JPS6340662A - 圧力鋳造品の製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ダイカスト法等の圧力鋳造法による中空部を
有するアルミニウム合金製の鋳造品の製造法に関する。

（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
する鋳造品を鋳造する場合、湯圧によりシェル中子内に
溶湯か差し込むことから、梼遣後の鋳造品の中空部内壁
にはシェル中子を肴成する中子砂の一部が噛み込むおそ
れが必る。そして、この中子砂の一部か噛み込んだ状態
の鋳造品を製品として使用すると、使用中に上記中子砂
か中空部内壁より離鋭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ることから、このよ
うな事態か発生しないよう、例えば特公昭６０−”！５
４１８丹公報に開示されているように、シェル中子の表
面に扮木状耐火物とコロイグルシリ力とを混合したスラ
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コーティング層上に雲母水溶液を塗布して
第２コーティング図を形成することにより、上記第１コ
ーテイング藩でもってシェル中子の表面を平滑にして甲
子表面に作用する湯圧の均一化を図るとともに、上記第
２コーティング層でもって上記シェル中子内への溶湯の
浸入を抑制するようになされたものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上述の如くして成形されたシェル中子の最外
表面層（第２コーティング層）は、雲丹水溶液中にあけ
る雲母粒子の分散性か悪いことから雲母粒子が府中に均
一に分布し動く、加えて粒子が大きいため液ダレ現象に
より上記層中における分布が一層不均一になる。

このように上記最外表面層（第２コーディング層）中の
雲母粒子の分布状態が不均一になると、該層仝体で層形
成時つまり乾燥時においてその加熱により収縮する度合
にばらつきが生じて核層にクラックか発生するおそれが
おり、このクラックが発生したシェル中子を用いて鋳造
した場合には、溶湯がクラック発生箇所からシェル中子
内つまりレジンコーテツドサンドで構成された中子本体
に差し込むという不具合が生ずる。

また、上述の如く中子本体の最外表面に雲母層を形成し
た段階で核層にクラックか発生していなくても、鋳造時
の湯圧の作用によりクラックが発生し易く、特に凹面を
呈した中子では、′入は（笛が収縮により剥離し易くな
っていることから、このような、状態の中子を用いて圧
力鋳ｊ青すると、雷は層へのクラックの発生頻度が一段
と高くなる。

そして、このような状況の下で鋳造後に鋳造品から中子
を取り除いた際、上記Ｓ母層や中子砂の一部が鋳造品の
中空部内壁に付着残存するおそれがあり、この雲母層や
中子砂の一部が付椙残存した状態で鋳造品を製品として
使用すると、上述の如ぎ溶湯浸入抑ル１（層としての雲
母層を形成していない中子砂のみて構成した中子同様、
使用中に上記雲母層や中子砂の一部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１（り１へに混
入づるおそれが必る。

本発明はかかる点に九みてなされたもので必り、その目
的とするところは、アルミニウム合金製の鋳造品を圧力
鋳造することとし、この場合、中子の最外表面層を構成
する成分を特定するとともに、鋳ｉ責後に行われる中子
の取除き作業に先立って鋳造品に対し遍切な処置を施す
ことにより、上記中子の最外表＠層を構成する成分の層
中における分布状態を可及的に均一にし得、しかも甲子
の取除き時に鋳造品に対する上記最外表面層の離脱の容
易化を図り得、これにより層形成時つまり阜乞燥時にお
ける中子最外表面層の加熱による宵収縮度合のばらつき
に起因するクラックの発生や鋳造時の湯圧の作用による
クラックの発生をなくし、鋳造時に溶湯の中子本体への
差込みを抑制することができるとともに、鋳肌の良好な
鋳造品を確実に鋳造し得るようにすることにある。

（問題点８解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、まず
、中子本体の外表面に物本状の耐火物。

金属酸化物等を含有するスラリー液を塗布轄燥すること
により形成された第１コーテイング葡と、該第１コーテ
ィング層上に黒鉛粒子を含有する溶液を塗イ５屹燥する
ことにより形成された第２コーティング層とを有する中
子を用意する。次に、該中子を鋳型内に配置ｕしめてア
ルミニウム合金の溶湯を注入加圧することにより鋳造品
を鋳造する。

その後、該鋳造品を中子と共に鋳型より取り出したのち
水に接触させ、しかる後、上記鋳造品から中子を取り除
く方法にする。

（作用） 上記の構成により、本発明では、最外表面（こ黒鉛粒子
のコーティング層か形成された中子を鋳型内に配置せし
めてアルミニウム合金の溶湯を注入加圧することにより
中空部を有する鋳造品が鋳造され、その後、上記中子か
鋳造品から取り除かれる。

