JP2008221295A - パイプの鋳包み方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構成で、接合強度が良好な状態でパイプを製品に鋳包むことができる方法を提供する。
【解決手段】金型1のキャビティ2内にパイプ3を配置して、キャビティ2内のパイプ外部に溶融金属を注湯することによりパイプ3を鋳包む方法であって、有機粘結剤がコーティングされてなる砂4をパイプ内に充填する充填工程S1と、パイプ3内に充填された砂4の有機粘結剤を燃焼させる燃焼工程S2と、金型1内にパイプ3を配置する配置工程S3と、キャビティ2に溶融金属を注湯してパイプ3が鋳包まれた製品を成形する注湯工程S4と、金型1内から取り出された製品のパイプ3内から砂4を排出する排出工程S5と、を含んでいる。そして、充填工程S1と、燃焼工程S2と、配置工程S3と、注湯工程S4と、排出工程S5とを順次行う。
【選択図】図1
【解決手段】金型1のキャビティ2内にパイプ3を配置して、キャビティ2内のパイプ外部に溶融金属を注湯することによりパイプ3を鋳包む方法であって、有機粘結剤がコーティングされてなる砂4をパイプ内に充填する充填工程S1と、パイプ3内に充填された砂4の有機粘結剤を燃焼させる燃焼工程S2と、金型1内にパイプ3を配置する配置工程S3と、キャビティ2に溶融金属を注湯してパイプ3が鋳包まれた製品を成形する注湯工程S4と、金型1内から取り出された製品のパイプ3内から砂4を排出する排出工程S5と、を含んでいる。そして、充填工程S1と、燃焼工程S2と、配置工程S3と、注湯工程S4と、排出工程S5とを順次行う。
【選択図】図1
Description
本発明は、パイプの鋳包み方法に関し、特に、金型のキャビティ内にパイプを配置して、キャビティ内のパイプ外部に溶融金属を注湯することによりパイプを鋳包む方法に関するものである。
例えば内燃機関のシリンダブロックにおいては、ダイカスト法により成形されている。そして、シリンダブロックには、冷却媒体を流通させるための通路が形成されている。このようなシリンダブロックを製造するためには、一般に、ダイカスト法によりシリンダブロックを成形した後に、通路を機械加工により穿孔していた。
また、このようなシリンダブロックを製造するために、中空体であるパイプを鋳包むことが知られている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1には、金型内部に熱媒体通路を設け、該熱媒体通路と被鋳ぐるみ材である中空体の内部とを互いに連通し、上記熱媒体通路、上記中空体内部の順で熱媒体を流通させることにより、上記金型と上記中空体との間で熱交換させるようにしたこと、そして、熱媒体が気体であることなどを特徴とする中空体の鋳ぐるみ方法が開示されている。
そして、特許文献1には、中空体としてのパイプ材をアルミ溶湯で鋳ぐるむ際には、予め前工程で予熱工程を設けると、パイプ材とアルミ溶湯との濡れ性及び溶着性が向上し、界面の剥離を防止することができるなどと記載されている(0002)。さらに、特許文献1には、熱媒体により、金型から熱を奪って金型を冷却できる一方、その奪った熱を中空体に付与し、中空体を加熱できる。などと記載されている(0008)。
上記特許文献1にあっては、金型内部に設けられた熱媒体通路と中空体の内部とを互いに連通して、熱媒体通路、中空体内部の順で熱媒体を流通させることにより、金型と中空体との間で熱交換させるようにしたものであるため、金型から奪った熱が中空体内部の熱媒体通路と接続された側には充分に熱を付与することができても、中空体の下流側では既に熱媒体通路と接続された側で熱を付与しているために温度が次第に低下し、中空体の下流側では充分に熱を付与することができず、部分によって温度が異なり、中空体を均等に加熱することができないという問題があった。
さらに、特許文献1にあっては、中空体の内部に気体の熱媒体を流通させるため、型内に充填される溶湯の圧力で中空体が潰れたり変形するなどの問題もあった。そして、この問題を解決するために、中空体の内部に単に砂などの粒状物を充填することが考えられるが、この場合には粒状物が熱媒体通路からの熱媒体の流通を阻害し、金型と中空体との間で熱交換を行えなくなるという問題が発生する。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、接合強度が良好な状態でパイプを製品に鋳包むことができる方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明のパイプの鋳包み方法に係る発明は、金型のキャビティ内にパイプを配置して、キャビティ内のパイプ外部に溶融金属を注湯することによりパイプを鋳包む方法であって、有機粘結剤がコーティングされてなる砂をパイプ内に充填する充填工程と、パイプ内に充填された砂の有機粘結剤を燃焼させる燃焼工程と、金型内にパイプを配置する配置工程と、キャビティに溶融金属を注湯してパイプが鋳包まれた製品を成形する注湯工程と、金型内から取り出された製品のパイプ内から砂を排出する排出工程と、を含むことを特徴とするものである。
