JPS6343741A - 圧力鋳造用中子 - 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用として用いる中
子に関する。

（従来の技術） 従来より、このような中子として、砂粒をフェノール樹
脂で被覆したシェル砂いわゆるレジンコーテツドサンド
を、例えば約２５０’Ｃにｈａ熱された成形型内に充填
して焼成することにより、上記シェル砂表面のフェノー
ル樹脂を粘結硬化せしめ、その後、成形型より離型ηる
ようにしたシェル中子が一般によく知られている。そし
て、このシェル中子を用いて鋳造する場合には、鋳型内
に注湯した際に発生覆るガスを抜く必豊かあることから
、上記シェル中子を構成するシェル砂どじで平均粒径が
例えば１７５μｍに設定されたものを使用して該シェル
砂間に適度の間隙をＲ堪プろことにより、成形されるシ
ェル中子の通気性を確保Ｊるようになされている。

また、シェル中子の外表面に（ま通常塗型材層か形成さ
れていて、該塗型材層でもって−に記シェル中子を溶湯
の熱から保護すると同時に、溶）易のシェル中子への浸
入を防止して、鋳物の中空部内壁を平滑に仕上げるよう
になされている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上述の如きシェル中子を鋳造圧力の高い溶湯
鍛造法に適用する場合、シェル中子を構成するシェル砂
間にはカス抜きのために間隙が生じていることから、シ
ェル中子に鋳造圧力が作用するとシェル中子が収縮し−
Ｃしまい、ぞの結果、鋳造される鋳物の寸法精度が低下
するとともに、シェル中子外表面に形成された溶湯浸入
防止用の塗型材層にクランクが発生するという問題があ
る。

また、シェル中子の外表面に塗型材層を形成する際、塗
型材がシェル砂間の間隙より浸透してしまうことから、
所定の層厚の塗型材層が得難く、かつ層厚が不均一にな
るという問題がある。

本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、シェル中子を構成するシェル砂の
粒径を特定することにより、シェル砂の充填率を高め、
これにより上述の如くシェル中子を鋳造圧力の高い溶湯
鍛造法に適用する場合であっても、鋳造圧力の作用によ
るシェル中子の収縮を可及的に小さく抑制して、鋳造さ
れる鋳物の寸法精度の低下を招くことかなく、しかもシ
ェル中子外表面に形成された溶湯浸入防止用の塗型材層
へのクラックの発生を未然に防止し１ｑ、さらには上記
シェル砂の充填率の向上と相俟ってシェル砂間の気孔率
が下がることにより、溶湯のシェル中子への浸透を少な
くして、塗型材層を所定の層厚にしかつ層厚の均一化を
図り得る中子を提供せんとすることにある。

（問題点を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、粒径
の異なる２種類のシェル砂を成形型内に充填して焼成す
ることとし、この場合、一方のシェル砂として熱硬化性
樹脂で被ＮＭれた平均粒径５０〜１００μｍのものを、
他方のシェル砂として熱硬化性樹脂で被覆された平均粒
径１５０〜２００μｍのものをそれぞれ採用し、上記一
方の粒径の小さいシェル砂を２０〜３５容酎％、他方の
粒径の大きいシェル砂を７５〜８０容伍％の割合で混合
する構成とする。

（作用） 上記の構成により、不発明では、シェル中子は粒径の異
なる２種類のシェル砂でもって成形され、しかも両シェ
ル砂の混合割合か粒径の大きい方が小さい方よりも多く
なるように設定されていることから、一方の粒径の大き
いシェル砂間に形成された間隙に他方の粒径の小さいシ
ェル砂が入り込んでシェル砂の充填率の向上が図られ、
よってこのシェル中子を鋳造圧力の高い溶湯鍛造法に適
用する場合であっても、鋳造圧力の作用によるシェル中
子の収縮が可及的に小ざく抑制されて、鋳造される鋳物
には寸法精度の低下がみられず、しがもシェル中子外表
面に形成された溶湯浸入防止用の塗型？Ｊ’１ｆｆｉへ
のクラックの発生が未然に防止され、さらには上記シェ
ル砂の充填率の向上と相俟ってシェル砂間の気孔率が下
がることにより、溶湯のシェル中子への浸透が少なくな
って、塗型材層の層厚が所定の層厚に保持されかつ層厚
の均一化が図られることとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および′第２図は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適用した第１中子１と第２中
子２とからなる２分割タイプの本発明の実施例に係る圧
力鋳造用シェル中子３を示し、該シェル中子３の上記両
第」および第２中子１゜２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１について説明する
こととし、第２中子２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ｌ８８ｉｌ
ｉ′る。

