JPS63174776A - 金型鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ１発明の目的 （１１産業上の利用分野 本発明は金型鋳造法、特に、硬い組織の第１構成部と、
軟らかい組織の第２構成部とを備えた鋳物を金型により
鋳造する方法に関する。

（２）従来の技術 従来、この種鋳造法として、金型の第１構成部成形領域
を冷却水により急冷し、また金型の第２構成部成形領域
をシェル砂等よりなるブロックによって急冷を防止する
といった手法が知られている。

（３）　　発明が解決しようとする問題点しかしながら
前記従来法においては、第１および第２構成部成形領域
間の熱的遮断が積極的に行われていないために、両領域
間相互に熱伝導が活発に行われ、またその熱伝導の態様
も一定していないので、両構成部の組織が目標とする組
織から掛部れたものになるといった問題がある。

本発明は前記に鑑み、目標とする組織を持つ第１および
第２構成部を備えた鋳物を得ることのできる前記金型鋳
造法を提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 ｆｌｌ　　問題点を解決するための手段本発明は、前記
金型の第１構成部成形領域と第２構成部成形領域との間
の熱伝導を抑制した状態において、注湯前に前記第１構
成部成形領域の温度が前記第２構成部成形領域の温度よ
りも低くなるように前記金型を加熱し、また注湯開始に
伴い前記金型の加熱を停止するか、または該金型の加熱
用熱量を減少した状態で、前記第１構成部成形領域を急
冷すると共に前記第２構成部成形領域を徐冷することを
特徴とする。

（２）作　用 注湯前においては、第１構成部成形領域の温度が第２構
成部成形領域のそれよりも低くなっており、また両領域
間の熱伝導が抑制されていることもあって、それらの間
に明確な温度差が現れる。

そして注湯開始に伴い金型の加熱を停止するか、または
その金型への加熱用熱量を織少した状態で、第１構成部
成形領域を急冷すると共に第２構成部成形領域を徐冷す
ると、両領域間に、前記急徐冷操作ならびに前記温度差
および前記熱伝導の抑制に起因して明確な温度差が現れ
、これにより鋳物の第１構成部を硬い組織に、また第２
構成部を軟らかい組織にすることができる。

（３）実施例 第１図は鋳鉄鋳物としてのカム軸１を示し、そのカム軸
１は複数のカム部２、軸部３およびジャーナル部４を備
えている。第１構成部としての、各カム部２のノーズ部
分２ａは硬い組織、この場合はチル組織であり、第２構
成部としての、カム軸１の他の部分、即ち各カム部２の
円弧部分２ｂ、各軸部３および各ジャーナル部４は軟ら
かい組織、この場合は共晶黒鉛または片状黒鉛＆１Ｉｒ
ａである。

第２〜第７図は、カム軸１を鋳造するための金型５を備
えた鋳造装置Ｍを示す。金型５は、第１型５Ｉと第２型
５ｔとより二つ割に構成され、第１および第２型５．．
５．０合せ面５ａにより湯口６、ランナ７、ゲート８、
カム軸成形用キャビティ９および押湯口１０がそれぞれ
画成される。

第１および第２型５１，５□は略同−の構成を有するの
で、第１型５．について説明する。第１型５．は、湯口
６、ランナ７およびゲート８を有する本体１１と、キャ
ビティ９および押湯口１０を有し、本体１１の凹部１２
に断熱材１３．を介して嵌着された成形ブロック１４と
よりなる。

成形ブロック１４は、第２構成部成形領域として機能す
べく、カム部２のノーズ部分２ａを除く円弧部分２ｂの
全体または半分を成形する円弧部分成形地帯ａ＋＋ａｚ
（第４．第５図）、軸部３を成形する軸部成形地帯すお
よびジャーナル部４を成形するジャーナル部成形地帯Ｃ
を有する徐冷体１５と、第１構成部成形領域として機能
すべく、第１型５．の本体１１および徐冷体１５の貫通
孔１６．１７に装着されて、カム部２のノーズ部分２ａ
の全体または半分を成形するノーズ部分成形地帯ｄ＋、
ｄｚ（第５図、第６図）を有する複数の板状急冷体ＩＬ
、１８ｇとよりなる。

徐冷体１５と各急冷体１８１，１８１との間に前記と同
様の断熱材１３□が介装されるが、徐冷体１５と急冷体
ＬＬ、１８ｇとは合せ面５ａ近傍において直接接触して
いている。これにより徐冷体１５と急冷体１８．．１Ｂ
□との間には熱伝導が行われるが、それは大幅に抑制さ
れる。

