JPH02220729A

JPH02220729A - 鋳造用鋳型及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02220729A
Application number: JP4107389A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takeuchi; 一雄竹内; Takahiro Tetsuanaguchi; 鉄穴口　隆弘
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1990-09-03

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、鋳物品質を向上させる鋳造用鋳型及びその製
造方法の改良に関するものである。

（従来技術）一般に、鋳抜きによって鋳物に中空部を成形する場合、
珪砂等の耐火砂を焼成して成形した中子（＃Ｂ型）を用
いている。そして、中子によって成形される鋳物の鋳肌
を平滑にし、かつ寸法精度も＋ｉＪｔさせるため、特開
昭５５−３０３４１号公報に示されているような鋳型造
形法により、中子表面に塗型層を形成するものが知られ
ている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、耐火砂で構成された中子においては、珪
砂等からなる耐火砂の熱伝導性が悪いため、中子廻りの
溶湯の凝固速度が遅（、ひけ巣や金属組織の粗大化など
が生じて健全な鋳物が得られないという問題があり、ま
た凝固時間が長くなることにより生産性を低ドさせるな
どの問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、鋳型廻りの溶湯の凝固速度を早め、
健全な鋳物を成形すると共に、鋳物の生産性を向上させ
る鋳造用鋳型を提供すると共に、その鋳型を安定して得
ることができる鋳造用鋳型の製造方法を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） −Ｆ記の目的を達成するため、請求項（１）の第１発明
は、耐火砂を固めて成形した鋳造用鋳型において、該鋳
型の鋳物を成形する成形面に、金属粒子を分数含有する
塗型層を形成した構成としたものである。

また、請求項■の第２発明は、成形型の成形面に、粘結
剤を含有するコート層を成形し、次に成形型内に金属粒
子を充填してコート層内に金属粒子を混入させ、その後
、余剰の金属粒子を成形型内から排出し、次に成形型内
に粘結剤が添加された耐火砂を充填して加熱処理し、次
に焼成された鋳型を成形型から離型させ、鋳物を成形す
る成形面に金属粒子を分散含有する塗型層を形成した鋳
型を得る構成としたものである。

（作用）上記請求項（１）の第１発明においては、鋳型の塗型層
に分散含有された金属粒子により、溶湯の熱が奪われて
溶湯の凝固速度が早くなり鋳型廻りのひけ巣発生が抑制
され、金属組織の微細化が促進される。

また、請求項■の第２発明においては、成形型の成形面
に、粘結剤を含有するコート層を形成したのち、成形型
内に金属粒子を充填してコート層内に金属粒子を混入さ
せ、その後、余剰の金属粒子を成形型内からり１出する
ようにしたため、比重の大きい金属粒子が予め形成した
コート層に均一に分散混入されることとなる。粘結剤を
含イｒする塗型液に金属粒子を混合してこれを成形型の
成形面にコートする方法では、比重の大きい金属粒子が
塗型液内で沈降し、塗布する際に金属粒子が均一に分散
したコート層は得にくい。しかし本発明では上述のよう
にこのような問題が解消されることとなる。また、金属
粒子が分散混入したコート層は、成形型内で耐火砂と共
に加熱処理されるため、鋳型との密着性が良（、さらに
塗型層の表面は成形型の成形面で直接成形されるため、
金属粒子を分散含をしても表面が荒れることな（平滑に
形成され、鋳型寸法精度も高めることができる。

（実施例）以ド、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る鋳造用鋳型１を示し、該
鋳型１はエンジンのＡｐ合金製シリンダヘッドの吸・υ
ト気ポートを形成するポート中子である。該鋳型（以下
ポート中子と称す）■は、耐火砂としての珪砂に粘結剤
を添加して焼成し、固めたものであり、表面には第２図
に拡大して示すように金属粒子２が分散含有された中型
層３が形成されている。

を記ポート中子１の塗型層３は、金属粒子２の塗型Ｍ３
内での保持力を確保し、かつ塗型層３自身の強度及び中
子１との密着性を確保するため、厚士が０．８ｍｍ〜１
．５ｍｍめ範囲が好ましい０．８ｍｍ未満の厚さでは金
属粒子２の塗型層３内での保持が困難になると共に、塗
型層３の粘結剤の量が減少して塗型層３自身の強度が低
下し、かつ塗型層３の中子１への密着性も低ドする。一
方厚さが１．５ｍｍを超えると効果が飽和し、これ以上
厚くするのは経済的でない。

