特許文献２参照）、他に単に中空部に付着した砂を高圧空気で除去する方法や（例えば特許文献３参照）、衝撃と砂への直接荷重を併用する方法（例えば特許文献４参照）等が提案されている。
特開昭６３−２２４８６２号公報特開平１０−１８５６４１号公報特開平１０−２２５７６２号公報特許第３１４５０２０号公報

しかしながら、巾木から中子に燃焼ガスを供給する方法の場合、鋳型から製品を取り出したときに崩された中子の砂が鋳型内に大量に残り、砂かみ不良の発生や作業環境を悪化させる虞がある。

また、中空部に付着した砂を高圧空気で除去する方法は、シリンダヘッドの様な複雑な形状を有する製品には不適であり、十分に中子の砂を除去できない。

さらに、有機バインダーは温度が低下してさめると強度が高まる性質を有すると共に、中子の周囲を囲む製品としての金属は温度が低下するに従って熱収縮が起こり、中子を圧縮して砂の密度を高めてしまう。よって、衝撃と砂への直接荷重を併用する方法では、中子の砂が硬く締まって強度が増しているため、全体の砂の除去は困難を伴う。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、容易且つ効果的に行える中子の分離除去方法および装置を提供することを目的とする。

本発明に係る中子の分離除去方法および装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子を鋳型内に保持して形成した鋳造品から上記中子を分離除去する方法において、上記鋳型から取り出した直後の高温状態の鋳造品の、上記中子が残った中空部に、先端部の噴射口から中子除去用の高圧気体を噴射可能な噴出パイプを挿入し、上記噴射口から高圧気体を噴射すると同時に上記噴出パイプを繰り返し進退動させて上記中子を分離除去するように構成したものである。

また、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、上記鋳型から取り出した直後の高温状態の鋳造品は、その温度が３５０℃以上の状態であるとしたものである。

さらに、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子を鋳型内に保持して形成した鋳造品から上記中子を分離除去する方法において、鋳型内に溶湯が注湯され、その溶湯の凝固が完了し、且つ注湯開始から所定の時間が経過した型開き前に、上記鋳造品の、上記中子が残った中空部に、先端部の噴射口から中子除去用の高圧気体を噴射可能な噴出パイプを挿入し、上記噴射口から高圧気体を噴射すると同時に上記噴出パイプを繰り返し進退動させて上記中子を分離除去するように構成したものである。

そして、上述した課題を解決するために、請求項４に記載したように、有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子を鋳型内に保持して形成した鋳造品から上記中子を分離除去する装置において、上記鋳造品の、上記中子が残った中空部に挿入可能、且つ、先端部の噴射口から中子除去用の高圧空気を噴射可能な噴出パイプと、この噴出パイプに上記高圧空気を供給する高圧空気供給装置とを備え、この高圧空気供給装置は蓄圧タンクを有すると共に、この蓄圧タンクに上記高圧空気を加熱する加熱装置を設けたものである。

本発明に係る中子の分離除去方法および装置によれば、中子の強度が低い状態を維持しながら容易且つ効果的に除去作業を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、この発明を適用した中子の分離除去装置の概略図である。図１に示すように、中子の分離除去装置１はワーク２（鋳造品）を収容する密閉された専用治具３と、この専用治具３に接続された集塵装置４と、ワーク２の中空部に挿入可能な複数本の、本実施形態においては二本の高圧エアー噴出パイプ５，６と、これらの高圧エアー噴出パイプ５，６を軸方向に進退動させる手段であるシリンダ７とを備え、図示しない外部の空気供給源（例えば工場エアー）からの圧縮空気を一時的に貯留して空気圧を調整する蓄圧タンク８を高圧空気供給装置９として備えて構成される。