上記第１中子１は粒径の責なる２種類のシェル砂でもっ
て構成され、該両シェル砂は共にバインダとしての例え
ばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂で被覆されたレジン
コーテツドサンドであって、両シェル砂を例えば約２５
０’Ｃに加熱保持された図示しない中子成形型内に充填
して焼成覆ることにより第１中子１が成形される。

この第１中子１を構成する両シェル砂の組成としては、
例えばＳｉＯ２９３，３６重南％、Ａｆｉ２（ｈ　　５
．１９ｆｆｉｔｉ％、Ｆｅｚ　０３　０．９７重母％、
その他　０．４８重量％に設定されたものが用いられ、
また、その平均粒径は、粒径の小さい方のシェル砂にお
いては５０〜１００μｍ１粒径の大ぎい方のシェル砂に
おいては１５０〜２００μｍのものがそれぞれ用いられ
る。さらに、両シェル砂の混合割合は、粒径の小さい方
のシ工ル砂子において（よ２０〜３５容邑％、粒径の大
きい方のシェル砂においては７５〜８０容量％とぞれぞ
れこの範囲内で選定される。

また、該第１中子１の外表面には塗型材例として第１］
−ティング層４が設けられ、該第１コーティング層４は
、粉末状の耐火物、金属酸化物等を含有したスラリー液
を上記第１中子１の外表面に塗布したのち例えば乾燥温
度１５０’Ｃ，乾燥時間３０分の条件下で乾燥工程を経
ることにより、例えば１００〜３５０μｍの層厚に形成
される。

この第′１」−ティング層４の層厚を上記の範囲に設定
した理由は、１００μｍ未満では↑４造時に湯圧により
クラックが牛するａ３それがある一方、３５０μ７ｎを
越えると第１中子１に対する溶湯の層厚の増加に比例し
た浸入防止効果はＩＩＩＪ侍できす、かえって第１中子
１の寸法精度に悪影響を及ぼすおそれがあるからである
。そして、上記スラリー液の配合組成としては、例えば
Ｓ！Ｏ２５７゜５重！〒４％、　△ｕ　２０３　２．０
　重ｆテ」％、　［二ｅｚ。

３４．０車量％、ＣａＯ○、！：１重Φ％、Ｍｇ０２５
．０ｆｆｉ１％、７ｒＯｚ　　０．５重量％、Ｃ６，Ｏ
車量％、その他　４．５車端％を、エチルアルコールに
て５０％に希釈したものを用いる。

さらに、上記第１中千′１の第１］−”ｊイング層４上
には別の塗型材層どして第２］−ディング層５か設（プ
られ、該第２二」−ディング層５は、黒鉛。

雲母等の微粒子もしくは偏平粒子を含有リ−る溶液を塗
布したのち乾燥工程を経ることにより、例えば黒鉛層の
場合（：１平均粒径０．５〜１０μｍのものを１０〜５
０ｆｉｍの層厚に、去′母層の場合には平均粒径２〜１
０μｍのものを５０〜１５０μｍの層１９にそれぞれ形
成される。このＪ、うに第２］−ティング層５を構成覆
−る黒１′４）および雲母粒子の粒径を上記の範囲に設
定した理由は、下限はＩ＋１４造」二の問題であり、上
限は層の緻密化が国難となって溶湯浸入のおそれかある
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か牛するおそれがある一方
、５０μ辺を越えると第１中子１に対する溶湯の層厚の
増Ｉノ（］に比例した浸入防止効果は期待できないから
であり、また、雲母層の場合には上記黒鉛層と同様に５
０μｍ未満ては鋳造時に湯圧によりクラックが生ずるお
それがある一方、１５０μ■を越えると第１中子１に対
する溶湯の層厚の増加に比例した浸入防止効果は期待で
きないからで市る。

ぞして、上記黒鉛、火′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、例えば黒鉛の場合は黒鉛粒子
５０重量部に対し水１００重量部の割合で配合したもの
を、雲母の場合は雲母粒子８０重母％に対し水ガラス（
珪酸す１〜リウム）２０９量％の割合で配合したものを
それぞれ用いる。

なお、上記第２］−ティング層５を形成するにあたって
の乾燥条件は、上記第１コーティング層４の場合と同様
に例えば乾燥温度１５０℃、※２燥時間３０分の条件下
にて行われるか、これに限らず、上記各層４，５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。

このように両筒１および第２中子１，２の各々外表面に
第Ｌ１３よび第２コーテイング層４，５がそれぞれ形成
されて、該両筒１および第２中子１゜２を組み合わせて
圧力ｕＬに供す６２分割タイプの圧力鋳造用シェル中子
３が形成される。

次に、上記実施例に係る２分割タイプの圧力鋳造用シェ
ル中子３の製造法ｄ３よびそれを用いて溶湯鍛造法によ
り自動車のロータリーエンジンのローターを鋳造する場
合について具体的に説明覆る。

