JPH0280165A - シリンダブロック用消失型構造 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、エンジンのシリンダブロックを消失模型鋳造
する際に用いる消失型の構造に関し、特に、シリンダラ
イナ部の部分的な硬度向上を図った、シリンダブロック
用消失型構造に関する。

［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には、シリンダライナをシリン
ダブロックと一体形成する場合と、シリンダブロックで
別体のシリンダライナを鋳ぐるむ場合とが考えられる。

例えば、前者つまりシリンダライナをシリンダブロック
と一体形成した場合のシリンダブロックは、第４図に示
すようになものである。なお、第４図において、１はシ
リンダブロック、２はシリンダブロックの上部のシリン
ダライナ、３はシリンダライナの周りに形成されるウォ
ータジャケット、４はシリンダブロックの下部に形成さ
れるスカート部である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、一般に、シリンダライナは高硬度で耐摩耗性
の高いことが要求されている。

この対策として、消失模型鋳造法によりシリンダライナ
をシリンダブロックと一体に成形する場合には、金属の
溶湯を、鋳造後に硬くて耐摩耗性の高い材質となるもの
にすることが考えられる。

しかしながら、このように鋳造後に硬くて耐摩耗性の高
くなる金属溶湯は、通常の鋳鉄等を製造する場合に比べ
て高価であり、特に、このような金属溶湯でシリンダブ
ロック全体を鋳造すると、シリンダライナ以外の硬度や
耐摩耗性のそれほど要求されない部分まで硬度や耐摩耗
性の高いものとなり、高価な金属溶湯を不必要に使用す
ることになる。

そこで、消失模型鋳造法によりシリンダブロックを鋳造
しながら、そのシリンダライナ部分のみを硬度及び耐摩
耗性の高いものにする手段の開発が望まれている。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもので、
必要とするシリンダライナ部分についてだけ硬度及び耐
摩耗性を高められるようにした、シリンダブロック用消
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、本発明のシリンダブロック用消失型構造は、
エンジンのシリンダブロックを消失模型鋳造する際に溶
湯と置換される消失型において、該消失型が、シリンダ
ライナを形成する部分であって該消失型の本体とは別体
形成されたライナ形成部を、該消失型の本体に接合され
て形成され。

該ライナ形成部と該消失型の本体との間に、該シリンダ
ライナ部を硬化させうる金属材料層が介装されているこ
とを特徴としている。

［作　用］ 上述の本発明のシリンダブロック用消失型構造では、消
失型の内部に溶湯を注入すると、該消失型が該溶湯の熱
で消失しなから該溶湯に置換されるが、消失型のライナ
形成部と本体との間に介装された金属材料層の金属が、
該溶湯と結合しながら、該溶湯の固化後に形成されるシ
リンダライナ部を硬化させる。

［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ブ
ロック用消失型構造について説明すると。

第１図はその縦断面図、第２図はそのライナ形成部の縦
断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）はその作用を説明する要
部縦断面図である。

第１図に示すように、本実施例にかかる消失型１１は、
エンジンのシリンダライナをシリンダブロックと一体に
鋳造するためのものであって５発泡スチロール（ポリス
チレン）を材料としており、得ようとするｔＪＩ造品で
あるシリンダブロックとほぼ同一形状に形成されている
。従って、この消失型１１は、鋳造すべきシリンダブロ
ック１（第４図参照）と同様に、シリンダブロック１の
上部のシリンダライナ２に相当する部分（ライナ形成部
）１２と、シリンダライナ２の周りに形成されるウォー
タジャケット３に相当する部分１３と、シリンダブロッ
ク１の下部に形成されるスカート部４に相当する部分１
４とをそなえている。

このうち、ライナ形成部１２は、第２図に示すように、
他の部分（即ち、消失型の本体１１ａ）とは別体に形成
された円筒状のものであり、消失型の本体１１ａに接合
しうるその外周面１２ａには、金属が塗布されている。

この金属とは、例えば、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、テル
ル（Ｔ　ｅ　）等の鋳鉄のパーライト化元素であり、金
属粉末として外周面１２ａに付着される。

そして、このようなライナ形成部１２を接着等によって
消失型の本体１１ａに接合することによって、消失型１
１が形成される。この結果、ライナ形成部１２と消失型
の本体１１ａと間には、金属材料層１５が介装される。

なお、第１図中、符号７ａ〜７ｃは湯口９と消失型１１
とを結ぶランナー、８はランナー７８〜７ｃの消失型１
１との接続部分に設けられたゲート、９は消失型１１に
接続される湯口である。

本発明の一実施例としてのシリンダブロック用消失型構
造は、上述のごとく構成されているので。

この消失型１１を用いて、以下のようにシリンダブロッ
クの消失模型鋳造を行なう。

まず、消失型１１の表面全体に塗型剤（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）を塗布し、
さらに、これを乾燥させる。

なお、この時用いる粘結剤を主成分とする溶液は、消失
型１１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（ｓｉｏｚ）＋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１１に表面処理を施したら、続く
工程では、この消失型１１を、湯口９等と共に鋳砂１６
中に埋設する。

