JPH07241658A - 遠心鋳造用セラミック中子およびその製造方法 - Google Patents
遠心鋳造用セラミック中子およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH07241658A JPH07241658A JP3576494A JP3576494A JPH07241658A JP H07241658 A JPH07241658 A JP H07241658A JP 3576494 A JP3576494 A JP 3576494A JP 3576494 A JP3576494 A JP 3576494A JP H07241658 A JPH07241658 A JP H07241658A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic core
- core
- centrifugal casting
- ceramic
- molten metal
- Prior art date
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 脆性材料組成の溶湯を用いた遠心鋳造法に供
されて、鋳割れの発生を防止し得るセラミック中子を提
供する。 【構成】 セラミック中子４は、水溶性セラミックスの
焼成体よりなり、曲げ強さσf が２ＭＰａ≦σf ≦１０
ＭＰａである。このように構成すると、セラミック中子
４の低剛性化により鋳割れの発生を防止し得る。
されて、鋳割れの発生を防止し得るセラミック中子を提
供する。 【構成】 セラミック中子４は、水溶性セラミックスの
焼成体よりなり、曲げ強さσf が２ＭＰａ≦σf ≦１０
ＭＰａである。このように構成すると、セラミック中子
４の低剛性化により鋳割れの発生を防止し得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は遠心鋳造用セラミック中
子、特に脆性材料組成の溶湯を用いた遠心鋳造法に供さ
れるセラミック中子およびその製造方法に関する。
子、特に脆性材料組成の溶湯を用いた遠心鋳造法に供さ
れるセラミック中子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のセラミック中子としては
黒鉛中子が知られている。この場合、黒鉛中子の曲げ強
さσf は、遠心力による中子の破損を防止すべく、１９
６ＭＰａ≦σf ≦９８０ＭＰａに設定されている。
黒鉛中子が知られている。この場合、黒鉛中子の曲げ強
さσf は、遠心力による中子の破損を防止すべく、１９
６ＭＰａ≦σf ≦９８０ＭＰａに設定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように黒鉛中子の高強度化を図ると、脆性材料組成の溶
湯を用いた場合、鋳割れ（亀裂）を生じ易い、という問
題がある。
ように黒鉛中子の高強度化を図ると、脆性材料組成の溶
湯を用いた場合、鋳割れ（亀裂）を生じ易い、という問
題がある。
【０００４】また鋳物からの黒鉛中子の除去作業を切削
等の機械加工により行っているので、作業能率が悪い、
という問題もある。
等の機械加工により行っているので、作業能率が悪い、
という問題もある。
【０００５】本発明は前記に鑑み、脆性材料組成の溶湯
を用いた場合に鋳割れを生じることがなく、また鋳物か
ら容易に除去し得る前記セラミック中子およびその製造
方法を提供することを目的とする。
を用いた場合に鋳割れを生じることがなく、また鋳物か
ら容易に除去し得る前記セラミック中子およびその製造
方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、脆性材料組成
の溶湯を用いた遠心鋳造法に供されるセラミック中子に
おいて、水溶性セラミックスの焼成体よりなり、曲げ強
さσf が２ＭＰａ≦σ f ≦１０ＭＰａであることを特徴
とする。
の溶湯を用いた遠心鋳造法に供されるセラミック中子に
おいて、水溶性セラミックスの焼成体よりなり、曲げ強
さσf が２ＭＰａ≦σ f ≦１０ＭＰａであることを特徴
とする。
