JP2020006383A - Casting production method and casting device - Google Patents

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森田 純男
Sumio Morita
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Abstract

To provide a casting production method and a casting device capable of securely reducing the residual stains of a casting with a thickness difference, and further, realizing the reduction of production lead time and the reduction of production cost.SOLUTION: A cooling step S2 comprises: an inner-frame cooling stage S21 of cooling a molten metal in a mold 1; and a temperature difference dissolution stage S22. In the inner-frame cooling stage S21, the molten metal is cooled to above a behavior change temperature in the mold 1. In the temperature difference dissolution stage S22a, after the inner-frame cooling stage S21, at least a part of the mold 1 is opened, and further, a temperature difference between the temperature of a first thickness part T1 and the temperature of a second thickness part T2 is reduced till it reaches the behavior change temperature or lower.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は鋳造品の製造方法及び鋳造装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a casting and a casting apparatus.

特許文献1及び非特許文献1に従来の鋳造品の製造方法が開示されている。この製造方法は、エンジンのシリンダブロック等、大型の鋳造品を製造する場合に採用される。この製造方法は、鋳込み工程と、冷却工程とを備えている。   Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 1 disclose a conventional method for manufacturing a cast product. This manufacturing method is employed when manufacturing a large cast product such as an engine cylinder block. This manufacturing method includes a casting step and a cooling step.

鋳込み工程では、砂型等からなる鋳型のキャビティ内に鋳鉄等の溶融金属を鋳込む。特許文献1及び非特許文献1に開示されている製造方法では、砂型である外鋳型及び中子を鋳型として採用し、特に中子に水冷を実現するパイプを設けている。冷却工程では、キャビティ内の溶融金属を冷却して鋳造品とする。この際、特許文献1及び非特許文献1に開示されている製造方法では、中子のパイプ内に水を流通させて中子を急速に冷却する。また、中子の温度が550°Cになった時点で、中子内のパイプへの水の供給量を減少する。   In the casting step, a molten metal such as cast iron is cast into a cavity of a mold made of a sand mold or the like. In the manufacturing methods disclosed in Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 1, an outer mold and a core, which are sand molds, are used as molds, and especially, a core is provided with a pipe for realizing water cooling. In the cooling step, the molten metal in the cavity is cooled into a cast product. At this time, in the manufacturing methods disclosed in Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 1, water is circulated in the core pipe to rapidly cool the core. When the temperature of the core reaches 550 ° C., the amount of water supplied to the pipes in the core is reduced.

この製造方法によれば、中子をパイプ内の水によって急速に冷却できる。また、中子の温度が550°Cになって時点で、中子内のパイプへの水の供給量を減少させて外鋳型の温度と中子の温度との温度差を小さくできるため、鋳造品の残留歪みを小さくできる。このため、鋳型から取り出された鋳造品に対して通常行なわれている焼鈍処理を不要とし、生産リードタイムの短縮化、消費エネルギーの削減、二酸化炭素排出量の削減等を実現できるとされている。   According to this manufacturing method, the core can be rapidly cooled by the water in the pipe. At the time when the temperature of the core becomes 550 ° C., the amount of water supplied to the pipe in the core can be reduced to reduce the temperature difference between the temperature of the outer mold and the temperature of the core. The residual distortion of the product can be reduced. For this reason, it is said that the annealing process that is usually performed on the cast product removed from the mold is unnecessary, and it is possible to shorten the production lead time, reduce energy consumption, reduce carbon dioxide emissions, and the like. .

特開2011−56559号公報JP 2011-56559 A

「中子内水冷による大型シリンダブロックの焼鈍レス鋳造技術の開発」(月刊誌「素形材」 Vol.55(2014)No/12 第22〜27頁)"Development of an Annealing-less Casting Technology for Large Cylinder Blocks Using Inner Core Water Cooling" (Monthly Magazine "Materials" Vol. 55 (2014) No / 12 pages 22 to 27)

しかし、上記従来の製造方法では、肉厚に差のある鋳造品の残留歪みを必ずしも小さくできない。   However, in the above-mentioned conventional manufacturing method, the residual distortion of a cast product having a difference in wall thickness cannot always be reduced.

また、この製造方法では、パイプを有する中子を造形しなければならず、鋳型の製造に手間を要する。このため、生産リードタイムの短縮化及び生産コストの低廉化の実効が困難である。   In addition, in this manufacturing method, the core having the pipe must be formed, and the manufacture of the mold requires time and effort. Therefore, it is difficult to reduce the production lead time and the production cost.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、肉厚に差のある鋳造品の残留歪みをより確実に小さくできるとともに、生産リードタイムの短縮化及び生産コストの低廉化を実効あらしめることができる鋳造品の製造方法及び鋳造装置を提供することを解決すべき課題としている。   The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and it is possible to more reliably reduce the residual distortion of a cast product having a difference in wall thickness, to shorten a production lead time and to reduce a production cost. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for manufacturing a cast product that can be effectively obtained.

