JP3017349B2 - 板状鋳物の鋳造法 - Google Patents

板状鋳物の鋳造法

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JP3017349B2 JP3356020A JP35602091A JP3017349B2 JP 3017349 B2 JP3017349 B2 JP 3017349B2 JP 3356020 A JP3356020 A JP 3356020A JP 35602091 A JP35602091 A JP 35602091A JP 3017349 B2 JP3017349 B2 JP 3017349B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、ディスクブ
レーキ装置におけるディスクプレートのような板状鋳鉄
鋳物を鋳造する板状鋳物の鋳造方に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、上述例の板状鋳物の鋳造法として
は、例えば、図6に示すような方法がある。すなわち、
鋳物の製品キャビティ61を、鋳型としての砂型62内
に縦向きに形成し、上述の製品キャビティ61の下部側
に堰63を接続すると共に、上述の堰63に上下方向に
延びる湯道64を介して湯口65を連通し、この湯口6
5から溶湯を注湯して、板状鋳鉄鋳物を鋳造する方法で
ある。
【0003】この従来の押し上げ2個取方案により例え
ばブレーキ装置における鋳鉄製のディスクプレートを鋳
造した場合、上述の堰63に近い側の溶湯の凝固が遅く
なり、黒鉛形態が変わるため、堰側の硬度が低下し、逆
に反堰側の硬度が高くなって、ディスクプレート全体の
硬さ分布が不均一となる問題点があった。
【0004】この従来の鋳造法により鋳造したディスク
プレートの硬さ測定の結果を図3に点線bで示す。この
測定は図4のそれぞれの角度に対応する位置のディスク
プレートの硬さを測定した結果を、ブリネル硬さBHD
で示している。ブリネル硬さは周知の如く窪みの径を示
すもので、数値が小さい程、硬さが硬いことを示す。つ
まり図3の点線bからも明らかなように、従来の鋳造法
によるものでは、0度の位置において4.50、45度
の位置において4.50、90度の位置において4.5
0、135度の位置において4.45度、180度の位
置において4.40、225度の位置において4.3
5、270度の位置において4.45、315度の位置
において4.45、360度の位置において4.50
で、最大0.15の硬さのばらつきが生ずる。
【0005】このため、上述の従来の鋳造法によりディ
スクブレーキ装置のディスクプレートを鋳造した場合に
は、この硬さ分布が不均一なディスクプレートが制動時
においてブレーキ用のパッドと圧接するので、摩耗が大
となり、ブレーキノイズが発生する問題点があった。
【0006】ところで、特開昭58−29566号公報
に記載のようなフルモード鋳造法も既に知られている。
【0007】この鋳造法は、鋳枠内の耐火粒子に消失性
模型を埋設し、この消失性模型の堰模型部に黒鉛、カル
シウム、シリコン等の接種剤を予め収容し、上述の消失
性模型を溶湯と置換させて鋳造品を得る方法である。こ
こで、上述の接種剤は鋳造される鋳造品の硬さ分布を均
一にする作用を奏するが、この従来の鋳造法においては
溶湯の注湯時に上述の接種剤が一度に混合されるので、
鋳造品には接種処理(inoculation )の効果が大の部分
と、小の部分とが発生するので、このフルモード鋳造法
を仮りに図6で示した鋳造法に適用しても、板状鋳鉄鋳
物の硬さ分布を均一にすることは不可能である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項1記
載の発明は、キャビティ内における堰の近傍に接種剤を
囲繞した鉄系金属板を配設することで、板状鋳鉄鋳物の
硬さ分布を均一にすることができる板状鋳物の鋳造法の
提供を目的とする。
【0009】この発明の請求項2記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の目的と併せて、黒鉛化阻害成分を用
いることにより、過剰な黒鉛化を防止し、板状鋳鉄鋳物
の硬さが全体的に低下するのを防止することができる板
状鋳物の鋳造法の提供を目的とする。