【０００７】本発明は、脆性材料組成の溶湯を用いた遠
心鋳造法に供されるセラミック中子を製造するに当り、
水溶性セラミック粉末を用いて中子素材を成形し、次い
でその中子素材に、焼成温度Ｔを８００℃≦Ｔ≦１３０
０℃に設定した焼成処理を施すことを特徴とする。
心鋳造法に供されるセラミック中子を製造するに当り、
水溶性セラミック粉末を用いて中子素材を成形し、次い
でその中子素材に、焼成温度Ｔを８００℃≦Ｔ≦１３０
０℃に設定した焼成処理を施すことを特徴とする。
【０００８】
【作用】前記セラミック中子において、その曲げ強さσ
f を前記のように特定すると、遠心力によるセラミック
中子の破損を防止することができ、また脆性材料組成の
溶湯を用いた場合において鋳割れの発生を回避すること
ができる。
f を前記のように特定すると、遠心力によるセラミック
中子の破損を防止することができ、また脆性材料組成の
溶湯を用いた場合において鋳割れの発生を回避すること
ができる。
【０００９】またセラミック中子は水溶性であるから、
鋳物を水に投入することによってそのセラミック中子の
除去を容易に行うことができる。
鋳物を水に投入することによってそのセラミック中子の
除去を容易に行うことができる。
【００１０】ただし、セラミック中子の曲げ強さσf が
σf ＜２ＭＰａでは、遠心力による破損を招き、一方、
σf ＞１０ＭＰａでは鋳割れが発生し易くなる。
σf ＜２ＭＰａでは、遠心力による破損を招き、一方、
σf ＞１０ＭＰａでは鋳割れが発生し易くなる。
【００１１】前記製造方法において、焼成温度Ｔを前記
のように設定すると、前記曲げ強さσf を有するセラミ
ック中子を容易に製造することができる。
のように設定すると、前記曲げ強さσf を有するセラミ
ック中子を容易に製造することができる。
【００１２】ただし、焼成温度ＴがＴ＜８００℃ではセ
ラミック中子の曲げ強さσf がσf＜２ＭＰａとなり、
一方、Ｔ＞１３００℃ではセラミック中子の曲げ強さσ
f がσf ＞１０ＭＰａとなるので好ましくない。
ラミック中子の曲げ強さσf がσf＜２ＭＰａとなり、
一方、Ｔ＞１３００℃ではセラミック中子の曲げ強さσ
f がσf ＞１０ＭＰａとなるので好ましくない。
【００１３】
【実施例】図１に示す内燃機関用中空筒状ピストンピン
１は、図２に示す空孔部２を有するピストンピン素材３
に機械加工等を施して製作される。そのピストンピン素
材３は、脆性材料組成、本実施例ではＴｉＡｌ系金属間
化合物組成の溶湯を用いた遠心鋳造法によって製造され
たものである。
１は、図２に示す空孔部２を有するピストンピン素材３
に機械加工等を施して製作される。そのピストンピン素
材３は、脆性材料組成、本実施例ではＴｉＡｌ系金属間
化合物組成の溶湯を用いた遠心鋳造法によって製造され
たものである。
【００１４】図３は、ピストンピン素材３の遠心鋳造法
に供されるピン状セラミック中子４を示す。そのセラミ
ック中子４は水溶性セラミックスの焼成体よりなる。水
溶性セラミックスとしては、カルシア（ＣａＯ）、マグ
ネシア（ＭｇＯ）等が用いられ、これらはＴｉＡｌ系金
属間化合物組成の溶湯との反応性が低い。
に供されるピン状セラミック中子４を示す。そのセラミ
ック中子４は水溶性セラミックスの焼成体よりなる。水
溶性セラミックスとしては、カルシア（ＣａＯ）、マグ
ネシア（ＭｇＯ）等が用いられ、これらはＴｉＡｌ系金
属間化合物組成の溶湯との反応性が低い。
【００１５】セラミック中子４の製造に当っては、粒径
２０〜１００μｍの水溶性セラミック粉末に３〜１０重
量％の有機バインダを混合して原料粉末を調製し、次い
で原料粉末を成形型内に充填し、成形圧力Ｐを１００kg
ｆ／cm2 ≦Ｐ≦１００００kgｆ／cm2 に設定して圧縮成
形を行うことによりピン状中子素材を成形し、その後、
中子素材を焼成炉内に設置し、焼成温度Ｔを８００℃≦
Ｔ≦１３００℃に設定して中子素材に焼成処理を施すも
のである。このようにして得られたセラミック中子４
は、大気中での反応を回避するため、使用直前まで真空
乾燥機内に保存される。なお、有機バインダは焼成処理
により分解して消失し、セラミック中子４内には殆ど残
存しない。
