JP4210469B2 - Method for producing cast iron cast member - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、他金属、例えば、アルミニウム合金に鋳ぐるまれる鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、自動車用エンジンを構成するシリンダブロックでは、一般的に、軽量化のためにアルミニウム合金製シリンダブロックが採用されている。その際、耐摩耗性等が要求される摺動面に対応して、鋳鉄製のシリンダライナ(鋳ぐるみ部材)が組み込まれている。また、ブレーキドラムにおいても同様に、鋳鉄製シュー(鋳ぐるみ部材)が用いられている。
【0003】
ところで、鋳鉄製の鋳ぐるみ部材を、他金属、例えば、アルミニウム合金で鋳ぐるむ際、前記鋳ぐるみ部材と前記アルミニウム合金との密着性および該アルミニウム合金の充填性が要求されている。そこで、例えば、特開2001−170755号公報に開示されているように、表面粗さの最大高さが65μm〜260μm、凹凸の平均間隔が0.6mm〜1.5mmである鋳ぐるみ面を有する鋳ぐるみ用鋳鉄部材が知られている。
【0004】
これにより、鋳ぐるみ部材の外周にアルミニウム合金をダイカストした際に、凹凸部へのアルミニウム合金の充填性がよく、かつ、アルミニウム合金との密着性に優れた鋳ぐるみ製品を得ることができる、としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来技術では、所望の鋳ぐるみ面を形成する際に、塗型材として平均粒径が0.05mm〜0.5mmの珪砂を20質量%〜45質量%、平均粒径が0.1mm以下のシリカフラワを10質量%〜30質量%、粘結剤を2質量%〜10質量%、および水を30質量%〜60質量%混合した混濁液が用いられている。
【0006】
従って、この従来技術では、加熱された鋳型内面に塗布剤を塗布した後乾燥させる際に、この塗型材から発生する蒸気の抜け穴によって無数の微細な窪みが発生し、溶融鋳鉄を注湯することによって前記窪みに対応する針状の突起部を有する鋳ぐるみ面が形成されている。
【0007】
この場合、図8に示すように、鋳ぐるみ部材1には、針状突起2を有する鋳ぐるみ面3が形成されており、この鋳ぐるみ面3がアルミニウム合金材4に鋳ぐるまれて鋳ぐるみ製品5が得られている。その際、鋳ぐるみ面3に複数の針状突起2が設けられているため、矢印A方向への相対的なずれが発生することがなく、残留応力の低減を図ることができる。
【0008】
しかしながら、上記の鋳ぐるみ製品5では、針状突起2に平行する矢印B方向に沿って、鋳ぐるみ部材1とアルミニウム合金材4との間に剥離が発生し易い。これにより、鋳ぐるみ部材1とアルミニウム合金材4との密着性が低下するとともに、前記鋳ぐるみ部材1と前記アルミニウム合金材4との接触面積が低下して、熱伝導性が低下するという問題が指摘されている。
【0009】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な工程で、他の金属との密着性を有効に向上させるとともに、所望の熱伝導性を維持することが可能な鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法では、金型内に断熱材、粘結剤、離型剤、界面活性剤および水を含む塗型材が塗布された後、前記金型内が不活性ガス雰囲気に置換される。この状態で、金型が回転されながら、前記金型内に鋳鉄の溶湯が注湯されることにより、鋳ぐるみ表面には、外方に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部を有する複数の突起が設けられる。
【0011】
すなわち、金型内に塗型材が塗布される際、この塗型材に含まれる界面活性剤の作用下に、前記塗型材の一部が表面張力によって球状部を構成する。このため、塗型材には、金型内面に対応する塗型面からアンダーカット部を有する球状部が多数設けられる。
【0012】
次に、金型内が不活性ガス雰囲気に置換されるため、溶湯の表面に酸化膜が形成されることを阻止することができ、前記金型内での湯流れ性が有効に向上する。従って、溶湯は、塗型材の球状部を覆ってアンダーカット部まで円滑かつ確実に充填され、前記塗型材の形状を正確に転写することが可能になる。
【0013】
これにより、鋳鉄製鋳ぐるみ部材は、鋳ぐるみ表面に外方に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部を有する複数の突起を確実に設けることができ、例えば、アルミニウム合金等の他の金属との密着性および熱伝導性が有効に向上する。
【0014】
