JPH0642972B2 - 中子造型方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は中子造型方法、特に積層構造の中子の造型方法
に関し、例えば自動車用鋳造部品の鋳型を製作する場合
に使用されるものである。

（従来の技術） 例えば、自動車用鋳造部品等の製造に用いられる中子
は、表面が樹脂によってコーティングされたコーテッド
サンドと称せられる鋳物砂によって形成されるが、その
場合、該鋳物砂としては、粒度が略均一な一種類のもの
が使用されるのが通例である。しかし、このように一種
類の鋳物砂によって中子を形成した場合、その中子を用
いて鋳造する際に上記鋳物砂の粒径の大小に応じて夫々
次のような問題が生じることになる。

即ち、粒径の比較的大きい（目の粗い）荒粒砂でなる鋳
物砂によって中子を形成した場合には、通気性が良好に
なることから注湯時に十分なガス抜き効果が得られる反
面、湯と接する部分の砂粒間に湯が浸入する所謂湯刺現
象が生じ、その結果、該砂粒が焼付くと共に、その焼付
いた砂粒が湯の中に鋳ぐるまれるために鋳造製品の品質
低下を招くことになる。これに対して、粒径の比較的小
さい（目の細かい）微粒砂でなる鋳物砂によって中子を
形成した場合には、砂粒間の間隙が小さくなるために砂
粒の密度が高くなり、その結果、締り性が良くなって中
子強度が向上されると共に、上記のような湯刺による鋳
物砂の焼付は防止される。しかし、その反面、通気性が
低下することから注湯時に生じるガスを十分に抜くこと
ができず、そのため鋳造製品中に鋳巣が存在するといっ
た所謂ガス欠陥が生じ易くなる。要するに、中子を荒粒
砂によって形成した場合と、微粒砂によって形成した場
合のいずれにおいても１長１短があるのである。

そこで、湯と接する部分については微粒砂を用いる一
方、湯と接しない部分については荒粒砂を用いることに
より、２層構造の中子を製作することが考えられる。こ
のような２層構造の中子ないし鋳型を造型する従来技術
としては、例えば特開昭５７−１７５０５６号公報に示
されているような所謂ダンプ法を用いた造型法がある。
これは、予め加熱した金型上に第１層用の鋳物砂を堆積
させ、その金型の熱によって該金型に接する部分の鋳物
砂を硬化させた後、該金型等を反転させて未硬化状態に
ある余剰の鋳物砂を除去した上で、焼成することにより
シェル鋳型の第１層を形成し、然る後、開口度合が部分
によって異なる遮蔽部材を介して第２層用の鋳物砂を上
記第１層上に散布して、上記と同様の硬化、焼成処理を
施すことにより、第１層と第２層とでなる２層構造のシ
ェル鋳型を製作するようにしたものである。これによれ
ば、当該鋳型を構成する各部分の補強の必要性に応じて
予め上記遮蔽部材の開口度合を設定しておくだけで、そ
の補強の必要性に応じて各部分の厚みが異なった第２層
を有する積層構造の鋳型を造型することができる。

（発明が解決しようとする問題点） 然るに、凹凸形状を有する金型表面上に鋳物砂を散布等
によって堆積させて第１層及び第２層を形成する上記の
ような方法を積層中子の造型に適用した場合、上記金型
表面に比較的低い密度でしか鋳物砂を付着させることが
できないため、当該中子を形成する鋳物砂について十分
な締り性を得ることができず、しかもその表面部分を滑
らかに造型することが困難であるといった問題がある。
また、これに加えて上記の方法の場合、造型用金型にお
ける温度分布や該金型表面の凹凸形状に応じて鋳物砂が
付着し易い部分と付着しにくい部分とが生じるため、厚
さが均一な中子を得ることが困難であるといった難点が
ある。

本発明は、積層構造の中子を造型する場合に関する上記
のような問題を解消するだけでなく、更に厚さが均一な
２層構造の中子を砂コストの低下を図りつつ容易に製作
し得る中子造型方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的達成のため、本発明の中子造型方法は次のよう
に構成したことを特徴とする。

即ち、所定形状の積層構造の中子を造型するにあたり、
造型用凸部を有する第１金型と、これと組み合わされる
造型用凹部を有する第２金型とを用い、先ず第１種鋳物
砂の中に上記第１金型の凸部を没入させてその表面に該
砂を付着させることにより第１層を形成し、次にこの第
１層を伴って第１金型と第２金型とを型閉じすることに
より第１層と第２金型との間にキャビティを形成し、然
る後、そのキャビティに第１種鋳物砂とは異なる第２種
鋳物砂を充填して硬化させることにより、上記第１層に
重ねて第２層を形成する。尚、この場合、湯と接するこ
ととなる層には粒径が比較的小さい微粒砂を用い、そう
でない層については粒径が比較的大きい荒粒砂を用い
る。つまり、例えば第２層が湯と接することとなる場合
には、上記第２種鋳物砂として微粒砂を用いる一方、第
１種鋳物砂としては荒粒砂を用いる。