２０〜１００μｍの水溶性セラミック粉末に３〜１０重
量％の有機バインダを混合して原料粉末を調製し、次い
で原料粉末を成形型内に充填し、成形圧力Ｐを１００kg
ｆ／cm2 ≦Ｐ≦１００００kgｆ／cm2 に設定して圧縮成
形を行うことによりピン状中子素材を成形し、その後、
中子素材を焼成炉内に設置し、焼成温度Ｔを８００℃≦
Ｔ≦１３００℃に設定して中子素材に焼成処理を施すも
のである。このようにして得られたセラミック中子４
は、大気中での反応を回避するため、使用直前まで真空
乾燥機内に保存される。なお、有機バインダは焼成処理
により分解して消失し、セラミック中子４内には殆ど残
存しない。
【００１６】図４〜７は、ピストンピン素材３を多数個
製造するための遠心鋳造装置５を示す。その装置５にお
いて、回転軸６の先端に平面十字形の凹部７を有する基
台８が固着され、その凹部７に、平面十字形の金型９が
その下端部を嵌合させて基台８上に立設される。基台８
と金型９とは複数のボルト１０により固着される。
製造するための遠心鋳造装置５を示す。その装置５にお
いて、回転軸６の先端に平面十字形の凹部７を有する基
台８が固着され、その凹部７に、平面十字形の金型９が
その下端部を嵌合させて基台８上に立設される。基台８
と金型９とは複数のボルト１０により固着される。
【００１７】金型９において、その上端面に給湯口１１
が開口し、また給湯口１１からランナ１２が下方に延び
て金型９下端面に開口するが、そのランナ１２の下端開
口は基台８により閉鎖される。給湯口１１およびランナ
１２は金型９の回転軸線ａ回り形成されている。
が開口し、また給湯口１１からランナ１２が下方に延び
て金型９下端面に開口するが、そのランナ１２の下端開
口は基台８により閉鎖される。給湯口１１およびランナ
１２は金型９の回転軸線ａ回り形成されている。
【００１８】図６に示すように、ランナ１２の一部から
４つのピストンピン素材成形用キャビティ１３が金型９
の平面形状に合致するように十字状に延出し、各キャビ
ティ１３の外側内端壁にセラミック中子４を支持する支
持孔１４が開口する。ランナ１２と各キャビティ１３の
連通部は、図２に示すようにピストンピン素材３の両側
に斜面３ａが成形されるように絞られており、これによ
りピストンピン素材３をスクラップから容易に分断する
ことができる。このように十字状に配列された一群のキ
ャビティ１３は、金型９において上下方向に所定の間隔
で４段に設けられる。
４つのピストンピン素材成形用キャビティ１３が金型９
の平面形状に合致するように十字状に延出し、各キャビ
ティ１３の外側内端壁にセラミック中子４を支持する支
持孔１４が開口する。ランナ１２と各キャビティ１３の
連通部は、図２に示すようにピストンピン素材３の両側
に斜面３ａが成形されるように絞られており、これによ
りピストンピン素材３をスクラップから容易に分断する
ことができる。このように十字状に配列された一群のキ
ャビティ１３は、金型９において上下方向に所定の間隔
で４段に設けられる。
【００１９】図７に明示するように、金型９は、セラミ
ック中子４の設置およびピストンピン素材３の離型を容
易にすべく、横断面アングル形をなす４つの構成型１５
を合わせて平面十字形に構成される。したがって各構成
型１５の稜線部分に給湯口１１およびランナ１２を形成
する凹溝１６が存し、また相隣る両構成型１５の合せ面
１７に各キャビティ１３を形成する大凹部１８と、各支
持孔１４を形成する小凹部１９とが開口している。相隣
る両構成型１５間は複数のボルト２０およびナット２１
により固着される。
ック中子４の設置およびピストンピン素材３の離型を容
易にすべく、横断面アングル形をなす４つの構成型１５
を合わせて平面十字形に構成される。したがって各構成
型１５の稜線部分に給湯口１１およびランナ１２を形成
する凹溝１６が存し、また相隣る両構成型１５の合せ面
１７に各キャビティ１３を形成する大凹部１８と、各支
持孔１４を形成する小凹部１９とが開口している。相隣
る両構成型１５間は複数のボルト２０およびナット２１
により固着される。
【００２０】以下、具体例について説明する。
【００２１】水溶性セラミックスとして粒径２０〜１０
