JPH0214137B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳造および仕上げ方法に係るものであ
る。

たとえば、エンジンのシリンダー・ヘツドの如
き鋳造製品を作るため、型（モールド）内に、水
ジヤケツト通路とガス口孔との如き空隙を形成す
るための種々の形状のコアを入れる種々の鋳造技
術が知られている。従来は、このような製品を作
るには種々のコアを成形、処理および組み合わせ
る必要があつた。この種の組合わせ体の製造には
比較的に多数のコアが使用され、可成りの組み合
わせ労力とが必要であつた。

更にまた、従来技術のコア組合わせ体は部分組
合わせ体とコアの１つまたはそれ以上の数を糊着
または膠着する必要のあることもある。このよう
な部分組合わせ体は取扱いにより部分的にこわ
れ、またコアが膠着される場合には、融解金属が
コア間を流れ鋳ばりを形成する場合が多い。これ
ら鋳ばりが水ジヤケツト通路に突き出る場合に
は、水の循環を制限しまたエンジンの正常な運転
を妨げ勝ちなので取に除く必要がある。

また、鋳造工場では、組合わせコアの隠れたす
なわち手の届かない個所に多量の膠着剤が残るこ
とは珍しくない。この余分の膠着剤はコアとして
作用し空隙を残し鋳造製品を廃棄する必要のある
表面欠陥または孔を生じる。

従来技術のコア組合わせ体の更に他の欠点はコ
アの組み合わせ中を注湯中とに水ジヤケツト用コ
アと口孔用コアとを固定するため大きいベースす
なわち位置決めコアを使用する必要があるという
ことである。

従来技術のシリンダー・ヘツドのコア組合わせ
体に伴う別の１つの問題は、口孔用コアを適用に
組み合わせできるようにするため口孔の壁を比較
的に厚い部分で形成する必要とするということで
ある。これら必要以上に厚い壁部分は効率的作業
とシリンダー・ヘツドの冷却とに悪影響を及ぼ
す。

前記した問題の多くは米国特許第4093018号明
細書に記載した鋳造用のコア組合わせ体と鋳造方
法とにより軽減される。この米国特許明細書に
は、不規則な外面を有する第１のコアを作り、第
１のコアのまわりに破壊可能な泡を有するプラス
チツク材の層を成形し、プラスチツク材の層のま
わりにそれを包囲するようにして第２のコアを成
形し、次いでこのコア組合わせ体を溶解金属を注
入する型の空所内に入れる方法が記載されてい
る。溶融金属はプラスチツク材層を破壊して鋳造
製品を形成する。

特に、発泡プラスチツク材を使用する改良され
た鋳造方法の研究が続けられて来た。鋳造中にプ
ラスチツク材が存在していると溶融金属がプラス
チツク材を破壊して気体状副生物を生じる結果と
なりこの副生物は鋳造中組合わせ体から必ずしも
完全には排出されずに溶融金属を汚染することに
なるのでコアに欠点が生じることにもなる。コア
材自体の欠点もまたプラスチツク層により隠さ
れ、従つて、鋳造作業の開始以前に検出されない
かまたは直されない。

従つて、本発明の１つの目的は、前記した従来
技術の欠点を回避する鋳造方法を提供することで
ある。

本発明の他の１つの目的は、コア組合わせ体を
形成するためプラスチツク材を使用することによ
る鋳造物の表面欠点を排除するか最小にすること
である。

本発明の他の１つの目的は、鋳造作業中に溶融
金属中に気体状物質が存在するのを排除するか最
小にすることである。

本発明はその１つの面において、以下の段階か
ら成る金属を鋳造する方法を提供することで、こ
れら段階は不規則な外面部分を有する第１のコア
を形成し、第１のコアの不規則な外面部分のまわ
りに発泡プラスチツク材の層をこの層の内面が第
１のコアの不規則な外面部分に密接しその形状に
順応して第１のコアとプラスチツク層とを互いに
接続し、プラスチツク材層の外面が不規則な表面
を含むよう成形し、プラスチツク層材の不規則な
外面部分のまわりにそれを囲む関係にして第２の
コアをこのコアの内面がプラスチツク材層の不規
則な外面部分に密接しその形状に順応して第２の
コアとプラスチツク材層とを接続し、また、第２
のコアの外面がプラスチツク材層の外面の形状に
順応しないよう成形することにより合成コア組合
わせ体を形成することと、合成コア組合わせ体を
その内部の発泡プラスチツク材を溶解するに十分
な量と時間として適用な溶媒に接触させること
と、型の１対の半分部分内に型空所を形成するこ
とと、溶媒で処理したコア組合わせ体の型の１つ
の半分部分内に一体のユニツトとして差し込むこ
とと、型の両半分部分を互いに固着することと、
空所内に溶融金属を注入して鋳造物を形成するこ
ととから成る。

