JPH06142869A - 鋳鉄製シリンダライナの製造方法と装置 - Google Patents

鋳鉄製シリンダライナの製造方法と装置

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JPH06142869A
JPH06142869A JP5076966A JP7696693A JPH06142869A JP H06142869 A JPH06142869 A JP H06142869A JP 5076966 A JP5076966 A JP 5076966A JP 7696693 A JP7696693 A JP 7696693A JP H06142869 A JPH06142869 A JP H06142869A
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JP
Japan
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cast iron
cavity
mold
separating layer
cylinder liner
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Pending
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JP5076966A
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English (en)
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Bertil Sander
サンダー バーティル
Sven-Erik Dahlberg
ダルベルグ スヴェン−エリック
Tibor Szabo
スザボ ティボル
Berndt Gyllensten
ギレンステン ベルンドツ
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Volvo AB
Original Assignee
Volvo AB
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/02—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of cylinders, pistons, bearing shells or like thin-walled objects

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 鋳鉄製中空状構成部品、好適にはピストンエ
ンジン用の鋳鉄製シリンダライナ製造方法の提供。 【構成】 硬化性鋳造材または生砂３の層で裏打ちされ
た中空状キャビティ２を有する金属製チル鋳型１が使用
されている、ピストンエンジン用の鋳鉄製シリンダライ
ナを製造する方法。チル鋳型とライナーによる冷却効果
が、底部から上方へ指向した凝固の前端を形成するよう
に、溶融物７からキャビティ内へ注入される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳鉄製中空状構成部
品、好適にはピストンエンジン用の鋳鉄製シリンダライ
ナの製造に関する方法に関する。さらに、本発明は、前
記方法で使用される鋳型に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車及びトラックのエンジン用シリン
ダライナは一般に遠心力で鋳造される。この理由は、普
通使用される燐合金ねずみ鋳鉄が殊に収縮を受けやすい
ので、この鋳鉄は従来の生型で鋳造することがほとんど
出来ないからである。遠心鋳造では、回転管から成る加
熱された型が使用されており、そのキャビティは分離材
の薄い層を有している。遠心力の作用により、鋳造品の
収縮は補償される。
【０００３】しかし、遠心鋳造では、凝固中の急冷が炭
素安定化の合金元素との高度の合金化と低い炭素当量を
妨げるという理由から、その材料の強度について制約が
あるが、これは強度を高めるために使用される最も一般
的な方法である。そのほかに、遠心鋳造が、組織内で最
初に析出した強化一次オーステナイトの樹枝状結晶を破
壊し、低炭素当量で一次オーステナイトとグラファイト
とを遠心力で分離するという不利な点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これら問題を防止する
ために、たとえば、シリンダライナはチル型材または中
子砂の安定した型で鋳造されるが、このような型は、非
常に高価でありまた環境には有害である。
【０００５】
【課題を解決しようとする手段】本発明の目的は、これ
だけに使用されるものではないが、特に鋳鉄製シリンダ
ライナ製造のために意図されており、これにより、遠心
鋳造により得られるよりも高い強度を有する鋳造品の低
コストで環境に適した製造を達成する鋳造法を提供する
ことである。
【０００６】これは、本発明により、分離型材の層で裏
打ちされた金属製チル鋳型内の、中空状で上方に開放さ
れたキャビティの壁により達成され、チル鋳型と前記裏
張りとの作用により、最後に凝固する鋳鉄のために裏張
りの下側から上部のヘッダー部分へ上方に指向した凝固
の前端が形成されるように、鋳鉄の溶融物が上方から取
り入れられる。
【０００７】分離型材の層は、好適に、既知の方法で製
作された、適切な既知の有機または無機の結合材、また
は生砂の硬く比較的に薄い（５〜１５ｍｍ程度）の砂胴
