JPH0225261A

JPH0225261A - 鋳ぐるみ体

Info

Publication number: JPH0225261A
Application number: JP17600488A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamamoto; 義昭山本
Original assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Priority date: 1988-07-13
Filing date: 1988-07-13
Publication date: 1990-01-26

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、軸受、・粉粒体の輸送管等の耐摩耗用機械部
品や、高温高圧の流体が流れる配管部品素材として用い
られる鋳ぐるみ体に関するものである。

［従来技術ｌセラミックスを金属で鋳ぐるむことを可能ならしめるた
めの−手段として、従来から金属を外層とし、セラミッ
クスを内層とする鋳ぐるみ体において、内外層間に緩衝
層を設けることは広く行われており、そのための工夫と
して、下記に記載する方策がとられてきた。

すなわち、１、　耐熱鋼のメツシュにセラミックスを浸透させるこ
とにより緩衝層を形成する方法。

２、　鋳物と同材質の薄肉材を前記鋳物の内壁面上に設
けしめることにより、８１１層を形成する方法。

３、　耐火物と樹脂とを混合した組成物を内層であるセ
ラミックスに塗布した後、該慴脂を加熱分解して得られ
た多孔質の耐火物を、層状に付着せしめて緩衝層を形成
する方法。

（従来技術の問題点］上述のように第１の緩衝層形成方法では、セラミックス
層の厚さのコントロール、及び、メツシュの間に均等に
セラミックスをつめるのが困難であるので、鋳ぐるまれ
るセラミックス全域にわたって均一な緩ｗＩ層を形成す
るので困難である。

第２の緩衝層形成方法では、設けられる緩衝層の形状を
特別に切削か鋳造で作り出す必要があり、鋳ぐるみ体を
製造する工程が多くなること、また、薄い緩１ｗ層を形
成することが困難なことである。

第３の緩衝層形成方法では、多孔質層の性質の再現性に
問題がある。

［発明が解決しようとするｍｌ！ｆｉ＋耐熱Ｗｔ撃性の
良い緩衝層を、金属と鋳ぐるまれるセラミックス間に、
緩衝機能が安定かつ確実に発振し得るようなして、かっ
鋳込条件、溶湯金属と鋳ぐるまれるセラミックスとの熱
膨張係数差の大小に対応して、最適な緩衝層を設けるこ
とが困難なことである。

【問題点を解決するための手段］本発明は、鋳ぐるまれるセラミックスの外周に緩膚層を
、耐熱性と共に断熱性の高いセラミックス・ファイバー
構造体を用いて設け、前記紡ぐるまれるセラミックスを
熱衝撃から防禦すること。

鋳ぐるみに用いる金属の種類により、及び鋳ぐるまれる
セラミックスの種類により変動する紡込温度、金属とセ
ラミックス間の熱膨張係数差の大小に応じて前記緩衝層
の形成に用いられる。前記セラミックス・ファイバー構
造体の種類、取付法を適宜変更使用して、適度な応力を
前記紡ぐまれるセラミックスと金属に作用せしめること
に、本発明の着眼がある。

具体的には、ｕｊぐるまれるセラミックスを内層とし、
金属を外層とし、内外層間にセラミックス・ファイバー
構造体を緩衝層として介在せしめて構成した鋳ぐるみ体
とすることにより、上述の従来技術の問題点を解決する
ものである。

［作　　用１セラミックス・ファイバー構造体が、外周に設けられた
鋳ぐるまれるセラミックスを紡型内に設置する。

しかる後に、１４００℃程度に加熱された溶融金属を鋳
型的空隙に注入し、常温状態の前記セラミックス・ファ
イバー構造体と接触せしめると。

両者間の温度差がはなはだしいので、ごく短時間内に前
記溶融金属が保持している大量の熱が、前記セラミック
ス・ファイバー構造体に移動し、熱衝撃が作用する。

上述のような状況になっても、前記セラミックス・ファ
イバーを構成している繊維は、融点１７００〜１９００
℃であるとこから明らかなように、耐熱性が大であるこ
と、及び、前記繊維は、熱膨張係数（α）及びヤング率
（Ｅ）が小さいので、熱応力の一般式δ＝Ｅα（１−１
，）から明らかなように発生する熱応力は小さく、また
、耐熱衝撃性の目安を表示する一般式ΔＴ＝δ　（１−
μ）／αＥによっても明らかなごとく、上述の熱衝〒に
耐え得る。

