JP2992507B2

JP2992507B2 - 鋳造品の製造方法及びこれに用いる中子

Info

Publication number: JP2992507B2
Application number: JP10140876A
Authority: JP
Inventors: 一雄笠原
Original assignee: RITSUHOO CHUZO KK
Current assignee: RITSUHOO CHUZO KK
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2018-05-22
Also published as: JPH11333545A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳造品の製造方法及び
これに用いる中子に係り、特に、閉鎖部を備えた形状の
鋳造品を製造する場合に好適な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、有蓋筒状の蓋部分、椀状の底部分
などに相当する閉鎖部を備えた形状の鋳造品を製造する
場合、図３に示すように、上型１０Ａ及び下型１０Ｂを
備えた主型１０内に中子２０を収容し、中子２０の成形
部２１に対応して、成形部２１の周囲に成形空間（以
下、キャビティと言う。）３０を構成する。主型１０
は、上型１０Ａと下型１０Ｂのそれぞれについて砂型と
して形成され、中子２０は予め種々の耐熱材で成形され
る。この中子２０は、上型１０Ａ及び下型１０Ｂに挟ま
れるようにして固定される被支持部（幅木部）２２を備
えている。この主型１０のキャビティ３０には、図示し
ない溶湯の導入経路に接続された導湯口（ゲート）１１
が設けられている。溶湯は主型１０内に構成された図示
しない湯溜まりに導入され、せきを通過して導湯口１１
から主型１０と中子２０とによって構成されたキャビテ
ィ３０内に導入される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の鋳造方法に
おいては、導湯口１１から溶湯が導入されると、キャビ
ティ３０の下部分から徐々に溶湯が満たされていき、や
がてキャビティ３０の内部全体に溶湯が充填されるが、
この溶湯の充填されていく過程において、中子２０の成
形部２１に対して、キャビティ３０内にて上方に向かう
浮力が溶湯によってもたらされるので、中子２０が傾斜
し、鋳造品の偏肉が発生するという問題点がある。この
偏肉を防止するには、中子２０の幅木の部分である被支
持部２２を相対的に大きく形成すればよく、例えば図３
に二点鎖線で示すように被支持部２２を延長することが
考えられるが、このようにしても偏肉解消の効果は薄
く、しかもこの場合には鋳型容積が大きくなり、生産効
率が低下するという問題点がある。

【０００４】また、図３に示す構造では、キャビティ３
０内に溶湯が注入されている過程において発生するガス
が抜けにくいため、鋳造品の表面に巣が発生し易いとい
う問題点もある。この場合、中子２０を中空構造を備え
た通気性素材からなるもの（例えば、レジンサンドを用
いたシェルモールド）とし、その内部空間の開口部を上
記被支持部２２の端面に形成することによって、開口部
からガス抜きをするという方法も考えられる。しかし、
このようにすると被支持部２２の支持がさらに困難にな
り、鋳型容積もさらに増大する。

【０００５】そこで、本発明は上記問題点を解決するも
のであり、その課題は、上記のような閉鎖部を備えた鋳
造品の製造に際しても偏肉や巣の発生を防止することが
でき、さらに生産効率を向上させることのできる鋳造品
の製造方法及びこれに用いることのできる新規の中子を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、主型と、該主型内に収容され
た中子とを用いて鋳造する鋳造品の製造方法において、
前記中子には、前記主型に支持される被支持部と、該被
支持部の両側に形成された第１成形部及び第２成形部と
を設け、前記主型は、前記第１成形部及び前記第２成形
部のそれぞれに対応してその周囲に第１成形空間及び第
２成形空間を画成するように構成されており、前記第１
成形空間及び前記第２成形空間の双方に溶湯を導く鋳型
構造を用いることを特徴とする。この手段によれば、中
子の被支持部の両側に第１成形部及び第２成形部を設
け、第１成形部及び第２成形部のそれぞれに対応してそ
の周囲に第１成形空間及び第２成形空間を画成するよう
に構成されているので、中子の被支持部の両側に配置さ
れた第１成形空間及び第２成形空間の内部に溶湯が導か
れていくと、中子は両側から溶湯による応力を受けるた
め、従来のように片側からの応力による傾斜姿勢になり
にくいから、鋳造品の偏肉を低減することができる。ま
た、両側から応力を受けることにより応力が減殺される
ため、被支持部の容積を低減することができるので鋳型
体積を低減でき、さらに、少なくとも２つの鋳造品を同
時に製造できるので、生産性を向上することができる。