上記塗型層３に分散含有される金ｒｉＡ粒子２としては
スチール粒子が用いられ、金属粒子２の塗型層３への含
有量は、金属溶湯の冷却性を確保すると共に、塗型層３
自身の強度を確保し、かつ中子１との密着性を確保する
ために、塗型層３に対して２５〜４０容量％の範囲が好
ましい。含有量が２５容量％未満では金属溶湯の十分な
冷却効果を確保するのが困難であり、一方４０容量％を
超えると塗型層３の粘結剤の聞が減少して塗型層３自身
の強度が低下し、かつ塗型層３の中子１への密着性も低
下する。また、金属粒子２の大きさは、粒径が０．３〜
０．８ｍｍの範囲が好ましく、０．３ｍｍ未満のものは
製造上作成するのが困難であり、一方０．８ｍｍを超え
ると、塗型層３への混入保持が困難となる。

ポート中子ｌは、上記のように金属粒子２を分散含有す
る塗型層３を有するため、金属溶湯、例えばＡＰ合金溶
湯が塗型層３に接した際、Ａｆ１合金溶湯の熱が金属粒
子２に奪われ、ポート中子１廻りの溶湯の凝固速度を早
め、ひけ巣発生がなく金属組織の微細化した健全なＡΩ
合金鋳物を得ることができる。

次に、上記ポート中子１の製造方法を第３図および第４
図　（ａ）〜（ｆ）に基づいて説明する。

第３図はポート中子１を造型する造型装置Ａを示し、該
造型装置Ａは、第１型枠４に固定されたシリコンゴム製
の第１成形型５と、第２型枠６に固定されたシリコンゴ
ム製の第２成形型７とからなり、第３図のように第１成
形型５と第２成形型７とを閉じることにより、ポート中
子１の成形用キャビティ８を構成する。

９は、各成形型５，７を貫通して配設されたエノエクタ
ビンであり、その後一部はエジェクトプレート１０に取
付けである。該エジェクトプレート９は図示しない駆動
手段で作動され、成形後のポート中子１を各成形型５，
７から離型させる。

なお１１は後端部がエジェクトプレート１０に取付けら
れた規制ロッドであり、該ロッド１１は各成形型５，７
を貫通して配設され、かつ各成形型５．７を閉じた際、
お互に当接して各エジェクタピン９の先端面を各成形型
５，７の各成形面５ａ、７ａと一致させるものである。

また、１２は、各エジェクタピン９および各規制ロッド
１１の移動をガイドする耐熱樹脂製のガイドブツシュで
ある。

上記造型装置Ａを用いたポート中子１の製造ステップを
詳細に説明すると、第４図（ａ）に示すように、各成形
型５．７を閉じた状態で開口部８ａからキャビティ８内
に粘結剤を含ｆＴする塗型液１３を充填する。この塗型
液１３の組成としては、例えば下記のものを用いること
ができる。

（塗型液の組成）（ａ）塗型骨材アルミナイド粒子ｌＯｏ重口部（ｂ）粘
結剤　水ガラス１〜３重量部カルボキシメチルセルロースを１％含有した水溶液３５〜５０重量部酢酸ビニル０．５〜２．０重量部（ｃ）活性剤　　アニオン活性剤０．０５〜０．２重量
部（ｄ）消泡剤　　エマルジョン型ンリコーン１Ｉｒ１
泡剤０．０５〜０．２重量部次に、各成形型５，７を閉じた状態で上ドに反転させ、
キャビティ８の開口部８ａから余分な塗型液１３を排出
し、その後各成形型５．７を元の状態に反転させて第４
図（ｂ）に示すように、各成形面５ａ、７ａに例えば厚
さ１ｍｍのコート層１４を成形する。

次に、第４図（ｃ）に示すように、開口部８ａから粒径
０．５ｍｍのスチール粒子からなる金属粒子２をキャビ
ティ８内に充填する。この時、コート層１４は水分を含
有する軟質層であるため、金属粒子２は、容易にコート
層１４に混入され、しかも、金属粒子２はキャビテイ８
内全体に充填されるため、コート層１４に均一に分散混
入されることとなる。なおこの時、充填された金属粒子
２に圧力を加えて金属粒子２のコート層１４への混入を
促進するようにしてもよい。また、金属粒子２とコート
層１４との親和性を高めるため、金属粒子２に親和性を
高める表面処理を施してもよい。

