JPS63177941A

JPS63177941A - 圧力鋳造用中子の製造法

Info

Publication number: JPS63177941A
Application number: JP25005086A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yamamoto; 幸男山本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-10-21
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1988-07-22

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】（産業上の利用分野）本発明は、ダイカスト法等の圧力鋳造用として用いる中
子の製造法に関するものである。

（従来の技術）一般に、ダイカスト法等の圧力鋳造法により中空部を有
する鋳物を鋳造する場合、湯圧により中子（シェル中子
）に溶場が差込むことから、鋳造後の鋳物の中空部内壁
には中子を構成する中子砂の一部が噛み込んだ状態のも
のが鋳造される。そして、この鋳物を製品として使用す
ると、使用中に上記中子砂が中空部内壁より離脱して中
空部内を流れるオイルや水等の液体に混入することが考
えられ、これによる弊害が生じる恐れがある。

上記点に対し、例えば特公昭６０−１５４１８号公報に
開示されているように、中子の表面に粉末状耐火物とコ
ロイダルシリカとを混合したスラリー液を塗布乾燥して
第１コーティング層を形成し、その後、該第１コーティ
ング層の上に雲母水溶液を塗布して第２コーティング層
を形成し、上記コーティング層によって中子内への溶湯
の差込みを防止するようにした技術が知られている。

（発明が解決しようとする問題点）しかるに、上記のように溶湯差込み防止用のコーティン
グ層を形成した中子を使用して圧力鋳造法によって鋳造
を行うと、上記中子には高い溶湯圧力（例えば７００　
ｋｇ／　ｃｍ２程度）が作用して、この中子が圧縮され
て内部組織が緻密となって鋳造後に熱分解、振動、ウォ
ータージェット等によっても中子の除去が困難となる問
題を有する。

上記中子は耐火粒子（中子砂）がレジンによって固めら
れているものであって、コーティング層を形成していな
い中子による鋳造においては、溶湯と接触した中子は溶
湯熱もしくは鋳造後の加熱によって前記レジンが分解し
、鋳造後には容易に崩壊して除去できるものであるが、
前記のように中子表面に溶湯差込み防止用のコーティン
グ層を形成すると、このコーティング層によって中子が
保護されることになって強度が高（なるとともに、鋳造
における中子内部のレジンの分解が少なく、しかも圧縮
されて内部に空気も入りにくく熱分解による除去が困難
で鋳造後の崩壊性が低く、振動、ウォータージェット等
の機械的方法による中子の除去も困難となるものである
。また、中子砂に混合するレジンの量を低減して崩壊性
を向上しようとした場合には、強度不足で中子本体の成
形ができないことになる。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、中子表面に溶湯差込
み防止用のコーティング層を形成しても鋳造後の中子の
崩壊性を改善するようにした圧が鋳造用中子の製造法を
提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明の中子の製造法は、耐火粒子をレジンで固めて中
子本体を成形し、この中子本体の外表面に溶湯差込み防
止用のコーティング層を設け、次に、上記中子を加熱処
理して前記レジンの一部を分解させることを特徴とする
ものである。

前記中子本体の成形は、耐火粒子による中子砂にレジン
を配合して型に充填し、加熱硬化等により所定形状に固
化させるものである。また、前記コーティング層の形成
は、例えば２層構造の場合には、粉末状の耐火物、金属
酸化物等を含有するスラリー液を塗布乾燥して第１コー
ティング層を設け、この第１コーティング層の上に、黒
鉛、雲母等の微粒子もしくは偏平粒子を含有する溶液を
塗布乾燥して第２コーティング層を設けてなるものであ
る。第１コーティング層により中子本体の表面を平滑に
して中子表面に作用する湯圧の均一化を図るとともに、
第２コーティング層でもって中子内への溶湯の侵入を抑
制するものである。

一方、前記コーティング層を形成した中子の加熱処理は
、中子内部のレジンの一部を分解するためのものであり
、所定の温度、時間で加熱保持する。その処理温度とし
ては１６０〜２４０℃で好ましくは１７０〜２２０℃、
処理時間としては１〜１５時間で好ましくは２〜５時間
である。

