JPH09248653A

JPH09248653A - 樹脂中子を用いた鋳造方法

Info

Publication number: JPH09248653A
Application number: JP6128096A
Authority: JP
Inventors: Hiroichi Shirakawa; 博一白川; Masamichi Okada; 政道岡田; Yuji Okada; 裕二岡田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳造製品の厚肉部など冷却速度の低い部分に
おけるひけの発生を抑制できる、樹脂中子を用いた鋳造
方法の提供。【解決手段】鋳造製品２の厚肉部など冷却速度の低い
部分２ａに対応する樹脂中子部分１ａを金属とした樹脂
中子１を用いて鋳造する鋳造方法。鋳造製品２の厚肉部
など冷却速度の低い部分２ａに対応する樹脂中子部分１
ａを変位可能とし、溶湯凝固の始まった段階で樹脂中子
部分１ａを製品２側に加圧して鋳造製品２の低冷却速度
部分２ａを加圧する鋳造方法。金型３に加圧ピン４を設
けておき、溶湯凝固の始まった段階で加圧ピン４を用い
て鋳造製品２の低冷却速度部分２ａを加圧する鋳造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、厚肉部など冷却速
度が他の部分に比べて低い部分を有する鋳造製品を樹脂
中子（少なくとも一部が樹脂から構成されている中子を
いう）を用いて鋳造する樹脂中子を用いた鋳造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平６−３２８１９５号公報な
どにより、金型内に、全体が樹脂からなる、あるいは金
属ファイバーなどと複合した、樹脂中子を配置し、金型
と樹脂中子とで郭定されるキャビティ内に金属溶湯を注
入し、溶湯が凝固完了した後、溶湯からの熱を受けて軟
化した状態にあるうちに、樹脂中子を鋳造製品から抜き
取る、樹脂中子を用いた鋳造方法は知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、樹脂は金属鋳
造製品に比べて熱伝導率がきわめて小さい（たとえば、
アルミ鋳造製品に比べて熱伝導率が約１／２５０）。そ
のため、鋳造製品に厚さのばらつきがあってその厚肉部
が樹脂中子に接触している場合、鋳造製品の厚肉部の冷
却の遅れが、樹脂中子によって増大され、厚肉部はまわ
りが凝固した後に凝固し、そのときの凝固収縮により、
厚肉部の内部にひけ巣が生じたり（内ひけ）、厚肉部の
樹脂中子側の表面が凹状にひける（外ひけ）という問題
がある。本発明の目的は、鋳造製品の厚肉部など冷却速
度が他の部分に比べて低い部分におけるひけの発生を抑
制できる、樹脂中子を用いた鋳造方法を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の方法では、溶湯凝固中（凝固完了前）に、
鋳造品の厚肉部など冷却速度が他の部分に比べて低い部
分を選択的に他の部分よりも冷却を促進させるか、また
は鋳造品の厚肉部など冷却速度が他の部分に比べて低い
部分を選択的に加圧する。加圧は、樹脂中子側から行っ
てもよいし、金型側から行ってもよい。

【０００５】鋳造品の厚肉部など冷却速度が他の部分に
比べて低い部分を選択的に他の部分よりも冷却を促進さ
せた場合は、その部分が凝固収縮するときにまわりから
未凝固金属を引きこめるので、ひけ巣などのひけが生じ
なくなる。また、鋳造品の厚肉部など冷却速度が他の部
分に比べて低い部分を選択的に加圧するので、そしてこ
の加圧は溶湯凝固完了前に行われるので、ひけが生じよ
うとしてもそのひけが押しつぶされ、ひけ巣などのひけ
が生じなくなる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の方法はつぎの３つの形態
の何れかをとる。本発明の第１の実施の形態に係る、樹
脂中子を用いた鋳造方法は、図１に示すように、厚肉部
２ａなど冷却速度が他の部分２ｂに比べて低い部分を有
する鋳造製品２を樹脂中子１（少なくとも一部が樹脂か
ら構成されている中子）を用いて鋳造する樹脂中子を用
いた鋳造方法において、樹脂中子１を、樹脂中子１のう
ち鋳造製品２の低冷却速度部分２ａに対応する部位１ａ
を金属から構成した複合樹脂中子としておいて、鋳造を
実行する方法からなる。

【０００７】樹脂中子１の金属部１ａは、冷し金として
機能するもので、鋳造製品２の低冷却速度部分２ａを他
の部分２ｂに比べて同等以上の冷却速度で冷却できるだ
けの熱容量をもつ大きさ（鋳造製品２の低冷却速度部分
２ａのボリュームにより変化する）とされている。金属
部１ａの材質は任意であり、たとえば、Ｃｕ、Ｚｎ、
または、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｉｎなどの低融点
金属、または、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｉｎなどの
低融点金属の２元またはそれ以上の多元合金からなる低
融点合金、などが用いられる。

