JPH048139B2 - - Google Patents
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- JPH048139B2 JPH048139B2 JP23464087A JP23464087A JPH048139B2 JP H048139 B2 JPH048139 B2 JP H048139B2 JP 23464087 A JP23464087 A JP 23464087A JP 23464087 A JP23464087 A JP 23464087A JP H048139 B2 JPH048139 B2 JP H048139B2
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Description
Ａ 発明の目的
(1) 産業上の利用分野
本発明は機械部品の製造方法に関する。
(2) 従来の技術
従来、機械部品素材を金型鋳造する場合、金型
に温度勾配を付し、これにより指向性凝固を狙つ
たものが知られているが、機械部品素材の離型タ
イミングおよび離型後の形状矯正については何ら
考察がなされていない（実開昭61−82746号公報
参照）。 (3) 発明が解決しようとする問題点 機械部品素材を、その生産性を向上すべく金型
を用いて鋳造する場合、その金型の高い熱伝導
率、機械部品素材の形態等に起因して、機械部品
素材の凝固収縮速度が部分的に急激に速められ
て、その一部が金型による拘束を受け、その結果
機械部品素材が熱間割れを起したり、金型に変
形、磨耗等の損傷が生じるという問題がある。 一方、離型後の機械部品素材に変形、曲り等が
生じている場合、形状矯正を行うことが必要とな
るが、冷却後の機械部品素材は延性が小さいの
で、高加圧力を持つ大型矯正装置を備えなければ
ならず、設備コストが嵩み、またクラツク等を発
生して不良品を生じるといつた問題もある。 本発明は上記に鑑み、機械部品素材をそれが熱
間割れを起す前に離型すると共にその機械部品素
材の凝固収縮に起因した金型の損傷を回避し、ま
た機械部品素材の形状矯正を小型矯正装置を用い
て確実に行うことのできる前記機械部品の製造方
法を提供することを目的とする。 Ｂ 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明は、金型に注湯することによつて鋳造さ
れた機械部品素材の、前記金型に接する表層を急
冷し、該機械部品素材の表層が殻状の凝固層にな
つたとき離型を行う金型鋳造工程と、離型直後の
高温状態にある前記機械部品素材に加圧処理を施
して形状矯正を行う工程とを用いることを特徴と
する。 (2) 作用 機械部品素材の表層が殻状の凝固層になつたと
き離型を行うと、前記凝固層により保形された熱
間割れのない機械部品素材を得ることができ、ま
た機械部品素材の凝固収縮量も少ないので金型を
損傷することもない。 形状矯正工程では、機械部品素材が高温状態に
あつて容易に塑性変形するので、比較的小さな加
圧力で確実な形状矯正を行うことができる。 (3) 実施例 機械部品として内燃機関用カム軸を選定し、以
下カム軸の製造について説明する。 鋳造製カム軸の製造 () カム軸素材の鋳造 第１〜第３図は、金型１を備えた金型鋳造
装置Ｍ１を示し、その装置Ｍ１は第４図に示
すカム軸素材（機械部品素材）２を鋳造する
ために用いられる。 金型１は、0.8〜４重量％のCrを含有する
Cu−Cr合金より構成され、その熱伝導率は
0.4〜0.8cal／cm／ｓ／℃である。 金型１は、第１型１1と第２型１2とより二
つ割に構成され、第１および第２型１1，１2
の合せ面により湯口３、ランナ４、ゲート
５、カム軸素材成形用キヤビテイ６およびガ
ス抜き孔７がそれぞれ画成される。 第１および第２型１1，１2に加熱回路８、
冷却回路９およびノツクアウト手段１０が設
けられており、それらは両型１1，１2につい
て略同一であるから第１型１1について説明
する。 加熱回路８は、第１型１1に穿設された複
数の挿入孔１１と、各挿入孔１１に挿入保持
された棒状ヒータ１２とより構成される。各
挿入孔１１は、その一部が第１型１1におい
てカム軸素材２の各軸部２ａを成形する部分
に接近するように配設される。 冷却回路９は、第１型１1の上部において
水平に穿設された導入路１４、その中間部に
おいて水平に穿設された排出路１５およびそ
れらを接続すべく互いに交差して水平および
垂直に延びるように第１型１1に穿設された
複数の連通路１６1，１６2を備え、導入路１
４に導入された冷却水を各連通路１６1，１
６2を経て排出路１５より排出するようにな
つている。導入路１４、排出路１５および水
平な各連通路１６1は、それらの一部が第１
型１1においてカム軸素材２のチル部である
カム部２ｂのノーズｎを成形する部分に接近
するように配設される。 加熱回路８の各ヒータ１２は加熱制御器
Ch１に接続される。その加熱制御器Ch１は
注湯に先立つて加熱回路８を作動、したがつ
て各ヒータ１２に通電して第１型１1を加熱
し、また注湯開始後加熱回路８を不作動、し
たがつて各ヒータ１２への通電を停止する機
能を備えている。 前記加熱時において、各ヒータ１２が第１
型１1の、ノーズｎを成形する部分よりも離
間しているので、その部分の温度は他の部分
よりも低温になる。当然に、第２型１2の各
ヒータ１２も加熱制御器Ch１に接続される。 冷却回路９の導入路１４および排出路１５
は冷却制御器Cc１に接続される。その冷却
制御器Cc１は注湯開始後冷却回路９を作動
し、したがつて冷却回路９に冷却水を流通し
て第１型１1を冷却し、その第１型１1に接す
るカム軸素材２の表層を急冷してその表層を
殻状の凝固層に変える機能を備えている。 前記冷却時において、導入路１４、排出路
１５および水平な各連通路１６1が第１型１1
の、ノーズｎを成形する部分に接近してお
