JP3012380B2 - チル層の形成方法及びその装置 - Google Patents
チル層の形成方法及びその装置Info
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- JP3012380B2 JP3012380B2 JP3292230A JP29223091A JP3012380B2 JP 3012380 B2 JP3012380 B2 JP 3012380B2 JP 3292230 A JP3292230 A JP 3292230A JP 29223091 A JP29223091 A JP 29223091A JP 3012380 B2 JP3012380 B2 JP 3012380B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳造品の表面に部分的
にチル層を形成するようなチル層形成方法及びその装置
の改良に関する。
にチル層を形成するようなチル層形成方法及びその装置
の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、鋳造品にチル層を形成するような
際、例えば特開昭６４―６２２４５号に示されるよう
に、砂型の中に熱伝導性の高い入子（チラー）を埋設
し、溶湯を入子で急冷することによってチル層を形成す
るような方法が知られている。しかし、かかる砂型によ
る成形は、成形においても、又鋳物の取り出しにおいて
も手間がかかり、コスト面で問題を有していることか
ら、これまで金型による成形法も提唱されている。例え
ば特開平１―１３０８３８号の場合は、自動車用エンジ
ンのカムシャフトに局部的にチル層を形成する形成方法
を開示しており、熱伝導率の高い銅系合金製の金型と、
熱伝導率の低い入子を組合せ、熱伝導率の高い金型のキ
ャビティ周りに冷却水路を配設して、急冷によってカム
シャフトのカムノーズ部のチル化を促進させるととも
に、チル化を必要としないジャーナル部は熱伝導率の低
い入子によって徐冷し、適所に必要な表面組織を形成す
るようにしている。
際、例えば特開昭６４―６２２４５号に示されるよう
に、砂型の中に熱伝導性の高い入子（チラー）を埋設
し、溶湯を入子で急冷することによってチル層を形成す
るような方法が知られている。しかし、かかる砂型によ
る成形は、成形においても、又鋳物の取り出しにおいて
も手間がかかり、コスト面で問題を有していることか
ら、これまで金型による成形法も提唱されている。例え
ば特開平１―１３０８３８号の場合は、自動車用エンジ
ンのカムシャフトに局部的にチル層を形成する形成方法
を開示しており、熱伝導率の高い銅系合金製の金型と、
熱伝導率の低い入子を組合せ、熱伝導率の高い金型のキ
ャビティ周りに冷却水路を配設して、急冷によってカム
シャフトのカムノーズ部のチル化を促進させるととも
に、チル化を必要としないジャーナル部は熱伝導率の低
い入子によって徐冷し、適所に必要な表面組織を形成す
るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記のような方
法の場合、冷却速度に差を持たせるため、カムノーズ部
形成用の金型とジャーナル部形成用の入子を別個に加工
する必要が生じて加工コストが高くなり、しかも組立に
必要なコスト、金型の組立精度等の問題もあって、砂型
を廃したメリットが充分活かされないという問題があっ
た。
法の場合、冷却速度に差を持たせるため、カムノーズ部
形成用の金型とジャーナル部形成用の入子を別個に加工
する必要が生じて加工コストが高くなり、しかも組立に
必要なコスト、金型の組立精度等の問題もあって、砂型
を廃したメリットが充分活かされないという問題があっ
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明は熱伝導率の高い金型のキャビティに溶湯を
注入し、鋳造品の表面が凝固し且つ内部が冷え切らない
段階で鋳造品を取り出すとともに、この鋳造品の要チル
化部分の表面に局部的にエアブローを施し、同部のチル
化を促進させるようにした。又、金型から取り出した軸
状の鋳造品を位置決め部材によって把持しエアブローに
よってチル化を促進せしめるチル層形成装置を設け、該
位置決め部材に複数のエアノズルを設けて要チル化部分
に向けて開口させた。
め、本発明は熱伝導率の高い金型のキャビティに溶湯を
注入し、鋳造品の表面が凝固し且つ内部が冷え切らない
段階で鋳造品を取り出すとともに、この鋳造品の要チル
