JPH0263672A - シリンダライナ鋳ぐるみ用消失型構造 - 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、エンジンのシリンダブロックを消失模型鋳造
してシリンダライナを鋳ぐるむ際に供する消失型の構造
に関する。

［従来の技術］ 消失模型鋳造法（ＥＰＣ法）は、従来の砂型鋳造法に比
べて、■中空部材を製造する際に中子を必要としないこ
と、■砂に粘着剤を混入させないので、砂の回収・再利
用が容易であること、■複雑な形状のものにも適用可能
であること、などの種々の利点があるので、その開発が
進められており、例えば、エンジンの吸気マニホールド
やエンジンのシリンダブロック等の鋳造法として注目さ
れている。

この消失模型鋳造法は、通常、得ようとする鋳造品と同
一形状の発泡スチロール製の消失型（ＥＰＳ模型）を鋳
造容器内に収容して、この鋳造容器内に鋳砂を充填して
消失型を鋳砂中に埋設した上で、消失型に接続した発泡
スチロール製の湯口から金属の溶湯を注入することによ
り実施される。

この結果、鋳砂内では、湯口及び消失型が順次熱分解し
て、この部分が当該する溶湯で置換され、所望の金属鋳
造品が製造される。

ところで、かかる消失模型鋳造法によりエンジンのシリ
ンダブロックを鋳造する場合、シリンダライナが゛シリ
ンダブロックと別体のものであれば、第３図（シリンダ
ブロックの縦断面図）に示すように、シリンダライナ１
をシリンダブロック２で鋳ぐるむように鋳造する必要が
ある。

なお、第３図中、符号２ａはシリンダブロック２の上部
のシリンダライナ１の周りの部分に形成されるウォータ
ジャケット、２ｂはシリンダブロック２の下部に形成さ
れるスカート部、３はスカート部２ｂに収納されるクラ
ンクシャフト、４はシリンダライナ１に沿って摺動する
ピストン、５はクランクシャフト３に枢着されたピスト
ンロッドである。

ところで、一般に、シリンダライナがシリンダブロック
と一体のものがあるが、シリンダライナには例えば高硬
化元素を加入した鋼材等の耐摩耗性の高い材料が適して
おり、シリンダブロックについては、鋳鉄等のシリンダ
ライナとほぼ等しい材料を用いることもあるが、エンジ
ンの軽量化や耐久性の点を考慮すると軽量で且つ耐食性
のよいアルミニウム合金等の材料の方が好適である。

このような互いに異なる材料のシリンダライすとシリン
ダフロックとを同時に鋳造することは困難である。また
、シリンダブロックの鋳造後にこのシリンダブロックに
シリンダライナを嵌合させることも考えられるが、結合
強度及び作業性の面を考慮すると、シリンダブロックを
鋳造する際に、予め適宜の形状に形成したシリンダライ
ナをこのシリンダブロックで鋳ぐるむようにする手段が
最適と考えられる。

そして、このように、シリンダブロックを消失模型鋳造
する場合には、第４図に示すように、得ようとする鋳造
品（ここではシリンダフロック）と同一形状の発泡スチ
ロール類の消失型６を形成して、これを図示しない鋳造
容器内に収容し、この鋳造容器内に鋳砂７を充填して消
失型６を鋳砂中に埋設した上で、消失型６に接続した発
泡スチロール類の湯口８から金属の溶湯９を注入し、消
失型６を燃焼させながら、この消失型６を溶湯９で置換
する。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、一般に、消失模型鋳造法の場合、湯０８から
注入された溶湯９の温度が低下するとこの溶湯９が消失
型６の隅々まで行き渡らなくなり所望の形状に鋳造品を
形成できないので、鋳造時の溶湯９の温度低下をできる
だけ抑制したい。しかしながら、上述のシリンダライナ
１を鋳ぐるむようにシリンダブロック２を鋳造する場合
には、シリンダライナ１が冷し金のようになって、注入
した金属溶湯６の熱がこのシリンダライナ１に奪われて
しまう。このため、第４図に示すように、溶湯９の温度
が低下してシリンダライナ１付近での渦流れが悪くなり
、シリンダライナ１の周囲に空洞等の鋳物欠陥が発生し
、シリンダライナ１の鋳ぐるみが困難となる問題点があ
る。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもので、
消失型に予め装着したシリンダライナの周りの溶湯流れ
の悪化を防止してシリンダライナを確実に鋳ぐるむこと
かできるようにした、シリンダライナ鋳ぐるみ用消失型
構造を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明のシリンダライナ鋳ぐるみ用消失型構
造は、エンジンのシリンダブロックを消失模型鋳造しシ
リンダライナを鋳ぐるむ際に溶湯て置換されるべく形成
される消失型において、該消失型の所要の箇所に予めシ
リンダライナが装着されると共に、該消失型の該シリン
ダライナの装着部の近傍に、該溶湯による置換反応の遅
い遅反応材料が配設されて、該遅反応材料の内部に空気
層が形成されていることを特徴としている。