（作用） このような構成によれば、第１層については第１金型の
凸部を第１種鋳物砂の中に没入させることにより形成さ
れ、また第２層については第１層と第２金型との間のキ
ャビティ内への第２種鋳物砂の充填、硬化によって、つ
まり所謂ブロー法によって形成されるので、従来のダン
プ法による場合に比べていずれの層についても良好な締
り性が得られるようになる。また、特に第２層が湯と接
することとなる場合には、上記のようにブロー法によっ
て形成されることに加えて、その第２層を形成する第２
種鋳物砂として目の細かい微粒砂が用いられているか
ら、その表面部分の地肌が細かく、しかも滑らかに形成
されることになり、従って優れた滑面が得られるように
なる。そして、この場合において第１層については微粒
砂よりもコスト的に安くつく荒粒砂が用いられるので、
その分だけ砂コストの低下が図られるようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

この実施例は、エンジンの鋳造に用いられる第１図に示
すようなシリンダボア中子Ａを造型する場合に関するも
ので、先ず、この中子Ａについて予め簡単に説明する。
上記中子Ａは、第１図に示すように中空状で且つ所定の
厚みを有する２層構造とされており、その２層のうち、
鋳造時に湯と接しない内側の第１層Ａ_１については、粒
径が比較的大きい（目の粗い）第１種鋳物砂（荒粒砂）
によって形成されている。また、その外側にあって湯と
接する部分となる第２層Ａ_２については上記第１種鋳物
砂よりも粒径が比較的小さい（目の細かい）第２種鋳物
砂（微粒砂）によって形成されている。

そして、本発明方法においては、上記中子Ａを造型する
にあたり、その第１工程として上記第１層Ａ_１を形成す
るが、その場合、第２図に示すように造型用凸部（マン
ドレル）１ａを有する第１金型１と、内部に荒粒砂でな
る第１種鋳物砂（表面が樹脂でコーティングされた所謂
コーテッドサンド）ａ_１が貯留されて昇降自在とされた
砂箱２とを用いる。このうち、第１金型１は、上記凸部
１ａの基部外周に鋳物砂吹き込み用のブロー口１ｂ…１
ｂを有し、その上方のブローヘッド３に備えられたクラ
ンプ機構３ａ，３ａにより該ヘッド３に脱着可能に保持
されていると共に、上記凸部１ａが例えばその内部に備
えられたヒータによって所定温度まで加熱されるように
なっている。また、上記砂箱２の底部中央には、後述す
る第１層形成時に第１金型１における凸部１ａの先端に
密接して中子Ａの先端開口部Ａ_３（第１図参照）を形成
する冷却体４が砂箱２に対して上下動可能に設けられて
いる。この冷却体４は、その内部に冷却水通路４ａが形
成されて、該通路４ａ内を冷却水が循環していることに
より常温に保たれており、これにより上記鋳物砂ａ_１の
中で第１金型１の凸部１ａと接しても該冷却体４の周囲
に鋳物砂ａ_１が付着しないようになっている。

然して、これらの金型１及び砂箱２を用いて第１層Ａ_１
を形成する場合、上記第２図に示すように第１金型１を
下向きにして砂箱２の上方にセットした状態で、先ず同
図の鎖線で示すように冷却体４を上昇させて第１金型１
における凸部１ａの先端に密接させ、然る後、砂箱２を
上昇させることにより、第３図に示すように予め加熱し
ておいた上記金型１における凸部１ａを砂箱２内の第１
種鋳物砂ａ_１の中に没入させる。そして、第１金型１の
熱によって凸部１ａの表面に所要の厚さを有するように
第１種鋳物砂ａ_１を付着させ、その後、第４図に示すよ
うに再び砂箱２及び冷却体４を下降させることにより該
箱２内における未硬化状態の第１種鋳物砂ａ_１の中から
凸部１ａを抜き出し、この状態で更に所定時間だけ第１
金型１を加熱することにより荒粒砂（第１種鋳物砂
ａ_１）でなる第１層Ａ_１を形成する。尚、この場合、第
１金型１の加熱温度及び加熱時間を加減することによっ
て上記第１層Ａ_１の厚さをコントロールすることができ
る。

次に、第５図に示すように、上記のようにして形成され
た第１層Ａ_１を第１金型の凸部１ａの表面に付着させた
ままブロータンク３と共に該金型１を、一対の開閉可能
な左型５_１及び右型５_２でなる第２金型５の上方に移動
させ、更にこの状態から鎖線で示すように第２金型５を
上昇させて両金型１，５を型閉じすることにより、上記
第１層Ａ_１と第２金型５における凹部５ａとの間にキャ
ビティＸを形成する。ここで、上記中子Ａの先端開口部
Ａ_３となるべき部分には上記冷却体４と同形状の部材６
を組み合わせる。そして、この状態で第６図に示すよう
に該キャビティＸ内にブローヘッド３の上方に備えられ
たブロータンク７内の第２種鋳物砂（微粒砂）ａ_２を、
ブローヘッド３のブローノズル３ｂ…３ｂ及び第１金型
１におけるブロー口１ｂ…１ｂを介して吹き込んだ上
で、両金型１，５を加熱することにより該キャビティＸ
内の第２種鋳物砂ａ_２を硬化させて上記第１層Ａ_１の外
側に結合させる。これにより、一定の厚みを有する荒粒
砂でなる第２層Ａ_２が上記第１層Ａ_１に重ねて形成され
る。