【0010】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項2記載の発明の目的と併せて、消失性模型に上述の
接種剤と黒鉛化阻害成分とを配設することにより、上述
のキャビティ内における堰近傍に該模型を正確に位置決
め固定することができると共に、上述の接種剤および黒
鉛化阻害成分がキャビティ内の溶湯に対して穏やかに作
用し、硬さ分布の不均一化をより一層良好に防止するこ
とができる板状鋳物の鋳造法の提供を目的とする。
【0011】この発明の請求項4記載の発明は、上述の
板状鋳鉄鋳物をブレーキ装置のディスクプレートに設定
することで、制動時におけるディスクプレートの摩耗を
低減し、かつブレーキノイズの発生を防止することがで
きる板状鋳物の鋳造法の提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1記載
の発明は、鋳物の製品キャビティを鋳型に縦向きに形成
し、上記製品キャビティの下部側に堰を接続すると共
に、上記堰に湯道を介して湯口を連通し、湯口から溶湯
を注湯して、板状鋳鉄鋳物を鋳造する板状鋳物の鋳造法
であって、上記製品キャビティ内における上記堰の近傍
に接種剤を囲繞した鉄系金属板を配設した板状鋳物の製
造法であることを特徴とする。
【0013】この発明の請求項2記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の構成と併せて、上記鉄系金属板の内
部に黒鉛化阻害成分を配設した板状鋳物の鋳造法である
ことを特徴とする。
【0014】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項2記載の発明の構成と併せて、上記鉄系金属板で消
失性模型を囲繞し、この消失性模型に上記接種剤および
上記黒鉛化阻害成分を含有させた板状鋳物の鋳造法であ
ることを特徴とする。
【0015】この発明の請求項4記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の構成と併せて、上記板状鋳鉄鋳物を
ブレーキ装置のディスクプレートに設定した板状鋳物の
鋳造法であることを特徴とする。
【0016】
【発明の効果】この発明の請求項1記載の発明によれ
ば、上述の堰の近傍に接種剤(黒鉛を成長[growth]さ
せるもの)を囲繞した鉄系金属板を配設したので、注湯
開始時に一度に接種剤が混合することなく、溶湯が製品
キャビティ全体に廻った時点で、鉄系金属板が溶け、こ
の鉄系金属板で囲繞されていた接種剤がキャビティの堰
側から順次反応しながら反堰側に浮くので、この接種剤
の軟化作用により反堰側も堰側と同等の硬度となる。こ
の結果、板状鋳鉄鋳物の硬さ分布を均一にすることがで
きる効果がある。
【0017】この発明の請求項2記載の発明によれば、
上記請求項1記載の発明の効果と併せて、上記鉄系金属
板の内部に黒鉛化阻害成分を配設したので、上述の鉄系
金属板が溶湯により溶かされた時、上述の接種剤と併せ
て黒鉛化阻害成分が反応しながら流動するので、接種剤
による過剰な黒鉛化をこの黒鉛化阻害成分にて抑制し
て、衝撃値の低下を防止する。この結果、板状鋳鉄鋳物
の硬さが全体的に低下するのを防止することができる効
果がある。
【0018】この発明の請求項3記載の発明によれば、
上記請求項2記載の発明の効果と併せて、上記鉄系金属
板で消失性模型を囲繞し、この消失性模型に上記接種剤
および上記黒鉛化阻害成分を含有させたので、これら各
要素(鉄系金属板、消失性模型、接種剤、黒鉛化阻害成
分)を略ブロック状に一体化させることができ、この結
果、上述の各要素が一体化された消失性模型をキャビテ
ィ内における堰近傍に正確に位置決め固定することがで
きる効果があり、加えて、上述の接種剤および黒鉛化阻
害成分を消失性模型内に含有させたので、これらの接種
剤および黒鉛化阻害成分を何等一所に固まらせることな
く、消失性模型内に分散した状態での含有ができ、この
結果、キャビティ内の溶湯に対してこれらの接種剤およ
び黒鉛化阻害成分が穏やかに作用し、硬さ分布の不均一
化をより一層良好に防止することができる効果がある。
【0019】この発明の請求項4記載の発明によれば、
上記請求項1記載の発明の鋳造法にてブレーキ装置のデ
ィスクプレートを鋳造するので、このディスクプレート
の硬さ分布が均一となり、ディスクプレートがブレーキ