【０００８】樹脂中子１の鋳造製品２からの除去は、金
属部１ａを含めて樹脂中子１全体を引き抜く場合と、樹
脂中子１のうち樹脂部１ｂを除去した後金属部１ａを溶
融除去する場合とがあるが、樹脂部１ｂを除去した後金
属部１ａを溶融除去する場合は、金属部１ａの材質は鋳
造製品２よりも低融点でなければならず、上記の低融点
金属、または低融点合金が用いられる。たとえば、鋳造
製品２がアルミ合金（融点は約７００°Ｃ、凝固完了温
度は約５５０°Ｃ）である場合、樹脂中子１の金属部１
ａは錫−鉛合金（融点は約２００°Ｃ）等から構成され
る。

【０００９】樹脂中子１の樹脂部１ｂの材質は、中子を
軟化して製品から引抜き除去するために、熱可塑性樹脂
であれば任意であり、たとえば、共晶系ではポリプロピ
レン（溶融点が約２５０°Ｃ）、非晶系（明確な軟化点
をもたない）ではポリカーボネート（軟化点が約２５０
°Ｃ、ただし、ここで軟化点とは樹脂の弾性率が１０ ⁰
〜１０^-5ＧＰａの範囲になったことをいうものとする）
などが使用に適する。溶融点や軟化点が２５０°Ｃ近辺
の樹脂は、中子が製品からの熱を受けるだけで軟化で
き、特別に加熱する必要がないので、中子除去に便利で
ある。ただし、中子除去に特別な加熱を用いてもよいこ
とは勿論である。

【００１０】樹脂中子１は、金属部１ａを樹脂部１ｂに
鋳ぐるむことにより形成できる。ただし、金属部１ａの
表面は樹脂部１ｂから露出していてもよいし、あるいは
樹脂部１ｂ内に埋め込まれていてもよいし、あるいは、
金属部１ａの表面を樹脂部１ｂから露出した状態で形成
しておいてこれをシリコーン樹脂被膜（樹脂部１ｂの一
部）で覆ったものであってもよい。シリコーン樹脂被膜
は２５０°Ｃでも溶融せず、内部の樹脂や金属を溶融し
た状態でシリコーン樹脂被膜で覆った中子全体を製品か
ら除去できる点で有利であるが、金属部１ａと製品との
間にシリコーン樹脂被膜の層が存在するようになるの
で、凝固中の製品金属から金属部１ａへの伝熱が若干低
下するという不利もある。

【００１１】鋳造においては、上記のようにして形成し
た、金属部１ａを有する樹脂中子１を金型３内にセット
し、金型３と樹脂中子１とでキャビティを構成する。こ
のとき、樹脂中子１の金属部１ａは、鋳造製品２の厚肉
部２ａなど、冷却速度の低い部分に対応させて、セット
される。ついで、キャビティ内に金属（たとえば、アル
ミ合金、ただしアルミ合金に限るものではない）溶湯を
注入する。注入は加圧注入でも低圧注入でもよい。注入
後時間の経過につれて、金属溶湯は凝固を開始し、つい
で凝固を完了し、さらに室温へと近づいていく。

【００１２】このとき、金属部１ａがない場合は、鋳造
製品２の厚肉部２ａなどまわりの部分に比べて冷却速度
が低い部分は、まわりの部分より遅れて凝固しようとす
るが、本発明では樹脂中子１が鋳造製品２の厚肉部２ａ
などまわりの部分に比べて冷却速度が低い部分に対応し
て金属部１ａを有しているので、鋳造製品２の低冷却速
度部分２ａから金属部１ａに熱が熱伝導で移行し、鋳造
製品２の低冷却速度部分２ａがまわりの部分と同じかあ
るいはそれより早く凝固されていく。したがって、鋳造
製品２の低冷却速度部分２ａが凝固するとき、まわりの
未凝固部分から肉を自身に向かって寄せることができ、
鋳造製品２の低冷却速度部分２ａにひけ（内部のひけ
巣、表面のひけの両方を含む）が発生することが抑制さ
れる。

【００１３】鋳造製品２のうち樹脂中子１の金属部１ａ
によって強制的に冷却促進された部分の表面とその厚さ
方向の近傍部は、金属部１ａの冷し金効果によって、金
属組織が微細になり、金属組織が改善されるとともに、
鋳物製品の表面の気密性が向上する。凝固完了後、樹脂
中子１は鋳造製品２から除去される。金属部１ａが低融
点金属からなる場合は、樹脂部１ｂ除去後、金属部１ａ
を製品が溶融しない温度で溶融させて金属部１ａを除去
する。