【０００７】ここで、前記中子は中空構造を備えた通気
性素材からなり、前記被支持部において内外を連通させ
るガス抜孔を備えていることが好ましい。この手段によ
れば、中子を中空としてガス抜孔によって通気性を有す
る中子の内部に浸透したガスを外部へ放出することがで
きるので、ガス溜まりによる巣の発生を低減できる。こ
の場合に、前記中子は、中空部分の開口部と、該開口部
を閉鎖する蓋部材とを備えていることが、中子製造上望
ましい。また、これらの場合において中子は、レジンサ
ンドを用いたシェルモールド法により製造されたもので
あることが好ましい。

【０００８】上記各手段において、前記第１成形空間と
前記第２成形空間とが前記被支持部の両側に略対称に構
成されることが好ましい。この手段によれば、被支持部
の両側に第１成形空間と第２成形空間とが略対称に構成
されることにより、中子が両側から溶湯により受ける応
力をほぼバランスさせることが可能となり、偏肉の発生
をより厳密に抑制し、成形形状の精度を向上させること
ができる。

【０００９】次に、鋳造に用いられる主型内に収容され
る中子において、前記主型に支持される被支持部と、該
被支持部の両側に形成され、鋳造のための表面形状を備
えた第１成形部及び第２成形部とを設けたことを特徴と
する。

【００１０】ここで、前記中子は中空構造を備えた通気
性素材からなり、前記被支持部において内外を連通させ
るガス抜孔を備えていることが好ましく、この場合には
さらに、中空部分の開口部と、該開口部を閉鎖する蓋部
材とを備えていることが望ましい。また、これらの場合
において中子は、レジンサンドを用いたシェルモールド
法により製造されたものであることが好ましい。

【００１１】上記各手段においては、鋳造品が、有蓋筒
状や椀状など、閉鎖部を備えた形状であって、有蓋筒形
状の蓋部分、椀形状の底部分などの閉鎖部に相当する部
分が被支持部から離れた中子の端部にて成形されるよう
に鋳造されることが好ましい。また、中子の被支持部に
は、主型に対して嵌合する凸部若しくは凹部が形成され
ていることが中子の安定性や位置決め精度を高める上で
好ましく、特に、中子の第１成形部と第２成形部との間
において全周に亘り周回状に形成されている（例えば、
環状凸部（フランジ部）或いは環状溝）ことが望まし
い。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る鋳造品の製造方法及びこれに用いる中子の実施形
態について説明する。この実施形態においては砂型鋳造
法を用いる場合について説明する。この実施形態におい
ては、主型４０と、その内部に収容される中子５０とか
ら構成された鋳型を用いる。主型４０は、それぞれ模型
によって成形された砂型からなる上型４０Ａと下型４０
Ｂとから構成される。中子５０は端面が閉塞された中空
円筒状の通気性を備えたシェルモールドであり、その軸
線はほぼ水平に設置される。中子５０の軸線方向中央部
には円形のフランジ部５１が突出するように形成されて
いる。このフランジ部５１の両側には、ほぼ対称に形成
された一対の成形部である第１成形部５２及び第２成形
部５３が形成されている。

【００１３】環状に突出したフランジ部５１の上部に
は、ガス抜孔５１ａが形成され、中子５０の内部空間５
０ａを外部に連通させている。第１成形部５２の端部に
は開口部５０ｂが設けられ、この開口部５０ｂを蓋部材
５４が覆っている。この第１成形部５２においては、蓋
部材５４が装着された状態で第２成形部５３と対称形に
なるように設計されている。

【００１４】主型４０は、第１成形部５２の周囲に第１
キャビティ６１が構成され、第２成形部５３の周囲に第
２キャビティ６２が構成されるように成形されている。
また、主型４０の中央部には、中子５０のフランジ部５
１に対応する位置に嵌合溝４１が形成され、この嵌合溝
４１には、上記ガス抜孔５１ａに連通する排気孔４０ａ
が形成されている。嵌合溝４１の両側には中子５０のフ
ランジ部５１の両側外周面に当接する円筒支持面４２，
４３が形成される。中子５０におけるフランジ部５１及
びその両側の外周面は、主型４０によって支持される幅
木部（被支持部）を構成している。主型４０の上側４０
Ａの突き合わせ面及び下型４０Ｂの突き合わせ面にそれ
ぞれ構成された一対の溝によって一対のせきが形成さ
れ、これらのせきは、第１キャビティ６１及び第２キャ
ビティ６２にそれぞれ開口する導湯口４０ｂ，４０ｃを
備えている。