また、塗型材は、断熱材として珪藻土が20質量%〜35質量%、粘結剤としてベントナイトが1質量%〜7質量%、離型剤が1質量%〜5質量%、界面活性剤が5ppm〜50ppm、残部が水に設定されている。
【0015】
珪藻土が20質量%未満では、断熱材としての効果が得られない一方、35質量%を超えると、粘度が上昇して流動性が低下してしまう。ベントナイトが1質量%未満では、十分な粘結性が得られずに他の物質が分離する一方、7質量%を超えると、粘度が高くなって崩壊性が低下する。
【0016】
離型剤が1質量%未満では、離型剤としての効果が得られなくなる一方、5質量%を超えると、鋳造時の溶湯の熱によって、その組成に含まれる構造水がガスとなり、鋳鉄製鋳ぐるみ部材にガス欠陥が発生するおそれがある。また、界面活性剤が5ppm未満では、形状維持効果が得られなくなる一方、50ppmを超えると、発泡してしまう。
【0017】
さらにまた、金型のモールド回転数が、塗型材塗布時にGNo.25〜GNo.35に設定されている。モールド回転数がGNo.25未満では、塗型材の球状部の潰れが小さくなり、前記球状部同士の間隔が広くなってしまう。このため、鋳鉄製鋳ぐるみ部材の突起に、所望のアンダーカット量を確保することができず、十分な密着性が得られない。一方、モールド回転数がGNo.35を超えると、塗型材の球状部の潰れが大きくなり、前記球状部同士の間隔が狭くなってしまう。従って、鋳鉄製鋳ぐるみ部材の突起は、小径部の径が球状部間に対応して相当に小さくなり、この小径部が破断するおそれがある。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施形態に係る鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法により製造されるシリンダライナ(鋳鉄製鋳ぐるみ部材)10を鋳ぐるむシリンダブロック12の一部分解斜視説明図である。
【0019】
シリンダブロック12は、軽量化を図るため、例えば、アルミニウム合金製ブロック14を備える。鋳鉄製のシリンダライナ10を鋳ぐるんでアルミニウム合金製ブロック14が鋳造されることにより、シリンダブロック12が製造されている。
【0020】
シリンダライナ10は、後述するように、遠心鋳造法により鋳鉄を用いて製造されている。図2に模式的に示すように、シリンダライナ10の外周面に設けられている鋳ぐるみ表面16には、外方に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部18を有する複数の突起20が設けられている。
【0021】
図3に示すように、シリンダブロック12では、シリンダライナ10の各突起20の間隙に、アルミニウム合金製ブロック14が充填されて球状接合部22が形成されている。
【0022】
次に、このように構成されるシリンダライナ10を製造する方法について、説明する。
【0023】
まず、図4に示すように、遠心鋳造装置を構成する鋳型(金型)30は、例えば、円筒形状を有しており、図示しない駆動部を介して回転自在に支持されている。
【0024】
そこで、鋳型30をモールド回転数がGNo.25〜GNo.35の範囲内で回転させながら、この鋳型30の内周面34には、塗型材36が塗布される。この塗型材36は、断熱材、粘結剤、離型剤、界面活性剤および水を含んでいる。具体的には、断熱材として、例えば、珪藻土が20質量%〜35質量%、粘結剤として、例えば、ベントナイトが1質量%〜7質量%、離型剤が1質量%〜5質量%、界面活性剤が5ppm〜50ppm、残部が水に設定されている。
【0025】
塗型材36の塗布時には、この塗型材36に含まれる界面活性剤の作用下に、前記塗型材36の一部が表面張力によって塗型面36aから外部に膨出する球状部36bが構成される。このため、塗型材36には、金型面である内周面34に対応する塗型面36aからアンダーカット部36cを有する球状部36bが多数設けられる。
【0026】
次いで、鋳型30内の雰囲気が、例えば、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気に置換される。この状態で、鋳型30をモールド回転数がGNo.100〜GNo.135の範囲内で回転するとともに、鋳型30内に鋳鉄の溶湯40が注湯される。
【0027】
このため、溶湯40は、塗型材36の球状部36bを覆って充填され、この塗型材36の形状が転写される。これにより、鋳型30内には、円筒形状を有して外周面に複数の突起20を有する鋳ぐるみ表面16が形成されたシリンダライナ10が製造される。
【0028】
