JPH08257737A - 鋳ぐるみ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被鋳ぐるみ部材８の溶着強度を向上させる。 【解決手段】 鋳型９の鋳物成形用キャビティ１３に被
鋳ぐるみ部材８を設置して鋳込みを行う。被鋳ぐるみ部
材８はその非溶着面２３に溶湯との溶着を阻止するバリ
ヤ層２４を備える。鋳込み中に一部の溶湯をバリヤ層２
４側の加熱室２５に導いてそのバリヤ層２４に接触させ
る。これにより、被鋳ぐるみ部材８を、溶着面２０側か
らだけでなく、非溶着面２３側からも加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋳ぐるみ方法、即
ち、鋳型の鋳物成形用キャビティに被鋳ぐるみ部材を設
置して鋳込みを行う方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の鋳ぐるみ方法においては、被鋳ぐ
るみ部材をキャビティ側より、そのキャビティに注入さ
れた溶湯により加熱する、といった手段が採用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】鋳込み中において、鋳
物本体に被鋳ぐるみ部材を強固に溶着させるためには、
その被鋳ぐるみ部材を急速に、且つ十分に加熱し、また
所定時間高温状態に保持することが必要である。

【０００４】しかしながら従来手段によると、被鋳ぐる
み部材を一方からのみ加熱しているので、その部材を前
記要件を満たすように加熱することが難しく、その結
果、鋳物本体と被鋳ぐるみ部材との溶着強度が低い、と
いう問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は特定の手段を採
用することによって、鋳物本体と被鋳ぐるみ部材との溶
着強度を高めることのできる前記鋳ぐるみ方法を提供す
ることを目的とする。

【０００６】前記目的を達成するため本発明によれば、
鋳型の鋳物成形用キャビティに被鋳ぐるみ部材を設置し
て鋳込みを行うに当り、その鋳込み中に一部の溶湯を前
記被鋳ぐるみ部材の非溶着面側に導いて前記被鋳ぐるみ
部材をその溶着面側および非溶着面側から加熱する鋳ぐ
るみ方法が提供される。

【０００７】前記のような手段を採用すると、被鋳ぐる
み部材を溶着面側および非溶着面側の両側から加熱し
て、その部材を急速に、且つ十分に加熱し、また所定時
間高温状態に保持することが可能である。これにより鋳
物本体と被鋳ぐるみ部材との溶着強度を向上させること
ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１，２において、内燃機関用カ
ムシャフト１は、軸線方向に沿って配設された複数のジ
ャーナル２、複数のシャフト部３および複数のカム４の
ベース円部５を備えたカムシャフト本体６と、各カム４
のベース円部５に溶着されてノーズ部７を構成する被鋳
ぐるみ部材としての複数の三日月形焼結体８とよりな
る。

【０００９】カムシャフト本体６は、例えば機械加工性
が良く、且つ靱性の高い合金鋳鉄より構成され、また焼
結体８は、例えば高い硬さを有する耐摩耗性の優れた粒
子分散合金鋳鉄より構成される。

【００１０】カムシャフト１は、図３〜７に示す鋳型と
してのシェル鋳型９および複数の焼結体８を用いた鋳ぐ
るみ工程、はつり工程および機械加工工程を経て製造さ
れたものである。

【００１１】図３において、シェル鋳型９は二つ割りの
第１，第２型１０₁ ，１０₂ よりなり、両型１０₁ ，１
０₂ の合せ面１１，１２を合せることによってカムシャ
フト素材（鋳物）成形用キャビティ１３が形成される。
キャビティ１３の上端部に湯口１４が連通する。

【００１２】図４〜６に明示するように、キャビティ１
３の各カム成形領域１５において、そのノーズ部対応区
域１６にノーズ部７を構成する三日月形焼結体８が設置
される。図７も参照して、焼結体８において、ベース円
部成形区域１７に臨む凹弧状内周面１８およびそれに連
なる両端面１９が溶着面２０であり、また凸弧状外周面
２１および三日月形の両端面２２が非溶着面２３であ
る。非溶着面２３には、それに対して溶湯が溶着するの
を阻止するバリヤ層２４が形成されている。このバリヤ
層２４の形成については後述する。

【００１３】バリヤ層２４の外周面において、そのトッ
プ部分およびその両側部分に臨むようにシェル鋳型９に
加熱室２５が形成されている。またシェル鋳型９には、
キャビティ１３と加熱室２５とを連通する１つの連通溝
２６が形成される。その連通溝２６は、ベース円部成形
区域１７直下に在るシャフト部成形区域２７からベース
円部成形区域１７およびノーズ部対応区域１６を経て加
熱室２５まで延びており、またそれら区域１７，１６お
よび加熱室２５の底面に開口する。連通溝２６の底面
に、その長手方向と交差するように断面山形の小凸条２
８が形成されている。その小凸条２８は焼結体８の凹弧
状内周面１８の下縁、つまりバリヤ層７の内周縁に稜線
が対向するように配置されている。

