JP2024060306A - 複合中子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工数が増大するおそれを抑制することができる複合中子の製造方法の提供。【解決手段】本開示に係る複合中子の製造方法は、内側中子１を造形し、内側中子１を加熱硬化させる工程ＳＴ１と、内側中子１を全体中子型４ａ、４ｂに配置し、混練材を全体中子型４ａ、４ｂに充填し、内側中子１を包む外側中子２を造形し、内側中子１及び外側中子２を加熱硬化させる工程ＳＴ３とを備える。内側中子１及び外側中子２の一方の表面は、他方の表面と嵌合する必要が無く、高い表面精度を必要としない。よって、工数が増大するおそれを抑制することができる。【選択図】図１

Description

本開示は複合中子の製造方法に関する。

特許文献１に開示の複合中子の製造方法では、シェル中子に、他方の中子の外周面に嵌合し得る内面を有する凹部を造形した後、両中子を焼成する。さらに、シェル中子の凹部の内面と他方の中子の外周面とを嵌め合わせて、複合中子を製造する。

特公平０７－０１６７５８号公報

本願発明者等は、以下の課題を発見した。
上記した複合中子の製造方法では、シェル中子の凹部の内面は他方の中子の外周面に嵌合し得ることから、高い表面精度を必要とする。そのため、工数が増大するおそれがあった。

本開示は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、工数が増大するおそれを抑制することができる複合中子の製造方法を提供するものである。

本開示に係る複合中子の製造方法は、
内側中子を造形し、前記内側中子を加熱硬化させる工程と、
前記内側中子を全体中子型に配置し、混練材を前記全体中子型に充填し、前記内側中子を包む外側中子を造形し、前記内側中子及び前記外側中子を加熱硬化させる工程と、を備える。

このような構成によれば、内側中子を全体中子型に配置し、混練材を全体中子型に充填し、内側中子を包む外側中子を造形する。そのため、内側中子及び外側中子の一方の表面は、他方の表面と嵌合する必要が無く、高い表面精度を必要としない。よって、工数が増大するおそれを抑制することができる。

本開示によれば、工数が増大するおそれを抑制することができる。

実施の形態１に係る複合中子の造形方法の一例のフローを示す模式図である。 実施の形態１に係る複合中子の一例を示す模式断面図である。 実施の形態１に係る複合中子の別の一例を示す模式断面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
図１～図３を参照して実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係る複合中子の造形方法の一例のフローを示す模式図である。図２は、実施の形態１に係る複合中子の一例を示す模式断面図である。図３は、実施の形態１に係る複合中子の別の一例を示す模式断面図である。

なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ＸＹＺ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、Ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ＸＹ平面が水平面であり、図面間で共通である。また、図１及びその他の図面において、外側中子２、内側中子型３ａ、３ｂ、全体中子型４ａ、４ｂの断面を示す。

図１に示すように、内側中子１を造形し、内側中子１を加熱硬化させる（工程ＳＴ１）。

具体的には、まず、内側中子型３ａ、３ｂを型締めする。内側中子型３ａ、３ｂは型締めすると、内側中子１の形状に応じたキャビティが形成される。内側中子１の形状は、特に限定されないが、多種多様な製品に共通して使用可能なように、簡易、かつ汎用性が高い形状がよい。内側中子型３ａ、３ｂはキャビティ内を加熱可能な加熱装置を備えるとよい。

次いで、混錬材を内側中子型３ａ、３ｂのキャビティに充填して、内側中子１を造形する。内側中子１は、無機中子であるとよい。当該無機中子は、１回加熱硬化させると、機械的強度が向上し、２回加熱硬化させると、機械的強度が低下し、排砂性が向上するとよい。当該無機中子は、アルミニウム合金からなる溶湯と殆ど反応せず、ガスを発生させないとよい。混錬材は、例えば、内側中子１の原料となる砂、水、水ガラス、界面活性剤などの液状の添加剤を混錬して形成される。内側中子１は、内側中子本体１ａと、巾木部１ｂとを有する。内側中子本体１ａは、後述する外側中子２の内部に収まるとよい。内側中子本体１ａの形状は、多様な形状をとることができ、特に限定されない。巾木部１ｂは、内側中子本体１ａから突出している。

次いで、内側中子１を加熱硬化させる。内側中子１の加熱硬化方法は、特に限定されず、多様な方法から選択できる。例えば、加熱装置が内側中子型３ａ、３ｂのキャビティ内を加熱して、内側中子１を加熱硬化させてもよい。

続いて、内側中子１を内側中子型３ａ、３ｂから取り出す（工程ＳＴ２）。具体的には、内側中子型３ａ及び内側中子型３ｂの一方をその他方から離隔し、内側中子１を内側中子型３ａ及び内側中子型３ｂの一方又はその他方から取り外す。

続いて、外側中子２を造形し、内側中子１及び外側中子２を加熱硬化させる（工程ＳＴ３）。

具体的には、まず、内側中子１を全体中子型４ａ、４ｂに配置する。この配置された内側中子１は、巾木部１ｂが全体中子型４ａ、４ｂに係合することによって、全体中子型４ａ、４ｂのキャビティ内に位置するように支持されているとよい。内側中子本体１ａが、全体中子型４ａ、４ｂのキャビティ面から離隔しているとよい。

次いで、全体中子型４ａ、４ｂを型締めする。全体中子型４ａ、４ｂは型締めすると、外側中子２の形状に応じたキャビティが形成される。全体中子型４ａ、４ｂはキャビティ内を加熱可能な加熱装置を備えるとよい。