【００１４】本発明の第２の実施の形態に係る、樹脂中
子を用いた鋳造方法は、図２に示すように、厚肉部など
冷却速度が他の部分に比べて低い部分２ａを有する鋳造
製品２を樹脂中子１を用いて鋳造する樹脂中子を用いた
鋳造方法において、樹脂中子１のうち鋳造製品の低冷却
速度部分２ａに対応する部分１ａを、溶湯の熱を受けた
ときにまわりの樹脂中子部分１ｂから変位可能としてお
き、溶湯の熱を受けかつ溶湯凝固完了前に、樹脂中子１
のうち鋳造製品の低冷却速度部分２ａに対応する部分１
ａを、鋳造製品の低冷却速度部分２ａに向かって加圧す
る方法からなる。鋳造製品２の金属材質、および樹脂中
子１の樹脂材質については、第１の実施の形態で説明し
たところと同じである。

【００１５】樹脂中子１のうち鋳造製品の低冷却速度部
分２ａに対応する部分１ａをまわりの樹脂中子部分１ｂ
から変位可能とする構造は、たとえば、部分１ａと部分
１ｂとの間の樹脂部分にたるみ部１ｃを設けておき、こ
のたるみ部１ｃの樹脂厚さを部分１ａおよび部分１ｂの
樹脂厚さよりも薄くしておき、樹脂中子１が溶湯からの
熱を受けたときに、部分１ａおよび部分１ｂより早く軟
化し、変形可能とする構造などからなる。また、樹脂中
子１のうち鋳造製品の低冷却速度部分２ａに対応する部
分１ａの製品側に向けての加圧は、樹脂中子１を中空構
造にしておいて、この中空部に圧縮流体（気体または液
体）を、溶湯の凝固収縮が始まった段階（ただし、溶湯
凝固完了前）で送り込むことにより、行うことができ
る。

【００１６】鋳造においては、上記のように構成された
樹脂中子１を金型３内にセットしてキャビティを構成
し、ついでキャビティに溶湯（たとえば、アルミ合金溶
湯）を注入する。溶湯が凝固収縮を開始した段階で溶湯
凝固完了前に、樹脂中子１の中空部を加圧（たとえばエ
アー加圧）し、軟化している部分１ｃの変形を利用し
て、部分１ａを部分１ｂより製品側に突出させ、鋳造製
品の低冷却速度部分２ａを加圧する。これによって、鋳
造製品の低冷却速度部分２ａにひけが生じることを防止
する。

【００１７】本発明の第３の実施の形態に係る、樹脂中
子を用いた鋳造方法は、図３に示すように、厚肉部など
冷却速度が他の部分に比べて低い部分２ａを有する鋳造
製品２を樹脂中子１を用いて鋳造する樹脂中子を用いた
鋳造方法において、溶湯凝固完了前に、鋳造製品２の低
冷却速度部分２ａを、樹脂中子１と反対側から加圧する
方法からなる。鋳造製品２の金属材質、および樹脂中子
１の樹脂材質については、第１の実施の形態で説明した
ところと同じである。鋳造製品２の低冷却速度部分２ａ
を、樹脂中子１と反対側から加圧する方法は、金型３
の、鋳造製品の低冷却速度部分２ａに対応する部分に、
加圧ピン４を鋳造製品に向かって可動にに設けておき、
加圧ピン４を押すことにより行う。

【００１８】鋳造においては、上記のように構成された
樹脂中子１を金型３内にセットしてキャビティを構成
し、ついでキャビティに溶湯（たとえば、アルミ合金溶
湯）を注入する。溶湯が凝固収縮を開始した段階で溶湯
凝固完了前に、加圧ピン４を押して、鋳造製品の低冷却
速度部分２ａを加圧する。これによって、鋳造製品の低
冷却速度部分２ａにひけが生じることを防止する。鋳造
後、樹脂中子１を製品から除去し、かつ加圧ピン４で押
されて凹状となっている製品部分５を切削等により除去
する。