本発明の鋳造品の製造方法は、鋳型のキャビティ内に溶融金属を鋳込む鋳込み工程と、
前記キャビティ内の前記溶融金属を冷却して鋳造品とする冷却工程とを備え、
前記鋳造品は、肉厚が第1肉厚に形成された第1肉厚部と、肉厚が前記第1肉厚より厚い第2肉厚に形成された第2肉厚部とを有し、
前記冷却工程は、前記鋳造品が塑性的挙動を示す状態から弾性的挙動を示す状態に切り替わる挙動変化温度超まで、前記鋳型内で前記溶融金属を冷却する枠内冷却工程と、
前記枠内冷却工程後、前記鋳型の少なくとも一部を開くとともに、前記挙動変化温度以下になるまで、前記第1肉厚部の温度と前記第2肉厚部の温度との温度差が小さくなるようにする温度差解消工程とを有していることを特徴とする。
The method of manufacturing a casting according to the present invention includes a casting step of casting molten metal in a cavity of a mold,
Cooling the molten metal in the cavity to a cast product,
The casting has a first thick portion having a first thickness and a second thick portion having a second thickness greater than the first thickness. ,
The cooling step is a cooling step in a frame that cools the molten metal in the mold until the casting exceeds a behavior change temperature at which the cast product switches from a state showing plastic behavior to a state showing elastic behavior.
After the in-frame cooling step, at least a part of the mold is opened, and the temperature difference between the temperature of the first thick portion and the temperature of the second thick portion is reduced until the temperature becomes equal to or lower than the behavior change temperature. And a temperature difference eliminating step.

発明者の確認によれば、第1肉厚部の温度と第2肉厚部の温度との挙動変化温度における温度差が大きければ、残留歪みが大きくなる。また、例えば、鋳鉄を溶湯金属とする場合、挙動変化温度におけるそれらの温度差が81.6°C以上になると、残留歪みが問題となる。この残留歪みを小さくするためには、挙動変化温度以下まで鋳型内で鋳造品を徐冷するか、鋳鉄製の場合には、鋳造品を600°C程度に再加熱した後、挙動変化温度以下まで徐冷する焼鈍処理が必要になる。この場合、生産リードタイムが長く、消費エネルギーの確保、二酸化炭素排出量の増加等の問題を生じる。   According to the confirmation by the inventor, when the temperature difference between the temperature of the first thick portion and the temperature of the second thick portion at the behavior change temperature is large, the residual strain increases. Further, for example, when cast iron is a molten metal, when the temperature difference at the behavior change temperature becomes 81.6 ° C. or more, residual strain becomes a problem. In order to reduce the residual strain, the casting is gradually cooled in a mold to a temperature lower than the behavior change temperature, or, in the case of cast iron, after reheating the casting to about 600 ° C. Annealing treatment to gradually cool down to the temperature is required. In this case, the production lead time is long, and problems such as securing of energy consumption and increase of carbon dioxide emission arise.

この点、本発明の製造方法によれば、冷却工程の温度差解消工程において、鋳造品が挙動変化温度以下になるまで、第1肉厚部の温度と第2肉厚部の温度との温度差を小さくする。こうして、この製造方法では、肉厚に差のある鋳造品の残留歪みを小さくできる。   In this regard, according to the manufacturing method of the present invention, in the temperature difference eliminating step of the cooling step, the temperature of the first thick portion and the temperature of the second thick portion are maintained until the temperature of the cast product becomes equal to or lower than the behavior change temperature. Reduce the difference. Thus, in this manufacturing method, the residual distortion of a casting having a difference in wall thickness can be reduced.

挙動変化温度は、鋳造品が塑性的挙動を示す状態から弾性的挙動を示す状態に切り替わるときの温度である。一般に、金属では、融点の2/3以上では粘性、塑性変形が速やかに起こるが、融点の1/2以下では粘性変形が起こり難く、小さな応力の下では、塑性変形し難く、弾性的挙動を示す。鋳鉄では、550°Cが挙動変化温度である。   The behavior change temperature is a temperature at which the cast product switches from a state showing plastic behavior to a state showing elastic behavior. In general, in metals, viscous and plastic deformation occurs quickly at 2/3 or more of the melting point, but viscous deformation hardly occurs at 1/2 or less of the melting point, and under small stress, it is difficult to be plastically deformed and the elastic behavior is low. Show. For cast iron, 550 ° C. is the behavior change temperature.

また、この製造方法では、必ずしも中子にパイプを設ける必要はなく、鋳型の製造に必ずしも手間を要さない。また、枠内冷却工程後、鋳型の少なくとも一部を開くことにより、鋳造品の一部を急速に冷却できる。   Further, in this manufacturing method, it is not always necessary to provide the core with the pipe, and the manufacture of the mold does not always require labor. Further, after the in-frame cooling step, at least a part of the mold is opened, so that a part of the casting can be rapidly cooled.

したがって、この製造方法によれば、肉厚に差のある鋳造品の残留歪みをより確実に小さくできるとともに、生産リードタイムの短縮化及び生産コストの低廉化を実効あらしめることができる。   Therefore, according to this manufacturing method, it is possible to more reliably reduce the residual distortion of a cast product having a difference in wall thickness, and to effectively reduce the production lead time and the production cost.

温度差解消工程は、第2肉厚部の温度が第1肉厚部の温度に近づくように、第2肉厚部を第1肉厚部よりも冷却する局部冷却工程を有し得る。例えば、第2肉厚部を第1肉厚部よりも冷却する冷却装置を採用することができる。この場合、生産リードタイムの短縮化及び生産コストの低廉化をより実効あらしめることができる。   The temperature difference elimination step may include a local cooling step of cooling the second thick part more than the first thick part such that the temperature of the second thick part approaches the temperature of the first thick part. For example, a cooling device that cools the second thick part more than the first thick part can be adopted. In this case, it is possible to more effectively reduce the production lead time and the production cost.

