JP3262461B2 - 鋳造品の熱処理装置 - Google Patents

鋳造品の熱処理装置

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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、鋳造品の加熱処理中に
鋳型砂や中子砂の払い落としを行うことができる鋳造品
熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車部品であるシリンダーヘッド等
は、軽量化を目的に鋳鉄からアルミニウム鋳造品に移行
する傾向にあり、形状が複雑に且つ肉厚が薄くなってき
ている。上記製品を製造するには、図1(a)に示す様
に中子を用いて鋳造した後、一旦常温まで冷却し、湯口
の切断、バリ取り、ノックアウト後、砂焼炉にて中子中
のバインダーを焼いて中子砂を回収し、それから焼入、
焼戻、溶体化等の熱処理を行う方法が採られていた。し
かし、この方法では鋳造後に一旦冷却するので、鋳造品
の保有熱が全く無駄になるばかりでなく、冷却のための
処理設備やそれにかかる時間が必要であった。一方、中
子中のバインダーとして熱崩壊性が優れたレジンを用
い、熱処理を実施しながら上記バインダーを酸化分解或
いは気化させて中子砂を回収しようとする試みも、特公
昭61−50123号公報等に提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公昭61−50123号公報等に提案されている熱処理
装置(方法)は、炉内を高酸素濃度に維持してバインダ
ーを酸化分解させようとする構成であるが、形状の複雑
な鋳造品では製品の内部に位置する中子には充分に酸素
及び熱が供給されないため、中子が完全には崩壊され
ず、中子砂を完全には除去、回収することができなかっ
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記に鑑み提
案されたもので、連続式の熱処理装置として、加熱室
に、鋳造品を収容するラックと、ラックに対して振動を
与える2ヶ所に設けた振動機構と、底部に落下した砂を
排出させる第1の砂排出機構とを設け、鋳造品を加熱室
内で加熱処理を行いながら鋳造品に付着する鋳型砂や中
子砂を払い落とすことができるようにした鋳造品の熱処
理装置に関するものである。また、バッチ式の熱処理装
置として、加熱室に、鋳造品を収容するラックと、ラッ
クに対して2回の振動を与える振動機構と、底部に落下
した砂を排出させる第1の砂排出機構とを設け、鋳造品
を加熱室内で加熱処理を行いながら鋳造品に付着する鋳
型砂や中子砂を払い落とすことができるようにした鋳造
品の熱処理装置に関するものである。
【0005】上記の本発明の熱処理装置における加熱室
内では、従来の熱処理装置と同様に加熱処理が行われる
のであるが、鋳造品を所定の温度まで加熱することによ
り、鋳造品に近接する部分の中子中のバインダーが酸化
分解したところで振動機構により例えばノッキング等の
衝撃による振動を作用させると、酸化分解した部分の中
子砂を払い落とすことができる。その際、鋳造品の表面
に残存、付着している鋳型砂もこの振動により払い落と
される。尚、上記振動は、例えば上述の様に衝撃による
ものでも良いし、その他どのような振動機構によるもの
でも良い。
【0006】また、本発明の熱処理装置は、上述の様に
加熱処理中に鋳型砂及び中子砂を払い落とすことができ
るので、図1(a)に示す従来の様に鋳造後に鋳造品を
一旦冷却してノックアウトを行う必要がない。したがっ
て、本発明の熱処理装置は、図1(b),(c)に示す
様に、工程数を少なくして製造時間を短縮化することが
できる。
【0007】さらに、本発明の熱処理装置における加熱
室に導入する鋳造品は、湯口を切断した後に或いはその
まま連続的に加熱室内へ導入することができ、鋳造後に
一旦冷却する必要がないので、鋳造より与えられた保有
熱を有して加熱室内で短時間の内に所定の温度に達し、
加熱処理時間が短縮される。したがって、本発明の熱処
理装置は、複数の鋳造品を連続的に加熱処理する場合に
は、短時間で多数の鋳造品を加熱処理することができ
る。尚、この効果は、上述の工程数を少なくできる効果
と相乗し、極めて短時間で鋳造品を製造できることにな
る。
【0008】図2にはシリンダーヘッドを溶体化処理し
た例を示したが、図2(a)は従来の溶体化処理、図2
(b),(c)は本発明の熱処理装置による溶体化処理
