JPH01202356A - 鋳ぐるみ鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミックス、焼結金属等で作られた部材を
アルミニウム合金、鋳鉄等の鋳造金属によって鋳ぐるみ
一体的に結合する鋳ぐるみ鋳造方法に関するものである
。

（従来の技術） 例えば、オーバヘッドバルブ式エン・シンのタペットに
おいて、エンジンの運転中常時動弁カム及びブツシュロ
ッドに摺接する底板を耐摩耗性が優れたセラミックスや
焼結金属で作り、このセラミックス又は焼結金属製のチ
ップをアルミニウム合金や鋳鉄等により鋳ぐるむことに
よって、タペットの耐久性を改善することが提案されて
いる。

上記タペットと同様に、稼働中局部的に摩擦、高温、腐
食雰囲気等の負荷を受ける種々の物品において、当該負
荷部分にのみセラミックス等の負荷に適応する材料で作
られたチップを用い、このチップを通常の鋳造金属によ
シ鋳ぐるむことによって、製造コストの低減、耐久性の
向上、軽量化の達成、性能の向上等種々の利点が得られ
るのであるが、この種の鋳ぐるみ鋳造品では、上記テッ
プと鋳造金属との密着性が極めて重要である。

（発明が解決しようとする課題） 鋳ぐるみ鋳造品の製造に際しては、セラミックスや焼結
金属等で作られたチップを鋳型内に挿入し、アルミニウ
ム合金、鋳鉄等の溶湯を大気圧下に鋳型内に注入して鋳
造を行なうのが最も一般的な方法である。

しかし、上、記重力鋳造法による場合は、チップと溶湯
との間に冶金学的結合が得られる特殊のケースを除いて
、通常チップとその周辺の鋳造金属との結合強度が十分
でなく、稼働中比較的早期にチップが脱落したシ、がた
つきを生じて破損したりする不具合があった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、セラミック
スや焼結金属等で作られたチップ即ち被鋳ぐるみ物と、
アルミニウム合金、鋳鉄等鋳造金属との密着性を著しく
向上して鋳造製品の耐久性を効果的に改善することがで
きる新規な鋳ぐる本鋳造方法を提供することを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために創案されたもので
、セラミックス、焼結金属等で作られた被鋳ぐるみ物を
鋳型内に挿入、したのちアルミニウム合金、鋳鉄等の溶
湯を大気圧下に上記鋳型内に注入し、注湯口付近の溶湯
が凝固す丸と共に被鋳ぐるみ物周辺の溶湯が半溶融状態
にある時間領域において、上記被鋳ぐるみ物に近接して
配置された加圧手段により上記半溶融状態の溶湯を加圧
することを特徴とする鋳ぐるみ鋳造方法を要旨とするも
のである。

（作用） 本発明によれば、予め用意されたチップ即ち被鋳ぐるみ
物を鋳型内に挿入したのち通常の重力鋳造法によってア
ルミニウム合金、鋳鉄等の溶湯が注入される。その後、
注湯口付近の溶湯が凝固しかつチップ周辺の溶湯が半溶
融状態にある時間領域において、チップに近接して配置
された加圧手段により半溶融状態の溶湯が加圧される。

加圧手段がチップに近接して配置されるので、チップ周
辺の溶湯が効率的にチップの外表面に圧接され密着性が
改善される。加圧は、チップの材質及びサイズ、鋳造金
属の種類等に応じ２００　ｋｇ／？−以上の圧力で行な
われ、加圧によって、上記密着性の改善のみならず、鋳
造欠陥の発生が防止され、また凝固組織の微細化による
機械的性質の向上が期待される。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付図面について具体的に説明す
る。先づ、第３図は本発明方法によって製造される鋳ぐ
るみ鋳造品の一例として、前述しタオーパヘッドパルプ
式エンジンのタペット１０を示し、同タイットは、耐摩
耗性が優れたセラミックス又は焼結金属等で作られた大
体円板状をなすチッ７’１２と、同チッ７’１２を鋳ぐ
るんで鋳造されたアルミニウム合金又は特殊鋳鉄から表
るタペット本体１４とから構成されている。