り、また加熱段階ではその部分が他の部分よ
り低温であることもあつて、ノーズｎを急速
に冷却してそのチル化を確実に達成すること
ができる。当然に、第２型１2の冷却回路９
も冷却制御器Cc１に接続される。 ノツクアウト手段１０は、複数のピン１
７、それらピン１７の一端を支持する支持板
１８およびその支持板１８に連結された作動
部材１９を備え、各ピン１７は第１型１1に
形成されて湯口３、ランナ４およびキヤビテ
イ６に開口する各挿入孔２０に摺動自在に嵌
合される。キヤビテイ６において、各挿入孔
２０の開口部はカム軸素材２の各ジヤーナル
２ｃを成形する部分に配設される。 次に、前記金型鋳造装置Ｍ１によるカム軸
素材２の鋳造作業について説明する。 先ず、表に示す合金チルド鋳鉄成分の溶
湯を調整する。
に温度勾配を付し、これにより指向性凝固を狙つ
たものが知られているが、機械部品素材の離型タ
イミングおよび離型後の形状矯正については何ら
考察がなされていない（実開昭61−82746号公報
参照）。 (3) 発明が解決しようとする問題点 機械部品素材を、その生産性を向上すべく金型
を用いて鋳造する場合、その金型の高い熱伝導
率、機械部品素材の形態等に起因して、機械部品
素材の凝固収縮速度が部分的に急激に速められ
て、その一部が金型による拘束を受け、その結果
機械部品素材が熱間割れを起したり、金型に変
形、磨耗等の損傷が生じるという問題がある。 一方、離型後の機械部品素材に変形、曲り等が
生じている場合、形状矯正を行うことが必要とな
るが、冷却後の機械部品素材は延性が小さいの
で、高加圧力を持つ大型矯正装置を備えなければ
ならず、設備コストが嵩み、またクラツク等を発
生して不良品を生じるといつた問題もある。 本発明は上記に鑑み、機械部品素材をそれが熱
間割れを起す前に離型すると共にその機械部品素
材の凝固収縮に起因した金型の損傷を回避し、ま
た機械部品素材の形状矯正を小型矯正装置を用い
て確実に行うことのできる前記機械部品の製造方
法を提供することを目的とする。 Ｂ 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明は、金型に注湯することによつて鋳造さ
れた機械部品素材の、前記金型に接する表層を急
冷し、該機械部品素材の表層が殻状の凝固層にな
つたとき離型を行う金型鋳造工程と、離型直後の
高温状態にある前記機械部品素材に加圧処理を施
して形状矯正を行う工程とを用いることを特徴と
する。 (2) 作用 機械部品素材の表層が殻状の凝固層になつたと
き離型を行うと、前記凝固層により保形された熱
間割れのない機械部品素材を得ることができ、ま
た機械部品素材の凝固収縮量も少ないので金型を
損傷することもない。 形状矯正工程では、機械部品素材が高温状態に
あつて容易に塑性変形するので、比較的小さな加
圧力で確実な形状矯正を行うことができる。 (3) 実施例 機械部品として内燃機関用カム軸を選定し、以
下カム軸の製造について説明する。 鋳造製カム軸の製造 () カム軸素材の鋳造 第１〜第３図は、金型１を備えた金型鋳造
装置Ｍ１を示し、その装置Ｍ１は第４図に示
すカム軸素材（機械部品素材）２を鋳造する
ために用いられる。 金型１は、0.8〜４重量％のCrを含有する
Cu−Cr合金より構成され、その熱伝導率は
0.4〜0.8cal／cm／ｓ／℃である。 金型１は、第１型１1と第２型１2とより二
つ割に構成され、第１および第２型１1，１2
の合せ面により湯口３、ランナ４、ゲート
５、カム軸素材成形用キヤビテイ６およびガ
ス抜き孔７がそれぞれ画成される。 第１および第２型１1，１2に加熱回路８、
冷却回路９およびノツクアウト手段１０が設
けられており、それらは両型１1，１2につい
て略同一であるから第１型１1について説明
する。 加熱回路８は、第１型１1に穿設された複
数の挿入孔１１と、各挿入孔１１に挿入保持
された棒状ヒータ１２とより構成される。各
挿入孔１１は、その一部が第１型１1におい
てカム軸素材２の各軸部２ａを成形する部分
に接近するように配設される。 冷却回路９は、第１型１1の上部において
水平に穿設された導入路１４、その中間部に
おいて水平に穿設された排出路１５およびそ
れらを接続すべく互いに交差して水平および
垂直に延びるように第１型１1に穿設された
複数の連通路１６1，１６2を備え、導入路１
４に導入された冷却水を各連通路１６1，１
６2を経て排出路１５より排出するようにな
つている。導入路１４、排出路１５および水
平な各連通路１６1は、それらの一部が第１
型１1においてカム軸素材２のチル部である
カム部２ｂのノーズｎを成形する部分に接近
するように配設される。 加熱回路８の各ヒータ１２は加熱制御器
Ch１に接続される。その加熱制御器Ch１は
注湯に先立つて加熱回路８を作動、したがつ
て各ヒータ１２に通電して第１型１1を加熱
し、また注湯開始後加熱回路８を不作動、し
たがつて各ヒータ１２への通電を停止する機
能を備えている。 前記加熱時において、各ヒータ１２が第１
型１1の、ノーズｎを成形する部分よりも離
間しているので、その部分の温度は他の部分
よりも低温になる。当然に、第２型１2の各
ヒータ１２も加熱制御器Ch１に接続される。 冷却回路９の導入路１４および排出路１５
は冷却制御器Cc１に接続される。その冷却
制御器Cc１は注湯開始後冷却回路９を作動
し、したがつて冷却回路９に冷却水を流通し
て第１型１1を冷却し、その第１型１1に接す
るカム軸素材２の表層を急冷してその表層を
殻状の凝固層に変える機能を備えている。 前記冷却時において、導入路１４、排出路
１５および水平な各連通路１６1が第１型１1
の、ノーズｎを成形する部分に接近してお
り、また加熱段階ではその部分が他の部分よ
り低温であることもあつて、ノーズｎを急速
に冷却してそのチル化を確実に達成すること
ができる。当然に、第２型１2の冷却回路９