この場合、上記中子の最外表面層を構成する黒鉛粒子は
、雲母粒子と比較して粒径が小さくかつ比較的高い鋳造
圧力に耐え得るという持重を備えており、したかつて、
雲母層でもつ−Ｃ肴成した場合に比べて最外表面層中に
６ける分イ「状態か可及的に均一になり、これにより層
形成時つまり乾燥時にあける中子最外表面層の！Ｊｌ−
１熱による層収縮度合のばらつきに起因するクラックの
発生や、鋳造時の湯圧の作用によるクラックの発生かな
くなって、鋳造時における溶湯の中子本体への差込みが
抑制され、鋳’ｄｌの良好な鋳造品か鋳造されることと
なる。

また、この圧力鋳造に際し、）容湯のアルミニウムと、
該溶湯と接触する上記中子のコーティング層の黒鉛粒子
とが反応することによりアルミニウムカーバイドが生成
される。そして、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あり、その後、鋳型より中
子と共に取り出された鋳造品は上記中子の取除きに先立
ら一旦水に接触されることから、この接触により上記ア
ルミニウムカーバイドか水と反応して賠食され、これに
より鋳造品に対する中子の離脱の容易化か図られて中空
部内壁に中子構成物質か残存しない鋳肌の良好な鋳造品
がより一層確実に鋳造されることとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、本発明の実舶例（こ係る圧力鋳造品製造法に用い
る中子１の構成を第１図および第２図に基ついて説明す
る。同図に示す中子１（ま自動車のロータリーエンジン
のローター１ｉ用の分割タイプのものであり、第１中子
２と第２中千３とに上下に２分割に構成され、該両第１
および第２中子２゜３は形状か異なる（よか（ま同一に
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についで（ま同一の、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
（よ、例えば２００メツシユの砂にバインダとしてフェ
ノール樹脂を配合したレジンコーテントサンドを約２５
０’Ｃに加熱保持された図示しない中子成形型内に充＠
することにより成形される。

また、該中子本体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、金属芯化物等を含有したスラリー液を上記中子本体
４の外表面に塗布したのち例えば乾燥温度１００′Ｃ１
乾燥時間２０分の条件下で乾燥工程を経ることにより例
えば１００〜３５０μ而の層厚に形成される。この第１
コーティング層５の層厚を上記の範囲に設定した理由は
、１０ＱｆｌＴｎ未満では鋳造時に湯圧によりクランク
が生ずるおそれがおる一方、３５０μｍを越えると中子
本体４に対する溶湯の層厚の増力０に比例した浸入防止
効果は期待できず、かえって第１中子２の寸法精度に悪
影響を及ぼすおそれがおるからて市る。そして、上記ス
ラリー液の配合組成として（ま、例えばＳ！Ｏｚ　　５
７．５小母％１．Ａ、’Ｊ２０３２．０重量％、Ｆｅ２
Ｏ３４，０Ｍ足％、ＣａＯＯ，５１％、ＭｇＯ２５，○
手研％、ＺｒＯ２０，５重ｆｆｉ％、ｃ６．ｏ＝量％、
その他　４．５ｆｆｉｔｉ％を、エチルアルコールにて
５０％に希釈したものを用いる。

ざらに、上記中子本体４の第１コーティング図５上には
第２コーテイング藩６が形成され、該第２コーティング
層６は、例えば平均粒径０．５〜１０μ乳の黒鉛粒子を
含有する溶液を塗イ［、たのら乾燥工程を経ることによ
り、層厚１０〜５０μ辺に形成される。このように第２
コーティング層６を、構成する黒鉛粒子の粒径を上記の
範囲に設定した理由は、０．５μ辺木況のものは装造し
難く、一方、１０μｍを越えると答の緻密化が困難とな
って溶湯浸入のおそれが必るからである。また、黒鉛粒
子の層厚を上記の範囲に設定した理由は、１０μｍ未満
では鋳造時に湯圧によりクラックか生ずるおそれかある
一方、５０μ辺を越えると中子本体くに対する溶湯の糊
厚の増加に比例した浸入防止効果が期待できないからで
ある。なお、黒鉛粒子は球状又はリン片状でもよいか、
特にリン片状て必るのが浸入防止効果は大きい。そして
、上記黒鉛粒子を含有する溶液としては、例えば黒鉛粒
子５０但研％に対し水５０重旦％の割合で配合したもの
を用いる。

なお、上記第１ｄ５よび第２コーテイング柑５゜６を形
成刃るに必たっての吃燥条イ１は、例えば乾燥温度１０
０６Ｃ，乾Ｈｉ時間２０分の条件下で行われるが、これ
に限らず、上記各層５，６共それぞ机債成する溶液中の
揮発成分を蒸散せしめることかできる乾燥温度および吃
・燥時間であればよい。

