JP3747115B2

JP3747115B2 - ダイカスト鋳造用中子

Info

Publication number: JP3747115B2
Application number: JP12674297A
Authority: JP
Inventors: 藤弘松浦; 一夫佐々木; 昌司佐野
Original assignee: Kyoritsu Co Ltd
Current assignee: Kyoritsu Co Ltd
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: JPH10314891A; DE19820246A1; DE19820246C2; US6029738A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ダイカスト鋳造において使用する中子に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、溶融金属を金型に圧入して鋳物を作るダイカスト鋳造工程において、特に、溶融金属を比較的低い圧力で圧入するいわゆる低圧鋳造工程において鋳物にキャビティを形成するのに、シェル中子を使用することが知られている。該シェル中子はその素材として中子砂が用いられ、該中子砂を熱硬化性樹脂で焼き固めて前記シェル中子を形成するのが一般的である。このような前記シェル中子にあっては、低圧鋳造工程中の圧力ではその形状を維持するが、鋳造後に外力や振動を与えると崩壊し、それを鋳物から容易に除去することができるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記シェル中子は、砂や熱硬化性樹脂を用いているために、中子の成型に手間がかかり、作業中の粉塵、悪臭の発生等、種々の問題点が残されている。
本発明の目的は、前記従来技術の問題点に鑑み、前記中子砂で形成された従来の中子とは異なる素材で作られた、高圧でのダイカスト鋳造工程にも十分耐えうる、作業性に優れた中子を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ダイカスト鋳造用中子の主成分として、木材繊維材料が適していることに着目した。ここでいう木材繊維材料には、例えば、紙、パルプ、おが屑、木材チップ等を含む。本発明の発明者の実験により、木材繊維材料でダイカスト鋳造用中子を形成しても、該ダイカスト鋳造用中子は鋳造工程中に、溶融金属の高温によって燃えることなく、その形状を保持することが分かった。その理由としては、前記木材繊維材料の熱伝達率が低いため、ダイカストされた溶融金属がほぼ瞬時に固化する間に、大きな熱的影響を受けずに形状を保持できるからであると考えられる。また、他の理由としては、該溶融金属は、前記ダイカスト鋳造用中子と、鋳物の外形を形成するための金型との間の空間に、隙間なく、かつ、短時間に注入されるので、前記中子の周囲の酸素が排除されるからであると考えられる。
【０００５】
従って、本発明の前記目的は、木材繊維材料を主成分として作られている、ことを特徴とするダイカスト鋳造用中子によって達成することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態においては、前記中子が鋳造後に外力を与えて崩すことができる。該中子は、ダイカスト鋳造後に外力を与え、例えば、直接、それに力を与えて掻き出す等して崩すことができる。従って、その取外しが容易である。また、該中子は、ダイカスト鋳造後に、焼鈍工程等によって加熱し、木材繊維材料を炭化させて脆くすることにより、砕いて容易に取り除くことができる。
また、本発明の他の実施の形態においては、前記中子が鋳造後に溶剤によって溶解して崩すことができる。すなわち、該中子は、ダイカスト鋳造後に、鋳物全体を溶剤に含浸したり、前記崩壊性ダイカスト鋳造用中子の部分に溶剤を注入したり等して、それに溶剤を浸透させることにより、前記崩壊性ダイカスト鋳造用中子を膨軟化もしくは溶解して、容易に取り除くことができる。従って、特に、外部から近づきにくい、例えば、入り組んだ管路や、外部への開口が小さいキャビティからの取り外しが容易である。
【０００７】
本発明の実施の形態にかかる崩壊性ダイカスト鋳造用中子においては、互いに剥離可能な複数の紙の積層体で形成されている。本発明の実施の形態によれば、鋳物の鋳造後、前記崩壊性ダイカスト鋳造用中子に外力を与えて、又は、溶剤等によって、紙の積層を剥離することによって容易に取り除くことができる。
