JPH06501205A - 鋳造物または半固体物体の内部に複雑なキャビティーを形成する方法 - 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】 鋳造物または半固体物体の内部に複雑なキャビティーを形成する方法本発明は、 一般的には、金属鋳造法に適用するものであり、特に、鋳造可能な金属の内部に 平滑できれいな入り組んだ相互連結の通路を作る金属鋳造法に適用するものであ る。

ダイカスト、絞り、砂、ロストフオーム（ｌｏｓｔ　ｆｏａｍ）　、永久鋳型ま たは半固体鋳造および成形の技術は、小径の入り組んだ平滑な穴を、鋳造物の中 に作る方法を、いまだ（モ見出していない。多数の先行技術の方法や現在の技術 の方法では、小さな通路を作ることができるが、固有の欠点を存し、通路か流体 、特に作動液を伝達させる場合に特にめられるきれいて平滑な通路を作ることが できない場合がある。量産の鋳造法を用いて、小径の平滑で入り組んだ通路を作 る既知の方法は、現時点ては存在しない。鋳造された金属本体内に連絡穴を加工 または穴あけするには、連絡穴が真っ直ぐで、かつ、外面で終っている必要があ る。この機械加工や穴あけは、所望の連結部を作るために、しばしば、多数の穴 やプラグを必要とする。穴あけ作業中におけるように、ドリルが折れる危険や損 失が、常に存在する。砂中子は、大変脆く、鋳造や成形工程の前に、或いはその 工程中に、しばしば破壊され、あるいは歪められる。特に、鋳造や成形後に、複 雑な中子の砂の除去は制御しにくい。得られた粗い面は、効率的で円滑な流体の 伝達に好ましくない。浸出可能な中子の技術は、極めて脆く、量産品用として得 られる複雑さが限られる中子を作りだす。米国特許第４．５３′２．９７４号に は、鋳造や成形の後、浸出によって中子を除去するような浸出可能な中子法か開 示され、これは、この工程を、量産に適さないものにしている。鋳造成いは成形 に先立って、製造された金属管組立体を、鋳型或いはダイの中へ配置してもよい 。高精度の骨組立体を製造することは、高価で、制御か困難である。ろう付けま たは溶接連結は、漏れや金属汚染の一因をなすことがある。穴あけは、一定の直 径断面のものにほぼ限定される。

鋳造法または半固体成形法の部分として、高圧の流体や気体を受け入れるのに適 した金属本体の迂回連通穴を作る手段を提供することか強く望まれている。提供 された機構は、穴あけ、除去可能な砂中子、或いは、他の現在の技術の方法に固 有の、通常の制限をうけない。また、本発明の目的は、鋳造物あるいは半固体物 体、特に、圧油用の伝達路を作るアンチロックブレーキ調圧器の内部に、複雑な キャビティーを作る手段を提供することにある。この複雑なキャビティーまたは 通路は、平滑で、かつ、耐蝕性であるべきである。大規模で、高価な穴あけや栓 で塞ぐことをなくすために、鋳造工程や成形工程中に穴を作ることによって、現 在の調圧器／マニホールドのコストを低減するのが好ましい。

本発明は、平滑できれいな通路を内部に有する物体を作る方法を提供することに よって、上記問題の解決を図る。ここに、本発明は、本剛性の中子型を作るため に、低融点の材料から中子型を形成し、ｂ、該中子型をニッケルで被覆し、 Ｃ０通路を構成するニッケルのライナーコアを作るために、中子型を加熱して、 該中子型を、ニッケル被覆から溶出させ、ｄ、キャビティー内にニッケルのライ ナーコアを配置し、ｅ、前記物体を作るために、溶融材料および形成可能な材料 の何れかを、前記キャビティー内および前記ライナーコアのまわ引コ草入し、ｆ 、前記キャビティーから、物体を取り出し、それによって、ライナーコアが、前 記物体内の前記通路のまわりに、耐蝕性のライナーを有する工程を備えている。

