JPH08174149A - 鋳造用砂型とその成形方法及び成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳造時に発生するガスを鋳型の外へ効率よく
排出することにより、キャビティ内でのガス圧の上昇を
抑えて鋳造欠陥の発生を防止する。 【構成】 鋳造用砂型であって、鋳型１０内においてキ
ャビティ１２の一部を構成するように配置された単体の
砂型（スラブ中子）２０に対し、前記鋳型１０に予め形
成されているガス通路１８と前記キャビティ１２との間
のガスの流通性を高め、かつキャビティ１２内の溶湯の
浸入を阻止する通気孔２６が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳型内に組込まれて使
用される中子などの鋳造用砂型とその成形方法及び成形
装置に関する。

【従来の技術】一般に中子を使用した鋳型においては、
鋳造時の溶湯の熱によって中子に含まれる樹脂が燃焼し
てガスを発生する。このガス圧が鋳型のキャビティ内に
おいて過大になると鋳造欠陥（ガス欠陥）を招くことと
なる。なお中子からの燃焼ガスの発生は、熱硬化性の樹
脂（フェノール樹脂）で被覆された造型用の砂を加熱し
て硬化させるシェルモールドの中子、あるいは樹脂で被
覆された珪砂に触媒ガスを通過させて硬化反応させるコ
ールドボックス法による中子のいずれにおいても起こ
る。

【０００２】そこで従来技術では、例えば実開平２−１
０４１４２号公報で開示されているように、シリンダブ
ロックを鋳造するための鋳型内に配置されたウォータジ
ャケット中子とオイルジャケット中子との内部に、それ
ぞれ一端のみが開放されたガス抜き用の空洞部を形成し
ている。そしてこれらの空洞部を相互の開放端を接合さ
せることによって連通させ、鋳造時に発生したガスをウ
ォータジャケット中子の空洞部からオイルジャケット中
子の空洞部に送り、このオイルジャケット中子から鋳型
のガス通路を経て外部に排出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでシリンダブロ
ックのように複雑な形状の中空部を有し、かつ肉厚の薄
い壁のある鋳造製品では、溶湯を高温（約１，４００°
Ｃ）にしてその流動性を高めている。このため前記ウォ
ータジャケット中子及びオイルジャケット中子における
それぞれの空洞部に対して相互の接合部分から溶湯が浸
入して、いわゆる「湯もぐり」を起こすことがある。こ
の結果は前記の空洞部からのガスの排出機能が低下もし
くは不能となり、鋳型のキャビティ内に過大なガス圧が
作用して前記の鋳造欠陥を招くこととなる。

【０００４】本発明が解決しようとする一つの課題は、
鋳造時に発生するガスを砂型の通気孔によって鋳型の外
へ効率よく排出することにより、キャビティ内でのガス
圧の上昇を抑えて鋳造欠陥の発生を防止することであ
る。本発明が解決しようとする他の一つの課題は、砂型
の成形と同時に通気孔を形成することで、その成形作業
を簡略化することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は鋳
造用砂型であって、鋳型内においてキャビティの一部を
構成するように配置された単体の砂型に対し、前記鋳型
に予め形成されているガス通路と前記キャビティとの間
のガスの流通性を高め、かつキャビティ内の溶湯の浸入
を阻止する通気孔が形成されていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の鋳造用砂型の成
形方法であって、砂型の成形と同時にその内部に前記通
気孔を形成することを特徴とする。請求項３記載の発明
は、請求項１記載の鋳造用砂型の成形装置であって、砂
型を成形する金型に対し、前記通気孔を形成するための
突起がこの金型の型面から突出して設けられていること
を特徴とする。

【０００６】

【作用】請求項１記載の発明によれば、鋳造時において
前記キャビティ内に発生したガスは前記砂型の通気孔を
通って鋳型のガス通路から外部に排出される。またこの
通気孔には前記キャビティ内の溶湯が浸入しないため、
ガスの排出機能が適正に維持される。したがってキャビ
ティ内でのガス圧が下げられ、過大なガス圧の作用に伴
う鋳造欠陥が防止される。請求項２，３記載の発明にお
いては、前記砂型の成形と同時に前記通気孔が形成さ
れ、この砂型の成形後にドリル加工などによって通気孔
を形成するのと比較して砂型の成形作業が簡単となり、
かつ通気孔の位置も正確となる。

【０００７】

【実施例】つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説
明する。図１はシリンダブロックを鋳造するための鋳型
１０を表した断面図である。この図面で示すように鋳型
１０は上型１０Ａと下型１０Ｂとからなり、これらの内
部にはシリンダブロック用の各種中子と共にキャビティ
１２が構成されている。また上型１０Ａは湯口１４を備
えているとともに、下型１０Ｂは湯口１４から前記キャ
ビティ１２に溶湯を導く湯道１５及びこの湯道１５とキ
ャビティ１２との間に位置するゲート１６を備えてい
る。

