JPH02160165A - 摺動部材の成形方法 - 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、例えば、プレス金型の摺動面に用いられるウ
ェアプレート等の摺動部材の成形方法に関するものであ
る。

（従来技術） 一般に、プレス金型の摺動面には、ウエアブレ−トと称
される高い耐摩耗性を有する摺動部材が用いられてきて
いる。このような摺動部材の材質としては、鋳鉄が用い
られるのが普通であるが、プレス金型のウェアプレート
における如く、高面圧が要求され且つメンテナンスが困
難なものに使用される場合、鋳鉄材料に黒鉛等の固体潤
滑剤を組み合わせたものが用いられることが多い。この
ような構造の摺動部材をを使用すると、摺動時において
部材表面に固体潤滑剤の層が形成されるところから、耐
摩耗性が向上し、グリース塗布等のメンテナンスを省略
できるという効果が得られる。

そして、上記の如き構造の摺動部材を得る方法としては
、鋳鉄製板部材の表面に形成した溝内に固体潤滑剤を埋
設する方法（実開昭６０−１９５１２５号公報参照）、
あるいは、金属溶融物中に黒鉛粉末を混合分散させ、金
属で被覆された黒鉛粉末が上部に浮上した後溶融物を凝
固させる方法（特公昭６１−４６５３３号公報参照）等
が既に知られている。

（発明が解決しようとする課題） 上記公知方法のうち、前者の場合金属加工作業を伴うと
ころから、加工工程が多くなり、コスト的に不利であり
、後者の場合金属溶融物中への黒鉛粉末の混合分散が必
要となるが、溶融物へ黒鉛を均一に分散させることが、
技術的に非常に難しいという問題を内包しているばかり
でなく、金属溶融物の凝固が一般的に鋳型の角部から進
行することから、該角部においては黒鉛粉末の浮上が不
十分なうちに凝固してしまい、黒鉛濃度が不適当となる
おそれがある。また、上記の如き黒鉛粉末を浮上させる
方法では、水平な一平面（例えば、上面）のみにしか黒
鉛層ができないため、複数の摺動面を有する摺動部材（
例えば、プレス金型におけるウェアプレート）の成形方
法としては、適用できないという欠点がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、極めて簡
易な手法により鋳造品の複数の而に黒鉛偏析部を形成し
得るようにし、以って複数の耐摩耗面を有する摺動部材
を効率的に製造することを目的とするものである。

（課題を解決するための方法） 本発明では、上記課題を解決するために次のような方法
が用いられている。

請求項１の発明では、所定量以上の炭素を含有する鋳鉄
を鋳型内において凝固させる際に黒鉛を晶出させつつ該
翼船と鋳鉄母材との比重差により黒鉛偏析部を形成する
に当たって、該黒鉛偏析部を凝固させない状態で鋳型内
上部に形成させた後、該未凝固黒鉛偏析部の一部を鋳型
内側部へ移動させて凝固させるようにし、上面および側
面に黒鉛偏析部を形成するようにしている。なお、前記
未凝固黒鉛偏析部の移動を、電磁誘導加熱により鋳型内
の溶湯に対流を起こさせることにより行わせる場合、あ
るいは、予じめ鋳型内側部に形成した初期凝固部に沿っ
て行わしめるようにする場合もある。

このような形成方法としたことにより、鋳型内上部に形
成された未凝固黒鉛偏析部の一部が、鋳型内側部に容易
且つ確実に移動せしめられた後、凝固せしめられること
となり、上面および側面に耐摩耗性に優れた黒鉛偏析部
が形成された摺動部材が得られることとなるのである。

なお、未凝固黒鉛偏析部の移動を、電磁誘導加熱により
鋳型内の溶湯に対流を起こさせることにより行わせ、あ
るいは、予じめ鋳型内側部に形成した初期凝固部に沿っ
て行わしめるようにした場合、簡易な手段により容易且
つ確実に未凝固黒鉛偏析部の一部が移動せしめられるこ
ととなる。

また、請求項４の発明では、所定量以上の炭素を含有す
る鋳鉄を鋳型内において凝固させる際に黒鉛を晶出させ
つつ該黒鉛と鋳鉄母材との比重差により黒鉛偏析部を形
成するに当たって、冷し金として作用する鋳ぐるみ材を
鋳型内に配設し、該鋳ぐるみ材周囲に初期凝固部を形成
すると同時に該初期凝固部を囲繞する上面および側面に
黒鉛偏析部を形成するようにしている。

