JPH0736947B2 - 鋳物の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は鋳物の製造方法に関する。さらに詳細にいえ
ば、所定部に鋳ぐるみ部材が配設された鋳物を製造する
方法に関する。

＜従来の技術＞ 従来、各種機械部品や工具類等については、その一部分
に耐摩耗性を付与したり、所定の強度を付与したりする
ために、当該部分を機械部品等の主体部を構成する材料
と異なる材料で構成することが行なわれている。

より具体的には、ピストンポンプのシリンダブロックに
ついては、第４図Ｃに示すように、該シリンダブロック
の主体部を構成する筒状ブロック（10）を、クロム・モ
リデン鋼、或いはダクタイル鋳鉄等によって形成し、バ
ルブプレートとの摺動面に、摩擦抵抗を減少させるべく
燐青銅、鉛青銅等のCu系合金からなる環状部材（11）が
融着されている。

上記の構造のシリンダブロックの製造方法としては、ま
ず、鋳造又は鍛造によって筒状ブロック（10）用の素材
（10′）を作製し（第４図Ａ参照）、該素材（10′）
に、外周部の荒加工、およびバルブプレート側の端面の
機械加工を施した後、上記端面に20〜30mmの厚みで、前
記Cu系合金をキャストオンするとともに（第４図Ｂ参
照）、キャストオンによる熱歪を除去するための熱処理
を施し、さらにキャストオン部の厚みを1mm程度の厚み
に切削した後（第４図Ｃ参照）、シリンダ部（12）の内
周面や、その他の所要部を機械加工する方法が一般に採
用されている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ このように、機械部品等の一部にその主体部と異なる材
質からなる部材を配設する場合には、当該部材をキャス
トオンによって主体部に融着する方法が一般に採用され
ているが、主体部と上記部材との融着を確実に行なわせ
るためには、両者の熱容量をある程度均衡させる必要が
ある。このため、主体部の一部に薄肉部材を配設する場
合においては、その数倍から数十倍の厚みでキャストオ
ンを行なって、その後、所定の厚みに切削仕上げする必
要があることから、材料歩留まりが非常に悪くなるとと
もに、加工工数が増加し、製品コストが高くつくという
問題があった。

また、主体部が鋳鉄で構成されている場合には、キャス
トオンによって融着面にフェライト層が形成されて、硬
度が低下するという問題があり、さらに、主体部が焼き
入れ硬化されている場合にも、キャストオンによって主
体部が焼き戻されて硬度が低下するという問題があっ
た。

＜発明の目的＞ この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
機械部品等の一部分に、組織変化や硬度低下を生じるこ
となく、主体部と異なる材料からなる部材を配設するこ
とができるとともに、製造工数を削減することができる
鋳物の製造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＞ 上記の目的を達成するための、この発明の鋳物の製造方
法は、薄肉の鋳ぐるみ部材の周囲に、該鋳ぐるみ部材の
融点よりも高融点の溶湯を鋳込むことにより、所定部に
鋳ぐるみ部材が配設された鋳物を製造する方法であっ
て、上記鋳ぐるみ部材の少なくとも溶湯に接触する部分
に、Ca系のフラックスを塗布するか又は錫メッキを施し
た状態で、上記溶湯の鋳ぐるみを、鋳ぐるみ部材の冷却
を促進させて鋳ぐるみ部材が溶融変形するのを防止する
冷却促進物質の介在下で行なわせるものである。

