JP2802384B2 - Core for casting - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は圧力鋳造に適する鋳造用中子に関し、特にダ
イカスト法等に用いられる鋳造用中子に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a casting core suitable for pressure casting, and more particularly to a casting core used in a die casting method or the like.
（従来の技術） 一般に、鋳造用の中子としてはSiO2,ZrSiO4等からな
る砂中子が使用されている。さらに近年、高圧に耐える
ことができ、しかも崩壊性に優れるという相反する特性
を合わせ持つ高圧鋳造用の砂中子が提案されている（特
公昭60-15418号公報）。(Prior Art) Generally, a sand core made of SiO 2 , ZrSiO 4 or the like is used as a casting core. In recent years, a sand core for high-pressure casting has been proposed which has the contradictory characteristics of being able to withstand high pressure and being excellent in disintegration (Japanese Patent Publication No. 60-15418).
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、砂中子は構成材料の熱伝導率が低いた
めの中子に接触した鋳造部分の組織が荒くなり、微細組
織による伸張，強度向上という溶湯鋳造の長所が充分発
揮されない。(Problems to be Solved by the Invention) However, due to the low thermal conductivity of the constituent material of the sand core, the structure of the cast portion in contact with the core becomes rough, and the advantages of molten metal casting such as elongation and strength improvement due to the fine structure are obtained. Is not fully exhibited.
また、砂中子は鋳込み圧力に対して収縮率が大きいた
め湯が中子内に差し込みやすく、鋳造された鋳物表面部
分から中子の組織を完全に取り除くことが困難である。In addition, since the sand core has a large shrinkage ratio with respect to the casting pressure, hot water is easily inserted into the core, and it is difficult to completely remove the core structure from the surface of the cast casting.
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、中子
に接触する鋳造部分の組織を微細構造になし得るととも
に、鋳込み圧力に対して収縮率の小さい鋳造用中子を提
供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a casting core capable of forming a microstructure of a casting portion in contact with a core and having a small shrinkage ratio with respect to a casting pressure. It is assumed that.
（課題を解決するための手段） 本発明の鋳造用中子は、鋳造の溶湯材料としてアルミ
ニウム合金を用いており、金属粒子をバインダで結合し
てなる中子基体を備えるとともに、前記中子基体の表面
にリン片状のアルミニウムからなる被覆層を設けたこと
を特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The casting core of the present invention uses an aluminum alloy as a molten metal for casting, includes a core substrate formed by binding metal particles with a binder, and includes the core substrate. Is provided with a coating layer made of scale-like aluminum on the surface of the substrate.
さらに、上記金属粒子をオーステナイト系のステンレ
ス鋼で構成したことを特徴とするものである。Further, the invention is characterized in that the metal particles are made of austenitic stainless steel.
なお、上記リン片状のアルミニウムの融点は、溶湯の
融点より低く設定することが好ましい。In addition, it is preferable that the melting point of the scale-like aluminum is set lower than the melting point of the molten metal.
（作用） 金属粒子をバインダで結合したもので中子の基体を構
成したことにより、砂中子に比べて熱伝導率、熱容量が
共に大きくなり、したがって中子に接触する溶湯は急速
に冷却して凝固するためその部分の組織が微細状に形成
される。また、金属粒子は一般に熱膨張係数が大きいた
め金属粒子を用いた中子は結果として鋳込み圧力に対す
る収縮量が小さくなり、したがって湯の中子内への差込
みを小さくすることが可能である。(Function) By forming the core substrate by binding metal particles with a binder, both the thermal conductivity and the heat capacity are increased as compared with the sand core, so that the molten metal in contact with the core is rapidly cooled. Because of the solidification, the microstructure of the part is formed. In addition, since the metal particles generally have a large thermal expansion coefficient, the core using the metal particles has a small shrinkage amount with respect to the casting pressure as a result, so that it is possible to reduce the insertion of the metal into the core.
また、上記基体表面にリン片状のアルミニウムからな
る被覆層を設けた構成とすることにより、このリン片状
アルミニウムと溶湯が接触した際にこのアルミニウムが
溶解し、溶湯の冷却に伴なって、中子と溶湯を分離する
凝固層が形成されるので溶湯の中子内への差込み量を小
さくすることができる。Further, by adopting a configuration in which a coating layer made of scale-like aluminum is provided on the surface of the base, when the scale-like aluminum comes into contact with the molten metal, the aluminum is dissolved, and with cooling of the molten metal, Since a solidified layer that separates the core and the molten metal is formed, the amount of the molten metal inserted into the core can be reduced.