このような成形方法としたことにより、冷し金として作
用する鋳ぐるみ材の周囲の溶湯が凝固することにより得
られた初期凝固部を囲繞する上面および側面に黒鉛偏析
部が形成されるが、側面側の黒鉛偏析部は、前記鋳ぐる
み材より下方に位置する溶湯中の黒鉛が前記初期凝固部
外周側の狭い通路を晶出しつつ浮上する途中において凝
固することにより形成される。従って、極めて簡易な手
法により上面および側面に耐摩耗性に優れた黒鉛偏析部
を有する摺動部材が得られることとなるのである。

（発明の効果） 請求項１の発明によれば、所定量以上の炭素を含有する
鋳鉄を鋳型内において凝固させる際に黒鉛を晶出させつ
つ該黒鉛と鋳鉄母材との比重差により黒鉛偏析部を形成
するに当たって、該黒鉛偏析部を凝固させない状態で鋳
型内上部に形成させた後、該未凝固黒鉛偏析部の一部を
鋳型内側部へ移動させて凝固させるようにし、上面およ
び側面に黒鉛偏析部を形成するようにしたので、極めて
簡易な手法により上面および側面に耐摩耗性に優れた黒
鉛偏析部が形成された摺動部材が得られるという優れた
効果がある。なお、未凝固黒鉛偏析部の移動を、電磁誘
導加熱により鋳型内の溶湯に対流を起こさ仕ることによ
り行わせ、あるいは、予じめ鋳型内側部に形成した初期
凝固部に沿って行わしめるようにした場合、簡易な手段
により容易且つ確実に未凝固黒鉛偏析部の一部が移動せ
しめられることとなり、製造コスト面でも有利となると
いう効果がある。

また、請求項４の発明によれば、所定量以上の炭素を含
有する鋳鉄を鋳型内において凝固させる際に黒鉛を晶出
させつつ該黒鉛と鋳鉄母材との比重差により黒鉛偏析部
を形成するに当たって、冷し金として作用する鋳ぐるみ
材を鋳型内に配設し、該鋳ぐるみ材周囲に初期凝固部を
形成すると同時に該初期凝固部を囲繞する上面および側
面に黒鉛偏析部を形成するようにしたので、冷し金とし
て作用する鋳ぐるみ材の周囲の溶湯が凝固して得られた
初期凝固部を囲繞する上面および側面に黒鉛偏析部が形
成される過程において、側面側の黒鉛偏析部は、前記鋳
ぐるみ材より下方に位置する溶湯中の黒鉛が前記凝固部
外周側の狭い通路を晶出しつつ浮上する途中で凝固せし
められることにょ・り形成されることとなり、極めて簡
易な手法により上面および側面に耐摩耗性に優れた黒鉛
偏析部を有する摺動部材が得られるという優れた効果が
ある。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して、本発明の幾つかの実施例
を説明する。

実施例１ 本実施例において製造される摺動部材は、プレス金型の
ウェアプレートとして使用されるものである。

そして、この摺動部材は、第１図図示の如く、高周波誘
導加熱装置ｌ内に鋳型２を配置してなる鋳造装置により
鋳造される。

上記鋳型２内に鋳込まれる鋳鉄としては、下記表−１の
化学成分組成を有する球状黒鉛鋳鉄が使用される。

表−１（ｗｔ％） なお、上記球状黒鉛鋳鉄としては、共晶点以上の炭素含
有量（即ち、３．５ｗｔ％以上）を有するものが使用さ
れるのが望ましい。また、鋳込温度は、黒鉛の晶出温度
以上とされるのが望ましい。さらに、鋳造時においては
、注湯流方式あるいはインモールド方式による球状化成
分（例えば、Ｐｅ−Ｍｇ、Ｃｅ等）の接種が行なわれる
。

しかして、前記鋳型２内へ球状黒鉛鋳鉄溶湯を注湯した
後、暫時放置すると、溶湯凝固の初期において溶湯中に
固溶されている黒鉛が晶出を開始し、黒鉛と鋳鉄母材と
の比重差により比重の小さい黒鉛は鋳型２内上部に浮上
せしめられ、鋳型２内上部に、未凝固の黒鉛偏析部ｌｌ
′が形成されることとなる（第２図参照）。この時、球
状化処理により溶湯中に生じた気泡が存在している時に
は、該気泡中への黒鉛晶出により、より一層の偏析効果
が得られる。しかる後、鋳型２内上部に未凝固の黒鉛偏
析部１１’が形成された時点で、高周波誘導加熱装置ｌ
を作用させて高周波誘導加熱を行うと、鋳型２内の溶湯
（未凝固黒鉛偏析部ｌドを含む）に対流が起こる。する
と、該溶湯対流により鋳型２内上部に形成されていた未
凝固黒鉛偏析部ｌビの一部が鋳型２の内側部中間部位ま
で下降せしめられて凝固することとなる。なお、この時
の高周波誘導加熱装置１による加熱は、鋳型２内の溶湯
が対流を起こし得る程度の加熱量であって、前記未凝固
黒鉛偏析部１１′が鋳型２の内側部を中間部位まで下降
した時点で凝固する程度の加熱量に設定される。かくし
て得られた鋳造品１２は、第３図図示の如く、上面およ
び側面上半分に黒鉛偏析部１１を有するものとなり、該
鋳造品１１を上下中間部を通る切断線Ｘに沿って切断し
て、下方のスクラップ部１３を除去すれば、上面および
側面に黒鉛偏析部１１からなる固体潤滑層を有する摺動
部材（即ち、プレス金型用ウェアプレート）１４が得ら
れる。