＜作用＞ 上記の構成の鋳物の製造方法であれば、溶湯の鋳込み時
において、冷却促進物質によって鋳ぐるみ部材の冷却を
促進させて、鋳ぐるみ部材が溶湯によって溶融変形する
のを防止した状態で、鋳ぐるみ部材を鋳ぐるむことがで
きる。従って、鋳ぐるみ部材として、仕上げ寸法に近い
薄肉のものを使用することができるので、後工程におけ
る仕上げ工数を削減することができるとともに、材料歩
留まりを向上させることができる。また、上記鋳ぐるみ
部材の少なくとも溶湯に接触する部分に、Ca系のフラッ
クスを塗布するか又は錫メッキを施しているので、上記
溶湯によって形成される鋳物の主体部に対して、鋳ぐる
み部材を強固に接合することができる。即ち、鋳ぐるみ
部材にCa系のフラックスを塗布した場合には、当該フラ
ックスによって還元性の雰囲気を形成して、酸化を防止
した状態で鋳ぐるみ部材を鋳ぐるむことができるので、
鋳物の主体部に対して、鋳ぐるみ部材を強固に接合する
ことができる。また、鋳ぐるみ部材に錫メッキを施した
場合には、溶湯中のFe成分に対するぬれ性を確保できる
こと、錫メッキの融点が低いこと、および溶湯と鋳ぐる
みとの拡散を促進することができることから、上記主体
部に対して鋳ぐるみ部材を強固に接合することができ
る。

＜実施例＞ 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第２図は、この発明の鋳物の製造方法を適用して得られ
たピストンポンプ用の筒状ブロック（Ａ）を示す断面図
であり、主体部としての筒状ブロック（１）の内周部
に、回転軸（Ｂ）に対する歯合用のスプライン（1b）が
形成され、上記回転軸（Ｂ）を中心とする円周線上に、
ピストン（Ｃ）挿入用の複数のシリンダ（1a）が配設さ
れているとともに、筒状ブロック（１）の一端部に、鋳
ぐるみ部材としての鉛青銅等からなる環状部材（４）が
鋳ぐるまれている。

上記筒状ブロック（１）の製造方法としては、乾燥砂か
らなる砂型（３）中に埋め込まれた消失性模型（２）を
溶湯に置換する消失性模型鋳造方法（フルモールド法、
ロストフォーム鋳造法）が採用され（第１図Ａ、Ｂ参
照）、鋳造材料としてダクタイル鋳鉄が使用されてい
る。また、上記消失性模型（２）は、全体が発泡ポリス
チレン等の合成樹脂発泡体により一体形成されているも
のであり、上記筒状ブロック（１）と略一形状の厚肉円
筒状をなし、内周部と外周部との間には、所定ピッチに
て同一円周線上に複数のシリンダ形成孔（2a）が配設さ
れている。一方、環状部材（４）は、上記消失性模型
（２）とともに予め砂型（３）に埋め込まれているもの
であり（第１図Ａ参照）、上記消失性模型鋳造と同時に
筒状ブロック（１）に鋳ぐるまれている。さらに、上記
環状部材（４）の少なくとも溶湯に接触する部分には、
鋳造に先立って、Ca系のフラックスを塗布するか、或い
は錫メッキを施してある。

上記消失性模型鋳造方法によると、環状部材（４）より
も高融点のダクタイル鋳鉄からなる溶湯を鋳込むにも拘
らず、溶湯によって加熱される環状部材（４）を、当該
環状部材（４）に対して熱的に結合されている砂型
（３）の乾燥砂によって積極的に冷却させることができ
るので、環状部材（４）の溶融を防止することができ
る。即ち、上記砂型（３）を構成する乾砂は、比熱が小
さく温度勾配を大きくとれることから、、環状部材
（４）の冷却促進物質として作用させることができ、環
状部材（４）の熱を積極的に砂型（３）の内部に伝導さ
せることができる結果、環状部材（４）の溶融を防止
し、その形状を当初の形状に維持することができる。し
かも、上記消失性模型鋳造方法によると、注湯時に砂型
（３）から水蒸気が発生しないこと、および乾燥砂が硬
く突き固められており、砂型（３）の内面が朋落するお
それがないことから、環状部材（４）の形状を維持する
のにより役立つことになる。従って、仕上げ寸法に近い
薄肉の環状部材（４）を使用することができることにな
り、後工程における仕上げ工数を大幅に削減することが
できるとともに、環状部材（４）の材料歩留まりを向上
させることができる。さらに、上記環状部材（４）の少
なくとも溶湯に接触する部分に、Ca系のフラックスを塗
布するか、或いは錫メッキを施してあるので、前者の場
合には、フラックスによって還元性の雰囲気を形成し
て、酸化を防止した状態で環状部材（４）を鋳ぐるむこ
とができることから、筒状ブロック（１）に対して環状
部材（４）を強固に接合することができる。また、後者
の場合には、溶湯中のFe成分に対するぬれ性を確保でき
ること、錫メッキの融点が低いこと、および溶湯と鋳ぐ
るみとの拡散を促進することができることから、筒状ブ
ロック（１）に対して環状部材（４）を強固に接合する
ことができる。従って、筒状ブロック（１）と環状部材
（４）とを機械的に係止させることなく、筒状ブロック
（１）から環状部材（４）が離脱するのを確実に防止す
ることができる。