以下、工程を示す図面を参照して、本発明の詳細な説明する。ここに、第１図は 、低融点の材料から作られた中子型を示す図である。

第２図は、中子型の被覆を示す図である。

第３図は、被覆された中子型を示す図である。

第４図は、金属の被覆またはライナーコアからの、低融点の金属の中子型の除去 を示す図である。

第５図は、ライナーコアに完成した被覆を示す図である。

第６図は、塞がれた終端開口部を備えたライナーコアを収容する物体を示す図で あり、該物体に穴あけして、ライナーコアの端開口部および通路との連通を行わ せることを示す図である。

本発明は、量産の鋳造法を用いて、小径の平滑で複雑な通路を作る方法を提供す る。この鋳造法を、数えきれないほどの工業製品を作るために用いることができ る。その中の一つが、アンチロックブレーキ系の調圧器／マニホールドハウジン グである。代表的には、アンチロックブレーキの調圧器は、調圧器本体を通るブ レーキ圧油の流れを制御する電磁弁を受け入れる複数の開口部を有する金属本体 を備える。適応ブレーキ系の作動中に、ブレーキ圧油を適切に調圧するため、体 内に多数の開口部をあけ、開口部のうちの多くを、金属本体の表面に終る場所で 栓で塞ぐことが要求されている。さらに、多くの場合、あけられた開口部が、電 磁弁などの部品を収容する大きな開口部の側に、あるいはそれに隣接して配置さ れなければならない。あけられた開口部が調圧器内で延ばされる場合には、該開 口部が、連通すべきでない他の開口部と連通ずるため、あけられた開口部を、よ り大きな開口部の側に配置して、他の通路を介してより大きな開口部と連通させ る必要がある。最小限の穴あけや機械加工でアンチロック調圧器の本体を形成し 、油圧通路を短くして、油圧の連通をより良好にさせるのが、非常に望ましい。

本発明は、鋳造可能な金属の内部に平滑できれいな入り組んだ相互連結の通路を 大量に作る方法を提供し、この方法は、引き続いてなされるクリーニングあるい は処理を、事実上必要としない。第一に、第１図に示す剛性の金属中子型１０を 鋳造技術を用いる。引き続いて形成されるべぎ通路が、平滑できれいな表面を有 しているへきであり、かつ、そのように形成された表面が、中子型の外面１２に よって得られるため、ライナーコアの平滑な内面を作るために、中子型１０も、 平滑な外面を有していることが重要である。ペンシルバニア州、ベレフォンテの セロメタルプロダクツ（Ｃｅｒｒｏ　Ｍｅｔａｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）によって 作られるセロキャスト（Ｃｅｒｒｏｃａｓｔ　：登録商棗合金と称される材料が 、本発明に適する平滑な外面を作ることができることを示している。また、セロ キャスト澄録商伽は、導電性が高く、これは、引き続いてなされるメッキ工程１ 層容易にする。この七ロキャスト■舒商標）は、４０％のビスマスと６０％の錫 で作られている。工程の次の段階は、電気メツキ工程か無電解ニッケルメッキ工 程を用いて、中子型１０にニッケルを被覆することである。第２図は、被覆を行 うために、メッキ浴内に浸漬された中子型１０を示している。セロキャストＭｌ ｌｌａからなる低融点の金属合金は、導電性が高いため、中子型１０の被覆とし てのニッケルメッキを容易にする。第３図は、ニッケルメッキを施した中子型Ｉ Ｏを示し、被覆されていない部分Ｉ４が、ニッケルメッキまたはライナーコア１ ６から延びている。次いで、第４図に示すように、ニッケルメッキ１６内に配置 された金属中子型１０を加熱して、低融点の金属合金を溶融させ、該合金を、ニ ッケルメッキまたはライナーコア１６の内部から取り出す。ライナーコア１６は 、先に中子型１０に被覆されたニッケルで作られ、その内面１９は平滑である。