である。常温のシリンダーヘッド鋳造品を加熱室内に供
した図2(a)及び図2(b)では溶体化処理時間は約
5時間で同じであるが、本発明の熱処理装置により図2
(b)に示す回数(1回3分で2回)とタイミング(5
00℃に昇温して130分後と230分後)で衝撃によ
る振動を作用させると、シリンダーヘッドの内部壁面に
付着した中子砂が殆ど払い落とされた。尚、上記振動を
作用させない図2(a)ではシリンダーヘッドの表面に
付着した鋳型砂は払い落とされたが、内部の中子砂まで
完全に払い落とすことはできなかった。また、約300
℃の保有熱を有するシリンダーヘッド鋳造品を加熱室内
に供した図2(c)では短い時間で(20分)500℃
まで昇温させることができ、装置の電力消費量を節約す
ることができる。
【0009】また、本発明は、前記構成の加熱室に隣接
する冷却室に、加熱室より排出された鋳造品を収納した
ラックを水槽内に浸漬、水槽内から引揚げする昇降機構
と、水槽内でラックを遊動させる遊動機構と、水槽底部
に落下した砂を排出させる第2の砂排出機構とを設け、
加熱処理された鋳造品を冷却処理を行いながら鋳造品に
付着する鋳型砂や中子砂を水洗除去するようにした鋳造
品の熱処理装置をも提案するものである。尚、前記第1
の砂排出機構と上記第2の砂排出機構とは、同一の構成
でも異なる構成でも良いし、何れもその構成を限定する
ものではない。
【0010】上記の本発明の熱処理装置における冷却室
内では、従来の熱処理装置と同様に冷却処理が行われる
のであるが、加熱処理された鋳造品を水槽内に浸漬させ
たところで遊動機構により、例えば揺動するようにラッ
クを遊動させると、鋳造品の内部壁面に残存、付着して
いる中子砂を水洗除去することができる。その際、鋳造
品の表面に残存付着している鋳型砂もこの遊動により水
洗除去される。尚、上記遊動は、例えば上述の様に揺動
によるものでも良いし、その他どのような遊動機構によ
るものでも良い。
【0011】
【実施例】以下、本発明を図示実施例に基づいて詳細に
説明する。
【0012】[実施例1]図3に示す連続式の熱処理装
置は、加熱室(溶体化炉)1と、該加熱室1に設けられ
る振動機構6と、冷却室(水焼入室)24とから構成さ
れる。
【0013】本発明の熱処理装置に適用される鋳造品
は、中子を用いて鋳造を行うような複雑な形状のもので
ある。上記鋳造品を鋳造した後、湯口を切断した後に或
いはそのまま、ハースロール4により加熱室1内に挿入
される。尚、扉巻揚装置23により瞬時開放された入口
扉2から加熱室1内に挿入された鋳造品はラック5内に
収容され、ハースロール4により連続的に加熱室1内を
前進する。その際、ラジアントチューブ20により熱せ
られた熱風が、熱風循環ファン3により吹付けられるの
で、加熱処理が行われる。
【0014】ラック5は約150分後に振動機構6の上
方に位置し、ラック支持梁7及び支柱8にサポートされ
ている。このラック支持梁7及び支柱8は、昇降フレー
ム11上に設置され、昇降フレーム11と支柱8との間
にはスプリング(押しバネ)9が取付けられている。ま
た、テンションフレーム12の末端には、シリンダー1
5が組み込まれ、テンションフレーム12の両サイドに
車輪13を設置し、その車輪13は勾配を持ったレール
14上に乗っている。車輪13の上側はフラットなレー
ルを介して昇降フレーム11が備えられる。シリンダー
15が作動すると、テンションフレーム12が引っ張ら
れ、車輪13が勾配のあるレール14を駆け上がる。一
方、車輪13上部の昇降フレーム11は垂直に上昇す
る。ハースロール4上部のラック5はラック支持梁7に
よってリフトされ、この状態で、振動機10が作動する
と、スプリング9を介してラック5に振動が伝わる。こ
うして、ラック5内の鋳造品に振動が作用し、中子砂が
払い落とされる。約3分間後振動機10の作動は停止す
る。シリンダー15が作動してラック5はハースロール
4上に戻される。
【0015】ラック5が戻されると、ハースロール4が
作動して100分後には次の振動機構6上まで運ばれ、
同様な手順で再び鋳型砂及び中子砂が払い落とされる。
底部に払い落とされた砂は、第1の砂排出機構(スクリ
ューコンベア)22Aにより外部へ排出される。
【0016】こうして加熱室1内で約260分加熱処理
を行いながら鋳型砂及び中子砂を払い落とした後、出口
扉を開放してラック5を冷却室24内のエレベーターフ
レーム18内に移動させる。この状態で昇降機構19を
作動させてラック5を下降させ、鋳造品を水槽17内に
浸漬する。上記昇降機構19は上下動を連続的に繰り返