本発明によれば、パイプ内に充填された砂の有機粘結剤を燃焼させる燃焼工程を行うことにより、パイプ全体が均一に温度上昇し、しかも、その内部に砂が充填されているために、キャビティに注湯される溶融金属の圧力などでパイプが変形することなく、キャビティに注湯された溶融金属がパイプをその表面と密着した状態で鋳包むことができる方法を提供することができる。
(発明の態様)
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、(1)項が請求項1に相当する。
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、(1)項が請求項1に相当する。
(1) 金型のキャビティ内にパイプを配置して、キャビティ内のパイプ外部に溶融金属を注湯することによりパイプを鋳包む方法であって、
有機粘結剤がコーティングされてなる砂をパイプ内に充填する充填工程と、
パイプ内の温度を上昇させてパイプ内に充填された砂の有機粘結剤を燃焼させる燃焼工程と、
金型内にパイプを配置する配置工程と、
キャビティに溶融金属を注湯してパイプが鋳包まれた製品を成形する注湯工程と、
金型内から取り出された製品のパイプ内から砂を排出する排出工程と、
を含むことを特徴とするパイプの鋳包み方法。
有機粘結剤がコーティングされてなる砂をパイプ内に充填する充填工程と、
パイプ内の温度を上昇させてパイプ内に充填された砂の有機粘結剤を燃焼させる燃焼工程と、
金型内にパイプを配置する配置工程と、
キャビティに溶融金属を注湯してパイプが鋳包まれた製品を成形する注湯工程と、
金型内から取り出された製品のパイプ内から砂を排出する排出工程と、
を含むことを特徴とするパイプの鋳包み方法。
(1)項のパイプの鋳包み方法では、有機粘結剤がコーティングされてなる砂をパイプ内に充填し、パイプ内の温度を上昇させてパイプ内に充填された砂の有機粘結剤を燃焼させることにより、パイプ全体が均一に温度上昇し、しかも、その内部に砂が充填されているために、キャビティに溶融金属を注湯する圧力などでパイプが変形することなく、キャビティに注湯された溶融金属でパイプをその表面と密着した状態で鋳包むこととなる。
(2) 充填工程の後に燃焼工程を行い、その後、配置工程と注湯工程と排出工程とを順次行うことを特徴とする(1)に記載のパイプの鋳包み方法。
(2)項のパイプの鋳包み方法では、(1)項に記載の発明において、充填工程と、燃焼工程と、配置工程と、注湯工程と、排出工程とを順次行うことにより、パイプを容易に加熱させた状態で金型内に配置して注湯工程以降を行うことができる。
(3) 充填工程の後に配置工程を行い、その後、燃焼工程と注湯工程と排出工程とを順次行うことを特徴とする(1)に記載のパイプの鋳包み方法。
(3)項のパイプの鋳包み方法では、(1)項に記載の発明において、充填工程と、配置工程と、燃焼工程と、注湯工程と、排出工程とを順次行うことにより、金型内にパイプを確実に配置してから内部に充填された砂の有機粘結剤を燃焼させてパイプを加熱させた状態で、溶融金属を注湯することができる。
本発明によるパイプの鋳包み方法の実施の一形態を、図1に基づいて詳細に説明する。なお、同一符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明は、概略、金型1のキャビティ2内にパイプ3を配置して、キャビティ2内のパイプ外部に溶融金属を注湯することによりパイプ3を鋳包む方法であって、有機粘結剤がコーティングされてなる砂4をパイプ内に充填する充填工程S1と、パイプ3内に充填された砂4の有機粘結剤を燃焼させる燃焼工程S2と、金型1内にパイプ3を配置する配置工程S3と、キャビティ2に溶融金属を注湯してパイプ3が鋳包まれた製品を成形する注湯工程S4と、金型1内から取り出された製品のパイプ3内から砂4を排出する排出工程S5と、を含んでいる。そして、この実施の形態においては、充填工程S1と、燃焼工程S2と、配置工程S3と、注湯工程S4と、排出工程S5とを順次行うものである。
本発明は、概略、金型1のキャビティ2内にパイプ3を配置して、キャビティ2内のパイプ外部に溶融金属を注湯することによりパイプ3を鋳包む方法であって、有機粘結剤がコーティングされてなる砂4をパイプ内に充填する充填工程S1と、パイプ3内に充填された砂4の有機粘結剤を燃焼させる燃焼工程S2と、金型1内にパイプ3を配置する配置工程S3と、キャビティ2に溶融金属を注湯してパイプ3が鋳包まれた製品を成形する注湯工程S4と、金型1内から取り出された製品のパイプ3内から砂4を排出する排出工程S5と、を含んでいる。そして、この実施の形態においては、充填工程S1と、燃焼工程S2と、配置工程S3と、注湯工程S4と、排出工程S5とを順次行うものである。