［作　用］ 上述の本発明のシリンダライナ鋳ぐるみ用消失型構造で
は、消失型の内部に溶湯を注入すると、消失型の主要部
分は速やかに消失して該溶湯に置換されるが、シリンダ
ライナの近傍の部分には該溶湯による置換反応の遅い遅
反応材料が配設されており、この遅反応材料か消失型の
主要部分よりも遅く該溶湯により置換されるので、該溶
湯が、該消失型の該シリンダライナの周りにある程度侵
入してから該シリンダライナの表面に接触するようにな
り、該溶湯の熱が該シリンダライナに奪われてこの部分
の渦流れが悪くなっても、その時には該溶湯は既に該シ
リンダライナの周りのほぼ全域に行き渡っている。また
、該遅反応材料の内部に空気層が形成されているので、
該遅反応材料の溶湯による反応が促進されうる。

［実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としてのシリンダラ
イナ鋳ぐるみ用消失型構造について説明すると、第１図
（ａ）はその要部縦断面図、第１図（ｂ）はその要部横
断面図、第２図（ａ）〜（ｃ）はその作用を説明する要
部縦断面図である。

第１図（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例にかかる
消失型１０は、シリンダライナを鋳ぐるむようにエンジ
ンのシリンダブロックを鋳造するためのものであって、
主として発泡スチロールを材料として、得ようとする鋳
造品（ここではシリンダブロック）とほぼ同一形状に形
成されている。

したがって、消失型１０は、鋳造すべきシリンダブロッ
ク２（第３図参照）と同様に、シリンダライナ１の周り
に形成されるウォータジャケット２ａ（第３図参照）に
相当する部分１１及びクランクシャフト３を収納するス
カート部２ｂ（第３図参照）に相当する部分１２等をそ
なえている。

このような消失型１０のウォータジャケットに相当する
部分１１の内部には、鋳造前にシリンダライナ１が嵌挿
されるが、このウォータジャケットに相当する部分１１
のシリンダライナ１の接触する側は、消失型の主材料で
ある発泡スチロールよりも溶湯による置換反応の遅い材
料（遅反応材料；燃焼速度又は分解速度の遅い材料）の
層１３で形成されている。そして、この遅反応材料の層
１３の内部には、空気層１３ａが形成されている。

つまり、第１図（ｂ）に示すように、ウォータジャケッ
トに相当する部分１１は、シリンダライナ１のすぐ外周
をまず遅反応材料の層１３で包囲し、この外周を発泡ス
チロール材の層１１ａで包囲した構成となっている。

なお、遅反応材料としては、例えば、紙が考えられ、遅
反応材料の層１３は、２枚の平面紙１３ｂ、１３ｃの間
に波状の紙１３ｄをサンドイッチしたものを、シリンダ
ライナ１形状に沿って屈曲して、両側の紙１３ｂ、１３
ｃを内周及び外周としたものである。