上記した如く、本実施例によれば、鋳型２内への溶湯注
湯後において上方に未凝固の黒鉛偏析部＋１’が形成さ
れた時点で、高周波誘導加熱によって鋳型２内の溶湯に
対流を起こさせるという極めて簡易な手法を用いること
により、未凝固黒鉛偏析部ｌビの鋳型２内側部への移動
を行わしめることができるのである。

実施例２ 本実施例において摺動部材鋳造用として用いられる鋳造
装置における鋳型２は、第４図図示の如く、側型３と、
該側型３内の上下にあって側型３とともにキャビティを
構成する上下型４．５とからなっている。前記側型３は
、耐火レンガ製の固定側型３ａと、該固定側型３ａの内
面側にあって昇降自在とされた金属製の可動側型３ｂと
からなっている。また、前記上型４は、前記側型３より
断熱性に優れた材料（例えば、セラミックス材料等）か
らなっている。一方、前記下型５の中心部には、溶湯供
給用の注湯口６が形成されている。

上記の如き構造の鋳型２内に注湯口６から前記実施例１
と同様な化学成分組成を有する球状黒鉛鋳鉄溶場を注湯
すると、可動側型３ｂおよび下型５に接する溶湯が凝固
を開始して当該部位に初期凝固部１２’が形成されると
ともに、溶湯凝固の初期において溶湯中に固溶されてい
る黒鉛が晶出を開始し、黒鉛と鋳鉄母材との比重差によ
り比重の小さい黒鉛は鋳型２内上部に浮上せしめられる
。

かくして鋳型２内上部に浮上せしめられた晶出黒鉛は、
上型４の断熱性が優れていることにより前記初期凝固部
１２’　より凝固開始が遅れることとなり、鋳型２内上
部に、未凝固の黒鉛偏析部１１′が形成されることとな
る（第４図参照）。この時、球状化処理により溶湯中に
生じた気泡が存在している時には、該気泡中への黒鉛晶
出により、より一層の偏析効果が得られる。しかる後、
鋳型２内上部に未凝固の黒鉛偏析部ｌｌ′が形成された
時点で、可動側型３ｂを下降させると同時に注湯口６か
ら新たな溶尚注湯を行うと、前記可動側型３ｂの下降跡
に形成された初期凝固部１２’　と固定側型３ａとに囲
まれた空間部へ鋳型２内上部の未凝固黒鉛偏析部１１′
の一部が、下降した後凝固することとなる（第５図参照
）。かくして得られた鋳造品１２は、第６図図示の如く
、上面および側面に黒鉛偏析部！ｌを有するものとなり
、そのままで固体潤滑層を有する摺動部、材（即ち、プ
レス金型用ウェアプレート）１４として使用可能である
。

上記した如く、本実施例によれば、溶湯注湯後における
可動側型３ｂの下降作動という極めて簡易な手法によっ
て、鋳型２の向上部に形成された未凝固黒鉛偏析部１１
′の一部が、鋳型２の内側部に形成された初期凝固部１
２′に沿って鋳型２内側部へ移動せしめられることとな
るのである。

実施例３ 本実施例において摺動部材鋳造用として用いられる鋳造
装置における鋳型２は、第７図図示の消失模型７を用い
たものが採用される。該消失模型７は、発泡ポリスチレ
ンによって所望のプレス金型用ウェアプレート形状に形
成されており、内部に冷し金として作用する鋳ぐるみ材
８が予じめセットされている。なお、該鋳ぐるみ材８の
厚さＨ１は、消失模型７に鋳ぐるみ材収納用として形成
された凹部７ａの深さＨ６より小さくされている。この
ような構成の消失模型７をフラスコ９内にセットした後
、砂ＩＯを充填することにより鋳型２が形成される（第
８図参照）。