最初に、本発明に使用されるダイカストマシンについて説明する。ダイカストマシンは、型締めされることにより内部に所定形状のキャビティ2を形成する固定型10および可動型11と、キャビティ2内に溶融金属を所定の圧力で充填するプランジャ装置5とを備えている。この実施の形態では、図1に示した鎖線Cから下方に示すように、可動型11には、内部に有機粘結剤がコーティングされてなる砂4を充填されたパイプ3の一端を位置決めする巾木12が形成されている。プランジャ装置5は、固定型10に設けられたプランジャスリーブ50と、このプランジャスリーブ50内に嵌挿されプランジャロッド51の先端に取付けられたプランジャチップ52とを備えてなるもので、プランジャスリーブ50内に所定量の溶融金属を供給して、プランジャチップ52を図1の左方へ前進移動させることにより、プランジャスリーブ50内の溶融金属をキャビティ2内に射出充填する。
このように構成されたダイカストマシンを用いてパイプ3が鋳包まれた製品を成形するにあたり、鋳包まれるパイプ3は、例えば、肉厚が1.5mm、外径が7mmで、材質がキャビティ2内に注湯される溶融金属と同じアルミ合金のものが用意される。そして、有機粘結剤がコーティングされてなる砂4として、例えばフェノール樹脂3%(重量比)をコーティングしたシェルモールド用砂を鋳包むパイプ3内に充填する(充填工程S1)。そして、このパイプ3の一端から約300℃の熱風を所定時間(数秒間)吹き込み(燃焼工程S2)、有機粘結剤が燃焼したことによる発熱を例えば60秒後に確認する。パイプ3の温度は、砂4にコーティングされた有機粘結剤の燃焼により、例えば450℃程度に上昇する。この状態で、可動型11の巾木12にパイプ3の一端を差し込み、可動型11を固定型10に近接移動させて型締する(配置工程S3)。ダイカストマシンは、例えば、800tonの型締め力を有している。このとき、プランジャ装置5のチップは注湯口50aよりも後方に後退した状態とされており、注湯口50aからはとりべなどにより、溶融金属として例えば620℃のアルミ合金がプランジャスリーブ50内に給湯されている。そして、プランジャチップ52を前進移動させて射出速度2m/sでキャビティ2内に射出充填して(注湯工程S4)、50MPaの鋳造圧をかけて2分間維持する。溶融金属が固化すると、その内部にパイプ3が鋳包まれた製品が成形されることとなる。その後、可動型11を固定型10から離間させて型開きし製品を取り出して、加振するなどしてパイプ3内の燃焼済みのシェルモールド用砂4を排出する(排出工程S5)。この実施の形態では、パイプ3内のシェルモールド用砂4を燃焼させるために、金型1の外でパイプ3内に熱風を容易に吹き込むことができる。そして、パイプ3内に充填された砂4にコーティングされた有機粘結剤を燃焼させるので、パイプ3が均一に加熱され、また、プランジャ装置5により射出充填される溶融金属の圧力によってパイプ3が変形することがない。
次に、本発明の別の実施の形態を、図1に示した鎖線Cから上方に示したように構成されたダイカストマシンを使用する場合により説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と同様または相当する部分いついては同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみについて説明することとする。パイプ3の肉厚、外径、材質、シェルモールド砂4の有機粘結剤の材質、パイプ3内に熱風を吹き込む温度、時間、パイプ3の上昇温度、ダイカストマシンの型締め力、プランジャスリーブ50内に給湯される溶融金属の温度、プランジャ装置5による溶融金属の射出速度、、鋳造圧とその維持する時間など、この実施の形態における成形条件は、上述した実施の形態と同様である。
この実施の形態で使用される固定型10および可動型11には、内部に配置されるパイプ3の端部と接合される通路14、15がそれぞれ形成されている。この実施の形態では、可動型11に形成された通路15に所定の温度の熱風を吹き込まれ、固定型10に形成された通路14から燃焼ガスが排気されるよう構成されている。