まげ、フェノール樹脂で被覆された平均粒径７４μｍの
シＬル砂（以下、シェル砂△という）２５容量％と、同
じくフェノール樹脂で被覆された平均粒径１８２μｍの
シェル砂く以下、シェル砂Ｂという）７５容量％とを成
形型内に充填した後焼成して第１および第２中子１，２
を成形する。

なお、上記両シェル砂Ａ、Ｂはそれぞれ第５図に示ず如
き粒度分布を呈しており、図中、横軸（ｊ、シェル砂Ａ
　（Ｂ）の粒径を、縦＠はシェル砂Ａ　（Ｂ）１ｏｏｙ
中にお（ブる各粒子の重量をそれぞれ示す。

その後、該各層１および第２中子１，２を一ト述−１０
＝ の如く配合したスラリー液中に浸漬する操作を適数回繰
り返して各第１および第２中子１，２の外表面にスラリ
ー液を浸漬塗布せしめ、その後、上記スラリー液を塗布
した各第１および第２中子１゜２を乾燥工程に搬入して
乾燥温度１５０℃、乾燥時間３０分の条件下で乾燥する
ことにより、上記各第１および第２中子１，２外表面に
層厚２００μ汎の第１コーティング層４を形成する。

この際の第１コーティング層４形成状態を調べるために
、上記実施例に係るシェル中子３の試料として直径１０
＃、長さ５０ｍの円筒状の中子と、比較例（Ｉ＞として
シェル砂Ａのみで構成した同形状の中子と、比較例（Ｉ
［＞としてシェル砂Ｂのみで構成した同じく同形状の中
子をそれぞれ用意し、該各中子を上述の如くスラリー液
中に１０秒間浸漬して得た実験データを第６図に示す。

図中、斜線をイｑして表わす棒グラフは第１コーティン
グ層４の層厚を、白扱き棒グラフはスラリー液の浸透量
をそれぞれ表わす。このデータによると、平均粒径の小
さい比較例（１）では、第１コーディング層４の層厚が
約３７０μ７ｒＬ、スラリー液の中子内への浸透量が約
１．３７であるのに対し、平均粒径の大ぎい比較例（Ｉ
Ｉ）では、第１コーティング層４の層厚が約３００μｍ
と薄く、その薄い分だけスラリー液の中子内への浸透量
が約２９となって多いことが判る。一方、本実施例では
、第１コーティング層４の層厚が上記比較例（１）とほ
ぼ同等であるにもかかわらず、スラリー液の中子内への
浸透量が約１．１７と比較例（Ｉ）よりも少ないことが
判る。つまり、このことは、平均粒径の大きいシェル砂
Ｂのみで構成した中子では、スラリー液に浸漬した際に
該スラリー液の中子内への浸透量が多くて第１］−ティ
ング図４の層厚が薄いものしか得られないが、上記実施
例では、第１」−ティング層４の層厚が平均粒径の小さ
いシェル砂Ａのみで構成した中子と同様に厚く、しかも
スラリー液の中子内への浸透量がこの場合よりも少ない
ことを物品るものである。すなわち、平均粒径の大きい
シェル砂８間の間隙を平均粒径の小さいシェル砂Ａでも
って埋めて充填率を高めてシェル砂Ａ、Ｂ間の気孔率を
下げることにより、シェル中子３表曲粗さか小さくなる
ことに起因するものと考えられ、これにより所定の層厚
を保持したしかも！層厚の均一な第１コーティング層４
が形成されることとなる。また、別の実施例として、シ
ェル砂Ａ、Ｂと同様の分布状態を示す平均粒径６０μ汎
のシェル砂Ｃと平均粒径１８２μｍのシェル砂りとの混
合割合をシェル砂Ｃニジエル砂り一３０：　７０に設定
した場合においても本実施例と同様の効果か得られた。

次に、上記第１コーディング層４を形成した第１および
第２中子１，２を上述の如く配合した黒鉛粒子を含有し
た溶液中に浸漬し、上記第１コーティング層４形成の時
と同様の乾燥条件の下で乾燥せしめることにより、第１
コーティング層４上に５０μｍの第２］−ティング層５
を形成する。

このようにして第１および第２コーティング層４．５を
外表面に積層形成した第１および第２中子１，２を、第
３図に示すように、補強材７を介装して第１中子１が上
に、第２中子２が下になるように組み合わせてシェル中
子３を形成し、このシェル中子３を上型８および下型９
よりなる鋳型１０内に配置して、プランジャ１１の作動
によりアルミニウム合金の溶湯△を７００Ｋｇ／ｃｎｉ
の湯圧で鋳型１０内に注入することにより、第４図に示
すようなロータリーエンジンのローター１２を溶湯鍛造
法により鋳造する。