温度差解消工程は、第1肉厚部の温度が第2肉厚部の温度に近づくように、鋳型の一部を第1肉厚部周りで残留させる部分型開工程を有し得る。この場合、第1肉厚部が残留する鋳型部分によって大気によって冷却され難く、第1肉厚部の温度と第2肉厚部の温度との温度差が小さくなる。   The temperature difference eliminating step may include a partial mold opening step of leaving a part of the mold around the first thick part so that the temperature of the first thick part approaches the temperature of the second thick part. In this case, the first thick portion is less likely to be cooled by the atmosphere due to the remaining mold portion, and the temperature difference between the temperature of the first thick portion and the temperature of the second thick portion is reduced.

温度差解消工程では、挙動変化温度において、第1肉厚部の温度と第2肉厚部の温度とを等しくすることが好ましい。この場合、鋳造品の残留歪みを最も小さくできる。   In the temperature difference eliminating step, it is preferable that the temperature of the first thick portion and the temperature of the second thick portion are equal at the behavior change temperature. In this case, the residual distortion of the casting can be minimized.

鋳造品は、鋳鉄からなり、エンジンを構成するシリンダブロックであり得る。このシリンダブロックは、3以上の気筒が直列に並んだシリンダボアを形成し、各周壁が第2肉厚部とされるシリンダ部と、各シリンダ部の一端に一体に形成され、周壁が第1肉厚部とされるクランクケース部とを有し得る。この場合、シリンダブロックにおいて、本発明の作用効果を奏することができる。特に、外側に位置しない気筒のシリンダ部は、外側に位置する気筒のシリンダ部よりも自然冷却され難いので、本発明の作用効果を奏することができる。   The casting may be a cylinder block made of cast iron and constituting an engine. This cylinder block forms a cylinder bore in which three or more cylinders are arranged in series, and is formed integrally with one end of each of the cylinder portions, each of which has a second thick wall, and the first wall has a first wall. And a crankcase portion that is a thick portion. In this case, the effects of the present invention can be achieved in the cylinder block. In particular, the cylinder portion of the cylinder not located on the outside is less likely to be naturally cooled than the cylinder portion of the cylinder located on the outside, so that the effects of the present invention can be obtained.

本発明の鋳造装置は、溶融金属が鋳込まれ、溶融金属が冷却されて鋳造品とされるキャビティが形成された鋳型を備えた鋳造装置において、
鋳造品は、肉厚が第1肉厚に形成された第1肉厚部と、肉厚が第1肉厚より厚い第2肉厚に形成された第2肉厚部とを有し、
第2肉厚部の温度が第1肉厚部の温度に近づくように、第2肉厚部を第1肉厚部よりも冷却する冷却装置をさらに備えていることを特徴とする。
The casting apparatus of the present invention is a casting apparatus having a mold in which a molten metal is cast, and a cavity in which the molten metal is cooled to form a casting is formed.
The casting has a first thick portion formed with a first thickness and a second thick portion formed with a second thickness larger than the first thickness,
It is further characterized by further comprising a cooling device that cools the second thick portion more than the first thick portion so that the temperature of the second thick portion approaches the temperature of the first thick portion.

この鋳造装置では、冷却装置が第2肉厚部を第1肉厚部よりも冷却し、第1肉厚部の温度と第2肉厚部の温度との温度差を小さくする。こうして、この鋳造装置では、肉厚に差のある鋳造品の残留歪みを小さくできる。   In this casting device, the cooling device cools the second thick portion more than the first thick portion, and reduces the temperature difference between the temperature of the first thick portion and the temperature of the second thick portion. Thus, in this casting apparatus, the residual distortion of a casting having a difference in wall thickness can be reduced.

また、この鋳造装置では、必ずしも中子にパイプが設けられず、容易に鋳型が製造される。   Further, in this casting apparatus, a core is not necessarily provided with a pipe, and a mold is easily manufactured.

したがって、この鋳造装置によれば、肉厚に差のある鋳造品の残留歪みをより確実に小さくできるとともに、生産リードタイムの短縮化及び生産コストの低廉化を実効あらしめることができる。   Therefore, according to the casting apparatus, it is possible to more reliably reduce the residual distortion of a cast product having a difference in wall thickness, and to shorten the production lead time and reduce the production cost.

本発明の製造方法及び鋳造装置によれば、肉厚に差のある鋳造品の残留歪みをより確実に小さくできるとともに、生産リードタイムの短縮化及び生産コストの低廉化を実効あらしめることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing method and casting apparatus of this invention, while reducing the residual distortion of the casting with a difference in wall thickness more reliably, shortening of production lead time and reduction of production cost can be effectively demonstrated. .

図1は、実施例1の製造方法を示す工程図である。FIG. 1 is a process chart showing the manufacturing method of the first embodiment. 図2は、実施例1の製造方法における鋳込み工程時の鋳型の模式断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a casting mold in a casting step in the manufacturing method according to the first embodiment. 図3は、実施例1のシリンダブロック、冷却装置等の模式断面図である。図3のシリンダブロックは図4のIII−III矢視断面図に相当する。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the cylinder block, the cooling device, and the like according to the first embodiment. The cylinder block in FIG. 3 corresponds to a sectional view taken along the line III-III in FIG. 図4は、実施例1で製造したシリンダブロックの模式平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of the cylinder block manufactured in the first embodiment. 図5は、実施例1に係り、時間と温度との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph illustrating a relationship between time and temperature according to the first embodiment. 図6は、実施例1に係り、シリンダブロックの位置と残留歪みとの関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a relationship between the position of the cylinder block and the residual strain according to the first embodiment. 図7は、実施例2の製造方法を示す工程図である。FIG. 7 is a process chart illustrating the manufacturing method of the second embodiment. 図8は、実施例2のシリンダブロック、冷却装置等の模式断面図である。FIG. 8 is a schematic sectional view of a cylinder block, a cooling device, and the like according to the second embodiment. 図9は、実施例3のシリンダブロック、冷却装置等の模式断面図である。FIG. 9 is a schematic sectional view of a cylinder block, a cooling device, and the like according to the third embodiment. 図10は、実施例4のシリンダブロックの模式平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view of a cylinder block according to the fourth embodiment.