なお、ワーク２の一例として本実施形態においては軽合金（例えばアルミニウム合金）製の、車両用エンジン（図示せず）のシリンダヘッド１０を用いて説明する。また、シリンダヘッド１０は内部に冷却水ジャケット等の中空部１１が形成されるため、中空部１１形成用の中子１２（網かけ部分）が用いられる。中子１２は、鋳造後に容易に分離除去できるよう、砂を例えば熱硬化性樹脂であるフェノールレジン等の有機バインダー（有機粘結剤）で結合させて形成される。

空気供給源と蓄圧タンク８とを繋ぐ空気供給パイプ１３の途中には開閉弁１４が設けられる。蓄圧タンク８からは空気吐出パイプ１５が専用治具３内に延び、本実施形態においては二股に分岐して分岐パイプ１６，１７を構成する。そして、各分岐パイプ１６，１７の下流端と上記二本の高圧エアー噴出パイプ５，６とはそれぞれ可撓性を有するフレキシブルホース１８，１８によって接続されると共に、各分岐パイプ１６，１７の途中にはそれぞれ開閉弁１９および開閉弁２０が設けられる。さらに、例えば蓄圧タンク８には内部の空気を加熱する加熱装置２１が設けられる。

図２は高圧エアー噴出パイプ５，６の先端部を拡大した断面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図２および図３に示すように、高圧エアー噴出パイプ５，６先端部の噴射口２２周りは先細りの鋭利なノズル形状に形成されると共に、高圧エアー噴出パイプ５，６先端部の噴射口２２近傍側面には複数個の、本実施形態においては四個のエアー噴射口２３が周方向に等間隔に穿設される。

次に、本発明を適用した中子の分離除去方法について説明する。

鋳型のキャビティ（図示せず）内に軽合金の溶湯が注湯され、その溶湯の凝固が完了し、且つ注湯開始から所定の時間が経過したワーク２は、鋳型から取り出された直後、好ましくは鋳型から取り出されて１０秒以内でワーク２の温度が３５０℃以上の状態で中子の分離除去装置１の専用治具３にセットする。

ワーク２がセットされたら直ちにセットされたワーク２の中子１２が残った中空部１１に高圧エアー噴出パイプ５，６の鋭利なノズル形状に形成された先端部を挿入し、蓄圧タンク８内の高圧の気体、好ましくは１ＭＰａ以上の圧力を有する高圧空気を中子１２に指向させて噴射させる。

ところで、本実施形態に示すように、二本の高圧エアー噴出パイプ５，６を備え、これらの高圧エアー噴出パイプ５，６と蓄圧タンク８とを繋ぐ各分岐パイプ１６，１７の途中にそれぞれ開閉弁１９および開閉弁２０が備えられている場合、これらの開閉弁１９および開閉弁２０は所定の間隔、例えば五秒ずつ交互に開かれることにより高圧空気はそれぞれの高圧エアー噴出パイプ５，６から交互に噴射される。また、本実施形態に示すように、蓄圧タンク８に内部の空気を加熱する加熱装置２１が設けられている場合、高圧空気は加熱されて高圧エアー噴出パイプ５，６に導かれる。

さらに、高圧空気の噴射と同時に、各高圧エアー噴出パイプ５，６はシリンダ７によってその軸方向に進退動が繰り返されて中子１２に一様な衝撃を与えながらワーク２の中空部１１の奥へと導かれる。

そして、高圧エアー噴出パイプ５，６による高圧空気の噴射およびその先端部による衝撃によって中子１２は崩壊され、崩壊された中子１２の砂は集塵装置４によって集塵される。

ところで、上述した中子１２の分離除去方法においては鋳型から取り出された直後のワーク２に高圧エアー噴出パイプ５，６の先端部を挿入して高圧空気を噴射およびその先端部によって衝撃を中子１２に与えた例を示したが、ワーク２を鋳型から取り出す前、すなわち型開き前のワーク２に高圧エアー噴出パイプ５，６の先端部を挿入して中子１２を崩壊するように構成することも可能である。