この場合、本実施形態では、塗型材36が断熱材、粘結剤、離型剤、界面活性剤および水を含んでいる。断熱材は、例えば、珪藻土であり、鋳型30内に注湯される溶湯40の温度を最適に保持する機能を有する。珪藻土は、20質量%〜35質量%に設定される。珪藻土が20質量%未満では、断熱材としての効果が得られない一方、35質量%を超えると、粘度が上昇して流動性が低下してしまう。
【0029】
粘結剤は、塗型材36の球状部36bの形状を保持する機能を有し、例えば、ベントナイトが使用される。このベントナイトは、1質量%〜7質量%に設定される。ベントナイトが1質量%未満では、十分な粘結性が得られずに他の物質が分離する一方、7質量%を超えると、粘度が高くなって崩壊性が低下する。
【0030】
離型剤は、1質量%〜5質量%に設定される。離型剤が1質量%未満では、離型剤としての効果が得られなくなる一方、5質量%を超えると、鋳造時の溶湯40の熱によってその組成に含まれる構造水がガスとなり、シリンダライナ10にガス欠陥が発生するおそれがある。
【0031】
界面活性剤は、塗型材36の表面張力を増加させて球状部36bの形状を維持する機能を有する。界面活性剤は、5ppm〜50ppmに設定される。この界面活性剤が5ppm未満では、形状維持効果が得られなくなる一方、50ppmを超えると、発泡してしまう。
【0032】
また、本実施形態では、鋳型30の内周面34に塗型材36の塗布が終了した後、この鋳型30内が不活性ガス雰囲気に置換された状態で、溶湯40が注湯される。このため、鋳型30内に注湯される溶湯40の表面に酸化膜が形成されることがなく、前記鋳型30内での前記溶湯40の湯流れ性が有効に向上する。従って、溶湯40は、塗型材36の球状部36bを覆ってアンダーカット部36cまで円滑かつ確実に充填され、前記塗型材36の形状を正確に転写することが可能になる。
【0033】
これにより、シリンダライナ10は、鋳ぐるみ表面16に外方に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部18を有する複数の突起20を確実に設けることができる。このため、シリンダライナ10を鋳ぐるむアルミニウム合金製ブロック14との密着性および熱伝導性が有効に向上するという効果が得られる。
【0034】
さらに、本実施形態では、図2に模式的に示すように、各突起20のアンダーカット部18が略円錐形状に形成され、シリンダライナ10の周方向(矢印X方向)および軸方向(矢印Y方向)に対してもアンダーカット形状を有している。従って、図3に示すように、シリンダライナ10とアルミニウム合金製ブロック14とは、このシリンダライナ10の突起20とこのアルミニウム合金製ブロック14の球状接合部22とが互いに密着している。
【0035】
これにより、シリンダライナ10とアルミニウム合金製ブロック14とは、矢印A方向の変位、すなわち、ずれを防止してシリンダブロック12の軸間部15に発生する残留応力の低減を図るとともに、矢印B方向のずれ、すなわち、剥がれを阻止して相互の密着強度が低下することを可及的に回避することができる。
【0036】
しかも、シリンダライナ10とアルミニウム合金製ブロック14との密着表面積が増大する。このため、摺動等によってシリンダライナ10に発生する熱を、アルミニウム合金製ブロック14に効率よく伝えることが可能になり、放熱性を向上させることができる。
【0037】
また、鋳型30のモールド回転数が、塗型材36の塗布時にGNo.25〜GNo.35に設定されている。モールド回転数がGNo.25未満では、図6に示すように、塗型材36の球状部36bの潰れが小さくなり、前記球状部36b同士の間隔H1が広くなってしまう。これにより、シリンダライナ10の突起20に所望のアンダーカット量を確保することができず、十分な密着性が得られない。
【0038】
一方、モールド回転数がGNo.35を超えると、図7に示すように、塗型材36の球状部36bの潰れが大きくなり、前記球状部36b同士の間隔H2が狭くなってしまう。従って、シリンダライナ10の突起20は、小径部の径が球状部36b間に対応して相当に小さくなり、この小径部が破断するおそれがある。
【0039】
なお、本実施形態では、鋳鉄製鋳ぐるみ部材としてシリンダブロック12のシリンダライナ10を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ブレーキドラムのブレーキシューにも適用することができる。
【0040】
【発明の効果】
本発明に係る鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法では、簡単な工程で、鋳鉄製鋳ぐるみ部材の鋳ぐるみ表面に、略円錐状のアンダーカット部を有する球体状突起を確実に設けることができ、例えば、アルミニウム合金等の他の金属との密着性および熱伝導性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法により製造されるシリンダライナを鋳ぐるむシリンダブロックの一部分解斜視説明図である。