次いで、ニッケルメッキまたはライナーコア１６を、鋳型またはグイキャビティ ー■示す０内に配置する。溶融金属または半固体の成形材料が、ライナーコア１ ６の通路１８に入るのを防止するために、ライナーコア１６の端開口部２０を、 選択的に栓で塞ぐのがよい。ライナーコア１６の端開口部２０が、引き続いて形 成される金属本体で、或いはその外側で終わり、若しくは、金属本体の内部で終 わるのがよいことを、はっきりと理解すべきである。いずれにしても、端開口部 ２０に配置されたプラグ４０は、溶融金属または半固体の成形材料が、通路１８ に入ることを防止する。或いは、金属本体内で終るライナーコア１６の一部分ま たは通路を、溶融金属または半固体の成形材料が通路内に入らないように閉鎖す る。この閉鎖は、部分または通路のその末端部を、メッキ浴ｑＬ座Φ内に設置し 、金属合金のライナーコアを加熱して取り出した後に、末端部がメッキされて、 完全にメッキされた末端部となるようにすることによってなされる。ひとたび、 ライナーコア１６がキャビティー内に１力＆そして、エポキシ接着剤域いは他の 取付番坊法（図示千のによって位置決めされたら、鋳造または半固体の物を形成 するために、溶融金属からなる溶融材料或いは成形材料からなる半固体の材料を キャビティー内に入れる。最後に、鋳造物または半固体物３０傑５１！を、グイ または鋳型から取り出し、通路１８を出入り可能にするために、プラグを端開口 部２０から取り除く。得られた鋳型物または半固体物３０は、各々が、ニッケル のライナー面２２によって構成され、かつ、取り囲まれた複数の通路１８を有す る鋳造物本体３２を有し、ニッケルライナー面２２は、各通路の回りに、耐蝕性 で孔のないライナーを作る。第６図に示すように、通路１８が、本体３２内でプ ラグ４０によって閉鎖された端開口部で終わっている場合には、ドリルを用いて 、通路１８まで延び、かつ、これと連通ずるあけられた通路または開口部５０を 作ることができる。ドリル６０が、プラグ４０を貫通するため、穴あけまたは機 械加工の工程を終えたときに、通路ＳｆＨｍ口部２０および通路１８ど連通ずる 。同様に、この穴あけ手順を用いて、先にメッキされた末端部と連通するあけら れた通路を作ることができる。

本発明は、鋳造物または半固形物の中に入り組んだ小さな通路を作るための従来 の方法に対して著しい利点を提供する。中子型材料用に、セロキャスト燈録商標 ）のような低触点金属を用いることによって、強さを有し、容易に電気メッキさ れ或いは被覆さＬメッキ後に容易に取り出さね、再利用可能／リサイクル可能な 中子型が作られる。中子型を被覆するためにニッケルを用いることによって、強 さを有し、主本体の鋳造中安定性を有し、良好な耐蝕性を有する通路の表面が作 られる。また、工程は、完成した鋳造物の重量を低減するネットに近い形状の通 路または開口部を作りだす。言い換えれば、ひとたび、本体をライナーコアのま わりに鋳造または成形すると、製品を仕上げるために必要な機械加工は最小限と なり、用いられる鋳造型材料はより少なくなる。機械加工が減らされた結果、本 体３２を形成するのに用いられる金属または材料の利用が減少し、該金属または 材料の無駄が減少する。代表的には、本体３２を、アルミニウムなどの金属から 作ってもよく、本工程は、穴あけおよび機械加工によるアルミニウムのスクラッ プの使用および発生を最小にすることを助ける。上述したように、従来の方法は 、しばしば、より大きなキャビティーの隣またはこれに隣接した孔の穴あけを用 いて、あけられた穴が、より大きなキャビティーど連通するようにし、本体内の 他の開口部と望ましくなく連通ずることがないようにする必要がある。この点で 、形成された通路は、一方の開口部から他の開口部まで直接的に進み、互いに近 位に設けらね−かつ、非常に複雑な中子型を有しており、これら全ては、従来の 工程では困難なものである。実際に、このことは、本体内のある開口部から他の 開口部までの油圧通路を短くし、した力ちて、調圧器本体の中の作動液および圧 力を、より効率的に伝達する。

