JPH066736B2

JPH066736B2 - 鋳物の熱処理装置

Info

Publication number: JPH066736B2
Application number: JP18630285A
Authority: JP
Inventors: 和雄佐藤; 健岡崎; 勝則花川; 裕史浅井
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-08-23
Filing date: 1985-08-23
Publication date: 1994-01-26
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPS6247421A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、例えば自動車用部品としてのクランクシャ
フトなどの鋳物素材をオーステンパー処理（熱浴焼入処
理）するような鋳物の熱処理装置に関する。

（従来の技術）従来、鋳型の型ばらし後、クランクシャフトなどの鋳物
素材をＡ_１変態点（共析温度のことで７２７℃）以上の
保った状態で均熱処理し、次に恒温変態処理するオース
テンパー処理方法は、例えば特開昭５９−１５７２２１
号公報に記載の如く既に公知である。

しかし、溶湯の鋳込み温度のばらつきや金型鋳造する際
の金型温度の制御不良が生じた際には型ばらし時の鋳物
素材の温度が低下してＡ_１変態点以下になる場合があ
り、このＡ_１変態点以下の温度の鋳物素材を均熱炉に搬
入し、Ａ_１変態点以上の温度にある鋳物素材を効率よく
処理する温度および時間でオーステナイト化処理する
と、均一安定なオーステナイト化が達成できず、さらに
結晶粒界に不純物などが晶出し、靭性が低下するので、
品質不良のワークとなる。一方、鋳造装置は故障などに
より停止する場合があり、この場合は正規の熱処理がで
きなくなる。

（発明の目的）この発明は、上述の鋳造装置の停止時でも、加熱炉を稼
働してＡ_１変態点以下となった鋳物素材を再加熱でき、
特性を許容レベルまで復帰させた熱処理品を得ることが
できて、不良品ワークの再復帰が可能な鋳物の熱処理装
置の提供を目的とする。

（発明の構成）この発明は、鋳物素材を得る鋳造装置と、上記鋳造装置
の型ばらし後の鋳物素材を搬送手段で搬送しながらオー
ステナイト化処理する加熱炉と、上記鋳造装置の型ばら
し後の鋳物素材の温度を検出する温度検出手段と、上記
加熱炉の近傍に配設され、型ばらし後の加熱炉投入前
に、Ａ_１変態点以下の鋳物素材を貯留する貯留ライン
と、上記鋳造装置の停止時に、貯留ラインの鋳物素材を
上記加熱炉に投入すると共に、型ばらし後の鋳物素材の
温度がＡ_１変態点以上の時は直接加熱炉に搬入する一
方、型ばらし後の鋳物素材の温度がＡ_１変態点以下の時
は上記貯留ラインに搬入する搬入手段と、上記貯留ライ
ンの鋳物素材が投入された時、上記加熱炉の搬送手段の
搬送速度を低下させる制御手段とを備えた鋳物の熱処理
装置であることを特徴とする。

（発明の効果）この発明によれば、上述の貯留ラインの鋳物素材を搬送
ロボット等の搬入手段によって加熱炉に投入し、この加
熱炉の搬送速度を上述の制御手段で低下させることがで
きるので、Ａ_１変態点以下から自然空冷によって一旦常
温まで温度降下した貯留ライン上の鋳物素材を、上述の
加熱炉にて例えば９００℃前後に約１時間程度加熱する
ことで、安定したオーステナイト化処理を行なうことが
できる。

この結果、鋳物装置の停止時でも、上述の加熱炉を稼働
してＡ_１変態点以下となった鋳物素材を再加熱でき、特
性を許容レベルまで復帰させた熱処理品を得ることがで
きる効果がある。

（実施例）この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。

図面は鋳物の熱処理装置を示し、第１図において、円形
の金型テーブル１に合計８モールドの縦割りの金型２…
を配設し、これら各金型２…の中央部に配設したモール
ド脱着装置３で、内側の金型（可動型）を移動させて金
型２…の型ばらし、締付けを行なうように構成してい
る。

また上述の金型テーブル１の２つの金型２，２の上方に
は溶解給湯機４，４を配設し、この溶解給湯機４，４に
より上述の金型テーブル１のサイクルにマッチングして
注湯を行なうように構成している。