以下、本発明を具体化した実施例1〜4を図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, Examples 1 to 4 that embody the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施例1)
実施例1の製造方法及び鋳造装置では、鋳鉄からなり、車両用のエンジンのシリンダブロックW(図4参照)を鋳造品として製造する。
(Example 1)
In the manufacturing method and the casting apparatus according to the first embodiment, a cylinder block W (see FIG. 4) of a vehicle engine is manufactured as a cast product, which is made of cast iron.

この製造方法は、図1に示すように、鋳込み工程S1と、冷却工程S2とからなる。冷却工程S2は、枠内冷却工程S21と、温度差解消工程S22と、自然冷却工程S23とからなる。実施例1では、局部冷却工程S22aを温度差解消工程S22としている。   As shown in FIG. 1, this manufacturing method includes a casting step S1 and a cooling step S2. The cooling step S2 includes an in-frame cooling step S21, a temperature difference eliminating step S22, and a natural cooling step S23. In the first embodiment, the local cooling step S22a is a temperature difference eliminating step S22.

鋳込み工程S1では、まず、図2に示す鋳型1を用意する。鋳型1は、一つの外鋳型1aと、複数の第1中子1bと、複数の第2中子1cと、複数の第3中子1dと、複数の第4中子1eとを有している。外鋳型1a及び第1〜4中子1b〜1eは鋳物砂によって造形された砂型である。鋳型1内にはキャビティ3が形成されている。キャビティ3は図示しない湯道及び湯口に連通している。湯口の受け口から1400°Cの鋳鉄の溶融金属5を流し込み、鋳込みを行なう。   In the pouring step S1, first, the mold 1 shown in FIG. 2 is prepared. The mold 1 has one outer mold 1a, a plurality of first cores 1b, a plurality of second cores 1c, a plurality of third cores 1d, and a plurality of fourth cores 1e. I have. The outer mold 1a and the first to fourth cores 1b to 1e are sand molds formed by molding sand. A cavity 3 is formed in the mold 1. The cavity 3 communicates with a runner and a gate (not shown). The molten metal 5 of cast iron at 1400 ° C. is poured from the port of the gate to perform casting.

図1に示す枠内冷却工程S21では、鋳込み工程S1から70分間、鋳型1内で溶融金属5を冷却する。この際、外鋳型1aはシリンダブロックWの外形を成形し、各第1中子1bは4個の直列に並んだ第1〜4シリンダボアW1〜W4を形成し、各第2中子1cはクランクケース部W5(図2、3参照)を形成し、各第3中子1d及び各第4中子1eはウォータジャケットW6を形成する。第1〜4シリンダボアW1〜W4は、それぞれの周壁であるシリンダ部W7内に形成される。こうして、キャビティ3内の溶湯金属5がシリンダブロックWに形成される。これにより、シリンダブロックWは約800°Cまで冷却される。この状態では、シリンダブロックWは、塑性的挙動を示す状態から弾性的挙動を示す状態に切り替わってはいない。   In the in-frame cooling step S21 shown in FIG. 1, the molten metal 5 is cooled in the mold 1 for 70 minutes from the casting step S1. At this time, the outer mold 1a forms the outer shape of the cylinder block W, each first core 1b forms four first to fourth cylinder bores W1 to W4 arranged in series, and each second core 1c A case portion W5 (see FIGS. 2 and 3) is formed, and each third core 1d and each fourth core 1e form a water jacket W6. The first to fourth cylinder bores W1 to W4 are formed in the cylinder portions W7 that are the respective peripheral walls. Thus, the molten metal 5 in the cavity 3 is formed on the cylinder block W. Thereby, the cylinder block W is cooled to about 800 ° C. In this state, the cylinder block W has not switched from the state showing plastic behavior to the state showing elastic behavior.

この後、図1に示す温度差解消工程S22を行なう。この際、図3に示すように、鋳型1を全て解砕し、サンドショットによって付着していた鋳物砂を除去し、シリンダブロックWを取り出す。そして、各シリンダ部W7が下方になるようにシリンダブロックWを方案缶内の作業台9上に載置する。作業台9には、第1〜4シリンダボアW1〜W4と連通する4つの排気穴9aが形成されている。   Thereafter, a temperature difference eliminating step S22 shown in FIG. 1 is performed. At this time, as shown in FIG. 3, the entire mold 1 is crushed, the molding sand adhered by sand shot is removed, and the cylinder block W is taken out. Then, the cylinder block W is placed on the work table 9 in the plan can so that each cylinder portion W7 faces downward. The worktable 9 is formed with four exhaust holes 9a communicating with the first to fourth cylinder bores W1 to W4.

このシリンダブロックWに対し、局部冷却工程S22aを迅速に行なう。ここで、クランクケース部W5の周壁のうちで最も薄い部分を第1肉厚部T1とし、第2、3シリンダボアW2、W3を形成する各シリンダ部W7のうちで最も厚い部分を第2肉厚部T2とする。そして、冷却装置7をシリンダブロックWに装着する。   The local cooling step S22a is quickly performed on the cylinder block W. Here, the thinnest portion of the peripheral wall of the crankcase portion W5 is defined as a first thick portion T1, and the thickest portion of each of the cylinder portions W7 forming the second and third cylinder bores W2 and W3 is defined as a second thick portion. The section is referred to as T2. Then, the cooling device 7 is mounted on the cylinder block W.