さらに、基体を構成する金属粒子をオーステナイト系
のステンレス鋼で形成した構成とすると、オーステナイ
ト系ステンレス鋼の熱膨張率が大であることから鋳込み
圧力に対する収縮量をさらに小さくすることができ、こ
れによっても溶湯の中子内への差込み量をさらに小さく
することが可能となる。Furthermore, when the metal particles constituting the base are formed of austenitic stainless steel, the austenitic stainless steel has a large thermal expansion coefficient, so that the shrinkage amount with respect to the casting pressure can be further reduced, whereby Also, the amount of insertion into the core of the molten metal can be further reduced.
（実施例） 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail.
第１図は本発明の一実施例を説明するための概略図で
ある。この中子の基体は多数のスチールショット１をフ
ェノールレジンからなるバインダで結合してなり、また
この中子の、溶湯と接触する部分にはリン片状アルミニ
ウムからなる被覆層２が塗布されている。このスチール
ショット１は0.2mm程度の球状体でフェライト，パーラ
イト等を含むステンレス鋼からなり、上記フェノールレ
ジンは全スチールショット重量に対して0.4重量％程度
添加されている。なお、リン片状アルミニウムからなる
被覆層２の厚さは200〜600μｍの範囲で均一に形成され
ている。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining one embodiment of the present invention. The core substrate is composed of a number of steel shots 1 joined by a binder made of phenolic resin, and a coating layer 2 made of scaly aluminum is applied to a portion of the core that comes into contact with the molten metal. . The steel shot 1 is a spherical body of about 0.2 mm and is made of stainless steel containing ferrite, pearlite, etc., and the phenol resin is added at about 0.4% by weight based on the total weight of the steel shot. In addition, the thickness of the coating layer 2 made of flaky aluminum is uniformly formed in the range of 200 to 600 μm.
上記スチールショット１を中子の基材として用いると
熱拡散を大きくすることができ溶湯の冷却固化を促進す
ることが可能となるので中子と接触する鋳造部分の組織
を緻密なものとすることができるとともに溶湯の基材へ
の差込みも従来の砂中子に比べて小さくすることができ
る。しかし、このスチールショット１に溶湯が直接接触
するような構成とすると、スチールショット１内へのあ
る程度の溶湯を差込みはまぬがれ得ないので、スチール
ショット１の外表面に上記リン片状アルミニウムからな
る被覆層２を設け、この被覆層２によりスチールショッ
ト１内への溶湯の差込みを遮断している。すなわち、第
２図を用いて説明すれば被覆層２の溶湯３と接触した部
分は一旦融解し、しかる後溶湯が冷却されるのに伴ない
冷却されて凝固層2aとなり、これにより溶湯３の差込み
が防止される。したがって、このリン片状アルミニウム
の融点は溶湯の融点よりも低く設定されることが望まし
い。また、上述したようにスチールショット１が熱伝導
率が大きいので、従来砂中子において設けられていたよ
うな二重コート層は不要となり上記被覆層２一層のみで
溶湯差込みを防止することが可能となる。さらに、中子
崩壊時に鋳造品の外表面から上記凝固層を除去する際に
も、作業が容易で工具を傷めるおそれが少ない。When the steel shot 1 is used as a core material, heat diffusion can be increased, and cooling and solidification of the molten metal can be promoted. Therefore, the structure of the cast portion that comes into contact with the core is made dense. And the insertion of the molten metal into the base material can be reduced as compared with the conventional sand core. However, if a configuration is adopted in which the molten metal comes into direct contact with the steel shot 1, the molten metal cannot be inserted into the steel shot 1 to some extent. A layer 2 is provided, which blocks insertion of the molten metal into the steel shot 1. In other words, with reference to FIG. 2, the portion of the coating layer 2 that has come into contact with the molten metal 3 is once melted, and then cooled as the molten metal is cooled to form a solidified layer 2a. Insertion is prevented. Therefore, it is desirable that the melting point of the flaky aluminum is set lower than the melting point of the molten metal. Further, since the thermal conductivity of the steel shot 1 is high as described above, the double coat layer as conventionally provided in the sand core becomes unnecessary, and the molten metal can be prevented from being inserted with only the two coating layers. Becomes Further, when the core is disintegrated, when the solidified layer is removed from the outer surface of the cast product, the work is easy and the tool is less likely to be damaged.
さらに、第３図は上記被覆層２の層厚が増加するにし
たがって溶湯の差込み深さが減少する様子を示すグラフ
である。この場合において溶湯差込み深さは溶湯圧力に
よっても大きく変化し、圧力が10kg/cm2,50kg/cm2,100k
g/cm2と増加するにしたがって増加する。ちなみに砂中
子では上記被覆層２を800μｍ程度塗布した場合であっ
ても溶湯差込み深さは1000μｍを超え、極めて大きい。FIG. 3 is a graph showing how the depth of insertion of the molten metal decreases as the thickness of the coating layer 2 increases. In this case, the molten metal insertion depth changes greatly depending on the molten metal pressure, and the pressure is 10 kg / cm 2 , 50 kg / cm 2 , 100 k
It increases as g / cm 2 increases. Incidentally, in the case of a sand core, even when the coating layer 2 is applied to a thickness of about 800 μm, the molten metal insertion depth exceeds 1000 μm, which is extremely large.