この際における上記シェル中子３の収縮率を調べるため
に、上記第１］−ティング層４形成状態を調べるために
用いたと同じ中子を用意して上記溶湯鍛造法における条
件下で得た実験データを第７図に示す。このデータによ
ると、シェル砂Ａのみで構成した中子では収縮率が約１
０％、シェル砂Ｂのみで構成した中子では収縮率か約７
％と大きかったが、本実施例および別実施例では収縮率
が約５％前後と上記シェル砂Ａ、Ｂ単独で構成したもの
よりも少なかった。また、シェル砂Ａ、　Ｂの混合砂で
あっても本発明の特徴である上記設定範囲を逸脱した場
合、例えばシェル砂Ａニジエル砂Ｂ＝５：９５である比
較例（Ｉ［Ｉ）では収縮率が上記比較例（ｎ）と同様に
約７％と大ぎく、またシェル砂Ａニジエル砂Ｂ＝８０：
２０で必る比較例（１ｖ）では収縮率が約９．５％と大
きかった。

このような実験データを基にして作成したシェル中子３
の収縮率の変化を第８図に示し、これによると、両シェ
ル砂Ａ、Ｂの混合割合かシェル砂△ニジエル砂Ｂ＝２７
：７３のときに最も小さく、したかつて、シェル砂Ｂに
対するシェル砂Ａの混合割合は、図中、斜線を付して示
す範囲に設定することが、シェル中子３の収縮を可及的
に小さく抑制し得て、鋳造される鋳物の寸法精度の低下
をぎたさず、シェル中子３外表面に形成された溶湯浸入
防止用の第１および第２」−ティング層１゜５へのクラ
ンクの発生を防止することができることからも適切で必
ることが判る。

鋳型」Ｏ内に溶湯Ａを注入した後、中子３か約５００′
Ｃ位のとぎにシェル中子３内に酸素を吹き込んで第１お
よび第２中子１，２を焼成することにより、粘結剤とし
てのフェノール樹脂を消失せしめでシェル中子３のロー
タ−１２中空部Ｊ、りの取除きの容易化を図った後、シ
ェル中子３を振動、水噴射等の外力の作用により崩壊Ｕ
しめてロータ−１２中空部より取り除く。

なあ、上記実施例では、第２］−テインク田５を黒鉛粒
子で形成したか、これに限らず、例えば雲母粒子等で形
成することも採用可能である。

また、上記実施例では、シェル中子３を第１中子１と第
２中子２とで構成した２分割タイプのものを示したが、
分割タイゾのものに限る必要にｊ、ない。

さらに、−ト記実施例では、自動車のロータリーエンジ
ンのローター１２を鋳造する場合に適用したが、これに
限らず、シリンダブロックやシリンダヘット、その他山
動車部品以外の鋳物製品を鋳造する場合にも適用可能な
ことはいうまでもない。

（発明の効果） 以上８１明したように、本発明によれば、シェル中子を
粒径の責なる２杆煩のシ［ル砂でもって成形したので、
−ｈのオや径の大きいシェル砂間に形成された間隙に他
方の粒径の小さいシェル砂が入り込んでシェル砂の充填
率の向上を図り冑、よってこのシェル中子を鋳造圧力の
高い溶湯鍛造法に適用する場合であっても、鋳造圧力の
作用によるシェル中子の収縮が可及的に少なく抑制され
、これにより、鋳造される鋳物には寸法精度の低下かみ
られず、しかもシェル中子外表面に形成された溶湯浸入
防止用の塗型材層へのクラックの発生を未然に防止し得
、さらには該塗型材層の層厚の均一化を図ることが−Ｃ
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車の［］−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分割タイプの本発明の実施例に
係る圧力Ｎ進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覆−縦断正面
図、第４図は鋳造されたローターの斜視図、第５図はシ
ェル砂の粒度分布をポリグラフ、第６図はシェル中子に
対する第１１−ティング層の層厚と溶湯の浸透量を示す
実験データ、第７図および第８図は中子の収縮率を示す
実験データおよびグラフである。 １・・・第１中子、２・・・第２中子、３・・・シュル
中子、４・・・第１」−ティング層、５・・・第２」−
ティング層。 第３図　　　　　（−／工 第１図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱硬化性樹脂で被覆された平均粒径５０〜１００
   μｍのシェル砂２０〜３５容量％と、熱硬化性樹脂で被
   覆された平均粒径１５０〜２００μｍのシェル砂７５〜
   ８０容量％とを成形型内に充填して焼成してなることを
   特徴とする圧力鋳造用中子。