し、ラック5は水圧を受けて揺動する。この揺動によ
り、鋳造品の内部壁面に残存、付着している中子砂も完
全に水洗除去することができる。除去された砂は、水槽
17底部に堆積し、第2の砂排出機構(サンドポンプ)
22Bにより外部へ排出される。即ち、この実施例では
昇降機構19が単にラック5を浸漬、引揚げするだけで
なく、揺動を与える遊動機構として機能するものであ
る。
【0017】そして、上記遊動機構(昇降機構19)に
よって充分に中子砂を水洗除去した後、ラック5をハー
スロール4上に戻し、装置外へ取り出して以後の工程に
供すればよい。
【0018】[実施例2]図4に示すバッチ式の熱処理
装置は、溶体化炉、時効炉を兼用する加熱室1と、その
内部に設けられる振動機構6と、冷却室(水冷装置)2
4とから構成される。
【0019】鋳造品は、湯口を切断した後に或いはその
ままラック5内に収容され、そのラック5は冷却室(水
冷装置)24の前部に待機させておく。加熱室1内は溶
体化処理温度(500℃)まで昇温させる。昇温が完了
した時点で入口扉2を開き、ハースロール4を運転させ
てラック5を加熱室1内に装入させる。入口扉2を閉
め、振動機構(リフター装置)6のシリンダー15を作
動させてラック5をハースロール4からリフトさせてお
く。この状態で鋳造品はラジアントチューブバーナによ
って加熱される。尚、加熱室1内の熱風は、熱風循環フ
ァン3によって循環される。
【0020】シリンダー15は、テンションフレーム1
2と連結されており、テンションフレーム12には4個
の車輪13が取付けられている。そして、シリンダー1
5が作動すると、車輪13がレール14の勾配を上り、
同時に車輪13の上部に据えつけられた昇降フレーム1
1或いは支柱8が垂直に上昇するので、ラック5は、ハ
ースロール4上からリフトされることになる。支柱8と
昇降フレーム11との間に設置されているスプリング
(押しバネ)9は、振動機10が作動することによって
激しく上下振動し、その振動はラック支持梁7を介して
ラック5内の鋳造品に伝達される。
【0021】最初の振動はラック5を加熱室1内に投入
してから約150分後に行われた。鋳造品の中子の表面
に近い方の砂はこの振動によって払い落とされる。さら
に約100分間加熱することによって鋳造品の中子の内
部の砂まで熱及び酸素が入り込み、中子のバインダーで
あるレジンが焼却され、中子砂は崩壊し易い状態とな
る。この時点で再度振動機10を作動させると、鋳造品
内部の細管中の中子砂まで殆どが払い落とされる。払い
落とされた砂は、傾斜した加熱室1底部に堆積するの
で、適宜に第1の砂排出機構(排出扉)22Cを開放
し、例えば図示しない払い出し具を用いて人為的に外部
へ排出される。
【0022】加熱室1内の滞留時間が約300分を経過
すると、溶体化処理も完了する。シリンダー15が作動
し、今度はテンションフレーム12の車輪13はレール
14を勾配を下る。ラック支持梁7及びラック5は垂直
に下降し、ラック5はハースロール4上に戻される。
【0023】入口扉2が開き、ハースロール4が作動す
ると、加熱室1内のラック5は排出されて冷却室(水冷
装置)24内の昇降機構(エレベーター)19上まで運
ばれてくる。
【0024】昇降機構19のエアーシリンダーが作動す
ると、ラック5は水槽17内に浸漬される。浸漬後、上
記エアーシリンダーにて上下作動を繰り返す。鋳造品内
部に残留している砂は水洗浄されて洗い落とされる。水
槽17底部に堆積した砂は、第2の砂排出機構(サンド
ポンプ)22Bにより水槽17外へ排出される。
【0025】水焼入完了後、鋳造品は、ローラーコンベ
アー25上に戻され、以後の工程に供される。
【0026】以上の操作を何回か繰り返し、全体として
の在炉時間(加熱室滞留時間)を溶体化処理時間に合わ
せ、処理時間経過後、水槽17内に浸漬させて水焼入を
実施する。
【0027】以上本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は前記した実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施することができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明した様に本発明の熱処理装置
は、鋳造品を加熱室内で加熱処理を行いながら鋳造品に
付着する鋳型砂や中子砂を払い落とすことができる。ま
た、本発明の熱処理装置は、上述の様に加熱処理中に鋳
