JPH04319043A - 鋳造用塩コアの製造方法 - Google Patents

鋳造用塩コアの製造方法

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JPH04319043A
JPH04319043A JP4041569A JP4156992A JPH04319043A JP H04319043 A JPH04319043 A JP H04319043A JP 4041569 A JP4041569 A JP 4041569A JP 4156992 A JP4156992 A JP 4156992A JP H04319043 A JPH04319043 A JP H04319043A
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    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10Cores; Manufacture or installation of cores
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属鋳造のための除去
可能な中子(コア)、特に、これに限定するものではな
いが例えば圧搾鋳造による様な圧力鋳造の際の溶融金属
による含浸に耐え得るコアに関する。
【0002】
【従来の技術】或る場合には、鋳物内に空所を生じ得る
ことは、不可欠である。例えばアルミニウム合金の重力
鋳造の場合には、硬化された砂または塩の成形されたコ
アは、鋳型内に設置され、溶融金属は、鋳型に充満して
コアを包囲する様に注入される。表面張力は、溶融金属
とコアとの間に作用し、コアに含まれる孔隙への金属の
含浸を防止する。塩コアが使用されるとき、この様にし
て形成されるコア付き空所内に穿孔して、空の妨害され
ない空所を残す様にコアを水で洗い流すことは、通常の
ことである。
【0003】アルミニウム合金の内燃機関ピストンに関
するとき、例えばほぼ環状の油冷却回廊を形成するため
に頂上領域に空所を含むことは、或るときに不可欠であ
る。該ピストンが重力鋳造されるとき、現存する塩コア
技法は、適当である。しかしながら、アルミニウム合金
のピストンの特性を改善するため、特に高度の定格のデ
ィーゼル機関に使用するため、或る製造者は、ピストン
の圧力鋳造に転向した。特にピストンの製造に好適な1
つの圧力鋳造技法は、圧搾鋳造として周知のものである
。圧搾鋳造では、測定された量の溶融金属は、永久ダイ
の雌部分に注入され、次に、該ダイは、可動雄ダイ  
パンチ部材によって閉じられ、該部材は、約150MP
aまで、またはそれ以上の圧力を加えられてもよく、該
圧力は、ダイ内の金属の凝固の全体にわたってほぼ維持
される。この鋳造技法の効果は、ほぼ多孔性から開放さ
れるピストンまたは任意のその他の物品を製造すること
である。
【0004】周知のコアに関する問題は、該コアが加圧
される溶融金属による浸透に抵抗するのに過度に多孔性
であることである。包囲される油回廊では、これは、固
体金属の薄膜が該回廊を横切って延びてもよく、これに
より、冷却用油の流れを阻止することを意味し得る。塩
粉末に一層高い圧縮圧力を使用することによって塩コア
の密度を増大する試みがなされた。しかしながら、これ
等の試みは、一層高い密度(一層低い多孔度)によって
低減される金属の浸透を或る場合に得られたが、この様
にして製造されるコアは、一般に、圧搾圧力が加えられ
る際に常に破砕される。該破砕が生じるとき、金属は、
破砕面に含浸される。油冷却回廊の非近接性のため、コ
アが金属の浸透および破砕に対して抵抗性であることは
、肝要である。
【0005】英国特許第2  156  720号は、
圧搾鋳造の製造法において塩粉末の均衡圧縮によって形
成され頂部外側面の成形される燃焼室を形成するのに使
用される塩コアの使用を記載する。この場合には、加圧
される溶融金属によるコアの浸透によって残される任意
の金属残渣は、コアが洗い流された後に開放する燃焼室
において利用可能な自由な近接のために容易に除去され
る。 一般に、成形する様に燃焼室を鋳造するのに使用される
コアは、断面が比較的大きく丈夫であり、従って破砕に
対して固有に抵抗性である。他方、冷却用回廊のコアは
、比較的細い断面のものであり、性質が一層脆弱である
。均衡的に圧縮される塩で作られる冷却用回廊のコアも
、規則的に浸透されて破砕される。更に、均衡圧縮は、
燃焼ボウルインサートの比較的簡単な形状に対照的に、
比較的複雑な形状品目を製造することの著しく増大する
費用のために油回廊コアの製造に対して実行可能な技法
ではない。
【0006】
【発明の要約】本発明の目的は、圧搾鋳造の際の圧力の
作用の下で溶融金属の浸透に低抗性であると共に破砕に
低抗性である塩コアを提供することである。
【0007】本発明によると、圧力鋳造物品に空所を作
るための塩コアを製造する方法が提供され、該方法は、
粗粒子/細粒子の50/50から70/30までの比に
おいて粗粒子および細粒子の塩粉末を混合し、該粗い粉
末が、250マイクロメータの最大粒子寸法を有し,該
細かい粉末が、250マイクロメータの最大粒子寸法を
有し,更に、潤滑剤を添加し,所望のコア形状を形成す