尚、このようにして第１層Ａ_１及び第２層Ａ_２でなる中
子素材を形成した後は、第７図に示すように両金型１，
５（５_１，５_２）を型開きして、上記中子素材の全体を
第２金型５から分離し、然る後、第２層Ａ_２における不
要のブローチップ（ブロー口１ｂ…１ｂ内の鋳物砂が硬
化して形成された部分）Ａ_２′…Ａ_２′を除去する。こ
れにより、第１図に示すように、注湯時に湯と接しない
第１層Ａ_１が荒粒砂でなる第１種鋳物砂ａ_１によって形
成され且つその外側にあって湯と接する第２層Ａ_２が微
粒砂でなる第２種鋳物砂ａ_２よって形成された所定形状
の２層中子Ａが得られる。

上記の構成によれば、第１金型１の凸部１ａを砂箱２内
の第１種鋳物砂ａ_１の中に没入させてその表面に該砂ａ
_１を付着、硬化させ、然る後、この第１金型１と第２金
型５とを組み合わせて両型１，５内に第２種鋳物砂ａ_２
を吹き込んで、硬化させるだけで、第１図に示すように
第１層Ａ_１が荒粒砂でなり且つ第２層Ａ_２が微粒砂でな
る厚さが均一な２層構造の中子Ａを容易に造型すること
ができる。そして、この中子Ａにおける第１層Ａ_１の形
成に際しては、上記のように第１種鋳物砂ａ_１の中に第
１金型１の凸部１ａを没入させてその表面に該砂ａ_１を
付着させるようにしたから、例えば当該金型表面に鋳物
砂を散布する等の方法によって第１層を形成する場合に
比べて上記鋳物砂ａ_１の付着密度を高くすることがで
き、、その結果、第１層Ａ_１ないし該層Ａ_１を形成する
第１種鋳物砂ａ_１の締り性が向上させることになる。ま
た、第２層Ａ_２については上記のように所謂ブロー方に
よって形成するようにしたから、その締り性の向上は勿
論のこと、更に鋳造時に湯と接することとなるその表面
部分の地肌についても滑らかに形成されることになる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、鋳造時に湯と接する側の
層が微粒砂でなり且つ湯と接しない側の層が荒粒砂でな
る厚さが均一な２層構造の中子を容易に形成することが
できる。また、その場合において、上記各層を形成する
鋳物砂の密度を高めることができるだけでなく、夫々所
要の厚みを有するように比較的自由に上記各層を形成す
ることができる。これにより、中子強度やガス抜き性能
等の諸性能を確保することができ、しかも砂コストの低
減を図りつつ締り性及び滑面の優れた中子を製作し得る
ようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例によって製作された中子の
左半分を断面で示し且つ右半分を外観で示す正面図であ
る。また、第２〜７図は上記実施例の各工程を示すもの
で、第２図は砂箱の上方位置に第１金型をセットした状
態を示す一部破断正面図、第３図は第１金型を砂箱内の
第１種鋳物砂の中に没入させてその凸部の表面に該砂を
付着させた状態を示す一部破断正面図、第４図は第１層
形成後に第１金型を上記第１種鋳物砂の中から抜き出し
た状態を示す一部破断正面図、第５図は第１金型と第２
金型とを型閉じする前の状態を示す一部破断正面図、第
６図は第１，第２金型を型閉じして第１層と第２金型と
の間のキャビティ内に第２種鋳物砂を充填した状態を示
す一部破断正面図、第７図は第１，第２金型を型開きし
た状態を示す一部破断正面図である。 １……第１金型、１ａ……造型用凸部、５……第２金
型、５ａ……造型用凹部、Ａ……中子、Ａ_１……第１
層、Ａ_２……第２層、ａ_１……第１種鋳物砂（荒粒
砂）、ａ_２……第２種鋳物砂（微粒砂）、Ｘ……キャビ
ティ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】造型用凸部を有する第１金型と、これに組
   み合わされる造型用凹部を有する第２金型とを用いて積
   層構造の中子を造型する方法であって、先ず第１種鋳物
   砂の中に上記第１金型の凸部を没入させてその表面に該
   砂を付着させることにより第１層を形成し、次にこの第
   １層を伴って第１金型と第２金型とを型閉じすることに
   より第１層と第２金型との間にキャビティを形成し、然
   る後、そのキャビティに第２種鋳物砂を充填して硬化さ
   せることにより、上記第１層に重ねて第２層を形成する
   ことを特徴とする中子造型方法。