０μｍのカルシア粉末を、また有機バインダとしてパラ
フィン粉末（日本精蝋社製、商品名ＬＵＶＡＸ）をそれ
ぞれ用い、前記条件下にて各種セラミック中子４を製造
し、次いで各セラミック中子４を真空乾燥機内に保存し
た。
０μｍのカルシア粉末を、また有機バインダとしてパラ
フィン粉末（日本精蝋社製、商品名ＬＵＶＡＸ）をそれ
ぞれ用い、前記条件下にて各種セラミック中子４を製造
し、次いで各セラミック中子４を真空乾燥機内に保存し
た。
【００２２】図７に示すように、金型９を分解し、相隣
る両構成型１５の一方の各小凹部１９にセラミック中子
４の一端部を嵌合し、次いで各構成型１５を合せ、また
それらをボルト２０およびナット２１により固着して金
型９を構成した。図５，６に示すように、各セラミック
中子４は、その一端部を金型９の各支持孔１４に片持ち
支持されると共に他端部をランナ１２近傍に位置させて
各キャビティ１３内に配置される。
る両構成型１５の一方の各小凹部１９にセラミック中子
４の一端部を嵌合し、次いで各構成型１５を合せ、また
それらをボルト２０およびナット２１により固着して金
型９を構成した。図５，６に示すように、各セラミック
中子４は、その一端部を金型９の各支持孔１４に片持ち
支持されると共に他端部をランナ１２近傍に位置させて
各キャビティ１３内に配置される。
【００２３】Ｔｉ52Ａｌ48（数値は原子％）といったＴ
ｉＡｌ系金属間化合物組成の溶湯を、真空チャンバ内で
水冷Ｃｕるつぼを用いた高周波誘導溶解により調製し
た。湯温は、熱電対を用いて測定したところ１５７０℃
であった。
ｉＡｌ系金属間化合物組成の溶湯を、真空チャンバ内で
水冷Ｃｕるつぼを用いた高周波誘導溶解により調製し
た。湯温は、熱電対を用いて測定したところ１５７０℃
であった。
【００２４】金型９内の溶湯に約３０Ｇの遠心力が作用
するように、金型９を、回転数７７０rpm にて回転させ
ながら、溶湯を給湯口１１よりランナ１２を通じて各キ
ャビティ１３に充填し、多数のピストンピン素材３を製
造した。
するように、金型９を、回転数７７０rpm にて回転させ
ながら、溶湯を給湯口１１よりランナ１２を通じて各キ
ャビティ１３に充填し、多数のピストンピン素材３を製
造した。
【００２５】金型９を分解して、給湯口１１およびラン
ナ１２によるスクラップと、それに連設された多数のピ
ストンピン素材３とを離型し、次いで各ピストンピン素
材３等を常温まで降温させ、その後各ピストンピン素材
３等を水に投入して各ピストンピン素材３からセラミッ
ク中子４を溶解除去した。
ナ１２によるスクラップと、それに連設された多数のピ
ストンピン素材３とを離型し、次いで各ピストンピン素
材３等を常温まで降温させ、その後各ピストンピン素材
３等を水に投入して各ピストンピン素材３からセラミッ
ク中子４を溶解除去した。
【００２６】各ピストンピン素材３をスクラップから分
断して、各セラミック中子４における製造条件および曲
げ強さσf と、ピストンピン素材３における鋳割れの有
無との関係を調べたところ、表１の結果を得た。
断して、各セラミック中子４における製造条件および曲
げ強さσf と、ピストンピン素材３における鋳割れの有
無との関係を調べたところ、表１の結果を得た。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１、例２〜６から明らかなように、セラ
ミック中子４の製造時における焼成温度Ｔを８００℃≦
Ｔ≦１３００℃に設定すると、そのセラミック中子４の
曲げ強さσf が２ＭＰａ≦σf ≦１０ＭＰａとなるた
め、遠心力によるセラミック中子４の破損を防止すると
共にピストンピン素材３における鋳割れの発生を回避す
ることができる。
ミック中子４の製造時における焼成温度Ｔを８００℃≦
Ｔ≦１３００℃に設定すると、そのセラミック中子４の
曲げ強さσf が２ＭＰａ≦σf ≦１０ＭＰａとなるた
め、遠心力によるセラミック中子４の破損を防止すると
共にピストンピン素材３における鋳割れの発生を回避す
ることができる。
【００２９】焼成温度ＴをＴ＜８００℃に設定すると、
セラミック中子４の曲げ強さσf がσf ＜２ＭＰａとな
り、そのセラミック中子４が脆弱となるため遠心力によ