このような構成の鋳型２における消失模型７部分に前記
実施例１と同様な化学成分組成を存する球状黒鉛鋳鉄溶
湯を注湯すると、第９図図示の如く、消失模型７の消失
跡に溶湯が充填されるが、冷し金として作用する鋳ぐる
み材８の周囲の溶湯は急冷されて初期凝固部１２’　と
なるとともに、溶湯凝固の初期において溶湯中に固溶さ
れている黒鉛が晶出を開始し、黒鉛と鋳鉄母材との比重
差により比重の小さい黒鉛は鋳型２内上部に浮上せしめ
られる。この時、鋳ぐるみ材８より下方に位置する溶湯
中の黒鉛は、鋳ぐるみ材８の側面に形成された初期凝固
部１２′によって挟められた通路を通って浮上しようと
するが、該通路を通る際の流通抵抗によって上方への浮
上を妨げられることとなり、鋳ぐるみ材８の側面側に止
どまった状態で凝固せしめられることとなる。かくして
得られた鋳造品１２は、第１Ｏ図図示の如く、鋳ぐるみ
材８の上方および側方に対応する上面および側面に黒鉛
偏析部１１を有するものとなり、鋳ぐるみ材８の下端面
に沿う切断線Ｘに沿って切断して、下方のスクラップ部
１３を除去すれば、上面および側面に黒鉛偏析部１１か
らなる固体潤滑層を有する摺動部材（即ち、プレス金型
用ウェアプレート）１４が得られる。

上記した如く、本実施例によれば、鋳ぐるみ材８を予じ
めセットした消失模型７を有する鋳型２により鋳造する
という極めて簡易な手法によって、上面および側面に黒
鉛偏析部１１を有する摺動部材（即ち、プレス金型のウ
ェアプレート等）が得られることとなるのである。

本発明は、上記実施例の方法に限定されるものではなく
、発明の要旨を逸脱しない限り他の方法か採用され得る
ことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１において使用される鋳造装置
の概略を示す断面図、第２図は第１図図示の鋳造装置に
よる鋳造途中の状態を示す断面図、第３図は第１図図示
の鋳造装置により鋳造された鋳造品の断面図、第４図は
本発明の実施例２において使用される鋳造装置の概略を
示す断面図、第５図は第４図図示の鋳造装置による鋳造
途中の状態を示す断面図、第６図は第４図図示の鋳造装
置により鋳造された鋳造品の断面図、第７図は本発明の
実施例３において使用される鋳造装置用の消失模型を示
す分解斜視図、第８図は本発明の実施例３に使用される
鋳造装置の概略を示す断面図、第９図は第８図図示の鋳
造装置による鋳造途中の状態を示す断面図、第１０図は
第８図図示の鋳造装置により鋳造された鋳造品の断面図
である。 ２・・・・・・・鋳型 ８・・・・・・・鋳ぐるみ材 １１・・・・・・黒鉛偏析部 １１’　　・・・・・未凝固黒鉛偏析部１２・・・・・
・鋳造品 １２’　　・・・・・初期凝固部 １４・・・・・・摺動部材 ｊＩＩ図 第２１！１ ２　　：調型 ８’：ｓｌｌぐるみ材 １１：１１鉛偏析部 １１′：未凝固黒鉛闘析部 １２：駒凸品 １２′：初ＷＩ凝固部 １４：摺動部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定量以上の炭素を含有する鋳鉄を鋳型内において
   凝固させる際に黒鉛を晶出させつつ該黒鉛と鋳鉄母材と
   の比重差により黒鉛偏析部を形成するに当たって、該黒
   鉛偏析部を凝固させない状態で鋳型内上部に形成させた
   後、該未凝固黒鉛偏析部の一部を鋳型内側部へ移動させ
   て凝固させるようにして、上面および側面に黒鉛偏析部
   を形成するようにしたことを特徴とする摺動部材の成形
   方法。 ２、前記請求項１記載の摺動部材の成形方法において、
   鋳型内上部に形成された未凝固黒鉛偏析部の鋳型内側部
   への移動を、電磁誘導加熱により鋳型内の溶湯に対流を
   起こさせることにより行わせるようにしたことを特徴と
   する摺動部材の成形方法。 ３、前記請求項１記載の摺動部材の成形方法において、
   鋳型内上部に形成された未凝固黒鉛偏析部の鋳型内側部
   への移動を、予じめ鋳型内側部に形成した初期凝固部に
   沿って行わしめるようにしたことを特徴とする摺動部材
   の成形方法。 ４、所定量以上の炭素を含有する鋳鉄を鋳型内において
   凝固させる際に黒鉛を晶出させつつ該黒鉛と鋳鉄母材と
   の比重差により黒鉛偏析部を形成するに当たって、冷し
   金として作用する鋳ぐるみ材を鋳型内に配設し、該鋳ぐ
   るみ材周囲に初期凝固部を形成すると同時に該初期凝固
   部を囲繞する上面および側面に黒鉛偏析部を形成するよ
   うにしたことを特徴とする摺動部材の成形方法。