化部分の表面に局部的にエアブローを施し、同部のチル
化を促進させるようにした。又、金型から取り出した軸
状の鋳造品を位置決め部材によって把持しエアブローに
よってチル化を促進せしめるチル層形成装置を設け、該
位置決め部材に複数のエアノズルを設けて要チル化部分
に向けて開口させた。
【０００５】
【作用】チル層の形成は、鋳造品の表面を急冷すること
により得られるが、鋳造品の表面が凝固し内部が冷え切
らない段階で金型から取り出し、局部的にエアブローを
施して冷却すればエアブローが吹き付けられた箇所のチ
ル層形成が促進される。このため、従来のようにわざわ
ざ金型に入子を組込むような必要がない。又、鋳造のサ
イクル性が向上する。
により得られるが、鋳造品の表面が凝固し内部が冷え切
らない段階で金型から取り出し、局部的にエアブローを
施して冷却すればエアブローが吹き付けられた箇所のチ
ル層形成が促進される。このため、従来のようにわざわ
ざ金型に入子を組込むような必要がない。又、鋳造のサ
イクル性が向上する。
【０００６】
【実施例】本発明のチル層の形成方法及び装置の実施例
について添付した図面に基づき説明する。図１は金型の
断面図、図２はチル層形成装置の正面図、図３は同平面
図である。
について添付した図面に基づき説明する。図１は金型の
断面図、図２はチル層形成装置の正面図、図３は同平面
図である。
【０００７】本発明の実施例は、例えば自動車用のエン
ジンのカムシャフトの鋳造に適用され、図１に示すよう
に、紙面垂直方向に分割される２分割式の金型１は、例
えば銅合金製の熱伝導率の高い金型であり、２つのカム
シャフトＷ、Ｗを形成する２つのキャビティ２、２を備
えている。
ジンのカムシャフトの鋳造に適用され、図１に示すよう
に、紙面垂直方向に分割される２分割式の金型１は、例
えば銅合金製の熱伝導率の高い金型であり、２つのカム
シャフトＷ、Ｗを形成する２つのキャビティ２、２を備
えている。
【０００８】そしてこの金型１には、給湯口３から注入
される溶湯をキャビティ２の一端側に導くための湯道４
が設けられるとともに、キャビティ２の他端側にはフッ
ク形成部５と湯上り部６が設けられている。又、この金
型１のキャビティ２周りには、以下に述べるカムシャフ
トＷのカム部Ｃの位置に対応して複数の冷却水路７、７
…が設けられ、この冷却水路７に冷却水を導くようにし
ている。
される溶湯をキャビティ２の一端側に導くための湯道４
が設けられるとともに、キャビティ２の他端側にはフッ
ク形成部５と湯上り部６が設けられている。又、この金
型１のキャビティ２周りには、以下に述べるカムシャフ
トＷのカム部Ｃの位置に対応して複数の冷却水路７、７
…が設けられ、この冷却水路７に冷却水を導くようにし
ている。
【０００９】カムシャフトＷは、シャフト軸の方向に沿
って所定置きに形成されたカム部Ｃと、その間のジャー
ナル部Ｊを備え、カム部Ｃは摺動面であって耐磨耗性等
の機械的特性を必要とすることから、要チル化部分であ
り、ジャーナル部Ｊはチル化を望まない部分である。
又、このカムシャフトＷの鋳造時には、前記フック形成
部５によって形成される非製品部としてのフック部Ｆが
一体に形成されることになる。
って所定置きに形成されたカム部Ｃと、その間のジャー
ナル部Ｊを備え、カム部Ｃは摺動面であって耐磨耗性等
の機械的特性を必要とすることから、要チル化部分であ
り、ジャーナル部Ｊはチル化を望まない部分である。
又、このカムシャフトＷの鋳造時には、前記フック形成
部５によって形成される非製品部としてのフック部Ｆが
一体に形成されることになる。
【００１０】そして給湯口３から注入される溶湯（ねず
み鋳鉄）は、湯道４を通ってキャビティ２内に充填され
た後、冷却水路７の冷却水によってカム部Ｃが急冷され
る。この際、溶湯をゆっくり冷却させると、成分中の炭
素同士が比較的容易に結合して片状又は球状黒鉛に変化
し、組織に炭素が介在するため高い硬度が得られない
が、急速に冷却すると成分中の炭素は結合する暇がなく
なり、その結果、鉄と結合して硬いセメンタイトに変化
する。
み鋳鉄）は、湯道４を通ってキャビティ２内に充填され
た後、冷却水路７の冷却水によってカム部Ｃが急冷され
る。この際、溶湯をゆっくり冷却させると、成分中の炭
素同士が比較的容易に結合して片状又は球状黒鉛に変化
し、組織に炭素が介在するため高い硬度が得られない
が、急速に冷却すると成分中の炭素は結合する暇がなく
なり、その結果、鉄と結合して硬いセメンタイトに変化
する。
【００１１】従ってカム部Ｃの表面には耐磨耗性に優れ