ここで、上述の溶解給湯機４は、高周波溶解炉、低周波
溶解炉により構成し、溶解原材料を選択することによ
り、ねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄さらには鋳鋼の溶解が
可能であり、また上述の溶解給湯機４は２基以上の同時
操業および異種の鋳鉄の混材溶解が可能である。

また、上述の金型２は、他のモールド（砂型など）、他
の金型との交換が可能な固定板を有し、金型数は上述の
モールド脱着装置３を交換することにより、１６モール
ドまで設定可能である。

さらに、上述のモールド脱着装置３による金型２の脱着
は出湯サイクルと連動し、金型テーブル１の回転サイク
ルにより制御され、これに対応して、モールドの型締
め、鋳込み、型ばらし、型清掃、離型剤塗布のサイクル
が順次繰返し行なわれる機能を備えている。

そして、上述の金型テーブル１、金型２…、モールド脱
着装置３および溶解給湯機４により、鋳物素材を得る鋳
造装置Ａを構成している。

上述の鋳造装置Ａにおける金型テーブル１の後段には、
型ばらし後の鋳物素材たとえばクランクシャフトなどの
ワークをＡ_１変態点以上の温度に均熱してオーステナイ
ト化処理する加熱炉としての均熱炉５を設置している。

そして、この均熱炉５と上述の金型テーブル１との間に
は、型ばらし後の高温状態のワークを挟持して均熱炉５
に搬送する搬入手段としての搬送ロボット６を配設して
いる。

この搬送ロボット６にはＣＰＵ７を電気接続し、このＣ
ＰＵ７の入力段に温度検出手段としての温度センサ８を
接続している。

上述の温度センサ８は例えば赤外線センサによって構成
し、この温度センサ８を搬送ロボット６によるチャッキ
ング位置の金型２部分に対応させて、この温度センサ８
により、型ばらし後の鋳物素材の温度を検出するように
構成している。

上述の温度センサ８からの出力信号をＣＰＵ７に入力
し、ＣＰＵ７は、この入力とＲＡＭに予め記憶されたＡ
_１変態点以上の所定温度（たとえば９００℃）に相当す
る電気量とを比較して、Ａ_１変態点以下の温度不良の鋳
物素材を上述の搬送ロボット６で処理ライン外の貯留ラ
イン９へ搬出すべく、この搬送ロボット６を制御する。

また型ばらし後の所定高温のワークは上述の搬送ロボッ
ト６で次段の均熱炉５に搬送する。

上述の搬送ロボット６は、回転機能、前後・左右方向へ
の移動機能、ワーク挟持のための移動位置決定機能を備
えている。

また上述の搬送ロボット６は、鋳造装置Ａの停止時に、
均熱炉５近傍の貯留ライン９から鋳物素材を挟持して、
この鋳物素材を均熱炉５に投入する搬入手段となる。

上述の均熱炉５は、炉温を８５０〜９２０℃のＡ_１変態
点７２７℃以上に保ち、温度制御は自動・手動切換可能
に構成している。そして、均熱炉５内でのワークの移動
は制御手段としてのモータ１０によりウォーキングビー
ム式搬送コンベア１１を駆動して行ない、上述のモータ
１０で搬送手段としての搬送コンベア１１のワーク搬送
速度の変速制御を行なうように構成している。

特に、上述の搬送ロボット６により、貯留ライン９の鋳
物素材が均熱炉５に投入される鋳造装置Ａの停止時に
は、モータ１０の可変速機能により、上述の搬送コンベ
ア１１の搬送速度を低下させるように構成している。

さらに詳しくは、貯留ライン９上の鋳物素材は、Ａ_１変
態点以下から自然空冷によって常温に温度低下している
ので、注湯完了時や鋳造装置Ａの故障などによる該鋳造
装置Ａの停止時には、モータ１０による搬送コンベア１
１の搬送速度を低減し、ワークが約１時間程度の均熱時
間を要して搬送されるように構成している。

さらに、この均熱炉５の炉体前後には開閉扉（図示せ
ず）を配設し、前側の開閉扉は搬送ロボット６によるワ
ーク挿入と連動して開閉し、後側の開閉扉は後述する分
配ロボット１２のワーク取出しと連動して開閉するよう
に構成している。