【００１５】上記構造の鋳型によって、図示しない湯溜
まり、せきなどを介して導湯口４０ｂ、４０ｃから溶湯
が第１キャビティ６１及び第２キャビティ６２にそれぞ
れ導入され、鋳造が行われ、第１キャビティ６１と第２
キャビティ６２のそれぞれにおいて椀状の鋳造品（例え
ば、バルブシリンダなど）が成形される。本実施形態の
鋳造方法は、特に、閉鎖部を備えたもの、例えば、有蓋
筒状、椀状の鋳造品に適用させる場合に適している。た
だし、鋳造品としては、全体として有蓋筒状、椀状であ
ればよく、例えば、閉鎖部に貫通孔を鋳造後に形成する
必要のあるものであっても同様に有効である。

【００１６】次に、上記中子５０の製造方法について説
明する。中子５０は通常シェルモールド法と呼ばれる方
法で形成される。図２に示すように、金属製の模型７０
（金型）を予め２５０〜３００℃に加熱しておき、模型
７０の開口部７０ａから内部にレジンサンド（例えば石
炭酸系合成樹脂粉末を３〜７％混合した砂）を吹き込ん
でレジンサンドを模型７０の内面に付着、固化させ、そ
の状態で一定時間放置した後、模型７０の内部内面に付
着、固化されていない砂を開口部７０ａから排出する。
その後、全体をさらに加熱してキュアリングを施し、離
型して中子本体５０’を取り出す。一方、同様のシェル
モールド法により蓋部材５４を作成し、中子本体５０’
の開口部５０ｂを覆うように端部に蓋部材５４を嵌合さ
せると、図１に示す中子５０が完成する。ここで、模型
７０に挿入されているピン７１は、ガス抜孔５１ａを形
成するためのものである。

【００１７】なお、図１に示すように、中子５０のフラ
ンジ部５１の頂面５１ｂ及び２つの（両側の）側面５１
ｃは主型４０の嵌合溝４１にほぼぴったりと嵌合するよ
うに構成されているとともに、頂面５１ｂと側面５１ｃ
との間の角部５１ｄは、主型の嵌合溝４１の隅部４１ａ
よりも曲率半径の大きな曲面となっており、中子５０を
主型４０（上型４０Ａ及び下型４０Ｂ）に組み込むとき
に主型の砂を削り、この砂が角部と隅部との間にかみこ
まれることによる中子５０の組込ずれの発生を防止して
いる。

【００１８】上記実施形態においては、中子５０におけ
る中央のフランジ部５１及びその両側の外周面によって
幅木部（被支持部）が構成されており、その両側に２つ
の成形部（第１成形部５２及び第２成形部５３）が設け
られており、主型４０は、中子５０のフランジ部５１及
びその両側の外周面を支持するとともに、２つの成形部
の周囲にそれぞれキャビティ（第１キャビティ６１及び
第２キャビティ６２）を画成するように構成されている
ため、導湯口４０ｂ，４０ｃから溶湯が導入されていく
とき、２つの成形部には両側から溶湯により応力（浮
力）を受けるため、従来のように片側からのみ応力を受
ける場合に較べて中子の姿勢変化が低減されるので、鋳
造品の偏肉が発生し難い。

【００１９】また、中子５０は通気性を備えているとと
もに中空に形成されているため、第１キャビティ６１及
び第２キャビティ６２において発生したガスを中子５０
の内部に浸透させ、ガス抜孔５１ａから排出することが
できるので、ガス溜まりによる巣の発生を低減、防止す
ることができる。このとき、ガス抜孔５１ａに連通する
排気孔４０ａに排気装置を接続してガスを積極的に吸引
してもよい。

【００２０】中子５０は、開口部５０ｂを備えた中子本
体５０’と蓋部材（キャップ）５４とによって構成され
ているので、その中空構造を容易に製造することができ
る。また、中子本体５０’の開口部５０ｂに蓋部材５４
を装着して一方の成形部（第１成形部５２）を構成して
いるので、構造を簡単にすることができる。