そして、この遅反応材料の層１３は、予めシリンダライ
ナ１の外周に形成した後、消失型１０の発泡スチロール
材の層１１ａの内側に挿入固着するか、又は、発泡スチ
ロール材の消失型１０を成形する模型成形用金型にこの
遅反応材料の層１３をセットした上で消失型１０をこの
層］３と一体に成形した上で、この［１３内にシリンダ
ライナ］を嵌着する。

また、第１図（ａ）中の符号７は図示しない鋳造容器内
に設置された消失型１０の周りに充填されている鋳砂、
８は消失型１０内に金属の溶湯を注ぐため消失型１０に
接続された湯口である。

本発明の一実施例としてのシリンダライナ鋳ぐるみ用消
失型構造は、上述のごとく構成されているので、この消
失型１０を用いて、以下のようにウォータジャケットを
消失模型鋳造して、シリンダライナの鋳ぐるみを行なう
。

鋳造段階では、まず、消失型１０の表面全体に塗型剤を
塗布した後これを乾燥させる。この工程では、例えば、
消失型１０の表面に粘結剤を主成分とする溶液に耐火物
微粒子を混入したものを付着させる。

なお、この時用いる粘結剤を主成分とする溶液は、消失
型１０を侵さない有機溶剤であって、この溶液としては
、例えば水溶液又はアルコール溶液がある。水溶液の場
合、粘結剤、界面活性剤及び消泡剤を含む水溶液であり
、このうち粘結剤としてはでんぷん、酢酸ビニル、カル
ボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）等が使用でき、界
面活性剤としてはカチオン系、アニオン系又は両性の界
面活性剤を使用でき、消泡剤としてはアルコール系の消
泡剤又はシリコーン等の通常用いられるものを使用でき
る。また、アルコール溶液の場合、例えば、アルコール
中に粘結剤としての酢酸ビニル樹脂を１〜３０％程度含
んだものがあげられ、この場合、界面活性剤及び消泡剤
は不要となる。

また、この時使用する耐火物微粒子としては、例えば、
シリカ（Ｓｉｎ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、又は雲
母等の微粒子があげられるが、鉄材の鍛造の場合には、
通常、シリカやジルコニアを用いるが、アルミニウム系
材料の鍛造の場合には、断熱空間のある雲母の微粒子が
好適である。

このようにして消失型１０に表面処理が施されると、続
く工程では、この消失型１ｏを、湯口８と共に鋳砂中に
埋設する。つまり、まず、第１図（ａ）、（ｂ）に示さ
ない容器内の下部に、適量だけ粘結剤を添加混合されて
いない鋳砂７を収容しておき、この容器内に消失型１０
を所要の姿勢で載置した上で、容器内にさらに鋳砂（粘
結剤を添加混合されていない鋳砂）７を充填し、消失型
１０を完全に埋没させる。なお、この鋳砂７の充填は、
図示しない加振装置によって容器を加振しながら行なう
。これによって、消失型１ｏのウォータジャケットに相
当する部分１１の空間内にも、鋳砂７が充填され、これ
と共に、鋳砂７の各粒子間の結合力も強化する。

そして、この後の工程で、湯口８を通じて消失型１０の
内部へ金属溶湯（例えばアルミニウム系合金溶湯）９を
注入して、消失型１０をこの金属溶湯９で置換する。

つまり、湯口８を通じて消失型１０の内部へ金属溶湯９
を注入していくと、高温の金属溶湯９は、湯口８を熱分
解しなかな消失型１ｏに侵入していき、消失型１０を徐
々に熱分解していく。そして、この熱分解した部分つま
り湯口８及び消失型１０のあった空間は、金属溶湯９に
置き換わり、この金属溶湯９が所定温度まで冷却される
と、所望の金属鋳造品２（第３図参照）が製造される。

この時、ウォータジャケットに相当する部分１１では、
第２図（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、発泡スチロ
ール材のＪｉｌ　１１　ａが速やかに熱分解されていく
が、シリンダライナ１のすぐ外周の遅反応材料の層１３
は僅かづつ熱分解していく。