その後、各成形型５，７を閉じた状態で七ドに反転させ
て余剰の金属粒子２をキャビティ８がら排出し、次に各
成形型５．７を元の状態に反転して第４図（ｄ）に示す
ように、金属粒子２を分散含有したコート層１４が形成
される。

次に、第４図（ｅ）に示すように、開口部８ａがらキャ
ビティ８内に粘結剤と耐火砂等と混練し、乾燥した鋳型
砂１５を充填する。この鋳型砂１５の組成としては、例
えば下記に示すものを用いることができる。

（鋳型砂の組成）（ａ）耐火砂　　珪砂１００重量部（ｂ）粘結剤　　水ガラス１〜５重量部（Ｃ）シランカ
ンプリング剤　水ガラスに対し０２重量部（ｄ）水　　　　１重量部なお、乾燥後の水分量は０．２％以下である。

その後、公知のマイクロ波加熱装置１６でキャビティ８
内のコート層１４および鋳型砂１５を加熱処理する。マ
イクロ波加熱においては、コート層１４および鋳型砂１
５の水分等の誘電体によりコート層１４自身および鋳型
砂１５自身か発熱して加熱処理され、水分等が蒸発して
焼成されコート層１４および鋳型砂１５が硬化する。

その後、各成形型５．７を開き、各エジェクタピン９で
押出し離型させることにより、第１図に示すようなボー
ト中子１を得ることができる。

以」二のように、成形面５ａ、７ａに軟質のコート層１
４を形成したのち、キャビテイ８全体に金属粒子２を充
填することによって金属粒子２かコート層１４に均一に
分散混入するため、最終的に硬化して成形された塗型層
３には金属粒子２が均一に分散混入したものとなり、中
子１廻りの溶騙の冷却を安定して高めることができる。

また、塗型層３の表面は、各成形型５，７の成形面５ａ
、７ａで直接成形されるため、金属粒子２を塗型層３に
混入させても表面が荒れることなく平滑に成形され、中
子１の寸法精度も高いものが得られる。

なお、１記実施例では、マイクロ波加熱装置を用いて中
子工および塗型層３を硬化させるようにしているが、こ
れに替えて成形型を金型で構成し、この金型内に電気ヒ
ータ等の加熱手段を内蔵して中子１および塗型層３を硬
化させるようにしても良い。

また、塗型層３の粘結剤および鋳型砂１５の粘結剤は上
記実施例に限ることなく樹脂等の各種のものを用いるこ
とができる。

さらに、上記実施例では、シリンダへノドのボート中子
１に本発明を適用した例を示したか、これに限らず他の
鋳物の中子もしくは主型にも適用可能なことは言うまで
もない。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の第１発明における鋳造用
鋳型によれば、塗型層に分散含有された金属粒子により
、＋８湯の熱を積極的に奪って溶湯の凝固速度を早め、
鋳型廻りのひけ巣発生を抑制し、かつ金属組織の微細化
を促進させることができ、健全な鋳物を得ることができ
るという効果を有するまた、本発明の第２発明における鋳造用鋳型の製造方法
によれば、金属粒子が均一に分＃！Ｉ混入された塗型層
を安定して得ることができると共に、金属粒子の混入に
関係なく表面が平ｔＦ１な塗型層を得ることができ、か
つ鋳型寸法精度も高いものを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るボート中子の断面図、第
２図は第１図におけるボート中子の要部断面図、第３図
は本発明の実施例に係るボート中子の製造に用いる造型
装置の縦断面図、第４図（ａ）〜（ｆ）は　ボート中子
の製造ステップを示す要部縦断面図である。ｌ・・番ボート中子（鋳造用鋳型）、２・・Φ金属粒子
、３・・・塗型層、５・０・第１成形型５ａ１１−Φ成
形面、７・・拳第２成形型、７ａ・・・成形面、１４・
・・コート層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）耐火砂を固めて成形した鋳造用鋳型において、該
鋳型の鋳物を成形する成形面に、金属粒子を分散含有す
る塗型層を形成したことを特徴とする鋳造用鋳型。
（２）成形型の成形面に、粘結剤を含有するコート層を
成形し、次に成形型内に金属粒子を充填してコート層内
に金属粒子を混入させ、その後、余剰の金属粒子を成形
型内から排出し、次に成形型内に粘結剤が添加された耐
火砂を充填して加熱処理し、次に焼成された鋳型を成形
型から離型させ、鋳物を成形する成形面に金属粒子を分
散含有する塗型層を形成した鋳型を得ることを特徴とす
る鋳造用鋳型の製造方法。