る様に該混合物を圧縮し,650℃と775℃との間の
温度で焼結する手順を備えている。
【0008】該方法の一実施例では、潤滑剤は、オレイ
ン酸を含み、好ましくは0.1重量%から1.0重量%
までの量、更に好ましくは0.2重量%から0.7重量
%までの量で存在する。この材料は、一層大きな密度が
任意の所与の圧縮圧力に対して達成されるのを可能にす
ることが判明した。
【0009】本発明の方法の好適実施例では、該混合物
は、表面活性剤をも含有する。該表面活性剤は、該方法
の一実施例においてシランを含んでもよく、好ましくは
0.1重量%から1.0重量%、更に好ましくは0.2
重量%から0.7重量%までの量で存在してもよい。該
表面活性剤は、潤滑剤によって損なわれる傾向がある粉
末混合物の流動性ないしダイ充填性能を改善する。上述
の量は、シランに対して最適である様に思われるが、こ
れは、他の表面活性剤の場合に異なり得ることが強調さ
れるべきである。規準は、表面活性剤が混合される塩粉
末を取扱い可能で流動可能にして、最終焼結強さを有意
に減じないことであるべきである。
【0010】油冷却用回廊を形成する目的の環状コアは
、約180MPaまでの圧力のダイ加圧によって便利に
形成されてもよい。オレイン酸の様な潤滑剤添加物の使
用は、ダイ部材の固着ないし捕捉なしに該圧力を実施可
能にする。所望により、均衡圧縮は、同様な圧力が適当
である様に判明する適当な環境において使用されてもよ
い。75MPaから150MPaまでの範囲内の圧力は
、焼結後に約150MPaまでまたはそれ以上の圧搾圧
力における溶融金属の浸透に抵抗性であると共に破砕に
抵抗性のコアを生じることが実際上判明した。
【0011】該焼結温度は、650℃から775℃まで
の範囲内にあってもよい。最低温度以下では、不充分な
強さが生じることが判明し、一方、最高温度以上では、
過度な結晶粒の成長が強さに悪影響を与えることが判明
した。実際上、約750℃の温度は、約30分の焼結時
間が使用されるときに良好な結果を与えることが判明し
た。該焼結時間は、約15分から1時間までの範囲内に
あってもよい。
【0012】他の側面によると、本発明は、上述の方法
によって製造される塩コアを包含する。
【0013】好ましくは、焼結される塩コアの密度は、
約150MPaの鋳造圧力における浸透に抵抗する様に
少くとも1.90g/cm3 でなければならない。
【0014】上述の様な塩コアは、下記で説明されるべ
き検査条件の下で25MPaの最低撓み強さを有すべき
である。
【0015】本発明が一層完全に理解可能な様に、例示
のためにのみ例を次に説明する。
【0016】
【実施例】成形される燃焼ボウル10を有する圧搾鋳造
のアルミニウム合金ピストンを示す図1を参照すると、
頂上面14およびボウル側部16における含浸セラミッ
ク繊維補強材12と、オーステナイト鋳造/鉄ピストン
リング溝補強材18と、可溶性塩コア20とは、頂上領
域内に鋳込まれる。該ピストンは、コア20を補強材1
2の下側22に支持して、「頂上を下方」の様式、即ち
、ピストンの頂上が鋳型(図示せず)の底に形成される
様式でピストンを鋳造することによって製造される。 該コアは、穿孔される孔24,26(破線で示す)を経
て除去され、水は、コアを溶解して洗い流すために該孔
に方向づけられる。除去されると、冷却チャンバが残り
、使用の際、油は、例えば機関のクランクケース内の永
続的なジェットによって該チャンバ内に方向づけられる
。通常の工作機械によって該チャンバへの僅かのみの近
接が存在するか、または全く近接し得ないことは、直ち
に明らかである。従って、コアが圧搾鋳造の際に金属で
含浸される様になれば、金属の「ウエブ」ないし「網」
は、コアの除去後に背後に残される。該ウエブないし網
は、除去するのに困難で費用を多く要し、もしも残され
れば、この様にして形成される回廊のまわりの油の流れ
を甚しく制限し、これにより、効果的な冷却を妨害する
。同様に、コア20が不充分な強さを有し、差別的な凝
固または不均等な支持によって生じ得る様に圧搾圧力の
下で破砕すれば、金属薄膜は、破砕部に浸透することに
よって形成され、回廊を油の流れに対して完全に閉塞す
る。
【0017】コア20は、250マイクロメータの最大
粒子寸法分布を有する粗い塩部分の60重量%と、25
マイクロメータの最大粒子寸法を有する細かい塩の40
重量%とを含む混合物を作ることによって形成された。 この混合物には、加圧ダイへの粉末混合物の流動性を扶
助するためにシラン表面活性剤の0.5%と、粉末粒子
潤滑剤としてのオレイン酸の0.5%とを添加された。 塩コアは、1.916g/cm3 の圧縮密度を与える
様に86.5MPaの圧力で圧縮された。次に、圧縮さ
れたコアは、1.955g/cm3 の焼結密度を与え
る様に750℃において30分にわたって焼結された。 圧縮したままの材料の強さは、15.3MPaであり、
一方、焼結した材料の強さは、54MPaであった。
【0018】強さは、図2a、2bに示す検査用ジグを
使用する円板撓み技法によって測定された。該ジグは、
直径15.6mmのピッチ円36上で等しい角度間隔に
3個の鋼球34を配置して保持する3つの凹所32を有
するベース30を備えている。平らな円板38の形状の
検査されるべき塩試料は、球34上に休止する。19.