も冷却制御器Cc１に接続される。 ノツクアウト手段１０は、複数のピン１
７、それらピン１７の一端を支持する支持板
１８およびその支持板１８に連結された作動
部材１９を備え、各ピン１７は第１型１1に
形成されて湯口３、ランナ４およびキヤビテ
イ６に開口する各挿入孔２０に摺動自在に嵌
合される。キヤビテイ６において、各挿入孔
２０の開口部はカム軸素材２の各ジヤーナル
２ｃを成形する部分に配設される。 次に、前記金型鋳造装置Ｍ１によるカム軸
素材２の鋳造作業について説明する。 先ず、表に示す合金チルド鋳鉄成分の溶
湯を調整する。
【表】
前記合金チルド鋳鉄は、第５図のFe−Ｃ
系平衡状態図において線A1で示す成分を有
し、共晶線Le１は前記線A1と略1150℃にて
交差している。 金型１は、注湯に先立つて加熱回路８によ
り加熱され、軸部２ａを成形する部分は略
450℃に、またノーズｎを成形する部分には
略150℃にそれぞれ維持される。この金型１
に、前記溶湯を温度1380〜1420℃にて注入
し、カム軸素材２を鋳造する。この時の鋳込
重量は５Kgである。 前記のように金型１を加熱しておくと、注
湯時湯流れ性を良好にし、また溶湯の急激な
冷却に起因したカム軸素材２の割れ等を回避
することができる。 注湯開始後、加熱回路８による金型１の加
熱を停止し、同時に冷却回路９により金型１
の冷却を開始する。 第６図は金型１に接するカム軸素材２の表
層温度の降下を、注湯後の経過時間との関係
で示したものである。 金型１の冷却作用を受けてカム軸素材２の
表層が急冷され、その表層温度が点a1で示す
約1150℃（共晶線Le１）まで降下すると、
カム軸素材２は凝固状態となり、その表層が
殻状の凝固層に変化する。 この場合、表層温度が点b1で示す700℃を
下回ると、カム軸素材２に熱間割れを生じる
おそれがある。また表層温度が点c1で示す
800℃を下回ると、カム軸素材２の凝固収縮
に起因して金型１に対するカム軸素材２の密
着等が発生して金型２に変形、磨耗等の損傷
を生じるおそれがある。 そこで、注湯後約３〜約８秒後カム軸素材
２の表層温度が点d1で示す950℃から点e1で
示す850℃に達したとき、型開きを行い、ノ
ツクアウト手段１０を作動してカム軸素材２
を離型する。 前記手法により得られたカム軸素材２は熱
間割れを生じておらず、また金型１にも何等
損傷を生じていない。その上、カム軸素材２
は殻状の凝固層により覆われているので、離
型に際しての変形は極力抑制される。 さらに、各カム部２ｂのノーズｎは、それ
を成形する金型１の部分が比較的低温に加熱
されており、また冷却段階では急速に冷却さ
れるので確実にチル化されている。 前記合金チルド鋳鉄よりなるカム軸素材２
の離型最適範囲は、その表層温度が約1150〜
800℃、したがつて共晶線Le１とその直下
350℃との間にあるときであるが、実験の結
果、球状黒鉛鋳鉄等の他の鋳鉄を用いた場合
にも同様のことを言えることが判明してい
る。 () カム軸素材の形状矯正 第７、第８図は矯正装置２５を示し、その
装置２５は上部押圧体２５1と下部押圧体２
５2とを備え、両押圧体２５1，２５2は、長
手方向中央部および両端部に、それぞれカム
軸素材２の中央の軸部２ａおよび両端のジヤ
ーナル２ｃの外周面に係合するＶ溝２６1，
２６2を持つ押圧部２７1，２７2を有する。 離型直後の高温状態にあるカム軸素材２は
両押圧体２５1，２５2間に挟着され、上部押
圧体２５1を介し加圧力を与えられて加圧処
理を施される。この加圧処理は１回、または
カム軸素材２を回転させて２回以上行われ、
これによりカム軸が得られる。 第９図はカム軸素材２の温度と引張強さと
の関係を示し、カム軸素材２の温度が750〜
1000℃の範囲にあれば、カム軸素材２は容易
に塑性変形するので、比較的小さな加圧力で
確実に形状矯正を行うことができる。 本実施例では前記矯正工程は、カム軸素材
２の温度850〜950℃、加圧力150〜450Kg、加
圧時間５〜15秒の条件の下に行われ、これに
より離型後のカム軸素材２の曲りを矯正する
ことができる。例えば、全長450mmのカム軸
素材２において、両端のジヤーナル（直径40
mm）2cの中心間を結ぶ直線に対して中央の軸
部（直径30mm）2aの中心が0.8mm以上ずれて
いた場合、そのずれを0.3mm以内にすること
ができる。 鋳鋼製カム軸の製造 () カム軸素材の鋳造 第１０〜第１２図は、金型１０１を備えた
金型鋳造装置Ｍ２を示し、その装置Ｍ２は第
１３図に示すカム軸素材１０２を鋳造するた
めに用いられる。 金型１０１は、前記と同様のCu−Cr合金
より構成される。金型１０１は、第１型１０
１1と第２型１０１2とより二つ割になつてお
り、第１および第２型１０１1，１０１2の合
せ面により湯口１０３、ランナ１０４、ゲー
ト１０５、カム軸素材成形用キヤビテイ１０
６およびガス抜き孔１０７がそれぞれ画成さ
れる。 第１および第２型１０１1，１０１2に加熱
回路１０８、冷却回路１０９およびノツクア
ウト手段１１０が設けられており、それらは
両型１０１1，１０１2について同一であるか
ら第１型１０１1について説明する。 加熱回路１０８は、第１型１０１1に穿設
された複数の挿入孔１１１と、各挿入孔１１
１に挿入保持された棒状ヒータ１１２とより
構成される。 各ヒータ１１２は加熱制御器Ch２に接続
される。その加熱制御器Ch２は注湯に先立
つて加熱回路１０８を作動、したがつて各ヒ
ータ１１２に通電して第１型１０１1を加熱
し、また注湯開始後加熱回路１０８を不作
動、したがつて各ヒータ１１２への通電を停
止する機能を備えている。当然に、第２型１
０１2の各ヒータ１１２も加熱制御器Ch２に
接続される。 冷却回路１０９は第１型１０１1の上部に
穿設された水平な導入路１１４、その下部に
穿設された水平な排出路１１５およびそれら
を接続すべく第１型１０１1に穿設された複
数の垂直な連通路１１６を備え、導入路１１