本発明はその第２の面において、以下の段階か
ら成るコア組合わせ体を形成する方法と提供する
ことで、すなわちこれらの段階は不規則な外面部
分を有する第１のコアを形成することと、第１の
型内に第１のコアを差し込み第１のコアの不規則
な外面部分のまわりにそれを囲むようにして発泡
プラスチツク材の層をプラスチツク層の内面が第
１のコアの不規則な外面部分に密封してその形状
に順応して第１のコアとプラスチツク層とを互い
に接続し、また、プラスチツク層の外面が不規則
な表面部分を含むよう成形することと、１ユニツ
トとして第１のコアと成形されたプラスチツク層
とをプラスチツク層の外面形状に順応しない形状
の表面を形成する空所を有する第２の型に差し込
みプラスチツク層の不規則な外面部分のまわりに
それを囲む関係にして第２のコアをこのコアの内
面がプラスチツク層の不規則な外面部分に密接し
てその形状に順応して第２のコアとプラスチツク
層とを接続するよう成形してコア組合わせ体を形
成することと、コア組合わせ体をその内部の発泡
プラスチツク材を溶解するに十分な量と時間とに
して溶媒に接触させることとから成る。

本発明はその更に別の面において、不規則な外
面部分を有する第１のコアを作り、不規則な外面
のまわりにプラスチツク材の層をその内面が不規
則な外面部分に接続関係になりプラスチツク層の
外面が不規則な外面を含むよう成形し、プラスチ
ツク層の不規則な外面のまわりにそれを囲みそれ
に接続する関係にして第２のコアを成形すること
により組合わせ体を形成する方法において、コア
組合わせ体内のプラスチツク材を溶解するに十分
な量と時間とにして適用な溶媒にコア組合わせ体
を接触させることを特徴とするコア組合わせ体を
形成する方法を提供する。

本発明はその更に別の面において、以下の段階
から成る方法によりコア組合わせ体を製造するこ
とであり、すなわちこれらの段階は、不規則な外
面部分を有する第１のコアを作ることと、第１の
コアを第１の型に入れ第１のコアの不規則な外面
部分のまわりにそれを囲む関係にして発泡プラス
チツク材の層をその内面が第１のコアの不規則な
外面部分に密接してその不規則な外面部分の形状
に順応して第１のコアとプラスチツク層とを互い
に接続しまたプラスチツク層の外面が不規則な表
面部分を有するよう成形することと、第１のコア
と成形されたプラスチツク層とを１つのユニツト
としてプラスチツク層の外面の形状に順応しない
表面を形成する空所を有する第２の型に入れ、プ
ラスチツク層の不規則な外面部分のまわりにそれ
を囲むようにして第２のコアをその内面がプラス
チツク層の不規則な外面部分に密接してその形状
に順応して第２のコアをプラスチツク層に接続す
るよう成形することによりコアの組合わせ体を形
成することと、コア組合わせ体をその内部のプラ
スチツク材を溶解するに十分な量と時間とにして
適当な溶媒に組合わせ体を接触させることであ
る。

以下、本発明を添付図面に示した実施例に基づ
き詳細に説明する。

インライン６気筒内燃機関のシリンダー・ヘツ
ドを製造する本発明の鋳造方法に使用できるコア
組合わせ体の好ましい具体例が第１図と第４図と
に示してある。コア組合わせ体２は第１すなわち
内側コア４（第１図と第２図）を備えている。内
側コア４は基部部分から下方且つ横方向に突出し
た口孔延長部４Ｂと、基部部分と口孔延長部４Ｂ
との端部におけるほぼ同平面の位置決め部分４Ｃ
とを含んでいる。内側コア４は任意適当な方法で
作られる。たとえば、内側コア４は従来技術の方
法でケイ砂とフエノールをベースとした樹脂若し
くは変性したフエノールをベースとした樹脂また
はその両方の樹脂の如き適当なバインダとで成形
できる。

次いで、プラスチツク材の層６が内側コアの一
部分、すなわち、内側コア４の口孔延長部４Ｂの
まわりに成形される。プラスチツク材は熱可塑性
樹脂材または適当な溶媒により溶解できる発泡プ
ラスチツク材の如き他の物質の如き任意適当な低
温溶融物質で良い。発泡プラスチツク材は本発明
に使用する好ましいプラスチツク材である。満足
であると判つた物質にはポリスチレンとメタクリ
ル酸の樹脂質重合誘導体とがある。