04mmの直径の鋼球40は、円36の中心42上で塩
円板38の上面に休止する。3本の垂直な柱44は、ベ
ース30に配置され、中心42上に球40を維持する中
心凹所48を有し摺動する上部板46を案内する。力P
は、円板38の破砕が生じるまで板46に加えられる。
【0019】上述の方法によって作られる塩コアは、1
55MPaであった使用されるべき圧搾鋳造圧力におい
て不浸透で破砕抵抗性のコアを生じることが判明した。 1.90g/cm3 よりも小さい密度を有するコアは
、150MPaおよびそれ以上の圧搾鋳造圧力において
含浸に抵抗性でないことが判明した。
【0020】次の表は、種々の混合物および圧縮圧力に
よって達成される密度および強さの変化を示す。
【0021】
【表1】 塩成分    粗粒子60重量%および細粒子40重量
%、焼結スケジュール      0.5時間にわたり
700℃、@焼結スケジュール    0.5時間にわ
たり750℃、*    これ等の粉末で実現可能な最
高圧力、$    反復試験、 試料寸法    直径32mm、厚さ3mm、面積80
4mm2 、Sil=  シラン、 OA=  オレイン酸。
【図面の簡単な説明】
【図1】頂上領域内の油冷却用回廊と、燃焼ボウルとを
有するピストンの断面図。
【図2】(a)は処理される塩試料の撓み強さを測定す
る検査用ジグの立面における断面図。 (b)は検査用ジグのベース部分上の処理される塩試料
の平面図。
【符号の説明】
20  可溶性塩コア

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  鋳造物品に空所を作るための塩コアの
    製造方法において,粗粒子/細粒子の50/50から7
    0/30までの比において粗粒子および細粒子の塩粉末
    を混合し,該粗い粉末が、250マイクロメータの最大
    粒子寸法を有し,該細かい粉末が、25マイクロメータ
    の最大粒子寸法を有し,更に、潤滑剤を添加し,所望の
    コア形状を形成する様に前記混合物を圧縮し,650℃
    と775℃との間の温度で焼結する手順を備えることを
    特徴とする方法。
  2. 【請求項2】  請求項1に記載の方法において,前記
    潤滑剤が、オレイン酸を含むことを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】  請求項2に記載の方法において,前記
    オレイン酸の量が、0.1重量%から1.0重量%まで
    であることを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】  請求項3に記載の方法において,前記
    オレイン酸の量が、0.2重量%から0.7重量%まで
    であることを特徴とする方法。
  5. 【請求項5】  請求項1から請求項4のいづれか1つ
    の項に記載の方法において,前記塩および潤滑剤の混合
    物に表面活性剤を添加する手順を備えることを特徴とす
    る方法。
  6. 【請求項6】  請求項5に記載の方法において,前記
    表面活性剤が、シランを含むことを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】  請求項6に記載の方法において,前記
    シランの量が、0.1重量%から1.0重量%までであ
    ることを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】  請求項7に記載の方法において,前記
    シランの量が、0.2重量%から0.7重量%までであ
    ることを特徴とする方法。
  9. 【請求項9】  請求項1から請求項8のいづれか1つ
    の項に記載の方法において,前記焼結温度が、約750
    ℃であることを特徴とする方法。
  10. 【請求項10】  請求項1から請求項9のいづれか1
    つの項に記載の方法において,前記焼結の時間が、約1
    5分から1時間までの範囲内にあることを特徴とする方
    法。
  11. 【請求項11】  請求項1から請求項10のいづれか
    1つの項に記載の方法において,前記コアの圧縮圧力が
    、約180MPaまでであることを特徴とする方法。
  12. 【請求項12】  請求項11に記載の方法において,
    前記コアの圧縮圧力が、75MPaから150MPaま
    での範囲内であることを特徴とする方法。
  13. 【請求項13】  請求項1から請求項12のいづれか
    1つの項に記載の方法において,前記コアが、前記焼結
    手順後に少くとも1.90g/cm3 の密度を有する
    ことを特徴とする方法。
  14. 【請求項14】  請求項1から請求項13のいづれか
    1つの項に記載の方法において,前記コアが、前記焼結
    手順後に、ここに述べる様な25MPaの最小撓み強さ
    を有することを特徴とする方法。
JP4041569A 1991-02-28 1992-02-27 鋳造用塩コアの製造方法 Expired - Lifetime JP2744864B2 (ja)

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