そして、第１図Ｃに示すように、上記消失性模型鋳造方
法によって得られた筒状ブロック（１）の内周その他の
所要部を、旋削加工した後、同図Ｄに示すように、ソル
トバス或いは電気炉等を用いてオーステンパ処理を行な
って、フェライト、パーライト、又はこれらの混合組織
によって構成されている筒状ブロック（１）の基地組織
を、ベーナイト化およびオーステナイト化して、所望の
強度と靭性を付与する。

さらに、同図Ｅに示すように、最終的に筒状ブロック
（１）の内周および環状部材（４）の下面を所定寸法に
旋削した上で、バフ仕上げ等にて表面仕上げを行なうと
ともに、筒状ブロック（１）のシリンダ（1a）部にドリ
リングを施すとともに、研削仕上げを行なうことによ
り、所定の寸法精度に仕上げ、さらに、筒状ブロック
（１）の内径部のスプライン加工等の仕上げ加工を行な
うことにより、所望のシリンダブロック（Ａ）を得るこ
とができる。

また、筒状ブロック（１）を構成するダクタイル鋳鉄に
ついては、例えば、C:2.5〜4.0重量％、Si:1.5〜3.5重
量％、Mn:0.1〜1.0重量％、Ni:0.3〜2.0重量％、Mo:0.1
〜1.5重量％、Mg:0.02〜0.1重量％、残部が実質的にFe
からなるものが、オーステンパ処理を容易かつ安定的に
行なわせることができることから好ましく、この場合に
おけるオーステンパ処理は、上記ダクタイル鋳鉄からな
る筒状ブロック（１）を、885〜915℃に加熱して１〜２
時間保持した後、355〜385℃に急冷し、この状態で１〜
２時間保持して放冷するのが好ましい。尚、上記オース
テンパ処理によって、残留オーステナイト組織の体積比
率を基地組織の30〜40％にすることができる。

このようにして得られたシリンダブロック（Ａ）は、引
張強さ、衝撃値、靭性等の機械的特性において鍛鋼材並
の強度を得ることができるとともに、優れた振動減衰特
性を示すことから、騒音抑制の面でも好適なものとな
る。また、筒状ブロック（１）を、良好な寸法精度が得
られる消失性模型鋳造方法によって製造することから、
加工度が少なくて済むことになる。

しかも、上記消失性模型鋳造方法に用いる消失模型
（２）については、例えば、熱可塑性樹脂の発泡成形に
よって、シリンダ形成孔（2a）の偏心精度や真円度の良
好なものを大量生産することができるので、シリンダ
（1a）の偏心精度や真円度の良好な筒状ブロック（１）
を反復して製造することができる。

尚、上記消失性模型鋳造方法によると、筒状ブロック
（１）のシリンダ（1a）に連続して設けられる作動油の
給排口（６）の断面形状を、滑らかな曲線によって連続
させることができるので、駆動時における作動油の吸入
及び吐出抵抗を軽減させることもできる。