【図2】前記シリンダライナの突起を模式的に示す一部拡大斜視図である。
【図3】前記シリンダブロックの一部断面説明図である。
【図4】鋳型に塗型材を塗布する際の説明図である。
【図5】前記鋳型に溶湯を注湯する際の説明図である。
【図6】回転数が小さい際の塗型材の説明図である。
【図7】回転数が大きい際の塗型材の説明図である。
【図8】従来の鋳ぐるみ部材の説明図である。
【符号の説明】
10…シリンダライナ 12…シリンダブロック
14…アルミニウム合金製ブロック 16…鋳ぐるみ表面
18、36c…アンダーカット部 20…突起
22…球状接合部 30…鋳型
34…内周面 36…塗型材
36a…塗型面 36b…球状部
40…溶湯[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a cast iron cast member cast into another metal, for example, an aluminum alloy.
[0002]
[Prior art]
For example, in a cylinder block constituting an automobile engine, an aluminum alloy cylinder block is generally employed for weight reduction. At that time, a cast iron cylinder liner (cast walnut member) is incorporated corresponding to a sliding surface that requires wear resistance and the like. Similarly, in the brake drum, a cast iron shoe (casting member) is used.
[0003]
By the way, when casting a cast-iron member made of cast iron with another metal, for example, an aluminum alloy, adhesion between the cast-in member and the aluminum alloy and a filling property of the aluminum alloy are required. Therefore, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-170755, it has a cast-in surface having a maximum height of surface roughness of 65 μm to 260 μm and an average interval of irregularities of 0.6 mm to 1.5 mm. There is known a cast iron member for casting.
[0004]
As a result, when an aluminum alloy is die-cast on the outer periphery of the cast-in member, it is possible to obtain a cast-in product having good filling properties of the aluminum alloy into the concavo-convex part and excellent adhesion to the aluminum alloy. Yes.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in said prior art, when forming a desired cast-off surface, 20 mass%-45 mass% of silica sand whose average particle diameter is 0.05 mm-0.5 mm as a coating material, and an average particle diameter are 0.00. A turbid liquid in which 10% by mass to 30% by mass of silica flower of 1 mm or less, 2% by mass to 10% by mass of a binder, and 30% by mass to 60% by mass of water are used.