（作用）上記のような中子の製造法では、コーティング層を形成
した中子を加熱処理するのに伴って、中子内部に混入し
ている空気によってレジンの一部が中子内で均一に熱分
解し、内部の均一な強度低下により鋳造後の崩壊性が向
上した中子が得られる。また、中子表面のコーティング
層により溶湯の差込みを抑制し、鋳肌の良好な鋳造品が
得られるとともに、このコーティング層により鋳造等に
おける中子を取扱う上での強度を確保している。

そして、上記のような中子を鋳型内に配置せしめて溶湯
を注入加圧して鋳造品を鋳造すると、溶湯の熱等で中子
内部の残りのレジンが熱分解する。

次に鋳造品を中子とともに鋳型より取り出して、鋳造品
から中子を完全に除去するものである。

（実施例）以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

まず、本発明方法の一実施例により製造した中子１を第
１図および第２図に基づいて説明する。同図に示す中子
１は自動車のロータリピストンエンジンのロータ鋳造用
の分割タイプのものであり、第１中子２と第２中子３と
に上下に２分割に構成され、両中子２．３は形状が異な
るほかは同一に構成されているので、以下第１中子２に
ついて説明することとし、第２中子３については同一の
構成部分については同一の符号を付してその詳細な説明
を省略する。

４は上記第１中子２の中子本体であって、該中子本体４
は、例えば１００〜２００メツシユの中子砂（珪砂）に
バインダとしてフェノールレジンを１．８〜４．Ｑｗｔ
％配合したレジンコーテツドサンドを、２００〜３００
℃（例えば２５０℃）に加熱保持した図示しない中子成
形型内に充填することにより焼成される。

上記中子本体４の外表面には第１コーティング層５が形
成され、該第１コーティング層５は、粉末状の耐火物、
金属酸化物等（例えば、Ｓ！０２゜Ａ！Ｑ、ｚ○３　、
Ｆｅｚ　Ｏ３，Ｃａｂ、ＭｇＯ，ＺｒＯ２、Ｃ）を含有
したスラリー液に上記中子本体４を浸漬することなどに
よってこの中子本体４の外表面に塗布した後、例えば乾
燥温度１００〜１５０℃、乾燥時間２０〜３０分の条件
下で乾燥工程を経ることにより１００〜３５０μｍの層
厚に形成する。

この第１コーティング層５の層厚を上記の範囲に設定す
る理由は、１００μｍ未満では鋳造時に湯圧によりクラ
ックが生ずる恐れがある一方、３５０μｍを越えると中
子本体４に対する溶湯の差込み防止効果が飽和し、かえ
って第１中子２の寸法精度に悪影響を及ぼす恐れがある
からで゛ある。

なお、上記第１コーティング層５が所定の層厚となるま
で、前記スラリー液の浸漬、乾燥を複数回繰返すもので
ある。

さらに、上記中子本体４の第１コーティング層５の上に
は第２コーティング層６が形成され、該第２コーティン
グ層６は、黒鉛、雲母等の微粒子もしくは偏平粒子を含
有する溶液を塗布した後、乾燥工程を経ることにより、
例えば黒鉛層の場合は平均粒径０．５〜１０μｍのもの
を１０〜５０μｍの層厚に、雲母層の場合には平均粒径
２〜１０μｍのものを５０〜１５０μｍの層厚にそれぞ
れ形成する。

前記第２コーティング層６を構成する黒鉛および雲母の
粒径を上記の範囲に設定する理由は、下限は製造上の問
題であり、上限は層の緻密化が困難となって溶湯差込み
の恐れがあるからである。

また、黒鉛および雲母の層厚を上記の範囲に設定した理
由は、黒鉛層の場合には１０μｍ未満では鋳造時に湯圧
によりクラックが生ずる恐れがある一方、５０μｍを越
えると中子本体４に対する溶湯の差込み防止効果が飽和
するからであり、また、雲母層の場合には上記黒鉛層と
同様に５０μｍ未満では鋳造時に湯圧によりクラックが
生ずる恐れがある一方、１５０μｍを越えると中子本体
４に対する溶湯の差込み防止効果が飽和するからである
。なお、上記第２コーティング層６が所定の層厚となる
まで、前記溶液の浸漬、乾燥を複数回繰返すものである
。

そして、上記黒鉛、雲母等の微粒子もしくは偏平粒子を
含有する溶液としては、例えば黒鉛の場合には黒鉛粒子
５Ｑｗｔ％に対し水５０〜１００ｗｔ％の割合で配合し
たものを、雲母の場合は雲母粒子８Ｑｗｔ％に対し水ガ
ラスく珪酸ナトリウム）２０ｗｔ％の割合で配合したも
のをそれぞれ用いる。