４に導入された冷却水を各連通路１１６を流
通させて排出路１１５より排出するようにな
つている。 導入路１１４および排出路１１５は冷却制
御器Cc２に接続される。その冷却制御器Cc
２は注湯開始後冷却回路１０９を作動、した
がつて冷却回路１０９に冷却水を流通させて
第１型１０１1を冷却し、その第１型１０１1
に接するカム軸素材１０２の表層を急冷して
その表層を殻状の凝固層に変える機能を備え
ている。当然に、第２型１０１2の冷却回路
１０９も冷却制御器Cc２に接続される。 ノツクアウト手段１１０は、複数のピン１
１７、それらピン１１７の一端を支持する支
持板１１８およびその支持板１１８に連結さ
れた作動部材１１９を備え、各ピン１１７は
第１型１０１1に形成されて湯口１０３、ラ
ンナ１０４およびキヤビテイ１０６に開口す
る各挿入孔１２０に摺動自在に嵌合される。 次に、前記金型鋳造装置Ｍ２によるカム軸
素材１０２の鋳造作業について説明する。 装入主原料として、50〜70重量％のスクラ
ツプ材（鋼）および50〜60重量％のリターン
材を高周波溶解炉に装入して溶解し、それ
に、Ｃ、Fe−Cr、Fe−Mo、Fe−Ｖ等の副
原料を添加して表に示す合金工具鋼（JIS
SKD−11）相当の合金鋳鋼成分の溶鋼を製
整する。
系平衡状態図において線A1で示す成分を有
し、共晶線Le１は前記線A1と略1150℃にて
交差している。 金型１は、注湯に先立つて加熱回路８によ
り加熱され、軸部２ａを成形する部分は略
450℃に、またノーズｎを成形する部分には
略150℃にそれぞれ維持される。この金型１
に、前記溶湯を温度1380〜1420℃にて注入
し、カム軸素材２を鋳造する。この時の鋳込
重量は５Kgである。 前記のように金型１を加熱しておくと、注
湯時湯流れ性を良好にし、また溶湯の急激な
冷却に起因したカム軸素材２の割れ等を回避
することができる。 注湯開始後、加熱回路８による金型１の加
熱を停止し、同時に冷却回路９により金型１
の冷却を開始する。 第６図は金型１に接するカム軸素材２の表
層温度の降下を、注湯後の経過時間との関係
で示したものである。 金型１の冷却作用を受けてカム軸素材２の
表層が急冷され、その表層温度が点a1で示す
約1150℃（共晶線Le１）まで降下すると、
カム軸素材２は凝固状態となり、その表層が
殻状の凝固層に変化する。 この場合、表層温度が点b1で示す700℃を
下回ると、カム軸素材２に熱間割れを生じる
おそれがある。また表層温度が点c1で示す
800℃を下回ると、カム軸素材２の凝固収縮
に起因して金型１に対するカム軸素材２の密
着等が発生して金型２に変形、磨耗等の損傷
を生じるおそれがある。 そこで、注湯後約３〜約８秒後カム軸素材
２の表層温度が点d1で示す950℃から点e1で
示す850℃に達したとき、型開きを行い、ノ
ツクアウト手段１０を作動してカム軸素材２
を離型する。 前記手法により得られたカム軸素材２は熱
間割れを生じておらず、また金型１にも何等
損傷を生じていない。その上、カム軸素材２
は殻状の凝固層により覆われているので、離
型に際しての変形は極力抑制される。 さらに、各カム部２ｂのノーズｎは、それ
を成形する金型１の部分が比較的低温に加熱
されており、また冷却段階では急速に冷却さ
れるので確実にチル化されている。 前記合金チルド鋳鉄よりなるカム軸素材２
の離型最適範囲は、その表層温度が約1150〜
800℃、したがつて共晶線Le１とその直下
350℃との間にあるときであるが、実験の結
果、球状黒鉛鋳鉄等の他の鋳鉄を用いた場合
にも同様のことを言えることが判明してい
る。 () カム軸素材の形状矯正 第７、第８図は矯正装置２５を示し、その
装置２５は上部押圧体２５1と下部押圧体２
５2とを備え、両押圧体２５1，２５2は、長
手方向中央部および両端部に、それぞれカム
軸素材２の中央の軸部２ａおよび両端のジヤ
ーナル２ｃの外周面に係合するＶ溝２６1，
２６2を持つ押圧部２７1，２７2を有する。 離型直後の高温状態にあるカム軸素材２は
両押圧体２５1，２５2間に挟着され、上部押
圧体２５1を介し加圧力を与えられて加圧処
理を施される。この加圧処理は１回、または
カム軸素材２を回転させて２回以上行われ、
これによりカム軸が得られる。 第９図はカム軸素材２の温度と引張強さと
の関係を示し、カム軸素材２の温度が750〜
1000℃の範囲にあれば、カム軸素材２は容易
に塑性変形するので、比較的小さな加圧力で
確実に形状矯正を行うことができる。 本実施例では前記矯正工程は、カム軸素材
２の温度850〜950℃、加圧力150〜450Kg、加
圧時間５〜15秒の条件の下に行われ、これに
より離型後のカム軸素材２の曲りを矯正する
ことができる。例えば、全長450mmのカム軸
素材２において、両端のジヤーナル（直径40
mm）2cの中心間を結ぶ直線に対して中央の軸
部（直径30mm）2aの中心が0.8mm以上ずれて
いた場合、そのずれを0.3mm以内にすること
ができる。 鋳鋼製カム軸の製造 () カム軸素材の鋳造 第１０〜第１２図は、金型１０１を備えた
金型鋳造装置Ｍ２を示し、その装置Ｍ２は第
１３図に示すカム軸素材１０２を鋳造するた
めに用いられる。 金型１０１は、前記と同様のCu−Cr合金
より構成される。金型１０１は、第１型１０
１1と第２型１０１2とより二つ割になつてお
り、第１および第２型１０１1，１０１2の合
せ面により湯口１０３、ランナ１０４、ゲー
ト１０５、カム軸素材成形用キヤビテイ１０
６およびガス抜き孔１０７がそれぞれ画成さ
れる。 第１および第２型１０１1，１０１2に加熱
回路１０８、冷却回路１０９およびノツクア
ウト手段１１０が設けられており、それらは
両型１０１1，１０１2について同一であるか
ら第１型１０１1について説明する。 加熱回路１０８は、第１型１０１1に穿設
された複数の挿入孔１１１と、各挿入孔１１
１に挿入保持された棒状ヒータ１１２とより