である。この成形は、対象物の形状を有する原型により
行われる。これはチル鋳型のキャビティの中へ挿入さ
れ、その後、砂胴が、普通の中子成形機を使用するかま
たは圧縮して砂を投入して、原型とチル鋳型との間の間
隙に形成される。
【０００８】本発明により、凝固が確実にキャビティの
底部から上方に指向することによって、最後の凝固した
鋳鉄がヘッダー部分にあるので、鋳造される製品内の収
縮巣の恐れは解消される。この方法は、遠心鋳造と比較
して、シリンダライナの極限引っ張り強度が４０％、弾
性率が２０％それぞれ上昇するように、炭素当量を非常
に減少し、合金含有量を増加することが明らかにされ
た。
【０００９】本発明のさらに他の適用範囲が、以降の詳
細な説明から明らかになるであろう。しかし、請求の発
明の範囲内の多くの変更と変形が、この詳細な説明から
本技術の専門家に明らかになるので、詳細な説明と具体
的な実施例は、本発明の好適なを示しているが、図によ
ってのみ示されていることと理解されなければならな
い。
【００１０】
【実施例】図において、参照番号１は、中空状のキャビ
ティ２を呈している厚い壁の鋼鉄製チル鋳型を示してい
る。キャビティの壁は、分離材好適には硬化性鋳造材ま
たは生砂の層で裏打ちされている。
【００１１】チル鋳型１は、シリンダライナ空白部４の
製造用として意図されている。キャビティ２は、ライナ
ーの細長い形状に適合した円錐形を呈しており、その上
部領域は、溶融物のヘッダー部分として働く。明快にす
るため、図において、完成したライナーは点線で示され
ている。
【００１２】示されている実施態様において、鋳造は、
とりべ、または注入湯溜りを有する溶解炉８から溶融物
を注入することにより行われるが、溶融物はキャビティ
２へ直接に注入することも出来る。一つの実施可能な製
造上の配置において、４個から８個のチル鋳型が直線ま
たは円形に並んで配置されている。鋳造は各型へのラン
ナーを有する注入湯溜まりを経て行われる。
【００１３】本発明による方法は、第一に、壁の厚さが
８から２０ｍｍ鋳鉄シリンダライナ製造用に開発されて
おり、詳細には、ねずみ鋳鉄は次の合金元素を含有（重
量％）している。
【００１４】Ｃ：２．４〜３．２；Ｓｉ：１．６０〜
２．２０；Ｍｎ：０．５〜１．０；Ｓ＜０．１２；Ｐ：
０．３〜０．８；Ｃｒ：０．８〜１．３；Ｍｏ：０．１
〜１．０；Ｖ：０．１〜０．３。
【００１５】これらの厚さと合金元素とを有するシリン
ダライナが、５〜１５ｍｍの厚さの砂胴の層を有するこ
とが明らかにされた。この層をキャビティの下部領域に
おいてより薄く、好適には５〜１０ｍｍにすることによ
り、上部領域においてより厚く、好適には１０〜１５ｍ
ｍにすることにより（図に示されているように）、溶融
物は下部領域において一層急速に冷却され、これは、凝
固の前端が底部から上方へ移動することの制御にさらに
寄与する。
【００１６】砂胴分離のチル鋳型内で凝固がゆっくり行
われると、炭素当量は非常に減少し、炭化物安定化の合
金元素の含有量は高くなる。この場合、極限抗張力、疲
労強度、及び弾性率は、かなり増加し、これはシリンダ
ライナが一層薄くなることを意味し、次に、与えられた
シリンダーブロックの大きさに関して、シリンダーの容
量が増大するか、あるいは、構造の強度と剛性が高くな
ることを意味する。
【００１７】さらに、炭化物安定化元素の高い合金含有
量は、シリンダライナ鋳鉄内の容積、その中の磨耗相の
硬度、ステダイトが増加することを意味する。これは、
増加するステダイト中のセメントの品質によるものであ
る。普通の燐合金のシリンダライナ鋳鉄と比較して、こ
の品質は、燐０．６％においてステダイト約４％から約
７％に向上し、これにより耐磨耗性が改善される。
【００１８】従来の遠心鋳造においては、分離層の厚さ
と型温度は変化する。しかし、本発明による方法で使用
される砂胴分離のチル鋳型は、安定し、一定した分離効
果を有する。これにより、凝固と冷却の速度は一様にな
り、さらに、より一定した硬度と強度のレベル、機械加
工性など、言い換えれば、概してより高い品質を備える
ことが出来る。
【００１９】高度の合金化の品質は、チル鋳型の冷却効
果がパーライト変態温度で著しくなるので、硬度は比較
的に高い。これは、加工に若干有害な影響を与える。
【００２０】パーライト硬度が不必要に高くなるのを防
止するため、本発明のほかの実施態様では、パーライト
が緻密にならずに軟化するように、冷却速度を丁度パー
ライト変態点で低下する方法が開発されている。
【００２１】この方法では、ライナーがオーステナイト
状態、８００〜１０５０℃でキャビティから取り出さ
れ、この状態で直ちに分離材、好適には粉末状バーミキ
ュライトへ移され、それにより全体的に囲まれ、かつ前
記ライナーの温度がパーライト変態温度より低く冷却さ
れるまでそこで維持される。
【００２２】この方法では、パーライトの硬度が不必要
に高くならずに、所望の特性に最大の効果を有する良好
な凝固構造を達成するように、低炭素当量と合金元素が
十分に活用されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダライナを鋳造する鋳型の縦断面図であ
る。
【符号の説明】 １…金属製チル鋳型 ２ キャビティ ３…鋳造材の層 ４ シリンダライナ
空白部 ５…ヘッダー部分 ７ 溶融物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティボル スザボ スウェーデン国 543 36 ティブロ バ ンジョガタン ９ (72)発明者 ベルンドツ ギレンステン スウェーデン国 エス−541 43 スケヴ デ ハルステナヴェーゲン 44