冷却装置7は、直線状に形成されたパイプからなる2本の冷却棒7aと、各冷却棒7aの後方側に接続されたエアーコンプレッサ7bとを有している。各冷却棒7aの先端部分には、第2、3シリンダボアW2、W3の長さ分だけ、複数の排気口7cが形成されている。また、各冷却棒7aには、排気口7cの上方において、位置決めピン7cが径方向に突設されている。上記鋳型1と冷却装置7とが実施例1の鋳造装置である。   The cooling device 7 has two cooling rods 7a formed of straight pipes, and an air compressor 7b connected to the rear side of each cooling rod 7a. A plurality of exhaust ports 7c are formed at the tip of each cooling rod 7a by the length of the second and third cylinder bores W2 and W3. Each cooling rod 7a has a positioning pin 7c protruding radially above the exhaust port 7c. The mold 1 and the cooling device 7 are the casting device of the first embodiment.

局部冷却工程S22aでは、クランクケース部W5側から各冷却棒7aを挿入し、位置決めピン7cが第2、3シリンダボアW2、W3を形成するシリンダ部W7の上端に当接させる。この状態でエアーコンプレッサ7bを作動する。   In the local cooling step S22a, each cooling rod 7a is inserted from the crankcase part W5 side, and the positioning pin 7c is brought into contact with the upper end of the cylinder part W7 forming the second and third cylinder bores W2, W3. In this state, the air compressor 7b is operated.

エアーコンプレッサ7bは、常温の空気を各冷却棒7aの各排気口7cから噴出させる。このため、クランクケース部W5は大気中にむき出しとなって常温の空気によって自然冷却されるのに対し、第2、3シリンダボアW2、W3を形成する各シリンダ部W7は常温の空気によって強制冷却される。第2、3シリンダボアW2、W3に噴出された空気は、そこに留まることなく、作業台9の排気穴から外部に排出される。この間、シリンダブロックWは、第1肉厚部T1が550°Cの挙動変化温度以下になる。   The air compressor 7b blows out normal-temperature air from each exhaust port 7c of each cooling rod 7a. For this reason, the crankcase portion W5 is exposed to the atmosphere and is naturally cooled by air at room temperature, whereas the cylinder portions W7 forming the second and third cylinder bores W2 and W3 are forcibly cooled by air at room temperature. You. The air jetted into the second and third cylinder bores W2 and W3 is exhausted from the exhaust holes of the work table 9 to the outside without staying there. During this time, in the cylinder block W, the first thick portion T1 becomes lower than the behavior change temperature of 550 ° C.

温度差解消工程S22としての局部冷却工程S22aを10分間行なった後、エアーコンプレッサ7bの作動を停止する。次いで、図1に示す自然冷却工程S23として、シリンダブロックWを大気中に放置して常温まで冷却する。こうして、切削前のシリンダブロックWが得られる。   After performing the local cooling step S22a as the temperature difference eliminating step S22 for 10 minutes, the operation of the air compressor 7b is stopped. Next, as a natural cooling step S23 shown in FIG. 1, the cylinder block W is left in the atmosphere and cooled to room temperature. Thus, the cylinder block W before cutting is obtained.

製造したシリンダブロックWの第1肉厚部T1、第2シリンダボアW2の第2肉厚部T2及び第3シリンダボアW3の第2肉厚部T2について、時間と温度(°C)との関係を求めた。結果を図5に示す。   For the first thick portion T1 of the manufactured cylinder block W, the second thick portion T2 of the second cylinder bore W2, and the second thick portion T2 of the third cylinder bore W3, the relationship between time and temperature (° C.) is obtained. Was. FIG. 5 shows the results.

図5に示されるように、実施例1では、第2シリンダボアW2及び第3シリンダボアW3の第2肉厚部T2を第1肉厚部T1よりも冷却しているため、第1肉厚部T1が550°Cの時点において、第2シリンダボアW2及び第3シリンダボアW3の第2肉厚部T2の温度が第1肉厚部T1の温度に近づいている。具体的には、第1肉厚部T1の温度と第2シリンダボアW2及び第3シリンダボアW3の第2肉厚部T2の温度との温度差は、550°Cにおいて、81.6°Cよりも小さかった。   As shown in FIG. 5, in the first embodiment, since the second thick portion T2 of the second cylinder bore W2 and the third cylinder bore W3 is cooled more than the first thick portion T1, the first thick portion T1 is formed. Is 550 ° C., the temperature of the second thick portion T2 of the second cylinder bore W2 and the third cylinder bore W3 is approaching the temperature of the first thick portion T1. Specifically, the temperature difference between the temperature of the first thick portion T1 and the temperature of the second thick portion T2 of the second cylinder bore W2 and the third cylinder bore W3 is 550 ° C., which is lower than 81.6 ° C. It was small.

比較例1として、温度差解消工程S22を行なわず、枠内冷却工程S21後、すぐに自然冷却工程S23を行い、シリンダブロックを製造した。このシリンダブロックは焼鈍処理をしていないものである。   As Comparative Example 1, without performing the temperature difference eliminating step S22, immediately after the in-frame cooling step S21, the natural cooling step S23 was immediately performed to manufacture a cylinder block. This cylinder block has not been annealed.