更に、各磯維間に介在する空気層が衝撃的に伝達される
熱移動の減衰効果を果たす。

以上から前記セラミックス・ファイバー構造体は、断熱
性が高く、幼ぐるまれるセラミックスには８衝撃が生じ
ない。

一方、前記溶融金属は、前記セラミックス・ファイバー
構造体と接触後、急速に冷却して固化するが、この過程
において、熱膨張係数が異なる異種の物体が接している
ので収縮量の差を生じ、これを起因として前記セラミッ
クス・ファイバー構造体に圧縮応力が作用する。

この結果、前起語ぐるまれるセラミックスともども前記
溶融金属の冷却に伴う収縮に追従しつつ密着保持される
。

【実施例１セラミックス・ファイバー構造体を緩Ｎ層として用いる
本発明に係る鋳ぐるみ体の実施例を詳述する。

（実施例１）本実施例は、セラミックス・ファイバーを緩衝層として
用いる例である。

セラミックス・ファイバーは耐熱性とともに断熱性も高
いので、熱１１撃を避けられる。Ｕぐるまれるセラミッ
クス外周に設けるにあたり、まず、ファイバーと無機バ
インダーを湿式混合し、しかる後に前記セラミックス表
面に塗布し、乾燥後ガス炎で有機分を除去して緩衝層を
形成し、その後幼ぐるみに供するものである。

本例によれば、塗布層の厚さを１−程度となせば充分熱
衝撃が回避できる。このように形成すした１Ｍ７ｐｆｊ
を外周に備えた。熱ｉｌｌ！値の低いアルミナ焼結体を
鋳鉄により鋳ぐるむ実験をした結果。

アルミナ焼結体にワレは発生しなかった。

（実施例２）本実施例は、セラミックス・ファイバー構造体の一例で
あるセラミックス・ファイバー積層体を緩衝層として用
いる例である。

セラミックス・ファイバー積層体は、施工が容易である
点に特徴がある。それゆえ、＆ｌぐるまれるセラミック
スの形状が円筒状の場合は、積層体を丸めて巻きつける
ことができるし、吸引成型で積層体を必要形状にするこ
ともできる。積層体を丸めて巻きつける場合には、端部
を無機系接着剤で固定して鋳ぐるみに供することとなる
。市販の積層体で最も薄いのは２■であるが、この厚さ
で充分熱衝撃を避けられる。実施例１の塗布法と比べる
と、均一な厚さの層を作れる点で優れている。

また、積層体を小さなブロックに分けて、ブロック間に
１層程度の隙間をあけて貼りつけると、その隙間が鋳造
時にガスの通り道となってガスが逃げるので、ブローホ
ール欠陥に対して有効な対応手段となるという特徴があ
る。

（実施例３）本実施例は、セラミックス・ファイバー構造体の一例で
あるセラミックス・ファイバー織布を緩ＷＩ＋Ｒ材料と
して用いた例である。

実施例１にて説示した塗布法及び、実施例２にて説示し
た積層体を使用して形成された緩ＦＲ層は、熱衝撃を回
避できるものの、セラミックスを締めつける力が小さい
ことと、＆８造時の溶湯の流れでファイバーが流され易
いという欠点がある。そこで本実施例では、長繊維のセ
ラミックス・ファイバーを織った布を、緩衝層材料に選
んだ。

鋳ぐるみを行う前に、まず外径２５■、長さ６５膿、厚
さ１．５−の大きさの１部分安定化ジルコニア製パイプ
のまわりに、化学組成がＡ１□０゜８０％、Ｓｉ０．２
０％、繊維径１０μｍ、厚さ０゜３６鴫のセラミックス
・ファイバー織布を巻きつけ、端部を無機系高温用接着
剤で貼りつけて固定せしめて緩衝層を取付後、Ｕ型内に
設置した。その後、１４０５℃のＦＣＤ４５を鋳型的空
隙に注入して鋳ぐるみを行った。