本発明は、工業的な種々の用途を有する鋳造物または半固体物の内部に複雑なキ ャビティーを作る方法を提供する。たとえば、本発明を、アンチロックブレーキ 系用の主調圧器のハウジングや、自動変速機のハウジングを鋳造するのに用いる ことができる。また、パワーステアリングのハウジングを形成することができ、 自動車の重量機器用の油圧スプール弁や、宇宙空間への応用例を作ることも可能 であり、さらに、定速駆動装置のハウジングを形成し、宇宙空間での発電に用い ることも可能である。さらに、自動車のエンジンやシリンダヘッドの油の通路を 形成したり、宇宙空間での応用例のためのジェット燃料ポンプのハウジングを作 ったり、潤滑油ポンプおよび掃気ポンプのハウジングを作るために用いることが できる。また、宇宙空間において、補助動カニニットのハウジングを作るために 、本発明を用いることができる。複雑な内部通路を有する品質のよい鋳造物や、 平滑な面を備えた複雑な内部通路を必要とする鋳造物が要求される多くの工業的 な分野において、本発明を広く用いることができる。

ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内部に平滑できれいな通路を有する物体（３０）を作る方法であって、ａ． 剛性の中子型（１０）を作るために、低融点の材料から中子型（１０）を形成し 、ｂ．前記中子型（１０）をニッケルで被覆し、ｃ．通路（１８）を構成するニ ッケルのライナーコア（１６）を作るために、前記中子型（１０）を加熱して、 前記中子型（１０）を、ニッケル被覆から溶出させ、ｄ．キャビティー内にニッ ケルのライナーコア（１６）を配置し、ｅ．前記物体（３０）を作るために、溶 融材料および成形材料の何れかを、前記キャビティー内および前記ライナーコア （１６）のまわりに導入し、ｆ．前記キャビティーから、前記物体を取り出し、 それによって、前記ライナーコア（１６）が、前記物体（３０）内の前記通路（ １８）のまわりに、耐蝕性のライナー（２２）を有することを特徴とする方法。 ２．さらに、前記中子型（１０）に前記ニッケルを、電気メッキおよび無電解メ ッキの何れかによって被覆する工程を有することを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の方法。 ３．さらに、前記ライナーコア（１６）の端開口部（２０）内にプラグ（４０） を選択的に配置し、溶融材料または成形材料が、前記端開口部（２０）および関 連する通路（１８）に入らないようにする工程を有することを特徴とする請求の 範囲第１項に記載の方法。 ４．さらに、前記物体（３０）内に通路（５０）をあけ、前記通路（５０）がプ ラグ（４０）を通過して、前記プラグ（４０）を前記物体（３０）から貫通させ るとともに、前記通路（５０）を、先に前記プラグ（４０）によって閉じられて いた前記端開口部（２０）と連通させる工程を有することを特徴とする請求の範 囲第３項に記載の方法。 ５．前記低融点の材料が、４０％のビスマスと６０％の錫からなることを特徴と する請求の範囲第１項に記載の方法。 ６．前記低融点の材料が、導電性の高い材料からなることを特徴とする請求の範 囲第１項に記載の方法。 ７．さらに、前記中子型（１０）の末端部に被覆を施して、前記物体内にメッキ された通路末端部を作る工程を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載 の方法。 ８．さらに、前記物体に通路（５０）をあけ、前記あけられた通路（５０）を、 前記メッキされた末端部と交差させる工程を有することを特徴とする請求の範囲 第７項に記載の方法。 ９．内部に平滑できれいな通路（１８）を有する物体（３０）であって、請求の 範囲第１項に記載の方法によって作られた物体（３０）。 １０．前記通路（１８）が、前記物体（３０）内に配置された耐蝕性のニッケル ライナー（２２）内に構成される請求の範囲第１項に記載の方法によって作られ た物体（３０）。