また、比較例2として、比較例1のシリンダブロックに焼鈍処理を施した。   Further, as Comparative Example 2, the cylinder block of Comparative Example 1 was subjected to an annealing treatment.

実施例1及び比較例1、2で得られたシリンダブロックについて、第2シリンダボアW2及び第3シリンダボアW3の残留歪みを図4の上下2箇所で測定した。結果を図6に示す。   With respect to the cylinder blocks obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the residual strains of the second cylinder bore W2 and the third cylinder bore W3 were measured at two upper and lower portions in FIG. FIG. 6 shows the results.

図6に示されるように、比較例1で得られたシリンダブロックは残留歪みが大きい。これは、このシリンダブロックでは、550°Cにおいて、第1肉厚部T1の温度と第2肉厚部T2の温度との温度差が大きいからである。   As shown in FIG. 6, the cylinder block obtained in Comparative Example 1 has a large residual strain. This is because the temperature difference between the temperature of the first thick portion T1 and the temperature of the second thick portion T2 is large at 550 ° C. in this cylinder block.

また、比較例2で得られたシリンダブロックは、焼鈍処理を行なっているため、残留歪みが小さくなっている。残留歪みが1000μ以下であれば、実用的である。しかし、そのために生産リードタイムが長く、消費エネルギーの確保、二酸化炭素排出量の増加等の問題があるすることは明らかである。   Further, since the cylinder block obtained in Comparative Example 2 has been subjected to the annealing treatment, the residual strain is small. It is practical if the residual strain is 1000 μ or less. However, it is clear that there are problems such as a long production lead time, an increase in energy consumption and an increase in carbon dioxide emissions.

一方、実施例1で得られたシリンダブロックWでは、比較例2のシリンダブロックよりも残留歪みが小さくなっている。これは、このシリンダブロックWでは、冷却工程S2の温度差解消工程S22としての局部冷却工程S22aにおいて、シリンダブロックWが550°C以下になるまで、第1肉厚部T1の温度と第2肉厚部T2の温度との温度差を小さくしているからである。このため、550°Cにおいて、第1肉厚部T1の温度と第2肉厚部T2の温度とを等しくすれば、シリンダブロックWの残留歪みを最も小さくできることがわかる。   On the other hand, in the cylinder block W obtained in Example 1, the residual strain is smaller than that in the cylinder block of Comparative Example 2. This is because, in the cylinder block W, the temperature of the first thick portion T1 and the second thickness are kept until the cylinder block W becomes 550 ° C. or less in the local cooling step S22a as the temperature difference eliminating step S22 of the cooling step S2. This is because the temperature difference from the temperature of the thick portion T2 is reduced. For this reason, it is understood that the residual strain of the cylinder block W can be minimized if the temperature of the first thick portion T1 is equal to the temperature of the second thick portion T2 at 550 ° C.

実施例1では、焼鈍処理を行なう必要もないため、生産リードタイムの短縮化、消費エネルギーの削減、二酸化炭素排出量の削減等を実現できる。   In the first embodiment, since there is no need to perform an annealing process, it is possible to shorten the production lead time, reduce energy consumption, reduce carbon dioxide emissions, and the like.

また、実施例1では、必ずしも第1〜4中子1b〜1eにパイプを設ける必要がなく、鋳型1の製造に必ずしも手間を要さない。また、枠内冷却工程S21後、鋳型1を全て解砕しているため、シリンダブロックWを急速に冷却できる。   Further, in the first embodiment, it is not always necessary to provide the pipes in the first to fourth cores 1b to 1e, and the manufacture of the mold 1 does not always require labor. Further, after the in-frame cooling step S21, since the entire mold 1 is crushed, the cylinder block W can be rapidly cooled.

したがって、実施例1によれば、肉厚に差のあるシリンダブロックWの残留歪みをより確実に小さくできるとともに、生産リードタイムの短縮化及び生産コストの低廉化を実効あらしめることができる。   Therefore, according to the first embodiment, it is possible to more reliably reduce the residual strain of the cylinder block W having a difference in wall thickness, and to shorten the production lead time and reduce the production cost.

(実施例2)
実施例2の製造方法では、図7に示すように、冷却工程S2の温度差解消工程S22が部分型開工程としての部分解砕工程S22bと、局部冷却工程S22aとからなる。
(Example 2)
In the manufacturing method of the second embodiment, as shown in FIG. 7, the temperature difference eliminating step S22 of the cooling step S2 includes a partial disintegration and crushing step S22b as a partial mold opening step and a local cooling step S22a.

部分解砕工程S22bでは、図8に示すように、鋳型1の一部をクランクケース部W5周りで残留させる。   In the partial disintegration and crushing step S22b, as shown in FIG. 8, a part of the mold 1 is left around the crankcase portion W5.

そして、局部冷却工程S22aでは、シリンダブロックWが方案缶内で横に倒れた状態のまま、冷却装置7をシリンダブロックWに装着し、エアーコンプレッサ7bを作動する。こうして、シリンダブロックWの第1肉厚部T1が550°C以下になれば、エアーコンプレッサ7bの作動を停止する。   Then, in the local cooling step S22a, the cooling device 7 is mounted on the cylinder block W with the cylinder block W lying down in the plan can, and the air compressor 7b is operated. Thus, when the first thick portion T1 of the cylinder block W becomes 550 ° C. or less, the operation of the air compressor 7b is stopped.