たチル層が形成されるが、実際は金型１が熱伝導率の高
い銅合金製であるためカム部Ｃのみを集中的に急冷する
ことは困難であり、ジャーナル部Ｊにも冷却効果が及
び、同部にも僅かながらチル層が形成されることとな
る。
たチル層が形成されるが、実際は金型１が熱伝導率の高
い銅合金製であるためカム部Ｃのみを集中的に急冷する
ことは困難であり、ジャーナル部Ｊにも冷却効果が及
び、同部にも僅かながらチル層が形成されることとな
る。
【００１２】そこで本発明は、金型１に溶湯を注入して
から例えば僅か８〜１２秒の間で且つ鋳造品の表面が凝
固し内部が凝固していない段階で金型１を開き、取り出
した鋳造品のカム部Ｃのトップに向けてエアブローを施
しカムトップ部のチル化を促進させる。
から例えば僅か８〜１２秒の間で且つ鋳造品の表面が凝
固し内部が凝固していない段階で金型１を開き、取り出
した鋳造品のカム部Ｃのトップに向けてエアブローを施
しカムトップ部のチル化を促進させる。
【００１３】つまり、金型１から取り出した段階では未
だ内部の温度が高く、そのまま放置しておくと凝固した
表層の温度が再び上昇して、チル層が形成された部分
は、あたかも焼戻しを受けたような状態となり、折角形
成したチル層が希薄になってしまうため、カム部Ｃのみ
集中的にエアブローを施して内部熱の影響を押えようと
するものである。
だ内部の温度が高く、そのまま放置しておくと凝固した
表層の温度が再び上昇して、チル層が形成された部分
は、あたかも焼戻しを受けたような状態となり、折角形
成したチル層が希薄になってしまうため、カム部Ｃのみ
集中的にエアブローを施して内部熱の影響を押えようと
するものである。
【００１４】一方、チル層を必要としないジャーナル部
Ｊにはエアを供給しないため、同部の表層に形成されて
いた僅かなチル層は殆ど消滅してしまう。
Ｊにはエアを供給しないため、同部の表層に形成されて
いた僅かなチル層は殆ど消滅してしまう。
【００１５】従って本発明の形成方法によれば、要チル
化部分であるカム部Ｃのみのチル化を有効に促進させる
ことが出来るが、この際、金型１から鋳造品を取り出す
タイミングが速いため鋳造サイクルが短縮されるだけで
なく、金型１に入子等の何等の複雑な構成を必要とせず
安価である。勿論、入子式の構造を有する金型等におい
ても適用出来ることについてはいうまでもない。
化部分であるカム部Ｃのみのチル化を有効に促進させる
ことが出来るが、この際、金型１から鋳造品を取り出す
タイミングが速いため鋳造サイクルが短縮されるだけで
なく、金型１に入子等の何等の複雑な構成を必要とせず
安価である。勿論、入子式の構造を有する金型等におい
ても適用出来ることについてはいうまでもない。
【００１６】次にチル層形成装置の実施例について図
２、図３に基づき説明する。チル層形成装置は図２、図
３に示すような鋳造品としてのカムシャフトＷを挟んで
対峙する一対の位置決め部材１１、１１と、この位置決
め部材１１を離接方向に移動させる不図示の駆動源を備
え、位置決め部材１１の本体１２前面には、カムシャフ
トＷの所定のジャーナル部Ｊを把持する複数のＶブロッ
ク１３、１４、１５が突設されている。
２、図３に基づき説明する。チル層形成装置は図２、図
３に示すような鋳造品としてのカムシャフトＷを挟んで
対峙する一対の位置決め部材１１、１１と、この位置決
め部材１１を離接方向に移動させる不図示の駆動源を備
え、位置決め部材１１の本体１２前面には、カムシャフ
トＷの所定のジャーナル部Ｊを把持する複数のＶブロッ
ク１３、１４、１５が突設されている。
【００１７】この複数のＶブロック１３、１４、１５
は、先端部にそれぞれのジャーナル部Ｊに係合し得るＶ
溝１３ａ、…を備えている。そしてこの位置決め部材１
１は、本来、完全に凝固していない軸状の鋳造品を金型
から取り出した際に、鋳造品の曲りを矯正するため、カ
ムシャフト軸の径方向から対向して押圧保持出来るよう
に設けられているものである。
は、先端部にそれぞれのジャーナル部Ｊに係合し得るＶ
溝１３ａ、…を備えている。そしてこの位置決め部材１
１は、本来、完全に凝固していない軸状の鋳造品を金型
から取り出した際に、鋳造品の曲りを矯正するため、カ
ムシャフト軸の径方向から対向して押圧保持出来るよう
に設けられているものである。
【００１８】又、本体１２の内部にはエア供給路１６に
連通するエア通路１７を設け、このエア通路１７から複
数のエアノズル１８を分岐させ前面に向けて突設してい
る。そしてこのエアノズル１８の数はカムシャフトＷの