さらに、上記スチールショット１をオーステナイト系
ステンレス鋼で構成すれば、スチールショット１の熱膨
張係数を大きくすることができるので鋳造時に中子に高
圧が加わっても結果として溶湯圧力に対する中子の収縮
量を小さくすることができる。一般にスチールショット
１の粒径を大きくすれば中子崩壊時における崩壊性が良
好となり好ましいが、収縮量が大きくなるという欠点が
ある。そこで中子の崩壊性を向上させるためにスチール
ショット１の粒径を大きくする場合、このスチールショ
ット１をオーステナイト系ステンレス鋼で構成すれば溶
湯圧力に対するスチールショット１の収縮量の増大を押
さえることができ溶湯差込みを防止するうえで有効であ
る。Furthermore, if the steel shot 1 is made of austenitic stainless steel, the coefficient of thermal expansion of the steel shot 1 can be increased, so that even if a high pressure is applied to the core during casting, the amount of contraction of the core with respect to the pressure of the molten metal is consequently increased. Can be reduced. In general, it is preferable to increase the particle size of the steel shot 1 because the collapsibility at the time of core collapse is good, but there is a disadvantage that the amount of shrinkage increases. Therefore, when increasing the grain size of the steel shot 1 in order to improve the core disintegration, if the steel shot 1 is made of austenitic stainless steel, the increase in the shrinkage of the steel shot 1 with respect to the molten metal pressure can be suppressed. This is effective in preventing the insertion of molten metal.
なお、溶湯圧力が700kg/cm2であるときスチールショ
ット１としてフェライト系（もしくはパーライト系）ス
テンレス鋼（線膨張率α＝1.1×10-5／℃）を用いた場
合と、オーステナイト系ステンレス鋼（線膨張率α＝1.
8×10-5／℃）を用いた場合の各々における収縮率は前
者が5.0％程度、後者が2.9％程度であった。なお、この
データを得るために使用したテストピースの形状は上記
両者共直径φ20,長さ50mmの円筒状であり、この場合に
おける中子崩壊時の崩壊性は上記両者共ほとんど差がな
かった。但し、より複雑形状の中子の場合は、スチール
ショット１としてオーステナイト系ステンレス鋼を用い
た方が熱伝導率が良く中子の温度の上昇率が大きく、こ
れによりバインダを構成するフェノールレジンの焼失が
良好となるため崩壊性が良くなる。When the molten metal pressure is 700 kg / cm 2 , a ferritic (or pearlite) stainless steel (linear expansion coefficient α = 1.1 × 10 −5 / ° C.) is used as the steel shot 1 and an austenitic stainless steel ( Linear expansion coefficient α = 1.
The shrinkage in each case using (8 × 10 −5 / ° C.) was about 5.0% for the former and about 2.9% for the latter. The shape of the test piece used to obtain this data was cylindrical with a diameter of φ20 and a length of 50 mm in both cases, and in both cases, there was almost no difference in the disintegration property during core collapse. However, in the case of a core having a more complicated shape, the use of austenitic stainless steel as the steel shot 1 has a higher thermal conductivity and a higher rate of temperature rise of the core, thereby burning down the phenolic resin constituting the binder. Is improved, so that the disintegration property is improved.
さらに、実施例の中子を用いて鋳造した鋳造品の中子
接触部分の組織を顕微鏡写真により撮影したのでこの写
真を第４図に示す。なお、このときの中子形状等の条件
を次のように定めた。Further, the structure of the core contact portion of the cast product cast using the core of the example was photographed by a micrograph, and this photograph is shown in FIG. At this time, the conditions such as the core shape were determined as follows.
中子形状 直径φ20,長さ50mmの円筒形状 中子基材 スチールショット（＃70）およびフェノールレジン
（中子重量に対して0.4重量％添加） 但し、焼成温度は250℃に設定 塗型材 中子表面に均一な厚さ（200μｍ〜600μｍ）のリン片
状アルミニウムを塗布した。Core shape Cylindrical shape with a diameter of φ20 and a length of 50 mm Core substrate Steel shot (# 70) and phenolic resin (0.4% by weight added to core weight) However, firing temperature is set at 250 ° C. Scale-like aluminum having a uniform thickness (200 μm to 600 μm) was applied to the surface.
溶湯材料 下表に示す組成のアルミニウムの合金 鋳造法 溶湯鋳造法を用い、圧力100kg/cm2を加えて鋳造し
た。Molten material Aluminum alloy with the composition shown in the table below Casting method Casting was performed by applying a pressure of 100 kg / cm 2 using a molten metal casting method.