上述した第1の実施の形態では、パイプ3内のシェルモールド用砂4を燃焼させるために、金型1の外でパイプ3内に熱風を容易に吹き込み、その後、金型1内にパイプ3を配置するのに対して、この実施の形態では、有機粘結剤がコーティングされてなる砂4が充填された充填工程S1後のパイプ3の一端を可動型11の巾木12に差し込み、型締する(配置工程S3)。パイプ3の一端は巾木12に僅かに突出するように設けられた通路を形成する管路15が内嵌されることにより接続され、他端は固定型10のキャビティ2面に僅かに突出するように設けられた通路を形成する管路14が内嵌されることにより接続される。そして、可動型11の管路15から所定の温度の熱風を吹き込んでシェルモールド砂4のコーティングされた有機粘結剤を燃焼させ(燃焼工程S2)、有機粘結剤が燃焼したことにより所定温度に達したことを確認したら、プランジャ装置5によって溶融金属をキャビティ2内に射出充填し(注湯工程S4)、鋳造圧をかけた状態で維持して、パイプ3が鋳包まれた製品を成形する。その後、可動型11を固定型10から離間させて型開きし製品を取り出して、加振するなどしてパイプ3内の燃焼済みのシェルモールド用砂4を排出する(排出工程S5)。この実施の形態では、パイプ3内のシェルモールド用砂4を燃焼させるために、金型1の内に配置した状態でパイプ3内に熱風を容易に且つ確実に吹き込むことができる。そして、パイプ3内に充填されたシェルモールド砂4にコーティングされた有機粘結剤を燃焼させるので、パイプ3が均一に加熱され、また、プランジャ装置5により射出充填される溶融金属の圧力によってパイプ3が変形することがない。
図2は、本発明によってパイプ3内に充填されたシェルモールド砂4の有機粘結剤を燃焼させることによりパイプ3を所定温度に加熱した状態で溶融金属をその周囲に射出充填した場合のパイプ3とこれを鋳包んだ金属6との界面を示した顕微鏡写真であり、図3は、従来の技術によって熱交換などによりパイプを加熱した場合のパイプ3’とこれを鋳包んだ金属6’との界面を示した顕微鏡写真である。図3に示すように、従来の技術によって熱交換などによりパイプ3’を加熱した場合には、パイプ3’の外面とその周囲に射出充填され固化した金属6’との界面には隙間などの成形不良Fが発生した。これに対して、図2から明確なように、本発明によりパイプ3の外面とその周囲に射出充填され固化した金属6との界面は良好で強固に接合されており、図3に示したような隙間Fなどの成形不良が発生しなかった。
1:金型、 2:キャビティ、 3:パイプ、 4:シェルモールド砂、 5:プランジャ装置
Claims (1)
- 金型のキャビティ内にパイプを配置して、キャビティ内のパイプ外部に溶融金属を注湯することによりパイプを鋳包む方法であって、
有機粘結剤がコーティングされてなる砂をパイプ内に充填する充填工程と、
パイプ内に充填された砂の有機粘結剤を燃焼させる燃焼工程と、
金型内にパイプを配置する配置工程と、
キャビティに溶融金属を注湯してパイプが鋳包まれた製品を成形する注湯工程と、
金型内から取り出された製品のパイプ内から砂を排出する排出工程と、
を含むことを特徴とするパイプの鋳包み方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007064963A JP2008221295A (ja) | 2007-03-14 | 2007-03-14 | パイプの鋳包み方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007064963A JP2008221295A (ja) | 2007-03-14 | 2007-03-14 | パイプの鋳包み方法 |
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JP2007064963A Pending JP2008221295A (ja) | 2007-03-14 | 2007-03-14 | パイプの鋳包み方法 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015009260A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 株式会社クリスタルシステム | 管状部材鋳込み板の製造方法 |
JP2016500576A (ja) * | 2012-10-15 | 2016-01-14 | ゾルトリックス マテリアル(クァンチョウ)リミティド | 複数の金属層を有するワークピースを製造する方法 |
CN114029450A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-11 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种轻合金铸造内嵌管路组件及其制备方法和带内嵌管路的轻合金件的铸造方法 |
-
2007
- 2007-03-14 JP JP2007064963A patent/JP2008221295A/ja active Pending
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