カム部Ｃの数に対応させている。そして各エアノズル１
８の先端は、図３に示すように、最もチル化を必要とす
るカム部Ｃのトップに対向する位置に臨ませている。
連通するエア通路１７を設け、このエア通路１７から複
数のエアノズル１８を分岐させ前面に向けて突設してい
る。そしてこのエアノズル１８の数はカムシャフトＷの
カム部Ｃの数に対応させている。そして各エアノズル１
８の先端は、図３に示すように、最もチル化を必要とす
るカム部Ｃのトップに対向する位置に臨ませている。
【００１９】このようなチル層形成装置において、位置
決め部材１１、１１は開いた状態で待機しており、この
間に金型から取り出されたカムシャフトＷがセットされ
る。つまり、カムシャフトＷは表層のみが凝固した時点
で金型から取り出されると、前記フック部Ｆによって上
方から吊り下げられ、不図示の搬送機構によって搬送さ
れた後、位置決め部材１１、１１の間に降下してくる。
決め部材１１、１１は開いた状態で待機しており、この
間に金型から取り出されたカムシャフトＷがセットされ
る。つまり、カムシャフトＷは表層のみが凝固した時点
で金型から取り出されると、前記フック部Ｆによって上
方から吊り下げられ、不図示の搬送機構によって搬送さ
れた後、位置決め部材１１、１１の間に降下してくる。
【００２０】次いで不図示の駆動源によって位置決め部
材１１、１１が接近方向に移動し、各Ｖブロック１３〜
１５によってカムシャフトＷのジャーナル部Ｊを挟持す
る。この時各エアノズル１８、…はそれぞれのカム部Ｃ
のトップに対向しており、圧縮空気を送り込むことでカ
ムトップ部にエアブローの処置を施すことが出来る。
材１１、１１が接近方向に移動し、各Ｖブロック１３〜
１５によってカムシャフトＷのジャーナル部Ｊを挟持す
る。この時各エアノズル１８、…はそれぞれのカム部Ｃ
のトップに対向しており、圧縮空気を送り込むことでカ
ムトップ部にエアブローの処置を施すことが出来る。
【００２１】かかる装置において、カムシャフトＷはＶ
ブロック１３〜１５によって曲りが矯正され、又、エア
ーノズル１８の先端が確実にカムトップ部に対向してエ
アブローの効果が最大に発揮される。
ブロック１３〜１５によって曲りが矯正され、又、エア
ーノズル１８の先端が確実にカムトップ部に対向してエ
アブローの効果が最大に発揮される。
【００２２】尚、本発明は以上のような実施例に限定さ
れるものでなく、請求の範囲を越えない範囲で種々の態
様の変更が可能である。例えば実施例のようにカムシャ
フトＷが１本であることは必須の要件ではなく、２本で
あっても良いし、又、エアブローを施すタイミングも、
曲りを矯正した後直ちに行う必要はなく、不要な湯道や
湯上りをカットした後行うようにしても良い。
れるものでなく、請求の範囲を越えない範囲で種々の態
様の変更が可能である。例えば実施例のようにカムシャ
フトＷが１本であることは必須の要件ではなく、２本で
あっても良いし、又、エアブローを施すタイミングも、
曲りを矯正した後直ちに行う必要はなく、不要な湯道や
湯上りをカットした後行うようにしても良い。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明のチル層形成方法及
び装置は、金型に溶湯を注入して表面が凝固した状態で
鋳造品を取り出し、要チル化部分にエアブローを施すこ
とによって局部的にチル層を形成するようにしているた
め、金型の入子構造等によらないで冷却速度に差を持た
せることが出来る。従って、金型の構成が簡単となって
安価である。又、鋳造サイクルを高めることが出来ると
いうメリットもある。更にエアーブローのノズルをシャ
フトの曲り矯正用の位置決め部材に設けることにより、
別途エアブローの工程をわざわざ設ける必要がないとい
った効果もある。
び装置は、金型に溶湯を注入して表面が凝固した状態で
鋳造品を取り出し、要チル化部分にエアブローを施すこ
とによって局部的にチル層を形成するようにしているた
め、金型の入子構造等によらないで冷却速度に差を持た
せることが出来る。従って、金型の構成が簡単となって
安価である。又、鋳造サイクルを高めることが出来ると
いうメリットもある。更にエアーブローのノズルをシャ
フトの曲り矯正用の位置決め部材に設けることにより、
別途エアブローの工程をわざわざ設ける必要がないとい
った効果もある。
【図１】金型の断面図
【図２】チル層形成装置の正面図
【図３】チル層形成装置の平面図