鋳造作業に使用するのに適当であると判つた
種々の発泡プラスチツク材が米国特許第3374827
号および米国特許第3496989号明細書に記載され
ている。米国特許第3374827では、接合されたコ
ア間に差し込まれるスペーサとしてポリスチレン
を使用している。米国特許第3496989号ではコア
に衝合してそれを位置決めする中子押さえとして
またコアを埋め込んでフルモード技術用のパター
ンとして作用するポリスチレンを使用している。

プラスチツク層６は第１のコア４を成形機に入
れるといつた適当な手段により第１のコア４のま
わりに成形できる。あらかじめ部分的膨張したポ
リスチレン・ペレツトの如きプラスチツク材を次
いで型に入れ、蒸気膨張段階の如き適当な方法に
より第１のコア４のまわりで完全に膨張してプラ
スチツク層を形成して、この層の内面８は第１の
コアの外面１０に密接してその形状に順応するよ
うにする。成形されたプラスチツク層６の外面１
２はシリンダー・ヘツドの所望の形状に従う形状
にされる。

プラスチツク層６は第１のコア４の一部分を完
全に包囲しまた第１のコア４の不規則な表面形状
により第１のコア上に恒久的に支持される、すな
わち、第１のコアからどの方向にも移動されな
い。

第１のコア４とプラスチツク層６とは１つのユ
ニツトとして取扱えることのできる合成コアの部
分組合わせ体１４を形成する。もし必要ならば、
この部分組合わせ体は蒸気膨張段階の残留水を取
り除くため、たとえば、マイクロ波炉の如き適用
な手段で乾燥できる。

次に、好ましい具体例では冷却ジヤケツト・コ
アを構成する第２のすなわち外側コア１６が合成
の部分組合わせ体１４の一部分のまわりにそれと
密接してその形状に順応するよう成形される（第
１図と第４図）。このことは部分組合わせ体１４
を第２の鋳型すなわちコア箱とコア・ブロアに入
れて適当なコア組成物、たとえば、前記したケイ
砂とバインダとを部分組合わせ体のまわりに吹く
ことにより行える。従つて、外側コア１６はプラ
スチツク層６の一部分を包囲するためプラスチツ
ク層の一部分に重なる関係にして適所に形成され
る。外側コア１６の内面１８は従つてプラスチツ
ク層６の外面２０に密接してその形状に順応す
る。外側コア１６の外面２２は冷却ジヤケツト通
路の所望の最終形状にならう形状にされる。シリ
ンダー・ヘツドの弁案内ボスを形成するプラスチ
ツク層の無孔の直立の柱部分２４のまわりに外側
コアを成形することにより冷却ジヤケツト通路の
一部が形成される。外側コア１６はまた一体の位
置決め部品１６Ａも含んでいる。

部分組合わせ体１４の不規則な形状により、外
側コア１６は部分組合わせ体１４に恒久的に固着
される。すなわち、外側コア１６はいづれの方向
にも移動できない。

内側コア４は適所に成形されたプラスチツク層
６と適所に成形された外側コア１６と共にコア組
合わせ体２を形成する。次いで、プラスチツク材
が先に位置していた個所に空隙を残すようプラス
チツク材を溶解するため適当な溶媒でコア組合わ
せ体を処理する。

溶媒がプラスチツク材を有効に溶解できる限り
プラスチツク材は任意適当な方法で溶媒と接触せ
しめられることができる。しかしながら、好まし
い方法では、溶媒を入れた浴にコア組合わせ体を
プラスチツク材を完全に溶解するに必要な時間浸
漬する。

使用する特定の溶媒の選択は重要ではない。し
かしながら、溶媒はコア組合わせ体に使用したプ
ラスチツク材を望ましい短寺間で完全に溶解でき
るものが好ましい。プラスチツク材を溶解するま
でにかかる時間の長さは重要ではないが、溶解段
階に要する時間を節減するとコア組合わせ体の形
成に要する総時間と鋳造作業の総時間とをそれに
相当して減少する。特定の環境において望ましい
か有効な溶媒はもちろん使用するプラスチツク材
如何により変る。適当な溶媒の選択は技術者の技
倆である。