なお、上述の均熱炉５の雰囲気は通常大気雰囲気である
が、スケール付着による焼入れ性不良を防止するために
還元雰囲気にしてもよいことは云うまでもない。

このように構成した上述の均熱炉５の後方には、オース
テナイト化処理後の鋳物素材を後段に２基のソルトバス
（salt bath）１３，１４に分配投入する分配ロボット
１２を配設している。

上述の２基のソルトバス１３，１４は、溶融塩の温度を
２２０〜４５０℃に保ち、Ａ_１変態点以上の高温で均熱
処理したワークを恒温に温度低下処理する。

このソルトバス１３，１４としては、例えば、電極式塩
浴炉、外熱式塩浴炉、黒鉛電極塩浴炉を用いることがで
きる。

また上述の各ソルトバス１３，１４は撹拌用ファン１５
と、ワーク受具を備えた金属メッシュ製のエンドレスベ
ルト１６とを備えて、上述のワークを塩浴内に搬送すべ
く構成している。

なお、上述のソルトバス１３，１４では恒温変態処理を
行なわず、塩害の問題や炉管理が比較的難しいソルトバ
ス１３，１４を小型の２つのソルトバス１３，１４に分
離して、これらソルトバス１３，１４のメンテナンス性
の向上を図ると共に、ソルトバス１３，１４の設備の大
幅なコンパクト化を図っている。

これらの各ソルトバス１３，１４の後段には搬送ロボッ
ト１７および恒温炉１８を配設し、前述の恒温変態処理
を、この恒温炉１８で行なうように構成している。

すなわち、電気炉、ガス炉等により形成する上述の恒温
炉１８の炉温を２２０〜４５０℃に保って、オーステン
パー処理する。

なお、前述のソルトバス１４の側方には、例えばクラン
クシャフトのベアリングキャップを焼鈍処理するための
焼鈍用熱処理炉１９を設置し、オーステンパー処理以外
の熱処理として上述の焼鈍を例えば７５０℃前後、約１
時間にて行ない、チル分解およびオーステナイト安定化
の後の上述のベアリングキャップ等のワークをフェライ
ト焼鈍して切削性をよくするために用いるよう構成して
いる。

図示実施例は上記の如く構成するものにして、以下作用
を説明する。

第２図に示す如く、まず、鋳鉄を約１５７０℃で溶解給
湯機４にて溶解し、この鋳鉄溶湯を所定のキャビティを
有する金型２にて鋳造する。

次に、溶湯が凝固した後、鋳鉄の表面温度がＡ_１変態点
以上たとえば約９００℃で型ばらしを行なう。

このようにしてＡ_１変態点以上で離型し鋳鉄素材を取出
すと、鋳鉄組織は微細な黒鉛とフェライト、パーライト
地および多量のチル（セメンタイト）を有する組織とな
る。

上述の型ばらし後の鋳物素材の温度を、温度センサ８で
検出し、Ａ_１変態点以上の所定高温であればＣＰＵ７は
搬送ロボット６を制御して、離型したワークを該搬送ロ
ボット６で挟持して均熱炉５に搬送する。

また、Ａ_１変態点以下の温度不良である場合には、ＣＰ
Ｕ７は搬送ロボット６を制御して、離型したワークを該
搬送ロボット６で挟持して処理ライン外の貯留ライン９
へ搬出する。

上述の均熱炉５では、Ａ_１変態点以上のワーク自己保有
熱を利用し、炉温を８５０〜９２０℃、具体的には９０
０℃に保ってワークをオーステナイト化処理する。

上述の均熱炉５による処理時間５〜６０分、具体的には
１５分前後で、残留セメンタイトを分解し、微細黒鉛化
すると共に、オーステナイトの均一化、安定化を図る。

つまり、凝固後のセメンタイトは熱的に不安定な状態で
あるから、短時間かつ低い分解温度でセメンタイトの黒
鉛化が図れ、結晶粒界等への不純物、介在物、偏析傾向
の強い元素の偏析抑制が助長され、結晶粒界の脆化が起
りにくくなる。