構成される。 各ヒータ１１２は加熱制御器Ch２に接続
される。その加熱制御器Ch２は注湯に先立
つて加熱回路１０８を作動、したがつて各ヒ
ータ１１２に通電して第１型１０１1を加熱
し、また注湯開始後加熱回路１０８を不作
動、したがつて各ヒータ１１２への通電を停
止する機能を備えている。当然に、第２型１
０１2の各ヒータ１１２も加熱制御器Ch２に
接続される。 冷却回路１０９は第１型１０１1の上部に
穿設された水平な導入路１１４、その下部に
穿設された水平な排出路１１５およびそれら
を接続すべく第１型１０１1に穿設された複
数の垂直な連通路１１６を備え、導入路１１
４に導入された冷却水を各連通路１１６を流
通させて排出路１１５より排出するようにな
つている。 導入路１１４および排出路１１５は冷却制
御器Cc２に接続される。その冷却制御器Cc
２は注湯開始後冷却回路１０９を作動、した
がつて冷却回路１０９に冷却水を流通させて
第１型１０１1を冷却し、その第１型１０１1
に接するカム軸素材１０２の表層を急冷して
その表層を殻状の凝固層に変える機能を備え
ている。当然に、第２型１０１2の冷却回路
１０９も冷却制御器Cc２に接続される。 ノツクアウト手段１１０は、複数のピン１
１７、それらピン１１７の一端を支持する支
持板１１８およびその支持板１１８に連結さ
れた作動部材１１９を備え、各ピン１１７は
第１型１０１1に形成されて湯口１０３、ラ
ンナ１０４およびキヤビテイ１０６に開口す
る各挿入孔１２０に摺動自在に嵌合される。 次に、前記金型鋳造装置Ｍ２によるカム軸
素材１０２の鋳造作業について説明する。 装入主原料として、50〜70重量％のスクラ
ツプ材（鋼）および50〜60重量％のリターン
材を高周波溶解炉に装入して溶解し、それ
に、Ｃ、Fe−Cr、Fe−Mo、Fe−Ｖ等の副
原料を添加して表に示す合金工具鋼（JIS
SKD−11）相当の合金鋳鋼成分の溶鋼を製
整する。
【表】
前記合金鋳鋼は、第５図のFe−Ｃ系平衡
状態図において斜線の成分範囲A2にあり、
固相線Lsは前記成分範囲A2と略1250℃にて
交差している。 溶鋼をアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気
中にて昇温し、1500〜1530℃で0.2重量％の
Ca−Siを添加する１次脱酸および1650〜
1670℃で0.1重量％のAlを添加する２次脱酸
を行う。 金型１０１は、注湯に先立つて加熱回路１
０８により150〜450℃に加熱されている。こ
の金型１０１に、脱酸後の溶鋼を温度1630〜
1670℃にて注入し、カム軸素材１０２を鋳造
する。この時の鋳込重量は5.0Kgである。 前記のように金型１０１を加熱しておく
と、注湯時湯流れ性を良好にし、また溶鋼の
急激な冷却に起因したカム軸素材１０２の割
れ等を回避することができる。 注湯開始後、加熱回路１０８による金型１
０１の加熱を停止し、同時に冷却回路１０９
により金型１０１の冷却を開始する。 第１４図は金型１０１に接するカム軸素材
１０２の表層温度の降下を、注湯後の経過時
間との関係で示したものである。 金型１０１の冷却作用を受けてカム軸素材
１０２の表層が急冷され、その表層温度が点
a2で示す約1250℃（固相線Ls）まで降下す
ると、カム軸素材１０２は凝固状態となり、
その表層が殻状の凝固層に変化する。 この場合、表層温度が点b2で示す950℃を
下回ると、カム軸素材１０２に熱間割れを生
じるおそれがある。また表層温度が点c2で示
す1000℃を下回ると、カム軸素材１０２の急
速で且つ大きな凝固収縮に起因して金型１０
１に対するカム軸素材１０２の密着等が発生
して金型１０１に変形、磨耗等の損傷を生じ
るおそれがある。 そこで、注湯後約４〜約５秒後カム軸素材
１０２の表層温度が点d2で示す1200℃から点
e2で示す1100℃に達したとき、型開きを行
い、ノツクアウト手段１１０を作動してカム
軸素材１０２を離型する。 前記手法により得られたカム軸素材１０２
は熱間割れを生じておらず、また金型１０１
にも何等損傷を生じていない。その上、カム
軸素材１０２は殻状の凝固層により覆われて
いるので、離型に際しての変形は極力抑制さ
れる。 前記合金鋳鋼よりなるカム軸素材１０２の
離型最適範囲は、その表層温度が約1250〜
1000℃、したがつて固相線Lsとその直下250
℃との間にあるときであるが、実験の結果、
普通鋳鋼の場合にも同様のことを言えること
が判明している。 前記装入原料としては、前記合金工具鋼相
当のものに限らず、スクラツプ材およびリタ
ーン材を主原料とし、これに副原料として
Ｃ、Ni、Cr、Mo、Ｖ、Co、Ti、Si、Al等
の合金元素を単独または複合して添加し、
0.4〜1.8重量％のＣを含有するように調製さ
れるものが用いられる。 () カム軸素材の形状矯正 この矯正工程は前記同様の矯正装置を用い
て行われるが、その条件はカム軸素材１０２
の温度950〜1200℃、加圧力150〜450Kg、加
圧時間５〜15秒である。 アルミニウム合金鋳物製カム軸の製造 () カム軸素材の鋳造 カム軸素材１０２の鋳造には前記鋳鋼製カ
ム軸素材用金型鋳造装置Ｍ２が用いられる。
鋳造作業に当つては、先ず、表に示す、
JIS ADC12相当のアルミニウム合金成分の
溶湯を調製する。
状態図において斜線の成分範囲A2にあり、
固相線Lsは前記成分範囲A2と略1250℃にて
交差している。 溶鋼をアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気
中にて昇温し、1500〜1530℃で0.2重量％の
Ca−Siを添加する１次脱酸および1650〜
1670℃で0.1重量％のAlを添加する２次脱酸
を行う。 金型１０１は、注湯に先立つて加熱回路１
０８により150〜450℃に加熱されている。こ
の金型１０１に、脱酸後の溶鋼を温度1630〜