次に、上ｊボの如く構成された圧力’Ａ造川用子１を用
いて自動車のロータリーエンジンのローターを鋳造する
場合について説明する。

まず、中子水体４の外表面に１５０μｍの第１コーティ
ング層５を、該第１コーテイング聰５上にリン片状の粒
径′１μＴｒＬの黒鉛粒子からなる３０μｍの第２コー
ティング層６をそれぞれ積層形成した第１ａ３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
て第１中子２が上に、第２中子３か下になるように組み
合わせて中子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Ａ・１１
の作ｖＪによりアルミニウム合金の溶湯△を７００ＫＶ
Ｃ屑の揚圧で鋳型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ーエンジンのローター１２を鋳造
する。この際における中子１への溶湯Ａの浸入深さと鋳
造圧力との関係を第５図に示し、図中、破線にて示すも
のは平均粒径３μ辺の雲母粒子からなる第２コーティン
グ層を！５厚が１００μｍになるように第１コーテイン
グ苦５上に形成した比較例（１）、一点鎖線にて示すも
の（ニリン片状の平均粒径１μγＦの黒鉛粒子からなる
第２コーテイング衷６を層厚か１０μｍになるように第
１コーテイング苦５上に形成した本発明の実施例（１）
、ざらに、実線にて示すものは上記実施例（１）と同様
の平均粒径１μｍの黒５８粒子からなる第２コーティン
グ層６を層厚が３０ｍｍになるように第１コーティング
層５上に形成した本発明の実施例（ｆｆ＞でおる。なお
、第１コーティング層５は６例とも１５０μｍと同じ層
厚に設定されている。

このデータによると、上記比較例（Ｉ＞では、鋳造圧力
が約６００１（ｇ／ｃ廓こなると溶湯Ａの浸入深さか０
．３ｍｍとなって第１および第２コーティング層の！・
−タル層厚０．２５ｍを越えて溶湯Ａが中子本体４にま
で達していることが判る。また、上記実施例（Ｉ＞で（
よ、鋳造圧力が前ｊホの本実施例における設定圧力であ
る約７００に３／ｃｍでは溶ＩＡは未だ中子本体４にま
では達していなく比較例（Ｉ＞より薄い層厚で溶湯Ａの
浸入防止効果がおる。また、層厚が薄いことにより中子
の寸法精度がよい。ざらに、本実施例（ＩＩ）では設定
圧力＜７００に３／ｃｒｒ’ｔ）をはるかに上回る約９
５０ＫｃＪ／ｃｔｉまでは溶湯△の浸入深さか第１およ
び第２コーテイング留のトータル層厚０．１８ｍｍを越
えず、したがって上記設定圧力では実施例（１）と同様
に溶ＩＡの中子本体４への差込みはみられないか、本実
施例（ＩＩ）の方か実施例（Ｉ＞よりも溶４Ａの差込み
を確実に抑制することができることが判る。

なお、別の実験データとして、第２コーティング層６の
形成前後つまり乾燥工程前後における層厚の最大変動値
を得たが、これによると、上記比較例（１）では５０μ
辺、本発明の実施例（Ｉ＞では５μｍと層厚の厚い雲母
層を用いた比較例（１）よりも層厚の簿い黒鉛層を用い
た実施例〈工）の方かに厚の変動が一段と少なく、雲母
粒子よりも黒鉛粒子を採用した方が計い層厚で高い鋳造
圧力に耐え得てクラックの発生頻度の少ない寸法精度の
安定した中子１が得られることが判った。また、このこ
とは、同じ耐圧であればコーティング層の厚い雲母層よ
りもコーティング層の薄い黒鉛層の方が曲率半径を小さ
くできることを示しており、上記比較例（１）よりも本
発明の実施例（１）の方か、例えば中子を組み合わせて
使用する場合（こおいて合わせ目からの溶湯Ａの差込み
抑制効果の向上を−、腎図ることができるという利点を
有する。

さらに、別の実験データとして、上記比較例（１）と本
発明の実施例（ｎ）とを曲率半径５０順の凹面を有する
中子に通用し、乾燥過程における各々の第２コーテイン
グ層６．６の剥離の有無を調べたが、上記比較例（１）
では第２コーティング層６に剥離かみられたのに対し、
本発明の実施例（ＩＩ）では剥離はみられなかった。し
たがって、この、ような状態で圧力鋳造すると、比較例
（１）のものは第２コーテイング響６のクラック発生頻
度が高くなって溶ｒ、ｓ？　Ａか中子本体４に差し込む
こととなるが、本発明の実施例（Ｉｆ）のものは第２コ
ーティング層６のクラック発生傾度を低く抑えることが
できて溶）易へか中子本体１４に差し込むことを可及的
に抑制することができる。　したがって、上記比較例（
１）の如く第２コーティング層６の層厚の変動が大でか
つ剥離した状態のものを圧力鋳造すると、第２コーティ
ング図６にクランクか生じ易く溶湯Ａが中子水体くに浸
入することとなるが、本実施例では上述の如く第２コー
ティング図６の層厚の変動が小でカつ剥離しイ【いこと
から、溶ｆｉＡの浸入を確実に抑制することができ、よ
って鋳肌の良好なローター１２を鋳造することかできる
。