【００１４】焼結体８に対するバリヤ層２４の形成は次
のような手順で行われる。

【００１５】図８（ａ）に示すように、マガジン２９の
筒体３０内において、昇降部材３１上に複数の焼結体８
をその溶着面２０を下側に向けて積み重ね、最上位の焼
結体８を搬送部材３２の電磁石３３に吸着させる。

【００１６】図８（ｂ）に示すように、焼結体８を搬送
部材３２により焼成炉３４まで搬送し、次いで焼結体８
を下型３５の上面に設置する。この場合、焼結体８の溶
着面２０は下型３５の上面に密着する。

【００１７】図８（ｃ）に示すように、上型３７を焼結
体８へ被せて下型３５に重ねる。この場合、上型３７の
内周面および両内端面と、焼結体８の凸弧状外周面２１
および両端面２２との間に所定の間隙ｇを形成する。

【００１８】図８（ｄ）に示すように、間隙ｇにバリヤ
層２４の構成材料であるレジンコーテッドサンド３６を
吹込んで充填する。その後、レジンコーテッドサンド３
６の層を３００℃、１分間焼成してバリヤ層２４を得
る。

【００１９】バリヤ層２４を有する焼結体８は、第１，
第２型１０₁ ，１０₂ を開いた状態において、ノーズ部
対応区域１６に設置される。したがって、ベース円部成
形区域１７の容積は、機械加工後のベース円部５の体積
に比べてバリヤ層２４の厚さに応じて大きくなってい
る。

【００２０】前記のように焼結体８を設置した後、合金
鋳鉄組成の溶湯を湯口１４よりキャビティ１３に注入す
る。溶湯はキャビティ１３下部よりそのキャビティ１３
を満す。

【００２１】この鋳込み中に、一部の溶湯が、各連通溝
２６を経て各加熱室２５に導かれてバリヤ層２４に接触
しつゝその加熱室２５を満たす。これにより各焼結体８
をベース円部成形区域１７側および加熱室２５側、した
がって溶着面２０側および非溶着面２３側の両側から加
熱して、その焼結体８を急速に、且つ十分に加熱し、ま
た所定時間高温状態に保持することが可能である。

【００２２】このような手段により、各ベース円部５と
各焼結体８との溶着強度を向上させることができる。

【００２３】この場合、各焼結体８において、加熱室２
５および連通溝２６に対向する非溶着面２３にはバリヤ
層２４が存在するので、そのバリヤ層２４により非溶着
面２３への溶湯の溶着が回避される。

【００２４】その後、シェル鋳型９を壊して、図９，１
０に示すカムシャフト素材３８を得る。このカムシャフ
ト素材３８には各加熱室２５および各連通溝２６に対応
するスクラップ部３９が付着し、またそのスクラップ部
３９の連通溝対応部分４０には小凸条２８による切欠き
４１が形成されている。そこで、各スクラップ部３９の
加熱室対応部分４２をハンマ等で叩けば、そのスクラッ
プ部３９は切欠き４１で折れると共にバリヤ層２４の位
置で焼結体８より外れる。

【００２５】カムシャフト素材３８には、バリヤ層２４
の除去、湯口１４に対応するスクラップ部の除去等のは
つり作業が施され、その後所定の機械加工が施される。

【００２６】表１は、カムシャフト本体６を構成する合
金鋳鉄および各焼結体８を構成する粒子分散合金鋳鉄の
組成および硬さＨ_R Ｃを示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１の組成を有するカムシャフト素材３８
において、そのベース円部対応部分４４の重量をＷ₁ と
し、また焼結体８の重量をＷ₂ としたとき、Ｗ₂ ＝０．
２Ｗ ₁ の関係が成立することを前提として、ベース円部
対応部分の重量Ｗ₁ および加熱室対応部分４２の重量Ｗ
₃ の比Ｗ₃ ／Ｗ₁ と焼結体８の溶着率Ｒとの関係を求め
たところ表２の結果を得た。

【００２９】合金鋳鉄組成の溶湯における鋳込み温度は
１４４０℃に、またバリヤ層２４の厚さは約２mmにそれ
ぞれ設定された。さらに溶着率Ｒは、焼結体８の溶着面
２０の面積をａとし、またベース円部対応部分４４に溶
着した溶着面２０の面積をｂとしたとき、Ｒ＝（ｂ／
ａ）×１００（％）として求められた。