鋳鉄の厚さは５■である。形成された鋳ぐるみ体内層の
セラミックスには、割れはなかった。

このように、０．３６−という薄さで熱衝撃を避けられ
たのは、織布を構成する各繊維間に介在する空気層が断
熱効果を上げているからである。

本実施例によれば、緩衝層材料として織布を用いたので
。

■　ファイバーが１８湯に流されることが皆無となった
・【シ　厚さが薄いので、鋳ぐるみ体の内層であるセラミ
ックスを締めつける力が大きい。

（■　織布表面の凹凸、もしくは織布内の空間が鋳造時
にガスの通り道となってガスが逃げるので。

ブローホール欠陥に対して極めて有効な手段とな７、 ■　織布を構成する各繊維間に介在する空気層による断
熱効果があるので、鋳鉄で鋳ぐるんだ場合は、耐火物を
使ったものよりチル深さが浅い、織布の取り付は方法と
して、鋳ぐるまれるセラミックスが円筒状であれば、織
布を巻きつければ良いし、形状の複雑なものであれば１
ｗｉ布を小さく切って貼りつければ良い。

（実施例４）本実施例は、セラミックス・ファイバー構造体の一例で
ある、セラミックス・ファイバー紡織糸を緩衝層材料と
して用いた例であって、セラミックス・ファイバーの紡
織糸を鋳ぐるまれるセラミックスの外周に巻きつけるも
のである。

紡織層は、該セラミックス・ファイバー紡織糸を密に巻
きつけるか、１１程度の間隔をあけて巻きつけ、接着剤
で固定して形成される。上述のように形成すると、糸と
糸の間の凹みがガス通路となってブローホール欠陥に対
し、有効な対応手段となる。

なお、前記セラミックス・ファイバー構造体は。

化学組成が重版のものでＡ１□Ｏ３が３０〜９５％、Ｓ
　ｉ　Ｏ，が７５〜５％であるが、いずれも耐外性とと
もに断熱性も高く、有効に緩衝機能を発揮した。

また、上述の緩衝層を備えた鋳ぐるみ体となせば、鋳ぐ
るみに使用される金属すなわち１球状黒鉛鋳鉄５ねずみ
鋳鉄、Ｕｔ＊、アルミニウム鋳物。

銅肋物に対して特に有効であり、溶湯の温度の高い金属
に対しては、Ａｌ□○、の含有量の多いセラミックス・
ファイバー構造体を用いるのが望ましい。

（発明の効果１上述のように工夫されて、セラミックス複合体化された
本発明に係る鋳ぐるみ体は、下記のような著効を奏する
。

■、　熱衝撃値の低いセラミックスの鋳ぐるみが可能と
なった。

２、ｕぐるまれるセラミックスに対し、予熱を行う必要
がない。

３、　セラミックス・ファイバー積層体、セラミックス
・ファイバー織布は柔軟性があるので、複雑な形状をし
たセラミックスの外周に、容易に緩衝層を設けることが
できる。

４、　ブローホール欠陥に対して有効な対応手段となる
。

特許出願人　株式会社北川鉄工所

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋳ぐるまれるセラミックスを内層とし、金属を外
層とし、内外層間にセラミックス・ファイバー構造体を
緩衝層として介在せしめたことを特徴とする鋳ぐるみ体
。
（２）前記セラミックス・ファイバー構造体が、セラミ
ックス・ファイバー積層体であることを特徴とする請求
項第１項記載の鋳ぐるみ体。
（３）前記セラミックス・ファイバー構造体が、セラミ
ックス・ファイバー織布であることを特徴とする請求項
第１項記載の鋳ぐるみ体。
（４）前記セラミックス・ファイバー織布の化学組成が
Ａｌ＿２Ｏ＿３が８０％、ＳｉＯ＿２が２０％であるこ
とを特徴とする請求項第３項記載の鋳ぐるみ体。
（５）前記セラミックス・ファイバー構造体が、セラミ
ックス・ファイバー紡織糸を内層である鋳ぐるまれるセ
ラミックスの外周に巻きつけたものであることを特徴と
する請求項第１項記載の鋳ぐるみ体。
（６）前記セラミックス・ファイバー構造体の化学組成
がＡｌ＿２Ｏ＿３が３０〜９５％、ＳｉＯ＿２が７０〜
５％であることを特徴とする請求項第１項、請求項第２
項及び請求項第４項記載の鋳ぐるみ体。
（７）前記金属が、球状黒鉛鋳鉄、ねずみ鋳鉄、鋳鋼、
アルミニウム鋳物、銅鋳物のうちのいずれかであること
を特徴とする請求項第１項から第６項いずれかに記載の
鋳ぐるみ体。