【００２１】上記効果は、例えば、図３に示す方法で行
っていた従来において不良品の発生率が５０％近くであ
ったのに対し、本実施形態では、殆ど１００％に近い良
品率を得ることができたことにより実証されている。ま
た、本実施形態では、一度に一対の鋳造品を製造するこ
とができるため、生産性が著しく向上している。特に、
本実施形態では、中央の幅木に相当するフランジ部５１
及びその近傍（被支持部）によって２つの成形部を一度
に位置決め支持することができるので、鋳型における幅
木に相当する部分の占有容積比を大幅に低減できる。こ
のとき、この被支持部の容積は、両成形部のバランスに
よって中子を固定する効果が高められているため、図３
に示す従来方法に用いる中子の幅木よりも小さくするこ
とさえ可能である。

【００２２】上記実施形態では、一対の成形部により２
つの鋳造品を製造する例を示しているが、中央の被支持
部の周囲に３つ以上の成形部をほぼ均等に配置し、一度
に３つ以上の鋳造品を製造することも可能である。ま
た、被支持部に凸部であるフランジ部を設けて中子の安
定性及び位置決め精度を高めているが、逆に環状溝など
の凹部を中子に設けてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、中子の被支持部の
両側に第１成形部及び第２成形部を設け、第１成形部及
び第２成形部のそれぞれに対応してその周囲に第１成形
空間及び第２成形空間を画成するように構成されている
ので、中子の被支持部の両側に配置された第１成形空間
及び第２成形空間の内部に溶湯が導かれていくと、中子
は両側から溶湯による応力を受けるため、従来のように
片側からの応力による傾斜姿勢になりにくいから、鋳造
品の偏肉を低減することができる。また、両側から応力
を受けることにより応力が減殺され、被支持部の容積を
低減することができるので鋳型体積を低減でき、さら
に、少なくとも２つの鋳造品を同時に製造できるので、
生産性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋳造品の製造方法及びこれに用い
る中子の構造の実施形態を示す鋳型の概略断面図であ
る。

【図２】同実施形態の中子の製造法を示す説明図であ
る。

【図３】従来の鋳造品の製造方法を示す鋳型の概略断面
図である。

【符号の説明】

４０主型４０Ａ上型４０Ｂ下型４１嵌合溝４１ａ隅部５０中子５０ａ内部空間５０ｂ開口部５１フランジ部５１ａガス抜孔５１ｂ頂面５１ｃ側面５１ｄ角部５２第１成形部５３第２成形部５４蓋部材６１第１キャビティ（第１成形空間）６２第２キャビティ（第２成形空間）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22C 9/10,13/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主型と、該主型内に収容された中子とを
用いて鋳造する鋳造品の製造方法において、前記中子に
は、前記主型に支持される被支持部と、該被支持部の両
側に形成された第１成形部及び第２成形部とを設け、前
記主型は、前記第１成形部及び前記第２成形部のそれぞ
れに対応してその周囲に第１成形空間及び第２成形空間
を画成するように構成されており、前記第１成形空間及
び前記第２成形空間の双方に溶湯を導く鋳型構造を用い
る方法であって、前記第１成形空間及び前記第２成形空
間によって２つの鋳造品を同時に成形することを特徴と
する鋳造品の製造方法。
【請求項２】請求項１において、前記中子は中空構造
を備えた通気性素材からなり、前記被支持部において内
外を連通させるガス抜孔を備えていることを特徴とする
鋳造品の製造方法。
【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記第
１成形空間と前記第２成形空間とが前記被支持部の両側
に略対称に構成されることを特徴とする鋳造品の製造方
法。
【請求項４】鋳造に用いられる主型内に収容される中
子において、前記主型に支持される被支持部と、該被支
持部の両側に形成され、鋳造成形のための表面形状を備
えた第１成形部及び第２成形部とを有し、前記被支持部
が前記第１成形部と前記第２成形部との間において全周
に亘り周回状に形成されていることを特徴とする中子。
【請求項５】請求項４において、前記中子は中空構造
を備えた通気性素材からなり、前記被支持部において内
外を連通させるガス抜き孔を備えていることを特徴とす
る中子。
【請求項６】請求項５において、中空部分の開口部
と、該開口部を閉鎖する蓋部材とを備えていることを特
徴とする中子。