【０００８】前記シリンダブロック用中子は、スラブ中
子２０、ウォータジャケット中子２２、クランクケース
中子２４及びその他のいくつかの中子の組み合わせから
なっている。なお前記スラブ中子２０は他の中子のよう
にシリンダブロックの中空部を成形するものでなく、シ
リンダブロックのヘッド面を形成するように配置されて
いる。そしてこのスラブ中子２０にはウォータジャケッ
ト中子２２の巾木２２ａ及びクランクケース中子２４の
巾木２４ａが個々に差し込まれている。

【０００９】このように前記スラブ中子２０は、鋳型１
０の内部に対して前記キャビティ１２の一部を構成する
ように組込まれた「砂型」の一つであり、前記クランク
ケース中子２４の巾木２４ａが差し込まれた箇所には前
記鋳型１０と接する側から前記キャビティ１２内に貫通
したガス抜き孔２８が形成されている。なおこのガス抜
き孔２８は鋳型１０に形成されたガス通路１８に連通し
ているとともに、このガス通路１８は前記上型１０Ａの
上面で外部に開放されている。

【００１０】図２は前記スラブ中子２０においてウォー
タジャケット中子２２の巾木２２ａが差し込まれた部分
の拡大断面図である。この図面から明らかなように前記
スラブ中子２０には、前記鋳型１０と接する側から前記
キャビティ１２に向けて複数個の通気孔２６が形成され
ている。これらの通気孔２６の内径は例えば０．３〜
０．５mmと小さく、しかも各通気孔２６の先端と前記キ
ャビティ１２の内面（前記巾木２２ａの端面）との間に
は距離Ｓ（２〜３mm）があり、各通気孔２６はキャビテ
ィ１２内には貫通していない。

【００１１】さて前記鋳型１０によるシリンダブロック
の鋳造に際しては、前記湯口１４から鋳型１０内に供給
される溶湯が前記湯道１５を通じてキャビティ１２に充
填される。これによって各中子のうちでも特に前記ウォ
ータジャケット中子２２及びクランクケース中子２４の
周囲は高温（約１，４００°Ｃ）の溶湯で囲まれた状態
となり、これらの中子２２，２４に含まれている樹脂が
溶湯の熱で燃焼してガスを発生する。なお前記スラブ中
子２０についても溶湯と接している部分の樹脂が燃焼し
てガスを発生する。

【００１２】前記クランクケース中子２４から発生した
ガスのほとんどは、その巾木２４ａからスラブ中子２０
の前記ガス抜き孔２８を経て鋳型１０のガス通路１８に
至り、このガス通路１８を通って鋳型１０の外へ排出さ
れる。また前記ウォータジャケット中子２２から発生し
たガスのほとんどは、同じくスラブ中子２０の前記通気
孔２６を通過して前記ガス通路１８に至り、このガス通
路１８から外へ排出される。なお前記通気孔２６の先端
とキャビティ１２の内面との間には前記の距離Ｓがある
が、ガスは流れやすい方へ流れるので通気孔２６を通っ
て効率よく外部へ排出される。それに対して溶湯は通気
孔２６に浸入することができず、したがって溶湯によっ
て通気孔２６が塞がれることはない。

【００１３】このように鋳型１０内で発生したガスを外
部へ排出することにより、キャビティ１２内のガス圧が
下げられる。このガス圧はゼロにすることは実質的に不
可能であるが、要はキャビティ１２内の過大なガス圧に
よる鋳造欠陥の発生を防止できる値にガス圧を下げれば
足りる。したがって前記通気孔２６の内径及びその先端
とキャビティ１２の内面との間の距離Ｓなどは、キャビ
ティ１２内のガス圧の目標値を基準にして設定すればよ
い。なおキャビティ１２内のガス圧の目標値によって
は、前記の各通気孔２６に溶湯を浸入させない条件、つ
まり各通気孔２６の位置や内径などに対応させて前記の
距離Ｓをゼロにし、各通気孔２６をキャビティ１２内に
貫通させることも可能である。

【００１４】つづいて前記の「砂型」であるスラブ中子
２０の成形（シェルモールド）について説明する。図３
はスラブ中子２０の成形装置を表した断面図である。こ
の図面で示すようにスラブ中子２０を成形するための金
型３０は上型３０Ａと下型３０Ｂとからなり、これらの
内部にはスラブ中子２０を成形するための成形空間３２
が構成されている。この上型３０Ａの内部には、その上
面から前記成形空間３２に通じる複数個のブローブッシ
ュ３７が設けられている。また上型３０Ａの上部にはブ
ロータンク３４が配置されていて、このブロータンク３
４の内部は吹込み板３５及びブローノズル３６を通じて
各ブローブッシュ３７にそれぞれ連通している。