なお、上記条件により鋳造された鋳造品の組織写真と
比較するため、従来の砂中子を用い、上記溶湯材料およ
び鋳造法を用いて鋳造した鋳造品の中子接触部分の組織
を撮影した顕微鏡写真を第５図に示す。顕微鏡の倍率は
いずれも200倍である。In addition, in order to compare with the structure photograph of the cast product cast under the above conditions, using a conventional sand core, a microscope photographing the structure of the core contact portion of the cast product cast using the above-mentioned molten metal material and the casting method. The photograph is shown in FIG. The magnification of each microscope is 200 times.
第４図と第５図の比較から明らかなように本実施例の
中子を用いた場合は、従来の砂中子を用いた場合に比べ
てシリコン粒子（斑晶部分）およびこのシリコン粒子で
囲まれたアルミニウム部（基質部分）が小さくなってお
り、微細構造が形成されている。As is clear from the comparison between FIG. 4 and FIG. 5, when the core of the present embodiment is used, the silicon particles (porphyry portion) and the silicon particles are smaller than those in the case where the conventional sand core is used. The enclosed aluminum part (substrate part) is small, and a fine structure is formed.
なお、本発明の実施例としては上述したものに限られ
るものではなく種々の構成の変更が可能である。例え
ば、中子基材を構成する金属粒子材料としては上述した
スチールショットのみならず銅等の熱伝導率の良い他の
金属を用いることが可能である。また、バインダとして
はフェノールレジンに限られるものではなく、成型時に
は金属粒子を確実に結合し得るとともに崩壊時には焼失
あるいは融解等して金属粒子の結合を容易に解くことが
できるものであればその他のバインダであっても使用が
可能である。The embodiments of the present invention are not limited to those described above, and various configurations can be changed. For example, as the metal particle material constituting the core substrate, not only the above-described steel shot but also other metals having high thermal conductivity such as copper can be used. In addition, the binder is not limited to phenolic resin, and any other binder can be used as long as the metal particles can be securely bonded at the time of molding and can be easily broken by burning or melting at the time of collapse. Even a binder can be used.
（発明の効果） 以上説明したように本発明の鋳造用中子によれば、金
属粒子で中子基材を構成することにより中子の熱伝導率
および熱膨張率を大きくしており、これにより溶湯の冷
却固化を促進し得るとともに溶湯圧力に対する中子の収
縮量を小さくすることができるので鋳造品の表面部組織
の緻密化および溶湯の中子内への差込みを小さくするこ
とが可能となる。(Effect of the Invention) As described above, according to the casting core of the present invention, the thermal conductivity and the thermal expansion coefficient of the core are increased by forming the core substrate with the metal particles. Can accelerate the cooling and solidification of the molten metal and reduce the amount of contraction of the core with respect to the pressure of the molten metal, so that the surface structure of the cast product can be densified and insertion into the core of the molten metal can be reduced. Become.
第１図および第２図は本発明の実施例に係る鋳造用中子
の表面近傍部分の様子を説明するための概略図、第３図
は被覆層の厚さおよび溶湯圧力の変化により溶湯差込み
深さが変化する様子を示すグラフ、第４図および第５図
は、各々実施例の中子および従来の中子を用いて形成さ
れた鋳造品の金属組織の顕微鏡写真である。 １……スチールショット、２……被覆層 ３……溶湯FIGS. 1 and 2 are schematic diagrams for explaining a state near the surface of a casting core according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing insertion of a molten metal due to changes in the thickness of a coating layer and molten metal pressure. FIGS. 4 and 5 are graphs showing the manner in which the depth changes, and are micrographs of the metal structures of the castings formed using the core of the example and the core of the related art, respectively. 1 ... steel shot 2 ... coating layer 3 ... molten metal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22C 9/10──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B22C 9/10
Claims (3)
用いており、金属粒子をバインダで結合してなる中子基
体を備えるとともに、前記中子基体の表面にリン片状の
アルミニウムからなる被覆層を設けたことを特徴とする
鋳造用中子。An aluminum alloy is used as a molten material for casting, a core substrate formed by binding metal particles with a binder, and a coating layer made of scale-like aluminum is provided on the surface of the core substrate. A core for casting, which is provided.
レス鋼であることを特徴とする請求項１記載の鋳造用中
子。2. The casting core according to claim 1, wherein said metal particles are austenitic stainless steel.
溶湯の融点より低く設定されていることを特徴とする請
求項１記載の鋳造用中子。3. The casting core according to claim 1, wherein a melting point of said flaky aluminum is set lower than a melting point of said molten metal.
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|---|---|---|---|
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- 1988-09-20 JP JP63235945A patent/JP2802384B2/en not_active Expired - Fee Related
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