JP4754952B2 - 鋳型 - Google Patents

Description

本発明は例えばエンジンのシリンダライナの鋳造などに用いる鋳型に係り、特に、特定の部位を境として要求される機械的特性が異なる機械部品の鋳造に最適な鋳型に関するものである。

エンジンに用いられるシリンダライナの内面は、ピストンとの間に行われる摩擦に耐える必要性から耐摩耗性が要求されるにも拘わらず、その上端の鍔部は高強度が必要である。従って、従来ではシリンダライナの主要部の要求特性に合わせて、ＦＣ２５０のような強度的にはやや劣るものの耐摩耗性の高い材料でシリンダライナの全体を鋳造していた。

ところが、上記のように強度的に低めの材料でシリンダライナを構成した場合は、鍔部の厚さを大きくしてその強度を確保する必要があるために、シリンダライナを軽量化するにも限界があった。また、このような不具合を解消するために、特許文献１、２に見られるように遠心鋳造鋳型を用いて内層と外層を別の材料で製造するようにしたもの、あるいは、特許文献３に見られるように熱処理により内周面に高耐摩耗層を形成するようにしたものがあるが、これらの場合はいずれも製造過行程が複雑になってシリンダライナの生産コストが高くなってしまうという不具合があった。
特開平８−１７０１４４号公報 特開２００１−２２７４０５号公報 特開平５−２０３０６０号公報

解決しようとする問題点は、製造工程の複雑化を招くことなく、特定の部位を境界として要求される機械的特性が異なる鋳造品を容易に提供することができない点である。

本発明は、湯口からキャビティの底部に至る主湯道と、該主湯道の上端近傍から分岐して前記キャビティの上端部に至る副湯道を備え、キャビティの上下方向中間部における所定レベルまで注湯されたときに前記副湯道との分岐点よりキャビティ側において主湯道を閉鎖するバルブを設ける一方、添加剤の供給手段を主湯道及び副湯道に設けたことを主要な特徴としている。なお、逃げ湯溜まりに至る逃げ湯口をキャビティの中間部における所定レベル位置に開口させ、あるいは、バルブをフロートバルブで構成することが望まれる。

本発明に係る鋳型によれば、主湯道を通ってキャビティの上下方向所定のレベルまで注湯されると、バルブが閉鎖して主湯道を閉じる。すると、湯口から投入された溶湯は、主湯道を満たし、やがて副湯道を通してキャビティの残りの部分に注湯がなされる。一方、主湯道および副湯道からキャビティに流れ込む溶湯には、各湯道において添加剤が供給されて異なる化学成分の合金を構成するために、キャビティには上記レベルを境として、共通の母材でありながらも化学成分が異なる合金材料が整然と充填される。従って、鋳型から取り出した鋳造品は、所定の高さ位置を境として母材を共通とする異種材料により構成され、部位により異なる機械的特性が要求される鋳造品を重力鋳造法により容易に得ることができる、という利点がある。

また、請求項２に係る発明のように、逃げ湯溜まりに至る逃げ湯口をキャビティの中間部における所定レベル位置に開口させた場合は、バルブが閉じた時点以後にキャビティに流入した溶湯が逃げ湯溜まりに逃がされるために、異なる化学成分の合金の境界位置を常に安定させることができる利点がある。さらに、請求項３に係る発明のように高度にバルブをフロートバルブで構成した場合は、バルブ自体の浮力を利用して主湯道を閉鎖することができるために、鋳型の構成が簡略化される。

図１は本発明に係る鋳型の一例を示す断面図であり、鋳型１には、その上面に設けた湯口２からキャビティ３の底部に至る主湯道４と、該主湯道４の上端近傍から分岐して前記キャビティ３の上端部に至る副湯道５を設けている。また、前記副湯道５との分岐点より下流の主湯道４には、バルブ６を設けている。

バルブ６は、キャビティ３の上下方向中間部における所定レベルＬまで注湯されたときに溶湯による浮力を受けてリフトして主湯道４を閉鎖する常開のフロートバルブで構成されている。また、主湯道４および副湯道５には、溶湯に添加すべき添加剤を収容した反応室７、８をそれぞれ設けることにより、主湯道４からキャビティ３に流入する素材と副湯道５からキャビティ３に流入する素材の化学成分を異ならせるようにしている。なお、鋳型１およびバルブ６はそれぞれ従来公知の手法により鋳砂などで構成される。