次に、本実施形態の作用について説明する。

鋳型から取り出された直後または型開き前の高温状態のワーク２は中子１２の結合強度が比較的低いため、このワーク２に高圧エアー噴出パイプ５，６の先端部を挿入して高圧空気を中子１２に噴射およびその先端部によって中子１２に衝撃を与えてれば容易に、また短時間で中子１２を崩壊／除去することができる。特に型開き前のワーク２は鋳型によってワーク２および中子１２が保温された状態で急激な温度低下がないため、中子１２はその結合強度が特に低い状態にある。

さらに、加熱装置２１によって加熱された高圧空気を中子１２に噴射すればさらにワーク２および中子１２の急速な冷却が防止されるので、中子１２の強度が低い状態を維持しながら除去作業を続けることができる。

特にアルミニウム合金等の軽合金の場合、その融点温度が鉄軽金属のものより比較的低く、鋳造時に注湯される溶湯によってバインダーを燃焼させてその結合力を低下させる能力が低いため、中子１２の温度を高く維持した状態で中子１２の除去作業が可能な本発明はアルミニウム合金等の軽合金の鋳造製品において好適である。

また、複数の高圧エアー噴出パイプ５，６を備えて開閉弁１９，２０によって高圧空気を間欠的に噴射させることにより、大型の高圧空気供給装置９を必要とせず、中子１２の分離除去装置１の小型化およびコストの低下が図れる。

さらに、高圧エアー噴出パイプ５，６の先端部を先細りの鋭利なノズル形状に形成すると共に、高圧エアー噴出パイプ５，６の出口近傍側面に複数個のエアー噴射口２３を穿設したことにより、中子１２の除去作業の効率が向上する。

本発明に係る中子の分離除去方法および装置の一実施形態を示す中子の分離除去装置の概略図。高圧エアー噴出パイプの先端部を拡大した断面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。

符号の説明

１中子の分離除去装置
２ワーク（鋳造品）
５，６高圧エアー噴出パイプ
８蓄圧タンク
９高圧空気供給装置
１１中空部
１２中子
２１加熱装置
２２高圧エアー噴出パイプ先端部の噴射口

Claims

有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子を鋳型内に保持して形成した鋳造品から上記中子を分離除去する方法において、上記鋳型から取り出した直後の高温状態の鋳造品の、上記中子が残った中空部に、先端部の噴射口から中子除去用の高圧気体を噴射可能な噴出パイプを挿入し、上記噴射口から高圧気体を噴射すると同時に上記噴出パイプを繰り返し進退動させて上記中子を分離除去するように構成したことを特徴とする中子の分離除去方法。
上記鋳型から取り出した直後の高温状態の鋳造品は、その温度が３５０℃以上の状態であるとした請求項１記載の中子の分離除去方法および装置。
有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子を鋳型内に保持して形成した鋳造品から上記中子を分離除去する方法において、鋳型内に溶湯が注湯され、その溶湯の凝固が完了し、且つ注湯開始から所定の時間が経過した型開き前に、上記鋳造品の、上記中子が残った中空部に、先端部の噴射口から中子除去用の高圧気体を噴射可能な噴出パイプを挿入し、上記噴射口から高圧気体を噴射すると同時に上記噴出パイプを繰り返し進退動させて上記中子を分離除去するように構成したことを特徴とする中子の分離除去方法。
有機バインダーによって結合された中空部形成用の中子を鋳型内に保持して形成した鋳造品から上記中子を分離除去する装置において、上記鋳造品の、上記中子が残った中空部に挿入可能、且つ、先端部の噴射口から中子除去用の高圧空気を噴射可能な噴出パイプと、この噴出パイプに上記高圧空気を供給する高圧空気供給装置とを備え、この高圧空気供給装置は蓄圧タンクを有すると共に、この蓄圧タンクに上記高圧空気を加熱する加熱装置を設けたことを特徴とする中子の分離除去装置。