型砂及び中子砂を払い落とすことができるので、従来の
様に鋳造後に鋳造品を一旦冷却してノックアウトを行う
必要がない。したがって、本発明の熱処理装置は、工程
数を少なくして製造時間を短縮化することができる。さ
らに、本発明の熱処理装置における加熱室に導入する鋳
造品は、湯口を切断した後に或いはそのまま連続的に加
熱室内へ導入することができ、鋳造後に一旦冷却する必
要がなく、鋳造より与えられた保有熱を有効に利用して
加熱室内で短時間の内に所定の温度に達するので、加熱
処理時間が短縮される。したがって、本発明の熱処理装
置は、簡易に且つ短時間で多数の鋳造品を製造すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳造部品の製造工程を示す流れ図であり、
(a)従来の例、(b)本発明の熱処理装置を用いた一
例、(c)本発明の熱処理装置を用いた他の一例を示
す。
【図2】溶体化処理における温度変化を示すグラフであ
り、(a)従来の例、(b)本発明の熱処理装置を用い
た一例、(c)本発明の熱処理装置を用いた他の一例を
示す。
【図3】本発明に係る連続式の熱処理装置の一実施例を
示す側断面図である。
【図4】本発明に係るバッチ式の熱処理装置の一実施例
を示す側断面図である。
【符号の説明】
1 加熱室 4 ハースロール 5 ラック 6 振動機構 7 ラック支持梁 8 支柱 9 スプリング(押バネ) 10 振動機 11 昇降フレーム 12 テンションフレーム 13 車輪 14 レール 15 シリンダー 16 昇降用支柱ガイド 17 水槽 18 エレベーターフレーム 19 昇降機構 21 炉内マッフル 22A,22B,22C 砂排出機構 24 冷却室 25 ローラーコンベアー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−219410(JP,A) 特開 昭58−25860(JP,A) 特開 平8−224656(JP,A) 特開 昭55−84269(JP,A) 特開 昭55−57370(JP,A) 実開 平2−133256(JP,U) 実開 昭60−63556(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 29/00 B22D 30/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳造品を収容するラックと、ラックに対
    して振動を与える2ヶ所に設けた振動機構と、底部に落
    下した砂を排出させる第1の砂排出機構とを設けた加熱
    室で、鋳造品を加熱処理を行いながら鋳造品に付着する
    鋳型砂や中子砂を剥離するようにした後、 鋳造品を収納したラックを水槽内に浸漬、水槽内から引
    揚げする昇降機構と、水槽内でラックを遊動させる遊動
    機構と、水槽底部に落下した砂を排出させる第2の砂排
    出機構とを設けた冷却室で、加熱室より排出された鋳造
    品を冷却処理を行いながら鋳造品に付着する鋳型砂や中
    子砂を水洗除去するようにした鋳造品の熱処理装置。
  2. 【請求項2】 加熱室に、鋳造品を収容するラックと、
    ラックに対して振動を与える2ヶ所に設けた振動機構
    と、底部に落下した砂を排出させる第1の砂排出機構と
    を設け、鋳造品を加熱室内で加熱処理を行いながら鋳造
    品に付着する鋳型砂や中子砂を払い落とすことができる
    ようにした鋳造品の熱処理装置。
  3. 【請求項3】 振動機構は、勾配を持ったレール上に、
    一端にシリンダーを設けると共に両サイドに車輪を設け
    たテンションフレームを設け、該テンションフレーム上
    に、昇降フレームを設け、該昇降フレーム上にスプリン
    グを介して支柱が設けられ、該支柱上にラック支持梁が
    設けられ、前記支柱間に振動機を設けた請求項1又は2
    に記載の鋳造品の熱処理装置。
  4. 【請求項4】 加熱室に、鋳造品を収容するラックと、
    ラックに対して2回の振動を与える振動機構と、底部に
    落下した砂を排出させる第1の砂排出機構とを設け、鋳
    造品を加熱室内で加熱処理を行いながら鋳造品に付着す
    る鋳型砂や中子砂を最初の振動にて表面に近い砂を払い
    落とし、その後の振動にて殆どの砂を払い落とすことが
    できるようにした鋳造品の熱処理装置。
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