たとえば、膨張したポリスチレンの場合には、
芳香族とハロゲン化した炭化水素溶媒がこのポリ
スチレンを溶解すると判つた。ポリスチレンを溶
解するのに適当であると判つた例示的溶媒にはベ
ンゼン、トルエン、１−１−１トリクロロエタン
があるが１−１−１トリクロロエタンが好まし
い。

１−１−１トリクロロエタンの如き溶媒に接触
すると、膨張したポリスチレンは激しい泡立ち作
用により明かな如く敏速に溶解する。通常ではポ
リスチレンを完全に溶解するには僅か30秒程度し
か必要としない。しかしながら、種々のプラスチ
ツクを溶解する所要時間は使用する特定のプラス
チツク材と溶媒との特性に左右される。

溶媒溶液は処理段階中に使用したコアの表面に
浸透すると判つた。コアの外側層（たとえば、
砂）に炭素質の物質の層を被覆するとことが好ま
しい。従つて、コアの外面が被覆された炭素質の
層により有効に密封されるので耐火性コアウオツ
シ（wash）の必要は減少するか排除される。コ
アの多孔度は大幅に減少され、鋳造作業中発生す
る気体状物質がコア自体に浸透せずに組合わせ体
内の適当なガス抜きを通り取り除かれる。組合わ
せ体によつて形成された鋳造物内の閉塞部と空間
とは可成り減少されるか排除される。

プラスチツク材が完全に溶解せしめられた後、
コア組合わせ体は次いで溶媒との接触から取り除
かれる。この取除き段階は単に組合わせ体を浴か
ら取り出して組合わせ体から溶媒が流出できるよ
うにするだけで良い。

溶媒処理したコア組合わせ体は存在することの
なる残留溶媒を蒸発させて取り除くため乾燥され
ることが好ましい。コア組合わせ体は、たとえ
ば、十分な時間炉に入れることによる等任意の方
法で乾燥できる。コア組合わせ体はまた熱を使用
せずに溶媒を蒸発させるため真空すなわち減圧の
下に乾燥することもできる。

溶媒処理され乾燥されたコア組合わせ体２は次
いで、鋳型の一方の分割部分の生砂２６にあらか
じめ形成された空所に直接差し込まれる。コア
４、１６のコア位置を決め部分４Ｃ、１６Ａはコ
ア組合わせ体２の型内に全体として支持する作用
を行う。内側コア４の端部４Ａは生砂２６にかみ
合つてコア組合わせ体２の１つの側を支持する。
コア組合わせ体２を型の分割部分に並べそれに位
置決めした後、符号２８で示した従来技術のコア
をコア組合わせ体のまわりに配置できる。

次いで、型の頂部部分がドラグ部分上に位置決
めされ、その後溶融鉄が型の空所に注がれてシリ
ンダー・ヘツドを形成する。この溶融鉄は内外コ
ア４、１６の外面１０の形状に従いシリンダー・
ヘツドの口孔とジヤケツトとの壁を形成する。

以上、本発明を２つのコアと膨張した発泡プラ
スチツク材の中間層とから成る合成コア組合わせ
体について説明したが、３つまたはそれ以上の数
のコアからなり、それぞれのコアが隣接した内側
のコア上に形成された発泡プラスチツク材により
内側のコアから間隔をあけて保持されるようにし
たコア組合わせ体とすることができることは明ら
かである。従つて、たとえば、もし所望ならば、
発泡プラスチツク材の別の層をコア１６の表面の
まわりに形成して別のコアをプラスチツク材の表
面のまわりに成形することもできる。従つて、合
成のコア組合わせ体は必要に応じて任意の数のコ
ア層とプラスチツク材の層を含むことができる。

コア組合わせ体の形式をこのように変形しても
コア組合わせ体の溶媒処理にはあまり影響はな
い。しかしながら、もしプラスチツク材の使用量
を増した場合にはプラスチツク材を完全に溶解す
る時間を長くなるであろう。

また本発明がどの型式の金属鋳造物の製造にも
応用できることは理解できよう。上記実施例にお
いてはシリンダー・ヘツドの鋳造に関連して説明
したのでこの分野において特に有用に思えるが、
本発明は任意の種類の金属を使用して他の形式の
鋳造物の生産にも利用できる。

本発明は更に本発明の例示するものと考えられ
る以下の実施例に関連して説明する。しかしなが
ら、本発明がこの特定の実施例のみに限定される
ものでないことは理解する必要がある。