り破損し、ピストンピン素材３を鋳造することができな
い。一方、Ｔ＞１３００℃に設定すると、セラミック中
子４の曲げ強さσf がσf ＞１０ＭＰａとなり、そのセ
ラミック中子４の剛性が高くなるためピストンピン素材
３に鋳割れが発生する。これらの事実は、主として焼成
温度Ｔに依存し、成形圧力Ｐおよびパラフィン粉末の添
加量には殆ど影響されない。セラミック中子４の曲げ強
さσf は、好ましくはσf ≦４ＭＰａである。
セラミック中子４の曲げ強さσf がσf ＜２ＭＰａとな
り、そのセラミック中子４が脆弱となるため遠心力によ
り破損し、ピストンピン素材３を鋳造することができな
い。一方、Ｔ＞１３００℃に設定すると、セラミック中
子４の曲げ強さσf がσf ＞１０ＭＰａとなり、そのセ
ラミック中子４の剛性が高くなるためピストンピン素材
３に鋳割れが発生する。これらの事実は、主として焼成
温度Ｔに依存し、成形圧力Ｐおよびパラフィン粉末の添
加量には殆ど影響されない。セラミック中子４の曲げ強
さσf は、好ましくはσf ≦４ＭＰａである。
【００３０】溶湯に作用する遠心力は、金型９の回転数
を２００〜８００rpm の範囲で調節することにより、１
０〜４０Ｇに制御される。
を２００〜８００rpm の範囲で調節することにより、１
０〜４０Ｇに制御される。
【００３１】なお、本発明はピストンピン素材以外の中
空鋳物の製造にも当然に適用される。
空鋳物の製造にも当然に適用される。
【００３２】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、脆性材料
組成の溶湯を用いた遠心鋳造法に供されて、鋳造品質の
良好な中空鋳物を得ることが可能であると共に容易に除
去し得るセラミック中子を提供することができる。
組成の溶湯を用いた遠心鋳造法に供されて、鋳造品質の
良好な中空鋳物を得ることが可能であると共に容易に除
去し得るセラミック中子を提供することができる。
【００３３】請求項５記載の発明によれば、前記セラミ
ック中子を容易に製造することができる。
ック中子を容易に製造することができる。
【図１】ピストンピンの斜視図である。
【図２】ピストンピン素材の要部破断斜視図である。
【図３】セラミック中子の斜視図である。
【図４】遠心鋳造装置の平面図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】図５の６−６線断面図である。
【図７】金型の分解横断平面図である。
１ ピストンピン ３ ピストンピン素材 ４ セラミック中子 ９ 金型 １１ 給湯口 １２ ランナ １３ キャビティ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｄ 13/10 ５０８ Ａ 9266−4Ｅ Ｂ 9266−4Ｅ 21/02 // Ｆ１６Ｊ 1/01 1/16
Claims (7)
- 【請求項１】 脆性材料組成の溶湯を用いた遠心鋳造法
に供されるセラミック中子において、水溶性セラミック
スの焼成体よりなり、曲げ強さσf が２ＭＰａ≦σf ≦
１０ＭＰａであることを特徴とする遠心鋳造用セラミッ
ク中子。 - 【請求項２】 前記曲げ強さσf はσf ≦４ＭＰａであ
る、請求項１記載の遠心鋳造用セラミック中子。 - 【請求項３】 前記水溶性セラミックスはカルシアであ
る、請求項１または２記載の遠心鋳造用セラミック中
子。 - 【請求項４】 前記溶湯はＴｉＡｌ系金属間化合物組成
を有する、請求項１，２または３記載の遠心鋳造用セラ
ミック中子。 - 【請求項５】 脆性材料組成の溶湯を用いた遠心鋳造法
に供されるセラミック中子を製造するに当り、水溶性セ
ラミック粉末を用いて中子素材を成形し、次いでその中
子素材に、焼成温度Ｔを８００℃≦Ｔ≦１３００℃に設
定した焼成処理を施すことを特徴とする遠心鋳造用セラ
ミック中子の製造方法。 - 【請求項６】 前記水溶性セラミック粉末はカルシア粉
末である、請求項５記載の遠心鋳造用セラミック中子の
製造方法。 - 【請求項７】 前記溶湯はＴｉＡｌ系金属間化合物組成
を有する、請求項５または６記載の遠心鋳造用セラミッ