つまり、まず、第３図（ａ）に示すように、鋳造容器１
７内の下部に、適量だけ鋳砂（粘結剤を添加混合されて
いない鋳砂）１６を収容しておき。

この容器１７内に消失型１１を所要の姿勢で載置する。

この時、例えばランナー７ａの湯口９近くの箇所をクラ
ンプしながら、消失型１１を載置することで、消失型１
１を傷つけずないようにできる。

そして、容器１７内にさらに鋳砂（これも粘結剤を添加
混合されていない鋳砂）１６を充填し、消失型１１を完
全に埋没させる。

なお、この鋳砂１６の充填は、消失型１１のウォータジ
ャケットに相当する部分１２の中空部内にも鋳砂１６を
確実に充填させるためと、さらに、鋳砂１６の各粒子間
の結合力も強化するために、加振装置６によって容器１
７を加振しながら行なう。

このようにして、第３図（ｂ）に示すごとく消失型１１
が鋳砂１６中に埋設されると、この後の工程では、湯口
９を通じて消失型１１の内部へ金属溶湯（ここでは鉄系
金属の溶湯）５を注入して。

消失型１１をこの金属溶湯５で置換する。

つまり、湯口９を通じて消失型１１の内部へ金属溶湯５
を注入していくと、高温の金属溶湯５は、湯口９やラン
ナー７８〜７ｃを熱分解しなかな消失型１１に侵入して
いき、この消失型１１を徐々に熱分解していく［第３図
（ｃ）参照］。

そして、この熱分解した部分つまり湯口９及び消失型１
１のあった空間は、金属溶湯５に置き換わり、この金属
溶湯が所定温度まで冷却されると。

所望の金属鋳造品（つまり、エンジンのシリンダブロッ
ク）１が製造されるのである［第３図（ｄ）参照コ。な
お、熱分解した消失型１１等は、ガス状になって、！Ｉ
砂１６内の隙間等を通じて、外部に排出される。

この溶湯置換時には、消失型１１のライナ形成部１２の
外周面１２ａと消失型の本体１１ａとの接合部では、こ
の部分に介装される金属材料層１５の金属が、鋳鉄のパ
ーライト化を促進する。つまり、金属材料層１５の金属
（Ｃｕ、Ｓｎ又はＴｅ）はいずれも鋳鉄よりも融点が低
いので、溶湯５の温度で容易に溶融してこの溶湯５内に
溶は込む。そして、フェライト（純鉄）とセメンタイト
（Ｆｅ、Ｃ）とを層状に凝集するはたらき、即ちパーラ
イト化の促進を行なうのである。特に、金属材料層１５
が、ライナ形成部１２と消失型の本体１１ａと間に介装
されていて、消失型１１の内部にあるので、金属材料層
１５の金属粉末が溶湯５の中に拡散し易く、パーライト
化（合金化）が容易に進行する。

したがって、鋳造されたシリンダブロック１のシリンダ
ライナ２のライナ面及びその近傍は、パーライト化によ
り硬度及び耐摩耗性の高いものになる。

この後、ランナー７ａ〜７ｃや湯口９によってできた鋳
造物１０を、ゲート８のあった部分で鋳造品１から取り
去って、更に、鋳造品１のシリンダライナ等の所要箇所
を研磨して出来上がる。

このようにして、本シリンダブロック用消失型構造を用
いて消失模型鋳造法を行なうことで、必要とするシリン
ダライナの部分についてだけ硬度及び耐摩耗性を高めら
れるようになり、低コストで且つ容易に、所定の性能を
そなえたシリンダブロックを鋳造できるのである。

なお、ライナ形成部１２の厚さの変更で金属材料層１５
の位置を調整したり、金属材料層１５の材質及び厚さを
適宜設定することで、一定の範囲で、シリンダライナの
所望の部分を所望の硬度に鋳造することもできる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のシリンダブロック用消失
型構造によれば、エンジンのシリンダブロックを消失模
型鋳造する際に溶湯と置換される消失型において、該消
失型が、シリンダライナを形成する部分であって該消失
型の本体とは別体形成されたライナ形成部を、該消失型
の本体に接合されて形成され、該ライナ形成部と該消失
型の本体との間に、該シリンダライナ部を硬化させうる
金属材料層が介装されるという簡素な構成により、本構
造の消失型を用いて消失模型鋳造法を行なうことで、必
要とするシリンダライナの部分についてだけ硬度及び耐
摩耗性を高められるようになり、低コストで且つ容易に
、所定性能のシリンダブロックを鋳造できるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の一実施例としてのシリンダブロッ
ク用消失型構造を示すもので、第１図はその縦断面図、
第２図はそのライナ形成部の縦断面図、第３図（ａ）〜
（ｄ）はその作用を説明する要部縦断面図であり、第４
図は一般的なシリンダブロックの縦断面図である。 １−シリンダブロック、２−シリンダライナ、３・−ウ
ォータジャケット、４−スカート部、５−金属溶湯（鉄
系金属の溶湯）、６−加振装置、７ａ〜７ｃｍランナー
　８−ゲート、９−湯口、１０−ランナーや湯口によっ
てできた鋳造物、１１−消失型、１１ａ−消失型の本体
、１２−シリンダライナに相当する部分（ライナ形成部
）、１２ａ−ライナ形成部の外周面、１３−ウォータジ
ャケットに相当する部分、１４−スカート部に相当する
部分、１５−金属材料層、１６−鋳砂、１７・・−鋳造
容器。

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する際に溶
   湯と置換される消失型において、該消失型が、シリンダ
   ライナを形成する部分であって該消失型の本体とは別体
   形成されたライナ形成部を、該消失型の本体に接合され
   て形成され、該ライナ形成部と該消失型の本体との間に
   、該シリンダライナ部を硬化させうる金属材料層が介装
   されていることを特徴とする、シリンダブロック用消失
   型構造。