1670℃にて注入し、カム軸素材１０２を鋳造
する。この時の鋳込重量は5.0Kgである。 前記のように金型１０１を加熱しておく
と、注湯時湯流れ性を良好にし、また溶鋼の
急激な冷却に起因したカム軸素材１０２の割
れ等を回避することができる。 注湯開始後、加熱回路１０８による金型１
０１の加熱を停止し、同時に冷却回路１０９
により金型１０１の冷却を開始する。 第１４図は金型１０１に接するカム軸素材
１０２の表層温度の降下を、注湯後の経過時
間との関係で示したものである。 金型１０１の冷却作用を受けてカム軸素材
１０２の表層が急冷され、その表層温度が点
a2で示す約1250℃（固相線Ls）まで降下す
ると、カム軸素材１０２は凝固状態となり、
その表層が殻状の凝固層に変化する。 この場合、表層温度が点b2で示す950℃を
下回ると、カム軸素材１０２に熱間割れを生
じるおそれがある。また表層温度が点c2で示
す1000℃を下回ると、カム軸素材１０２の急
速で且つ大きな凝固収縮に起因して金型１０
１に対するカム軸素材１０２の密着等が発生
して金型１０１に変形、磨耗等の損傷を生じ
るおそれがある。 そこで、注湯後約４〜約５秒後カム軸素材
１０２の表層温度が点d2で示す1200℃から点
e2で示す1100℃に達したとき、型開きを行
い、ノツクアウト手段１１０を作動してカム
軸素材１０２を離型する。 前記手法により得られたカム軸素材１０２
は熱間割れを生じておらず、また金型１０１
にも何等損傷を生じていない。その上、カム
軸素材１０２は殻状の凝固層により覆われて
いるので、離型に際しての変形は極力抑制さ
れる。 前記合金鋳鋼よりなるカム軸素材１０２の
離型最適範囲は、その表層温度が約1250〜
1000℃、したがつて固相線Lsとその直下250
℃との間にあるときであるが、実験の結果、
普通鋳鋼の場合にも同様のことを言えること
が判明している。 前記装入原料としては、前記合金工具鋼相
当のものに限らず、スクラツプ材およびリタ
ーン材を主原料とし、これに副原料として
Ｃ、Ni、Cr、Mo、Ｖ、Co、Ti、Si、Al等
の合金元素を単独または複合して添加し、
0.4〜1.8重量％のＣを含有するように調製さ
れるものが用いられる。 () カム軸素材の形状矯正 この矯正工程は前記同様の矯正装置を用い
て行われるが、その条件はカム軸素材１０２
の温度950〜1200℃、加圧力150〜450Kg、加
圧時間５〜15秒である。 アルミニウム合金鋳物製カム軸の製造 () カム軸素材の鋳造 カム軸素材１０２の鋳造には前記鋳鋼製カ
ム軸素材用金型鋳造装置Ｍ２が用いられる。
鋳造作業に当つては、先ず、表に示す、
JIS ADC12相当のアルミニウム合金成分の
溶湯を調製する。
【表】
前記アルミニウム合金は、第１５図のAl
−Si系平衡状態図において斜線の成分範囲
A3にあり、共晶線Le２は前記成分範囲A3と
略580℃にて交差している。 金型１０１は、注湯に先立つて加熱回路１
０８により100〜300℃に加熱されている。こ
の金型１０１にアルミニウム合金の溶湯を温
度700〜740℃にて注水し、カム軸素材１０２
を鋳造する。この時の鋳込重量は2.0Kgであ
る。 前記のように金型１０１を加熱しておく
と、注湯時湯流れ性を良好にし、また溶湯の
急激な冷却に起因したカム軸素材１０２の割
れ等を回避することができる。 注湯開始後、加熱回路１０８による金型１
０１の加熱を停止し、同時に冷却回路１０９
により金型１０１の冷却を開始する。 第１６図は金型１０１に接するカム軸素材
１０２の表層温度の降下を、注湯後の経過時
間との関係で示したものである。 金型１０１の冷却作用を受けてカム軸素材
１０２の表層が急冷され、その表層温度が点
a3で示す約580℃（共晶線Le２）まで降下す
ると、カム軸素材１０２は凝固状態となり、
その表層が殻状の凝固層に変化する。 この場合、表層温度が点b3で示す280℃を
下回ると、カム軸素材１０２に熱間割れを生
じるおそれがある。また表層温度が点C3で
示す350℃を下回ると、カム軸素材１０２の
急速で且つ大きな凝固収縮に起因して金型１
０１に対するカム軸素材１０２の密着等が発
生して金型１０１に溶損等の損傷を生じるお
それがある。 そこで、注湯後約4.5秒後カム軸素材１０
２の表層温度が点d3で示す500℃に達したと
き、型開きを行い、ノツクアウト手段１１０
を作動してカム軸素材１０２を離型する。 前記手法により得られたカム軸素材１０２
は熱間割れを生じておらず、また金型１０１
にも何等損傷を生じていない。その上、カム
軸素材１０２は殻状の凝固層により覆われて
いるので、離型に際しての変形は極力抑制さ
れる。 前記合金よりなる鋳物の離型最適範囲は、
その表層温度が約580〜350℃、したがつて共
晶線Le２とその直下230℃との間にあるとき
であるが、実験の結果、Al−Cu系、Al−Zn
系等のアルミニウム合金の場合にも同様のこ
とを言えることが判明している。 () カム軸素材の形状矯正 この矯正工程は前記同様の矯正設備を用い
て行われるが、その条件はカム軸素材の温度
300〜500℃、加圧力130〜300Kg、加圧時間５
〜15秒である。 なお、前記各鋳造作業において、加熱制御
器Ch１，Ch２に、注湯開始後加熱回路８，
１０８の出力を低下、したがつて各ヒータ１
２，１１２への通電量を減少するような機能
を持たせてもよい。また本発明は、カム軸に
限らず、クランクシヤフト、ブレーキキヤリ
パ、ナツクルアーム等の各種機械部品の製造
に適用される。 Ｃ 発明の効果 前記のように金型鋳造工程では機械部品素材の
表層が殻状の凝固層になつたとき離型を行うの
で、凝固層により保形された熱間割れのない機械
部品素材を得ると共に金型の損傷を防止してその
延命を図ることができる。また離型を機械部品素
材の高温領域で行うので鋳造能率を向上させるこ
とができる。 矯正工程では、機械部品素材が高温状態にある