用パッドと圧接する制動時におけるディスクプレートの
摩耗を低減し、かつブレーキノイズの発生を防止するこ
とができる効果がある。
【0020】
【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面は板状鋳物の鋳造法を示し、図1におい
て、板状鋳鉄鋳物の製品キャビティ1を、鋳型として砂
型2内に縦向きに形成し、上述の製品キャビティ1の下
部側に堰3を接続すると共に、上述の堰3には上下方向
に延びる湯道4を介して湯口5を連通し、この湯口5か
ら溶湯を注湯して、板状鋳鉄鋳物を鋳造すべく構成して
いる。
【0021】この実施例は押し上げ2個取方案を示し、
上述の各製品キャビティ1,1内におけるそれぞれの堰
3,3近傍には消失性反応ピース6,6を配設してい
る。上述の消失性反応ピース6は図2に示す如く、下部
に凸部7が一体形成されたPS(Polystyrene 、ポリス
チレン)製の消失性模型8を形成し、この消失性模型8
を板厚0.5〜1.0mm(溶湯と融合一体化する厚さ)
の鉄板9で囲繞すると共に、上述の消失性模型8に接種
剤および黒鉛化阻害元素を分散させた状態で含有させて
いる。
【0022】一方、上述の堰3の近傍における製品キャ
ビティ1には凹部10を形成し、この凹部10に上述の
消失性模型8の凸部7を嵌合することで、消失性反応ピ
ース6を所定位置に正確に位置決め固定している。ここ
で、上述の接種剤としてはCa−Si系(カルシウム−
ケイ素系)の接種剤を用い、上述のPS製消失性模型8
内に0.1〜0.2wt%含有させる。また上述の黒鉛
化阻害元素としてはS(sulfur、イオウ)を用い、上述
のPS製消失性模型8内に0.04〜0.06wt%含有
させる。
【0023】ところで、振動の吸収性がよく、かつブレ
ーキノイズの低減性能に優れる片状黒鉛鋳鉄の板状鋳鉄
鋳物を鋳造する際に用いる溶湯の組成は次の通りであ
る。すなわち重量比率でC(炭素)を3.76%、Si
(ケイ素)を2.62%、Mn(マンガン)を0.76
%、P(リン)を0.027%、S(イオウ)を0.0
36%、Cr(クロム)を0.32%、Sn(スズ)を
0.084%、残部をFe(鉄)に設定すると共に、上
述の組成中のC+1/3Si=CE値(carbon equival
ent )としての炭素当量を4.3〜4.8の範囲内とす
る。
【0024】つまり炭素当量(CE値)が4.3を超え
た所謂過共晶組成では黒鉛の成長により減衰能(dampin
g capacity)の高い特性が得られるが、この場合には従
来から広く用いられてる亜共晶組成の片状黒鉛鋳鉄と比
較して、黒鉛分布の不均一差による硬さ分布の不均一差
が生じやすくなる。このため好ましい組成範囲として過
共晶組成となるCE=4.3以上とし、また強度、硬さ
を確保する目的で、上限をCE=4.8とする。
【0025】また上述の溶湯には注湯前に予めとりべ
(ladle )接種を施す。このとりべ接種に用いる接種剤
としてはFe100wt%に対してSi50wt%を混合し
た粉末状の接種剤を用い、溶湯に対して0.3wt%添加
する。
【0026】このように、予めとりべ接種が施された上
記CE値および上記組成の溶湯を、図1に示す砂型2の
湯口5から注湯し、この溶湯を湯道4および堰3を介し
て押し上げ2個取方案の製品キャビティ1,1内へ流動
する。
【0027】上述の溶湯が製品キャビティ1の全体に廻
った時点で、消失性反応ピース6の鉄板9が溶け、この
鉄板9で囲繞されていたPS製消失性模型8が消失し、
この消失性模型8内の接種剤と黒鉛化阻害元素とが製品
キャビティ1の堰3側から順次反応しながら反堰側に浮
くので、上述の接種剤の軟化作用(黒鉛を成長させる作
用)により反堰側も堰側と同等の硬度になると共に、黒
鉛化阻害元素の作用により、接種剤による過剰な黒鉛化
を抑制して、衝撃値の低下を防止することができる。
【0028】この実施例の鋳造法により鋳造された板状
鋳鉄鋳物の硬さ測定の結果を図3に実線aで示す。この
測定は図4のそれぞれの角度に対応する位置の板状鋳鉄
鋳物の硬さを測定した結果を、ブリネル硬さBHDで示
している。
【0029】すなわち、0度の位置において4.50、
45度の位置において4.55、90度の位置において
4.50、135度の位置に置いて4.50、180度
の位置において4.45、225度の位置において4.