また、本発明の実施の形態においては、ダイカスト鋳造によって形成すべき鋳物（２）に、真っ直ぐに延びるボア（４）、及び、該ボア（４）と連通するアンダカット部（６、６）を形成するためのダイカスト鋳造用中子（１０）であって、前記ボア（４）を形成するための中子本体（１４）と、該中子本体（１４）を引き抜くときの剪断力によって離脱可能に、該中子本体（１４）に対して取付けられたアンダカット部形成用中子（１６、１６）とを有し、少なくとも前記アンダカット部形成用中子（１６、１６）が、木材繊維材料を主成分として作られており、かつ、鋳造後に外力を与えて、又は、鋳造後に溶剤によって溶解して崩すことができることを特徴としている。鋳物の鋳造後、前記中子本体を鋳物から引き抜くと、前記アンダカット部形成用中子は、前記中子本体を鋳物から引き抜く際の剪断力によって、該中子本体から離脱し、鋳物のアンダカット部の内部に残される。前記中子本体を除去した後の前記ボアを通して前記アンダカット部形成用中子に外力を与えて崩したり、更には、鋳造後の工程での加熱により炭化させて脆くしてから砕いたり、また、溶剤により膨軟化もしくは溶解して、前記アンダカット部形成用中子を容易に除去することができる。本実施の形態によれば、外部から引き抜き易い前記中子本体をまず除去し、それによって形成された前記ボアを前記アンダカット部形成用中子に接近する通路として利用し、前記アンダカット部形成用中子を適宜の手段を用いて除去することができる。
【０００８】
【実施例】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施例について説明する。本発明にかかるダイカスト鋳造用中子は、ダイカスト鋳造によって作られるいかなる鋳物のキャビティを形成するのに使用してもよいが、本実施例におては、例示として、排気量が２５ｃｃ程度の空冷式小型二サイクルガソリンエンジンの、シリンダブロックを鋳造するためのダイカスト鋳造用中子について説明する。
図１は、本発明の一実施例にかかる崩壊性ダイカスト鋳造用中子及びスライド中子と、それによって鋳造されるシリンダブロックの縦断面図である。なお、説明簡略化のために、ダイカスト鋳造用マスターダイ等の図示を省略し、シリンダブロックは機械加工済みのものを示した。また、図２は、図１に示す崩壊性ダイカスト鋳造用中子全体の斜視図である。
【０００９】
図１に示すように、本発明の実施例において鋳造すべき空冷式二サイクルガソリンエンジンのシリンダブロック２は、ボアとしてのシリンダ４と、該シリンダ４と連通する、アンダカット部としての掃気用管路６、６と、前記シリンダ４の上方に形成された燃焼室８とを有するキャビティを備える。該キャビティは、ダイカスト鋳造用中子としての紙製中子１０と、金属製スライド中子１２との組み合わせによって形成される。
図２を参照して分かるように、前記紙製中子１０は、前記シリンダ４を形成するための中空かつ円筒状の中子本体１４と、該中子本体１４の側壁に取付けられた、前記掃気用の管路６、６を形成するための、アンダカット部形成用中子としての耳部１６、１６とを有する。一方、前記金属製スライド中子１２は、図１に示す如く、前記紙製中子１０の中子本体１４の中に嵌合して長手方向に延びる円筒部分１８と、前記燃焼室１４を形成するために前記円筒部分１８の頂部に上方に突出して設けられた略半球状部分２０と、前記円筒部分１８の基部に設けられた基板２２とで一体的に形成されている。前記紙製中子１０の中子本体１４の基部には、切欠き２４が形成され、一方、前記スライド中子１２の円筒部分１８の基部には、前記切欠き２４と相補的な形状を有する突起２６が設けられており、互いに嵌まり合って、互いの位置決め及び回り止めとして役立つ。
【００１０】
図３は、紙製中子の耳部と中子本体の分解図である。また、図４は、耳部の中子本体への取付け状態を示す、図２に示すＩＶ−ＩＶ矢視横断面図である。