次いで、混練材を全体中子型４ａ、４ｂに充填する。混練材が全体中子型４ａ、４ｂにおいて流動し、内側中子１を包む。混練材が固まり、内側中子１を包む外側中子２を造形する。外側中子２は、内側中子１と同様に、無機中子であるとよい。混錬材は、例えば、外側中子２の原料となる砂、水、水ガラス、界面活性剤などの液状の添加剤を混錬して形成される。外側中子２は、内側中子１と同じ材料であってもよい。本実施の形態１にかかる製造方法による製造物である複合中子１０において、外側中子２の機械的強度は、内側中子１の機械的強度と比較して高いとよい。また、内側中子１の排砂性は、外側中子２の排砂性と比較して高いとよい。外側中子２の機械的強度、及び内側中子１の機械的強度は、混錬材に含まれる水、水ガラス、界面活性剤などの液状の添加剤の量を適宜変更することによって、調整してもよい。外側中子２は、内側中子１の表面の少なくとも一部を包む。外側中子２は、内側中子本体１ａの全表面を包むとよい。巾木部１ｂは、外側中子２の外側表面から突き出る、又は露出してもよい。

次いで、外側中子２を加熱硬化させる。外側中子２の加熱硬化方法は、特に限定されず、多様な方法から選択できる。例えば、加熱装置が全体中子型４ａ、４ｂのキャビティ内を加熱して、外側中子２を加熱硬化させてもよい。

最後に、複合中子１０を全体中子型４ａ、４ｂから取り出す（工程ＳＴ４）。具体的には、全体中子型４ａ及び全体中子型４ｂの一方をその他方から離隔し、内側中子１を全体中子型４ａ及び全体中子型４ｂの一方又はその他方から取り外す。

以上より、複合中子１０を製造することができる。塗型剤を複合中子１０に塗布してもよい。複合中子１０は、鋳造工程において利用される。鋳造工程において、溶湯を鋳型に注湯して凝固させ、鋳物を形成する。溶湯は、例えば、純アルミニウム、又はアルミニウム合金である。鋳物は、例えば、モータケース、シリンダブロックである。鋳物がシリンダブロックである場合、複合中子１０は、例えば、シリンダブロックのウォータージャケットである。鋳造工程を完了した後、複合中子１０を除去する工程において、巾木部１ｂ部分は、中子の砂の吐き出し口として機能する。

また、本実施の形態１に係る複合中子の製造方法によれば、内側中子１を全体中子型４ａ、４ｂに配置し、混練材を全体中子型４ａ、４ｂに充填する。混練材が全体中子型４ａ、４ｂにおいて流動し、内側中子１を包む。混練材が固まり、内側中子１を包む外側中子２を造形する。そのため、外側中子２の表面は、内側中子１の表面と嵌合する必要が無く、高い表面精度を必要としない。よって、工数が増大するおそれを抑制することができる。

また、本実施の形態１に係る複合中子の製造方法によれば、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ３において内側中子１を２回加熱硬化させ、工程ＳＴ３において外側中子２を１回加熱硬化させる。また、本実施の形態１に係る内側中子１及び外側中子２は、無機中子である。よって、内側中子１は２回加熱硬化させたことから、工程ＳＴ２の完了時点から工程ＳＴ３の完了時点までにおいて内側中子１の機械的強度は低下し、内側中子１の排砂性が向上する。一方、外側中子２を１回のみ加熱硬化させたことから、工程ＳＴ３の完了時点において外側中子２の機械的強度が確保されている。よって、内側中子１の排砂性を向上しつつ外側中子２の機械的強度を確保することができる。これによって、複合中子１０は、鋳造条件域の拡大や複雑な形状を有する鋳物への適用が期待される。

なお、上記した通り、複合中子１０における内側中子本体１ａは、多様な形状を有することができる。例えば、図２に示す複合中子２０は、内側中子本体２１ａを備え、内側中子本体２１ａは、直方体、又は正六面体である。なお、複合中子２０は、複合中子１０の一変形例であり、内側中子本体２１ａを除いて、図１に示す複合中子１０と同じ構成を備える。

また、図３に示す複合中子３０は、内側中子本体３１ａを備え、内側中子本体３１ａは、複合中子３０の外側表面の一部を構成する。内側中子本体３１ａは、複合中子３０の外側表面から露出している。図３に示す内側中子本体３１ａの一例は、複合中子３０の底面３０ａを構成する。内側中子本体３１ａは、複合中子３０が使用された鋳造工程において必要な機械的強度を有するとよい。複合中子３０が使用された鋳造工程において、鋳物における複合中子３０の配置や鋳物の品質要件に応じて、複合中子３０の外側表面の一部は、必要な機械的強度が低い場合がある。このような場合、複合中子３０は、機械的強度を確保しつつ排砂性を向上させるため、好適である。なお、複合中子３０は、複合中子１０の一変形例であり、内側中子本体３１ａを除いて、図１に示す複合中子１０と同じ構成を備える。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本発明は、上記実施の形態やその一例を適宜組み合わせて実施してもよい。

１ 内側中子
１ａ、２１ａ、３１ａ 内側中子本体
１ｂ 巾木部
２ 外側中子
３ａ、３ｂ 内側中子型
４ａ、４ｂ 全体中子型
１０、２０、３０ 複合中子
３０ａ 底面
ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４ 工程

Claims (1)

1. 内側中子を造形し、前記内側中子を加熱硬化させる工程と、
   前記内側中子を全体中子型に配置し、混練材を前記全体中子型に充填し、前記内側中子を包む外側中子を造形し、前記内側中子及び前記外側中子を加熱硬化させる工程と、を備える、
   複合中子の製造方法。

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