次に、第１図及び第２図は、本発明方法により上記タペ
ット１０を製造する装置の第１実施例を示し、図中符号
２０はその上面にチッ７’１２を挿入する円板状の凹所
２２を設けた下型、２４は上記タペット本体１４の外周
面を限界すべき円筒状の上型であって、この実施例の場
合、図の紙面を含む平面に沿って二分割されている。上
型２４の底部付近に加圧ピストン２６を収蔵するシリン
ダ部２８が直径方向に対向して形成され、各加圧ピスト
ン２６は油圧式圧力応動装置或いはクランクプレス等任
意構、造の加圧装置３０に連結されている。また上記シ
リンダ部２８の一方に注湯装置３２が連結され、その注
湯口３４からシリンダ部２８を径て鋳型キャピテイ３６
内に溶湯が注入されるようになっている。更に上型２４
の内部には、略同心的に入れ子又は中子３８が挿入され
、入れ子３８は適宜の圧力応動装置又はスプリング等の
加圧装置４０に連結されてチップ１２が破損しない程度
の力で同チップを下型２ｏに対し圧接する。

セラミックス又は焼結金属等で作られたチップ１２をア
ルミニ９ム合金又は鋳鉄等で鋳ぐるむ場合、先づ下型２
０の凹所２２内にチップ１２を挿入して上型２４を装架
し、図示を省略されている型締め用水平グランジャを作
動させて上型２４を固定する。（勿論、下型２０上に上
型２４を装架し、その後下型の凹所２２内にチッ７’１
２を挿入してもよい。）次に、加圧装置４ｏを作動させ
入れ子３８の下端面をチップ１２の上面に当接させて同
チップを圧下し、その後注湯口３４から鋳型内のキャビ
ティ３６に溶湯を注入する。

熱容量が小さい注湯口３４付近の溶湯が凝固してキャビ
ティ３６が密封され、一方チツ７’１２周辺の溶湯が未
だ凝固せず半溶融状態にあるときに、加圧装置３０を作
動させて加圧ピストン２６によりシリンダ部２８及びキ
ャビティ３６内の溶湯を２００　ｋｇ／ｃｒｎ２以上の
圧力で加圧し、溶湯がすべて凝固するまで加圧力を印加
する。加圧ピストン２６及び加圧装置３０からなる加圧
手段が、テラｆ１２に近接して配置されているので、次
第に凝固してゆく溶湯が効果的にチツ７’１２の外周面
に圧接され、小容量の加圧手段によってチップ１２と溶
湯との優れた密着性が確保される。−例として、チップ
１２が窒化けい素、サイアロン等のセラミックスで作ら
れ、かつ溶湯がアルミニウム合金例えば米国アルミニウ
ム協会規格３９０合金の場合、上記加圧圧力を３５０ｋ
ｇ／ｃｒ／Ｌ　　としてチップ１２と鋳造金属との良好
な密着が得られ、かつ鋳造欠陥がなく、凝固組織の微細
化により機械的性質が優れた鋳造品が得られた。

鋳型キャビティ３６内の溶湯がすべて凝固したのち、加
圧装置３０の作動を停止して加圧ピストン２６を後退さ
せると共に、加圧装置４０の作動を停止して入れ子３８
を鋳型の外部に取り出し、更に図示しない型締め用プラ
ンジャを後退させ上型２４を分割して鋳造品を取り出す
。取り出された鋳造品から湯道部分及びシリンダ部２８
を除去することによって、前記夕波ット１０の鋳造粗形
材が得られる。

次に、第４図及び第５図に示した本発明方法を実施する
装置の第２実施例においては、チップ１２の側方に近接
して加圧ピストン２６が配置され、同加圧ピストン２６
を収容゛するシリンダ部２８がｌヮト軸線に対し略直交
する板状の通路４２を介して鋳型キャビティ３６に連通
ずるように構成されている点が、上記第１実施例と異り
、その他の構成は実質的に同一である。

注湯口３４からシリンダ部２８及び板状通路４２を径て
鋳型キャピテイ３６内に溶湯が供給され、注湯口３４付
近の溶湯が凝固してキャピテイ３６が密封され、かつテ
ップ１２周辺の溶湯が半溶輸状態のときに、ピストン２
６によって溶湯が加圧される。チップ１２に近接して加
圧ピストン２６が配置されることにより、チッ７’１２
と鋳造金属との間の密着性が改善される。特に、第５図
の横断面図に示されているように、各板状通路４２がテ
ップ１２の外周面の略半周に接するように構成すること
ができるので、テップ外周の半溶融状態の鋳造金属を略
全周に亘って万遍なく、効果的に加圧することができる
特長がある。