本体１１および急冷体ＩＬ、１８□は０．８〜４重量％
のＣｒを含有するＣｕ−Ｃｒ合金より構成され、その熱
伝導率は０．４〜０．８　ｃ　ａ　ｌ／ｃｍ／ｓ／’Ｃ
である。

徐冷体１５は黒鉛より構成され、その熱伝導率は０．０
０５〜０．４　ｃ　ａ　ｌ／ｃｕｂ／ｓ／”Ｃである。

徐冷体１５の構成材料としては、黒鉛の外にセラミック
、銅合金、鋼等を用いることが可能であるが、何れの場
合にも急冷体ｔ８．．ＩＬよりも熱伝導率の低いものが
良い。

断熱材１３＋、１３ｇとしてはアルミナ繊維、シリカ繊
維等の無機繊維よりなるセラミックシートが用いられて
いる。

本体１１に冷却回路Ｃ１が設けられ、その冷却回路Ｃ３
は湯口６に沿って本体１１に穿設された垂直な冷却水用
導入路１９と、成形ブロック１４に沿って本体１１に穿
設された垂直な冷却水用導入路２０と、両者１９．２０
をそれらの下部で接続すべく本体１１に穿設された水平
な連通路２１とより構成される。

また徐冷体１５に加熱回路Ｈと冷却回路Ｃ２とが設けら
れる。加熱回路Ｈは各急冷体１８ｔ、１８□を挟み、且
つ合せ面５ａに接近させて徐冷体１５に穿設された一対
の垂直な挿入孔２２と、各挿入孔２２に装着された棒状
ヒータ２３とよりなる。また冷却回路Ｃ０は各急冷体１
８１．１８□を挟み、且つ合せ面５ａから遠去かるよう
に徐冷体１５に穿設された垂直な冷却水用導入および排
出路２４．２５ならびに両者をそれらの下部で接続すべ
く徐冷体１５に穿設された水平な連通路２６よりなる。

この場合、徐冷体１５における冷却回路Ｃ２の占有体積
は小さい。

さらに、各急冷体１８．．ＩＬに冷却回路Ｃ３が設けら
れ、その冷却回路Ｃ１は急冷体１８．。

１８□に穿設された水平な冷却水用導入および排出路２
７．２８ならびにそれらをノーズ部分成形地帯ｄ、、ｄ
、の近傍で接続する水平な連通路２９よりなる。この場
合、急冷体１８＋、１８ｇにおける冷却回路Ｃ１の占有
体積は大きい。

第１．第２型５＋、５ｇにおける加熱回路Ｈの各ヒータ
２３は加熱制御器ｃｈに接続される。その加熱制御器ｃ
ｈは注湯に先立って各ヒータ２３に通電して徐冷体１５
を加熱し、また注湯開始に伴い各ヒータ２３への通電を
停止する機能を備えている。

前記加熱時において、徐冷体１５からの熱伝導によって
急冷体’ＩＬ、１８ｇも加熱されるが、両者１５；１Ｂ
１．１８ｇ間には断熱材１３ｇが介在しており、また両
者１５；ＩＬ、１８ｇの直接接触する部分も少ないこと
もあって、前記熱伝導は大幅に抑制され、したがって急
冷体１８１゜１８□の温度は徐冷体１５に比べて低くな
り、それらの間に明確な温度差が現れる。

第１．第２型５１，５□における各冷却回路０１〜Ｃ１
の導入路１９．２４．２７および排出路２０．２５．２
８は冷却制御器Ｃｃに接続される。

その冷却制御器Ｃｃは注湯開始に伴い各冷却回路０１〜
Ｃ８に冷却水を流通させて本体１１、徐冷体１５および
急冷体１８．．１８□を冷却する機能を有する。

前記冷却時において、徐冷体１５では、それ自体の熱伝
導率が低く、また冷却回路Ｃ２の占有体積が小さいこと
に起因して徐冷が行われる。一方、急冷体ＬＬ、１８ｚ
では、それ自体の熱伝導率が高く、また冷却回路Ｃ１の
占有体積が大きいことに起因して急冷が行われる。この
場合、急冷体１８１．１８□と徐冷体１５との間に断熱
材１３２が介在し、また注湯前の温度差もあって両者１
５；１８３，１８ｚ間には明確な温度差が現れる。