なお、黒鉛粒子は球状またはリン片状のものがあるが、
リン片状の方が差込み防止効果は大きい。

また、上記第２コーティング層６を形成するにあたって
の乾燥条件は、前記第１コーティング層５の場合と同様
に例えば乾燥温度１００〜１５０℃、乾燥時間２０〜３
０分の条件にて行われるが、これに限らず、上記各コー
ティング層５．６共それぞれ構成する溶液中の揮発成分
を蒸散せしめることができる乾燥温度および乾燥時間で
あればよい。

さらに上記のようにコーティング層５．６を形成した中
子２．３を、加熱炉に導入１ノで加熱処理を行う。この
加熱処理は、中子本体４におけるレジンの一部を内部に
封入された空気の酸素との反応によって均一に熱分解し
、強度を維持しつつ崩壊性を向上する。上記加熱処理に
おける処理条件は、処理温度としては１６０〜２４０℃
で好ましくは１７０〜２２０℃で、処理時間としては１
〜１５時間で好ましくは２〜５時間である。この処理条
件は、温度が低いと加熱時間を長くしてもレジン分解の
進行が少なく、温度が高いとレジンの分解が速く、最適
状態への管理が困難となるものである。

次に、上述の如く製造された圧力鋳造用中子１を用いて
自動車のロータリピストンエンジンのロータを鋳造する
場合について説明する。

前記第１および第２中子２．３を第３図に示すように、
補強材７を介装して組合せて中子１を形成する。この中
子１を上型８および下型９よりなる鋳型１０内に配置し
、プランジャ１１の作動によりアルミニウム合金の溶ｍ
Ａを７００　ｋｇ／　ｃｍ２の湯圧で鋳型１０内に注入
することにより、第４図に示すようなロータリピストン
エンジンのロータ１２を鋳造する。

鋳型１０に溶ｍＡを注入した後、中子１が約５００℃位
のときに中子１内に酸素を吹き込んで中子本体４を焼成
することにより、粘結剤としてのフェノールレジンを消
失せしめて中子１のロータ１２中空部よりの除去の容易
化を図った後、鋳型１０から鋳造品のロータ１２を取出
し、その後ロータ１２内の中子１を振動、水噴射等の外
力の作用により崩壊せしめてロータ１２中空部より取り
除く。

また、前記圧力鋳造においては、溶ｍＡのアルミニウム
と中子１の第２コーティング層６の黒鉛粒子とが接触反
応することによりアルミニウムカーバイドが生成され、
このアルミニウムカーバイドは水と反応し易いという性
質を有している。そして、圧力鋳造したロータ１２を中
子１と共に鋳型１０より取り出し、その後、水中に約１
〜２時間浸漬することにより、上記アルミニウムカーバ
イドを水と反応させて腐食し、これによりロータ１２に
対する中子１の離脱の容易化を図った後、上記中子１を
振動、水噴射等の外力の作用により崩壊せしめてロータ
中空部より取り除くようにしてもよい。

なお、前記第１中子２と第２中子３との合せ目の部分に
、溶湯の差込みを阻止するシール材を設けるようにして
もよい。

次に、本発明方法の効果を確認したテスト結果を示す。

このテストは中子の強度（抗折強度）と熱崩壊性を求め
たものである。

まず、テストピースの製造条件を示す。

ａ、中子砂フェノールレジンコーテツドサンドメツシュ　　＃１００　　　　　・レジン配合量　　２，６ｗｔ％ｂ、金型焼成温度　　　２２０℃ Ｃ，テストピース形状直径１ＱＩＩＩＩ＋ｌＸ長さ５Ｑｍｍ（中子のみ、コート層なしの形状）ｄ、第１コーティング層スラリー液の配合組成（ｗｔ％）Ｓ　ｉ　０２−−５５．５％、　Ａ９Ｊｚ○３−２．０
％Ｆ　ｅｚ　Ｏ３−４，０％、ＣａＱ−−０，５％Ｍ　
Ｑ　Ｑ　　−−２５，０％、　Ｚｒ０ｚ　−−０，５％
Ｃ−−６，０％、その他　−一６．５％（上記組成の固
形分をエチルアルコールで５０％希釈、これにテストピ
ースを浸漬）層厚　　　約２００μｍｅ、第２コーティング層溶液　　　黒鉛（リン片状黒鉛）（黒鉛を水にて３倍希釈した溶液に浸漬）層厚　　　約
５０μｍ上記条件で製作したテストピースを、加熱温度を５段階
に変更した種々の条件で加熱保持してレジン分解後、抗
折強度を測定した結果を第５図に示す。抗折試験は、テ
ストピースを支点間距離４０ｍｍで、３点曲げにより抗
折強度を測定するものである。また、熱崩壊性試験は、
中子のテストピースを圧力鋳造（溶湯鍛造）に供試し、
その崩壊状態を調べたものである。