そして、前記キャビティ３の側方に設けた逃げ湯溜まり９に至る逃げ湯口１０をキャビティ３の上下方向中間部の所定レベルＬに開口させることにより、主湯道４からキャビティ３の所定レベルまで溶湯が供給されると、それ以後は逃げ湯口１０から逃げ湯溜まり９に溶湯が流れ、バルブ６の閉弁により主湯道４が閉ざされて副湯道５からキャビティ３に溶湯が供給されると、当初は逃げ湯口１０から逃げ湯溜まり９に溶湯が流れ込む。１１は中子である。

しかしながら、逃げ湯溜まり９が充満された後は、副湯道５から供給された溶湯が逃げ湯口１０より上部のキャビティ３に満たされる（図２参照）。従って、湯口２に溶湯を連続的に流し込むことにより、キャビティ３には前記レベルＬを境界として、母材を共通とするものの、異なる化学成分の溶湯が満たされることになり、キャビティ３の所定の高さ位置（レベルＬ）を境として母材を共通とする異種材料による鋳造品を重力鋳造法により容易に得ることができる。

従って、鋳型がシリンダライナの鋳造型である場合は、溶湯をＦＣ２５０に変質させる添加剤を主湯道４の反応室７に予め収容し、同じく溶湯をＦＣＤとすることができる添加剤を副湯道５の反応室８に予め収容しておく。すると、流し込み当初は主湯道４からキャビティ３に溶湯が供給される。そして、キャビティ３の溶湯レベルが所定のレベルＬに到達した時点以後はバルブ６が主湯道４を閉鎖するために副湯道５からキャビティ３に溶湯が供給され、それぞれの流れ込み過程において添加剤と反応した後にＦＣ２５０，ＦＣＤとなってキャビティ３に流れ込む。このために、前記キャビティ３から取り出した鋳造品Ａは、図３に示したように所定レベルＬより下方のシリンダライナの本体部ＢがＦＣ２５０で、所定レベルＬより上方のフランジ部ＣがＦＣＤで構成されたものとなる。

なお、反応室７、８に収容する添加剤は、溶湯の化学成分あるいは必要とする機械的特性などに応じて調整すればよい。また、上記実施形態にあっては鋳鉄を母剤とする合金による鋳造について説明しているが、アルミ合金などの鋳型にも本発明を適用することができるものであり、必要に応じて第２番目の副湯道を設けて３層以上の鋳造品を生産することも可能である。

発明に係る鋳型の一例を示す注湯当初の断面図ある。 図１に示したバルブの作動状態を示す断面図である。 図１に示した鋳型による鋳造品の断面図である。

符号の説明

１ 鋳型
２ 湯口
３ キャビティ
４ 主湯道
５ 副湯道
６ バルブ
７ 反応室
８ 反応室
９ 逃げ湯溜まり
１０ 逃げ湯口
１１ 中子
Ｌ 所定のレベル
Ａ シリンダライナ
Ｂ シリンダライナの本体部
Ｃ フランジ部

Claims (3)

1. 湯口（２）からキャビティ（３）の底部に至る主湯道（４）と、該主湯道（４）の上端近傍から分岐して前記キャビティ（３）の上端部に至る副湯道（５）を備え、キャビティ（３）の上下方向中間部における所定レベル（Ｌ）まで注湯されたときに前記副湯道（５）との分岐点よりキャビティ（３）側において主湯道（４）を閉鎖するバルブ（６）を設ける一方、添加剤の供給手段（７）、（８）を主湯道（４）及び副湯道（５）に設けたことを特徴とする鋳型。
2. 逃げ湯溜まり（９）に至る逃げ湯口（１０）をキャビティ（３）の中間部における所定レベル（Ｌ）位置に開口させたことを特徴とする請求項１に記載の鋳型。
3. バルブ（６）をフロートバルブで構成したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１つに記載の鋳型。
   

Images