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鋳鉄製中空状構成部品、好適にはピスト
    ンエンジン用鋳鉄製シリンダライナの製造方法にして、
    金属製チル鋳型（１）内の中空状で上方に開放されたキ
    ャビティ（２）の壁が分離鋳造材の層（３）で裏打ちさ
    れており、前記チル鋳型と前記裏張りとの作用により、
    最後に凝固する鋳鉄のために裏張りの下端から上部のヘ
    ッダー部分（５）へ上方に指向した凝固の前端が形成さ
    れるように、鋳鉄の溶融物（７）が上方から注入される
    ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 中空状キャビティ（２）が、キャビティ
    の下部領域でその上部領域の壁の厚さより薄い壁厚を形
    成している分離層（３）で裏打ちされていることを特徴
    とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 中空状キャビティ（２）が硬化性鋳造材
    で裏打ちされていることを特徴とする請求項１または２
    に記載の方法。
  4. 【請求項４】 中空状キャビティ（２）が生砂（３）で
    裏打ちされていることを特徴とする請求項１または２に
    記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記分離層（３）が５〜１５ｍｍの壁厚
    を備えていることを特徴とする鋳鉄製シリンダライナの
    製造に関する請求項１〜４のいずれかの請求項に記載の
    方法。
  6. 【請求項６】 キャビティ（２）が下記の合金元素を含
    有（重量％）する鋳鉄の溶融物（７）で充填されている
    ことを特徴とする高張力ねずみ鋳鉄のシリンダライナの
    製造に関する請求項１〜４のいずれかの請求項に記載の
    方法。 Ｃ：２．４〜３．２；Ｓｉ：１．６０〜２．２０；Ｍ
    ｎ：０．５〜１．０；Ｓ＜０．１２；Ｐ：０．３〜０．
    ８；Ｃｒ：０．８〜１．３；Ｍｏ：０．１〜１．０；
    Ｖ：０．１〜０．３
  7. 【請求項７】 前記ライナーがオーステナイト状態でキ
    ャビティから取り出され、この状態で直ちに分離材、好
    適には粉末状のバーミキュライトへ移され、それにより
    全体的に囲まれ、かつ前記ライナーがパーライト変態温
    度より低く冷却されるまでそこで維持されることを特徴
    とするシリンダライナ内のパーライトの硬度を低下させ
    る、請求項１〜６のいずれかの請求項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 上方に開放しかつヘッダー部分（５）に
    通じている中空状キャビティ（２）を有する金属製チル
    鋳型（１）により形成され、これにより前記キャビティ
    と前記ヘッダー部分が分離層（３）により裏打ちされて
    いる静止した鋳型であることを特徴とするピストンエン
    ジン用の鋳鉄製シリンダライナを製造する鋳型。
  9. 【請求項９】 前記分離層（３）がその下端より上端に
    より厚い壁厚を有することを特徴とする請求項８に記載
    の鋳型。
  10. 【請求項１０】 前記分離層（３）が硬化性鋳造材から
    構成していることを特徴とする請求項８または９に記載
    の鋳型。
  11. 【請求項１１】 前記分離層（３）が生砂から構成して
    いることを特徴とする請求項８または９に記載の鋳型。
  12. 【請求項１２】 前記分離層（３）が厚さ５〜１５ｍｍ
    の壁を有することを特徴とする請求項８から１１のいず
    れの請求項にも記載の鋳型。
JP5076966A 1992-04-02 1993-04-02 鋳鉄製シリンダライナの製造方法と装置 Pending JPH06142869A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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SE9201040-4 1992-04-02
SE9201040A SE506408C2 (sv) 1992-04-02 1992-04-02 Förfarande och gjutform för framställning av cylinderfoder av gjutjärn

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JPH06142869A true JPH06142869A (ja) 1994-05-24

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EP (1) EP0565503B1 (ja)
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AT (1) ATE170113T1 (ja)
DE (1) DE69320518D1 (ja)
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