これにより、カム軸１の各カム部２におけるノーズ部分
２ａをチル組織に、またカム軸ｌの他の部分を共晶黒鉛
または片状黒鉛組織にすることができる。

次に、前記鋳造装置Ｍによるカム軸１の鋳造作業につい
て説明する。

先ず、表■に示す、ＪＩＳ　　ＦＣ２０〜ＦＣ３０相当
の鋳鉄成分の溶湯を調製する。

表　　　　Ｉ 前記溶湯に、カム軸１が表■の組成を有するように、０
．１５重量％のＦｅ−３ｉを添加する。

表　　　　■ 金型５は、注湯に先立って加熱回路Ｈにより加熱され、
徐冷体１５は１５０〜４５０℃に、また各急冷体ＩＬ、
１８ｇは１２０℃にそれぞれ維持される。この金型５に
、接種後の溶湯を温度１３８０〜１４２０℃にて注入し
、カム軸ｌを鋳造する。この時の鋳込重量は５ｋｇであ
る。

前記のように金型５を加熱しておくと、注湯時揚泥れ性
を良好にし、また溶湯の急激な冷却に起因したカム軸ｌ
の割れ等を回避することができる。

注湯開始後、加熱回路Ｈによる金型５の加熱を停止し、
同時に冷却回路Ｃ６〜Ｃ３により金型５の冷却を開始し
て徐冷体１５を徐冷すると共に各急冷体１Ｂ、、１８□
を急冷する。

この冷却操作を、カム軸ｌが凝固を終了して、その外周
全体が殻状の凝固層に変わるまで続行し、その後型開き
を行い、カム軸１を離型する。

この離型時における前記凝固層の温度は、共晶線からそ
の直下３５０℃位が良く、これによりカム軸１の熱間割
れを回避し、またカム軸１の凝固収縮に起因した金型５
の損傷を回避することができる。

カム軸１において、各ノーズ部分２ａは第８図の金属組
織を示す顕微鏡写真（１００倍）から明らかなように微
細なＦｅ、Ｃ（白色部分）を析出したチル組織となり、
他の部分、例えばジャーナル部４は、第９図の金属組織
を示す顕微鏡写真（１００倍）から明らかなように片状
黒鉛（黒線部分）を有するＭｉ織となる。

前記チル組織の各ノーズ部分２ａは耐摩耗性に優れ、ま
た前記片状黒鉛組織のジャーナル部４等は靭性を有し、
機械加工性も良好である。

本発明はカム軸に限らず、クランクシャフト、ナックル
アーム、ブレーキキャリパ等の機械部品の鋳造にも適用
され、また鋳造材としては鋳鉄に限らず普通鋳鋼および
合金鋳鋼を使用することも可能である。さらに溶湯開始
に伴い各ヒータ２３への通電量を減らして、金型５への
加熱用熱量を減少するように、加熱制御器ｃｈを構成し
てもよい。

Ｃ０発明の効果 本発明によれば、金型の第１構成部成形領域と第２構成
部成形領域との間に明確な温度差を現出させて、硬い組
織の第１構成部と、軟らかい組織の第２構成部とを備え
た鋳物を確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカム軸の正面図、第２ないし第７図は鋳造装置
を示し、第２図は全体の斜視図、第３図は第２図ｍ−ｍ
矢視図、第４．第５．第６図は第３図ｒＶ−ＩＶ線、Ｖ
−Ｖ線、Ｖｌ−ＶＩ線断面図、第７図は第６図■−■線
断面図、第８．第９図は金属組織を示す顕微鏡写真であ
る。 ■・・・鋳物としてのカム軸、２ａ・・・第１構成部と
してのカム部のノーズ部分、２ｂ、３．４・・・第２構
成部としてのカム部の円弧部分、軸部、ジャーナル部、
５・・・金型、１５・・・第２構成部成形領域としての
徐冷体、ＩＬ、１８オ・・・第１構成部成形領域として
の急冷体、Ｃオ、Ｃｓ・・・冷却回路、Ｈ・・・加熱回
路 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代理人　
　　弁理士　　落　　合　　　　　健第１　ズ 第３図 第６図 ／″マ 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 硬い組織の第１構成部と、軟らかい組織の第２構成部と
   を備えた鋳物を金型により鋳造するに当り、前記金型の
   第１構成部成形領域と第２構成部成形領域との間の熱伝
   導を抑制した状態において、注湯前に前記第１構成部成
   形領域の温度が前記第２構成部成形領域の温度よりも低
   くなるように前記金型を加熱し、また注湯開始に伴い前
   記金型の加熱を停止するか、または該金型への加熱用熱
   量を減少した状態で、前記第１構成部成形領域を急冷す
   ると共に前記第２構成部成形領域を徐冷することを特徴
   とする金型鋳造法。