【００１５】前記上型３０Ａには通気孔形成具４０が、
その一部を前記成形空間３２に突出させた状態で固定さ
れている。この通気孔形成具４０は上型３０Ａの上面か
ら前記成形空間３２に向けて挿入された取付けボルト４
６によってこの上型３０Ａに固定されている。図４に前
記通気孔形成具４０が拡大平面図で示され、図５に図４
のＡ−Ａ線断面図が示されている。これらの図面で明ら
かなように通気孔形成具４０は、本体４１とこの本体４
１に一部を差し込んで固定された複数本（図面では七
本）の針４２とによって構成されている。また本体４１
の背面側（図５の下面側）中心にはねじ孔４４が形成さ
れている。

【００１６】前記通気孔形成具４０は、その本体４１の
前記ねじ孔４４に図３で示す取付けボルト４６が結合さ
れて前記金型３０の上型３０Ａに固定され、そのときに
前記の各針４２が上型３０Ａの型面から前記成形空間３
２に突出した状態となる。つまりこれらの各針４２が、
前記スラブ中子２０に前記の通気孔２６を形成するため
の突起となっていて、それぞれの外径は通気孔２６の内
径と同じく０．３〜０．５mmに設定されている。

【００１７】前記スラブ中子２０の成形にあたっては、
図３で示す前記ブロータンク３４から熱硬化性の樹脂
（フェノール樹脂）で被覆された造型用の砂が前記吹込
み板３５、ブローノズル３６及び吹込みブッシュ３７を
通じて前記金型３０内の成形空間３２に吹き込まれる。
そしてこの成形空間３２に充填された造型砂を高温（２
５０〜３５０°Ｃ）で加熱することにより、前記の皮膜
樹脂が硬化してスラブ中子２０が成形される。この後、
金型３０の上型３０Ａから下型３０Ｂを離脱させて前記
成形空間３２からスラブ中子２０を取出すのであるが、
このときに前記通気孔形成具４０の各針４２がスラブ中
子２０から抜き取られ、そこに前記の各通気孔２６が形
成される。すなわちスラブ中子２０の成形と同時に前記
通気孔２６が形成されることとなる。

【００１８】なお前記の各針４２によって形成される通
気孔２６の先端を前述したように前記鋳型１０のキャビ
ティ１２に貫通させない場合は、これらの針４２の先端
と図３で示す金型３０における下型３０Ｂの型面との間
には前記の距離Ｓ（２〜３mm）がある。これにより、金
型３０の型合わせ時に針４２の先端が下型３０Ｂの型面
に当たって曲がるといった不具合を避けることができ
る。また前記金型３０に対する前記通気孔形成具４０の
取付け位置、つまりスラブ中子２０に形成する通気孔２
６の位置を必要に応じて複数箇所に設定することは当然
可能である。

【００１９】前記通気孔形成具４０の各針４２には、造
型砂の吹き込み圧力、高温（２５０〜３５０°Ｃ）の加
熱及びスラブ中子２０からの抜き取り時の摩擦に対する
耐久性が要求される。これらを満足する素材としてはピ
アノ線材（SWRS）、硬鋼線材（SWRH）、マルテンサイト
系ステンレス鋼（SUS ）及び高速度工具鋼（SKH ）など
を挙げることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、鋳造時に発生するガスを鋳型
の外へ効率よく排出してキャビティ内でのガス圧を下げ
ることができ、このキャビティ内に過大なガス圧が作用
することに伴う鋳造欠陥の発生が防止される。また本発
明によれば、通気孔を備えた砂型の成形作業が簡単とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリンダブロックの鋳型を表した断面図であ
る。

【図２】図１の一部分を拡大して表した断面図である。

【図３】スラブ中子の成形装置を表した断面図である。

【図４】通気孔形成具を拡大して表した平面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１０ 鋳型 １２ キャビティ １８ ガス通路 ２０ スラブ中子（砂型） ２６ 通気孔 ３０ 金型 ４２ 針（突起）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型内においてキャビティの一部を構成
   するように配置された単体の砂型に対し、前記鋳型に予
   め形成されているガス通路と前記キャビティとの間のガ
   スの流通性を高め、かつキャビティ内の溶湯の浸入を阻
   止する通気孔が形成されていることを特徴とした鋳造用
   砂型。
2. 【請求項２】 請求項１記載の鋳造用砂型の成形方法で
   あって、砂型の成形と同時にその内部に前記通気孔を形
   成することを特徴とした鋳造用砂型の成形方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の鋳造用砂型の成形装置で
   あって、砂型を成形する金型に対し、前記通気孔を形成
   するための突起がこの金型の型面から突出して設けられ
   ていることを特徴とした鋳造用砂型の成形装置。