[0006]
Therefore, in this prior art, when the coating agent is applied to the heated inner surface of the mold and dried, innumerable fine depressions are generated due to vapor holes generated from the coating material, and molten cast iron is poured. Thus, a cast-in surface having a needle-like protrusion corresponding to the depression is formed.
[0007]
In this case, as shown in FIG. 8, the cast-in member 1 is formed with a cast-in surface 3 having needle-like protrusions 2, and this cast-in surface 3 is cast into the aluminum alloy material 4 and cast-in. Product 5 is obtained. At that time, since the plurality of needle-like protrusions 2 are provided on the cast-in surface 3, no relative displacement in the direction of arrow A occurs, and the residual stress can be reduced.
[0008]
However, in the cast-in product 5 described above, peeling is likely to occur between the cast-in member 1 and the aluminum alloy material 4 along the arrow B direction parallel to the needle-like protrusions 2. Thereby, while the adhesiveness of the cast-in member 1 and the aluminum alloy material 4 falls, the contact area of the said cast-in member 1 and the said aluminum alloy material 4 falls, and there exists a problem that heat conductivity falls. It has been pointed out.
[0009]
The present invention solves this type of problem, and it is a cast iron cast-off member capable of effectively improving adhesion with other metals and maintaining desired thermal conductivity with a simple process. It aims at providing the manufacturing method of.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the method for producing a cast iron cast member according to the present invention, a coating material containing a heat insulating material, a binder, a mold release agent, a surfactant and water is applied to the mold, and then the mold is not filled. Replaced with an active gas atmosphere. In this state, the cast iron melt is poured into the mold while the mold is rotated, so that the surface of the cast walnut has a substantially conical undercut portion that expands outward. A plurality of protrusions are provided.
[0011]
That is, when a coating material is applied in a mold, a part of the coating material forms a spherical portion by surface tension under the action of a surfactant contained in the coating material. For this reason, the coating material is provided with a large number of spherical portions having undercut portions from the coating surface corresponding to the inner surface of the mold.
[0012]
Next, since the inside of the mold is replaced with an inert gas atmosphere, the formation of an oxide film on the surface of the molten metal can be prevented, and the flowability of the molten metal within the mold is effectively improved. Therefore, the molten metal is smoothly and reliably filled up to the undercut portion covering the spherical portion of the coating material, and the shape of the coating material can be accurately transferred.
[0013]
Thereby, the cast iron cast-out member can reliably provide a plurality of protrusions having a substantially conical undercut portion that expands outward on the cast-out surface, for example, other aluminum alloy or the like. Adhesion with metal and thermal conductivity are effectively improved.
[0014]
The mold material is 20% to 35% by mass of diatomaceous earth as a heat insulating material, 1% to 7% by mass of bentonite as a binder, 1% to 5% by mass of a release agent, and 5ppm of a surfactant. ˜50 ppm, balance is set to water.
[0015]
If the diatomaceous earth is less than 20% by mass, the effect as a heat insulating material cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 35% by mass, the viscosity increases and the fluidity decreases. If the bentonite is less than 1% by mass, sufficient caking properties cannot be obtained and other substances are separated. On the other hand, if it exceeds 7% by mass, the viscosity increases and the disintegration property decreases.
[0016]
When the release agent is less than 1% by mass, the effect as the release agent cannot be obtained. On the other hand, when it exceeds 5% by mass, the structural water contained in the composition becomes gas due to the heat of the molten metal at the time of casting. There is a risk of gas defects occurring in the cast-in member. If the surfactant is less than 5 ppm, the shape maintaining effect cannot be obtained, while if it exceeds 50 ppm, foaming occurs.