１ 金型 ２ キャビティ １１ 位置決め部材 １８ エアノズル Ｗ カムシャフト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−23826（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−317（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−179263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−78668（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−81548（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−259866（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22D 30/00 B22D 15/00 B22D 15/04 B22D 27/04
Claims (2)
- 【請求項１】 鋳造品の表面に局部的にチル層を形成す
るための形成方法において、この方法は、熱伝導率の高
い金型のキャビティに溶湯を注入し、鋳造品の表面が凝
固し且つ内部が冷え切らない段階で鋳造品を取り出すと
ともに、この鋳造品の要チル化部分の表面に局部的にエ
アブローを施し同部のチル化を促進させることを特徴と
するチル層の形成方法。 - 【請求項２】 鋳造品の表面に局部的にチル層を形成す
るためのチル層形成装置において、この装置は、金型か
ら取り出した軸状の鋳造品を軸の径方向から把持する位
置決め部材と、この位置決め部材に設けられた複数のエ
アノズルを備え、このエアノズルは鋳造品の要チル化部
分に向けて開口することを特徴とするチル層形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3292230A JP3012380B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | チル層の形成方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3292230A JP3012380B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | チル層の形成方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05104234A JPH05104234A (ja) | 1993-04-27 |
| JP3012380B2 true JP3012380B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=17779175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3292230A Expired - Fee Related JP3012380B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | チル層の形成方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3012380B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19632195C1 (de) * | 1996-08-09 | 1998-03-05 | Michael Fenne | Verfahren zur Herstellung von Gußstücken |
| CN109304453A (zh) * | 2018-11-11 | 2019-02-05 | 重庆永昶工贸有限公司 | 一种快速冷却定型治具 |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP3292230A patent/JP3012380B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05104234A (ja) | 1993-04-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991130 |
|
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