前記耳部１６、１６は、薄い紙の積層体によって形成されており、前記紙を前記中子本体１４の長手方向に沿って積層して形成されている。該紙の積層方向は、キャビティの形状によって、鋳造後に前記耳部１６、１６が剥離し易い方向に決定すればよい。該積層体は、例えば、豊田工機株式会社による積層式高速３次元造形機（例えば、ＬＯＭ−２０３０Ｈ，ＬＯＭ−１０１５（Ｐ）等）によって形成することができる。該造形機によって形成される積層体は、硬い紙と樹脂の複合材料で作られたＬＯＭペーパ（登録商標）に熱接着剤をコーティングしたものを、熱ローラ圧着によって積層して作られている。また、前記積層体は、（株）キラ・コーポレーションによるソリッドセンタ（例えば、型式ＫＳＣ−５０等）によっても形成することができる。該造形機によって形成される積層体は、普通紙を互いにホットプレス法によって押しつけることによって接着して形成されている。また、前記積層体は、特開平８−３１８５７５号に開示された方法によっても形成することができ、更に、同様な従来から知られた他の方法によって形成されていてもよい。前記積層体を構成する紙は、溶融アルミニウムの高温で燃えることはなく、ダイカスト鋳造工程中、その形状が保持される。これは、該紙は熱伝導率が低く、紙を主成分として作られた前記紙製中子１０の外面に接触した溶融アルミニウムは、ほぼ瞬時に固化するからであると考えられる（溶融アルミニウムの表面は、通常、１秒以下で固化する）。また、他の理由としては、前記溶融アルミニウムが、前記シリンダブロック２の外形を形成するマスターダイ（図示せず）と前記紙製中子１０との間に、隙間なく、かつ、短時間に圧入されるので、前記紙製中子１０の周囲の酸素が排除されるからであると考えられる。
【００１１】
また、前記の造形機等で形成された積層体は、比較的高い圧力においても、紙が互いに剥離することがなく、ダイカスト鋳造工程における圧力においても前記耳部１６、１６は崩れることなく、その形状を保持することができる。したがって、これを、溶融金属を比較的高い圧力で圧入する、いわゆる高圧ダイカスト鋳造工程においても中子として使用することができる。一方、鋳造後においては、作業者は、前記耳部１６、１６を指や棒等で引っ掻いて、前記紙を前記積層体から剥離して、それを崩すことができ、それにより、前記耳部１６、１６を前記シリンダブロック２から容易に除去することができる。
また、前記造形機等によれば、前記耳部１６、１６を、前記シリンダブロック２の前記管路６、６の形成に要求される寸法精度を充分に満たす程度に精密な形状に形成することができる。なお、前記紙は、ダイカスト鋳造中、前記紙製中子１０の形状の精度を維持するために、水分の含有率ができるだけ低いものを使用することが望ましい。
【００１２】
一方、前記中子本体１４は、従来から周知の方法で、例えば、厚紙を円筒状に巻回する等して一体的に形成されており、外力によっては容易に崩壊しないように形成されている。
図３及び図４に示すように、前記耳部１６、１６の前記中子本体１４への取付け面にはそれぞれ、前記耳部１６、１６と同じ材料で一体に二つのノック２８、２８が形成され、一方、前記中子本体１４の壁には、前記耳部１６、１６の取付位置に、前記ノック２８、２８を受け入れる二つの孔３０、３０が形成されており、これにより、両者は、互いに位置決めされるようになっている。前記耳部１６、１６は、前記中子本体１４の側壁に対して粘着剤によって接着されている。
ダイカスト鋳造は、本実施例にかかる前記紙製中子１０及び前記スライド中子１２を使用して、以下のようにして行われる。まず、前記スライド中子１２を前記紙製中子１０の中子本体１４の中に挿入し、前記突起２６と前記切欠き２４とを符合させて互いに位置決めする。次いで、それらを前記シリンダブロック２の外形を形成するための外割り金型（図示せず）の中の所定位置に固定する。次いで、溶融アルミニウムを前記金型内に圧入する。溶融アルミニウムが固化したら、前記金型を外し、また、前記スライド中子１２を前記紙製中子１０から引き抜く。更に、前記紙製中子１０の前記中子本体１４を、前記シリンダブロック２から長手方向に引き抜く。前記耳部１６、１６は、前記中子本体１４を引き抜くときの剪断力によって、前記ノック２８、２８及びその周辺の紙が容易に引きちぎられて、前記中子本体１４から離脱し、前記管路６、６のキャビティ内に残される。次いで、作業者は、前記中子本体１４によって形成された前記シリンダ４の中に指や棒等を挿入し、前記耳部１６、１６の紙の積層体を引っかいて、紙を剥離させることにより、それらを崩し、前記管路６、６の外へ掻き出して、前記耳部１６、１６を完全に除去する。更には、鋳造後に施される焼鈍工程等によって、前記中子本体１４及び前記耳部１６、１６を加熱することにより炭化せしめて脆くし、それらを砕くことにより除去することもできる。また、他の方法として、前記シリンダブロック２全体を、前記積層体を膨軟化して剥離したり、溶解したりすることができる適宜の溶剤に含浸し、又は、前記シリンダ４の中を通して前記耳部１６、１６に前記溶剤を注入する等して、溶剤を浸透させて前記積層体を除去してもよい。