次いで、図7に示す自然冷却工程S23を行い、切削前のシリンダブロックWを得る。他の構成等は実施例1と同様である。   Next, the natural cooling step S23 shown in FIG. 7 is performed to obtain the cylinder block W before cutting. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

実施例2では、第1肉厚部T1が残留する鋳物砂によって大気によって冷却され難くなり、第1肉厚部T1の温度と第2肉厚部T2の温度との温度差をより小さくし易い。他の作用効果は実施例1と同様である。   In the second embodiment, the first thick portion T1 is hardly cooled by the air due to the remaining molding sand, and the temperature difference between the temperature of the first thick portion T1 and the temperature of the second thick portion T2 is easily reduced. . Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

(実施例3)
実施例3の製造方法では、温度差解消工程S22において、クランクケース部W5が下方になるようにシリンダブロックWを方案缶内の平滑な作業台11上に載置する。作業台11には、実施例1の作業台9のような排気穴9aは形成されていない。
(Example 3)
In the manufacturing method according to the third embodiment, in the temperature difference elimination step S22, the cylinder block W is placed on the smooth work table 11 in the plan can so that the crankcase portion W5 faces downward. The worktable 11 is not formed with the exhaust holes 9a as in the worktable 9 of the first embodiment.

このシリンダブロックWに対し、局部冷却工程S22aとして、第2、3シリンダボアW2、W3側から各冷却棒7aを挿入し、位置決めピン7cが第2、3シリンダボアW2、W3を形成するシリンダ部W7の上端に当接させる。この状態でエアーコンプレッサ7bを作動する。そして、シリンダブロックWの第1肉厚部T1が550°C以下になれば、エアーコンプレッサ7bの作動を停止する。他の構成等は実施例1と同様である。   In the cylinder block W, as a local cooling step S22a, the respective cooling rods 7a are inserted from the second and third cylinder bores W2 and W3, and the positioning pins 7c of the cylinder part W7 forming the second and third cylinder bores W2 and W3. Make contact with the upper end. In this state, the air compressor 7b is operated. When the first thick portion T1 of the cylinder block W becomes 550 ° C. or less, the operation of the air compressor 7b is stopped. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

実施例3では、第2、3シリンダボアW2、W3を冷却して暖められた空気がクランクケース部W5にこもり、クランクケース部W5は大気に開放されているよりも冷却され難くなる。このため、第1肉厚部T1の温度と第2肉厚部T2の温度との温度差をより小さくし易い。他の作用効果は実施例1と同様である。   In the third embodiment, the air heated by cooling the second and third cylinder bores W2 and W3 is trapped in the crankcase portion W5, and the crankcase portion W5 is less likely to be cooled than is open to the atmosphere. For this reason, the temperature difference between the temperature of the first thick portion T1 and the temperature of the second thick portion T2 is easily reduced. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

(実施例4)
実施例4の製造方法では、図10に示すように、シリンダブロックWが方案缶内で横に倒れた状態のまま、軸流ファン13によって第2、3シリンダボアW2、W3内に送風を行なう。軸流ファン13が送る風の直径Dは、シリンダブロックWの幅Lより小さく、第2、3シリンダボアW2、W3の内接円より大きい。軸流ファン13が冷却装置に相当する。そして、シリンダブロックWの第1肉厚部T1が550°C以下になれば、軸流ファン13の送風を停止する。他の構成等は実施例1と同様である。
(Example 4)
In the manufacturing method according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 10, the axial fan 13 blows air into the second and third cylinder bores W <b> 2 and W <b> 3 with the cylinder block W lying down in the plan can. The diameter D of the wind sent by the axial fan 13 is smaller than the width L of the cylinder block W and larger than the inscribed circle of the second and third cylinder bores W2 and W3. The axial fan 13 corresponds to a cooling device. Then, when the first thick portion T1 of the cylinder block W becomes 550 ° C. or less, the blowing of the axial fan 13 is stopped. Other configurations are the same as in the first embodiment.

実施例4においても、実施例1と同様の作用効果を奏することができる。   In the fourth embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.

以上において、本発明を実施例1〜4に即して説明したが、本発明は上記実施例1〜4に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。   In the above, the present invention has been described with reference to the first to fourth embodiments. However, the present invention is not limited to the first to fourth embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the spirit thereof. Needless to say.

例えば、上記実施例1〜4では、鋳造品が車両用エンジンのシリンダブロックであるが、本発明は他の大型の鋳造品を製造する場合にも適用可能である。   For example, in the first to fourth embodiments, the casting is a cylinder block of a vehicle engine. However, the present invention can be applied to a case where another large casting is manufactured.

また、上記実施例1〜4では、シリンダブロックWにおいて、クランクケース部W5を第1肉厚部とし、シリンダ部W7を第2肉厚部としたが、他の箇所を第1、2肉厚部としてもよい。鋳造品が3箇所以上の肉厚部を有する場合には、第n肉厚部を第1肉厚部とし、第n+1肉厚部を第2肉厚部として、本発明を適用すればよい。発明者の考察によれば、鋳鉄の溶融金属を用いる場合、第1肉厚部と第2肉厚部との肉厚の差が5mm以上であれば、本発明の作用効果が顕著になる。   In the first to fourth embodiments, in the cylinder block W, the crankcase portion W5 is a first thick portion and the cylinder portion W7 is a second thick portion. It may be a unit. If the casting has three or more thick portions, the n-th thick portion is defined as the first thick portion, and the (n + 1) -th thick portion is defined as the second thick portion. Good. According to the consideration of the inventor, when a molten metal of cast iron is used, if the difference in thickness between the first thick portion and the second thick portion is 5 mm or more, the function and effect of the present invention become remarkable.

本発明は大型の鋳造品を製造する場合に利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized when manufacturing a large casting.