50で270度の位置において4.50、315度の位
置において4.50、360度の位置において4.50
で硬さのばらつきの程度は最大0.1で図3に点線bで
示す従来の鋳造法により鋳造されたものと比較して硬さ
分布を大幅に均一にすることができた。
【0030】また上述の実施例の鋳造法により図5に示
すディスクプレート11(ディスクロータと同意)を鋳
造し、このディスクプレート11をブレーキ装置12に
組付けると、ディスクプレート11の硬さ分布が均一と
なるので、このディスクプレート11がブレーキ用パッ
ドと圧接する制動時におけるディスクプレート11の摩
耗が小さく、かつブレーキノイズの発生を防止すること
ができた。なお図5において13はブレーキ・キャリパ
である。
【0031】以上要するに、この実施例の鋳造法によれ
ば、上述の堰3の近傍に接種剤を囲繞した鉄板9を配設
したので、注湯開始時に一度に接種剤がキャビティ1内
の溶湯と混合することがなく、溶湯が製品キャビティ1
の全体に廻った時点で、上述の鉄板9が溶け、この鉄板
9で囲繞されていた接種剤が製品キャビティ1の堰3側
から順次反応しながら反堰側に浮くので、この接種剤の
軟化作用により反堰側も堰3側と同等の硬度となる。こ
の結果、板状鋳鉄鋳物例えば図5に示すディスクプレー
ト11の硬さ分布を均一にすることができる効果があ
る。
【0032】また上述の鉄板9の囲繞部内に黒鉛化阻害
元素を配設すると、上述の鉄板9が溶湯により溶かされ
た時、上述の接種剤と併せて黒鉛化阻害元素が反応しな
がら流動するので、接種剤による過剰な黒鉛化をこの黒
鉛化阻害元素にて抑制して、衝撃値の低下を防止する。
この結果、板状鋳鉄鋳物の硬さが全体的に低下するのを
防止することができる効果がある。
【0033】さらに、上述の鉄板9でPS製消失性模型
8を囲繞し、この消失性模型8に上述の接種剤および黒
鉛化阻害元素を含有させると、これらの各要素(鉄板
9、消失性模型8、接種剤、黒鉛化阻害元素)を略ブロ
ック状に一体化させることができ、この結果、上述の各
要素が一体化された消失性模型8をキャビティ1内にお
ける堰3の近傍に正確に位置決め固定することができる
効果があり、加えて、上述の接種剤および黒鉛化阻害元
素を消失性模型8内に含有させたので、キャビティ1内
の溶湯に対してこら接種剤および黒鉛化阻害元素が穏や
かに作用し、硬さ分布の不均一化をより一層良好に防止
することができる効果がある。
【0034】さらにまた、この実施例の鋳造法にてブレ
ーキ装置12のディスクプレート11を鋳造すると、鋳
造されたディスクプレート11の硬さ分布が均一となる
ので、該ディスクプレート11がブレーキ用パッドと圧
接する制動時における同プレート11の摩耗が小さく、
かつブレーキノイズの発生を防止することができる効果
がある。
【0035】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の接種剤は、実施例のCa−Si系
の接種剤に対応し、以下同様に鉄系金属板は、鉄板9に
対応し、黒鉛化阻害成分は、黒鉛化阻害元素としてのS
(イオウ)に対応し、消失性模型は、ポリスチレン製の
消失性模型8に対応し、鋳型は、砂型2に対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるもの
ではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の板状鋳物の鋳造法に用いる砂型の説明
図。
【図2】図1の要部拡大断面図。
【図3】硬さの分布の測定結果を示す特性図。
【図4】測定位置の説明図。
【図5】ディスクブレーキ内の概略斜視図。
【図6】従来の板状鋳物の鋳造法に用いる砂型の説明
図。
【符号の説明】
1…製品キャビティ 2…砂型 3…堰 4…湯道 5…湯口 8…消失性模型 9…鉄板 11…ディスクプレート 12…ブレーキ装置
フロントページの続き (72)発明者 芝原 雅彦 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−50965(JP,A) 特開 平3−5055(JP,A) 特開 平2−268964(JP,A) 特開 平1−133662(JP,A) 特開 平1−317682(JP,A) 特開 昭64−107958(JP,A) 特開 昭61−182870(JP,A) 特開 昭58−29566(JP,A) 実開 昭61−117341(JP,U) 実公 昭42−18979(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 27/20 B22C 9/04 F16D 65/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋳物の製品キャビティを鋳型に縦向きに形
    成し、上記製品キャビティの下部側に堰を接続すると共
    に、上記堰に湯道を介して湯口を連通し、湯口から溶湯
    を注湯して、板状鋳鉄鋳物を鋳造する板状鋳物の鋳造法
    であって、上記製品キャビティ内における上記堰の近傍
    に接種剤を囲繞した鉄系金属板を配設した板状鋳物の製
    造法。
  2. 【請求項2】上記鉄系金属板の内部に黒鉛化阻害成分を
    配設した請求項1記載の板状鋳物の製造法。
  3. 【請求項3】上記鉄系金属板で消失性模型を囲繞し、こ
    の消失性模型に上記接種剤および上記黒鉛化阻害成分を
    含有させた請求項2記載の板状鋳物の製造法。
  4. 【請求項4】上記板状鋳鉄鋳物をブレーキ装置のディス
    クプレートに設定した請求項1記載の板状鋳物の製造
    法。
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