【００３０】

【表２】

【００３１】表２から明らかなように、比Ｗ₃ ／Ｗ₁ を
Ｗ₃ ／Ｗ₁ ≧２．０に設定すると、焼結体８をベース円
部対応部分４４に完全に溶着させることができる。

【００３２】図１１はシェル鋳型９において、各加熱室
２５に２つの連通溝２６を連通させた例を示す。この場
合、各連通溝２６の断面積は前記例の２分の１にすれば
よいから、スクラップ部３９の各連通溝対応部分４０の
折れを一層容易にすることができる。

【００３３】図１２は、シェル鋳型９においてカムシャ
フト素材成形用キャビティ１３の下端部に、そのキャビ
ティ１３を挟む２つの湯路４３の下端部をそれぞれ連通
させ、また各湯路４３を対応する加熱室２５に連通させ
たものである。この場合には、図９，１０において、カ
ムシャフト素材３８の各ベース円部対応部分４４に、ス
クラップ部３９の連通溝対応部分４０の一部４５が残ら
ない、という利点がある。

【００３４】前記実施例において、焼結体８の溶着面２
０に錫メッキ層等の溶着促進層を設け、これにより溶湯
の温度を下げて、低温の溶湯と焼結体８との溶着を可能
にし、またこの低温の溶湯を加熱室２５に導いて焼結体
８をその非溶着面２３側からも加熱することが可能であ
る。この場合には低温の溶湯は焼結体８の非溶着面２３
には溶着しないのでバリヤ層２４は不要である。さらに
被鋳ぐるみ部材を鋳造体とし、非溶着面２３を黒皮のま
まにしておく、または連通溝２６を長くして溶湯の温度
を下げた後加熱室２５に導く、といった手段を採用して
も非溶着面２３への溶湯の溶着を回避することができ
る。これらの場合にも当然にバリヤ層２４は不要であ
る。

【００３５】なお、焼結体８のシェル鋳型９への設置に
当り、特開平７−１９５１６７号公報に開示されたカー
トリッジ方式を採用することもある。本発明は、カムシ
ャフトにおける鋳ぐるみ方法に限定されるものではな
い。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、前記のよ
うな手段を採用することによって、被鋳ぐるみ部材の溶
着強度を向上させることが可能な鋳ぐるみ方法を提供す
ることができる。

【００３７】また請求項２記載の発明によれば、前記効
果に加え、バリヤ層により非溶着面への溶湯の溶着が確
実に回避されるので、鋳物の後処理に要する工数および
時間を削減し、これにより量産性の良好な鋳ぐるみ方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カムシャフトの正面図である。

【図２】図１の２−２線断面図である。

【図３】シェル鋳型の第１例を示す縦断正面図である。

【図４】図３の要部拡大図である。

【図５】図４の５−５線断面図である。

【図６】図４の６−６線断面図である。

【図７】バリヤ層を持つ焼結体の斜視図である。

【図８】バリヤ層の形成方法を示す説明図である。

【図９】カムシャフト素材の要部正面図である。

【図１０】図９の１０−１０線断面図である。

【図１１】シェル鋳型の第２例における横断面図で、図
５に対応する。

【図１２】シェル鋳型の第３例を示す縦断正面図であ
る。

【符号の説明】

８ 焼結体（被鋳ぐるみ部材） ９ シェル鋳型（鋳型） １３ カムシャフト素材成形用キャビティ（鋳物成
形用キャビティ） ２０ 溶着面 ２３ 非溶着面 ２４ バリヤ層 ３６ レジンコーテッドサンド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神林 馨 新潟県柏崎市北斗町４番28号 株式会社リ ケンキャステック内 (72)発明者 坂 勉 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 藤原 昭 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 山田 範之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型（９）の鋳物成形用キャビティ（１
   ３）に被鋳ぐるみ部材（８）を設置して鋳込みを行うに
   当り、その鋳込み中に一部の溶湯を前記被鋳ぐるみ部材
   （８）の非溶着面（２３）側に導いて前記被鋳ぐるみ部
   材（８）をその溶着面（２０）側および非溶着面（２
   ３）側から加熱することを特徴とする鋳ぐるみ方法。
2. 【請求項２】 鋳型（９）の鋳物成形用キャビティ（１
   ３）に被鋳ぐるみ部材（８）を設置して鋳込みを行うに
   当り、前記被鋳ぐるみ部材（８）はその非溶着面（２
   ３）に溶湯との溶着を阻止するバリヤ層（２４）を備
   え、前記鋳込み中に一部の溶湯を前記バリヤ層（２４）
   側に導いてそのバリヤ層（２４）に接触させることによ
   り、前記被鋳ぐるみ部材（８）をその溶着面（２０）側
   および非溶着面（２３）側から加熱することを特徴とす
   る鋳ぐるみ方法。
3. 【請求項３】 前記バリヤ層（２４）はレジンコーテッ
   ドサンド（３６）を用いて形成された、請求項２記載の
   鋳ぐるみ方法。