【００１９】

【実施例】つぎの３通りの実施例と、比較例について、
試験を行い、ひけ巣の発生の有無を確認した。以下の第
１、２、３実施例は、それぞれ、上記の第１、２、３の
実施態様に対応する。第１実施例局部的に厚肉部を有するアルミ合金製インテークマニホ
ルド（自動車用４気筒エンジン用）を、金属部１ａを有
する樹脂中子１を用いて、鋳造した。金属部１ａは錫−
鉛合金で厚さが約１０ｍｍであり、樹脂部１ｂはポリカ
ーボネートとした。金属部１ａは露出させてアルミ合金
溶湯に直接、接触するように配置した。鋳造後、製品を
厚肉部で切断し、切断面を目視で確認したところ、ひけ
巣の発生は認められなかった。第２実施例第１実施例と同じ構造のアルミ合金製インテークマニホ
ルドを、部分１ａの変位を可能とする部分１ｃを有する
樹脂中子１を用いて、鋳造した。樹脂部１ｂはポリカー
ボネートとした。凝固が始まった段階（溶湯温度が約６
００°Ｃにて）で約１気圧の圧力で樹脂中子１を内部か
らエアー加圧し、部分１ａを製品側に押して厚肉部を押
圧した。鋳造後、製品を厚肉部で切断し、切断面を目視
で確認したところ、ひけ巣の発生は認められなかった。第３実施例第１実施例と同じ構造のアルミ合金製インテークマニホ
ルドを、加圧ピン４を組みつけた金型３と樹脂中子１を
用いて、鋳造した。樹脂部１ｂはポリカーボネートとし
た。凝固が始まった段階（溶湯温度が約６００°Ｃに
て）で加圧ピン４にて約１０Ｋｇの力で、部分１ａを製
品側に押して厚肉部を押圧した。鋳造後、製品を厚肉部
で切断し、切断面を目視で確認したところ、ひけ巣の発
生は認められなかった。

【００２０】比較例第１実施例と同じ構造のアルミ合金製インテークマニホ
ルドを、通常の金型と通常の樹脂中子を用いて、鋳造
後、製品を厚肉部で切断し、切断面を目視で確認したと
ころ、厚肉部の内部にひけ巣（大きさが約３ｍｍ）の発
生が認められた。

【００２１】

【発明の効果】請求項１の方法によれば、樹脂中子に金
属部を設け、それを利用して製品の低冷却速度部を冷却
促進するようにしたので、製品の低冷却速度部における
ひけの発生を抑制することができる。請求項２の方法に
よれば、樹脂中子に変位可能部を設け、それを加圧して
製品の低冷却速度部を加圧するようにしたので、製品の
低冷却速度部におけるひけの発生を抑制することができ
る。請求項３の方法によれば、金型に加圧ピンを設け、
それを加圧して製品の低冷却速度部を加圧するようにし
たので、製品の低冷却速度部におけるひけの発生を抑制
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の方法を実施している装置
の断面図である。

【図２】本発明の第２実施例の方法を実施している装置
の断面図である。

【図３】本発明の第３実施例の方法を実施している装置
の断面図である。

【符号の説明】

１樹脂中子１ａ鋳造製品の低冷却速度部分に対応する部分２鋳造製品２ａ低冷却速度部分２ｂ低冷却速度部分のまわりの部分３金型４加圧ピン

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｂ２９Ｃ 33/76 Ｂ２９Ｃ 33/76 45/57 45/57 (72)発明者岡田裕二愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚肉部など冷却速度が他の部分に比べて
低い部分を有する鋳造製品を樹脂中子を用いて鋳造する
樹脂中子を用いた鋳造方法において、前記樹脂中子を、
該樹脂中子のうち前記鋳造製品の低冷却速度部分に対応
する部位を金属から構成した複合樹脂中子としておい
て、前記鋳造を実行することを特徴とする樹脂中子を用
いた鋳造方法。
【請求項２】厚肉部など冷却速度が他の部分に比べて
低い部分を有する鋳造製品を樹脂中子を用いて鋳造する
樹脂中子を用いた鋳造方法において、前記樹脂中子のう
ち前記鋳造製品の低冷却速度部分に対応する部分を、溶
湯の熱を受けたときにまわりの樹脂中子部分から変位可
能としておき、溶湯の熱を受けかつ溶湯凝固完了前に、
前記樹脂中子のうち前記鋳造製品の低冷却速度部分に対
応する部分を、前記鋳造製品の低冷却速度部分に向かっ
て加圧することを特徴とする樹脂中子を用いた鋳造方
法。
【請求項３】厚肉部など冷却速度が他の部分に比べて
低い部分を有する鋳造製品を樹脂中子を用いて鋳造する
樹脂中子を用いた鋳造方法において、溶湯凝固完了前
に、前記鋳造製品の低冷却速度部分を、前記樹脂中子と
反対側から加圧することを特徴とする樹脂中子を用いた
鋳造方法。