実施例 型またはコア箱内でケイ砂とフエノールをベー
スとした樹脂か変性フエノール樹脂かもしくはそ
の両方の樹脂のバインダとの混合物から第１のコ
ア４が成形される。次に、第１のコア４は型また
はコア箱に入れられこの箱には次いで部分的に膨
張せしめられたポリスチレン・ペレツトが満たさ
れる。この型には蒸気がかけられペレツトを完全
に膨張させて第１のコア４に密接してそのまわり
にプラスチツク層６を形成する。第１のコアとポ
リエチレン層とにより形成された合成コア部分組
合わせ体は蒸気膨張段階からの残留水が蒸発せし
められるまでマイクロ波炉内で乾燥される。

部分組合わせ体は次いでケイ砂とトリエチルア
ミンまたはジメチルエチルアミンの触媒により活
性化されたケイ砂とフエノールイソシアン酸バイ
ンダとを満した別の型またはコア箱に入れられて
部分組合わせ体のポリスチレン層のまわりにそれ
に密接して第２のコア１６も形成する。

その結果によるコア組合わせ体は次いで１−１
−１トリクロロエタンの溶媒浴に浸漬されると数
秒間激しく発泡してポリスチレン層は完全に溶解
する。

次いで、溶媒処理したコア組合わせ体は１９イ
ンチ水銀の減圧下で乾燥され蒸発し存在すること
のある残留１−１−１トリクロロエタンを取り除
く。

溶媒処理され乾燥されたコア組合わせ体は次い
で鋳砂を含む型の組合わせ体のドラグ部分に入れ
られる。他の従来技術にコア組合わせ体の部品が
コア組合わせ体のまわりに配置され６気筒エンジ
ンのシリンダー・ヘツドの鋳造物を形成する。型
の頂部部分が従来の方法でドラグ部分に組み合わ
される。従来技術の方法でこの合成型組合わせ体
を使用することにより鋳造物が作られる。その結
果による鋳造物の内部は凹凸や鋳ばりのない滑か
な表面でシリンダー・ヘツドとして使用するのに
適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は頭弁式インライン６気筒内燃機関のシ
リンダー・ヘツドを形成するため本発明において
使用されるコア組合わせ体を示す断面図、第２図
ないし第４図は第１図のコア組合わせ体の製造に
おける各段階を示す斜視図である。 ２……コア組合わせ体、４……第１のコア、６
……プラスチツク層、８……プラスチツク層の内
面、１０……第１のコアの外面、１２……プラス
チツク層の外面、１６……第２のコア、２０……
第２のコアの内面、２２……第２のコアの外面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不規則な外面部分を有する第１のコアを作
   り、 第１のコアを第１の型内に差し込み、第１のコ
   アの不規則な表面部分のまわりにそれを囲む関係
   にして発泡プラスチツク材の層をその内面が第１
   のコアの不規則な表面部分に密接してその形状に
   順応して第１のコアとプラスチツク層とを接続
   し、また、プラスチツク層の外面が不規則な表面
   部分を含むようにして成形し； 第１のコアと成形されたプラスチツク層とを１
   つのユニツトとしてプラスチツク層の外面に順応
   しない形状の表面を形成する空所を有する第２の
   型内に差し込みプラスチツク層の不規則な外面部
   分のまわりにそれを囲む関係にして第２のコア
   を、その内面がプラスチツク材の不規則な外面部
   分に密接してその形状に順応して第２のコアとプ
   ラスチツク層とを互いに接続するよう成形するこ
   とにより組合わせ体を形成し； このコアの組合わせ体をその内部の発泡プラス
   チツク材を溶解するに十分な量の溶媒に十分な時
   間だけ接触させる；工程から成るコア組合わせ体
   を形成する方法。 ２ プラスチツク層を形成する上記工程が、第１
   のコアを型に差し込むことと、第１のコアのまわ
   りに熱可塑性樹脂を配置し、この樹脂を第１のコ
   アのまわりで膨脹させることから成る特許請求の
   範囲第１項の方法。 ３ 上記樹脂を配置する工程が、事前に膨脹した
   ポリスチレン粒子を配置することから成る特許請
   求の範囲第２項の方法。 ４ 上記溶媒が１−１−１トリクロロエタンから
   成る特許請求の範囲第３項の方法。 ５ コア組合わせ体が、それを溶媒に浸漬するこ
   とにより溶媒と接触せしめられる特許請求の範囲
   第１項の方法。 ６ コア組合わせ体が溶媒浴から取り出され、そ
   の残留溶媒を取り除くため乾燥されるようにされ
   た特許請求の範囲第５項の方法。 ７ コア組合わせ体が減圧の下に乾燥される特許
   請求の範囲第５項の方法。