したがって、発泡スチロール材の層１１ａに溶湯９が十
分下方まで流入した後に、遅反応材料の層１３の熱分解
が進んで、溶湯９がシリンダライナ１に接触するように
なる。こうしてシリンダライナ１に接触した溶湯９は、
シリンダライナ１に熱を奪われるが、もうこの時には、
既に溶湯９が消失型１ｏ内部に十分行き渡っているので
、シリンダライナ１の周囲の溶湯９の湯流れが悪くなる
こともなく、シリンダライナ１の周囲を隙間なく金属で
置換して、確実にシリンダライナ１を鋳ぐるむことがで
きるのである。

さらに、遅反応材料の層１３には、空気層１３ａが形成
されているので、この中の空気が遅反応材料としての紙
の反応（ここでは燃焼）を助け、遅反応材料としての紙
が完全に燃焼して、紙が炭化して鋳造品に不純物として
残存することもなく鋳造欠陥の発生が防止され良好な鋳
ぐるみが得られる。

なお、熱分解した消失型１０や置換反応の遅い材料の層
１３等は、ガス状になって、鋳砂７内の隙間等を通じて
、外部に排出される。

そして、遅反応材料としては紙以外に、ポリプロピレン
（ｐｐ）及び高密度発泡スチロール等も考えられる。

また、金属溶湯としてアルミニウム系合金以外のものを
使用してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のシリンダライナ鋳ぐるみ
用消失型構造によれば、エンジンのシリンダブロックを
消失模型鋳造しシリンダライナを鋳ぐるむ際に溶湯で置
換されるべく形成される消失型において、該消失型の所
要の箇所に予めシリンダライナが装着されると共に、該
消失型の該シリンダライナの装着部の近傍に、該溶湯に
よる置換反応の遅い遅反応材料が配設されて、該遅反応
材料の内部に空気層が形成在れているので、シリンダラ
イナの周囲の溶湯の湯流れが悪くなることもなく、シリ
ンダライナの周囲を隙間なく金属で置換して、確実にシ
リンダライナを鋳ぐるむことができるようになる利点が
あり、また、空気層の中の空気が遅反応材料の反応を助
け、鋳造品の内部に不純物が残存するのを防止するため
、鋳造欠陥が防止される効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の一実施例としてのシリンダライナ
鋳ぐるみ用消失型構造を示すもので、第１図（ａ）はそ
の要部縦断面図［第１図（ｂ）のＩａ−１ａ矢視断面図
コ、第１図（ｂ）はその要部横断面図［第１図（ａ）の
Ｉｂ−Ｉｂ矢視断面図］、第２図（ａ）〜（ｃ）はその
作用を説明する要部縦断面図であり、第３図はシリンダ
ライナを鋳ぐるんたシリンダブロックの構造を示す縦断
面図であり、第４図は従来の消失型によってシリンダラ
イナを鋳ぐるむ様子を示す要部縦断面図である。 １−シリンダライナ、２−・−シリンダブロック、２ａ
−ウォータジャケット、２ｂ−・スカート部、３−クラ
ンクシャフト、７・・・鋳砂、８・−湯口、９金属の溶
湯、１〇−消失型、１１−ウォータジャケットに相当す
る部分、ｌｌａ・・・遅反応材料の層１３の外周の発泡
スチロール材の層、１２・・−スカート部に相当する部
分、１３−溶湯による置換反応の遅い材料（遅反応材料
；燃焼速度又は分解速度の遅い材料）の層、１３ａ・・
−空気層、１３ｂ。 ］、　３　ｃ−一平面紙、１３　ｄ　−波状の紙。 第２ｒ！ＩＡ （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第３図 第４諭

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンのシリンダブロックを消失模型鋳造しシリンダ
   ライナを鋳ぐるむ際に溶湯で置換されるべく形成される
   消失型において、該消失型の所要の箇所に予めシリンダ
   ライナが装着されると共に、該消失型の該シリンダライ
   ナの装着部の近傍に、該溶湯による置換反応の遅い遅反
   応材料が配設されて、該遅反応材料の内部に空気層が形
   成されていることを特徴とする、シリンダライナ鋳ぐる
   み用消失型構造。