ので、小型な矯正装置を用いて確実な形状矯正を
行うことができ、したがつて設備コストを低減す
ることができる。 このように本発明製造方法によれば、健全な機
械部品を低コストで提供することができる。
−Si系平衡状態図において斜線の成分範囲
A3にあり、共晶線Le２は前記成分範囲A3と
略580℃にて交差している。 金型１０１は、注湯に先立つて加熱回路１
０８により100〜300℃に加熱されている。こ
の金型１０１にアルミニウム合金の溶湯を温
度700〜740℃にて注水し、カム軸素材１０２
を鋳造する。この時の鋳込重量は2.0Kgであ
る。 前記のように金型１０１を加熱しておく
と、注湯時湯流れ性を良好にし、また溶湯の
急激な冷却に起因したカム軸素材１０２の割
れ等を回避することができる。 注湯開始後、加熱回路１０８による金型１
０１の加熱を停止し、同時に冷却回路１０９
により金型１０１の冷却を開始する。 第１６図は金型１０１に接するカム軸素材
１０２の表層温度の降下を、注湯後の経過時
間との関係で示したものである。 金型１０１の冷却作用を受けてカム軸素材
１０２の表層が急冷され、その表層温度が点
a3で示す約580℃（共晶線Le２）まで降下す
ると、カム軸素材１０２は凝固状態となり、
その表層が殻状の凝固層に変化する。 この場合、表層温度が点b3で示す280℃を
下回ると、カム軸素材１０２に熱間割れを生
じるおそれがある。また表層温度が点C3で
示す350℃を下回ると、カム軸素材１０２の
急速で且つ大きな凝固収縮に起因して金型１
０１に対するカム軸素材１０２の密着等が発
生して金型１０１に溶損等の損傷を生じるお
それがある。 そこで、注湯後約4.5秒後カム軸素材１０
２の表層温度が点d3で示す500℃に達したと
き、型開きを行い、ノツクアウト手段１１０
を作動してカム軸素材１０２を離型する。 前記手法により得られたカム軸素材１０２
は熱間割れを生じておらず、また金型１０１
にも何等損傷を生じていない。その上、カム
軸素材１０２は殻状の凝固層により覆われて
いるので、離型に際しての変形は極力抑制さ
れる。 前記合金よりなる鋳物の離型最適範囲は、
その表層温度が約580〜350℃、したがつて共
晶線Le２とその直下230℃との間にあるとき
であるが、実験の結果、Al−Cu系、Al−Zn
系等のアルミニウム合金の場合にも同様のこ
とを言えることが判明している。 () カム軸素材の形状矯正 この矯正工程は前記同様の矯正設備を用い
て行われるが、その条件はカム軸素材の温度
300〜500℃、加圧力130〜300Kg、加圧時間５
〜15秒である。 なお、前記各鋳造作業において、加熱制御
器Ch１，Ch２に、注湯開始後加熱回路８，
１０８の出力を低下、したがつて各ヒータ１
２，１１２への通電量を減少するような機能
を持たせてもよい。また本発明は、カム軸に
限らず、クランクシヤフト、ブレーキキヤリ
パ、ナツクルアーム等の各種機械部品の製造
に適用される。 Ｃ 発明の効果 前記のように金型鋳造工程では機械部品素材の
表層が殻状の凝固層になつたとき離型を行うの
で、凝固層により保形された熱間割れのない機械
部品素材を得ると共に金型の損傷を防止してその
延命を図ることができる。また離型を機械部品素
材の高温領域で行うので鋳造能率を向上させるこ
とができる。 矯正工程では、機械部品素材が高温状態にある
ので、小型な矯正装置を用いて確実な形状矯正を
行うことができ、したがつて設備コストを低減す
ることができる。 このように本発明製造方法によれば、健全な機
械部品を低コストで提供することができる。
第１ないし第３図は鋳鉄製カム軸素材用金型鋳
造装置を示し、第１図は全体の斜視図、第２図は
第１図−矢視図、第３図は第２図−線断
面図、第４図はカム軸素材の正面図、第５図は
Fe−Ｃ系平衡状態図、第６図は鋳鉄製カム軸素
材において、注湯後の経過時間とカム軸素材の表
層温度との関係を示すグラフ、第７図は矯正装置
の縦断面図、第８図は第７図−線断面図、第
９図はカム軸素材の温度と引張強さとの関係を示
すグラフ、第１０ないし第１２図は鋳鋼製カム軸
素材用金型鋳造装置を示し、第１０図は全体の斜
視図、第１１図は第１０図XI−XI矢視図、第１２
図は第１１図XII−XII線断面図、第１３図はカム軸
素材の正面図、第１４図は鋳鋼製カム軸素材にお
いて、注湯後の経過時間とカム軸素材の表層温度
との関係を示すグラフ、第１５図はAl−Si系平
衡状態図、第１６図はアルミニウム合金鋳物製カ
ム軸素材において、注湯後の経過時間とカム軸素
材の表層温度との関係を示すグラフである。 Cc１，Cc２……冷却制御器、Ch１，Ch２……
加熱制御器、Le１，Le２……共晶線、Ls……固
相線、１，１０１……金型、２，１０２……機械
部品素材としてのカム軸素材、８，１０８……加
熱回路、９，１０９……冷却回路、２５……矯正
装置。
造装置を示し、第１図は全体の斜視図、第２図は
第１図−矢視図、第３図は第２図−線断
面図、第４図はカム軸素材の正面図、第５図は
Fe−Ｃ系平衡状態図、第６図は鋳鉄製カム軸素
材において、注湯後の経過時間とカム軸素材の表
層温度との関係を示すグラフ、第７図は矯正装置
の縦断面図、第８図は第７図−線断面図、第
９図はカム軸素材の温度と引張強さとの関係を示
すグラフ、第１０ないし第１２図は鋳鋼製カム軸
素材用金型鋳造装置を示し、第１０図は全体の斜
視図、第１１図は第１０図XI−XI矢視図、第１２
図は第１１図XII−XII線断面図、第１３図はカム軸
素材の正面図、第１４図は鋳鋼製カム軸素材にお
いて、注湯後の経過時間とカム軸素材の表層温度
との関係を示すグラフ、第１５図はAl−Si系平
衡状態図、第１６図はアルミニウム合金鋳物製カ
ム軸素材において、注湯後の経過時間とカム軸素
材の表層温度との関係を示すグラフである。 Cc１，Cc２……冷却制御器、Ch１，Ch２……
加熱制御器、Le１，Le２……共晶線、Ls……固