更に、第６図及び第７図に示した本発明方法を実施する
装置の第３実施例においては、テラｆ１２の側方に近接
して加圧ピストン２６が配置され、同加圧ピストン２６
を収容するシリンダ部２８がり波ット軸線に略平行な板
状の通路４４を介して鋳型キャビティ３６に連通ずるよ
うに構成されている点が前記第１実施例と異り、その他
の構成は実質的に同一である。

チツｆ１２に近接して加圧ピストン２６が配置されてい
゛るので、チップ周辺の半溶融状態の溶湯を効率的に加
圧して、チップと鋳造金属との密着性を改善することが
できる。また、鋳型内のキャビティ３６とシリンダ部２
８とが、りイツト軸線に略平行な板状通路４４によって
連結されるので、溶湯の凝固後に、不要となった湯道部
分及びシリンダ部２８の凝固金属を除去する際に、上記
板状通路部分で簡単に折って不要部を除去することがで
き、折った後の仕上げも簡単であり、更に折って２切断
する際にタペット本体側に過大な力が作用せず内部欠陥
が発生しない等の長所がある。

なお、上記各実施例において、被鋳ぐるみ物であるチッ
プ１２の外周円筒面に、チップと鋳造金属との結合力を
一層強化するための凹溝４６が設けられているが、勿論
こ、の凹溝は省略することができる。しかし凹溝４６を
設けた場合、通常の重力鋳造では、凹溝４６の入口部分
で溶湯が凝固して凹溝内に充填されないことが多いので
、チップ１２周辺部分の半溶融状態の溶湯を効果的に加
圧して凹溝４６内に充填することが特に重要になる。

また、上記各実施例では、半溶融状態の溶湯を加圧する
ピストン２６及び加圧装置３０が、上型２４の直径方向
に一対向して二組配置されているが、（−組でもよく、
勿論二組以上でもよい。更に本発明方法は、例示したタ
ペット以外の種々の物品に広く適用し得ることは明らか
である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明に係る鋳ぐるみ鋳造
方法は、セラミックス、焼結金属等で作られた被鋳ぐる
み物を鋳型内に挿入したのちアルミニウム合金、鋳鉄等
の溶湯を大気圧下に上記鋳型内に注入し、注湯口付近の
溶湯が凝固すると共に被鋳ぐるみ物周辺の溶湯が半溶融
状態にある時間領域において、上記被鋳ぐるみ物に近接
して配置された加圧手段により上記半溶融状態の溶湯を
加圧することを特徴とし、被鋳ぐるみ物と鋳造金属との
密着性を向上して鋳ぐるみ鋳造製品の信頼性、耐久性を
改善し得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の第１実施例を示す
縦断面図、第２図は第１図のｎ−ｔｔ線に沿う要部横断
面図、第３図は本発明方法を適用して製造されるタイッ
トの縦断面図、第４図は本発明方法を実施する装置の第
２実施例を示す要部縦断面図、第５図は第４図のＶ−■
線に沿う要部横断面図、第６図は本発明方法を実施する
装置の第３実施例を示す要部縦断面図、第７図は第６図
の■−■線に沿う要部横断面図である。 １０・・・りにヮト、１２・・・チツｆ（被鋳ぐるみ物
）、１４・・・タペット本体、２０・・・下型、２４・
・・上型、２６・・・加圧ピストン、３０・・・加圧装
置、３２・・・注湯装置、３４・・・注湯口、３８・・
・入れ子、４０・・・加圧装置 第１図 第２図　　　　矛３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックス、焼結金属等で作られた被鋳ぐるみ物を鋳
   型内に挿入したのちアルミニウム合金、鋳鉄等の溶湯を
   大気圧下に上記鋳型内に注入し、注湯口付近の溶湯が凝
   固すると共に被鋳ぐるみ物周辺の溶湯が半溶融状態にあ
   る時間領域において、上記被鋳ぐるみ物に近接して配置
   された加圧手段により上記半溶融状態の溶湯を加圧する
   ことを特徴とする鋳ぐるみ鋳造方法