一方、筒状ブロック（１）の鋳造方法として、Ｖプロセ
ス等の他の公知の鋳造方法を採用することができるとと
もに、これら何れの鋳造方法においても、環状部材
（４）のうちの筒状ブロック（１）との接合面に、冷却
促進物質としてのテルルを予め塗布しておいてもよく、
この場合には、テルルの燃焼による放熱作用によって、
溶湯にて加熱される環状部材（４）を積極的に冷却させ
て、その溶融変形を効果的に防止することができる。ま
た、環状部材（４）の摺動面側に冷却促進物質としての
冷し金を当接させておいてもよく、この場合には、冷や
し金によって環状部材（４）を積極的に冷却させて、そ
の溶融変形を効果的に防止することができるとともに、
環状部材（４）の摺動面を金型鋳造のごとき良好な精度
に仕上げることができるので、事後的な仕上げ加工を省
略することも可能となる。このほか、冷却促進物質とし
て、上記乾燥砂、テルル、冷やし金等を適宜組み合わせ
て使用してもよい。

さらに、鋳ぐるみ部材として、上記環状部材（４）のほ
かに、シリンダ（1a）部に対応させて、Cu系合金等の加
工性の良好な材料からなるスリーブ（５）を鋳ぐるんで
もよく（第３図参照）、この場合には、鋳造後のシリン
ダ（1a）の内面仕上げを容易に行なわせることができ
る。

この発明の鋳物の製造方法の実施に使用されるも鋳ぐる
み部材としては、リン青銅、金型鋳造された鉛青銅、セ
ラミックス等、溶湯によって溶融し易い材料からなるも
のが特に好ましいが、アルミニウム、砂型鋳造された鉛
青銅、高力黄銅等の溶融し易い材料からなるものについ
ても、冷却促進物質を適宜併用すること等により使用可
能となる。

この発明の鋳物の製造方法は、上記実施例に限定される
ものでなく、例えば、筒状ブロック（１）をねずみ鋳鉄
等の他の鋳鉄材料で形成すること等、この発明の要旨を
変更しない範囲で種々の変更を施すことができる。ま
た、この発明の鋳物の製造方法は、上記筒状ブロック
（１）以外の機械部品や、或いは工具類等の製造方法と
しても勿論適用することができる。

＜発明の効果＞ 以上のように、この発明の鋳物の製造方法によれば、溶
湯の鋳込み時において、鋳ぐるみ部材を冷却促進物質に
よって積極的に冷却し、その溶融変形を防止することが
できるので、鋳ぐるみ部材として仕上げ寸法に近い薄肉
ものを使用することができることになり、後工程におけ
る仕上げ工数を大幅に削減することができるとともに、
材料歩留まりを向上させることができ、ひいては製造コ
ストを低減することができる。しかも上記鋳ぐるみ部材
の少なくとも溶湯に接触する部分に、Ca系のフラックス
を塗布するか又は錫メッキを施しているので、上記溶湯
によって形成される鋳物の主体部に対して、鋳ぐるみ部
材を強固に接合することができるという特有の効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の鋳物の製造方法を示す工程図、 第２図はシリンダブロックの断面図、 第３図は他の実施例を示す断面図、 第４図は従来例を示す工程図。 （１）……鋳物としての筒状ブロック、 （４）……鋳ぐるみ部材としての環状部材、 （５）……鋳ぐるみ部材としてのスリーブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄肉の鋳ぐるみ部材の周囲に、該鋳ぐるみ
   部材の融点よりも高融点の溶湯を鋳込むことにより、所
   定部に鋳ぐるみ部材が配設された鋳物を製造する方法で
   あって、上記鋳ぐるみ部材の少くとも溶湯に接触する部
   分に、Ca系のフラックスを塗布するか又は錫メッキを施
   した状態で、上記溶湯の鋳込みを、鋳ぐるみ部材の冷却
   を促進させて鋳ぐるみ部材が溶融変形するのを防止する
   冷却促進物質の介在下で行なわせることを特徴とする鋳
   物の製造方法。
2. 【請求項２】冷却促進物質として、乾燥砂を用いる上記
   特許請求の範囲第１項記載の鋳物の製造方法。
3. 【請求項３】冷却促進物質として、テルルを用いる上記
   特許請求の範囲第１項記載の鋳物の製造方法。
4. 【請求項４】冷却促進物質として、冷やし金を用いる上
   記特許請求の範囲第１項記載の鋳物の製造方法。