[0017]
Furthermore, when the mold rotational speed of the mold is GNo. 25-GNo. 35. Mold rotation speed is GNo. If it is less than 25, crushing of the spherical portions of the coating material is reduced, and the interval between the spherical portions is widened. For this reason, a desired undercut amount cannot be ensured in the projections of the cast iron cast member, and sufficient adhesion cannot be obtained. On the other hand, the mold rotation speed is GNo. If it exceeds 35, the spherical portions of the coating material will be crushed and the intervals between the spherical portions will be reduced. Accordingly, in the projection of the cast iron cast member made of cast iron, the diameter of the small diameter portion becomes considerably small corresponding to the space between the spherical portions, and this small diameter portion may be broken.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a partially exploded perspective view of a
[0019]
The
[0020]
As will be described later, the
[0021]
As shown in FIG. 3, in the
[0022]
Next, a method for manufacturing the
[0023]
First, as shown in FIG. 4, a mold (die) 30 constituting the centrifugal casting apparatus has, for example, a cylindrical shape, and is rotatably supported via a drive unit (not shown).
[0024]
Therefore, the
[0025]
When the
[0026]
Next, the atmosphere in the
[0027]
Therefore, the
[0028]
In this case, in the present embodiment, the
[0029]
The binder has a function of maintaining the shape of the
[0030]
A mold release agent is set to 1 mass%-5 mass%. If the release agent is less than 1% by mass, the effect as the release agent cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 5% by mass, the structural water contained in the composition becomes gas due to the heat of the
[0031]
The surfactant has a function of increasing the surface tension of the
[0032]
In the present embodiment, after the application of the
[0033]
Thereby, the
[0034]
Furthermore, in this embodiment, as schematically shown in FIG. 2, the
[0035]
As a result, the
[0036]
Moreover, the contact surface area between the
[0037]
Further, the mold rotation speed of the
[0038]
On the other hand, the mold rotation speed is GNo. When it exceeds 35, as shown in FIG. 7, the
[0039]
In the present embodiment, the
[0040]
【The invention's effect】
In the method for producing a cast iron cast member according to the present invention, a spherical protrusion having a substantially conical undercut portion can be reliably provided on the cast bur surface of the cast iron cast member by a simple process, For example, adhesion with other metals such as an aluminum alloy and thermal conductivity are improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially exploded perspective view of a cylinder block for casting a cylinder liner manufactured by a method for manufacturing a cast iron cast-out member according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged perspective view schematically showing protrusions of the cylinder liner.
FIG. 3 is a partial cross-sectional explanatory view of the cylinder block.
FIG. 4 is an explanatory diagram when a coating material is applied to a mold.
FIG. 5 is an explanatory diagram when pouring molten metal into the mold.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a coating material when the rotation speed is small.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a coating material when the number of rotations is large.
FIG. 8 is an explanatory view of a conventional cast-in member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記金型内を不活性ガス雰囲気に置換する工程と、
前記塗型材が塗布された前記金型を回転させながら、前記金型内に鋳鉄の溶湯を注湯することにより、前記塗型面に突出形成された前記球状部を該溶湯に転写して、鋳ぐるみ表面に外方に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部を有する複数の突起を設ける工程と、
を有することを特徴とする鋳鉄製鋳ぐるみ部材の製造方法。20% by mass to 35% by mass of diatomaceous earth as a heat insulating material, 1% by mass to 7% by mass of bentonite as a binder, 1% by mass to 5% by mass of a release agent, and 5ppm of a surfactant in a mold. wherein ~50Ppm, balance by applying a coating material is water, under the action of the surfactant, a step of Ru provided a plurality of spherical portions having an undercut portion protruding from the mold coating surface of the coating type material,
Replacing the inside of the mold with an inert gas atmosphere;
While rotating the mold coated with the coating material, by pouring a molten cast iron into the mold, the spherical portion protruding from the coating surface is transferred to the molten metal , Providing a plurality of protrusions having a substantially conical undercut portion that expands outward on the cast-out surface;
A method for producing a cast iron cast member made of cast iron.
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