第５図においては、実線で示すコーティング層形成後に
加熱処理したもの、破線で示す加熱処理後コーティング
層を形成したものとで加熱保持時間に対する抗折強度を
、測定比較するとともに、同時に崩壊性を検査したもの
である。なお、圧力鋳造用中子としては、抗折強度は２
０　ｋａ／ｃｍ２以上必要である。

各温度での崩壊性と強度の両立する時間範囲は下記の通
りである。

１５０℃・・・・・・１４時間以上２０時間加熱しても
レジンの分解少なく崩壊性良好な領域得られず１６０℃・・・・・・６〜１５時間１８０℃・・・・・・２〜１０時間２４０℃・・・・・・１〜４時間２５０℃・・・・・・レジンの分解速度が速く、短時間
で強度と両立させる管理が困難従って、加熱処理における好ましい温度と時間は、１６
０〜２４０℃、１〜１５時間であり、特に１７０〜２２
０℃、２〜５時間の範囲が好ましいものである。

また、全体として抗折強度が２７〜２８　ｋｇ／　ｃｍ
２を示す条件で、コーティング層のあるテストピースと
コーティング層のないテストピースを、次の加熱処理条
件で作成し、コーティング層あり　１８０℃Ｘ６Ｈｒコ一テイング層
なし　１８０℃Ｘ２，５）−１ｒこのテストピースの中
心部と周辺部の抗折強度を測定した結果を第６図に示す
。

この第６図から分るように、コーティング層がないもの
では試料中のレジンの均一な熱分解が行われず、周辺部
と中心部との抗折強度の差が大きく、周辺の強度が低く
、中心部は強度が高くて崩壊性が悪くなるものであり、
一方、コーティング層があるものでは、加熱処理によっ
ても周辺部と中心部とで殆ど均等な抗折強度を有し、全
体として所用の抗折強度を有するとともに中心部の崩壊
性は良好となっているものである。

（発明の効果）上記のような本発明によれば、コーティング層を形成し
た中子を加熱処理することにより、上記コーティング層
で中子の形状を維持し、また、外部から空気を遮断し中
子内部に混入している空気の酸素によってレジンの一部
が中子内で均一に熱分解し、内部の均一な強度低下によ
り鋳造後の崩壊性が向上した中子を得ることができる。

また、中子表面のコーティング層により溶湯の差込みを
抑制し、鋳肌の良好な鋳造品が得られるとともに、この
コーティング層により鋳造等における中子を取扱う上で
の強度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により製造したロータリピストンエ
ンジンのロータ鋳造に使用する圧力鋳造用中子の分解斜
視図、第２図は同圧力鋳造用中子の！断面図、第３図はロータ
の鋳造状態を示す断面図、第４図は鋳造されたロータの
斜視図、第５図は中子の加熱処理条件と抗折強度のテスト結果を
示すグラフ、第６図はコーティング層の有無による加熱処理後のテス
トピースの周辺部と中心部との抗折強度を測定した結果
を示すグラフである。１・・・・・・中子　　　　　　　４・・・・・・中子
本体５．６・・・・・・コーティング層１０・・・・・・鋳型第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）耐火粒子をレジンで固めて中子本体を成形し、こ
の中子本体の外表面に溶湯差込み防止用のコーティング
層を設け、次に、上記中子を加熱処理して前記レジンの
一部を分解させることを特徴とする圧力鋳造用中子の製
造法。
（２）前記中子の加熱処理は、１６０〜２４０℃の温度
で１〜１５時間保持することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の圧力鋳造用中子の製造法。