ク中子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3576494A JPH07241658A (ja) | 1994-03-07 | 1994-03-07 | 遠心鋳造用セラミック中子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3576494A JPH07241658A (ja) | 1994-03-07 | 1994-03-07 | 遠心鋳造用セラミック中子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07241658A true JPH07241658A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12450931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3576494A Pending JPH07241658A (ja) | 1994-03-07 | 1994-03-07 | 遠心鋳造用セラミック中子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07241658A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101242413B1 (ko) * | 2011-06-23 | 2013-03-12 | 한국기계연구원 | 티타늄소재의 부품을 제조하기 위한 원심주조주형 |
| WO2015119449A1 (ko) * | 2014-02-07 | 2015-08-13 | 한국생산기술연구원 | 다중 가압 주조 금형 및 이를 이용한 성형물 제조방법 |
| WO2017184527A1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-10-26 | Destech Corporation | Composition and method to form displacements for use in metal casting |
-
1994
- 1994-03-07 JP JP3576494A patent/JPH07241658A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101242413B1 (ko) * | 2011-06-23 | 2013-03-12 | 한국기계연구원 | 티타늄소재의 부품을 제조하기 위한 원심주조주형 |
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| US10005124B2 (en) | 2014-02-07 | 2018-06-26 | Korea Institute Of Industrial Technology | Multiple pressure casting mold and molded product manufacturing method using same |
| WO2017184527A1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-10-26 | Destech Corporation | Composition and method to form displacements for use in metal casting |
| CN109070192A (zh) * | 2016-04-18 | 2018-12-21 | 戴思泰克公司 | 形成用于金属铸造的置换件的组合物和方法 |
| US10646916B2 (en) | 2016-04-18 | 2020-05-12 | Destech Corporation | Composition and method to form displacements for use in metal casting |
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