相線、１，１０１……金型、２，１０２……機械
部品素材としてのカム軸素材、８，１０８……加
熱回路、９，１０９……冷却回路、２５……矯正
装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金型に注湯することによつて鋳造された機械
部品素材の、前記金型に接する表層を急冷し、該
機械部品素材の表層が殻状の凝固層になつたとき
離型を行う金型鋳造工程と、離型直後の高温状態
にある前記機械部品素材に加圧処理を施して形状
矯正を行う工程とを用いることを特徴とする機械
部品の製造方法。 ２ 前記機械部品素材は鋳鉄鋳物であり、前記離
型は前記鋳鉄鋳物の表層温度が共晶線とその直下
350℃との間にあるとき行われる、特許請求の範
囲第１項記載の機械部品の製造方法。 ３ 前記機械部品素材は鋼鋳物であり、前記離型
は前記鋼鋳物の表層温度が固相線とその直下250
℃との間にあるとき行われる、特許請求の範囲第
１項記載の機械部品の製造方法。 ４ 前記機械部品素材はアルミニウム合金鋳物で
あり、前記離型は前記アルミニウム合金鋳物の表
層温度が共晶線とその直下230℃との間にあると
き行われる、特許請求の範囲第１項記載の機械部
品の製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23464087A JPS6478667A (en) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | Production of mechanical parts |
| CA000556226A CA1315955C (en) | 1987-01-12 | 1988-01-11 | Mold casting process and apparatus, and method for producing mechanical parts |
| EP88300217A EP0275177B1 (en) | 1987-01-12 | 1988-01-12 | Mold casting process and apparatus, and method for producing mechanical parts |
| DE88300217T DE3885309T2 (de) | 1987-01-12 | 1988-01-12 | Verfahren und Vorrichtung zum Giessen in einer Giessform und Verfahren zur Herstellung von Maschinenteilen. |
| US07/143,625 US4971134A (en) | 1987-01-12 | 1988-01-13 | Mold casting process and apparatus, and method for producing mechanical parts |
| US07/583,965 US5065810A (en) | 1987-01-12 | 1990-09-17 | Method of producing mechanical parts by mold casting |
| US07/769,323 US5263532A (en) | 1987-01-12 | 1991-09-30 | Mold casting process and apparatus and method for producing mechanical parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23464087A JPS6478667A (en) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | Production of mechanical parts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6478667A JPS6478667A (en) | 1989-03-24 |
| JPH048139B2 true JPH048139B2 (ja) | 1992-02-14 |
Family
ID=16974195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23464087A Granted JPS6478667A (en) | 1987-01-12 | 1987-09-18 | Production of mechanical parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6478667A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008062247A (ja) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Bridgestone Corp | 低圧鋳造品の製造方法および製造装置 |
| JP5570922B2 (ja) * | 2010-09-15 | 2014-08-13 | 株式会社ブリヂストン | 鋳物の寸法修正方法 |
| JP2016198816A (ja) * | 2015-04-14 | 2016-12-01 | トヨタ自動車株式会社 | 鋳物の加工処理方法 |
-
1987
- 1987-09-18 JP JP23464087A patent/JPS6478667A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6478667A (en) | 1989-03-24 |
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