1…鋳型
3…キャビティ
5…溶融金属
S1…鋳込み工程
W…鋳造品、シリンダブロック
S2…冷却工程
T1…第1肉厚部
T2…第2肉厚部
S21…枠内冷却工程
S22…温度差解消工程
S22a…局部冷却工程
S22b…部分型開工程(部分解砕工程)
W1〜W4…シリンダボア
W7…シリンダ部
W5…クランクケース部
7、13…冷却装置(13…軸流ファン)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mold 3 ... Cavity 5 ... Molten metal S1 ... Casting process W ... Casting and cylinder block S2 ... Cooling process T1 ... 1st thick part T2 ... 2nd thick part S21 ... Cooling process in a frame S22 ... Eliminate temperature difference Step S22a: Local cooling step S22b: Partial mold opening step (partial disintegration and crushing step)
W1 to W4: Cylinder bore W7: Cylinder part W5: Crankcase part 7, 13: Cooling device (13: axial fan)

Claims (6)

鋳型のキャビティ内に溶融金属を鋳込む鋳込み工程と、
前記キャビティ内の前記溶融金属を冷却して鋳造品とする冷却工程とを備え、
前記鋳造品は、肉厚が第1肉厚に形成された第1肉厚部と、肉厚が前記第1肉厚より厚い第2肉厚に形成された第2肉厚部とを有し、
前記冷却工程は、前記鋳造品が塑性的挙動を示す状態から弾性的挙動を示す状態に切り替わる挙動変化温度超まで、前記鋳型内で前記溶融金属を冷却する枠内冷却工程と、
前記枠内冷却工程後、前記鋳型の少なくとも一部を開くとともに、前記挙動変化温度以下になるまで、前記第1肉厚部の温度と前記第2肉厚部の温度との温度差が小さくなるようにする温度差解消工程とを有していることを特徴とする鋳造品の製造方法。
A pouring step of pouring the molten metal into the cavity of the mold,
Cooling the molten metal in the cavity to a cast product,
The casting has a first thick portion having a first thickness and a second thick portion having a second thickness greater than the first thickness. ,
The cooling step is a cooling step in a frame that cools the molten metal in the mold until the casting exceeds a behavior change temperature at which the cast product switches from a state showing plastic behavior to a state showing elastic behavior.
After the in-frame cooling step, at least a part of the mold is opened, and the temperature difference between the temperature of the first thick portion and the temperature of the second thick portion is reduced until the temperature becomes equal to or lower than the behavior change temperature. And a method for eliminating a temperature difference.
前記温度差解消工程は、前記第2肉厚部の温度が前記第1肉厚部の温度に近づくように、前記第2肉厚部を前記第1肉厚部よりも冷却する局部冷却工程を有する請求項1記載の鋳造品の製造方法。   The temperature difference eliminating step includes a local cooling step of cooling the second thick part from the first thick part so that the temperature of the second thick part approaches the temperature of the first thick part. The method for producing a cast product according to claim 1, comprising: 前記温度差解消工程は、前記第1肉厚部の温度が前記第2肉厚部の温度に近づくように、前記鋳型の一部を前記第1肉厚部周りで残留させる部分型開工程を有する請求項1又は2記載の鋳造品の製造方法。   The temperature difference eliminating step includes a partial mold opening step of leaving a part of the mold around the first thick portion so that the temperature of the first thick portion approaches the temperature of the second thick portion. The method for producing a cast product according to claim 1 or 2, further comprising: 前記温度差解消工程では、前記挙動変化温度において、前記第1肉厚部の温度と前記第2肉厚部の温度とを等しくする請求項2又は3記載の鋳造品の製造方法。   4. The method of manufacturing a cast product according to claim 2, wherein in the temperature difference eliminating step, the temperature of the first thick portion and the temperature of the second thick portion are equal at the behavior change temperature. 5. 前記鋳造品は、鋳鉄からなり、エンジンを構成するシリンダブロックであり、
前記シリンダブロックは、3以上の気筒が直列に並んだシリンダボアを形成し、各周壁が前記第2肉厚部とされるシリンダ部と、各前記シリンダ部の一端に一体に形成され、周壁が前記第1肉厚部とされるクランクケース部とを有している請求項1乃至4のいずれか1項記載の鋳造品の製造方法。
The casting is made of cast iron, is a cylinder block constituting an engine,
The cylinder block forms a cylinder bore in which three or more cylinders are arranged in series, and each peripheral wall is integrally formed with one end of each of the cylinder portions and the cylinder portion having the second thick portion. The method for manufacturing a cast product according to any one of claims 1 to 4, further comprising a crankcase portion serving as a first thick portion.
溶融金属が鋳込まれ、前記溶融金属が冷却されて鋳造品とされるキャビティが形成された鋳型を備えた鋳造装置において、
前記鋳造品は、肉厚が第1肉厚に形成された第1肉厚部と、肉厚が前記第1肉厚より厚い第2肉厚に形成された第2肉厚部とを有し、
前記第2肉厚部の温度が前記第1肉厚部の温度に近づくように、前記第2肉厚部を前記第1肉厚部よりも冷却する冷却装置をさらに備えていることを特徴とする鋳造装置。
In a casting apparatus having a mold in which a molten metal is cast and a cavity in which the molten metal is cooled and formed as a casting,
The casting has a first thick portion having a first thickness and a second thick portion having a second thickness greater than the first thickness. ,
A cooling device that cools the second thick portion more than the first thick portion so that the temperature of the second thick portion approaches the temperature of the first thick portion. Casting equipment.
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