【００１３】
本実施例にかかる前記紙製中子１０によれば、比較的高い圧力においてもその形状を維持するので、いわゆる高圧ダイカスト鋳造工程においても使用することができる。
本実施例にかかる前記紙製中子１０によれば、前記耳部１６、１６が、紙の積層体で形成されているので鋳造後に崩すことができ、中子を除去しにくい前記管路６、６からそれを容易に除去することができる。
また、前記中子本体１４は、従来からの周知の方法により、厚紙を円筒状に巻回する等して一体的に形成されているので、それを前記シリンダ４から一体的に引き抜くことが可能である。また、前記中子本体１４をこのようにして、除去することにより、前記シリンダ４を通路として前記耳部１６、１６に近づくことができ、前記耳部１６、１６を除去し易くなる。
【００１４】
本発明は、以上の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、前記実施例においては、前記耳部１６、１６を薄い紙の積層体で形成しているが、紙以外の、例えば、パルプ、おが屑、木材チップ等を含む、いかなる木材繊維材料で形成してもよい。前記木材繊維材料は、例えば、パルプの場合は、（株）トーモクによるテクノモールドや、大石産業（株）、その他によるパルプモールドによって形成してもよい。該パルプモールドは、前記ダイカスト鋳造用中子として満足する程度に、パルプを高精度で所望の形状に形成することができる。また、ダイカスト鋳造後は、例えば、古紙の再処理工程で使用する周知の溶剤により溶解して、除去することができる。また、外力を与えることにより崩して、あるいや、刃物等で切り崩して除去することができる。また、前記木材繊維材料は、高温のダイカスト鋳造工程でガスの発生しないバインダや接着剤を使用して、中子の形状に形成してもよい。
【００１５】
また、前記耳部１６、１６は、ダイカスト鋳造、好ましくは、高圧ダイカスト鋳造における圧力に耐えうる強さに、紙を互いに付着させることができる、いかなる方法によって積層されていてもよい。
更に、前記実施例においては、前記中子本体１４は従来から周知の方法、例えば、厚紙を円筒状に巻回して形成されているが、必要に応じて、前記紙製中子１０全体を、崩壊性中子として形成してもよい。その場合、例えば、前記中子本体１４と前記耳部１６、１６とを一体の薄い紙の積層体で形成し、図１に示す如く、前記耳部１６、１６を切れ易くするために、予め、パーフォレーション１６ａ、１６ａを入れておくと好適である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、中子砂で形成された従来の中子とは異なる素材で作られた、ダイカスト鋳造工程に十分耐えうる、作業性に優れた中子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる崩壊性ダイカスト鋳造用中子及びスライド中子と、それによって鋳造されるシリンダブロックの縦断面図である。
【図２】図１に示す崩壊性ダイカスト鋳造用中子全体の斜視図である。
【図３】図１に示す紙製中子の耳部と中子本体の分解図である。
【図４】耳部の中子本体への取付け状態を示す、図２に示すIV−IV矢視横断面図である。
【符号の説明】
２鋳物（シリンダブロック）
４ボア（シリンダ）
６アンダカット部（管路）
１０紙製中子
１４中子本体
１６アンダカット部形成用中子（耳部）

Claims

ダイカスト鋳造によって形成すべき鋳物であるシリンダブロック（２）に、真っ直ぐに延びるボア（４）、及び、該ボア（４）と連通する掃気用管路を構成するアンダカット部（６、６）を形成するためのダイカスト鋳造用中子（１０）であって、前記ボア（４）を形成するための中子本体（１４）と、該中子本体（１４）を引き抜くときの剪断力によって離脱可能に、該中子本体（１４）に対して取付けられたアンダカット部形成用中子（１６、１６）とを有し、前記アンダカット部形成用中子（１６、１６）は、木材繊維材料で作られており、かつ、該木材繊維材料がダイカスト鋳造後の焼鈍工程によって加熱されて炭化して脆くなり、この炭化された木材繊維材料を砕くことによって取り除かれる、ことを特徴とする崩壊性ダイカスト鋳造用中子。
前記アンダカット部形成用中子（１６，１６）が、互いに剥離可能な複数の紙の積層体で形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の崩壊性ダイカスト鋳造用中子。