また、上記圧力鋳造に際し、溶湯Ａのアルミニウムと、
該溶ｉ１と接触する上記中子１のコーティング層６の黒
鉛粒子とが反応することによりアルミニウムカーバイド
が生成される。このアルミニウムカーバイトは水と反応
し易いという性質を有している。

そして、上ｊボの如くしてローター１２を圧ノｙＫ造し
た後、該ローター１２を中子１ど共に鋳型１０より取り
出し、その後、水中に約１〜２時間浸漬する。この際、
上記アルミニウムカーバイトが水との反応に４より腐食
ゼじめられ、これによりローター１２に対する中子１の
離脱の容易化か図られる。

しかる後、上記中子１を振動、水噴射等の外力の作用に
より崩壊ゼしめてロータ−１２中空部より取り除く。こ
れによりロータ−１２中空部内壁に上記第２コーティン
グ層６つまり黒鉛粒子か残存することなく取り除かれて
鋳肌の良好なローター１２をより一層確実に得ることが
できる。

なあ、上記実施例では、中子本体４，４をレジンコーテ
ツドサンドで構成した場合について示したが、これに限
らず、例えばセメン］・砂等の自硬性砂や布告等で構成
することも採用可能であり、さらには中子１は分割タイ
プに限る必要もない。

また、上記実施例では、圧力鋳造品して自動車のロータ
リーエンジンのローター１２を示したが、これに限らず
、例えばシリンダブロックやシリンダヘッド、その他山
動車部品以外の鋳造品を鋳造する場合にも通用可能なこ
とはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、中子本体の最外
表面に黒鉛粒子のコーティング層を形成した中子を鋳型
内に配置した後、該鋳型内にアルミニウム合金の）ｇ湯
を注入加圧することにより鋳造品を鋳造し、次に、該鋳
造品を中子と共に鋳型より取り出したのち水に接触させ
、しかる後、上記鋳造品から中子を取り除くようにした
ので、上記中子の最外表面層を雲母層でもって構成した
揚台に比べて最外表面層中にａ３ける分布状態が可及的
に均一になり、これにより層形成時つまり乾燥時におけ
る中子最外表面層の加熱による層収縮度合のばらつきに
起因するクランクの発生をなくして鋳造時における溶湯
の中子本体への差込みを確実に抑制して鋳／ｉｆｌの良
好な鋳造品を鋳造することができる。

また、上記圧力１３責時に溶湯のアルミニウムと、該溶
湯と接触する上記中子のコーティング層の黒鉛粒子とが
反応することにより生成されたアルミニウムカーバイド
が、その後に行われる水ｌ＼の接触により水と反応して
腐食せしめられるので、これにより鋳造品に対する中子
の離脱の゛容易化を図り得て鋳１’Ｊｌの良好な鋳造品
をより一層確実に鋳造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自ｖＪ車のロータリーエンジンのローターを鋳
造する場合に適用した２分り１タイプの圧力鋳造用中子
の分解斜視図、第２図は同縦断拡大正面図、第３図はロ
ーターの鋳造状態を示す縦断正面図、第４図（、ｉ鋳造
されたローターの斜視図、第５図は％造時における中子
に対する溶湯の浸入深さを示すデータである。 １・・・中子、４・・・中子本体、５・・・第１コーテ
ィング層、６・・・第２コーティング層、１０・・・鋳
型、１２・・−ローター、Ａ・・・溶湯。 特　許　出　願　人　　マツダ株式会社　　、−−一、
ニー、写：： 代　　　　理　　　　人　　而　１）　弘　　　　・ｌ
−＋シーパ第３図 第１図 第５図 ８ｔｙＡＦＬｆ’Ｊ　（Ｋｃ＋／ｃｍ２）第２図 （中４ （宇十本イ本）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）中子本体の外表面に粉末状の耐火物、金属酸化物
   等を含有するスラリー液を塗布乾燥することにより形成
   された第１コーティング層と、該第１コーティング層上
   に黒鉛粒子を含有する溶液を塗布乾燥することにより形
   成された第２コーティング層とを有する中子を用意し、
   該中子を鋳型内に配置せしめてアルミニウム合金の溶湯
   を注入加圧することにより鋳造品を鋳造し、次に、該鋳
   造品を中子と共に鋳型より取り出したのち水に接触させ
   、しかる後、上記鋳造品から中子を取り除くことを特徴
   とする圧力鋳造品の製造法。