このようにしてオーステナイト化処理されたワークを分
配ロボット１２により挟持して、次段のソルトバス１
３，１４に分配する。

この分配は、上述のワークを１個ずつ分配してもよく、
また所定数量のワークを定期的に分配してもよい。

上述のソルトバス１３，１４に分配搬送されたワーク
は、このソルトバス１３，１４で約１５分間、所定温度
たとえば２２０〜４５０℃望ましくは３９５℃まで冷却
処理される。

上述のソルトバス１３，１４で冷却処理されたワーク
は、搬送ロボット１７で挟持され順次後段の恒温炉１８
に搬送され、この恒温炉１８内にて恒温変態処理され
る。

つまり、上述の恒温炉１８の温度を２２０〜４５０℃望
ましくは３９５℃に保って、同恒温炉１８内にワークを
３０分乃至３時間、具体的には１２０分保持すると、ワ
ークはベイナイトと残留オーステナイトの基地組織とな
り、２０μ以下の微細な黒鉛を含んだ、靭性、耐摩耗
性、切削性に優れた鋳鉄品となる。

一方、前述の鋳造装置Ａの停止時には、ＣＰＵ７からの
出力に基づいて搬送ロボット６が駆動され、この搬送ロ
ボット６で貯留ライン９上のワークを挟持し、このワー
クを均熱炉５内に投入する。

またモータ１０の回転速度が低速となり、同モータ１０
による搬送コンベア１１の搬送速度を低下させる。

すなわち、上述の貯留ライン９上のワークは、Ａ_１変態
点以下から自然空冷により常温に温度低下しているの
で、均熱炉５での搬送所要時間を約１時間に、また炉温
を前述同様の９００℃に保持することにより、一旦、降
温したワークを上述の均熱炉５で安定したオーステナイ
ト化処理を行なう。なお、この均熱炉５以降の熱処理に
ついては前述と同様である。

このようにして、鋳造装置Ａの停止時においても、上述
の均熱炉５を稼働してＡ_１変態点以下となったワークを
再加熱し、特に加熱時間を上述した如く約１時間の安定
したオーステナイト化処理に充分な時間に設定すること
により、靭性などの特性を許容レベルまで復帰させた熱
処理品を得ることができる効果がある。

したがって離型後の温度がＡ_１変態点以下の温度不良の
ワークを再復帰させて、許容レベルの特性をもった熱処
理品（製品）とすることができる。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、この発明の加熱炉は、実施例の均熱炉５に対応し、以下同様に、搬送手段は搬送コンベア１１に対応し、制御手段はモータ１０に対応し、搬入手段は搬送ロボット６に対応し、温度検出手段は、温度センサ８に対応するも、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は鋳物の熱処理装置を示す平面図、第２図は鋳物のオーステンパー処理を温度と時間との関
係で示す熱処理作業図である。Ａ…鋳造装置５…均熱炉６…搬送ロボット８…温度センサ９…貯留ライン１０…モータ１１…搬送コンベア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳物素材を得る鋳造装置（Ａ）と、上記鋳造装置（Ａ）の型ばらし後の鋳物素材を搬送手段
（１１）で搬送しながらオーステナイト化処理する加熱
炉（５）と、上記鋳造装置（Ａ）の型ばらし後の鋳物素材の温度を検
出する温度検出手段（８）と、上記加熱炉（５）の近傍
に配設され、型ばらし後の加熱炉投入前に、Ａ_１変態点
以下の鋳物素材を貯留する貯留ライン（９）と、上記鋳
造装置（Ａ）の停止時に、上記貯留ライン（９）の鋳物
素材を上記加熱炉（５）に投入すると共に、型ばらし後
の鋳物素材の温度がＡ_１変態点以上の時は直接加熱炉
（５）に搬入する一方、型ばらし後の鋳物素材の温度が
Ａ_１変態点以下の時は上記貯留ライン（９）に搬入する
搬入手段（６）と、上記貯留ライン（９）の鋳物素材が投入された時、上記
加熱炉（５）の搬送手段（１１）の搬送速度を低下させ
る制御手段（１０）とを備えた鋳物の熱処理装置。